JP6553364B2

JP6553364B2 - 受入船

Info

Publication number: JP6553364B2
Application number: JP2015019256A
Authority: JP
Inventors: 潤一中井
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: JP2016142653A

Description

本発明は、堆積した土砂に含まれる異物を探査する技術に関する。

浚渫土を埋立材として利用する場合の作業手順の一例を示すと、水底から浚渫された浚渫土は土運船で運搬され、埋立予定水域に停泊された受入船内に投下され、ポンプによって受入船内から水底に圧送される。ところが、浚渫土には異物（セメント塊、木片、金属片、ごみなど）が混入している場合があり、異物が混入した浚渫土は埋立材としての利用に適さないため、土運船から投下する前に浚渫土中の異物の有無を調べる必要がある。従来は、土運船の船倉の周囲から作業員が棒を突き入れて異物を探査していたが、この方法では、棒が届く範囲でしか探査ができず、また、棒を斜め下向きに突き入れるため、異物の位置を正確に把握することが難しい。また、特許文献１、２などで開示されている船倉の底部を開閉させて浚渫土を投下する土運船では、船倉の底部に舷側から中央部に向かって傾斜した部分があるため、異物の有無や位置を判断しにくい。

特開平７−６９２７８号公報特開平１１−１０９６８７号公報

そこで、本発明は、堆積した土砂に含まれる異物を探査することのできる技術を提供する。

本発明は、水底から浚渫された土砂が堆積され、上部が解放された船倉を有する土運船を受け入れる受入部と、保持体と、前記受入部の上方に前記保持体が位置するように前記保持体を支持するとともに、当該受入部の上方の位置にて前記保持体を水平方向に移動させる第１移動機構と、前記保持体に保持され、前記保持体に対して上下方向に移動自在である複数の棒であって、前土運船に堆積された土砂に接触しない高さから自重によって下降して当該土砂に貫入する複数の棒とを備える、土砂に含まれる異物の探査装置とを有する受入船を提供する。

本発明によれば、堆積した土砂に含まれる異物を探査することができる。

探査装置１００を示す図。門型構造物２と保持体３を受入船１上に設置した状態を示す図。保持体３を示す図。第３移動機構４１を示す図。案内部材４５を示す図。保持体３の水平移動を示す図。保持体３のＹ軸方向の水平移動を示す図。棒４の下端の変形例を示す図。

＜実施形態＞
本発明を実施するための形態の一例について説明する。
図１は、探査装置１００を示す図である。探査装置１００は、受入船１、門型構造物２及び保持体３を備える。図２は、門型構造物２と保持体３を受入船１上に設置した状態を示す図である。図示した受入船１においては、右上が船尾であり、左下が船首である。以下の説明で用いる座標系では、受入船１の中心線と平行且つ水平方向の座標軸をＸ軸とし、Ｘ軸と垂直に交差する水平方向の座標軸をＹ軸とし、鉛直方向の座標軸をＺ軸とする。従って、Ｘ−Ｙ平面が水平面である。また、船尾から船首に向かう方向を＋Ｘ方向とし、右舷から左舷に向かう方向を＋Ｙ方向とし、上向きを＋Ｚ方向とする。

受入船１は、埋立予定水域に隣接した位置に停泊し、船体の中央に設けられた受入部１１に土運船を受け入れる。受入部１１は、平面視において船首側が開放されたコの字形に形成されており、土運船は受入船の船首側から受入部１１に進入する。受入部１１には船底が設けられておらず、土運船に積載された浚渫土は、受入部１１の下方の水底に投下される。投下された浚渫土は、受入船１に備えられたポンプによって、埋立予定水域の水底に圧送される。

門型構造物２は、桁２１と支柱２２を備える。桁２１は、Ｙ軸方向を長手方向とし、その両端は支柱２２で支持される。甲板１２の右舷側と左舷側には、Ｘ軸方向に延びる互いに平行なレール１３が設けられている。支柱２２の下端にはレール１３に対応する車輪（図示省略）が設けられており、門型構造物２がＸ軸方向に走行する。桁２１の上面には、Ｙ軸方向に延びる横行レール２３が設けられている。保持体３を吊り下げる台車３１の底部には横行レール２３に対応する車輪３２が設けられており（図３参照）、台車３１がＹ軸方向に走行する。門型構造物２や台車３１を走行させる動力としては、ウインチによる牽引や、モータによる車輪の駆動など、いかなる動力を用いてもよい。門型構造物２、レール１３及び台車３１により、クラブトロリ式門型（橋形）クレーンと同様の機能を有する第１移動機構２０が構成される。第１移動機構２０は、浚渫土が堆積される区域（土運船の船倉）の上方に保持体３が位置するように保持体３を支持するとともに保持体３を水平方向に移動させる。

