JP2012062738A - 水中作業機および水中作業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水中地盤の状況に関わらず安定した状態で作業を行うことを可能とした、水中作業機と水中作業方法を提案する。
【解決手段】先端が水底Ｗ_Ｂに到達するように作業船３１により保持されたシャフト１０と、シャフト１０を昇降するとともにシャフト１０の軸心を中心に旋回可能に構成された作業機本体２０とを備える水中作業機１と、これを利用する水中作業方法。水中作業方法は、シャフト１０を水上Ｗ_Ｌから水底Ｗ_Ｂにまで立設させる立設工程と、シャフト１０に沿って下降させることによりシャフト１０の下端部に作業機本体２０を配置する配置工程と、作業機本体２０により水底Ｗ_Ｂを掘削する掘削工程を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中作業機および水中作業方法に関する。

海や湖等の水底を掘削する場合には、作業船に設置されたグラブバケットを昇降させることにより行うのが一般的である。

ところが、グラブバケットによる掘削は、浚渫等の軟弱地盤の掘削に適しているものの岩盤等の掘削には不向きであり、掘削が可能な地盤が限られていた。
また、水上からの操作により水底の掘削を行うため、水底の状況に応じた掘削を行うことができない場合があった。

そのため、特許文献１には、水底の状況に応じて効率的な掘削を行うことを目的として、水底で自走する水中掘削機械により水底掘削を行うとともに、水中掘削機械により掘削された土砂等を吸い上げる揚泥用配管により水底掘削方法が開示されている。

また、特許文献２には、水底に立設された支柱の下端部に旋回可能に固定された水中作業機により、水底の捨石の均し作業を行う工法が開示されている。

特開２００４−１３７８０６号公報 特開昭６３−７８９２１号公報

特許文献１に記載の水中掘削機械は、水底を走行するものであるため、比較的平らな水底では作業することができるものの、急傾斜地等では作業することができなかった。

また、特許文献２に記載の水中作業機は、支柱の下端部に固定されているため、移動が困難であった。つまり、下端部に水中作業機が設置された状態で支柱の移動や位置決めを行うため、水の抵抗や水流の影響を受けやすく、支柱の移動や位置決めに手間を要していた。

そのため、本発明は、簡易に移動することができ、また、水中地盤の状況に関わらず安定した状態で作業を行うことを可能とした、水中作業機と水中作業方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、第一発明の水中作業機は、下端面が水底に当接した状態で作業船に保持されるシャフトと、前記シャフトの下端部において当該シャフトを中心に旋回可能に配設された作業機本体と、を備える水中作業機であって、前記作業機本体は、前記シャフトを昇降することを特徴としている。
前記シャフトは、例えば、水上の作業船に設置されたシャフト固定装置により保持される。

また、第二発明に係る水中作業機は、下端面が水底に当接した状態で水面上において保持されるシャフトと、前記シャフトの下端部において当該シャフトを中心に旋回可能に配設された作業機本体と、を備える水中作業機であって、前記作業機本体は、前記シャフトを昇降することを特徴としている。
前記シャフトは、例えば、作業構台に設置されたシャフト固定装置により保持される。

かかる水中作業機によれば、シャフトの位置決めを行ってから、シャフトの下端部に作業機本体を配設することができるため、水中作業機の移動を簡易に行うことが可能である。そのため、広範囲での作業を簡易に行うことができる。
また、作業機本体は、下端が水底に当接し、上端部が水面上において支えられたシャフトにより支持されているため、水底地盤の状況に関わらず作業機本体を配設することが可能である。

本発明の水中作業機の作業機本体は、前記シャフトを上下動する昇降筒部と、前記昇降筒部を中心に回動する旋回部と、前記旋回部に設置された作業アームと、を備えるものであってもよい。

かかる水中作業機によれば、作業アームのアタッチメント（バケット、サンドポンプ、インパクトブレーカ等）を交換するのみで、多種多様な水中作業を行うことができる。

また、前記シャフトの外面に、当該シャフトの軸に沿ってラックが形成されており、前記昇降筒部は、前記ラックを走行する昇降手段を備えていれば、昇降筒部を滑落することなく安全に昇降させることができる。

また、前記シャフトの外面に当該シャフトの軸に沿ってガイドレールが形成されており、前記昇降筒部が前記ガイドレールを走行するガイドローラを備えていれば、昇降筒部が昇降時に横方向（シャフトの周方向）にぶれることがなく、安全に作業を行うことができる。

前記昇降筒部に、当該昇降筒部の外周面に形成されたスプロケットと、両端が前記昇降筒部に固定されているとともに前記スプロケットに噛合するチェーンとを具備させ、前記旋回部に、前記チェーンと噛合するチェーンギヤと、前記チェーンギヤに回転力を付与する旋回用モータとを具備させてもよい。このようにすると、前記旋回用モータの回転力により前記チェーンギヤが前記チェーンに沿って走行することで当該旋回部が旋回するようになる。

また、前記シャフトが、軸方向に連結された複数のシャフト構成材を有していれば、水深に応じてシャフトの長さを変化させることが可能となる。

また、前記シャフトにモニタリング手段が設置されていれば、シャフトや作業機本体の位置確認や水底の状況確認を簡易に行うことができる。

また、本発明の水中作業方法は、シャフトを水底に立設する立設工程と、前記シャフトの上端部に配置した作業機本体を前記シャフトに沿って下降させることにより、前記シャフトの下端部に作業機本体を配置する配置工程と、前記作業機本体に取り付けられた作業アームを介して水底における作業を行う作業工程と、を備える水中作業方法であって、前記作業工程では、前記シャフトの軸心を中心に前記作業機本体を旋回させることにより向きを変え、前記シャフトの周囲に対する作業を行うことを特徴としている。

