JP2003293388A

JP2003293388A - 遠隔操作型水中施工機械

Info

Publication number: JP2003293388A
Application number: JP2002097462A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kimura; 茂喜木村; Hideo Kobata; 秀雄木幡
Original assignee: Wakachiku Construction Co Ltd
Current assignee: Wakachiku Construction Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4001328B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有人・有索・直接操作型の従来型に代わる水
中施工機械により安全性の向上、作業性の向上とコスト
低減を図る。【解決手段】水中施工機械１のエンジンの少なくとも
吸気管を水面上まで延びる可撓管２とすると共に、水中
施工機械１に対し情報伝送し遠隔操作するための双方向
通信伝送ケーブルをこの可撓管２に一体化し、さらに該
可撓管２を浮遊させるための浮力材３を備える。この場
合、少なくとも吸気を大気から導入することが可能であ
るから、通常のエンジン（内燃機関）を動力源として水
中で使用できる。また、水深が深くなり吸気管の重量が
増す場合にも浮力材３が負担を緩和するので可撓管２を
延長することにより深海域で作業できる。さらに、陸上
等から遠隔操作を行うことにより水中施工機械１を無人
で操作できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水中バックホウを
はじめとする遠隔操作型の水中施工機械に関する。さら
に詳述すると、本発明は、港湾工事・河川工事・湖沼工
事・ダム工事等において水面下での水中施工機械による
施工を無人・無索・遠隔により行うための施工支援手段
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水中（海中を含む）にて均（なら）し作
業や掘削作業、建設作業などを行う例えば水中バックホ
ウのような施工機械（本明細書ではこれを「水中施工機
械」と呼ぶ）による従来の水中施工は、以下に挙げるよ
うな特徴がある。

【０００３】港湾工事・河川工事等における例えば
水中バックホウによる水中施工は、陸上のバックホウ同
様、運転手がバックホウを操作することにより行われる
場合がある。この場合、潜水士が運転手として搭乗する
ように設計された有人・直接操作型の水中バックホウが
使用される。

【０００４】図２６に示すように、水中バックホウ
１０１として、水上の支援船１０２上に設置された発電
機もしくは油圧装置を動力源とし、電源ケーブルもしく
は油圧管等のケーブル１０３を介して電気もしくは油圧
が供給されるものがある。これら水中バックホウ１０１
は、有索型である。

【０００５】の有人・直接操作型の水中バック
ホウ以外に、遠隔操作可能な水中バックホウが利用され
ることもある（図２７参照）。このような遠隔操作型の
水中バックホウ１０１の場合、均（なら）し作業や掘削
作業の状況を把握しつつ水中での施工を円滑に進めるに
は、作業対象区域の海底地盤の詳細な地形情報をどのよ
うに把握するかが重要である。例えば図２７の示すよう
にＳＢＬ（Short BaseLine）発信機・受信機からなる超
音波測深装置１０５及びＧＰＳアンテナ１０６を利用す
る場合、ＧＰＳアンテナ１０６により支援船１０２の絶
対位置を検知し、この支援船１０２に対する水中バック
ホウ１０１の相対位置を検知し、地盤面の状況を把握
し、アーム１０８の先端のバケット１０７が海底面に接
したかどうかを精度よく検出するようにしている。図２
７に示す水中バックホウ１０１と支援船１０２とは、通
信と動力のためのケーブル１０３で繋がっている。

【０００６】また、のような水中バックホウ１０
１を水中で無人・無索・遠隔で動かすためには、水中バ
ックホウ１０１の本体に何らかの動力源の設置が必要と
なる。現時点においては、水中で使用する場合のエンジ
ンに代わるものとして水中エンジンが開発されている。

【０００７】有人・直接操作型の水中バックホウ１
０１の運転操作方法は、潜水士が直接水中バックホウ１
０１に搭乗し例えば図２８に示すような２本の操作レバ
ー１１０を決められた操作方向に複雑に動かして操作す
るというものである。この場合、操作の特殊性から、潜
水士は陸上にて施工機械の運転操作を習得して運転免許
を取得し、水中で操作に当たっている。

【０００８】また、このような水中バックホウ１０
１の操作性をより向上させるようにした装置が開発され
てきている。例えば、特許第２８２４１６７号公報で
は、バイラテラル・マスタースレーブ式の１本レバー装
置を備えた油圧ショベルの手動操作装置に関する技術が
開示されている。

【０００９】また、水中バックホウ１０１のアーム
１０８やブーム１０９の動作角度を検出するのに、従来
は、ブーム１０９とアーム１０８間及びアーム１０８と
バケット１０７間をレバーにて連結しエンコーダにより
それぞれの角度を算出するようにしている。また、ブー
ム用シリンダ及びアーム用シリンダに外付け型ストロー
ク計を取り付けるか、またはシリンダ埋め込み型のスト
ローク計を用いることもある。

【００１０】なお、水中バックホウ以外の水中施工
機械としては例えば水中ブルドーザがある。水中ブルド
ーザにおけるエンジンの吸排気は、鋼製の筒内に通し機
械本体に固定された吸排気管を通じて行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の水中バックホウ及びこれを利用した水中施工に
は以下に挙げるような問題点がある。

【００１２】上述のに関しては、潜水士が水中バック
ホウ１０１に搭乗して操作する場合、潜水病の危険性が
ある等、一般の潜水作業と同様に水中工事の安全性に問
題がある。また、作業深度にも限界があり、深度が深く
なると作業時間が極端に短くなり作業性が悪化してしま
う。

【００１３】また、潜水士が搭乗して作業を行う場合、
海底地盤面の状況を把握するには潜水士が直接目で見て
判断することが一般的だが、濁り等により透明度が悪い
場合には目視確認ができなくなることから、透明度の良
い海域でしか作業ができない。このような問題に対し、
例えば濁りのある水中で地盤面を把握するために超音波
測深装置１０５を用いるなどしているが、詳細な把握は
困難であり、良好な遠隔操作が難しい状況にある。

【００１４】に関しては、有索型の場合、水上にクレ
ーン船等の支援船１０２を配備し常駐させることが必要
となるが、この場合、気象の悪化時等、緊急に水中バッ
クホウ１０１を引き揚げるのに時間的ロスと振れ回りに
よる危険を伴う事態が生じうる。加えて、作業を中断す
る度に毎回水中バックホウ１０１を水上へ引き揚げる手
間がかかれば、特に長期間にわたり水中で連続的に作業
を行うような場合に効率のロスが大きくなり、コスト高
となる。

【００１５】また、の問題に対しては、近年、無人
・遠隔操作型の水中バックホウの水中実験が試みられて
はいるが、これが有索型であるに留まれば、作業性・安
全面・コスト面での問題が残る。一方、水中バックホウ
１０１を水中で無人・無索・遠隔で動かすためには、水
中バックホウ１０１の本体に何らかの通信手段の設置が
必要となってくる。

【００１６】に関しては、水中バックホウ１０１を遠
隔操作する場合、作業対象区域の海底地盤の詳細な地形
情報を得ることが必要であるが、従来は水中バックホウ
１０１のバケット１０７が海底面に接した場合でも、負
荷の情報が無いため接しているのかどうか判断が出来
ず、均し作業や掘削作業において本当に均しているのか
あるいは本当に掘削しているのか不安があり作業に支障
を来している。加えて、２本の操作レバー１１０で遠隔
操作する場合において、水中バックホウ１０１のブーム
上下動・アーム前後動・バケット回転・機体旋回・機体
前後進動作を行うための油圧ユニットのバルブの切り替
えを単に信号による操作でおこなっている場合、作業時
のバケット１０７に作用する水平方向負荷・垂直方向負
荷を感じとることができないでいる。

