JP2010248719A - グラブ浚渫船による浚渫システム - Google Patents

Abstract

【課題】グラブバケットによって所定水域の水底を掘削する浚渫作業において、潮流等の影響によって基準位置や基準方位から変位したグラブバケットの水底における実際の状態を把握することによって、浚渫作業を正確、かつ、効率的に実施することができるグラブ浚渫船による浚渫システムを提供することを目的とする。
【解決手段】グラブバケット５に加速度センサ３０及び角速度センサ３１を装備し、加速度センサ３０からの水底１７のグラブバケット５の位置信号３４と、角速度センサ３１からの水底１７のグラブバケット５の傾き信号３５及び方位信号３６をデータ処理演算装置３７に基準データ３８とともに入力して演算処理し、水底１７におけるグラブバケット５の実際の位置と傾き角度及び方位の演算データ５５を得て、該演算データ５５に基づいてグラブバケット５を操作する浚渫システムを提供する。
【選択図】図３

Description

本発明はグラブ浚渫船に装備されたクレーンのジブから吊支したグラブバケットによって所定水域の水底を掘削する浚渫作業において、潮流等の影響によって基準位置や基準方位から変位したグラブバケットの水底における実際の状態を把握することによって、浚渫作業を正確、かつ、効率的に実施することができるグラブ浚渫船による浚渫システムに関するものである。

浚渫作業は船舶の航路確保や堆積土砂を除去するために、港湾，河川，運河などの底面を浚って土砂などを取り除くものであり、その代表的な手段としてグラブ浚渫船による浚渫システムが広く実施されている。そして、近時の浚渫作業は、その効率とともに環境に過度の負荷を与えることがないように、浚渫水域を正確、かつ、均一に必要量の土砂のみを浚渫することが求められている。そのため、未浚渫の部分があったり、浚渫量の過不足があると、再度補修作業を行うことが求められる。補修作業を実施するとなると著しく作業効率が悪化するため、何より正確な浚渫作業が求められている。

そこで、潮位によって水深が変化しても正確に海底の浚渫ができる浚渫船の施工支援システムとして、船体揺動やジブの傾斜角度等のデータから水深値を演算するシステムが提供されている（特許文献１）。また、掘削土厚を均一とするため、深度計を装備したグラブバケットを使用する手段も提供されている（特許文献２）。更に、グラブバケットを水中に降下させる際のグラブバケットが水中で移動する挙動傾向を把握することにより、水底の所定の位置に効率よく、かつ正しくグラブバケットを降下させるために、超音波水中位置測量装置の送波器を取り付けたグラブバケットを使用し、グラブ浚渫船の本体にその受波器を取り付ける手段も提供されている（特許文献３）。

特開平１０−６０９４３号 特開２００４−１５００１５ 特開平１０−２２７０４２号

従来のグラブ浚渫船による浚渫作業は、支持ロープ及び開閉ロープを介してクレーンのジブに吊支されたグラブバケットがジブ先端の真下に降下して、そのまま水底に着底し、かつ、ジブの位置する方位に沿ってグラブを開閉操作することによって、水底を掘削することを前提としている。この前提に基づきオペレータの操作を支援するために、作業中のグラブバケットの位置や深度をジブの旋回方位や起伏角度，潮位データ，船体位置データ、支持ロープの繰り出し長さ等の各種情報に基づいて演算し、浚渫船内に数値や画像情報として表示している。

しかしながら、浚渫水域には潮流があり、天候や季節，作業時間によってはグラブバケットが水中で流されてしまい、ジブ先端の真下に降下しないことやグラブバケットの開口部が回動してしまうことがある。また、水底には地形や掘削作業によって生じた段差があり、着底したグラブバケットが段差に乗り上げてしまい傾いてしまうこともある。そのような場合には、オペレータの認識している掘削場所と実際の掘削場所との間にズレを生じてしまうこととなる。

