ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДРАГИРУЮЩЕГО СУДНА И СПОСОБ ДРАГИРОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЯ УПОМЯНУТОЕ ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК E02F3/92 

Изобретение относится к грунтозаборному устройству для драгирующего судна. Изобретение также относится к драгирующему устройству, содержащему драгирующее судно, приспособленное для перемещения в направлении перемещения, грунтовый насос, расположенный на драгирующем судне и обеспеченный всасывающим патрубком, всасывающий трубопровод, который соединяет грунтозаборное устройство с всасывающим патрубком грунтового насоса, и обеспеченное между драгирующим судном и грунтозаборным устройством поддерживающее средство для поддержки всасывающего трубопровода, которое приспособлено, чтобы определять глубину грунтозаборного устройства. Изобретение дополнительно относится к способу для драгирования грунта, используя упомянутое грунтозаборное устройство.

Такие драгирующие устройства общеизвестны, например, из EP-A-0892116. Известное грунтозаборное устройство содержит имеющую форму коробки конструкцию, которая является соединяемой с всасывающим трубопроводом драгирующего судна и имеет форму, подобно закрытой шахте, конструкции с боковыми стенками, верхней стенкой и нижней стенкой, направленной на дно. В заднем конце (сторона вниз по потоку относительно направления движения) имеющей форму коробки конструкции находится козырек с отверстием на его нижней стороне, прикрепленный шарнирно вокруг горизонтальной оси к имеющей форму коробки конструкции, который может таким образом поворачиваться вверх и вниз, например, с помощью гидравлического поршня. Козырек дополнительно обеспечивается зубчатой рейкой, которая тянется поперечно направлению движения и находится на нижней стороне, обеспеченная зубцами для разрыхления материала, который должен быть драгирован со дна. На нижней поверхности (нижней стороне) имеющей форму коробки конструкции, на высоте соединения с козырьком, обеспечено некоторое количество подпяточников, которые вместе формируют пяточную пластину. Во время использования такое грунтозаборное устройство буксируется над или по дну, которое должно быть драгировано, в соответствии с чем имеющая форму коробки конструкция держится на дне с помощью пяточной пластины, и в соответствии с чем зубцы возмущают дно и разрыхленный материал со дна всасывается через всасывающий трубопровод, например, в резервуар, обеспеченный на драгирующем судне. По этой причине такое грунтозаборное устройство также указывается ссылкой как буксируемое всасывающее загрузочное грунтозаборное устройство.

Из-за того, что имеющая форму коробки конструкция держится на дне с помощью пяточной пластины, козырек может поворачиваться независимо от имеющей форму коробки конструкции. Когда козырек управляется гидравлическим поршнем, чтобы получалась постоянная сила, козырек будет следовать профилю дна, в соответствии с чем задняя стенка и боковые стенки козырька будут более или менее проникать в дно в зависимости от твердости дна. Благодаря всасывающему действию всасывающего трубопровода в грунтозаборном устройстве будет возникать пониженное давление, которое, среди прочего, зависит от степени герметизации грунтозаборного устройства. Возникающее пониженное давление гарантирует всасывание драгированного материала со дна, в соответствии с чем вода будет неизбежно также всасываться снаружи.

Известное грунтозаборное устройство является подходящим лишь для относительно мягкого дна, что является недостатком. Действительно, было установлено, что со слишком твердым дном зубцы известного грунтозаборного устройства не проникают достаточно в дно, в результате чего относительно небольшое количество материала со дна разрыхляется.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение грунтозаборного устройства для драгирующего судна, с которым дно, в частности, более твердое дно, может драгироваться, предпочтительно с улучшенной эффективностью относительно известного грунтозаборного устройства. Под эффективностью в контексте настоящей заявки понимается общий объем материала со дна, который может драгироваться в единицу времени на единицу мощности.

Согласно изобретению, предложено грунтозаборное устройство для драгирующего судна, приспособленное для движения в направлении движения, причем грунтозаборное устройство содержит имеющую форму коробки конструкцию, со своей нижней стороны обеспеченную всасывающим отверстием и имеющую соединение для всасывающего трубопровода драгирующего судна, дополнительно содержащую заднюю стенку и переднюю стенку, которая тянется в значительной степени поперечно направлению движения, и боковые стенки, которые проходят по существу параллельно направлению движения, а также верхнюю стенку, обеспеченную на стороне, повернутой от дна, в соответствии с чем задняя стенка со своей нижней стороны обеспечена режущими инструментами для проникновения в дно, и в соответствии с чем передняя стенка содержит фиксированную часть стенки и часть стенки, которая двигается с профилем дна. Изобретенное грунтозаборное устройство доказало способность драгировать дно с улучшенной эффективностью относительно известного грунтозаборного устройства. В частности, с относительно твердым дном, таким как, например, скалистое дно, достигаются хорошие результаты. Посредством обеспечения грунтозаборного устройства в его передней стороне (вверх по потоку) всасывающего отверстия частью стенки, которая перемещается вместе с профилем дна, всасывающее отверстие со стороны вверх по потоку режущих инструментов в значительной степени всегда закрыто, чтобы минимизировать или избежать всасывания окружающей воды через эту (не производительную) сторону. Смесь материала со дна/воды, которая всасывается на высоте задней стороны грунтозаборного устройства через пространства между режущими инструментами, содержит относительно большое количество материала со дна посредством действия режущих инструментов на дне. При использовании грунтозаборное устройство держится со стороны вверх по потоку режущих инструментов на дне с помощью его подвижной части стенки и на высоте задней стороны с режущими инструментами. По мере того как подвижная часть стенки перемещается вместе с дном, например, под ее (ограниченным) естественным весом, в значительной степени весь вес грунтозаборного устройства и всасывающего трубопровода будет передаваться на дно через режущие инструменты. Это приводит к большим формируемым силам на дне на высоте режущих инструментов, чем, возможно, с известным грунтозаборным устройством, в соответствии с чем становится возможным разбивать более твердое дно. С известным грунтозаборным устройством важная часть веса передается дну через пяточную плиту и боковые стенки козырька. С изобретенным грунтозаборным устройством козырек фактически является устаревшим и может быть удален при желании. Подвижная часть стенки со стороны вверх по потоку режущих инструментов и всасывающее отверстие, следовательно, заботятся об улучшенной эффективности грунтозаборного устройства в соответствии с изобретением по меньшей мере двумя различными способами.

