JP6501648B2 - Submarine ground core sampling method and core sampling apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、海底地盤から試料のためのコアを採取するコアサンプリング方法及びコアサンプリング装置に関する。   The present invention relates to a core sampling method and a core sampling apparatus for collecting a core for a sample from a seabed ground.

海底地盤からコアを採取するため、従来より海底地盤のコアサンプリング装置が数多く開発されている(特許文献1〜4参照)。これらの従来のコアサンプリング装置は、海底地盤上に鎮座した状態で海底地盤を掘削してコアを採取するものであり、海底地盤上に載置されるフレーム体を備えている。そして、コアチューブが取り付けられるスピンドル、スピンドルを回転させるモータやスピンドルを給進、後退させるモータ、モータに給電するバッテリー、その他の部品をフレーム体に取り付けることにより構成されている。   In order to extract a core from the seabed ground, a number of core sampling devices for the seabed ground have conventionally been developed (see Patent Documents 1 to 4). These conventional core sampling devices excavate the seabed ground while collecting on the seabed ground and collect the core, and are provided with a frame body placed on the seabed ground. And, a spindle to which the core tube is attached, a motor for rotating the spindle, a motor for feeding and retracting the spindle, a battery for supplying power to the motor, and other parts are attached to the frame body.

以上の従来のコアサンプリング装置は、いずれも海底地盤上に鎮座した状態でコアサンプリングを行うものであり、モータが駆動することによりスピンドルが回転しながら給進し、この給進によってコアチューブが海底地盤を掘進してコアチューブ内にコアを採取している。   The above-mentioned conventional core sampling devices perform core sampling in a state where they are all settled on the seabed ground, and when the motor is driven, the spindle is fed while rotating, and the core tube is brought to the seabed by this feeding. The ground is excavated to collect the core in the core tube.

特開平7−293182号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-293182 特開平7−217361号公報JP 7-217361 A 特開2006−83552号公報JP, 2006-83552, A 特開2011−226084号公報JP, 2011-226084, A

従来のコアサンプリング装置では、海底地盤に対し深い掘進を行ってコアを採取するものであり、深さ100〜300mm程度の海底地盤の表層部分の広範囲をサンプリングするには適していない。すなわち従来のコアサンプリング装置は、モータ、スピンドル、コアチューブに加えて給電のためのバッテリー、安定のためのウエイト、その他の付属部品をフレーム体に取り付けた構造であって全体が大型化及び大重量化しており、海底地盤の広範囲のサンプリングのためにサンプリング位置を変更するための頻繁な移動に適していないためである。   The conventional core sampling device performs deep excavation on the seabed ground to collect the core, and is not suitable for sampling a wide area of the surface layer of the seabed ground with a depth of about 100 to 300 mm. That is, the conventional core sampling device has a structure in which a battery for feeding power in addition to a motor, a spindle, a core tube, a weight for stability, and other accessories are attached to a frame body, and the whole is large and heavy Because it is not suitable for frequent movement to change the sampling position for wide area sampling of the seabed ground.

一方、コバルトリッチクラストやメタンハイドレート等は海底地盤の表層部分に存在しており、これらの調査研究では海底地盤の表層部分から広範囲にコアを採取することが求められている。このためには、海底地盤に対して移動が容易であることが必要となっている。   On the other hand, cobalt rich crust, methane hydrate, etc. exist in the surface layer of the seabed ground, and in these research studies, it is required to extract the core from the surface layer of the seabed ground widely. For this purpose, it is necessary to be easy to move to the seabed ground.

本発明は、このようなことを考慮してなされたものであり、海底地盤に対する移動が容易であり、表層部分の広範囲からのサンプリングを行うことが可能な海底地盤のコアサンプリング方法及びコアサンプリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and it is easy to move to the seabed ground, and the core sampling method and the core sampling device for the seabed ground which can carry out sampling from a wide area of the surface layer. Intended to provide.

本発明の海底地盤のコアサンプリング方法は、伸縮動作を行うマニピュレータを備えた潜水艇を用いて海底地盤のコアを採取するコアサンプリング方法であって、前記マニピュレータにドリルヘッド及びコアケースを取り付け、前記マニピュレータによって前記ドリルヘッドを給進させながらドリルヘッドによりコアチューブを回転させて海底地盤のコアをコアチューブに採取し、前記コアチューブ内でコアを折ってコア片とした後、前記コア片を前記コアケースに収納することを特徴とする。   The core sampling method for the submarine ground according to the present invention is a core sampling method for sampling the core of the submarine ground using a submersible equipped with a manipulator that performs expansion and contraction, wherein a drill head and a core case are attached to the manipulator; The core tube is rotated by the drill head while advancing the drill head by the manipulator to collect the core of the seabed ground into the core tube, and the core is broken into core pieces in the core tube, and then the core piece is removed It is characterized by being stored in a core case.

本発明のコアサンプリング方法においては、前記コア片の前記コアケース内への収納を、前記コアチューブの内部を吸引して生じた水流によって行うことが好ましい。   In the core sampling method of the present invention, preferably, the core piece is stored in the core case by a water flow generated by sucking the inside of the core tube.

