BE1018312A3

BE1018312A3 - Towing head for a towing hopper and method for dredging using this towing head.

Info

Publication number: BE1018312A3
Application number: BE2008/0544A
Authority: BE
Inventors: Bruno Tack
Original assignee: Dredging Int
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-08-03
Also published as: KR20110079703A; NZ592074A; ES2391881T3; KR101646632B1; TW201020375A; PT2342385E; HK1155496A1; TWI541409B; DK2342385T3; JP5346378B2; WO2010034775A1; AR073698A1; PA8844001A1; EP2342385A1; US20110239493A1; ZA201102455B; AU2009295885B2; AU2009295885A1; EP2342385B1; MY157476A

Abstract

De uitvinding betreft een sleepkop (1) van een sleephopperzuiger. De sleepkop omvat een vizier (2) dat over de bodem wordt gesleept en daarbij grond losmaakt, en een op het vizier (2) aansluitende zuigleiding (3) die de losgemaakte grond afvoert. Het vizier (2) omvat dwars op de sleeprichting tenminste twee afzonderlijk beweegbare drukelementen (21, 22, 23, 24), die een aantal, in hoofdzaak schijfvormige indringlichamen (51, 52, 53, 54) omvatten. De indringlichamen brengen onder invloed van het gewicht van het drukelement waarin ze zijn opgenomen via hun omtreksrand krachten over op de bodem waardoor deze wordt gebroken. De sleepkop vertoont een verbeterd rendement.The invention relates to a drag head (1) of a trailing suction hopper dredger. The drag head comprises a visor (2) that is dragged over the bottom and thereby loosens soil, and a suction line (3) connecting to the visor (2) that discharges the loosened soil. The visor (2) comprises at least two separately movable pressure elements (21, 22, 23, 24) transversely of the towing direction, which comprise a number of substantially disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54). Under the influence of the weight of the pressure element in which they are received, the penetrating bodies transfer forces to the bottom via their peripheral edge, thereby breaking it. The drag head shows an improved efficiency.

Description

Sleepkop voor een sleephopperzuiger en werkwijze voor het baggeren met behulp van deze sleepkopTrailing head for a trailing suction hopper dredger and method for dredging using this trailing head

De uitvinding heeft betrekking op een sleepkop van een sleephopperzuiger, omvattende een vizier dat over de bodem wordt gesleept en daarbij grond losmaakt, en een op het vizier aansluitende zuigleiding die de losgemaakte grond afVoert. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het baggeren van grond met behulp van deze sleepkop.The invention relates to a trailing head of a trailing suction hopper dredger, comprising a visor that is dragged over the soil and thereby loosens soil, and a suction line connecting to the visor which carries away the loosened soil. The invention also relates to a method for dredging soil with the aid of this drag head.

Een sleepkop volgens de aanhef is bekend uit EP-A-0892116. In EP-A-0892116 wordt een sleepkop voor een sleephopperzuiger beschreven die een op een zuigleiding aangesloten, en naar de te baggeren bodem open vizier omvat. Het vizier is door middel van een sleeppijp bevestigd aan de sleephopperzuiger. Op het vizier zijn een reeks tanden aangebracht. Bij het baggeren wordt de sleepkop met sleeppijp en zuigleiding onder een doorgaans schuine hoek met een lier aan de achterzijde van de sleephopperzuiger onder water gelaten, totdat de sleepkop de bodem raakt. Bij het varen van de sleephopperzuiger wordt de sleepkop onder water over de bodem gesleept, waarbij de grond wordt losgemaakt door aangrijping van de tanden op de bodem. De losgemaakte grond wordt via de zuigleiding weggezogen, bijvoorbeeld naar een op de sleephopperzuiger aanwezige opslagruimte. De sleepkop oefent bij het baggeren druk uit op de bodem door het relatief grote gewicht van de onder water gelegen onderdelen, en eventueel door de ontwikkelde zuigkracht van de zuigleiding. Het onderwater gewicht van de betreffende onderdelen komt overeen met het bovenwater gewicht ervan, verminderd met het gewicht van het door betreffende onderdelen verplaatste water. Zo bedraagt het onderwater gewicht van een stalen onderdeel ongeveer 7/8 van het bovenwater gewicht (het relatieve soortelijk gewicht van staal is bij benadering gelijk aan 8).A drag head according to the preamble is known from EP-A-0892116. In EP-A-0892116 a trailing head for a trailing suction hopper dredger is described which comprises a visor connected to a suction line and open to the bottom to be dredged. The visor is attached to the trailing suction hopper dredger by means of a trailing pipe. A series of teeth are applied to the visor. During dredging, the trailing head with trailing pipe and suction line is submerged under a generally oblique angle with a winch at the rear of the trailing suction hopper dredger, until the trailing head hits the bottom. When the trailing suction hopper dredger sails, the trailing head is dragged under water over the bottom, whereby the ground is released by engaging the teeth on the bottom. The loosened soil is sucked away via the suction line, for example to a storage space present on the trailing suction hopper dredger. The dredging head exerts pressure on the bottom during dredging due to the relatively large weight of the parts located under water, and possibly due to the developed suction power of the suction line. The underwater weight of the parts in question corresponds to its upper water weight, less the weight of the water displaced by the parts in question. For example, the underwater weight of a steel component is approximately 7/8 of the upper water weight (the relative specific gravity of steel is approximately 8).

Hoewel de bekende sleepkop een redelijk rendement heeft, bestaat er een grote behoefte om dit rendement verder te verbeteren. Met rendement wordt in het kader van deze aanvrage bedoeld het volume per tijdseenheid uitgebaggerde grond.Although the known drag head has a reasonable return, there is a great need to further improve this return. In the context of this application, efficiency means the volume of soil dredged per unit time.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel in een sleepkop voor een sleephopperzuiger te voorzien die in staat is grond onder water te baggeren met een verbeterd rendement.The present invention has for its object to provide a trailing head for a trailing suction hopper dredger which is capable of dredging subsurface underwater with an improved efficiency.

