JP6981651B2 - Submarine foundation construction robot - Google Patents

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Description

本発明は、海洋構造物の海底における基礎構築を自動化するための海底基礎構築ロボットに関するものである。 The present invention relates to a seafloor foundation construction robot for automating the foundation construction of a marine structure on the seabed.

近年、世界規模でのエネルギー需要の急速な増大に伴い、これまで依存してきた化石燃料や原子力に代わるエネルギー源として、枯渇、公害および汚染の恐れのない再生可能な自然エネルギーを利用しようとする様々な研究開発が進められている。このような再生可能な自然エネルギーとしては、太陽光および風力が代表的である。風力の場合には、洋上では陸上に比べてより大きな風力が得られるため、洋上風力発電の開発が進んでいる。しかしながら、太陽光および風力は、いずれも天候や季節に左右されやすいという欠点を有している。これに対して、天候や季節に左右されないでほぼ恒常的であり、しかも豊富でエネルギー密度の高い海流を利用して電力を得る海流発電の商業性のあるレベルでの実用化が望まれている。 With the rapid increase in global energy demand in recent years, various attempts have been made to use renewable renewable energy without the risk of depletion, pollution and pollution as an alternative energy source to the fossil fuels and nuclear power that have been dependent on them. Research and development are underway. Solar and wind power are typical examples of such renewable natural energy. In the case of wind power, the development of offshore wind power generation is progressing because larger wind power can be obtained at sea than on land. However, both solar and wind power have the disadvantage of being susceptible to weather and seasons. On the other hand, it is desired to put into practical use of ocean current power generation, which is almost constant regardless of the weather and seasons, and which obtains electric power by using abundant and energy-dense ocean currents, at a commercial level. ..

また、日本近海の地層中には、大量のメタンハイドレートが存在していることが分かっており、このメタンハイドレートを採掘して新たなエネルギー源として利用することも望まれている。
さらに、水深1000mを超える深海の海底には、金、銅、鉛、亜鉛、ニッケル、コバルト、白金その他レアメタル、レアアースなどのメタル資源を有する海底鉱床が多数存在することが各種の探査により確認されている。このようなメタル資源を採掘して利用することも望まれている。
このような海流発電、メタンハイドレートの採掘、メタル資源の採掘、洋上風力発電等を実行するためには、海洋構造物を必要とし、かつ海洋構造物を海上や海中に固定する必要がある。
In addition, it is known that a large amount of methane hydrate exists in the strata near Japan, and it is also desired to mine this methane hydrate and use it as a new energy source.
Furthermore, it has been confirmed by various explorations that there are many seafloor deposits with metal resources such as gold, copper, lead, zinc, nickel, cobalt, platinum and other rare metals and rare earths on the seafloor in the deep sea exceeding 1000 m in depth. There is. It is also desired to mine and utilize such metal resources.
In order to carry out such marine current power generation, methane hydrate mining, metal resource mining, offshore wind power generation, etc., marine structures are required, and it is necessary to fix the marine structures at sea or in the sea.

海洋構造物を固定する方法として、ごく浅い海域を除き錘や錨を使って海底・海中に固定する方法が従来から広く行われているが、この方法の問題点は、重力を利用して海洋構造物を固定しているため、台風時等には海洋構造物に掛かる力が大きくなることを想定し、錘や錨が巨大化する傾向があることである。また、海底面の凹凸や海底の表面物質の違いによる滑り等の不確定要素もあり、海洋構造物を所定の位置に恒久的に留めることが困難であった。更に、巨大化した錘や錨を据え付ける作業に大型の作業船が必要になり、工期が長くかつ高コストであるため、海洋構造物の構築にブレーキが掛かっていた。 As a method of fixing marine structures, the method of fixing to the seabed / underwater using weights or anchors has been widely used except for very shallow sea areas, but the problem with this method is that it uses gravity to fix the ocean. Since the structure is fixed, it is assumed that the force applied to the marine structure will be large during a typhoon, and the weight and anchor tend to become huge. In addition, there are uncertainties such as slippage due to the unevenness of the seafloor and the difference in the surface material of the seafloor, and it was difficult to permanently hold the marine structure in a predetermined position. In addition, a large work boat was required to install the huge weights and anchors, and the construction period was long and the cost was high, which put a brake on the construction of offshore structures.

一方、錘や錨を避け、海底に基礎を構築して海洋構造物を固定する方法もあるが、この場合、既存技術は大型の台船に櫓を立てて、直接海底岩盤に基礎を構築する方法であるため、この方法も工期が長くかつ高コストであることが障害になっていた。近年、陸上で構築する基礎工法の掘削機を海底に降ろして穴を空け、別の機械で基礎を構築する方法が可能になっている。しかしながら、操作をするのは潜水服を着た人が操作することを前提としていて、一定の深さまでしか基礎構築は出来なかった。この方法でも工期とコストには変わりなかった。 On the other hand, there is also a method of avoiding weights and anchors and building a foundation on the seabed to fix the marine structure, but in this case, the existing technology is to build a turret on a large pontoon and build the foundation directly on the seabed bedrock. Since it is a method, this method also has a long construction period and high cost, which is an obstacle. In recent years, it has become possible to lower an excavator of the foundation method to be constructed on land to the seabed, make a hole, and construct the foundation with another machine. However, the operation was premised on the operation by a person wearing diving clothes, and the foundation could only be constructed to a certain depth. Even with this method, the construction period and cost did not change.

