JP6386802B2 - Submarine ground excavator and submarine ground excavation system - Google Patents
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本発明は、水底地盤上を移動機構により移動しながら掘削機構により水底地盤を掘削する水底地盤掘削装置および水底地盤掘削システムに関し、詳しくは軽量化を図りつつ、軟弱な水底地盤であっても地盤表面を過度に荒らすことなく効率的に移動することのできる水底地盤掘削装置およびこれを用いた水底地盤掘削システムに関するものである。 The present invention relates to a submarine ground excavation apparatus and a submarine ground excavation system that excavate a submarine ground using a excavation mechanism while moving on the submarine ground, and more particularly, to reduce the weight of the submarine ground excavation system. The present invention relates to a submarine ground excavation apparatus that can move efficiently without excessively roughening the surface, and a submarine ground excavation system using the same.
水深6000m付近の海底に、レアアースやレアメタルが分布しているエリアが確認されている。レアアース等が分布しているエリアは広く、レアアース等の含有率の高い泥土が薄く層状に存在すると予想されている。このレアアース等の含有率の高い泥土の層は、レアアース等をほとんど含んでいない表土で覆われた状態である。泥土内に含まれるレアアース等の鉱物資源を利用するために、水底地盤掘削装置で表土を除去または回収して、泥土を回収することが検討されている。 An area where rare earth and rare metals are distributed has been confirmed on the seabed at a depth of about 6000 m. The area where rare earths and the like are distributed is wide, and mud soil with a high content of rare earths and the like is expected to be thin and layered. This layer of mud with a high content of rare earth or the like is in a state covered with topsoil that hardly contains rare earth or the like. In order to use mineral resources such as rare earth contained in the mud, it has been studied to remove or collect the top soil with a submerged ground excavator and collect the mud.
水底で掘削作業を行う水底地盤掘削装置として、クローラを有する走行機構とショベルで構成される掘削機構と姿勢制御機構とを搭載したバックホウが提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載のバックホウは、姿勢制御機構により水底の傾きの影響を受けずに掘削作業を行うことができる。
A backhoe equipped with a traveling mechanism having a crawler, an excavating mechanism composed of a shovel, and a posture control mechanism has been proposed as a submarine ground excavating apparatus that performs excavation work at the bottom of the sea (see, for example, Patent Document 1). The backhoe described in
しかし、このバックホウは水底地盤上で作業を行う際に、水底地盤を乱して走行不能に陥ることがある。水底の土砂から十分な反力を得られない場合、クローラの回転による推力や掘削作業時の反力を受けた際にバックホウが水底地盤に沈み込むことが要因である。 However, when working on the bottom ground, this backhoe may disturb the bottom ground and make it impossible to run. If sufficient reaction force cannot be obtained from the bottom sediment, the backhoe sinks into the bottom ground when it receives thrust from crawler rotation or reaction force during excavation.
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は軟弱な水底地盤であっても地盤表面を過度に荒らすことなく効率的に移動することのできる水底地盤掘削装置およびこれを用いた水底地盤掘削システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to use a submarine ground excavation apparatus that can move efficiently without excessively roughing the ground surface even if it is a soft submarine ground. It is to provide an underwater ground excavation system.
上記の目的を達成するための本発明の水底地盤掘削装置は、水底地盤を掘削する掘削機構とこの掘削機構が搭載されて水底地盤上を走行するクローラを有する走行機構とで構成された機体を備えた水底地盤掘削装置において、前記機体に、上下方向に伸縮移動するスパッドと、このスパッドを水平方向にスライドさせるスライド機構とを有する走行補助体が設けられ、前記スパッドの先端部を水底地盤に埋入させた状態でこのスパッドを前記スライド機構により前記機体に対して水平方向にスライドさせることにより、このスライドさせた方向とは反対方向に前記機体を移動させる構成にしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an underwater ground excavation apparatus according to the present invention comprises an airframe comprising an excavation mechanism for excavating the underwater ground and a traveling mechanism having a crawler on which the excavation mechanism is mounted and traveling on the underwater ground. In the submarine ground excavation apparatus provided, the airframe is provided with a traveling auxiliary body having a spud that expands and contracts in the vertical direction and a slide mechanism that slides the spud in a horizontal direction, and the tip of the spud is used as a submarine ground. The spud is slid in the horizontal direction with respect to the airframe by the slide mechanism in the embedded state, and the airframe is moved in a direction opposite to the sliding direction.
