JP6903289B2 - 浚渫用グラブバケットおよび浚渫方法 - Google Patents

Description

本発明は、浚渫用グラブバケットおよび浚渫方法に関し、さらに詳しくは、浚渫の作業性を損なうことなく、シェルの内側に発生する汚濁水がシェルの外側へ流出することを効果的に抑制することができる浚渫用グラブバケットおよび浚渫方法に関するものである。

吊りワイヤを介して昇降されるグラブバケットを用いて浚渫を行うグラブ浚渫が広く知られている。グラブバケットを使用したグラブ浚渫では、左右一対のシェルを閉じて水底の土砂をすくう際に、シェルの内側に土砂によって濁った汚濁水が発生する。シェルの上部が開口している非密閉型のグラブバケットでは、シェルの内側に発生した汚濁水がシェルの上部の開口からシェルの外側へ流出して水中へ拡散してしまう。それ故、密閉型のグラブバケットが使用されることがある。密閉型のグラブバケットの場合には、シェルを閉じるとシェルの内側が密閉空間となるので、非密閉型のグラブバケットに比してシェルの外側へ流出する汚濁水の量を低減することができる。しかしながら、密閉型のグラブバケットを使用した場合であっても、シェルを閉じる過程で、シェルどうしのすき間からある程度の汚濁水がシェルの外側へ流出する。

そのため、従来では、密閉型のグラブバケットを使用する場合にも、汚濁水の拡散を抑制するために、浚渫を行う作業区画の周囲に汚濁防止膜を配設する等の対策がとられている（例えば、特許文献１参照）。汚濁防止膜による対策では、汚濁水を作業区画の内側に閉じ込めることはできるが、作業区画内には汚濁水が拡散してしまう。特許文献１に記載の浚渫汚濁防止装置では、グラブバケットの周囲を袋状体で被覆し、袋状体の内部の水をパイプを通じてタンク等に排出することで、シェルの外部に流出した汚濁水を除去する。しかしながら、この浚渫汚濁防止装置では、大きな袋状体が浮遊して不規則に動くので、浚渫作業の邪魔になる。また、グラブバケットを駆動させる駆動源とは別に、排水ポンプを駆動させるための駆動源（電気）が必要となる。

特開平１０−３７２２９号公報

本発明の目的は、浚渫の作業性を損なうことなく、シェルの内側に発生する汚濁水がシェルの外側へ流出することを効果的に抑制することができる浚渫用グラブバケットおよび浚渫方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の浚渫用グラブバケットは、左右一対のシェルと、これらシェルどうしを回転可能に連結する連結部とを有し、前記連結部を昇降させることにより、前記左右一対のシェルが左右に開閉し、前記シェルどうしが当接して閉じた際に前記左右一対のシェルの上部が塞がれた状態になる密閉型の浚渫用グラブバケットにおいて、シリンダと、このシリンダの内部を移動するピストンと、前記シリンダの内部と前記シェルの内側とを連通させる連通管とを有する汚濁抑制機構を備えて、前記シェルの開閉動作に連動して前記ピストンを前記シリンダに対して相対的に移動させて、前記シェルを開く動作の際には前記連通管を通じて前記シリンダの内部から前記シェルの内側への押圧力が発生し、前記シェルを閉じる動作の際には前記連通管を通じて前記シェルの内側から前記シリンダの内部への吸引力が発生する構成にしたことを特徴とする。

本発明の浚渫方法は、左右一対のシェルに回転可能に連結された連結部を昇降させることにより、前記左右一対のシェルを左右に開閉させ、前記シェルどうしが当接して閉じた際に前記左右一対のシェルの上部が塞がれた状態になる密閉型の浚渫用グラブバケットを使用した浚渫方法において、ピストンを内設したシリンダの内部と前記シェルの内側とを連通管により連通させて、前記シェルの開閉動作に連動して前記ピストンを前記シリンダに対して相対的に移動させる汚濁抑制機構を設けておき、前記シェルを閉じて水底の土砂をすくう際には、前記シェルの内側の汚濁水を前記ピストンの相対的な移動により前記連通管を通じて前記シリンダの内部に吸引し、閉じた前記シェルを開いて前記土砂を排出する際には、前記シリンダの内部に吸引した前記汚濁水を前記ピストンの相対的な移動により前記連通管を通じて前記シェルの内側へ排出することを特徴とする。

