JPH10212730A

JPH10212730A - 水中作業機の均圧制御システム

Info

Publication number: JPH10212730A
Application number: JP1608797A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Omiya; 敬治大宮; Hiroyuki Kanayama; 裕幸金山; Kyoichi Okamura; 恭一岡村
Original assignee: Saeki Kensetsu Kogyo Co Ltd
Current assignee: Saeki Kensetsu Kogyo Co Ltd
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】水中作業機において、作業水深下に調圧用レ
ギュレータを配置する必要がなくなり、水上または地上
にて自動制御することによって、機械室としての均圧室
の内部圧力を作業水深の水圧と平衡に維持する場合の信
頼性を高めた均圧制御システムを提供する。【解決手段】内部圧力を作業水深の水圧Ｐ₁ （ｋｇｆ
／ｃｍ² ）と平衡した状態に維持して機器類を収容する
機械室としての均圧室３０を装備した水中作業機であ
り、制御ユニット１０５では、水上または地上に配置さ
れた空気供給源のレシーブタンク１０１において、空気
圧センサ１０４により検出された空気圧Ｐ₂（ｋｇｆ／
ｃｍ² ）が、水圧センサ１０３によって検出された作業
水深の水圧Ｐ ₁ に例えば０．５ｋｇｆ／ｃｍ² を加算し
た値よりも下回ったか、または上回ったかどうかを常に
監視制御する。制御ユニット１０５からの制御信号によ
って、空気供給源のコンプレッサー１００の運転をオン
／オフする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広範囲の水深にお
ける各種水中作業に適用可能な水中作業機に係り、さら
に詳しくは、内部圧力を作業水深の水圧と平衡した状態
に維持して機器類を収容する機械室としての均圧室に空
気を供給する均圧制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、防波堤や護岸を構築する場合
は、基礎となる多量の捨石を水底に投入した後、投入さ
れた個々の捨石を潜水士が移動させたり積み上げたりし
て均し作業を実施している。しかし、このような方法で
は作業効率が悪く、多くの労力と時間を必要とする。ま
た、作業が人力で行われるために十分な締め固めができ
ず、強固な基礎が得られないという問題があった。

【０００３】これを解消するために、例えば陸上用ブル
ドーザのエンジン部分を耐圧殻構造の機械室に収納し、
水深に対応した高い排気煙突を設けて水底を走行できる
ようにした水中ブルドーザなどが開発されている。すな
わち、水圧に対応させるためにかなり板厚の大きい鋼板
を用いて耐圧殻の機械室を構成し、そこにエンジン部分
等を収納している。そのため、機械室重量が増して製造
コスト面等において不利である他、あまり煙突を高くす
ると重心が高くなって転倒し易いという不都合が生ず
る。そのため、水深７ｍ程度が構造上の使用限界となっ
ている。また、マニピュレータを備えた潜水船式の作業
機械も知られているが、船体が大きくなるために小回り
がきかず、喫水の浅い場所での使用も困難であり、船体
に対してマニピュレータが比較的小型となるため捨石の
均し作業のような重量物を扱う作業には利用できない等
の問題があった。

【０００４】以上のような従来からの問題を勘案し、本
出願人は、海底等の水中にて小回りがきいて作業性に優
れ、水陸両用可能に改造した陸上建設機械のバックホウ
による水中作業機を提案した（特開平８−６０６６２号
公報）。この水中作業機においては、同時に、エンジン
部分を収納する従来の耐圧殻構造の機械室に代えて、内
部圧力を均圧にした機械室を設けたことを要点としてい
る。均圧室とは、台船等の水上に配置した動力ユニット
から空気を供給し、この空気圧によって均圧室内を水圧
に平衡させた値に維持できるようにしている。そこに水
濡れや水の浸入を避ける必要のある各種機械ユニットや
機器部材を収容する。