そのため、オペレータは掘削済みと認識している箇所と一定の重なり部を確保して新たな掘削場所を掘削することにより、前記したズレを解消するようにしている。ズレが小さい場合には問題ないが、ズレが大きい場合には、確保した重なり部ではカバーしきれずに未浚渫の部分として残ってしまうこととなる。その場合には、作業完了後の確認探査によって水深の相違として測定されるため、該当部分について再度補修の為の浚渫作業を実施することが必要となり、作業効率を悪化させる。一方、ズレがないか、ズレが少ない場合に、大きな重なり部を確保して浚渫作業を行うことは不必要な作業を行うこととなり、作業効率を悪化させてしまう。

特許文献１や特許文献２に示す例では、まさに潮流によってグラブバケットが流されてしまうこと等を全く考慮していない。また、特許文献３に示す超音波水中位置測量装置は、水中に濁りが生じると使用することができないし、単にグラブバケットの挙動傾向を知ることを目的とするものであり、グラブバケットの正確な位置や傾き、或いは開口部の方位を知ることはできない。

また、浚渫水域の水底の深度は、浚渫水域の実際の水面位置から水底に着底するまでに繰り出された支持ロープの長さを基準とし、潮位や浚渫船のヒール・トリムデータ等の各種データによって補正して求めていた。そのため、潮流によって支持ロープが流されることによる支持ロープの繰り出し量の増加については何ら考慮されておらず、水深の誤差となっていた。この誤差が大きいと浚渫深度の過不足が生じ、再度補修の為の浚渫作業を実施することが必要となり、作業効率を悪化させる。

そこで、本発明は上記した従来のグラブ浚渫船による浚渫システムの問題点を解決するとともに、潮流等の影響によって基準位置や基準方位から変位したグラブバケットの水底における実際の状態を把握することによって、浚渫作業を正確、かつ、効率的に実施することができるグラブ浚渫船による浚渫システムを提供することを目的としている。

本発明はその目的を達成するために、グラブ浚渫船に装備されたクレーンのジブから支持ロープ及び開閉ロープを介して吊支したグラブバケットによって、所定水域の水底を掘削する浚渫作業において、グラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備したグラブ浚渫船による浚渫システム、及びグラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備し、加速度センサ及び角速度センサの測定データに基づいて、浚渫時におけるグラブバケットを操作するグラブ浚渫船による浚渫システムを基本として提供する。

また、グラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備し、加速度センサからの水底のグラブバケットの位置信号と、角速度センサからの水底のグラブバケットの傾き信号及び方位信号をデータ処理演算装置に基準データとともに入力して演算処理し、水底におけるグラブバケットの実際の位置と傾き角度及び方位の演算データを得て、該演算データに基づいてグラブバケットを操作する。更に、グラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備し、加速度センサによって水底のグラブバケットの水平方向における基準位置からの移動量を測定し、又角速度センサによって水底のグラブバケットの基準軸からの傾き角度及び基準方位からの回動量を測定し、これらの測定データをデータ処理演算装置に基準データとともに入力して演算処理し、水底におけるグラブバケットの実際の位置と傾き角度及び方位の演算データを得て、該演算データに基づいてグラブバケットを操作する。

そして、基準データとして、グラブバケットの基準位置と基準軸及び基準方位を用い、ジブ先端の座標をグラブバケットの基準位置として，垂直軸をグラブバケットの基準軸として、ジブの旋回方位をグラブバケットの基準方位として使用する。また、基準データに、潮位信号，グラブ浚渫船のヒール・トリム信号，ジブ起伏角度信号，ジブ旋回方位信号，グラブ浚渫船の船体寸法信号，ジブ長さ信号，グラブバケット寸法信号，ＧＰＳ船体位置信号，ＧＰＳ船体方位信号，支持ロープの繰り出し長さ信号を付加する。更に、演算データとして、水底の深度補正演算データを得て、該深度補正演算データに基づいて水底の深度を補正する。そして、演算データをグラブ浚渫船において表示することにより、演算データの表示に基づいてグラブバケットを操作する。

上記構成の本発明によれば、グラブバケットに装備した加速度センサからの水底のグラブバケットの位置信号と、角速度センサからの水底のグラブバケットの傾き信号及び方位信号を基準データとともにデータ処理演算装置で演算することにより、水底におけるグラブバケットの実際の位置と傾き角度及び方向を演算データとして得ることができる。よって、潮流等の影響によって基準位置から変位したグラブバケットの水底における実際の状態を把握して浚渫作業を行うことができ、浚渫作業を正確、かつ、効率的に実施することができる。また、演算データとして、グラブバケットが変位したことによる水底の深度補正演算データを得ることにより、水底の実際の深度を補正することができる。

