特開 2024-105134 汚濁拡散抑制装置および汚濁拡散抑制方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024105134

(43)【公開日】2024-08-06

(54)【発明の名称】汚濁拡散抑制装置および汚濁拡散抑制方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/92 20060101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

E02F3/92 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009712

(22)【出願日】2023-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】000219406

【氏名又は名称】東亜建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】内海 曉人

(72)【発明者】

【氏名】長澤 太一

(72)【発明者】

【氏名】古賀 諒太

(57)【要約】

【課題】ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドによって水底の土砂を掘削するときに生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制装置の重厚長大化を回避しつつ、汚濁の拡散を効果的に抑制できる汚濁拡散抑制装置および汚濁拡散抑制方法を提供する。
【解決手段】カッターヘッド５の上方に設ける汚濁拡散抑制カバー２１のカッターヘッド５の後端から先端側に向かって張り出す長さＬ２を、カッターヘッド５の回転軸６の延在方向において、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法Ｌ１の３０％以上５０％以下の長さに設定した状態で、カッターヘッド５により水底Ｂの土砂Ｓの掘削を行うことで汚濁Ｄの拡散を抑制する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドの上方に設けられた汚濁拡散抑制カバーを有する汚濁拡散抑制装置において、
前記カッターヘッドの回転軸の延在方向において、前記汚濁拡散抑制カバーの前記カッターヘッドの後端から先端側に向って張り出す長さが、前記カッターヘッドの後端から先端までの長さ寸法の３０％以上５０％以下の長さであることを特徴とする汚濁拡散抑制装置。

【請求項2】

前記汚濁拡散抑制カバーが、前記カッターヘッドの上方に配置されていて前記カッターヘッドの後端から前記カッターヘッドの先端側に延在する天板部と、前記天板部の先端部から前記回転軸に向かって延在する前板部とを有している請求項１に記載の汚濁拡散抑制装置。

【請求項3】

前記汚濁拡散抑制カバーが、前記汚濁拡散抑制カバーの後端部を支点にして上下方向に回動可能な構成である請求項１または２に記載の汚濁拡散抑制装置。

【請求項4】

前記カッターヘッドの上方から前記カッターヘッドに向かって水を噴射する噴射部が前記汚濁拡散抑制カバーに設置されている請求項１または２に記載の汚濁拡散抑制装置。

【請求項5】

ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドによって水底の土砂を掘削するときに生じる汚濁の拡散を、前記カッターヘッドの上方に設けた汚濁拡散抑制カバーによって抑制する汚濁拡散抑制方法において、
前記カッターヘッドの回転軸の延在方向において、前記汚濁拡散抑制カバーの前記カッターヘッドの後端から先端側に向かって張り出す長さを、前記カッターヘッドの後端から先端までの長さ寸法の３０％以上５０％以下の長さに設定した状態で、前記カッターヘッドにより前記土砂の掘削を行うことを特徴とする汚濁拡散抑制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚濁拡散抑制装置および汚濁拡散抑制方法に関し、さらに詳しくは、ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドによって水底の土砂を掘削するときに生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制装置の重厚長大化を回避しつつ、汚濁の拡散を効果的に抑制できる汚濁拡散抑制装置および汚濁拡散抑制方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ポンプ浚渫船を用いた水底の土砂の浚渫作業では、船体とともにラダーを水平方向に旋回させながら、ラダーの先端部に設けられた回転するカッターヘッドによって水底の土砂を掘削し、その掘削した土砂を吸入手段によって吸入することで水底を浚渫する。カッターヘッドによって水底の土砂を掘削するときには、吸入手段に吸入されなかった土砂がカッターヘッドの上方に拡散することで汚濁が生じる。

【0003】

特許文献１に記載の浮泥拡散防止方法では、汚濁の拡散を抑制する装置として、カッターヘッドの外周側面の上方に、カッターヘッドの後端から先端まで張り出す円弧状のカッターヘッドフードを設けている。しかしながら、カッターヘッドは巨大であるため、カッターヘッドの後端から先端まで張り出すカッターヘッドフードのサイズと重量は非常に大きくなる。カッターヘッドフードの重量が大きいとラダーを回動させる回動手段にかかる負荷も大きくなる。また、カッターヘッドフードがカッターヘッドの先端まで張り出しているため、カッターヘッドフードが水底の未掘削部分に衝突して破損するリスクが比較的高いという問題もある。それ故、汚濁拡散抑制装置の重厚長大化を回避しつつ、汚濁の拡散を効果的に抑制するには改善の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭５１－３９９３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドによって水底の土砂を掘削するときに生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制装置の重厚長大化を回避しつつ、汚濁の拡散を効果的に抑制できる汚濁拡散抑制装置および汚濁拡散抑制方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の汚濁拡散抑制装置は、ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドの上方に設けられた汚濁拡散抑制カバーを有する汚濁拡散抑制装置において、前記カッターヘッドの回転軸の延在方向において、前記汚濁拡散抑制カバーの前記カッターヘッドの後端から先端側に向って張り出す長さが、前記カッターヘッドの後端から先端までの長さ寸法の３０％以上５０％以下の長さであることを特徴とする。

