JP6595690B1 - 自己昇降式作業台船の設置の方法および自己昇降式作業台船の設置のためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】安定した状態で自己昇降式作業台船の複数の脚を水底に着座させることができる手段を提供する。【解決手段】自己昇降式作業台船５の複数の脚５２を水底３に向かい降下させながら、複数の脚５２の各々の位置及び水底地盤の形状の少なくとも一方を３次元ソナー６０あるいは測距器６２で継続的に計測する。３次元ソナー６０あるいは測距器６２での計測の結果は表示装置５７に表示する。複数の脚５２の各々を所定時間長の期間内に着座させる。３次元ソナー６０は、自己昇降式作業台船５の船体５１の底部に設けられる。測距器６２は、自己昇降式作業台船５の複数の脚５２の各々に設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、自己昇降式作業台船の設置の方法および自己昇降式作業台船の設置のためのシステムに関する。

海上工事に用いられる自己昇降式作業台船（SEP：Self Elevating Platform）は、複数のレグ（ＬＥＧ）と呼ばれる脚を有しており、これらの複数の脚を着底させ（水底に着地させ）、水底の支持基盤に脚が着座し支持力が得られるまで引き続き脚を降下させる。そして、台船（プラットフォーム）の部分を水面上へと持ち上げることができる。このため、波浪による台船の動揺を抑えることができ、効率よく作業を行うことができる。
特許文献１には、自己昇降式作業台船において、脚を昇降させるための昇降装置が記載されている。

特開昭６２−２９１３１３号公報

自己昇降式作業台船においては、複数の脚を水底へと降ろした際の着底時に、水底の地形の影響もあり複数の脚を同時に着座させることは困難である。そのため、複数の脚の各々に不均衡な荷重がかかる場合があり、各々の脚を昇降せるジャッキが破損する虞れがある。
上記の背景に鑑み、本発明は、安定した状態で複数の脚を水底に着座させることができる手段を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明は、自己昇降式作業台船の複数の脚を水底に向かい降下させながら、前記複数の脚の各々の位置及び水底地盤の形状の少なくとも一方を計測機器で計測し、前記計測機器による計測の結果が示す前記複数の脚の各々の下部から水底までの距離の変化を用いて前記複数の脚の各々の着座の時間差が所定時間長内となるように前記複数の脚の各々の降下状態を調整する工程を備える自己昇降式作業台船の設置の方法を第１の態様として提供する。
第１の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、複数の脚の各々を所定時間長の期間内に着座させることができるので、安定した状態で複数の脚を水底に着座させることができる。
第１の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法であって、前記降下状態を調整する工程において、前記計測機器による計測の結果が、前記複数の脚のいずれかの降下先に着底に支障がある障害物があることを示す場合、船体位置を移動する、という構成が第２の態様として採用されてもよい。
第２の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、障害物により着底に支障が生じることを回避できる。
第１又は第２の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法であって、前記降下状態を調整する工程において、前記複数の脚を水底に向かい降下させながら、前記複数の脚の各々を昇降あるいは保持するときにジャッキにかかる油圧であって、前記複数の脚の各々にかかる油圧を油圧計で計測し、前記油圧計による計測の結果が示す前記複数の脚の各々にかかる圧力の変化を用いて前記複数の脚の各々の着座を判断する、という構成が第３の態様として採用されてもよい。
第３の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、複数の脚の各々の着座を確認することができる。

第１乃至第３のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置の方法において、前記計測機器は、音響測定器、光学センサ及び水深計の１以上を含む、という構成が第４の態様として採用されてもよい。
第４の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、計測機器により複数の脚の各々の位置及び水底地盤の形状の少なくとも一方を計測することができるので、複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を確認することができる。

第１乃至第４のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置の方法において、雲台により前記計測機器の計測方向を変更する工程を備える、という構成が第５の態様として採用されてもよい。
第５の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、１台の計測機器により、複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を計測することができる。

第１乃至第５のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置の方法において、前記計測機器は、前記複数の脚の各々に設置されている、という構成が第６の態様として採用されてもよい。
第６の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、複数の脚を水底に向かい下降させるとともに、計測機器も水底に近づくため、複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を正確に計測することができる。

第１乃至第４のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置の方法において、前記複数の脚の各々の下端部の水底に対向する位置に設置されている、という構成が第７の態様として採用されてもよい。
第７の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、複数の脚を水底に向かい下降させたときに、計測機器が水底に近い位置にあるため、複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を正確に計測することができる。

