(57)【要約】浚渫カッタヘッドが、ハブとリングを相互に連結する複数の螺旋アームを有する。アームは各々、刃歯の取付けのための前側先導縁又は前縁を有する。一特徴では、各アームは、トラフ部分を有し、各アームは、浚渫物がトラフ部分の中心に沿ってリングに差し向けられるような形状になっている。別の特徴では、カッタヘッドのリングは、ばらばらになった物体を受け入れる環状チャネルを構成する。
2004521199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浚渫カッタヘッドであって、
（ａ）ハブと、リングと、前記ハブと前記リングを相互に連結する複数の螺旋アームとを有し、
（ｂ）前記螺旋アームは各々、切歯の取付けのための前縁と、後縁と、これらの間に位置するトラフ部分とを有し、
（ｃ）前記螺旋アームは各々、前記トラフ部分内の浚渫物に加わる正味の力が前記浚渫物を全体として前記トラフ部分の中心に沿い前記リングに向かって押し出すように形作られていることを特徴とする浚渫カッタヘッド。
【請求項２】
前記螺旋アームは各々、全体として前記螺旋アームの各々の少なくとも下方部分に沿って増大する曲率度を有していることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項３】
前記螺旋アームは各々、最大の曲率度及び最小の曲率度を有し、前記最大曲率度は、前記最小曲率度の下に位置していることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項４】
前記螺旋アームは各々、前記リングの近くに位置する曲率度及び前記ハブの近くに位置する曲率度を有し、前記リングの近くの前記曲率度は、前記ハブの近くの前記曲率度の少なくとも１．５倍であることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項５】
前記螺旋アームは各々、前記ハブの近くよりも前記リングに近くにおいて幅が広いことを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項６】
前記前縁のねじれ角は、少なくとも１４０°であることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項７】
前記カッタヘッドのアスペクト比は、少なくとも１．７であることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項８】
前記トラフ部分は、前記螺旋アームの各々の先導部分よりも薄いことを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項９】
前記リングは、複数の切欠きを更に備え、前記切欠きは各々、それぞれ対応関係にあるトラフ部分と連通していることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１０】
前記後縁は、前記カッタヘッドの内部へ内方に湾曲していることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１１】
前記リングは、環状チャネルを構成していることを特徴とする請求項１記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１２】
浚渫カッタヘッドであって、
（ａ）ハブと、リングと、前記ハブと前記リングを相互に連結する複数の螺旋アームとを有し、
（ｂ）前記螺旋アームは各々、切歯の取付けのための前縁と、後縁と、これらの間に位置するトラフ部分とを有し、
（ｃ）前記螺旋アームは各々、前記リングの近くの曲率度が少なくとも１０％であることを特徴とする浚渫カッタヘッド。
【請求項１３】
前記曲率度は、前記アームの少なくとも下方部分にわたって全体として増大していることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１４】
前記螺旋アームは各々、最大の曲率度及び最小の曲率度を有し、前記最大曲率度は、前記最小曲率度の下に位置していることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１５】
前記最小の曲率度は、前記ハブの近くに位置し、前記最大の曲率度は、前記リングの近くに位置していることを特徴とする請求項１４記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１６】
