JP7593082B2

JP7593082B2 - Underwater ball removal device

Info

Publication number: JP7593082B2
Application number: JP2020200977A
Authority: JP
Inventors: 孝義沼崎; 裕作青山
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2024-12-03
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: JP2022088868A; JP2024156893A; JP2024160285A

Description

本発明は、水中構造物を吊り下げる玉掛ワイヤーの水中玉外し装置に関する。 The present invention relates to an underwater sling release device for a sling wire used to suspend an underwater structure.

従来より、作業船上のクレーン等から吊り下げたワイヤーが装着された消波ブロックや洗堀防止材等を水底に着底させたのち、ワイヤーを掛け外す玉外し作業は、潜水士が水中で手作業により行っている。玉外し作業では、波に起因する作業船の上下動がワイヤーに伝わるため、着底させた消波ブロックから上下動するワイヤーを取り外す作業が煩雑となりやすい。 Conventionally, after wave-dissipating blocks or scour prevention materials, which are attached to wires suspended from cranes or other devices on work vessels, are allowed to land on the water bottom, the work of removing the wires is performed manually underwater by divers. During the work of removing the wires, the up and down movement of the work vessel caused by waves is transmitted to the wires, making the task of removing the wires, which move up and down, from the wave-dissipating blocks that have been landed on the water bottom, cumbersome.

このため、例えば特許文献１では、被覆ブロックを吊り下げるワイヤーの途中に浮体を設けることで、浮体の下方に位置するワイヤーに作業船の上下動が伝わることを防止し、潜水士による玉外し作業の効率を向上させている。しかし、吊荷の種類によっては作業中に荷崩れを生じる恐れがあるため、潜水士が吊荷に近接して手作業で行う玉外し作業は、安全性に課題がある。 For this reason, for example, in Patent Document 1, a float is placed midway along the wire that suspends the sheathing block, preventing the up and down movement of the work vessel from being transmitted to the wire located below the float, improving the efficiency of the diver's work to remove the rope. However, depending on the type of suspended load, there is a risk of the load collapsing during the work, so there are safety issues with the manual rope removal work performed by divers in close proximity to the load.

このような中、海上や地上で玉外し作業を遠隔操作により実施可能な装置は、様々な開発が進められている。例えば、特許文献２では、クレーンのワイヤーと玉掛け用ワイヤーロープとの間に、油圧シリンダにより可動する可動ピンを備えた遠隔玉外し装置を設置している。この場合、可動ピンに玉掛け用ワイヤーロープの一端を装着するとともに、他端を重量物に設置し、クレーンにより重量物を所望の位置に据え付ける。こののち、油圧制御装置を介して可動ピンの位置を切り替えて、可動ピンから玉掛け用ワイヤーロープの一端を外す。これにより玉外し作業が終了し、重量物は所望の位置に残置され遠隔玉外し装置はクレーンにより撤去回収される。 In this situation, various devices that can perform sling removal work remotely on sea or land are being developed. For example, in Patent Document 2, a remote sling removal device with a movable pin that can be moved by a hydraulic cylinder is installed between the crane wire and the sling wire rope. In this case, one end of the sling wire rope is attached to the movable pin and the other end is attached to a heavy object, and the heavy object is installed in the desired position by a crane. After this, the position of the movable pin is switched via a hydraulic control device, and one end of the sling wire rope is removed from the movable pin. This completes the sling removal work, the heavy object is left in the desired position, and the remote sling removal device is removed and collected by a crane.

また、特許文献３では、クレーン側の吊りチェーンと鉄骨（吊荷）との間に建て起こし及び玉外し装置を設置している。建て起こし及び玉外し装置は、ハウジングから吊り下げたワイヤーに吊り部材を備え、この吊り部材に空圧シリンダの動作で着脱するピンを設けている。空圧シリンダは無線操作で制御可能となっており、ピンを鉄骨に設けた吊りピースの開口に貫通させて吊り部材に装着した状態で、クレーンにて鉄骨を所望の位置に据え付ける。こののち、無線操作によりピンを吊り部材から取り外すことで玉外し作業が終了し、鉄骨が所望の位置に残置され、建て起こし及び遠隔玉外し装置はクレーンにより撤去回収される。 In addition, in Patent Document 3, a lifting and ball removal device is installed between the hanging chain on the crane side and the steel frame (suspended load). The lifting and ball removal device is equipped with a hanging member on a wire suspended from a housing, and this hanging member is equipped with a pin that is attached and detached by the operation of a pneumatic cylinder. The pneumatic cylinder can be controlled wirelessly, and the steel frame is installed in the desired position by the crane with the pin passing through an opening in a hanging piece provided on the steel frame and attached to the hanging member. After this, the pin is removed from the hanging member by wireless control to complete the ball removal work, the steel frame is left in the desired position, and the lifting and remote ball removal device is removed and collected by the crane.

特開２０１７－７８４５号公報JP 2017-7845 A 特開２０１４－１１８２３７号公報JP 2014-118237 A 実開平７－２３７７６号公報Japanese Utility Model Application Publication No. 7-23776

特許文献２及び３のような海上や地上で玉外し作業を遠隔操作により実施可能な装置は、そのまま水中で採用しようとすると、様々な課題を生じる。具体的には、特許文献２のように油圧シリンダを用いる装置では、不慮の事態によりオイルが漏出し環境汚染を生じる恐れがある。このため、河川や海域で実施される工事では、その使用が制限される場合が多い。また、特許文献３のような空圧シリンダを利用する装置は水中で使用すると、水圧がかかることに起因して誤動作が生じやすいだけでなく、地上で実施する場合と比較して大きな動力が必要となる。このため、エア供給用のコンプレッサーが必要になる等、動力源を含めた全体設備が過大なものとなりやすい。 Devices such as those in Patent Documents 2 and 3 that can perform remote-controlled ball removal work on land or sea level create various problems when used underwater. Specifically, devices that use hydraulic cylinders as in Patent Document 2 have the risk of oil leaking in the event of an unexpected incident, causing environmental pollution. For this reason, their use is often restricted in construction work carried out in rivers or sea areas. Furthermore, devices that use pneumatic cylinders as in Patent Document 3 are not only prone to malfunction due to the application of water pressure when used underwater, but also require a large amount of power compared to when used on land. This means that the entire facility, including the power source, tends to become excessively large, requiring compressors for air supply, etc.

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、水中で遠隔操作による玉外し作業を効率よく実施することである。 The present invention was developed in consideration of these problems, and its main purpose is to efficiently perform remote-controlled underwater ball removal operations.

かかる目的を達成するため、本発明の水中玉外し装置は、水中構造物を吊り下げる玉掛ワイヤーの玉外しを水中で行う水中玉外し装置であって、前記玉掛ワイヤーが着脱自在に装着される係止ピン、該係止ピンが差込まれる貫通孔を有するピン保持板、及び前記ピン保持板に対して前記係止ピンを抜き差しする方向に移動させるピン稼働ユニット、を備える玉外し機構を有し、前記ピン稼働ユニットが、前記係止ピンと平行に配置され、ボールねじを備える伸縮装置と、該伸縮装置の一端と前記係止ピンとを連結する連結部材と、を含み、前記連結部材は、前記ボールねじを構成する中空ロッドと前記係止ピンとが同一方向に移動するよう、両者に直交して固定されていることを特徴とする。 In order to achieve this objective, the underwater sling removal device of the present invention is an underwater sling removal device that removes underwater a sling wire used to suspend an underwater structure, and has a sling removal mechanism that includes a locking pin to which the sling wire is detachably attached, a pin holding plate having a through hole into which the locking pin is inserted , and a pin operating unit that moves the locking pin in a direction to insert and remove it relative to the pin holding plate , and the pin operating unit is arranged parallel to the locking pin and includes an extension device equipped with a ball screw and a connecting member that connects one end of the extension device and the locking pin, and the connecting member is fixed perpendicular to both the hollow rod that constitutes the ball screw and the locking pin so that they move in the same direction .

本発明の水中玉外し装置は、前記ピン保持板は、前記係止ピンの引抜き側の外方に、前記係止ピンが貫通するガイド筒を備えることを特徴とする。また、前記伸縮装置が、前記ボールねじを構成するねじシャフトの軸部を支持するセンタライザが内側に設けられている保護筒を備えることを特徴とする。さらに、前記ピン稼働ユニットに、水中モーター、及び該水中モーターの出力軸と前記ボールねじを構成するねじシャフトの軸部とを直交させた状態で接続するカップリングをさらに備え、前記カップリングは、前記玉外し機構を覆うゲージの天井部より垂下された支持柱に固定されていることを特徴とする。 The underwater ball removal device of the present invention is characterized in that the pin holding plate is provided with a guide tube through which the locking pin passes, on the outer side of the extraction side of the locking pin. The telescopic device is further characterized in that it is provided with a protective tube with a centralizer provided inside that supports the shaft portion of the screw shaft that constitutes the ball screw. The pin operating unit further comprises an underwater motor and a coupling that connects the output shaft of the underwater motor and the shaft portion of the screw shaft that constitutes the ball screw in a state where the output shaft is perpendicular to the shaft portion, and the coupling is fixed to a support column suspended from the ceiling of a gauge that covers the ball removal mechanism.

