JP2015021321A

JP2015021321A - 土砂除去装置及び土砂除去方法

Info

Publication number: JP2015021321A
Application number: JP2013151374A
Authority: JP
Inventors: 康伸廣井; Yasunobu Hiroi; 歩松本; Ayumi Matsumoto; 岡田　英明; Hideaki Okada; 英明岡田; 泰夫原田; Yasuo Harada; 祐輝東; Hiroki Higashi
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: JP6243643B2

Abstract

【課題】着底して直ちに土砂の収集と吸引を並行して行うこと。【解決手段】第１開閉部材１３、第２開閉部材１４のそれぞれの一端側に設けられた回転軸２４を中心とする第１開閉部材１３、第２開閉部材１４の回転により第１開閉部材１３、第２開閉部材１４を開閉させ、第１開閉部材１３、第２開閉部材１４のそれぞれの他端側に設けられた吸引口１７から土砂を吸引する。第１開閉部材１３、第２開閉部材１４の他端側を着底させてから第１開閉部材１３、第２開閉部材１４を閉じることにより、土砂を第１開閉部材１３、第２開閉部材１４の間に集めると同時に土砂を吸引口１７の位置まで押し込み、押し込まれた土砂を吸引口１７から吸引する。【選択図】図６

Description

本発明は、水底に堆積した土砂を除去するための土砂除去装置及び土砂除去方法に関する。

河川や海に堆積した土砂を浚渫する方法の１つとして、グラブにより堆積土砂を掴んでウインチにより吊り上げて土運船まで揚土する方法が知られている。この方法においては、グラブが着底するときに水底の土砂が散乱して汚濁が発生したり、また、土砂を掴んだグラブを上昇させる際にさらにその汚濁が水中で舞い上がってしまう。また、グラブが水中から気中に上昇した際には、グラブから汚濁水がこぼれ落ちてしまう。

これらの問題を解決するため、特許文献１には、開閉可能なシェル内に回動可能な一対の掬上板を設け、シェル内に土砂を収容した後にさらに掬上板の回動によりその土砂を導入ポートに押し込んで吸引する仕組みが開示されている。また、特許文献２には、開閉可能なシェル内に回動可能な押込板を設け、シェル内に土砂を収容した後にさらに押込板の回動によりその土砂を輸送管に押し込んで吸引する仕組みが開示されている。

特許第２０９７２６２号公報特許第４９４４５４１号公報

特許文献１に記載の仕組みでは、シェルの回動中心に近い位置に導入ポートの吸引口が設けられているため、シェルが着底した状態において水底にある土砂と吸引口との距離が比較的遠いことに加え、シェル内の容量が比較的大きい。このため、シェルが水底の土砂に深く食い込むように自由落下程度の速度で沈降させてからそのシェルを閉じて土砂を収容した後に、掬上板を回動させることにより土砂を吸引孔まで移送する必要がある。つまり、シェル内に土砂を収容するという動作と、シェルに収容した土砂を吸引孔まで移送するという動作という、２段階に分かれた動作を行う必要がある。したがって、着底してから実際に土砂を吸引するまでに時間を要するという問題がある。

また、特許文献２に記載の仕組みでは、特許文献１とは異なり、シェルの回動中心から遠い位置（シェルの先端に近い位置）に輸送管が設けられている。しかし、シェル内の容量が大きいため、特許文献１と同様に、シェル内に土砂を収容した後に、押込板を回動させることにより土砂を輸送管まで移送する必要がある。よって、特許文献２に記載の仕組みにおいても、特許文献１と同様に、シェル内に土砂を収容するという動作と、シェルに収容した土砂を吸引孔まで移送するという動作という、２段階に分かれた動作となる。よって、着底してから実際に土砂を吸引するまでに時間を要するという問題は解消されていない。