かかる水中作業方法によれば、水中地盤の状況に関わらず、作業機本体を所望の位置に配置して、掘削作業を行うことができる。

前記立設工程では、複数本のシャフト構成材を連結することにより水底から水面上に至る長さのシャフトを形成すればよい。

本発明の水中作業機および水中作業方法によれば、簡易に移動することができ、また、水中地盤の状況に関わらず安定した状態で作業を行うことを可能となる。

第１の実施の形態に係る水中作業機を示す全体図である。 シャフトの先端部を示す側面図である。 （ａ）はシャフトのラックと昇降用モータの関係を示す拡大図、（ｂ）はシャフトと昇降筒部を示す断面図である。 シャフトと作業機本体との関係を示す拡大側面図である。 作業機本体を示す側面図である。 （ａ）は昇降筒部の側面図、（ｂ）昇降筒部のスプロケットを示す平面図である。 旋回部を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 （ａ）はチェーンと旋回用モータとの関係を示す平面図、（ｂ）はその回転状況を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、立設工程における各作業段階を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、配置工程における各作業段階を示す図である。 モニタリング手段を示す模式図である。 第２の実施の形態に係る水中作業機を示す側面図である。 同水中作業機を示す正面図である。 同水中作業機を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は水中作業機の変形例を示す図である。 （ａ）はシャフトの先端部の変形例を示す側面図、（ｂ）はオーガー付設置台の断面図である。 （ａ）はシャフトの先端部の他の変形例を示す側面図、（ｂ）は同拡大斜視図である。

第１の実施の形態に係る水中作業機１は、図１に示すように、シャフト１０と、作業機本体２０と、シャフト固定装置３０と、を備えている。
本実施形態では、水中作業機１により水底Ｗ_Ｂの掘削作業を行う場合について説明する。

シャフト１０は、水底Ｗ_Ｂから水面Ｗ_Ｌ上に至る長さを有しており、下端部を水底Ｗ_Ｂに食い込ました（当接させた）状態で、水面Ｗ_Ｌから突出している。シャフト１０の上端部は、水上の作業船３１に設置されたシャフト固定装置３０により保持されている。

シャフト１０は、軸方向に連結された複数のシャフト構成材１１，１１，…により、所定の長さを備えて構成されている。シャフト構成材１１は、筒状の部材からなり、上下のシャフト構成材１１と治具（図示省略）を介して連結されている。
なお、シャフト構成材１１同士の連結方法は限定されるものではなく、適宜行えばよい。また、シャフト１０を構成するシャフト構成材１１の本数は限定されるものではなく、水深に応じて適宜設定すればよい。また、水深が浅い場合には、シャフト１０を１本のシャフト構成材１１により構成してもよい。

図２に示すように、シャフト１０の外面には、シャフト１０の軸に沿ってラック１２とガイドレール１３が形成されている。

ラック１２は、図３（ａ）に示すように、後記する作業機本体２０の昇降手段２１０と噛合する複数の歯が形成された突条部材であって、シャフト１０の軸方向に対して連続して形成されている。図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、二つのラック１２，１２がシャフト１０の中心軸を挟んで対向するような位置に配置されている。
なお、ラック１２は、昇降手段の構成に応じて適宜構成すればよく、必ずしも突条である必要はない。また、ラック１２の数も限定されるものではなく、適宜形成すればよい。

ガイドレール１３は、後記する作業機本体２０のガイドローラ２１１の走行が可能となるように形成された突条であって、図２に示すように、シャフト１０の軸方向に対して連続して形成されている。

図３（ｂ）に示すように、本実施形態ではシャフト１０の断面に対して３本のガイドレール１３，１３，１３を等間隔で配設している。なお、ガイドレール１３の本数は限定されるものではない。また、ガイドレール１３は溝状に形成されていてもよく、その形状はガイドローラ２１１の構成に応じて適宜設定すればよい。

シャフト１０の下端には、図２に示すように、設置台１４が形成されている。
設置台１４は、水底Ｗ_Ｂに食い込むことが可能となるように、先細りになっている。

設置台１４は、ストッパー板１４１と、ストッパー板１４１の下面中心に立設された支持部材１４２と、支持部材１４２を中心に放射状に配設された複数枚の羽根板１４３，１４３，…と、を備えて構成されている。

ストッパー板１４１は、シャフト１０の外径よりも大きな直径（幅）を有する鋼板であって、シャフト構成材１１の下端を遮蔽するように固定されている。
ストッパー板１４１は、その周縁がシャフト構成材１１の外周面よりも突出しているため、図４に示すように、作業機本体２０のシャフト１０からの抜け落ちを防止するストッパーとして機能する。

支持部材１４２は、上端がストッパー板１４１の中心に固定されている。支持部材１４２は、その周囲に放射状に配置された羽根板１４３，１４３，…を支持している（図２参照）。
支持部材１４２は筒状の部材であってもよいし、密実な部材であってもよい。また、支持部材１４２は円柱であってもよいし、多角柱であってもよい。

