JP5602724B2 - 水面下の表面を洗浄する方法および洗浄設備 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１および７の導入部分にそれぞれ記載した、水面下にある表面の洗浄、付着物の剥離およびその吸引のための方法および洗浄ツールに関する。

さらに本発明は、洗浄ツールの用途に関する。

本発明の目的は、水面下にある表面上に見い出される付着物の洗浄および吸引を実行する構造を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、噴射により表面から剥がれた付着物が自由水域中に放出されないように吸い込むことにある。

これに関して、表面とは、船の船腹、プラットフォーム、コンクリート構造、タンク、港湾建築物、その他のタイプの水面下にある構造等の水面下にある表面を意味する。本発明の目的は、特に、船の船腹のうち水中にある表面を処理することにある。

さらに本発明は、浅い海洋領域、運河、海峡等にある港湾設備の海底から汚泥を収集して除去するために用いることができる。

表面に向けたノズルを有するとともに海水のような流体を吹付けて付着物を取り除く装置の助けを借りて、例えば高圧流水装置の助けを借りて、水面下の表面を洗浄する解決策は公知である。そのような付着物は、水面下の表面にある、例えば船の船体に常に付着する微生物の増殖、藻、貝等である。また、付着物はプライマ、塗料の剥片、および水中の船体部分から取り除きたい類似の物である

先行技術に関しては、米国特許第４，１６８，５６２号、スイス特許第６７９１３１号、米国特許第４，９２６，７７５号、米国特許第６，８９６，７４２号および米国特許第５，６２８，２７１号を参照されたい。

これらの公報のうち１つだけが水面下に用いる構造を記載しており、米国特許第４，９２６，７７５号が本発明に最も近い先行技術を代表する。他の特許は、洗浄液を噴射する回転しおよび回転しない要素を含む異なる洗浄機械を記載しているが、それらは水面下にある表面の洗浄には用いられない。

上述した米国特許第４，９２６，７７５号によると、噴射ノズルを有するカップが洗浄すべき表面に向けられるとともに、回転可能な円板上にノズルが固定され、洗浄液が供給される。それらが回転し始め、その表面に液体を高圧で噴射すると付着物が剥がれる。しかしながら、剥がれた付着物をどのように後始末するかについては明らかでない。それが周囲の自由水域内に至って、付着物として分散するかのように思われる。これにより、これらの付着物および水は、本発明が意図するように、制御可能なシステムにおける適切な方法によって適切に収集され、処理され、清浄化されることがない。

いくつかの公知の解決策の短所は、適切な方法で付着物を収集して沈澱させることがなく、周囲の自由水域内に放出することにある。これは、例えば、
○ 部分的に囲まれた港湾区域の内部での生物学的な汚染に帰着し、
○ それらが水中に放出されると、増殖の一部をなす海洋微生物（例えば捕食性の微生物）の拡散に結びついて、その領域の海洋環境を損なうことになる。
○ 化学薬品を含むプライマを剥がすことは、海洋環境にとってきわめて有害である。

本発明の目的は、水面下にある表面から付着物を剥がして除去するための、上述したタイプの２つの異なるバージョンの新しい構造を提供することにある。

本発明が狙いとする解決策では、吸い込んだ流体を紫外線で処理して微生物を死滅させ、海中に戻せるようにする。

本発明の方法は、洗浄ツールを用いる点に特徴がある。ここで、洗浄装置は、カップの形態であって、カップの縁部の周りに配置されている一体化された噴射ノズルに流体を供給するための一体化された流路を有しており、流体および付着物を吸引するための中心出口をカップの頂部に有しており、洗浄は以下の通りに実施される。
この構造は、カップの縁部が表面からある距離にあるように表面に配置され、
− 吸引（流体の動的な負圧）がカップの出口に生成されると、この吸引はカップの縁部の下方から周囲の水をカップの内側にかつ出口へと引き入れるために寄与し、
− 流体をノズルから噴射すると、カップを回転させつつ表面から付着物を剥がし、付着物と水の混合物は、カップの中心およびすでに確立している吸引が最も強いカップの内部の頂部へと向かう水流に流入し、
− 付着物と水の混合物は更なる処理のために導かれる。

カップノズルは、カップの下側の縁部に終端するとともに中心に向けてある角度に設定されている。好ましい第２の実施形態では、流体のジェットが噴射され、各ジェットは、カップの縁部における接線に対しそれぞれ１０〜９０度のオーダーの投影角をなし、かつ縁部の外周平面に垂直な線に対し１０〜８０度の角度をなす。

さらに他の実施形態によると、カップ構造は洗浄される表面にセットされ、かつノズルから噴射される流体の体積と周囲から内部に吸い込まれる水の体積との比率が１：１０〜５：１０の範囲にあるように、流体の動的な負圧（吸引排水）が確立される。

カップは、その外周の縁部が船腹の表面に対し一定の距離（Ａ）を空けて回転するようにされ、その距離は、その長さを調節自在にフレーム構造に取り付けられたスペーサの助けによって制御され、各スペーサは、船腹の表面上にあってそれに沿って移動するフェンダーあるいはホイールをその自由端に有するロッドである。距離（Ａ）は、０．１〜１０ｃｍの範囲に設定することができる。

