JPH02237411A - 超高圧水ジェット水底掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、水底あるいは海底において、ケーブルもしく
は管路等を埋設する埋設機ならびに既に埋設されたこれ
らの埋設物を修ＩＩＩ！専のために探索し捕捉する探線
機のごとく水底を飄削する水底泥田機に関する。

［従来技術１ 底網や底曳′ａ業の盛んな沿海や海洋においては、漁貝
や船錨による引つ掻ぎ、切断の被害から水底ケーブル、
水底管路等《以下、単に［埋設物１と称す》を保護する
必要がある。このため今１１で番よ、埋設物の埋設が広
く行われ、かつ最近では大型化した船舶、漁船による切
断等から埋設物を保護するために埋設深度もますます増
大の傾向にある。

埋設を行う場合、一般に底質は、岩、砂、泥、粘土等の
単体あるいは複合土質で構成されているが、その土質組
成の状況により掘削土として硬軟を伴うため、土質の組
成を考慮して鋤刃やウォータジェット等の飄削手段が選
ばれる。従来の経験から、比較的柔らかい泥質土の場合
にはウォータジエツ１〜の方法が、比較的固い砂質土の
場合には鋤刃の方法もしくは両者を併用した方法が利用
される。

第５図（ａ）（ｂ）は、水底掘削礪の一例として従来か
ら使用される曳航形式によるケーブル埋設機を模式図で
示したしので、同図（ａ）は鋤刃による埋設機Δ、同図
（ｂ）は鋤刃部分の拡大斜視図をそれぞれ示づ。

同図（ａ）において、１は海底面、２は一定深さに出入
して上の掘削を行う鋤刃、３は鋤刃２を保持Ｊる機休、
４はこの様休３を海底而１上沿いに安定滑走せしめるた
め磯体３の両脇に配置した一対のそり体、５は機休３の
中を通して船から海底１内へ送入されるケーブルを示し
、ケーブル５は機体３後方で鋤刃２の掘削で作成された
満６の底へ落着して埋設される。７は機休３ほかを曳航
する牽引索で、適切な曳航角度と長さで曳航作業船８に
連結されている。なおケーブル５は、選ばれた工法にも
とすき曳航作業船８がら直１＆埋設｛幾Ａに送り込むか
あるいはあらかじめ敷設ルートに添って海底面１上に仮
敷設しておかれることになる。

以上のごとくしてケーブル５の埋設のため、鋤刃２によ
りある幅と深さて・土の掘削が行われるが、鋤刃２には
前方の土砂が抵抗するから少なくとｂ鋤刃２はこの低抗
力に打ち勝って百准切開し、かつ土砂を上方へ排除して
ゆく必要がある。

同図（ｂ）はこの時の鋤刃２と上の関係を模式図で示し
おり、周知のとおり、この場合士砂は−Ｌ自身に内部摩
涼や粘竹を有するため、対抗する土塊の範囲は刃面２ａ
に対して図示のような立体扇形体９で土砂抵抗を形成す
る。従って、内部摩擦角（　’ｔ！　／ｖ　ｌ′ｉカ）
の大ぎい締まった砂、あるいは粘着力が高く固い粘土の
場合には掘削抵抗も極めて高くなり、曳航牽引索７の張
力が増大するが、または鋤刃２の深さが浅くなり高い土
砂抵抗から逃れるごとき現象を生じる等、目的の埋設作
業に支障らしく（よ困難をきたす例し多かった。

第６図は従来のウォータジェット埋設機Ｂの概略図であ
り、同図（ａ）はウォータジェットによる埋設１！ＩＢ
を、同図（ｂ）はウォータジェットによる掘削の状態図
をそれぞれ示す。図中１０は海底而１の掘削を行うため
機休３の下部において進行縦列に配置した′ｆＩｉ数個
からなるノズルＭを示し、１１はノズル１０群に圧力水
を供給する送水パイプ、１２は機体３に搭載の送水ボン
ブ装置を示し、他の番号は第５図と同様である。なお送
水バイプ１１の場合には曳航作業船８上の送水ポンプ装
置（省略）と連結し、圧力水が供給されることに４ｒる
。

同図（ｂ）は、ノズル群１０からのウォータジェット１
３による土の８削の状態を模式的に示しており、ノズル
群１０のうち前方側のノズルよりウＡ一タジェット１３
で順次ノズル下の土砂を吹き飛ばし、後方ノズルで充分
な深さの溝６に仕上げると共にケーブル゜５を溝６底に
定着させた状況を示す。しかしながら、粘土分の多い砂
質あるいは固い粘土質に遭遇した際には、ウォータジエ
ット１３による土塊の細分化とでの耕出が充分’ｃＫさ
れず、従って掘削能力が低下し、所要の飄削目的に支障
ししくｔよ困難をきたす例がしばしばあった、，なＪ′
３このように曳航形式の埋設ｍＡ，Ｂの例を示したが、
同一の肥削原理よる自走形式の埋設改および探Ｆ！磯に
おいても同様な欠点がある。