特開昭63−130829号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-130829

深海を含む海底の一点に恒久的に動かない引き抜き力1000t程度を想定した基礎を構築する場合、海上から大型作業船を使用し海上からシャフトを繋ぎ基礎を構築する工法が一般的な工法で、外洋での作業は海象条件が影響し年間作業日数が限られると共に、大型作業船の使用コストも嵩む。最新の工法では地上で基礎を構築する方法を海底に沈めて行う方法も開発されているが、穴あけから基礎構築するまでの作業に複数の海底重機を用いて構築するもので、直接基礎工法に比較すれば改善されているが、工期とコストは依然として困難な状態を脱していない。 When constructing a foundation assuming a pull-out force of about 1000 tons that does not move permanently at one point on the seabed including the deep sea, the general construction method is to use a large work boat from the sea and connect the shafts from the sea to build the foundation. Working in the open ocean is affected by sea conditions, limiting the number of working days per year and increasing the cost of using large work vessels. In the latest construction method, a method of submerging the foundation on the ground to the seabed has also been developed, but it is constructed using multiple submarine heavy machinery for the work from drilling to foundation construction, and it is a direct foundation construction method. Although it has improved by comparison, the construction period and cost are still in a difficult state.

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、海洋構造物を恒久的に海上・海中に短期間かつ低コストで固定することができ、海流発電の基礎、メタンハイドレートの海底作業用の基礎、洋上風力発電設備の基礎、深度のある海底からメタル資源を採掘する場合の海底作業用の基礎、深度のある護岸工事のフロート据付の基礎、その他各種フロート海洋構造物の設置用の基礎を構築することができる海底基礎構築ロボットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can permanently fix marine structures on the sea or in the sea at low cost in a short period of time. Foundations, foundations for offshore wind power generation equipment, foundations for seabed work when mining metal resources from deep seabeds, foundations for float installation of deep shore protection works, and foundations for installation of various float marine structures The purpose is to provide a submarine foundation construction robot that can be constructed.

上述の目的を達成するため、本発明の海底基礎構築ロボットは、海底の岩盤に穴をあけ該穴に基礎を挿入することにより、海底に基礎を構築する海底基礎構築ロボットであって、下端に切れ刃を有した多重管を備え、該多重管を回転させるとともに上下動させて岩盤に穴をあける穴あけ機と、前記穴に挿入される基礎を複数個収容するケーシングと、前記穴あけ機および前記ケーシングを支持する部分であって、下部に少なくとも3本の脚を有した架台と、前記穴あけ機と前記複数の基礎を収容したケーシングとを前記架台上で移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the submarine foundation construction robot of the present invention is a submarine foundation construction robot that builds a foundation on the seabed by punching a hole in the bedrock of the seabed and inserting the foundation into the hole, and at the lower end. A hole punching machine provided with a multi-tube having a cutting edge, and the multi-tube is rotated and moved up and down to make a hole in the bedrock, a casing accommodating a plurality of foundations to be inserted into the hole, the hole punching machine, and the above. It is a part that supports the casing, and is provided with a gantry having at least three legs at the bottom and a moving mechanism for moving the hole punch and the casing accommodating the plurality of foundations on the gantry. It is a feature.

本発明の好ましい態様によれば、前記多重管のうち相隣接する2つの管の間に、前記切れ刃により掘削された掘削ガラを上方に搬送するための回転可能なスパイラル羽根を設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記移動機構は、前記穴あけ機と前記ケーシングとを一体に移動させるか、前記穴あけ機と前記ケーシングとを個別に移動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記各脚を前記架台に対して上下動させるジャッキを設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記各脚は、各脚の底部から斜め下方に突出するドリルピンを備えたことを特徴とする。
According to a preferred embodiment of the present invention, a rotatable spiral blade for transporting the excavated gala excavated by the cutting edge upward is provided between two adjacent pipes of the multi-tube. It is a feature.
According to a preferred embodiment of the present invention, the moving mechanism is characterized in that the punch and the casing are integrally moved, or the punch and the casing are individually moved.
According to a preferred embodiment of the present invention, a jack for moving each leg up and down with respect to the gantry is provided.
According to a preferred embodiment of the present invention, each leg is provided with a drill pin that projects diagonally downward from the bottom of each leg.