本発明の海底地盤のコアサンプリング装置は、伸縮動作を行うマニピュレータを備えた潜水艇に取り付けられて海底地盤のコアを採取するコアサンプリング装置であって、海底地盤のコアが導入されるコア通路が形成されると共に前記コア通路の内部で傾斜状に突出しコア通路に導入されたコアを折ってコア片とするコアキッカー部が形成されたコアチューブと、前記マニピュレータに取り付けられて給進すると共に前記コアチューブを回転させるドリルヘッドと、前記マニピュレータに交換可能に取り付けられ前記コアキッカー部で折られたコア片を収納するコアケースと、を備えていることを特徴とする。   The core sampling device for submarine ground according to the present invention is a core sampling device attached to a submersible equipped with a manipulator for performing extension and contraction to sample the core of the submarine ground, and the core passage into which the core of the submarine ground is introduced is A core tube having a core kicker portion formed by bending the core introduced into the core passage, which is formed in an inclined manner inside the core passage and is formed into a core kicker portion, attached to the manipulator, and advanced as well A drill head for rotating a core tube, and a core case exchangeably attached to the manipulator and accommodating a core piece broken at the core kicker portion.

本発明のコアサンプリング装置においては、前記コア通路及びコアケースが連通状態で連結され、これらの内部を吸引するサクションポンプが設けられており、前記サクションポンプの吸引によって生じた水流によって前記コア片が前記コアケース内に収納されることが好ましい。   In the core sampling device according to the present invention, the core passage and the core case are connected in communication, and a suction pump for suctioning the inside of the core passage and the core case is provided, and the core piece is made by the water flow generated by the suction of the suction pump. It is preferable to be stored in the core case.

本発明においては、前記コアチューブの掘削時に海底地盤に対するコアチューブの振れを防止する振れ防止装置をさらに備え、前記振れ防止装置は、前記コアチューブの先端から突出するように延びた状態でコアチューブに対して相対的に進退移動可能となっており、前記コアチューブに先立って海底地盤に食い込む振れ防止爪と、前記振れ防止爪とドリルヘッドとの間に設けられ、前記コアチューブの掘削当初では伸長状態となって前記振れ防止爪の後退移動を阻止する一方、前記コアチューブの海底地盤への掘進に伴って中間部分が屈曲して前記振れ防止爪の後退を許容する中折れリンク機構とを備えていることが好ましい。 In the present invention, the core tube further comprises a runout preventing device for preventing runout of the core tube with respect to the seabed ground when the core tube is excavated, and the runout preventing device extends in such a manner as to project from the tip of the core tube. Relative to the core tube, and provided between the swing preventing claw which bites into the submarine ground prior to the core tube, and the swing preventing claw and the drill head, at the beginning of the drilling of the core tube And an intermediate link mechanism that allows the intermediate portion to bend as the core tube digs into the submarine ground, thereby preventing the backward movement of the swing preventing claw, and a reverse link mechanism that allows the reverse movement of the swing preventing claw. It is preferable to have.

また、本発明のコアサンプリング装置においては、前記潜水艇は前記マニピュレータとは別のサブマニピュレータを備える一方、前記コアケースの複数が着脱自在に並べられるコアラックが前記潜水艇に取り付けられており、前記サブマニピュレータは前記コア片を収納したコアケースを前記マニピュレータから取り外して前記コアラックに移送すると共に前記コアラックからコアケースを取り出して前記マニピュレータに移送することが好ましい。   Further, in the core sampling device according to the present invention, the submersible boat is provided with a submanipulator other than the manipulator, and a core rack on which a plurality of core cases are detachably arranged is attached to the submersible boat; The sub manipulator preferably removes the core case containing the core piece from the manipulator and transfers the core case to the core rack and also takes out the core case from the core rack and transfers it to the manipulator.

本発明によれば、伸縮動作を行うマニピュレータを備えた潜水艇を用い、潜水艇のマニピュレータによってドリルヘッドを給進させながらコアチューブを回転させてコアを採取し、採取したコアを折ってコア片とした後、コアケースに収納する。このような本発明では、潜水艇を用いてコアサンプリングを行うものであり、海底地盤に対する移動が容易となり、海底地盤の表層部分の広範囲からサンプリングを行うことができる。   According to the present invention, using a submersible equipped with a manipulator performing expansion and contraction operations, the core tube is rotated while the drill head is advanced by the submersible manipulator, the core is collected, and the collected core is broken and the core piece And store in the core case. In the present invention as described above, core sampling is performed using a submersible boat, movement with respect to the seabed ground becomes easy, and sampling can be performed from a wide area of the surface layer portion of the seabed ground.

本発明のサンプリング方法に用いる装置の全体を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the whole of the apparatus used for the sampling method of this invention. 海底地盤を掘削するときの潜水艇の平面図である。It is a top view of a submersible boat when excavating the seabed ground. コアケースの交換を行うときの潜水艇の平面図である。It is a top view of a submersible boat when replacing a core case. コアケースの取り出し及び回収を行うときの潜水艇の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the submersible when taking out and recovering the core case. マニピュレータ及びマニピュレータに取り付けられた部材を示す側面図である。It is a side view which shows the member attached to the manipulator and the manipulator. コアチューブを示す断面図である。It is a sectional view showing a core tube. サブマニピュレータを示す側面図である。It is a side view showing a sub manipulator. コアケースの取り付け状態を示す平面図及び側面図である。It is the top view and side view which show the attachment state of a core case. コアラックへのコアケースの取り付け構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the attachment structure of a core case to a core rack. 振れ防止装置の全体の斜視図である。It is a perspective view of the whole shake prevention device. 振れ防止装置の動作を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operation of the shake preventing device. コアサンプリング状態を示す側面図である。It is a side view showing a core sampling state.

