NL2018069B1 - Graafinstallatie - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een graafinstallatie omvattende ontgravingsmiddelen waarbij meer dan één ontgravingsmiddel naast elkaar staan opgesteld in een rij van ontgravingsmiddelen. Meerdere van deze rijen van ontgravingsmiddelen staan achter elkaar opgesteld. De ontgravingsmiddelen van een rij staan ten opzichte van de ontgravingsmiddelen van een daarnaast liggende rij versprongen opgesteld.

Description

Octrooicentrum

Nederland (21) Aanvraagnummer: 2018069 © Aanvraag ingediend: 23/12/2016 © 2018069

BI OCTROOI (51) Int. CL:

E02F 3/00 (2017.01) E02F 5/28 (2017.01)

Aanvraag ingeschreven:	(73) Octrooihouder(s):
02/07/2018	CARPDREDGING IP B.V. te Papendrecht.
(43) Aanvraag gepubliceerd:
-	(72) Uitvinder(s):
	Jan Lanser te Papendrecht.
Octrooi verleend:
02/07/2018
	(74) Gemachtigde:
(45) Octrooischrift uitgegeven:	ir. M. Cramwinckel te Steenwijk.
10/07/2018

(54) GRAAFINSTALLATIE © De uitvinding heeft betrekking op een graafinstallatie omvattende ontgravingsmiddelen waarbij meer dan één ontgravingsmiddel naast elkaar staan opgesteld in een rij van ontgravingsmiddelen. Meerdere van deze rijen van ontgravingsmiddelen staan achter elkaar opgesteld. De ontgravingsmiddelen van een rij staan ten opzichte van de ontgravingsmiddelen van een daarnaast liggende rij versprongen opgesteld.

NL BI 2018069

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

GRAAFI NSTALLATIE

De uitvinding heeft betrekking op een graafi nstallatie omvattende ontgravingsmiddelen.

Graafinstallaties omvattende ontgravingsmiddelen zijn bekend uit bijvoorbeeld

US octrooi nummer 4084334. Deze publicatie beschrijft een snijkopzuiger voor het baggeren van een waterbodem. Hiertoe wordt een vaartuig middels ankers gepositioneerd. Op het vaartuig is een ladder zwenkbaar verbonden waarbij aan het eind van de ladder een snijkop is geplaatst. Deze snijkop kan de waterbodem onder ïo het schip afgraven. Het probleem welke wordt opgelost volgens deze publicatie is de volgende. In onrustig water deint het vaartuig teveel op de golven. Dit resulteert in dat de druk waarmee de snijkop op de waterbodem rust te veel varieert. Voorts is het moeilijk om de voorgeschreven baan te baggeren. Ten laatste bestaat het gevaar dat de snijkop beschadigd. Deze nadelen worden in deze octrooipubiicatie geadresseerd door de ladder in langsrichting in lengte te laten kunnen variëren. Hierdoor blijft de snijkop met een nagenoeg constante stand op de waterbodem rusten terwijl het vaartuig op en neer en/of voor en achterwaarts beweegt.

Een nadeel van de hierboven beschreven bekende snijkopzuiger is dat de capaciteit van de graafi nstallatie voor verbetering vatbaar is.

De volgende graafi nstallatie heeft een dergelijk nadeel niet.

Graafi nstallatie omvattende ontgravingsmiddelen waarbij meer dan één ontgravingsmiddel naast elkaar staan opgesteld in een rij van ontgravingsmiddelen en waarbij meerdere van deze rijen van ontgravingsmiddelen achter elkaar staan opgesteld en waarbij de ontgravingsmiddelen van een rij versprongen staan opgesteld ten opzichte van de ontgravingsmiddelen van een daarnaast liggende rij.

Met de graafinstallatie volgens de uitvinding is het mogelijk meerdere ontgravingsmiddelen tegelijkertijd in te zetten en zo een groter oppervlak van een waterbodem te ontgraven. De graafinstallatie wordt in gebruik verplaatst over de waterbodem in een richting die haaks ligt op de richting van de rijen van ontgravingsmiddelen. Door het verspringen van de ontgravingsmiddelen in een rij ten opzichte van de daarnaast gepositioneerde rij wordt zo efficiënt mogelijk een waterbodem afgegraven. Stukken waterbodem welke zich tussen ontgravingsmiddelen bevinden en hierdoor niet efficiënt kunnen worden afgegraven door desbetreffende rij ontgravingsmiddelen worden nu door de ontgravingsmiddelen van de daarnaast liggende rij afgegraven.

In deze beschrijving zullen termen worden gebruikt als horizontaal, verticaal, longitudinaal, boven en onder voor het beschrijven van de uitvinding en zijn voorkeursuitvoeringen. Hierbij gaat men uit van de uitvinding in zijn positie bij normaal gebruik. Bijvoorbeeld in het gebruik om een horizontale waterbodem te ontgraven. Met waterbodem wordt verstaan elk oppervlak van een vaste stof welke zich onder water bevindt. Dit kan de zeebodem zijn of een bodem in een meer. Met longitudinaal wordt verstaan de richting waarin de rijen van graafmiddelen over een waterbodem worden verplaatst. Met de term dwars, dwarskracht of dwarsrichting wordt een richting bedoeld die haaks staat op de longitudinale richting en in het horizontale vlak. Met de term afzinkbaar wordt bedoeld dat een afzinkbaar constructie element kan afzinken naar de waterbodem en ook weer kan opstijgen naar het wateroppervlak.

De ontgravingsinstallatie kan worden gebruikt om een gedeelte van een waterbodem af te graven, teneinde bijvoorbeeld om de waterdiepte te vergroten en/of om grond of delfstoffen te winnen.

Het aantal rijen van ontgravingsmiddelen kan op zich groot zijn. Bij voorkeur staan er drie en met meer voorkeur twee rijen ontgravingsmiddelen achter elkaar opgesteld. De achter elkaar opgestelde rijen van ontgravingsmiddelen staan parallel opgesteld. Een rij ontgravingsmiddelen omvat bij voorkeur minimaal 2, bij voorkeur minimaal 3 en bij meer voorkeur minimaal 4 ontgravingsmiddelen. Het maximum aantal ontgravingsmiddelen per rij zal afhangen wat mechanisch nog mogelijk is. Bij voorkeur is dit maximum 50 ontgravingsmiddelen per rij en bij meer voorkeur 30 ontgravingsmiddelen per rij. Voorbeelden van geschikte ontgravingsmiddelen zijn graafwielen, cutters, drumcutters, sleepkoppen en/of ploegen. De voordelen van de uitvinding worden met name bereikt als de ontgravingsmiddelen roterende graafelementen zijn waarbij de graafmiddelen wielen omvatten welke roteren om een ongeveer horizontale as. Voorbeelden van dergelijke graafmiddelen zijn graafwielen en drumcutters. Deze roterende assen van de graafmiddelen zullen in de dwarsrichting zijn gepositioneerd. Nog met meer voorkeur zijn de assen van deze inrichtingen welke zich in één rij bevinden co-axiaal gepositioneerd. Met nog meer voorkeur zijn dergelijke roterende ontgravingsmiddelen paarsgewijs in een rij opgesteld. De ontgravingsmiddelen omvatten bij voorkeur wielen welke roteren om een ongeveer horizontale as, waarbij de ontgravingsmiddelen in paren van twee in een rij staan opgesteld en waarbij het roterende wiel van het eerste ontgravingsmiddel van een paar in gebruik een tegengestelde rotatierichting heeft ten opzichte van de rotatierichting van het roterende wiel van het tweede ontgravingsmiddel van het paar.

De rotatierichting van een wiel van het ontgravingsmiddel in een dergelijk paar is bij voorkeur tegengesteld aan de rotatierichting van het wiel van het andere ontgravingsmiddel van dat paar. Bij voorkeur omvatten de ontgravingsmiddelen van een dergelijk paar een combinatie van een ondersnijdend en bovensnijdend graafwiel. Een dergelijke uitvoering heeft als voordeel dat het relatief grote buigende moment per graafwiel ter plaatse van de stijve constructie wordt opgevangen door het tegengestelde moment van het andere graafwiel van het paar. Voorts is de benodigde kracht om een rij met dergelijke paren van in gebruik zijnde ontgravingsmiddelen over de waterbodem in longitudinale richting te verplaatsen relatief klein in vergelijking met een situatie waarbij alle wielen in dezelfde richting zouden bewegen.

De rijen van ontgravingsmiddelen zullen deel uitmaken van een graafinstallatie.