Согласно изобретению, предложено грунтозаборное устройство, в котором режущие инструменты воздействуют на дно со стороны вверх по потоку подвижной части стенки. Доказано, что это не является недостатком из-за всасывающего действия всасывающего трубопровода. Режущие инструменты в соответствии с изобретением обеспечиваются на высоте или на задней стенке (стенке вниз по потоку) грунтозаборного устройства. Посредством этой меры достигается не только то, что всасывается меньше окружающей воды, но также предотвращается то, что другие части стенки грунтозаборного устройства могут приходить в контакт с дном, что приводит к тому, что еще большая часть веса переводится на режущие инструменты. Так как стенки имеющей форму коробки конструкции в значительной степени жестко соединены друг с другом, задняя стенка, боковые стенки и фиксированная часть передней стенки формируют жесткую единицу. Чтобы избежать того, что части грунтозаборного устройства, отличные от режущих инструментов и подвижной части передней стенки, приходят в значительный контакт с дном, важно надлежащим образом выбрать наклон грунтозаборного устройства относительно дна. Выяснилось, что средний угол наклона в диапазоне между 5 и 30°, более предпочтительно - между 10 и 20° относительно горизонтали дает хорошие результаты. В этом контексте возможно выполнить соединение грунтозаборного устройства с всасывающим трубопроводом жестким образом. Также возможно выполнить соединение гибким образом, например, через резиновое соединение.

В варианте осуществления грунтозаборное устройство согласно изобретению отличается тем, что грунтозаборное устройство содержит герметичный корпус, который шарнирно соединен с имеющей форму коробки конструкцией, и в котором часть подвижной стенки содержит часть стенки герметичного корпуса. Посредством этих мер герметичный корпус может, при желании, держаться на дне с помощью нижнего края упомянутой части стенки во время драгирования, однако, не забирая много веса с режущих инструментов. Естественный вес герметичного корпуса (например, 3 тонны) действительно значительно ниже, чем общий вес грунтозаборного инструмента и всасывающего трубопровода, который может превосходить 150 тонн.

Особенно предпочтительным является грунтозаборное устройство, в котором часть стенки герметичного корпуса содержит заднюю стенку герметичного корпуса, которая шарнирно соединена с боковыми стенками имеющей форму коробки конструкции посредством боковых стенок, соединенных с ней, с тем, чтобы задняя стенка могла поворачиваться вверх и вниз. Боковые стенки герметичного корпуса в данном варианте осуществления служат в качестве герметичного средства для окружающей воды, так как они могут по меньшей мере частично герметизировать отверстие между боковыми стенками имеющей форму коробки конструкции и дном.

В дополнительном варианте осуществления грунтозаборного устройства согласно изобретению оно отличается тем, что задняя стенка герметичного корпуса содержит стоящую заднюю стенку, которая частично перекрывается с фиксированной частью стенки передней стенки имеющей форму коробки конструкции. Таким образом, предоставляется простая конструкция подвижной части стенки передней стенки, при этом упомянутая часть стенки герметизируется хорошо и, более того, передает лишь небольшую силу на дно. Посредством поворота герметичного корпуса относительно имеющей форму коробки конструкции задняя стенка герметичного корпуса будет, так сказать, перемещаться вдоль фиксированной части стенки передней стенки имеющей форму коробки конструкции. Обе части стенки выполнены с возможностью скольжения друг через друга. Чтобы избежать того, что герметичный корпус поворачивается слишком далеко от фиксированной части стенки имеющей форму коробки конструкции, вследствие чего отверстие могло бы формироваться между нижним краем упомянутой фиксированной части стенки и верхним краем задней стенки герметичного корпуса, герметичный корпус предпочтительно обеспечивается концевым упором, чтобы избежать такого большого поворота. При достижении концевого упора, таким образом, возможно, что нижний край подвижной части стенки становится отделен от дна, по причине чего грунтозаборное устройство держится на дне лишь с помощью режущих инструментов. Подобным образом возможно ограничить вращение герметичного корпуса в другом направлении (в направлении имеющей форму коробки конструкции) посредством концевого упора. При непредвиденном достижении такого концевого упора герметичный корпус будет держаться на дне с увеличенной силой, так как его движение является шарнирным.