図1は、本発明の一実施形態における構成の全体を示し、潜水艇1がケーブル3によって操作船2に連結されている。潜水艇1は無人であっても良く、有人であっても良い。潜水艇1が無人の場合は、図1に示すように、ケーブル3を介して操作船2に連結され、操作船2からの指令が伝達されることにより海中に潜水しながら海中を移動する。この潜水艇1には、テレビカメラが備えられており、テレビカメラに映し出された映像を見ることにより操作船2からの指令が伝達される。潜水艇1が有人の場合は、潜水艇1に乗り込んだオペレータが海中を視認しながら操作することによって海中を移動する。いずれの潜水艇1においても、潜水しながら海底地盤4を掘削して海底地盤4からコアを採取する。 FIG. 1 shows the overall arrangement according to an embodiment of the invention, in which a submersible boat 1 is connected to a control vessel 2 by means of a cable 3. The submersible boat 1 may be unmanned or manned. When the submersible boat 1 is unmanned, as shown in FIG. 1, the submersible boat 1 is connected to the control ship 2 via the cable 3 and transfers the command from the control ship 2 to move in the sea while diving in the sea. The submersible boat 1 is provided with a television camera, and a command from the operation boat 2 is transmitted by viewing an image projected on the television camera. When the submersible boat 1 is manned, an operator who gets into the submersible boat 1 moves in the ocean by operating while visually recognizing the ocean. In any of the submersible crafts 1, the submarine ground 4 is excavated while being submerged to collect a core from the submarine ground 4.

図2は海底地盤4を掘削するときの潜水艇1の平面図、図3はコアケース8の交換を行うときの潜水艇1の平面図、図4はコアケース8の取り出し、回収を行うときの潜水艇1の平面図である。潜水艇1はマニピュレータ5を備えており、マニピュレータ5はケーブル3によって操作船2に連結される本体部11の前面部分に取り付けられている。このマニピュレータ5に海底地盤掘削のために作動するドリルヘッド22が取り付けられる。   2 is a plan view of the submersible boat 1 when excavating the submarine ground 4, FIG. 3 is a plan view of the submersible boat 1 when replacing the core case 8, and FIG. 4 is a diagram when the core case 8 is taken out and recovered. 3 is a plan view of the submersible boat 1 of FIG. The submersible boat 1 is provided with a manipulator 5, and the manipulator 5 is attached to a front portion of the main body 11 connected to the operating vessel 2 by a cable 3. To this manipulator 5, a drill head 22 operating for seabed excavation is attached.

図2〜図4に示すように、この実施形態の潜水艇1はマニピュレータ5とは別のサブマニピュレータ6を本体部11の前面部分に備えている。このサブマニピュレータ6はコアケース8を取り扱うために設けられている。又、本体部11の前面部分には、コアラック7が取り付けられている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the submersible boat 1 of this embodiment is provided with a sub-manipulator 6 different from the manipulator 5 on the front surface portion of the main body 11. The sub manipulator 6 is provided to handle the core case 8. Further, a core rack 7 is attached to a front surface portion of the main body portion 11.

コアラック7は複数のコアケース8を整列状態で収納する。このコアラック7に対し、空のコアケース8及びコアを採取したコアケース8が着脱自在に収納される。整列状態でコアケース8を収納することにより、どの位置のコアケース8が空であるのか、どの位置のコアケース8が海底地盤のコアを収納しているのか、さらには、コアケース8が海底地盤4のどの部分のコアを収納しているのかを容易且つ正確に把握することができる。   The core rack 7 accommodates a plurality of core cases 8 in an aligned state. An empty core case 8 and the core case 8 obtained by collecting the core are detachably stored in the core rack 7. By housing the core case 8 in the aligned state, in which position the core case 8 is empty, in which position the core case 8 accommodates the core of the seabed, and further, the core case 8 is the seabed It can be easily and accurately grasped which part of the core of the ground 4 is stored.

サブマニピュレータ6はコアラック7を挟んだマニピュレータ5の反対側に設けられている。図7はサブマニピュレータ6を示し、潜水艇1の本体部11に旋回可能に取り付けられている。又、サブマニピュレータ6は伸縮自在となっており、先端部分にコアケース8をクランプによって保持するクランプ爪12が開閉自在に設けられている。サブマニピュレータ6は旋回動作及び伸縮動作を行うことにより、空のコアケース8をコアラック7から取り出してマニピュレータ5側に移送すると共に、海底地盤のコアを収納したコアケース8をマニピュレータ5側から受け取ってコアラック7に移送する。   The sub manipulator 6 is provided on the opposite side of the manipulator 5 across the core rack 7. FIG. 7 shows the submanipulator 6, which is pivotably attached to the main body 11 of the submersible boat 1. Further, the sub manipulator 6 is telescopic, and a clamp claw 12 for holding the core case 8 by a clamp is provided at the tip end portion so as to be openable / closable. The sub manipulator 6 performs the turning operation and the extension operation to take out the empty core case 8 from the core rack 7 and transfer it to the manipulator 5 side, and receives the core case 8 containing the core of the submarine ground from the manipulator 5 side Transfer to core rack 7