De sleepkop volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat het vizier van de sleepkop dwars op de sleeprichting tenminste twee afzonderlijk beweegbare drukelementen omvat, waarbij een drukelement een aantal indringlichamen omvat, die onder invloed van het gewicht van het drukelement krachten overbrengen op de grond. De dwars op de sleeprichting verlopende en afzonderlijk beweegbare drukelementen zorgen er voor dat de indringlichamen beter in staat zijn contact te houden met de bodem wanneer deze oneffenheden vertoont. De bestaande sleepkop omvat een relatief groot aantal indringlichamen. Bij oneffen bodemgesteldheid is het goed mogelijk dat slechts een klein aantal van deze indringlichamen contact maakt met de bodem, waardoor het gehele gewicht van de sleepkop over een gering aantal indringlichamen wordt verdeeld. Hierdoor komen relatief grote krachten op de indringlichamen te staan, die gemakkelijk tot breuk en/of snelle slijtage van de indringlichamen kunnen leiden.To that end, the drag head according to the invention is characterized in that the visor of the drag head comprises at least two separately movable pressure elements transversely of the drag direction, wherein a pressure element comprises a number of penetrating bodies which transfer forces to the ground under the influence of the weight of the pressure element. The pressure elements extending transversely to the towing direction and separately movable ensure that the penetrating bodies are better able to maintain contact with the ground when it has irregularities. The existing drag head comprises a relatively large number of penetrating bodies. With an uneven bottom condition it is quite possible that only a small number of these penetrating bodies makes contact with the bottom, whereby the entire weight of the drag head is distributed over a small number of penetrating bodies. As a result, relatively large forces are exerted on the penetration bodies, which can easily lead to breakage and / or rapid wear of the penetration bodies.

De uitgevonden sleepkop lost onder andere dit probleem op. Niet alleen zullen gemiddeld meer indringlichamen contact maken met de (oneffen) bodem, maar bovendien kan het aantal indringlichamen per drukelement eenvoudig worden aangepast zonder het totaal aantal indringlichamen te veranderen. Doordat de krachten op de indringlichamen beter worden verdeeld wordt het tevens mogelijk de totale sleepkop groter en zwaarder te ontwerpen (bijvoorbeeld een bovenwater gewicht van 100 ton) dan tot hiertoe gebruikelijk was (de bekende sleepkop weegt op de wal doorgaans 20-30 ton). Een zwaardere en grotere sleepkop verhoogt het baggerrendement gevoelig. In een uitvoeringsvorm van de uitgevonden sleepkop kan het aantal indringlichamen desgewenst hoger zijn dan bij de bekende sleepkop. Een hoger aantal indringlichamen leidt gemiddeld tot een lagere indringdiepte in de bodem. Het hierdoor verwachte lagere rendement wordt verrassenderwijs volledig gecompenseerd door toepassing van de afzonderlijk beweegbare drukelementen.The invented drag head solves this problem, among other things. Not only will more penetrating bodies on average make contact with the (uneven) bottom, but moreover the number of penetrating bodies per pressure element can be easily adjusted without changing the total number of penetrating bodies. Because the forces on the penetrating bodies are better distributed, it also becomes possible to design the total drag head larger and heavier (for example, an upper water weight of 100 tons) than was previously customary (the known drag head usually weighs 20-30 tons on shore). A heavier and larger drag head significantly increases the dredging efficiency. In an embodiment of the invented drag head, the number of penetrating bodies can, if desired, be higher than in the known drag head. A higher number of penetration bodies leads on average to a lower penetration depth in the soil. Surprisingly, the lower efficiency expected as a result is fully compensated by the use of the separately movable pressure elements.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de sleepkop volgens de uitvinding wordt deze gekenmerkt doordat de drukelementen door middel van geleidemiddelen zijn opgenomen in het vizier, en wel dusdanig dat de drukelementen transleerbaar zijn in een richting nagenoeg loodrecht op de bodem. Een dergelijke variant heeft als voordeel dat nagenoeg het volledige gewicht van elk drukelement wordt benut. Elk drukelement immers kan in deze uitvoeringsvariant in hoofdzaak ‘vrij’ bewegen (wrijvingskrachten e.d. uitgezonderd) in een richting loodrecht op de bodem.In a preferred embodiment of the drag head according to the invention, it is characterized in that the pressure elements are received in the visor by means of guide means, and in such a way that the pressure elements are translatable in a direction substantially perpendicular to the bottom. Such a variant has the advantage that virtually the full weight of each pressure element is utilized. After all, in this embodiment variant, each pressure element can move substantially "freely" (with the exception of frictional forces) in a direction perpendicular to the bottom.

Nog een andere voorkeursuitvoering betreft een sleepkop die is voorzien van schijfvormige indringlichamen, die onder invloed van het gewicht van het drukelement waarin ze zijn opgenomen, via hun omtreksrand krachten overbrengen op de bodem. Doordat de schijfvormige indringlichamen bij voorkeur met hun schijfVlak hoofdzakelijk loodrecht op het ondervlak van de drukelementen zijn aangebracht en bovendien gedeeltelijk uit dit ondervlak steken, komen zij met hun omtreksrand in contact met de ondergrond. Het gewicht van het betreffende, zich onder water bevindende drukelement van de sleephopper wordt aldus verdeeld over het contactoppervlak tussen indringlichaam en ondergrond. Hierdoor wordt plaatselijk een grote druk ontwikkeld die de ondergrond, en in het bijzonder relatief harde ondergrond effectief verbrijzeld.Yet another preferred embodiment relates to a drag head which is provided with disc-shaped penetrating bodies which, under the influence of the weight of the pressure element in which they are received, transfer forces to the bottom via their peripheral edge. Because the disc-shaped penetrating bodies are preferably arranged with their disc surface substantially perpendicular to the bottom surface of the pressure elements and moreover partially protrude from this bottom surface, they come into contact with their peripheral edge with the substrate. The weight of the respective underwater element of the trailing hopper is thus distributed over the contact surface between the penetrating body and the substrate. As a result, a great deal of pressure is developed locally which effectively shatters the substrate, and in particular relatively hard substrate.