Часть стенки передней стенки имеющей форму коробки конструкции, которая является перемещаемой с профилем дна, или герметичная часть стенки герметичного корпуса может тянуться поперечно направлению движения грунтозаборного устройства вдоль части его ширины, но предпочтительно будет тянуться вдоль в значительной степени всей его ширины. Таким образом, это может иметь преимущества, когда часть стенки передней стенки имеющей форму коробки конструкции, которая является перемещаемой с профилем дна, или герметичная часть стенки герметичного корпуса содержит, поперечно направлению движения грунтозаборного устройства, некоторое количество в значительной степени связанных и взаимно независимо подвижных секций. Таким образом, каждая секция может перемещаться вверх и вниз независимо от другой секции, и тем самым следовать профилю дна, который действительно может варьироваться в направлении, поперечном направлению движения грунтозаборного устройства.

Хотя согласно изобретению возможно обеспечивать грунтозаборное устройство режущими инструментами в форме известных зубцов, предпочтительный вариант осуществления грунтозаборного устройства согласно изобретению отличается тем, что режущие инструменты по меньшей мере в своем свободном конце являются симметричными относительно поворота. Согласно изобретению, режущие инструменты в значительной степени несут весь вес грунтозаборного устройства и всасывающего трубопровода, посредством чего режущие инструменты, в среднем, несут более высокую нагрузку, чем в случае с известным грунтозаборным устройством. Режущие инструменты согласно настоящему изобретению, среди прочего, имеют то преимущество, что они могут выдержать более высокие нагрузки, чем известные зубцы.

Режущие инструменты, в принципе, могут прикрепляться к задней стенке имеющей форму коробки конструкции любым возможным способом. Будет очевидно, что задняя стенка должна иметь значительную толщину, чтобы быть способной нести режущие инструменты и чтобы выдерживать большие формируемые силы. Режущие инструменты могут, например, быть расположены в углублениях, выполненных в задней стенке. Также возможно обеспечивать заднюю стенку соединительным средством, таким как, например, держателями, в которых может располагаться по меньшей мере часть режущих инструментов.

В предпочтительном варианте осуществления режущие инструменты грунтозаборного устройства согласно изобретению соединяются с задней стенкой так, чтобы они могли вращаться в значительной степени свободно вокруг своих осей вращательной симметрии. Под свободным вращением в данном контексте подразумевается, что режущие инструменты могут, в конечном счете, также вращаться вокруг своих осей вращательной симметрии с некоторым трением, пока они претерпевают некоторое вращение при использовании. Описанное вращение стало возможным, так как режущие инструменты являются симметричными относительно поворота. Возможность свободного вращения режущих инструментов в задней стенке и/или в держателях уменьшает риск поломки режущих инструментов. Более того, режущие инструменты затачиваются автоматически посредством трения с дном. Продолжительность использования режущих инструментов может, таким образом, быть продлена, и может быть сэкономлено время, так как в среднем меньшее количество сломанных или затупленных режущих инструментов требует замены.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, режущие инструменты являются конусообразными или коническими, и режущие инструменты содержат в значительной степени цилиндрическую часть стержня с меньшим диаметром, чем диаметр конической верхней части. Режущий инструмент согласно данному варианту осуществления устанавливается с помощью своей цилиндрической части стержня в соединительное средство, которое выполнено на задней стенке. Соединительное средство предпочтительно содержит блочный держатель с центральным отверстием, в которое может приниматься цилиндрическая часть стержня с возможностью в значительной степени свободного вращения. В данном варианте осуществления коническая верхняя часть будет выступать активной длиной из блочного держателя, которая является относительно короткой в сравнении с общей длиной режущего инструмента. Это имеет то преимущество, что еще большие силы могут быть выдержаны. Более того, блочный держатель эффективным образом поддерживает режущий инструмент против гибких деформаций. В предпочтительном варианте осуществления режущие инструменты имеют длину, выступающую из держателя, находящуюся в диапазоне между 10 и 500 мм, более предпочтительно - между 20 и 250 мм, и наиболее предпочтительно - между 50 и 150 мм.

Коническая верхняя часть режущего инструмента предпочтительно обеспечивается упрочненной верхушкой на конце, который контактирует с дном. Верхушка, например, может быть изготовлена из карбида.

Частично посредством применения симметричных относительно поворота режущих инструментов большое давление формируется локально, которое эффективно разбивает дно, в частности, относительно твердое дно, такое как скалистое дно. Выяснилось, что симметричные относительно поворота режущие инструменты формируют борозды в дне, и что в части дна между бороздами формируются высокие нагрузки до такой степени, что эта часть легко ломается. Обломки, сформированные таким образом, могут, в конечном счете, хорошо всасываться вместе с некоторым количеством окружающей воды всасывающим трубопроводом. Всасывание происходит через заднюю сторону грунтозаборного устройства через промежутки между режущими инструментами в направлении всасывающего отверстия, которое соединяется с всасывающим трубопроводом.

Грунтозаборное устройство согласно настоящему изобретению выгодно характеризует то, что режущие инструменты формируют по меньшей мере один массив, который тянется или тянутся согласно прямой линии, в значительной степени поперечной направлению движения грунтозаборного устройства. Посредством расположения режущих инструментов вдоль в значительной степени прямой линии формирование обломков, описанное выше, улучшается.