本発明の水中玉外し装置によれば、ピン保持板に対して係止ピンを抜き差しする方向に移動させるピン稼働ユニットに、ボールねじを備える伸縮装置を採用する。これにより、伸縮装置が水圧による誤作動を生じることなく、玉掛ワイヤーを装着した係止ピンを、ピン保持板に対して抜き差しすることができる。したがって、伸縮装置を操作するのみで、水中に据え付けた水中構造物に対する玉掛ワイヤーの玉外し作業を、確実に実施することが可能となる。 According to the underwater sling removal device of the present invention, an extension device equipped with a ball screw is used in the pin operating unit that moves the locking pin in the direction of insertion and removal from the pin holding plate. This allows the locking pin with the sling wire attached to be inserted and removed from the pin holding plate without the extension device malfunctioning due to water pressure. Therefore, it is possible to reliably perform the operation of removing the sling wire from an underwater structure installed underwater by simply operating the extension device.

また、ボールねじを備えた伸縮装置は、油圧式の伸縮装置を用いる場合に懸念されるオイル漏れといった環境に悪影響を与える事態も生じないため、河川工事や海中工事にも採用することが可能となる。 In addition, telescopic devices equipped with ball screws do not cause problems that could have a negative impact on the environment, such as oil leaks, which is a concern when using hydraulic telescopic devices, so they can also be used in river and undersea construction projects.

さらに、ボールねじを備える伸縮装置を有線もしくは無線で制御する設備を設けることにより、水中作業員は玉外し作業を遠隔操作により実施することもでき、安全性及び作業生産性の向上を図ることが可能となる。 Furthermore, by providing equipment for wired or wireless control of the telescopic device equipped with a ball screw, underwater workers can perform the ball removal work remotely, thereby improving safety and work productivity.

水中玉外し装置の伸縮装置を、指令情報を音波として発信する指令情報発信装置を備える水中音響通信設備を利用して制御すれば、水質等に依存することなく様々な水環境の作業現場であっても、伸縮装置を安定して制御し、玉外し作業を実施することができる。したがって、ダイバー等の水中作業員は、水中玉外し装置との間に一定距離を保持しつつ安全に作業を実施することが可能となる。 If the extension device of the underwater ball removal device is controlled using underwater acoustic communication equipment equipped with a command information transmission device that transmits command information as sound waves, the extension device can be stably controlled and ball removal work can be performed even in work sites with various water environments regardless of water quality, etc. Therefore, underwater workers such as divers can work safely while maintaining a certain distance from the underwater ball removal device.

また、音波の周波数帯域を可聴域の範囲内に設定すれば、水中作業員は濁度の高い水中であっても、玉外し作業を実施中であることを音波で認識することが可能となる。また、一般に水中音響通信で使用される超音波を使用する場合と比較して、ドップラーシフトと称される送波器と受波器との間で生じる相対的な速度差に起因して周波数帯域が変化する現象や、マルチパスフェージングと称される音波の受信強度が変動する現象の影響を、最小限にとどめることができる。したがって、安定した状態で水中音響通信設備による玉外し作業を水中で実施することが可能となる。 Furthermore, if the frequency band of the sound waves is set within the audible range, underwater workers will be able to recognize through the sound waves that they are performing the ball removal operation, even in highly turbid water. Also, compared to using ultrasonic waves, which are generally used in underwater acoustic communications, it is possible to minimize the effects of the phenomenon known as Doppler shift, in which the frequency band changes due to the relative speed difference between the transmitter and receiver, and the phenomenon known as multipath fading, in which the received strength of sound waves fluctuates. This makes it possible to perform ball removal operations underwater using underwater acoustic communications equipment in a stable state.

本発明によれば、玉掛ワイヤーを装着した係止ピンをピン保持板に対して抜き差しする方向に移動させるピン稼働ユニットに、ボールねじを備える伸縮装置を採用することから、簡略な構成でありながら、水中で遠隔操作による玉外し作業を効率よく実施することが可能となる。 According to the present invention, an extension device equipped with a ball screw is used in the pin operating unit that moves the locking pin with the sling wire attached in the direction of inserting and removing it from the pin holding plate. This makes it possible to efficiently perform remote-controlled sling removal work underwater, despite the simple configuration.

本発明の実施の形態における水中玉外し装置を利用して水中構造物を吊持する様子を示す図である。1 is a diagram showing how an underwater structure is suspended using an underwater ball removal device in an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態における水中玉外し装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an underwater ball removal device according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における水中玉外し装置の側面図である。1 is a side view of an underwater ball removal device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における水中玉外し装置の平面図である。1 is a plan view of an underwater ball removal device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるボールねじ機構を備えた伸縮装置の一事例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an extension device equipped with a ball screw mechanism according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における伸縮装置と係止ピンの挙動を示す図ある。1 is a diagram showing the behavior of an extension device and a locking pin in an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態における制御ユニットと抜差し状態確認センサを示す図である。3A and 3B are diagrams illustrating a control unit and an insertion/removal state confirmation sensor according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における水中玉掛けシステムの概略を示す図である。1 is a diagram showing an outline of an underwater slinging system according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態における水中音響通信設備の概略を示す図である。1 is a diagram showing an outline of underwater acoustic communication equipment according to an embodiment of the present invention;

本発明は、玉掛ワイヤーが装着された水中構造物を水中に設置もしくは水底に着底させたのち、水中で遠隔操作により玉外し作業を実施可能な装置及びシステムであり、海洋や河川もしくは湖沼等、いずれの水環境においても採用可能である。また、水中構造物も、捨石などの洗堀防止材、根固めブロックや消波ブロック（例えば、テトラポッド（登録商標））などのコンクリートブロック等、いずれに採用することも可能である。 The present invention is a device and system that can perform remote underwater sling removal work after an underwater structure with a sling wire attached is installed underwater or landed on the bottom of the water, and can be used in any water environment, such as the ocean, rivers, or lakes. The underwater structure can also be any type of scour prevention material, such as rubble, or concrete blocks such as foot protection blocks or wave dissipating blocks (e.g., Tetrapods (registered trademark)).

本実施の形態では、水中吊荷旋回装置を利用して海中土木工事のうちの１つである消波ブロックの据付け工事を実施する場合を事例に挙げ、図１～図９を参照しつつ水中玉外し装置及び水中玉外しシステムの詳細を、以下に説明する。 In this embodiment, an example is given of the installation of wave-dissipating blocks, which is one type of undersea civil engineering work, using an underwater load rotation device. The details of the underwater ball removal device and the underwater ball removal system are described below with reference to Figures 1 to 9.

図１で示すように、起重機船４に搭載されたクレーン４ａのワイヤー４ｂには、水中吊荷旋回装置３を介して吊り治具５が水平姿勢で吊り下げられ、この吊り治具５に消波ブロックＢが吊持されている。 As shown in FIG. 1, a hoisting jig 5 is suspended in a horizontal position from a wire 4b of a crane 4a mounted on a crane ship 4 via an underwater load rotation device 3, and a wave-dissipating block B is suspended from this hoisting jig 5.

水中吊荷旋回装置３は、海底に消波ブロックＢを据付けるにあたり、吊持状態のコンクリートブロックＢの旋回による方向転換や姿勢保持等の姿勢制御、及び位置決め時の微調整等を水中にて行うための装置である。このような水中吊荷旋回装置３には、外殻３ａの下面に吊りワイヤー３ｂが装着されて、吊り治具５を吊持している。なお、水中吊荷旋回装置３による姿勢制御の原理については、特許第５９７０９４６号公報を参照されたい。 The underwater load rotation device 3 is a device for controlling the attitude of the suspended concrete block B, such as by rotating it to change direction or maintain its position, and for making fine adjustments during positioning, when installing the wave dissipating block B on the seabed. In this type of underwater load rotation device 3, a suspension wire 3b is attached to the underside of the outer shell 3a, and a suspension jig 5 is suspended. Please refer to Patent Publication No. 5970946 for the principle of attitude control using the underwater load rotation device 3.

