JPH03224990A

JPH03224990A - 無動力海底コアドリル

Info

Publication number: JPH03224990A
Application number: JP2095090A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kaneko; 豊金子
Original assignee: KOKEN KOGYO KK
Current assignee: KOKEN KOGYO KK
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-10-03

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］本発明は、海底の岩石コアを採取するための無動力海底
コアドリルに関する。

［従来の技術］従来の海底コアドリルには、ドリルロッドを回転駆動す
るためのモータや制御装置等を台上に搭載したものをワ
イヤで吊り下げて降下させ、船上からケーブルを介して
駆動、制御して海底の岩石コアを採取していた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら上記従来の海底コアトリルでは、特に深海
域において高水圧による動力、制御系統の水密トラブル
が発生する恐れがあるため、現在のところ約６，５００
ｍ以上の深海域では使用することが困難であった。また
コア採取に難しい技術を要するため、操作が容易ではな
かった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、無
動力とすることにより６，５００ｍ以上の超深海でも使
用することができると共に、コア採取に難しい技術を要
しない無動力海底コアドリルを提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために本発明の無動力海底コアドリ
ルは、ワイヤローブで回転自在に吊下された本体と、該
本体の外側に上下方向にスライド可能に取り付けられた
筒体とから構成され、前記本体は、ワイヤローブ方向の
軸心に、上端閉塞で下端が開口した孔を有すると共に、
外側の下方にマグネットを取り付けた重錘と、該重錘に
設けた前記孔上端の底に下向に立設され、下端が開口し
た孔を軸心に有し、該孔下端の開口にボールねじのナツ
トを装着した内筒と、上下方向摺動自在に前記内筒に外
嵌した円筒形のケース下端に増速機を装着し、該増速機
は入力軸のホールねじが上向に前記ナツトを挿通し、出
力軸が下向に配設され、該出力軸にはクラウンビットを
先端に有するコアバーレルが取り付けられたドリル部と
を具備し、前記筒体は外側に複数の伸縮自在な支持脚と
、外側下部に取り付けられ、マグネチックセンサを有す
る音響発信器とを具備し、前記マグネチックセンサは前
記重錘に取り付けられたマグネットを感知して信号音を
発することを特徴とする第１の請求項と、第１の請求項において、筒体外側に複数の安定翼を取り
付けたことを特徴とする第２の請求項とより成る。

［作　用］着底すると、伸縮自在な支持脚で支持されて停止する筒
体に対し、本体は重錘の重みでなおも降下し、その先端
のクラウンビットが岩石に当接する。これによりボール
ねじの部分に垂直方向の応力が発生するため、この応力
がボールのねじの作用によってねじ軸の回転給進運動に
転換される。

ねじ軸の回転は増速機の作用により増速されて出力軸に
伝達され、コアバーレルが回転給進を開始する。これに
より海底の岩石はクラウンビットによって切削され、円
柱形のコアが採取される。

本体が所定の位置まで下降すると、筒体に設けたマグネ
チックセンサが本体のマグネットを感知するため、音響
発信器から掘削終了の音波信号が発信される。これを受
信した船上ではワイヤローブな巻き揚げてコアドリルを
引き上げる。

第１の請求項では、コアバーレルの回転トルクによる反
動で本体と筒体はコアバーレルの回転方向と反対方向に
回転しようとするが、複数の支持脚が海底に突きささっ
て本体と筒体を静止状態に保つ。

第２の請求項では、筒体に取り付けられた安定翼に接す
る海水の抵抗によるトルクが、コアバーレルの回転によ
る削孔のトルク反動で本体と筒体がコアバーレルの回転
と反対方向に作用し、本体と筒体の静止状態の保持を更
に確実なものとする。

［実施例］以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

無動力海底コアドリル（以下、コアドリルと略称する）
１は、筒体２とその内部に上下にスライド可能に収容さ
れる本体３とから成る。

筒体２の外周面には、等分３個所にチューブ４が取り付
けてあり、その内部にピストン５が収納されていると共
に、該ピストン５の下面には下部がチューブ４の下端か
ら延出している支持脚６が取り付けである。各チューブ
４の内部上部には適宜の液体が充填されていると共に、
パイプ７により互に連通されて液圧バランスピストンを
形成している。また、第２の請求項の無動力海底コアド
リルでは、各チューブ４の外周面には、回転トルクを受
ける安定翼８が放射方向に取り付けである。