Bij voorkeur zijn de ontgravingsmiddelen verbonden met een stijve constructie, welke stijve constructie is gepositioneerd verticaal boven de ontgravingsmiddelen. De stijve constructie kan een doosconstructie zijn en bij voorkeur een vakwerkconstructie. De ontgravingsmiddelen zijn bij voorkeur middels een verende verbinding verbonden met deze stijve constructie om de verticale stootbelasting op het individuele ontgravingsmiddel op te vangen en door te leiden naar de stijve constructie. Dit heeft als voordeel dat onnauwkeurigheden van de waterbodem worden opgevangen door deze constructie. Hierdoor kunnen de verschillende ontgravingsmiddelen van de graafinstallatie op een vergelijkbare verticale aandrukkracht opereren waardoor per ontgravingsmiddel een vergelijkbare productie plaatsvindt. De graafmiddelen zelf kunnen ook voorzien zijn van middelen welke een lokale oneffenheid van de waterbodem doorgeeft aan een individuele graafmiddel. Dit graafmiddel kan dan onafhankelijk van de andere graafmiddelen in een opwaartse richting verplaatsen. Op deze wijze wordt een lokale oneffenheid omzeild zonder dat de gehele rij ontgravingsmiddelen in longitudinale verplaatsingsrichting wordt geblokkeerd. Een dergelijke bodemtalud-compensator kan voordelig worden toegevoegd aan elk ontgravingsmiddel. Roterende ontgravingsmiddelen, zoals graafwielen en drumcutters, zijn bij voorkeur uitgevoerd met een bodemtalud compensator omvattende een bolvormig scherm dat middels lagers draaibaar is om de rotatie as van het wiel van het ontgravingsmiddel en verend is opgesteld ten opzichte van de stijve constructie, waardoor het ontgravingsmiddel in het geval van relatief grote/extreme obstakels in het bodemtalud omhoog wordt gelicht. Een andere mogelijkheid om grote en/of extreme obstakels van de waterbodem te omzeilen is door de graafmiddelen draaibaar om een as in dwarsrichting en/of om een as in longitudinale richting met de stijve constructie te verbinden. Bij voorkeur zijn de draaibare verbindingen voorzien van torsieveren om de graafmiddelen weer in hun oorspronkelijke positie terug te brengen. Indien de ontgravingsmiddelen paarsgewijs staan opgesteld zoals hierboven beschreven is het voordelig als de paren van ontgravingsmiddelen per paar zijn verbonden met een stijve constructie welke stijve constructie is gepositioneerd verticaal boven de ontgravingsmiddelen en verbonden middels een verende verbinding met de paren van ontgravingsmiddelen om de verticale stootbelasting en de continue variërende en fluctuerende belasting op het paar van ontgravingsmiddelen op te vangen en door te leiden naar de stijve constructie.

De uitvinding is ook gericht op een graafinstallatie omvattende een rij van roterende ontgravingsmiddelen die paarsgewijs in de rij staan opgesteld en waarbij de ontgravingsmiddelen van een paar in gebruik een tegengestelde rotatierichting hebben zoals hierboven en in de figuren verder in detail wordt beschreven. Deze roterende ontgravingsmiddelen zijn bij voorkeur graafwielen of drumcutters.

De ontgravingsmiddelen zijn bij voorkeur demonteerbaar verbonden met de stijve constructie. Op deze wijze kan eenvoudig een minder goed functionerend graafmiddel worden vervangen door een beter functionerend graafmiddel. Tevens is het mogelijk om bijvoorbeeld de graafwielen door drumcutters te vervangen of drumcutters door graafwielen. De graafwielen of drumcutters kunnen ook worden vervangen door sleepkoppen en andersom.

De draaiende wielen van de graafwielen en drumcutters zijn bij voorkeur demonteerbaar verbonden met de aandrijving/aandrijfas. Op deze wijze kunnen eenvoudig minder goed functionerende wielen van de graafwielen of drumcutters worden vervangen. Ook kunnen deze wielen onderling worden gewisseld. Door deze constructie is er relatief veel ruimte nodig aan beide zijden van het wiel voor de assen en aandrijving. Onder deze ruimte zal een rij van graafmiddelen geen of minder grond afgraven. Echter omdat er tenminste een rij van graafmiddelen achter of voor deze rij is gepositioneerd welke versprongen staat opgesteld zal ook deze grond door deze naastgelegen rij worden afgegraven.

Elk van de ontgravingsmiddelen kan verbonden zijn met een zuigbuis voor het afvoeren van het door de ontgravingsmiddelen afgegraven grond/water mengsel.

Aan de uiteinden van een rij of van alle rijen is bij voorkeur een vrijstaand ontgravingsmiddel aanwezig. Dit ontgravingsmiddel kan bijvoorbeeld een wiel van een drumcutter zijn welke wordt aangedreven door de motor van het uiterste graafwiel en/of drumcutter in de rij. Dit ontgravingsmiddel heeft als functie om te voorkomen dat de graafinstallatie vastloopt in de door de graafinstallatie zelf gegraven geul. Dit ontgravingsmiddel is bij voorkeur niet voorzien van kappen welke voor het afvoeren van het grond/water mengsel aanwezig zijn bij de overige ontgravingsmiddelen.

Om een minder stijl aflopend stabiel talud te creëren aan weerszijden van de geul welke door de graafinstallatie wordt gegraven is het voordelig om de graafinstallatie tevens te voorzien van een in de richting van de rij horizontaal uitschuifbaar ontgravingsmiddel. Dit ontgravingsmiddel is boven de rij ontgravingsmiddelen gepositioneerd en bij voorkeur deel uitmakend van de stijve constructie. Het ontgravingsmiddel is bij voorkeur een graafwiel of drumcutter. Als de rijen ontgravingsmiddelen meerdere keren hetzelfde oppervlak waterbodem ontgraven zullen de stijve constructie en ontgravingsmiddelen zich naar beneden verplaatsen. Door nu bij elke beweging naar beneden de horizontale ontgravingsmiddelen in de richting van de stijve constructie te verplaatsen verkrijgt men een minder stijl aflopend talud.

De bovengenoemde stijve constructie is bij voorkeur verend verbonden met een brug, welke brug verticaal is gepositioneerd boven de stijve constructie. De brug kan een vakwerkconstructie hebben. Indien het brugdeel onderdeel uitmaakt van een afzinkbare graafinstallatie bestaat de brug bij voorkeur uit een doosconstructie. De doosvormige constructie kan bijvoorbeeld gevuld worden met een gas om de graafinstallatie te kunnen laten drijven of stijgen vanaf de waterbodem. De brug is bij voorkeur middels meerdere lineaire actuatoren, waaronder hydraulische cilinders, verbonden met de daaronder gepositioneerde stijve constructie zodanig dat in gebruik een instelbare en verticale aandrukkracht kan worden uitgeoefend op de ontgravingsmiddelen. De veerconstante van één of meerdere veren waarmee de ontgravingsmiddelen verend zijn verbonden met de stijve constructie is bij voorkeur kleiner dan de veerconstante van één of meerdere veren waarmee de stijve constructie is verbonden met de brug.

Een dergelijke brug kan deel uit maken van een drijvend vaartuig waarbij de brug verend is verbonden met een drijvend vaartuig middels meerdere lineaire actuatoren welke zich vanuit het drijvend vaartuig naar onderen en naar de brug uitstrekken. De uiteinden van deze actuatoren zijn bij voorkeur middels een bolscharnier en veren verbonden aan de brug en het drijvend vaartuig. Bij voorkeur is de longitudinale richting van de rij van ontgravingsmiddelen ook de vaarrichting van het drijvende vaartuig. Bij voorkeur is de brug verbonden met minstens vier lineaire actuatoren waarbij de uiteinden van deze actuatoren middels een bolscharnier zijn verbonden met het drijvend vaartuig en middels een bolscharnier zijn verbonden met de brug. In deze verbinding is minstens één veer opgenomen. De verbinding met het drijvend vaartuig is bij voorkeur verplaatsbaar verbonden in de dwarsrichting om de slingerbeweging van het drijvend vaartuig op te vangen. De verbinding, bij voorkeur een bolscharnier, is bij voorkeur verplaatsbaar verbonden middels een lineaire actuator. Deze actuator kan de actuator, die zich uitstrekt naar de brug, zo veel mogelijk verticaal houden. Door het verplaatsen van het drijvend vaartuig in een richting die haaks staat op de rijen van ontgravingsmiddelen kan een goed gedefinieerd deel van de waterbodem worden afgegraven. Het drijvend vaartuig kan door heen en weer te bewegen een waterbodem afgraven met de graafinstallatie volgens de uitvinding. Dit is vooral voordelig indien het vaartuig niet kan keren omdat het vaarwater te nauw is. Door de hierboven beschreven verbinding met het drijvend vaartuig maakt het mogelijk dat de aandrukkracht van de ontgravingsmiddelen op de waterbodem redelijk constant en hoog gehouden kan worden in een situatie waarbij het vaartuig beweegt door deining op de golven en/of bij een onregelmatig bodemtalud.

