JP2712068B2 - アブレーシブジェット式水中切断方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アブレーシブジェット
式水中切断方法及びその装置に関し、特に海底や湖底な
どの水中深深度における構造物の切断作業等に好適なア
ブレーシブジェット式の切断方法及びその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧水中に研磨材（アブレーシブ）を混
合してノズルから噴射させ、この噴射流により対象物の
加工を行うアブレーシブジェット式の切断方法や装置が
従来から提供されているが、図４はこのようなアブレー
シブジェット式の切断装置の構成を示す概略図である。

【０００３】図示のようにこの種の切断装置は、研磨材
と高圧水とを混合して切断対象物に噴射する噴射ノズル
４１と、このノズル４１に研磨材を供給するアブレーシ
ブ供給ユニット４６と、ノズル４１に高圧水を供給する
アクアジェットポンプ４３とを備える。なお、同図にお
いて噴射ノズル４１は、その内部構造が判るように縦断
面斜視図により示した。

【０００４】アブレーシブ供給ユニット４６から供給さ
れた研磨材は、アブレーシブヘッド４１１に設けられた
導入孔４１２から噴射ノズル４１内に入り、混合室４１
４でアクアジェットポンプ４３から供給される高圧水と
混合され、アブレーシブノズル４１５から切断対象物に
向って噴射されるが、ウォータノズル４１３から噴出し
アブレーシブノズル４１５に突入する高圧水によって混
合室４１４内は負圧となり、その結果アブレーシブヘッ
ド４１１の導入孔４１２を通して研磨材が自吸される。

【０００５】なお、ポンプ４３から送られる高圧水の圧
力変動による前記自吸力の変化や研磨材を供給するホー
スの通過抵抗等により噴射水中のアブレーシブの濃度が
変動し、切断能力が変動することを防止するために、ア
ブレーシブの供給を前記のような自吸力によらず、圧縮
空気を利用して強制的に噴射ノズル４１に供給するよう
にしたものもある。

【０００６】ところで、このような従来の切断装置は一
般に陸上における使用を意図しており、水中、特に例え
ば海底や湖底などの水中深深度での作業実績はほとんど
ないのが現状である。一方、海洋構造物が全世界的に設
置されはじめて概ね２０年が経過しようとしているが、
昨今は老朽化した構造物の撤去等の処理を要する時期に
来ており、その方法について関心が高まっている。

【０００７】かかる海洋構造物の撤去において必須の工
程となる水中における切断作業として従来最も用いられ
ているのは爆破によるもので、例えば海底石油生産用プ
ラットホームなどの石油関連施設の撤去作業において
は、そのほとんど（９割以上）が爆破によるものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、爆破による撤
去では、構造物の確実な切断を行うことは必ずしも容易
ではない上に、周囲の海洋生態系への悪影響を及ぼすと
の問題がある。これに対して、上述のアブレーシブジェ
ットによるものは、精密で確実な切断を行うことができ
る上に周囲の環境への影響がほとんどない点で優れてい
るが、上述のように海底や湖底などの水中深深度での作
業実績はほとんどないのが現状であり、このような水中
深深度における作業では、種々の問題が生じると考えら
れる。

【０００９】すなわち、水深が深くなると、水圧が極め
て大きくなると共に噴射ノズルに研磨材を供給するため
のホースが非常に長くなり、このため研磨材の水濡れな
どから研磨材がホース内で詰まり易く、研磨材の安定し
た供給が不能となり切断能力が低下する上、ホース内に
堆積したアブレーシブを除去することができない事態も
生じる。また、ホース内に存在する研磨材の量も多くな
るため短時間の切断を行う場合にも大量の研磨材が必要
となる。

【００１０】一方、水中の噴射ノズル近くに研磨材を供
給するタンク（アブレーシブ供給ユニット４６）を置く
方法も考えられるが、研磨材の防湿を図る必要があり、
また、耐水圧の観点からタンクの容量にも限界があるた
め、長時間の作業、例えば大きな構造物の切断作業を行
う場合には、複数のタンクが必要となり、これらのタン
ク間の切換機構が必要となるなど、装置が複雑化しコス
ト高となる問題がある。

【００１１】さらに、水中でアブレーシブジェット切断
を行う場合には、切断装置のセッティングや切断状態の
確認などを行うことが陸上における作業に比べて極めて
困難になる。切断状態の確認には水中カメラによる監視
や、或いはダイバーが直接観察することが考えられる
が、水深が深いと周囲は暗く、特に切断作業部は研磨材
の噴射により極めて視界が悪く、切断状態の正確な把握
は困難である。また、ダイバーの作業時間にも制限があ
るため、長時間の切断作業においては十分な監視が行え
ない。

