JP5333751B2 - 吊枠及び重量構造物の沈設装置並びに沈設工法 - Google Patents

Description

本発明は、重量構造物の沈設のための技術に関するものである。

人工漁礁を構成するための構造物等の沈設作業は、従来、起重機船のクレーンのワイヤロープに、いわゆるオートリリースフックを取付けて構造物を吊り込み、構造物を着底させることによりワイヤロープの荷重を抜き、オートリリースフックを自動開放して構造物の沈設を行う手法が広く用いられている。又、構造物を設置目標地点へと正確に沈降させるべく、起重機船の位置をＧＰＳで確認する試みがなれている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１８９０４２号公報

ところで、上記従来の構造物の沈設工法は、比較的水深の浅い海域に構造物を設置する場合には適したものであるが、大水深の海域により大型の構造物を沈設する際には、起重機船から海底までの距離も遠く、かつ、海象、気象の影響もより大きく受けることから、設置目標地点の許容範囲内への沈設が困難であった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大型構造物を、大水深の海域に正確かつ効率的に沈設させることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）起重機船のクレーンにより重量構造物を吊り下げる際に用いられる吊枠であって、複数のシャックルと、先端部にリリースフックを備え基端部が前記シャックルの一つに吊り下げられる超音波作動式切離装置と、別のシャックルに一端が吊り下げられ他端部が前記超音波作動式切離装置のリリースフックに連結される玉掛け用ワイヤロープと、トランスポンダー発信器とを備える吊枠（請求項１）。
本項に記載の吊枠は、起重機船を用いて重量構造物を沈設する際に用いられるものであり、トランスポンダー発信器の信号によって当該吊枠に吊り込まれた重量構造物の位置を、沈設作業中、常時把握するものである。そして、重量構造部の設置目標地点の許容範囲内への着底を確認した後に、超音波作動式切離装置のリリースフックを開放することで、重量構造物に玉掛けされたワイヤロープを解いて吊枠から開放し、重量構造物を海底に沈設させるものである。

（２）上記（１）項において、前記超音波作動式切離装置及び前記玉掛け用ワイヤロープを少なくとも四組備える吊枠。
本項に記載の吊枠は、少なくとも四組のワイヤロープを重量構造物に玉掛けすることにより、ワイヤロープ一本あたりの長さを短くして、重量構造物を安定して吊り込むと共に、ワイヤロープの開放時にワイヤロープの吊筋への引っ掛かりの発生を防止するものである。そして、ワイヤロープの開放時には、各超音波作動式切離装置のリリースフックを順番に開放して、重量構造物に玉掛けされたワイヤロープを一本づつ解いて吊枠から順次開放し、重量構造物を海底に沈降させるものである。

（３）上記（１）、（２）項記載の吊枠と共に、起重機船に設置される、トランスポンダー受信器と、前記超音波作動式切離装置の操作部と、少なくとも起重機船のクレーンブームトップに設置されるＧＰＳとを含む重量構造物の沈設装置（請求項２）。
本項に記載の重量構造物の沈設装置は、起重機船を用いて重量構造物を沈設する際に用いられるものであり、請求項１記載の吊枠に重量構造物を吊り込み、ＧＰＳによって少なくとも起重機船のクレーンブームトップの位置を把握して、クレーンブームトップの位置を重量構造物の設置目標地点上に移動させて重量構造物の沈降を開始する。そして、トランスポンダー受信器によって、トランスポンダー発信器の信号を受信し、吊枠に吊り込まれた重量構造物の位置を、沈設作業中、常時把握するものである。そして、重量構造部の設置目標地点の許容範囲内への着底を確認した後に、超音波作動式切離装置の操作部によって、吊枠の超音波作動式切離装置のリリースフックを開放することで、重量構造物に玉掛けされたワイヤロープを解いて吊枠から開放し、重量構造物を海底に沈設させるものである。