［発明が解決しようどする課題］ しかしながら現実問題として、よく締まった砂質底ある
いは固い粘土で構成された底質の場所においてｔま、往
々飄削に困難が伴い、掘削機の掘削深度の低下や曳航張
力の増大が起こり、作業の安全性や作業能率が語しく低
ド寸る場合がある。これらの原因の多くは、ウォータジ
ェットを鋤刃による七の切り崩しが不充分となり、飄削
深１徒が浅くなるか、あるいは据削深ｊ腹がとれても鋤
刃の土砂抵抗が非常に増人ずるｌこめと考えられる。相
当な距離にねたり似削を行う場合、土質の変化を伴うの
が酋通であり、かかる土質の変化に伴う掘削深度や曳航
張力の増減変化は好ましくないばかりでなく作業の安全
性、寞定性等の而からも理設機や探線機の改善がつよく
要望されてさた。

本発明は、前記従来技術の欠点の改善を削らんどし、土
質に硬軟変化があってら常に安定した掘削が達成できる
水底既削機を提供せんとずるものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の超高圧水ジェット水底妃削機は、水底Ｆの土砂
を掘削手段により拙削しながら自走または曳航される水
底掘削機において、超高圧水を発生させる超高圧水発生
部と、超高圧水ジェッ１・を噴射しかつ円運動や左右拝
復運動自在なｌ径ジ１ッ１・ノズルと、当該細径ジェッ
トノズルの運動を１質の状態に応じて制御するノズル放
射運動部とを有する土塊細截手段を惟え、進行方向直萌
の前記土砂を当該ｔ塊剣餞手段で予め裁所・細分化した
Ｉｒ２、前記掘削手段により翻削するように構成してな
る。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図乃至第２図について説明する。

第１図（ａ＞は本発明の１例としての曳航形式の鋤刃型
埋設機の摸弐図、同図（ｂ）は本発明の特徴部分である
土塊細故手段のブロック図である。

第１図において、埋設機Ｃ自体の基本構成レユ先の第５
図の従来例と同一であり、１は海底面、２は鋤刃、３は
機体、４はそり体、５はケーブル、６は溝、７は牽引索
，８は曳航作業船をそれぞれ示す。

次に、図中１４はｉＰ１＾圧水発生部、１５は超高圧水
の導水管、１６ｉ．Ｌ超高圧水の細径ジ丁ツ１・ノズル
、１７（ユノズル放射運動部、１８はノズルから下方の
海底上中に向け放射された超高圧水ジェット、１９はＪ
１ｌｌ高圧水発生部１４とノズル放射運動部１７を統御
する基幹制御部、２　０　ｔ．ｔ電気配線系であり、土
塊細截手段を構成している。なお、前記超高圧水発生部
１４と基幹制御部１９の山部は機体３内もしくは機体３
上に配置される、１本発明の土塊柵銭手段は、細径超高
圧の細径ジェットノズル１６を用いて土塊を細分化し、
かつ上質の硬さに応じて細径ジェットノズル１６の運動
を制ＩＩＩｌするように構成したものである。ジェット
ノズル１６とノズル運勤放銅部１７は、鋤刃２の前方で
土砂抵抗として鋤刃２に対抗する土塊に対し、細径ジェ
ットノズル１６とノズル運動放躬部１７とでＸ１１高圧
水ジェット１８を放射することにより前述の上塊の裁断
と細片化、細分化が行えるように機休３の前部位置に配
置されている、、な６３、本発明の士塊細敢手段の電力
供給と運転制御は曳航作業船８上から行われることにな
る。

第２図は第１図に示した本発明にかかわる超高圧水発生
部１４の構成図である５，同図において、１５は超高圧
水の導水管、２１は約数百キロの超高圧水を作成するブ
ランジャーポンプ等のような超高圧水ボンブ、２２は吸
水口入２３はフィルタ，２４は流路切り換えのための電
磁弁、２５は水中用の電！１ｉＪＪＬ一タ、２６は７Ｆ
ｉ動モータ２５の制Ｗ器である。電動モータ２５により
超高圧水ボンブ２１が駆動されると吸水口２２よりフィ
ルタ２３を経て吸入された外部の水は超高圧水ボンブ２
１により少なくとも数１００ｋｑ／ｃ１ｉ以上の超高圧
まで加圧され、超高圧水ジェットとして導水管１５に送
り出される。なお、流路切り換え用の電磁弁２４は超高
圧水を外部に自由排出させる際にその切り換え弁として
使用する。