Количество режущих инструментов грунтозаборного устройства согласно изобретению может выбираться в широких пределах. В предпочтительном варианте осуществления изобретенного грунтозаборного устройства количество режущих инструментов грунтозаборного устройства больше, и более предпочтительно - значительно больше, чем количество зубцов известного грунтозаборного устройства. Большее количество режущих инструментов приводит в среднем к меньшей глубине проникновения режущих инструментов в дно. Ожидаемая в связи с этим более низкая эффективность полностью компенсируется предоставлением грунтозаборного устройства согласно изобретению, в котором в значительной степени весь вес проводится через режущие инструменты в направлении дна. Так как силы на резцах распределяются лучше, также становится возможным сконструировать все грунтозаборное устройство более крупным тяжелым (например, с весом над водой в 100 тонн), чем было обычно до сих пор (как правило, известное грунтозаборное устройство весит 20-50 тонн на суше). Более тяжелое и крупное грунтозаборное устройство дополнительно увеличивает эффективность драгирования. Предпочтительно, количество режущих инструментов в массиве составляет по меньшей мере 10, более предпочтительно - по меньшей мере 15, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере 20. Количество массивов предпочтительно находится в диапазоне между 1 и 10, более предпочтительно - между 1 и 5, и наиболее предпочтительно количество массивов составляет 2. С предпочтительным вариантом осуществления достигается хороший компромисс между эффективностью драгирования и мощностью, необходимой, чтобы буксировать грунтозаборное устройство в направлении движения над и/или в дне.

Взаимное расстояние между режущими инструментами, среди прочего, определяется размерами самих режущих инструментов и общим весом грунтозаборного устройства и частей всасывающего трубопровода, которые находятся под водой, деленным на количество режущих инструментов. Кроме того, тяговая сила, производимая драгирующим судном, может быть важна. Кроме того, важны свойства дна, которое должно драгироваться, например, отношение прочность на сжатие/прочность на растяжение дна.

Режущие инструменты, в принципе, могут располагаться в продольном направлении грунтозаборного устройства (направлении, параллельном направлению движения) любым возможным образом. Чтобы дополнительно увеличить эффективность драгирования, выгодно располагать смежные массивы режущих инструментов смещенными относительно друг друга. Тем самым достигается более высокая эффективность.

В другом аспекте изобретения предоставляется грунтозаборное устройство, содержащее по меньшей мере один ряд инжекционных труб (низкого давления) для впрыскивания жидкости под давлением, предпочтительно воды. Инжекционные трубы работают под давлением почти 50 бар, более предпочтительно - почти 30 бар, и наиболее предпочтительно - почти 15 бар. Струи жидкости, производимые инжекционными трубами под такими давлениями, приспособлены, чтобы очищать режущие инструменты и пространство между режущими инструментами, иными словами, очищать их от материалов со дна и других материалов. Режущее действие режущих инструментов тем самым улучшается, и дополнительно достигается хорошее всасывание разрыхленного материала со дна. Инжекционные трубы согласно изобретению, в принципе, могут располагаться перед, после или на высоте режущих инструментов. Также возможно обеспечивать сами режущие инструменты инжекционными трубами, например, в качестве центрального отверстия. Инжекционные трубы могут помогать удалять уже раздробленный материал со дна через всасывающий трубопровод, и/или дополнительно уменьшать в размере этот материал со дна.

Помимо этого, также возможно предоставлять инжекционные трубы (высокого давления), которые могут работать под в значительной степени более высокими давлениями от 200 до 1000 бар и более. Струи воды, производимые инжекционными трубами под такими высокими давлениями, приспособлены, чтобы помогать разламывать дно. Эти инжекционные трубы согласно изобретению также в принципе могут располагаться перед, после или на высоте режущих инструментов. Также возможно обеспечивать сами режущие инструменты инжекционными трубами, например, в качестве центрального отверстия. Инжекционные трубы, расположенные перед режущими инструментами, могут помочь в разбивании дна посредством предоставления борозды перед режущими инструментами, вследствие чего режущие инструменты проникают глубже, и тем самым разбивают больше материала. Инжекционные трубы, расположенные на высоте режущих инструментов, могут помогать в отделении частей скалы, и тем самым позволять режущим инструментам проникать дальше; отделенные части действительно больше не способны поглощать энергию режущих инструментов, как «амортизатор». Инжекционные трубы, расположенные за режущими инструментами, могут помочь в отделении частей, которые еще не были отделены, и в транспортировке уже разбитого материала со дна через всасывающий трубопровод. В целом, поток таких инжекционных труб высокого давления будет меньше, чем поток, который необходим для инжекционных труб низкого давления.

В предпочтительном варианте осуществления грунтозаборное устройство согласно изобретению отличается тем, что инжекционные трубы располагаются между режущими инструментами, и это может означать - между режущими инструментами одного массива и/или между режущими инструментами двух или более массивов режущих инструментов.

Изобретение также относится к способу для разбивания и/или драгирования, по меньшей мере частично, твердых грунтов под водой с помощью драгирующего судна, оборудованного грунтозаборным устройством согласно изобретению. Способ содержит опускание грунтозаборного устройства согласно изобретению на дно и буксирование упомянутого грунтозаборного устройства по дну.

