(57)【要約】【課題】掘削物の吸引を阻害することなく、掘削物を破砕して小さくすることが可能な海底掘削用カッタを提供する。【解決手段】海底掘削用カッタ１の外ビット４、中ビット５及び内ビット６は、周方向において、この順に並ぶように配置される。中ビット５は、その切れ刃５２ａが、径方向において外ビット４の切れ刃４２ａよりも内方に位置するように配置される。内ビット６は、その切れ刃６２ａが、径方向において中ビット５の切れ刃５２ａよりも内方に位置するように配置される。カッタ本体２は、主ビット３及び副ビット７の切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａが軸方向において一側を向くとともに、副ビット７の切れ刃７２ａが主ビット３の切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａよりも軸方向において他側に位置するように、主ビット３及び副ビット７を固定する。【選択図】図２
2018168551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底掘削機に取り付けられる海底掘削用カッタであって、
掘削物を吸引する吸引口が開設されたカッタ本体と、
前記カッタ本体に対して固定され、切れ刃を有する複数の主ビット及び複数の副ビットと、を備え、
前記カッタ本体と交差する軸を基準として、前記軸に沿う方向を軸方向とし、前記軸周りの方向を周方向とし、前記軸と直交する方向を径方向とするとき、
前記複数の副ビットは、前記径方向において前記複数の主ビットよりも内方に位置するように配置され、
前記複数の主ビットは、外ビットと、中ビットと、内ビットと、を有し、
前記外ビット、前記中ビット及び前記内ビットは、前記周方向において、この順に並ぶように配置され、
前記中ビットは、その切れ刃が、前記径方向において前記外ビットの切れ刃よりも内方に位置するように配置され、
前記内ビットは、その切れ刃が、前記径方向において前記中ビットの切れ刃よりも内方に位置するように配置され、
前記カッタ本体は、前記主ビット及び前記副ビットの切れ刃が前記軸方向において一側を向くとともに、前記副ビットの切れ刃が前記主ビットの切れ刃よりも前記軸方向において他側に位置するように、前記主ビット及び前記副ビットを固定する、海底掘削用カッタ。
【請求項２】
前記主ビット及び前記副ビットは、前記カッタ本体に対して固定される被固定部と、前記軸方向において該被固定部から前記他側に延出するとともに先端に切れ刃が設けられる本体部と、をそれぞれ有し、
前記副ビットの本体部の延出量は、前記主ビットの本体部の延出量よりも小さい、請求項１記載の海底掘削用カッタ。
【請求項３】
前記複数の副ビットは、
前記径方向に延びる第１基準線に沿って配列される第１副ビット群と、
前記径方向に延びるとともに前記周方向において前記第１基準線と間隔を空けて配置される第２基準線に沿って配列される第２副ビット群と、を有し、
前記第１副ビット群の切れ刃と、前記第２副ビット群の切れ刃とが、前記径方向にオフセットしている、請求項１又は２に記載の海底掘削用カッタ。
【請求項４】
前記吸引口は、前記カッタ本体の前記他側の面に形成された凹部に開設されている、請求項３に記載の海底掘削用カッタ。
【請求項５】
前記凹部は、前記第１基準線と前記第２基準線との間に形成されている、請求項４に記載の海底掘削用カッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する海底掘削機に取り付けられる海底掘削用カッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１に開示されているように、海底資源の採取に用いられる海底掘削機が知られている。当該海底掘削機では、カッタと称される機器が先端に取り付けられたパイプが、船舶上から海底に垂下されて用いられる。カッタには、ビットと称され切れ刃を有する部材が複数備えられている。船舶上のアクチュエータによってパイプを回転させることにより、カッタはビットにおいて海底の地盤を掘削する。掘削で生じた掘削物（つまり、地盤の欠片）の外寸は、２０ｍｍから５０ｍｍ程度である。
【０００３】