図9はコアケース8を収納するコアラック7の断面を示している。コアラック7のラック本体部7aには、有底の複数の収納孔43が整列状態で形成され、それぞれの収納孔43にコアケース8が差し込まれて収納される。収納孔43は上部に向かってテーパ状に広がったラッパ状に形成されており、サブマニピュレータ6がラフに作動してもコアケース8が確実に収納孔43に差し込まれるようになっている。   FIG. 9 shows a cross section of the core rack 7 for storing the core case 8. A plurality of bottomed storage holes 43 are formed in alignment in the rack body 7 a of the core rack 7, and the core case 8 is inserted into the respective storage holes 43 and stored. The housing hole 43 is formed in a trumpet shape that is tapered toward the upper part, and the core case 8 is reliably inserted into the housing hole 43 even if the sub manipulator 6 is operated roughly.

図5は掘削を行うためのマニピュレータ5とマニピュレータ5に取り付けられた各部材を示す。マニピュレータ5は潜水艇1の本体11に対し旋回可能に取り付けられている(図2〜図4参照)。又、マニピュレータ5はヒンジ部16によって連結された複数のアーム部15によって構成されており、ヒンジ部16に対して各アーム部15が屈曲することにより伸縮動作可能となっている。マニピュレータ5の伸縮動作によって海底地盤4に対する給進及び後退動作を行い、給進によって海底地盤4を掘削する。   FIG. 5 shows the manipulator 5 for performing excavation and each member attached to the manipulator 5. The manipulator 5 is pivotally attached to the main body 11 of the submersible boat 1 (see FIGS. 2 to 4). Further, the manipulator 5 is constituted by a plurality of arm portions 15 connected by a hinge portion 16, and expansion and contraction operation is possible by bending each arm portion 15 with respect to the hinge portion 16. The expansion and contraction operation of the manipulator 5 performs the advancing and retracting operations on the seabed ground 4 and excavates the seabed ground 4 by the advancing.

図5に示すように、マニピュレータ5の先端には、ブラケット管21を介してドリルヘッド22が取り付けられている。ドリルヘッド22はオイルモータ23を備えており、オイルモータ23の駆動によってドリルヘッド22が回転する。ドリルヘッド22にはコアチューブ9が取り付けられており、ドリルヘッド22の回転によってコアチューブ9が回転する。コアチューブ9は回転した状態でドリルヘッド22を介してマニピュレータ5から給進力を受けることにより海底地盤4を掘削する。   As shown in FIG. 5, a drill head 22 is attached to the tip of the manipulator 5 via a bracket tube 21. The drill head 22 includes an oil motor 23, and the drill head 22 is rotated by driving the oil motor 23. The core tube 9 is attached to the drill head 22, and the core tube 9 is rotated by the rotation of the drill head 22. The core tube 9 excavates the submarine ground 4 by receiving an advancing force from the manipulator 5 through the drill head 22 in a rotated state.

図6はコアチューブ9を示し、海底地盤4を掘削するビット25が先端部分に取り付けられている。コアチューブの長さ方向には、コア10が導入されるコア通路27が貫通状に形成されている。コア通路27の長さ方向の中間部分の一部には、傾斜状となってコア通路25の内部に突出するコアキッカー部29が形成されている。コアキッカー部29はコア10がコア通路27に導入されたとき、コア10を偏心させることによってコア10を折るものであり、コアキッカー部29を通過して折られることによりコア10は一定の長さ(100〜300mm未満の長さ)のコア片13となる。   FIG. 6 shows the core tube 9, and a bit 25 for drilling the seabed ground 4 is attached to the tip. In the longitudinal direction of the core tube, a core passage 27 into which the core 10 is introduced is formed in a penetrating manner. A core kicker portion 29 which is inclined and protrudes to the inside of the core passage 25 is formed at a part of an intermediate portion in the longitudinal direction of the core passage 27. When the core 10 is introduced into the core passage 27, the core kicker portion 29 folds the core 10 by eccentrically moving the core 10, and the core 10 is fixed by being broken through the core kicker portion 29. It becomes the core piece 13 of length (less than 100-300 mm).

図5に示すように、ブラケット管21の内部にスイベル31が設けられている。スイベル31はドリルヘッド22を介してコアチューブ9のコア通路27と連通しており、このスイベル31に連通するようにコアケース8が取り付けられる。従って、コアケース8はスイベル31を介してコアチューブ9のコア通路27と連通状態となっており、コアキッカー部29によって切断されたコア片13がコアケース8内に移動することができる。   As shown in FIG. 5, a swivel 31 is provided inside the bracket tube 21. The swivel 31 communicates with the core passage 27 of the core tube 9 through the drill head 22, and the core case 8 is attached to communicate with the swivel 31. Accordingly, the core case 8 is in communication with the core passage 27 of the core tube 9 via the swivel 31, and the core piece 13 cut by the core kicker portion 29 can move into the core case 8.