図３は、保持体３を示す図である。保持体３は、底版３３と、底版３３の中央に立てられた支柱３４を有する。台車３１の底部には、第２移動機構３５が備えられている。第２移動機構３５は、支柱３４を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させることによって保持体３を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。第２移動機構３５は、例えば、油圧シリンダや電動アクチュエータなどである。保持体３には、作業員が乗り込んだ場合に作業員の落下を防止する柵３６が備えられている。

保持体３には、複数の棒４が設けられている。複数の棒４は、保持体３に保持され、保持体３に対して上下方向に移動自在である。複数の棒４は、水平面上の座標を互いに異ならせて保持体３に保持されている。棒４は、樹脂や金属などで作製された部材であり、その下端が浚渫土中の異物に突き当たったときに撓みが生じない程度の剛性を有する。この例では、保持体３の右舷側と左舷側にそれぞれ５本の棒４が備えられているが、保持体３に備えられる棒４の数は、複数であればいくつでもよい。複数の棒４のＸ方向とＹ方向の間隔は、等間隔であることが望ましい。棒４の上端には、上端の視認性を高めるための加工が施されていることが望ましい。例えば、上端から数ｃｍ程度の部分を他の部分と異なる色で着色してもよいし、上端に発光ダイオードなどの発光体を設けてもよい。

図４は、第３移動機構４１を示す図（図３のＡ部の拡大図）である。保持体３には、棒４を上下方向に移動させる第３移動機構４１が備えられている。具体的には、底版３３の上面に支柱４２が設けられており、支柱４２の上端には小型のウインチ４３が設けられている。棒４の上端には、ウインチ４３に巻き取られるロープ４４の一端が連結されており、棒４は、長手方向を鉛直方向（Ｚ軸方向）としてロープ４４によって吊り下げられる。ウインチ４３がロープ４４を巻き取ると棒４が上昇し、ウインチ４３がロープ４４を繰り出すと棒４が下降する。

図５は、案内部材４５を示す図（図３のＢ部の拡大図）である。保持体３には、棒４の移動方向を案内する案内部材４５が備えられている。具体的には、案内部材４５は、保持体３の底版３３の側端部に設けられ、底版３３と案内部材４５との間に形成される空間に棒４が通される。この空間は、底版３３及び案内部材４５と棒４との間に摩擦抵抗が生じないように、棒４の断面よりもやや大きな断面を有する。そのため、棒４は上下方向に移動自在であり、且つ、棒４の揺動が抑えられる。

保持体３には、第１移動機構２０と第２移動機構３５と第３移動機構４１に制御信号を送信する制御装置５が備えられている。制御装置５は、例えば、移動距離の入力や、移動の開始や停止を指示するキーボードなどを備え、保持体３に乗り込んだ作業員が制御装置５を操作することによって第１移動機構２０と第２移動機構３５と第３移動機構４１を制御する。

次に、探査装置１００による異物探査の仕組みについて説明する。土運船の船倉には、浚渫土が積載されている。浚渫土には、異物（セメント塊、木片、金属片、ごみなど）が混入している場合がある。浚渫土は主にヘドロ（水底に沈殿した有機物などからなる泥）であるため、ウインチ４３により棒４を下降させると、棒４の自重により棒４の下端が浚渫土の中に貫入する。貫入する深さは浚渫土の成分や状態に依存し、下端が船倉の底部に到達する場合もあり、到達しない場合もあるが、浚渫土に異物が混入していない場合には、保持体３に保持された複数の棒４の下端が貫入する深さはほぼ同じとなる。本実施形態では、棒４の上端の高さを作業員が観測するが、浚渫土に異物が混入していない場合には、観測される複数の棒４の上端の高さはほぼ同じとなる。これに対して、浚渫土に異物が混入している場合には、棒４の下端が異物に突き当たると、その棒４の上端の高さは他の棒４の上端の高さよりも高くなるため、その棒４の位置に異物が存在する可能性があると判断することができる。以下の説明では、或る棒４の下端が異物に突き当たることによりその棒４の上端の高さが他の棒４の上端の高さよりも高くなることを「高止まり」と呼ぶ。

次に、探査装置１００による異物探査の手順について説明する。
図６は、保持体３の水平移動を示す図である。同図は、受入船１の受入部１１に土運船６を進入させた状態を示す平面図であり、図の上方が受入船１の船尾側である。土運船６は、上部が開放された船倉６１を備え、浚渫された浚渫土が船倉６１に積載されている。土運船６の船倉６１の左上隅を保持体３の初期位置と定め、初期位置に対するＸ軸方向とＹ軸方向の移動距離によって保持体３の水平面上の座標を表す。また、各棒４に予め固有の番号（この例では、１から１０）を割り当てておく。異物の座標は、保持体３の水平面上の座標と高止まりした棒４の番号との組み合わせで表される。