第１乃至第５のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置の方法において、前記計測機器は、前記自己昇降式作業台船の船体に設置されている音響測定器を含む、という構成が第８の態様として採用されてもよい。
第８の態様の自己昇降式作業台船の設置の方法によれば、計測機器により、水底地盤の形状を計測することができる。

また、本発明は、自己昇降式作業台船の複数の脚の各々が水底に向かい降下するときに、前記複数の脚の位置及び水底地盤の形状の少なくとも一方を計測する計測機器と、前記複数の脚の各々に関し前記計測機器による計測の結果が示す前記複数の脚の各々の下部から水底までの距離の変化を表示する表示装置とを備える自己昇降式作業台船の設置のためのシステムを第９の態様として提供する。
第９の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、作業者は、表示装置に表示された計測の結果を見ながら複数の脚の各々を着座させる作業を行うことができるため、安定した状態で複数の脚を水底に着座させることができる。
第９の態様のシステムであって、前記複数の脚の各々が水底に向かい降下するときに、前記複数の脚の各々を昇降あるいは保持するときにジャッキにかかる油圧であって、前記複数の脚の各々にかかる油圧を計測する油圧計を備え、前記表示装置は、前記油圧計による計測の結果が示す前記複数の脚の各々にかかる圧力の変化を表示する、という構成が第１０の態様として採用されてもよい。
第１０の態様の自己昇降式作業台船の設置のシステムによれば、複数の脚の各々の着座を確認することができる。

第９又は第１０の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記計測機器は、音響測定器、光学センサ及び水深計の１以上を含む、という構成が第１１の態様として採用されてもよい。
第１１の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、計測機器により複数の脚の各々の位置及び水底地盤の形状の少なくとも一方を計測して、表示装置に計測の結果を表示することができるので、表示装置で複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を確認することができる。

第９乃至第１１のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記計測機器は、前記複数の脚の各々に設置されている、という構成が第１２の態様として採用されてもよい。
第１２の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、複数の脚を水底に向かい下降させるとともに、計測機器も水底に近づくため、複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を正確に計測することができる。

第１２の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記計測機器は、前記複数の脚の各々の下端部の水底に対向する位置に設置されている、という構成が第１３の態様として採用されてもよい。
第１３の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、複数の脚を水底に向かい下降させたときに、計測機器が水底に近い位置にあるため、複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を正確に計測することができる。

第９乃至第１１のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記計測機器は、前記自己昇降式作業台船の船体に設置されている音響測定器を含む、という構成が第１４の態様として採用されてもよい。
第１４の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、計測機器により、水底地盤の形状を計測することができる。

第１４の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記計測機器の計測方向を変更する雲台を備える、という構成が第１５の態様として採用されてもよい。
第１５の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、１台の計測機器により、複数の脚の各々の位置あるいは水底地盤の形状を計測することができる。

第９乃至第１５のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記複数の脚の各々を水底に向かい降下させるジャッキの制御装置に対し、前記計測機器による計測の結果に応じた制御の指示を行う制御指示装置を備える、という構成が第１６の態様として採用されてもよい。
第１６の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、複数の脚を水底に向かい下降させる制御を、作業員が行うことなく、自動で行うことが可能となる。

第９乃至第１６のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、水底地盤の形状を表す形状データを記憶する記憶手段を備え、前記表示装置は、前記複数の脚の各々に関し、前記計測機器により特定された当該脚の画像を前記形状データが表す水底地盤の画像にオーバーレイした画像を表示する、という構成が第１７の態様として採用されてもよい。
第１７の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、予め計測しておいた水底地盤の形状を表す形状データを記憶手段に記憶させておくことができ、予め計測しておいた水底地盤の形状と複数の脚の各々の位置との関係を表示することができる。

第９乃至第１６のいずれかの態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記計測機器は水底地盤の形状を計測し、計測した水底地盤の形状を表す形状データを生成し、前記表示装置は、前記複数の脚の各々に関し、前記計測機器により特定された当該脚の画像を前記形状データが表す水底地盤の画像にオーバーレイした画像を表示する、という構成が第１８の態様として採用されてもよい。
第１８の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、現在の水底地盤の形状を表す形状データを取得することができ、現在の水底地盤の形状と複数の脚の各々の位置との関係を表示することができる。

第１７又は第１８の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムにおいて、前記表示装置が表示する前記水底地盤の画像及び前記脚の画像の少なくとも一方が仮想画像である、という構成が第１９の態様として採用されてもよい。
第１９の態様の自己昇降式作業台船の設置のためのシステムによれば、水底地盤及び脚の画像の少なくとも一方が取得できない場合でも、仮想画像としてそれらを表示装置に表示することができる。