羽根板１４３は、図２に示すように、台形状（略三角形状）に形成された板材である。羽根板１４３の上端はストッパー１４３の下面に接合されており、羽根板１４３の側端面は支持部材１４２に接合されている。

設置台１４は、放射状に配設された羽根板１４３により、側面視で先端（下端）が縮径するように、略五角形を呈している。
なお、設置台１４の構成は、限定されるものではなく適宜構成すればよい。

設置台１４の羽根板１４３を水底Ｗ_Ｂに食い込ませることにより、シャフト１０の先端が固定される。

作業機本体２０は、シャフト１０の下端部に配置されていて、シャフト１０の軸心を中心に旋回することで、シャフト１０の周囲の掘削を行う。

作業機本体２０は、図５に示すように、シャフト１０に装着される昇降筒部２１と、昇降筒部２１を中心にして回動する旋回部２２と、旋回部２２に取り付けられた作業アーム２３と、を備えている。

昇降筒部２１は、図３（ｂ）および図６（ａ）に示すように、シャフト１０の外径よりも大きな内径を有した筒状の部材であって、シャフト１０のラック１２を走行する昇降手段２１０と、シャフト１０のガイドレール１３を走行するガイドローラ２１１と、スプロケット２１２と、チェーン２１３と、ローラーパス２１４と、を備えている。

昇降手段２１０は、昇降用モータ２１５と昇降用歯車２１６とを備えている。本実施形態では、一対のラック１２に対応して、一対の昇降手段２１０が配設されている。

昇降用モータ２１５は、昇降筒部２１の外面に固定されていて、昇降用歯車２１６に回転力を付与する。

昇降用歯車２１６は、昇降用モータ２１５の回転軸に固定されており、昇降用モータ２１５の動力により回転する。昇降用歯車２１６には、シャフト１０のラック１２と噛合する歯が形成されている（図３（ａ）参照）。
昇降筒部２１には、昇降用歯車２１６の配置に応じて開口部が形成されている。昇降用歯車２１６は、この開口部を挿通してラック１２に噛合している。

昇降用歯車２１６は、昇降用モータ２１５の動力により回転し、ラック１２を走行する。昇降用歯車２１６がラック１２を走行することで昇降筒部２１がシャフト１０に沿って昇降する。

昇降用歯車２１６は、ラック１２に噛合しているため、昇降筒部２１の落下が防止されている。
なお、昇降手段２１０の構成は限定されるものではなく、適宜構成することが可能である。

ガイドローラ２１１は、昇降筒部２１に回転可能に支持された車輪である。ガイドローラ２１１の周面には、突条であるガイドレール１３が挿入可能な凹部が形成されている。
昇降筒部２１には、ガイドローラ２１１の配置に応じて開口部が形成されている。ガイドローラ２１１は当該開口部を挿通してガイドレール１３に当接している。

本実施形態では、図３（ｂ）および図６（ａ）に示すように、一つのガイドレール１３につき、上下二つのガイドローラ２１１，２１１（合計六つ）が配設されている。ガイドローラ２１１の数は限定されるものではない。

ガイドローラ２１１は、凹部にガイドレール１３を係合した状態で走行することで、昇降筒部２１がシャフト１０の周方向で回転することを防止している。これにより、昇降用歯車２１６が、ラック１２から外れることがない。

スプロケット２１２は、図６（ｂ）に示すように、昇降筒部２１の外周面に固定されている。スプロケット２１２は、昇降筒部２１の外面に形成されたチェーン固定部２１７の一端から他端に到達するように、昇降筒部２１の外周面に周設されている。
なお、スプロケット２１２の配置は限定されるものではないが、本実施形態では、上下のガイドローラ２１１，２１１の間であって、昇降筒部２１の高さ方向中間部に形成している。

チェーン２１３は、図７（ａ）に示すように、両端がチェーン固定部２１７に固定されているとともに、スプロケット２１２に噛合した状態で、スプロケット２１２に係合している。
なお、チェーン２１３は、スプロケット２１２の長さよりも大きな長さを有しており、後記する旋回部２２の旋回用モータの配設が可能に構成されている。

ローラーパス２１４は、図６（ａ）に示すように、昇降筒部２１の周方向に沿って形成された突条であって、後記する旋回部２２の旋回ローラ２２１，２２２（図７（ｂ）参照）が走行可能に構成されている。本実施形態のローラーパス２１４は、断面視矩形状に形成されており、上下面および側面上での旋回ローラ２２１，２２２による走行が可能に構成されている。

ローラーパス２１４の配置は限定されるものではないが、本実施形態では、下側のガイドローラ２１１，２１１，２１１とスプロケット２１２の間に形成する。

旋回部２２には、図７（ａ）に示すように、昇降筒部２１を挿通するための貫通孔２２０が形成されており、貫通孔２２０に昇降筒部２１（シャフト１０）が挿通されている。

旋回部２２の下面には、図７（ｂ）に示すように、ローラーパス２１４を走行する第一旋回ローラ２２１と第二旋回ローラ２２２（なお、本明細書において「第一旋回ローラ２２１」と「第二旋回ローラ２２２」とを区別しない場合は単に「旋回ローラ２２１，２２２」と称する）が配設されている。