【００１７】また、水中ＴＶ映像で確認しながら作業を
行うとしても、濁水中における遠隔作業や深海における
暗黒での遠隔作業ではモニター上で確認することが不可
能となってしまうため、実際に均し作業や掘削作業がな
されているのかの判断が困難である。

【００１８】さらに、超音波測深装置１０５を用いる方
法の場合、詳細な情報が得づらく、かつ装置が高価なた
めコスト上不利となり、遠隔操作による水中バックホウ
１０１での施工単価の高騰をきたし、現場への導入が難
しいという問題がある。

【００１９】に関しては、現段階で開発されている水
中エンジンは３ｋｗ程度の容量であり、現状では超小型
のＲＯＶ（Remotely Operated Vehicleの略で、無人探
査ロボットの意味）程度の動力としてしか利用できな
い。また、蓄電池も同程度の動力源にしか利用できず、
いずれをもっても水中バックホウ１０１の動力源には成
り得ない。したがって、通常のエンジンを動力源とせざ
るを得ない。

【００２０】しかし、エンジンを水中で使用するには吸
気を大気から導入し、排気を大気に放出する必要がある
のに対し、吸排気管を水面上まで延長した場合、水深が
深くなると配管の重量が増し、重心の上昇、波圧抵抗・
潮流抵抗の増大等により水中バックホウ１０１の強度上
の構造的問題や転倒等安全上の問題を生ずる。したがっ
て、管路の延長が困難となり大深度での作業を行う事が
難しい。

【００２１】に関しては、２本の操作レバー１１０を
決められた操作方向に複雑に動かして操作せねばなら
ず、熟練を要し、十分な経験を積んだ操作者（オペレー
タ）が必要となる。

【００２２】この点、のバイラテラル・マスタースレ
ーブ式１本レバー操作装置によれば全て１本で操作が可
能であり、操作を簡便に行えるのであるが、この装置は
元来陸上用に開発されているため非防水構造となってお
り、現状では水中で使用することができない。

【００２３】また、第２８２４１６７号特許にかかる手
動操作装置においては、バイラテラル・マスタースレー
ブ式１本レバー操作装置によって水中バックホウ１０１
のブーム１０９の旋回操作をすることができないという
問題がある。すなわち、この手動操作装置は、バックホ
ウ前方の車体幅分のみをジグザグに動かす操作となって
いるため、捨て石均し作業を例に取ると、ランダムな位
置を自由に均すつまりバケットを好きな位置に持って行
くことができず、作業区域全面を均すのではなく悪い箇
所のみ均すに過ぎない。加えて、力のフィードバックは
１本操作桿部に力を感じ取るのみであり、水平方向や垂
直方向の力のフィードバックデータを利用して海底地形
情報の把握は行っていないため、遠隔操作の場合海底地
形を事前に把握して施工することができない。

【００２４】に関しては、エンコーダのレバー部分が
可動状態となり防水化が困難となってしまう問題があ
る。

【００２５】また、外付け型ストローク計を取り付ける
方法では、防水型市販品のストローク範囲が少なくシリ
ンダのストローク長に合わせるためには、特注品の製作
が必要であり高価となる。また、取り付けが煩雑であり
かつストローク長により固定されるため、他への転用も
難しい。

【００２６】さらに、シリンダ埋め込み型のストローク
計の取り付け方法では、水中バックホウ１０１に取り付
けてあるシリンダが使用できないため、新規に同シリン
ダ寸法に合致させたシリンダ埋め込み型のストローク計
を特注する必要が生じ、高価であるとともにストローク
長により固定され、さらに取り付け寸法及び取り付け部
の構造へも影響するため、他への転用は困難となる。

【００２７】に関しては、水中ブルドーザの場合、機
械本体寸法が小さいと、施工水深が深くなった場合に管
路の重量、重心の上昇、波圧抵抗・潮流抵抗の増大によ
る強度の問題等で構造的に管路延長が難しくなり、施工
水深を大きくできないという問題がある。具体的には、
水中ブルドーザによる最大作業水深は９ｍ程度に留ま
る。

【００２８】本発明は、水中での長期間作業を行える水
中施工機械として、有人・有索・直接操作型の水中バッ
クホウなどの水中施工機械に代わり安全性の向上、作業
性の向上とコスト低減を図れる無人・無索の遠隔操作型
水中施工機械を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明の遠隔操作型水中施工機械は、
水中施工機械のエンジンの少なくとも吸気管を水面上ま
で延びる可撓管とすると共に、水中施工機械に対し情報
伝送し遠隔操作するための双方向通信伝送ケーブルをこ
の可撓管に一体化し、さらに該可撓管を浮遊させるため
の浮力材を備えていることを特徴とするものである。

【００３０】この場合、少なくとも吸気を大気から導入
することが可能であることから、通常のエンジン（内燃
機関）を動力源として水中で使用することができるよう
になる。また、水深が深くなり吸気管の重量が増す場合
にも浮力材が負担を緩和するので、この吸気管を含む可
撓管を延長することにより深海域での作業が可能とな
る。また、陸上等から遠隔操作を行うことにより、水中
施工機械を無人で操作することが可能となる。

【００３１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の遠
隔操作型水中施工機械において、エンジンの機関冷却
管、機関排気管、燃料油補給管及び燃料タンク排気管を
内蔵する可撓管と、可撓管の吸排気口及び燃料油補給管
の補給口を備える吸排気ファーナーと、該吸排気ファー
ナーと一体のフローターと、該フローターに設置された
ＧＰＳアンテナ及びＧＰＳ補正情報を取得するＧＰＳテ
レメータアンテナと、このフローターに設置された遠隔
操作・情報伝送アンテナと、水中施工機械に設置された
音響型測位用発信機と、フローターに設置されこの音響
型測位用発信機からの信号を受信する音響型測位用受信
機と、水中施工機械に設置された防水型１本レバー操作
装置と、水中施工機械のブームおよびアームの角度を検
出する角度センサと、水中施工機械本体に取り付けられ
たセンサ類とを備え、陸上あるいは水上に設置された遠
隔操作桿、遠隔表示画面、ＧＰＳ基準局及び情報伝送装
置からなる遠隔操作手段によって遠隔操作されることを
特徴としている。

【００３２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の遠
隔操作型水中施工機械において、可撓管の吸気口あるい
は吸排気口及び燃料油補給管の補給口を備える吸排気フ
ァーナーと、該吸排気ファーナーと一体のフローター
と、該フローターに設置されたＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ
補正情報を取得するＧＰＳテレメータアンテナ及び遠隔
操作・情報伝送アンテナと、水中施工機械に設置された
防水型１本レバー操作装置と、水中施工機械のアームお
よびブームの角度を検出する角度センサと、水中施工機
械に取り付けられたセンサ類と、ＧＰＳアンテナ、ＧＰ
Ｓテレメータアンテナ及び遠隔操作・情報伝送アンテナ
を支持する昇降式マスト装置とを備え、陸上あるいは水
上に設置された遠隔操作桿、遠隔表示画面、ＧＰＳ基準
局及び情報伝送装置からなる遠隔操作手段によって遠隔
操作されることを特徴としている。