Грунтозаборное устройство тем самым буксируется по дну, которое должно быть драгировано, в направлении движения и с тем, чтобы в значительной степени только режущие инструменты контактировали с дном, и в соответствии с чем подвижная часть стенки передней стенки герметичного корпуса перемещается вместе с профилем дна. Режущие инструменты, таким образом, будут под влиянием веса грунтозаборного устройства и силы всасывания проникать в дно и формировать в нем борозды. Отломанные обломки дна всасываются через всасывающий трубопровод, при этом подвижная часть стенки передней стенки гарантирует, что в значительной степени никакая окружающая вода не всасывается через эту сторону, и что в значительной степени весь вес грунтозаборного устройства и всасывающего трубопровода заканчивается на режущих инструментах.

Грунтозаборное устройство согласно изобретению является особенно подходящим для драгирования дна под водой, имеющего UCS (предел прочности при неограниченном сжатии') по меньшей мере 5 МПа, предпочтительно - по меньшей мере 20 МПа, и наиболее предпочтительно - по меньшей мере 40 МПа.

Грунтозаборное устройство и способ согласно изобретению ниже будут дополнительно описаны более подробно с помощью дальнейшего описания предпочтительных вариантов осуществления и фигур, однако, без ограничения ими изобретения. На фигурах:

фигура 1 показывает схематичный вид в поперечном сечении драгирующего устройства согласно изобретению;

фигура 2 показывает схематичный вид сбоку грунтозаборного устройства согласно уровню техники;

фигура 3 показывает схематичный вид снизу в перспективе грунтозаборного устройства согласно варианту осуществления изобретения;

фигура 4 показывает вид сверху в перспективе грунтозаборного устройства, показанного на фигуре 3;

фигура 5 показывает схематичный вид в поперечном сечении грунтозаборного устройства, показанного на фигуре 3, с всасывающим трубопроводом;

фигура 6 показывает вид снизу в перспективе грунтозаборного устройства согласно другому варианту осуществления изобретения; и

фигура 7 показывает вид сбоку части режущего инструмента согласно варианту осуществления изобретения.

Фигура 1 показывает драгирующее судно 1, обеспеченное двигателем, не показанным на чертеже, для приведения гребного винта 2 через винтовую ось для приведения в движение драгирующего судна 1. Дополнительно присутствуют устройства, не показанные на чертеже, для рулевого управления драгирующим судном 1, такие как руль и поперечно расположенные гребные винты для легкого маневрирования.

На драгирующем судне 1 также присутствует грунтовый насос, не показанный на чертежах. У боковой стенки драгирующего судна обеспечен всасывающий трубопровод 3, один из концов которого соединен с всасывающим соединением грунтового насоса. Всасывающий трубопровод 3 содержит в настоящем примере два элемента 3a и 3b, которые взаимосвязаны посредством соединения, которое допускает некоторый взаимный угловой поворот. Соединение между верхним элементом 3a всасывающего трубопровода 3 и кораблем также допускает некоторый угловой поворот в вертикальной плоскости и вокруг оси. Чтобы поддержать подвижный конец верхнего элемента 3a всасывающего трубопровода 3, этот элемент соединен с кабелем 4a, другой конец которого соединен с лебедкой 5a. Также, чтобы поддержать подвижный конец нижнего элемента 3b всасывающего трубопровода 3, этот элемент соединен с кабелем 4b, другой конец которого соединен с лебедкой 5b. Лебедки 5a, 5b, таким образом, позволяют изменять высоту всасывающего трубопровода 3. Будет очевидно, что, среди прочего, в зависимости от глубины водоема, который должен быть драгирован, количество элементов всасывающего трубопровода 3 может быть увеличено или уменьшено вместе с соответствующей регулировкой количества кабелей 4 и лебедок 5.

В свободном конце второго элемента 3b всасывающего трубопровода 3 обеспечено грунтозаборное устройство 6. Со ссылкой на фигуру 1 показано грунтозаборное устройство 6 известного типа. Известное грунтозаборное устройство 6 содержит имеющую форму коробки конструкцию 7, которая является соединяемой с всасывающим трубопроводом 3 и имеет форму конструкции закрытой шахты с боковыми стенками 7a, 7b (видна только 7a), верхней стенкой 7c и нижней стенкой 7d, направленной на дно. В задней стороне (стороне вверх по потоку относительно направления движения P) имеющей форму коробки конструкции 7 обеспечен козырек 8, открытый только с нижней стороны и прикрепленный шарнирно вокруг горизонтальной оси 9 к имеющей форму коробки конструкции 7, в соответствии с чем он может поворачиваться вверх и вниз с помощью гидравлического поршня, не показанного. Козырек 8 дополнительно обеспечивается зубчатой рейкой 10, тянущейся поперечно направлению движения P, и обеспеченная на нижней стороне зубцами 11 для разрыхления материала, который должен быть драгирован со дна. На нижней стороне имеющей форму коробки конструкции 7 обеспечен ряд подпяточников, которые вместе формируют пяточную пластину 12. Во время драгирования известное грунтозаборное устройство 6 держится на дне с помощью пяточной пластины 12, при этом козырек 8 может поворачиваться независимо от имеющей форму коробки конструкции 7. Поворот козырька 8 регулирует желаемую глубину проникновения зубцов 11 в дно. Зубцы 11 вспахивают дно, и освобожденный материал со дна всасывается через всасывающий трубопровод 3, например, в резервуар, присутствующий на драгирующем судне 1. Чтобы достичь наивысшей возможной производительности, козырек 8 в известном грунтозаборном устройстве 6 располагается независимо от имеющей форму коробки конструкции 7 так, чтобы достичь наилучшего возможного уплотнения между козырьком 8 и дном. С известным грунтозаборным устройством 6 важная часть веса передается на дно через пяточную плиту 12 и боковые стенки козырька 8.