本発明の浚渫用グラブバケットおよび浚渫方法によれば、密閉型の浚渫用グラブバケットに、シェルの開閉動作に連動してピストンをシリンダに対して相対的に移動させる汚濁抑制機構を設けることで、シェルを閉じて水底の土砂をすくう際に、シェルを閉じる動作と連動したピストンのシリンダに対する相対的な移動により、シェルの内側に発生する汚濁水を連通管を通じてシリンダの内部に吸引することができる。これにより、シェルの内側に発生した汚濁水が、シェルを閉じる過程でシェルの外側へ流出することを効果的に抑制することができる。シリンダの内部に吸引した汚濁水はシェルを開く動作とともにシェルの内側に排出されるので、次のシェルを閉じる動作によって新たに汚濁水をシリンダの内部に吸引できる。さらに、汚濁抑制機構は、袋状体のように水中を不規則に浮遊することもなく、シェルを開閉することで駆動されるので、汚濁抑制機構のための専用の駆動装置が不要となる。それ故、浚渫の作業性を損なうことがない。

本発明の実施形態の浚渫用グラブバケットのシェルを開いた状態を正面視で例示する説明図である。 図１のシェルを閉じて土砂をすくうとともに、汚濁抑制機構によりシェルの内側の汚濁水を吸引している状態を正面視で例示する説明図である。 図１のシェルを完全に閉じた状態を正面視で例示する説明図である。 図３のＡ矢視図である。 図１のシェルを開いて浚渫した土砂および汚濁水を排出している状態を正面視で例示する説明図である。 本発明の別の実施形態の浚渫用グラブバケットのシェルを開いている状態を正面視で例示する説明図である。 図６のシェルを閉じている状態を正面視で例示する説明図である。

以下、本発明の浚渫用グラブバケットおよび浚渫方法を、図に示した実施形態に基づいて説明する。なお、図では、浚渫用グラブバケットの一部分の内部を可視化して描写している。

図１に例示するように、本発明に係る実施形態の密閉型の浚渫用グラブバケット１（以下、バケット１という）は、吊りワイヤ７が接続された上フレーム４を有している。上フレーム４には、左右２本のアーム５の上端部がそれぞれ支軸６ａを介して回転可能に連結されている。２本のアーム５の下端部には、それぞれ支軸６ｂを介して左右一対のシェル２の側端部が回転可能に連結されている。

左右一対のシェル２どうしは、シェル２どうしの間に設けられた連結部３によって回転可能に連結されている。この実施形態では、連結部３に２つの支軸６ｃが設けられており、それぞれの支軸６ｃにそれぞれシェル２の上端部が回転可能に連結されている。なお、連結部３に１つの支軸６ｃが設けられており、その支軸６ｃにそれぞれシェル２の上端部が回転可能に連結されている構成にすることもできる。連結部３には開閉ワイヤ８が接続されている。

吊りワイヤ７の繰り出し長さを変えることで、バケット１全体を上下移動させることができる。開閉ワイヤ８の繰り出し長さを変えることで、上フレーム４に対して連結部３を上下方向に相対移動させることができる。吊りワイヤ７と開閉ワイヤ８の巻取りおよび繰り出しは、例えば、作業船に搭載されたクレーンのウインチ装置によって行なわれる。

バケット１は、さらに、汚濁抑制機構１０を装備している。汚濁抑制機構１０は、シリンダ１１と、シリンダ１１の内部を移動するピストン１２と、シリンダ１１の内部とシェル２の内側とを連通させる連通管１３とを有している。この実施形態では、シリンダ１１がシェル２の１つに回転可能に連結されていて、ピストン１２（のロッド）が連結部３に回転可能に連結されている。より詳しくは、シリンダ１１とシェル２とを連結する支軸１１ａは、アーム５とシェル２とを連結する支軸６ｂの近傍に配置されている。ピストン１２と連結部３とを連結する支軸１２ａは、シェル２と連結部３とを連結する支軸６ｃの近傍に配置されている。

シリンダ１１およびピストン１２のそれぞれの連結位置は、使用するシリンダ１１のサイズやシェル２の形状等に応じて適宜決定できる。例えば、シリンダ１１を連結部３に連結し、ピストン１２をシェル２に連結することもできる。

連通管１３としては、樹脂やゴム等の弾性部材で形成されたホースなどが例示できる。連通管１３の一端部はシリンダ１１に接続され、連通管１３の他端部はシェル２の内側に接続される。この実施形態では、連通管１３の一端部がピストン１２のヘッドの先端面とシリンダ１１の内面とで区画されたシリンダ１１の内部に接続されていて、連通管１３の他端部がシェル２の上部に接続されている。

