用于從水底挖掘物料的挖掘設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于從水底挖掘物料的挖掘設(shè)備，所述挖掘設(shè)備包括耙頭和抽吸管，所述耙頭包括耙頭主體，所述耙頭主體能附接至抽吸管，所述耙頭包括至少一個活動部件，例如，擋板和閥，該至少一個活動部件可被控制成改變所述耙頭的挖掘特性。
[0002]本發(fā)明還涉及一種包括這種挖掘設(shè)備的挖掘船舶和一種使用這種挖掘設(shè)備從水底挖掘物料的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]通常通過挖掘船舶(例如，耙吸式挖泥船)在水底上拖拽耙頭來完成挖掘。耙頭通過抽吸管連接至船舶。耙頭通過能與起重機(jī)或托架結(jié)合的一個或多個起重纜線降低到水底。一個或多個栗設(shè)置成通過耙頭、抽吸管將底部物料從水底抽吸到挖掘船舶的儲存艙內(nèi)。
[0004]起重纜線可以由裝配有升沉補(bǔ)償裝置的絞車控制，以抵消波浪引起的船舶運(yùn)動和底部高度的變化。
[0005]在挖掘期間，例如由于以下原因，挖掘條件會改變:
[0006]-裝載過程造成挖掘船舶吃水的改變，
[0007]-水底條件(水下沙丘等)的改變，
[0008]-波浪和潮汐運(yùn)動造成水位的改變，以及
[0009]-土壤類型的改變。
[0010]挖掘設(shè)備在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，其中，挖掘設(shè)備可被控制成適于改變的條件以防止當(dāng)太多物料和太少水進(jìn)入抽吸管時的堵塞。美國專利號366，468公開了一種挖掘設(shè)備，該設(shè)備使用簡單的閥，該閥可自動打開或如果發(fā)生堵塞則可由纜繩或桿操作。相似地，美國專利號528，022公開了一種閥，可通過操作人員牽拉繩索來操作該閥以允許水流入并切割堵塞的物料。挖掘設(shè)備可在降低到水底之前在船舶上調(diào)整?？商娲慕鉀Q方案要求在挖掘設(shè)備上安裝活動元件，該挖掘設(shè)備可需要昂貴并且易碎的元件并且需要將電能提供給活動元件。此外，使用液壓流體形成環(huán)境風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種耙頭，該耙頭能以簡單并且可靠的方式適應(yīng)于挖掘條件的變化。
[0012]因此，根據(jù)一方面，本發(fā)明提供了一種用于從水底挖掘物料的挖掘設(shè)備，所述挖掘設(shè)備包括耙頭和抽吸管，所述耙頭包括耙頭主體，所述主體能附接至抽吸管，所述耙頭包括至少一個活動部件，例如，擋板和閥，該至少一個活動部件可被控制成改變所述耙頭的挖掘特性，其中，挖掘設(shè)備包括纜線連接器和傳輸裝置，所述纜線連接器能連接至纜線，可通過該纜線施加拉力，其中，所述傳輸裝置布置成將拉力傳輸至所述至少一個活動部件。
[0013]可由定位在挖掘船舶上的纜線控制器施加拉力。纜線控制器可布置成分配或接收纜線，并且布置成控制施加在纜線上的拉力。纜線控制器可由絞車形成或可包括絞車。如果絞車是唯一的纜線控制器，那么該絞車必須以恒定的張力模式操作，這表示該絞車持續(xù)地分配或接收纜線，以補(bǔ)償耙頭與船舶或托架之間持續(xù)變化的差值。
[0014]纜線或纜線控制器還可由升沉補(bǔ)償器(例如，現(xiàn)有技術(shù)中已知的升沉補(bǔ)償器，)設(shè)置，現(xiàn)在不同地控制該升沉補(bǔ)償器，即，現(xiàn)在除了其張緊纜線(防止纜線松弛)的主要功能以外，該升沉補(bǔ)償器還用于控制耙頭的挖掘特性。