【００３３】請求項４記載の遠隔操作型水中施工機械
は、水中施工機械のブームの基部にバケットの水平方向
反力を検知できるように取り付けられた水平タッチセン
サと、この水中施工機械のアームの基部にバケットの垂
直方向反力を検知できるように取り付けられた垂直タッ
チセンサと、水中施工機械の上方水面に浮遊するフロー
ターに取り付けられたＧＰＳアンテナと、このフロータ
ー及び水中施工機械に取り付けられた音響測位用送受信
機とにより、フローターの絶対位置が検知され、このフ
ローターに対する水中施工機械の相対位置が検知され、
バケットの水平方向反力と垂直方向反力の情報を統合し
てこのバケットの位置における地盤面のＸ，Ｙ，Ｚ座標
からなる３次元情報が求められ、遠隔操作手段に設置さ
れたモニタの遠隔操作画面上にリアルタイムに表示され
た３次元情報を基に施工前後の地盤の状況が３次元表示
され、さらに力感表示サインが表示され、この遠隔操作
画面の内容を確認しながら操作されることを特徴とする
ものである。

【００３４】この場合、水平タッチセンサの情報によ
り、水中施工機械（例えば水中バックホウ）のバケット
の横作用力が判断でき、バケット横方向に物がある場合
や横方向への捨石均し等の作業の確認が可能となる。ま
た、垂直タッチセンサの情報により、水中施工機械のバ
ケットの垂直方向作用力が判断でき、バケットの垂直方
向の物への接触を検知できる。さらにバケットの３次元
位置を検知できるため、施工前後の海底地形を遠隔操作
画面に作画表示可能であり、施工の能率向上と施工精度
の向上を図ることが可能となる。

【００３５】請求項５記載の遠隔操作型水中施工機械
は、バイラテラル・マスタースレーブ式１本レバー操作
装置により水中施工機械のバケットの水平方向反力及び
垂直方向反力が検知されるとともに、水中施工機械の上
方水面に浮遊するフローターに取り付けられたＧＰＳア
ンテナと、このフローター及び水中施工機械に取り付け
られた音響測位用送受信機とを利用してフローターに対
する水中施工機械の相対位置が検知され、このバケット
の位置における地盤面のＸ，Ｙ，Ｚ座標からなる３次元
情報が求められ、遠隔操作手段に設置されたモニタの遠
隔操作画面上にリアルタイムに表示された３次元情報を
基に施工前後の地盤の状況が３次元表示され、さらに力
感表示サインが表示され、この遠隔操作画面の内容を確
認しながら操作されることを特徴とするものである。

【００３６】請求項６記載の発明は、請求項５記載の遠
隔操作型水中施工機械において、バイラテラル・マスタ
ースレーブ式１本レバー操作装置が防水化されて水中施
工機械本体に装着され、このバイラテラル・マスタース
レーブ式１本レバー操作装置を用いて水中での施工が行
われることを特徴とするものである。この場合、水中施
工機械に搭乗した潜水士が直接操作することが可能とな
る。

【００３７】請求項７記載の発明は、請求項４から６の
いずれかに記載の遠隔操作型水中施工機械において、ブ
ーム、アーム及びバケットに防水加工を施した角度セン
サがそれぞれ取り付けられ、これら角度センサから得ら
れる角度とブーム、アーム及びバケットの各ピン間の距
離とが演算され、ブーム基部のピン位置からバケット位
置までの長さが算出されて水中施工することを特徴とし
ている。

【００３８】請求項８記載の発明は、請求項４から７の
いずれかに記載の遠隔操作型水中施工機械において、動
力源として燃料電池が用いられていることを特徴とする
ものである。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【００４０】図１〜図６に本発明を水中バックホウに適
用した第一の実施形態を示す。本実施形態における遠隔
操作型水中バックホウは、水中バックホウ１と、該水中
バックホウ１の動力源であるエンジンの吸気管（以下、
「機関冷却吸気管」という）２５、機関冷却排気管２
６、機関排気管２７、燃料油補給管２８、燃料タンク排
気管２９、ファン動力ケーブル４９及び水中バックホウ
１に対し情報伝送し遠隔操作するための双方向通信伝送
ケーブル３０を一体化した可撓管２と、該可撓管２を浮
遊させるための浮力材３と、可撓管２の水中バックホウ
１への絡みつきを防止するガードリング４と、可撓管２
の吸排気口及び燃料油補給管２８の補給口２８ａを備え
る吸排気ファーナー６と、該吸排気ファーナー６と一体
のフローター７と、該フローター７の浮遊力による可撓
管２へのテンションを軽減するクリスマス５と、フロー
ター７に設置されたＧＰＳアンテナ８及びＧＰＳ補正情
報を取得するＧＰＳテレメータアンテナ９と、このフロ
ーター７に設置された遠隔操作・情報伝送アンテナ１０
と、水中バックホウ１に設置された音響型測位用発信機
１２と、フローター７に設置されこの音響型測位用発信
機１２からの信号を受信する音響型測位用受信機１１
と、水中バックホウ１に設置された防水型１本レバー操
作装置１３と、吸排気ファーナー６の吸排気を促進する
吸排気助勢装置１４と、水中バックホウ１のブーム１９
およびアーム２０の角度を検出する角度センサ１５ａ，
１５ｂ，１５ｃと、水中バックホウ１の本体に取り付け
られたセンサ類１６とを備え、陸上あるいは水上に設置
された遠隔操作桿３３、遠隔表示画面３４、ＧＰＳ基準
局３５及び情報伝送装置３６からなる遠隔操作手段１７
によって遠隔操作されるものである。符号７７は海底等
を照らす照明手段である。センサ類１６は具体的には方
位センサ１６ａや傾斜センサ１６ｂなどからなる。傾斜
センサ１６ｂは水中バックホウ１の本体上面に取り付け
られた傾斜計からなり、水中バックホウ１の本体の傾斜
量を検出する。なお、水中バックホウ１の上部本体が下
部（クローラー部分）を支点として旋回する場合、上下
の相対位置を知る必要があり、このための方法は色々考
えられるが、一方法として本体上部の下面に近接スイッ
チ（図示省略）を２個取り付け、下部（クローラー部
分）の旋回ベアリング周辺に凸部（図示省略）を数個設
け、近接スイッチで旋回時の凸部の数を検出してから演
算して旋回角度をだし、相対位置を出すことができる。
なお、近接スイッチが２個なのは旋回方向を知るためで
ある。