Het heeft voordelen de sleepkop volgens de uitvinding te kenmerken doordat de indringlichamen zich op één lijn en nagenoeg dwars op de sleeprichting uitstrekken. Door in het bijzonder de schijfvormige indringlichamen op één lijn te positioneren blijkt verrassenderwijs dat niet alleen de bodem onder de indringlichamen wordt verbrijzeld maar ook die gedeeltes van de bodem die zich tussen de indringlichamen bevinden.It is advantageous to characterize the drag head according to the invention in that the penetration bodies extend in one line and substantially transversely of the drag direction. By positioning the disc-shaped penetration bodies in particular on one line, it is surprisingly found that not only the bottom is crushed beneath the penetration bodies, but also those parts of the bottom that are located between the penetration bodies.

Het aantal schijfvormige indringlichamen per drukelement kan binnen brede grenzen worden gekozen. Bij voorkeur is het aantal schijfvormige indringlichamen per drukelement begrepen tussen 2 en 20, met meer voorkeur tussen 2 en 10, en met de meeste voorkeur tussen 3 en 5. Een bijzonder geschikte tussenafstand in de dwarsrichting tussen twee opeenvolgende indringlichamen bedraagt tussen 5 en 50 cm, met meer voorkeur tussen 8 en 35 cm, en met de meeste voorkeur tussen 10 en 20 cm. Ook het aantal drukelementen in de sleepkop volgens de uitvinding kan binnen brede grenzen worden gevarieerd. Een groot aantal drukelementen heeft als voordeel dat de bodemgesteldheid met grotere nauwkeurigheid kan worden gevolgd, maar de door de indringlichamen gemiddeld op de bodem overgebrachte kracht zal verminderen. Een klein aantal drukelementen leidt tot een eenvoudiger constructie. Een goed compromis wordt verkregen wanneer het aantal drukelementen is begrepen tussen 2 en 20, met meer voorkeur tussen 2 en 8, en met de meeste voorkeur tussen 3 en 5.The number of disc-shaped penetrating bodies per pressure element can be selected within wide limits. The number of disc-shaped penetrating bodies per pressure element is preferably included between 2 and 20, more preferably between 2 and 10, and most preferably between 3 and 5. A particularly suitable transverse distance between two successive penetrating bodies is between 5 and 50 cm , more preferably between 8 and 35 cm, and most preferably between 10 and 20 cm. The number of pressure elements in the drag head according to the invention can also be varied within wide limits. A large number of pressure elements has the advantage that the soil condition can be monitored with greater accuracy, but the force transmitted on average to the soil by the penetrating bodies will decrease. A small number of pressure elements leads to a simpler construction. A good compromise is obtained when the number of pressure elements is included between 2 and 20, more preferably between 2 and 8, and most preferably between 3 and 5.

De sleepkop wordt over de bodem onder water voortgesleept waarbij deze volgens de uitvinding vooral contact maakt met de bodem door middel van de indringlichamen, in het bijzonder de schijfvormige indringlichamen. Het heeft daarom voordelen de sleepkop te kenmerken doordat de schijfvormige indringlichamen rond hun as - de as loodrecht op het schijfvlak - roteerbaar zijn opgenomen in de drukelementen, waarbij de rotatieas hoofdzakelijk haaks staat op de sleeprichting. Hierdoor wordt bereikt dat beduidend minder vermogen nodig is om de sleephopperzuiger voort te bewegen met de gebruikelijke snelheden.The drag head is dragged over the bottom underwater, according to the invention, it mainly makes contact with the bottom by means of the penetrating bodies, in particular the disc-shaped penetrating bodies. It is therefore advantageous to characterize the drag head in that the disc-shaped penetrating bodies are rotatably received about their axis - the axis perpendicular to the disc surface - in the pressure elements, the axis of rotation being substantially perpendicular to the drag direction. This achieves that considerably less power is required to move the trailing suction hopper dredger at the usual speeds.

Een verder voordeel van de sleepkop volgens de uitvinding is dat de bodem in relatief kleine gronddeeltjes kan worden verbrijzeld, waardoor deze met een goede efficiëntie worden opgezogen. Hiermee wordt bedoeld dat de concentratie van de betreffende deeltjes in het opgezogen water relatief hoog is.A further advantage of the drag head according to the invention is that the bottom can be crushed into relatively small soil particles, whereby they are sucked up with good efficiency. This means that the concentration of the relevant particles in the suctioned water is relatively high.

Ter bescherming van de schijfVormige indringlichamen worden de drukelementen van de sleepkop bij voorkeur voorzien van een reeks tanden, die zich nagenoeg dwars op de sleeprichting uitstrekken, en die in gebruik stroomopwaarts van de schijfVormige indringlichamen aangrijpen op de bodem. De tanden breken een bepaald bodemgedeelte voordat de indringlichamen dit bodemgedeelte bereiken. Ook kunnen de tanden de bodem afvlakken waardoor de schijfVormige indringlichamen beter hun werk kunnen doen. De combinatie van tanden en schijfVormige indringlichamen zorgt eveneens voor een verhoogd rendement.To protect the disc-shaped penetrating bodies, the pressure elements of the drag head are preferably provided with a series of teeth which extend substantially transversely to the drag direction and which in use engage upstream of the disc-shaped penetrating bodies on the bottom. The teeth break a certain bottom portion before the penetrating bodies reach this bottom portion. The teeth can also flatten the bottom so that the disc-shaped penetrating bodies can do their work better. The combination of teeth and disc-shaped penetrating bodies also ensures increased efficiency.