第一旋回ローラ２２１は、ローラーパス２１４の側面を走行する車輪を備えている。かかる車輪は、縦方向に配設された軸を中心に回転可能に配設されている。
旋回部２２には、第一旋回ローラ２２１が等間隔で４つ配設されている。なお、第一旋回ローラ２２１の数は限定されるものではない。

第二旋回ローラ２２２は、ローラーパス２１４の上面または下面を走行する上下２段の車輪を備えている。両車輪は横方向に配設された軸を中心に回転可能に配設されている。第二旋回ローラ２２２は、上下の車輪によりローラーパス２１４を挟持した状態で、当該ローラーパス２１４の表面を走行する。
旋回部２２には、第二旋回ローラ２２２が等間隔で４つ配設されている。なお、第二旋回ローラ２２２の数は限定されるものではない。

旋回部２２は、旋回用モータ２２３を内部に備えている。
旋回用モータ２２３は、チェーンギヤ２２４に回転力を付与する。

チェーンギヤ２２４は、スプロケット２１２から離間したところに配置されており、図８（ａ）に示すように、チェーン２１３と噛合する歯を有している。
チェーンギヤ２２４は、旋回用モータ２２３が駆動することにより回転し、チェーン２１３に沿って走行する。チェーンギヤ２２４がチェーン２１３に沿って走行することで、旋回部２２は、昇降筒部２１の外周面に沿って旋回する（図８（ｂ）参照）。

なお、チェーンギヤ２２４の昇降筒部２１側近傍には、補助ギヤ２２５，２２５がチェーン２１３の外側に配設されており、チェーン２１３がスプロケット２１２から脱落することを防止している。

旋回部２２には、図４に示すように、貫通孔２２０を挟んで旋回用モータ２２３の反対側に、作業アーム２３を取り付けるためのアーム取付部２２６が形成されている。
なお、符号２２７は、動力ケーブルや制御ケーブルが内挿された管路であって、水上の作業船３１から延設されている。

作業アーム２３の先端には、図５に示すように、掘削用バケット２３１が回動可能に装着されており、作業アーム２３の基端はアーム取付部２２６に回動可能に接続されている。

シャフト固定装置３０は、図１に示すように、作業船３１に配設されたジャッキである。シャフト固定装置３０は、上下２段のクランプ３２、３２を有している。
シャフト固定装置３０は、上下のクランプ３２，３２によりシャフト１０の上端部を把持することで、シャフト１０を固定している。

また、シャフト固定装置３０が伸縮すると、上側のクランプ３２が上下動する。上側のクランプ３２によりシャフト１０を把持した状態で、シャフト固定装置３０を下降させると、シャフト１０を下降させることが可能となる（図９参照）。

作業船３１には、図９（ａ）に示すように、シャフト固定装置３０の近傍に開口部３１１が形成されている。開口部３１１には、シャフト１０が挿通されている。
また、作業船３１には、作業機本体２０やシャフト固定装置３０を操作・駆動するための各種装置（例えば、動力ケーブルや制御ケーブルが巻きつけられたケーブルリール３１２や、操作室３１３、発電機３１４、油圧ユニット３１５等）が配設されている（図１参照）。

次に、本実施形態の水中作業機１を利用して水底Ｗ_Ｂの掘削を行う水中作業方法について説明する。
本実施形態の水中作業方法は、立設工程と、配置工程と、作業工程と、移動工程と、を備えている。

立設工程は、所定の位置に配設された作業船３１を利用して、シャフト１０を水底Ｗ_Ｂに立設する工程である。
シャフト１０は、複数本のシャフト構成材１１，１１，…を連結することにより水底Ｗ_Ｂから水面Ｗ_Ｌ上に至る長さに形成する。

立設工程では、図９（ａ）に示すように、作業船３１に隣接して配設されたクレーン船４１のクレーン４０によりシャフト構成材１１を配置する。
まず、クレーン４０によりシャフト構成材１１を吊持し、シャフト固定装置３０の近傍にシャフト構成材１１を配置する。

次に、図９（ｂ）に示すように、シャフト固定装置３０の上側のクランプ３２によりシャフト構成材１１を把持する。そして、図９（ｃ）に示すように、上側のクランプ３２を下降させることにより、シャフト１０（シャフト構成材１１）を下降させる。
なお、このとき、クランプ３２を貫通してシャフト１０に挿入される落下防止ピンを配設することで、シャフト構成材１１がクランプ３２から滑り落ちる（抜け落ちる）ことを防止する。シャフト１０の落下防止方法は、ピンに限定されるものではない。

なお、シャフト構成材１１同士の連結は、既設のシャフト構成材１１（シャフト１０）の上端部を下側のクランプ３２により把持した状態で、クレーン４０を介して新たなシャフト構成材１１を上方に配設し、次いで、新たなシャフト構成材１１を上側のクランプ３２により保持し、シャフト構成材１１同士を突き合わせた状態で連結すればよい。

そして、下側のクランプ３２を解放した状態で上側のクランプ３２を下降させることで、シャフト１０を下降させる。
同様の作業を繰り返すことにより、水底Ｗ_Ｂに至る長さのシャフト１０を形成する。

シャフト１０は、水底Ｗ_Ｂに下端が当接した状態で、さらに下降させることで、設置台１４を水底Ｗ_Ｂに食い込ませる。

配置工程は、立設工程において立設されたシャフト１０の上端部に配置した作業機本体２０をシャフト１０に沿って下降させることにより、シャフト１０の下端部に作業機本体２０を配置する工程である。