また、非特許文献１に開示された海底掘削機では、掘削物はパイプによって吸引され、パイプ内を通って船舶上に引き上げられる。掘削物は、船舶上で外寸がさらに小さくなるまで（例えば１０ｍｍ程度となるまで）破砕された後、研究等の用に供される。このように、当該海底掘削機は、掘削物をパイプにより吸引して海中における拡散を抑制する等、環境にも配慮した構成とされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ナショナルジオグラフィック［平成２９年３月２９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/20131106/371949/?P=6＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
掘削物の引き上げや、船舶上での破砕作業の負担を軽減するためには、掘削物を海中において可能な限り小さくすることが好ましい。具体的手段としては、カッタが備えるビットの数を増やし、当該ビットにより、外寸が１０ｍｍ程度となるまで掘削物を破砕することが考えられる。これにより、掘削物の引き上げや破砕作業に要する費用を抑制することが期待できる。
【０００６】
しかしながら、ビットの数を増やすと、そのビットの回転に伴い、カッタの周辺に海水の旋回流が形成される。このため、多数のビットにより掘削物を破砕しても、当該掘削物が旋回流によって流されて周囲に拡散してしまい、パイプに吸引できなくなるという課題があった。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、掘削物の吸引を阻害することなく、掘削物を破砕して小さくすることが可能な海底掘削用カッタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る海底掘削用カッタは、海底掘削機に取り付けられる海底掘削用カッタであって、掘削物を吸引する吸引口が開設されたカッタ本体と、カッタ本体に対して固定され、切れ刃を有する複数の主ビット及び複数の副ビットと、を備える。カッタ本体と交差する軸を基準として、軸に沿う方向を軸方向とし、軸周りの方向を周方向とし、軸と直交する方向を径方向とするとき、複数の副ビットは、径方向において複数の主ビットよりも内方に位置するように配置される。複数の主ビットは、外ビットと、中ビットと、内ビットと、を有する。外ビット、中ビット及び内ビットは、周方向において、この順に並ぶように配置される。中ビットは、その切れ刃が、径方向において外ビットの切れ刃よりも内方に位置するように配置される。内ビットは、その切れ刃が、径方向において中ビットの切れ刃よりも内方に位置するように配置される。カッタ本体は、主ビット及び副ビットの切れ刃が軸方向において一側を向くとともに、副ビットの切れ刃が主ビットの切れ刃よりも軸方向において他側に位置するように、主ビット及び副ビットを固定する。
【０００９】
上記構成によれば、海底掘削機がカッタ本体を軸周りに回転させることにより、海底の地盤は複数の主ビットによって掘削される。主ビットは、外ビットと、切れ刃が外ビットの切れ刃よりも径方向内方に位置するように配置される中ビットと、切れ刃が中ビットの切れ刃よりも径方向内方に位置するように配置される内ビットと、を有している。したがって、地盤の所定部位が、外ビット、中ビット、内ビットによって順次掘削されるようにカッタ本体を回転させることにより、掘削物を押圧し、径方向内方に移動させることが可能になる。
【００１０】
また、径方向において主ビットよりも内方には、複数の副ビットが配置されている。したがって、副ビットにおいても地盤を掘削するとともに、主ビットが径方向内方に移動させた掘削物を破砕して小さくすることが可能になる。
【００１１】
しかしながら、副ビットが軸周りに回転すると、当該副ビットによって海水が押圧され、主ビットよりも径方向内方において旋回流が形成される。このような旋回流が形成されると、掘削物を含む海水が撹拌され、吸引口による掘削物の吸引が阻害されたり、掘削物が主ビットよりも外方に排出されたりするおそれがある。
【００１２】
そこで、上記構成では、カッタ本体は、主ビット及び副ビットの切れ刃が軸方向において一側を向くとともに、副ビットの切れ刃が主ビットの切れ刃よりも軸方向において他側に位置するように、主ビット及び副ビットを固定している。これにより、副ビットのうち、カッタ本体の回転に伴って海水を押圧する部位の面積を小さくし、旋回流の形成を抑制することができる。この結果、掘削物の吸引を阻害することなく、掘削物を破砕して小さくすることが可能になる。