【0007】

本発明の汚濁拡散抑制方法は、ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドによって水底の土砂を掘削するときに生じる汚濁の拡散を、前記カッターヘッドの上方に設けた汚濁拡散抑制カバーによって抑制する汚濁拡散抑制方法において、前記カッターヘッドの回転軸の延在方向において、前記汚濁拡散抑制カバーの前記カッターヘッドの後端から先端側に向かって張り出す長さを、前記カッターヘッドの後端から先端までの長さ寸法の３０％以上５０％以下の長さに設定した状態で、前記カッターヘッドにより前記土砂の掘削を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ポンプ浚渫船が備えているカッターヘッドによって水底の土砂を掘削するときに生じる汚濁の大部分はカッターヘッドの後方に向かって上昇するので、カッターヘッドの上方に設ける汚濁拡散抑制カバーのカッターヘッドの後端から先端側に向かって張り出す長さを、カッターヘッドの後端から先端までの長さ寸法の３０％以上５０％以下の長さに設定することで、汚濁拡散抑制装置の重厚長大化を回避しつつ、汚濁の拡散を効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の汚濁拡散抑制装置を搭載したポンプ浚渫船の実施形態を側面視で例示する説明図である。

【図2】図１のポンプ浚渫船を平面視で例示する説明図である。

【図3】図１のカッターヘッドと汚濁拡散抑制装置を断面視で例示する説明図である。

【図4】図１のカッターヘッドと汚濁拡散抑制装置を断面視で例示する説明図である。

【図5】図１のカッターヘッドで水底の土砂を掘削している状況を断面視で例示する説明図である。

【図6】図１のカッターヘッドによって水底の土砂をオーバーカットで掘削している状況を断面視で例示する説明図である。

【図7】図１のカッターヘッドによって水底の土砂をアンダーカットで掘削している状況を断面視で例示する説明図である。

【図8】本発明の汚濁拡散抑制装置を搭載したポンプ浚渫船の別の実施形態を断面視で例示する説明図である。

【図9】図８のカッターヘッドによって水底の土砂をオーバーカットで掘削している状況を断面視で例示する説明図である。

【図10】図８のカッターヘッドによって水底の土砂をアンダーカットで掘削している状況を断面視で例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の汚濁拡散抑制装置および汚濁拡散抑制方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0011】

図１～図７に例示する本発明の汚濁拡散抑制装置２０は、ポンプ浚渫船１により水底Ｂの浚渫を行う施工に使用される。ポンプ浚渫船１による浚渫作業では、例えば、港湾に大型の船舶が入港可能な航路を造成するために、水底Ｂの土砂Ｓを浚渫して、水底Ｂに港湾から沖側へと延在する凹路Ｃを形成する。

【0012】

図１および図２に例示するように、ポンプ浚渫船１は、船体２の後部に設けられたスパッド３（３ａ、３ｂ）と、船体２の前部に設けられて船体２の前方に向かって延在するラダー４とを備えている。ポンプ浚渫船１はさらに、ラダー４の先端に設けられた水底Ｂの土砂Ｓを掘削するカッターヘッド５と、カッターヘッド５が嵌合した回転軸６を回転させる駆動部７と、カッターヘッド５によって掘削された土砂Ｓを吸入する吸入手段８とを備えている。ポンプ浚渫船１はさらに、水底Ｂに打ち込まれたスパッド３を支点にして船体２とともにラダー４を水平方向に旋回させる旋回手段９と、ラダー４の後端部を回転軸としてラダー４を上下方向に回動させる回動手段１０とを備えている。

【0013】

ポンプ浚渫船１の船体２の後部には、上下方向に延在する２本のスパッド３ａ、３ｂが船体２の船幅方向に間隔をあけて配置されている。それぞれのスパッド３ａ、３ｂは船体２に対して上下方向に昇降可能な構成になっている。ラダー４の後端部は船体２に固定された軸支部に回転可能に軸支されている。ラダー４は、後端部を回転軸として船体２に対して上下方向に回動する。

【0014】

図４に例示するように、カッターヘッド５は複数の掘削刃５ａと環状部５ｂを有していて、それぞれの掘削刃５ａの後端部が環状部５ｂに接合された構造になっている。図示していないがそれぞれの掘削刃５ａには多数の歯が設けられている。カッターヘッド５の中心部に設けられた回転軸６を駆動部７によって回転駆動させることで、ラダー４に対してカッターヘッド５が一方向に回転する構成になっている。

【0015】

本発明では、ポンプ浚渫船１の船体２側からカッターヘッド５を見て、カッターヘッド５が回転する方向を一方向とし、その一方向と逆の方向を他方向とする。この実施形態では、船体２側からカッターヘッド５を見て、カッターヘッド５を右方向（時計回り）に回転させる構成とし、上面視でポンプ浚渫船１の船体２の右方向（右舷側）を一方向とし、船体２の左方向（左舷側）を他方向とする。

【0016】

吸入手段８は、カッターヘッド５の下部の後方に配置された土砂吸入口８ａと、土砂吸入口８ａから吸入された土砂Ｓおよび水Ｗが流入する吸入管８ｂと、吸入管８ｂに接続されたポンプ８ｃとを有している。吸入管８ｂはラダー４の内側に配置されていて、ラダー４の先端部からポンプ浚渫船１の外部に配置されている土砂Ｓの貯留場（土捨て場）まで延在している。この実施形態では、ポンプ８ｃをポンプ浚渫船１に搭載しているが、ポンプ８ｃは例えば、ポンプ浚渫船１の外部に設けることもできる。