【００４１】本実施形態の深海域タイプの無人・無索・
遠隔操作型水中バックホウの場合、水中バックホウ１の
エンジンの機関冷却吸気管２５、機関冷却排気管２６、
機関排気管２７、燃料油補給管２８、燃料タンク排気管
２９のそれぞれが可撓管とされ、これら全体が可撓管２
によって延長され、かつ双方向通信伝送ケーブル３０等
と一体化した構造とされている。可撓管２は、浮力材３
によって浮力が与えられているため、水深が深くなるの
に伴い機関冷却吸気管２５等を延長した場合に重量が極
度に増加するのが抑えられる。また、図２に示すよう
に、可撓管２を浮遊させる断熱兼浮力可撓材３１がこれ
ら各管２５〜２９及び双方向通信伝送ケーブル３０の隙
間に充填されている。断熱兼浮力可撓材３１として好適
な材質例を示すと、水中バックホウ１側の断熱が必要な
部分については球径0.1mm程度の中空耐圧ガラス球とエ
ポキシ樹脂とを混合したもの、これ以外の部分について
はウレタン、発泡ゴムなどが適する。また浮力不足分は
例えばＦＲＰ製のボンデンを装着するなどにより補うこ
とができる。可撓管２の水中バックホウ１側の出口に
は、水中バックホウ１へ可撓管２が絡みつくのを防止す
るガードリング４が図４に示すように設けられている。
可撓管２は吸排気ファーナー６と一体となったフロータ
ー７と連結され、大気から吸排気ファーナー６を介して
機関冷却吸気管２５への吸気を行い、また機関冷却排気
管２６から機関室４１の排気を大気へ放出する。なお本
実施形態では防水箱で覆われた機関室４１側にも排気フ
ァン７８が設けられている。吸排気ファーナー６には吸
気あるいは排気を強制的に行わせるため例えばジェット
送風機からなる吸排気助勢装置１４が設置されている。
ファン動力ケーブル４９はフローター７に搭載される吸
気ファン（図示省略）のための動力ケーブルであり、水
中バックホウ１の駆動源によりカウンター駆動される発
電機から吸気ファンまで送電する。

【００４２】ここで、吸排気管２５〜２７、燃料油補給
管２８、燃料タンク排気管２９及び双方向通信伝送ケー
ブル３０の接続例を示すと図３のとおりである。すなわ
ち、機関冷却吸気管２５がバックホウ駆動機関３８の機
関室４１に接続され、機関排気管２７がバックホウ駆動
機関３８に直接接続されている。機関冷却排気管２６は
排気ファン７８に接続されている。また、燃料タンク３
９には燃料油補給管２８が接続されるとともに、同じく
燃料タンク３９に接続された燃料タンク排気管２９が機
関冷却排気管２６の途中で一本化されている。燃料油補
給管２８の途中には電磁遠隔弁４０が設けられている。
また、バックホウ駆動機関３８、燃料タンク３９、電磁
遠隔弁４０は機関室４１内に覆われ遮へいされている
が、ラジエータ３７は高深度及び海水による腐食に耐え
得る材質で形成されて機関室４１の外側に設置され、周
辺海水で直接冷却するか、または機関室４１の外部に冷
却用清水タンク８４を設け、この冷却用清水タンク８４
内に別のラジエータ７９が設置され、清水で冷却される
ようになっている（図３（Ｂ）参照）。ラジエータ７９
を海水または清水で直接冷却する場合、機関室４１に送
り込む空気量が減らせ、機関冷却吸気管２５の管径の縮
小と吸気ファンの容量減少が可能となる点で好ましい。
なお、図３（Ａ）に示すように、各管２５〜２９および
双方向通信伝送ケーブル３０のうち水中バックホウ１側
の部分は断熱材によって覆われている。なお、機関室４
１を冷却する形態は図３（Ｂ）に示したものに限られな
い。図２３〜図２５に新設の冷却管８１、別のラジエー
タ７９、新設の冷却戻り管８３の別の接続形態を示す。
いずれも別のラジエータ７９を清水で冷却するようにし
たものである。なお、符号８０は既設管、８２は既設の
冷却戻り管を示す。

【００４３】このように、各管２５〜２９及び双方向通
信伝送ケーブル３０を可撓管構造として浮遊させること
により、機関冷却吸気管２５等に作用する潮流力・波力
を低減しかつ水中バックホウ１の本体に加わる荷重も低
減し、更には重心を低くすることができるため、水中バ
ックホウ１の強度上の問題の軽減と転倒の防止が図れ
る。さらに吸排気管２５〜２７等を長く延長できるため
大深度下での作業が可能となる。

【００４４】また、フローター７の浮遊力による可撓管
２へのテンションを軽減するため、図４に示すように、
可撓管２の下部は例えばチェーンやワイヤなどからなる
クリスマス５によりガードリング４に強固に取り付けら
れている。可撓管２には燃料油補給管２８が一体化され
ているため、吸排気ファーナー６に設置された燃料油補
給口２８ａから燃料を補給することにより、水中バック
ホウ１を揚収すること無く長期間に渡り水中における連
続作業を可能としている。

【００４５】また、フローター７上では、可撓管２の水
上側端末に極小のポンツーン（図示省略）が連結され、
このポンツーン上にフローター７の位置を算出するため
のＧＰＳ受信機４２、ＧＰＳアンテナ８、ＧＰＳ補正情
報を取得するためのＧＰＳテレメータアンテナ９、双方
向遠隔操作を行うための遠隔操縦・情報伝送アンテナ１
０が設置され、さらにフローター７の水中に例えばＳＢ
Ｌ受信機からなる音響型測位用受信機１１が設置されて
いる（図１及び図５参照）。また、水中バックホウ１に
は例えばＳＢＬ発信機からなる音響型測位用発信機１２
が搭載されている。水中バックホウ１の水中における位
置は、フローター７のＧＰＳ受信機４２、ＧＰＳアンテ
ナ８及びＧＰＳテレメータアンテナ９により算出され、
この情報を基に音響型測位用受信機１１と音響型測位用
発信機１２とから得られる情報が演算処理されて決定さ
れた後、遠隔操縦・情報伝送アンテナ１０を介して陸上
の遠隔操作手段１７に情報が伝送される。遠隔操作手段
１７は、例えば遠隔操作室３２に装備された遠隔操作桿
３３、遠隔表示画面３４、ＧＰＳ基準局３５、情報伝送
装置３６などによって構成されている。水中バックホウ
１を遠隔操作するには、遠隔操作室３２に設置された遠
隔操作桿３３を遠隔表示画面３４を見ながら操作し、情
報伝送装置３６を介して情報を伝送する。

【００４６】なお、図５に示すフローター７において、
符号４３はソーラーパネル、４４はバッテリー、４５は
フローター７に搭載された遠隔操縦・情報伝送装置、４
６は防水型管・ケーブル着脱装置を示す。防水型管・ケ
ーブル着脱装置４６は、図６に示すように、各管２５〜
２９、双方向通信伝送ケーブル３０及びファン動力ケー
ブル４９のそれぞれを防水コネクタ４７によってフロー
ター７にワンタッチでジョイントできるようにするもの
である。

【００４７】ここで、水中バックホウ１の水中降下およ
びフローター７の浮遊手順について説明しておく。ま
ず、図７に示すようにクレーン船５０のクレーン５１の
吊り索５２によって水中バックホウ１を吊り下げ、リー
ル５３に巻き取られた可撓管２の端末が取り出せるまで
この水中バックホウ１を降下させる。次に、水中バック
ホウ１の降下を停止し、図８に示すように可撓管２の端
末をリール５３から取り外しフローター７の下部に設置
された防水型管・ケーブル着脱装置４６に連結する。そ
うしたら水中バックホウ１を再降下させ、着底させた
後、フローター７を吊り海上に浮遊させる（図９参
照）。この時点でクレーン船５０の常駐が不要となり
（図１０参照）、あとは陸上の遠隔操作室３２より水中
バックホウ１を遠隔運転し作業を行えばよい。なお、水
中バックホウ１を撤収する場合は以上の手順の逆とな
る。また、水中で作業を行っている水中バックホウ１に
対し燃料補給する場合は、燃料油補給船５４の燃料油補
給管５５をフローター７の補給口２８ａに接続し、燃料
油補給管２８を使って補給する（図１１参照）。

