JP6308480B1 - 密閉型グラブバケット - Google Patents

Abstract

【課題】グラブバケット上昇時の土砂の流出・拡散を防止し、且つ、土運船等へ土砂を積み込む時の余水を低減することができる密閉型グラブバケットの提供。【解決手段】密閉型グラブバケット１は、各シェル６，６に、その内部に回動支軸１５を介して回動自在に支持されたフラップ部材１６と、上面又は外側面の所定の高さ位置に開口した水抜き孔１７，１７と、フラップ部材１６の回動半径方向先端側が水抜き孔１７，１７よりも高い位置まで回動することを規制する上限規制用ストッパー１８，１８とを備え、グラブを密閉型とすることで掘削時や上昇時における汚濁を抑止し、且つ、フラップ部材１６によってグラブ内に取り込まれる余水量を低減する。【選択図】図１

Description

本発明は、水底土砂の浚渫作業に使用される密閉型グラブバケットに関する。

グラブバケットは、クレーン等の昇降装置に吊り持ちされた支持体と、支持体に回動可能に支持された一対のシェルと、シェルを開閉方向に動作させるグラブ開閉機構とを備え、両シェルを開放した状態で着底させ、刃先を水底部に食い込ませ、その状態から両シェルを閉じて水底土砂を掴み取るようになっている。

その際、グラブバケット内には、土砂とともに水（以下、余水という）が取り込まれ、一般に使用されている開放型グラブバケットでは、グラブバケットを上昇させた際、シェル上面の開口部から余水とともに土砂が流出・拡散するという問題があった。

一方、このような土砂の流出・拡散を防止するものとして、密閉型グラブバケットが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

この密閉型グラブバケットは、シェル上面を閉鎖する蓋を備え、両シェルが閉じられた状態においてシェル内部が密閉されることで土砂の流出・拡散を抑制することができるようになっている。

尚、開放型グラブバケットにおいては、シェル内に回動自在なフラップ部材を設け、掴み動作に連動してフラップ部材が回動することにより、フラップ部材に押されて余水が上部開口よりシェル外に排出され、シェル内に取り込まれる余水量を大幅に減らし、余水とともに土砂が流出・拡散し難くなるようにしたものが開発されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００８−２５５６９１号公報 特開２０１４−０９４８３２号公報

しかしながら、従来の密閉型グラブバケットでは、土砂を掴み取った際、土砂とともに密閉されたシェル内に余水も取り込まれる為、土運船等に土砂を積み込む際、土運船等に土砂とともに余水も排出され、その分、土運船に積載可能な土砂量が制限されるという課題があった。

特に、一つの密閉型バケットで粗掘りから仕上げ掘りまで行う場合は、大きめのグラブバケットを使用するため、仕上げ掘りのように土砂厚みが小さい場合、その分、シェル内に取り込まれる余水量が多くなり、含泥率が低くなるという問題があった。

一方、特許文献２に示すグラブバケットは、フラップ部材による高い余水低減効果が得られるが、その構造上、開放型グラブバケットであることが適用の前提となっていた。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、グラブバケット上昇時の土砂の流出・拡散を防止し、且つ、土運船等へ土砂を積み込む時の余水を低減することができる密閉型グラブバケットの提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、支持体に回動可能に支持された一対のシェルと、該シェルを開閉方向に動作させるグラブ開閉機構とを備え、閉鎖時において前記両シェルの開口部が互いに突き合わされて内部が密閉されるようにしてなる密閉型グラブバケットにおいて、前記各シェルには、その内部に回動支軸を介して回動自在に支持され、閉鎖時に取り込まれた土砂の上面を覆うフラップ部材と、上面又は外側面の所定の高さ位置に開口した水抜き孔と、前記フラップ部材の回動半径方向先端側下面が前記水抜き孔よりも高い位置まで回動することを規制する上限規制用ストッパーとを備えている密閉型グラブバケットにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記シェルの上面を閉鎖する着脱可能な上面蓋部を備え、前記水抜き孔は、前記上面蓋部の下縁部に形成されていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記フラップ部材は、中空部を有する外殻体と、前記中空部内に充填された充填材とを備えていることにある。

本発明に係る密閉型グラブバケットは、請求項１の構成を具備したことにより、掘削時における土砂の拡散を抑えることができる。

また、この密閉型グラブバケットは、掘削後に水面上に移動させる際、グラブ内の余水が水抜き孔より排出されるので、グラブ内の余水量を低減し、土運船等に積み込む土砂の含泥率を上げることができる。

さらに、この密閉型グラブバケットは、グラブ内が密閉され、且つ、フラップ部材によって余水と土砂とが互いに隔離された状態にあり、グラブ内の余水の汚濁が抑制されているので、グラブ内の余水が水抜き孔より排出される際の周辺水域への汚濁の拡散を抑制できる。

