JPS62276131A

JPS62276131A - 多段刃掘削機

Info

Publication number: JPS62276131A
Application number: JP61117436A
Authority: JP
Inventors: Takuji Ezoe; 江副　卓爾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-12-01
Also published as: US4758116A; GB2190694B; GB2190694A; JPH0541774B2

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は、海底ケーブル等を海底下へ埋設したり、それ
が故障のための探線作業に用いられる多段刃掘削機の改
良に関する。

（従来の技術）従来より布設される海底ケーブル等を、漁具しこ対して
自衛するため、海底下にこれらを埋設し、また万一障害
となったときこれらを掘り出して修理を行う工法が、各
国で行われており、そのために水底の土砂を一定の深さ
まで掘削する掘削機が用いられ、それぞれ目的によって
埋設機あるいは探線機と呼ばれている。

埋設機と探線機とは、その目的が異なるために構成上に
もいくつかの相異点はあるが、主要部となる掘削部分は
ほぼ同じでウォータージェットを利用するものや、鋤に
より溝を海底に掘削する方式等が開発されている。また
鋤式にも単一の刃によるものと多段の刃による方式が用
いられている。

この種の多段刃による掘削機（又は埋設機）は、特公昭
５７−２３０５１号「多段刃掘削機」（特許第１１３０
５６８号明細書）に開示されている。第４図はこの多段
刃掘削機の構成を示す立面図、第５図は第４図に示す多
段刃掘削機のＢ−Ｂ線断面によるＢ矢視図である。同図
において、参照番号１は、安定翼、２は掘削部、３は中
心導通部、３ａはその本体、３ｂはその楔部、４は安定
翼と掘削部とのジヨイント、５．〜５□は掘削刃並びに
排土刃であって、本実施例では７段刃（ｎ＝７）の場合
を示す。

多段刃埋設機は、前方に機の左右の安定を司る安定翼１
をもち、その後方に海底下に溝を掘る掘削部２を有し１
両者は上下にのみ屈曲可能な継手４で接続される。

被埋！２物（海底ケーブルや中継器等）を掘った溝底に
導くため、掘削部２にはその中央背骨の位置に、それら
の通路となる中心導通部３を有する。

また、掘削部２には、前方に位置する掘削刃程刃幅を広
く、且つ浅く掘らせ、後段になる程刃幅を逓減し、且つ
海底面からの深さを逓増する７段の掘削刃５□〜５７を
中心導通部３の下方に配置する。

掘削刃５□〜５７の両翼には、掘削した土砂を排土する
ための排土刃が設けられ、排土刃両端の端辺は下方から
上方に開いて傾斜している。前段各回（５□〜５４）の
各排土刃は掘削した土砂を地上に排土し、後段各回（５
Ｓ〜５７）は溝の中に土砂を排土する。このため、例え
ば第６段刃（後段刃）に着目すると、刃５Ｇによって掘
削された土砂を排土するに当り、その流れに添う通路（
以下徘砂路と称す）には、第６段刃より前段の第５段刃
５．が通過することにより形成された逆梯形状の空間（
第５図参照）が利用される１以上の排土刃の傾斜（つま
り逆梯形状）は、排土された土砂が溝にくずれ落ちるの
を防ぎ、掘削機の牽引力を減少させるために設けられて
いる。

このような多段刃掘削機において、掘削する海底底質が
砂の場合は、刃による掘削抵抗は、一般にその刃の掘削
深度の自乗に比例するので、浅層掘削を繰返す多段刃埋
設機の掘削抵抗は、単−刃埋設機の場合と比べ、その数
分の−に減らし得る。

しかしながら、多段刃の場合、掘削抵抗が極めて小さい
ので、単−刃の場合には無視しうる排土抵抗も、機全体
の牽引抵抗をさらに減らす見地から、新たに問題となる
。

総ての埋設機に共通しているが、中継器等を通すための
割合幅広い中心導通部３の存在が、掘削土砂を排土する
際に、その排土抵抗を大きくしている。

この排土抵抗は、機の牽引抵抗を増加せしめる詐りでな
く、中心導通部下面３ｂを突き上げ埋設機の掘削深度を
浅くする有害な原因ともなっている。

従って、掘削土砂の排土に際し、中心導通部３はその下
面に、排土を出来るだけ邪魔しないように垂直面と４５
°の左右二つのテーパで構成する楔部３ｂ（頂角９０°
）を有し、これによって滑らかな排土が行われるように
配慮がなされている（第３図及び第５図参照）。

以上のような多段刃掘削機は、その安定翼１の前方に設
けられた曳航索（図中省略）をケーブル布設船等により
曳航され海底を掘削する。そして、布設船から繰出され
るケーブル及び中継器は中心導通部３を通り掘削された
溝底へ導かれ、押えローラ６の重みにより、その溝底に
押し付けられる。