前記リングの近くの場所の前記曲率度は、前記ハブの近くの別の場所の前記曲率度の１．５倍であることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１７】
前記螺旋アームは各々、前記ハブの近くよりも前記リングに近くにおいて幅が広いことを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１８】
前記前縁のねじれ角は、少なくとも１４０°であることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項１９】
前記カッタヘッドのアスペクト比は、少なくとも１．７であることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項２０】
前記トラフ部分は、前記螺旋アームの各々の先導部分よりも薄いことを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項２１】
前記リングは、複数の切欠きを更に備え、前記切欠きは各々、それぞれ対応関係にあるトラフ部分と連通していることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項２２】
前記後縁は、前記カッタヘッドの内部へ内方に湾曲していることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項２３】
前記リングは、環状チャネルを構成していることを特徴とする請求項１２記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項２４】
浚渫カッタヘッドであって、
（ａ）ハブと、リングと、前記ハブと前記リングを相互に連結する複数の螺旋アームとを有し、
（ｂ）前記螺旋アームは各々、複数の切歯を支持することができ、
（ｃ）前記リングは、ばらばらになった物体を保持する内部環状チャネルを備えていることを特徴とする浚渫カッタヘッド。
【請求項２５】
前記チャネルの断面は、ハーフパイプ（half-pipe ）の形をしていることを特徴とする請求項２３記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項２６】
前記螺旋アームのうち少なくとも１つは、トラフ部分を有していることを特徴とする請求項２３記載の浚渫カッタヘッド。
【請求項２７】
前記リングは、前記トラフ部分及び前記チャネルと連通した切欠きを備えていることを特徴とする請求項２５記載の浚渫カッタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を港、出荷水路及び他の船舶環境並びに採鉱作業から除去するのに用いられる浚渫カッタヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
浚渫カッタヘッドは一般に、カッタヘッドの半球形面の周りに設けられた螺旋支持アーム又はブレードから外方に突き出た多数の硬岩切歯又は交換可能な歯先を備えた全体として半球形のものである。かかる浚渫カッタヘッドの一例が、ボーズ・ジュニアに付与された米国特許第４，８９１，８９３号明細書に開示されている。カッタヘッドは、カッタヘッドをその浚渫作業の際に回転させるトルクを生じさせるようシャフトの周りに嵌着されたハブを有している。カッタヘッドは、浚渫中の底から除去しなければならないあらゆる種類の物体に遭遇するが、かかる物体としては、岩、砂及び粘土が挙げられる。
【０００３】
従来型カッタヘッドは、摩耗を最小限に抑えるよう形作られているが、物体を移動させるようには設計されてはいない。しかしながら、カッタヘッドが遭遇する問題のうちの１つは、切歯によってばらばらになった物体を水路の底からの除去のために吸引管内に差し向けなければならないということである。カッタヘッドが水路の底を横切って動くと、切歯は、底の下を掘って物体をばらばらにする。残念ながら、切歯によってばらばらになった物体の相当多くの部分は、一般にカッタヘッドの下方側部に隣接して位置する吸引口には到達しない。むしろ、ばらばらの材料のうち何割かは、掘削アームの後縁からすぐに落下し、後続のアーム上に転げ落ちる。カッタヘッドを急なラダー角度で作動させると（例えば、図１に示されている）、ばらばらの物体は、アームのハブ側端部の近くに留まり、カッタヘッド内への新たな物体の導入を阻止する。