【０００５】そうした均圧室を設けることにより、従来
の機械室の水圧対策として、耐圧殻構造とすることの不
具合を解消している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この均圧室
を設けたシステムの場合、均圧室内の空気圧を水圧に平
衡した値に維持するために、均圧室近傍の水中に調圧用
のレギュレータが配置されている。レギュレータには種
々の構造のものがある。例えば、水圧と均圧室内圧との
圧力平衡が崩れるとダイヤフラムが動作し、ダイヤフラ
ムの挙動をレバーを介して弁体に伝える。この弁体の開
閉動作によって、均圧室内に空気を導入するか、あるい
は排出して調圧する機構がある。

【０００７】しかしながら、そうした機構をもつレギュ
レータを長期間にわたり特に海中での使用を繰り返す
と、機構各部に劣化や不良化が生じ易い。その場合、均
圧システムの信頼性を低下させることになる。

【０００８】したがって、本発明の目的は、水中作業機
において、作業水深下に調圧用レギュレータを配置する
必要がなくなり、水上または地上にて自動制御すること
によって、機械室としての均圧室の内部圧力を作業水深
の水圧と平衡に維持する場合の信頼性の高めた均圧制御
システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の水中作業機の均
圧制御システムは、内部圧力を作業水深の水圧と平衡し
た状態に維持して機器類を収容する機械室としての均圧
室が装備された水中作業機において、水上または地上に
配置された空気供給源の空気圧が前記作業水深の水圧以
上となるように制御する制御ユニットを有し、制御され
た空気圧を均圧室に導入してその内部圧力が作業水深の
水圧と平衡する値に維持するよう構成している。

【００１０】この場合、均圧室の近傍水中に配置した第
１の圧力センサによって作業水深の水圧を検出する。ま
た、空気供給源の空気圧をそこに配置された第２の圧力
センサによって検出して、両検出信号に基づいて制御ユ
ニットは空気圧を水圧またはそれ以上に制御するように
なっている。

【００１１】以上の構成により、均圧室の内部圧力は水
上または地上にて制御ユニットにより自動制御され、従
来より、均圧室近傍の水中に配置される調圧用レギュレ
ータは不要である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水中作業機の均圧
調整システムの実施の形態について、図面に基づいて詳
細に説明する。なお、本実施の形態では動力として油圧
が利用されている。

【００１３】図１は、本実施の形態に係る水中作業機を
用いた水中作業システムの一例を示す概念図、図２は水
中作業機１のみを示す側面図である。また、図３
（Ａ），（Ｂ）は動力ユニットの一例を示す平面図と側
面図である。図１の場合、水中捨石マウンド８を構築す
る作業例を示しており、１は水中作業機、２は動力ユニ
ット、３は潜水士、４は水中作業機用の空気／油圧供給
ケーブル、５は潜水士用の空気供給ケーブル、６はリモ
コンケーブル、７は支援母船である。

【００１４】水中作業機１には、例えば陸上用のバック
ホウ形式の建設機械を水中作業用に改造したものが使用
される。すなわち図２に示すように、クローラ式の走行
装置１１、先端にバケット１２ａなどを設けたバックホ
ウ形式の作業アーム１２や操縦席１３などを備えてお
り、作業アーム１２や操縦席１３などを搭載した旋回体
１４が走行装置１１に対して旋回できる構造となってい
る。これらの点は一般の陸上用と同様であるが、エンジ
ンや油圧ポンプなどの動力装置は取り外されて、必要な
動力を支援母船上の動力ユニット２から供給するように
なっている。また、本発明の要部である均圧室３０を設
けて、その内部を機械室とし、水漏れや水の侵入を避け
るべき機械ユニットや部材等を収納してある。

【００１５】なお、この水中作業機１は、水中での作業
能力向上、トラブル防止、水中での視認性向上などのた
めに水中部分をできるだけ小型化すると共に、構造を簡
素化してある。すなわち、陸上用における操縦席カバ
ー、外部カウンターウェイト、エンジンカバーなどを取
り外すと共に、重心の変化や浮力発生を考慮して旋回体
１４の内部にカウンターウェイトを設けるなどの処置を
とり、バランス調整してある。また、例えば操縦席１３
の後部には非常用の空気ボンベ（図示せず）が設けら
れ、さらに転倒時の防護用として操縦席１３や均圧室３
０などを覆う防護柵１５が設けられる。また、操縦席１
３の上部に水中テレビカメラ（図示せず）が設置されて
いる。