コアケース8の取り付けに関しては、ブラケット管21下面及びブラケット管21に設けた固定プレート33に上下一対のラックホルダー35を取り付けており、このラックホルダー35にコアケース8を挟み込むことにより行われる。一対のラックホルダー35は図8に示すように、一部が開口した弧状の板ばねによって形成されており、そのばね力によってコアケース8を固定状態とする。又、ラックホルダー35から引き抜くことによりコアケース8をラックホルダー35から取り外すことができる。かかるコアケース8のラックホルダー35への着脱は、サブマニピュレータ6によって行われる。 The core case 8 is attached by attaching a pair of upper and lower rack holders 35 to the fixed plate 33 provided on the lower surface of the bracket tube 21 and the bracket tube 21 and sandwiching the core case 8 in the rack holder 35. As shown in FIG. 8, the pair of rack holders 35 are formed by an arc-shaped plate spring which is partially open, and the core case 8 is fixed by the spring force. Further, the core case 8 can be removed from the rack holder 35 by pulling it out of the rack holder 35. The attachment / detachment of the core case 8 to the rack holder 35 is performed by the sub manipulator 6.

コアケース8は透明樹脂からなる透明筒体となっており、内部に移動したコア片13を外部から目視することが可能となっている。ここで、コアケース8の底面には、網目体からなるフィルター板37が取り付けられている。コアケース8の底面にフィルター板37を設けることにより、コア通路27からのコア片13をコアケース8内で停止させると共に、コア片13と共にコアケース8内に侵入した泥、小石等を通過させてコアケース8から取り除くことができる。   The core case 8 is a transparent cylinder made of a transparent resin, and the core piece 13 moved to the inside can be visually observed from the outside. Here, a filter plate 37 made of a mesh is attached to the bottom of the core case 8. By providing the filter plate 37 on the bottom surface of the core case 8, the core piece 13 from the core passage 27 is stopped in the core case 8, and mud, pebbles, etc. which enter the core case 8 together with the core piece 13 are allowed to pass. Can be removed from the core case 8.

コアケース8へのコア片13の移動は、吸引によって行われる。この吸引のため、サクションポンプ39が潜水艇1の本体部11に取り付けられる。サクションポンプ39はサクションホース41を介して固定プレート33のフィルター板37下方に連結される。これにより固定プレート33に取り付けられているコアケース8の内部がサクションポンプ39に接続される。このような構造では、サクションポンプ39が吸引動作することによりコアケース8及びコアチューブ13のコア通路27の内部に海水の水流が生じるため、この水流によってコア通路27内のコア片13がコアケース8内に移動指せることができる。これによりコア通路27内のコア片13をコアケース8内に導入して収納することができる。   The movement of the core piece 13 to the core case 8 is performed by suction. A suction pump 39 is attached to the main body 11 of the submersible boat 1 for this suction. The suction pump 39 is connected to the lower side of the filter plate 37 of the fixed plate 33 via a suction hose 41. As a result, the inside of the core case 8 attached to the fixed plate 33 is connected to the suction pump 39. In such a structure, a water flow of seawater is generated inside the core case 27 and the core passage 27 of the core tube 13 by the suction operation of the suction pump 39, and the core piece 13 in the core passage 27 becomes the core case by this water flow. You can move it within eight. As a result, the core piece 13 in the core passage 27 can be introduced and stored in the core case 8.

この実施形態においては、以上の構成に加えて振れ防止装置45が設けられる。振れ防止装置45は海底地盤4の掘削時に海底地盤4に対するコアチューブ9の振れを防止するものである。図10及び図11は振れ防止装置45を示し、図11の上半分は海底地盤4への掘削当初を、下半分はある程度掘削が進行したときを示している。振れ防止装置45は振れ防止爪46と、中折れリング機構47とを備えている。   In this embodiment, a shake prevention device 45 is provided in addition to the above configuration. The shake preventing device 45 prevents the shake of the core tube 9 with respect to the seabed ground 4 when the seabed ground 4 is excavated. 10 and 11 show the shake preventing device 45, and the upper half of FIG. 11 shows the beginning of excavation on the seabed ground 4, and the lower half shows when the excavation has progressed to some extent. The shake preventing device 45 includes a shake preventing claw 46 and a folding ring mechanism 47.

振れ防止爪46はコアチューブ9外側の爪形成筒48の先端部分に一体的に形成されている。爪形成筒48はコアチューブ9の長さ方向に沿って相対的に進退移動可能となっており、これにより振れ防止爪46もコアチューブ9の長さ方向に進退移動可能となっている。最前部に位置しているとき、振れ防止爪46はコアチューブ9(ビット25)の先端から海底地盤4の方向に突出するように延びており、この状態でビット25に先立って海底地盤4に食い込むようになっている。   The swing preventing claw 46 is integrally formed at the tip of the claw forming cylinder 48 outside the core tube 9. The claw forming cylinder 48 is relatively movable forward and backward along the length direction of the core tube 9, whereby the shake preventing claw 46 is also movable forward and backward along the length of the core tube 9. When positioned at the foremost end, the swing preventing claw 46 extends from the tip of the core tube 9 (bit 25) so as to protrude in the direction of the submarine ground 4 and in this state, to the submarine ground 4 prior to the bit 25. It is supposed to bite.

図11に示すように、爪形成筒48はカバー筒51に覆われており、カバー筒51内に配置したばね49によって突出するように付勢され、これにより振れ防止爪46も付勢されている。ばね49は掘削が進行するのに伴って圧縮される。爪形成筒48の後端側には、傾斜面55aを有する押しブロック55が取り付けられている。   As shown in FIG. 11, the hook forming cylinder 48 is covered by the cover cylinder 51, and is urged to protrude by a spring 49 disposed in the cover cylinder 51, whereby the shake preventing claw 46 is also urged. There is. The spring 49 is compressed as the drilling progresses. A push block 55 having an inclined surface 55 a is attached to the rear end side of the claw forming cylinder 48.