【００１３】
主ビット及び副ビットは、カッタ本体に対して固定される被固定部と、軸方向において被固定部から他側に延出するとともに先端に切れ刃が設けられる本体部と、をそれぞれ有し、副ビットの本体部の延出量は、主ビットの本体部の延出量よりも小さくてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、副ビットの本体部の延出量を、主ビットの本体部の延出量よりも小さくするという簡易な構成により、副ビットの切れ刃を主ビットの切れ刃よりも他側に位置させることができる。この結果、カッタ本体、主ビット、副ビットを複雑な形状にすることなく、副ビットのうち、海底掘削機の回転に伴って海水を押圧する部位の面積を小さくすることが可能になる。
【００１５】
複数の副ビットは、径方向に延びる第１基準線に沿って配列される第１副ビット群と、径方向に延びるとともに周方向において第１基準線と間隔を空けて配置される第２基準線に沿って配列される第２副ビット群と、を有し、第１副ビット群の切れ刃と、第２副ビット群の切れ刃とが、径方向にオフセットしていてもよい。
【００１６】
上記構成によれば、第１副ビット群の切れ刃によって掘削できなかった地盤を、第２ビット群の切れ刃によって掘削することが可能になる。
【００１７】
吸引口は、カッタ本体の他側の面に形成された凹部に開設されていてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、吸引口が凹部に開設されているため、吸引口と副ビットとを大きく離間させることができる。これにより、副ビットによって形成される旋回流と、吸引口とを大きく離間させることができる。この結果、吸引口による掘削物の吸引が旋回流によって阻害されることを抑制できる。
【００１９】
凹部は、第１基準線と第２基準線との間に形成されていてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、カッタ本体のうち、地盤の掘削や掘削物の破砕に寄与しない範囲に凹部を形成することができる。この結果、地盤の掘削や掘削物の破砕を阻害することなく、吸引口を開設することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、掘削物の吸引を阻害することなく、掘削物を破砕して小さくすることが可能な海底掘削用カッタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係るカッタが取り付けられた海底掘削機を示す斜視図である。
【図２】図１の海底掘削用カッタを示す底面図である。
【図３】図１の海底掘削用カッタを示す側面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ断面を示す断面図である。
【図７】図１の海底掘削用カッタ周辺の掘削物や海水の流れを説明する説明図である。
【図８】図１の副ビットによる地盤の掘削を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２４】
まず、図１を参照しながら、海底掘削用カッタ１（以下「カッタ１」という。）の概要を説明する。図１は、実施形態に係るカッタ１が取り付けられた海底掘削機１００を示す斜視図である。
【００２５】
海底掘削機１００は、不図示の船舶から操作され、海底の地盤を掘削する装置である。掘削によって生成された掘削物は、海水とともに船舶上に引き上げられ、研究資料や資源として使用される。
【００２６】
海底掘削機１００は、パイプ１１０と、カッタ１と、を備えている。パイプ１１０は、管状を呈し、内部には不図示の通路が形成されている。パイプ１１０は、船舶上のアクチュエータが駆動することにより、矢印Ｒ方向に回転する。矢印Ｒ方向は、軸Ｃを中心として回転する方向である。軸Ｃは、パイプ１１０の中心軸である。
【００２７】
カッタ１は、パイプ１１０の下端に取り付けられている。また、カッタ１は、その一側面に複数の主ビット３及び複数の副ビット７を備えている。パイプ１１０の回転に伴ってカッタ１が回転すると、海底の地盤が主ビット３及び副ビット７によって掘削される。掘削によって生じた掘削物は吸引され、海水とともにパイプ１１０内の通路を介して船舶上に引き上げられる。
【００２８】
