JP3044525U - 海底地盤用サンプラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】採取機械系を吊り下げるだけで下向き加速度を
その採取機械系に与えサンプルの落下防止を簡易に防止
し採取手段のコストを下げ全体の機械コストを低廉にす
る。 【構成】海面上に浮く船体１に搭載された吊り装置４で
サンプラー１３を吊り、サンプラー１３にロッド１２を
支持しロッド１２に加速機を支持する。加速機は、同期
偏心回転体２３と非同期偏心回転体を搭載して自己同期
させて遠心力の反作用で加速機本体８を介してロッド１
２及びサンプラー１３を海底地盤層に打ち込み、船体の
揺れ潮流の流れに影響されずに真っ直ぐにサンプラー１
３を打ち込む。サンプラー１３の下端部には、上方への
進入を許容するが逆方向への排出を阻止する一方方向手
段が設けられている。一方方向手段は、切り欠きが閉じ
た円錐面状に並ぶようにばね板を曲げて形成されてい
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案が属する技術分野】

本考案は、海底地盤用サンプラーに関する。更に詳しくは、改良された回転地 盤の改良層をそのまま採取する海底地盤用サンプラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】

佐賀県有明海では、堆積牡蠣殻破砕工事が行われている。本出願人は、堆積牡 蠣殻をすくい上げて沖合で投棄する方法に代えて、その場で破砕処理することに より沖合投棄を必要としない工事方法を提案し、その工事を行っている。この工 事の破砕システムには、ウオータジェットが用いられている。そのウオータジェ ットを用いた粉砕処理機は、牡蠣殻を粉砕処理した粉体を原地盤の砂及びシルト に混合して、その処理位置に戻す破砕機械である。粉砕された牡蠣殻は、海底下 で層を形成する。

【０００３】 このような層形成は、海底地盤の改良にもなっている。攪拌地盤の上層には大 きい牡蠣殻はほとんどなく、完全には破砕されなかった比較的に大きい牡蠣殻は 、攪拌地盤の下層に沈んでいる。このような海底地盤の改良は、海苔の養殖用竿 を立てることを容易とし、アサリなどの養殖にも適した漁場環境を作り出すとい うすぐれた効果を奏している。

【０００４】 このような地盤にまさにその計画通りの改良が行われているかの簡易な試験が 要求されている。コストをあまりかけないで広域に地盤の層状態を確かめること ができるサンプラーが求められている。

【０００５】 そのようなサンプラーとして、牡蠣殻の破砕状態、原地盤の特性により硬さが 異なる海底地盤に効率的に貫入されることが好ましい。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】 本考案はこのような技術的背景に基づいてなされたものであり、下記のような 目的を達成する。

【０００７】 本考案の目的は、作業能率が高く低廉に採取作業を行うことができる海底地盤 用サンプラーを提供することにある。

【０００８】 本考案の他の目的は、採取機械系を吊り下げるだけで下向き加速度をその採取 機械系に与えることにより低廉に提供できる海底地盤用サンプラーを提供するこ とにある。

【０００９】 本考案の更に他の目的は、採取したサンプルの落下防止を簡易に防止し採取手 段のコストを下げ全体の機械コストを低廉にする海底地盤用サンプラーを提供す ることにある。

【００１０】 本考案の更に他の目的は、加速機のコストを低廉にすることにより全体の機械 コストを低廉にする海底地盤用サンプラーを提供することにある。

【００１１】 本考案の更に他の目的は、船体が揺れても採取作業に支障が生じず作業コスト を低廉にする海底地盤用サンプラーを提供することにある。

【００１２】 本考案の更に他の目的は、海底地盤にその硬さに対応して効率よく貫入するこ とができ作業コストを低廉にする海底地盤用サンプラーを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために次のような手段を採る。本考案による海底地盤用サ ンプラーは、採取手段の全体が船体から吊り下げられる。作業時には、その吊り 下げ用のワイヤの張力は実質的に零である。加速機がワイヤにより吊り下げられ る。加速機は、ロッドの上端に載置されて支持される。ロッドの下端に採取用サ ンプラーが取りつけられる。

【００１４】 加速機は、偏心回転体を備えている。偏心回転体の回転により、遠心力が上向 きに発生し、その反作用がロッドに下向きに作用する。加速機の上向きの加速度 がサンプラーの下向きの加速度となる。この加速度でサンプラーが海底下の地盤 に鉛直方向に進入する。