【0017】

旋回手段９は、ラダー４に設置された一対のリール部９ａ、９ｂと、それぞれのリール部９ａ、９ｂに巻回されたワイヤ９ｃ、９ｄとを有している。一方のリール部９ａから繰り出されたワイヤ９ｃが船体２の右舷側に延在し、他方のリール部９ｂから繰り出されたワイヤ９ｄが船体２の左舷側に延在し、それぞれのワイヤ９ｃ、９ｄの先端部は、船体２から船幅方向に離間した水底Ｂにアンカーなどを用いて固定されている。この旋回手段９では、一対のリール部９ａ、９ｂにより一対のワイヤ９ｃ、９ｄの繰り出しと巻き取りを行うことで、水底Ｂに打ち込んだスパッド３ｂを支点にして船体２およびラダー４を水平方向に旋回させる。

【0018】

回動手段１０は、船体２の前部に設けられた支持フレーム１０ａと、船体２に設置されたウインチ１０ｂと、ウインチ１０ｂから繰り出された複数本の吊ワイヤ１０ｃと、吊具１０ｄと、複数本の鎖１０ｅとを有している。ウインチ１０ｂから繰り出された複数本の吊ワイヤ１０ｃはそれぞれ、支持フレーム１０ａの先端部に設けられたシーブに架け回されていて、シーブから下方に延在する複数本の吊ワイヤ１０ｃの下端部が吊具１０ｄに接続されている。そして、吊具１０ｄの下部に接続されている複数本の鎖１０ｅの下端部がラダー４の前部に接続されている。この回動手段１０は、ウインチ１０ｂのドラムを回転させて吊ワイヤ１０ｃの繰り出し長さを変更することで、ラダー４を船体２に対して上下方向に回動させる。ウインチ１０ｂの回動を停止させると船体２に対するラダー４の回動が停止してラダー４は停止した傾斜角度で固定された状態となる。

【0019】

図２に例示するように、ポンプ浚渫船１による浚渫作業では、ポンプ浚渫船１の船体２の後部に設けられている片方のスパッド３ｂを水底Ｂに打ち込んだ状態にする。そして、回動手段１０によりラダー４の傾斜角度を設定するとともに、旋回手段９により水底Ｂに打ち込んでいるスパッド３ｂを支点にして船体２とともにラダー４を水平方向に一往復以上旋回させて、ラダー４の先端に設けられた一方向に回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削する。そして、その掘削した土砂Ｓを施工水域の水Ｗとともに吸入手段８により吸入して水底Ｂの土砂Ｓを浚渫する。ポンプ浚渫船１による浚渫作業では、水底Ｂに打ち込んだ片方のスパッド３ｂを支点としてカッターヘッド５を平面視で円弧状に旋回させて浚渫する作業と、船体２を前進させる作業とを交互に繰り返すことで、凹路Ｃを形成する。

【0020】

前述したポンプ浚渫船１による浚渫作業では、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削する際に、土砂吸入口８ａに吸入されなかった土砂Ｓがカッターヘッド５の上方に拡散することで汚濁Ｄが生じる。汚濁Ｄが広範囲に拡散すると水中環境に悪影響であるため、汚濁Ｄの拡散を抑制することが重要となる。

【0021】

そこで、本発明者らは、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削するときに生じる汚濁Ｄの拡散状況の分析と、汚濁Ｄの拡散を抑制するのに有効な対策を考察することを目的として、ラダー４、カッターヘッド５および吸入手段８を模した実寸の１０分の１のスケールのモデルを製作し、そのモデルにより水槽の底に溜めた土砂Ｓを水中で浚渫する水理実験を行った。その水理実験では、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削する場合とアンダーカットで掘削する場合について、それぞれの場合での汚濁Ｄの拡散状況を動画撮影して画像解析を行い、それぞれの場合での汚濁Ｄの拡散状況を分析した。

【0022】

図５は、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削している状況を示している。図５の黒塗りの大きな矢印は、浚渫時に生じる汚濁Ｄが拡散する方向を模式的に示している。図５に例示するように、土砂吸入口８ａはカッターヘッド５の下部の後方（船体２側）に設けられているので、カッターヘッド５は、掘削した土砂Ｓと水Ｗが土砂吸入口８ａに効率的に流入するように、それぞれの掘削刃５ａが掘削した土砂Ｓを後方に誘導する構造になっている。それ故、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削するときに生じる汚濁Ｄの大部分は回転する掘削刃５ａに伴って後方に向かって上昇する。

【0023】

図６は、旋回手段９により船体２およびラダー４を一方向に旋回させて、一方向に回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削している状況を示している。図７は、旋回手段９により船体２およびラダー４を他方向に旋回させて、一方向に回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをアンダーカットで掘削している状況を示している。図６および図７はそれぞれ、カッターヘッド５を前方から船体２側に向かって見た状況を示している。それ故、図６および図７では、紙面左側が一方向となり、紙面右側が他方向となっている。

【0024】

図６および図７の白抜きの大きな矢印は、旋回手段９により船体２およびラダー４を旋回（移動）させている方向を示している。図６および図７の細い実線の矢印は、カッターヘッド５の回転方向を示している。図６および図７の細い破線の矢印は、カッターヘッド５の掘削刃５ａによって掘削された土砂Ｓが移動する方向を模式的に示している。図６および図７の黒塗りの大きな矢印は、浚渫時に生じる汚濁Ｄの拡散する方向を模式的に示している。

【0025】

図６に例示するように、旋回手段９により船体２およびラダー４を一方向に旋回させて、一方向に回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削する際には、カッターヘッド５の掘削刃５ａが水底Ｂの未掘削部分に対して上方から接近して、掘削刃５ａが水底Ｂの未掘削部分の土砂Ｓを上から下に向かって掘削する。即ち、カッターヘッド５の掘削刃５ａによって水底Ｂの未掘削部分の浅い部分から深い部分に向かって掘削する。