Een verder verbeterde sleepkop wordt verkregen wanneer de drukelementen tevens zijn voorzien van steunmiddelen, die in gebruik stroomopwaarts van de schijfVormige indringlichamen, en eventueel van de tanden, aangrijpen op de bodem. Bij grote oneffenheden in de bodem zorgen deze steunmiddelen er voor dat de drukelementen, en eventueel zelfs het gehele vizier, worden aangezet het profiel van de bodem te volgen. Dit vermijdt het vastlopen en/of beschadigen van de sleepkop, en in het bijzonder van de schijfVormige indringlichamen. In een bijzonder geschikte uitvoeringsvorm omvatten de steunmiddelen een aantal glijblokken, die bij voorkeur in de dwarsrichting zijn opgesteld. De glijblokken zijn dusdanig geprofileerd dat de sleepkop niet de neiging heeft zich in te graven, doch in tegendeel met het bodemprofiel mee te bewegen. De glijblokken hebben hierdoor tevens een beschermende functie.A further improved drag head is obtained when the pressure elements are also provided with support means which, in use, engage the bottom upstream of the disc-shaped penetrating bodies, and optionally of the teeth. In the case of large unevenness in the bottom, these support means ensure that the pressure elements, and possibly even the entire visor, are urged to follow the profile of the bottom. This avoids jamming and / or damaging the drag head, and in particular the disc-shaped penetrating bodies. In a particularly suitable embodiment, the support means comprise a number of sliding blocks, which are preferably arranged in the transverse direction. The sliding blocks are profiled in such a way that the drag head does not have the tendency to dig in, but instead to move along with the bottom profile. The sliding blocks therefore also have a protective function.

De schijfVormige elementen zullen doorgaans over een zekere indringdiepte in de bodem zinken onder het gewicht van de drukelementen. Deze typische indringdiepte kan bij het ontwerpen van de schijfVormige indringlichamen worden bepaald. In een voordelige uitvoeringsvariant wordt de sleepkop volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de tanden hoger aangrijpen op de bodem dan de schijfVormige indringlichamen, bij voorkeur A tot 10 keer, met meer voorkeur /2 tot 5 keer, en met de meeste voorkeur V2 tot 1 V2 keer de indringdiepte van de schijfVormige indringlichamen. Hierdoor hebben de tanden een optimale beschermende werking en wordt het hoogste rendement verkregen. Ook de tanden hebben een indringdiepte. De indringdiepte van de tanden wordt bij voorkeur beperkt om breuk van de tanden of te hoge snijdkrachten te vermijden. Het heeft hierbij voordelen wanneer de onderzijde van de steunmiddelen op een vooraf bepaalde, bij voorkeur beperkte afstand boven de onderzijde van de tanden wordt gepositioneerd. Bij voorkeur worden de steunmiddelen dusdanig gepositioneerd dat deze hoger aangrijpen op de bodem dan de tanden, met meer voorkeur A tot 1 XA keer de indringdiepte van de tanden. Door deze maatregel wordt een nog optimalere beschermende werking verkregen, evenals een verder verbeterd rendement.The disc-shaped elements will generally sink over a certain penetration depth into the bottom under the weight of the pressure elements. This typical penetration depth can be determined when designing the disc-shaped penetration bodies. In an advantageous embodiment, the drag head according to the invention is characterized in that the teeth engage higher on the bottom than the disc-shaped penetrating bodies, preferably A to 10 times, more preferably / 2 to 5 times, and most preferably V2 to 1 V2 times the penetration depth of the disc Shaped penetrating bodies. As a result, the teeth have an optimum protective effect and the highest efficiency is obtained. The teeth also have a penetration depth. The penetration depth of the teeth is preferably limited to prevent fracture of the teeth or excessive cutting forces. It is advantageous here if the underside of the support means is positioned at a predetermined, preferably limited distance above the underside of the teeth. The support means are preferably positioned such that they engage higher on the bottom than the teeth, more preferably A to 1 XA times the penetration depth of the teeth. As a result of this measure, an even more optimal protective effect is obtained, as well as a further improved efficiency.

In een verdere verbeterde voorkeursuitvoeringsvorm wordt de sleepkop volgens de uitvinding voorzien van afdichtmiddelen voor het althans gedeeltelijk afdichten van de opening tussen onderdelen onderling, en in het bijzonder tussen vizier en bodem. Door afdichtmiddelen te voorzien wordt bereikt dat de door de zuigleiding geleverde zuigkracht de sleepkop als het ware op de bodem zal vastzuigen. De ontwikkelde zuigkracht zorgt voor voldoende drukspanning onder de indringlichamen in de bodem, zodat deze breekt, schilfert of op andere wijze bezwijkt. De afdichting van de opening tussen het vizier en de bodem kan op elke de vakman bekende wijze worden uitgevoerd. Zo kunnen de afdichtmiddelen een strip uit flexibel materiaal omvatten, welke strip de opening overbrugt en aan tenminste één zijde van de opening is bevestigd aan het betreffende onderdeel.In a further improved preferred embodiment, the drag head according to the invention is provided with sealing means for at least partially sealing the opening between components mutually, and in particular between visor and bottom. By providing sealing means it is achieved that the suction force supplied by the suction line will, as it were, suck the drag head onto the bottom. The developed suction force provides sufficient compressive stress under the penetrating bodies in the soil, so that it breaks, flake or otherwise collapse. The sealing of the opening between the visor and the bottom can be carried out in any manner known to the skilled person. The sealing means can for instance comprise a strip of flexible material, which strip bridges the opening and is attached to the relevant part on at least one side of the opening.

Met betrekking tot de afmetingen van de indringlichamen kan worden opgemerkt dat deze onder andere worden gekozen afhankelijk van de beoogde drukkrachten en het aantal indringlichamen per drukelement. De diameter van de indringlichamen kan variëren van enkele cm tot meerdere decimeters. Bijzonder geschikte diameters bedragen tussen 2 en 80 cm, met meer voorkeur tussen 5 en 60 cm, en met de meeste voorkeur tussen 10 en 40 cm. Indringlichamen met dergelijke diameters vertonen een goede balans tussen het per meter voortgang benodigde vermogen en het te bereiken baggerrendement, t.t.z. het aantal m3 per seconde uitgebaggerde grond.With regard to the dimensions of the penetrating bodies, it can be noted that they are selected inter alia depending on the intended pressure forces and the number of penetrating bodies per pressure element. The diameter of the penetrating bodies can vary from a few cm to several decimeters. Particularly suitable diameters are between 2 and 80 cm, more preferably between 5 and 60 cm, and most preferably between 10 and 40 cm. Intrusion bodies with such diameters show a good balance between the power required per meter of progress and the dredging efficiency to be achieved, i.e. the number of m3 of dredged soil per second.