この方法の実施形態においては、カップの吸引管である一体化された噴射ノズルは、付着物および流体の混合物が吸引によってカップの中心に確立された水の流れに追従するように、表面に向けてある角度に設定される。確立された水の流れが周囲の水をカップの内部および水吸引ユニットへと導くので、ノズルの角度およびそれらの噴射の効果は、付着物が剥がれて確立された水の流れに追従し、カップの中心を通ってさらにその後の処理へと向かうことを保証する。

本発明の出発点は、カップの外側からの水がカップの縁部の下方でカップの内側に引っ張られ、かつカップの頂部から廃液ライン（ホース）を通って上方に引っ張られるように、カップからの出口ラインの内部に吸引が確立されることにある。

最初の吸引が良好に確立されると、カップに関連付けられたノズルから水（海水）の形態の洗浄流体の噴射が開始され、それによって洗浄される表面に対し大きな力（高い圧力）で噴射する水の流れが確立する。所与の方向にある高圧ノズルにおける力は、カップを回転させる。さらに、噴射によって剥がれた全ての物質は、カップの内部の水に加えて、カップの外側の近傍にある水と共に、すでに確立している水の吸引によってカップの内側からカップの中心上部に吸い込まれる。さらに、水および付着物は、カップからホースを通って付着物の更なる処理へと導かれる。

付着物を表面から剥がして除去する本発明の洗浄ツールは、各洗浄装置がカップの形態であって、カップの縁部の周りに配置されている一体化された噴射ノズルに流体を供給するための一体化された流路を有しており、流体および付着物を引っ張り出すための中心出口をカップの頂部に有しており、
一体化されたノズルを有するカップは、流体を噴射する結果として回転するように設定され、
カップの縁部は表面から所定の距離（Ａ）に設定されるように配置され、
出口は、カップの中心部分の頂部に配置されるとともに、カップの内側からの流体の吸出しを作り出すことができる本体に接続されて、表面と縁部との間の隙間を通って流体がカップの内部に流入できるようになっている。
この装置の好ましい実施形態は、従属請求項８〜１７に述べられている。

洗浄ツールの第２のバージョンでは、各洗浄装置が、
噴霧ノズルを有してその内側に配置された回転式のアームを有するとともに、その縁部が表面からある距離（Ａ）を空けてもたらされるようにセットされるカップと、
表面上に噴射して付着物を剥がす洗浄流体をノズルに供給してノズルをカップの内部で回転させる手段と、
表面と縁部との間の隙間（Ａ）を通ってカップの内部に水が流入できるようにカップの内側から水を引っ張ることができる吸引本体に接続された、カップの中心の頂部にある出口と、を有している。

洗浄ツールのこのバージョンの好ましい実施形態は、従属請求項１９〜２６に述べられている。

本発明によると、方法および（２つのバージョンの）洗浄ツールは、船の船腹、プラットフォーム、コンクリート構造、タンク、埠頭の構造、および他の水面下の構造のような水面下にある表面の洗浄に適用される。

それらはまた、浅い海洋領域、運河、海峡等にある港湾領域の底部から汚泥を収集して除去するために適用される。

本発明によると、洗浄装置は、骨組フレームに取り付けられた多数のカップ構造を有している。さらに、このフレームには、カップの縁部と洗浄される表面との間に所定の距離を設定するスペーサの形態の本体が取り付けられる。実行すべき洗浄作業に応じてこの距離を調整することができるように、この本体を調整することができる。

表面から付着物を剥がして除去するための構造の同様に作動する２つのバージョンが、本発明によって提供される。

本発明による装置の作動モードは、好ましくは以下の通りである。
○ 噴射プロセスが開始すると、高圧ノズルを介してカップに供給される水の量の数倍に対応する水の量がカップの中心に向かう、水の流れの吸引が確立する。このことは、カップの内容物とカップの周囲の水の質量の両方に影響する連続した負圧をカップの内部に作り出す。
○ ノズルを通した水（海水）の高圧噴射が開始すると、それによって高圧の流体が所望の表面に向けて噴射される。それによって付着物が表面から剥がされ、ノズルの角度がカップを回転させ始める。これにより、静止したノズルより大きな領域上でこれらが回転するので、洗浄効果は増大する。ノズルの回転および角度はまた、全ての付着物が全ての時間においてカップの中心に向かって洗い流されるようにする。
○ 剥がれた付着物、高圧ノズルからの水、およびカップを囲んでいる水の一部は、カップの内部に流入する。流体の動的な負圧の結果、それらは確立した水の流れと統合し、カップの頂部にある吸引に向かう。カップの中心に向かって全てが吸い込まれると、それらは更なる処理のための出口ライン（出口ホース）を通って吸い込まれる。

装置の作動の段階を追った開始は、装置の実施形態とは無関係に用いられる。

本発明による（第１バージョンの）カップ構造の重要な新しい特徴は、回転するのがカップ自身であり、かつ供給管を有するノズルがカップそのものに対して不変に固定され（一体化され）、あるいは流体通路がカップの縁部に終端する口の部分へとカップ材料の内部に形成されていることにある。ノズルは、カップの縁部の周りに互いに間隔を空けて取り付けられるとともに、外側から内側へと流入する流体の体積に加わってカップの出口に至る流体の動きを発生させるように、ある角度に向けられている。