（４）上記（３）項記載の重量構造部の沈設装置を用いた沈設工法であって、前記ＧＰＳを用いて起重機船を沈降目標位置近傍に位置決めし、前記吊枠に重量構造物を吊り込み、前記クレーンブームトップの位置を重量構造物の設置目標地点上に移動させて重量構造物の沈降を開始し、沈設完了までの間、前記トランスポンダー受信器によって前記トランスポンダー発信器の位置を把握し、重量構造部の設置目標地点の許容範囲内での着底が確認された後、前記超音波式切離し装置のリリースフックを開放する重量構造物の沈設工法（請求項３）。
本項に記載の重量構造物の沈設工法は、ＧＰＳを用いて起重機船を沈降目標位置近傍に位置決めし、吊枠に重量構造物を安定的に吊り込み、ＧＰＳによって少なくとも起重機船のクレーンブームトップの位置を把握して、クレーンブームトップの位置を重量構造物の設置目標地点上に移動させて重量構造物の沈降を開始する。そして、トランスポンダー受信器によって、トランスポンダー発信器の信号を受信し、吊枠に吊り込まれた重量構造物の位置を、沈設作業中、常時把握する。そして、重量構造部の設置目標地点の許容範囲内への着底を確認した後に、超音波作動式切離装置の操作部によって、吊枠の超音波作動式切離装置のリリースフックを開放することで、重量構造物に玉掛けされたワイヤロープを解いて吊枠から開放し、海底の設置目標地点の許容範囲内に重量構造物を沈設するものである。

（５）上記（４）項記載の重量構造部の沈設工法であって、重量構造部の設置目標地点の許容範囲内での着底が確認された後、一旦重量構造物を水底から離間させ、前記超音波式切離し装置のリリースフックを開放する重量構造物の沈設工法（請求項４）。
本項に記載の重量構造物の沈設工法は、重量構造部の設置目標地点の許容範囲内での着底が確認された後、一旦重量構造物を水底から離間させるよう吊上げることで、玉掛け用ワイヤロープに荷重が掛かり、タルミのない状態とする。この状態で、超音波式切離し装置のリリースフックを開放することで、玉掛け用ワイヤロープのリリースを確実に行い、海底の設置目標地点の許容範囲内に重量構造物を沈設するものである。なお、一旦重量構造物を水底から離間させる際の離間高さは、当然に、重量構造物が着底時に損傷しない程度の高さとする。

（６）上記（３）、（４）項において、前記重量構造部の着底が確認された時点で、着底位置が設置目標地点の許容範囲を外れている場合には、重量構造物を必要な位置まで引き上げて前記クレーンブームトップの位置を修正し、再度、重量構造物の沈降を開始する重量構造物の沈設工法（請求項５）。
本項に記載の重量構造物の沈設工法は、重量構造部の着底が確認された時点で、着底位置が設置目標地点の許容範囲を外れている場合には、重量構造物を必要な位置まで引き上げてクレーンブームトップの位置を修正することにより、吊枠に吊り込まれた重量構造物の位置を適切に補正する。そして、再度、重量構造物の沈降を開始することにより、重量構造物を、海底の設置目標地点の許容範囲内に正確に沈設するものである。

本発明はこのように構成したので、大型構造物を、大水深の海域に正確かつ効率的に沈設させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る吊枠、及び、重量構造物の沈設装置を示すものであり（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１に示される吊枠の単体図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ図、（ｃ）は（ａ）の矢視Ｂ図である。 図１に示される吊枠の超音波作動式切離装置の単体図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は下面図である。 図３に示される超音波作動式切離装置の斜視図である。 図１に示される吊枠に重量構造物が吊り込まれた状態を示す斜視図である。 図１に示される重量構造部の沈設装置を用いた沈設工法を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部分、若しくは、相当する部分については、同一符号を付して詳しい説明を省略する。
本発明の実施の形態に係る重量構造物の沈設装置１０は、図１に示されるように、起重機船１２を用いて重量構造物１４を水底に沈設する際に用いられるものであり、特に大水深の海域への沈設作業に適したものである。具体的には、重量構造物１４は、２０ｔ〜５０ｔ程度の魚礁ブロックであり、水深３００ｍ前後の海域を設置の対象としている。そして、重量構造物の沈設装置１０は、起重機船１２のクレーン１６に吊り下げられる吊枠１８を含むものである。この吊枠１８は、図２、図５にも示されるように、複数のシャックル２０と、図３、図４にも示されるように、先端部にリリースフック２２ａを備え基端部がシャックル２０の一つに吊り下げられる超音波作動式切離装置２２と、別のシャックル２０に一端が吊り下げられ他端部が超音波作動式切離装置２２のリリースフックに連結される玉掛け用ワイヤロープ２４と、トランスポンダー発信器２６（図１、図５）とを備えるものである。

