特開 2024-105136 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】P2024105136

(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】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009715

(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】ポンプ浚渫船による浚渫作業の作業性を確保しつつ、水底の土砂を浚渫する際に生じる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】ポンプ浚渫船１が有するカッターヘッド５の上方に噴射部２１を設けて、カッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削するときに噴射部２１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】

ポンプ浚渫船が有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生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制装置において、
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を有することを特徴とする汚濁拡散抑制装置。

【請求項2】

前記噴射部が前記カッターヘッドの後部に向かって水を噴射する構成である請求項１に記載の汚濁拡散抑制装置。

【請求項3】

前記噴射部により水が扇状に噴射される構成である請求項１または２に記載の汚濁拡散抑制装置。

【請求項4】

ポンプ浚渫船が有する掘削した土砂が吸入される吸入管に接続されている注水管と前記噴射部とが送水管によって接続されていて、前記注水管に供給される水の一部が前記送水管を介して前記噴射部に供給される構成である請求項１または２に記載の汚濁拡散抑制装置。

【請求項5】

前記ポンプ浚渫船が有する旋回手段により上面視で、前記ポンプ浚渫船の船体および前記ポンプ浚渫船が有するラダーを一方向に旋回させて、一方向に回転する前記カッターヘッドによって前記水底の土砂をオーバーカットで掘削するときに前記カッターヘッドに向かって水を噴射する第一の前記噴射部が、前記カッターヘッドの回転軸よりも他方側に配設されていて、前記旋回手段により上面視で前記船体および前記ラダーを他方向に旋回させて、一方向に回転する前記カッターヘッドによって前記水底の土砂をアンダーカットで掘削するときに前記カッターヘッドに向かって水を噴射する第二の前記噴射部が、前記カッターヘッドの回転軸の上方に配設されている請求項１または２に記載の汚濁拡散抑制装置。

【請求項6】

前記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備え、前記汚濁拡散抑制カバーに前記噴射部が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7】

ポンプ浚渫船が有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生じる汚濁の拡散を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上方に噴射部を設けて、前記噴射部から前記カッターヘッドに向かって水を噴射しながら、前記カッターヘッドによって水底の土砂を掘削する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、ポンプ浚渫船による浚渫作業の作業性を確保しつつ、水底の土砂を浚渫する際に生じる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り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に記載のポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置では、カッターヘッドの前方に汚濁を吸引する汚濁吸引口部を設けることで、ポンプ浚渫における汚濁の拡散を抑制している。しかしながら、この汚濁吸引口部は水底の未掘削部分に衝突するおそれがあり、汚濁吸引口部が破損した場合には浚渫作業を中断することになる。それ故、ポンプ浚渫船による浚渫作業の作業性を確保しつつ、水底の土砂の掘削時の汚濁の拡散を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２０１７－１１０３６５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、ポンプ浚渫船による浚渫作業の作業性を確保しつつ、水底の土砂を浚渫する際に生じる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、ポンプ浚渫船が有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生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制装置において、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を有することを特徴とする。

【0007】

本発明の汚濁拡散抑制方法は、ポンプ浚渫船が有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生じる汚濁の拡散を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上方に噴射部を設けて、前記噴射部から前記カッターヘッドに向かって水を噴射しながら、前記カッターヘッドによって水底の土砂を掘削することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ポンプ浚渫船が有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た噴射部からカッターヘッドに向かって水を噴射することで、汚濁が上昇して拡散することを抑制することができる。また、噴射部をカッターヘッドの上方に配置していることで、噴射部が水底の未掘削部分に衝突するリスクも低くなる。それ故、ポンプ浚渫船による浚渫作業の作業性を確保しつつ、水底の土砂を浚渫する際に生じる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5】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6】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7】図６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8】図６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５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と環状部を有していて、それぞれの掘削刃５ａの後端部が環状部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３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３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３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】