筒体２の内周面の等分３個所には、上下端にストツバ９
ａ、９ｂを形成した断面路Ｈ形のガイドレール９が取り
付けである。また、他の個所に後述するポンプ７のピニ
オンギヤ２０と噛合するラックギア２１が取り付けであ
る。また筒体２の外周面の下部には、下端にマグネチッ
クセンサ１０を備えた音響発信器（ソナー）１１が取り
付けである。

次に本体３は、第３図のように鉛等の重錘１２を備えた
ケーシング１３と、このケーシング１３に対し上下動及
び回転可能に取り付けられたドリル部１４とから成る。

ケーシング１３の上端にはワイヤーロープ１５が接続さ
れるロープソケット１６が設けてあり、該ロープソケッ
ト１６に内装されたスラストボールベアリング１６ａに
より本体３がワイヤロープ１５に対し回転自在となって
いる。また、ケーシング１３の外周面の上部には水ポン
プ１７が、下部には前記マグネチックセンサ１０に対応
するマグネット１８（第１図）がそれぞれ取り付けであ
る。該水ポンプ１７は海水を取水しパイプ１９及び送水
孔１９ａ等を介してドリル部１４の先端に送るもので、
その駆動軸に取り付けたビニオンギア２０が前記筒体２
の内周面に設けたラックギア２１（第２図）に噛合して
いる。

ケーシング１３の重錘１２の中心には、下面が開口する
孔２２が設けであると共に、この孔２２内には内筒２３
がその上端をケーシング１３に固定されて収容されてい
る。該内筒２３は軸心に孔２４が設けであると共に、そ
の下端開口部にボールねじ２５を構成するナツト２６が
取り付けである。

なお、ケーシング１３の外周面の３個所には、前記ガイ
ドレール９にスライド可能に係合する上下一対のスライ
ド部材２７が取り付けである（第１図）。

ドリル部材１４は、前記ナツト２６をボールを介して貫
通するねじ軸２８と、その下端に連結された増速機２０
とを収容した筒状のケース３５゜及びそのケース３５の
下端に取り付けられたコアバーレル３０からなる。

上記増速機２９はハーモニックドライブと称されるもの
で、第５図に示したように楕円状のカム３１の外周にボ
ールベアリング３２を取り付けたウェーブ・ジェネレー
タ３３と、ボールベアリング３２の外側に嵌合し外周に
多数の歯３６を設けたカップ状の金属弾性体からなるフ
レクスプライン３４と、内周に上記歯３６の数よりも多
い数の歯３７を設けたリング状のサーキュラ・スプライ
ン３８とから構成されている。そして、フレクスプライ
ン３４は入力軸である前記ねじ軸２８に、ウェーブ・ジ
ェネレータ３３は出力軸にそれぞれ連結され、サーキュ
ラ・スプライン３８はケース３５の下端にボルトで固着
されている。従って、ねじ軸２８の回転が増速されて出
力軸３９に伝達される。

コアバーレル３０は、上記出力軸３９にカップリング４
０を介して連結され、先端にクラウンビット４１を有す
るアウターチューブ４２と、第６図のように断面略Ｃ形
の金属弾性体からなるコアリフター４３とから構成され
ている。該コアリフター４３の外周面はテーパ状に形成
され、第５図のようにアウターチューブ４２の内周面下
部に形成されたテーバ面４２ａに嵌合して上下にスライ
ド可能に収容されている。

なお、前記ケース３５はその内周に設けたガイドレール
４４が内筒２３の外周に取り付けたスライド部材４５と
係合して上下にスライド可能に取り付けられている。

次に本コアドリルｌの作動を説明する。まず第７ａ図の
ように船上からワイヤロープ１５でコアドリル１を吊り
下げて海中に自重降下させ、着底前にウィンチに制動を
かけ約２１１／□Ｉｎの速度で着底させる（第７ｂ図）
。