そこで、本発明は、着底して直ちに土砂の収集と吸引を並行して行うことが可能な仕組みを提供することを目的とする。

本発明は、一対の開閉部材と、前記開閉部材のそれぞれの一端側に設けられた回転軸を中心とする前記開閉部材の回転により前記一対の開閉部材を開閉させる開閉機構と、前記開閉部材のそれぞれの他端側に設けられた吸引口から土砂を吸引する吸引機構とを備え、前記一対の開閉部材の前記他端側を着底させてから前記開閉機構で前記一対の開閉部材を閉じることにより、土砂を前記一対の開閉部材の間に集めると同時に前記土砂を前記吸引口の位置まで押し込み、押し込まれた土砂を前記吸引口から前記吸引機構により吸引する土砂除去装置を提供する。

上記の構成において、前記一対の開閉部材を閉じる動作中に、当該開閉部材の前記他端側の端部の高さの変化が定められた範囲内に収まるように当該開閉部材の位置を制御するようにしてもよい。

また、上記の構成において、前記一対の開閉部材を閉じる動作中に、前記吸引機構による吸引土砂量と前記吸引口に押し込まれる収集土砂量との均衡が保たれるように、前記吸引機構による吸引土砂量もしくは当該開閉部材が閉じる動作速度のいずれか一方を制御するようにしてもよい。

また、本発明は、一対の開閉部材と、前記開閉部材のそれぞれの一端側に設けられた回転軸を中心とする前記開閉部材の回転により前記一対の開閉部材を開閉させる開閉機構と、前記開閉部材のそれぞれの他端側に設けられた吸引口から土砂を吸引する吸引機構とを備える土砂除去装置を用いた土砂除去方法であって、前記一対の開閉部材の前記他端側を着底させてから前記開閉機構で前記一対の開閉部材を閉じることにより、土砂を前記一対の開閉部材の間に集めると同時に前記土砂を前記吸引口の位置まで押し込み、押し込まれた土砂を前記吸引口から前記吸引機構により吸引する土砂除去方法を提供する。

本発明によれば、着底して直ちに土砂の収集と吸引を並行して行うことができる。

実施形態の全体を示す図。収集装置１２の斜視図。収集装置１２の矢印Ａ方向の側面図。収集装置１２の平面図。図４におけるＢ−Ｂ端面図。収集装置１２の動作を示す図。実施形態よりも吸引口１７を大きくした例を示す図。

本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態の全体を示す図である。浚渫船１は、作業台船２とクレーン３とポンプ４を有する。クレーン３の操作室には、作業員がクレーンを操作するための装置が備えられている。第１ワイヤー１０の一端は第１ウインチ６に固定され、他端が収集装置１２に固定されている。第２ワイヤー１１の一端は第２ウインチ７に固定され、他端が収集装置１２に固定されている。第１ワイヤー１０及び第２ワイヤー１１は、ブーム５の先端に設けられた滑車８、９にそれぞれ掛け回されており、収集装置１２は、第１ワイヤー１０及び第２ワイヤー１１によって吊り下げられ、第１ウインチ６及び第２ウインチ７の回転によって昇降する。

図２は、収集装置１２の斜視図である。図３は、収集装置１２の矢印Ａ方向の側面図である。図４は、収集装置１２の平面図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ端面図である。収集装置１２は、第１開閉部材１３と第２開閉部材１４を有し、第１開閉部材１３と第２開閉部材１４のそれぞれの一端側は、共通の回転軸２４によって結合されている。なお、以下の説明では、第１開閉部材１３と第２開閉部材１４における回転軸２４の設けられている側を一端側と呼び、一端側に対する反対側の部分を他端側と呼ぶ。また、第１開閉部材１３と第２開閉部材１４を区別しない場合には、これらを開閉部材と総称する。

開閉部材は、底版部１５と側壁部１６とを有する。側壁部１６は、底版部１５の縁部から立ち上げられている。底版部１５は、後述する一対の開閉部材を閉じる動作によって水底の土砂をかき集める機能を有する。底版部１５には、収集装置１２を水中で降下させる際に底版部１５の下側にある水や空気を抜くための開口部２３が設けられている。開口部２３には、土砂等の固形物が開口部２３を通りにくくするためのグレーティングが設けられている。底版部１５の他端側には、土砂を吸引するための吸引口１７が設けられている。吸引口１７には、吸引管１８が設けられ、吸引管１８は、浚渫船１に設けられたポンプ４を経由して土運船の貯留槽（図示省略）に接続されている。つまり、吸引口１７と吸引管１８とポンプ４とにより、土砂を吸引する吸引機構が構成される。