Со ссылкой на фигуры 3-6 показано некоторое количество вариантов осуществления грунтозаборного устройства 20 согласно изобретению. Грунтозаборное устройство 20 содержит имеющую форму коробки конструкцию 21, которая является соединяемой с всасывающим трубопроводом 3 (или по меньшей мере с его частью 3b) драгирующего судна 1. Имеющая форму коробки конструкция 21 с нижней стороны обеспечена всасывающим отверстием 22 и дополнительно содержит заднюю стенку 23, верхнюю стенку 24, боковые стенки 25a, 25b и переднюю стенку, содержащую фиксированную часть 29 стенки и подвижную часть 26e стенки. Подвижная часть 26e стенки в показанном варианте осуществления является частью герметичного корпуса 26. В показанном варианте осуществления задняя стенка имеющей форму коробки конструкции 21 также функционирует как опорное тело, тянущееся поперечно направлению движения P, для режущих инструментов 30, обеспеченных с нижней стороны. Верхняя пластина 24 обеспечена отверстием 24a, на которое может прикрепляться трубопровод, вдоль которого может подаваться вода под (высоким) давлением для инжекционных труб 35, дополнительно описанных ниже.

Герметичный корпус 26 приспособлен, чтобы, своей частью 26e стенки перемещаться вместе с профилем дна и для того, чтобы в значительной степени лишь режущие инструменты 30 контактировали с дном. Это, например, может быть достигнуто посредством предоставления герметичного корпуса 26, содержащего изолирующую пластину 26c, направленную на дно, и с которой соединены две боковые пластины 26a, 26b, и стоящую часть 26e стенки. Как показано на фигурах 3-6, боковые пластины 26a, 26b шарнирно подвешены на зацепках 27a, 27b боковых стенок 25a, 25b. Боковые пластины 26a, 26b могут свободно вращаться вокруг зацепок 27a, 27b, в соответствии с чем они перемещаются в направляющих 28a, 28b, которые также функционируют в качестве концевых упоров. Во время драгирования грунтозаборное устройство 1 удерживается в таком положении относительно дна, что грунтозаборное устройство 1 в значительной степени держится на дне с помощью режущих инструментов 30, при этом герметичный корпус 26 держится на дне с помощью нижнего края 26d. Так как герметичный корпус 26, таким образом, может вращаться вокруг зацепок 27a, 27b, лишь вес герметичного корпуса 26 передается на дно через край 26d. Тем самым относительно небольшое количество веса реально снимается с режущих инструментов 30. Всасывающее отверстие 22 сформировано в вариантах осуществления, показанных на фигурах 3-6, между задней стенкой 23 и стоящей фиксированной частью 29 стенки имеющей форму коробки конструкции 21. Посредством поворота герметичного корпуса 26 вокруг зацепок 27a, 27b относительно имеющей форму коробки конструкции 21 задняя часть 26e стенки герметичного корпуса 26 будет, так сказать, перемещаться вдоль (и перед) фиксированной части 29 стенки передней стенки имеющей форму коробки конструкции 21. Обе части 29, 26e стенки сформированы так, чтобы такое скольжение друг через друга было возможным. Для предотвращения поворота герметичного корпуса 26 далеко от фиксированной части 29 стенки имеющей форму коробки конструкции 21, и формирования отверстия между нижним краем упомянутой фиксированной части 29 стенки и верхним краем задней части 26e стенки герметичного корпуса 26, герметичный корпус предпочтительно выполнен с концевым упором 28, который взаимодействует с зацепкой (не показана) на боковой пластине 26a.

В вариантах осуществления, показанных на фигурах, герметичный корпус 26, а, следовательно, также часть 26e стенки, которая перемещается вместе с профилем дна, тянется поперечно направлению движения грунтозаборного устройства 1 по в значительной степени всей ширине грунтозаборного устройства. В предпочтительном варианте осуществления, который не показан, герметичный корпус 26 содержит множество в значительной степени связанных и взаимно независимо подвижных секций, которые тянутся поперечно направлению движения грунтозаборного устройства 1. Тем самым достигается лучшая герметизация между дном и герметичным корпусом 26.

Режущие инструменты 30 в показанном варианте осуществления формируют два массива 31, 32, которые тянутся вдоль прямой линии, в значительной степени перпендикулярно направлению движения P грунтозаборного устройства 1. Каждый массив содержит 23 режущих инструмента 30. В соответствии с ожиданиями, такое высокое количество режущих инструментов приводит в среднем к меньшей глубине проникновения режущих инструментов 30 в дно. Так как, в соответствии с изобретением, в значительной степени весь вес грунтозаборного устройства и всасывающего трубопровода переносится на дно через режущие инструменты 30, этот эффект в значительной степени аннулируется. Режущие инструменты 30 массива 31 расположены со смещением относительно режущих инструментов 30 второго массива 32.

