JPS5941917B2 - 海底岩盤砕岩装置におけるウインチのブレ−キ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海底岩盤砂岩装置において、チゼルスパッドの
落下、巻上げに用いられるウィンチのブレーキ装置に関
する。

従来、海底、河川等の岩盤区域を浚渫するには、カッタ
ーサクション浚渫船、バ々ット浚渫船、グラブ浚渫船、
あるいはショベル浚渫船等が用いられているが、これら
は何れも軟土盤、あるいは砂区域の浚渫を目的としたも
のを、流用するものであるため、能率が悪い。

上記のうちカッターサクション船は回転するカッターで
海底を堀り起し、パイプで吸い取る方式であって、能率
の良い浚渫が行なえるが、岩盤の場合はカッターで堀り
起すため、きわめて能率が悪いばかりか、カッターの摩
耗が激しく不経済である。

その他の型式の浚渫船についても同様の欠点があるため
、能率良好で岩盤を砕くことが必要となる。

第１図は上記従来のものの欠点を解消した本発明による
岩盤砂岩装置の要部を示し、台船１上に樹立した支柱２
の側部にあるウィンチ３のドラムＤを正、逆回転する事
により、ワイヤーロープ４（ワイヤーと略）を巻き上げ
、巻き出し可能になっており、上記ワイヤー４の一端は
支柱２の頂部に設置された滑車５を経てカウンターウェ
イト６に連結され、ワイヤー４に常に張力をかけておく
事が出来るようになっており、チゼルスパッド７（スパ
ッド略）が着底してもワイヤー６がたるむ事がない。

カウンターウェイト６はスパッド７の上方中空部Ｔａ内
をスパッド内周壁面と間隔を存して昇降可能になってお
り、６ａはその上方移動時のストッパーである。

スパッド７は台船１に設けた貫通孔１ａ中を挿通してお
り、同貫通孔１ａの部分には、台船１との間にゴムブロ
ック８を介してスリーブ９が固定されている。

即ち、ドラムＤの正、逆回転によるワイヤー４の巻き上
げ、巻き出しにより、カウンターウェイト６の昇降に伴
って、スパッド７を上げたり海底に落下させる様になっ
ており、その際スパッド７がスリーブ９に衡突しても、
その衡撃を台船１に伝えることがない。

ドラムＤおよび滑車５には夫々適切なブレーキ装置が設
けられていて、スパッド落下後ドラムＤにブレーキをか
けた際、滑車５に接するワイヤー４が損傷摩耗（滑車の
慣性力で空転するため）するのを防ぐ仕組になっている
。

なお、第１図においては一組のスパッド関係が示されて
いるが、実際には複数設けられている。

ウィンチドラムＤのブレーキ装置の内容については、後
で詳細に説明するが、上記第１図に示した岩盤砂岩装置
の作動を第２図により説明する。

作動は全て自動操作盤１０（第１図）により集中制御さ
れるみ第２図ａはスパッド７が吊り下げられた静止状態
（ウィンチのブレーキは人、クラッチ切）を示し、この
静止状態からｂ図のごとくウィンチドラムＤのブレーキ
及びクラッチを切（ＯＦＦ）にし、スパッド７が落下す
る 次に、０図のごとく、スパッド７が着底すると、カ
ウンターウェイト６がさらにスパッド７内を落下し続け
る。

ウィンチドラムＤと滑車５に同時にブレーキをかけると
、カウンターウェイト６の落下が停止する。

この場合、前にも述べたように滑車５にもブレーキをか
ける事により、滑車５とワイヤー４の滑りを防止し、両
者の寿命を大巾に増加できる。

次に、ｄ図のようにウィンチのクラッチを人、ブレーキ
を切にし、カウンターウェイト６を介してスパッド７を
巻上げる。

所定の高さに達したら、再びａ図のようにウィンチのク
ラッチを切にすれば、スパッド７が落下する。

以下、上記の動作をくり返す様になっている。

次に、第１図々示の岩盤砂岩装置においてスパッド７を
落下させ、同スパッド７が着底した直後にウィンチドラ
ムＤにブレーキをかける必要がある。

もしブレーキをかけないと、ドラムＤの回転慣性力によ
りドラムＤが回転を続け、ワイヤー４をたるｔ−ｅてし
まい、乱巻な生ずる。

前に述べたように、ワイヤー４がたるまない様にワイヤ
一端にカウンターウェイト６を吊り下げ、同カウンター
ウェイト６がスパッド中空部Ｉａ内を落下できる様にし
てあり、従ってスパッド７の着底後カウンターウェイト
６の落下中にドラムＤにブレーキをかければ良いわけで
ある。