【００１２】本発明は、以上のような問題を解決するた
めになされたもので、水中、特に水中深深度における良
好な切断作業を行うことができるアブレーシブジェット
式水中切断方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本願の請求項１の発明は、研磨材粒子を含んだ高速流体
を水中で対象物に対して噴射して該対象物を切断する切
断方法であって、前記高速流体は、水より粘性の大きな
媒質中に研磨材粒子を浮遊させた流動体を含み、容易に
水に溶けない性質である該流動体を切断用スラリーとす
ることを特徴とするアブレーシブジェット式水中切断方
法に係るものである。

【００１４】請求項２の発明は、研磨材粒子を含んだ高
速流体を水中で対象物に対して噴射して該対象物を切断
する切断装置であって、水より粘性の大きな媒質中に研
磨材粒子が浮遊した状態で水に容易に溶けない性質であ
る流動体を、高圧水と共に対象物に対して噴射する噴射
手段と、水中に設置され、前記噴射手段に供給される流
動体を一時的に貯留する貯留手段とを備えたことを特徴
とするアブレーシブジェット式水中切断装置に係るもの
である。

【００１５】請求項３の発明は、前記請求項１に記載の
アブレーシブジェット式水中切断方法又は前記請求項２
に記載のアブレーシブジェット式水中切断装置におい
て、前記流動体は、粒径が０．３mm以下の研磨材と、少
なくとも対象物に対する前記噴射が行われるまでの間、
該研磨材が浮遊した状態を維持できるだけの粘性を有す
る高分子水溶液とからなるものである。

【００１６】請求項４の発明は、前記請求項２の発明に
おいて、前記切断により生じる音波又は振動波を検知す
る検知手段を備え、該音波又は振動波の振幅又は周波数
から、切断スピードのコントロール又は対象物の切断が
行われたか否かを検出することを特徴とするアブレーシ
ブジェット式水中切断装置に係るものである。

【００１７】

【作用】本発明においては、研磨材（アブレーシブ）粒
子を含んだ高速流体を水中で噴射して対象物の切断を行
うが、この高速流体は、前述のように水より粘性の大き
な媒質中に研磨材粒子が浮遊した流動体を含むもので、
ノズル等の噴射手段により対象物に向け噴射される。こ
の「流動体」とは、少なくとも前記噴射手段に供給され
るまでの間、アブレーシブ粒子が流体媒質中に浮遊した
状態を保つものを意味し、例えば、アブレーシブ粒子が
媒質中でコロイド状態となったものをいう。なお、以下
の説明においては、この流動体を単に「スラリー」と称
する。

【００１８】このスラリー（流動体）は、水より粘性の
大きな媒質、例えば請求項３の発明のように高分子水溶
液に、アブレーシブを混合することにより作られるが、
このようなスラリーは粘性が大きいことから、混合され
たアブレーシブの沈降速度は遅く、アブレーシブ粒子が
少なくとも一定時間該媒質中に浮遊した状態が保たれ
る。なお、アブレーシブの粒径は０．３mm以下（＃５０
以上）のものが望ましい。

【００１９】また、前記媒質は前述のように水より大き
な粘性を有し、水と容易に混ざらない（水と接触しても
撹拌しなければ混ざらない）特有の性質のため、周囲の
水との接触を完全に遮断しなくても水中の作業部（噴射
ノズル）近くにスラリーを貯留することができる。すな
わち、請求項２の発明において、噴射手段に供給される
スラリーを水中において一時的に貯留する貯留手段（例
えばタンク）は、密閉構造とする必要がなく、貯留手段
を耐圧構造とする必要がない。このため、装置の簡略化
が図られる。

【００２０】また、本発明では前述のようにアブレーシ
ブが流体媒質中に浮遊した状態に保たれるため、噴射手
段にアブレーシブを供給するホース内でアブレーシブが
堆積することがなく、ホース内に水が侵入した場合でも
ホースが詰まることもない。したがって、ホースによる
アブレーシブの長距離の移送が可能となり、海底や湖底
などの深深度における作業も可能となる。

【００２１】この場合、海上或いは湖面上から前記貯留
手段にホースでスラリーを連続的、定期的に補充するこ
とで、深深度における長時間の作業が可能となり、大量
のスラリーを水中に蓄える必要がなく、貯留手段も一つ
設けるだけでよい。また、該貯留手段により、スラリー
の噴射手段への供給が長時間安定して行えるため、水中
でのアブレーシブ切断を安定で効率的に行うことができ
る。