吊枠１８は、重量構造物１４の重さに耐え得るだけの強度と、重量構造物１４を安定して釣り込むための形状および大きさを有しており、図示の例では、円筒鋼管を日の字状に組み合わせることで、上記要請を満たすように構成されている。また、起重機船１２の甲板への搭載時の安定性を確保するために、複数の脚２８を備えている。なお、図２中符号３０で示される部分は、トランスポンダー発信器２６の取付部である。また、吊枠１８の下面に設けられたシャックル２０Ａは、超音波作動式切離装置２２及び玉掛け用ワイヤロープ２４を掛けるためのものであり、図示の例では、超音波作動式切離装置２２及び玉掛け用ワイヤロープ２４を四組吊り下げるために、八個設けられている。一方、吊枠の上面に設けられたシャックル２０Ｂは、クレーン１６の吊り下げ用ワイヤロープ３２を掛けるためのものであり、図示の例では、吊枠１８の四隅近傍に四個設けられている。

超音波作動式切離装置２２は、先端部にはリリースフック２２ａを、基端部には吊枠１８のシャックル２０に吊り下げられるための留め環２２ｂを有し、かつ、超音波の送受波器３４と、送受波器３４により伸縮作動制御される電動リニアアクチュエータ３６とを備えている。リリースフック２２ａは、Ｕ字状下側開放部３８ａを有する固定部３８と、第１のピボット４０に回転自在に軸着され、Ｕ字状の開放部４２ａを有する可動部４２と、第２のピボット４４に回転自在に軸着され、可動部４２のキー４２ｂと噛合うことで可動部４２の回転を制限するストッパー４６とで構成され、電動リニアアクチュエータ３６の伸縮動作が、ストッパー４６の回転動作に変換される構造となっている。

そして、図３に示されるように、固定部３８のＵ字状下側開放部３８ａに対し、Ｕ字状開放部４２ａが交差するように可動部４２を位置決めしてストッパー４６を可動部４２に噛合わせることで、固定部３８のＵ字状下側開放部３８ａが閉じられ、玉掛け用ワイヤロープ２４のシンブル２４ａは、固定部３８及び可動部４２の双方によって係止される。一方、図３の状態から電動リニアアクチュエータ３６を伸張させて、第２のピボット４４を中心として図３（ａ）の反時計回りにストッパー４６を回転させ、可動部４２のキー４２ｂとストッパー４６との噛合いを解除すると可動部４２は玉掛け用ワイヤロープ２４のシンブル２４ａからの荷重を受けて、可動部４２は第１のピボット４０を中心として図３（ａ）の時計回りに回転し、固定部３８のＵ字状下側開放部３８ａが開放される。よって、シンブル２４ａは固定部３８のＵ字状下側開放部３８ａから下方へとすり抜けるようにして、落下することとなる。

又、本発明の実施の形態に係る重量構造物の沈設装置１０は、図１に示されるように、起重機船１２に設置されるトランスポンダー受信器４８と、超音波作動式切離装置２２の操作部５０と、ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）５２とを含むものである。超音波作動式切離装置２２の操作部５０は、計測室５４内に設置されている。ＧＰＳ５２は、図示の例では、主として起重機船１２の位置を把握するためのＧＰＳ５２Ａ、５２Ｂと、主としてクレーンブームトップに設置されるＧＰＳ５２Ｃの三つが用いられている。又、詳しい説明は省略するが、計測室５４には、ＧＰＳ５２による位置把握システムも設置されている。
なお、図１中符号５６で示される部分は、クレーン１６の操作室である。又、符号５８で示される部分は、クレーン荷重を把握するための歪ゲージであり、クレーン１６のブームトップに設置されるＧＰＳ５２Ｃと併せて、クレーンブームトップの位置が正確に把握されるものである。