シェル２の上部とは、一対のシェル２を閉じた状態で、シェル２の上部に位置しているシェル２の上面部分または側面部分である。より具体的には、一対のシェル２を閉じた状態で、シェル２の内側に形成される密閉空間の下端位置から上端位置までの上下範囲の内、上側の３０％の範囲に位置するシェル２の上面部分または側面部分を意味する。

この実施形態では、シリンダ１１とシェル２の内側とを１本の連通管１３で接続しているが、シリンダ１１とシェル２の内側とを複数の連通管１３で接続することもできる。１つのシリンダ１１と左右両側のシェル２の内側とをそれぞれ連通管１３で接続することもできる。連通管１３は、中途の位置で複数に分岐した構成にすることもできる。

この実施形態では、左右それぞれのシェル２に１つずつ計２つの汚濁抑制機構１０が設けられている。バケット１に設ける汚濁抑制機構１０の設置数はバケット１のバケット容量や使用するシリンダ１１のサイズ等に応じて適宜決定できる。

図１に示すように、上フレーム４に対して連結部３を下方移動させると、それぞれのシェル２が支軸６ｂおよび支軸６ｃを中心に回転して、左右一対のシェル２が開いた状態になる。一対のシェル２を開いた状態では、支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離が近く、シリンダ１１の内部の深い位置（支軸１１ａ側）までピストン１２のヘッドが押し込まれた状態となる。

図２に示すように、開閉ワイヤ８によって連結部３を上フレーム４に近づけるように上方移動させると、それぞれのシェル２が支軸６ｂおよび支軸６ｃを中心に回転して、図３および図４に示すように、一対のシェル２が互いの対向する部分を当接させて閉じた状態になる。シェル２どうしが当接して閉じた状態になると、一対のシェル２の上部は塞がれた状態となる。

一対のシェル２を閉じる動作の際には、一対のシェル２が閉じる動作に連動して、支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離が徐々に長くなり、ピストン１２のヘッドがシリンダ１１の内部の深い位置（支軸１１ａ側）から浅い位置（支軸１２ａ側）まで移動する。これにより、シェル２を閉じる動作の際には、連通管１３を通じてシェル２の内側からシリンダ１１の内部への吸引力が発生する。

図５に示すように、上フレーム４に対して連結部３を下方移動させて、閉じた状態の一対のシェル２を開く動作の際には、一対のシェル２が開く動作に連動して、支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離が徐々に短くなり、ピストン１２のヘッドがシリンダ１１の内部の浅い位置から深い位置まで押し込まれる。これにより、シェル２を開く動作の際には、連通管１３を通じてシリンダ１１の内部からシェル２の内側への押圧力が発生する。このように、汚濁抑制機構１０は、シェル２を開閉する駆動力を利用することにより、シェル２の開閉動作と連動してシリンダ１１に対してピストン１２を相対的に移動させる。

次に、このバケット１を使用した浚渫方法を説明する。

図１に示すように、一対のシェル２を開いた状態で、バケット１を水中に降下させ、シェル２の先端部（爪）を水底の土砂Ｓに突き刺す。次いで、図２に示すように、一対のシェル２を閉じて水底の土砂Ｓをすくう。このシェル２を閉じて水底の土砂Ｓをすくう際には、シェル２の内側に発生する汚濁水ＤＷを、ピストン１２の相対的な移動により連通管１３を通じてシリンダ１１の内部に吸引する。

図３に示すように、一対のシェル２を完全に閉じると、シェル２を閉じる過程でシェル２の内側に発生した汚濁水ＤＷの多くは、シリンダ１１の内部に吸引された状態となる。次いで、一対のシェル２を閉じた状態で、吊りワイヤー７によりバケット１を上昇させて、バケット１を土運船の泥倉上に移動させる。

次いで、図５に示すように、泥倉上で一対のシェル２を開き、シェル２の内側から土砂Ｓを排出する。この閉じたシェル２を開いて土砂Ｓを排出する際には、シリンダ１１の内部に吸引した汚濁水ＤＷを、ピストン１２の相対的な移動により連通管１３を通じてシェル２の内側へ排出する。即ち、土砂Ｓとともに汚濁水ＤＷを泥倉に排出する。以上の工程を繰り返すことにより、浚渫作業を行なう。

