JPS62137313A - 曳航式海底土質判別装置 - 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］ 本発明は海底土質の判別器を船舶により海底上を曳航し
、船上において前記土質を直ちに、かつ連続して判別す
る装置に関する。

［従来技術とその問題点］ 防波堤の設置を初め浅海域での各種構造物の建設、ある
いは漂砂等の調査において、海底土の粒径を測定するこ
とは海底土の工学的特性を知り、かつその分類をする上
で最も重要である。

従来、海底土の粒度特性はサンプラーを用いて採泥を行
い、そのサンプルを実験室に持ち帰り、室内実験を行う
ことによって得られていた。したがって、海底土の粒度
特性を決定できるのは早くて数日後であり、またサンプ
リング、運搬、室内実験という手順並びに大型船舶の使
用、ウィンチの装備等に５頷の経費を要する。特に、従
来の採泥法によると、その調査が点調査となり、海底の
異なる土質の境界面が判然としない技術的欠点があった
。更には、同一地点の調査が連続して行えない欠点があ
った。

〔発明の目的］ 本発明は従来の海底土粒度特性の調査における前記問題
点を解決するためになされたもので、検出部を備えた海
底土質判別器を船舶により海底上を曳航させ、船上にお
いて直ちに、かつ連続して土質を調査することができる
と共に、調査に必要な経費を大幅に減頷できる海底土質
判別装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ 本発明による曳航式海底上置判別装置は、上下対称の断
面形状を有する滑動部材２個を並列し、対向する長手方
向の内側面間を複数省の連続部材により連結してそりを
形成すると共に、前記連結部材の一箇所にひずみゲージ
を貼付した振動特性検出用の弾力性薄肉金属片をこの金
属片を固定する金属板を介し回動可能に取着する海底土
質判別器と、この判別器をロープにより海底上を曳航す
る船舶上に、前記ロープと共に導設されるシールドケー
ブルにより伝送される前記判別器により検出の海底土の
粒径による振動特性を受け、粒度特性を調査する勤ひす
み計、ｉ磁オシログラフ及び同記録計を搭載した構成と
することにより、前記目的を達するものである。

［発明の実施例］ 本発明の一実施例を第１図ないし第８図について説明す
る。

第１図（Ａ）において、判別器１はロープ２を介して海
上の船舶３により曳航され、海底４上を滑動して海底土
質を判別する、 第１図（Ｂ）、第１図（Ｃ）において、海底土質判別器
１はそり５と振動特性検出部６により構成される。そり
５は長さ８００ｍｍ、断面形状は上下対称の１形状で、
幅９０ｍｍ、高さ１２０ｍ＋ａの鋼またはステンレス製
の滑動部材７を２個２００ＩＩＩＩ１１の間隔を置いて
並列し、その対向する長手方向の内側面間をその高さ方
向の中心線の３！１１所において棒状連結部材８．９に
より連結したものである。なお、進行方向の最先連結部
材９には前記ロープ２をつなぐ金具１０が取着されてお
り、また滑動部材７の進行方向の先端部は上下端が海水
の抵抗を減少するため、それぞれ内側方向に多少屈折さ
れてしする。

そり５は、前記の通り、全体が上下対称に構成されてい
るから、海中に投入された場合、し）ずれの面が上にな
りても本来の機能を発揮することができると共に、重量
も２０ｋｇ程度あるので、船舶３で曳航する際重りとし
ての役目を十分に果たすことができる。

次に、検出部６は第２図、第３図に詳細を示すように、
ひずみゲージ１１をほぼ中央部に貼付した弾力性の有る
肉薄（０，７ｍｍ）長尺の金属片（鋼製）１２と、この
鋼片１２を一端部で固定し、他端部は針金１４によりそ
り５の中央の連結部材８に回動可能に巻き付けられる金
属板（アルミ製）１３により構成される。アルミ板１３
は鋼片１２によりやや幅広にて短く、肉厚は６ｍｍであ
る。ここで、アルミ板１３の連結部材８への取着方法は
特に前記に拘束されるものではなく、これと同等の効果
を有するものであれば他の方法でもよい。また、検出部
６の鋼片１２は第４図（Ａ）に示すように全体が同一幅
を有しているが、振動特性の感知能力を向上させるため
に、その自由端の形状を第４図（Ｂ）の１２ａに示すよ
うに幅狭の突起１６状に形成するか、あるいは第４図（
Ｃ）の１２ｂに示すようにその自由端にこれと直角方向
の方形板１７を付設して更に感知能力を高めることもで
きる。なお、検出部６は滑動部材７により保護される。