本発明の好ましい態様によれば、前記多重管は、各管が個別に回転される回転機構に連結されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記基礎は、鋼管内にPRC(プレストレストコンクリート)を充填した円柱状の鋼管合体型基礎からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記基礎は、下端に接着剤を充填したカプセルを備えることを特徴とする。
According to a preferred embodiment of the present invention, the multiplex tube is characterized in that each tube is connected to a rotation mechanism in which each tube is individually rotated.
According to a preferred embodiment of the present invention, the foundation comprises a columnar steel pipe combined type foundation in which a steel pipe is filled with PRC (prestressed concrete).
According to a preferred embodiment of the present invention, the foundation is characterized by comprising a capsule filled with an adhesive at the lower end.

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
(1)海洋構造物を恒久的に海上・海中に短期間かつ低コストで固定することができ、海流発電の基礎、メタンハイドレートの海底作業用の基礎、洋上風力発電設備の基礎、深度のある海底からメタル資源を採掘する場合の海底作業用の基礎、深度のある護岸工事のフロート据付の基礎、その他各種フロート海洋構造物の設置用の基礎を構築することができる。
(2)先行する海底岩盤掘削構築工法はセパレート方式においても複数の重機を使用するが、本発明は海底岩盤掘削から基礎構築までの作業を一基のロボットで行うと共に定点に留まって基礎構築を完了することができる。
The present invention has the effects listed below.
(1) The offshore structure can be permanently fixed on the sea and in the sea at low cost in a short period of time, and the foundation of ocean current power generation, the foundation of methane hydrate for seafloor work, the foundation of offshore wind power generation equipment, and the depth. It is possible to build a foundation for seabed work when mining metal resources from a certain seabed, a foundation for float installation of deep shore protection work, and a foundation for installation of various other float marine structures.
(2) The preceding submarine rock excavation construction method uses multiple heavy machines even in the separate method, but the present invention performs the work from submarine rock excavation to foundation construction with a single robot and stays at a fixed point to construct the foundation. Can be completed.

図1は、本発明に係る海底基礎構築ロボットの構成例を示す図であり、海底基礎構築ロボットの模式的正面図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the seabed foundation construction robot according to the present invention, and is a schematic front view of the seabed foundation construction robot. 図2は、本発明に係る海底基礎構築ロボットの構成例を示す図であり、海底基礎構築ロボットの模式的平面図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the seabed foundation construction robot according to the present invention, and is a schematic plan view of the seabed foundation construction robot. 図3は、鋼管合体型基礎を収容したケーシングと穴あけ機とを一体に架台に対して移動させる構成を示す模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration in which a casing accommodating a steel pipe combined foundation and a hole puncher are integrally moved with respect to a gantry. 図4は、図1のIV部の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of the IV portion of FIG. 図5は、図1のV部拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of the V portion of FIG.

以下、本発明に係る海底基礎構築ロボットの実施形態を図1乃至図5を参照して説明する。図1乃至図5において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1および図2は、本発明に係る海底基礎構築ロボットの構成例を示す図であり、図1は海底基礎構築ロボットの模式的正面図、図2は海底基礎構築ロボットの模式的平面図である。図1および図2に示すように、海底基礎構築ロボットは、3本の梁部材1a,1b,1cを三角形状に接続することにより構築した架台1と、3本の梁部材1a,1b,1cの接続点に設けられた3個の略円柱状の脚2とを備えている。各脚2の底部2aは略円錐状に形成されており、底部2aの中心部にドリルピン3が設けられている。各ドリルピン3は、脚2の底部2aから斜め下方に突出できるように構成されており、各ドリルピン3を海底SBの岩盤に斜めに差し込むことにより架台1を海底SBに固定できるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the submarine foundation construction robot according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In FIGS. 1 to 5, the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
1 and 2 are diagrams showing a configuration example of the seabed foundation construction robot according to the present invention, FIG. 1 is a schematic front view of the seabed foundation construction robot, and FIG. 2 is a schematic plan view of the seabed foundation construction robot. be. As shown in FIGS. 1 and 2, the submarine foundation construction robot has a gantry 1 constructed by connecting three beam members 1a, 1b, 1c in a triangular shape, and three beam members 1a, 1b, 1c. It is provided with three substantially columnar legs 2 provided at the connection point of the above. The bottom portion 2a of each leg 2 is formed in a substantially conical shape, and a drill pin 3 is provided at the center of the bottom portion 2a. Each drill pin 3 is configured to project diagonally downward from the bottom 2a of the leg 2, and the gantry 1 can be fixed to the seabed SB by diagonally inserting each drill pin 3 into the bedrock of the seabed SB. ..