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。

【0024】

図４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５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４および図５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４および図５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。

【0025】

図４および図５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４および図５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４および図５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４および図５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。

【0026】

図４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。

【0027】

そして、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。

【0028】

図５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。

【0029】

そして、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の上部から一方側に流れていく。

【0030】

本発明者らは、前述した分析結果から、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の構成を分析した。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～図５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２１を有している。この実施形態の汚濁拡散抑制装置２０はさらに、送水ポンプ２３と、噴射部２１と送水ポンプ２３とを接続する送水管２２と、ラダー４に対して噴射部２１を固定する固定部２４とを有している。送水ポンプ２３はラダー４に設置されていて、送水ポンプ２３によって吸入された水Ｗが送水管２２を介して噴射部２１に供給される構成になっている。

【0032】

この実施形態では、噴射部２１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。カッターヘッド５の後部の上方に噴射部２１が配置されていて、噴射部２１によりカッターヘッド５の後部に向かって水Ｗが噴射される構成になっている。

【0033】

図３に例示するように、噴射部２１は水Ｗを扇状に噴射する構成になっている。この実施形態の噴射部２１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。噴射部２１の内部の水路は、噴射部２１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。

【0034】

図４に例示するように、この実施形態では、カッターヘッド５の回転軸６の上方に１つの噴射部２１が配設されていて、噴射部２１は回転軸６に向かって水Ｗを噴射する構成になっている。後に別の実施形態で例示するが、汚濁拡散抑制装置２０は複数の噴射部２１を有する構成にすることもできる。

【0035】

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、旋回手段９により上面視で船体２およびラダー４を旋回させて、回転するカッターヘッド５によって水底Ｂの土砂Ｓを掘削するときには、噴射部２１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。

【0036】

このように、本発明によれば、ポンプ浚渫船１が有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、カッターヘッド５の上方に設けた噴射部２１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、汚濁Ｄが上昇して拡散することを効果的に抑制することができる。さらに、噴射部２１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２１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２１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、簡易な構成でありながら、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の拡散を効果的に抑制できる。

【0037】

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２１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有利になる。

【0038】

噴射部２１により水Ｗが扇状に噴射される構成にすると、噴射部２１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２１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２１から噴射された水Ｗによって形成される水流の壁によって、カッターヘッド５の一方側に流出し難くなるので、汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。

【0039】

噴射部２１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。

【0040】

本発明の汚濁拡散抑制装置２０は、図６～図８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。

【0041】

図６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の上方に設けられた汚濁拡散抑制カバー２５を有している。図７および図８に例示するように、この実施形態の汚濁拡散抑制装置２０はさらに、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２１ａ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２１ｂとを有している。

【0042】

図６に例示するように、汚濁拡散抑制カバー２５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２５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％以上５０％以下の長さに設定されている。汚濁拡散抑制カバー２５は、回転軸６よりも上方に位置している。

【0043】

この実施形態の汚濁拡散抑制カバー２５は、カッターヘッド５の上方に配置された天板部と、天板部の先端から回転軸６に向かって延在している前板部とを有している。汚濁拡散抑制カバー２５は、さらに、天板部の一方側端と他方側端にそれぞれ設けられた側板部と、天板部の後端から回転軸６に向かって延在している後板部を有している。この実施形態の汚濁拡散抑制カバー２５は、汚濁拡散抑制カバー２５の後端部に設けられた固定具によってラダー４に固定されている。

【0044】

この実施形態では、汚濁拡散抑制カバー２５の上面部（天板部）にそれぞれの噴射部２１ａ、２１ｂが挿設されている。それぞれの噴射部２１ａ、２１ｂ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２１ａ、２１ｂ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。この実施形態では、それぞれの噴射部２１ａ、２１ｂ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。