【０００４】
その結果、浚渫カッタヘッドによって得られる最終底深さは、切歯によって達成される切削深さではなく、吸引管の口の深さに制限される場合が多い。浚渫カッタヘッドそれ自体は大形であって、使用中、傾斜したラダー角度で使用される場合が多いので、切歯によって達成される切削深さと吸引口の深さの差は、３フィート〜４フィート（０．１ｍ〜１．２ｍ）という大きなものである場合がある。したがって、指定された最終底深さを達成するためには、十分な量の物体を除去できるよう指定された最終底深さの実質的に下まで底に切り込む必要のある場合が多い。この結果、指定された最終底深さを達成するのに必要な時間及び労力が追加されることになる。
【０００５】
物体をカッタヘッドから吸込み管に内方に差し向ける１つの試みが、フレイに付与された米国特許第２，０９０，７９０号明細書に記載されており、この米国特許明細書は、複数のブレードで構成されたロータリカッタを開示している。各ブレードの本体は、実質的に回転中心周りに取った螺旋の線をなして延び、切削した物体は、通常の吸引管内に送り込まれるよう刃身又は切断ブレードによって構成された空間内に堆積する。各ブレードは、土壌又は他の取扱い対象の物体の吸引管への移動を推進するようになった複数のリブ構成体をもたらす。
【０００６】
浚渫物を移動させる別の試みは、シバ等に付与された米国特許第４，７０２，０２４号明細書に記載されており、この米国特許明細書は、螺旋羽根３とリング２４との間に結合された渫い又はスクープイン（scoop-in）プレート７を開示している。土壌及び砂は、スクープインプレート７によって浚われて吸引管５に差し向けられるようになっている。しかしながら、羽根それ自体は、物体を捕捉して、この物体をスクープインプレートに向かって移動させるようにはなっていない。
【０００７】
別の浚渫カッタヘッドでは、アームの上方部分のところに従来形状のカッタヘッドアームに続き急角度で壁が付加されている。アームの下方部分は、従来型カッタヘッドのものと似た形に作られている。この従来型カッタヘッドのアームの断面は、図１０Ａ〜図１０Ｄに示されており、これらは、本発明の断面６Ａ−６Ｄの場所に相当している。このアーム形状により、浚渫物は、アームの前縁と後壁との急角度をなす接合部のところでアームの上方部分内に堆積していた。この結果、物体がカッタヘッドの内部を閉塞させ、カッタヘッドが浚渫物を除去するのを阻止していた。
【０００８】
したがって、ばらばらになった物体をカッタヘッド内に効率的に捕捉し、浚渫物を吸引管の口に移動させ、標準型切歯の容易な交換を支援すると共に可能にし、破損又は変形状態にならないで、浚渫作業中に遭遇する極めて大きな力に耐えることができる浚渫カッタヘッドが要望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、改良型浚渫カッタヘッドを提供することにより従来技術の上記欠点を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴では、浚渫カッタヘッドが、ハブと、リングと、ハブとリングを相互に連結する複数の螺旋アームとを有する。螺旋アームは各々、切歯の取付けのための前縁と、後縁と、これらの間に位置するトラフ部分とを有する。各螺旋アームは、トラフ部分内の浚渫物に加わる正味の力が浚渫物を全体としてトラフ部分の中心に沿いリングに向かって押し出すように形作られている。「正味の力」という用語は、重力、浮力及び遠心力の組合せにより物体に加わる力を意味している。
【００１１】
本発明の第２の関連した特徴では、浚渫カッタヘッドが、ハブとリングを相互に連結する複数の螺旋アームを有する。螺旋アームは各々、切歯の取付けのための前縁と、後縁と、これらの間に位置するトラフ部分とを有する。各螺旋アームは、リングの近くの曲率度が少なくとも１０％である。
【００１２】
本発明のこれら特徴は、幾つかの利点をもたらす。アームを正味の力が物体をリングに差し向けるように形作ることにより、アームは、物体を効率的に吸引管の口に向かって効率的に移動させるポンプ羽のように作用する。加うるに、リングの近くに比較的大きな曲率度を設けることにより、アームのトラフ部分は、浚渫物が吸引管に向かって流れるときに浚渫物をカッタヘッド内に保持するよう形作られている。切歯によってばらばらになった物体は、アームのトラフ部分に沿ってリングに向かって流れる。トラフ部分は、ばらばらの物体がアームの後縁を越えてカッタヘッドの内部から溢れ出るのを阻止する。かくして、カッタヘッドは、浚渫作業の効率を向上させると共に所与の切削深さの場合、最終のより深い底深さを達成する。