このように、本発明では、密閉型のバケット１に汚濁抑制機構１０を設けることで、シェル２を閉じて水底の土砂Ｓをすくう際に、シェル２を閉じる動作と連動したピストン１２のシリンダ１１に対する相対的な移動により、シェル２の内側に発生する汚濁水ＤＷを連通管１３を通じてシリンダ１１の内部に吸引することができる。これにより、シェル２の内側に発生した汚濁水ＤＷが、シェル２を閉じる過程でシェル２の外側へ流出することを効果的に抑制することができる。シリンダ１１の内部に吸引した汚濁水ＤＷはシェル２を開く動作とともにシェル２の内側に排出されるので、次のシェル２を閉じる動作によって新たに汚濁水ＤＷをシリンダ１１の内部に吸引できる。

さらに、汚濁抑制機構１０は、袋状体のように水中を不規則に浮遊することもなく、シェル２を開閉することで駆動されるので、汚濁抑制機構１０のための専用の駆動装置が不要となる。それ故、円滑な浚渫作業の邪魔になる余分な部品（部材）が存在しないので浚渫の作業性を損なうことがない。

バケット１に装備した全ての汚濁抑制機構１０による吸水総容量は、例えば、バケット１のバケット容量の３％以上１５％以下に設定するとよい。汚濁抑制機構１０による吸水総容量を前述した範囲に設定すると、汚濁抑制機構１０によりシェル２の内側に発生する汚濁水ＤＷを過不足なく吸引することが可能となる。汚濁抑制機構１０による吸水総容量をバケット容量の１５％以下に設定することで、汚濁抑制機構１０による吸水総容量が、シェル２の内側に発生する汚濁水ＤＷの流出を防ぐために必要な吸水量よりも過量となることも防ぐことができる。これにより、泥倉に排出する土砂Ｓ及び水分（汚濁水ＤＷやその他の水）における水分の割合を低くすることができ、土砂Ｓ及び水分の搬送や処分に要するコストの低減を図るには有利になる。また、汚濁抑制機構１０による吸水総容量をバケット容量の１５％以下に設定することで、シリンダ１１の大型化を回避できる。

シェル２を閉じる際には、汚濁水ＤＷがシェル２の内側の上方に向って流動し、汚濁水ＤＷはシェル２どうしの上方のすき間からシェル２の外側へ流出しようとする。そのため、この実施形態のように、連通管１３をシェル２の上部に接続すると、シェル２どうしの上方のすき間から流出しようとする汚濁水ＤＷを、連通管１３を通じてシリンダ１１の内部に効果的に吸引することができる。また、連通管１３をシェル２の上部に接続することで、連結管１３に土砂が詰まるリスクも低減できる。

この実施形態のように、連通管１３の一端部をピストン１２のヘッドの先端面とシリンダ１１の内面とで区画されたシリンダ１１の内部に接続する場合には、支軸１１ａを支軸６ｂの近傍に配置し、支軸１２ａを支軸６ｃの近傍に配置するとよい。前述した配置にすることで、シェル２を閉じた状態の支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離と、シェル２を開いた状態の支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離との差を大きくすることができる。これにより、シリンダ１１に対するピストン１２の移動範囲（所謂、ストローク量）を長くできるので、汚濁抑制機構１０による吸水量を大きくするには有利になる。なお、支軸１２ａを支軸６ｃの近傍に配置し、支軸１１ａを支軸６ｃの近傍に配置する場合にも同様の効果を奏することができる。

図６および図７に例示するバケット１の別の実施形態では、図１〜４に示した先の実施形態と汚濁抑制機構１０の構成が異なっている。その他の構成は先の実施形態と同じである。

図６に示すように、この実施形態の汚濁抑制機構１０では、連通管１３の一端部が、ピストン１２のヘッドの後端面とシリンダ１１の内面とで区画されたシリンダ１１の内部に接続されている。さらに、シリンダ１１がアーム５の１つに回転可能に連結され、ピストン１２が連結部３に回転可能に連結されている。

この実施形態のバケット１では、図６に示すように、一対のシェル２を開く動作の際には、シェル２が開く動作に連動して、支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離が徐々に長くなり、ピストン１２のヘッドがシリンダ１１の内部の深い位置（支軸１１ａ側）から浅い位置（支軸１２ａ側）まで移動する。これにより、シェル２を開く動作の際には、連通管１３を通じてシリンダ１１の内部からシェル２の内側への押圧力が発生する。