[0015]如參考附圖進(jìn)一步解釋的，纜線控制器還可包括絞車和單獨(dú)的升沉補(bǔ)償器的組合。換言之，纜線控制器可包括第一纜線控制裝置和第二纜線控制裝置，其中，第一纜線控制裝置(例如由絞車形成)布置成提升和降低包括抽吸管的挖掘設(shè)備并且防止第二控制裝置脫離其工作范圍，并且其中，第二纜線控制裝置(例如由升沉補(bǔ)償器形成)布置成動態(tài)地接收或分配纜線和/或動態(tài)地調(diào)整拉力，以控制活動部件，從而適于挖掘條件的改變。
[0016]在這種情況下，通過第二纜線控制裝置(升沉補(bǔ)償器)補(bǔ)償了持續(xù)變化的挖掘條件，并且當(dāng)?shù)诙|線控制器達(dá)到其最大或最小位置時，操作第一纜線控制裝置。
[0017](第一和/或第二)纜線控制器用于控制纜線的長度以及作用在纜線上的拉力。纜線主要用于起吊挖掘設(shè)備，例如使該挖掘設(shè)備降低至海底，并且用于使挖掘設(shè)備起吊至其頂部位置，在該頂部位置中，能夠使該挖掘設(shè)備放置成其在船上的靜止位置。
[0018]在把頭與海底進(jìn)行接觸時，纜線內(nèi)的拉力減小以保持把頭與底部接觸。動態(tài)地控制(在挖掘設(shè)備的提升力與防止纜線松弛的最小力之間的)剩余力以調(diào)節(jié)耙頭的挖掘特性。
[0019]在使用中，為了本發(fā)明的目的，可在一范圍內(nèi)動態(tài)地控制拉力，其中，該拉力小于從水底提升挖掘設(shè)備所需要的力并且大于防止纜線松弛的最小力。因此，由于第二纜線控制裝置并不用于從水底提升挖掘設(shè)備，因此可使第二纜線控制裝置不如第一纜線控制裝置牢固。
[0020]在使用中，絞車控制裝置可以用于持續(xù)地調(diào)節(jié)拉力以控制耙頭的活動部件。
[0021]耙頭可包括耙頭主體和連接部，耙頭主體在導(dǎo)向待挖掘物料的側(cè)部處打開，以允許挖掘物料被抽吸到耙頭中，連接部連接至抽吸管以使挖掘物料遠(yuǎn)離耙頭(例如朝向挖掘船舶上的儲存艙)而輸送。
[0022]纜線連接器可附接至抽吸管的下端或附接至耙頭主體。
[0023]傳輸裝置可連接至抽吸管的下端或連接至耙頭主體，并連接至活動部件，以便朝向活動部件傳輸由纜線施加的拉力。
[0024]纜線連接器可由環(huán)形件等形成，纜線可連接至該環(huán)形件。纜線連接器可連接至傳輸裝置。
[0025]通過拉動纜線可影響活動部件(例如移動活動部件)，或影響活動部件的移動性能，將在下文更詳細(xì)地解釋。活動部件相對于耙頭主體移動。
[0026]這允許容易并且直接地控制耙頭的活動部件。
[0027]根據(jù)一實施方式，提供了在至少一個活動部件上施加偏置力的偏置裝置，并且其中，纜線連接器和傳輸裝置布置成使得傳輸?shù)睦εc偏置力相反。
[0028]可由纜線控制器牽拉纜線。在遠(yuǎn)離纜線控制器的方向上完成牽拉。由于偏置力與纜線的傳輸?shù)睦ο喾吹貙?dǎo)向，所以活動部件的位置是可調(diào)節(jié)的。此外，只要傳輸?shù)睦π∮谄昧Γ顒硬考奈恢镁筒粫淖?，但是可以調(diào)節(jié)活動部件的性能，即，可以調(diào)節(jié)活動部件的彈簧特性。傳輸裝置可布置成減少拉力，即，傳輸?shù)睦π∮诶|線內(nèi)的拉力。
[0029]根據(jù)一實施方式，至少一個活動部件是擋板，所述擋板可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線相對于耙頭主體旋轉(zhuǎn)，在使用中，旋轉(zhuǎn)軸線是大體上水平的并且與挖掘方向垂直。
[0030]擋板可用于控制耙頭的挖掘特性，例如，挖掘深度(層厚度)以及水與正在挖掘的沙之間的比率。通過控制拉力可以控制擋板的位置和/或性能。
[0031]擋板可設(shè)置在耙頭主體的尾端處。