【００４８】続いて、本発明の第２の実施形態を示す。

【００４９】本実施形態は、本発明を水陸両用タイプの
無人・無索・遠隔操作型水中バックホウに適用したもの
である。図１２に示すように、本実施形態の水中バック
ホウ１は上部に昇降式マスト装置１８を備えている。こ
の昇降式マスト装置１８にはＧＰＳアンテナ８、ＧＰＳ
テレメータアンテナ９、遠隔操作・情報伝送アンテナ１
０がそれぞれ設けられさらに機関へ燃料を補給するため
の燃料油補給管（図示省略）が併設され、マスト上部に
燃料油補給口を備えている。昇降式マスト装置１８は作
業区域の水深に合わせ高さを自在に調節できる構造とな
っている。また、水中バックホウ１が水面上を施工する
際（つまり水面下以外における作業区域を施工する際）
にはワンタッチ操作により可撓管２及びフローター７を
取り外す事が出来るようになっている。

【００５０】続いて、本発明の第３の実施形態を示す。

【００５１】ここでは、図１３に示すように、水中バッ
クホウ１のアーム２０の基部には図１３に示す水平タッ
チセンサ（ストレインゲージが貼付されたもので、防水
加工されている）２２を取り付け、バケット２１が横方
向に抵抗を受けた時にブーム１９に作用する曲げモーメ
ントにより、水平タッチセンサ２２に歪みを生ずること
によりバケット２１に作用する横方向の力を感知するこ
とを可能としている。また、アーム２０の先端部（もし
くはバケット２１の基部）には図１３に示す垂直タッチ
センサ（ストレインゲージが貼付されたもので、防水加
工されている）２３を取り付け、バケット２１が垂直方
向に抵抗を受けた時にアーム２０に作用する圧縮力によ
り、垂直タッチセンサ２３に歪みを生ずることによりバ
ケット２１に作用する垂直方向の力を感知することを可
能としている。本実施形態で用いられている水平タッチ
センサ２２及び垂直タッチセンサ２３は公知のもので構
わない。これらに関する力感情報伝達の接続模式図、配
線図、貼付方法の一例について、水平タッチセンサ２２
に関しては図１４に、垂直タッチセンサ２３に関しては
図１５にそれぞれ示す。また、図１６に示すように、こ
の情報を情報伝送装置３６を介して陸上の遠隔操作室３
２内に設けた遠隔表示画面３４に表示すれば、水中バッ
クホウ１のバケット２１が海底地盤に接触したのかどう
かの判断が可能となるため、遠隔による作業性を飛躍的
に向上させることができる。またバケット２１を垂直方
向に降ろした時に海底地盤面にこのバケット２１が当た
れば垂直タッチセンサ２３が感知する。この場合、ＧＰ
Ｓ装置（ＧＰＳアンテナ８、ＧＰＳテレメータアンテナ
９）及び音響型測位用受信機１１、音響型測位用発信機
１２が得る情報と組み合わせることにより接触海底地盤
面の位置（Ｘ，Ｙ）、高さ（Ｚ）が検出できる。したが
って、施工前後においてバケット２１を等間隔で横移動
させることにより接触海底地盤面の凹凸状況が把握で
き、陸上の遠隔操作室３２内に設けた遠隔表示画面３４
にグラフィック表示すれば、濁水中においても精密な海
底地形状況・位置を目で見て把握しながら作業すること
が可能となり、施工精度の向上と施工能率の向上が図れ
る。また、施工の出来形を迅速に処理できる。さらに、
海底地盤状況を把握するための高価なマルチビームソナ
ー等の機器設備が不要となるため、設備の簡素化とコス
トの低減を図れる。

【００５２】ここで、施工の出来形を迅速に処理するこ
とについて詳しく説明しておく。海底地形を把握するの
に、現状において、通常の音響測深機では１回に１点し
か測深できないがマルチビームソナーならば１回に水深
の３倍の幅をいっきに測深できる。したがって短時間に
海底地形を把握するにはマルチビームソナーしかない。
ところがこの場合、１回に多くの情報を取り込むため、
短時間といっても処理に時間がかかりリアルタイムとは
云えず施工状況を即時に把握することは困難である。こ
れに対し、本実施形態ではタッチセンサ（あるいは第４
の実施形態で説明するマスタースレーブ式１本レバー操
作装置２４）等により触覚機能が得られるため、施工状
況は即時に刻々と把握でき、このデータをつなげていけ
ばリアルタイムに出来形（施工の仕上がり状態）が得ら
れ、平面図、断面図も即時に描くことができる。通常施
工区域は広いが、施工しているのは水中バックホウ１の
バケット２１の位置のみなので、この情報があれば十分
といえる。また、マルチビームソナーはソナー直下の精
度は比較的良い（施工に支障ない程度に良い）が、両サ
イドへ離れるにしたがい極端に悪くなるし、濁りがひど
いと音波の乱反射で測量不能とさえなるが、触覚機能を
使えば精度良く測量することができる。

【００５３】続いて、本発明の第４の実施形態を示す。

【００５４】ここでは、バイラテラル・マスタースレー
ブ式１本レバー操作装置２４に水中バックホウ１のブー
ム１９の旋回操作機構を付加し、旋回操作を可能とする
ことで操作性の向上を図っている（図１７、図１８参
照）。なお、ここでいうバイラテラル・マスタースレー
ブ式１本レバー操作装置２４は本明細書では詳しく説明
しないが例えば特許第２８２４１６７号にかかる装置が
該当する。この特許２８２４１６７号にかかる装置に対
しては、例えばこの装置で現在使用されているブームの
真横スライド機能を無くして旋回操作機構を付加すると
いう手段を採りうる。なお、符号５６はグリップ、５７
はＸ回転軸、５８，５９はＸ減速歯車、６０はＸモー
タ、６１はブラケット、６２はＹ回転軸、６３はＹ減速
歯車、６４はＹモータ、６５はフレーム、６６は跨ぎ
軸、６７はφ減歯車、６８はφモータ、６９はφ回転
軸、７０は台盤、７１はＺ回転軸、７２はＺ減速歯車、
７３はＺモータを示す。さらに、符号１９ａは第１ブー
ム、１９ｂは第２ブーム、１９ｃはオフセットブーム、
７４はクローラ部、７５は走行モータを示す。

【００５５】ここでマスタースレーブ制御について説明
しておく。マスタースレーブ制御は、対象となるスレー
ブアーム（水中バックホウ１のブーム１９、アーム２
０、バケット２１等）を動かすための操作桿としてマス
ターアームを用意しておき、オペレーターがこのマスタ
ーアームを操作したときの動きにスレーブアームを忠実
に追従させ、これらスレーブアームの位置と姿勢を自由
自在に操作制御するというものである。バイラテラルと
は双方向という意味で、スレーブアームが受けた重量や
反力（接触感）をマスターアームに重さとして伝える制
御方式であり、スレーブアームが物に触っているときに
感じている力をマスターアームを通じてあたかも操作す
るオペレーターが触っているように感じることができ
る。なお、本明細書におけるバイラテラル・マスタース
レーブ式１本レバー操作装置２４はこのマスターアーム
に相当し、１本のレバーにて水中バックホウ１のブーム
１９、アーム２０、バケット２１の操作及び旋回操作が
行え、かつ上記のように力を感じるため触覚としての役
目を果たす。