【００１５】 サンプラーの中心軸心線を通る鉛直面に対して複数体特に４体の偏心回転体が 回転し自己同期する。サンプラーは、鉛直方向を保持して打ち込まれる。海中深 度及び地盤中深度に応じて、ロッドは複数本が鉛直方向に連結される。サンプラ ーが地盤中に進入し始めると、サンプラー及びロッドは自立するから、船体が波 に揺られ潮流により流されても、サンプラー及びロッドの自立性は保存される。 加速機と船体はワイヤにより連結されているが、機械的には連結されていないか ら、船体の揺れはサンプラーに影響しない。即ち、ワイヤと加速機とは、サンプ ル採取作業時には、機械的結合から開放されている。ワイヤの繰り出し長さは、 ウインチにより自由に調整される。

【００１６】 サンプラーのサンプル採取口は、地盤構成物質を一方方向に進行させる。即ち 、サンプラーの中に取り込まれた砂、シルト、牡蠣殻粉砕体は、そのサンプラー から落ちることはない。ロッドは地盤中に貫入する必要はない。

【００１７】 加速機に偏心回転体の回転数を制御する制御機構が備わっていることが好まし い。制御機構としては、インバータモータを用いることができる。そのインバー タにより偏心回転体の回転数制御（単位時間当たり）を行うことができる。より 硬い地盤に対応してその回転数をより多くすることが好ましい。地盤の硬さに限 られず、サンプラ又はロッドの貫入速度等に対応してその速度を可変することも ある。このような回転数制御は、貫入力の変更とともに当該地盤に共鳴振動数な どを与えるともに牡蠣殻を含む粗い地盤に適切な振動を与え地盤への進入を促進 させることができる。

【００１８】

【考案の効果】

この考案による海底地盤用サンプラーは、船体の揺れとは無関係に自立するロ ッドの打ち込みによりサンプル採取が可能であるから、ロッドの支持構造が簡略 又は不要であり、工事費用も設備機器費用も低廉である。

【００１９】

【考案の実施の形態】

次に、本考案の実施の形態について説明する。図１は、本考案の海底地盤用サ ンプラーの実施形態１を示す断面図であり、工事船の船体１が波で揺れ潮流があ る海水の上に浮いている。船体１の端部に櫓２が建てられている。船尾から人が 載る作業台３が突出している。船体１上にウインチ４が固定され設けられている 。

【００２０】 ワイヤ５の一端はウインチ４に固着されている。ワイヤ５の他端の自由端に加 速機６が吊り下げられている。加速機６は、図２に示すように、加速機本体８を 備えている。加速機本体８にその下端に、挟持器７が同体に固定され設けられて いる。加速機本体８及び挟持器７には、同軸にパイプを通すための通し穴９が貫 通している。挟持器７には、通し穴９の軸心線に直交する方向にねじを通すため のねじ穴１１が、両側から開けられている。

【００２１】 通し穴９に通されたロッド１２は、ねじ穴１１にねじ込まれるボルト（図示せ ず）により挟持器７に固定される。ワイヤ５の自由端は、サンプル採取作業に先 だって、パイプ状のロッド１２に通される。このように通されたワイヤ５の自由 端は、サンプラー１３の上端に固着される。図３に示すように、サンプラー１３ の上端は、栓１４が設けられている。栓１４により閉じられている。

【００２２】 栓１４に、軸方向に貫通穴１５が開けられている。貫通穴１５は、上側部分１ ６と下側部分１７とから形成されている。上側部分１６の直径は下側部分１７の 直径より大きい。上側部分１６にロッド１２の下端部が挿入される。栓１４に開 けられたねじ穴１８にボルト（図示せず）を通して、ロッド１２と栓１４を一体 化する。ワイヤ５の自由端部に形成された輪部と下側部分１７に開けられたピン 穴１９にピン（図示せず）に通して、ワイヤ５でサンプラー１３を吊り下げる。 作業台３には、ロッド１２が通る穴が開けられている。