【００１６】動力ユニット２は、支援母船７上に設置さ
れて水中作業機１に動力を供給するものであって、少な
くとも陸上用の建設機械から取り外された動力装置に相
当する機器が備えられる。本実施の形態にあっては、図
３（Ａ），（Ｂ）に示すように、固定脚２１ａと移動用
車輪２１ｂを有する基台２１に、エンジン２２、油圧ポ
ンプ２３、コンプレッサー２４、ケーブルドラム２５、
ケーブルリール２６、リモコン使用時パトライト２７、
異常用パトライト２８等が搭載される。なお作業場所に
よっては、動力ユニット２は支援母船７上ではなく陸上
に設置することもできる。

【００１７】また、この動力ユニット２として、後述す
る本発明の均圧調整システムに用いられる均圧用の空気
供給源を組み込むことができる。

【００１８】ケーブルドラム２５は、集合耐圧ホースで
ある空気／油圧供給ケーブル４の巻き取り用であり、巻
き取り動力には動力ユニット２自身の油圧を供給してお
り、例えば長さ７０〜８０ｍ程度までの空気／油圧供給
ケーブル４を収納できるように構成される。水中作業機
１は、この空気／油圧供給ケーブル４によってエンジン
２２、油圧ポンプ２３、コンプレッサー２４に接続され
る。供給される油圧は例えば２５０Ｋｇｆ／ｃｍ² に設
定されている。また、潜水士３の空気供給ケーブル５は
空気タンクに接続される。

【００１９】次に、図４は、本発明の実施の形態による
均圧調整システムを示す構成図である。動力ユニット２
に組み込まれた空気供給源を構成するコンプレッサー１
００を有し、このコンプレッサー１００で生成された圧
縮空気がレシーブタンク１０１に送られて貯留されるよ
うになっている。レシーブタンク１０１から供給される
空気は、空気／油圧供給ケーブル４を構成するエア供給
ケーブル１０２を通して前述の均圧室３０に導入され
る。均圧室３０内の空気圧は作業水深の水圧に見合って
平衡する値に維持される。

【００２０】また、均圧室３０近傍の水中に臨んで第１
の圧力センサ（以下、水圧センサという）１０３が配置
され、この水圧センサ１０３によって作業水深における
水圧Ｐ₁ （ｋｇｆ／ｃｍ² ）が検出される。さらに、前
述のレシーブタンク１０１にはこの内部の貯留空気圧を
検出する第２の圧力センサ（空気圧センサ）１０４が配
置され、この圧力センサ１０４によってレシーブタンク
１０１内の空気圧Ｐ₂（ｋｇｆ／ｃｍ² ）が検出され
る。水圧センサ１０３および空気圧センサ１０４によっ
て検出された水圧および空気圧の各検出信号は、マイコ
ンによる電子制御を行う制御ユニット１０５に送られる
ようになっている。

【００２１】制御ユニット１０５は、信号の入出力Ｉ／
Ｏポート、主記憶部、演算部および制御部等からなるＣ
ＰＵ（中央処理装置）を有している。ここでは、作業水
深における水圧Ｐ₁ とレシーブタンク１０１における空
気圧Ｐ₂ の両検出信号に基づいた比較が行われ、レシー
ブタンク１０１内の空気圧Ｐ₂ が作業水深の水圧Ｐ₁に
例えば０．５ｋｇｆ／ｃｍ² を加算した値よりも下回っ
たか、または上回ったかどうかを常に監視制御してい
る。すなわち、Ｐ₂ ≧Ｐ₁ ＋０．５で表される演算式から、レシーブタンク１０１内の空気
圧Ｐ₂ が、作業水深の水圧Ｐ₁ に０．５ｋｇｆ／ｃｍ²
を加算した値を下回ったとき、これに基づく制御信号を
オン信号としてコンプレッサー１００に送って起動させ
る。反対に加算した値を上回った場合は、オフ信号をコ
ンプレッサー１００に送って運転を停止させ、レシーブ
タンク１０１への圧縮空気の供給を停止する。