土運船６が受入船１の受入部１１に進入すると、第１移動機構２０により保持体３を初期位置に水平移動させる。次に、初期位置において、第２移動機構３５により保持体３を下降させる。保持体３を下降させる高さは、保持体３の底版３３が浚渫土に接触しない程度の高さである。次に、第３移動機構４１により全ての棒４を下降させる。棒４の下降が停止したならば、高止まりした棒４の有無を目視で確認し、高止まりした棒４が存在する場合には、その棒４の座標を記録する。次に、第３移動機構４１により棒４を上昇させ、第１移動機構２０により保持体３を次の探査位置に水平移動させる。

図７は、保持体３のＹ軸方向の水平移動を示す図である。白丸は、水平移動前の棒４を示し、黒丸は、水平移動後の棒４を示す。距離ｄは、棒４のＹ軸方向の間隔である。図７（ａ）の例は、＋Ｙ方向に距離２ｄだけ保持体３を水平移動させた例である。図７（ｂ）の例は、＋Ｙ方向に距離ｄ／２だけ保持体３を水平移動させた例である。この場合、図７（ａ）の例と比べてＹ軸方向に２倍の密度で探査が行われる。

保持体３を水平移動させたならば、再び棒４を下降させて探査を行う。図６に示す経路で探査と水平移動を繰り返して、土運船６の船倉６１全体の探査を行う。船倉６１全体の探査が完了したならば、第２移動機構３５により保持体を上昇させ、第１移動機構２０により保持体を初期位置に水平移動させる。なお、保持体３の初期位置や水平移動の経路や一度に水平移動させる距離は、この例に限定されない。

本実施形態によれば、複数の棒４の上端の高さを観測するだけで異物の有無と位置が判るので、浚渫土に含まれる異物を容易に探査することができる。
また、複数の棒４が水平面上の座標を互いに異ならせて保持体３に保持されているので、複数の棒４の上端の高さの比較により、異物の有無や位置を容易に判断することができる。
また、土運船６の船倉６１の底部に舷側から中央部に向かって傾斜した部分がある場合であっても、異物の有無や位置を容易に判断することができる。
また、第１移動機構２０を用いて保持体３を水平移動させることにより、土運船６の船倉６１全体の探査を行うことができる。

＜変形例＞
上記の実施形態を以下のように変形してもよい。また、複数の変形例を組み合わせてもよい。
＜１＞
保持体３又は棒４の水平面上の座標を記録する記録手段を探査装置１００に備えるようにしてもよい。例えば、制御装置５にコンピュータを接続し、このコンピュータが、保持体３の初期位置を原点として、制御装置５に入力されたＸ座標及びＹ座標を原点の座標に加算して水平移動後の保持体の座標を算出し、算出された座標を記録する。そして、作業員が高止まりした棒４の番号をコンピュータに入力し、その番号を保持体の座標と対応付けて記録する。

＜２＞
上記の記録手段が、複数の棒４の下端が浚渫土に貫入させられたときに、一の棒４の上下方向における位置が他の棒４の上下方向における位置よりも高い場合に、当該一の棒４の水平面上の座標を記録するようにしてもよい。例えば、棒４の上端の高さを自動的に計測し、その高さに基づいて棒４の高止まりをコンピュータが判定し、高止まりと判定した棒４の座標を記録するようにしてもよい。高止まりの判定は、例えば、複数の棒４の上端の高さを相互に比較し、或る棒４の上端の高さが他の棒４の上端の高さよりも所定値以上上回った場合に、その棒４の位置に異物が存在すると判定してもよい。棒４の上端の高さは、衛星航法システムや光学測量機などを用いて計測してもよい。

＜３＞
棒４を動力で押し下げるようにしてもよい。例えば、第３移動機構４１を構成するウインチ４３の代わりに電動アクチュエータなどを設けて、棒４を強制的に浚渫土に押し込むようにしてもよい。この構成によれば、棒４の自重だけでは棒４が貫入しにくい性状の浚渫土の場合でも、異物を探査することができる。

＜４＞
複数の棒４を保持した保持体３を埋立予定水域近傍の岸壁などに設けてもよい。例えば、土運船６を岸壁に係留し、複数関節のアームを有する重機（油圧ショベル、高所作業車など）のアームの先端に保持体３を取り付けて、この重機を第１移動機構２０及び第２移動機構３５として用いて異物の探査を行ってもよい。
また、自然に堆積した土砂の中に廃棄物などの異物が埋まっている場合がある。例えば、都市部の河川や用水路、排水路など、河床が比較的平坦な場所における異物の探査に本発明は好適である。つまり、本発明は、浚渫土に含まれる異物の探査に限定されず、自然に堆積した土砂に含まれる異物の探査にも適用できる。