【００２２】さらに、請求項４の発明においては、前記
検知手段（例えば水中マイクロホン）で、切断により生
じる音波又は振動波を検知し、対象物が完全に切断され
た場合（噴射手段からの噴射流が対象物を貫通している
状態）における前記振動波の振幅又は周波数と、対象物
が未だ切断されていない場合（噴射流が対象物を貫通し
ていない状態）の前記振動波の振幅又は周波数との差異
から、対象物の切断が完全に行われたか否かを検出す
る。

【００２３】したがって本発明では視界が悪い深深度に
おける作業でも切断状況を把握でき、切断が確実に行わ
れるように、例えば切断スピードをコントロールし、或
いは切断が行われなかったと判断された部分を再び切断
することで、未切断部分のない確実な切断作業が可能と
なる。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基いて説明する。図
１は、本発明の一実施例に係るアブレーシブジェット式
の水中切断装置の構成を示す模式図である。本実施例に
係る切断装置は水中において構造物の切断作業を行うも
ので、図示のように、本装置は、切断対象物２０に対し
てアブレーシブを含む高圧水を噴射する噴射ノズル１
と、このノズルに高圧水を供給する超高圧ポンプ３と、
ノズル１にアブレーシブを含んだスラリーを供給するた
めのスラリー供給装置６と、ノズル１とスラリー供給装
置６との間に設けられスラリーを一時的に貯留するスラ
リータンク７とを備える。

【００２５】さらに、切断対象物２０の周面に沿って噴
射ノズル１を移動するノズル移動装置２、切断により生
じる音波又は振動波を検知する水中マイクロホン１１及
び振動ピックアップ１２、ノズル１の移動やスラリータ
ンク７から噴射ノズル１へのスラリーの供給などをコン
トロールボックス１０を介して制御するコントローラ
４、対象物２０の切断状態やスラリータンク７内のスラ
リーの貯留量などを監視する監視装置５を備える。

【００２６】また、前記超高圧ポンプ３、コントローラ
４、監視装置５、及びスラリー供給装置６は、水上に置
かれ、一方、スラリータンク７は水中（例えば噴射ノズ
ル１近くの海底）に設置される。スラリータンク７は上
部に仕切蓋を持たないもので、その上部からスラリー供
給装置６からのスラリーが注がれてタンク内にスラリー
が貯留されると共に、該タンク内に貯留されたスラリー
は底部から取り出されポンプ８により噴射ノズル１に送
出される。そして噴射ノズル１に送出されたスラリー
は、該ノズル内で超高圧ポンプ３から供給される高圧水
と混合され、ノズル先端部から切断対象物２０に向け噴
射される。

【００２７】ここで、前記スラリーは、高分子水溶液か
らなる媒質中にアブレーシブが浮遊した状態に保たれた
もので、アブレーシブの粒径は０．３mm以下のものであ
る。また、かかる高分子水溶液としては、例えばポリア
クリルアミド系重合物を、また、アブレーシブとして
は、例えばガーネットを用いる。

【００２８】図２（ａ）はこのようなスラリーを水中に
注いだ状態を示す模式図あるが、同図に示すように、こ
のスラリーは粘性が大きく高分子ポリマー特有の性質を
有し、水と容易に混ざらずに分離すると同時に、スラリ
ー内におけるアブレーシブ自体の沈降速度は遅く、アブ
レーシブはスラリー内で分散状態を保ち容易に沈殿しな
い。

【００２９】なお、同図の（ｂ）は、アブレーシブのみ
を水中に注いだ状態を示す模式図であるが、同図に示す
ように、アブレーシブのみを水中に混入した場合には、
混入されたアブレーシブはすぐに沈殿して堆積してしま
う。

【００３０】本実施例の装置ではこのようなスラリー状
になされたアブレーシブを用いているので、海底や湖底
などの水中深深度での切断作業を行う場合にも、アブレ
ーシブを噴射ノズルへ送る途中でアブレーシブが詰まる
ことがない。すなわち、スラリー状になされたアブレー
シブは、アブレーシブがスラリー内で分散状態に保た
れ、然も該スラリーは流動性に富むので、スラリー供給
装置６から作業部近くに置かれたスラリータンク７へス
ラリーを供給するホース１３が長くなっても該ホース内
で詰ることがなく、噴射ノズルへの安定したアブレーシ
ブの供給を行うことが可能となる。

【００３１】また、海上或いは湖面上に置かれたスラリ
ー供給装置６からスラリータンク７に対してスラリーを
連続的、定期的に補充することで、深深度における長時
間の作業が可能となり、大量のスラリーを水中に蓄える
必要がなく、スラリータンク７も一つ設けるだけでよ
い。さらに、前述のようにスラリーは容易に水と混合せ
ず、比重が１より大きいため、周囲の水とスラリーとを
仕切るための例えば蓋等の構造をスラリータンク７に設
ける必要がなく、該タンクを耐圧構造とする必要もな
い。