尚、本明細書では、船舶から海中に垂下され、鉛直方向に延びるようにパイプ１１０が配置された場合について説明する。すなわち、軸Ｃが鉛直方向に延びるように配置された配置された場合について説明する。そして、鉛直方向における上方を「上方」、下方を「下方」と称する。また、軸Ｃに沿う方向を「軸方向」、軸Ｃ周りの方向を「周方向」（図２参照）、軸Ｃと直交する方向を径方向（図２参照）と称する。このようなパイプ１１０の配置は、本発明の使用態様を限定するものではない。
【００２９】
次に、図２及び図３を参照しながら、カッタ１の構成について説明する。カッタ１は、カッタ本体２と、複数の主ビット３と、複数の副ビット７と、を備えている。
【００３０】
カッタ本体２は円板形状を呈しており、その厚さは７０ｍｍ程度、半径は軸Ｃを中心として５００ｍｍ程度である。図２に示されるように、カッタ本体２は、周縁部２１及び６つの内周部２２がその下面に形成されている。周縁部２１は、環状を呈し、下方に突出している。内周部２２は、第１基準線Ｂ１又は第２基準線Ｂ２に沿って延びるとともに、下方に突出している。第１基準線Ｂ１と第２基準線Ｂ２とは、軸Ｃと直交するように径方向に延びる仮想の直線であり、周方向に約６０°の間隔を空けて交互に配置されている。
【００３１】
周縁部２１及び内周部２２が下方に突出することにより、カッタ本体２の下面には６つの凹部２３が形成されている。凹部２３は、カッタ本体２の下面から上方に凹設されたものとみることができる。６つの凹部２３は、内周部２２によって互いに区画されている。
【００３２】
凹部２３には、複数の吸引口２３ａが開設されている。吸引口２３ａは、カッタ本体２を軸方向に貫通する孔である。カッタ本体２がパイプ１１０の下端に取り付けられると、吸引口２３ａはパイプ１１０内の通路と連通する。船舶上に配置されたポンプが駆動すると、掘削物を含む海水が吸引口２３ａに吸引され、パイプ１１０内の通路を介して船舶上に引き上げられる。
【００３３】
主ビット３及び副ビット７は、鋼材によって形成され、海底の地盤と接触して掘削する部材である。主ビット３及び副ビット７は、カッタ本体２の周縁部２１に対して固定されている。
【００３４】
主ビット３は、外ビット４と、中ビット５と、内ビット６と、の総称である。外ビット４と、中ビット５と、内ビット６と、は、カッタ本体２の周縁部２１に沿って環状に配置されている。詳細には、矢印Ｒ方向と反対の方向に、外ビット４、外ビット４、中ビット５、内ビット６が、この順に互いに間隔を空けて周縁部２１に配置されている。２つの外ビット４、１つの中ビット５、１つの内ビット６から成る組み合わせを「１組の主ビット群」と称すると、周縁部２１には６組の主ビット群が配置されている。
【００３５】
図３に示されるように、カッタ本体２の周縁部２１には複数の固定溝２１ａが形成されている。固定溝２１ａは、上方に凹設された溝である。外ビット４、中ビット５及び内ビット６は、それぞれの上端部である被固定部４１ａ，５１ａ，６１ａが、固定溝２１ａに嵌入することによって、周縁部２１に固定されている。
【００３６】
副ビット７は、カッタ本体２の内周部２２に沿って配置される。副ビット７は、第１基準線Ｂ１に沿うように配列される第１副ビット群７Ａと、第２基準線Ｂ２に沿うように配列される第２副ビット群７Ｂと、を構成している。第１副ビット群７Ａと第２基準線Ｂ２とは、周方向に約６０°の間隔を空けて交互に配置されている。後述するように、第１副ビット群７Ａの副ビット７の切れ刃７２ａと、第２副ビット群７Ｂの副ビット７の切れ刃７２ａは、径方向にオフセットしている。
【００３７】
次に、図４から図６を参照しながら、主ビット３及び副ビット７について詳細に説明する。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。図２のＶＩ−ＶＩ断面を示す断面図である。図４から図６は、各断面に対し周方向に投影させた副ビット７を破線によって示している。
【００３８】
図４に示されるように、外ビット４は、シャンク４１とインサート４２と、を有している。シャンク４１は、被固定部４１ａ（図３参照）と、本体部４１ｂと、を有している。
前述したように、被固定部４１ａはカッタ本体２の固定溝２１ａに嵌入する部分である。本体部４１ｂは、被固定部４ａと一体となり、且つ、周縁部２１の下面に対して略垂直で下方に延出している。
【００３９】