В варианте осуществления, показанном на фигуре 6, грунтозаборное устройство 1 обеспечено двумя массивами 33, 34 инжекционных труб 35, которые приспособлены, чтобы впрыскивать жидкость, в частности, воду, под низким (почти 50 бар) и/или высоким давлением (1000 бар и выше) между режущими инструментами 30. Инжекционные трубы 35 в показанном варианте осуществления расположены между режущими инструментами 30, но также возможно направлять инжекционные трубы 35 на дно, в частности, инжекционные трубы высокого давления.

Режущие инструменты 30 могут, в принципе, содержать любой режущий инструмент, подходящий для драгирования материала со дна, такой как, например, известные зубцы. В предпочтительных показанных вариантах осуществления режущие инструменты 30 по меньшей мере в своем свободном конце являются симметричными относительно поворота, при этом каждый режущий инструмент 30 соединен с задней стенкой 23 посредством соединительного средства 36. Режущие инструменты 30 содержат в значительной степени цилиндрическую часть 301 стержня с меньшим диаметром, чем диаметр конической верхней части 302. Режущий инструмент 30 устанавливается с помощью цилиндрической части 301 стержня в соединительное средство 36, обеспеченное на задней стенке 23. Соединительное средство 36 содержит блочный держатель 361 с центральным отверстием 362, в которое принимается цилиндрическая часть 301 стержня с возможностью в значительной степени свободного вращения. Коническая верхняя часть 302 выступает активной длиной из блочного держателя 361, которая является относительно короткой в сравнении с общей длиной режущего инструмента 30. Это имеет то преимущество, что еще большие силы могут быть выдержаны. Более того, блочный держатель 361 эффективным образом поддерживает режущий инструмент 30 против гибких деформаций. Коническая верхняя часть 302 обеспечена упрочненной карбидной верхушкой 303, которая приходит в контакт с дном. В показанном варианте осуществления режущий инструмент 30 вставляется в центральное отверстие 362 до тех пор, пока защелкивающееся соединение 363 не зайдет в соответствующее кольцеобразное углубление 364 держателя 361. В таком состоянии режущий инструмент 30 может вращаться в значительной степени свободно вокруг оси 37 с тем, чтобы затачивать себя.

С грунтозаборным устройством, описанным подробно выше, по меньшей мере частично твердый грунт может преимущественно разламываться и/или драгироваться под водой, к которому прикреплен всасывающий трубопровод 3 драгирующего судна 1, опущенный на дно и буксируемый вдоль упомянутого дна в направлении буксировки P, и с тем, чтобы в значительной степени только режущие инструменты 30 контактировали с дном. Герметичный корпус 26, таким образом, располагается с тем, чтобы он держался на дне с помощью края 26d и мог поворачиваться в значительной степени свободно вокруг зацепок 27a, 27b. Тем самым достигается, что в значительной степени весь вес грунтозаборного устройства 1 и всасывающего трубопровода 3 переносится на дно через режущие инструменты 30.

Изобретение не ограничено примерными вариантами осуществления, описанными в материалах настоящей заявки, и изменения могут осуществляться до тех пор, пока они попадают в объем формулы изобретения.

Изобретение относится к грунтозаборному устройству (20) драгирующего судна. Грунтозаборное устройство (20) содержит имеющую форму коробки конструкцию (21), со своей нижней стороны обеспеченную всасывающим отверстием (22) и имеющую соединение для всасывающего трубопровода (3) драгирующего судна (1). Дополнительно содержит заднюю стенку (23) и переднюю стенку (29, 26е). Каждая из них проходит поперечно направлению движения. Боковые стенки (25а, 25b) проходят параллельно направлению движения. Верхняя стенка (24) расположена на стороне, повернутой от дна. Передняя стенка (8) включает в себя фиксированную переднюю часть (29). Задняя стенка, боковые стенки и фиксированная передняя часть образуют жесткую единицу. Задняя стенка (23) со своей нижней стороны снабжена режущими инструментами (30) с образованием пространств, сформированных между ними, которые обеспечивают всасывание смеси материала. Передняя стенка (29, 26е) содержит подвижную часть (26е), перемещающуюся вместе с профилем дна и герметизирующую всасывающее отверстие со стороны вверх по потоку относительно режущих инструментов. Драгирующее устройство содержит драгирующее судно, грунтозаборное устройство, соединенное с драгирующим судном, грунтовый насос с всасывающим соединением, расположенный на драгирующем судне. Всасывающий трубопровод соединяет грунтозаборное устройство с всасывающим соединением грунтового насоса. Поддерживающее средство расположено между драгирующим судном и грунтозаборным устройством для поддержки всасывающего трубопровода и контроля глубины грунтозаборного устройства. Предложен способ драгирования материала со дна под водой с помощью драгирующего судна, оборудованного грунтозаборным устройством, или с помощью драгирующего устройства, в котором грунтозаборное устройство буксируют по дну, которое должно быть драгировано. При этом только режущие инструменты контактируют с дном. Подвижная часть стенки передней стенки грунтозаборного устройства перемещается вместе с профилем дна. Технический результат - повышение эффективности драгирования твердых грунтов. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Грунтозаборное устройство (20) для драгирующего судна (1), предназначенное для перемещения в направлении движения Р, содержащее имеющую форму коробки конструкцию (21), со своей нижней стороны обеспеченную всасывающим отверстием (22) и имеющую соединение для всасывающего трубопровода (3) драгирующего судна (1), дополнительно содержащую заднюю стенку (23) и переднюю стенку (29, 26е), причем каждая из них проходит по существу поперечно направлению движения Р, и боковые стенки (25а, 25b), проходящие по существу параллельно направлению движения Р, а также верхнюю стенку (24), расположенную на стороне, повернутой от дна, в котором передняя стенка(8) включает в себя фиксированную переднюю часть (29) стенки, и в котором задняя стенка, боковые стенки и фиксированная передняя часть стенки образуют жесткую единицу, а задняя стенка (23) со своей нижней стороны снабжена режущими инструментами (30) для проникновения в дно с образованием пространств, сформированных между режущими инструментами, которые обеспечивают всасывание смеси материала со дна/воды, и в котором передняя стенка (29, 26е) также содержит подвижную часть (26е) стенки, перемещающуюся вместе с профилем дна и герметизирующую всасывающее отверстие со стороны вверх по потоку относительно режущих инструментов по существу все время.