作業機本体２０は、まず、クレーン４０によりシャフト１０の上方に配置される。このとき、上側のクランプ３２によるシャフト１０の把持は解放し、作業機本体２０の挿通が可能な状態とする。

次に、図１０（ａ）に示すように、作業機本体２０の昇降筒部２１にシャフト１０の上端を挿通し、作業機本体２０をシャフト１０の上端部に配置する。このとき、昇降用歯車２１６をラック１２に噛合させておく。

作業機本体２０を下降させて、上下のクランプ３２，３２の間に配置したら、図１０（ｂ）に示すように、上側のクランプ３２によりシャフト１０の上端部を把持し、その後、下側のクランプ３２を開放する。

下側のクランプ３２を開放したら、図１０（ｃ）に示すように、昇降装置２１０を駆動させて、作業機本体２０をシャフト１０に沿って下降させる。作業機本体２０が、下側のクランプ３２よりも下側に位置したならば、下側のクランプ３２でシャフト１０を把持する。

作業工程は、シャフト１０の下端に配設された作業機本体２０により、水底Ｗ_Ｂでの掘削を行う工程である。
水底Ｗ_Ｂの掘削は、作業機本体２０に取り付けられた作業アーム２３を介して行う。

作業工程では、シャフト１０の軸心を中心に作業機本体２０を旋回させることにより作業機本体２０の向きを変え、作業機本体２０が掘削すべき領域に正体したならば、掘削作業を実施する。このように、作業機本体２０の旋回、掘削作業を適宜繰り返し、シャフト１０の周囲を掘削する。

移動工程は、作業工程終了後に、水中作業機を移動させる工程である。

移動工程では、まず、作業機本体２０をシャフト１０に沿って上昇させ、配置工程と逆の手順により作業機本体２０を回収する。
次に、シャフト１０を水底Ｗ_Ｂに当接しない高さまで上昇させる。このとき、必要に応じて所定数のシャフト構成材１１を取り外す。
そして、シャフト１０をシャフト固定装置３０により把持した状態で、作業船３１を所定の位置に配置する。

作業船３１を所定の位置に配置したら、立設工程、配置工程および作業工程を再度実施する。
なお、作業船３１を移動させたら、掘削作業が完了した箇所においてグラブバケットなどによりズリ回収を行ってもよい。

本実施形態の水中作業機１は、図１１に示すように、モニタリング手段５０を備えており、作業機本体２０の遠隔操作が可能に構成されている。

モニタリング手段５０は、シャフト１０の上端部に設置されたミラー５１と、シャフト１０の下端部に設置された傾斜計５２と、作業機本体２０の作業アーム２３の作業方向に照射可能に設置されたマルチビーム測深機５３と、作業アーム２３の作業方向を撮影する水中カメラ（図示省略）と、シャフト１０から離れた位置（図１１では地上）に据えつけられたトータルステーション５４と、を備えている。

ミラー５１は、トータルステーション５４から照射される光波を反射するものである。ミラー５１は、シャフト１０の位置確認を行うことが可能となるように、トータルステーション５４から視認できる位置に配置されている。

傾斜計５２は、シャフト１０の傾斜角度を計測する。傾斜計５２の設置箇所は、シャフト１０の傾斜を測定することができれば、シャフト１０の下端部に限定されるものではない。

マルチビーム測深機５３は、作業アーム２３の作業方向を計測することで、作業アーム２３による掘削を行う水底Ｗ_Ｂの形状を音波により測定する。水底Ｗ_Ｂの形状の確認後、掘削作業を開始する。

水中カメラは、水底Ｗ_Ｂの状況を撮影するものである。作業員は、作業船３１等の操作室において、水底Ｗ_Ｂの状況を確認しながら水中作業機１の操作を行うことができる。

以上、本実施形態の水中作業機１および水中作業方法によれば、シャフト１０により作業機本体２０が支持されているため、急傾斜等であっても、作業機本体２０を配設し、掘削作業を実施することができる。

シャフト１０は、先端の設置台が水底Ｗ_Ｂに差し込まれるとともに、上端部がシャフト固定装置３０により保持されているため安定している。そのため、シャフト１０の下端部に配設された作業機本体２０による掘削作業を精度よく行うことができる。

また、モニタリング手段５０により、所望の位置に水中作業機１を配設することができ、高品質施工が可能である。
また、マルチビーム測深機５３により掘削に先立ち水底Ｗ_Ｂの状況を把握するため、計画に応じた掘削作業を行うことができる。

モニタリング手段５０を介して水底Ｗ_Ｂの状況を確認した上で作業を行うため、既設構造物に近接して作業を行う場合であっても、既設構造物に損傷を与えることなく作業を行うことができる。
モニタリング手段５０は、掘削予定の地形情報、測深結果、作業時の管理測量のデータにより、掘削必要深さまたは削岩必要深さおよび掘削バケット２３１等の先端位置の情報をモニターに表示する。そのため、作業員は、モニターにより水底Ｗ_Ｂの状況を確認しながら水中作業機１の遠隔操作を行うことができる。

シャフト１０は、複数のシャフト構成材１１を連結することにより構成されているため、水深に応じた長さに適宜変更することができる。

作業機本体２０の配置は、作業船３１上から立設されたシャフト１０に沿って下降させるため、安全に配置することができる。
また、作業機本体２０は、シャフト１０に形成されたラック１２に噛合させた昇降手段２１０により行うため、安全に配置される。また、ガイドレール１３により昇降筒部２１の周方向でのズレが防止されているため、昇降手段２１０がラック１２から外れることが防止されていて、安全性が確保されている。