吊り治具５はＨ形鋼よりなり、図２で示すように、下フランジ５ａの一端側近傍に玉掛ワイヤー６が直接設置され、他端側近傍に水中玉外し装置１が設置されている。玉掛ワイヤー６は、吊り治具５に直接連結される一方の端部に係止アイ６ａが形成されるとともに他方の端部に被係止アイ６ｂが形成され、この被係止アイ６ｂが水中玉外し装置１に装着される。したがって、図１で示すように、玉掛ワイヤー６が掛けまわされた消波ブロックＢが所定位置に着底したのち、水中玉外し装置１と被係止アイ６ｂとの連結を解除すると、消波ブロックＢから玉掛ワイヤー６を掛け外すことができる。 The lifting jig 5 is made of H-shaped steel, and as shown in FIG. 2, the sling wire 6 is installed directly near one end of the lower flange 5a, and the underwater sling release device 1 is installed near the other end. The sling wire 6 has a locking eye 6a formed at one end that is directly connected to the lifting jig 5, and a locked eye 6b formed at the other end, and this locked eye 6b is attached to the underwater sling release device 1. Therefore, as shown in FIG. 1, after the wave dissipating block B around which the sling wire 6 is looped hits the bottom in a specified position, the connection between the underwater sling release device 1 and the locked eye 6b is released, and the sling wire 6 can be removed from the wave dissipating block B.

≪≪水中玉外し装置≫≫
水中玉外し装置１は、図３の側面図で示すように、玉外し機構１０、抜差し状態確認センサ２０、及び制御ユニット３０と、これらを収納するゲージ４０を備えている。ゲージ４０は、略長方体のフレーム４１に金網４２を設置することにより形成しているが、その形状はこれに限定されるものではない。 <<Underwater ball removal device>>
3, the underwater ball removal device 1 includes a ball removal mechanism 10, an insertion/removal state confirmation sensor 20, a control unit 30, and a gauge 40 that houses these components. The gauge 40 is formed by installing a wire mesh 42 on a substantially rectangular frame 41, but the shape of the gauge is not limited to this.

≪玉外し機構≫
玉外し機構１０は、図３で示すように、被取付部１１と、一対のピン保持板１２と、係止ピン１３と、ピン稼働ユニット１４とを備えている。 <Ball removal mechanism>
As shown in FIG. 3 , the ball removal mechanism 10 includes a mounting portion 11 , a pair of pin holding plates 12 , a locking pin 13 , and a pin operating unit 14 .

被取付部１１は、倒伏姿勢の接合鋼板１１１と、その上面に設置された起立鋼板１１２とによりなる略Ｔ字形状に形成されている。そして、接合鋼板１１１はゲージ４０の天井部に配置され、起立鋼板１１２は、ゲージ４０から上方に突出するように配置されている。起立鋼板１１２は、吊り治具５の下フランジ５ａに設けた一対の装置取付部５ｃの間に挿入され、連結ピン５ｄを介してこれらに連結されている。また、接合鋼板１１１にはその下面に、一対のピン保持板１２が起立鋼板１１２と平行な姿勢で所定の間隔を設けて設置されている。 The mounting portion 11 is formed in a roughly T-shape by a joining steel plate 111 in a lying position and an upright steel plate 112 installed on its upper surface. The joining steel plate 111 is placed on the ceiling of the gauge 40, and the upright steel plate 112 is arranged so as to protrude upward from the gauge 40. The upright steel plate 112 is inserted between a pair of device mounting portions 5c provided on the lower flange 5a of the hanging jig 5, and is connected to them via a connecting pin 5d. In addition, a pair of pin holding plates 12 are installed on the underside of the joining steel plate 111 at a predetermined distance in a position parallel to the upright steel plate 112.

一対のピン保持板１２は、図３及び図４の平面図で示すように、各々に対向する貫通孔１２１が設けられている。これら貫通孔１２１に、ガイド筒１３１に沿って移動する係止ピン１３が抜き差し自在に挿入されている。なお、図３～図６では、紙面右側を引抜き側とし、紙面左側を差込み側と称している。 As shown in the plan views of Figures 3 and 4, the pair of pin holding plates 12 each have opposing through holes 121. The locking pins 13 that move along the guide tubes 131 are inserted into these through holes 121 so that they can be freely inserted and removed. Note that in Figures 3 to 6, the right side of the paper is referred to as the removal side, and the left side of the paper is referred to as the insertion side.

係止ピン１３は、金属製の長尺な棒状部材よりなり、一対のピン保持板１２の間に配置された玉掛ワイヤー６の被係止アイ６ｂが装着される。ガイド筒１３１は、一対のピン保持板１２のうち係止ピン１３の引抜き側に位置するピン保持板１２ａの外方に、貫通孔１２１と同軸に接続されている。そして、係止ピン１３を抜き差しする方向へ移動させる動作は、ピン稼働ユニット１４により実施される。 The locking pin 13 is made of a long, rod-shaped metal member, and is fitted with the locking eye 6b of the sling wire 6, which is arranged between a pair of pin holding plates 12. The guide tube 131 is connected coaxially to the through hole 121 on the outside of the pin holding plate 12a of the pair of pin holding plates 12 that is located on the side where the locking pin 13 is to be removed. The operation of moving the locking pin 13 in the direction of insertion and removal is performed by the pin operating unit 14.

ピン稼働ユニット１４は、図４で示すように、伸縮装置１５と、伸縮装置１５の一端に接続されるカップリング１６と、カップリング１６を介して伸縮装置１５に接続される水中モーター１７と、伸縮装置１５に設置される連結部材１８と、を備えている。 As shown in FIG. 4, the pin operating unit 14 includes a telescopic device 15, a coupling 16 connected to one end of the telescopic device 15, an underwater motor 17 connected to the telescopic device 15 via the coupling 16, and a connecting member 18 installed on the telescopic device 15.

伸縮装置１５は、係止ピン１３の抜き差し方向と平行に伸縮するよう配置され、水中での使用に適した機構を有するものであれば、電動式やボールねじによる伸縮装置等、いずれを採用してもよい。 The extension device 15 is arranged to extend and retract in a direction parallel to the insertion and removal direction of the locking pin 13, and any type of extension device, such as an electric type or a ball screw type, may be used as long as it has a mechanism suitable for use underwater.

なお、水中での使用に不適な機構としては、例えば、油圧駆動及び空圧駆動による伸縮機構が挙げられる。油圧駆動による伸縮機構は、オイル漏れといった環境に悪影響を与える事態を生じる可能性があり、河川や海中での使用に不適である。また、空圧駆動による伸縮機構は、水中で使用すると水圧による誤作動を生じる可能性があるだけでなく、エア供給用のコンプレッサー等を別途準備する必要があり、付帯設備が過大となりやすく水中での使用に適しているとはいえない。 Mechanisms that are unsuitable for use underwater include hydraulically and pneumatically driven telescopic mechanisms. Hydraulically driven telescopic mechanisms can cause oil leaks and other problems that have a negative impact on the environment, making them unsuitable for use in rivers or the ocean. Pneumatically driven telescopic mechanisms can also cause malfunctions due to water pressure when used underwater, and require separate air compressors and other equipment, which can result in excessively large auxiliary equipment and are therefore unsuitable for use underwater.

以下に、水中での使用に好適な伸縮機構としてボールねじを事例に挙げ、ボールねじを用いた伸縮装置１５の一例を、図５を参照しつつ説明する。 Below, we will use a ball screw as an example of a telescopic mechanism suitable for use underwater, and explain an example of a telescopic device 15 using a ball screw with reference to Figure 5.

伸縮装置１５は、ねじシャフト１５１と、ボールナット１５２１と、ボールナット１５２１を内装した中空ロッド１５２と、ねじシャフト１５１及び中空ロッド１５２を収納する保護筒１５３を備えている。 The telescopic device 15 includes a screw shaft 151, a ball nut 1521, a hollow rod 152 with the ball nut 1521 inside, and a protective tube 153 that houses the screw shaft 151 and the hollow rod 152.

ねじシャフト１５１は、軸中心の回転を自在にした状態で、基端側の軸部１５１２が保護筒１５３内に設けられたセンタライザ１５３１に支持されている。また、中間部から先端側に向けて形成されたねじ部１５１１に、中空ロッド１５２の内方に備えられたボールナット１５２１が螺合されている。このような構成を有するねじシャフト１５１の回転は、水中モーター１７の動力供給により行われる。 The screw shaft 151 is free to rotate about its axis, with the base end shaft portion 1512 supported by a centralizer 1531 provided inside the protective tube 153. A ball nut 1521 provided inside the hollow rod 152 is screwed into the threaded portion 1511 formed from the middle portion toward the tip end. The screw shaft 151 having this configuration is rotated by the power supply of the underwater motor 17.

水中モーター１７は、出力軸１７１がねじシャフト１５１に対して交差する姿勢で設けられている。このため、ねじシャフト１５１の軸部１５１２と水中モーター１７の出力軸１７１は、直交軸もしくは食違い軸の動力伝達が可能なカップリング１６を介して接続されている。 The underwater motor 17 is installed with the output shaft 171 intersecting the screw shaft 151. Therefore, the shaft portion 1512 of the screw shaft 151 and the output shaft 171 of the underwater motor 17 are connected via a coupling 16 that can transmit power via orthogonal or skewed shafts.