本発明の水底地盤掘削システムは、複数の上記の水底地盤掘削装置と、前記掘削機構に一端が接続される圧送ホースと、この圧送ホースの他端に接続されるベース用圧送ポンプと、このベース用圧送ポンプが設置されるベースと、このベース用圧送ポンプから他の圧送ホースを介して送られる被搬送物を水上まで搬送する揚泥ラインとを備えることを特徴とする。 A submarine ground excavation system according to the present invention includes a plurality of the above-mentioned submarine ground excavation devices, a pressure hose connected at one end to the excavation mechanism, a pressure pump for a base connected to the other end of the pressure hose, and the base It is characterized by comprising a base on which a pressure pump is installed, and a muddy line that conveys the object to be conveyed sent from the base pressure pump via another pressure hose to the surface of the water.
本発明によれば走行機構にクローラを有しているので、水底地盤掘削装置は水底地盤上を機動的に走行することができる。また、水底地盤にスパッドを埋入させると、このスパッドは水底地盤上にあるクローラに比して水底地盤に対して十分な反力を生じさせるので機体姿勢を保持することができる。この状態でスライド機構によってこのスパッドをスライドさせることで、機体を移動させることができる。即ち、軟弱な水底地盤の場合は、走行補助体によって機体を移動させることができるので、地盤表面を崩して過度に荒らすこともない。それ故、機体周辺を浮泥等によって汚濁させることがなく、機体の移動にも支障が生じない。このように、水底地盤の性状に応じて機体を効率的に移動させることができる。 According to the present invention, since the traveling mechanism has the crawler, the submarine ground excavator can travel on the submarine ground flexibly. Further, when the spud is embedded in the water bottom ground, the spud generates a sufficient reaction force against the water bottom ground as compared with the crawler on the water bottom ground, so that the body posture can be maintained. In this state, the airframe can be moved by sliding the spud by the slide mechanism. That is, in the case of soft underwater ground, the body can be moved by the traveling auxiliary body, so that the ground surface is not destroyed and excessively roughened. Therefore, the surroundings of the aircraft are not polluted by floating mud and the movement of the aircraft is not hindered. In this way, the aircraft can be moved efficiently according to the properties of the water bottom ground.
スパッドの少なくとも先端部の外周面にらせん状に突起が形成され、スパッド軸心を中心にしてこのスパッドを回転させる構成にすることもできる。この構成によれば、より確実にスパッドの先端部を水底地盤に埋入させることができる。さらにスパッドを水底地盤から引き抜く際に、クローラに引き抜きに伴う反力を生じさせないため、水底地盤の乱れを減少させることができる。 It is also possible to have a configuration in which protrusions are formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of at least the tip of the spud and the spud is rotated about the spud axis. According to this structure, the front-end | tip part of a spud can be more reliably embed | buried underwater bottom ground. Furthermore, when pulling out the spud from the water bottom ground, the crawler does not generate a reaction force accompanying the pulling out, so that the disturbance of the water bottom ground can be reduced.
機体が、走行機構の上部に設置される本体と、この上部旋回と走行機構との間に設置されてこの本体を水平状態に維持する姿勢制御機構と、本体に設置されて水底地盤までの距離を測定する距離センサとを備える構成にすることもできる。 The main body is installed on the upper part of the traveling mechanism, the attitude control mechanism that is installed between the upper turning and the traveling mechanism to maintain the main body in a horizontal state, and the distance to the water bottom ground that is installed on the main body It is also possible to adopt a configuration provided with a distance sensor for measuring.
この構成によれば、本体の水平状態を保ちながら水平地盤までの距離を正確に測定できるので、掘削機構で掘削した水底地盤とまだ掘削が行われていない水底地盤とを区別しながら水底地盤掘削装置は掘削作業を行うことができる。レアアースやレアメタル等が含まれる泥土を平面かつ層状に掘削する場合、掘削中の水底地盤の高さを揃えることで広範囲の掘削作業を効率的に行うことができる。 According to this configuration, it is possible to accurately measure the distance to the horizontal ground while maintaining the horizontal state of the main body, so that the bottom ground excavation while distinguishing between the bottom ground excavated by the excavation mechanism and the bottom ground that has not yet been excavated. The device can perform excavation work. When excavating mud containing rare earth or rare metal in a flat and layered manner, it is possible to efficiently perform a wide range of excavation work by aligning the height of the water bottom ground during excavation.
本発明の水底地盤掘削システムでは、複数のそれぞれの水底地盤掘削装置はベースを中心とする広い範囲で並行して掘削作業を行えるので、効率的な水底地盤の掘削を行うには有利となる。 In the submarine ground excavation system of the present invention, each of the plurality of submarine ground excavation devices can perform excavation work in a wide range around the base, which is advantageous for efficient excavation of the submarine ground.