しかし、ブレーキを早くかけ過ぎると、落下中にブレー
キをかける事になり、砂岩エネルギーが損失されるばか
りか、ワイヤー４、支柱２、滑車５、ウィンチ３等に衝
撃力が加わる。

これを防ぐためには通常のブレーキより少ないブレーキ
力によって慣性力のみを停止させる様にし、万−落下中
にブレーキがかかつてしまっても、スパッド７は落下で
きる方法が必要である。

さらに、このブレーキは応答性の良好なものでなくては
ならない。

今、例として７ｍの高さからスパッド７を落下させると
、ウィンチドラムＤをワイヤー４が引かれ乍ら落下する
ので、自由落下より小さな加速度で落下する。

いま、この加速度αが７ ｍ／ ｓｅｅ ２であるとす
る（重力の加速度ｇ＝９．８ ｍ／ ｓｅｃ ２に対し
約７１ｑ６）と、７ｍ落下するのに要する時間は、 となる。

落下後カウンターウェイトはドラムの慣性力により等速
溶下を続けるが、その速度ＶはＶ−αｔ＝７ Ｘ １．
４＝＝９．８ｍ／ ｓｅｅとなる。

カウンターウェイトがスパッド内を落下できる長さを５
ｍとすると、ドラムＤの停止の許容時間は、 となる。

これは最大限であるので、通常０．３秒以内でドラムＤ
は停止する必要があり、極めて応答性の高いブレーキが
要求される。

ここで、従来使用のウィンチ等の油圧、空気圧ブレーキ
装置において、ブレーキ力を変化させる場合は供給する
流体の圧力を変化させる事により行なっていた。

第３図、第４図は夫々ブレーキ装置の従来例で、いづれ
も空気圧式であるが、第３図々示のものは異なる圧力を
もっ給気源を、電磁弁で切替えてブレーキシリンダの圧
力を変える方式である。

Ｄ′はドラム、「′はブレーキバンド、Ｃ′はブレーキ
シリンダ、１１’、１２’は夫々矢印ａ／で示す供給空
気管路に設置した減圧弁で、前者減圧弁１１′はその上
流側の電磁弁１４′の操作と協働して圧力Ｐ；に調整す
るもの、後者減圧弁１１はその上流側電磁弁１５′の操
作と協働して圧力Ｐ≦に調整するものである。

１３′は自動排気弁で、供給側の圧力がブレーキシリン
ダＣ内側の圧力より犬であれば、同シリンダＣ′へ送り
、逆にシリンダ側の圧力が供給側の圧力より大きければ
、排気口よりシリンダ側の空気を排気し、供給側の圧力
に等しくなったところで、閉鎖する特性をもった三方弁
である。

つまり、ブレーキシリンダＣ′の圧力を増加する場合は
問題はないが、圧力を減少する場合は空気管路中に自動
排気弁１３′を組み入れておき、シリンダの空気を供給
圧に等しくなるまで排気する必要がある。

第４図々示のものでは、ａ′で示す給気の圧力を１つの
圧力調節弁１６′によって調整する方式であるが、この
方式も圧力を減少させる場合は、圧力調節弁１６′内で
シリンダＣ内の空気を排気し、調整応力にバランスさせ
る方法をとっている。

即ち、上記第３図、第４図の従来方式は、いづれも圧力
を減する場合、シリンダ内の圧力と供給空気圧との圧力
差によって、三方弁を作動させていた為、排気速度はこ
の三方弁の性質に左右される。

しかし、圧力差が小さい時は三方弁が排気側に動かなか
ったり、捷た構造上抵抗が比較的大きく、排気に時間を
要し、良好な応答性が得られない欠点がある。

そこで、本発明は上記従来のブレーキ装置の欠点を除去
することは勿論、（イ）ウィンチドラムの慣性力を停止
させるだけのブレーキ力が得られる事、（ロ）応答性が
良好である事を満足さセラると共に、（ハ）構造の単純
化を図る観点から強弱２種類のブレーキを設けることは
しないで、１つのブレーキに２つの機能を持たせて、に
）給気圧力を変化することなく、ブレーキ力を調整可能
にしたものである。