本発明に使用するグラブ浚渫船の全体側面図。 本発明に使用するグラブ浚渫船の要部側面図。 本発明にかかるグラブ浚渫船による浚渫システムを概略的に示すシステム図。 本発明にかかるグラブ浚渫船による浚渫システムを概略的に示すシステム図。 本発明にかかるグラブ浚渫船による浚渫システムを概略的に示すシステム図。 本発明の要部説明図。 本発明の作用説明図。 本発明に使用するグラブバケットの全体側面図。 本発明に使用するグラブバケットの全体正面図。 本発明の作用説明図。 本発明にかかる深度表示を示す説明図。 本発明にかかる浚渫画面表示を示す説明図。 従来の浚渫作業の状態を示す説明図。

以下図面に基づいて本発明にかかるグラブ浚渫船による浚渫システムの実施形態を説明する。図１は本発明に使用するグラブ浚渫船の全体側面図、図２はその要部側面図である。図において、１はグラブ浚渫船であり、非自航式の作業台船２に装備したクレーン３のジブ４からグラブバケット５を昇降自在に吊支している。６は作業台船２に設置された操船室であり、７はクレーン操作室である。

グラブバケット５は図８に示すように、左右一対のシェル８を下部フレーム９に軸１０を介して回動自在に軸支し、タイロッド１１の下端部をシェル８に、上端部を上部フレーム１２にそれぞれ回動自在に軸支してシェル８と上部フレーム１２を連結している。上部フレーム１２の上面にはグラブバケット５全体を前記クレーン３から昇降自在に吊支するための２本の支持ロープ１３が吊環１４を介して連結されている。下部フレーム９及び上部フレーム１２にはそれぞれ所定個数の下シーブ１５と上シーブ（図示略）が回転自在に軸支されていて、これらの下シーブ１５と上シーブ間には左右対称で２本の開閉ロープ１６が掛け回され、シェル８の開閉操作をする。この開閉ロープ１６は上部フレーム１２の上面に配置されたガイドローラを介して上方へ延び、クレーン３のジブ４から吊支されている。上記したグラブバケット５の基本構成は従来公知のものである。

浚渫作業に際しては、所定の浚渫水域の水底１７にスパッド１８を打ち込んで作業台船２を固定した後、グラブバケット５に固定した支持ロープ１３及び開閉ロープ１６をクレーン３によって繰り出して、シェル８を開いた状態でグラブバケット５を水底１７まで下降させて着底させ、その後開閉ロープ１６を巻き上げてシェル８を閉じて水底１７を所定厚さで掘削し、支持ロープ１３及び開閉ロープ１６を巻き上げることによりグラブバケット５を上昇させて、掘削した土砂を揚上して浚渫する。そして、この作業を浚渫水域の全域にわたって反復する。

従来の浚渫作業においてグラブバケット５は、図２に仮想線で示したようにジブ４の先端に位置するトップシーブ４ａの真下に降下して、そのまま水底１７に着底し、かつ、ジブ４の位置する方位に沿ってシェル８を開閉操作することによって、水底１７を掘削することを前提としている。この前提に基づきオペレータの操作を支援するために、作業中のグラブバケット５の位置や深度をジブ４の旋回方位や起伏角度，潮位データ，船体位置データ、支持ロープの繰り出し長さ等の各種情報に基づいて演算し、作業台船２の操船室６内やクレーン操作室７内において数値情報や画像情報として表示している。

しかしながら、浚渫水域には潮流があるため、天候や季節，作業時間によってはグラブバケット５が、水中で矢印１９に示すように潮流に流されてしまい、図２に実線で示したようにジブ４先端のトップシーブ４ａの真下に降下しないことやグラブバケット５の開口したシェル８の開口部が回動してしまうことがある。図６においてＡ，Ｂはグラブバケット５の一回あたりの掘削領域を示しており、２０はクレーン３の旋回中心を、２１はジブ４の方位を、２２はクレーン３の旋回方向を示している。仮想線で示した掘削領域Ａは潮流の影響を受けないとした場合に、シェル８を開口したグラブバケット５が水底１７に着底する位置と方向の領域を示しており、従来はこの掘削領域Ａを基準位置及び基準方位として浚渫作業を施工していた。