【００１３】
本発明の別の特徴では、浚渫カッタヘッドが、ハブと、リングと、ハブとリングを相互に連結する複数の螺旋アームとを有する。螺旋アームは各々、複数の切歯を支持することができる。ばらばらになった物体を保持する内部環状チャネルが、リングによって構成されている。
【００１４】
本発明のこの特徴は又、カッタヘッドの内部から吸引管内へのばらばらになった浚渫物の移動を容易にするのに役立つ。切歯によってばらばらになった物体は、アームに沿ってリングに向かって運ばれる。物体がリングにいったん入ると、チャネルは、ばらばらの物体を保持する。かくして、カッタヘッドの回転にもかかわらず、ばらばらの物体は、これが吸引管によって除去されるまでリングの内側部分の中にとどまる。
【００１５】
本発明の上記目的、特徴及び利点並びに他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して本発明の以下の詳細な説明を読むと容易に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、浚渫され、ばらばらになった物体をカッタヘッドの内部に捕捉し、ばらばらの物体を吸引管の口に向かって移動させるカッタヘッドの機能を向上させる浚渫カッタヘッドに関する。本発明の浚渫カッタヘッドは、ポンプ浚渫作業に用いられる任意の従来型浚渫船に用いることができる。
【００１７】
今図面を参照すると（同一の符号は同一の要素を示している）、図１は、船体１２を備えた例示のポンプ浚渫船１０の略図である。船体の一端部には、２本のスパッド１４，１６が設けられ、これらスパッドは、船の幅方向に間隔を置いた状態で上下に動くことができる。船体の反対側の端部には、浚渫カッタヘッド２０を支持するラダー（はしご）１８が設けられている。ラダーは、カッタヘッドを支持すると共にこれを回転させるシャフト２２と、浚渫物をカッタヘッドから除去する吸引管２４及び吸引ポンプ２６とを収容している。ラダー、吸引管及びシャフトは、従来型のものであり、カッタヘッド２０に使用するのに適した任意のタイプのものであってよい。これと同様に、本発明のカッタヘッド２０は、任意の従来型ポンプ浚渫船、例えば、ボート又ははしけに使用でき、従来の任意のやり方で作動できる。カッタヘッド２０は、底１１に切れ目を入れ、この底は、浚渫後、最終底深さ１３まで深くされる。
【００１８】
図２は、シャフト２２によって支持された状態でラダー１８の端部のところに位置するカッタヘッド２０の側面図である。図２及び図５に示すように、カッタヘッドは、ハブ２８、リング３０及び相互連結アーム３２を有している。ハブ２８は、カッタヘッド２０をシャフト２２に取り付けるのに用いられている。カッタヘッド２０を、ハブ２８をシャフト２２によって支持できると共にこれを回転させることができる従来方式でシャフト２２に取り付けるのがよい。アーム３２は、シャフト２２によって定められたカッタヘッドの回転軸線Ａ回りに螺旋に湾曲している（図２参照）。切歯３６を受け入れる複数のアダプタ３４がアーム３２から突き出ている。本発明に使用するのに適した切歯としては、任意の従来型切歯、例えば、米国特許４，３３５，５３２号明細書に開示されている切歯が挙げられる。なお、この米国特許明細書の開示内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。
【００１９】
カッタヘッド２０の後側開口部を覆う従来型裏板３８がはしご１８の端部に取り付けられている。裏板３８は、吸引管２４の入口または口と連通した従来型開口部（図示せず）を有している。かくして、裏板３８は、物体が吸引管の口を通る場合を除き、カッタヘッドの後部を出るのを実質的に阻止する。裏板３８及び吸引管の口は、従来通りのものであってよい。切歯３６によってばらばらになった物体は、カッタヘッド２０の内部に入り、アーム３２の内面に沿って吸引管の口に向かって進み、次に、この吸引管の口は、ばらばらの物体を浚渫船１０に捨てる。
【００２０】