【００２３】 図２，４に示すように、加速機６の加速機本体８に２台の電動機２１が設けら れている。１台の電動機２１は、両側に同軸の出力軸２２を備えている。１台の 電動機２１の出力軸２２にそれぞれに１体の偏心回転体２３が取りつけられてい る。偏心回転体２３は、回転式振動子である。両側の偏心回転体２３の間の中点 を通り出力軸２２の軸心線に直交する鉛直面は、吊り下げ時のロッド１２及び吊 り下げ時のサンプラー１３の中心軸心線を含む。

【００２４】 他の１台の電動機（図に現れず）は、両側に同軸の他の出力軸（図に現れず） を備えている。他の１台の電動機の他の出力軸にそれぞれに１体の偏心回転体（ 図に現れず）が取りつけられている。両側の他の偏心回転体の間の中点を通り他 の出力軸の軸心線に直交する鉛直面は、吊り下げ時のロッド１２及び吊り下げ時 のサンプラー１３の中心軸心線を含む。

【００２５】 図２に示すように、２体の偏心回転体２３（図４参照）の回転中心線Ｌと他の ２体の偏心回転体の回転中心線Ｍの中点を通る鉛直面Ｓは、吊り下げ時のロッド １２及び吊り下げ時のサンプラー１３の中心軸心線を含む。一方の電動機２１と 他方の電動機は、鉛直面Ｓに対して対称に配置される配置関係があるが、機械的 及び電気的には独立し接続関係がない。

【００２６】 図３は、サンプラー１３の詳細を示している。サンプラー１３は２重管構造で あり、外管３１と内管３２とを備えている。外管３１は金属製であり、内管３２ は樹脂製であり透明又は半透明である。サンプラー１３の下端部に、一方方向採 取口３３が固定され設けられている。

【００２７】 一方方向採取口３３は、扇形状のばね性鉄板である鋼板に放射状に切り欠３４ が開けられた材料を用いて作られている。扇形の中心側で、それらの切り欠３４ は開放されている。このような平らな扇形状の板を曲げて略円錐形状の一方方向 採取口３３が形成されている。

【００２８】 一方方向採取口３３の曲面は、内側から外側に向かう方向に正の曲率を持ち、 即ち、その方向に凸である。一方方向採取口３３は鰻取り器に似ており、下側か ら圧入された地盤構成材料又は海底地層Ｊは、下方に抜け落ちることがない。サ ンプラー１３の最下端部の内面は、円錐面状に形成され地盤の進入を容易にして いる。

【００２９】 作業台３上に載置した加速機６にロッド１２を通し、ロッド１２の一端からワ イヤ５の自由端を挿入して他端から取り出し、その自由端の輪部及び図３の下側 部分１７にピンを通して、ウインチ４によりワイヤ５を巻き上げ、サンプラー１ ３を中吊りにする。

【００３０】 ウインチ４を駆動して、サンプラー１３をゆっくり降下させてサンプラー１３ の下端を海底下の地面に着地させる。ワイヤ５を僅かに繰り出して概ねロッド１ ２が鉛直方向に向く状態で加速機６の２台の電動機２１を駆動する。４体の偏心 回転体２３が回転を開始して、不規則な振動が加速機本体８に発生する。

【００３１】 ４体の偏心回転体２３の上向きの合計遠心力の反作用が加速機本体８及びロッ ド１２を介してサンプラー１３に伝達される。海底地層Ｊに僅かに進入したサン プラー１３は容易に自立することができる。サンプラー１３の自立に応じてロッ ド１２が自立する。この自立段階では、ワイヤ５をやや多めに繰り出しても安全 である。この多めの繰り出しにより、船体が多少揺れ動いても、ワイヤ５がサン プラー１３又はロッド１２に影響を与えることはない。

【００３２】 この実施形態では、ワイヤ５が常に張力を有していてもよい。この場合に、船 体の揺れで多少はサンプラー１３の姿勢を変えるが、揺れが小さい場合には、サ ンプラーの打ち込みに支障は殆どない。

【００３３】 やがて加速機６の振動状態は定常状態に入る。２体ずつの偏心回転体２３は、 初めのうちは無関係に運動するが一方の回転エネルギーが有効にサンプラー１３ の打ち込みエネルギーとして消費される度に、共鳴化を進める。暫時後、２体ず つの偏心回転体２３はほぼ完全に自然に自己同期して、最大遠心力を発生するよ うになる。最大遠心力の反作用がロッド１２に伝達され速やかにサンプラー１３ の所定長さ分の打ち込みが完了する。このように、加速機６は加速機本体８に下 向きの加速度を発生することができる。