図1および図2に示すように、架台1と各脚2との間には、油圧ジャッキ4が設置されており、油圧ジャッキ4により脚2を架台1に対して上下動させることができるようになっている。これにより、海底SBが傾斜していても又海底SBに凹凸があっても、架台1を水平に保持できるようになっている。架台1上には、鋼管内にPRC(プレストレストコンクリート)を充填した円柱状の鋼管合体型基礎6を複数本(図示例では6本)収容することができる箱状のケーシング7が設置されている。複数本の鋼管合体型基礎6は、ケーシング7内で直立して一列に並んで収容されている。ケーシング7の一端部には、穴あけ機8が配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a hydraulic jack 4 is installed between the gantry 1 and each leg 2, so that the leg 2 can be moved up and down with respect to the gantry 1 by the hydraulic jack 4. It has become. As a result, the gantry 1 can be held horizontally even if the seabed SB is inclined or the seabed SB is uneven. On the gantry 1, a box-shaped casing 7 capable of accommodating a plurality of columnar steel pipe combined foundations 6 (6 in the illustrated example) in which PRC (prestressed concrete) is filled in the steel pipe is installed. .. A plurality of steel pipe combined foundations 6 are housed upright in a casing 7 in a row. A hole punch 8 is arranged at one end of the casing 7.

前記穴あけ機8は、ケーシング7に固定された中空の鋼管からなる外筒9と、外筒9内に上下動可能に収容された複数の鋼管からなる多重管10A,10B,10Cと、多重管10A,10B,10Cの下端に固定された超硬合金からなる切れ刃50と、外筒9の上端に設けられ、多重管10A,10B,10Cを外筒9内で上下動させる油圧シリンダー51とを備えている。複数本の鋼管合体型基礎6を収容したケーシング7と、ケーシング7に固定された穴あけ機8は、一体に、架台1上で矢印Aの方向(図1参照)に往復移動可能に構成されている。ケーシング7には、ワイヤーWが連結されており、ワイヤーWは海上の作業船まで延びている。ワイヤーWの途中には、誘導ロボット5が設けられており、海底基礎構築ロボットを海底SBに軟着地させることができる。 The drilling machine 8 includes an outer cylinder 9 made of a hollow steel pipe fixed to a casing 7, multiple pipes 10A, 10B, and 10C made of a plurality of steel pipes housed in the outer cylinder 9 so as to be vertically movable. A cutting edge 50 made of cemented carbide fixed to the lower ends of 10A, 10B, 10C, and a hydraulic cylinder 51 provided at the upper end of the outer cylinder 9 to move the multiple pipes 10A, 10B, 10C up and down in the outer cylinder 9. It is equipped with. The casing 7 accommodating a plurality of steel pipe combined foundations 6 and the hole puncher 8 fixed to the casing 7 are integrally configured to be reciprocating in the direction of arrow A (see FIG. 1) on the gantry 1. There is. A wire W is connected to the casing 7, and the wire W extends to a work ship at sea. A guidance robot 5 is provided in the middle of the wire W, and the submarine foundation construction robot can be softly landed on the submarine SB.

図3は、鋼管合体型基礎6を収容したケーシング7と穴あけ機8とを一体に架台1に対して移動させる構成を示す模式的断面図である。図3に示すように、架台1上に並列するレール15,15が設置されている。ケーシング7には、ケーシング7の下部を覆うように設けられたU字状部分16aと該U字状部分の上端から両側に延びる水平部16b,16bとを備えた支持部材16が固定されており、支持部材16の水平部16b,16bが並列するレール15,15上に載置されている。これにより、ケーシング7と穴あけ機8は、一体に、油圧シリンダーやモータとボールネジ等の移動機構(図示せず)により、レール15,15上を移動可能になっている。支持部材16の水平部16bとレール15との間には、摩擦係数を低減させるための摺動部材17が介装されており、ケーシング7と穴あけ機8はレール15,15上を滑らかに移動できる。なお、移動機構は、ケーシング7と穴あけ機8とを個別に移動させる機構であってもよい。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration in which the casing 7 accommodating the steel pipe combined type foundation 6 and the hole puncher 8 are integrally moved with respect to the gantry 1. As shown in FIG. 3, rails 15 and 15 arranged in parallel on the gantry 1 are installed. A support member 16 having a U-shaped portion 16a provided so as to cover the lower portion of the casing 7 and horizontal portions 16b and 16b extending from the upper end of the U-shaped portion to both sides is fixed to the casing 7. , The horizontal portions 16b, 16b of the support member 16 are placed on the rails 15, 15 in parallel. As a result, the casing 7 and the hole puncher 8 can be integrally moved on the rails 15 and 15 by a moving mechanism (not shown) such as a hydraulic cylinder, a motor, and a ball screw. A sliding member 17 for reducing the coefficient of friction is interposed between the horizontal portion 16b of the support member 16 and the rail 15, and the casing 7 and the hole puncher 8 move smoothly on the rails 15 and 15. can. The moving mechanism may be a mechanism for individually moving the casing 7 and the hole puncher 8.