ところが、実際にはグラブバケット５は水中の潮流によって流されることがあり、ジブ４先端のトップシーブ４ａの真下の水底１７に着底することなく、矢印１９に示すように潮流の流れに沿って変位し、又シェル８の開口方向も矢印２３に示すように回動してしまい、結局掘削領域Ｂの位置に着底することがある。このような場合には、オペレータの認識している掘削領域Ａと実際の掘削領域Ｂとの間にズレを生じてしまう。なお、２４はグラブバケット５の中心位置を示している。

また、地形による段差や掘削作業によって水底１７に段差が生じていることもある。そのため、グラブバケット５は平面的な位置の変位だけでなく、図９に示すように水底１７において段差２５に乗り上げて、垂直方向に変位して傾いてしまうこともある。そのような場合にもオペレータの認識している掘削領域Ａと実際の掘削領域Ｂとの間にズレを生じてしまうこととなる。例えば、浚渫済み水底１７ａは平面状に浚われているが、未浚渫の水底１７ｂとの境界面には段差２５が形成されることとなり、この段差２５にグラブバケット５が乗り上げて傾いてしまうことがある。また、未浚渫の水底１７ｂそのものに段差２５が存在する場合も同様である。

そのため、オペレータは掘削済みと認識している掘削領域と一定の重なり部を確保して新たな掘削領域を掘削することにより、前記したズレを解消するようにしている。ズレが小さい場合には問題ないが、ズレが大きくなると確保した重なり部ではカバーしきれずに、図１３に示すように掘削領域において、グラブバケット５が潮流によって矢印２６に示す浚渫方向へ変位することによって生じた未掘削領域Ｃや、グラブバケット５の開口部の回動による未掘削領域Ｄが未浚渫の部分として残ってしまうこととなる。その場合には、作業完了後の確認探査によって水深の相違として未掘削領域ＣやＤとして測定されるため、この未掘削領域ＣやＤについて再度補修の為の浚渫作業を実施することが必要となり、作業効率を悪化させることとなる。一方、ズレがないか、ズレが少ない場合に、大きな重なり部を確保して浚渫作業を行うことは不必要な作業を行うこととなり、これも作業効率を悪化させてしまう。

一方、水底１７の深度は、グラブバケット５を浚渫水域の実際の水面２７の位置まで降下させ、水面２７における支持ロープ１３の位置を基準点として設定し、水面２７から水底１７に着底するまでに繰り出された支持ロープ１３の長さＬ１を基準とし、この支持ロープ１３の繰り出し長さＬ１にグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈを加えた数値を潮位や作業台船２のヒール・トリムデータ等の各種データによって補正することにより求めている。しかしながら、図７に示すようにグラブバケット５が潮流によって流されてジブ４のトップシーブ４ａの真下の水底１７ｃから座標ＢＬだけズレた位置に着底した場合においても、水深はトップシーブの真下に位置する水底１７ｃに着底した場合と同一となってしまう。即ち、水深はグラブバケット５の着底位置にかかわらず、支持ロープ１３の繰り出し長さＬ１にグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈを加えた数値が基準となるため、グラブバケット５の実際の着底位置の深度Ｈとの誤差を生じる（「Ｌ１＋Ｂｈ」＞Ｈ）。その結果、グラブバケット５は実際の深度Ｈよりも深い水深に着底したものとして、掘削作業を行うこととなる。

また、図９に示すように水底１７ｂにおいて段差２５に乗り上げて、グラブバケット５が垂直方向に変位して傾いてしまうと、図１０に示すようにグラブバケット５の中心軸２８は、垂直軸２９に対して角度θだけ傾斜して着底することとなる。この傾斜した状態におけるグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈαは、垂直状態に着底したグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈよりも低くなってしまうが（Ｂｈα＜Ｂｈ）、深度の表示においてはあくまで垂直状態に着底したグラブバケット５の高さ寸法を基準としているため、これも水深の誤差の原因となり、グラブバケット５は実際の水深よりも深い水深に着底したものとして、掘削作業を行うこととなる。