【００５６】また本実施形態では力のフィードバックデ
ータ（水平、垂直）をパソコンに取り込み、演算により
海底面の凹凸状況等の地形情報を遠隔表示画面３４に表
示し、海底地形を事前に把握して遠隔操作による施工を
可能としている。本実施形態では、このバイラテラル・
マスタースレーブ式１本レバー操作装置２４から側方に
突出する単一のコントロールレバー２４ａによって複合
的に駆動されるシリンダ４８の内部の圧力を圧力検出器
で検出し（図１９参照）、コントロールレバー２４ａ側
と油圧ショベル（バックホウ）側との異なる関節構造間
の座標変換を行ってバイラテラル制御するようにしてい
るので、バケット２１に加えられる外界からの反力が単
一のコントロールレバー２４ａを通して操作者にフィー
ドバックされ、しかもその反力が単一のコントロールレ
バー２４ａにおける４自由度の方向に作用するので、コ
ントロールレバー２４ａを通して操作者がバケット２１
に作用する外界の力情報をその方向を含めて感じ取るこ
とが可能となっている。このため、バケット２１に作用
する横方向、垂直方向作用力を感知することが可能であ
る。したがって、図２０に示すように、この情報を情報
伝送装置３６を介して陸上の遠隔操作室３２に設けた例
えば施工管理システムモニタなどのような遠隔表示画面
３４に表示すれば、水中バックホウ１のバケット２１が
海底地盤に接触したかどうかの判断が可能となるため、
遠隔による作業性を飛躍的に向上させることができる。
またバケット２１を垂直方向に降ろした時に海底地盤面
にバケット２１が当たれば垂直方向に作用する力を感知
するため、ＧＰＳ装置（ＧＰＳアンテナ８、ＧＰＳテレ
メータアンテナ９）及び音響型測位用受信機１１、音響
型測位用発信機１２によって得られる情報と組み合わせ
ることにより接触海底地盤面の位置（Ｘ，Ｙ）、高さ
（Ｚ）が検出できる。よって、施工前後においてバケッ
ト２１を等間隔で横移動させることにより接触海底地盤
面の凹凸状況が把握でき、遠隔表示画面３４にグラフィ
ック表示すれば、濁水中においても精密な海底地形状況
・位置を把握しながらの作業が可能となり、施工精度の
向上と施工能率の向上が図れる。また施工の出来形を迅
速に処理できる。さらに、海底地盤状況を把握するため
の高価なマルチビームソナー等の器機や設備が不要とな
るため、設備の簡素化とコストの低減を図れる。

【００５７】続いて、本発明の第５の実施形態を示す。

【００５８】ここでは、バイラテラル・マスタースレー
ブ式１本レバー操作装置２４のコントロールレバー２４
ａ、モータ（減速機を含む）、エンコーダや配線など、
運転席７６を全て図２１に示すように完全防水構造に改
良し、水中バックホウ１に装着している。この場合、操
作者は、水中バックホウ１の複雑な操作は不要であり、
アーム２０等に自己の手の動きと同じ動作をさせること
ができるため、簡単な操作が可能となり熟練を必要とせ
ず水中バックホウ１を誰もが動かすことが可能となる。

【００５９】続いて、本発明の第６の実施形態を示す。

【００６０】図２２に示すように、水中バックホウ１の
ブーム１９、アーム２０の側壁にそれぞれ防水加工した
角度センサ１５ａ，１５ｂを取り付け、さらにバケット
２１に防水加工した角度センサ１５ｃを取り付け、傾斜
角度と予め設計製作されたブーム１９、アーム２０のピ
ン間の距離とからバケット２１の位置の算出を可能とし
ている。角度センサ１５ａ〜１５ｃとしては例えば公知
の傾斜計などが用いられる。ここでいうピンは、図２２
では詳しく図示していないが例えば駆動軸などが該当す
る。

【００６１】なお、上述の各実施形態は本発明の好適な
実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能
である。例えば、上述した実施形態では水中施工の好適
例として深海域にて作業する場合について説明したが特
に海域に限られることはなく、例えば河口、湖沼、ダム
などにおいても適用可能であることはいうまでもない。

【００６２】また、上述した実施形態では本発明を水中
バックホウ１に適用した形態を説明したが、水中バック
ホウ１は水中施工機械の一例に過ぎず、水中バックホウ
以外の水中施工機械たとえばモータスクレーパー、ロー
ダー、クローラドリルなどにおいても適用可能である。
また、上述した実施形態における水中バックホウ１のブ
ーム１９、アーム２０、バケット２１等は、水中バック
ホウ以外の水中施工機械にあってはそれぞれ対応するパ
ーツに置き換わることはいうまでもない。

【００６３】さらに、上述した実施形態では動力源とし
てエンジン（内燃機関）を用いていたがこれに代えて例
えば燃料電池のような他の動力源を用いることが可能で
ある。自動車等の分野で利用されている燃料電池は現時
点では水中施工機械の動力源として不十分であるが、今
後の開発が進み大容量と持久性とが実現されればこのよ
うな燃料電池を動力源として取り入れることが期待され
る。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の遠隔操作型水中施工機械によると、陸上からの
双方向による遠隔操作を可能としているので、潜水士に
よらずとも水中施工機械を操作することが可能となる。
また、大深度下における無人・遠隔運転を実現できる。
したがって、危険な水中作業を回避して安全性の向上を
図ることができるし、潜水士が水中施工機械を直接操作
する場合に比べてコスト低減を図ることができる。

【００６５】しかも、水中施工機械の動力源であるエン
ジンの少なくとも吸気管を可撓管とし、浮力材を装着し
て水中に浮遊させているので、管路の重量を無くし、機
体の重心位置上昇を防止し、管路に作用する波圧抵抗・
潮流抵抗の影響を無くし、水中施工機械本体へ作用する
余計な力を軽減できる。これにより、水中施工機械を強
度上・構造上安定させることができ、かつ転倒等の危険
状態を回避できることから、エンジンの吸気管、さらに
は排気管や燃料油補給にともなう管路の延長が可能とな
り、水中施工機械の水中作業深度の増大が図れる。この
ため、大深度下においても水上からの動力源の供給を必
要とせずに無索状態による運転が可能となる。また、無
索状態での運転が可能となるため、有索状態で必要とし
たクレーン船等の支援船の常駐が不要となり、工事費全
体のコスト低減に寄与できる。

【００６６】また、請求項２記載の遠隔操作型水中施工
機械によると、水中施工機械を無人・無索化し、陸上か
らの双方向による遠隔操作を可能としているので、特殊
な職域である潜水士によらず誰もが水中施工機械を遠隔
操作し、大深度下における無人・遠隔運転を実現でき、
潜水病と言う危険な水中作業を回避し安全性の格段の向
上が図れ、海中工事の飛躍的な進歩を実現することがで
きる。また、潜水士が水中施工機械を直接操作する場合
に比べてコスト低減を図ることができる。加えて、燃料
油補給は水上から行えるため、毎回水中施工機械を水上
へ引き揚げることなく長期間にわたる作業が行え、作業
性の向上、作業効率の向上と引き揚げ作業にともなう危
険性を回避でき更なる安全性の向上が図れる。さらに、
潜水士が水中施工機械を直接操作する場合には、水深に
応じた減圧時間が必要であり、水深が深くなると１日に
作業できる時間は僅かとなるが、遠隔操作により時間的
制約を受けずに施工が可能となる。