Een dergelijk drijvend vaartuig zoals hierboven en in de figuren beschreven kan ook voordelig met één rij van ontgravingsmiddelen worden uitgevoerd. Om deze reden heeft de uitvinding ook betrekking op een drijvend vaartuig welke middels lineaire actuatoren is verbonden met een stijve constructie omvattende een rij van 3 tot 30 ontgravingsmiddelen en waarbij de stijve constructie onder het drijvend vaartuig is gepositioneerd en waarbij de lineaire actuatoren via een bolscharnier en veer zijn verbonden aan het drijvend vaartuig en middels een bolscharnier zijn verbonden aan de stijve constructie. De stijve constructie omvat bij voorkeur de eerder beschreven brug en stijve constructie met de daaraan verbonden rij van ontgravingsmiddelen zoals elders in deze aanvrage beschreven.

De hierboven beschreven lineaire actuatoren kunnen elektromechanische actuatoren en bij voorkeur hydraulische cilinders zijn.

Een probleem van het verbinden van de brug met een drijvend vaartuig is dat de verticale aandrukkracht die op de waterbodem wordt uitgeoefend door de ontgravingsmiddelen niet groter kan zijn dan het onderwatergewicht van het vaartuig.

Hieronder wordt een uitvoering beschreven welke wel een grotere verticale aandrukkracht mogelijk maakt. In deze uitvoering kan de beweegbare brug in een horizontale en longitudinale richting bewegen langs twee parallel en in de longitudinale richting gepositioneerde framewerkbalken welke met twee dwarsbalken een rechthoekig framewerk vormen. Door een dergelijk frame te fixeren aan de waterbodem is het mogelijk een grotere verticale aandrukkracht op de waterbodem uit te oefenen dan mogelijk is met een drijvend vaartuig. Voorts is het mogelijk om in dieper water te opereren dan mogelijk is met een ontgravingsmiddel welke tijdens het ontgraven op een of andere wijze verbonden is met een drijvend vaartuig.

Een dergelijk frame heeft vier hoekpunten. Met hoekpunt wordt elke constructie bedoeld welke geschikt is om verbonden te worden met de framewerkbalken en de dwarsbalken. Bij voorkeur is de constructie ook geschikt om te worden voorzien van ondersteuningsmiddelen en verankeringsmiddelen. De constructie voor de hoekpunten kan bijvoorbeeld een doosvormige constructie of een vakwerkconstructie zijn. Doosvormige constructies zijn voordelig omdat deze eventueel kunnen worden gevuld met water en gas teneinde het frame(werk) te kunnen laten drijven, afzinken of opstijgen. De hoekpunten van het rechthoekige frame zijn dan ook bij voorkeur voorzien van middelen om het frame te kunnen verankeren met de grond. Bij voorkeur zijn deze middelen schroef ankers of zuig ankers.

De hoekpunten van het rechthoekig frame zijn voorts bij voorkeur voorzien van een ondersteuningsmiddel. Dergelijke ondersteuningsmiddelen zijn bij voorkeur een of meer wielen, rupsbanden of een slede. De ondersteuningsmiddelen zijn bij voorkeur verbonden met de hoekpunten middels in lengte instelbare lineaire actuatoren. Met deze actuatoren kan het frame in de gewenste positie, bijvoorbeeld horizontaal, worden gepositioneerd ten opzichte van de waterbodem. Met deze ondersteuningsmiddelen kan het framewerk verplaatst worden over de waterbodem terwijl het framewerk in afgezonken toestand blijft. Dit is voordelig in het geval de graafinstallatie klaar is met het afgraven van het vlak van de waterbodem welke zich onder de installatie bevindt. Op een eenvoudige wijze kan de graafinstallatie zich dan verplaatsen naar een vlak van de waterbodem welke nog moet worden afgegraven. Voor het verplaatsen kan het voordelig zijn de graafinstallatie tevens te voorzien van een of meerdere middelen om het rechthoekig frame horizontaal te verplaatsen. Bij voorkeur kunnen deze middelen zogenaamde thrusters zijn en/of de al eerdergenoemde rupsbanden en/of aangedreven wielen. Indien het frame verbonden is met een drijvend vaartuig is het voordelig om bij een verplaatsing gebruik te maken van de voortstuwing van het drijvend vaartuig en de op het frame aanwezige middelen.

De beweegbare brug is bij voorkeur verbonden met de twee dwarsbalken door middel van lierkabels welke lierkabels een horizontale beweging van de beweegbare brug langs de twee parallel gepositioneerde framewerkbalken mogelijk maken. Door een spanning aan te brengen op de lierkabels is het mogelijk de beweegbare brug te verplaatsen. De op spanning gebrachte lierkabels geven ook het rechthoekige framewerk een goede vormvastheid. Dit is ‘niet alleen voordelig wanneer het framewerk wordt gebruikt tijdens het ontgraven van een waterbodem maar ook tijdens het verticale en horizontale transport van het framewerk

Bij voorkeur omvat elk van zijn uiteinden van de beweegbare brug een geleidingskoker. Door de opening van elk van de kokers lopen één van de twee parallel gepositioneerde framewerkbalken zodat de beweegbare brug zich in de longitudinale richting van de framewerkbalken kan verplaatsen. Bij voorkeur zijn de geleidingskokers aan hun binnenkant voorzien van verende wielstellen en/of verende rollen welke in gebruik de framewerkbalken 6 kinematische graden van vrijheid kunnen geven ten opzichte van de geleidingskoker. Een dergelijke uitvoering is voordelig om te voorkomen dat de beweegbare brug vastloopt wanneer deze zich verplaatst langs de framewerkbalken. De geleidingskokers kunnen aan hun onderzijde voorzien zijn van ondersteuningsmiddelen om doorbuiging van de framewerkbalken te voorkomen. Dergelijke ondersteuningsmiddelen zijn bij voorkeur een of meer wielen, rupsbanden of sleden.

De uiteinden van de framewerkbalken en de uiteinden van de dwarsbalken zijn bij voorkeur verend en met een bolscharnier verbonden met een hoekpunt in elk van de vier hoeken van het framewerk. Dit resulteert in dat de krachten op de ontgravingsmiddelen niet alleen worden opgenomen door de verende wielstellen in het brugdeel, maar ook door de veren tussen de framewerkbalken en de dwarsbalken en hoekpunten. Indien het framewerk is gefixeerd op de waterbodem middels de eerdergenoemde ankers wordt een zeer vormvast framewerk verkregen met behoud van 6 kinematische vrijheidsgraden. In deze verankerde toestand kan de extreme belasting op de ontgravingsmiddelen en/of op de beweegbare brug opgevangen ïo worden door het framewerk. De optionele ondersteuningsmiddelen zijn tevens verend verbonden met de hoekpunten om de stootbelasting op te vangen als het framewerk op de waterbodem landt. De combinatie van de veren en bolscharnieren in de verbindingen met de hoekpunten en de verende ondersteuningsmiddelen resulteren in dat het framewerk goed een onregelmatige waterbodem kan volgen als deze over de waterbodem wordt getransporteerd. Ook tijdens het horizontale transport van het framewerk op de waterbodem heeft het framewerk 6 kinematische vrijheidsgraden welke voordelig zijn om de krachten die dan op het framewerk worden uitgeoefend te kunnen opvangen. De vormvastheid van het framewerk tijdens het horizontale transport op de waterbodem wordt gerealiseerd door de voorspanning in de lierkabels aan weerszijden van de brug en door de verende geleidingsmiddelen opgenomen in het brugdeel.

De hierboven beschreven graafi nstallatie omvattende het framewerk kan verbonden worden met een drijvend vaartuig middels lineaire actuatoren voorzien van bolscharnieren en veren welke de hoekpunten van het frame werk verbinden met het drijvend vaartuig. De graafi nstallatie omvattende het framewerk kan ook zelfstandig worden toegepast in bijvoorbeeld ondiep water. In ondiep water kan het framewerk worden gefixeerd in de waterbodem door middel van schroefankers en zich vervolgens opkrikken. Hierbij kunnen de dwarsbalken en de framewerkbalken zich boven het wateroppervlak bevinden waarbij de rijen van ontgravingsmiddelen de ondiepe waterbodem ontgraven.