中折れリンク機構47は、振れ防止爪46とドリルヘッド22との間に設けられている。中折れリンク機構47はヒンジ54によって屈曲可能に連結された第1リンク52及び第2リンク53を備えている。第1リンク52及び第2リンク53は一対が設けられる。第1リンク52の前端部分はヒンジ54によってカバー筒51に連結され、第2リンク53の後端部分はヒンジ54によってドリルヘッド22に連結されている。第1リンク52における押しブロック55との対向部分には受けブロック56が設けられ、この受けブロック56に押しブロック55の傾斜面55aと対向した傾斜面56aが形成されている。このような構造では、振れ防止爪46の後退に伴って押しブロック55が後退すると、その傾斜面55aが受けブロック56の傾斜面56aに当接する。この当接によって第1リンク52に屈曲力が作用するため、第1リンク52及び第2リンク53がコアチューブ25の外方に屈曲して中折れリンク機構47が中折れする。なお、第1リンク52及び第2リンク53は、図示を省略したばねによって伸長状態に復帰するように付勢されるものである。   The center folding link mechanism 47 is provided between the swing preventing claw 46 and the drill head 22. The folding link mechanism 47 includes a first link 52 and a second link 53 which are bendably connected by a hinge 54. The first link 52 and the second link 53 are provided in a pair. The front end portion of the first link 52 is connected to the cover cylinder 51 by a hinge 54, and the rear end portion of the second link 53 is connected to the drill head 22 by a hinge 54. A receiving block 56 is provided at a portion of the first link 52 facing the push block 55, and the receiving block 56 is formed with an inclined surface 56a opposed to the inclined surface 55a of the push block 55. In such a structure, when the push block 55 is retracted with the retraction of the swing preventing claw 46, the inclined surface 55a abuts on the inclined surface 56a of the receiving block 56. Since a bending force acts on the first link 52 due to this contact, the first link 52 and the second link 53 bend outward of the core tube 25 and the in-folding link mechanism 47 bends inward. The first link 52 and the second link 53 are biased to return to the extended state by a spring (not shown).

以上の振れ防止装置45において、コアチューブ9(ビット25)の掘削当初、中折れリンク機構47は第1リンク52及び第2リンク53が直線状となった伸長状態となっており、振れ防止爪46は後退移動が阻止される。このため振れ防止爪46はビット25よりも先端側に突出した状態となっており、コアチューブ9(ビット25)に先立って海底地盤4に食い込む。振れ防止爪46が海底地盤4に食い込むことによりコアチューブ(ビット25)の掘削時における振れを防止することができる。   In the above-described shake preventing device 45, at the beginning of excavation of the core tube 9 (bit 25), the center-fold link mechanism 47 is in an extended state in which the first link 52 and the second link 53 become linear. 46 is prevented from moving backward. For this reason, the swing preventing claw 46 is in a state of projecting to the tip side more than the bit 25 and bites into the seabed ground 4 prior to the core tube 9 (bit 25). The shake preventing claw 46 bites into the seabed ground 4 to prevent the shake of the core tube (bit 25) during excavation.

その後、コアチューブ9(ビット25)による海底地盤4への掘削が進行すると、コアチューブ9が振れることなく海底地盤4を掘削するようになる。この状態では、振れ防止爪46(爪形成筒48)がコアチューブ9に対して相対的に後退し、押しブロック55の傾斜面55aが受けブロック56の傾斜面56aに当接する。これにより中折れリンク47の第1リンク52及び第2リンク53が屈曲するため、振れ防止爪46の後退が許容される。   Thereafter, when excavation to the seabed ground 4 by the core tube 9 (bit 25) proceeds, the seabed ground 4 is excavated without the core tube 9 swinging. In this state, the shake preventing claw 46 (the claw forming cylinder 48) is retracted relative to the core tube 9, and the inclined surface 55a of the push block 55 abuts on the inclined surface 56a of the receiving block 56. As a result, the first link 52 and the second link 53 of the center link 47 are bent, so that the backward movement of the swing preventing claw 46 is permitted.

このような振れ防止装置45において、掘削当初では、中折れリンク機構47が伸長して振れ防止爪46の後退を阻止するため、振れ防止爪46海底地盤4に食い込んで掘削時の振れを防止する。その後に掘削が安定した状態となったとき、中折れリンク機構47が中折れするため、ばね49が圧縮された不勢力によってコアチューブ9の掘削力が減少することがないばかりでなく、コアチューブ9のほぼ全長を有効に活用して掘削することができる。 In such an anti-vibration device 45, at the beginning of excavation, the center link mechanism 47 extends to prevent the anti-rotation claw 46 from moving backward, so that the anti-rotation claw 46 bites into the seabed 4 to prevent oscillation during excavation. . After that, when the drilling becomes stable, the bending link mechanism 47 is broken, so that the digging force of the core tube 9 is not reduced by the unforced force of the spring 49 being compressed, and the core tube It is possible to excavate by effectively utilizing almost the entire length of 9.