開閉部材の他端側には、第１ワイヤー１０を固定するための第１固定部１９が設けられている。また、開閉部材の一端側には、第２ワイヤー１１を固定するための第２固定部２０が設けられている。なお、図示した例は、第１開閉部材１３に第２固定部２０を設けた例であるが、第２固定部２０は、第２開閉部材１４に設けられていてもよいし、第１開閉部材１３と第２開閉部材１４の両方に設けられていてもよい。

第１ウインチ６による第１ワイヤー１０の巻き取り量と、第２ウインチ７による第２ワイヤー１１の巻き取り量は、各々独立した制御が可能であり、これによって第１固定部１９の高さと第２固定部２０の高さを別々に変化させることが可能である。例えば、第１ウインチ６を停止させた状態で第２ウインチ７の巻き取り量を増加させると、第２固定部２０が第１固定部１９に対して相対的に上昇する。すると、図３の矢印Ｃで示されるように、回転軸２４を中心として第１開閉部材１３と第２開閉部材１４とが回転することにより、一対の開閉部材が閉じられる。反対に、第１ウインチ６を停止させた状態で第２ウインチ７の巻き取り量を減少させると、第２固定部２０が第１固定部１９に対して相対的に下降するから、図３の矢印Ｄで示されるように、一対の開閉部材が開かれる。つまり、収集装置１２とクレーン３とにより、一対の開閉部材を開閉させる開閉機構が構成される。

図２〜５は、一対の開閉部材を最大の角度まで開いた状態を示す。ここで、図３に示すように、第２開閉部材１４においては、側壁部１６のうち回転軸２４と直交する部分が、底版部の下方に延長されており（以下、延長部２１と呼ぶ。）、一対の開閉部材が閉じられた場合に、この延長部２１が第１開閉部材１３の側壁部１６のうち回転軸２４と直交する部分と重なるように構成されている。また、延長部２１は、一対の開閉部材を最大の角度まで開いた状態において下端部２２がほぼ水平になるように構成されており、収集装置１２を着底させた場合にこの下端部２２全体が水底に接触するようになっている。

次に、本実施形態の動作について説明する。図６は、収集装置１２の動作を示す図である。なお、同図は、動作の理解を容易にするために収集装置１２の主要な構成要素（底版部１５、吸引管１８、回転軸２４）のみを図示したものである。
（１．降下）
作業員は、クレーン３を操作して、浚渫を予定した位置に収集装置１２を移動させ、水中に降下させる。

（２．着底）
作業員は、クレーン３を操作して、一対の開閉部材を開いた状態で着底させる。すると、第１開閉部材１３及び第２開閉部材１４の底版部１５の他端側が水底にめり込む。

（３．収集・吸引）及び（４．収集・吸引）
作業員は、第１ウインチ６及び第２ウインチ７を操作して、一対の開閉部材を閉じさせる。ここで、一対の開閉部材を閉じる動作中に開閉部材の他端側の端部の高さが一定に保たれるように第１ウインチ６及び第２ウインチ７を制御することが望ましい。例えば、開閉部材の他端側の端部に水圧計を設けてその水深（水圧）を表すデータを浚渫船１の操作室に送信し、その水深の変化が定められた範囲内に収まるように第１ウインチ６及び第２ウインチ７の巻き取り量をコンピュータで演算して巻き取り量を制御するようにしてもよいし、作業員が水圧計から送信されるデータを監視しながらその水深の変化が定められた範囲内に収まるように第１ウインチ６及び第２ウインチ７を操作するようにしてもよい。