【0026】

細い破線の矢印で示すように、掘削刃５ａによって掘削された土砂Ｓは、回転する掘削刃５ａに伴って他方向に向かって移動し、掘削された一部の土砂Ｓは土砂吸入口８ａに水Ｗとともに流入し、土砂吸入口８ａに流入しなかった残りの土砂Ｓは土砂吸入口８ａの他方向に流れる。そして、土砂吸入口８ａに流入しなかった土砂Ｓの一部がカッターヘッド５の他方向に流れることで、水底Ｂ付近に汚濁Ｄが生じる。また、土砂吸入口８ａに流入しなかった土砂Ｓの一部は、回転するカッターヘッド５に伴って上方に舞い上がり、カッターヘッド５の上方でも汚濁Ｄが生じる。そして、そのカッターヘッド５の上方で生じている汚濁Ｄは回転するカッターヘッド５によって生じる一方向への水流に伴って、カッターヘッド５の上方で一方側に流れていく。

【0027】

図７に例示するように、旋回手段９により船体２およびラダー４を他方向に旋回させて、一方向に回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをアンダーカットで掘削する際には、カッターヘッド５の掘削刃５ａが水底Ｂの未掘削部分に対して下方から接近して、掘削刃５ａが水底Ｂの未掘削部分の土砂Ｓを下から上に向かって掘削する。即ち、カッターヘッド５の掘削刃５ａによって水底Ｂの未掘削部分の深い部分から浅い部分に向かって掘削する。

【0028】

細い破線の矢印で示すように、掘削刃５ａによって掘削された土砂Ｓは、回転する掘削刃５ａに伴って上方向に向かって流れて、掘削された土砂Ｓと水Ｗとがカッターヘッド５によって撹拌され、撹拌された土砂Ｓおよび水Ｗの一部が土砂吸入口８ａに流入する。土砂吸入口８ａに流入しなかった一部の土砂Ｓは他方向に流れて水底Ｂ付近に汚濁Ｄが生じる。また、土砂吸入口８ａに流入しなかった他の土砂Ｓは、回転するカッターヘッド５に伴って上方に舞い上がることで汚濁Ｄを発生させ、その汚濁Ｄは回転するカッターヘッド５によって生じる水流により、カッターヘッド５の上方で一方側に流れていく。

【0029】

水理実験を行って汚濁Ｄの拡散状況を分析した結果、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削する場合とアンダーカットで掘削する場合のいずれも、カッターヘッド５の後方に向かって上昇する汚濁Ｄの大部分は、カッターヘッド５の後端から先端側に向かう距離が、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法の３０％以下の範囲で、カッターヘッド５の上方に拡散していることが分かった。また、カッターヘッド５の後端から先端側に向かう距離が、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法の５０％を超えた範囲では、カッターヘッド５の上方に拡散する汚濁Ｄが少ないことが分かった。

【0030】

本発明者らは、前述した分析結果から、重厚長大化を回避しつつ、浚渫時の汚濁Ｄの拡散を効果的に抑制できる汚濁拡散抑制装置２０を考案した。そして、水理実験を繰り返し行うことで、汚濁Ｄの拡散を抑制するのに好適な汚濁拡散抑制装置２０の形状や寸法などを分析した。以下に、本発明の汚濁拡散抑制装置２０の構成を説明する。

【0031】

図３および図４に例示するように、本発明の汚濁拡散抑制装置２０は、カッターヘッド５の上方に設けられた汚濁拡散抑制カバー２１を有している。図３に例示するように、汚濁拡散抑制カバー２１は、カッターヘッド５の回転軸６の延在方向において、汚濁拡散抑制カバー２１のカッターヘッド５の後端からカッターヘッド５の先端側に向って張り出す長さＬ２が、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法Ｌ１の３０％以上５０％以下の長さに設定されている。この実施形態のカッターヘッド５では、環状部５ｂの後端の位置がカッターヘッド５の後端となる。環状部５ｂを有さない構造のカッターヘッド５の場合には、掘削刃５ａの後端の位置がカッターヘッド５の後端となる。図３では、回転軸６の軸中心Ｃの軸線を一点鎖線で示している。汚濁拡散抑制カバー２１は、回転軸６よりも上方に位置している。

【0032】

この実施形態の汚濁拡散抑制カバー２１は、天板部２１ａ、前板部２１ｂ、一対の側板部２１ｃおよび後板部２１ｄを有して構成されている。この実施形態の汚濁拡散抑制カバー２１は、汚濁拡散抑制カバー２１の後端部に設けられた固定部２２によってラダー４に固定されている。

【0033】

図３および図４に例示するように、天板部２１ａは、カッターヘッド５の上方に配置されていてカッターヘッド５の後端からカッターヘッド５の先端側に延在している。この実施形態の天板部２１ａは、カッターヘッド５の後方まで延在している。天板部２１ａは幅方向（左右方向）においてカッターヘッド５の一方側端部の位置から他方側端部の位置まで延在している。天板部２１ａが平板形状である場合を例示しているが、天板部２１ａは例えば、湾曲した形状にすることもできる。

【0034】

前板部２１ｂは天板部２１ａの先端から回転軸６に向かって延在している。前板部２１ｂは幅方向において天板部２１ａの一方側端部の位置から他方側端部の位置まで延在している。この実施形態の前板部２１ｂは、天板部２１ａの先端部から回転軸６の延在方向と直交する上下の方向に対して平行に延在している。言い換えると、天板部２１ａと前板部２１ｂとのなす角度は直角に設定されている。前板部２１ｂは例えば上端部から下端部にかけて、回転軸６の延在方向と直交する上下の方向に対して前方側に傾斜した構成や後方側に傾斜した構成にすることもできる。即ち、天板部２１ａと前板部２１ｂとのなす角度を鈍角に設定することもできるし、鋭角に設定することもできる。