De graafinstallatie omvattende het framewerk zoals hierboven besproken is bij voorkeur afzinkbaar indien de waterdiepte het gebruik van een drijvend vaartuig minder aantrekkelijk maakt en/of wanneer er behoefte is aan een grotere en/of constante aandrukkracht op de ontgravingsmiddelen. Hiertoe omvatten bij voorkeur de framewerk balken, dwarsbalken, de hoekpunten en de beweegbare brug compartimenten welke met gas en/of water gevuld kunnen worden teneinde de graafinstallatie te kunnen laten drijven of laten afzinken. Bij het afzinken en opstijgen van het framewerk kunnen thrusters voordelig worden gebruikt om het framewerk in de gewenste oriëntatie te houden en voldoende stabiliteit te geven.

De graafinstallatie omvattende het afzinkbaar framewerk kan dus worden ingezet in ondiep water, normale baggerdieptes en zeer grote waterdiepten. Omdat het framewerk kan drijven kan het eenvoudig worden verplaatst. Tevens kunnen de ontgravingsmiddelen eenvoudig worden vervangen door een ander type ontgravingsmiddel. Aanvrager is van mening dat een dergelijke graafinstallatie nog niet eerder is beschreven en een duidelijke verbetering is ten opzichte van de bestaande installaties.

Een reserve ontgravingsmiddel kan aanwezig zijn om een ontgravingsmiddel te vervangen welke niet meer functioneert. Hiertoe is bij voorkeur aan beide zijden van de rijen van ontgravingsmiddelen één of meerdere ontgravingsmiddelen aanwezig die ter hoogte van het niet functionerende ontgravingsmiddel kan worden gepositioneerd. Dit positioneren kan middels kabels of rails worden gerealiseerd.

De energie welke nodig is om de graafmiddelen en andere elementen zoals ankers, thrusters en actuatoren aan te drijven kan elektrische energie zijn welke middels kabels wordt aangevoerd van de vaste wal of van een aan het wateroppervlak aanwezig moedervaartuig. De elektrische energie kan ook op een drijvend vaartuig worden gegenereerd middels generatoren. Elektriciteit kan ook ter plekke onderwater worden gegenereerd door een brandstofcel welke gevoed kan worden met bijvoorbeeld waterstof of andere voor brandstofcellen bekende voedingen. De waterstof kan aanwezig zijn in drukvaten. Indien een dergelijk drukvat moet worden vervangen kan dit eenvoudig door een nieuw vat van het wateroppervlak neer te laten naar het op de waterbodem aanwezige graafinstallatie en ter plekke de vaten te vervangen. De energie kan ook hydraulische energie zijn. Hiertoe is bij voorkeur een drukvat aanwezig bij de graafinstallatie die het benodigde gas met hoge druk aan de systemen kan voeden. Deze vaten kunnen compartimenten hebben met op druk gebracht gas. Door de compartimenten afzonderlijk te gebruiken is het mogelijk een meer constante gas druk te leveren aan de verschillende systemen. Ook deze drukvaten kunnen worden vervangen met nieuwe op druk gebrachte vaten. De gebruikte vaten kunnen worden gevuld via op een aan het wateroppervlak aanwezige compressors of aangevoerd worden vanuit de vaste wal. Op de vaste wal kunnen efficiënter de vaten met op druk gebracht gas worden gevuld. De op druk gebrachte vaten met een gas kunnen ook worden gebruikt om de compartimenten in de framewerk balken, dwarsbalken, de hoekpunten en de beweegbare brug met gas te vullen zoals hierboven is beschreven. Het gas is bij voorkeur lucht maar kan eventueel ook stikstof of kooldioxide zijn.

De graafinstallatie zal met behulp van de volgende figuren verder worden beschreven.

Figuur 1 laat een zijgezicht zien van een mogelijke uitvoering van de graafinstallatie volgens de uitvinding met twee rijen van graafwielen als de ontgravingsmiddelen (1,2). De graafwielen kunnen optioneel voorzien zijn van tanden. De ontgravingsmiddelen (1,2) zijn verbonden met een vakwerkconstructie (3) middels een verende constructie welke in Figuur 5 in meer detail wordt getoond. De vakwerkconstructie (3) is gepositioneerd verticaal boven de ontgravingsmiddelen (1,2). De ontgravingsmiddelen (1,2) zijn verbonden met een zuigbuis (4) voor het afvoeren van de door de ontgravingsmiddelen (1,2) afgegraven grond/water mengsel. De vakwerkconstructie (3) is verbonden met een doosvormige brug (5). De doosvormige brug (5) is verticaal gepositioneerd boven de vakwerkconstructie (3) en verbonden middels kolommen (6) en hydraulische cilinders (7).

De hydraulische cilinders (7) en de hiermee verbonden kolommen (6) maken een verticale verplaatsing van de vakwerkconstructie (3) mogelijk. Hiertoe zijn de kolommen (6) aan de onderzijde verbonden met de vakwerkconstructie (3) en zijn de kolommen (6) verticaal verplaatsbaar ten opzichte van de doosvormige brug (5) door deze te geleiden via openingen (8) in de brug (5). De hydraulische cilinders (7) zijn hierbij gefixeerd aan de brug (5). Het boveneinde van de kolom (6) is middels een veerconstructie (10) verbonden met de boveneinden van de hydraulische cilinders (7). Veerconstructie (10) is voordelig om eventuele stootvormige belasting op de ontgravingsmiddelen (1,2) op te vangen. Veerconstructie (10) is in Figuur 1a in detail getoond en omvat een bovenplaat (11) verbonden aan het boveneinde van kolom (6) en twee veren (12) welke verbonden zijn met de boveneinden van hydraulische cilinders (7). Hydraulische cilinders (7) zijn aan hun onderzijde verbonden met de doosvormige brug (5). Middels de hydraulische cilinders (7) kunnen de rijen van ontgravingsmiddelen (1,2) en de daarmee verbonden vakwerkconstructie (3) verticaal worden verplaatst zoals verder zal worden geïllustreerd in Figuur 5a en 5b. De slaglengte van de hydraulische cilinders (7) wordt dan ook zo gekozen dat de gewenste verticale verplaatsing van ontgravingsmiddelen (1,2) en vakwerkconstructie (3) mogelijk is.

De constructie zoals getoond in Figuur 1 heeft als voordeel dat dwarskrachten en buigende momenten, geïnitieerd door de grondreactie krachten op de ontgravingsmiddelen (1,2) door worden geleid via de vakwerkconstructie (3) en de ïo hieraan bevestigde verticale kolommen (6) naar de brug (5) welke hier een doosconstructie heeft. Doordat de buigstijfheid van de kolommen (6) veel groter is dan de buigstijfheid van de hydraulische cilinderstangen (7) zullen de dwarskrachten en momenten praktisch geheel worden opgenomen door de kolommen (6).

Figuur 2 laat de constructie van Figuur 1 zien in combinatie met een afzinkbaar en rechthoekig framewerk (15). Framewerk (15) wordt gevormd door twee parallel en in de longitudinale richting gepositioneerde framewerkbalken (16,17) en twee dwarsbalken (18,19). De brug (5) is beweegbaar verbonden aan het framewerk (15) middels een brugdeel (22) welke twee geleidingskokers (20,21) omvat en een gedeeltelijk afgeschermde ruimte (22a) omvat waarin de ontgravingsmiddelen (1,2) en de vakwerkconstructie (3) verticaal in kunnen bewegen. Het brugdeel (22) is verbonden met de twee dwarsbalken (18,19) door middel van lierkabels (23) welke lierkabels een horizontale beweging van het brugdeel (22) en dus de brug (5) langs de twee parallel gepositioneerde framewerkbalken (16,17) mogelijk maken. Door geleidingskokers (20,21) lopen daartoe framewerkbalken (16,17) zoals in meer detail beschreven in Figuur 7a-c. Met vier hydraulische cilinders (5b) kan de brug (5) vertikaal omhoog worden verplaatst ten opzichte van brugdeel (22). Op deze wijze kunnen de graafwielen omhoog worden verplaatst om bijvoorbeeld onderhoud te plegen.

Figuur 2 laat ook zien dat de vier hoekpunten (24-27) van het framewerk (15) zijn voorzien van schroefankers (33a) om het framewerk (15) te kunnen verankeren met de waterbodem. Elk hoekpunt (24,25,26,27) is tevens voorzien van een slede (33) als ondersteuningsmiddel en thrusters (28) welke het framewerk (15) kunnen helpen verplaatsen. Schroefanker (33a) wordt aangedreven door een motor (niet getekend) en is verbonden met framewerk (15) middels een kolom (29). Kolom (29) is aan zijn boven uiteinde verbonden met hydraulische cilinders (30) via een plaat (31). Kolom (29) loopt beweegbaar door een opening (32) in hoekpunt (24). Hydraulische cilinders (30) zijn aan hun onderzijde verbonden aan hoekpunt (24).