本発明のカッタヘッド２０は、ばらばらの物体をカッタヘッドの内部からアーム３２の内面に沿って吸引管口に向かって一層効率的に移動させ又は「圧送」し、そして、ばらばらの物体のうち多くをカッタヘッドの内部に捕捉することにより、その利点をもたらす。カッタヘッドは、新規なアームの形状及び新規なリングの形状を利用することによりこれらの利点を実現する。
【００２１】
次に、アーム３２を参照すると、図４は、前縁４０、後縁４２及びこれらの間に位置したトラフ部分４４を備えたアーム３２の例示の断面を示している。（全てのアームの断面について本明細書において説明するように、断面は、前縁及び後縁の同じ割合の長さを相互に連結する線に沿って取られている。）トラフ部分４４の内面４６は、浚渫作業中切歯３６によってばらばらにされ、カッタヘッド２０の内部に入った汚れ及び岩が重力、浮力及び遠心力の組合せ状態の影響下において、アーム３２の内面４６に沿ってリング３０に向かって押され又は「圧送」されることになるように形作られている。この表面は、任意の箇所における表面の勾配が正味の力で物体を所望の方向に駆動するような角度状態にあるように形作られている。アームの「圧送」特性は、アームのトラフ形状とアームのねじれ角又は螺旋角度とカッタヘッドのアスペクト比（β）の組合せに起因している。アームの結果的に得られる形状は、トラフ部分内の物体に及ぼされる正味の力が物体を全体としてトラフ部分の中心に沿ってリングに向かって押すようなものである。
【００２２】
図５は、物体がトラフ部分内の特定の場所で正味の力によって押される方向を示す例示の流れベクトルＦを示している。理解できるように、正味の力は、ばらばらの物体を全体としてトラフ部分の中心に沿ってリングに向かって押す。トラフ部分の側部のところに位置する物体は、トラフ部分の中心とリングの両方に差し向けられ、他方、トラフの中心のところに位置した物体は、この中心に沿ってリングに差し向けられる。トラフ部分４４の内面４６は好ましくは滑らかであって、アーム３２に沿ってリング３０に向かう物体の運動を止め又は妨げる恐れのある隆起部が無い。
【００２３】
アーム３２はかくして、ポンプの羽根のように働き、それにより、ばらばらの物体を、これがカッタヘッド２０の内部に入ったとき、カッタヘッドの内部に捕捉し、これがアーム３２に沿って吸引管２４の口に向かって動くようにする。その結果、カッタヘッド２０は、もし上述のように構成していなければカッタヘッド２０から出る恐れのある物体を捕捉することにより、浚渫作業中における高い効率を達成し、カッタヘッド２０が図１に示すように吸引管２４の口よりも深い最終底深さを達成することができるようにする。
【００２４】
アーム３２を詳細に参照すると、図６Ａ〜図６Ｄは、図５の６Ａ−６Ａ線〜６Ｄ−６Ｄ線によって示されるように、アーム３２の頂部から底部に向かって一連の場所で取ったアーム３２の幾つかの断面を示している。（本明細書で用いる「頂部」という用語は、ハブ２８の近くのアームの端部を有し、「底部」という用語は、リング３０の近くのアームの端部を意味している。）これとは対照的に、従来型カッタヘッドの対応関係にある断面が、図７Ａ〜図７Ｄに示されている。
【００２５】
アーム３２の内側フェース４９は、切歯によってばらばらになった物体を保持するよう十分に湾曲しており、かくして、物体がアームの後縁から落下してカッタヘッドから出るのを阻止する。「湾曲した」という用語は、アームの前縁４０から後縁４２までの内側フェース４９の曲率度を意味している。アームに沿う任意の箇所における断面の曲率度（“Ｄ．Ｃ．”）を、その箇所におけるトラフ部分の深さ（１）とその箇所におけるアームの内側フェース４９の幅（２）の比を取ることによって求めることができる。トラフ部分の「深さ」は、トラフ部分４４の内面と前縁及び後縁の最も内側の表面を相互に連結する真っ直ぐな線との最も大きな垂直距離によって定められる。例えば、図６Ｄは、前縁４０の最も内側の表面４１と後縁４２の最も内側の表面４３を相互に連結する真っ直ぐな線５２を示している。線５４は、トラフ部分の内面と線５２との間の最大垂直距離である。曲率度は、深さＤ、即ち、線５４の長さと箇所４１，４３相互間の幅Ｗ、即ち、線５２の長さの比である。
【００２６】