この水底地盤掘削システムでは、ベースと揚泥ラインとの間に配置される中継車両を備え、この中継車両が圧送ホースの巻き取りおよび繰出しをする中継リールと、この圧送ホースに接続される中継圧送ポンプとを有する構成にすることもできる。中継車両に設置される中継圧送ポンプを利用して水底地盤掘削装置により掘削される泥土等をベースから揚泥ラインまで圧送できるので、ベースは揚泥ラインからより離れた位置で掘削作業を広範囲で行うことができる。 This submarine ground excavation system includes a relay vehicle disposed between a base and a pumping line, and the relay vehicle winds and feeds the pressure feed hose, and the relay pressure feed connected to the pressure hose. A configuration having a pump is also possible. Since the mud soil excavated by the submarine ground excavator can be pumped from the base to the pumping line using the relay pumping pump installed in the relay vehicle, the base can be used for a wide range of excavation work at a position farther from the pumping mud line. It can be carried out.
以下、本発明の水底地盤掘削装置および水底地盤掘削システムを図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a submarine ground excavation apparatus and a submarine ground excavation system of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
図1および図2に例示するように本発明の水底地盤掘削装置1は、水底地盤2を掘削する掘削機構3とこの掘削機構3が搭載されて水底地盤2上を走行するクローラ4を有する走行機構5とで構成された機体6を備えている。図面では、クローラ4により走行する機体6の前後方向をx、機体6の前後方向xに直交する水平方向となる左右方向をy、鉛直方向をzとして示している。
As illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, a submarine
前後方向xに平行に配置される2つのクローラ4の間には、このクローラ4よりも前後方向xに突出する位置に設置される補助クローラ4aを設置することが望ましい。この補助クローラ4aは、機体6の前方および後方にそれぞれ設置され、機体6が前後方向xに傾いて前転または後転しそうになったとき、水底地盤2と接触して機体6を支持して機体6が前転または後転してしまうことを抑制する機能を備えている。
Between the two
この走行機構5の上部には姿勢制御機構7を介して本体8が設置されている。この実施形態では姿勢制御機構7は、鉛直方向に伸縮する複数のシリンダ7aで構成され、それぞれのシリンダ7aが伸縮することにより、水底地盤2の傾きに関わらず本体8を水平状態に維持することができる。
A
この本体8の前方と後方とに対置して配置されるそれぞれの掘削機構3は、この本体8に傾動および回転可能な状態で設置されるアーム9と、このアーム9の先端に傾動可能な状態で設置されて水底地盤2の掘削を行うヘッド10とを備える。この実施形態では、機体6の前後に掘削機構3が対置して配置されているが、機体6に設置される掘削機構3の数は1つでもよく、3つ以上でもよい。また、複数の掘削機構3を設ける場合は、それぞれを任意の位置に配置することができ、例えば平面視で本体8の中心に対して90°に直交する位置に配置することもできる。
Each
このヘッド10には、機体6に接続される圧送ホース11の一端が接続されている。ヘッド10により水底地盤2を掘削して得られる泥土等は、水とともにスラリーとしてこの圧送ホース11に送られる。この圧送ホース11に送られたスラリーは、スラリーから水を分離して水中に廃棄する分水装置などを経由して水上で待機する例えば運搬船等に送られる。
One end of a
この機体6の走行機構5には、上下方向に伸縮移動して水底地盤2に先端部を埋入させることができるスパッド12と、このスパッド12を機体6の前後方向xにスライドさせるスライド機構13とを有する走行補助体14が設けられている。図3に例示するようにこの実施形態では、スパッド12はケーシング15とこのケーシング15から水底地盤2に対して伸縮移動(伸長および収縮する方向に移動)するロッド16とを備えるシリンダ機構で構成される。このロッド16の先端部の外周面にはらせん状の突起17が形成され、ロッド16はケーシング15に対してケーシング15の筒軸心(スパッド軸心)を中心にして回転可能な状態で設置される。このスパッド12は、例えばモータ等の回転駆動源により回転するボールねじで構成することができる。このロッド16の先端部は、先端に向かって細くなる状態に形成され、水底地盤2に埋入させ易い形状になっている。