【００３２】なお、スラリータンク７内のスラリーの貯
留量はレベルセンサ９により検出され、この検出値に基
づいてスラリー供給装置６からのスラリーの供給量が調
整される。

【００３３】さらに、本装置では、対象物２０の切断時
に生じる音波又は振動波を、切断部近くの水中に置かれ
たマイクロホン１１又は切断対象である構造物２０の表
面に設置された振動ピックアップ１２により検知し、こ
の音波又は振動波から対象物２０の切断状況を検出す
る。

【００３４】図３はこのような切断により生じる音波又
は振動波を示す線図であるが、同図に示すように、対象
物が切断されていない場合（噴射ノズルからの噴射流が
対象物を貫通していない場合）には、対象物が切断され
た場合（噴射流が対象物を貫通した場合）に比べ、検知
される音波又は振動波の振幅は相対的に明瞭に小さくな
ることを本発明者は見出した。したがって、この音波又
は振動波をモニタすることで切断が行われたか否かが判
ることとなる。

【００３５】本実施例の装置では、水中マイクロホン１
１又は振動ピックアップ１２からの信号を監視装置５に
入力し、切断が確実に行われるように、切断スピード、
すなわちノズル移動装置２による噴射ノズル１の移動速
度をコントロールする。また、切断が行われなかったと
判断された部分については、監視装置５によりその位置
が記憶され、コントローラ４からノズル移動装置２への
指令により該部分の再度の切断が行われる。これによ
り、視界が悪い深深度における作業でも、切断状況を把
握して未切断部分のない確実な切断作業を行うことが可
能となる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
水中、特に深深度における良好な切断作業を行うことが
できると共に、切断装置の簡略化、コストの低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るアブレーシブジェット
式水中切断装置の構成を示す模式図である。

【図２】前記実施例の装置に使用されるスラリーを水中
に注いだ状態、並びにアブレーシブのみを水中に注いだ
状態をそれぞれ示す模式図である。

【図３】対象物の切断により生じる音波又は振動波を示
す線図である。

【図４】従来のアブレーシブジェット式切断装置の構成
を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 噴射ノズル ２ ノズル移動装置 ３ 超高圧ポンプ ４ コントローラ ５ 監視装置 ６ スラリー供給装置 ７ スラリータンク ８ ポンプ ９ レベルセンサ １０ コントロールボックス １１ 水中マイクロホン １２ 振動ピックアップ １３ スラリー供給用ホース ２０ 切断対象物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 幸明 富山県魚津市本江2410 株式会社スギノ マシン内 (72)発明者 金三津 雅則 富山県魚津市本江2410 株式会社スギノ マシン内 (72)発明者 浦沢 正 富山県魚津市本江2410 株式会社スギノ マシン内 (56)参考文献 特開 平３−245970（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨材粒子を含んだ高速流体を水中で対
   象物に対して噴射して該対象物を切断する切断方法であ
   って、 前記高速流体は、水より粘性の大きな媒質中に研磨材粒
   子を浮遊させた流動体を含み、容易に水に溶けない性質
   である該流動体を切断用スラリーとすることを特徴とす
   るアブレーシブジェット式水中切断方法。
2. 【請求項２】 研磨材粒子を含んだ高速流体を水中で対
   象物に対して噴射して該対象物を切断する切断装置であ
   って、 水より粘性の大きな媒質中に研磨材粒子が浮遊した状態
   で水に容易に溶けない性質である流動体を、高圧水と共
   に対象物に対して噴射する噴射手段と、 水中に設置され、前記噴射手段に供給される流動体を一
   時的に貯留する貯留手段とを備えたことを特徴とするア
   ブレーシブジェット式水中切断装置。
3. 【請求項３】 前記流動体は、粒径が０．３mm以下の研
   磨材と、少なくとも対象物に対する前記噴射が行われる
   までの間、該研磨材が浮遊した状態を維持できるだけの
   粘性を有する高分子水溶液とからなるものである請求項
   １に記載のアブレーシブジェット式水中切断方法又は請
   求項２に記載のアブレーシブジェット式水中切断装置。
4. 【請求項４】 前記切断により生じる音波又は振動波を
   検知する検知手段を備え、 該音波又は振動波の振幅又は周波数から、切断スピード
   のコントロール又は対象物の切断が行われたか否かを検
   出することを特徴とする請求項２に記載のアブレーシブ
   ジェット式水中切断装置。