【0035】

天板部２１ａの一方側端と他方側端にそれぞれ側板部２１ｃが設けられている。それぞれの側板部２１ｃは、天板部２１ａの後端から先端まで延在している。この実施形態のそれぞれの側板部２１ｃは、回転軸６の延在方向に対して平行に延在している。言い換えると、天板部２１ａと側板部２１ｃとのなす角度は直角に設定されている。側板部２１ｂは例えば上端部から下端部にかけて回転軸６の延在方向に対して内側（回転軸６側）に傾斜した構成や外側に傾斜した構成にすることもできる。即ち、天板部２１ａと側板部２１ｃとのなす角度を鋭角に設定することもできるし、鈍角に設定することもできる。この実施形態では、回転軸６の延在方向と直交する上下の方向において、それぞれの側板部２１ｃの前端部の長さＨ４は、前板部２１ｂの長さＨ２よりも長く設定されている。例えば、それぞれの側板部２１ｃの前端部の長さＨ４と前板部２１ｂの長さＨ２を同じ長さに設定することもできる。

【0036】

後板部２１ｄは天板部２１ａの後端から回転軸６に向かって延在している。後板部２１ｄは幅方向において天板部２１ａの一方側端部から他方側端部まで延在している。この実施形態の後板部２１ｄは、天板部２１ａの後端部から回転軸６の延在方向と直交する上下の方向に対して平行に延在している。後板部２１ｄはラダー４の先端部の上部にまで延在していて、後板部２１ｄの後方に汚濁Ｄが漏れない構造になっている。後板部２１ｄの下端部が固定部２２によってラダー４の先端部の上部に固定されている。

【0037】

図３に例示するように、回転軸６の延在方向において、汚濁拡散抑制カバー２１の後端から先端までの長さＬ３は、例えば、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法Ｌ１の４０％以上９０％以下の長さに設定するとよい。回転軸６の延在方向と直交する上下の方向において、回転軸６の軸中心Ｃから汚濁拡散抑制カバー２１の上端までの距離Ｈ１は、例えば、回転軸６の軸中心Ｃからカッターヘッド５の外周端までの長さであるカッターヘッド５の半径Ｒの１２０％以上１８０％以下の長さに設定するとよい。

【0038】

回転軸６の延在方向と直交する上下の方向において、前板部２１ｂの回転軸６に向かう突出長さＨ２は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの５％以上２０％以下の長さに設定するとよい。回転軸６の延在方向と直交する上下の方向において、前板部２１ｂの下端から回転軸６の軸中心Ｃまでの距離Ｈ３は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの１１０％以上１７５％以下の長さに設定するとよい。回転軸６の延在方向と直交する上下の方向において、側板部２１ｃの先端部での上端から下端まで長さＨ４は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの１０％以上４０％以下の長さに設定するとよい。

【0039】

前板部２１ｂの下端からカッターヘッド５までの最短離間距離Ｄ１は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの１０％以上５０％以下の長さに設定するとよい。より具体的には、前述した最短離間距離Ｄ１は、例えば、１５０ｍｍ以上７５０ｍｍ以下に設定するとよい。回転軸６の延在方向と直交する上下の方向において、汚濁拡散抑制カバー２１の内側の上面（天板部２１ａの下面）からカッターヘッド５の外周端までの離間距離Ｄ２は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの１０％以上５０％以下の長さに設定するとよい。より具体的には、前述した離間距離Ｄ２は、例えば、１５０ｍｍ以上７５０ｍｍ以下に設定するとよい。

【0040】

図４で例示している汚濁拡散抑制カバー２１の断面は、カッターヘッド５の後端の位置での汚濁拡散抑制カバー２１の断面を示している。図４に例示するように、カッターヘッド５の後端の位置での汚濁拡散抑制カバー２１の断面における側板部２１ｃの突出長さＨ５は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの３０％以上８０％以下の長さに設定するとよい。より具体的には、前述した突出長さＨ５は、例えば、４５０ｍｍ以上１２００ｍｍ以下に設定するとよい。カッターヘッド５の後端の位置での汚濁拡散抑制カバー２１の断面における、回転軸６の延在方向と直交する上下の方向での側板部２１ｃの下端から回転軸６の軸中心Ｃまで距離Ｈ６は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの６０％以上１００％以下の長さに設定するとよい。

【0041】

カッターヘッド５の後端の位置での汚濁拡散抑制カバー２１の断面における、回転軸６の延在方向と直交する上下の方向での側板部２１ｃの下端からカッターヘッド５の上端までの距離Ｈ７は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの０％以上４０％以下の長さに設定するとよい。より具体的には、前述した距離Ｈ７は、例えば、０ｍｍ以上６００ｍｍ以下に設定するとよい。回転軸６の延在方向と直交する左右の方向において、汚濁拡散抑制カバー２１の一方側の外側端から他方側の外側端までの長さＷ１は、カッターヘッド５の直径２Ｒの９０％以上１４０％以下の長さに設定するとよい。側板部２１ｃの下端からカッターヘッド５の後端（環状部５ｂ）までの最短離間距離Ｄ３は、例えば、カッターヘッド５の半径Ｒの１０％以上５０％以下の長さに設定するとよい。より具体的には、前述した最短離間距離Ｄ３は、例えば、１５０ｍｍ以上７５０ｍｍ以下に設定するとよい。