また、本発明において、請求項２の構成を具備したことにより、既存のグラブバケットにも適用することができる。

更に、本発明において、請求項３の構成を具備したことにより、万が一に外殻体が破損した場合であっても、常に一定の体積を確保することができる。

本発明に係る密閉型グラブバケットを示す正面図である。 同上の側面図である。 （ａ）は図１中の密閉型グラブバケットのシェル部分を示す断面図、（ｂ）は同Ａ-Ａ線矢視図である。 本発明に係る密閉型グラブバケットを使用した浚渫作業におけるグラブバケット下降時の状態を示す部分破断正面図である。 同上の着底時の状態を示す部分破断正面図である。 同上の土砂を掴んだ状態を示す部分破断正面図である。 同上のグラブバケットを水面上まで上昇させた際の状態を示す部分破断正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る密閉型グラブバケットの土砂量毎の余水量を比較した部分破断正面図、（ｄ）は従来の密閉型グラブバケットの余水量を示した部分破断正面図である。

次に、本発明に係る密閉型グラブバケットの実施態様を図１〜図８に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は密閉型グラブバケット、符号２は水底部、符号３は水面である。また、本実施例では、図１の紙面奥行き方向を前後として説明する。

密閉型グラブバケット１は、図１、図２に示すように、吊りワイヤ４，４に支持された支持体５と、支持体５に回動可能に支持された一対のシェル６，６と、シェル６，６を開閉方向に動作させるグラブ開閉機構とを備え、両シェル６，６が開閉可能なグラブを形成している。

支持体５は、吊りワイヤ４，４に支持された上部フレーム７と、上部フレーム７下に配置された下部フレーム８と、上端が上部フレーム７に回動可能に支持され、下端がシェル６の側面部に回転可能に支持されたアーム９，９とを備え、各シェル６，６は、その上端が下部フレーム８に支軸１０を介して回動可能に支持されるとともに、その側部がアーム９，９を介して上部フレーム７に吊り持ちされている。

上部フレーム７は、吊りワイヤ４，４を介してバケット移動手段であるクレーン（図示せず）に吊り持ちされ、クレーンによって密閉型グラブバケット１全体が上下方向及び水平方向に移動できるようになっている。

下部フレーム８は、操作ワイヤ１１の繰り出し・巻取り動作によって上部フレーム７に対して相対的に昇降するようになっている。

そして、各シェル６，６は、上部フレーム７に対する相対的な下部フレーム８の昇降に連動して開閉動作、即ち、下降することにより両シェル６，６がグラブ開放方向に回動し、上昇することにより両シェル６，６がグラブ閉鎖方向に回動するようになっている。

各シェル６，６は、円弧状のシェル本体板部１２と、シェル本体板部１２の両側縁に連結された前後の側板部１３，１３とを備え、側板部１３，１３の上端が下部フレーム８に支軸１０を介して回動可能に支持され、両シェル６，６が閉じられた状態、即ちグラブが掴み状態にある場合には、シェル本体板部１２下縁の刃先部１２ａ及び両側板部１３，１３の相手側縁部１３ａが互いに密着し、グラブの下側及び前後側部が閉鎖されるようになっている。

また、各シェル６，６には、上面を閉鎖する上面蓋部１４がそれぞれ備えられ、両シェル６，６が閉じられた状態、即ちグラブが掴み状態にある場合には、上面蓋部１４の相手側縁が互いに密着し、両シェル６，６からなるグラブ内部が密閉された状態となる。

尚、上面蓋部１４は、鋼板等をもって形成され、シェル６，６に対し着脱可能に備えられている。

また、各シェル６，６には、その内部に回動支軸１５を介して回動自在に支持されたフラップ部材１６と、上面又は外側面の所定の高さ位置に開口した水抜き孔１７，１７と、フラップ部材１６の回動半径方向先端側下面が水抜き孔１７，１７よりも高い位置まで回動することを規制する上限規制用ストッパー１８とを備え、掘削時に土砂に押されてフラップ部材１６が回動するようにしている。

フラップ部材１６は、図３に示すように、直方体状のフラップ本体２０と、フラップ本体２０の上端に突設された軸支部２１とを備え、フラップ本体２０が軸支部２１を介して回動支軸１５に回動可能に支持されている。

フラップ本体２０は、中空部を有する鋼製の外殻体２２と、中空部内に充填された発砲スチロール等からなる充填材２３とを備え、万が一に外殻体２２が破損した場合、内部への土砂や水の侵入を防止し、常に一定の体積が確保されるようになっている。