押えローラ６は案内溝８に沿って移動可能であり、参照
番号７は押えローう６の他端を細心とし回転可能な枠で
ある。また、キャスター９は、掘削機の船上での運搬並
びに海底への降下、海底からの引揚げを安易にするため
のものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記構成の多段刃掘削機には、次のような
問題があった。

第５図に示す如く、この空間は、第５段刃５゜の裏面と
自らの第６膜力５６の表面でその上下を限定し、その左
右については、中心面を挟み左右対称であるから、左側
半空間を考えることにすれば、左側面は１５°　（進行
方向に垂直な面で切る場合は１６°）傾く砂の側壁であ
り、右側面は中心導通部３が存在する処では、４５＠傾
く楔部テーパ面３ｂとなり、これら四面で囲まれている
。

上記の如く、この空間を囲っている前者上下の対向面に
ついては、第５膜力５．との間隔を適正に開くことによ
り、掘削土砂が前段刃５．の裏面に接触しないように、
十分従来から配意されている。

しかし、後者にいう左右の対向面である砂の側壁と中心
導通部の楔部３ｂテーパについては、それぞれ垂直面か
らの傾きの差が１５°−４５°＝−３０°（負号は先帝
りを表わす）と、いかにも大きく、刃に添って上昇して
くる排土に対し、先帝りの排砂路となっている。

特に砂底質の場合、このような先帝りの排砂路を通る土
砂は、糞詰まりとなって、排出抵抗を著しく増大すると
同時に、その上向きの力で掘削部２の後尾を押し上げ、
掘削深度を不当に浅くする。

従って、埋設機等の設計に当っては、排土の流れに添っ
て、至る処での上下左右を併せ考慮したその断面積を先
帝りにしないよう注意すべきは勿論であるが、特に砂の
場合には、泥や粘土とその性質が全く異なることと、さ
らに重力の場に置かれていること等を考え、何よりも左
右の挟まりを防ぐのが、糞詰まり対策上最も重要である
（以下。

この意味において排砂路の先帝りとは主として左右方向
の間隔の挟まりを指す）。

本発明は、多膜力埋設機の特に後段各回に対し、中心導
通部下面に設けた楔部の頂角をかなり小さな適正値に選
び変え、それと前段刃が後に残した側壁とで対向して形
成する排砂路を先広がりに改めることにより、機の牽引
抵抗を引き下げると同時に掘削深度を深め併せて、その
楔部内部を利用し細径のケーブルのみの通路を設け、押
ローラの押え効果を高めることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）、　　本発明は前記問題点を解決するために、安定翼と
、安定翼に屈曲可能に結合する中空の細長な中心導通部
と、該中心導通部の下側に取付けられる複数の掘削刃を
有し、各掘削刃は土砂を掘削する際に最前段刃から後段
刃になるにつれて順次掘削深度を深めるとともに掘削幅
を逓減するように構成され、各掘削刃はそれぞれの上部に掘削土砂を左右あるいは上
方へ排土するための排土刃を有し、排土刃の左右の端辺
が下方から上方に広がるように傾斜し、さらに中心導通
部の下面が楔部を有する多膜力掘削機において、以下の
手段を設けて構成される。

上記多膜力掘削機の該楔部のテーパ角度を適正に選定し
、後段各回が通過後に残した傾斜面と該楔部テーパとで
左右に対向して構成する排砂路を、排土の流れに添い先
広がりとするものである。

また、上記多膜力掘削機において、前記楔部の内部に中
心導通部下面より幅の狭い矩形上通路を設け、中継器付
海底ケーブル等の埋設に際し、細径のケーブルのみに対
する通路を分離するものである。

また、本発明の好適な実施態様は、前記楔部のテーパ角
度が１０〜１７度である。

（作用）本発明によれば、以上のように多膜力掘削機を構成した
ので技術手段は次のように作用する。

条件の異なる種々の掘削機に対して、中心導通部下面の
楔部のテーパ角度を適正な値（好ましくは１０〜１７度
）を選定することにより、該楔部は、後段各回の通過後
に残された傾斜面と楔部テーパとで左右に対向して構成
する排砂路を、排土の流れに添い先広がりとするように
作用する。

従って、前記問題点を解決できるのである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は、従来の多膜力埋設機に本発明の一実施例を適
用した図であり、従来の埋設機に対し、その後段各回（
第５．６．７段刃をいい以下同じ）付近の中心導通部下
面に、鋭角の頂角をもつ楔部を、本発明により付加した
立面図を示す。第２図は、その平面図である。