以下、本発明を第５図乃至第７図を参照して説明する。

第５図においてＡは空気槽で、これには常にＰ′なる圧
力の空気が貯溜されており、１゜２．３は夫々上記空気
槽Ａに一端を連通し他端を開放された排気管路Ｅに組み
入れた応答性良好の電磁弁（単に弁と略）であって、夫
々独立して操作される。

弁１，２間の排気管路Ｅには、これに連通してウィンチ
ドラムＤのブレーキバンドＢにロッドＲを介して連結す
るピストンＰを内蔵するブレーキシリンダＣ（Ｓはバネ
）が接続されており、弁２，３間の管路Ｅには、これに
連通して圧力調整シリンダＣ’（Ｈは調節ハンドル）カ
設置されている。

第５図のごとく、弁１を閉じたま＼弁２、弁３を開けれ
ば、ブレーキシリンダＣ内の空気圧力は大気圧となり、
バネＳ力によってブレーキは全力となる。

即ち、ドラムＤへのブレーキはシリンダＣ内のバネＳの
力がブレーキロッドＲに伝わり、ブレーキバンドＢを締
めてブレーキが全力でかかる。

又その時のブレーキシリンダＣ１圧力調整シリンダＣ′
のピストンＰ、Ｐ’ に作用する空気圧はＯになってい
る。

次に第６図のように、弁２を閉め（又弁３をも閉め）弁
１を開けると、空気槽Ａから圧力Ｐ、の貯溜空気がブレ
ーキシリンダＣに流入し、その圧力Ｐ１ によってバネ
Ｓの力に抗してピストンＰを押し、ブレーキが緩められ
る。

すると、スパッド７が落下しドラムＤが回転する。

スパッド７が着底したところで、ハーフブレーキがかか
る様になる。

すなわち、第７図のように弁１、弁３を閉じ、弁２を開
けると、ブレーキシリンダＣ内の空気が弁２を通って圧
力調整シリンダＣ′に流入する。

それまでは圧力調整シリンダＣ内の圧力は大気圧であっ
たので、差圧が大きく又弁２を１つ通過するだけである
から、抵抗が小さくブレーキシリンダＣ内の圧力は急激
にＰ２に変化する。

ブレーキはバネＳの力と空気圧の均衡によって決まるの
で、圧力調整シリンダＣ′の容積を変える事により、任
意の圧力、即ち任意のブレーキ力が得られる。

即ち上記圧力Ｐ２によって生ずる力とバネＳの力の釣合
により、ブレーキ力は中間的な値に増加する。

ここに、Ｐｌ：供給空気圧（絶対圧） Ｐ２：弁２の操作によって作られる空 気圧力（絶対値） ＶＢｌ ニブレーキシリンダＣの初めの 容積 ＶＢ２ ニブレーキシリンダＣの弁２操 作後の容積 ＶＲ：圧力調整シリンダＣ′の容積 （可変） 要するに、本発明は船体中央部に多数段けられた貫通孔
に夫々組込まれたチゼルスパッドを支柱を介してウィン
チでワイヤーロープを巻上げ、所定の位置から落下させ
、その衝撃力により砂岩する装置において、常に大気圧
より高い所定圧力の空気を貯溜する空気槽Ａを設け、該
空気槽に一端を連通し他端を開放した空気管路Ｅに夫々
独立して操作される第１、第２、第３の電磁弁をこの順
に組入れ設置し、上記第１の電磁弁１及び第２の電磁弁
２間の空気管路に連通していて、前記ウィンチドラムＤ
のブレーキバンドＢにつながるピストンＰと、第１の電
磁弁１が閉、第２及び第３の電磁弁２，３が開のとき、
前記ピストンに全力ブレーキ力を作動するバネを内蔵し
、第２の電磁弁２が閉、第１の電磁弁１が開のとき、前
記空気槽からの貯溜空気の流入による前記ピストン及び
バネの移動によってハーフブレーキ時を生ずるブレーキ
シリンダＣを有すると共に、上記第２及び第３の電磁弁
間の空気管路に連通していて、第１、第３の電磁弁が閉
、第２の電磁弁が開のとき、前記ブレーキシリンダＣの
バネ力により同シリンダ内の空気を導入し、前記バネ力
によるブレーキ力を任意の中間値とする圧力調整シリン
ダＣ′ を有してなることを特徴とする海底岩盤砂岩装
置におけるウィンチのブレーキ装置である。

