JPH04174189A - 海底コアサンプリング装置 - 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、海底表層部を調査するために、海底表層部の
砂泥、コバルトリッチクラスト及び岩盤等の資料を採取
する海底コアサンプリング装置に関する。

［従来の技術］ 海底や深い水底の土壌や岩盤を掘削し、その資料を採集
する装置として、従来、実公平２−３０５４８号公報に
開示するものが提案されている。

この海底掘削装置３１は、第６図に示す如く母船３２か
らクレーン３３及びアンビリカルケーブル３４を介して
吊り降ろされて海底（Ｓ）に着座せしめられるもので、
第７図に示す如く原動機３５を駆動することによって歯
車装置３６を介して掘削チューブ３７を回転させると同
時に、反転歯車装置３８を介して掘削チューブ３７と同
一軸線上に配設されたプロペラ３９を掘削チューブ３７
の回転方向に対して逆方向に回転させ、このプロペラ３
９の下向推進力を掘削チューブ３７に付与すると同時に
掘削チューブ３７の回転反力とプロペラ３９の回転反力
を相殺して架台４０の回転を阻止しているものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、海底の資料には、未固結状態のものと固結状態
のものとがあり、前記従来の海底掘削装置のような単に
掘削チューブ３７だけで採取するものは、掘削流体で採
取すべき未固結資料が洗い流されてしまうので未固結資
料が採取できないし、掘削孔が崩れうまく採取できない
。また、従来の単に掘削チューブ３７だけでは、掘削チ
ューブ３７に充填された資料が、掘削チューブ３７の引
上げ時の回転や母船３２に引上げるまでの間に脱落して
しまう。更に、従来の単に掘削チューブ３７だけでは、
砂泥の層より下の硬い地層や岩盤等の資料の採取ができ
ない、等の欠点があった６本発明は、このような点に鑑
み前記欠点を解決した海底コアサンプリング装置を提供
することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記目的を達成するため、基盤に立設したガ
イドフレームに沿って上下動自在に設けられたドリルヘ
ッドと、該ドリルヘッドの回転軸に取付けられたコアバ
レルと、前記ドリルヘッド及びコアバレルに推進力を与
えるノズルプロペラとより成り、前記コアバレルは、前
記ドリルヘッドの回転軸に固設された外管と、該外管に
スイベル構造で保持された内管との二重管式コアバレル
で、外管の先端にはビットが設けられ、内管の先端には
コアリフタが、内管先端の内側にはスプリングバスケッ
トが設けられ、また、前記二重管式コアバレルの外側に
は円筒カバーがドリルヘッドに固定され設けられている
請求項（１）の構成と、前記ドリルヘッドには電磁式ス
トッパーが設けられていることを特徴とする請求項（２
）の構成と、前記ドリルヘッドは、モータ及び減速機よ
り構成され、減速機はラチェット式であり正回転時には
コアバレルに動力を伝動するが、逆回転時には伝動しな
い請求項（３）の構成と、 前記ドリルヘッドは、モータ及び減速機より構・　　成
され、前記減速機は圧力バランス用の油封入密閉式であ
り、該減速機の圧力バランス機構を備えている請求項（
４）の構成と、 前記コアバレルの上下限にはセンサーが設けられ、該セ
ンサーで検知し進退及び停止する請求項（５）の構成と
、 前記モータの回転が前記ビットの掘削抵抗に応じて増減
するようにした請求項（６）の構成としたものである。

［作　用コ ドリルヘッドは、ガイドフレームに沿って上下動する。

ノズルプロペラ及びコアバレルは、ドリルヘッドのモー
タにより回転する。コアバレルは、ノズルプロペラによ
り給進する。コアバレルは、海底の土壌及び岩盤中に回
転しながら推進されるから、コアバレルを形成する内管
内に資料は押し入り充填される。内管内に入った資料は
、コアリフタ及びスプリングバスケットによりしっかり
保持される。

［実施例］ 以下、図示の実施例について本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例を示す斜視図であり、海底コア
サンプリング装置１の全体を示している。この海底コア
サンプリング装置１は、ガイドフレーム２．２と、該ガ
イドフレーム２．２にそって上下動自在であり、ノズル
プロペラ４により給進するドリルヘッド３と、該ドリル
ヘッドの回転軸に取付けられたコアバレル５とより構成
される。

６は前記コアバレル５の通路となる切欠６ａを有する基
盤で、海底には尖型の支脚２７が設けられ、上面には前
記ガイドフレーム２．２が、該基盤６上に対向して立設
されている。