Figuur 3 laat de graafinstallatie van Figuur 2 zien van beneden naar boven gekeken. De nummers verwijzen naar dezelfde onderdelen als in Figuur 2. De twee rijen (34,35) van ontgravingsmiddelen (1,2) bestaan ieder uit 9 drumcutters. De twee rijen (34,35) staan naast elkaar opgesteld. Met andere woorden de rijen (34,35) lopen parallel en zijn naast elkaar gepositioneerd. Te zien is dat de 9 graafwielen van een rij ïo (34) van ontgravingsmiddelen versprongen staan opgesteld ten opzichte van de 9 ontgravingsmiddelen van een daarnaast liggende rij (35). Op deze wijze wordt in gebruik een doorlopend oppervlak van de waterbodem afgegraven in het geval de brug (5) door middel van lieren (23) van een positie dwarsbalk (18) richting dwarsbalk (19) (of vice versa) wordt verplaatst.

Figuur 4 laat de brug (5) van Figuur (1) zien. De nummers verwijzen naar dezelfde onderdelen als in Figuur 1. In deze figuur is te zien hoe de gaten tussen de ontgravingsmiddelen (1) in rij (34) worden opgevuld met de versprongen opgestelde ontgravingsmiddelen (2) van de daarnaast gelegen rij (35). Een continu doorlopende rij van drumcutters is te zien welke worden gevormd door rij (34) en door delen van rij (35). In deze figuur is ook te zien hoe de verschillende zuigbuizen (36) in de vakwerkconstructie (3) zijn opgenomen en met de vakwerkconstructie (3) zijn verbonden. De zuigbuizen (36) zijn verend verbonden met de individuele graafmiddelen (1). De zuigbuizen (36) komen samen in zuigbuizen (4) die op hun beurt samenkomen in een centrale zuigbuis (37a). Het is voordelig deze zuigbuizen (4) en/of (36) geheel of gedeeltelijk flexibel te maken zodat wanneer de rijen (34,35) van graafmiddelen (1,2) en vakwerkconstructie (3) naar de brug (5) wordt gehesen of worden gestreken de zuigbuizen (4) zich op een manier kunnen verkorten of verlengen. Dit kan door zuigbuizen (4) en (36) te voorzien van twee in elkaar schuifbare delen resulterend in dat de zuigbuizen een variërende lengte hebben. Een alternatief is om de zuigbuizen te voorzien van een flexibel gedeelte, bijvoorbeeld een U-leiding deel, welke een verticale verplaatsing van de zuigleiding opvangt.

Figuur 4 laat ook een vrijstaand cutterwiel (34a, 35a) zien aan beide uiteinden van rijen (34,35) welke is bedoeld om de graafinstallatie niet vast te laten lopen in zijn gegraven geul. Voorts zijn aan de bovenzijde van vakwerkconstructie (3) twee horizontaal uitschuifbaar ontgravingsmiddelen (36a) te zien die middels hydraulische cilinders (36b) naar buiten en naar binnen kunnen worden verplaatst om zo een vlak aflopend stabiel talud te maken.

Het waterbodem mengsel van water en vaste stof welke wordt afgevoerd middels de zuigbuis kan direct via een leiding naar het wateroppervlak worden getransporteerd om daar bijvoorbeeld opgevangen te worden in een vaartuig. Het waterbodem mengsel kan ook naar een opslagtank worden getransporteerd welke zich op de waterbodem bevindt. Het aldus opgeslagen waterbodem mengsel kan dan ïo vanuit deze tank of eventueel in deze tank naar het wateroppervlak worden getransporteerd.

Figuur 5a laat zien hoe graafwiel (38) verend is verbonden met vakwerkconstructie (3) en de hierin opgenomen zuigleiding (36). Figuur 5b is doorsnede AA van Figuur 5a. Omdat elk graafwiel (38) verend is verbonden met de gezamenlijke vakwerkconstructie (3) is het mogelijk dat de graafwielen (38) onafhankelijk van elkaar in een verticale richting kunnen bewegen ten opzichte van de vakwerkconstructie (3). Figuur 5b is een doorsnede van graafwiel (38) getoond in Figuur 5a. In zuigleiding (36) is een zuigbuis leiding deel (37) met een kleinere diameter aanwezig welke zich uitstrekt tot het graafwiel (38). Zuigbuisleiding deel (37) kan zich verticaal bewegen in de opening van zuigleiding (36). Zuigbuisleiding deel (37) loopt door en is verbonden met een doosconstructie (39). Een vizier (40) zorgt voor bevordering van de grond/water stroming en voor beperking van de stromingsverliezen en kan worden bediend middels hydraulische cilinders (41) voorzien van een terugdrukveren (42) over de gewenste hoek worden gedraaid. De constructie is zo uitgevoerd dat het vizier (40) in tegenovergestelde richting kan worden gedraaid als de richting van de verplaatsing van de rij van ontgravingsmiddelen wordt omgedraaid. Met andere woorden als de brug aan een kant van het frame arriveert en daarna weer terugkeert naar de overliggende dwarsbalk. Voorts is een stempel (47) te zien welke wordt gebruikt om de ontgravingsdiepte van de graafwielen (38) in te stellen.

Bovenop doosconstructie (39) zijn per graafwiel (38) vier kolommen (43) geplaatst welke zich naar boven uitstrekken. De kolommen (43) lopen beweegbaar door een buisvormige opening (44) van de vakwerkconstructie (3). Boven en onder de buisvormige opening (44) is de kolom (43) voorzien van veren (45) ingeklemd tussen flenzen (46). Door het verwijderen van de bovenste flenzen (46) welke zich boven de vakwerkconstructie (3) bevinden en welke met de kolommen (43) zijn verbonden kunnen het graafwiel (38), zuigbuisleiding deel (37), doosconstructie (39) en kolommen (43) eenvoudig worden gedemonteerd om bijvoorbeeld te worden vervangen door een ander type ontgravingsmiddel zoals bijvoorbeeld de eerder genoemde sleepkop, cutter, drumcutter of ploeg.

Figuur 5c laat een dwarsdoorsnede zien van een mogelijke aandrijving van een roterend graafwiel of drumcutter (1) waarbij het graafwiel wordt aangedreven door ïo twee aandrijfassen (139) die aan beide uiteinden middels lagers (133) zijn gelagerd en zijn verbonden met synchroon roterende motoren (131), waarbij zowel de motoren (131) als de lagers (133) middels plaatelementen (130) zijn gefixeerd aan de waterdoorlatende doosconstructie (39). De wielen (1) kunnen eenvoudig worden vervangen door het loskoppelen van de bouten van de vaste flenskoppelingen (136,135). Op deze wijze hoeft de motor en/of lagers niet te worden vervangen. Een probleem met deze opstelling is dat er relatief veel ruimte ontstaat tussen de graafwielen (1). Door de versprongen opstelling zoals geïllustreerd in Figuur 6b wordt dit nadeel opgelost en kan het geheel van ontgravingsmiddelen efficiënt een rechthoekig vlak van de waterbodem afgraven. De niet afgegraven waterbodem door rij 34 zal nu door rij (35) worden afgegraven.

Figuur 6a laat een cluster van vier graafwielen (50) zien waarbij twee graafwielen (51,52) als een paar zijn verbonden met een waterdoorlaatbare doosconstructie (53) en de twee overige graafwielen (54,55) als een paar zijn verbonden met een aparte waterdoorlaatbare doosconstructie (56). De graafwielen hebben een horizontale rotatie as. De doosconstructies (53,56) zijn op hun beurt verbonden met de vakwerkconstructie (3) zoals getoond in Figuren 1-5. Per paar is een graafwiel bovensnijdend en het andere graafwiel ondersnijdend uitgevoerd met tegengesteld gerichte hoeksnelheden ω, bij voorkeur van gelijke grootte. Behoudens de boven- en ondersnijdende vorm van de snijbakken zijn de verdere geometrie en posities van de snijbakken van de graafwielen (51,52,54,55) bij voorkeur identiek uitgevoerd. De verhaalsnelheid V is de snelheid waarmee de rij van graafwielen wordt voortbewogen en werkt voor de gehele vakwerkconstructie en dus voor alle graafwielen in dezelfde longitudinale x-richting. De resulterende tangentiële (grondreactie) krachten respectievelijk Ft1 en Ft4 worden verondersteld praktisch gelijk te zijn van grootte en richting. Evenzo worden de tangentiële krachten Ft2 en Ft3 verondersteld praktisch gelijkte zijn van grootte en richting. Alle resulterende radiale (grondreactie) krachten respectievelijk Fr1, Fr2, Fr3 en Fr4 worden verondersteld praktisch gelijk te zijn van grootte en richting.