尚、フラップ部材１６の態様は、上記実施例に限定されず、シェル６，６の形状等に合わせて適宜形状を決定することができる。

水抜き孔１７，１７は、シェル６，６の上面又は外側面の所望の位置に開口し、本実施例では、着脱可能な上面蓋部１４の下端部に板厚方向に貫通した水抜き孔１７，１７が形成され、上面蓋部１４をシェル６，６に固定することにより、シェル６，６の上面又は外側面の所望の位置に水抜き孔１７，１７が配置されるようにしている。

尚、この水抜き孔１７，１７は、シェル６，６の上面を閉鎖する上面蓋部１４の面積に比べ十分に小さく、グラブバケットの密閉度を損なわない大きさとなっている。

また、水抜き孔１７，１７には、透水性を有するフィルターを設け、バケット内の土砂ｃが水抜き孔１７，１７より外部に流出しないようにしてもよい。

上限規制用ストッパー１８は、上面蓋部１４の内側面に溶接等によって固定され、図３中一点鎖線で示す位置までフラップ部材１６が回動した場合、フラップ部材１６の上面が当て止めされ、フラップ部材１６の回動半径方向先端側が前記水抜き孔１７，１７よりも高い位置まで回動することを規制するようになっている。

また、前後側板部１３，１３の下端開口部側には、下限規制用ストッパー１９が突設され、フラップ部材１６が開口部より外部に突き出ないように規制している。

次に、上述の如き密閉型グラブバケット１０を使用した浚渫作業について図４〜図７に基づいて説明する。

先ず、密閉型グラブバケット１をクレーン船等のクレーン（図示せず）によって浚渫位置まで移動させるとともに、図４に示すように、操作ワイヤ１１を繰り出し、両シェル６，６を開放させた状態とし、その状態で水中を下降させる。

次に、図５に示すように、水底部２に密閉型グラブバケットを着底させ、密閉型グラブバケット１の自重による圧力によって両シェル６，６の刃先を水底部２に食い込ませる。

その際、両シェル６，６内には、水底部２の土砂が開口から内部に取り込まれ、その土砂に押されてフラップ部材１６が回動支軸１５回りに上側に回動する。

次に、図５の状態から操作ワイヤ１１を巻き取り、上部フレーム７に対し下部フレーム８を相対的に上昇させると、図６に示すように、両シェル６，６が閉鎖方向に動作し、両シェル６，６によって、水底部２の土砂を掘削する。

その際、両シェル６，６内に掘削された土砂ｃが取り込まれることで、その取り込まれた土砂量に応じてフラップ部材１６が上側に回動し、それに伴い、フラップ部材１６に押されてシェル６，６内部の水が水抜き孔１７，１７より押し出される。

尚、取り込まれた土砂ｃが多い場合には、フラップ部材１６の上面が上限規制用ストッパー１８に当て止めされ、フラップ部材１６の回動半径方向先端側が水抜き孔１７，１７よりも高い位置まで回動しないようになっている。

そして、図６に示すように、両シェル６，６が互いに突き合わされてグラブが閉鎖されると、グラブ内部は、フラップ部材１６が土砂ｃの上面を覆い、内部に取り込まれた土砂ｃの上面が水抜き孔１７，１７より低い位置になるように抑え込まれる。

また、グラブ内部に土砂ｃとともに取り込まれた水（以下、余水ｗという）は、フラップ部材１６によって押し上げられ、水抜き孔１７，１７より排出され、残存する余水ｗがグラブ内の高い位置に溜まった状態になっている。

さらに、グラブ内部では、余水ｗと土砂ｃとが互いにフラップ部材１６，１６によって隔離されており、余水ｗに土砂ｃが混合しないようになっている。

次に、グラブを閉じた状態で、図７に示すように、クレーンによって密閉型グラブバケット１を吊り上げ、水面３上に移動させると、グラブ内の水抜き孔１７，１７より高い位置にある余水ｗは、当該水抜き孔１７，１７より外部に排出される。

その際、水抜き孔１７，１７より排出される余水ｗは、フラップ部材１６によって土砂ｃから隔離され、土砂ｃが混合していないので、水抜き孔１７，１７より排出されても周辺水域へ汚濁が拡散しない。

そして、特に図示しないが、密閉型グラブバケット１をクレーンによって土運船の位置まで移動させ、その位置で両シェル６，６を開放方向に動作させ、内部の土砂ｃを土運船に積み込む。

尚、両シェル６，６を開放し、土砂がシェル６，６内より除去されることにより、各フラップ部材１６は、自重によって下側に回動し、図４に示す元の位置に回復する。

このように構成された密閉型グラブバケット１では、グラブを密閉型構造としたことによって、開放型グラブバットに比べて掘削時の土砂拡散による汚濁を抑制することができる。