「十分に湾曲した」という用語は、アームが物体をトラフ部分内に保持するのに十分な曲率度を有していることを意味している。一般に、ハブの近くの曲率度は、少なくとも約８％、より好ましくは約１０〜１２％である。リングの近くの曲率度は、少なくとも約１０％、より好ましくは約１５％、更により好ましくは約２０〜２５％である。リングの近くの曲率度が少なくとも１０％であることにより、リングの近くの物体に加わる正味の力が物体をリングに向かって押すと共にトラフ部分がアームに沿って流下し、リングの近くで前縁を覆ってアームに入る物体を受け入れることができるようにする。「ハブの近く」という用語は、ハブ２８に隣接したアーム長さの上２０％内を意味し、「リングの近く」という用語は、リング３０に隣接したアーム長さの下２０％以内を意味している。例えば、図６Ａ〜図６Ｄに示すように、本発明の例示のアームの曲率度は、ハブの近くの約１０％の最小の曲率度からリングの近くの約２１％の最大の曲率度までの範囲にあり、平均曲率度合は、約１５％である。これとは対照的に、図７Ａ〜図７Ｄは、曲率度が、２．６％〜６．０％まで様々であり、平均曲率度が約４．５％である従来型アームを示している。
【００２７】
好ましくは、曲率度は一般に、アーム３２に沿ってハブ２８の近くの頂部からリング３０の近くのアーム３２の底部に向かって増大する。「一般に増大する」という用語は、曲率度が平均して、アームの少なくとも下方部分にわたり、即ち、ハブからリングまでのアーム長さの約５０％のところの場所から増大することを意味している。より好ましくは、曲率度は平均して、アームの長さの少なくとも７０％にわたって増大し、より好ましくは、アームの長さの少なくとも９０％にわたって増大する。曲率度は平均で増大するが、それにもかかわらず、曲率度は、所与の長さにわたって様々であってよく、アームの短い部分にわたって減少していてもよい。
【００２８】
曲率度をアームに沿って増大させることにより、トラフ部分は、トラフに沿って流れる物体を保持し、前縁の下方部分からトラフ部分に入る追加のばらばらの物体を受け入れることができる。曲率度が一般に増大するので、最大曲率度は好ましくは、最小曲率度よりも低く位置する。リング３０の曲率度は好ましくは、ハブ２８の近くの曲率度の少なくとも１．５倍、より好ましくは少なくとも２倍である。
【００２９】
例えば、図６Ａ〜図６Ｄは、ハブの近くの約９．７％からリング３０の近くの約２１．２％まで増大する曲率度Ｄ．Ｃ．を示している。かくして、リング３０の近くの曲率度は、ハブ２８の近くの曲率度の約２倍である。これとは対照的に、図７Ａ〜図７Ｄの従来型アームの場合、アームの曲率度は、アームの中間部分に沿っては一般に増大せず、むしろ減少している。従来型アームのリングの近くの曲率度は、従来型アームのハブの近くの曲率度よりも僅かに小さい。事実、図７Ａ〜図７Ｄに示す従来型アームの場合、最大曲率度は、最小曲率度より低くはなく、これよりも高い。
【００３０】
図４の例示の断面を参照すると、好ましい一実施形態では、アダプタ２４を支持する先導部分４８を有し、この先導部分は、図４Ａに示す従来型アーム３２′の先導部分と同様に形作られている。先導部分４８の厚さＷLは、従来型アーム３２′の厚さとほぼ同じである。厚さＷLは、アダプタ３４及び硬い物体、例えば、岩に切り込む際極めて大きな力を受ける切歯３６の支持体を構成する。加うるに、先導部分４８のかかる厚さにより、アーム３２は、浚渫作業中に受ける摩耗及び研磨に耐えることができる。
【００３１】
先導部分４８は好ましくは、浚渫物がカッタヘッドの内部に入るためにそれぞれのアーム３２の各々相互間に空間を生じさせるよう内方に湾曲している。好ましくは、先導部分４８は、アームの摩耗を最小限に抑えるようアームの切歯３６と整列し、又はこれらに続く。先導部分４８は、内側曲率半径ＲLを有するのがよく、この曲率半径ＲLは、従来型アーム３２′の従来の曲率半径とほぼ同じである。曲率半径ＲLは、リング３０からハブ２８までアームに沿って変化しているが、一般に、アーム３２がリング３０からハブ２８まで滑らかな螺旋の状態で湾曲するようなものである。先導部分４８の幅は、様々であってよいが、一般に、内側フェース４９の幅の１０％〜３５％を占める。
【００３２】