2. Грунтозаборное устройство по п. 1, содержащее герметичный корпус (26), шарнирно соединенный с имеющей форму коробки конструкцией, при этом подвижная часть стенки содержит часть (26е) стенки герметичного корпуса (26).

3. Грунтозаборное устройство по п. 2, в котором часть стенки герметичного корпуса содержит заднюю стенку герметичного корпуса, шарнирно соединенную с боковыми стенками имеющей форму коробки конструкции посредством боковых стенок, соединенных с задней стенкой для осуществления поворота вверх и вниз задней стенкой.

4. Грунтозаборное устройство по п. 3, в котором задняя стенка герметичного корпуса содержит стоящую заднюю стенку, частично перекрывающуюся с фиксированной частью стенки передней стенки имеющей форму коробки конструкции.

5. Грунтозаборное устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором часть стенки, перемещающаяся вместе с профилем дна, проходит поперечно направлению движения грунтозаборного устройства по существу по всей его ширине.

6. Грунтозаборное устройство по п. 1, в котором часть стенки, перемещающаяся вместе с профилем дна, содержит множество по существу связанных и взаимно независимо подвижных секций, поперечных направлению движения грунтозаборного устройства.

7. Грунтозаборное устройство по п. 2, в котором часть стенки, перемещающаяся вместе с профилем дна, содержит множество по существу связанных и взаимно независимо подвижных секций, поперечных направлению движения грунтозаборного устройства.

8. Грунтозаборное устройство по п. 1, в котором режущие инструменты по меньшей мере в своем свободном конце являются симметричными относительно поворота.

9. Грунтозаборное устройство по п. 8, в котором режущие инструменты соединены с задней стенкой для осуществления по существу свободного вращения вокруг своих осей вращательной симметрии.

10. Грунтозаборное устройство по п. 8 или 9, в котором режущие инструменты имеют форму конуса.

11. Грунтозаборное устройство по п. 1, в котором режущие инструменты формируют по меньшей мере один массив, проходящий или проходящие вдоль прямой линии (11, 12), по существу поперечной направлению движения.

12. Грунтозаборное устройство по п. 11, в котором количество режущих инструментов в массиве составляет по меньшей мере 15.

13. Грунтозаборное устройство по п. 11, в котором количество массивов составляет по меньшей мере 2.

14. Грунтозаборное устройство по п. 12, в котором количество массивов составляет по меньшей мере 2.

15. Грунтозаборное устройство по п. 1, в котором грунтозаборное устройство (1) содержит по меньшей мере один массив инжекционных труб для впрыскивания воды под давлением.

16. Грунтозаборное устройство по п. 15, в котором задняя стенка имеющей форму коробки конструкции содержит по меньшей мере один массив инжекционных труб.

17. Грунтозаборное устройство по п. 15, в котором инжекционные трубы расположены между режущими инструментами.

18. Грунтозаборное устройство по п. 16, в котором инжекционные трубы расположены между режущими инструментами.

19. Драгирующее устройство, содержащее драгирующее судно, предназначенное для перемещения в направлении движения, грунтозаборное устройство по любому из пп. 1-18, соединенное с драгирующим судном, грунтовый насос с всасывающим соединением, расположенный на драгирующем судне, всасывающий трубопровод, соединяющий грунтозаборное устройство с всасывающим соединением грунтового насоса, и поддерживающее средство, расположенное между драгирующим судном и грунтозаборным устройством, для поддержки всасывающего трубопровода, поддерживающее средство, предназначенное для контроля глубины грунтозаборного устройства.

20. Способ драгирования материала со дна под водой с помощью драгирующего судна, оборудованного грунтозаборным устройством по любому из пп. 1-18, или с помощью драгирующего устройства по п. 19, в котором грунтозаборное устройство буксируют по дну, которое должно быть драгировано, в направлении движения таким образом, чтобы по существу только режущие инструменты контактировали с дном, при этом подвижная часть стенки передней стенки грунтозаборного устройства перемещается вместе с профилем дна.

21. Способ по п. 20, в котором дно, которое должно драгироваться под водой, имеет UCS, 'предел прочности при неограниченном сжатии', по меньшей мере, 20 МПа.