チゼルスパッドが落下して着底直後、ウィンチドラムに
ブレーキをかけないと、ドラムの回転慣性力により回転
を続け、ワイヤーロープをたる捷せてしオい、乱巻とな
る不具合を生ずるが、本発明においては、 （Ｉ） 空気槽に一端を連通し他端を開放した空気管
路に組み入れた夫々独立して操作される３つの電磁弁中
、第２の電磁弁を閉じ、第１の電磁弁を開くと、空気槽
からの貯溜空気がブレーキシリンダのバネ力に抗してピ
ストンを押すことにより、チゼルスパッドが着底した直
後にウィンチドラムへのブレーキがゆるめられ、ハーフ
ブレーキがかかり、ウィンチドラムの回転慣性力のみを
停止するので、上記ワイヤーロープの乱巻きを防止でき
る。

（社）また本発明にあっては、第１及び第３の電磁弁を
閉じ、第２の電磁弁を開けると、ブレーキシリンダ内の
空気が上記開弁じた第２の電磁弁を通って圧力調整シリ
ンダに流入する。

それ寸で圧力調整シリンダ内の圧力は大気圧であったも
のが、それにブレーキシリンダ内の高圧空気が流入する
ことにより両シリンダ内の空気圧が均衡する。

つまり、ブレーキはブレーキシリンダ内のバネ力と空気
圧の均衡によって決まるので、圧力調整シリンダの容積
を変える事により、ウィンチドラムへのブレーキ力を任
意に変えることが出来る。

（ト）捷だ、本発明においては空気槽、それに連通ずる
空気管路、同管路に組み入れる３つの電磁弁、及びブレ
ーキシリンダ、圧力調整シリンダを設けるだけであるか
ら、構造が簡単であり操作も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は海底岩盤砂岩装置の要部を示す１部縦縦断面図
、第２図は第１図のチゼルスパッドの作用説明図で、ａ
は静止状態、ｂは楽下、Ｃはハーフブレーキ時の状態、
ｄは巻上げ時の状態を示す。 第３図、第４図は夫々従来のウィンチ等のブレーキ装置
の説明図、第５図乃至第７図は本発明によるウィンチド
ラムのブレーキ装置を示し、第５図はウィンチドラムに
ブレーキが全力かかる場合の説明図、第６図はハーフブ
レーキがかかる場合の説明図、第７図はブレーキ力を調
整する場合の説明図である。 図において、１・・・船体、７・・・チゼルスパッド、
６・・・カウンタウェイト、２・・・支柱、４・・・ワ
イヤーロープ、３・・・ウィンチ、Ｄ・・・ウィンチド
ラム、Ｂ・・・ブレーキバンド、Ａ・・・空気槽、Ｅ・
・・空気管路、１．２．３・・・電磁弁、Ｃ・・・ブレ
ーキシリンダ、Ｐ・・・ピストン、Ｓ・・・バネ、Ｃ′
・・・圧力調整シリンダ、ｐ／ ・・・ピストン、Ｈ
・・・調節バンドル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 船体中央部に多数設けられた貫通孔に夫々組込まれ
   たチゼルスパッドを支柱を介してウィンチでワイヤーロ
   ープを巻上げ、所定の位置から落下させ、その衝撃力に
   より砂岩する装置において、常に大気圧より高い所定圧
   力の空気を貯溜する空気槽を設け、該空気槽に一端を連
   通し他端を開放した空気管路に夫々独立して操作される
   第１、第２、第３の電磁弁をこの順に組入れ設置し、上
   記第１の電磁弁及び第２の電磁弁間の空気管路に連通し
   ていて、前記ウィンチドラムのブレーキバンドにつなが
   るピストンと、第１の電磁弁が閉、第２及び第３の電磁
   弁が開のとき、前記ピストンに全力ブレーキ力を作動す
   るバネを内蔵し、第２の電磁弁が閉、第１の電磁弁が開
   のとき、前記空気槽からの貯溜空気の流入による前記ピ
   ストン及びバネの移動によってハーフブレーキカを生ず
   るブレーキシリンダを有すると共に、上記第２及び第３
   の電磁弁間の空気管路に連通していて、前記ブレーキシ
   リンダのバネ力により同シリンダ内の空気を導入し、前
   記バネ力によるブレーキ力を任意の中間値とする圧力調
   整シリンダを有してなることを特徴とする海底岩盤砂岩
   装置におけるウィンチのブレーキ装置。