好ましい一実施形態では、トラフ部分は任意の断面において、３つの互いに異なる領域を更に有し、各領域は、互いに異なる曲率半径Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を有している。第１の領域５６は、曲率半径ＲLよりも非常に小さな曲率半径Ｒ1を有している。図４に示すように、第１の領域５６の内面４６は、アームの厚さが横断方向に次第に減少するように凹状に湾曲している。第１の領域５６は、Ｒ1よりも大きく、曲率半径ＲLとほぼ同じ曲率半径Ｒ2を有する第２の領域５８にスムーズに移行している。アーム３２は、第２の領域５８内に厚さＷTを有し、これは、先導部分４８の厚さＷLよりも小さい。第２の領域５８は、アームに沿う任意の箇所のところに曲率半径Ｒ3を有する第３の領域６０にスムーズに移行しており、この曲率半径Ｒ3は、Ｒ2よりも小さい。第３の領域６０について曲率半径Ｒ3が小さいことにより、第３の領域６０は、カッタヘッド２０の内部に向かって内方にカールする。好ましくは、後縁４２は、アーム３２の先導部分４８の内面４６を越えてカッタヘッドの内部へ内方に湾曲している。Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3の平均として定義されたトラフ部分４４の平均曲率半径は、先導部分ＲLの曲率半径よりも小さい。
【００３３】
図４及び図６Ａ〜図６Ｄは、先導部分及びトラフ部分を有する内側フェースを備えたアームを示しているが、所要の曲率度は、アームを２つのかかる部分に区別しなくても得ることができる。かくして、アームは、一様な厚さを有していてもよい。また、後縁が内方にカールすることは必要ではない。内面４６を、任意の曲線又は曲線の組合せによって定めることができ、かかる内側フェースは、円弧及び線には限定されない。スムーズな表面が望ましいが、トラフの内面に沿って急角度で移行する複数の平らな表面を用いて所要の曲率度を得ることが可能である。
【００３４】
加うるに、トラフ部分を備えた各アームが図示されているが、必要なことは、複数のアームが本質的に圧送作用を発揮するということである。かくして、例えば、カッタヘッドは、上述した曲率度を有する３つの圧送アーム及び３つの従来型アームを備えてもよい。
【００３５】
カッタヘッド２０がばらばらの物体をリングに向かって効率的に移動させるカッタヘッドの能力又はその「圧送」特性を、アーム３２のトラフ部分のねじれ角を任意的に増大させることによって向上させることができる。図９に示すように、アーム３２のねじれ角は、所与の箇所における関心のある曲線（例えば、前縁）の接線とカッタヘッドのリングに平行な平面とのなす夾角γである。前縁に沿うアームについての従来の平均ねじれ角は典型的には、１３５゜〜１４０゜である。アームのトラフ部分のねじれ角を増大させると、アームは閉じられたアルキメデスのねじのように作用する。
【００３６】
トラフ部分のねじれ角を効果的に増大させる一方法は、カッタヘッドのアームの幅をアームの頂部から底部まで増大させることである。例えば、図６Ａ〜図６Ｄは、リングの近くのアームの幅（図６Ｄでは線５２の長さによって示されている）がハブの近くのアームの幅（図６Ａ）よりも約１０％大きいことを示している。これとは対照的に、従来型カッタヘッドのアームの幅は通常、図７Ａ〜図７Ｄに示すようにハブの近くからアームの中間部分に向かって減少する。好ましくは、リングの近くのアームの幅は、ハブの近くの幅よりも少なくとも５％大きく、より好ましくは、少なくとも１０％大きく、更により好ましくは、少なくとも１５％大きい。
【００３７】
トラフ部分のねじれ角を増大させる別の方法は、前縁のねじれ角を増大させることである。好ましくは、前縁のねじれ角は、少なくとも１４０゜、より好ましくは、少なくとも１４５゜である。
【００３８】
同様に、カッタヘッドの圧送特性は、カッタヘッド２０のアスペクト比（β）を任意的に増大させることによって向上させることができる。カッタヘッドのアスペクト比は、リング３０の外径とカッタヘッド２０の高さの比である。カッタヘッドの高さは、図９に示すようにハブの頂部６２とリング３０の底部によって定められる水平面との間のハブ２８を通る回転軸線Ａに沿う距離である。従来型カッタヘッドは典型的には、アスペクト比が約１．４〜約１．７である。本発明のカッタヘッドのアスペクト比は、好ましくは少なくとも１．７、より好ましくは少なくとも２、更により好ましくは少なくとも２．２である。アスペクト比を増大させることにより、アームは遠心力を一層活用して物体をリングに向かって押すことができる。
【００３９】
トラフ部分をリング３０内へ連続させることにより、物体を吸引口内へ流れやすくすることができる。特に図５及び図８に示すように、リング３０は、リング３０の内部に沿って各々がトラフ部分と連通する複数の切欠き６４を備えるのがよいが、このようにするかどうかは任意である。切欠き６４は、材料を吸引管の口内へ流れやすくする。任意的に、リングに環状チャネルを有していない実施形態の場合（以下に説明する）、切欠きをリング中で連続させて物体がリング上をこれに沿って吸引口内へ流れることができるようにしてもよい。