第３図は１本発明を具体的に示すため、第６段刃を例と
して、その位置における中心導通部に直交する平面で中
心導通部並びに第６段刃室間を切ったときの、中心導通
部下面とその楔部そして回りの土砂との境界線（これは
又、第５段刃の輪郭とも一致する）等を示す。なお同時
に第６段刃の掘削刃及び排土刃、さらに天井板、そして
従来設けている頂角９０°の楔部を、また本発明の模部
内に中継器と分離して設けるケーブル専用通路をそれぞ
れ点線で示している。

従来技術の説明で用いた第４図に示す多膜力掘削機と同
一構成要素のものについては同一参照番号を附しである
。

先ず、埋設機の後段各刃が、それぞれの排土によって作
る側壁の傾きを垂直面から１６°にした場合、排砂路を
先広がりにするための一例として、中心導通部下面に鋭
角の頂角をもつ楔部３ｂを設けるとき、その頂角の選び
方について詳述する・後段各刃の位置における中心導通
部３が、もしも水平であるのであれば、砂の側壁が外側
へ１６゜傾いているので、それに対向する楔部３ｂの片
面テーパを１６°以下にすることによって、排土の上昇
角度如何にかかわらず、排砂路先広がりの条件は常に満
しうる。

しかし、実際には、掘削した溝底へ向は被埋設物を、自
然な形で導いて行くために、後段各回付近の中心導通部
３は、後ろ下りに傾斜して設けられる。本実施例の第６
膜力付近における中心導通部３は、水平に対し２０″傾
斜しているので、排土の上昇角度によっては、後述の第
１表からも分かるように、対向する両者への補正にかな
り差を生ずる。

実際の埋設機の場合、さらにもう一点注意を要すること
は、第５，６膜力５．．５．の幅を、水平の位置で比べ
ると、第５膜力５Ｎの方が、総ての位置において片側２
ａｍずつ幅広くなっており、（掘削溝の形をＵ字型に近
づけるためには、このギャップは小さい程良いが、掘削
深度が、この場合の設計値１１０個を越え、ある程度深
くなっても、前段刃の刃幅の方が広いという条件を満す
ため、２備のギャップを設けている。本例の場合、掘削
深度１６０ｃｍで零となる。）そのため第６膜力５．に
よる掘削土砂の大部分は、天井板を越えて排土されるが
、その一部は該刃幅差２国の部分からサイドへ少しずつ
バイパスしなから排土されている点である。

本実施例においては、第６役回５６は、下底２１Ｇ、上
底２６ａｎ（左右対称であるから左半分）高さ１７国の
梯形断面を掘削するので、その面積は（２１＋２６）ｘ
二＝４０　Ｑｃｎｆとなる。

もしも、この刃５Ｇによる掘削土砂が、総て前段刃５．
との刃幅差２備から排土されると仮定すると、排土の高
さは、４００／　２　＝　２００ａｎとなり、掘削刃５
Ｇの上底すなわちその刃の排土刃の下底２６■に対する
比の値２６　／　２００を、ｔａｎ＆と装置して得られ
るθ＝ｔａｎ−Ｌ　２６の値７．５°は、排土が垂直に
＋２００上昇するときの排砂路をより先広がりにする角度とみな
すことが出来る。

従って、実質的には、上記の２ａｍギャップの存在によ
り、現在１６°外側へ傾いている側壁を、さらに７．５
°傾ける場合と同じ効果が得られる。

今かりに中心導通部下面３ｂの頂角を２８．５°に選ん
だ場合について、第６膜力５．で掘られた土砂が、垂直
面からの種々の角度（０’　、　２０’　、４５°。

６０＠）で上昇しつつ排土されるとき、側壁並びに中心
導通部下面テーパそれぞれの面上における排土方向のそ
の垂直面となす角を求め、さらに上記のギャップ効果を
勘案しながら比較することにより、排砂路の先広がり角
度の存在を確かめて見たい。

一般に水平に対しθ６の斜面を、その傾斜方向からφ°
斜めに上昇する際の傾斜角θφ°は、θφ＝ｔａｎ−１
（ｃｏｓφ・ｔａｎ　Ｏ）なる公式から容易に計算され
る。

第６膜力５．の排土刃は、垂直面から４５°傾く指向を
もつので、排土はその方向へ上昇すると考えると、側壁
に対するφは４５°となるが、前述したように中心導通
部３は、２０°後下りに傾いているので、その楔部テー
パに対するφは、φ＝４５−２０　＝　２５°を採用す
べきである。

また、θに関しては、題意から側壁並びに２ａａのギャ
ップ効果については、それぞれ１６６および７．５°を
、また楔部３ｂのテーパに対しては、頂角２８．５°の
１／２．１４．２５＠等を用い、上記のφの値と共に公
式へ代入し、対向面それぞれについての垂直面との傾き
θ４６．θ２．が計算される。因みに、排土方向０’　
、　２０’　、　６０＠の場合についても、同様に計算
のうえ纏めて表示すれば、第１表の通りとなる。