In the
走行機構5の両側面に設置されるスライド機構13は、スパッド12のケーシング15が固定されて、このケーシング15とともにスパッド12を機体6の前後方向xに移動さ
せる。この実施形態では、スライド機構13によるスライド方向に対してロッド16の伸縮移動方向が直交した状態で、スライド機構13にケーシング15が固定される。スライド機構13は、スパッド12を機体6の前後方向xに移動させる構成を備えていればよく、例えば前後方向xにロッドを進退させる油圧シリンダ、ラックアンドピニオン、またはレールに沿ってスパッド12を移動させる種々の機構を採用することができる。
The
この実施形態では、本体8に水底地盤2の上面までの距離L1、L2を測定する距離センサ19が設置されている。この距離センサ19は、機体6の左右側面からそれぞれ左右方向yに突設される水平部材18の先端部に取付けられている。この水平部材18は、水底地盤掘削装置1が掘削を行う掘削幅よりも外側の範囲まで到達する長さを有する。この距離センサ19は、例えば超音波距離センサやレーザ距離センサを利用することができる。
In this embodiment, a
次に水底地盤掘削装置1を用いた水底地盤2の掘削作業について説明する。まず、水上の船舶等から水底地盤掘削装置1を水底に降下させて、その後、水底地盤掘削装置1を掘削予定領域まで移動させる。このとき、水底地盤2が比較的固くクローラ4で走行可能な場合は、クローラ4を利用して水底地盤掘削装置1を走行させる。一方、水底地盤2が泥土等の堆積により形成された軟弱な地盤である場合は、走行補助体14を利用して水底地盤掘削装置1を移動させる。
Next, the excavation work of the water
この水底地盤掘削装置1の移動等の制御は、船舶や、FPSOやFSOと呼ばれる浮体式の洋上設備でモニター等を確認しながらジョイスティック等でオペレータが操作する遠隔操作により行う。洋上のオペレータは、水底地盤掘削装置1に設置されるカメラやセンサ等を頼りに、水底地盤掘削装置1を操作する。水底地盤掘削装置1の制御は、この遠隔操作の他に、自動制御により自動的に移動や掘削作業等を行う構成としてもよい。また図1に例示するように水底地盤掘削装置1の操作に必要な情報取得のために、カメラ付きROV(Remotely Operated Vehicle 遠隔操作無人探査機)19aを設置する構成として
もよい。このカメラ付きROVはケーブルを介して例えば本体8に接続されている。洋上のオペレータは、遠隔操作によりこのカメラ付きROVを水中で移動させながら水底地盤2の状態や水底地盤掘削装置1の状態を確認することができる。
Control of the movement of the
走行補助体14を用いて水底地盤掘削装置1を移動させる場合は、図4(a)に例示するように、まずスライド機構13を作動させてスパッド12を機体6の前方に移動させる。その後、スパッド12のロッド16を回転させながら水底地盤2に向けて伸長移動させ、その先端部を水底地盤2に埋入させる。この実施形態では先端部にらせん状の突起17が形成されたロッド16を回転させながら水底地盤2に埋入させるので、ロッド16の先端部を水底地盤2に確実に埋入させることができる。また水底地盤2に先端部が埋入されたロッド16は、らせん状の突起17により水底地盤2から抜け難くなる。なお図4(a)、(b)では説明のため、水底地盤掘削装置1の一部を省略して図示している。
When the
ロッド16を水底地盤2に埋入させた後に、図4(b)に例示するように、スライド機構13によりスパッド12を機体6の後方に移動させる。このときスパッド12の先端部は水底地盤2に拘束されて固定された状態になっているので、水底地盤2に対して機体6が前方に移動する。即ち、スパッド12が水底地盤2から水平方向の反力を得ることにより、スパッド12をスライドさせた方向とは反対方向に機体6を前進させることができる。
After the
また水底地盤2がさらに軟弱でありスパッド12の周面が十分な反力を得られない場合であっても、スパッド12の先端に水底地盤掘削装置1の重量が集中して、スパッド12の先端と水底地盤2との間の垂直荷重が大きくなり、大きな摩擦力を得ることができるの
で、機体6を前進させることができる。
Further, even when the
水底地盤2に埋入させるロッド16の長さは、水底地盤2の硬さに応じて変更することが望ましい。スライド機構13によりスパッド12を移動させる際に、水底地盤2が容易に崩れてしまうほど水底地盤2が軟弱な場合は、ロッド16をより深く水底地盤2に埋入させる必要がある。スライド機構13によりスパッド12を移動させる際にロッド16の先端部が水底地盤2に安定して拘束される埋入長さの範囲内で、ロッド16をより浅く水底地盤2に埋入させることが望ましい。ロッド16を埋入させる長さが短いほど、水底地盤2に対するロッド16の抜き差しを迅速に行うことができるので、走行補助体14を利用した機体6の移動をスムーズに行うことが可能となる。
It is desirable to change the length of the