Desgewenst kan de sleepkop volgens de uitvinding worden voorzien van tenminste één reeks straalpijpen voor het injecteren van water, bij voorkeur onder hoge druk. Gebruikelijke drukken liggen bijvoorbeeld rond 10 à 200 bar, maar drukken tot 2500 bar zijn eveneens mogelijk. De waterstralen kunnen voor, aan of achter de indringlichamen in de bodem worden gericht om het rendement van het baggeren te verbeteren.If desired, the drag head according to the invention can be provided with at least one series of nozzles for injecting water, preferably under high pressure. Typical pressures are, for example, around 10 to 200 bar, but pressures up to 2500 bar are also possible. The water jets can be directed in front of, before or after the penetrating bodies in the soil to improve the dredging efficiency.

De uitvinding betreft tevens een werkwijze voor het breken en/of baggeren van althans gedeeltelijk harde ondergronden onder water met een sleephopperzuiger, uitgerust met een sleepkop volgens de uitvinding. De werkwijze behelst het tot op de bodem neerlaten van een sleepkop volgens de uitvinding waarna deze over de bodem wordt voortgesleept. Hierbij wordt door de zuigleiding een zuigkracht uitgeoefend op de via afsluitmiddelen tenminste gedeeltelijk afgesloten ruimte omgeven door het vizier en de bodem, zodat de schijfvormige indringlichamen onder invloed van het gewicht van de drukelementen en de zuigkracht via hun omtreksrand in de bodem indringen en hierin scheuren teweegbrengen. De afgebroken bodemschilfers worden opgezogen door de zuigleiding. Volgens de uitvinding bewegen hierbij de drukelementen onafhankelijk van elkaar waardoor een verbeterd rendement wordt bereikt. Bij voorkeur transleren de drukelementen tijdens het baggeren onafhankelijk van elkaar in een richting nagenoeg loodrecht op de bodem. In een voorkeurswerkwijze grijpen de steunmiddelen van een drukelement als eerste aan op de bodem waarbij het drukelement wordt aangezet het profiel van de bodem te volgen, waarna vervolgens de tanden aangrijpen op de bodem zodat de bodem althans gedeeltelijk wordt geëffend, waarna de indringlichamen aangrijpen op de bodem.The invention also relates to a method for breaking and / or dredging at least partially hard substrates under water with a trailing suction hopper dredger, equipped with a trailing head according to the invention. The method involves lowering a drag head according to the invention to the bottom, after which it is dragged over the bottom. In this case a suction force is exerted by the suction line on the space at least partially closed off by means of closing means surrounded by the visor and the bottom, so that the disc-shaped penetrating bodies penetrate into the bottom via the circumferential edge and the suction force and cause cracks therein . The broken-off bottom flakes are sucked up by the suction line. According to the invention, the pressure elements herein move independently of each other, whereby an improved efficiency is achieved. Preferably, during dredging, the pressure elements translate independently of each other in a direction substantially perpendicular to the bottom. In a preferred method, the support means of a pressure element are the first to engage the bottom, the pressure element being urged to follow the profile of the bottom, whereafter the teeth then engage on the bottom so that the bottom is at least partially smoothed, whereafter the penetrating bodies engage on the bottom. bottom.

De sleepkop en werkwijze volgens de uitvinding zullen nu verder worden toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen en figuren, zonder de uitvinding daartoe te beperken. In de figuren toont: figuur 1 een schematisch onderaanzicht in perspectief van een sleepkop volgens de uitvinding; figuur 2 een schematisch bovenaanzicht in perspectief van de sleepkop van figuur 1 ; figuur 3 schematisch een onderaanzicht in perspectief van een drukelement van de sleepkop volgens de uitvinding; figuur 4 schematisch een bovenaanzicht in perspectief van een steunconstructie waarin drukelementen, zoals getoond in figuur 3, kunnen worden opgenomen; en tenslotte figuur 5 schematisch een sleepkop volgens de uitvinding in werking.The drag head and method according to the invention will now be further elucidated on the basis of the following description of preferred embodiments and figures, without limiting the invention thereto. In the figures: figure 1 shows a schematic bottom perspective view of a drag head according to the invention; figure 2 shows a schematic top view in perspective of the drag head of figure 1; Fig. 3 schematically shows a bottom perspective view of a pressure element of the drag head according to the invention; figure 4 schematically shows a top perspective view of a support construction in which pressure elements, as shown in figure 3, can be received; and finally figure 5 schematically a drag head according to the invention in operation.

Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een sleepkop 1 voor een sleephopperzuiger getoond. De sleepkop 1 omvat een vizier 2 dat in gebruik over de bodem 50 wordt gesleept in de sleeprichting P (zie ook figuur 5) en daarbij grond losmaakt, en een op het vizier 2 aansluitende zuigleiding 3 die de losgemaakte grond afvoert. Het vizier 2 is voorzien van zijwanden (84, 85), en een bovenplaat 86, die in verbinding staat met de zuigleiding 3. In de getoonde uitvoeringsvorm van de sleepkop volgens de uitvinding omvat het vizier 2 dwars op de sleeprichting P vier afzonderlijk beweegbare drukelementen (21, 22, 23, 24). De drukelementen (21, 22, 23, 24) zijn door middel van geleidemiddelen (211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218) (zie figuur 3) opgenomen in het vizier 2. Vizier 2 omvat hiertoe een in figuur 4 getoonde steunconstructie, die in de getoonde uitvoeringsvariant 4 kamers (25, 26, 27, 28) omvat waarin de drukelementen (21, 22, 23, 24) worden opgenomen. De geleidemiddelen omvatten een viertal op de achterwand 31 van het drukelement 21 aangebrachte geleiderollen (211, 212, 213, 214) en een viertal op de voorwand 32 aangebrachte geleiderollen (215, 216, 217, 218), die rolbaar zijn op de overeenkomende achterwand 41 en voorwand 42 van kamers (25, 26, 27, 28). Om te vermijden dat de drukelementen (21, 22, 23, 24) uit het vizier 2 zouden kunnen ontkomen is elk drukelement voorzien van aanslagranden (33, 34) op respectievelijk de achterwand 31 en voorwand 32. De drukelementen (21, 22, 23, 24) kunnen hierdoor relatief vrij transleren in een richting L, die nagenoeg loodrecht verloopt op de bodem 50, waarbij in de onderste stand van bijvoorbeeld drukelement 21 de aanslagranden (33, 34) op de bovenrand rusten van kamer 25.With reference to Figure 1, a trailing head 1 for a trailing suction hopper dredger is shown. The drag head 1 comprises a visor 2 which, in use, is dragged over the bottom 50 in the towing direction P (see also Figure 5) and thereby loosens soil, and a suction line 3 connecting to visor 2, which discharges the loosened soil. The visor 2 is provided with side walls (84, 85) and an upper plate 86 which is connected to the suction line 3. In the shown embodiment of the drag head according to the invention, the visor 2 comprises four separately movable pressure elements transversely to the drag direction P (21, 22, 23, 24). The pressure elements (21, 22, 23, 24) are incorporated in the visor 2 by means of guide means (211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218) (see Figure 3). support structure shown in figure 4, which comprises in the embodiment shown 4 chambers (25, 26, 27, 28) in which the pressure elements (21, 22, 23, 24) are accommodated. The guide means comprise four guide rollers (211, 212, 213, 214) arranged on the rear wall 31 of the pressure element 21 and four guide rollers (215, 216, 217, 218) arranged on the front wall 32, which rollers can be rolled on the corresponding rear wall 41 and front wall 42 of rooms (25, 26, 27, 28). In order to prevent the pressure elements (21, 22, 23, 24) from escaping from the visor 2, each pressure element is provided with stop edges (33, 34) on the rear wall 31 and front wall 32, respectively. The pressure elements (21, 22, 23 24) can hereby translate relatively freely in a direction L, which extends substantially perpendicularly to the bottom 50, wherein in the lower position of, for instance, pressure element 21, the stop edges (33, 34) rest on the upper edge of chamber 25.

Zoals getoond in figuur 3 voor drukelement 21, is elk drukelement (21, 22, 23, 24) voorzien van vier indringlichamen (51, 52, 53, 54). De indringlichamen (51, 52, 53, 54) zijn schijfvormig, en brengen onder invloed van het gewicht van het drukelement waarin ze zijn opgenomen via hun omtreksrand krachten over op de bodem 50, waardoor hierin scheuren ontstaan. In elk drukelement strekken de schijfVormige indringlichamen (51, 52, 53, 54) zich volgens één lijn uit, die nagenoeg dwars verloopt op de sleeprichting P. Bij voorkeur zijn de indringlichamen van alle drukelementen dusdanig gerangschikt dat zij zich gezamenlijk tevens volgens één lijn, die nagenoeg dwars verloopt op de sleeprichting P uitstrekken. Deze configuratie is getoond in figuur 1.As shown in Figure 3 for pressure element 21, each pressure element (21, 22, 23, 24) is provided with four penetrating bodies (51, 52, 53, 54). The penetrating bodies (51, 52, 53, 54) are disk-shaped and, under the influence of the weight of the pressure element in which they are received, transmit forces via their peripheral edge to the bottom 50, as a result of which cracks occur. In each pressure element, the disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) extend along one line, which extends substantially transversely to the towing direction P. Preferably, the penetrating bodies of all pressure elements are arranged such that they jointly also conform to one line, extending substantially transversely to the towing direction P. This configuration is shown in Figure 1.