図4は、図1のIV部の拡大図である。図4に示すように、多重管(図示例では三重管)10A,10B,10Cは、それぞれ歯車機構を介してモータ20A,20Bに連結されており、多重管10A,10B,10Cは、それぞれ回転可能に構成されている。すなわち、最も外径が大きい大径管10Aの外周には大径の従動歯車21Aが固定されており、モータ20Aの駆動軸には駆動歯車22Aが固定されており、モータ20Aの回転を歯車機構22A,21Aを介して大径管10Aに伝え、大径管10Aを回転させるようにしている。
また、外径が中間の中径管10Bの外周には中径の従動歯車21Bが固定されており、モータ20Bの駆動軸には駆動歯車22Bが固定されており、モータ20Bの回転を歯車機構22B,21Bを介して中径管10Bに伝え、中径管10Bを回転させるようにしている。
さらに、最も外径が小さい小径管10Cの外周には小径の従動歯車21Cが固定されており、モータ20Bの駆動軸には駆動歯車22Cが固定されており、モータ20Bの回転を歯車機構22C,21Cを介して小径管10Cに伝え、小径管10Cを回転させるようにしている。
FIG. 4 is an enlarged view of the IV portion of FIG. As shown in FIG. 4, the multiple pipes (triple pipes in the illustrated example) 10A, 10B, 10C are connected to the motors 20A, 20B, respectively, via a gear mechanism, and the multiple pipes 10A, 10B, 10C rotate, respectively. It is configured to be possible. That is, a large-diameter driven gear 21A is fixed to the outer circumference of the large-diameter tube 10A having the largest outer diameter, and a drive gear 22A is fixed to the drive shaft of the motor 20A, and the rotation of the motor 20A is rotated by a gear mechanism. It is transmitted to the large-diameter tube 10A via 22A and 21A so that the large-diameter tube 10A is rotated.
Further, a medium-diameter driven gear 21B is fixed to the outer periphery of the medium-diameter tube 10B having an intermediate outer diameter, and a drive gear 22B is fixed to the drive shaft of the motor 20B to rotate the motor 20B by a gear mechanism. It is transmitted to the medium-diameter tube 10B via 22B and 21B so that the medium-diameter tube 10B is rotated.
Further, a driven gear 21C having a small diameter is fixed to the outer circumference of the small diameter pipe 10C having the smallest outer diameter, and a drive gear 22C is fixed to the drive shaft of the motor 20B. It is transmitted to the small diameter tube 10C via 21C so that the small diameter tube 10C is rotated.

図4に示すように、中径管10Bの外周側には、切れ刃50(図1参照)により掘削された掘削ズリを搬送するためのスパイラル羽根25Sを備えた鋼管25が設けられている。また、小径管10Cの外周側には、切れ刃50(図1参照)により掘削された掘削ズリを搬送するためのスパイラル羽根27Sを備えた鋼管27が設けられている。鋼管25および鋼管27は、それぞれ歯車機構を介してモータ20Cに連結されており、スパイラル羽根25Sを有した鋼管25およびスパイラル羽根27Sを有した鋼管27は、それぞれ回転可能に構成されている。すなわち、スパイラル羽根25Sを有した鋼管25の外周には大径の従動歯車21Fが固定されており、モータ20Cの駆動軸には駆動歯車22Fが固定されており、モータ20Cの回転を歯車機構22F,21Fを介して鋼管25に伝え、鋼管25およびスパイラル羽根25Sを回転させるようにしている。また、スパイラル羽根27Sを有した鋼管27の外周には小径の従動歯車26Fが固定されており、モータ20Cの駆動軸には駆動歯車23Fが固定されており、モータ20Cの回転を駆動歯車23Fから中間歯車24F,25Fを介して従動歯車26Fに伝え、鋼管27およびスパイラル羽根27Sを回転させるようにしている。 As shown in FIG. 4, a steel pipe 25 provided with a spiral blade 25S for transporting the excavated scrap excavated by the cutting edge 50 (see FIG. 1) is provided on the outer peripheral side of the medium diameter pipe 10B. Further, on the outer peripheral side of the small diameter pipe 10C, a steel pipe 27 provided with a spiral blade 27S for transporting the excavation scrap excavated by the cutting edge 50 (see FIG. 1) is provided. The steel pipe 25 and the steel pipe 27 are respectively connected to the motor 20C via a gear mechanism, and the steel pipe 25 having the spiral blade 25S and the steel pipe 27 having the spiral blade 27S are respectively configured to be rotatable. That is, a large-diameter driven gear 21F is fixed to the outer periphery of the steel pipe 25 having the spiral blade 25S, a drive gear 22F is fixed to the drive shaft of the motor 20C, and the rotation of the motor 20C is rotated by the gear mechanism 22F. , 21F is transmitted to the steel pipe 25 so that the steel pipe 25 and the spiral blade 25S are rotated. Further, a driven gear 26F having a small diameter is fixed to the outer periphery of the steel pipe 27 having the spiral blade 27S, and a drive gear 23F is fixed to the drive shaft of the motor 20C, so that the rotation of the motor 20C is rotated from the drive gear 23F. It is transmitted to the driven gear 26F via the intermediate gears 24F and 25F so that the steel pipe 27 and the spiral blade 27S are rotated.