上記した潮流等の影響によって基準位置からグラブバケット５が変位したり、深度の誤差による弊害を解消するため、本発明ではグラブバケット５に加速度センサ３０及び角速度センサ３１を直接装備し、加速度センサ３０及び角速度センサ３１の測定データに基づいて、グラブバケットの水底における実際の状態を把握し、その状態に基づいて浚渫時におけるグラブバケット５を操作するグラブ浚渫船による浚渫システムを提供する。

加速度センサ３０及び角速度センサ３１は、液密性の収納ボックス３２に収納されて、図８、図９に示すようにグラブバケット５の上部フレーム１２に直接装備されている。この収納ボックス３２は上部フレーム１２の中心位置、即ち図６に示すグラブバケット５の中心位置２４に設置されている（なお、図示例では説明の都合上、中心位置から若干変位させた位置に図示している）。そして、加速度センサ３０及び角速度センサ３１の測定データを送信するための送信ケーブル３３が、収納ボックス３２から延長されてジブ４のケーブルシーブ４ｂを介してクレーン３にグラブバケット５の昇降動作に連動して巻き取り・繰り出し自在に巻回されている。よって、クレーン操作室７に加速度センサ３０及び角速度センサ３１の測定データを随時送信することができる。

加速度センサ３０は物体の加速度（１秒あたりの速度の変化）を測定することにより、水平方向における基準位置からの移動量を測定することができる。その結果、測定した場所における位置の座標を基準位置から演算することができる。一方、角速度センサ３１は物体の角度や角速度（１秒あたり物体の回転量）を測定することにより、基準軸からの傾き角度及び基準方位からの回動量を測定することができる。その結果、測定した位置における傾き角度及び方位を基準軸及び基準方位から演算することができる。本実施形態では加速度センサ３０及び角速度センサ３１として、加速度センサと角速度センサが一体として組み込まれ、収納ボックス３２に収納して容易にグラブバケット５の中心位置２４に設置することができる市販品を使用した。

次に、水底１７におけるグラブバケット５の実際の位置と傾き角度及び方向の演算データを得るための浚渫システムの概要について図３に基づき説明する。図３に示すように、グラブバケット５に直接装備した加速度センサ３０によって測定したグラブバケットの位置信号３４（水平方向における位置座標）と、同様にグラブバケット５に直接装備した角速度センサ３１によって測定したグラブバケットの傾き信号３５及び方位信号３６をそれぞれ送信ケーブル３３を介して、作業台船２内に装備したデータ処理演算装置３７に入力する。即ち、加速度センサ３０によって水底１７のグラブバケット５の水平方向における基準位置からの移動量を測定し、又角速度センサ３１によって水底１７のグラブバケット５の基準軸からの傾き角度及び基準方位からの回動量を測定し、これらの測定データをデータ処理演算装置３７に入力する。

また、データ処理演算装置３７には基準データ３８として、グラブバケット５の基準位置３９と基準軸４０及び基準方位４１を入力する。なお、グラブバケット５の基準位置３９としてはジブ４先端のトップシーブ４ａの水平方向における座標を使用し、グラブバケット５の基準軸４０としては垂直軸を使用し、グラブバケット５の基準方位４１としてはジブ４の旋回方位を使用する。

更に、基準データ３８として、潮位信号４２，作業台船２のヒール・トリム信号４３，浚渫水域に隣接する陸上基準局位置信号４４，作業台船２のＧＰＳ船体信号４５，作業台船２のＧＰＳ船体方位信号４６，作業台船２のＧＰＳアンテナ位置４７，作業台船２の船体寸法４８，グラブバケット５の寸法４９，ジブ４の長さ５０，ジブ４の起伏角度信号５１，ジブ４の旋回方位信号５２，グラブバケット５の着底信号５３，グラブバケット５の補正深度信号５４その他の浚渫作業において得られるデータから選択されたデータを使用する。

そして、データ処理演算装置３７において演算処理し、水底１７におけるグラブバケット５の実際の位置と傾き角度及び方位の演算データ５５を得て、該演算データ５５に基づく浚渫画面表示５６を操船室６内及び／又はクレーン操作室７に表示し、オペレータは浚渫画面表示５６に基づいてグラブバケット５を操作する。