水底地盤掘削装置1が走行補助体14を利用して前進する際にはクローラ4を停止させてもよく、クローラ4により推進力が得られる場合はクローラ4を作動させてもよい。つまり、走行補助体14は単独で使用することもでき、クローラ4と同時に使用することも可能である。
The
クローラ4を停止して走行補助体14のみで機体6を移動させる際は、ロッド16の先端部を水底地盤2に単に埋入させるだけでなく、さらにロッド16を深く埋入させることにより、機体6の荷重をロッド16の先端に集中させてクローラ4の水底地盤2に対する接地圧を小さくすることが望ましい。
When the
これにより、走行補助体14で機体6を移動させる際に、水底地盤2上を引きずられる状態で移動するクローラ4と水底地盤2との間の摩擦力が小さくなり、機体6を移動させる際の抵抗を抑制できるからである。またクローラ4と水底地盤2との間の摩擦力が小さくなることにより、クローラ4が堆積泥土をまきあげて周囲を汚濁させる問題を回避するには有利となる。
As a result, when the
スライド機構13により機体6の後方に移動させたスパッド12は、ロッド16を逆回転させて収縮移動させながら水底地盤2から抜き取る。このスパッド12を再び機体6の前方にスライド機構13により移動させて、その後、水底地盤2に埋入させる。以上を繰り返して、水底地盤掘削装置1は水底地盤2上を移動することができる。上記のスライド機構13によるスパッド12の移動方向を逆にすれば、水底地盤掘削装置1を後進させることができる。
The
スパッド12の先端部を水底地盤2に埋入させる構成により、水底地盤2とスパッド12との間に大きな摩擦力が得られるので、クローラ4で進むことが困難な軟弱な水底地盤2であっても、水底地盤掘削装置1を効率的に移動させることができる。
The structure in which the tip of the
また走行補助体14は、スパッド12を埋入させるときにだけ水底地盤2と接触するので、水底地盤2の表面を過度に荒らして堆積泥土等を舞い上がらせて周囲が汚濁した状態になることを抑制できる。オペレータは水底地盤掘削装置1を遠隔操作するので、水底地盤掘削装置1に設置されるカメラによる周囲の確認等を良好に行うことができる。そのため、水底地盤掘削装置1を効率的に移動させることができ、このことは作業効率を向上させるには多大なメリットになる。また周囲の汚濁を抑制できるので、水底地盤掘削装置1に設置される各種センサ等の誤作動を抑制するには有利である。
Moreover, since the traveling
この実施形態では、機体6の左右側面にそれぞれ走行補助体14を設置する構成であるが、本発明の水底地盤掘削装置1はこの構成に限られない。機体6の左右側面に加えて、ロッド16が左右方向yに移動する状態に構成した走行補助体14を、機体6の前後側面に設置することもできる。この構成により、走行補助体14を利用して機体6を左右方向
yに移動させることが可能となる。
In this embodiment, it is the structure which installs the driving | running | working
図5に例示するようにスパッド12は、スライド機構13に設置される昇降機構20と、この昇降機構20により水底地盤2に対して接近離間させるロッド16とを備える構成にすることもできる。なお、スパッド12の構成は、これに限らずロッド16を水底地盤2に埋入させることができる構成であればよい。
As illustrated in FIG. 5, the
図5の走行補助体14は、スパッド12とスライド機構13との間に、水底地盤2に対するスパッド12の伸縮方向を変化させる傾動機構21が設置されている。例えば機体6を前進させる場合に、傾動機構21によりスパッド12の先端を後方側に傾けてから、ロッド16を水底地盤2に向けて伸長移動させて埋入させる。この構成により、スライド機構13によりスパッド12を後方に移動させる際の力の分力が、スパッド12の先端と水底地盤2との間に生じるので、スパッド12と水底地盤2との間の摩擦力を増大させ、機体6を移動させるには有利となる。
In the traveling
この走行補助体14は、ロッド16の先端部にらせん状の突起17が形成されず、先端に向かって細くなるテーパー形状になっている。この構成により、ロッド16を回転させるための機構が不要となるので、スパッド12の構造を単純化することができる。
The traveling
上記の走行機構5や走行補助体14を利用して所定の位置まで移動した水底地盤掘削装置1は、掘削機構3による水底地盤2の掘削を開始する。掘削機構3は、アーム9の傾動によりヘッド10を水底地盤2に接地させて、アーム9を動作させながら掘削を行う。
The underwater
図6に例示するようにヘッド10は、水底地盤2と対向する側に開口部22を形成される筐体23と、この筐体23の内部で回転しながら水底地盤2を掘削する掘削ローラ24とを備える。掘削ローラ24は、円柱状の回転体25と、この回転体25の外周面に突設される複数の掘削用突起26とを備える。
As illustrated in FIG. 6, the
この実施形態のヘッド10は、掘削ローラ24をそれぞれ設置される2つの筐体23を有している。この2つの筐体23は、平行に配置した後に一端側を他端側よりも接近させた状態で連結部材27により連結される。
The