以上の構成により、検出部６は前記中央の連結部材８を
中心として下方に垂下し、鋼片１２の自由端が海底土に
接触し、判別器１が船舶３により曳航され海底を滑動す
る場合は、海底土の粒径による振動特性をひずみゲージ
１１により検出するものである。

なお、判別器１の各部材について前記した寸法はいずれ
も概略の数字であり、したがって必ずしもこれらの数字
に限定されるものではない。

一方、船舶３には、判別器１の検出部６により検出され
た海底土の粒径に起因する振動特性から粒度特性を得て
海底土質を判別するための動ひすみ計、電磁オシログラ
フ及び同記録計がｔｉ−載されており、これらの機器と
判別器１間にはシールドケーブル１５がロープ２に沿い
導設される。また、前記計器の外に、直接マイクロコン
ピュータを用いてスペクトル分析を行い、海底土の判別
を行うことも可能である。

前記の通り構成された本発明による曳航式海底土質判別
装置の作用と原理について説明する。・ 判別器！が海上の船舶３により曳航され、そり５が海底
４を活動する場合、検出部６の自由端は垂下して海底土
に接触し移動する。その際、ひずみゲージ１１により検
出される振動特性中の振幅は、海底土の粒径とほぼ比例
すると考えることができる。

いま、アルミ板１３と、これに固定される鋼片１２、す
なわち第５図における長さＡＢの据勤片を、一端Ｂはモ
ーメントが働かない状態で支持し、他端Ａは自由である
単純ばつの自由端Ａを上下方向に振動させると、最大た
わみ量Ｙを生ずる。一方、Ａ端における変位量ｙ０は強
制的に与えられるものであり、Ｂ端における変位量Ｙ＝
Ｙ＋Ｖｏ　　であるから、Ｂ端の実質的なたわみ量はＹ
となる。

したがって、を時間後の振幅の変位は ｙｏ　＝ａｏ　ｃｏｓ（Ｐむ）で表わされる（第６図）
。

ここに、ａｏ＝振幅（一定）、２士常数、また、その動
きの運動方程式は ｔｓｉ＝　−ｋ（ｙ−ｙａ）・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・　（１）ここに、ｌ１ｌ＝は
りの質量、ｋ；はりのばね係数。

（１）式より　リ＋　ｑ”ｙ”　　ｑ２ｙａ・・・・・
・・・・・・・・・・　（２）ここに、４１「ｖｌ。

（２）式の解式は ｙ　＝　ａ　ｃｏｓ　（ｐｔｌ　　　　　＋＋ｍ…＋＋
　　（３）で与えられ、これを微分時間で微分すると、
’ｙ　　＝　　−ａ　Ｐ　ｓｉｎ　　（Ｐｔ）’ｉ　＝
　　−ａ　Ｐ”　ｃｏｓ　　（Ｐｔ）　　＝　　−Ｐ２
ｙ　　−…（４）（２）式及び（４）式より、 ｙ　＝　　ｆｑ’ｙａ）／（ｑ２−Ｐ”）したがって、
はりのたわみ量Ｙは、 Ｙ　＝’１−Ｙｏ＝　（Ｓ−１）ｙｏ　＝　（Ｓ−１）
ａｏＣＱＳ　（Ｐｔ）・・・・・・・・・・・・　（５
） ここに、ｓ　＝　Ｑ”／（Ｑ”−Ｐ’）。

いま、前記はりを検出部に置き替えても同じことである
から、ａｏが粒径と比例することを考えればそのたわみ
量は Ｙ　＝　（Ｓ−１）ＣＤ　ｃｏｓ（Ｐｔ）　−・＝−−
（６）ここに、Ｃ＝比例常数、Ｄ＝±粒子の粒径。

したがって、最大たわみ量はｃｏｓ　（Ｐ　ｔ）　＝±
１のときを考えればよいから、 Ｙｍａｘ＝±（ｓ−１）　ｃｔ＋　　　　−・・・−・
−−−−・（７）で表わせる。すなわち、検出部の最大
たわみ量Ｙｍａｘと粒径りは比容ける。また、最大たわ
み量を表わす特性はひずみゲージを用いて軸ひずみに換
えて測定できる。