【００２２】係る制御によって、レシーブタンク１０１
から均圧室３０には作業水深の水圧Ｐ₁ にほぼ見合った
空気圧が供給され、均圧室３０内の空気圧を水圧に平衡
した値（Ｐ₁ ）に維持する。

【００２３】ここで、図４において、均圧室３０の一構
成例について説明する。この均圧室３０は、旋回体１４
の旋回中心であるスイベルジョイント３１を含む位置に
上下にまたがって設けられている。すなわち、３０ａは
旋回体１４に、また３０ｂは走行装置１１のフレーム１
１ａにそれぞれ水密的に設けられたハウジングであっ
て、均圧室３０の上部と下部はガイドパイプ３０ｃで連
通している。また、均圧室３０の内部圧力が水圧よりも
前述のように必要以上に高くなった場合は、内部圧力を
排出する排気弁３０ｄが備わっている。

【００２４】均圧室３０の内部は機械室となっていて、
メインコントロールバルブ３２や油圧式旋回モータ３
３、フレーム１１ａに固定されて油圧式旋回モータ３３
の出力ギア３３ａと噛み合うリングギア３４等が収納さ
れており、さらに一部は操縦席１３の下部まで延びてパ
イロットアーム１３ａで操作されるパイロットバルブ１
３ｂが収納されている。

【００２５】また、図５に示すように、リモコン操作に
よる制御機構は、均圧室３０の内部においてパイロット
油圧ポンプ７０が設けられており、パイロット油圧回路
７１により、パイロットバルブ１３ｂおよびメインコン
トロールバルブ３２と連結されている。パイロットバル
ブ１３ｂは、電磁バルブ７２により操作できるようにな
っており、この電磁バルブはリモコン装置７３により制
御される。

【００２６】さらに、均圧室３０の内部には、支援母船
７上の動力ユニット２の油圧ポンプ２３（図３Ａ参照）
を油圧供給源とする油圧回路７５が設けられている。こ
の油圧回路７５にはメインコントロールバルブ３２、各
操作シリンダーおよび各油圧シリンダー７６が接続され
ている。これら各油圧シリンダー等には、前述した油圧
式旋回モータ３３、作業アーム１２の油圧シリンダー１
２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、そして走行装置１１の駆動用油
圧モータよりなる油圧系が接続されている。

【００２７】パイロットバルブ１３ｂは、潜水士が操縦
するパイロットアーム１３ａにより、またはリモコン装
置７３により制御される電磁バルブ７２により操作され
るが、潜水士により操縦している場合には、リモコン装
置による遠隔制御を避けるために、後述するようにリモ
コン装置側にオンオフ・スイッチを設けて、リモコン信
号が送られてこないようにオフにしておくのが良い。

【００２８】あるいはまた、前述のようなオンオフ・ス
イッチを設けない場合には、潜水士が操縦するパイロッ
トバルブ１３ｂによる直接操作、リモコン装置による遠
隔操作のいずれか一方を優先操作とする安全装置を均圧
室３０内に設けることができる。潜水士３により水中作
業機１が操縦される場合には、潜水士による直接操縦を
優先させる。また、水中作業機１が遠隔操縦される場合
には、パイロットアーム１３ａの誤作動の発生を考慮し
て、遠隔操縦を優先させる。

【００２９】空気／油圧供給ケーブル４には当然のこと
ながら油圧のリターン側ホースも含まれているが、必要
に応じて通信用の信号ケーブル類も備えられる。

【００３０】なお、この実施の形態では、水圧センサ１
０３によって作業水深の水圧を常時検出して、その検出
信号を制御ユニット１０５に送り、空気圧センサ１０４
で検出したレシーブタンク１０１内の空気圧と比較制御
する方式が説明された。