【００３４】 サンプラー１３内に一方方向採取口３３を介して取り込まれた地盤サンプルは 、地盤の元の層状態を保存している。打ち込み完了後にウインチ４でサンプラー １３を地盤から引き抜いても、採取された地盤サンプルは一方方向採取口３３か ら抜け落ちることはない。このような工法では、加速機６を櫓２で支持する必要 がないから、加速機６を誘導するリーダーを櫓２に設備する必要がない。

【００３５】 ロッド１２と加速機６は一体に結合されて用いられるが、ロッド１２と加速機 ６のどちらをワイヤ５で吊すかは自由である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案の海底地盤用サンプラーを用い
た工法を示す正面断面図である。

【図２】図２は、実施形態１の加速機を示す側面図であ
る。

【図３】図３は、本考案の海底地盤用サンプラーの実施
形態１を示す正面断面図である。

【図４】図４は、加速機の要部を示す正面図である。

【符号の説明】

１…船体 ２…櫓 ３…作業台 ４…ウインチ ５…ワイヤ ６…加速機 ７…挟持器 ８…加速機本体 １２…ロッド １３…サンプラー ２１…電動機 ２２…出力軸 ２３…偏心回転体 ３１…外管 ３２…内管 ３３…一方方向採取口 ３４…切り欠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 大井 明郎 佐賀県唐津市原1534番地 株式会社ワイビ ーエム内 (72)考案者 真崎 照吉 佐賀県佐賀市多布施一丁目４番27号 松尾 建設株式会社内

Claims (10)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】海面上に浮く船体と、 前記船体に搭載された吊り装置と、 前記吊り装置により吊り下げられるサンプラーと、 前記サンプラーに支持されるロッドと、 前記ロッドに支持される加速機とからなり、 前記加速機は、 加速機本体と、 前記加速機本体に回転自在に支持され偏心して回転する
   偏心回転体とを備えることを特徴とする海底地盤用サン
   プラー。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記加速機は前記吊り装置により吊り下げられることを
   特徴とする海底地盤用サンプラー。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記サンプラーは前記吊り装置により吊り下げられるこ
   とを特徴とする海底地盤用サンプラー。
4. 【請求項４】請求項２又は３において、 前記ロッドが鉛直方向に通過できるように人又は加速機
   が載る作業台が前記船体から突出していることを特徴と
   する海底地盤用サンプラー。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記偏心回転体は、少なくとも２体が設けられ、 前記少なくとも２体の偏心回転体を同期的に駆動するた
   めの同期手段が設けられていないことを特徴とする海底
   地盤用サンプラー。
6. 【請求項６】請求項１において、 前記偏心回転体は偶数体が設けられ、 前記複数体の半数ずつの偏心回転体は前記ロッドの中心
   線を通る鉛直面に対して対称に配置されていることを特
   徴とする海底地盤用サンプラー。
7. 【請求項７】請求項１おいて、 前記サンプラーは、地盤構成物の上方向への進入を許す
   が逆方向への排出を阻止する一方方向手段をその下端部
   に備えていることを特徴とする海底地盤用サンプラー。
8. 【請求項８】請求項７において、 前記一方方向手段は、平板状のばね板に複数の切り欠き
   を並べて形成しその切り欠きが閉じた円錐面状に並ぶよ
   うに前記ばね板を曲げて形成した上方に凸状である曲面
   体として前記下端部に挿入され、 前記切り欠きの開放側端が上方位置にあることを特徴と
   する海底地盤用サンプラー。
9. 【請求項９】請求項８において、 前記サンプラーは外側管と内側管とを備える２重管とし
   て形成され、 前記内側管は光透過性であり、 前記外側管の上端部にはねじこまれる栓が設けられ、 前記外側管と前記内側管は抜き差し可能であることを特
   徴とする海底地盤用サンプラー。
10. 【請求項１０】請求項１において、 前記加速機は回転数制御機構を有し、 前記偏心回転体の回転数は地盤の硬さに対応して前記回
    転数制御機構により可変されることを特徴とする海底地
    盤用サンプラー。