図１２は浚渫画面表示５６の一例を示すものであり、操船室６内やクレーン操作室７内その他の必要箇所において表示され、又必要に応じてプリントアウトが可能である。この浚渫画面表示５６の左欄には水底１７におけるグラブバケット５の実際の掘削領域Ｂを画像として表示するとともに、これまでの掘削済みの領域Ｅを画像として表示している。よって、オペレータは未掘削の領域Ｄが生じないように、掘削領域Ｂと掘削済みの領域Ｅを視認しながら効率的に、即ち図１３に示すような未掘削の領域Ｃ，Ｄを残すことなく、かつ、不必要な重なり部を掘削することなく浚渫作業を実施することができる。図１２において、矢印６４は今回の浚渫エリアの幅領域を示すものであり、浚渫ライン６５，６６の範囲の水底１７を設計深度に従って掘削するものである。なお、図１２において、掘削済みの領域Ｅが左側の浚渫ラインを６５を超えて掘削しているが、これは一定範囲で余掘りを行っているものである。

また、浚渫画面表示５６の右欄にはグラブバケット５の垂直軸からなる基準軸４０に対する傾き角度（図示例では左５．０°）及びジブ４の旋回方位からなる基準方位４１に対する回動方位（図示例では左５．０°）を数値と画像で表示している。この傾き角度と回動方位によってグラブバケット５の姿勢を正確に認識して浚渫作業を実施することができる。また、潮流等の影響によって基準位置から変位したグラブバケットの水底における実際の状態を把握する参考資料として、ジブ４の起伏角度（図示例では６０．０°）、ジブ４の旋回方位（図示例では２．０°）及び潮位（図示例では１．２０ｍ）並びに深度（図示例では１０．０ｍ）を表示している。

次に図７に示すようにグラブバケット５が潮流によって流されて水平方向に変位したり、図９に示すように水底１７において段差２５に乗り上げて、垂直方向に傾いて変位した場合の補正水深データを得るための浚渫システムの概要について図４に基づき説明する。なお、図３に示すグラブバケット５の実際の位置と傾き角度及び方位の演算データ５５を得るシステムと同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

図４に示すように、グラブバケット５に直接装備した加速度センサ３０によって測定したグラブバケットの位置信号３４（水平方向における位置座標）と、同様にグラブバケット５に直接装備した角速度センサ３１によって測定したグラブバケットの傾き信号３５及び方位信号３６をそれぞれ送信ケーブル３３を介して、作業台船２内に装備したデータ処理演算装置６０に入力する。また、データ処理演算装置６０には基準データ３８として、グラブバケット５の基準位置３９と基準軸４０及び基準方位４１を入力する。なお、データ処理演算装置６０は、図３に示すデータ処理演算装置３７と別個に設けても、或いはデータ処理演算装置３７を使用してもよい。

更に、基準データ３８として、潮位信号４２，作業台船２のヒール・トリム信号４３，グラブバケット５の寸法４９，ジブ４の長さ５０，ジブ４の起伏角度信号５１，ジブ４の旋回方位信号５２，グラブバケット５の着底信号５３その他の浚渫作業において得られるデータから選択されたデータを使用する。

そして、データ処理演算装置６０において演算処理し、水底１７の深度補正演算データ６１を得て、該深度補正演算データ６１に基づき補正深度６２を得て、該補正深度６２を深度表示６３として操船室６内及び／又はクレーン操作室７に表示するとともに、図３に示す浚渫画面表示５６にも表示して、オペレータは深度表示６３を認識してグラブバケット５を操作する。

この深度補正演算データ６１を得るための原理を図７、図９に基づいて説明する。図７に示すように、グラブバケット５がトップシーブ４ａの真下の水底１７ｃから座標ＢＬだけズレた位置に着底した場合、グラブバケット５の実際の着底位置の深度Ｈは、トップシーブ４ａから水面２７までの高さ寸法Ｊｈと、支持ロープ１３の繰り出し長さＬ１と、垂直状態に着底したグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈと、グラブバケット５が実際に着底した位置の座標ＢＬから下記の数式１によって求めることができる。