第３図は本発明に用いるジェットノズル１６とノズル放
射運動部１７の構成図を示す。同図にＪ３いて、１６は
一箇の細径ジェットノズル、２７はノズル１６を保侍す
る保持具、１７ａは保持具２７にカム運動を付加してノ
ズル１６に水平而内で円運動らしくは左右往復運動等を
行わせるカｔ１機構、１７ｂはカム機構を駆動する水中
小型の電動し一タ、２８は牽引索７の張力情報や鋤刃２
等からの深度情報に基づいて、電動モータ１７ｂの回転
速度及びカム機構の運動状態を制御するためのノズル運
動制御器をそれぞれ示す。当該ジェッ１・ノズル１６と
ノズル放射運動部１７は、ノズル運動シリ御部２８から
の制御により、鋤刃２の前方に配固しそりて鋤刃２′ｃ
！，削しようとする：Ｌ興に向け第４図（ａ）の如き円
運動あるいは第４図（ｂ）の如き左右往復運動等のよう
に土質に応じた運動速度及び、運動状態で超高圧水ジェ
ット１８を放射するから、埋設機Ｃの進行と共に予め被
掘削土塊の裁断と細片化や細分化が行われる。

［作用］ 以上の説明から明らかなように、本発明の水底掘削器は
、鋤刃２に抵抗する直前土塊を予め超高圧水ジェット１
８をもって裁断、細片化して置くので土砂抵抗の範囲が
縮小するごとき作用を果し、土の抵抗が減少するほか排
ｔも一層容易となる。

なお館記説明では一個の鋤刃２による掘削手段の例につ
いて説明したが、複数の鋤刃２を用いた多段鋤刃による
掘削手段の場合でも同様に適用できる。また、本発明の
土塊細截とウォータジェットによる掘削手段とを組み合
わせて構成しても良い。

さらに、曳航形式の埋設機に限らり゛、自走式埋設機に
ム適用できる。

なお、本発明において、細径ジェットノズル１６の数の
増設、ノズル運動の高速化による一層の微細片化および
細径ジェットノズル１６の放射範囲の適竹化等ら実施可
能であり、これにより更に損ｉ削能率を向上さゼること
ができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は土質に応じて運動速度や運動状
態が可変の超高圧水ジェットを用いて事前に土塊を裁断
・細分化して置くため、土質の硬軟変化に関係なく常に
宥定な掘削が可能となり、その奏する効果が大である、
，

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であって（　ａ　）　Ｌ：Ｌ曳
航形式の鋤刃型埋ｒｌｌの概略図をか゛）（ｂ）ｉよそ
れに備えた」ニ塊細截手段のブｎツク構成図をそれｅれ
示し、第２図は同・超高圧水発生部のブロック構成図、
第３図は同・ジェットノズルとノズル敢（ト）運動部の
ブロック構成図、第４図は同・超高圧水ジェットの運動
状態図であって（ａ）は回転運動軌跡をかつ（ｂ）は左
右往復運動軌跡のそれぞれ説明図、第５図（ａ）（ｂ）
はそれぞれ従来のケーブル埋設機の概略図および鋤刃部
分の拡大斜視図、第６図（ａ）（ｂ）はそれぞれ従来の
ウォータージェットを用いた埋設機の概略図およびノズ
ル群部分の拡大斜視図である。 １・・・海底面　　　　　　　２・・・鋤刃３・・・機
体　　　　　　　　４・・・そり体５・・・ケーブル　
　　　　　６・・・海底の溝７・・・牽引索　　　　　
　　８・・・曳航作業船９・・・立体扇形体　　　　１
０・・・ノズル群１１・・・送水パイブ　　　　１２・
・・送水ボンブ部１３・・・ウォータジェット　１４・
・・超＾圧水発生部１５・・・導水管 １６・・・細径ジ丁ットノズル １７・・・ノズルｔＩｉ射運動部 １７ａ・・・カムＲ構 １８・・・超高圧水ジェット ２０・・・電気配線系 ２２・・・吸水口 ２４・・・電磁弁 ２６・・・制御器 ２８・・・ノズル運動制御器 １７ｂ・・・電動モータ １９・・・基幹制御部 ２１・・・超高圧水ボンブ ２３・・・フィルタ ２５・・・電動七一タ ２７・・・保持具 第１図（０） 第１図（ｂ） 第８図 第５図（α） 第５図（ｂ） 第４図（０） 第６図（Ｃ） 第６図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水底下の土砂を掘削手段により掘削しながら自走ま
   たは曳航される水底掘削機において、超高圧水を発生さ
   せる超高圧水発生部と、 超高圧水ジェットを噴射する細径ジェットノズルと、 当該細径ジェットノズルの動きを土質の状態に応じて制
   御するノズル放射運動部とを有する土塊細截手段を備え
   、 進行方向直前の前記土砂を当該土塊細截手段で予め裁断
   ・細片化した後、前記掘削手段により掘削するように構
   成したことを特徴とする超高圧水ジェット水底掘削機 ２、前記土塊細截手段の細径ジェットノズルが円運動す
   るように構成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の超高圧水ジェット水底掘削機 ３、前記土塊細截手段の細径ノズルが左右往復運動する
   ように構成されていることを特徴とする請求項１又は２
   記載の超高圧水ジェット水底掘削機