カップリング１６は、ねじシャフト１５１の軸部１５１２と水中モーター１７の出力軸１７１とをいわゆる食違い軸となるよう配置している場合には、ウォームギアを備えればよい。具体的には、水中モーター１７の出力軸１７１にウォーム１６１を接続するとともに、ねじシャフト１５１の軸部１５１２にウォームホイル１６２を接続する。こうすると、水中モーター１７の出力軸１７１からねじシャフト１５１の軸部１５１２へ、動力をスムーズに伝達させることができる。 When the shaft portion 1512 of the screw shaft 151 and the output shaft 171 of the underwater motor 17 are arranged to form a so-called skew shaft, the coupling 16 may be provided with a worm gear. Specifically, a worm 161 is connected to the output shaft 171 of the underwater motor 17, and a worm wheel 162 is connected to the shaft portion 1512 of the screw shaft 151. In this way, power can be smoothly transmitted from the output shaft 171 of the underwater motor 17 to the shaft portion 1512 of the screw shaft 151.

なお、両者が直交軸の関係にある場合には、ストレートベベルギヤやスパイラルベベルギヤ等、適宜適切なギヤを採用すればよい。このように、両者を食違い軸もしくは直交軸の関係に配置することで、これらを直列に配置する場合と比較して、ゲージ４０の横幅を短小化することができ、水中玉外し装置１全体のスリム化を図ることが可能となる。 When the two are in a perpendicular axis relationship, a suitable gear such as a straight bevel gear or a spiral bevel gear may be used. By arranging the two in a staggered or perpendicular axis relationship in this way, the width of the gauge 40 can be made shorter and smaller than when they are arranged in series, making it possible to slim down the entire underwater ball removal device 1.

これらウォーム１６１とウォームホイル１６２は、防水性及び耐圧性の高いハウジング１６３に収納されている。また、ハウジング１６３には、上述した伸縮装置１５の保護筒１５３が固定され、保護筒１５３とこれから出没する中空ロッド１５２もハウジング１６３と同様に、高い防水性と耐圧性を備えている。 The worm 161 and worm wheel 162 are housed in a housing 163 that is highly waterproof and pressure resistant. In addition, the protective tube 153 of the telescopic device 15 described above is fixed to the housing 163, and the protective tube 153 and the hollow rod 152 that appears and retracts from it are also highly waterproof and pressure resistant, just like the housing 163.

上述のカップリング１６は、図３で示すように、ゲージ４０の天井部より垂下された支持柱１６４に固定された状態で、係止ピン１３の差込み側に配置されている。これにより、伸縮装置１５は、カップリング１６に接続されたねじシャフト１５１が差込み側に配置され、中空ロッド１５２が引抜き側に配置される。そして、この中空ロッド１５２に連結部材１８が接続される。 As shown in FIG. 3, the above-mentioned coupling 16 is fixed to a support column 164 suspended from the ceiling of the gauge 40 and is arranged on the insertion side of the locking pin 13. As a result, the screw shaft 151 connected to the coupling 16 is arranged on the insertion side of the extension device 15, and the hollow rod 152 is arranged on the extraction side. The connecting member 18 is then connected to this hollow rod 152.

連結部材１８は、図４で示すように中空ロッド１５２と前述の係止ピン１３とに直交して設けられて両者を連結している。したがって、図６（ｂ）で示すように、玉掛ワイヤー６が装着された係止ピン１３を、一対のピン保持板１２の貫通孔１２１から引抜きたい場合には、中空ロッド１５２が引抜き側へ移動するようねじシャフト１５１を回転させて伸縮装置１５を伸長させる。これにより、図６（ａ）で示すように、係止ピン１３は一対のピン保持板１２及び玉掛ワイヤー６から引抜かれて、玉外し作業が終了する。 The connecting member 18 is provided perpendicular to the hollow rod 152 and the aforementioned locking pin 13 as shown in FIG. 4, connecting them together. Therefore, as shown in FIG. 6(b), when it is desired to pull out the locking pin 13 to which the sling wire 6 is attached from the through hole 121 of the pair of pin holding plates 12, the screw shaft 151 is rotated so that the hollow rod 152 moves toward the pulling side, thereby extending the telescopic device 15. As a result, as shown in FIG. 6(a), the locking pin 13 is pulled out from the pair of pin holding plates 12 and the sling wire 6, and the sling removal operation is completed.

一方、図６（ａ）で示すように係止ピン１３を、一対のピン保持板１２の貫通孔１２１及びこれらの間に配置された玉掛ワイヤー６に差込みたい場合には、中空ロッド１５２が差込み側へ移動するようねじシャフト１５１を逆回転させて伸縮装置１５を短縮させる。これにより、図６（ｂ）で示すように、係止ピン１３は一対のピン保持板１２及び玉掛ワイヤー６に差し込まれる。このような抜差し状態を、遠隔者にも認知できるようゲージ４０内に抜差し状態確認センサ２０を設けている。 On the other hand, when it is desired to insert the locking pin 13 into the through-hole 121 of the pair of pin holding plates 12 and the sling wire 6 arranged between them as shown in FIG. 6(a), the screw shaft 151 is rotated in the reverse direction so that the hollow rod 152 moves toward the insertion side, shortening the extension device 15. As a result, as shown in FIG. 6(b), the locking pin 13 is inserted into the pair of pin holding plates 12 and the sling wire 6. An insertion/removal state confirmation sensor 20 is provided in the gauge 40 so that such insertion/removal state can be recognized by a person at a distance.

≪抜差し状態確認センサ≫
抜差し状態確認センサ２０は、一対のピン保持板１２に対する係止ピン１３の位置を検知するセンサであり、図３及び図４で示すように、差込み検知センサ２１と、引抜き検知センサ２２とを備え、設置治具２３を介して所望の位置に設置される。 <Insertion/removal status sensor>
The insertion/removal state confirmation sensor 20 is a sensor that detects the position of the locking pin 13 relative to a pair of pin retaining plates 12, and as shown in Figures 3 and 4, it is equipped with an insertion detection sensor 21 and a removal detection sensor 22, and is installed at the desired position via an installation jig 23.

差込み検知センサ２１は、一対のピン保持板１２のうち、係止ピン１３の差込み側に位置するピン保持板１２ｂの外方側であって、貫通孔１２１の直上に設けている。また、引抜き検知センサ２２は、一対のピン保持板１２から引抜かれた状態の係止ピン１３における、引抜き側の端部の直上に設けている。これらは、アングル材よりなる設置治具２３を介して取りつけているが、設置治具２３の形状はいずれでもよく、また取り付けに設置治具２３を用いなくてもよい。 The insertion detection sensor 21 is provided on the outer side of the pin holding plate 12b, which is located on the insertion side of the locking pin 13, of the pair of pin holding plates 12, directly above the through hole 121. The removal detection sensor 22 is provided directly above the removal end of the locking pin 13 when it has been removed from the pair of pin holding plates 12. These are attached via an installation jig 23 made of an angle bar, but the shape of the installation jig 23 may be any shape, and it is not necessary to use the installation jig 23 for installation.

これら差込み検知センサ２１及び引抜き検知センサ２２には、非接触型の磁気近接センサーを採用している。磁気近接センサーは、コイルから発生させた磁界に金属が近づくことによるインピーダンスの変化を検知する、広く一般に使用されているセンサである。このため、係止ピン１３の材料に金属を採用している。 The insertion detection sensor 21 and removal detection sensor 22 use non-contact magnetic proximity sensors. Magnetic proximity sensors are widely used sensors that detect changes in impedance caused by metal approaching a magnetic field generated by a coil. For this reason, metal is used as the material for the locking pin 13.

これらゲージ４０に配置される抜差し状態確認センサ２０は、水中モーター１７とともに制御ユニット３０に接続されている。なお、抜差し状態確認センサ２０は、これに限定されるものではなく、係止ピン１３を水中で検知可能なセンサであれば、他のセンサを採用することも可能である。 The insertion/removal state confirmation sensors 20 arranged in these gauges 40 are connected to the control unit 30 together with the underwater motor 17. Note that the insertion/removal state confirmation sensor 20 is not limited to this, and other sensors can be used as long as they are capable of detecting the locking pin 13 underwater.

≪制御ユニット≫
制御ユニット３０は、図３及ぶ図７で示すようにゲージ４０内に設置されており、モータードライバー３１と、バッテリー３２と、これらを収納する防水性の耐圧容器３３とを備えている。 <Control unit>
The control unit 30 is installed in the gauge 40 as shown in FIGS. 3 and 7, and includes a motor driver 31, a battery 32, and a waterproof pressure-resistant container 33 for housing these.