前記ドリルヘッド３は、モータ７及び減速機８より構成
され、前記ガイドフレーム２，２に沿って上下動自在に
取付けられており、通常は、ストッパー９にてガイドフ
レーム２の上端に固定されている。該ストッパー９は、
例えば、第２図に示す如くソレノイド１１で解除される
ノックビン１０がバネ１２に付勢されてドリルヘッド３
の側壁のビン孔に嵌入されているものを挙げることがで
きる。前記モータ７の上方の出力軸にはノズルプロペラ
４が固着され、下方の出力軸には、ラチェットギアを有
する減速機８を介してコアバレルが設けられている。前
記減速機８は、圧力バランス用油封入密閉式であり、１
３はその圧力バランス機構である。該圧力バランス機構
１３は、第３図に示す如くケース１４内にダイヤフラム
１５を密閉して設け、ダイヤフラム１５の室内に油圧を
、外側に外圧を作用させるものである。また、前記減速
機８は、ラチェットギアを有しているので、正回転時に
は、コアバレル５に動力を伝動するが、逆回転時には伝
動しない機構になっている。

前記ノズルプロペラ４は、モータ７により回転するプロ
ペラ４ａとノズル４ｂとよりなり、ドリルヘッド３及び
コアバレル５を給進させるものである。このドリルヘッ
ド３及びコアバレル５の進退については、下限及び上限
に近接スイッチのセンサー３０ａ、３０ｂが設けられ、
制御されるようになっている。

尚、前記コアバレル５の給進は、モータ７の回転が、前
記コアバレル５のビット２１の掘削抵抗に応じて増減し
、前記コアバレルの給進を増減してコアバレル５．ビッ
ト２１に無理な荷重が働かないようにするのが好ましい
、この手段は、従来公知のものを採用する。

前記コアバレル５は、第４図及び第５図に示す如くドリ
ルヘッド３の回転軸３ａに固着され回転する外管１６と
、該外管１６とスイベル構造１８で保持された内管１７
との二重管式コアバレルで、その外側には二重管式コア
バレルをカバーする回転しない円筒カバー１９が、ドリ
ルヘッド３にビス２０止めして固設されている。そして
、前記外管１６の先端には、ビット２１が設けられ、前
記内管１７の先端には、コアリフタ２２が設けられてい
ると共に、内管１７の先端内側には、スプリングバスケ
ット２３が設けられている。該スプリングバスケット２
３は、内管１７の内壁より多数の弾性片２３ａが中心に
向は湾曲して付勢されており、この弾性片２３ａに抗し
て内管１７内に押し込まれた資料が、内管１７内より脱
落するのを防止するものである。

このスプリングバスケット２３は採取した資料が軟かい
場合に有効であるが、硬い場合は資料が滑り落ちるおそ
れがあるので、この場合はコアリフタ２２が作動し、内
管１７内より資料が脱落しないようになっている。

このコアリフタ２２はリング状の１箇所がスリット状に
切欠され直径方向に収縮・拡大できるようになっており
、外周側面はテーパに形成され、内管１７内下端のテー
バ面１７ａに嵌合し、外管１６が回転・給進される試料
の切削時には第５図右側に示すように僅かに上昇するの
で、テーバ面の嵌合が外れコアリフタ２２の内径が拡大
し試料を抵抗なく通過させる。

しかし、コアリフタ２２は試料の切削が完了し、外管１
６が引揚げられる際には第５図左側に示すように下降し
てテーバ面１７ａに嵌合し、内径が直径方向に収縮する
ので、コアを内管１７内に確実に保持するようになって
いる。

また、前記外管１６の外周側には、スパイラルスク゛リ
ュー２４が設けられ、外管１６の回転によって、外管１
６と円筒カバー１９との間の隙間を水路として海水を先
端ビット２１側に送り出すようにしたもので、この水流
が、円筒カバー１９がビット２１の刃先近くに開放端を
もち、ビット２１の刃先を外側から洗うようになってい
る。この水流は、資料が入る内管１７内の圧力を下げて
試料コアが入りやすくする働きもする。前記二重管式コ
アバレルの上方には、通孔２５が、また、円筒カバー１
６には通孔２６が穿設され、海水の出入口となっている
。

尚、前記基盤６上には、蓄電池室２８及び制御装置を内
蔵する制御室２９が設けられ、動力源の供給や本装置の
制御ができるようになっている。

次に前記実施例の作用を説明すると、まず本海底コアサ
ンプリング装置１は、海底に着座して設置される。この
設置は、遠隔操縦車両にて資料採取ポイントまで運搬し
たり、又は母船より懸吊されて行われる。