前記により、検出部による振動特性を船上に搭載の勤ひ
すみ計、電磁オシログラフ及び同記録計等の計器を用い
て観測、記録し、粒度特性、したがって海底土質の判別
をすることができる。

次に、本判別器によるプール内での実験例を説明する。

第７図（Ａ）ないし第７図（Ｃ）は、各種粒径における
滑り距離と軸ひずみ量の関係を示す、本図により、粒径
りが大きくなるとその観測波形の最大振幅は増大し、両
者間には密接な関係があること、したがフて軸ひすみ量
を求めれば粒径を判別できることがわかる。

また、第８図は前記第４図（Ａ）ないし第４図（Ｃ）に
示す各種自由端の形状をもつ検出部を使用した場合の軸
ひすみ量と、粒径の関係を示す。本図においても、軸ひ
ずみ量と粒径の関係をあらかじめ求めておけば、軸ひず
み量を知ることにより各種自由端の形状をもつ検出部を
使用した場合の粒径を判別できることがわかる。なお、
図中記号ＡＮＣは、それぞれ前記第４図（Ａ）〜第４図
（Ｃ）の検出部を使用したものであることを示している
。

［発明の効果コ 本発明による曳航式海底土質判別装置は、前記したよう
に、上下対称の断面形状を有するそりと、このそりの連
結部材の一箇所に回動可能に取着され、はぼ中央部にひ
ずみゲージを貼付した振動特性検出用の検出部より構成
される海底土質判別器と、この判別器をロープにより海
底上を曳航する船舶上にシールドケーブルを介して伝送
される撮動特性より粒度特性を調査する動ひすみ計、電
磁オシログラフ及び同記録計等の計器を搭載する構成と
したから、従来の採泥法による土質調査が点調査である
ものに対し線調査であるばかりでなく、海底の異なる土
質の境界面を判然と調査することができると共に、同一
地点の調査が連続して行える効果がある。

また、従来の土質判別に数日を要したのに対し、即座に
判別できる効果がある。

更には、従来の土質判別に多額の経費を要したのに対し
、極めて大幅な経費の削減をはかることができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による曳航式海底土質判別装置の一実施例を
示し、Ｎ１図（Ａ）は全体構成の説明図、第１図（Ｂ）
、第１図（Ｃ）はそれぞれ海底土質判別器の平面図及び
側面図、第２図。 第３図はそれぞれ検出部の平面図及び側面図、第４図（
Ａ）ないし第４図（Ｃ）は検出部自由端の斜視図、第５
図、第６図はそれぞれ検出部（単純ばり）の振動図及び
波形図、第７図（Ａ）ないし第７図（Ｃ）は粒径を異に
する場合の軸ひすみ量と滑り距離の関係図（実験例）、
第８図は異なる自由端形状の検出部を使用した場合にお
ける軸ひずみ量と粒径の関係図（実験例）である。 １・・・判別器　　２・・・ロープ　　３・・・船舶４
・・・海底　　５・・・そり　　６・・・検出部７・・
・滑動部材　　８．９・・・連結部材１１・・・ひずみ
ゲージ　　１２・・・金属片＜ｍ片）１３・・・金属板
（アルミ板） 発明者　　　　　　福　江　正　油 出願人　　　　　　福　江　正　治 １８：！願人　　駿河測量設計株式会社代表者　亀　谷
　　　梓 出願人　　　　　　大　草　重　唐 土願人　　　　　　小　菅　　　晋 第１図（Ｃ） 第２図 第３図 す恨ＬＴＪａｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上下対称の断面形状を有する滑動部材２個を並列し対向
   する長手方向の内側面間を複数個の連結部材により連結
   してそりを形成すると共に、前記連結部材の一箇所にひ
   ずみゲージを貼付した振動特性検出用の弾力性薄肉金属
   片をこの金属片を固定する金属板を介して回動可能に取
   着する海底土質判別器と、この判別器をロープにより海
   底上を曳航する船舶上に前記ロープと共に導設されるシ
   ールドケーブルにより伝送される前記判別器により検出
   の海底土の粒径による振動特性を受け粒度特性を調査す
   る動ひすずみ計、電磁オシログラフ及び同記録計を搭載
   した構成よりなることを特徴とする曳航式海底土質判別
   装置。