インサート４２は、シャンク４１に取り付けられる部材である。インサート４２の下端には、切れ刃４２ａと、内方傾斜面４２ｂと、外方傾斜面４２ｃと、が形成されている。切れ刃４２ａは、地盤の掘削に実質的に寄与する部位であり、研削加工によって鋭利なエッジ形状に形成されている。内方傾斜面４２ｂは、切れ刃４２ａに接続され、径方向内方及び上方に延びるように傾斜する面である。外方傾斜面４２ｃは、切れ刃４２ａに接続され、径方向外方及び上方に延びるように傾斜する面である。切れ刃４２ａは、インサート４２の下端のうち径方向外方寄りの部位に形成されている。これにより、内方傾斜面４２ｂの面積は、外方傾斜面４２ｃの面積と比べて大きくなっている。
【００４０】
副ビット７は、シャンク７１とインサート７２と、を有している。シャンク７１は、カッタ本体２の内周部２２（図２参照）に対して固定される被固定部７１ａと、被固定部７１ａから下方に延出する本体部７１ｂと、を有している。
【００４１】
インサート７２は、シャンク７１に取り付けられる部材である。１つのシャンク７１には、３つのインサート７２が取り付けられる。インサート７２の下端には、切れ刃７２ａと、内方傾斜面７２ｂと、外方傾斜面７２ｃと、が形成されている。切れ刃７２ａは、地盤の掘削や、掘削物の破砕に実質的に寄与する部位であり、研削加工によって鋭利なエッジ形状に形成されている。内方傾斜面７２ｂは、切れ刃７２ａに接続され、径方向内方及び上方に延びるように傾斜する面である。外方傾斜面７２ｃは、切れ刃７２ａに接続され、径方向外方及び上方に延びるように傾斜する面である。内方傾斜面５２ｂと外方傾斜面５２ｃとは略同一の面積を有している。
【００４２】
図５に示されるように、中ビット５は、シャンク５１とインサート５２と、を有している。シャンク５１は、被固定部５１ａ（図３参照）と、本体部５１ｂと、を有している。
前述したように、被固定部５１ａはカッタ本体２の固定溝２１ａに嵌入する部分である。本体部５１ｂは、被固定部５ａと一体となり、且つ、周縁部２１の下面に対して略垂直で下方に延出している。
【００４３】
インサート５２は、シャンク５１に取り付けられる部材である。外ビット４のインサート４２と同様に、インサート５２も、その下端に切れ刃５２ａと、内方傾斜面５２ｂと、外方傾斜面５２ｃと、が形成されている。ただし、インサート５２の切れ刃５２ａは、インサート５２の下端のうち径方向において中央部に形成されている。これにより、内方傾斜面５２ｂの面積は、外方傾斜面５２ｃの面積と略同一になっている。
【００４４】
図６に示されるように、内ビット６は、シャンク６１とインサート６２と、を有している。シャンク６１は、被固定部６１ａ（図３参照）と、本体部６１ｂと、を有している。
前述したように、被固定部６１ａはカッタ本体２の固定溝２１ａに嵌入する部分である。本体部６１ｂは、被固定部６ａと一体となり、且つ、周縁部２１の下面に対して略垂直で下方に延出している。
【００４５】
インサート６２は、シャンク６１に取り付けられる部材である。外ビット４のインサート４２と同様に、内ビット６のインサート６２も、その下端に切れ刃６２ａと、内方傾斜面６２ｂと、外方傾斜面６２ｃと、が形成されている。ただし、インサート６２の切れ刃６２ａは、インサート６２の下端のうち径方向内方寄りの部位に形成されている。これにより、内方傾斜面６２ｂの面積は、外方傾斜面６２ｃの面積と比べて小さくなっている。
【００４６】
インサート４２，５２，６２，７２は、切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａが下方を向くように、シャンク４１，５１，６１，７１の下端に着脱自在に取り付けられる。地盤の掘削に伴い切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａが摩耗した場合は、インサート４２，５２，６２，７２を新たなものに交換することにより、カッタ１による掘削を継続することが可能になる。
【００４７】
カッタ本体２の周縁部２１は、カッタ本体２の上端面２ａから切れ刃４２ａ，５２ａ，５２ａまでの軸方向長さがそれぞれＬ４，Ｌ５，Ｌ６となるように、外ビット４、中ビット５及び内ビット６を固定している。長さＬ４は長さＬ５よりも大きく、長さＬ５は長さＬ６よりも大きい。すなわち、外ビット４の切れ刃４２ａは、中ビット５の切れ刃５２ａや内ビット６の切れ刃６２ａよりも下方に位置している。また、中ビット５の切れ刃５２ａは、内ビット６の切れ刃６２ａよりも下方に位置している。