図12は、この実施形態によってコアサンプリングを行っている状態を示している。コアサンプリング前においては、サブマニピュレータ6が作動してコアラック7から空のコアケース8を取り出した後、コアケース8をラックホルダー35に挟み込んで保持させる。この状態で、潜水艇1が海底地盤4のコア採取箇所に移動し、海底地盤4上に着座する。   FIG. 12 shows a state where core sampling is performed according to this embodiment. Before core sampling, the sub manipulator 6 operates to take out the empty core case 8 from the core rack 7, and then the core case 8 is sandwiched and held in the rack holder 35. In this state, the submersible boat 1 moves to the core collection point of the seabed ground 4 and sits on the seabed ground 4.

その後、図12に示すように、マニピュレータ5が伸長作動すると共にオイルモータ23が駆動する。これによりコアチューブ9が回転しながら海底地盤4を水平方向に給進して掘削するため、コア10がコアチューブ9のコア通路27に導入される。コア通路27に導入されたコア10はコア通路27内のコアキッカー部29によって折られてコア片13となる。   Thereafter, as shown in FIG. 12, the manipulator 5 is extended and the oil motor 23 is driven. As a result, the core tube 9 is introduced into the core passage 27 of the core tube 9 in order to advance and excavate the submarine ground 4 in the horizontal direction while rotating the core tube 9. The core 10 introduced into the core passage 27 is broken by the core kicker portion 29 in the core passage 27 to form a core piece 13.

一方、サクションポンプ39が作動してコア通路27内を吸引する。この吸引で生じた水流によってコア通路27内のコア片13がコアケース8まで移動し、同ケース8内に収納される。コア片13を収納したコアケース8はサブマニピュレータ6が作動することによりラックホルダー35から取り外され、コアラック7の所定の収納孔43に収納される。コア片13の収納の後は、マニピュレータ5が短縮動作し、この短縮動作によってコアチューブ9が海底地盤4から引き抜かれる。又、サブマニピュレータ6が空のコアケース8をラックホルダー35に移送させ、新たなコアケース8をラックホルダー35が保持する。この状態で潜水艇1は新たなコア採取場所に移動し、同様にしてコアの採取を行う。   On the other hand, the suction pump 39 operates to suck the inside of the core passage 27. The core piece 13 in the core passage 27 moves to the core case 8 by the water flow generated by the suction, and is stored in the case 8. The core case 8 housing the core piece 13 is removed from the rack holder 35 by the operation of the sub manipulator 6 and is stored in a predetermined storage hole 43 of the core rack 7. After the core piece 13 is stored, the manipulator 5 performs a shortening operation, and the core tube 9 is pulled out of the seabed ground 4 by the shortening operation. In addition, the sub manipulator 6 transfers the empty core case 8 to the rack holder 35, and the rack holder 35 holds the new core case 8. In this state, the submersible boat 1 moves to a new core collection site and collects cores in the same manner.

以上の実施形態によれば、マニピュレータ5を備えた潜水艇1を用い、潜水艇1のマニピュレータ5にドリルヘッド22を取り付け、コアチューブ9を給進及び回転させてコア10を採取し、採取したコア10を折ってコア片13とした後、コア片13をコアケース8に収納する。このような実施形態では、コア採取を海底地盤4に鎮座して行う必要がなく、海底地盤4に対する移動が容易となり、海底地盤4の表層部分の広範囲のサンプリングを容易に行うことができる。   According to the above embodiment, the drill head 22 is attached to the manipulator 5 of the diving boat 1 using the diving boat 1 equipped with the manipulator 5, and the core tube 9 is fed and rotated to collect and collect the core 10 After the core 10 is broken to form the core piece 13, the core piece 13 is accommodated in the core case 8. In such an embodiment, there is no need to place the core on the bottom of the submarine ground 4 to facilitate movement to the bottom of the submarine ground 4, and wide area sampling of the surface layer portion of the bottom of the submarine ground 4 can be easily performed.

以上の実施形態では、海底地盤4を水平方向に掘進してコアサンプリングを行っているが、潜水艇1は海中における姿勢の変更が容易であるため、垂直方向への掘進や斜め掘進を行うことができる。これにより海底地盤4に対するコアサンプリングの自由度が増大する。   In the above embodiment, core sampling is performed by digging the seabed ground 4 in the horizontal direction. However, since the submersible boat 1 can easily change the posture in the sea, digging in the vertical direction or diagonal digging is performed. Can. This increases the degree of freedom of core sampling for the seabed 4.

1…潜水艇、2…操作船、3…ケーブル、4…海底地盤、5…マニピュレータ、6サブマニピュレータ、7…コアラック、8…コアケース、9…コアチューブ、10…コア、13…コア片、22…ドリルヘッド、27…コア通路、29…コアキッカー部、39…サクションポンプ、45…振れ防止装置、46…振れ防止爪、47…中折れリング機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... submersible boat, 2 ... operation ship, 3 ... cable, 4 ... submarine ground, 5 ... manipulator, 6 sub manipulator, 7 ... core rack, 8 ... core case, 9 ... core tube, 10 ... core, 13 ... core piece, 22: drill head, 27: core passage, 29: core kicker, 39: suction pump, 45: anti-vibration device, 46: anti-vibration claw, 47: center ring mechanism

Claims (6)