木表から分かるように、本実施例の場合は、中心導通部
下面に付加すべき楔部の頂角に２８．５°以下を採用し
たい。

（以下余白）（負号は先帝りを表わす）１−よ−人また、被埋設物が中継器付海底ケーブル等のように外径
の著しく異なる場合、使用する埋設機は、中心導通部の
幅を中継器の直径に合わせて設計される。

そして、埋設機の全長を短くし、機の軽量化を図り、押
ローラ６を保護する後尾両側板の面積を小さくし、それ
に生ずる摩擦抵抗を減らすため、押えローラ６は、中心
導通部３の最後尾に出来るだけ近づけて設けられる。一
方、中心導通部下面尾の出口からの押えローラに外接す
る直線が水平となす角（以下押えローラへの入射角とい
う）は押えローラの押え効果を高めうるので出来るだけ
小さい方が望ましく、そのためには中心導通部下面と押
えローラとは離して設けねばならない。

一般に上記の押え効果は、入射角（正確にはその正弦）
に逆比例するので、入射角を４５°から２２゜５°へ小
さくすれば同一のケーブル張力に対し押えローラの重量
を半減しろる。

従来の埋設機には、上記の矛盾を内蔵しており。

これを解決するため、鋭角の頂角をもつ横部内側の空間
を利用し、第３図中点線で示すよう細長の矩形上通路１
０をその中に設け、ケーブル通路を中継器通路から分離
し、より低い位置を通し、押えローラへの入射角を小さ
くすることが出来て、押えローラは、その押え効果を減
らすことなく、出来るだけ前方へ設けることを可能にす
る。

（発明の効果）以上詳細に説明したように本発明によれば、条件の異な
る種々の埋設機に対しても、それぞれ適正な該楔部テー
パの角度を選定し、左右に対向する各回の排砂路を、排
土の流れに添って先広がりとなるごとくシ５機の牽引抵
抗を下げ、掘削深度を増加せしめることが可能となった
。

従来の７段刃埋設機は、砂底質での最深埋設深度６０３
であったが、本発明を適用した同じく７段刃埋設機はそ
の埋設深度は１１０ａｎであり、略々深さを倍増するこ
とが出来た。

これまでは、埋設機に対する期待は、底引網や小滴−船
のアンカに対する防衛程度までであったが、本発明によ
り、その保守範囲を大きく拡げ、アンコ網固定用アンカ
等の特殊なアンカや１〜２万頓大型船舶のアンカに対し
ても、被埋設物の防護を可能にした。

同軸海底ケーブルの場合は、１回当り１億円以上の修理
費を必要とするが１本発明による埋設機を使用すること
により、施設の実用寿命中に発生する障害件数を場所に
よっては皆無にすることも可能であり、従って、Ｋｍ当
り２００万円を超す鉄線等による外装構造をも省くこと
が出来て、そのもたらす利益は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による多膜力掘削機の構成を
示す立面図、第２図は第１図の多膜力掘削機の平面図、
第３図は第１図の多膜力掘削機のＡ−Ａ線断面によるＡ
矢視図、第４図は従来の多膜力掘削機の立面図、第５図
は第４図の多膜力掘削機のＢ−Ｂ線断面によるＢ矢視図
である。１・・・安定翼、２・・・掘削部、３・・・中心導通部
、４・・・継手（ジヨイント）、５□〜５７・・・掘削
刃。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）安定翼と、安定翼に屈曲可能に結合する中空の細
長な中心導通部と、該中心導通部の下側に取付られる複
数の掘削刃を有し、各掘削刃は土砂を掘削する際に最前
段刃から後段刃になるにつれて順次掘削深度を深めると
ともに掘削幅を逓減するように構成され、各掘削刃はそれぞれの上部に掘削土砂を左右あるいは上
方へ排土するための排土刃を有し、排土刃の左右の端辺
が下方から上方に広がるように傾斜し、さらに中心導通
部の下面が楔部を有する多段刃掘削機において、該楔部のテーパ角度を適正に選定し、後段各刃が通過後
に残した傾斜面と該楔部テーパとで左右に対向して構成
する排砂路を、排土の流れに添い先広がりとすることを
特徴とする多段刃掘削機。
（２）前記テーパ角度が１０〜１７度であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の多段刃掘削機。
（３）特許請求の範囲第１項記載の多段刃掘削機におい
て、前記楔部の内部に中心導通部本体より幅の狭い矩形
状通路を設け、中継器付海底ケーブル等の埋設に際し、
細径のケーブルのみに対する通路を分離することを特徴
とする多段刃掘削機。