[0032]可使用能以另一方式移動(例如可滑動、可平移)的擋板代替旋轉(zhuǎn)的擋板，或擋板布置成執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動的組合。
[0033]根據(jù)一實施方式，耙頭包括偏置裝置，該偏置裝置在擋板上施加偏置力以使得擋板在向下的方向上偏置。
[0034]向下的方向可以是旋轉(zhuǎn)的向下的方向。
[0035]可施用這種偏置裝置以使擋板沿循水底的輪廓，并且處理位于水底上的障礙物。此外，偏置裝置可用于設(shè)置挖掘深度。
[0036]偏置裝置可例如是位于活動部件上的額外重量以在向下的方向上偏置該活動部件。
[0037]偏置裝置可以是可調(diào)節(jié)的以設(shè)置偏置力。此外，力傳輸構(gòu)造可用于將偏置力傳輸至活動部件。力傳輸構(gòu)造可以是可調(diào)節(jié)的以設(shè)置施加至活動部件的力矩。
[0038]偏置裝置可連接至擋板并且可連接至耙頭主體和/或抽吸管。
[0039]根據(jù)一實施方式，偏置裝置包括機(jī)械彈簧、液壓彈簧、氣彈簧中的至少一個。
[0040]這是提供偏置力的一種有利的方式。在這種方式中，擋板設(shè)置有彈簧特性，這有助于擋板沿循底部的輪廓的能力。此外，無需向挖掘設(shè)備供應(yīng)能量。擋板的運(yùn)動特性(靈活的或僵硬的)將取決于彈簧常數(shù)、拉力、重力以及地面力。
[0041]機(jī)械彈簧可例如是扭力彈簧、橡膠部件或盤簧或螺旋彈簧。
[0042]液壓彈簧和氣彈簧可包括可壓縮室，可壓縮室包括流體或氣體。
[0043]根據(jù)一實施方式，纜線連接器和傳輸裝置定位成使得傳輸?shù)睦εc偏置力相反。
[0044]纜線的一端可連接至纜線連接器。另一端可連接至纜線控制器，該纜線控制器布置成通過可控制的拉力牽拉纜線，從而至少部分地消除偏置力。這允許改變擋板相對于耙頭主體的相對位置，和/或允許調(diào)節(jié)擋板的移動性能，即，描述擋板的性能的彈簧常數(shù)(擋板的偏轉(zhuǎn)響應(yīng)于例如通過水底施加在擋板上的力)。
[0045]根據(jù)一實施方式，所述活動部件是閥，閥設(shè)置成打開或關(guān)閉耙頭或抽吸管的下部部分中的開口以允許水進(jìn)入。
[0046]閥(也已知為擋水板(water flap)或水閥)可用于控制進(jìn)入耙頭的水量。允許水進(jìn)入耙頭能夠控制挖掘過程。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，閥通常通過液壓或氣動裝置(汽缸)的活動控制而朝向外部打開。根據(jù)這些實施方式，閥朝向內(nèi)部打開，同時通過牽拉纜線的力可調(diào)節(jié)閥打開時的壓差。
[0047]還能以任何其他方式打開閥。閥例如可向外打開、能以滑動的方式打開或能旋轉(zhuǎn)地打開，其中，閥的部分旋轉(zhuǎn)至外部，閥的部分旋轉(zhuǎn)至內(nèi)部。
[0048]開口可設(shè)置在耙頭內(nèi)并且閥可附接至耙頭以打開和關(guān)閉開口。開口還可設(shè)置在抽吸管的下端中并且閥可附接至抽吸管，以打開和關(guān)閉抽吸管中的開口。
[0049]根據(jù)一實施方式，耙頭或抽吸管包括偏置裝置，該偏置裝置在閥上施加偏置力以使得該閥朝向關(guān)閉位置偏置。
[0050]根據(jù)一實施方式，纜線連接器和傳輸裝置定位成使的傳輸?shù)睦εc偏置力相反。
[0051]通過牽拉纜線，偏置力被抵消，從而減少至能夠使閥打開。
[0052]纜線的一端可連接至纜線連接器。另一端可連接至纜線控制器，該纜線控制器布置成通過可控制的拉力牽拉纜線，從而至少部分消除偏置力。這允許