本願発明に係るフラップ部材を備えた密閉型グラブバケット、一般的な密閉型グラブバケット及び一般的な開放型グラブバケットの濁り発生源単位、即ち単位取り扱い土砂量に対する汚濁発生量を比較すると、以下の表に示すように、本願発明に係る密閉型グラブバケットは、一般的な密閉グラブバケットと略同等の性能を発揮し、一般的な開放型グラブバケットに比べて汚濁が抑制されていることがわかる。

尚、上記表の密閉型グラブバケット（一般）及び開放型グラブバケット（一般）のデータは、「しゅんせつ埋立による濁り等の影響の事前予測マニュアル」（運輸省第４港湾建設局海域整備課編、１９８２年３月発行、９６頁）より引用した。

また、密閉型グラブバケット１では、シェル６，６内部に回動自在なフラップ部材１６を備えることによって、回動するフラップ部材１６に押されて水抜き孔１７，１７より余水ｗが排出されることによって、シェル６，６内に取り込まれる余水量を低減することができる。

更に、この密閉型グラブバケット１では、密閉型グラブバケット１を水面３上に移動させた際、グラブ内の余水ｗが水抜き孔１７，１７より排出されるので、グラブ内の余水量を減らすことができ、土運船等に積み込まれる土砂の含泥率を上げることができる。

図８は、掘削する土砂量の違いによるグラブ内の余水量を比較した概略図である。尚、図中符号３０は、従来の密閉型グラブバケットを示し、本願発明に係る密閉型グラブバケット１と同様の構成には同一符号付している。

図８（ｄ）に示すように、従来の密閉型グラブバケット３０では、グラブ内が密閉されているため、グラブ内の土砂ｃを除く部分全体に余水ｗが取り込まれる為、含泥率が低くなっている。

一方、図８（ａ）〜（ｃ）に示す本願発明に係る密閉型グラブバケット１は、グラブ内の水抜き孔１７，１７より上に溜まった余水ｗが確実に排出されるので、土砂ｃを土運船等に積み込む段階でグラブ内に残存する余水ｗが大幅に低減されており、その分、含泥率を上げることができる。

その際、この密閉型グラブバケット１では、シェル６，６に上限規制用ストッパー１８を備え、フラップ部材１６が水抜き孔１７，１７の位置より上に移動しないようにしているので、シェル６，６内に取り込まれた土砂ｃの上面位置が水抜き孔１７，１７下に抑えられている。また、フラップ部材１６によってグラブ内の余水ｗと土砂ｃとが隔離され、余水ｗに土砂ｃが混合していないので、水抜き孔１７，１７から余水ｗが排出される際の周辺水域への汚濁の拡散を抑制することができる。

尚、上述の実施例では、単索式のグラブバケットを例に説明したが、両シェル６，６の開閉機構は、これに限定されず、例えば、複索式のグラブバケットであってもよく、油圧式の開閉機構を備えるものであってもよい。

ｃ 土砂
ｗ 余水
１ 密閉型グラブバケット
２ 水底部
３ 水面
４ 吊りワイヤ
５ 支持体
６ シェル
７ 上部フレーム
８ 下部フレーム
９ アーム
１０ 支軸
１１ 操作ワイヤ
１２ シェル本体板部
１３ 側板部
１４ 上面蓋部
１５ 回動支軸
１６ フラップ部材
１７ 水抜き孔
１８ 上限規制用ストッパー
１９ 下限規制用ストッパー
２０ フラップ本体
２１ 軸支部
２２ 外殻体
２３ 充填材

Claims (3)

1. 支持体に回動可能に支持された一対のシェルと、該シェルを開閉方向に動作させるグラブ開閉機構とを備え、閉鎖時において前記両シェルの開口部が互いに突き合わされて内部が密閉されるようにしてなる密閉型グラブバケットにおいて、
   前記各シェルには、その内部に回動支軸を介して回動自在に支持され、閉鎖時に取り込まれた土砂の上面を覆うフラップ部材と、上面又は外側面の所定の高さ位置に開口した水抜き孔と、前記フラップ部材の回動半径方向先端側下面が前記水抜き孔よりも高い位置まで回動することを規制する上限規制用ストッパーとを備えていることを特徴とする密閉型グラブバケット。
2. 前記シェルの上面を閉鎖する着脱可能な上面蓋部を備え、前記水抜き孔は、前記上面蓋部の下縁部に形成されている請求項１に記載の密閉型グラブバケット。
3. 前記フラップ部材は、中空部を有する外殻体と、前記中空部内に充填された充填材とを備えている請求項１又は２に記載の密閉型グラブバケット。

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