De resulterende krachten en momenten die op de vakwerkconstructie (3) worden uitgeoefend zijn:

- Het in het XZ-vlak werkende moment Mxz = Ft1 * YO = Ft2 * YO, waarbij YO de afstand in Y-richting vanaf de centerlijnen van de respectievelijke ïo graafwielen 51,52 (of tussen graafwielen 54 en 55) voorstellen

- De in radiale richting werkende resulterende kracht Fr = 2 * Fr1 = 2 * Fr2.

De resulterende krachten en momenten die op de vakwerkconstructie (3) worden uitgeoefend zijn identiek qua grootte en richting behoudens het in het XZ-vlak werkende moment Mxz dat via de doosconstructies (53,56) in tegengestelde richtingen werkt.

Het resulterende buigende moment dat via de graafwielen door de resulterende grondreactie krachten Ft1 = Ft2 = Ft3 = Ft4 op de bijbehorende doosconstructies wordt uitgeoefend is qua ordegrootte gereduceerd tot een waarde van My = Ft1 * Z-gd * sin a = Ft4 *Z-gd * sin α en de tegengesteld gerichte buigende momenten - My = Ft2 * Z-gd * sin α = Ft3 * Z-gd * sin α (Figuur 6). De afstand Z-gd is hierbij gelijk aan de vertikale afstand tussen de hartlijn van de graafwielen (51,52,54,55) en de hartlijn van de doosconstructies (53,56). Hoek α is hierbij gelijk aan de hoek tussen de tangentiële grondreactiekracht Ft_1 en de verticaal.

Het resulterende buigend moment op de vakwerkconstructie ten gevolge van de tangentiële grondreactie krachten (Ft1, Ft2, Ft3 en Ft4) is hiermee verwaarloosbaar klein. De resulterende horizontale kracht werkend op de vakwerkconstructie (3) en brugdeel (22) welke door de lierkabels (23) op het brugdeel (22) moeten worden uitgeoefend ten gevolge van de krachten op de graafwielen is dan gelijk aan Fx=4 Fr1*sina en heeft een relatief kleine waarde.

Figuur 6b laat een paar van ontgravingsmiddelen zien van rij 34 en een paar van ontgravingsmiddelen van rij (35) van onderen zien. De referentienummers hebben dezelfde betekenis als in voorgaande figuren. Balk (3e) is een beschermende constructie. De figuur laat zien hoe stukken waterbodem welke zich tussen ontgravingsmiddelen van rij (34) bevinden en hierdoor niet efficiënt kunnen worden afgegraven door desbetreffende rij (34) nu door de ontgravingsmiddelen van de daarnaast liggende rij (35) kunnen worden afgegraven.

Figuur 7a laat een geleidingskoker (20) zien van brugdeel (22) waardoorheen framewerkbalk (16) loopt zoals weergegeven in Figuur 2. In de figuur is framewerk balk (16) iets teruggetrokken getekend zodat de binnenzijde van de geleidingskoker (20) te zien is. De binnenkant van de geleidingskoker (20) zijn voorzien van verende wielstellen (60) welke een verplaatsing van het brugdeel (22) langs de framewerkbalk (16) in longitudinale richting mogelijk maakt. De wielstellen (60,64) zijn zodanig ïo uitgevoerd dat zij tevens, in gebruik, 6 kinematische vrijheidsgraden van de geleidingskoker (20) in radiale-, tangentiële en rotatie (om de verticale as) richting ten opzichte van de framewerkbalk (16) mogelijk maken. Een dergelijke bewegingsvrijheid van de geleidingskoker (20) ten opzichte van de framewerk balk (16) is belangrijk en voorkomt klemkrachten wanneer het in figuur 2 weergegeven brugdeel (22) door de lieren (23) langs de framewerk balken (18,19) wordt verplaatst. De framewerkbalk (16) is opgebouwd uit drie parallel gepositioneerde buizen (61) welke een driehoekige doorsnede vormen en samen een stijf geheel vormen. De buitenkant van deze gecombineerde buizen (61) is voorzien van een vlakke plaat (62) voorzien van een rail (59) waarop de wielstellen (60) kunnen aangrijpen. De drie buizen (61) en de vlakke plaat (62) vormen tezamen een op een driehoek gelijkende doorsnede van de framewerkbalk (16).

Figuur 7b laat een dwarsdoorsnede zien van de framewerkbalk (16) en de geleidingskoker (20), waarin meer in detail de interactie is te zien tussen de evenredig over de omtrek van de framewerkbalk (16) verdeelde en hieraan bevestigde geleidingsbanen/rails (59) en de verende wielstellen (60,64). De vlakke platen waarop de puntlast van de geleidingswielen wordt uitgeoefend kunnen worden verstevigd door de toepassing van radiale plaatelementen (59a) of binnen de holten van de omtrek framewerkbalk (16) en gecombineerde buizen (61) passende en gefixeerde buizen (59b).

Figuur 7c laat een dwarsdoorsnede zien van de framewerkbalk (16) en de geleidingskoker (20). De verende wielstellen zijn nu verende rollen (69a) welke verend zijn opgehangen aan een wielstel zoals in Figuur 8c verder is geïllustreerd.

Figuur 8a laat wielstellen (60,64) van Figuur 7 in meer detail zien. Het wielstel (60) is voorzien van een u-vormige basis plaat (62). Basisplaat (62) wordt aan zijn onderzijde vastgemaakt aan de binnenzijde van geleidingskoker (20) zodanig dat de opstaande uiteinden van de U-vormige basisplaat naar de binnenkant van de geleidingskoker (20 wijzen. Tussen de opstaande uiteinden van de U-vormige basis plaat (62) is een vierwielig stelsel (63) verend ingeklemd door middel van veren (65). Op vierwielig stelsel (63) vormt weer de basis van een wielstel (64) welk wiel (67) haaks op de richting van de wielen van het vierwielig stelsel (63) staat. Het wielstel (64), waarin wiel (67) is opgenomen, is gefixeerd aan de stilstaande assen (66) van ïo het vierwielig stelsel (63) en is door de verticale veren (65a) van het wielstel (64) in staat om een beweging in radiale richting op te nemen. Het wiel (67) van wielstel (64) grijpt aan op de buitenzijde van de framewerk balk (16) gefixeerde geleidingsbanen/rails (59) zoals Figuur 7a laat zien en zorgt in gebruik voor een doorvoer in de x’ richting. Door de verende ophanging van het vierwielig stelsel waarop wielstel (64) is gepositioneerd kan wielstel (64) een kleine verplaatsing maken in een nagenoeg tangentiëie richting (y’ richting in Figuur 8a) ten opzichte van de binnenkant van de geleidingskoker (20) waarop wielstel (60,64) is gemonteerd.

Figuur 8b laat in detail zien hoe wielstel (64) uit figuur 8a in radiale richting een hoekverdraaiing ψ kan ondergaan waardoor de krachten op de wielen (67) en geledingsbanen/rails (59) van de framewerkbalk (16) sterk worden gereduceerd.

Figuur 8C laat een rol (69a) zien welke verend middels veren (65a) is verbonden met twee wielstellen (60) zoals besproken in Figuur 8a.

Figuur 9 laat op een schematische wijze zien hoe de uiteinden van de framewerkbalken (16,17) en de uiteinden van de dwarsbalken (18,19) verend zijn verbonden met een hoekpunt in elk van de vier hoeken (24,25,26,27) van het rechthoekig frame (15). De sleden (33) zijn verend (73) verbonden met de hoekpunten (24,25,26,27) zodat wanneer het rechthoekig frame (15) is verankerd in de waterbodem het rechthoekig framewerk (15) een verende geometrie heeft met 6 kinematische vrijheidsgraden. De verende verbinding van de framewerkbalken en de dwarsbalken met de hoekpunten is middels een bolscharnier (70), een koppelstuk (71) en een veer (72). De bolscharnieren (70) laten hierbij gelimiteerde hoekvedraaiingen (φ2, Θ2, ψ2) van de framewerkbalken (16,17) en dwarsbalken (18,19) ten opzichte van de hoekpunten (24,25,26,27) toe. De verplaatsingen van de hoekpunten (24,25,26,27) in het horizontale xy-vlak worden mogelijk gemaakt door de in- of uitdrukking van veerelementen (72) en de hoek verdraaiingen van de bolscharnieren (70). Teneinde de sleden (33) in staat te stellen de contouren van de waterbodem goed te volgen worden aan de sleden kinematische vrijheidsgraden (x, y, z, φ, θ, ψ) toegekend welke bereikt worden middels veer (73), hydraulische cilinder (74), bolscharnieren (70) en de veren (72) van de hoekpunten (24,25,26,27). Vanwege de kinematische vrijheidsgraden (x, y, z φ, θ, ψ) van de sleden (33) worden de sleden in staat gesteld bij horizontale verplaatsingen van het framewerk (15) de contouren van de waterbodem goed te volgen. Bovendien zullen de momenten ter plaatse van de ïo hoekpunten (24,25,26,27) door de flexibilitieit van het framewerk (15) sterk worden gereduceerd. De verplaatsingen (Y7, Z7) en hoekverdraaiingen (φ7, Θ7, ψ7) van het brugdeel (22) worden gerealiseerd door de in figuur 7a-c weergegeven translerende en roterende verende wielstellen (60,64) en een longitudinale verplaatsing (X7) door toedoen van de lieren (23). Aanvrager heeft gevonden dat wanneer een dergelijk framewerk (15) wordt verankerd in de waterbodem een zeer stijf en vormvast framewerk wordt verkregen welke een ongestoorde verplaatsing van brugdeel (22) langs de framewerkbalken (16,17) mogelijk maakt.