耐圧容器３３は、その外表面に接続パネル３３１が設置されており、図７で示すように、モータードライバー３１及びバッテリー３２と、抜差し状態確認センサ２０及び水中モーター１７とを接続するセンサ用ジャック３３１ａ及びモーター用ジャック３３１ｂを備えている。また、接続パネル３３１には、抜差し状態確認センサ２０が係止ピン１３を検出した際に点灯する引抜き検知ライト３３１ｃ、差込み検知ライト３３１ｄが設けられている。なお、これらはいずれもＬＥＤライトを採用している。 The pressure vessel 33 has a connection panel 331 installed on its outer surface, and as shown in FIG. 7, is equipped with a sensor jack 331a and a motor jack 331b that connect the motor driver 31 and the battery 32 to the insertion/removal state confirmation sensor 20 and the underwater motor 17. The connection panel 331 is also equipped with a removal detection light 331c and an insertion detection light 331d that light up when the insertion/removal state confirmation sensor 20 detects the locking pin 13. Both of these are LED lights.

これにより、水中モーター１７はモータードライバー３１によって制御されて伸縮装置１５を作動させる。そして、伸縮装置１５を作動することによって、係止ピン１３が貫通孔１２１から引抜かれた場合には、この係止ピン１３を引抜き検知センサ２２が検知し、引抜き検知ライト３３１ｃを点滅させる。 As a result, the underwater motor 17 is controlled by the motor driver 31 to operate the extension device 15. When the extension device 15 is operated and the locking pin 13 is pulled out of the through hole 121, the pull-out detection sensor 22 detects the locking pin 13 and causes the pull-out detection light 331c to flash.

一方、係止ピン１３が貫通孔１２１に差込まれた場合には、この係止ピン１３を差込み検知センサ２１が検知し、差込み検知ライト３３１ｄを点滅させる。なお、引抜き検知ライト３３１ｃ及び差込み検知ライト３３１ｄは、耐圧容器３３の接続パネル３３１だけでなく、ゲージ４０の外側などの水中作業員Ｄや水上作業員Ｓが視認しやすい位置に配置してもよい。 On the other hand, when the locking pin 13 is inserted into the through hole 121, the insertion detection sensor 21 detects the locking pin 13 and causes the insertion detection light 331d to flash. The removal detection light 331c and the insertion detection light 331d may be placed not only on the connection panel 331 of the pressure vessel 33, but also in a position that is easily visible to the underwater worker D and the surface worker S, such as on the outside of the gauge 40.

これにより、水中作業員Ｄや水上作業員Ｓは図１で示すように、水中玉外し装置１の遠隔にいながら、係止ピン１３の抜差し状態を確認することが可能となる。そして、差込み検知センサ２１及び引抜き検知センサ２２は係止ピン１３を検知すると、検知信号をモータードライバー３１に送信する。検知信号を受信したモータードライバー３１は、水中モーター１７を停止させる。 As a result, as shown in FIG. 1, underwater worker D and surface worker S can check the insertion/removal state of the locking pin 13 while remotely located from the underwater ball removal device 1. When the insertion detection sensor 21 and removal detection sensor 22 detect the locking pin 13, they send a detection signal to the motor driver 31. The motor driver 31, which receives the detection signal, stops the underwater motor 17.

また、接続パネル３３１には、図７で示すように、電源用ジャック３３１ｅが設けられている。電源用ジャック１３５ｅに電源プラグ３４を装着すると電源スイッチが入り、水中玉外し装置１が使用可能となる。また、電源プラグ３４を取り外して充電ケーブル（図示せず）を装着すると、バッテリー３２を充電することができる。なお、水中玉外し装置１を使用しないときには、ダミープラグ(不図示)を装着しておく。 The connection panel 331 is also provided with a power jack 331e, as shown in FIG. 7. When the power plug 34 is inserted into the power jack 331e, the power switch is turned on and the underwater ball release device 1 becomes usable. When the power plug 34 is removed and a charging cable (not shown) is attached, the battery 32 can be charged. When the underwater ball release device 1 is not in use, a dummy plug (not shown) is attached.

さらに、接続パネル３３１には、有線コントローラ用ジャック３３１ｆとこれに装着される有線コントローラ３５が設置されている。有線コントローラ３５は、水中モーター１７を手動で操作する際に用いるものであり、その形態はいずれでもよいが、例えば、ハンドル３５１を右に切ると水中モーター１７が正回転し、左に切ると逆回転するよう設定しておく。これにより、伸縮装置１５を伸縮させて、係止ピン１３を抜き差し方向に適宜移動させることが可能となる。 The connection panel 331 is further provided with a wired controller jack 331f and a wired controller 35 attached to it. The wired controller 35 is used to manually operate the underwater motor 17 and may take any form, but is set, for example, so that when the handle 351 is turned to the right, the underwater motor 17 rotates forward, and when turned to the left, it rotates in the reverse direction. This makes it possible to extend and retract the extension device 15 and move the locking pin 13 in the insertion/removal direction as appropriate.

このように水中玉外し装置１は、有線通信により操作することも可能であるが、無線通信設備を組み合わせて操作することも可能である。以下に、水中音響通信技術を利用する場合を事例に挙げ、水中玉外し装置１と水中音響通信設備とを組み合わせた水中玉外しシステムについて説明する。 Thus, the underwater ball release device 1 can be operated by wired communication, but it can also be operated in combination with wireless communication equipment. Below, we will explain an underwater ball release system that combines the underwater ball release device 1 and underwater acoustic communication equipment, taking as an example a case in which underwater acoustic communication technology is used.

≪≪水中玉外しシステム≫≫
水中玉外しシステム１００は、図８及び図９で示すように、上述した水中玉外し装置１と水中音響通信設備２とを備える。水中音響通信設備２は、水上作業員Ｓが水中玉外し装置１に対する指令情報Ｍを音波として発信する指令情報発信装置５０と、この音波を受信し、指令情報Ｍに基づいて水中玉外し装置１を制御する機械制御装置６０と、を備える。 <<Underwater ball removal system>>
8 and 9, the underwater ball removal system 100 includes the above-mentioned underwater ball removal device 1 and underwater acoustic communication equipment 2. The underwater acoustic communication equipment 2 includes a command information transmitting device 50 that transmits command information M to the underwater ball removal device 1 by the surface worker S as sound waves, and a machine control device 60 that receives the sound waves and controls the underwater ball removal device 1 based on the command information M.

以下に、指令情報発信装置５０と機械制御装置６０の概略を説明するが、詳細は特願２０１９-１９２０８６号を参照されたい。なお、本実施の形態において、指令情報Ｍとは、「伸長」及び「短縮」である。「伸長」は係止ピン１３を一対のピン保持板１２の貫通孔１２１から引抜くべく伸縮装置１５を伸長させる指令であり、「短縮」は係止ピン１３を一対のピン保持板１２の貫通孔１２１へ差込むべく伸縮装置１５を短縮させる指令である。 The command information transmission device 50 and the machine control device 60 are outlined below, but for details, please refer to Patent Application No. 2019-192086. In this embodiment, the command information M is "extension" and "contraction." "Extension" is a command to extend the extension device 15 so as to pull the locking pin 13 out of the through-hole 121 of the pair of pin holding plates 12, and "contraction" is a command to contract the extension device 15 so as to insert the locking pin 13 into the through-hole 121 of the pair of pin holding plates 12.

≪指令情報発信装置≫
指令情報発信装置５０は、図９で示すように、指令入力部５１、発振部５２、搬送波選択部５３、変調部５４、アンプ５５、及び送波器５６を備える。 <Command information transmission device>
As shown in FIG. 9, the command information transmission device 50 includes a command input unit 51, an oscillator unit 52, a carrier wave selection unit 53, a modulator unit 54, an amplifier 55, and a wave transmitter 56.

指令入力部５１は、水上作業員Ｓもしくは水中作業員Ｄが、水中玉外し装置１における伸縮装置１５の動作指令を入力する入力部を備えている。入力部には、「伸長」及び「短縮」の少なくとも２つの動作指令ボタンが設けられている。水上作業員Ｓもしくは水中作業員Ｄは、これら動作指令ボタンを適宜選択することにより、伸縮装置１５の動作指令を入力する。また、指令入力部５１は、入力された動作指令をデジタル信号化してベースバンド信号となる指令情報Ｍに変換し変調部５４に出力する。 The command input unit 51 includes an input section through which the surface worker S or the underwater worker D inputs an operation command for the extension device 15 in the underwater ball removal device 1. The input section is provided with at least two operation command buttons, "extend" and "retract." The surface worker S or the underwater worker D inputs an operation command for the extension device 15 by appropriately selecting one of these operation command buttons. The command input unit 51 also digitizes the input operation command, converts it into command information M, which becomes a baseband signal, and outputs it to the modulation unit 54.