【００６７】請求項３記載の遠隔操作型水中施工機械に
よると、水中施工機械を無人・無索化し、陸上からの双
方向による遠隔操作を可能としているので、潜水士によ
らず誰もが水中施工機械を遠隔操作し、大深度下におけ
る無人・遠隔運転を実現でき、危険な水中作業を回避し
安全性の向上が図れる。また、潜水士が水中施工機械を
直接操作する場合に比べてコスト低減を図ることができ
る。

【００６８】しかも、水中施工機械には昇降式マスト装
置が設けられ、このマスト装置の上部にＧＰＳアンテナ
が設けられているので、音響型測位用受信機等を用いな
くてもＧＰＳアンテナの位置を検出できれば自動的に水
中施工機械の位置を求めることができる。したがって、
ＧＰＳアンテナに対する水中施工機械の相対位置を求め
る装置を設けなくて済む。

【００６９】また、請求項４記載の遠隔操作型水中施工
機械によると、水中施工機械本体のブーム及びアームの
基部に水平タッチセンサ及び垂直タッチセンサを取り付
けることにより、水中施工機械のバケットが海底地盤に
接触したのかどうかの判断が可能となるため、遠隔によ
る作業性を飛躍的に向上させることができる。また、垂
直方向に降ろしたバケットが海底地盤面に当たれば垂直
タッチセンサが感知するため、接触海底地盤面を検出可
能である。したがって、施工前後においてバケット位置
を等間隔で横移動させることにより接触海底地盤面の凹
凸状況が詳細に把握でき、遠隔操作室内に設けた施工管
理システムモニタにグラフィック表示すれぱ、濁水中に
おいても精密な海底地形状況・位置をモニタで把握しな
がら作業することが可能となり、施工精度の向上と施工
能率の向上が図れる。また施工の出来形を迅速に処理で
きる。さらに、水平タッチセンサ及び垂直タッチセンサ
はストレインゲージを組み合わせた簡素なシステムとす
れば安価であり、海底地盤状況を把握すための高価なマ
ルチビームソナー等の器機や設備が不要となるため、設
備の簡素化とコストの低減を図れる。

【００７０】さらに請求項５記載の遠隔操作型水中施工
機械によると、バイラテラル・マスタースレーブ式１本
レバー操作装置を利用して遠隔操作を行うことにより、
コントロールレバーを通して操作者がバケットに作用す
る外界の力情報をその方向を含めて感じ取ることが可能
となっているため、バケットに作用する横方向、垂直方
向作用力を感知することが可能となる。したがって、こ
の情報を情報伝送装置を介して遠隔操作室内に設けた施
工管理システムモニタに表示すれば、水中施工機械のバ
ケットが海底地盤に接触したのかどうかの判断が可能と
なるため、遠隔による作業性を飛躍的に向上させること
ができる。またバケットを垂直方向に降ろした時に海底
地盤面にバケットが当たれば垂直方向作用力を感知する
ため、接触海底地盤面の位置（Ｘ，Ｙ）、高さ（Ｚ）が
検出できる。よって、施工前後においてバケット位置を
等間隔で横移動させることにより接触海底地盤面の凹凸
状況が把握でき、陸上の施工管理室内に設けた施工管理
システムモニタにグラフィック表示すれぱ、濁水中にお
いても精密な海底地形状況・位置をモニタで把握しなが
ら作業することが可能となり、施工精度の向上と施工能
率の向上が図れる。また施工の出来形を迅速に処理でき
る。

【００７１】請求項６記載の遠隔操作型水中施工機械に
よると、バイラテラル・マスタースレーブ式１本レバー
操作装置を完全防水構造に改良して水中施工機械に装着
することにより複雑な操作が不要となり、操作者は自己
の手の動きと同じ動作をさせることができるため、簡単
な操作が可能となり熟練を必要とせず、水中施工機械を
特殊な操作訓練を受けた潜水士によらず、一般の潜水士
もしくはオペレータが動かすことが可能となる。したが
って、水中施工機械に専任の潜水士が付いて回ることな
く、いつでもどこへでも水中施工機械のみ運搬すれば現
地の一般の潜水士もしくはオペレータが動かせば足り、
経費の節減と効率向上が可能となる。また、複雑な操作
を必要としないため誤操作を回避でき、安全性の向上に
寄与できる。

【００７２】さらに、請求項７記載の遠隔操作型水中施
工機械によると、ブーム・アームの側壁にそれぞれ防水
加工した市販品の角度センサを取り付けるだけで済むた
め、取り付け等の作業が容易で水中施工を簡単に行うこ
とができる。また、他への転用や取り替えも簡単に行え
る。また、水中施工機械の寸法に合わせた特注品を製作
する必要はなく、市販品の防水改造で済むため安価であ
り、コスト削減が図れる。加えて、特注品でないため構
造は至って簡単であり、メンテナンス管理も容易であ
る。

【００７３】請求項８記載の遠隔操作型水中施工機械に
よると、燃料電池を動力源として動作可能であるから従
来のようなエンジン（内燃機関）が不要である。したが
って、例えば吸排気管や燃料油補給管などエンジンに必
要な付随設備を削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す図で、無人・無索の
遠隔操作型水中バックホウによる深海域における水中施
工の概要を示すものである。

【図２】可撓管の構造例を示す断面図である。

【図３】（Ａ）可撓管において断熱範囲を設ける場合の
一例を示す図、（Ｂ）機関室に接続される可撓管の接続
例を示す概略図である。

【図４】可撓管の水中バックホウ側出口の周辺における
構成例を示す図である。

【図５】フローターの構成例を示す図である。

【図６】フローターの全体図とその防水型管・ケーブル
着脱装置の拡大図である。

【図７】水中バックホウを降下させるときの様子を示す
図である。

【図８】水中バックホウの降下中の様子を示す図であ
る。

【図９】水中バックホウを再降下させ、着底させたとき
の様子を示す図である。

【図１０】水中バックホウの着底後、フローターを吊り
海上に浮遊させたときの様子を示す図である。

【図１１】水中で作業を行っている水中バックホウに対
し燃料油補給船により燃料油を補給するときの様子を示
す図である。

【図１２】本発明の第２の実施形態における遠隔操作型
水中バックホウを示す図である。

【図１３】本発明の第３の実施形態を示す図で、水平タ
ッチセンサ及び垂直タッチセンサが設けられた水中バッ
クホウの一例を表す。

【図１４】水平タッチセンサの力感情報伝達例を示す
（Ａ）接続模式図と（Ｂ）配線図、及び水平タッチセン
サの貼付例を示すアームの（Ｃ）左側面図、（Ｄ）断面
図、（Ｅ）右側面図である。