【0045】

図６に例示するように、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１１が接続されている。この実施形態では、その注水管１１と噴射部２１ａ、２１ｂとを送水管２２によって接続し、注水管１１に供給される水Ｗの一部を、送水管２２を介して噴射部２１ａ、２１ｂに供給する構成になっている。

【0046】

より詳しくは、この実施形態では、注水管１１に１本の送水管２２が接続されていて、その送水管２２は切換部２６に接続されている。切換部２６の先端側には２本の送水管２２が接続されている。片方の送水管２２が第一の噴射部２１ａに接続されていて、もう片方の送水管２２が第二の噴射部２１ｂに接続されている。切換部２６によって、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、注水管１１に供給される水Ｗの一部が第一の噴射部２１ａに接続された送水管２２に送水され、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、注水管１１に供給される水Ｗの一部が第二の噴射部２１ａに接続された送水管２２に送水される構成になっている。

【0047】

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。

【0048】

そのため、この実施形態では、図７に例示するように、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２１ａ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２１ａ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Ｗ１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２１ａ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Ｗ１の３０％以上４０％以下の距離に設定するとよい。

【0049】

図８に例示するように、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２１ｂ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２１ｂ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Ｗ１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２１ｂ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Ｗ１の４５％以上５５％以下の距離に設定するとよい。

【0050】

この実施形態の汚濁拡散抑制装置２０を用いた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２５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。そして、図７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２１ａ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８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２１ｂ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。

【0051】

この実施形態のように、汚濁拡散抑制装置２０が汚濁拡散抑制カバー２５を有する構成にすると、カッターヘッド５によって土砂Ｓを掘削するときにカッターヘッド５の後方に向かって上昇する汚濁Ｄがカッターヘッド５の上方に拡散することを汚濁拡散抑制カバー２５によって効果的に抑えることができる。それ故、汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより有利になる。特に、汚濁拡散抑制カバー２５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を、カッターヘッド５の後端から先端までの長さ寸法の３０％以上５０％以下の長さに設定すると、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するには有利になる。

【0052】

噴射部２１と汚濁拡散抑制カバー２５を兼ね備えた構成にすると、汚濁拡散抑制カバー２５によって汚濁Ｄがカッターヘッド５の上方に拡散することを抑えつつ、汚濁拡散抑制カバー２５の内側に流れ込んで一方側に流れる汚濁Ｄがカッターヘッド５の一方側に流れ出ることを、噴射部２１から噴射する水Ｗによって効果的に抑制することができる。それ故、浚渫作業時の汚濁Ｄの拡散を抑制するにはより一層有利になる。

【0053】

この実施形態のように、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２１ａ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２１ｂ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。

【0054】

なお、この実施形態では、汚濁拡散抑制カバー２５に二つの噴射部２１ａ、２１ｂを設けた場合を例示したが、例えば、汚濁拡散抑制カバー２５に一つの噴射部２１を設けた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２１ａ（２１ｂ）から水Ｗを噴射する場合を例示したが、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２１ａ、２１ｂから水Ｗを噴射する構成にすることもできる。

【0055】

それぞれの噴射部２１ａ、２１ｂに水Ｗを供給する方法はこの実施形態の構成に限らず、他にも様々な構成にすることができる。例えば、送水ポンプ２３と切換部２６とを送水管２２で接続した構成にすることもできる。また、例えば、切換部２６を設けずに、第一の噴射部２１ａ用の送水ポンプ２３および送水管２２と、第二の噴射部２１ｂ用の送水ポンプ２３および送水管２２をそれぞれ設けた構成にすることもできる。

【0056】

噴射部２１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２１は汚濁拡散抑制カバー２５の前方などの他の位置に配置することもできる。

【0057】

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。

【0058】

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】

【0059】

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
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
１１ 注水管
２０ 汚濁拡散抑制装置
２１、２１ａ、２１ｂ 噴射部
２２ 送水管
２３ 送水ポンプ
２４ 固定部
２５ 汚濁拡散抑制カバー
２６ 切換部
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】