掘削機構3により掘削された水底地盤2は、例えば連結部材27に形成された吸い込み口28から水とともにスラリーとして吸引され、アーム9の内部に配置された圧送ホース11を経由して、上方に圧送させる。この圧送ホース11により送られたスラリーは、例えば水上で待機する運搬船等に回収される。このスラリーは、運搬船等に設置されるポンプ等の稼働により吸引されて回収されてもよく、水底地盤掘削装置1に設置されるポンプの稼働により運搬船等まで圧送されて回収されてもよい。
The
ヘッド10の構造は上記に限定されず、水底地盤2を掘削してこの掘削により得られる泥土等を水とともにスラリーとして回収できる構成であればよい。従来の浚渫作業に利用されているヘッド等を利用することもできる。
The structure of the
レアアース等の鉱物資源は海域により異なるが、水底地盤2の表面から深さがおよそ2m〜3mの範囲に薄く広く分布していることが多いので、掘削機構3により掘削を行う際は、第1層の掘削、第2層の掘削というように、同じ場所を薄層状に段階的に掘削することが望ましい。そのため、水底地盤掘削装置1は、走行補助体14等で機体6を移動させながら、アーム9の旋回等によりヘッド10を扇形状に移動させて例えば0.5m〜1.0m程度の深さで薄く広く水底地盤2を掘削する。
Mineral resources such as rare earths vary depending on the sea area, but since the depth is often thin and widely distributed in the range of about 2 m to 3 m from the surface of the
機体6の移動にともない、まず機体6の前方に設置される掘削機構3により水底地盤2が掘削される。その直後に機体6の後方に設置される掘削機構3により同じ場所の水底地盤2は再び掘削される。つまり、水底地盤掘削装置1の1回の通過により、水底地盤2は1.0m〜2.0mの深さで掘削される。
As the
このとき、図2に例示するように距離センサ19により機体6が走行して掘削を行っているレーンに対して、隣接するレーンの水底地盤2までの距離L1、L2を測定することが望ましい。これにより、掘削を既に行った領域と掘削が行われていない領域を検知することができる。また第1層まで掘削が完了したレーンと第2層まで掘削が完了したレーンなど、何層目まで掘削が完了しているかを検知することもできる。水底地盤2までの距離を測定しながら掘削を行うので、この水底地盤掘削装置1は効率的に薄く広く掘削を行うのに有利である。
At this time, as illustrated in FIG. 2, it is desirable to measure the distances L <b> 1 and L <b> 2 to the
図7および図8に例示するように水底地盤掘削装置1が姿勢制御機構7を備えている場合は、機体6が走行して掘削を行っているレーンが前後方向xに傾斜している場合であっても、複数のシリンダ7aが伸長または収縮することにより掘削機構3が設置される本体8を水平な状態に維持できるので、水底地盤2の傾きに関わらず掘削機構3による掘削を効率的に行うことができる。
As illustrated in FIGS. 7 and 8, when the submarine
またレーンが左右方向yに傾斜している場合も、距離センサ19が設置される本体8を水平な状態に維持できるので、本体8に突設される水平部材18から水底地盤2までの距離L1、L2を測定する精度を向上できる。図7では説明のため掘削機構3等の一部の構成を省略している。
Further, even when the lane is inclined in the left-right direction y, the
この姿勢制御機構7を構成するシリンダ7aの数および配置は上記に限られず、水底地盤2の傾きから独立して本体8を水平に維持できる構成であればよい。また姿勢制御機構7はシリンダ7aで構成される機構に限らず、本体8を水平に維持できる構成であればよい。
The number and arrangement of the
図9および図10に例示する本発明の水底地盤掘削システム29は、複数の水底地盤掘削装置1とともに水底に沈められるベース30と、このベース30に設置されて水底地盤掘削装置1に向けて圧送ホース11の巻取りおよび繰出しをするベース用リール31と、このベース用リール31に巻回される圧送ホース11の他端に接続されるベース用圧送ポンプ32と、このベース用圧送ポンプ32から延びる圧送ホース11に接続される揚泥ライン33とを備えている。このベース用リール31とベース用圧送ポンプ32との間に、スラリーから水を分離して水中に廃棄する分水装置を設置することもできる。この揚泥ライン33は、水上に向かって延設され、水上で待機する運搬船等にレアアース等を含むスラリーを搬送する。このベース用リール31とベース用圧送ポンプ32は、複数の水底地盤掘削装置1に対応する数だけベース30に設置される。複数の水底地盤掘削装置1から圧送されるスラリーは、合流部33aを介して1本の揚泥ライン33から水上に運搬される。ベース30と揚泥ライン33との間の距離が長い場合には、この間の圧送ホース11に中継車両34を接続することもできる。
A bottom