そこで、ストッパー９を解除し、モータ７を始動させる
とコアバレル５は回転しつつノズルプロペラ４の回転で
給進し、海底の地層に進入する。

この進入時に、コアバレル５の内管１７内には、海底表
層部の砂泥、コバルトリッチクラフト及び岩盤等の資料
が充填される。この際、コアバレル５の外側には円筒カ
バー１９が設けられているため、掘削時に孔崩れしない
よう保孔するし、しかも未固結の資料も流出させず、資
料を柱状で採取できる。また、コアバレル５の内管１７
の先端には、コアリフタ２２及びスプリングバスケット
２３が設けられているので、内管１７内に採取された資
料は、脱落することがない。特に、コアバレル５を構成
する内管１７が、外管１６に対してスイベル構造１８で
保持されているため、内管１７には外管１６の回転等に
よる振動も伝達されないので、内管１７に採取された資
料は、−層脱落しない。

次に、コアバレル５が一定範囲（設定範囲）進入すると
、センサー３０ｂで検知され停止し、ノズルプロペラ４
を逆回転させ、コアバレル５を引き抜く、上限に達する
とセンサー３０ａで検知され停止しストッパー９が作動
する。このコアバレル５の引き抜き時には、コアバレル
５は、減速機８がラチェット式であるため、伝動されず
回転はしない。

尚、ノズルプロペラ４の駆動源は、コアバレル５の駆動
源（モータ７）と共用しているが、これは別々に設けて
もよい、また、ストッパー９は電磁式のノックビン１０
だけでなく、例えば、電磁式のシュー等の他の公知手段
を採用してもよい。

また、センサー３０ａ、３０ｂは、リミットスイッチで
もよい。

更に、前記実施例は、海底の試料採取について説明した
が、本発明は、深い水底の試料採取であってもよいこと
はもちろんである。

［発明の効果］ 以上説明のとおり、本発明によれば、未固結状態と固結
状態のいずれの性状の資料でも、コアバレルの中に保持
し採取できるし、コアバレルの外側に円筒カバーが孔崩
れを防止するよう保孔するため、確実に資料の採取がで
きる。また、本発明は、軟弱な砂泥屡、硬質な岩盤及び
コバルトリッチクラフトがある場合も、これらを柱状で
一度に採取することができる。しかも−旦コアバレルで
採取した資料は、コアバレルより脱落することなく確実
に採取できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、本発明の一実施例を示し、第１図
は斜視図、第２図はストッパーの断面図、第３図は圧力
バランス機構の断面図、第４図はコアバレルの上半分の
断面図、第５図はコアバレルの下半分の断面図、第６図
は従来例を示す概略斜視図、第７図はその詳細を示す正
面図である。 １・・・海底コアサンプリング装置、 ２・・・フレーム、３・・・ドリルヘッド、４・・・ノ
ズルプロペラ、５・・・コアバレル、６・・・基盤、７
・・・モータ、 ８・・・ラチェット式減速機、９・・・ストッパー、１
３・・・圧力バランス機構、１６・・・外管、１７・・
・内管、１９・・・円筒カバー、３０ａ、３０ｂ−セン
サー。 実用新案登録出願人　　鉱研工業株式会社イ′１図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基盤に立設したガイドフレームにそって上下動自
   在に設けられたドリルヘッドと、該ドリルヘッドの回転
   軸に取付けられたコアバレルと、前記ドリルヘッド及び
   コアバレルに推進力を与えるノズルプロペラとより成り
   、前記コアバレルは、前記ドリルヘッドの回転軸に固設
   された外管と、該外管にスイベル構造で保持された内管
   との二重管式コアバレルで、外管の先端にはビットが設
   けられ、内管の先端にはコアリフタが、内管先端の内側
   にはスプリングバスケットが設けられ、また、前記二重
   管式コアバレルの外側には円筒カバーがドリルヘッドに
   固定され設けられていることを特徴とする海底コアサン
   プリング装置。
2. （２）前記ドリルヘッドには電磁式ストッパーが設けら
   れていることを特徴とする請求項（１）記載の海底コア
   サンプリング装置。
3. （３）前記ドリルヘッドは、モータ及び減速機より構成
   され、減速機はラチェット式であり正回転時にはコアバ
   レルに伝動するが、逆回転時には伝動しない請求項（１
   ）又は請求項（２）記載の海底コアサンプリング装置。
4. （４）前記ドリルヘッドは、モータ及び減速機より構成
   され、前記減速機は圧力バランス用の油封入密閉式であ
   り、該減速機の圧力バランス機構を備えていることを特
   徴とする請求項（１）から請求項（３）のいずれか１項
   に記載の海底コアサンプリング装置。
5. （５）前記コアバレルの上下限にはセンサーが設けられ
   、該センサーで検知し進退及び停止することを特徴とす
   る請求項（１）から請求項（４）のいずれか１項に記載
   の海底コアサンプリング装置。
6. （６）前記モータの回転が前記ビットの掘削抵抗に応じ
   て増減するよう構成したことを特徴とする請求項（１）
   から請求項（５）のいずれか１項に記載の海底コアサン
   プリング装置。