【図１５】垂直タッチセンサの力感情報伝達例を示す
（Ａ）接続模式図と（Ｂ）配線図、及び（Ｃ）垂直タッ
チセンサの貼付例を示す拡大図である。

【図１６】力感情報を伝達する水中バックホウ等を示す
図である。

【図１７】本発明の第４の実施形態を示す図で、バイラ
テラル・マスタースレーブ式１本レバー操作装置の外観
を示す斜視図である。

【図１８】バイラテラル・マスタースレーブ式１本レバ
ー操作装置を備えた水中バックホウの一例を示す斜視図
である。

【図１９】バイラテラル・マスタースレーブ式１本レバ
ー操作装置による操作の概念図である。

【図２０】バイラテラル・マスタースレーブ式１本レバ
ー操作装置を用いた遠隔操作時の力感情報伝達の模式を
示す図である。

【図２１】本発明の第５の実施形態を示す図で、バイラ
テラル・マスタースレーブ式１本レバー操作装置が防水
加工された水中バックホウの概要を示す図である。

【図２２】本発明の第６の実施形態を示す図で、角度セ
ンサが取り付けられた水中バックホウの一例を示す図で
ある。

【図２３】機関室におけるラジエータ、冷却管および冷
却戻り管の別の接続形態を示す概略図である。

【図２４】機関室におけるラジエータ、冷却管および冷
却戻り管のさらに別の接続形態を示す概略図である。

【図２５】機関室におけるラジエータ、冷却管および冷
却戻り管のさらに別の接続形態を示す概略図である。

【図２６】従来の有人・有索・直接操作式の水中バック
ホウを示す図である。

【図２７】従来の無人・有索・遠隔操作式の水中バック
ホウを示す図である。

【図２８】従来の有人・有索・直接操作式の水中バック
ホウにおける２本操作レバーの概要を示す図である。

【符号の説明】

１水中バックホウ（水中施工機械）２可撓管３浮力材６吸排気ファーナー７フローター８ＧＰＳアンテナ９ＧＰＳテレメータアンテナ１０遠隔操作・情報伝送アンテナ１１音響型測位用受信機１２音響型測位用発信機１３防水型１本レバー操作装置１５角度センサ１６センサ類１７遠隔操作室１８昇降式マスト装置１９ブーム２０アーム２１バケット２２水平タッチセンサ２３垂直タッチセンサ２４バイラテラル・マスタースレーブ式１本レバー操
作装置２５機関冷却吸気管（吸気管）２６機関冷却排気管２７機関排気管２８燃料油補給管２８ａ（燃料油補給管の）補給口２９燃料タンク排気管３０双方向通信伝送ケーブル３３遠隔操作卓３４遠隔表示画面３５ＧＰＳ基準局３６情報伝送装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｓ 5/14 Ｇ０１Ｓ 5/14 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 BA04 BA06 BB09 CA02 DB01 DB04 DB05 EA01 FA01 2D015 HA03 HB01 HB05 5J062 BB08 CC07 GG02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中施工機械のエンジンの少なくとも吸
気管を水面上まで延びる可撓管とすると共に、前記水中
施工機械に対し情報伝送し遠隔操作するための双方向通
信伝送ケーブルをこの可撓管に一体化し、さらに該可撓
管を浮遊させるための浮力材を備えていることを特徴と
する遠隔操作型水中施工機械。
【請求項２】前記エンジンの機関冷却管、機関排気
管、燃料油補給管及び燃料タンク排気管を内蔵する前記
可撓管と、前記可撓管の吸排気口及び燃料油補給管の補
給口を備える吸排気ファーナーと、該吸排気ファーナー
と一体のフローターと、該フローターに設置されたＧＰ
Ｓアンテナ及びＧＰＳ補正情報を取得するＧＰＳテレメ
ータアンテナと、このフローターに設置された遠隔操作
・情報伝送アンテナと、前記水中施工機械に設置された
音響型測位用発信機と、前記フローターに設置されこの
音響型測位用発信機からの信号を受信する音響型測位用
受信機と、前記水中施工機械に設置された防水型１本レ
バー操作装置と、前記水中施工機械のブームおよびアー
ムの角度を検出する角度センサと、前記水中施工機械本
体に取り付けられたセンサ類とを備え、陸上あるいは水
上に設置された遠隔操作桿、遠隔表示画面、ＧＰＳ基準
局及び情報伝送装置からなる遠隔操作手段によって遠隔
操作されることを特徴とする請求項１記載の遠隔操作型
水中施工機械。
【請求項３】前記可撓管の吸気口あるいは吸排気口及
び燃料油補給管の補給口を備える吸排気ファーナーと、
該吸排気ファーナーと一体のフローターと、該フロータ
ーに設置されたＧＰＳアンテナ、ＧＰＳ補正情報を取得
するＧＰＳテレメータアンテナ及び遠隔操作・情報伝送
アンテナと、前記水中施工機械に設置された防水型１本
レバー操作装置と、前記水中施工機械のアームおよびブ
ームの角度を検出する角度センサと、前記水中施工機械
に取り付けられたセンサ類と、前記ＧＰＳアンテナ、Ｇ
ＰＳテレメータアンテナ及び遠隔操作・情報伝送アンテ
ナを支持する昇降式マスト装置とを備え、陸上あるいは
水上に設置された遠隔操作桿、遠隔表示画面、ＧＰＳ基
準局及び情報伝送装置からなる遠隔操作手段によって遠
隔操作されることを特徴とする請求項１記載の遠隔操作
型水中施工機械。
【請求項４】水中施工機械のブームの基部にバケット
の水平方向反力を検知できるように取り付けられた水平
タッチセンサと、この水中施工機械のアームの基部に前
記バケットの垂直方向反力を検知できるように取り付け
られた垂直タッチセンサと、前記水中施工機械の上方水
面に浮遊するフローターに取り付けられたＧＰＳアンテ
ナと、このフローター及び前記水中施工機械に取り付け
られた音響測位用送受信機とにより、前記フローターの
絶対位置が検知され、このフローターに対する前記水中
施工機械の相対位置が検知され、前記バケットの水平方
向反力と垂直方向反力の情報を統合してこのバケットの
位置における地盤面のＸ，Ｙ，Ｚ座標からなる３次元情
報が求められ、遠隔操作手段に設置されたモニタの遠隔
操作画面上にリアルタイムに表示された３次元情報を基
に施工前後の地盤の状況が３次元表示され、さらに力感
表示サインが表示され、この遠隔操作画面の内容を確認
しながら操作されることを特徴とする遠隔操作型水中施
工機械。
【請求項５】バイラテラル・マスタースレーブ式１本
レバー操作装置により水中施工機械のバケットの水平方
向反力及び垂直方向反力が検知されるとともに、前記水
中施工機械の上方水面に浮遊するフローターに取り付け
られたＧＰＳアンテナと、このフローター及び前記水中
施工機械に取り付けられた音響測位用送受信機とを利用
して前記フローターに対する前記水中施工機械の相対位
置が検知され、このバケットの位置における地盤面の
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標からなる３次元情報が求められ、遠隔操
作手段に設置されたモニタの遠隔操作画面上にリアルタ
イムに表示された３次元情報を基に施工前後の地盤の状
況が３次元表示され、さらに力感表示サインが表示さ
れ、この遠隔操作画面の内容を確認しながら操作される
ことを特徴とする遠隔操作型水中施工機械。
【請求項６】前記バイラテラル・マスタースレーブ式
１本レバー操作装置が防水化されて水中施工機械本体に
装着され、このバイラテラル・マスタースレーブ式１本
レバー操作装置を用いて水中での施工が行われることを
特徴とする請求項５記載の遠隔操作型水中施工機械。
【請求項７】前記ブーム、アーム及びバケットに防水
加工を施した角度センサがそれぞれ取り付けられ、これ
ら角度センサから得られる角度と前記ブーム、アーム及
びバケットの各ピン間の距離とが演算され、前記ブーム
基部のピン位置からバケット位置までの長さが算出され
て水中施工することを特徴とする請求項４から６のいず
れかに記載の遠隔操作型水中施工機械。
【請求項８】動力源として燃料電池が用いられている
ことを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の遠
隔操作型水中施工機械。