一方、発振部５２は、搬送波Ｃとして使用する基準波Ｗを複数作成し、これらを搬送波選択部５３に出力する。搬送波選択部５３は、複数の基準波Ｗの中から搬送波Ｃとして使用するものを２つ以上選択し、無線接続または有線接続された変調部５４に出力する。 On the other hand, the oscillator 52 creates multiple reference waves W to be used as carrier waves C and outputs them to the carrier selection unit 53. The carrier selection unit 53 selects two or more reference waves W to be used as carrier waves C from the multiple reference waves W and outputs them to the modulation unit 54, which is connected wirelessly or via a wire.

変調部５４は、搬送波選択部５３から入力された２つ以上の搬送波Ｃ各々に、指令入力部５１から入力された指令情報Ｍを混合するいわゆる変調を行って、周波数帯域の異なる複数の変調波Ｍｗを形成する。こうして形成された複数の変調波Ｍｗを、無線接続または有線接続されたアンプ５５に出力する。なお、変調方式は、搬送波Ｃの周波数及び振幅を変化させることなく、位相を変化させることで変調するＢＰＳＫ（２値位相偏移変調）方式を採用する。 The modulation unit 54 performs so-called modulation, in which the command information M input from the command input unit 51 is mixed with each of the two or more carrier waves C input from the carrier wave selection unit 53, to form multiple modulated waves Mw with different frequency bands. The multiple modulated waves Mw thus formed are output to an amplifier 55 connected wirelessly or via a wire. The modulation method used is the BPSK (binary phase shift keying) method, which modulates the carrier wave C by changing the phase without changing its frequency or amplitude.

上記の構成により、変調部５４から出力された同一の指令信号Ｍを搬送する複数の変調波Ｍｗは、アンプ５５で増幅されたのちに、送波専用トランスデューサである送波器５６によりＤ/Ａ変換されて、音波として海中に発信される。なお、水上作業員Ｓが指令情報発信装置５０を操作する場合、送波器５６は気中にあってもよいし、図８で示すように水中に吊り下げてもよい。 With the above configuration, multiple modulated waves Mw carrying the same command signal M output from the modulation unit 54 are amplified by the amplifier 55, then D/A converted by the wave transmitter 56, which is a transducer dedicated to wave transmission, and transmitted as sound waves into the sea. When the surface worker S operates the command information transmission device 50, the wave transmitter 56 may be in the air or may be suspended in the water as shown in Figure 8.

これら海中に発信される複数種類の音波は、それぞれ時間差を設けて発信してもよいし、全てを合成して同時に発信してもよい。なお、送波器５６より発信される音波は、変調波ＭｗをＤ/Ａ変換したものであり、変調波Ｍｗは、搬送波ＣをＢＰＳＫ方式で変調したものであるから、その周波数帯域は、搬送波Ｃと同じ周波数帯域となる。 These multiple types of sound waves transmitted into the sea may be transmitted with a time difference between them, or may be combined and transmitted simultaneously. The sound waves transmitted from the transmitter 56 are modulated waves Mw that have been D/A converted, and the modulated waves Mw are carrier waves C modulated using the BPSK method, so their frequency band is the same as that of the carrier waves C.

≪機械制御装置≫
一方、機械制御装置６０は、図３で示すように、水中玉外し装置１の耐圧容器３３に設けられており、その構成は、図９で示すように、受波器６１、周波数ダイバーシティ部６２、アンプ６３、復調部６４、及び制御部６５を備える。 <Machine control device>
On the other hand, the mechanical control device 60 is provided in the pressure-resistant container 33 of the underwater ball removal device 1, as shown in Figure 3, and its configuration includes a receiver 61, a frequency diversity unit 62, an amplifier 63, a demodulation unit 64, and a control unit 65, as shown in Figure 9.

受波器６１は、海中の様々な音波を集音し、Ａ／Ｄ変換して入力電気信号Ｍｓ’とする受波専用トランスデューサであり、本実施の形態では、可聴域に対応可能なハイドロフォンを採用している。これら受波器６１で集音する音波は、送波器５６から発信された、複数の変調波Ｍｗに基づく複数種類の音波である。このような受波器６１は、図８で示すように、ゲージ４０に複数設けられており、その位置や数量は音波を受信しやすい位置であればいずれでもよい。 The receiver 61 is a dedicated receiver transducer that collects various underwater sound waves and converts them into an input electrical signal Ms' through A/D conversion. In this embodiment, a hydrophone capable of handling the audible range is used. The sound waves collected by these receivers 61 are multiple types of sound waves based on multiple modulated waves Mw transmitted from the transmitter 56. As shown in FIG. 8, multiple receivers 61 are provided on the gauge 40, and the position and number of receivers 61 may be any position that allows easy reception of sound waves.

周波数ダイバーシティ部６２は、指令情報発信装置５０の搬送波選択部５３で選択された複数の搬送波Ｃ各々の搬送波周波数帯域、及び搬送波Ｃ各々の高調波の周波数帯域を利用して、入力された入力電気信号Ｍｓ’の質を連続的に解析する。なお、高調波とは、基本周波数の波形に対し、その整数倍の周波数の波形をいう。入力電気信号Ｍｓ’のうち、搬送波Ｃもしくはその高調波に由来するものとして最も信頼できる信号を、変調波Ｍｗもしくはその高調波に相当する処理済電気信号Ｍｓとして抽出し、有線接続もしくは無線接続されたアンプ６３に出力する。 The frequency diversity unit 62 continuously analyzes the quality of the input electrical signal Ms' by using the carrier frequency bands of each of the multiple carrier waves C selected by the carrier selection unit 53 of the command information transmission device 50 and the frequency bands of the harmonics of each of the carrier waves C. Note that a harmonic refers to a waveform whose frequency is an integer multiple of the fundamental frequency waveform. Of the input electrical signal Ms', the most reliable signal originating from the carrier wave C or its harmonics is extracted as a processed electrical signal Ms corresponding to the modulated wave Mw or its harmonics, and output to the amplifier 63 connected by wire or wirelessly.

アンプ６３は、変調波Ｍｗもしくはその高調波に相当する処理済電気信号Ｍｓを増幅して、有線接続もしくは無線接続された復調部６４に出力する。復調部６４は、増幅された処理済電気信号Ｍｓを復調し、指令情報発信装置５０の指令入力部５１で入力された動作指令に係る指令情報Ｍを取得して制御部２５に出力する。制御部６５は、復調部６４で抽出された指令情報Ｍをモータードライバー３１に制御信号として送信する。 The amplifier 63 amplifies the processed electrical signal Ms corresponding to the modulated wave Mw or its harmonics, and outputs it to a wired or wirelessly connected demodulator 64. The demodulator 64 demodulates the amplified processed electrical signal Ms, acquires command information M relating to the operation command inputted by the command input unit 51 of the command information transmission device 50, and outputs it to the control unit 25. The control unit 65 transmits the command information M extracted by the demodulator 64 to the motor driver 31 as a control signal.

上記のとおり、水中玉外しシステム１００は、水中音響通信設備２を利用して、指令情報発信装置５０に入力された水中玉外し装置１の伸縮装置１５に対する水上作業員Ｓもしくは海中作業員Ｄの動作指令を指令情報Ｍとして海中に発信する。また、これを機械制御装置６０で受信することにより、伸縮装置１５の動作を指令情報Ｍに基づいて制御することが可能となる。 As described above, the underwater payload removal system 100 uses the underwater acoustic communication equipment 2 to transmit into the sea the operation commands of the surface worker S or the undersea worker D for the extension device 15 of the underwater payload removal device 1, which are input to the command information transmission device 50, as command information M. In addition, by receiving this information with the machine control device 60, it becomes possible to control the operation of the extension device 15 based on the command information M.

本実施の形態では、可聴域内（一般に、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの間）の範囲から３種類（２ｋＨｚ、２.２５ｋＨｚ、２.５ｋＨｚ）を搬送波選択部５３で選択し、これらを利用して同一の指令信号Ｍを音波として海中に発信している。このように、音波の周波数帯域を可聴域の範囲内に設定すると、水中作業員Ｄは濁度の高い水中であっても玉外し作業を実施中であることを音波で認識することが可能となる。 In this embodiment, three types (2 kHz, 2.25 kHz, 2.5 kHz) are selected from the audible range (generally between 20 Hz and 20 kHz) by the carrier wave selection unit 53, and these are used to transmit the same command signal M as sound waves into the sea. In this way, by setting the frequency band of the sound waves within the audible range, it becomes possible for the underwater worker D to recognize from the sound waves that the ball removal work is being performed, even in highly turbid water.