さらに、カップは、それを介して流体の入口および出口の本体が取り付けられている構造の細部に取り付けられて回転自在である。したがって、カップの出口は、カップの「ドーム」の頂部に中央配置される。

さらに、カップは、骨組みに接続され、ホイールあるいはフェンダーに成形された若しくはブラシのようなクッションあるいはその他を具備したスペーサロッドを有する多数のスペーサ要素により、表面に対して所定の距離が空けられており、周囲にある水の本体から縁部の下方を通ってカップの内部へ流入する水を妨げない。

本発明によると、この洗浄ツールは、海水が回転カップの内部に噴射されるときに最適に機能することができる。同時に、剥がれた付着物をカップの作業領域の外側に拡散させることなく、更なる処理のためにカップの中心に吸引しつつ、カップが水面下の表面に沿って移動できるように、カップを通る水の吸引流れ（の体積）は、噴射される水の本体の数倍でなければならない。

本発明は、同封された図面を参照しつつより詳細に説明される。

その船腹の側面が本発明の洗浄ツールで洗浄される船を示す図。 骨組に取り付けられたカップ装置を有する、本発明の洗浄ツールの可能な構造を示す平面図。 骨組に取り付けられたカップ装置を有する、本発明の洗浄ツールの可能な構造を示す側面図。この実施形態では、前述したカップのうちの５つが互いに接続されている。実際に、洗浄ツールの全体はいわゆるＲＯＶ、すなわち遠隔制御される潜行可能なミニ潜水艦上に取り付けられている。 要部を概略的に示す、カップのシステムの断面図。この図は、噴射して粒子を剥がし、収集し、水からろ過する更なる処理に至る異なる段階において、水の流れが外側からカップを通ってどのように通過するか示している。 噴射ノズルから噴射された水の流れパターンおよび周囲の水の中心への流れを示すカップの底面図。縁部４１および出口４３は、この図に見ることができる。 軸受ケーシングへのカップの取り付け、カップに液体を供給する流路、およびカップの中心からの吸引管を示す、部分的な立面図。 本発明の洗浄ツールにおけるカップの他の実施形態を示す図。

最初に図１を参照すると、船１２の水面下の部分１０が本発明の装置によって洗浄されている。この船は、例えば埠頭に並んでおり、あるいは港湾区域に係留されている。この図は、洗浄がどのように実施されるかを示している。

この洗浄システムは、船１２の船腹１０の全体にわたって案内されつつ水を吸い込む高圧噴射洗浄ツール２００が組み込まれた、遠隔制御される潜行可能なミニ潜水艦であるＲＯＶを備えている。このＲＯＶは、操作および電力供給および制御のためのケーブルと、洗浄液を供給するためのホース（図４の２２ａを参照）および噴射によって船腹１０の側面から離れた付着物を除去するためのホース（図４の２２ｂを参照）とを有する、いわゆるへその緒を介して支援船２０から遠隔操作される。このＲＯＶは、一般的でありかつ水面下にあるＲＯＶを操縦し、制御しかつ正確に機動させるのに必要な全ての機器類、とりわけ支援船２０に乗ったオペレータがＲＯＶの位置および動きを視覚的に完全に制御するために必要な数のカメラ等を備えている。

洗浄する表面および取り除くべき付着物に適した他の洗浄液に加えることができるので、洗浄用流体として高圧水（海水／真水）を用いる。また、この水は、加熱することもできるし、摩耗性の作用物質のような固体粒子群と共に供給することができる。

支援船２０に搭載された容器３０は、
− ＲＯＶを操作するためのコントロールルームと、
− 高圧洗浄流体を供給するためのポンプと、
− 前記へその緒ホース２２ｂを介して洗浄カップに接続されている汚水を吸い上げるためのポンプと、を備えている。
さらに、汚水はろ過プロセスを受けるとともに、ろ過された廃棄物は集合タンクに導かれる。

図１の実施形態に示すように、ＲＯＶは洗浄ツールに接続されている。

図２および図３は、本発明の洗浄ツールを上方および側方から見たときの拡大図をそれぞれ示している。このユニットは、ＲＯＶに接続するためのシステム、ポンプ、ホースあるいは他の駆動装置を省略して図示されている。

図２の非限定的な実施形態によると、洗浄し、吸い込む、高圧洗浄ツールは、詳細には示されていない骨組４２に互いに取り付けられた、５つの回転カップ１１０を有している。各カップ１１０は、丸天井あるいはドームの形態を有しており、かつフレーム１１２に固定された中空の軸受ケーシング９７に回転自在に取り付けられている。

図示の実施形態では、特に図２を見ると、フレーム１１２はＶ字形であり、５つのカップのうちの２つ（１１０ａ、１１０ｂおよび１１０ｄ、１１０ｅのそれぞれ）がＶ字形の各脚部に沿って取り付けられているが、第５のカップ１１０ｃはカップの尖端領域に取り付けられている。