旋回部２２は、ローラーパス２１４を走行する旋回ローラ２２１，２２２により、昇降筒部２１に対してずれることなく旋回することができ、安全性が確保されている。
旋回部２２の旋回は、スプロケット２１２に配設されたチェーン２１３に沿ってチェーンギヤ２２４を駆動させることで安全に行うことができる。補助ギヤ２２５，２２５により、チェーン２１３がスプロケット２１２とチェーンギヤ２２４から外れることが防止されており、安全性に優れている。

掘削作業機１は、簡易に構成されているため、メンテナンスに要する手間や費用を削減することができる。

移動工程において、作業船３１の移動を、シャフト１０を下方に延設させたまま行うことで、シャフト１０の回収に要する手間を省略することができる。
作業機本体２０を回収した状態で移動するため、大きな水の抵抗を受けることなく移動することができる。

第２の実施の形態に係る水中作業機２は、図１２に示すように、シャフト１０と、作業機本体２０と、シャフト固定装置６０と、を備えている。

シャフト１０は、水底Ｗ_Ｂから水面Ｗ_Ｌ上に至る長さを有しており、下端部を水底Ｗ_Ｂに食い込ました（当接させた）状態で、水面Ｗ_Ｌから突出している。シャフト１０の上端部は、水面上の作業構台６１に設置されたシャフト固定装置６０により保持されている。

この他のシャフト１０の構成は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
また、作業機本体２０の構成も、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

シャフト固定装置６０は、図１２〜図１４に示すように、作業構台６１に配設されたジャッキであって、移動架台６３を介して移動可能に配設されている。

作業構台６１は水面上に形成された人工地盤であって、図１２および図１３に示すように、水底Ｗ_Ｂの地盤から立設された支持杭６１１と、複数の支持杭６１１の上端に横架された桁受桁６１２と、桁受桁６１２の上面の架設された覆工受桁６１３と、覆工受桁６１３の上面に敷設された覆工板６１４と、により構成されている。
なお、作業構台６１の構成は限定されるものではない。例えば、運河の川岸、堤防、岸壁等の既設の構造物や地盤を作業構台として使用してもよい。

作業構台６１には、図１３および図１４に示すように、シャフト１０の立設が可能となるように、開口部６１５が形成されている。また、作業構台６１の上面には、開口部６１５に沿って一対（二条）のレール６１６，６１６が敷設されている。二条のレール６１６，６１６は、開口部６１５を挟んで両側に敷設されている。
なお、開口部６１５は必要に応じて形成すればよい。

作業構台６１には、作業機本体２０やシャフト固定装置６０等を操作・駆動するための各種装置（例えば、動力ケーブルや制御ケーブルが巻きつけられたケーブルリールや、操作室、発電機、油圧ユニット等）が配設されている。さらに、作業構台６１の移動架台６３の近傍に図示しないクレーンが配置されている。

移動架台６３は、開口部６１５を跨って配設されており、一対のレール６１６，６１６上を走行する複数の車輪６３１，６３１を備えている。
なお、移動架台６３は、必ずしも開口部６１５に跨って配設されている必要はない。例えば、作業構台６１から張り出した状態で配設してもよい。

シャフト固定装置６０は、移動架台６３の上面に固定されており、移動架台６３を介して所定の位置に移動する。
なお、本実施形態では、移動架台６３がレール６１６，６１６に沿って前後方向に移動可能に構成されている場合について説明したが、移動架台６３は横方向（左右）に移動してもよく、移動架台６３の移動方向は限定されるものではない。また、移動架台６３の移動手段は、レール上を走行する場合に限定されるものではなく、例えばジャッキ式やタイヤ式であってもよい。

シャフト固定装置６０は、必ずしも作業構台６１に対して移動する移動架台６３に固定されている必要はなく、例えば固定式の架台に固定されていてもよい。また、シャフト固定装置６０は、作業構台６１に直接固定されていてもよい。
この他のシャフト固定装置６０の構成は、第１の実施の形態で示したシャフト固定装置３０と同様なため、詳細な説明は省略する。

次に、本実施形態の水中作業機２を利用して水底Ｗ_Ｂの掘削を行う水中作業方法について説明する。
本実施形態の水中作業方法は、立設工程と、配置工程と、作業工程と、移動工程と、を備えている。

立設工程は、所定の位置に配置されたシャフト固定装置６０によりシャフト１０を水底Ｗ_Ｂに立設する工程である。
シャフト固定装置６０の配置は、移動架台６３を移動させることにより行う。

立設工程では、移動架台６３の近傍であって、作業構台６１上に配設されたクレーン（図示せず）と、シャフト固定装置６０とを利用して、複数本のシャフト構成材１１，１１，…を連結することにより水底Ｗ_Ｂから水面Ｗ_Ｌ上に至る長さシャフト１０を形成する。

この他の立設工程における作業内容は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
また、配置工程および作業工程における作業内容は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
なお、水中作業機２は、第１の実施の形態の水中作業機１と同様に、モニタリング手段５０を備えており、作業機本体２０の遠隔操作が可能に構成されている。

