JPH0541774B2

JPH0541774B2 -

Info

Publication number: JPH0541774B2
Application number: JP11743686A
Authority: JP
Inventors: Takuji Ezoe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1993-06-24
Also published as: JPS62276131A; GB2190694B; GB2190694A; US4758116A

Description

【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、漁具に
対して自衛するため、海底下にこれらを埋設し、
また万一障害となつた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、それぞれ目的によつ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オータージエツトを
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
1130568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は楔部、４は安定翼と掘削部とのジ
ヨイント、５₁〜５₇は掘削刃並びに排土刃であつ
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、両者は上下にのみ屈曲可能な継手
４で接続される。被埋設物（海底ケーブルや中継器等）を掘つた
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５₁〜５₇を中心導通部３の下方に配置す
る。掘削刃５₁〜５₇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
刃５₁〜５₄の各排土刃は掘削した土砂を地上に排
土し、後段各刃５₁〜５₇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５₆によつ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（以下排砂路と称
す）には、第６段刃より前段の第５段刃５₅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。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、単一刃
埋設機の場合と比べ、その数分の一に減らし得
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、単一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、中継器等が通
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
許りでなく、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なつてい
る。従つて、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、これによつて滑らかな
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に沿つて移動可能
であり、参照番号７は押えローラ６の他端を軸心
とし回転可能な枠である。また、キヤスター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
のような問題があつた。第５図に示す如く、この空間は、第５段刃５₅
の裏面と自らの第６段刃５₆の表面でその上下を
限定し、その左右については、中心面は挟み左右
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°）傾くの砂の側壁であり、右側面は中心導
通部３が存在する処では、45°傾く楔テーパ面３
ｂとなり、これら四面で囲まれている。上記の如く、この空間を囲つている前者上下の
対向面については、第５段刃５₅との間隔を適正
に開くことにより、掘削土砂が前段刃５₅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°
（負号は先窄りを表わす）と、いかにも大きく、
刃に添つて上昇してくる排土に対し、先窄りの排
砂路となつている。特に砂底質の場合、このような先窄りの排砂路
も通る土砂は、糞詰まりとなつて、排土抵抗を著
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。従つて、埋設機等の設計に当つては、排土の流
れに添つて、至る処での上下左右を併せ考慮した
その断面積を先窄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、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窄りとは主として左
右方向の間隔の挟まりを指す）。本発明は、多段刃埋設機の特に後段各刃に対
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、それの前段刃が後に残
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
段刃掘削機において、以下の手段を設けて構成さ
れる。上記多段刃掘削機の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ものであ
る。また、上記多段刃掘削機において、前記楔部の
内部に中心導通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、以上のように多段刃掘削機を
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、
後段各刃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。従つて、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、従来の多段刃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、
その後段各刃（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、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段刃空間を切
つたときの、中心導通部本体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、また本発明の楔部内
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図に示す多段刃掘
削機と同一構成要素のものについては同一参照番
号を附してある。先ず、埋設機の後段各刃が、それぞれの排土に
よつ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つて、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、掘削した溝底へ向け被埋設
物を、自然な形で導いて行くために、数段各刃付
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段刃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
の上昇角度によつては、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段刃５₅，５₆の幅を、水平
の位置で比べると、第５段刃５₅の方が、総ての
位置において片側２cmずつ幅広くなつており、
（掘削機の形をＵ字型に近づけるためには、この
ギヤツプは小さい程良いが、掘削深度が、この場
合の設計値110cmを越え、ある程度深くなつても、
前段刃の刃幅の方が広いという条件を満すため、
２cmのギヤツプを設けている。本例の場合、掘削
深度160cmで零となる。）そのため第６段刃５₆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２cmの部分からサイ
ドへ少しずつバイパスしながら排土されている点
である。本実施例においては、第６段刃５₆は、下底21
cm、上底26cm（左右対称であるから左半分）高さ
17cmの梯形断面を掘削するので、その面積は（21＋26）×17／２＝400cm² となる。もしも、この刃５₆による掘削土砂が、総て前
段刃５₅との刃幅差２cmから排土されると仮定す
ると、排土の高さは、400/2＝200cmとなり、掘削
刃５₆の上底すなわちその刃の排土刃の下底26cm
に対する比の値26／200を、tanαと等置して得ら
れるα＝tan^-126/200の値7.5°は、排土が垂直に上
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。従つて、実質的には、上記の２cmギヤツプの存
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楔部３ｂの頂角を28.5°に
選んだ場合について、第６段刃５₆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
中心導通部楔部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
のギヤツ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θ°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θ〓°は、θ〓＝
tan^-1（cosφ・tanθ）なる公式から容易に計算さ
れる。第６段刃５₆の排土刃は、垂直面から45°傾く掬
角をもつので、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２cm
のギヤツプ効果については、それぞれ16°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θ₄₅、θ₂₅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。本表から分かるように、本実施例の場合は、中
心導通部下面に付可すべき楔部の頂角に28.5°以
下を採用したい。

【表】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、中心導通部最後
尾の出口からの押えローラに外接する直接が水平
となす角（以下押せ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出
口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うる。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、鋭角の頂角をもつ楔部
内側の空間を利用し、第３図中点線で示すよう細
長の矩形状通路１０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
る各刃の排砂路を、排土の流れに添つて先広がり
となるごとくし、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つた。従来の７段刃埋設機は、砂底質での最深埋設深
度60cmであつたが、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110cm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
小漁船のアンカに対する防衛程度までであつた
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、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つては皆無にすることも
可能であり、従つて、Km当り200万円を越す鉄線
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段刃掘削機
の構成を示す立面図、第２図は第１図の多段刃掘
削機の平面図、第３図は第１図の多段刃掘削機の
Ａ−Ａ線断面によるＡ矢視図、第４図は従来の多
段刃掘削機の立面図、第５図は第４図の多段刃掘
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）、５₁〜５₇……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
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
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
先広がりとし、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道路を分
離することを特徴とする多段刃掘削機。