中空ケーシングは、各カップ１１０ａ〜１１０ｅの上方からカップの頂部を通ってその内部に延びる排水管９７を構成している。さらに、フレーム２００の各排水管９７は、カップ材料の内部に延びるとともにカップの縁部４１にあるノズルへと高圧流体を導くように設定された流路システム１２３を形成している。特に、図４および図６を参照されたい。

各カップの頂部の出口４３からは、ホース（１２２ａ〜１２２ｅ）が、図３に示されている、カップ１１０ｃの頂部から上方へと延びる共通の廃棄物ホース２２ｂにつながっている。

この図は、ホースの経路を模式的に示しているにすぎない。実用的な実施形態では、各カップの頂部から負圧をもたらす吸引ポンプへと延びるホースの長さは、各カップからの水の吸引が同一となるように等しい長さとすべきである。

水抜きホース１２２は、各カップの頂部から、水中の剥がれた付着物を共通ホース２２ｂへと導く吸引装置と共に、図４に示した流体を処理する支持容器２０へとつながっている。容器２０の吸引ポンプもまた、ホース２２ｂを介した液体の吸引を補助するために接続されている。

カップ１１０の縁部４１と船腹表面１０との間の距離（図４中のＡ）は、０．１〜１０ｃｍとなるように制御される。この距離は、カップを保持しているフレーム１１２に取り付けられたフェンダー１１１、例えば各カップの間に配置されたロッド２１１の端部に取り付けられているゴム製の車輪によって調整することができる。各ロッド２１１は、フレームに固定された脚部を形成し、表面１０上に配置されるホイール１１１に向けて斜め方向に（図２を参照）下方へと延びている（図４を参照）。ロッド２１１の長さは、ロッドの分割された２つの部分のうち１つの部分が、ねじが螺設された（一端にフェンダが設けられた）ロッドとなっているので、フレームの雌ねじ部分に螺入させることによって調整することができる

これらのスペーサ２１１／１１１は、水面下の表面に沿って移動する間に、カップの縁部４１を船腹表面から所望の距離に保持する。噴射する表面に対するノズルの距離が全てのノズルにおいて同一であるので、何時でも同じ量の水が各カップに流入する。

回転するカップ１１０のうちの１つ、すなわち図２および図３の枠組に取り付けられている５つのカップのうちの１つの断面が図４に示されている。

各カップ１１０は、その形状が保持されるとともにドーム形であり、その下側周辺の縁部４１は、洗浄される表面に対してある距離を空けているので、そこからカップの外側の水がカップ出口４３に向けて吸引される。このカップのドームの頂部において、排水管９７は、吸引ポンプまで延びてカップの中心に一定の水流をもたらすホース１２２の口に取り付けられている。噴射されて洗浄表面から剥がれた付着物は、排水管を通る水流に従い、接続されている管ライン２２ｂ（すなわち、各サブホース１２２ａ〜１２２ｅ）を通ってさらに上方に引っ張られる。

高圧ホース２２ａは、水タンク２３０からの洗浄水を、装置の静止している上側部分へと導く。この水は、（軸線方向に）沿って排水管の壁の内部に穿孔された流路１２１を通って、静止している排水管９７に導かれる。さらに、水の流れは、高圧を伝える回転軸受、およびカップの壁に一体化された流路システム１２３、最終的にカップの外周縁部に終端するノズル６０を通過する。

図４、図５および図６に示すように、ノズル６０は回転方向とは逆方向に向いていて、カップおよび軸受の外側部分を回転させる。さらに、ジェットノズルは、船腹表面１０に対しある角度に設定されている。洗浄される船腹表面に向かって下方から見ると、船腹表面においてカップの外周の接線に対してジェット６６が形成する投影角度は内側に向いている。さらにまた、ジェットは垂直方向に対して内側に角度を成している。これは、高圧ノズルが、おおよそカップの中心に向けてある角度でジェット６７を噴射することを意味している（図５）。ジェットの方向は、図４および図５に示されているものとすることができ、図４および図５は、回転方向の接線に対し中心に向かってある角度に設定されたノズルを示している。このことは、液体と剥がれた付着物との混合物が、中心に向けて噴射されカップの中心に向かう方向へすでに確立している水流６８に従い、排水管４３へと上方に曲がることに帰着する。このことは、液体と剥がれた付着物との混合物が上方に流れ、ホース２２ｂ（ホース部分１２２）を介した更なる輸送のために排水管を通過することに帰着する。カップの内部には、このようにして流体の動的な負圧が確立し、全ての付着物を排水管に導く。付着物は、放出されることがなく、自由水域を汚染することがない。

回転するカップ１１０を、水を運ぶ回転軸受１１３の補助によって、静止している排水管９７にどのように取り付けることができるかが、図６に詳細に示されている。

本発明が、流体の動的な負圧の補助により、どのようにして中心および上方に向かう流れをもたらすかを示すために、図４および図５を参照する。

図５は、下方から見たカップ１１０および噴射ノズル６０を示しているが、このケースでは、噴射ノズル６０がカップの縁部４１の外周に合計で６つ配置されている。カップの頂部における吸引４３は、中央部分に示されている。

水ジェット６６は、ノズルの口６０から流出して噴射された液体が、どのように拡散するかを示している。ジェット６６がノズルから流出する角度は、図５に直線で描かれている円の接線６５に対し、符号βで示されている。それらには、中心に集まるとともに吸引４３によって上方に吸引される傾向がある。