移動工程では、まず、作業機本体２０をシャフト１０に沿って上昇させ、配置工程と逆の手順により作業機本体２０を回収する。
次に、シャフト１０を水底Ｗ_Ｂに当接しない高さまで上昇させる。このとき、必要に応じて所定数のシャフト構成材１１を取り外す。
そして、シャフト１０をシャフト固定装置６０により把持した状態で、移動架台６３を移動させる。

移動架台６３を所定の位置に配置したら、立設工程、配置工程および作業工程を再度実施する。
なお、移動架台６３を移動させたら、掘削作業が完了した箇所においてグラブバケットなどによりズリ回収を行ってもよい。

以上、本実施形態の水中作業機２および水中作業方法によれば、例えば運河、堤防、岸壁等から水中作業を行うことが可能となる。そのため、作業船を配置する手間を省略することが可能となる。

移動工程において、移動架台６３の移動を、シャフト１０を下方に延設させたまま行うことで、シャフト１０の回収に要する手間を省略することができる。
作業機本体２０を回収した状態で移動するため、大きな水の抵抗を受けることなく移動することができる。

この他の第２の実施の形態に係る水中作業機２および水中作業方法による効果は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、本発明の水中作業機の使用箇所は限定されるものではなく、例えば海、湖、池や貯水池、河川等に使用することができる。また、作業船についても自航式、曳航式台船、組立台船等様々な作業船を使用することができる。また、作業構台の構成も限定されるものではなく、適宜構成することが可能である。

また、前記各実施形態では、本発明の水中作業機を利用して水底Ｗ_Ｂの掘削を行う場合について説明したが、本発明の水中作業機の用途は、掘削バケットによる掘削に限定されるものではなく、あらゆる水中作業に使用することができる。
例えば、作業アーム２３に設置されたアタッチメントを、インパクトブレーカ２３２（図１５（ａ）参照）や油圧式切削機に代えることで、水底Ｗ_Ｂの岩盤や水中構造物の破砕作業を行ってもよい。また、アタッチメントして水中ポンプ２３３（図１５（ｂ）参照）を設置すれば、浚渫工に使用することができる。また、アタッチメントとしてブラシを設置すれば、水底Ｗ_Ｂの清掃にも使用することができる。

前記実施形態では、移動工程においてシャフト１０を水中に延設したままで作業船３１または移動架台６３を移動させたが、作業船３１または移動架台６３の移動は、シャフト１０を回収してから行ってもよい。このようにすれば、作業船３１または移動架台６３の移動時の抵抗を少なくすることで、作業船３１または移動架台６３の配置を簡易に行うことができる。

第１の実施の形態では、クレーン４０を別の作業船（クレーン船４１）に配置したが、例えば、シャフト固定装置３０が配設された作業船３１にクレーン４０を配置してもよく、クレーン４０の設置箇所は限定されるものではない。
また、クレーン４０はクローラクレーンに限定されるものではない。

シャフト１０を保持する装置として、作業船３１または移動架台６３に設置されたシャフト固定装置３０を採用するものとしたが、シャフト１０の保持する装置はこれに限定されるものではない。例えば、図１５（ｃ）に示すように、作業船３１（作業構台６１）上にアームにクランプ３２が設置された支援バックホウ３０１を配設し、当該支援バックホウによりシャフト１０の上端部を保持してもよい。

前記各実施形態では、シャフト１０の下端に設置された設置台１４によりシャフト１０の下端を水底に食い込ませるものとしたが、シャフト１０の下端の形状は限定されるものではなく、適宜形成することが可能である。
例えば、設置台１４の構成は前記実施形態で示したものに限定されるものではなく、適宜形成すればよいし、また、設置台１４は省略してもよい。

また、図１６（ａ）に示すように、シャフト１０の先端に、オーガー付設置台１５を設置してもよい。
オーガー付設置台１５は、ストッパー板１５１と、ケーシング１５２と、ケーシングヘッド１５３と、オーガーヘッド１５４と、複数枚の羽根板１５８，１５８，…と、を備えて構成されている。

ケーシング１５２は、図１６（ｂ）に示すように、上端がストッパー板１５１の中心部を貫通してシャフト１０の内部に配設されていて、下端は下側（水底側）に突出している。また、ケーシング１５２の下端には、複数のカッタービットを先端に有するケーシングヘッド１５３が固定されている。なお、ケーシング１５２の突出長は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

ケーシング１５２の内部には、シャフト１０の内部に配設された駆動ユニット１５６の回転軸１５５が配設されている。なお、駆動ユニット１５６は、ストッパー板１５１に固定された架台を介してシャフト１０の内部に配設されている。駆動ユニット１５６の設置箇所や設置方法は限定されるものではない。

回転軸１５５の先端には、水底Ｗ_Ｂを掘削するためのオーガーヘッド１５４が固定されている。
オーガーヘッド１５４は、ケーシング１５２（ケーシングヘッド１５３）の先端から突出するように配置されている。

オーガー付設置台１５は、駆動ユニット１５６を駆動させることにより回転軸１５５を介してオーガーヘッド１５４を回転させて水底Ｗ_Ｂを掘削し、シャフト１０の先端を挿入する（食い込ませる）ための穴を形成する。また、ケーシングヘッド１５３を備えているため、水底Ｗ_Ｂに接触することでケーシング１５２が変形することを防止している。