一対の開閉部材を閉じる動作により、開閉部材の他端側の端部が水底の土砂を第１開閉部材１３と第２開閉部材１４との間にかき集める。かき集められた土砂は吸引口１７の位置まで押し込まれる。この動作と並行して、作業員は、浚渫船１のポンプ４を操作して、土砂を吸引させる。吸引された土砂は、吸引管１８を通って土運船の貯留層に搬送される。

ここで、一対の開閉部材を閉じる動作中に吸引機構による吸引土砂量と吸引口１７に押し込まれる収集土砂量との均衡が保たれるように制御することが望ましい。例えば、土砂の流量を計測する流量計を吸引管１８に設けてその流量データを浚渫船１の操作室に送信し、その流量の変化が定められた範囲内に収まるように、ポンプ４の吸引土砂量を制御してもよい。
また、一対の開閉部材を閉じる動作速度を制御するようにしてもよい。例えば、流量計で計測された流量の変化が定められた範囲内に収まるように第２ウインチ７の巻き取り量をコンピュータで演算して巻き取り量を制御するようにしてもよいし、作業員が流量計から送信される流量データを監視しながらその流量の変化が定められた範囲内に収まるように第２ウインチ７を操作するようにしてもよい。

（５．閉合）
一対の開閉部材が完全に閉じられる。すると、吸引口１７に押し込まれる収集土砂量が急激に低下するから、流量計で計測される流量も急激に低下する。このことを利用して、土砂の流量に基づいて一対の開閉部材が完全に閉じられたことを検知してもよい。あるいは、第１開閉部材１３と第２開閉部材１４とのなす角度を計測する装置を設けて、その角度に基づいて、一対の開閉部材が完全に閉じられたことを検知するようにしてもよい。

（６．上昇）
作業員は、クレーン３を操作して、収集装置１２を上昇させる。ここで、収集装置１２を上昇させる高さは、少なくとも未浚渫の水底に収集装置１２の下端が接触しない程度であればよい。

（７．移動・開放）
作業員は、クレーン３を操作して、収集装置１２を未浚渫の部分に移動させる。移動が完了したならば、一対の開閉部材を開かせる。作業員は、予定した範囲の浚渫が完了するまで、（２．着底）から（７．移動・開放）までの操作を繰り返す。
以上が、本実施形態の動作である。

本実施形態によれば、土砂を一対の開閉部材の間に集めると同時に土砂を吸引口１７の位置まで押し込み、押し込まれた土砂を吸引口１７から吸引機構により吸引するから、収集装置１２が着底して直ちに土砂の収集と吸引を並行して行うことができる。この構成によれば、シェル内に土砂を収容する動作と、シェルに収容した土砂を吸引口まで移送する動作という、２段階に分かれた動作を行う必要がないので、土砂の除去を迅速に行うことができる。
また、本実施形態によれば、吸引口１７が開閉部材の他端側、すなわち、水底側に設けられているから、一対の開閉部材を閉じる動作により、土砂が吸引口１７の位置に押し込まれる。従って、吸引口１７がシェルの上部に設けられている構成と比べて、土砂を吸引する効率が高くなる。また、土砂を吸引口に移送する機構が不要であるから、構成を簡素化することができる。
また、本実施形態によれば、土砂を収容するシェルを備える必要がない。
また、本実施形態によれば、一対の開閉部材を閉じる動作中に開閉部材の他端側の端部の高さが一定に保たれるから、吸引口１７に押し込まれる土砂の量も一定に保たれる。従って、吸引口１７に押し込まれた土砂を効率よく吸引することができる。

また、本実施形態では、一対の開閉部材を閉じる動作中に吸引機構による吸引土砂量と吸引口１７に押し込まれる収集土砂量との均衡が保たれるように吸引土砂量が制御される。そして、一対の開閉部材が完全に閉じられると、吸引口１７に押し込まれる土砂がなくなる。また、底版部１５が平面状に形成されているため、開閉部材には土砂を収容する空間（収容空間）が設けられていない。従って、一対の開閉部材が完全に閉じられた状態においては、第１開閉部材１３の底版部１５と第２開閉部材１４の底版部１５との間に土砂がほとんど存在しなくなる。つまり、収集装置１２を水中や気中で移動させる場合には、一対の開閉部材を完全に閉じた状態で移動させることにより、水の汚濁を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、一対の開閉部材を閉じる動作と並行して土砂の吸引を行うから、一対の開閉部材の間から土砂がはみ出すことを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、収集装置を閉じる動作中に開閉部材の他端側の端部の高さが一定に保たれるから、余掘りを抑制することができる。