本発明によれば、角度βは１０〜９０度の範囲にある。さらに、噴射は、縁部４１の外周平面に垂直な線に対して１０〜８０度の角度を成すことができる。これは、高圧ノズルがカップの中心に向けて斜めにジェットを噴射することを意味する。

内側を向いた角度（１０〜９０度）では、水ジェットは相対的に同じ方向に噴射して回転を発生させるので、カップが回転し始める。さらに、その効果は、埃および汚れがカップの中心に向かって流されることにある。ノズルは、中心にある吸引管９７の周りの軸受１１３上に取り付けられて回転する回転カップの下側部分に取り付けられている。支持船２０に搭載されている水吸引ポンプ（図示せず）は、この装置の中心４３に均一な吸引をもたらす。このことは、洗い流されて剥がれた付着物および粒子と、水との混合物の連続した吸引に帰着する。

図４から判るように、水／付着物は、付着物２２２の固体粒子を分離するための粒子フィルタ２２０に導かれる。さらに、水は、微生物を死滅させるために紫外線を当てることができる。

カップを回転軸受１１３の頂部８８に取り付けると、より安定した回転構造を得ることができる。ノズルの数および正確な投影角度は、条件および装置があるべき全体的な大きさに応じて変更することができる。

出口管９７の内部構造および回転外側軸受への接続
図４および図６を参照すると、垂直断面が示されている軸受構造は、むくの排水管９７および外側の環状の回転軸受１１３を有している。軸受１１３は、排水管９７の下側部分に入り込むとともに、排水管９７の外側にある環状の鉤状部分１１５に対して上方に押圧されている。軸受１１３の上側の縁部は、排水管９７の環状の鉤状部分１１５に対して摺動できるように、軸受の摺動表面を連続的に潤滑する水の層の上に存在している。軸受の水による潤滑は、それが少ない摩擦で、かつ排水管９７に向かう一様な水の潤滑によって回転できることを保証する。軸受１１３は、排水管の下側部分にボルト１１８で螺着されている環状の板１１７により、排水管４３に対し所定位置に保たれている。

水を受ける高圧軸受１１３は、上側および下側のガスケット８８の組により補助されて、カップ１１０の内側表面に向けて軸線方向に固定されている。このとき、軸受１１３の回転部分と共にカップ１１０を保持するために、特定されない数のネジ１２０が取り付けられている。

洗浄表面がこのシステムに供給されるので、高圧ホース２２ａは、カップの外側から内側へと壁を貫通する流路９２に接続されている。この流路９２は、カップ配管９７の内部に同軸にかつ環状の流路１２１に終端している。さらに、この流路は、カップ配管９７の外壁に切り開かれて半径方向に延びる環状に成形された凹所１１９に達している。その後、それは、半径方向に外側に向けられた、軸受の外側に終端する孔１２２に達する。それらの孔１２２は軸受１１３を介して互いに離れるように成形されているが、凹所１１９は外周全体にわたって連続している。

凹所１１９は、軸受１１３の入口流路１２２と同じ高さレベルにある。図から判るように、この凹所１１９は、入口流路１２２の直径に対して十分な空間を有するように切り開かれている。排水管の立面図から判るように、凹所１１９は、流路１２２の入口領域の上方および下方にある距離で延びていて、カップ１１０の内部の流路１２３およびノズル６０へと軸受１３３を貫通して延びる全ての孔を連続的に充てんするようになっている。

この内部の、環状の軸線方向の流路１２１および半径方向の孔の特別な構造の目的は、環状空間１１９および軸受ケーシング１１３の流路１２２に対し、外周の全体にわたってできる限り一様な圧力Ｐで洗浄流体を供給することにある。これにより、ノズルを通って噴射される洗浄流体は、できる限り安定しかつ互いに一様となる。本発明のこの部分により、環状空間１１９内の流体の圧力は、安定したままでありかつ管の外周全体にわたって一様である。それによって、回転する間の作動は非常に安定している。広範囲にわたって実施された試験は、システムにおける如何なるアンバランスの徴候もなしに、カップが驚くほど一様に回転することを明確に示している。

さらにまた、この構造は、カップ１１０のむくの材料中に下向きに穿孔されて流体を運ぶ、同じ数の軸線方向の流路を有しており、かつそれらはカップの外側縁部４１に向けて斜め下方に導かれている、同じ数の傾斜して穿孔された孔流路１２３へと延び、かつそれらの流路は傾斜したノズル６０へと続いている

本発明の好ましい実施形態では、カップの外側から外を向いた所定の数の特別な噴射ノズルを取り付けることができる。これらのノズルには内側ノズルと同じ圧力の流体が供給されて、カップの回転速度の維持および増大に寄与する。

上述したＲＯＶの助けにより、洗浄ツールは、脚２１１が表面上に位置するように、その表面に向けて配置される。全ての支持脚が船腹上に位置すると、カップノズルの全ての縁部４１は表面１０と同じ距離にある。カップに吸引される全ての水は、この隙間を通って流れる（図４）。確立した負圧は、カップが船腹に向けて吸引されるように寄与する。各カップが船腹の表面１０に対して同一の距離にあり、かつ表面１０に対する距離Ａが維持されるように、この吸引システムは設定されている。