また、図１０に示すように、グラブバケット５が垂直軸２９に対して角度θだけ傾斜して着底した場合、傾斜した状態におけるグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈα及びグラブバケット５の中心軸の座標ＢＬαは、垂直状態に着底したグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈと傾斜角度θから次式によって求めることができる。
Ｂｈα＝ｓｉｎθ・Ｂｈ
ＢＬα＝ｃｏｓθ・Ｂｈ

このようにして求めたグラブバケット５の実際の着底位置の深度Ｈ、傾斜した状態におけるグラブバケット５の高さ寸法Ｂｈα及びグラブバケット５の中心軸の座標ＢＬαをデータ処理演算装置６０に入力し、基準データ３８とともに演算処理することにより、実際の深度である補正深度６２を求めることができる。

図１１は深度表示６３の一例を示すものであり、操船室６内やクレーン操作室７内その他の必要箇所において表示され、又必要に応じてプリントアウトが可能である。この深度表示６３の左欄にはグラブバケット５の開口度が数値（％）と指針で表示されている。また、深度補正演算データ６１、潮位及び支持ロープ１３の繰り出し長さが数値で表示されるとともに、支持ロープ１３の繰り出し長さと潮位及び深度補正演算データ６１によって補正した深度を表示している。

次に図３に示すグラブバケット５の実際の位置と傾き角度及び方位の演算データ５５を得るための浚渫システムと、図４に示す深度補正演算データ６１を得るための浚渫システムを一体として構築した浚渫システムの概要について図５に基づき説明する。なお、図３及び図４に示す浚渫システムと同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。本システムにおいてはデータ処理演算装置として１つのデータ処理演算装置３７を使用している。

図５に示すように、グラブバケット５に直接装備した加速度センサ３０によって測定したグラブバケットの位置信号３４（水平方向における位置座標）と、同様にグラブバケット５に直接装備した角速度センサ３１によって測定したグラブバケットの傾き信号３５及び方位信号３６をそれぞれ送信ケーブル３３を介して、作業台船２内に装備したデータ処理演算装置３７に入力する。また、データ処理演算装置３７には基準データ３８として、グラブバケット５の基準位置３９と基準軸４０及び基準方位４１を入力する。更に、基準データ３８として、潮位信号４２，作業台船２のヒール・トリム信号４３，浚渫水域に隣接する陸上基準局位置信号４４，作業台船２のＧＰＳ船体信号４５，作業台船２のＧＰＳ船体方位信号４６，作業台船２のＧＰＳアンテナ位置４７，作業台船２の船体寸法４８，グラブバケット５の寸法４９，ジブ４の長さ５０，ジブ４の起伏角度信号５１，ジブ４の旋回方位信号５２，グラブバケット５の着底信号５３，グラブバケット５の補正深度信号５４その他の浚渫作業において得られるデータから選択されたデータを使用する。

そして、データ処理演算装置３７において演算処理し、水底１７におけるグラブバケット５の実際の位置と傾き角度及び方位の演算データ５５を得て、該演算データ５５に基づく浚渫画面表示５６を操船室６内及び／又はクレーン操作室７に表示し、オペレータは浚渫画面表示５６に基づいてグラブバケット５を操作する。併せて、データ処理演算装置３７の演算処理によって、水底１７の深度補正演算データ６１を得て、該深度補正演算データ６１に基づき補正深度６２を得て、該補正深度６２を深度表示６３として操船室６内及び／又はクレーン操作室７に表示するとともに、浚渫画面表示５６にも表示して、オペレータは深度表示６３を認識してグラブバケット５を操作するようにする。更に、浚渫システムにおいて利用される各種データを基準データとしてデータ演算処理装置３７内に入力して、各種のデータと組み合わせて演算することにより、必要なデータを得ることもできる。

本発明にかかるグラブ浚渫船による浚渫システムによれば、潮流等の影響によって基準位置から変位したグラブバケットの水底における実際の状態を把握することができるため、オペレータが認識している掘削箇所と実際の掘削箇所のズレをなくすことがでる。また、無駄な重なり部を確保して掘削作業を行う必要がなく、補修のための掘削作業を少なくすることができる。更に、浚渫水域の水底の深度を正確に知ることができる。そのため、浚渫作業を正確、かつ、効率的に実施することができるグラブ浚渫船による浚渫システムを提供することができる。