【００４８】
また、カッタ本体２の周縁部２１は、軸Ｃからの径方向長さが略等しい位置に外ビット４、中ビット５及び内ビット６を固定している。しかしながら、前述したようにインサート４２，５２，６２の下端の形状が互いに異なるため、軸Ｃから切れ刃４２ａ，５２ａ，５２ａまでの径方向長さは、それぞれＲ４，Ｒ５，Ｒ６である。長さＲ４は長さＲ５よりも大きく、長さＲ５は長さＲ６よりも大きい。すなわち、切れ刃４２ａ，５２ａ，５２ａは、この順に軸Ｃに近づくように配置されている。
【００４９】
カッタ本体２の内周部２２は、カッタ本体２の上端面２ａから切れ刃７２ａまでの軸方向長さがＬ７となるように、副ビット７を固定している。長さＬ７は、長さＬ６よりも小さい。したがって、カッタ本体２は、副ビット７の切れ刃が外ビット４、中ビット５、内ビット６の切れ刃４２ａ，５２ａ，５２ａよりも上方に位置するように、副ビット７、外ビット４、中ビット５及び内ビット６を固定している。
【００５０】
次に、図７を参照しながら、カッタ１による地盤の掘削について説明する。図７は、カッタ１周辺の掘削物や海水の流れを説明する説明図であり、カッタ１の一部を拡大して示している。
【００５１】
前述したように、外ビット４の切れ刃４２ａは、中ビット５の切れ刃５２ａや内ビット６の切れ刃６２ａよりも下方に位置している。したがって、海底掘削機１００のパイプ１１０（図１参照）が船舶から海中に垂下されると、カッタ１は、まず外ビット４の切れ刃４２ａにおいて地盤と当接する。船舶上のアクチュエータが駆動すると、パイプ１１０とともにカッタ１が図７で示される矢印Ｒ方向に回転する。
【００５２】
また、船舶上のポンプが駆動すると、吸引口２３ａが海水を吸引する。これにより、径方向外方から、内方の吸引口２３ａに向かう水流が形成される。
【００５３】
軸Ｃから径方向長さＲ４（図４参照）の位置では、地盤が外ビット４によって掘削される。この掘削によって生成された掘削物は、外ビット４の内方傾斜面４２ｂによって押圧されるとともに、吸引口２３ａに向かう水流の影響を受け、径方向内方に移動する。
【００５４】
外ビット４が掘削した地盤に食い込むと、カッタ１が下方に移動する。これにより、中ビット５の切れ刃５２ａが地盤と当接する。
【００５５】
軸Ｃから径方向長さＲ５（図５参照）の位置では、地盤が中ビット５によって掘削される。また、中ビット５は、外ビット４側から移動してきた掘削物を破砕する。この掘削や破砕によって生成された掘削物は、中ビット５の内方傾斜面５２ｂによって押圧されるとともに、吸引口２３ａに向かう水流の影響を受け、径方向内方に移動する。
【００５６】
中ビット５が掘削した地盤に食い込むと、カッタ１が下方に移動する。これにより、内ビット６の切れ刃６２ａが地盤と当接する。
【００５７】
軸Ｃから径方向長さＲ６（図６参照）の位置では、地盤が内ビット６によって掘削される。また、内ビット６は、中ビット５側から移動してきた掘削物を破砕する。この掘削や破砕によって生成された掘削物は、内ビット６の内方傾斜面６２ｂによって押圧されるとともに、吸引口２３ａに向かう水流の影響を受け、径方向内方に移動する。
【００５８】
このように、矢印Ｒ方向へのカッタ１の回転に伴い、矢印Ｆで示されるように、海水と掘削物とが径方向内方に導かれる。
【００５９】
また、カッタ１の下方への移動に伴い、主ビット３（つまり、外ビット４、中ビット５及び内ビット６）よりも径方向内方では、副ビット７の切れ刃７２ａが地盤と当接する。主ビット３同様に、副ビット７も地盤を掘削するとともに、径方向内方に移動してきた掘削物を破砕する。
【００６０】
次に、図８を参照しながら、副ビット７による掘削について説明する。図８は、副ビット７による地盤９の掘削を説明する説明図であり、地盤９の断面を示している。図８（Ａ）は、第１副ビット群７Ａによる地盤９の掘削を示している。図８（Ｂ）は、第２副ビット群７Ｂによる地盤９の掘削を示している。
【００６１】
また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、１つのシャンク７１と、その当該シャンク７１に取り付けられた３つのインサート７２と、を示している。さらに、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、径方向において互いに対応する位置に配置された１つの副ビット７を示している。つまり、図８（Ａ）に示される副ビット７は、図８（Ｂ）に示される断面に周方向に投影されると、図８（Ｂ）に示される副ビット７と少なくとも一部が重複する関係にある。