船腹表面１０に対するカップ距離Ａが同一であり、かつ全てのカップに同一の吸引力が発生するように、この吸引システムが設定されているので、振動の程度がごくわずかな非常に安定した洗浄ツールを得ることができる。

本発明のカップ構造を有する代わりの洗浄ツールが、図７に模式的な縦断面図の形態で示されている。このバージョンでは、フレーム構造に固定されて静止するカップが用いられており、かつ出口管の回りに回転できる軸受に取り付けられた内側ノズルアームを有していて、アームが軸線の回りで回転してカップの湾曲した内壁に沿ってアームが摺動するようになっている。

図示されているカップ３１０は、その形状を保持するとともに、内部で回転してノズル６０に洗浄流体を供給するために中空な多数のアーチ型のアーム３２３を保持している。図は４本のアーム３２３を示しているが、この解決策は合計６本のそのようなアームを備えている。

下側の外周縁部４１は、この縁部４１と洗浄される船腹表面１０との間の距離を定める、多数のホイール１１１あるいはフェンダークッションを有している。距離を調整できるように、ホイール１１１は、図２および図３の洗浄ツールに関連して説明したように、枠組みに固定されて長く延びる脚部上に配置されている。

カップは、ケーシング形状の管３９７の内部に固定されており、管は、カップから吸引される付着物のための排水管３４３を更に画成するとともに、排水管２２にも接続されている。ノズルアーム３２３が固定されている環状の軸受１１３は、出口管３９７の回りに回転自在に取り付けられている。ノズルアームに圧力流体を搬送するための流路は、静止している管部分３９７を通って（３２１において）軸線方向に導かれるとともに、軸受１１３を通って水平に延び、かつ中空のノズルアーム３２３の内部に延びている。流体は、管３９７に対する取付部の固定部分および回転部分における同一の構造により、６本のノズルアームに配給される。

管３２３は、カップ３１０の内壁に沿ってアーチ形の内部で延びるとともに調節可能な傾斜ノズル６０に終端している。噴射された流体は、全てのノズル管を有するグロメット１１３の全体が軸線３５１の回りに回転する駆動力をもたらす。

さらに、ジェットノズルは、この明細書において上述した第１の実施形態に対応する方法で、船腹表面１０に対しある角度で傾斜するように設定されている。洗浄する船腹の側に向かって上方から見ると、船腹表面におけるカップの外周の接線に対してジェットが形成する投影角度は１０〜８０度である。さらに、ジェットは、垂直軸５１に対し１０〜９０度のオーダーの角度を成している。これは、高い圧力のノズルがカップの中心方向に斜めにジェットを噴射することを意味する。ジェットの方向は、中心方向へと回転円の接線に対してある角度に設定することができる。このことは、剥がれた付着物と液体との混合物が、カップの縁部の下方で内部に吸引されるとともに頂部から出口４３に向けて引っ張られる水６８と共に移動することを導く。この混合物は、ホース２２を介した更なる輸送のために、排水管３９７を通って上方に流れ出る。

本発明を制限するものとは考慮されない試験によると、カップ内部の中心出口における流体の動的な負圧、およびノズルを通って噴射された洗浄用の流体の体積とカップの周囲から内部に吸引された水の体積との比率は、１：１０〜５：１０のオーダーである。

実用的な試験においては、洗浄ツールの２つのバージョンの試作モデルについて２つの洗浄テストが実施された。洗浄ツールは、１０ｃｍ〜１メートルの範囲のカップサイズを用いた。テストは、港にある船の船腹の水中部分上で実施された。各カップから噴射された流体の容積は約３００バールの水圧で毎分約２０リットルに設定され、かつ管２２の吸引によって調整される外部の水の吸引は毎分約１００リットルに制御された。その後の船腹表面の検査は、付着物および微生物の増殖が完全にないことを示した。水の収集および洗浄ユニット２２０（図４）内における処理により、全ての微生物が死滅した。図４の出口２２４を介して海に戻るようにされた水には、生きている微生物の痕跡が無かった。

その結論は、本発明の洗浄ツールがこの領域におけるかなりの進歩を示すということである。

Claims (28)