図5は、図1のV部拡大図である。図5に示すように、多重管10A,10B,10Cの下端には、それぞれ、超硬合金からなる切れ刃50が固定されている。多重管10A,10B,10Cのうち、中径管10Bと小径管10Cにはテーパー部TPが形成されており、切れ刃50により掘削されたドーナツ状の岩盤Rをテーパー部TPで押し広げて小割するようになっている。中径管10Bの外周側には、切れ刃50により掘削された掘削ガラを上方に搬送するためのスパイラル羽根25Sを備えた鋼管25が設けられている。また、小径管10Cの外周側には、切れ刃50により掘削された掘削ガラを上方に搬送するためのスパイラル羽根27Sを備えた鋼管27が設けられている。
穴あけ機8を稼働して切れ刃50により岩盤を削ると粉塵が発生し、その粉塵が穴底に沈下し、多重管10A,10B,10Cの回転を阻害することから、常に海水を海底に吹く装置が必要になる。そのため、図1に示すように海上からの耐圧ホースHと、図5に示すように小径管10Cの中央部に形成された海水噴射用孔hとが設けられており、耐圧ホースHと海水噴射用孔hとは接続されている。
FIG. 5 is an enlarged view of the V portion of FIG. As shown in FIG. 5, a cutting edge 50 made of cemented carbide is fixed to the lower ends of the multiplex tubes 10A, 10B, and 10C, respectively. Of the multiple pipes 10A, 10B, and 10C, the medium-diameter pipe 10B and the small-diameter pipe 10C have a tapered portion TP, and the donut-shaped bedrock R excavated by the cutting edge 50 is expanded by the tapered portion TP to be small. It is designed to be split. On the outer peripheral side of the medium-diameter pipe 10B, a steel pipe 25 provided with a spiral blade 25S for transporting the excavated glass excavated by the cutting edge 50 upward is provided. Further, on the outer peripheral side of the small diameter pipe 10C, a steel pipe 27 provided with a spiral blade 27S for transporting the excavated glass excavated by the cutting edge 50 upward is provided.
When the hole puncher 8 is operated and the bedrock is scraped by the cutting edge 50, dust is generated, and the dust sinks to the bottom of the hole and hinders the rotation of the multiple pipes 10A, 10B, 10C. Therefore, seawater is always blown to the seabed. Equipment is needed. Therefore, as shown in FIG. 1, a pressure-resistant hose H from the sea and a seawater injection hole h formed in the central portion of the small-diameter pipe 10C are provided, and the pressure-resistant hose H and seawater injection are provided. It is connected to the hole h.

図5に示すように、架台1の下端には、複数のリング60A,60B,60Cを入子式に組み合わせた入子式隔壁60が設置されており、入子式隔壁60の内部に外部から仕切られた空間を形成するようになっている。これにより、スパイラル羽根25S,27Sにより自動搬出された掘削ガラは、穴あけ機8により空けた穴に落下することがない。複数のリング60A,60B,60Cにより入子式隔壁60を構成することにより、海底SBの段差を解消させるようにしている。 As shown in FIG. 5, at the lower end of the gantry 1, a nested partition wall 60 in which a plurality of rings 60A, 60B, 60C are combined in a nested manner is installed, and the nested partition wall 60 is installed inside the nested partition wall 60 from the outside. It is designed to form a partitioned space. As a result, the excavation glass automatically carried out by the spiral blades 25S and 27S does not fall into the holes punched by the hole puncher 8. By forming the nested partition wall 60 with a plurality of rings 60A, 60B, 60C, the step on the seabed SB is eliminated.

次に、図1乃至図5に示すように構成された海底基礎構築ロボットの全体の動作を説明する。
まず、海上の作業船からワイヤーWを伸ばすとともに誘導ロボット5を稼働させ、海底基礎構築ロボットを海底SBに軟着地させる。その後、3点の脚2を油圧ジャッキ4で上下させることにより、架台1が海底SB上で水平姿勢をとるようにする。架台1の水平姿勢が確立されたときに、各脚2に設けられたドリルピン3を海底SBの岩盤に斜めに差し込む。これにより、架台1を海底SBに固定する。これらドリルピン3により、穴あけ機8による穴あけ時に架台1に加わる回転力に抵抗することができ、架台1の移動を防ぐことができる。
Next, the overall operation of the submarine foundation construction robot configured as shown in FIGS. 1 to 5 will be described.
First, the wire W is extended from the work boat on the sea and the guidance robot 5 is operated to softly land the seabed foundation construction robot on the seabed SB. After that, the three legs 2 are moved up and down by the hydraulic jack 4 so that the gantry 1 takes a horizontal posture on the seabed SB. When the horizontal posture of the gantry 1 is established, the drill pins 3 provided on each leg 2 are diagonally inserted into the bedrock of the seabed SB. As a result, the gantry 1 is fixed to the seabed SB. These drill pins 3 can resist the rotational force applied to the gantry 1 when punching by the hole puncher 8, and can prevent the gantry 1 from moving.