＜５＞
制御装置５は、受入船１の甲板１２に設けられていてもよい。この場合、作業員が甲板１２上で制御装置５を操作し、棒４の位置を甲板１２上から観測するようにしてもよい。また、作業員が制御装置５を操作する代わりに、コンピュータで第１移動機構２０、第２移動機構３５、第３移動機構４１を制御することにより、決められた移動量及び移動方向に従って保持体３や棒４を移動させるようにしてもよい。

＜６＞
棒４の表面に、長手方向の距離を表す目盛が設けられていてもよい。目盛は、例えば、一定の長さ毎に交互に色を異ならせた塗色を棒４の表面に施したものなど、視認性の高いものが望ましい。

＜７＞
高止まりした棒４を特定することは必須でなく、保持体３の座標だけを特定してもよい。なぜならば、保持体３の座標によって異物の位置を大まかに特定することができるからである。

＜８＞
図８は、棒４の下端の変形例を示す図である。棒４Ａは、下端が先細りの形状に形成された例である。浚渫土が硬いために棒４の下端が浚渫土の表層付近に留まってしまう場合、異物の探査が困難になるが、棒４Ａによれば、一律な断面の棒４と比べて下端が浚渫土に貫入しやすいから、浚渫土が硬い場合でも異物を探査しやすくなる。
棒４Ｂは、下端が先太りの形状に形成された例である。棒４Ｂによれば、一律な断面の棒４と比べて下端の面積が広いから、一度の貫入工程で棒４と比べて広い範囲の探査を行うことができる。棒４Ｂは、浚渫土が軟らかい場合に好適である。

棒４Ｃは、下端が網状に形成された例である。棒４Ｂは、棒４と比べて下端の面積が広いため、浚渫土に貫入しにくくなるが、棒４Ｃによれば、浚渫土の粒子や水分が網目を通り抜けるから、棒４Ｂと比べて下端が浚渫土に貫入しやすくなる。網目の大きさは、想定される異物が網目を通過しない程度の大きさに設定されている。

また、棒４Ｃは、以下の効果も奏する。下降させた棒４の下端が異物に突き当たった後、棒４が異物を脇に押しのけながらさらに下降したり、棒４が横方向にぶれて異物の脇を通ったりしてしまうと、異物を発見できないおそれがある。これに対して、棒４Ｃは、棒４と比べて、その網状の形状により下端が異物の表面に留まりやすく異物からずれにくいから、異物が発見されやすくなる。また、棒４Ｃが浚渫土に貫入させられたときに、仮に異物が網目を通過したとしても、棒４Ｃを水面より高い位置に引き上げたときにその異物が網目に引っ掛かっていれば、目視により異物を発見することが可能となる。

棒４Ｄは、下端が櫛状に形成された例である。棒４Ｄによれば、浚渫土の粒子や水分が櫛の歯と歯の間から横方向に流出するから、棒４Ｂと比べて下端が浚渫土に貫入しやすくなる。櫛の歯の間隔は、想定される異物が歯と歯の間に噛み込まれない程度の間隔に設定されている。また、棒４Ｃは、棒４と比べて、その櫛状の形状により下端が異物の表面に留まりやすく異物からずれにくいから、異物が発見されやすくなる。

浚渫土の性状に応じて棒４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄのいずれかを選択して保持体３に取り付けるようにしてもよい。また、棒４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの形状のアタッチメントを浚渫土の性状に応じて選択して棒４の下端に取り付けるようにしてもよい。また、網目の大きさの異なる複数種類の棒４Ｃを用意しておき、異物の大きさに応じた棒４Ｃを選択するようにしてもよい。また、櫛の歯の間隔の異なる複数種類の棒４Ｄを用意しておき、異物の大きさに応じた棒４Ｄを選択するようにしてもよい。

１００探査装置、１受入船、１１受入部、１２甲板、１３レール、２門型構造物、２０第１移動機構、２１桁、２２支柱、２３横行レール、３保持体、３１台車、３２車輪、３３底版、３４支柱、３５第２移動機構、３６柵、４棒、４１第３移動機構、４２支柱、４３ウインチ、４４ロープ、４５案内部材、５制御装置、６土運船、６１船倉

Claims

水底から浚渫された土砂が堆積され、上部が解放された船倉を有する土運船を受け入れる受入部と、
保持体と、前記受入部の上方に前記保持体が位置するように前記保持体を支持するとともに、当該受入部の上方の位置にて前記保持体を水平方向に移動させる第１移動機構と、前記保持体に保持され、前記保持体に対して上下方向に移動自在である複数の棒であって、前記土運船に堆積された土砂に接触しない高さから自重によって下降して当該土砂に貫入する複数の棒とを備える、土砂に含まれる異物の探査装置と
を有する受入船。