【0042】

本発明の汚濁拡散抑制方法では、ポンプ浚渫船１に汚濁拡散抑制カバー２１を有する汚濁拡散抑制装置２０を設置した状態で、カッターヘッド５により水底Ｂの土砂Ｓの掘削を行う。汚濁拡散抑制装置２０を設置した後のポンプ浚渫船１による浚渫作業の作業手順は上述した作業手順と同様である。

【0043】

上述したように、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削するときに生じる汚濁Ｄの大部分はカッターヘッド５の後方に向かって上昇する。それ故、本発明では、カッターヘッド５の上方に設ける汚濁拡散抑制カバー２１のカッターヘッド５の後端から先端側に向かって張り出す長さＬ２を、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法Ｌ１の３０％以上５０％以下の長さに設定することで、汚濁拡散抑制装置２０の重厚長大化を回避しつつ、汚濁Ｄの拡散を効果的に抑制できる。

【0044】

図６および図７に例示するように、汚濁拡散抑制装置２０を設置した状態でカッターヘッド５により土砂Ｓを掘削する水理実験を行った結果、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削する場合とアンダーカットで掘削する場合のいずれも、カッターヘッド５の後方に向かって上昇する汚濁Ｄの大部分を汚濁拡散抑制カバー２１によって効果的に抑えられることが確認できた。

【0045】

さらに本発明では、汚濁拡散抑制カバー２１の張り出す長さＬ２を、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法Ｌ１の３０％以上５０％以下の長さに設定することで、汚濁拡散抑制カバー２１が水底Ｂの未掘削部分に衝突して破損するリスクも大幅に低減できる。汚濁拡散抑制カバー２１がカッターヘッド５による土砂Ｓの掘削を阻害するリスクも大幅に低減できる。それ故、簡素な構成でありながら、ポンプ浚渫の作業効率をほとんど低下させることなく、ポンプ浚渫において生じる汚濁Ｄの拡散を効果的に低減できる。それ故、本発明は、当業者にとって非常に有用である。この汚濁拡散抑制カバー２１の張り出す長さＬ２をあえて短くする技術的思想は、本発明者らが水理実験を繰り返し行うことで新たに見出したものであり、従来では想起されていないものである。

【0046】

この実施形態のように、汚濁拡散抑制カバー２１が、天板部２１ａおよび前板部２１ｂを有する構成にすると、天板部２１ａによって上昇する汚濁Ｄを抑えつつ、汚濁拡散抑制カバー２１の内側に流れ込んだ汚濁Ｄが汚濁拡散抑制カバー２１の前方から上方に流出することを前板部２１ｂによって効果的に抑制できる。それ故、汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。さらに、汚濁拡散抑制カバー２１が、後板部２１ｄを有する構成にすると、汚濁拡散抑制カバー２１の内側に流れ込んだ汚濁Ｄが汚濁拡散抑制カバー２１の後方に流出することを後板部２１ｄによって効果的に抑制できる。それ故、汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。

【0047】

汚濁拡散抑制カバー２１が、一方向に回転するカッターヘッド５の一方側に側板部２１ｃを有する構成にすると、一方向に回転するカッターヘッド５に伴ってカッターヘッド５の上方で一方側に流れる汚濁Ｄが、汚濁拡散抑制カバー２１の一方側から上方に流れ出ることを一方側の側板部２１ｃによって効果的に抑制できる。それ故、汚濁Ｄの拡散を抑制するにはさらに有利になる。さらに、汚濁拡散抑制カバー２１が、他方側に側板部２１ｃを有する構成にすると、汚濁拡散抑制カバー２１の内側に流れ込んだ汚濁Ｄが、汚濁拡散抑制カバー２１の他方側から上方に流れ出ることを他方側の側板部２１ｃによって効果的に抑制できる。それ故、汚濁Ｄの拡散を抑制するには益々有利になる。

【0048】

本発明の汚濁拡散抑制装置２０は、図８～図１０に例示するような構成にすることもできる。汚濁拡散抑制装置２０以外のポンプ浚渫船１の構成は、先に例示した実施形態と同じである。

【0049】

図８～図１０に例示するように、この実施形態の汚濁拡散抑制装置２０は、カッターヘッド５の上方からカッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射する噴射部２４（２４ａ、２４ｂ）と、送水ポンプ２６と、噴射部２４と送水ポンプ２６とを接続する送水管２５を有している。送水ポンプ２６はラダー４に設置されていて、送水ポンプ２６によって吸入された水Ｗが送水管２５を介して噴射部２４に供給される構成になっている。

【0050】

この実施形態では、さらに、汚濁拡散抑制カバー２１の後板部２１ｄの後端部が回動部２３を介してラダー４の先端部の上部に接合されていて、汚濁拡散抑制カバー２１の後端部を支点にして汚濁拡散抑制カバー２１が上下方向に回動可能な構成になっている。汚濁拡散抑制カバー２１のその他の構成は、先に例示した実施形態と同じである。

【0051】

図９および図１０に例示するように、この実施形態の汚濁拡散抑制装置２０は、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削するときにカッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射する第一の噴射部２４ａと、アンダーカットで掘削するときにカッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射する第二の噴射部２４ｂとを有している。それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂに送水管２５と送水ポンプ２６が設けられている。