中継車両34は、圧送ホース11の巻取りおよび繰出しをする中継リール35と、この中継リール35に巻回される圧送ホース11に接続される中継圧送ポンプ36と、水底地盤2上を走行するためのクローラ37とを備えている。水底地盤掘削装置1により掘削、回収されるレアアース等を含むスラリーは、ベース用圧送ポンプ32の稼働により水底地盤掘削装置1からベース30まで圧送され、中継車両34が設置される場合にはこの中継車両34に設置される中継圧送ポンプ36の稼働によりベース30から揚泥ライン33まで圧送される。この中継車両34を設置することにより、スラリーを長距離搬送できるの
で、揚泥ライン33から離れた位置にベース30を設置して水底地盤掘削装置1による掘削作業を行うことが可能となる。そのため、FPSOなど移動させにくい洋上設備に揚泥ライン33が接続される場合には、この揚泥ライン33を移動させることなく、この地点を中心にベース30を広い範囲で移動させながら水底地盤2の掘削を行うことが可能となり、掘削作業の効率を向上できる。
The
この中継車両34の走行や中継圧送ポンプ36の作動等は、オペレータにより遠隔操作で制御される。この遠隔操作の他に、自動制御により自動的に移動や中継圧送ポンプ36の作動の制御等を行う構成としてもよい。また水底地盤2の状態や中継車両34の状態を確認するために、図1に例示するカメラ付きROV19aを中継車両34に設置する構成としてもよい。
The running of the
ベース30を揚泥ライン33の近傍に設置して掘削を行う場合には、中継車両34を設置せずにベース用圧送ポンプ32と合流部33aとを圧送ホース11で直接連結する構成にすることもできる。また揚泥ライン33を接続される洋上設備の移動が容易な場合は、中継車両34を設置せずに、揚泥ライン33が接続される洋上設備とともにベース30を移動させながら掘削作業を行う構成にすることもできる。
When excavation is performed by installing the base 30 in the vicinity of the
また1基のベース30に対して複数台の中継車両34を直列的に接続することで、揚泥ライン33から離れた位置であってもベース30を設置して掘削作業を行うことが可能となる。この中継車両34にも、水底地盤掘削装置1と同様に走行補助体14を設置することが望ましい。
Further, by connecting a plurality of
揚泥ライン33は、ホースや管などで構成され、揚泥ライン33内の被搬送物であるスラリーに気泡を供給してこの浮力によりスラリーを水上に運搬するいわゆるエアリフターと呼ばれる構造を備えている。水上の船舶等に設置されるポンプにより揚泥ライン33内のスラリーを吸引して揚送してもよいが、船舶等からベース30までの距離が長くなる程、吸引による揚泥はエネルギ効率が低下して困難となるので、エアリフターを採用することが望ましい。
The
この実施形態ではベース30は、互いに離れた位置に設置される少なくとも3つのトランスポンダ38を備えている。この構成によれば、ベース30から離れて掘削作業を行う水底地盤掘削装置1は、それぞれのトランスポンダ38までの距離を測定することにより、ベース30に対する自己の位置(座標)を取得することができる。それぞれのトランスポンダ38を予めベース30に設置しておくと、水底でトランスポンダ38を配置する作業等が不要となるので、水底地盤2の掘削作業の作業効率を向上するには有利となる。
In this embodiment, the
水深が比較的浅く、水底地盤2の複数の地点にトランスポンダ38を容易に設置できる場合は、互いの距離を離して広い範囲に複数のトランスポンダ38を設置することが望ましい。トランスポンダ38どうしの距離が離れているほど、水底地盤掘削装置1の座標を取得する際の精度を向上できる。
In the case where the water depth is relatively shallow and the
図10に例示するように、水底地盤掘削システム29を利用して水底地盤2の掘削を行う際には、水底地盤2を一定の領域ごとのセル39に区切り、1つのセル39内で1台の水底地盤掘削装置1を往復移動させながら薄層掘削を行っていく。このセル39は、例えば200m四方の正方形に設定する。この実施形態では、1つの揚泥ライン33に対して、2つのベース30を水底に沈めて、さらにこのベース30に搭載される複数の水底地盤掘削装置1により掘削作業を行っている。揚泥ライン33から遠い位置にあるベース30との圧送ホース11の接続は、中継車両34を介して行っている。図10に例示する実施形態では、揚泥ライン33を中心とした同心円上に複数のセル39を設定して、水底地盤掘削装置1により順次掘削を行っている。図10には説明のため、揚泥ライン33を中心として異なる半径を有する同心円の円弧rを図示している。
As illustrated in FIG. 10, when the
またこの実施形態の水底地盤掘削装置1は、ベース30に設置されるトランスポンダ38との信号の送受信により、ベース30に対する自己の位置(座標)を検知することができるので、予め設定されたセル39内で掘削作業を効率的に行うことができる。水底地盤掘削装置1が、自己の圧送ホース11が接続されていない他のベース30のトランスポンダ38からの信号を利用して、自己の座標を検知する構成としてもよい。これにより、水底地盤掘削装置1の座標を取得する際の精度をさらに向上できる。図10では、説明のため掘削が行われていないセル39の外周を破線で示している。