【００６２】
前述したように、第１副ビット群７Ａの副ビット７の切れ刃７２ａと、第２副ビット群７Ｂの副ビット７の切れ刃７２ａは、径方向にオフセットしている。例えば、図８（Ａ）に示される３つインサート７２の切れ刃７２ａのうち、最も径方向内方に配置されているものは、軸Ｃからの径方向長さがＲＡの位置に配置されている。一方、図８（Ｂ）に示される３つインサート７２の切れ刃７２ａのうち、最も径方向内方に配置されているものは、軸Ｃからの径方向長さがＲＢの位置に配置されている。長さＲＡは、長さＲＢよりも大きい。
【００６３】
カッタ１が軸Ｃを中心として回転することにより、図８（Ａ）に示されるように、第１副ビット群７Ａのインサート７２が、掘削した地盤に食い込む。前述したように、インサート７２の下端には、切れ刃７２ａと、内方傾斜面７２ｂと、外方傾斜面７２ｃと、が形成されている。このため、第１副ビット群７Ａのインサート７２が通過した後の地盤９には、インサート７２の側方の地盤９１と、内方傾斜面７２ｂと外方傾斜面７２ｃとの間の地盤９２，９３と、が掘削されずに残存する。
【００６４】
カッタ１が軸Ｃを中心としてさらに回転すると、第１副ビット群７Ａが通過した後の地盤９に、第２副ビット群７Ｂのインサート７２が配置される。第２副ビット群７Ｂのインサート７２は、残存していた地盤９１，９２，９３と対応する位置に配置され、これらを掘削する。
【００６５】
次に、実施形態に係るカッタ１の作用効果について説明する。
【００６６】
カッタ１の構成によれば、海底掘削機１００がカッタ本体２を軸周りに回転させることにより、海底の地盤は複数の主ビット３によって掘削される。主ビット３は、外ビット４と、切れ刃５２ａが外ビット４の切れ刃４２ａよりも径方向内方に位置するように配置される中ビット５と、切れ刃６２ａが中ビット５の切れ刃５２ａよりも径方向内方に位置するように配置される内ビット６と、を有している。したがって、地盤の所定部位が、外ビット４、中ビット５、内ビット６によって順次掘削されるようにカッタ本体２を回転させることにより、掘削物を押圧し、径方向内方に移動させることが可能になる。
【００６７】
また、径方向において主ビット３よりも内方には、複数の副ビット７が配置されている。したがって、副ビット７においても地盤を掘削するとともに、主ビット３が径方向内方に移動させた掘削物を破砕して小さくすることが可能になる。
【００６８】
しかしながら、副ビット７が軸Ｃ周りに回転すると、当該副ビット７によって海水が押圧され、図７に示されるように、主ビット３よりも径方向内方において旋回流Ｓが形成される。このような旋回流Ｓが形成されると、掘削物を含む海水が撹拌され、吸引口２３ａによる掘削物の吸引が阻害されたり、掘削物が主ビット３よりも外方に排出されたりするおそれがある。
【００６９】
そこで、カッタ１の構成では、カッタ本体２は、主ビット３及び副ビット７の切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａが下方を向くとともに、副ビット７の切れ刃７２ａが主ビット３の切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａよりも上方に位置するように、主ビット３及び副ビット７を固定している。これにより、副ビット７のうち、カッタ本体２の回転に伴って海水を押圧する部位の面積を小さくし、旋回流Ｓの形成を抑制することができる。この結果、掘削物の吸引を阻害することなく、掘削物を破砕して小さくすることが可能になる。
【００７０】
また、主ビット３及び副ビット７は、カッタ本体２に対して固定される被固定部４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａと、軸方向において被固定部４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａから下方に延出するとともに先端に切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａが設けられる本体部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，７１ｂと、をそれぞれ有する。副ビット７の本体部７１ｂの延出量は、主ビット３の本体部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂの延出量よりも小さい。