伸縮動作を行うマニピュレータを備えた潜水艇を用いて海底地盤のコアを採取するコアサンプリング方法であって、
前記マニピュレータにドリルヘッド及びコアケースを取り付け、前記マニピュレータによって前記ドリルヘッドを給進させながらドリルヘッドによりコアチューブを回転させて海底地盤のコアをコアチューブに採取し、前記コアチューブ内でコアを折ってコア片とした後、前記コア片を前記コアケースに収納することを特徴とする海底地盤のコアサンプリング方法。
A core sampling method for sampling the core of the seabed ground using a submersible equipped with a manipulator that performs extension and contraction operations, comprising:
A drill head and a core case are attached to the manipulator, the core tube is rotated by the drill head while feeding the drill head by the manipulator, the core of the seabed is collected into the core tube, and the core is broken in the core tube. A core sampling method for seabed ground, comprising forming the core piece in the core case and storing the core piece in the core case.
請求項1記載のコアサンプリング方法であって、
前記コア片の前記コアケース内への収納を、前記コアチューブの内部を吸引して生じた水流によって行うことを特徴とする海底地盤のコアサンプリング方法
The core sampling method according to claim 1, wherein
The core sampling method for the seabed ground is characterized in that the storage of the core piece in the core case is performed by a water flow generated by sucking the inside of the core tube.
伸縮動作を行うマニピュレータを備えた潜水艇に取り付けられて海底地盤のコアを採取するコアサンプリング装置であって、
海底地盤のコアが導入されるコア通路が形成されると共に前記コア通路の内部で傾斜状に突出しコア通路に導入されたコアを折ってコア片とするコアキッカー部が形成されたコアチューブと、
前記マニピュレータに取り付けられて給進すると共に前記コアチューブを回転させるドリルヘッドと、
前記マニピュレータに交換可能に取り付けられ前記コアキッカー部で折られたコア片を収納するコアケースと、を備えていることを特徴とする海底地盤のコアサンプリング装置。
A core sampling device attached to a submersible equipped with a manipulator for performing a telescopic movement to sample the core of the seabed,
A core tube having a core passage into which the core of the submarine ground is introduced, and a core kicker portion which is inclined in the core passage and which is introduced into the core passage and broken into core pieces;
A drill head attached to the manipulator for advancing and rotating the core tube;
A core sampling device for submarine ground, comprising: a core case exchangeably attached to the manipulator and containing a core piece folded at the core kicker portion.
請求項3記載のコアサンプリング装置であって、
前記コア通路及びコアケースが連通状態で連結され、これらの内部を吸引するサクションポンプが設けられており、前記サクションポンプの吸引によって生じた水流によって前記コア片が前記コアケース内に収納されることを特徴とする海底地盤のコアサンプリング装置。
The core sampling device according to claim 3, wherein
The core passage and the core case are connected in communication, and a suction pump for suctioning the inside thereof is provided, and the core piece is accommodated in the core case by the water flow generated by the suction of the suction pump. The core sampling device of the seabed ground characterized by
請求項3又は4記載のコアサンプリング装置であって、
前記コアチューブの掘削時に海底地盤に対するコアチューブの振れを防止する振れ防止装置をさらに備え、
前記振れ防止装置は、前記コアチューブの先端から突出するように延びた状態でコアチューブに対して相対的に進退移動可能となっており、前記コアチューブに先立って海底地盤に食い込む振れ防止爪と、
前記振れ防止爪とドリルヘッドとの間に設けられ、前記コアチューブの掘削当初では伸長状態となって前記振れ防止爪の後退移動を阻止する一方、前記コアチューブの海底地盤への掘進に伴って中間部分が屈曲して前記振れ防止爪の後退を許容する中折れリンク機構とを備えていることを特徴とする海底地盤のコアサンプリング装置。
The core sampling device according to claim 3 or 4, wherein
The system further comprises a runout preventing device for preventing runout of the core tube against the seabed ground when the core tube is excavated,
The shake preventing device is movable forward and backward relative to the core tube in a state of being extended so as to protrude from the tip of the core tube, and a shake preventing claw biting into the seabed ground prior to the core tube ,
It is provided between the run-out preventing claw and the drill head, and in the initial stage of excavation of the core tube, it becomes an extended state to prevent the backward movement of the run-out preventing claw, and with the digging of the core tube to the seabed A core sampling device for seabed ground, comprising: a mid-link link mechanism which allows an intermediate portion to bend and allow the backward movement of the swing preventing claw.
請求項3乃至5のいずれか1項記載のコアサンプリング装置であって、
前記潜水艇は前記マニピュレータとは別のサブマニピュレータを備える一方、前記コアケースの複数が着脱自在に並べられるコアラックが前記潜水艇に取り付けられており、前記サブマニピュレータは前記コア片を収納したコアケースを前記マニピュレータから取り外して前記コアラックに移送すると共に前記コアラックからコアケースを取り出して前記マニピュレータに移送することを特徴とする海底地盤のコアサンプリング装置。
The core sampling device according to any one of claims 3 to 5, wherein
The submersible is provided with a sub manipulator different from the manipulator, while a core rack on which a plurality of the core cases can be detachably arranged is attached to the submersible, and the sub manipulator is a core case containing the core pieces Is removed from the manipulator and transferred to the core rack, and the core case is removed from the core rack and transferred to the manipulator.
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