続いて、図６を参照しながら、重量構造物の沈設装置１０を用いた沈設工法について説明する。なお、図６中Ｓ１０は港での作業を、Ｓ３０は重量構造物の沈設海域での作業を表している。
（Ｓ１１０）港にて、起重機船１２に重量構造物１４である魚礁ブロックを積み込む。
（Ｓ２００）曳舟によって起重機船１２を魚礁ブロックの沈設海域へと曳航する。
（Ｓ３１０）沈設海域に起重機船１２を係留する。
（Ｓ３１２）ＧＰＳ５２を用い、起重機船１２の船体位置決めを正確に行う。
（Ｓ３１４）起重機船１２の甲板上で、吊枠作業（吊枠１８のクレーン１６への吊り下げ、超音波作動式切離装置２２のセット等）を行う。
（Ｓ３１６）漁礁ブロックに玉掛け用ワイヤロープを玉掛けし、吊枠１８に吊り込む。
（Ｓ３１８）ＧＰＳ５２Ｃによって得られる位置データを参照しながら、起重機船１２の移動、クレーン１６の旋回、起状を行い、クレーン１６のブームトップの座標を目標座標にセットする。
（Ｓ３２０）クレーン１６の吊り下げ用ワイヤロープ３２を繰出し、魚礁ブロックの沈設を開始する。この際、吊荷重の変化を歪ゲージ５８で把握する。又、吊り下げ用ワイヤロープ３２の繰出し量、繰出し速度や、トランスボンダー発信器２６の信号をトランスボンダー受信機４８で受けることにより、吊枠１８の水深、水中位置、沈降速度を、常時把握する。
（Ｓ３２２）歪ゲージ５８による吊り加重の変化や音響測定から、魚礁ブロックの着底を判断する。

（Ｓ３２４）魚礁ブロックの着底が確認された時点で、着底位置が設置座標の許容範囲を外れているか否かを、トランスボンダー発信器２６の信号をトランスボンダー受信機４８で受けることにより把握する。ここで、着底位置が設置座標の許容範囲を外れている場合には、以下のＳ３２５へと移行する。
（Ｓ３２５）クレーン１６を操作して、少なくとも吊枠１８が目視可能な位置まで、吊枠１８を上昇させ、Ｓ３１８に戻る。
（Ｓ３２６）上記Ｓ３２４において、魚礁ブロックの着底位置が設置座標の許容範囲にあることが確認された場合は、クレーン１６を操作して吊枠１８を微上昇させ（例えば１ｍ程度上昇）、一旦重量構造物を水底ＧＬ（図１）から離間させる。
（Ｓ３２８）超音波作動式切離装置２２を作動させ、リリースフック２２ａを開放し、魚礁ブロックに玉掛けされたワイヤロープ２４を解いて吊枠１８から開放する。この際、四つの超音波作動式切離装置２２のリリースフック２２ａを順番に開放し、漁礁ブロックに玉掛けされたワイヤロープ２４を一本づつ解いて吊枠１８から順次開放し、海底ＧＬに沈設させる。
（Ｓ３３０）クレーン１６を操作して吊枠１８を上昇させ、起重機船１２の甲板に戻す。
（Ｓ３３２）最終の魚礁ブロックの沈設作業が完了している場合にはＳ２１０へと移行し、曳舟によって起重機船１２を港へと曳航する。完了していない場合には、Ｓ３３４へと移行する。
（Ｓ３３４）次の魚礁ブロックの沈設に適した位置へと、起重機船１２の転船作業を行い、Ｓ３１２以降の作業を繰り返す。

さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。まず、発明の実施の形態に係る吊枠１８を用いることにより、トランスポンダー発信器２６の信号によって吊枠１８に吊り込まれた重量構造物１４の位置を、沈設作業中、常時把握することができる。そして、重量構造部１４の設置目標地点の許容範囲内への着底を確認した後に、超音波作動式切離装置２２のリリースフック２２ａを開放することで、重量構造物１４に玉掛けされたワイヤロープ２４を解いて吊枠１８から開放し、重量構造物１４を海底に沈設させることができる。

しかも、少なくとも四組のワイヤロープ２４を重量構造物１４に玉掛けすることにより、ワイヤロープ２４一本あたりの長さを短くして、重量構造物１４を安定して吊り込むと共に、ワイヤロープ２４の開放時にワイヤロープ２４の吊筋への引っ掛かりの発生を防止することができる。そして、ワイヤロープ２４の開放時には、各超音波作動式切離装置２２のリリースフック２２ａを順番に開放して、重量構造物１４に玉掛けされたワイヤロープ２４を一本づつ解いて吊枠１８から順次開放し、重量構造物１４を海底に沈降させることができる。