In addition, the submarine
レアアース等の資源は浅く広く分布しているので、水上の船舶等で回収された泥土の比重等の分析を行いながら、何層まで掘削するかを決定する。このとき、水底地盤掘削装置1は距離センサ19により水底地盤2までの距離を測定しているので、この距離のデータと水底地盤掘削装置1の座標から資源の分布状況を推定することができる。
Since resources such as rare earths are shallow and widely distributed, the number of layers to be drilled is determined while analyzing the specific gravity of the mud collected by waterborne ships. At this time, since the submarine
周辺の掘削作業が完了したベース30は、作業船等により引き上げて他の場所に移動させる。ベース30の移動は、ベース30を水上に引き上げた後に移動させる方法を採用してもよく、作業船等からワイヤ等で懸吊した状態で水底近傍を移動させる方法を採用してもよい。揚泥ライン33を中心とした同心円状にベース30を順次配置することにより、ベース30と中継車両34と揚泥ライン33が一直線状に並ぶので、圧送ホース11の取り回しが容易となり、ベース30と中継車両34等の操作制御が容易となる。
The base 30 that has completed the peripheral excavation work is lifted by a work boat or the like and moved to another location. For the movement of the
揚泥ライン33から離れた位置のセル39で掘削作業を行う場合は、ベース30と揚泥ライン33との間に中継車両34を接続して、この中継車両34の中継圧送ポンプ36を利用してスラリーの長距離搬送を行う。
When excavation work is performed in the
1 水底地盤掘削装置
2 水底地盤
3 掘削機構
4 クローラ
5 走行機構
6 機体
7 姿勢制御機構
8 本体
11 圧送ホース
12 スパッド
13 スライド機構
14 走行補助体
17 らせん状の突起
19 距離センサ
21 傾動機構
29 水底地盤掘削システム
30 ベース
31 ベース用リール
32 ベース用圧送ポンプ
33 揚泥ライン
34 中継車両
35 中継リール
36 中継圧送ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記機体に、上下方向に伸縮移動するスパッドと、このスパッドを水平方向にスライドさせるスライド機構とを有する走行補助体が設けられ、前記スパッドの先端部を水底地盤に埋入させた状態でこのスパッドを前記スライド機構により前記機体に対して水平方向にスライドさせることにより、このスライドさせた方向とは反対方向に前記機体を移動させる構成にしたことを特徴とする水底地盤掘削装置。 In a submarine ground excavation apparatus comprising a body composed of a excavation mechanism for excavating the submarine ground and a traveling mechanism having a crawler on which the excavation mechanism is mounted and traveling on the submarine ground,
The airframe is provided with a traveling auxiliary body having a spud that expands and contracts in the vertical direction and a slide mechanism that slides the spud in the horizontal direction, and the spud is embedded in the water bottom ground. The submarine ground excavation apparatus is configured to move the airframe in a direction opposite to the sliding direction by sliding the airframe horizontally with respect to the airframe by the slide mechanism.
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JP2002227246A (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-14 | Komatsu Ltd | Operating vehicle available on irregular ground |
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