In de getoonde uitvoeringsvorm zijn de drukelementen (21, 22, 23, 24) van de sleepkop 1 tevens voorzien van een reeks tanden (61, 62, 63, 64), die zich nagenoeg dwars op de sleeprichting P uitstrekken, en die in gebruik stroomopwaarts van de schijfVormige indringlichamen (51, 52, 53, 54) aangrijpen op de bodem 50. Verder zijn de drukelementen (21, 22, 23, 24) voorzien van steunmiddelen (71, 72, 73, 74). Deze omvatten glijblokken uit bijvoorbeeld staal met een ondervlak dat schuin verloopt vanaf de voorwand 32 van een betreffend drukelement 21 tot aan de schijfVormige indringlichamen (51, 52, 53, 54), en/of de tanden (61, 62, 63, 64). In gebruik grijpen de steunmiddelen (71, 72, 73, 74) stroomopwaarts van de schijfVormige indringlichamen (51, 52, 53, 54), en eventueel de tanden (61, 62, 63, 64), aan op de bodem, waardoor deze als eerste aangrijpen op de bodem 50. Het betreffende drukelement wordt derhalve aangezet het profiel van de bodem 50 te volgen. Bij een heuvel in de bodem 50 zal het betreffende drukelement naar boven worden geduwd, nog voor dat de tanden (61, 62, 63, 64), en de indringlichamen (51, 52, 53, 54), in de bodem kunnen dringen. De steunmiddelen (71, 72, 73, 74) bieden niet alleen een bescherming voor de tanden en schijfVormige indringlichamen maar regelen tevens de gewenste indringdiepte van de indringlichamen (51, 52, 53, 54, 61, 62, 63, 64). Doordat de tanden (61, 62, 63, 64) stroomopwaarts van de schijfVormige indringlichamen (51, 52, 53, 54) aangrijpen op de bodem bieden de tanden eveneens bescherming voor de schijfVormige indringlichamen, en regelen deze tevens de gewenste indringdiepte van de indringlichamen (51, 52, 53, 54). De beste resultaten worden bereikt wanneer de onderzijde van de steunmiddelen op een vooraf bepaalde, bij voorkeur beperkte afstand boven de onderzijde van de tanden wordt gepositioneerd. Dit is bijvoorbeeld het geval als de tanden (61, 62, 63, 64) een indringdiepte hebben, en de steunmiddelen /2 tot 1 Vi keer de indringdiepte van de tanden hoger aangrijpen op de bodem 50 dan de tanden, en als de schijfVormige indringlichamen (51, 52, 53, 54) een indringdiepte hebben, en de tanden (61, 62, 63, 64) Vï tot 1 Vi keer de indringdiepte van de schijfvormige indringlichamen hoger aangrijpen op de bodem 50 dan de schijfvormige indringlichamen.In the embodiment shown, the pressure elements (21, 22, 23, 24) of the drag head 1 are also provided with a series of teeth (61, 62, 63, 64) which extend substantially transversely to the drag direction P, and which in use upstream of the disc Shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) engage on the bottom 50. Furthermore, the pressure elements (21, 22, 23, 24) are provided with support means (71, 72, 73, 74). These comprise sliding blocks of, for example, steel with a bottom surface that extends obliquely from the front wall 32 of a respective pressure element 21 to the disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54), and / or the teeth (61, 62, 63, 64) . In use, the support means (71, 72, 73, 74) upstream of the disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54), and optionally the teeth (61, 62, 63, 64), engage the bottom, thereby first engage the bottom 50. The respective pressure element is therefore urged to follow the profile of the bottom 50. At a hill in the bottom 50, the respective pressure element will be pushed up, even before the teeth (61, 62, 63, 64), and the penetrating bodies (51, 52, 53, 54) can penetrate into the bottom. The support means (71, 72, 73, 74) not only provide protection for the teeth and disc-shaped penetrating bodies, but also control the desired penetration depth of the penetrating bodies (51, 52, 53, 54, 61, 62, 63, 64). Because the teeth (61, 62, 63, 64) engage the upstream of the disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) on the bottom, the teeth also provide protection for the disc-shaped penetrating bodies, and also control the desired penetration depth of the penetrating bodies (51, 52, 53, 54). The best results are achieved when the underside of the support means is positioned at a predetermined, preferably limited distance above the underside of the teeth. This is the case, for example, if the teeth (61, 62, 63, 64) have a penetration depth, and the support means / 2 to 1 Vi times the penetration depth of the teeth engage higher on the floor 50 than the teeth, and if the disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) have a penetration depth, and the teeth (61, 62, 63, 64) V 1 to 1 Vi times the penetration depth of the disc-shaped penetration bodies engage higher on the bottom 50 than the disc-shaped penetration bodies.

Van de bijvoorbeeld in figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm van de sleepkop 1, is het vizier 2 voorzien van afdichtmiddelen, die de opening tussen het vizier 2 en de bodem 50 in hoofdzaak afsluiten om te verhinderen dat toevoerwater langs de relatief onproductieve zijkanten van het vizier 2 kan worden aangevoerd. De afdichtmiddelen omvatten aan beide zijwanden (84, 85) aangebrachte afsluitplaten (81, 82), die in hoogte verschuifbaar zijn, en desgewenst aan de onderranden ervan zijn voorzien van een rubberen deklaag. Aan de stroomopwaartse onderzijde is het vizier 2 voorzien van een hielplaat 83, die voor voldoende steun op de bodem 50 zorgt, en aanzuigen van water langs de stroomopwaartse zijde verhinderd.Of the embodiment of the drag head 1, for example, shown in Figure 1, the visor 2 is provided with sealing means which substantially close the opening between the visor 2 and the bottom 50 to prevent supply water from being able to travel along the relatively unproductive sides of the visor 2. be supplied. The sealing means comprise closing plates (81, 82) arranged on both side walls (84, 85), which plates are slidable in height and, if desired, are provided with a rubber coating on their lower edges. At the upstream underside, the visor 2 is provided with a heel plate 83, which ensures sufficient support on the bottom 50, and prevents the suction of water along the upstream side.

Tijdens het baggeren wordt een onderdruk binnen de sleepkop 1 onderhouden om de losgemaakte harde gronddeeltjes en andere bodemdeeltjes op te kunnen zuigen via de zuigleiding 3. Onder verwijzing naar figuur 5 omvat de werkwijze volgens de uitvinding het neerlaten van de sleepkop 1 tot op de bodem 50 en het over de bodem 50 voortslepen van de sleepkop 1 in de sleeprichting P. Hierbij wordt door de zuigleiding 3 een zuigkracht uitgeoefend op de via afsluitmiddelen (84, 85) tenminste gedeeltelijk afgesloten ruimte omgeven door het vizier 2 en de bodem 50, zodat de schijfvormige indringlichamen (51, 52, 53, 54) onder invloed van het gewicht van het drukelement waarin zij zijn opgenomen via hun omtreksrand in de bodem 50 indringen en hierin scheuren teweegbrengen. Door het toepassen van een groot aantal naast elkaar gepositioneerde schijfvormige indringlichamen (51, 52, 53, 54) blijkt dat ook de bodem tussen de indringlichamen wordt verbrijzeld, waardoor het rendement aanzienlijk is. De afgebroken bodemschilfers worden opgezogen door de zuigleiding 3. Volgens de uitvinding transleren de drukelementen (21, 22, 23, 24) hierbij in hoofdzaak onafhankelijk van elkaar in een richting L nagenoeg loodrecht op de bodem 50.During dredging, an underpressure is maintained within the drag head 1 in order to be able to suck up the loosened hard soil particles and other soil particles via the suction line 3. With reference to Figure 5, the method according to the invention comprises lowering the drag head 1 to the bottom 50 and towing the drag head 1 along the bottom 50 in the towing direction P. Here, a suction force is exerted by the suction line 3 on the space at least partially closed off via closing means (84, 85) surrounded by the visor 2 and the bottom 50, so that the disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) penetrate into the bottom 50 via their peripheral edge and cause cracks therein under the influence of the weight of the pressure element in which they are received. By using a large number of disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) positioned next to each other, it appears that the bottom between the penetrating bodies is also crushed, so that the efficiency is considerable. The broken-off bottom flakes are sucked up by the suction line 3. According to the invention, the pressure elements (21, 22, 23, 24) translate substantially independently of each other in a direction L substantially perpendicular to the bottom 50.