一実施形態に係る自己昇降式作業台船の設置のためのシステムの構成を示した図。 一実施形態に係る自己昇降式作業台船の設置のためのシステムの構成を示した図。 一実施形態に係る表示装置の機能的構成を示したブロック図。 一実施形態に係る表示装置が表示する画面を示した図。 一実施形態に係る表示装置が表示する画面を示した図。 変形例に係る自己昇降式作業台船の設置のためのシステムの構成を示した図。 変形例に係る脚の下端部の構成を示した図。 変形例に係る脚の下端部の構成を示した図。 変形例に係る表示装置が表示する画面を示した図。 変形例に係る光学カメラの設置と表示装置が表示する画面を示した図。

［実施形態］
以下に本発明の一実施形態に係る自己昇降式作業台船の設置のためのシステム１及びシステム１を用いて行われる自己昇降式作業台船の設置の方法を説明する。

図１及び図２は、自己昇降式作業台船の設置のためのシステム１の全体構成を模式的に示した図である。図１は、着底前の状態を示した上方から見た斜視図であり、図２は、着底動作時の状態を示した下方から見た斜視図である。

図１に示されるように、水面２上に自己昇降式作業台船５が浮かんでいる。自己昇降式作業台船５の船体５１には、４本以上の脚５２が設けられている。なお、本実施形態においては、脚５２は４本として以下に説明するが、脚５２の本数は４本に限られず、例えば６本等であってもよい。自己昇降式作業台船５を上方から見た場合の長方形状の四隅付近の位置に４本の脚５２が設けられている。脚５２は、船体５１の上方から下方へと貫通して設けられており、上下方向への昇降が可能である。

自己昇降式作業台船５は、作業位置まで水上を航行して移動する。航行の際は、脚５２は、船体５１から上昇させた状態にする。船体５１上の脚５２が設けられた位置に、脚５２を昇降させるためのジャッキ５３が設けられている。４本の脚５２の各々の位置にジャッキ５３が設けられている。

船体５１の上面には、行う作業の内容に応じて必要な機械類が搭載される。また、船体５１の上面には、ブリッジ（船橋）５５が設けられている。ブリッジ５５内に表示装置５７が設けられている。表示装置５７は、コンピュータと、コンピュータに接続されたディスプレイ装置を備える。また、ブリッジ５５内には、操作盤が設けられており、操作盤にはジョイスティック等により構成された操作部５７５が設けられている。

ジャッキ５３内には、ジャッキ５３による脚５２の昇降を制御する制御装置５４が設けられている。そして、ジャッキ５３毎に設けられた制御装置５４は、ブリッジ５５内に設けられた操作部５７５での操作と連携してジャッキ５３を制御する。制御装置５４の各々は、基本的には作業者による操作部５７５に対する操作によって脚５２を昇降させるが、表示装置５７からの指示信号により、ジャッキ５３を制御し、脚５２に昇降動作を行わせてもよい。

ジャッキ５３内に設置された制御装置５４の各々には、油圧計５４１が設けられている。油圧計５４１は脚５２の昇降時あるいは保持時に脚５２にかかる油圧を計測し、計測した圧力値を出力することができる。

自己昇降式作業台船５が作業位置まで移動した後、ジャッキ５３により４本の脚５２の各々を水底３に向かい降下させる動作が行われ、４本の脚５２の各々が水底３に着地する（以下、「着底する」という）。さらに、ジャッキ５３による脚５２を降下させる動作により、脚５２が水底３の支持基盤に達し、水底３から支持力を得られる状態となる（以下、「着座する」という）。このように、ジャッキ５３は脚５２が着座した状態となるまで脚５２を降下させる。脚５２が着座したことが確認された後、ジャッキ５３が引き続き脚５２を降下させる動作をすると、船体５１は水面２上に持ち上がった状態になり、水面２より高い位置で保持される。

自己昇降式作業台船５が作業位置まで移動して、４本の脚５２を着座させるまでの間に、潮流、波浪等により自己昇降式作業台船５が水面２上を移動してしまい、作業位置から船体５１がずれてしまう場合がある。これを防ぐため、本実施形態では、自動船位保持装置（ＤＰＳ：Dynamic Positioning System；以下ＤＰＳという）を用いている。ＤＰＳは、船舶を、潮流、波浪等の外力に対して洋上の定点に自動的に保持するシステムである。