１…グラブ浚渫船
２…作業台船
３…クレーン
４…ジブ
４ａ…トップシーブ
４ｂ…ケーブルシーブ
５…グラブバケット
６…操船室
７…クレーン操作室
８…シェル
９…下部フレーム
１１…タイロッド
１２…上部フレーム
１３…支持ロープ
１５…下シーブ
１６…開閉ロープ
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…水底
２４…（グラブバケットの）中心位置
２５…段差
２７…水面
２８…（グラブバケットの）中心軸
２９…垂直軸
３０…加速度センサ
３１…角速度センサ
３２…収納ボックス
３３…送信ケーブル
３４…位置信号
３５…傾き信号
３６…方位信号
３７，６０…データ処理演算装置
３８…基準データ
３９…基準位置
４０…基準軸
４１…基準方位
５５…演算データ
５６…浚渫画面表示
６１…深度補正演算データ
６２…補正深度
６３…深度表示

Claims (8)

1. グラブ浚渫船に装備されたクレーンのジブから支持ロープ及び開閉ロープを介して吊支したグラブバケットによって、所定水域の水底を掘削する浚渫作業において、
   グラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備したことを特徴とするグラブ浚渫船による浚渫システム。
2. グラブ浚渫船に装備されたクレーンのジブから支持ロープ及び開閉ロープを介して吊支したグラブバケットによって、所定水域の水底を掘削する浚渫作業において、
   グラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備し、加速度センサ及び角速度センサの測定データに基づいて、浚渫時におけるグラブバケットを操作することを特徴とするグラブ浚渫船による浚渫システム。
3. グラブ浚渫船に装備されたクレーンのジブから支持ロープ及び開閉ロープを介して吊支したグラブバケットによって、所定水域の水底を掘削する浚渫作業において、
   グラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備し、加速度センサからの水底のグラブバケットの位置信号と、角速度センサからの水底のグラブバケットの傾き信号及び方位信号をデータ処理演算装置に基準データとともに入力して演算処理し、水底におけるグラブバケットの実際の位置と傾き角度及び方位の演算データを得て、該演算データに基づいてグラブバケットを操作することを特徴とするグラブ浚渫船による浚渫システム。
4. グラブ浚渫船に装備されたクレーンのジブから支持ロープ及び開閉ロープを介して吊支したグラブバケットによって、所定水域の水底を掘削する浚渫作業において、
   グラブバケットに加速度センサ及び角速度センサを装備し、加速度センサによって水底のグラブバケットの水平方向における基準位置からの移動量を測定し、又角速度センサによって水底のグラブバケットの基準軸からの傾き角度及び基準方位からの回動量を測定し、これらの測定データをデータ処理演算装置に基準データとともに入力して演算処理し、水底におけるグラブバケットの実際の位置と傾き角度及び方位の演算データを得て、該演算データに基づいてグラブバケットを操作することを特徴とするグラブ浚渫船による浚渫システム。
5. 基準データとして、グラブバケットの基準位置と基準軸及び基準方位を用い、
   ジブ先端の座標をグラブバケットの基準位置として、垂直軸をグラブバケットの基準軸として、ジブの旋回方位をグラブバケットの基準方位として使用する請求項３又は４記載のグラブ浚渫船による浚渫システム。
6. 基準データに、潮位信号，グラブ浚渫船のヒール・トリム信号，ジブ起伏角度信号，ジブ旋回方位信号，グラブ浚渫船の船体寸法信号，ジブ長さ信号，グラブバケット寸法信号，ＧＰＳ船体位置信号，ＧＰＳ船体方位信号，支持ロープの繰り出し長さ信号を付加した請求項５記載のグラブ浚渫船による浚渫システム。
7. 演算データとして、水底の深度補正演算データを得て、該深度補正演算データに基づいて水底の深度を補正する請求項３，４，５又は６記載のグラブ浚渫船による浚渫システム。
8. 演算データをグラブ浚渫船において表示することにより、演算データの表示に基づいてグラブバケットを操作する請求項３，４，５，６又は７記載のグラブ浚渫船による浚渫システム。

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