図７に示すように、一対のシェル２を閉じる動作の際には、シェル２が閉じる動作に連動して、支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離が徐々に短くなり、ピストン１２のヘッドがシリンダ１１の内部の浅い位置から深い位置まで移動する。これにより、シェル２を閉じる動作の際には、連通管１３を通じてシェル２の内側からシリンダ１１の内部への吸引力が発生する。

即ち、この実施形態のバケット１では、図１〜図５に示した先の実施形態とは逆に、支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離が減縮することでシェル２の内側の汚濁水ＤＷがシリンダ１１の内部に吸引され、支軸１１ａと支軸１２ａとの離間距離が増長することでシリンダ１１の内部に吸引した汚濁水ＤＷがシェル２の内側へ排出される。

このバケット１を使用した浚渫方法は、先の実施形態と同じである。ただし、この実施形態では、図７に示すように、汚濁抑制機構１０によってシェル２の内側の汚濁水ＤＷを吸引すると、ピストン１２のヘッドの後端面とシリンダ１１の内面とで区画されるシリンダ１１の内部に汚濁水ＤＷが貯水される。

この実施形態のように、連通管１３をピストン１２のヘッドの後端面とシリンダ１１の内面とで区画されるシリンダ１１の内部に接続する構成にすると、シリンダ１１に対するピストン１２の移動範囲をより長くすることが可能となる。それ故、汚濁抑制機構１０による吸水量を大きくするには有利になる。この構成の場合には、シリンダ１１またはピストン１２の一方をアーム５の１つに回転可能に連結し、シリンダ１１またはピストン１２の他方を連結部３に回転可能に連結するとよい。

１ 浚渫用グラブバケット
２ シェル
３ 連結部
４ 上フレーム
５ アーム
６ａ〜６ｃ 支軸
７ 吊りワイヤ
８ 開閉ワイヤ
１０ 汚濁抑制機構
１１ シリンダ
１１ａ 支軸
１２ ピストン
１２ａ 支軸
１３ 連通管
Ｓ 土砂
ＤＷ 汚濁水
Ｗ 水

Claims (4)

1. 左右一対のシェルと、これらシェルどうしを回転可能に連結する連結部とを有し、前記連結部を昇降させることにより、前記左右一対のシェルが左右に開閉し、前記シェルどうしが当接して閉じた際に前記左右一対のシェルの上部が塞がれた状態になる密閉型の浚渫用グラブバケットにおいて、
   シリンダと、このシリンダの内部を移動するピストンと、前記シリンダの内部と前記シェルの内側とを連通させる連通管とを有する汚濁抑制機構を備えて、 前記シェルの開閉動作に連動して前記ピストンを前記シリンダに対して相対的に移動させて、前記シェルを開く動作の際には前記連通管を通じて前記シリンダの内部から前記シェルの内側への押圧力が発生し、前記シェルを閉じる動作の際には前記連通管を通じて前記シェルの内側から前記シリンダの内部への吸引力が発生する構成にしたことを特徴とする浚渫用グラブバケット。
2. 前記シリンダまたは前記ピストンの一方が前記シェルの１つに回転可能に連結され、前記シリンダまたは前記ピストンの他方が前記連結部に回転可能に連結されている請求項１に記載の浚渫用グラブバケット。
3. 前記連通管の一端部が前記シリンダに接続され、前記連通管の他端部が前記シェルのうち少なくとも一方のシェルの上部に接続されている請求項１または２に記載の浚渫用グラブバケット。
4. 左右一対のシェルに回転可能に連結された連結部を昇降させることにより、前記左右一対のシェルを左右に開閉させ、前記シェルどうしが当接して閉じた際に前記左右一対のシェルの上部が塞がれた状態になる密閉型の浚渫用グラブバケットを使用した浚渫方法において、
   ピストンを内設したシリンダの内部と前記シェルの内側とを連通管により連通させて、前記シェルの開閉動作に連動して前記ピストンを前記シリンダに対して相対的に移動させる汚濁抑制機構を設けておき、
   前記シェルを閉じて水底の土砂をすくう際には、前記シェルの内側の汚濁水を前記ピストンの相対的な移動により前記連通管を通じて前記シリンダの内部に吸引し、
   閉じた前記シェルを開いて前記土砂を排出する際には、前記シリンダの内部に吸引した前記汚濁水を前記ピストンの相対的な移動により前記連通管を通じて前記シェルの内側へ排出することを特徴とする浚渫方法。

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