次に、ケーシング7と穴あけ機8とを、一体に、油圧シリンダーやモータとボールネジ等の移動機構(図示せず)により、レール15,15上を移動させ、穴あけ機8が穴あけ位置に到達したら、その位置でケーシング7と穴あけ機8とを停止させる。そして、多重管10A,10B,10Cを回転させるとともに穴あけ機8を下降させて穴あけ作業を行う。このとき、切れ刃50により掘削されたドーナツ状の岩盤Rは、中径管10Bと小径管10Cのテーパー部TPで押し広げられて小割される。そして、スパイラル羽根25S,27Sをゆっくり回転させ、掘削ガラを自動搬送する。このとき、入子式隔壁60は、自動搬送された掘削ガラが岩盤に空けられた穴に落下することを防止する。 Next, the casing 7 and the hole puncher 8 are integrally moved on the rails 15 and 15 by a moving mechanism (not shown) such as a hydraulic cylinder, a motor, and a ball screw, and when the hole puncher 8 reaches the hole punching position. At that position, the casing 7 and the hole puncher 8 are stopped. Then, the multiple pipes 10A, 10B, and 10C are rotated, and the punching machine 8 is lowered to perform punching work. At this time, the donut-shaped bedrock R excavated by the cutting edge 50 is expanded by the tapered portion TP of the medium-diameter pipe 10B and the small-diameter pipe 10C and is divided into small pieces. Then, the spiral blades 25S and 27S are slowly rotated to automatically convey the excavation glass. At this time, the nesting type partition wall 60 prevents the automatically transported excavation gala from falling into a hole made in the bedrock.

穴あけ機8による穴あけ作業が終了したら、多重管10A,10B,10Cを上昇させる。その後、ケーシング7と穴あけ機8とを一体に前進させ、ケーシング7内に収容された先端の鋼管合体型基礎6が岩盤に空けられた穴の上方に到達したときに、ケーシング7と穴あけ機8とを停止させる。ケーシング7の内部で鋼管合体型基礎6を保持している保持部(図示せず)の保持を解除し、鋼管合体型基礎6を岩盤に空けられた穴に挿入する。鋼管合体型基礎6の下端には、鋼管合体型基礎6を岩盤に定着させるための特殊接着剤を封入したカプセル6aが装着されている。そのため、鋼管合体型基礎6を穴に挿入するとカプセル6aが破裂し、特殊接着剤が鋼管合体型基礎6と穴の隙間に充満し、岩盤と鋼管合体型基礎6とを一体化する。鋼管合体型基礎6の想定引き抜き強度は1000t以上が確保できるように、特殊接着剤の接着力を設定している。なお、耐圧ホースHと海水噴射用孔hを利用し、海上からセメント系接着剤を加圧充填することもできる。基礎完成後、次の基礎を構築するために、ケーシング7と穴あけ機8を元の位置に戻し、3点の脚2のドリルピン3を岩盤から引き抜く。 When the hole punching work by the hole puncher 8 is completed, the multiple pipes 10A, 10B, and 10C are raised. After that, the casing 7 and the hole puncher 8 are advanced integrally, and when the steel pipe combined foundation 6 at the tip housed in the casing 7 reaches above the hole made in the bedrock, the casing 7 and the hole puncher 8 are reached. And stop. The holding portion (not shown) holding the steel pipe combined foundation 6 inside the casing 7 is released, and the steel pipe combined foundation 6 is inserted into a hole made in the bedrock. A capsule 6a containing a special adhesive for fixing the steel pipe combined foundation 6 to the bedrock is attached to the lower end of the steel pipe combined foundation 6. Therefore, when the steel pipe combined foundation 6 is inserted into the hole, the capsule 6a bursts, the special adhesive fills the gap between the steel pipe combined foundation 6 and the hole, and the bedrock and the steel pipe combined foundation 6 are integrated. The adhesive strength of the special adhesive is set so that the assumed pull-out strength of the steel pipe combined type foundation 6 can be secured at 1000 tons or more. It is also possible to pressurize and fill the cement-based adhesive from the sea by using the pressure-resistant hose H and the seawater injection hole h. After the foundation is completed, the casing 7 and the hole puncher 8 are returned to their original positions in order to construct the next foundation, and the drill pins 3 of the three legs 2 are pulled out from the bedrock.

海底基礎構築ロボットのケーシング7には、複数の鋼管合体型基礎6が収容されているため、海底基礎構築ロボットの海上への浮上を減らし、作業効率を向上させることができる。 Since a plurality of steel pipe combined foundations 6 are housed in the casing 7 of the seabed foundation construction robot, it is possible to reduce the ascent of the seabed foundation construction robot to the sea and improve the work efficiency.