【0052】

それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂは、汚濁拡散抑制カバー２１に設置されている。この実施形態では、汚濁拡散抑制カバー２１の上面部（天板部２１ａ）にそれぞれの噴射部２４ａ、２４ｂが挿設されている。それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂの水Ｗの噴射方向は、回転軸６の延在方向と直交する上下の方向に設定されている。それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂはカッターヘッド５の後部に向かって水Ｗを噴射する構成になっている。

【0053】

図８に例示するように、それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂは水Ｗを扇状に噴射する構成になっている。この実施形態では、それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂは、回転軸６の延在方向に広がるように水Ｗを扇状に噴射する構成になっている。この実施形態では、それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂの内部の水路は、噴射部２４ａ、２４ｂの根元部分の水路に対して中間部分の水路が狭くなっていて、中間部分の水路に対して先端部分の水路が広くなっている。

【0054】

本発明者らが水理実験を行った結果、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削する場合には、カッターヘッド５の回転軸６に向かって水Ｗを噴射する場合に比べて、カッターヘッド５の回転軸６よりも他方側に水Ｗを噴射したほうが、汚濁Ｄの拡散を抑制するには有利であることが分かった。一方で、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをアンダーカットで掘削するときには、カッターヘッド５の回転軸６よりも一方側や他方側に水Ｗを噴射する場合に比べて、カッターヘッド５の回転軸６に向かって水Ｗを噴射したほうが、汚濁Ｄの拡散を抑制するには有利であることが分かった。

【0055】

そのため、この実施形態では、図９に例示するように、水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削するときにカッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射する第一の噴射部２４ａは、カッターヘッド５の回転軸６よりも他方側に配設されていて、カッターヘッド５の回転軸６よりも他方側に水Ｗを噴射する構成になっている。回転軸６の延在方向と直交する左右の方向において、カッターヘッド５の一方側の外側端から第一の噴射部２４ａの噴射位置までの距離Ｗ２は、例えば、カッターヘッド５の直径２Ｒの６０％以上７０％以下の距離、カッターヘッド５の他方側の外側端から第一の噴射部２４ａの噴射位置までの距離Ｗ３は、例えば、カッターヘッド５の直径２Ｒの３０％以上４０％以下の距離に設定するとよい。

【0056】

図１０に例示するように、水底Ｂの土砂Ｓをアンダーカットで掘削するときにカッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射する第二の噴射部２４ｂは、カッターヘッド５の回転軸６の上方に配設されていて、回転軸６に向かって水Ｗを噴射する構成になっている。回転軸６の延在方向と直交する左右の方向において、カッターヘッド５の一方側の外側端から第二の噴射部２４ｂの噴射位置までの距離Ｗ４は、例えば、カッターヘッド５の直径２Ｒの４５％以上５５％以下の距離、カッターヘッド５の他方側の外側端から第二の噴射部２４ｂの噴射位置までの距離Ｗ５は、例えば、カッターヘッド５の直径２Ｒの４５％以上５５％以下の距離に設定するとよい。

【0057】

この汚濁拡散抑制装置２０を用いた汚濁拡散抑制方法では、図９に例示するように、旋回手段９により上面視で船体２およびラダー４を一方向に旋回させて、一方向に回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削するときには、カッターヘッド５の回転軸６よりも他方側に配設されている第一の噴射部２４ａにより、カッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射することで、汚濁Ｄの上方への拡散を抑制する。図１０に例示するように、旋回手段９により上面視で船体２およびラダー４を他方向に旋回させて、一方向に回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓをアンダーカットで掘削するときには、カッターヘッド５の回転軸６の上方に配設されている第二の噴射部２４ｂにより、カッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射することで、汚濁Ｄの上方への拡散を抑制する。

【0058】

この実施形態のように、汚濁拡散抑制装置２０が噴射部２４を有する構成にすると、噴射部２４によってカッターヘッド５の上方からカッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射することで、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削するときに生じる汚濁Ｄが上昇して拡散することを効果的に抑制できる。さらに、噴射部２４から噴射した水Ｗによって汚濁Ｄを土砂吸入口８ａに向かって流動させ、汚濁Ｄを土砂吸入口８ａに吸入させることで汚濁Ｄを効果的に低減できる。また、噴射部２４をカッターヘッド５の上方に配置していることで、噴射部２４が水底Ｂの未掘削部分に衝突するリスクも低くなる。それ故、ポンプ浚渫船１による浚渫作業の作業性を確保しつつ、水底Ｂの土砂Ｓを浚渫する際に生じる汚濁Ｄの拡散をより効果的に抑制できる。

【0059】

汚濁拡散抑制カバー２１に噴射部２４が設置されている構成にすると、汚濁拡散抑制カバー２１の内側に流れ込んだ汚濁Ｄが、汚濁拡散抑制カバー２１の外側に流れ出て拡散することを噴射部２４から噴射する水Ｗによって効果的に抑制できる。それ故、浚渫時の汚濁Ｄの拡散を非常に効果的に抑制できる。カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削するときに生じる汚濁Ｄの大部分はカッターヘッド５の後方に向かって上昇するので、噴射部２４がカッターヘッド５の後部に向かって水Ｗを噴射する構成にすると、汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。

【0060】

噴射部２４により水Ｗが扇状に噴射される構成にすると、噴射部２４から噴射した水Ｗによって水中に水流の壁（幕）ができるので、汚濁Ｄがより拡散し難くなる。特に、噴射部２４が回転軸６の延在方向に広がるように水Ｗを扇状に噴射する構成にすると、一方向に回転するカッターヘッド５に伴ってカッターヘッド５の上方で一方側に流れる汚濁Ｄが、噴射部２４から噴射された水Ｗによって形成された水流の壁によって、カッターヘッド５の一方側に流出し難くなる。それ故、汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。