【００３１】本発明はこれに限定されず、作業水深の水
圧を予め適宜手段でもって測定しておき、この測定水圧
を設定値にしてレシーブタンク１０１内の空気圧を制御
し、制御空気圧を均圧室３０に導入するようにシステム
化した構成も可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による水中
作業機の均圧調整システムは、内部圧力を水圧に平衡に
維持する機械室としての均圧室を備えたもので、水上ま
たは地上に配置した空気供給源から均圧室に供給する空
気圧を制御ユニットで自動制御するようになっているか
ら、従来より作業水深下の水中にて配置される均圧室調
圧用のレギュレータが不要となり、レギュレータの内部
機構の劣化などの懸念もなく、均圧システムの信頼性を
高めるのに有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水中作業機を用いた作業方法の一
例を示す概念図である。

【図２】水中作業機の一例の側面図である。

【図３】動力ユニットの一例の平面図および側面図であ
る。

【図４】本実施の形態の均圧制御システムを示す構成図
である。

【図５】リモコン操作による制御機構を示す図である。

【符号の説明】

１水中作業機２動力ユニット３潜水士４空気／油圧供給ケーブル５空気供給ケーブル６リモコンケーブル７支援母船１０安全装置１１走行装置１２作業アーム１３操縦席１３ａパイロットアーム１３ｂパイロットバルブ１４旋回体２２エンジン２３油圧ポンプ２４コンプレッサー２５ケーブルドラム２６ケーブルリール３２メインコントロールバルブ１００コンプレッサー１０１レシーブタンク１０２エア供給ケーブル１０３水圧センサ（第１の圧力センサ）１０４空気圧センサ（第２の圧力センサ）１０５制御ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部圧力を作業水深の水圧と平衡した状態
に維持して機器類を収容する機械室としての均圧室が装
備された水中作業機において、水上または地上に配置された空気供給源の空気圧が前記
作業水深の水圧以上となるように制御する制御ユニット
を有し、制御された空気圧を前記均圧室に導入してその
内部圧力が前記作業水深の水圧と平衡する値に維持する
よう構成したことを特徴とする均圧制御システム。
【請求項２】前記均圧室の近傍水中に配置した第１の圧
力センサによって前記作業水深の水圧を検出し、この水
圧検出信号に基づいて前記制御ユニットが前記空気供給
源の空気圧を制御することを特徴とする請求項１に記載
の均圧制御システム。
【請求項３】前記均圧室の近傍水中に配置された前記第
１の圧力センサによって前記作業水深の水圧を検出する
と共に、前記空気供給源の空気圧をそこに配置された第
２の圧力センサによって検出して、両検出信号に基づい
て前記制御ユニットは前記空気圧を前記水圧またはそれ
以上に制御することを特徴とする請求項１または２に記
載の均圧制御システム。
【請求項４】前記空気供給源は、前記制御ユニットから
の制御信号によって運転をオン／オフするコンプレッサ
ーを有し、このコンプレッサーからの圧縮空気を貯留し
て前記均圧室に供給するレシーブタンクを有してなって
いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
均圧制御システム。
【請求項５】前記制御ユニットは、前記コンプレッサー
に対して、前記レシーブタンク内の空気圧が前記作業水
深の水圧を下回ったときオン信号を出力し、空気圧が前
記作業水深の水圧に０．５ｋｇｆ／ｃｍ² を加算した値
を上回ったときにオフ信号を出力することを特徴とする
請求項４に記載の均圧制御システム。
【請求項６】前記第２の圧力センサは、前記レシーブタ
ンク内の空気圧を検出できる位置に配置されていること
を特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の均圧制御
システム。
【請求項７】内部圧力を作業水深の水圧と平衡した状態
に維持して機器類を収容する機械室としての均圧室が装
備された水中作業機において、水上または地上に配置された空気供給源の空気圧を、予
め測定された前記作業水深の水圧またはそれ以上となる
ように制御し、制御された空気圧を前記均圧室に導入し
てその内部圧力を前記作業水深の水圧と平衡となる値に
維持するよう構成したことを特徴とする均圧制御システ
ム。