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea.

1 架台
2 脚
3 ドリルピン
4 油圧ジャッキ
6 鋼管合体型基礎
6a カプセル
7 ケーシング
8 穴あけ機
9 外筒
10A 大径管
10B 中径管
10C 小径管
15 レール
16 支持部材
16a U字状部分
16b 水平部
17 摺動部材
20A,20B,20C モータ
21A,21B,21C,21F,26F 従動歯車
22A,22B,22C,22F,23F 駆動歯車
24F,25F 中間歯車
25,27 鋼管
25S,27S スパイラル羽根
50 切れ刃
51 油圧シリンダー
60 入子式隔壁
60A,60B,60C リング
H 耐圧ホース
h 海水噴射用孔
1 Stand 2 Legs 3 Drill pins 4 Hydraulic jacks 6 Steel pipe united foundation 6a Capsule 7 Casing 8 Drilling machine 9 Outer cylinder 10A Large diameter pipe 10B Medium diameter pipe 10C Small diameter pipe 15 Rail 16 Support member 16a U-shaped part 16b Horizontal part 17 Moving member 20A, 20B, 20C Motor 21A, 21B, 21C, 21F, 26F Driven gear 22A, 22B, 22C, 22F, 23F Drive gear 24F, 25F Intermediate gear 25, 27 Steel pipe 25S, 27S Spiral blade 50 Cutting edge 51 Hydraulic cylinder 60 Negative partition 60A, 60B, 60C Ring H Pressure resistant hose h Seawater injection hole

Claims (8)

海底の岩盤に穴をあけ該穴に基礎を挿入することにより、海底に基礎を構築する海底基礎構築ロボットであって、
下端に切れ刃を有した多重管を備え、該多重管を回転させるとともに上下動させて岩盤に穴をあける穴あけ機と、
前記穴に挿入される基礎を複数個収容するケーシングと、
前記穴あけ機および前記ケーシングを支持する部分であって、下部に少なくとも3本の脚を有した架台と、
前記穴あけ機と前記複数の基礎を収容したケーシングとを前記架台上で移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする海底基礎構築ロボット。
A submarine foundation construction robot that builds a foundation on the seabed by making a hole in the bedrock of the seabed and inserting the foundation into the hole.
A hole puncher that has a multi-tube with a cutting edge at the lower end and rotates the multi-tube and moves it up and down to punch holes in the bedrock.
A casing that accommodates a plurality of foundations to be inserted into the holes,
A pedestal that supports the hole puncher and the casing and has at least three legs at the bottom.
A submarine foundation construction robot provided with a moving mechanism for moving the hole punch and the casing accommodating the plurality of foundations on the gantry.
前記多重管のうち相隣接する2つの管の間に、前記切れ刃により掘削された掘削ガラを上方に搬送するための回転可能なスパイラル羽根を設けたことを特徴とする請求項1記載の海底基礎構築ロボット。 The seabed according to claim 1, wherein a rotatable spiral blade is provided between two pipes adjacent to each other among the multiple pipes to carry the excavated gala excavated by the cutting edge upward. Foundation construction robot. 前記移動機構は、前記穴あけ機と前記ケーシングとを一体に移動させるか、前記穴あけ機と前記ケーシングとを個別に移動させることを特徴とする請求項1または2記載の海底基礎構築ロボット。 The submarine foundation construction robot according to claim 1 or 2, wherein the moving mechanism moves the punch and the casing integrally, or moves the punch and the casing individually. 前記各脚を前記架台に対して上下動させるジャッキを設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の海底基礎構築ロボット。 The submarine foundation construction robot according to any one of claims 1 to 3, wherein a jack for moving each leg up and down with respect to the gantry is provided. 前記各脚は、各脚の底部から斜め下方に突出するドリルピンを備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の海底基礎構築ロボット。 The submarine foundation construction robot according to any one of claims 1 to 4, wherein each leg is provided with a drill pin that projects diagonally downward from the bottom of each leg. 前記多重管は、各管が個別に回転される回転機構に連結されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の海底基礎構築ロボット。 The submarine foundation construction robot according to any one of claims 1 to 5, wherein the multiple pipes are connected to a rotation mechanism in which each pipe is individually rotated. 前記基礎は、鋼管内にPRC(プレストレストコンクリート)を充填した円柱状の鋼管合体型基礎からなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の海底基礎構築ロボット。 The submarine foundation construction robot according to any one of claims 1 to 6, wherein the foundation comprises a columnar steel pipe combined type foundation in which a steel pipe is filled with PRC (prestressed concrete). 前記基礎は、下端に接着剤を充填したカプセルを備えることを特徴とする請求項7記載の海底基礎構築ロボット。 The submarine foundation construction robot according to claim 7, wherein the foundation includes a capsule filled with an adhesive at the lower end.
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