Hierdoor blijft een groot aantal indringlichamen in contact met de bodem 50 waardoor een verhoogd rendement wordt bereikt ten opzichte van de stand der techniek, ondanks de mogelijk geringere gemiddelde indringdiepte. De steunmiddelen (71, 72, 73, 74) grijpen als eerste op de bodem 50 aan en zorgen onder andere voor bescherming van de indringlichamen. Door een combinatie toe te passen van tanden en schijfvormige indringlichamen, waarbij de tanden eerst aangrijpen op de bodem met een bepaalde indringdiepte zodat de bodem 50 althans gedeeltelijk wordt geëffend, waarna de schijfvormige indringlichamen aangrijpen op de bodem 50, wordt een verder verbeterd rendement bereikt. Het kan ook voordelen hebben in een sleepkop te voorzien waarbij eerst de schijfVormige indringlichamen aangrijpen op de bodem met een bepaalde indringdiepte zodat de bodem 50 althans gedeeltelijk wordt gebroken, waarna vervolgens de tanden aangrijpen op de bodem 50.As a result, a large number of penetrating bodies remain in contact with the bottom 50, whereby an increased efficiency is achieved compared to the prior art, despite the possibly lower average penetration depth. The support means (71, 72, 73, 74) first engage the bottom 50 and, among other things, ensure protection of the penetrating bodies. By applying a combination of teeth and disc-shaped penetrating bodies, wherein the teeth first engage the bottom with a specific penetration depth so that the bottom 50 is at least partially smoothed, whereafter the disc-shaped penetrating bodies engage on the bottom 50, a further improved efficiency is achieved. It can also be advantageous to provide a drag head in which first the disc-shaped penetration bodies engage on the bottom with a specific penetration depth so that the bottom 50 is at least partially broken, after which the teeth then engage on the bottom 50.

De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvoorbeelden en wijzigingen hieraan kunnen worden aangebracht voor zover deze in het raam vallen van de toegevoegde conclusies.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above and modifications can be made thereto insofar as they fall within the scope of the appended claims.

Claims

A trailing head (1) of a trailing suction hopper dredger, comprising a visor (2) that is dragged over the bottom (50) and thereby loosens soil, and a suction line (3) which connects to the visor (2) and discharges the loosened soil, characterized in that the visor (2) comprises at least two separately movable pressure elements (21, 22, 23, 24) transversely of the towing direction, wherein a pressure element is provided with a series of penetrating bodies (51, 52, 53, 54, 61, 62, 63, 64) which, under the influence of the weight of the pressure element, transfer forces to the bottom (50).

Dragging head according to claim 1, characterized in that the pressure elements (21, 22, 23, 24) are accommodated in the visor (2) by means of guide means (211, 212, 213, 214), such that the pressure elements (21, 22, 23, 24) are translatable in a direction substantially perpendicular to the bottom (50).

Dragging head according to claim 1 or 2, characterized in that the penetrating bodies comprise disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) which, under the influence of the weight of the pressure element, transfer forces to the bottom (50) via their peripheral edge (23) ).

Towing head according to claim 3, characterized in that the disc-shaped penetration bodies (51, 52, 53, 54) extend in one line and substantially transversely of the towing direction.

Trailing head according to one of the preceding claims, characterized in that the number of disc-shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) per pressure element is comprised between 2 and 10, and more preferably between 3 and 5.

Towing head according to one of the preceding claims, characterized in that the number of pressure elements (21, 22, 23, 24) is comprised between 2 and 8, and more preferably between 3 and 5.

Towing head according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure elements (21, 22, 23, 24) are provided with a series of teeth (61, 62, 63, 64) which extend substantially transversely to the towing direction, and engage the bottom of the disc Shaped penetrating bodies (51, 52, 53, 54) on the bottom (50).

A trailing head according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure elements (21, 22, 23, 24) are provided with support means (71, 72, 73, 74) which, in use, upstream of the disc-shaped penetrating bodies (51, 52) , 53, 54), and optionally the teeth (61, 62, 63, 64) engaging the bottom (50).

A drag head according to claim 8, characterized in that the support means (71, 72, 73, 74) comprise sliding blocks.

A drag head according to any one of claims 7-9, characterized in that the disc-shaped penetration bodies (51, 52, 53, 54) have a penetration depth, and in that the teeth (61, 62, 63, 64) engage higher than the bottom the disk Shaped penetrating bodies.

A drag head according to any one of claims 8-10, characterized in that the teeth (61, 62, 63, 64) have a penetration depth, and in that the support means (71, 72, 73, 74) engage higher on the bottom (50) ) then the teeth.

A drag head according to any one of the preceding claims, characterized in that the drag head (1) is provided with sealing means (81, 82) which substantially close the opening between the visor (2) and the bottom (50).

A drag head according to any one of the preceding claims, characterized in that the drag head comprises at least one series of nozzles for injecting high-pressure water.

14. Method for dredging at least partially hard bottom under water with a trailing suction hopper dredger, equipped with a trailing head according to any one of claims 1-13, wherein the trailing head is lowered to the bottom and dragged over it, wherein a suction force is exerted by the suction line exerted on the space at least partially closed off via closing means surrounded by the visor and the bottom, so that the disc-shaped penetrating bodies penetrate into the bottom and cause cracks therein under the influence of the weight of the pressure elements and the underpressure and thereby cause the broken-off bottom flakes sucked up by the suction line.

A method according to claim 14, characterized in that the pressure elements translate independently of each other during dredging in a direction substantially perpendicular to the bottom.

A method according to claim 14 or 15, characterized in that the support means of a pressure element are the first to engage on the bottom, the pressure element being urged to follow the profile of the bottom, wherein subsequently the teeth engage on the bottom so that the bottom is at least partially is smoothed, after which the penetrating bodies engage on the bottom.