1. フレーム構造の形態の洗浄ツールにより、船の船腹、プラットフォーム、コンクリート構造、タンク、埠頭の構造、および他の水面下の構造のような水面下にある表面から付着物を剥がして取り除くための方法であって、前記洗浄ツールは、前記表面に対して作用する多数の洗浄装置を有するとともに、付着物を剥がして前記表面を洗浄するために水状の洗浄流体を噴射するように構成され、前記洗浄装置がそれぞれ同時に回転するとともに、流体と付着物との混合物を更なる処理のために搬送する、方法において、
   前記洗浄装置は、それぞれカップの形態からなり、かつ前記カップは、前記カップの縁部（４１）の周りで一体化された洗浄流体用の噴射ノズル（６０）に対して洗浄流体を供給するように一体化された流路と、洗浄流体および付着物の水状の混合物を吸入するために前記カップの頂部にある中心出口とを有しており、
   前記洗浄は、
   前記カップの縁部が前記表面（１０）からある距離（Ａ）にあるように前記フレーム構造を前記表面に配置し、
   前記カップの出口（４３）において流体の動的な負圧による吸引を実行し、前記吸引は、前記カップの縁部（４１）の下方から周囲の水（６８）を前記カップの内側にかつ前記出口（４３）へと引き入れることに寄与し、
   洗浄流体をノズル（６０）から噴射して、前記カップを回転させつつ前記表面から付着物を剥がし、付着物と洗浄流体と水との混合物を、前記カップの中心およびすでに確立している吸引が最も強い前記カップの内部の頂部へ向かう水流に流入させ、かつ
   付着物と洗浄流体と水との混合物を更なる処理（２２０）のために搬送する、ように実行されることを特徴とする方法。
2. 前記カップノズル（６０）は、前記カップの下側の縁部（４１）に終端するとともに中心に向けてある角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記カップの縁部（４１）における接線に対してそれぞれ１０〜９０度の投影角をなすように、かつ縁部（４１）の外周平面に垂直な線に対して１０〜８０度の角度をなすように、洗浄流体のジェットが噴射されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記カップ構造は、洗浄する表面に向けて設置されるとともに、流体の動的な負圧（吸引排水）を確立し、前記ノズル（６０）から噴射される洗浄流体の体積と周囲から内部に吸い込まれる水の体積との比率が１：１０〜５：１０の範囲となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記カップは、その外周の縁部（４１）が船腹の表面に対して一定の距離（Ａ）を空けて回転するように配置され、前記距離は、その長さが調整自在となるように前記フレーム構造に取り付けられたスペーサ（２１１）の補助によって制御され、前記スペーサは、それぞれ、船腹の表面上にあってそれに沿って移動するフェンダーあるいはホイール（１１１）をその自由端に有するロッド（２１１）からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記距離（Ａ）が０．１〜１０ｃｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 船の船腹、プラットフォーム、コンクリート構造、タンク、埠頭の構造、および他の水面下の構造のような水面下にある表面（１０）から付着物を剥がして取り除くための洗浄ツールであって、
   多数の洗浄装置を有するとともに前記表面に対して作用するように設けられたフレーム構造と、
   前記洗浄装置を回転させて前記表面から付着物を剥がすように、水状の洗浄流体を前記洗浄装置に供給して噴射させるための手段と、
   洗浄流体と付着物との水状の混合物を更なる処理へ搬送するための出口とを備えた装置において、
   前記洗浄装置は、カップ（１１０）の形態であって、前記カップは、前記カップの縁部（４１）の周りに配置されている一体化された噴射ノズル（６０）に洗浄流体を供給するための一体化された流路を有しており、かつ洗浄流体と付着物との水状の混合物を吸引するための中心出口（４３）を前記カップの頂部に有し、
   一体化されたノズル（６０）を有している前記カップは、洗浄流体を噴射する結果として回転するように構成されており、
   前記カップの縁部（４１）は前記表面（１０）から所定の距離（Ａ）を空けるように配置され、
   前記出口（４３）は、前記カップ（１１０）の中心部分の頂部に配置されるとともに、前記出口（４３）は、前記表面（１０）と前記縁部（４１）との間の隙間（Ａ）を通って水が前記カップに流入できるように、前記カップの内側からの洗浄流体と付着物との水状の混合物の吸引を実行する本体に接続されていることを特徴とする洗浄ツール。
8. 前記カップ（１１０）はドーム形状であり、前記出口（４３）は前記カップの頂部に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の洗浄ツール。
9. 前記カップノズル（６０）は、前記カップの下側の縁部（４１）に終端するとともに中心に向けてある角度に設定されていることを特徴とする請求項７または８に記載の洗浄ツール。
10. 前記噴射ノズルは、前記表面に向けて上方から見たときにある角度に設定されて、ジェットがそれぞれ前記表面における前記カップの外周接線に対し１０〜９０度の投影角を成すとともに、前記ジェットが前記縁部（４１）の外周平面に対して垂直な線（５１）に対して１０〜８０度の角度を成すようになっていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の洗浄ツール。
11. 前記カップ（１１０）は、前記表面（１０）に対してセットされるように調整され、吸引ポンプは、前記カップの内側の中心出口（４３）内に流体の動的な負圧を確立し、前記ノズル（６０）から噴射される洗浄流体の体積と前記カップ（１１０）の周囲から内部に吸引される水の体積との比率が１：１０〜５：１０の範囲にあることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の洗浄ツール。
12. 前記カップは、前記縁部（４１）が船腹の表面に対し一定の距離（Ａ）を空けるように配置され、前記距離は、前記フレーム構造に取り付けられてその長さが調整自在なスペーサ（２１１）によって制御され、前記スペーサはそれぞれ、前記洗浄ツールが移動するときに船腹の表面上にありかつそれに沿って移動するフェンダーあるいはホイール（１１１）をその自由端に有していることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の洗浄ツール。