（変形例）
上記の実施形態を次のように変形してもよい。また、複数の変形例を組み合わせもよい。
（変形例１）
図７は、実施形態（図５参照）よりも吸引口１７を大きくした例を示す図である。この例では、吸引口１７を大きくしたことにより、開閉部材の他端側に空間３０が形成されている。この構成によれは、吸引口１７に押し込まれる土砂の量を実施形態よりも増やすことができる。この場合、吸引機構による吸引土砂量と吸引口１７に押し込まれる収集土砂量との均衡が保たれるように、ポンプ４の吸引能力を実施形態よりも大きくすることが望ましい。この構成によれば、土砂を除去する効率を向上させることができる。

（変形例２）
上記の実施形態では、一対の開閉部材を開閉させる開閉機構の例として、第１ウインチ又は第２ウインチの巻き取り量を変化させることによって一対の開閉部材を開閉させる例を示したが、モータやアクチュエータ等の駆動手段を収集装置に設け、この駆動手段によって一対の開閉部材を開閉させるようにしてもよい。

（変形例３）
上記の実施形態では、開閉部材の底版部１５の縁部に側壁部１６が設けられている例を示したが、開閉部材に側壁部１６が設けられていなくてもよい。

１浚渫船、２作業台船、３クレーン、４ポンプ、５ブーム、６第１ウインチ、７第２ウインチ、８滑車、９滑車、１０第１ワイヤー、１１第２ワイヤー、１３第１開閉部材、１４第２開閉部材、１５底版部、１６側壁部、１７吸引口、１８吸引管、１９第１固定部、２０第２固定部、２１延長部、２２下端部、２３開口部、２４回転軸

Claims

一対の開閉部材と、
前記開閉部材のそれぞれの一端側に設けられた回転軸を中心とする前記開閉部材の回転により前記一対の開閉部材を開閉させる開閉機構と、
前記開閉部材のそれぞれの他端側に設けられた吸引口から土砂を吸引する吸引機構と
を備え、
前記一対の開閉部材の前記他端側を着底させてから前記開閉機構で前記一対の開閉部材を閉じることにより、土砂を前記一対の開閉部材の間に集めると同時に前記土砂を前記吸引口の位置まで押し込み、押し込まれた土砂を前記吸引口から前記吸引機構により吸引する
土砂除去装置。
前記一対の開閉部材を閉じる動作中に、当該開閉部材の前記他端側の端部の高さの変化が定められた範囲内に収まるように当該開閉部材の位置を制御する
請求項１に記載の土砂除去装置。
前記一対の開閉部材を閉じる動作中に、前記吸引機構による吸引土砂量と前記吸引口に押し込まれる収集土砂量との均衡が保たれるように、前記吸引機構による吸引土砂量もしくは当該開閉部材が閉じる動作速度のいずれか一方を制御する
請求項１又は２に記載の土砂除去装置。
一対の開閉部材と、前記開閉部材のそれぞれの一端側に設けられた回転軸を中心とする前記開閉部材の回転により前記一対の開閉部材を開閉させる開閉機構と、前記開閉部材のそれぞれの他端側に設けられた吸引口から土砂を吸引する吸引機構とを備える土砂除去装置を用いた土砂除去方法であって、
前記一対の開閉部材の前記他端側を着底させてから前記開閉機構で前記一対の開閉部材を閉じることにより、土砂を前記一対の開閉部材の間に集めると同時に前記土砂を前記吸引口の位置まで押し込み、押し込まれた土砂を前記吸引口から前記吸引機構により吸引する
土砂除去方法。