また、一般に水中音響通信で使用される超音波を使用する場合と比較して、ドップラーシフトと称される送波器と受波器との間で生じる相対的な速度差に起因して周波数帯域が変化する現象や、マルチパスフェージングと称される音波の受信強度が変動する現象の影響を、最小限にとどめることができる。 In addition, compared to using ultrasound, which is generally used in underwater acoustic communications, it is possible to minimize the effects of the phenomenon known as Doppler shift, in which the frequency band changes due to the relative speed difference between the transmitter and receiver, and the phenomenon known as multipath fading, in which the received strength of sound waves fluctuates.

さらに、可聴域内の範囲から３種類を選択し、これらを利用して同一の指令信号Ｍを音波として海中に発信するから、音波を受信する際には、上記のドップラーシフトやマルチパスフェージングといった様々な現象や、水中雑音等による影響の最も少ないものを選択して受信し、指令情報Ｍを得ることができる。したがって、通信安定性をより向上することが可能となる。 Furthermore, three types are selected from within the audible range, and these are used to transmit the same command signal M into the sea as sound waves. Therefore, when receiving the sound waves, the one that is least affected by various phenomena such as the above-mentioned Doppler shift and multipath fading, and by underwater noise, etc., is selected and received, and command information M can be obtained. This makes it possible to further improve communication stability.

≪≪水中玉外しシステムを用いたコンクリートブロックの据え付け方法≫≫
上記の構成を有する水中玉外しシステム１００を用いて、消波ブロックＢを海底に据付ける方法の具体的な手順を、以下に説明する。 <<How to install concrete blocks using an underwater ball removal system>>
The specific steps of the method for installing the wave-dissipating block B on the seabed using the underwater ball removal system 100 having the above-mentioned configuration will be described below.

水中玉外し装置１の制御ユニット３０に設けたバッテリー３２をあらかじめ充電したのち、図７で示すように、制御ユニット３０の接続パネル３３１に設けた電源用ジャック３３１ｅに電源プラグ３４を装着する。 After charging the battery 32 provided in the control unit 30 of the underwater ball removal device 1, insert the power plug 34 into the power jack 331e provided on the connection panel 331 of the control unit 30 as shown in Figure 7.

これと前後して、起重機船４に搭載されたクレーン４ａのワイヤー４ｂに吊り下げられた水中吊荷旋回装置３に吊り治具５を吊持させる。また、図２で示すように、吊り治具５の下フランジ５ａにおける一端側に係止アイ６ａを介して玉掛ワイヤー６を連結するとともに、他端側に水中玉外し装置１を設置する。また、玉掛ワイヤー６を地上に載置した消波ブロックＢに掛けまわし、玉掛ワイヤー６の被係止アイ６ｂを、図６（ａ）で示すように、玉外し機構１０に設けた一対のピン保持板１２の間に配置する。 At the same time, the lifting jig 5 is suspended from the underwater lifting and rotating device 3 suspended from the wire 4b of the crane 4a mounted on the crane ship 4. As shown in FIG. 2, the sling wire 6 is connected to one end of the lower flange 5a of the lifting jig 5 via the locking eye 6a, and the underwater lifting device 1 is installed on the other end. The sling wire 6 is then looped around the wave dissipating block B placed on the ground, and the locking eye 6b of the sling wire 6 is placed between a pair of pin holding plates 12 provided on the lifting mechanism 10, as shown in FIG. 6(a).

こののち、図６（ｂ）で示すように、玉掛ワイヤー６の被係止アイ６ｂを係止ピン１３に装着する。これらの作業は地上または船上で行われるため、有線コントローラ３５を用いて操作する場合を例示すると、まず、被係止アイ６ｂを一対のピン保持板１２の間に配置する。次に、有線コントローラ３５のハンドル３５１を右または左に切る（伸縮装置１５を短縮させる側）。 After this, as shown in FIG. 6(b), the locked eye 6b of the sling wire 6 is attached to the locking pin 13. Since these operations are performed on land or on a ship, to give an example of operation using the wired controller 35, first, the locked eye 6b is placed between the pair of pin holding plates 12. Next, the handle 351 of the wired controller 35 is turned to the right or left (to the side that shortens the telescopic device 15).

すると、有線コントローラ３５からモータードライバー３１に制御信号が送信され、水中モーター１７の動力供給により伸縮装置１５が短縮する。これにより、連結部材１８を介して伸縮装置１５に連結された係止ピン１３が、一対のピン保持板１２の貫通孔１２１に差込まれる側へ移動するため、図６（ｂ）で示すように、玉掛ワイヤー６は係止ピン１３に装着される。 Then, a control signal is sent from the wired controller 35 to the motor driver 31, and the underwater motor 17 supplies power to shorten the extension device 15. As a result, the locking pin 13 connected to the extension device 15 via the connecting member 18 moves toward the side where it is inserted into the through holes 121 of the pair of pin holding plates 12, and the sling wire 6 is attached to the locking pin 13 as shown in Figure 6 (b).

また、係止ピン１３が一対のピン保持板１２の貫通孔１２１に差込まれると、差込み検知センサ２１が係止ピン１３を検知し、検知信号を差込み検知ライト３３１ｄとモータードライバー３１に送信する。これにより、差込み検知ライト３３１ｄが点灯して係止ピン１３が差込まれたことを報知されるとともに、モータードライバー３１は水中モーター１７を停止させて、伸縮装置１５の短縮動作を停止させる。 When the locking pin 13 is inserted into the through-hole 121 of the pair of pin holding plates 12, the insertion detection sensor 21 detects the locking pin 13 and transmits a detection signal to the insertion detection light 331d and the motor driver 31. As a result, the insertion detection light 331d lights up to notify the user that the locking pin 13 has been inserted, and the motor driver 31 stops the underwater motor 17, stopping the retraction operation of the extension device 15.

こののち、クレーン４ａで水中吊荷旋回装置３及び吊り治具５を吊り上げつつ、消波ブロックＢを安定した状態で揚重できることを確認したうえで、クレーン４ａを操作して消波ブロックＢを揚重しながら海中の所望の位置に吊り下ろす。また、水中吊荷旋回装置３を利用して消波ブロックＢの向き及び姿勢を調整したのち、消波ブロックＢを海底に据え付ける。 After this, the underwater hoisting and rotating device 3 and the hoisting jig 5 are hoisted by the crane 4a, and after it is confirmed that the wave-dissipating block B can be lifted in a stable state, the crane 4a is operated to lift the wave-dissipating block B and lower it to the desired position in the sea. In addition, the underwater hoisting and rotating device 3 is used to adjust the direction and posture of the wave-dissipating block B, and then the wave-dissipating block B is installed on the seabed.

消波ブロックＢの着底を確認したのち、水中作業員Ｄは指令情報発信装置５０の指令入力部５１において動作指令ボタンの「伸長」を操作し、「伸長」の指令情報を機械制御装置６０に向けて音波として発信する。 After confirming that the wave-dissipating block B has reached the bottom, the underwater worker D operates the "extend" operation command button on the command input section 51 of the command information transmission device 50, and transmits the "extend" command information as sound waves to the machine control device 60.

「伸長」の指令情報を機械制御装置６０が取得すると、制御部６５からモータードライバー３１に制御信号が送信され、水中モーター１７の動力供給により伸縮装置１５が伸長する。これにより、連結部材１８を介して伸縮装置１５に連結された係止ピン１３が、一対のピン保持板１２の貫通孔１２１から引抜かれる側へ移動するため、図６（ａ）で示すように、玉掛ワイヤー６は係止ピン１３から掛け外される。 When the machine control device 60 receives the "extend" command information, a control signal is sent from the control unit 65 to the motor driver 31, and the extension device 15 is extended by the power supply from the underwater motor 17. As a result, the locking pin 13 connected to the extension device 15 via the connecting member 18 moves to the side where it is pulled out from the through holes 121 of the pair of pin holding plates 12, and the sling wire 6 is released from the locking pin 13 as shown in Figure 6 (a).

こうして、玉外し作業を終えたのち、玉掛ワイヤー６、吊り治具５及び水中吊荷旋回装置３をクレーン４ａにて吊り上げ撤去する。このような作業をすべての消波ブロックＢを海底に据え付けるまで繰り返し実施する。 After the sling removal work is completed, the sling wire 6, the hoisting jig 5, and the underwater load rotation device 3 are lifted and removed by the crane 4a. This work is repeated until all the wave-dissipating blocks B have been installed on the seabed.

上記のとおり、水中玉外し装置１によれば、伸縮装置１５が水圧による誤作動を生じることなく、玉掛ワイヤー６を装着した係止ピン１３を、一対のピン保持板１２に対して抜き差しすることができる。したがって、伸縮装置１５を操作するのみで、水中に据え付けた消波ブロックＢに対する玉掛ワイヤー６の玉外し作業を、水中で確実に実施することが可能となる。 As described above, with the underwater sling removal device 1, the locking pin 13 to which the sling wire 6 is attached can be inserted and removed from the pair of pin holding plates 12 without the extension device 15 malfunctioning due to water pressure. Therefore, by simply operating the extension device 15, it is possible to reliably perform the sling removal work of the sling wire 6 from the wave dissipating block B installed underwater underwater.