13. 前記距離（Ａ）が０．１〜１０ｃｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の洗浄ツール。
14. 前記カップの頂部において、ケーシング（９７）が、付着物を除去するためのホース（１２２）に接続された中心出口（４３）と、前記ノズルへの洗浄流体のために同軸かつ外側に配置された入口との両方を画成しており、
    前記カップ（１１０）は、摺動接続により前記ケーシング（９７）の外側に回転自在に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の洗浄ツール。
15. 前記入口は、流路システムを画成し、前記流路システムは、前記流路／ノズルに対して洗浄流体を搬送するとともに軸線方向に配置された環状の流路（１１９）を前記ケーシング内に有し、前記流路（１１９）は、前記ノズル（６０）への流体通路（１２３）と連通することを特徴とする請求項７に記載の洗浄ツール。
16. 前記フレーム構造は、前記フレームにおいて互いに間隔を空けて配置された多数のカップ（１１０）を有する骨組フレーム（１１２）からなることを特徴とする請求項１４に記載の洗浄ツール。
17. 前記フレーム構造は、５つのカップ（１１０）を支持するＶ字形状であり、前記５つのカップ（１１０）のうちの２つ（１１０ａ，１１０ｂおよび１１０ｄ，１１０ｅ）は、Ｖ字形状の各脚部に沿ってそれぞれ取り付けられるとともに、第５のカップ（１１０ｃ）は、前記Ｖ字形状の尖端領域に連結されていることを特徴とする請求項１６に記載の洗浄ツール。
18. 船の船腹、プラットフォーム、コンクリート構造、タンク、埠頭の構造、および他の水面下の構造のような水面下にある表面（１０）から付着物を剥がして取り除くための洗浄ツールであって、
    多数の洗浄装置を有するとともに前記表面に対して作用するように設けられたフレーム構造と、
    前記表面から付着物を剥がすために噴射する水状の洗浄流体を前記洗浄装置に供給するための手段と、
    洗浄流体と付着物との水状の混合物を更なる処理へ搬送するための出口とを備えた装置において、
    各前記洗浄装置は、
    噴射ノズル（６０）を具備する回転アーム（３２３）がその内部に配置されるとともに、その縁部（４１）が前記表面（１０）からある距離（Ａ）を空けて配置されるように設けられたカップ（３１０）と、
    前記ノズル（６０）に対して洗浄流体を供給し、前記表面（１０）に噴射して付着物を剥がすとともに、前記ノズルを前記カップの内部で回転させる手段と、
    前記表面（１０）と前記縁部（４１）との間の隙間（Ａ）を通って前記カップに外部の水が流入できるように前記カップの内側から水状の混合物を引き込むことが可能な吸引本体に接続された、前記カップの中心の頂部にある出口（４３）と、を備えたことを特徴とする洗浄ツール。
19. 前記カップがドーム形状であり、前記出口（４３）が前記ドームの頂部に形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の洗浄ツール。
20. 前記回転アーム（３２３）は、前記カップの内側の表面に沿って回転し、前記回転アーム（３２３）は、前記出口（３４３）を形成している出口管（３９７）が形成されたケーシングに対して回転自在に取り付けられたグロメット（１１３）に固定されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の洗浄ツール。
21. 前記ノズル（６０）は、付着物、洗浄流体および外部の水の水状の混合物が前記カップの中心に確立された水の流れに追従するように、前記表面（１０）に向けてある角度に設定されていることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか一項に記載の洗浄ツール。
22. 前記回転アーム（３２３）は、前記ノズル（６０）に洗浄流体を供給するための流路を形成していることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の洗浄ツール。
23. 前記カップの頂部にある出口管（３９７）が、中心吸引出口（３４３）と、流体を供給するために同軸かつ外側に配置された環状空間を形成する洗浄チャンバ用の流体供給管との両方を画成し、
    前記回転自在なアーム（３２３）は、前記グロメット（１１３）を介して前記出口管（３９７）の外側に回転できるように取り付けられるとともに、摺動接続により前記環状空間を形成する流体供給管に連通していることを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか一項に記載の洗浄ツール。
24. 前記回転アーム（３２３）は、回転グロメットに連結され、前記回転アーム（３２３）は、出口（３４３）に沿って真っ直ぐ下方に延びるとともに、その中間でプロペラのように回転して付着物を前記出口（３４３）へ後方に押し上げるように設定されていることを特徴とする請求項２０に記載の洗浄ツール。
25. 前記カップは、その縁部（４１）が前記表面から一定の距離（Ａ）を空けるように設けられ、
    前記距離は、その長さを調節自在に前記フレーム構造に取り付けられたスペーサ（２１１）によって制御され、
    前記スペーサはそれぞれ、前記洗浄ツールが前記表面（１０）に沿って移動するときに、船腹の表面上にあってそれに沿って移動するように設定されたフェンダーあるいはホイール（１１１）をその自由端に有するロッド（２１１）からなることを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか一項に記載の洗浄ツール。
26. 前記距離（Ａ）が０．１〜１０ｃｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項２５に記載の洗浄ツール。
27. 船の船腹、プラットフォーム、コンクリート構造、タンク、埠頭の構造、および他の水面下の構造のような水面下にある表面を洗浄することを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一項に記載した方法および洗浄ツールの用途。
28. 浅い海洋領域、運河、海峡等にある港湾領域の底部から汚泥を収集して除去することを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか一項に記載の方法および洗浄ツールの用途。

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