ＤＰＳは、センサシステムと推進システムを備える。センサシステムとしては、位置、方位、船速、揺れ等を検出するセンサが用いられる。そして、センサシステムで検出された情報に基づき、船体５１の位置、方位を維持するために必要な力を推進システムによって生じさせる。

本実施形態では、推進システムの一例として、スラスタ５８が用いられる。スラスタ５８は、船体５１の底部の４箇所に設けられている。スラスタ５８は、脚５２を降下させる際の位置調整、又は降下場所付近における短距離の移動の際に用いられる。

船体５１の底部には、４台の３次元ソナー６０が設置されている。３次元ソナー６０は音響測定器の一例であり、水中の計測領域に対して１回の音波と当該音波の複数の反射波の受波を行い、送受波された音波の波形に基づき計測領域内の物体の３次元形状を実質的にリアルタイムで演算する。

４台の３次元ソナー６０の各々は、４本の脚５２の各々に近い位置に設置されており、脚５２と脚５２の下方の水底３とが計測領域となるように設置されている。４台の３次元ソナー６０の各々の計測領域は、脚５２の昇降方向に対して、計測領域内となる脚５２の方向に向けて水底３まで延びている。図２に示したように、４台の３次元ソナー６０の各々は、計測領域Ｍを有するように設置されている。このような構成により、３次元ソナーの各々は、脚５２及び脚５２の下方の水底３の地盤の形状を計測することができる。

４本の脚５２の各々の下端部には、脚５２を水底３で支持するスパッドカン５２１が設けられている。スパッドカン５２１の各々の側面には、光学カメラ６１と測距器６２が設置されている。光学カメラ６１は、光学センサを含む計測機器の一例であり、光学センサにより２次元画像を撮影する。光学カメラ６１は、撮影方向を水底３に向けて設置されており、脚５２の下方の水底３の２次元画像を撮影する。測距器６２は、音響測定器の一例であり、音波の送波あるいは光の照射により、物体までの距離を計測する。測距器６２は計測方向を水底３に向けて設置されており、水底３までの距離を計測する。

なお、本実施形態においては、船体５１という部材は、着底していない状態で、水面に浮くことができる部分を示している。船体５１には、着底していない状態では、水面２の下方に沈む部分（水に浸かる部分）がある。３次元ソナー６０は、船体５１のうち、水に浸かる部分に設けられる。また、本実施形態においては、脚５２という部材は、ジャッキ５３によって昇降される部分全体を示している。脚５２は、図１のように上昇させた状態でも下部は常に水に浸かっている。光学カメラ６１、測距器６２は、このような常に水に浸かっている部分に設置される。

図３は、表示装置５７の機能的構成を示したブロック図である。すなわち、表示装置５７が備えるコンピュータのプロセッサが、プログラムに従うデータ処理を実行することにより、表示装置５７が図３に示す構成を備える装置として動作する。以下に、表示装置５７が備える機能的構成を説明する。

計測データ取得・演算部５７１は、４台の３次元ソナー６０の各々から、計測領域Ｍにおける３次元形状データを取得する。また、計測データ取得・演算部５７１は、４台の光学カメラ６１の各々からの水底３の２次元画像データを取得する。さらに、計測データ取得・演算部５７１は、４台の測距器６２の各々から、水底３までの距離データを取得する。計測データ取得・演算部５７１は、各脚５２に設置された測距器６２が計測した水底３までの距離データと別のシステムで計測され計測データ・演算部５７１に送信される４本の脚５２の各々の降下された長さとから水深値を演算する。

船体５１には、上述のＤＰＳにおけるセンサシステムの一部としてＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System／全地球測位衛星システム）６３と慣性航法装置６４が設けられている。計測データ取得・演算部５７１は、ＧＮＳＳ６３から現在の位置情報を取得する。

慣性航法装置６４は、初期値として与えられる位置からの自装置の方位及び姿勢の変化を継続的に計測することにより、自装置の現在位置を特定することができる。計測データ取得・演算部５７１は、ＧＮＳＳ６３から取得する位置情報と、慣性航法装置６４から取得する方位及び姿勢の変化情報により、３次元ソナー６０、光学カメラ６１、測距器６２の位置を特定することができる。

圧力値データ取得部５７２は、制御装置５４に設けられている油圧計５４１の各々から、ジャッキ５３の各々にかかる圧力を示す圧力値データを取得する。

画像生成部５７３は、計測データ取得・演算部５７１が取得する３次元形状データと２次元画像データと距離データとを用いて、脚５２の各々に対応する計測領域の３次元形状と、脚５２の各々の下方の水底３の２次元画像と、水底３までの距離と、水深値とを表示する画面（以下、「モニタリング画面」という）の画像を生成する。さらに、モニタリング画面には、圧力値データ取得部５７２が取得する圧力値データを表示させることもできる。