又、本発明の実施の形態に係る重量構造物の沈設装置１０は、起重機船１２を用いて重量構造物１４を沈設する際に用いられるものであり、吊枠１８に重量構造物１４を吊り込み、ＧＰＳ５２によって少なくとも起重機船のクレーン１６のブームトップの位置を把握して、クレーン１６のブームトップの位置を重量構造物１４の設置目標地点に移動させて（Ｓ３１８）、重量構造物１４の沈降を開始する（Ｓ３２０）。そして、トランスポンダー受信器４８によって、トランスポンダー発信器２６の信号を受信し、吊枠１８に吊り込まれた重量構造物１４の位置を、沈設作業中、常時把握するものである。そして、重量構造部１４の設置目標地点の許容範囲内への着底を確認した後に（Ｓ３２２）、超音波作動式切離装置２２の操作部５０によって、吊枠１８の超音波作動式切離装置２２のリリースフック２２ａを開放することで、重量構造物１４に玉掛けされたワイヤロープ２４を解いて吊枠１８から開放し、重量構造物１４を海底ＧＬに沈設させることができる。

又、重量構造物の沈設作業時に、重量構造部１４の設置目標地点の許容範囲内での着底が確認された後（Ｓ３２２）、一旦重量構造物を水底から離間させるよう吊上げることで（Ｓ３３０）、玉掛け用ワイヤロープ２４に荷重が掛かりタルミのない状態とする。この状態で、超音波式切離し装置２２のリリースフック２２ａを開放することで、玉掛け用ワイヤロープ２４のリリースを確実に行い、海底ＧＬの設置目標地点の許容範囲内に重量構造物１４を沈設することができる。

又、重量構造部１４の着底が確認された時点で、着底位置が設置目標地点の許容範囲を外れている場合には（Ｓ３２４）、重量構造物１４を必要な位置まで引き上げて（Ｓ３２５）クレーンブームトップの位置を修正することにより（Ｓ３１８）、吊枠に吊り込まれた重量構造物の位置を補正する。そして、再度、重量構造物の沈降を開始することにより（Ｓ３２０〜）、重量構造物１４を、海底ＧＬの設置目標地点の許容範囲内に正確に沈設することができる。

なお、本発明者らの効果確認試験によれば、重量構造物１４の設置目標地点の許容範囲を±３０ｍに設定し、８９個の魚礁ブロック（重量２０ｔ〜４３ｔ）を、水深約２７０ｍの海底に沈設させたところ、８６個については再浮上することなく沈設することができ、３個については、再浮上の後の沈設作業で所定の精度を満足し、沈設を完了することが可能であった。

１０：重量構造物の沈設装置、１２：起重機船、１４：重量構造物、１６：クレーン、１８：吊枠、 ２０、２０Ａ、２０Ｂ：シャックル、２２：超音波作動式切離装置、２２ａ：リリースフック、２４：玉掛け用ワイヤロープ、２６：トランスポンダー発信器、３２：吊り下げ用ワイヤロープ、４８：トランスポンダー受信器、 ５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ：ＧＰＳ

Claims (5)

1. 起重機船のクレーンにより重量構造物を吊り下げる際に用いられる吊枠であって、複数のシャックルと、先端部にリリースフックを備え基端部が前記シャックルの一つに吊り下げられる超音波作動式切離装置と、別のシャックルに一端が吊り下げられ他端部が前記超音波切離装置のリリースフックに連結される玉掛け用ワイヤロープと、トランスポンダー発信器とを備えることを特徴とする吊枠。
2. 請求項１記載の吊枠と共に、起重機船に設置される、トランスポンダー受信器と、前記超音波作動式切離装置の操作部と、少なくとも起重機船のクレーンブームトップに設置されるＧＰＳとを含むことを特徴とする重量構造物の沈設装置。
3. 請求項２記載の重量構造部の沈設装置を用いた沈設工法であって、前記ＧＰＳを用いて起重機船を沈降目標位置近傍に位置決めし、前記吊枠に重量構造物を吊り込み、前記クレーンブームトップの位置を重量構造物の設置目標地点上に移動させて重量構造物の沈降を開始し、沈設完了までの間、前記トランスポンダー受信器によって前記トランスポンダー発信器の位置を把握し、重量構造部の設置目標地点の許容範囲内での着底が確認された後、前記超音波式切離し装置のリリースフックを開放することを特徴とする重量構造物の沈設工法。
4. 重量構造部の設置目標地点の許容範囲内での着底が確認された後、一旦重量構造物を水底から離間させ、前記超音波式切離し装置のリリースフックを開放することを特徴とする請求項３記載の重量構造物の沈設工法。
5. 前記重量構造部の着底が確認された時点で、着定位置が設置目標地点の許容範囲を外れている場合には、重量構造物を必要な位置まで引き上げて前記クレーンブームトップの位置を修正し、再度、重量構造物の沈降を開始することを特徴とする請求項３又は４記載の重量構造物の沈設工法。

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