また、シャフト１０は、図１７に示すように、下端が開口していてもよい。このとき、シャフト１０の下端に複数の歯１６，１６，…を形成し、この歯１６，１６，…を水底Ｗ_Ｂに食い込ませることで、シャフト１０を水底Ｗ_Ｂに据え付けることができる。
また、図示は省略するが、下端が開口したシャフト１０の内部に掘削機を配置してもよい。このようにすれば、シャフト１０の下端の開口部からこの掘削機のオーガーヘッドにより水底Ｗ_Ｂを掘削し、シャフト１０挿入用の穴を形成することでシャフト１０を水底Ｗ_Ｂに据え付けることができる。

モニタリング手段５０の構成は、前記実施形態で示したものに限定されるものではなく、適宜構成すればよい。

１，２ 水中作業機
１０ シャフト
１１ シャフト構成材
１２ ラック
１３ ガイドレール
２０ 作業機本体
２１ 昇降筒部
２１０ 昇降手段
２１１ ガイドローラ
２１２ スプロケット
２１３ チェーン
２２ 旋回部
２２３ 旋回用モータ
２２４ チェーンギヤ
２３ 作業アーム
３０ シャフト固定装置
３１ 作業船
５０ モニタリング手段
６０ シャフト固定装置
６１ 作業構台

また、第二発明に係る水中作業機は、下端部が水底に固定されるとともに水面から突出した上端部が固定されたシャフトと、前記シャフトの下端部において当該シャフトを中心に旋回可能に配設された作業機本体と、を備える水中作業機であって、前記作業機本体は、前記シャフトを昇降することを特徴としている。
前記シャフトは、例えば、作業構台に設置されたシャフト固定装置により保持される。

また、本発明の水中作業方法は、シャフトを水底に立設する立設工程と、前記シャフトの上端部に配置した作業機本体を前記シャフトに沿って下降させることにより、前記シャフトの下端部に作業機本体を配置する配置工程と、前記作業機本体に取り付けられた作業アームを介して水底における作業を行う作業工程と、を備える水中作業方法であって、前記立設工程では、前記シャフトの下端部を水底に固定するとともに、水面から突出した当該シャフトの上端部を水面上において固定し、前記作業工程では、前記シャフトの軸心を中心に前記作業機本体を旋回させることにより向きを変え、前記シャフトの周囲に対する作業を行うことを特徴としている。

羽根板１４３は、図２に示すように、台形状（略三角形状）に形成された板材である。羽根板１４３の上端はストッパー板１４１の下面に接合されており、羽根板１４３の側端面は支持部材１４２に接合されている。

Claims (12)

1. 下端面が水底に当接した状態で作業船に保持されるシャフトと、
   前記シャフトの下端部において当該シャフトを中心に旋回可能に配設された作業機本体と、を備える水中作業機であって、
   前記作業機本体は、前記シャフトを昇降することを特徴とする、水中作業機。
2. 前記シャフトが、水上の作業船に設置されたシャフト固定装置により保持されていることを特徴とする、請求項１に記載の水中作業機。
3. 下端面が水底に当接した状態で水面上において保持されるシャフトと、
   前記シャフトの下端部において当該シャフトを中心に旋回可能に配設された作業機本体と、を備える水中作業機であって、
   前記作業機本体は、前記シャフトを昇降することを特徴とする、水中作業機。
4. 前記シャフトが、作業構台上に配設されたシャフト固定装置により保持されていることを特徴とする、請求項３に記載の水中作業機。
5. 前記作業機本体は、前記シャフトに装着される昇降筒部と、
   前記昇降筒部を中心にして回動する旋回部と、
   前記旋回部に取り付けられた作業アームと、を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の水中作業機。
6. 前記シャフトの外面に、当該シャフトの軸に沿ってラックが形成されており、
   前記昇降筒部は、前記ラックを走行する昇降手段を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の水中作業機。
7. 前記シャフトの外面に、当該シャフトの軸に沿ってガイドレールが形成されており、
   前記昇降筒部は、前記ガイドレールを走行するガイドローラを備えていることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の水中作業機。
8. 前記昇降筒部は、当該昇降筒部の外周面に形成されたスプロケットと、両端が前記昇降筒部に固定されているとともに前記スプロケットに噛合するチェーンと、を備えており、
   前記旋回部は、前記チェーンと噛合するチェーンギヤと、前記チェーンギヤに回転力を付与する旋回用モータと、を備えていて、
   前記旋回用モータの回転力により前記チェーンギヤが前記チェーンに沿って走行することで当該旋回部が旋回することを特徴とする、請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の水中作業機。
9. 前記シャフトは、軸方向に連結された複数のシャフト構成材を有することを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の水中作業機。
10. 前記シャフトにモニタリング手段が設置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の水中作業機。
11. シャフトを水底に立設する立設工程と、
    前記シャフトの上端部に配置した作業機本体を前記シャフトに沿って下降させることにより、前記シャフトの下端部に前記作業機本体を配置する配置工程と、
    前記作業機本体に取り付けられた作業アームを介して水底における作業を行う作業工程と、を備える水中作業方法であって、
    前記作業工程では、前記シャフトの軸心を中心に前記作業機本体を旋回させることにより向きをかえ、前記シャフトの周囲に対する作業を行うことを特徴とする、水中作業方法。
12. 前記立設工程では、複数本のシャフト構成材を連結することにより水底から水面上に至る長さのシャフトを形成することを特徴とする、請求項１１に記載の水中作業方法。

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