【００７１】
上記構成によれば、副ビット７の本体部７１ｂの延出量を、主ビット３の本体部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂの延出量よりも小さくするという簡易な構成により、副ビット７の切れ刃７２ａを主ビット３の切れ刃４２ａ，５２ａ，６２ａよりも上方に位置させることができる。この結果、カッタ本体２、主ビット３、副ビット７を複雑な形状にすることなく、副ビット７のうち、海底掘削機の回転に伴って海水を押圧する部位の面積を小さくすることが可能になる。
【００７２】
また、複数の副ビット７は、径方向に延びる第１基準線Ｂ１に沿って配列される第１副ビット群７Ａと、径方向に延びるとともに周方向において第１基準線Ｂ１と間隔を空けて配置される第２基準線Ｂ２に沿って配列される第２副ビット群７Ｂと、を有する。第１副ビット群７Ａの切れ刃７２ａと、第２副ビット群７Ｂの切れ刃７２ａとが、径方向にオフセットしている。
【００７３】
上記構成によれば、第１副ビット群７Ａの切れ刃７２ａによって掘削できなかった地盤を、第２副ビット群７Ｂの切れ刃７２ａによって掘削することが可能になる。
【００７４】
吸引口２３ａは、カッタ本体２の下方の面に形成された凹部２３に開設されていてもよい。
【００７５】
上記構成によれば、吸引口２３ａが凹部２３に開設されているため、吸引口２３ａと副ビット７とを大きく離間させることができる。これにより、副ビット７によって形成される旋回流Ｓと、吸引口２３ａとを大きく離間させることができる。この結果、吸引口２３ａによる掘削物の吸引が旋回流Ｓによって阻害されることを抑制できる。
【００７６】
凹部２３は、第１基準線Ｂ１と第２基準線Ｂ２との間に形成されていてもよい。
【００７７】
上記構成によれば、カッタ本体２のうち、地盤の掘削や掘削物の破砕に寄与しない範囲に凹部２３を形成することができる。この結果、地盤の掘削や掘削物の破砕を阻害することなく、吸引口２３ａを開設することが可能になる。
【００７８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されず、適宜変更することができる。
【００７９】
上記実施形態では、第１基準線Ｂ１及び第２基準線Ｂ２は直線状である。しかしながら、本発明はこの形態に限定されない。第１基準線及び第２基準線は、例えば曲線状であってもよい。
【００８０】
上記実施形態では、外ビット４、中ビット５、内ビット６、副ビット７のシャンク４１，５１，６１，７１の下端に、インサート４２，５２，６２，７２が着脱自在に設けられている。しかしながら、本発明はこの形態に限定されない。例えば、シャンクとインサートとを一体化し、その下端に切れ刃が形成されていてもよい。
【００８１】
上記実施形態では、外ビット４、中ビット５、内ビット６は、その被固定部４１ａ，５１ａ，６１ａにおいて、カッタ本体２に直接固定されている。しかしながら、本発明はこの形態に限定されない。例えば、外ビット４、中ビット５、内ビット６と、カッタ本体２との間に冶具を介在させ、外ビット４、中ビット５、内ビット６は当該冶具によってカッタ本体２に対して固定されていてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１：海底掘削用カッタ
２：カッタ本体
２３：凹部
２３ａ：吸引口
３：主ビット
４：外ビット
５：中ビット
６：内ビット
７：副ビット
７Ａ：第１副ビット群
７Ｂ：第２副ビット群
４１ａ，５１ａ，６１ａ，７１ａ：被固定部
４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，７１ｂ：本体部
４２，５２，６２，７２：インサート
４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ：切れ刃
１００：海底掘削機
Ｂ１：第１基準線
Ｂ２：第２基準線
Ｃ：中心軸（軸）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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