Figuur 10-13 laat een mogelijke uitvoering zien van een brug (84). Teneinde een grotere verticale verplaatsing van de rijen van ontgravingsmiddelen te realiseren ten opzichte van het framewerk (15) zijn de rijen ontgravingsmiddelen (34,35), de vakwerkconstructie (3) en de doosconstructie (5) onderdeel van een telescopische constructie. Figuur 10 laat deze constructie zien waarbij de rijen (34,35) geheel omhoog getrokken zijn middels lierkabels (80), hydraulische cilinders (81) hydraulische cilinders (82) en hydraulische cilinders (7). Lierkabels (80) kunnen de vakwerkconstructie (3) en de daarmee verbonden rijen van ontgravingsmiddelen (34,35) in verticale richting verplaatsen ten opzichte van een brugdeel (84). De lierkabels (80) zorgen ook voor een rotatiestabiliteit van doosconstructie (5) om de as die door de doosconstructie loopt van framewerkbalk (16) naar framewerkbalk (17) (zie figuren 1 en 2).

Brugdeel (84) is een gemodificeerd brugdeel (22) en is ook voorzien van geleidingskokers (niet getoond) om langs de framewerkbalken zich te kunnen verplaatsen. Brugdeel (84) is voorzien van hydraulische cilinders (81) welke een doosvormige constructie (85) verticaal kan laten bewegen. Doos constructie (85) is open aan zijn boven en onder einde. Doosconstructie (5) voorzien van vier opstaande wanden (86) welke voorzien zijn van verende geleidingswielen (87) voor het geleiden van de binnenwand van de open doosconstructie (85). De binnenwanden (88) van de rechthoekige opening in brugdeel (84) zijn tevens voorzien van verende geleidingswielen (89) voor de geleiding van de buitenwand van de open doosconstructie (85).

In Figuur 11 is de open doosconstructie (85) naar beneden verplaatst door intrekken van hydraulische cilinders (81).

In Figuur 12 is de doosconstructie (5) naar beneden verplaatst door uitstrekken io van hydraulische cilinders (82).

In Figuur 13 is de vakwerkconstructie (3) en de daarmee verbonden rijen (34,35) van ontgravingsmiddelen naar beneden verplaats door intrekken van hydraulische cilinders (7).

Een dergelijke brug welke is getoond in Figuren 10-13 kan als verplaatsbaar 15 brugdeel deel uitmaken van een afzinkbaar framewerk (15). De framewerkbalken en de dwarsbalken kunnen met lucht worden gevuld teneinde het framewerk (15) vanaf de waterbodem naar het wateroppervlak te verplaatsen.

Figuur 14a-d laat een graafinstallatie volgens de uitvinding zien waarbij de brug (5) verend is verbonden met een drijvend vaartuig (90) middels vier aan de bovenzijde van veren voorziene hydraulische cilinders (91) welke zich vanuit het drijvend vaartuig (90) naar onderen naar de brug (5) uitstrekken. In Figuren 14c-d is een enkele rij van ontgravingsmiddelen te zien. De brug (5) kan ook een telescopische brug zijn volgens Figuren 10-13. Elk van de vier hydraulische cilinders (91) zijn aan hun bovenzijde middels een bolscharnier (92) verbonden met het vaartuig (90) en aan hun onderzijde middels een bolscharnier (93) verbonden met de brug (5). Verbonden met het vaartuig (90) is hier middels een met het vaartuig (90) verbonden vakwerk (100). Bolscharnieren (92) kunnen via het vakwerk (100) middels een cilinder (101) parallel met de richting van de rij met ontgravingsmiddelen verplaatsen. Op deze wijze kan de richting van cilinder (91) ten opzichte van brug (5) nagenoeg verticaal gehouden worden wanneer het drijvende vaartuig rolt ten gevolge van golfbewegingen. Cilinders (101) en (91) zullen in lengte worden aangepast in reactie of anticipatie van de beweging van het drijvend vaartuig zodanig dat de ontgravingsmiddelen met een nagenoeg constante verticale kracht op de waterbodem worden gedrukt. De veer aan de bovenzijde van de cilinder (91) heeft bij voorkeur een kleinere veerstijfheid dan de veerstijfheid van de hydraulische cilinder. Door deze constructie is er een volledige ontkoppeling tussen de bewegingen van het drijvend vaartuig (90) en brug (5) met behoud van de noodzakelijke verticale aandrukkracht op de ontgravingsmiddelen. Het onder uiteinde van hydraulische cilinders (91) is via bolscharnieren (93) verbonden met de brug (5). Met behulp van cilinders (91) kunnen de reeds besproken brug (5), hierin opgenomen hydraulische cilinders (7), kolommen (6) en twee rijen ontgravingsmiddelen (34,35) van de waterbodem (102) worden getild of op de waterbodem (102) worden gepositioneerd. Voorts is ook wateroppervlak (103) ïo getekend. Brug (5) is voorzien van vier opstaande wanden (104) welke middels een veelvoud van veren (107,109) en rolopleggingen (105,108) langs de wanden zijn opgesloten in een opening (106) van het drijvend vaartuig (90). Door deze verende ophanging van brug (5) worden kleine slinger- en stampbewegingen van het vaartuig (90) onder invloed van golfbewegingen opgevangen.

Figuur 15 laat zien hoe een afzinkbaar en rechthoekig framewerk (15) van Figuur is verankerd middels schroefankers (33a) op waterbodem (102) en op grote waterdiepte onder het wateroppervlak (103). In Figuur 15a wordt het brugdeel (22) middels lieren (23) van rechts naar links verplaatst. Hierbij graven de rijen (34,35) van ontgravingsmiddelen een geul (104). In Figuur 15b is het brugdeel (22) in zijn uiterste linker positie waarna vanuit stilstand de ontgravingsmiddelen een verticale aanzet wordt gegeven door de aandrukkracht van de hydraulische cilinders op de vakwerkconstructie (3) en de richting wordt omgedraaid, waarna de ontgravingsmiddelen, de hydraulische cilinders, kolommen en het brugdeel (22) middels lieren (23) naar rechts wordt verplaatst. Hierbij wordt een volgende laag van de waterbodem afgegraven en ontstaat een diepere geul (104) zoals weergegeven in Figuur 15c. De arcering in Figuur 15 geeft aan welke compartimenten zijn gevuld met water waarbij de lichte arcering in framewerkbalk (16) aangeeft dat er lucht aanwezig is in de twee bovenste buizen (61) en water in onderste buis (16).

Figuur 16 laat zien hoe het rechthoekig framewerk (15) van Figuur 2 kan worden verbonden met een drijvend vaartuig (110) middels een framewerk (111) en 4 cilinders (112). De vier cilinders zijn verbonden met de hoekpunten (24,25,26,27) en met het framewerk (111) op eenzelfde wijze als weergegeven in figuur 14a en 14b. In de figuur zijn de ankers en ondersteuningsmiddelen weergegeven. Het moge duidelijk zijn dat deze ankers en ondersteuningsmiddelen in deze uitvoering geen functie hebben. Echter het is niet ondenkbaar dat het framewerk (15) afwisselend wordt gebruikt in de uitvoering volgens figuur 16 en in de uitvoering volgens figuur 15. Door cilinders (112) los te koppelen bij de hoekpunten (24,25,26,27) kan het framewerk eenvoudig afzinken en onder het drijvend vaartuig (110) vandaan worden gepositioneerd.