【0061】

カッターヘッド５の回転軸６よりも他方側に配設されていて、水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削するときにカッターヘッド５の回転軸６よりも他方側に水Ｗを噴射する第一の噴射部２４ａを有する構成にすると、水底Ｂの土砂Ｓをオーバーカットで掘削するときに生じる汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。カッターヘッド５の回転軸６の上方に配設されていて、水底Ｂの土砂Ｓをアンダーカットで掘削するときにカッターヘッド５の回転軸６に向かって水Ｗを噴射する第二の噴射部２４ｂを有する構成にすると、水底Ｂの土砂Ｓをアンダーカットで掘削するときに生じる汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。

【0062】

それぞれの噴射部２４ａ、２４ｂによって噴射する水Ｗの流速は例えば、３．０ｍ／秒以上２０．０ｍ／秒に設定するとよい。噴射する水Ｗの流速が過度に遅いと汚濁Ｄの拡散を抑制する効果は低くなり、噴射する水Ｗの流速が過度に速いと浚渫作業を阻害する可能性があるが、前述した条件で水Ｗを噴射することで、浚渫作業を阻害することなく、汚濁Ｄの拡散を効果的に抑制するには有利になる。

【0063】

汚濁拡散抑制カバー２１が、汚濁拡散抑制カバー２１の後端部を支点にして上下方向に回動可能な構成にすると、カッターヘッド５の点検や修繕を行う際に、汚濁拡散抑制カバー２１の後端部を支点にして汚濁拡散抑制カバー２１を後方に回動させることで、カッターヘッド５の点検や修繕をより行いやすくなる。それ故、メンテナンス性を向上させることができる。

【0064】

なお、この実施形態では、第一の噴射部２４ａと第二の噴射部２４ｂを設けた場合を例示したが、例えば、一つの噴射部２４を設けて、オーバーカットで掘削するときとアンダーカットで掘削するときに同じ噴射部２４で水Ｗを噴射する構成にすることもできる。この場合にも、水底Ｂの土砂Ｓを浚渫する際に生じる汚濁Ｄの拡散を効果的に抑制できる。また、この実施形態では、オーバーカットで掘削するときとアンダーカットで掘削するときにそれぞれ片側のみの噴射部２４ａ（２４ｂ）から水Ｗを噴射する方法を例示したが、例えば、オーバーカットで掘削するときとアンダーカットで掘削するときに両方の噴射部２４ａ、２４ｂから水Ｗを噴射する構成にすることもできる。

【0065】

噴射部２４の設置位置と噴射方向は、カッターヘッド５の上方からカッターヘッド５に向かって水Ｗを噴射できる構成であれば、この実施形態で例示した構成に限定されず他にも様々な構成にすることができる。例えば、噴射部２４は汚濁拡散抑制カバー２１の前方などの他の位置に配置することもできる。また、噴射部２４に水Ｗを供給する方法は送水ポンプ２６を用いる場合に限らず、他にも様々な構成にすることができる。例えば、土砂Ｓを吸入する水流を発生させるために吸入管８ｂの中途部分には、吸入管８ｂの内部に水Ｗを噴射する注水管が接続されている。それ故、その注水管と噴射部２４とを送水管２５によって接続し、注水管に供給される水Ｗの一部を、送水管２５を介して噴射部２４に供給する構成にすることもできる。

【0066】

上記で例示した実施形態では、船体２側からカッターヘッド５を見て、カッターヘッド５を右方向（時計回り）に回転させる構成とし、上面視でポンプ浚渫船１の船体２の右方向（右舷側）を一方向とし、船体２の左方向（左舷側）を他方向とする場合を例示したが、船体２側からカッターヘッド５を見て、カッターヘッド５を左方向（反時計回り）に回転させる構成とし、上面視でポンプ浚渫船１の船体２の左方向（左舷側）を一方向とし、船体２の右方向（右舷側）を他方向とした場合にも同様の効果を奏することができる。

【0067】

ポンプ浚渫船１を構成するスパッド３やラダー４、カッターヘッド５、吸入手段８、旋回手段９および回動手段１０はそれぞれ、上記で例示した実施形態に限定されず、その他の様々な構成にすることができる。例えば、カッターヘッド５の掘削刃５ａの形状や数は上記で例示した実施形態の構成には限定されない。

【符号の説明】

【0068】

１ ポンプ浚渫船
２ 船体
３、３ａ、３ｂ スパッド
４ ラダー
５ カッターヘッド
５ａ 掘削刃
５ｂ 環状部
６ 回転軸
７ 駆動部
８ 吸入手段
８ａ 土砂吸入口
８ｂ 吸入管
８ｃ ポンプ
９ 旋回手段
９ａ、９ｂ リール部
９ｃ、９ｄ ワイヤ
１０ 回動手段
１０ａ 支持フレーム
１０ｂ ウインチ
１０ｃ 吊ワイヤ
１０ｄ 吊具
１０ｅ 鎖
２０ 汚濁拡散抑制装置
２１ 汚濁拡散抑制カバー
２１ａ 天板部
２１ｂ 前板部
２１ｃ 側板部
２１ｄ 後板部
２２ 固定部
２３ 回動部
２４、２４ａ、２４ｂ 噴射部
２５ 送水管
２６ 送水ポンプ
Ｂ 水底
Ｃ 凹路
Ｓ 土砂
Ｗ 水
Ｄ 汚濁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】