着底すると、伸縮自在な支持脚６で支持されて停止する
筒体２に対し、本体３は重錘１２の重みでなおも降下し
、その先端のクラウンビット４１が岩石に当接する。こ
れによりケース３５内に取り付けられているねじ軸２８
と、重錘１２の重みで降下しようとするケーシング１３
内に取り付けられているナツト２６との間、即ちボール
ねじ２５の部分に垂直方向の応力が発生するため、この
応力がボールねじ２５の作用によってねじ軸２８の回転
給進運動に転換される。ねじ軸２８の回転は増速機２９
の作用により増速されて出力軸３９に伝達され、コアバ
ーレル３０が回転給進を開始する。これにより第７ｃ図
に示すように海底の岩石はクラウンビット４１によって
切削され、円柱形のコア５０がコアリフター４３内に侵
入する。その場合、コアリフター４３はコア５０との摩
擦によりアウターチューブ４２のテーパ面４２ａをスラ
イドして若干上昇し、その弾性によってやや拡開する。

クラウンビット４１による切削が進行し、第７ｄ図のよ
うに本体３が所定の位置まで下降すると、筒体２に設け
たマグネチックセンサｌＯが本体３のマグネット２８を
感知するため、音響発信器１１から掘削終了の音波信号
が発信される。これを受信した船上ではワイヤローブ１
５を巻き揚げてコアドリル１を引き」−げる。この引き
上げによりコアバーレル３０が上昇すると、そのアラ１ターチューブ４２のテーパ面４２ａとコアリフタ−４３
外周のテーパ面とが密着してコアリフター４３が縮径す
るため、コア５０はコアリフター４３により確実に保持
されると共に岩石から切断され、採取することができる
。

［発明の効果］以上の通り本発明の海底コアドリルは重力のみの無動力
で作動するので、高水圧下でも水密トラブルが発生する
恐れは全く無く、６，５００ｍ以上の超深海でも使用す
ることが可能であり、またコア採取に特別の技術を要し
ないため操作が容易である。

第１の請求項の場合、コアトリルの掘削力の反力は海底
に突きささった支持脚で受けるが、第２の請求項の場合
は安定翼も掘削力の反力に抵抗するので、掘削力を大き
く設計することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部を断面した正面図
、第２図は同、筒体の斜視図、第３図は同、一部を切断
した本体の正面図、第４図は増速　２機の横断面図、第５図はコアバーレルの要部の縦断面図
、第６図はコアリフターの横断面図、第７ａ図〜第７ｄ
図は本発明コアドリルによるコア採取状態を示す説明図
である。１・・・コアドリル、２・・・筒体、３・・・本体、６
・・・支持脚、８・・・安定翼、１０・・・マグネチックセンサー１１・・・音響発信器、１２・・・重錘、１５・・・ワ
イヤロープ、１８・・・マグネット、２２．２４・・・
孔、２３・・・内筒、２５・・・ボールねじ、２８・・
・ねじ軸、２９・・・増速機、３０・・・コアバーレル
、３９・・・出力軸、４１・・・クラウンビット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ワイヤロープで回転自在に吊下された本体と、該
本体の外側に上下方向にスライド可能に取り付けられた
筒体とから構成され、前記本体は、ワイヤロープ方向の軸心に、上端閉塞で下
端が開口した孔を有すると共に、外側の下方にマグネッ
トを取り付けた重錘と、該重錘に設けた前記孔上端の底に下向に立設され、下端
が開口した孔を軸心に有し、該孔下端の開口にボールね
じのナットを装着した内筒と、上下方向摺動自在に前記
内筒に外嵌した円筒形のケース下端に増速機を装着し、
該増速機は入力軸のボールねじが上向に前記ナットを挿
通し、出力軸が下向に配設され、該出力軸にはクラウン
ビットを先端に有するコアバーレルが取り付けられたド
リル部とを具備し、前記筒体は外側に複数の伸縮自在な支持脚と、外側下部
に取り付けられ、マグネチックセンサを有する音響発信
器とを具備し、前記マグネチックセンサは前記重錘に取
り付けられたマグネットを感知して信号音を発すること
を特徴とする無動力海底コアドリル。
（２）第１の請求項において、筒体外側に複数の安定翼
を取り付けたことを特徴とする無動力海底コアドリル。