Figuur 16 laat ook twee drijvende laadbakken (114) zien waarin de afgegraven grond kan worden verzameld. Middels leidingen (113) wordt de afgegraven grond middels pompen (niet geïllustreerd) op het framewerk (15) naar deze bakken ïo getransporteerd.

Figuur 17 laat een graafwiel (1) zien welke is uitgevoerd met een bodem compensator bestaande uit twee bolvormig schermen (121) welke schermen (121) draaibaar zijn verbonden met de rotatie as van het wiel (1). Indien het graafwiel een obstakel in de waterbodem tegenkomt zoals in Figuur 17 middels kracht Fg getoond zal door de bolvormige ontwerp van het scherm (121) het graafwiel een opwaartse kracht ondervinden. Een gedeelte van deze kracht wordt opgevangen door veren (120) waarmee het scherm aan zijn boveneinde is verbonden met doosconstructie (39).

Figuur 18a laat zien hoe een graafwiel (1) draaibaar om de as in de dwarsrichting is verbonden met de vakwerkconstructie (3). Hiertoe bestaat de vakwerkconstructie (3) uit een star gedeelte (3a) en een draaibaar gedeelte (3b). Draaibaar gedeelte (3b) is op zijn beurt verbonden met het graafwiel (1) zoals ook weergegeven in Figuur (5a). De draaibare as (141) is voorzien van starre torsieveren (140).

Figuur 18b laat zien hoe een graafwiel (1) cardanisch is verbonden met vakwerkconstructie (3). Het graafwiel is nu draaibaar om een as (141) in dwarsrichting en draaibaar om een as (143) in longitudinale richting verbonden met de vakwerkconstructie (3). Assen (141, 143) zijn voorzien van starre torsieveren (140) en (142) respectievelijk zodat de draaibare gedeeltes (3b) en (3c) van de vakwerkconstructie terug worden gebracht naar hun horizontale positie nadat bijvoorbeeld een stootbelasting op het graafwiel (1) heeft plaatsgevonden.

Claims (22)

1. CONCLUSIES

   1. Graafinstallatie omvattende ontgravingsmiddelen waarbij meer dan één ontgravingsmiddel naast elkaar staan opgesteld in een rij van

   5 ontgravingsmiddelen en waarbij meerdere van deze rijen van ontgravingsmiddelen achter elkaar staan opgesteld en waarbij de ontgravingsmiddelen van een rij versprongen staan opgesteld ten opzichte van de ontgravingsmiddelen van een daarnaast liggende rij.

   ïo
2. 2. Een graafinstallatie volgens conclusie 1, waarbij de ontgravingsmiddelen in twee of drie rijen achter elkaar staan opgesteld.
3. 3. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 1 -2, waarbij een rij van ontgravingsmiddelen 3 tot met 30 ontgravingsmiddelen omvat.
4. 4. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 1 -3, waarbij de ontgravingsmiddelen graafwielen, drumcutters, sleepkoppen, cutters en/of ploegen zijn.

   20 5. Een graafinstallatie volgens conclusies 1 -4, waarbij de ontgravingsmiddelen zijn verbonden met een stijve constructie welke stijve constructie is gepositioneerd verticaal boven de ontgravingsmiddelen en verbonden middels een verende verbinding om de verticale stootbelasting op het ontgravingsmiddel op te vangen en door te leiden naar de stijve constructie.

   6. Een baggerwerktuig volgens conclusie 5, waarbij de ontgravingsmiddelen draaibaar om een as in dwarsrichting en/of om een as in longitudinale richting met de stijve constructie zijn verbonden.

   30 7. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 1 -6, waarbij de ontgravingsmiddelen wielen omvatten welke roteren om een ongeveer horizontale as, waarbij de ontgravingsmiddelen in paren van twee in een rij staan opgesteld en waarbij het roterende wiel van het eerste ontgravingsmiddel van een paar in gebruik een tegengestelde rotatierichting heeft ten opzichte van de rotatierichting van het roterende wiel van het tweede ontgravingsmiddel van het paar.
5. 5 8. Een graafinstallatie volgens conclusie 7, waarbij de ontgravingsmiddelen per paar zijn verbonden met een stijve constructie welke stijve constructie is gepositioneerd verticaal boven de ontgravingsmiddelen en verbonden middels een verende verbinding met de paren van ontgravingsmiddelen om de verticale stootbelasting en continue variërende en fluctuerende belasting op het paar van ïo ontgravingsmiddelen op te vangen en door te leiden naar de stijve constructie die is gepositioneerd verticaal boven de stijve constructie.
6. 9. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 1 -8, waarbij elk van de ontgravingsmiddelen zijn verbonden met een zuigbuis voor het afvoeren van het

   15 door de ontgravingsmiddelen afgegraven grond/water mengsel.
7. 10. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 6-9, waarbij de stijve constructie verend verbonden is met een brug gepositioneerd verticaal boven de stijve constructie.
8. 11. Een graafinstallatie volgens conclusie 10, waarbij de brug middels meerdere lineaire actuatoren is verbonden met de daaronder gepositioneerde stijve constructie zodanig dat in gebruik de lineaire actuatoren een instelbare en verticale aandrukkracht uitoefenen op de ontgravingsmiddelen.
9. 12. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 10-11, waarbij de brug een doosconstructie heeft.
10. 13. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 10-12, waarbij de brug verend is

    30 verbonden met een drijvend vaartuig middels meerdere lineaire actuatoren welke zich vanuit het drijvend vaartuig naar onderen naar de brug uitstrekken en waarbij de uiteinden van de actuatoren middels bolscharnieren zijn verbonden met de brug en het drijvend vaartuig.
11. 14. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 10-12, waarbij de brug in een longitudinale richting kan bewegen langs twee parallel en in de longitudinale

    5 richting gepositioneerde framewerkbalken welke met twee dwarsbalken een framewerk vormen.
12. 15. Een graafinstallatie volgens conclusie 14, waarbij de beweegbare brug is verbonden met de twee dwarsbalken door middel van lierkabels welke lierkabels ïo een longitudinale beweging van de beweegbare brug langs de twee parallel gepositioneerde framewerkbalken mogelijk maken.
13. 16. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 14-15, waarbij de beweegbare brug aan elk van zijn uiteinden een geleidingskoker omvat, waarbij door de

    15 opening van elk van de kokers een van de twee parallel gepositioneerde framewerkbalken lopen zodat de beweegbare brug zich in de longitudinale richting van de framewerkbalken kan verplaatsen.
14. 17. Een graafinstallatie volgens conclusie 16, waarbij de geleidingskokers aan zijn

    20 binnenkant zijn voorzien van verende wielstellen en/of verende rollen welke in gebruik de framewerkbalken 6 kinematische graden van vrijheid kunnen geven ten opzichte van de geleidingskoker.
15. 18. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 14-17, waarbij de hoekpunten

    25 van het framewerk zijn voorzien van middelen om het rechthoekig frame te kunnen verankeren met de waterbodem.
16. 19. Een graafinstallatie volgens conclusie 18, waarbij de hoekpunten van het rechthoekig frame zijn voorzien van een ondersteuningsmiddel.
17. 20. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 14-19, omvattende een of meerdere middelen om het rechthoekig frame horizontaal te verplaatsen.
18. 21. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 19-20, waarbij het de uiteinden van de framewerkbalken en de uiteinden van de dwarsbalken verend en middels een bolscharnier zijn verbonden met een hoekpunt in elk van de vier hoeken van het rechthoekig frame en waarbij de middelen om het rechthoekig frame te

    5 kunnen verankeren verend zijn verbonden met de hoekpunten en waarbij de optionele ondersteuningsmiddelen verend zijn verbonden met de hoekpunten.
19. 22. Een graafinstallatie volgens een der conclusies 14-21, waarbij deze afzinkbaar is.
20. 23. Een graafinstallatie volgens conclusie 22, waarbij de framewerk balken, dwarsbalken, de hoekpunten en de beweegbare brug compartimenten omvatten welke met gas en/of water gevuld kunnen worden teneinde de graafinstallatie te kunnen laten drijven of laten afzinken.
21. 24. Drijvend vaartuig welke middels lineaire actuatoren is verbonden met een stijve constructie omvattende een rij van 3 tot 30 ontgravingsmiddelen welke stijve constructie onder het drijvend vaartuig is gepositioneerd en waarbij de lineaire actuatoren via een bolscharnier zijn verbonden aan het drijvend vaartuig en

    20 middels een bolscharnier zijn verbonden aan de stijve constructie.
22. 25. Drijvend vaartuig volgens conclusie 24, waarbij de verbinding met het drijvend vaartuig middels een lineaire actuator verplaatsbaar is verbonden in de richting van de rij van ontgravingsmiddelen.

    1/22 oo co