【００４０】
本発明の別の特徴では、カッタヘッド２０のリング３０は、好ましくは断面が図３及び図８に示すように「ハーフパイプ（half-pipe ）」の形をした環状チャネル６６を構成している。本明細書で用いる「リング」という用語は、アームを相互に連結するカッタヘッドの下方部分を意味するものとして広義に用いられている。リングのハーフパイプ形状は、例えば図３Ａに示す断面が全体として矩形の従来型リングとは対照的である。図３及び図８に示すように、本発明のチャネル６６は、ばらばらの物体を保持するようリングの内部全体にわたってぐるりと延びている。チャネル６６は、トラフ部分４４からチャネル６６に流入するばらばらの物体を受け入れ、それにより、吸引管からずれた場所でリング３０に入るばらばらの物体がチャネル６６に沿って、図２に示すように吸引口が設けられているリング３０の底部に向かって動くことができる。このように、チャネル６６は、ばらばらの物体を保持し、かかる物体を吸引口に差し向けて除去するようにすることにより浚渫作業の効率を一段と向上させる。好ましくは、リングは、チャネル６６がアーム３２のトラフ部分４４と連通することができるようにする切欠き６４を備えている。
【００４１】
図３及び図８は、チャネル６６の一部が、チャネルの一部を構成するようリング３０の内側部分６８から材料を除去した結果として形成されていることを示しているが、リングの内側部分６８は、断面が正方形のものであってよく、チャネルをリングと関連したリップ又は他の構造によって形成してもよい。その目的は、ばらばらの物体を受け入れるチャネルを形成することにある。チャネルは又、ハーフパイプ以外の断面形状のものであってよい。ただし、このチャネルが物体をチャネル内に保持できる状態のままであることを条件とする。
【００４２】
上記説明で用いられた用語及び表現は、本発明を限定するものではなく説明のために用いられており、かかる用語及び表現を用いる際、説明した特徴又はその部分の均等例を排除することは無く、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいてのみ定められる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】浚渫カッタヘッドを稼働中で示す浚渫船の概略側面図である。
【図２】ラダー（はしご）の端部に取り付けられた本発明の例示の浚渫カッタヘッドの側面図である。
【図３】リングの図２の３−３線矢視断面図である。
【図３Ａ】従来型リングの断面図である。
【図４】アームの図２の４−４線矢視断面図である。
【図４Ａ】図４の配設場所とほぼ同一の配設場所で見た従来型アームの断面図である。
【図５】図２のカッタヘッドの後部から見た斜視図である。
【図６Ａ】図５のカッタヘッドの６Ａ−６Ａ線矢視断面図である。
【図６Ｂ】図５のカッタヘッドの６Ｂ−６Ｂ線矢視断面図である。
【図６Ｃ】図５のカッタヘッドの６Ｃ−６Ｃ線矢視断面図である。
【図６Ｄ】図５のカッタヘッドの６Ｄ−６Ｄ線矢視断面図である。
【図７Ａ】図６Ａの配設場所とほぼ同一のアームに沿う配設場所で見た従来型カッタヘッドの断面図である。
【図７Ｂ】図６Ｂの配設場所とほぼ同一のアームに沿う配設場所で見た従来型カッタヘッドの断面図である。
【図７Ｃ】図６Ｃの配設場所とほぼ同一のアームに沿う配設場所で見た従来型カッタヘッドの断面図である。
【図７Ｄ】図６Ｄの配設場所とほぼ同一のアームに沿う配設場所で見た従来型カッタヘッドの断面図である。
【図８】図２のカッタヘッドの断面側面図である。
【図９】アームを１つを除き全て省いた状態で、アームのねじれ角又は螺旋角度を示す本発明のカッタヘッドの概略側面図である。
【図１０Ａ】図６Ａの断面に相当する別の従来型カッタヘッドの断面を示す図である。
【図１０Ｂ】図６Ｂの断面に相当する別の従来型カッタヘッドの断面を示す図である。
【図１０Ｃ】図６Ｃの断面に相当する別の従来型カッタヘッドの断面を示す図である。
【図１０Ｄ】図６Ｄの断面に相当する別の従来型カッタヘッドの断面を示す図である。
【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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