また、上記の水中玉外しシステム１００によれば、水中音響通信設備２を利用することから、水質等に依存することなく様々な水環境の作業現場であっても、伸縮装置１５を安定して制御し、玉外し作業を実施することができる。したがって、水中作業員Ｄは、水中玉外し装置１との間に一定距離を保持しつつ安全に作業を実施することが可能となる。また、音波の周波数帯域を可聴域の範囲内に設定することから、水中作業員Ｄは濁度の高い水中であっても、玉外し作業を実施中であることを音波で認識することが可能となる。 In addition, according to the above-mentioned underwater ball removal system 100, since the underwater acoustic communication equipment 2 is used, the extension device 15 can be stably controlled and ball removal work can be performed even in work sites with various water environments regardless of water quality, etc. Therefore, the underwater worker D can safely perform work while maintaining a constant distance from the underwater ball removal device 1. In addition, since the frequency band of the sound waves is set within the audible range, the underwater worker D can recognize that ball removal work is being performed by the sound waves even in highly turbid water.

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。 The above embodiment is intended to facilitate understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention may be modified or improved without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that the present invention includes equivalents.

例えば、本実施の形態では、水中玉外しシステム１００に水中音響通信設備２とを備える構成とし、水中音響通信技術を用いた遠隔操作により水中玉外し装置１を制御したが、例えば、可視光を利用した可視光通信技術を採用してもよい。水中での可視光通信技術については、例えば、特許第５９７０９４６号を参照されたい。 For example, in this embodiment, the underwater ball removal system 100 is configured to include the underwater acoustic communication equipment 2, and the underwater ball removal device 1 is controlled by remote control using underwater acoustic communication technology, but visible light communication technology using visible light may also be used. For details on underwater visible light communication technology, see, for example, Japanese Patent No. 5,970,946.

また、本実施の形態では、一対のピン保持板１２に対する係止ピン１３の抜差し状態を、抜差し状態確認センサ２０を用いて検知した。しかし、これに限定されるものではなく、水中モーター１７の作動時間や回転量(数)により係止ピン１３の状態を検知してもよい。また、水中モーター１７には、作動安定性を確保するべく圧力補償器を備えてもよい。 In addition, in this embodiment, the insertion/removal state of the locking pin 13 relative to the pair of pin holding plates 12 is detected using an insertion/removal state confirmation sensor 20. However, this is not limited to this, and the state of the locking pin 13 may also be detected based on the operating time or amount (number) of rotations of the underwater motor 17. The underwater motor 17 may also be equipped with a pressure compensator to ensure operational stability.

さらに、本実施の形態では、係止ピン１３の抜差し状態を抜差し状態確認センサ２０で確認し、その情報を視覚認識できるよう引抜き検知ライト３３１ｃ及び差込み検知ライト３３１ｄで報知したが、これに限定されるものではなく、例えば聴覚認識させる装置を採用してもよい。 Furthermore, in this embodiment, the insertion/removal state of the locking pin 13 is confirmed by the insertion/removal state confirmation sensor 20, and the information is notified by the removal detection light 331c and the insertion detection light 331d so that it can be visually recognized, but this is not limited to this, and for example, a device that provides auditory recognition may be used.

１水中玉外し装置
２水中音響通信設備
３水中吊荷旋回装置
３ａ外殻
３ｂ吊りワイヤー
４起重機船
４ａクレーン
４ｂワイヤー
５吊り治具
５ａ下フランジ
５ｂ上フランジ
５ｃ一対の装置取付部
５ｄ連結ピン
６玉掛ワイヤー
６ａ係止アイ
６ｂ被係止アイ
１０玉外し機構
１１被取付部
１１１接合鋼板
１１２起立鋼板
１２一対のピン保持板
１２１貫通孔
１３係止ピン
１３１ガイド筒
１４ピン稼働ユニット
１５伸縮装置
１５１ねじシャフト
１５１１ねじ部
１５１２軸部
１５２中空ロッド
１５２１ボールナット
１５３保護筒
１５３１センタライザ
１６カップリング
１６１ウォーム
１６２ウォームホイル
１６３ハウジング
１６４支持柱
１７水中モーター
１７１出力軸
１８連結部材
２０抜差し状態確認センサ
２１差込み検知センサ
２２引抜き検知センサ
２３設置治具
３０制御ユニット
３１モータードライバー
３２バッテリー
３３耐圧容器
３３１接続パネル
３３１ａセンサ用ジャック
３３１ｂモーター用ジャック
３３１ｃ引抜き検知ライト
３３１ｄ差込み検知ライト
３３１ｅ電源用ジャック
３３１ｆ有線コントローラ用ジャック
３３１ｇ音響通信用ジャック
３４電源プラグ
３５有線コントローラ
３５１ハンドル
４０ゲージ
４１フレーム
４２金網
５０指令情報発信装置
５１指令入力部
５２発振部
５３搬送波選択部
５４変調部
５５アンプ
５６送波器
６０機械制御装置
６１受波器
６２周波数ダイバーシティ部
６３アンプ
６４復調部
６５制御部
Ｂ消波ブロック（水中構造物）
Ｃ搬送波
Ｍ指令情報
Ｗ基準波
Ｍｗ変調波
Ｍｓ’ 入力電気信号
Ｍｓ処理済電気信号
Ｓ水上作業員
Ｄ水中作業員 1 Underwater lifting device 2 Underwater acoustic communication equipment 3 Underwater lifting and rotating device 3a Hull 3b Lifting wire 4 Crane ship 4a Crane 4b Wire 5 Lifting jig 5a Lower flange 5b Upper flange 5c Pair of device mounting parts 5d Connecting pin 6 Lifting wire 6a Locking eye 6b Locked eye 10 Lifting mechanism 11 Mounting part 111 Joining steel plate 112 Standing steel plate 12 Pair of pin holding plates 121 Through hole 13 Locking pin 131 Guide tube 14 Pin operating unit 15 Extension device 151 Screw shaft 1511 Screw portion 1512 Shaft portion 152 Hollow rod 1521 Ball nut 153 Protective tube 1531 Centralizer 16 Coupling 161 Worm 162 Worm wheel 163 Housing 164 Support column 17 Underwater motor 171 Output shaft 18 Connection member 20 Insertion/removal state confirmation sensor 21 Insertion detection sensor 22 Pull-out detection sensor 23 Installation jig 30 Control unit 31 Motor driver 32 Battery 33 Pressure-resistant container 331 Connection panel 331a Sensor jack 331b Motor jack 331c Pull-out detection light 331d Insertion detection light 331e Power supply jack 331f Wired controller jack 331g Acoustic communication jack 34 Power plug 35 Wired controller 351 Handle 40 Gauge 41 Frame 42 Wire mesh 50 Command information transmission device 51 Command input unit 52 Oscillator 53 Carrier wave selection unit 54 Modulation unit 55 Amplifier 56 Transmitter 60 Machine control device 61 Wave receiver 62 Frequency diversity unit 63 Amplifier 64 Demodulation unit 65 Control unit B Wave dissipating block (underwater structure)
C Carrier wave M Command information W Reference wave Mw Modulated wave Ms' Input electrical signal Ms Processed electrical signal S Surface worker D Underwater worker

Claims

An underwater lifting device for lifting a sling wire that suspends an underwater structure underwater,
The sling wire has a locking pin to which the sling wire is detachably attached, a pin holding plate having a through hole into which the locking pin is inserted, and a pin operating unit that moves the locking pin relative to the pin holding plate in a direction to insert or remove the locking pin ,
The pin operating unit includes:
An extension device arranged in parallel with the locking pin and equipped with a ball screw;
A connecting member that connects one end of the extension device and the locking pin ,
An underwater ball removal device characterized in that the connecting member is fixed perpendicular to the hollow rod constituting the ball screw and the locking pin so that the hollow rod and the locking pin move in the same direction .

The underwater ball removal device according to claim 1,
An underwater ball removal device characterized in that the pin holding plate is provided with a guide tube through which the locking pin passes, on the outer side of the removal side of the locking pin .

The underwater ball removal device according to claim 1,
An underwater ball removal device characterized in that the extension device is equipped with a protective tube with a centralizer provided inside to support the shaft portion of the screw shaft that constitutes the ball screw .

The underwater ball removal device according to claim 1,
The pin operating unit further includes an underwater motor, and a coupling that connects an output shaft of the underwater motor and a shaft portion of a screw shaft that constitutes the ball screw in a state where the output shaft is perpendicular to the shaft portion of the screw shaft,
An underwater ball removal device characterized in that the coupling is fixed to a support pillar suspended from the ceiling of a gauge covering the ball removal mechanism .