表示部５７４は、ディスプレイ装置によって実現され、画像生成部５７３が生成するモニタリング画面の画像を表示する。

操作部５７５は、操作機器として操作盤に設けられたジョイスティック等によって、作業者が操作を行う。指示部５７６（制御指示装置の一例）は、操作部５７５に対して作業者が行う操作を受け付け、操作に対応する制御装置５４の各々に対して指示データの出力を行う。

図４及び図５は、表示装置５７の表示部５７４が表示するモニタリング画面を模式的に示した図である。モニタリング画面は、脚５２の数に基づき領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に４分割されている。領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４には、４本の脚５２の各々に対応する３次元ソナー６０、光学カメラ６１、測距器６２、油圧計５４１の各々から取得したデータに基づいた画像が表示される。

領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の各々は、さらに４つの画像を表示する領域に分割されている。領域Ａ１は領域Ａ１１〜Ａ１４に、領域Ａ２は領域Ａ２１〜Ａ２４に、領域Ａ３は領域Ａ３１〜Ａ３４に、領域Ａ４は領域Ａ４１〜Ａ４４に、各々分割されている。

領域Ａ１１、Ａ２１、Ａ３１、Ａ４１には、脚５２毎に設置された３次元ソナー６０の各々から取得した３次元形状データに基づいた各脚５２及び各脚５２の下方の水底３の画像が表示される。領域Ａ１２、Ａ２２、Ａ３２、Ａ４２には、各スパッドカン５２１に設置された光学カメラ６１から取得した２次元画像データに基づいた水底地盤画像が表示される。領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、Ａ４３には、各スパッドカン５２１に設置された測距器６２から取得した距離データに基づいた脚５２から水底３までの距離と、距離データに基づいて演算された水深値を示す画像が表示される。領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、Ａ４３の下部には脚５２から水底３までの距離の数値が表示され、上部には水深値の数値が表示される。領域Ａ１４、Ａ２４、Ａ３４、Ａ４４には、油圧計５４１から取得した圧力値データに基づいた各ジャッキ５３にかかる圧力値を示す画像が表示される。

図４（Ａ）は、脚５２の各々が船体５１から水底３までの中間点付近まで下降した状態での表示装置５７のモニタリング画面での表示を模式的に示した図である。

図４（Ｂ）は、脚５２の各々の下部が水底３までの距離が所定値（ここでは１ｍ）の位置まで下降した状態での表示装置５７のモニタリング画面での表示を模式的に示した図である。図４（Ａ）の状態から、時間が経過して脚５２がさらに下降し、脚５２の各々の下部が水底３までの距離が１ｍであることが表示されている。

本実施形態においては、脚５２の各々を降下させている状態で、測距器６２から取得する距離データが示す値が所定値となったとき、表示装置５７の指示部５７６は、制御装置５４に距離データが示す値が所定値となった脚５２の停止を指示する指示データを送信する。その結果、脚５２は、脚５２の下部から水底３までの距離が所定値の位置（以下、「一時停止位置」という）で停止する。ここで、所定値（ここでは仮に１ｍとする）は、水底３の地盤の状態等から予め決められた値であり、脚５２毎に所定値を設定することもできる。

４本の脚５２のすべてが一時停止位置に到達して停止したとき、表示装置５７の表示部５７４は、モニタリング画面の領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、Ａ４３の表示色を変更する等の処理をして、作業者に報知する。

図５（Ａ）は、４本の脚５２のうち対角に位置する２本の脚５２が着座した状態での表示装置５７のモニタリング画面での表示を模式的に示した図である。図４（Ｂ）の状態から、脚５２の各々の降下を再度開始した後の状態を示している。モニタリング画面の領域Ａ２３と領域Ａ３３において、水底３までの距離が０と表示されており、対応する脚５２が着底したことを示している。この場合、領域Ａ２３と領域Ａ３３の表示色を変更する等の処理をして、作業者に報知する。作業者は、着底後に脚５２にかかる油圧が上昇したか否かをモニタリング画面の領域Ａ２４と領域Ａ３４の圧力値の表示で確認する。圧力値の上昇が確認された場合は、脚５２が着座したと判断し、作業者は、脚５２に対応する操作部５７５を操作する。その結果、指示部５７６から制御装置５４に対して対応する脚５２の降下を停止させる指示データが送信される。

図５（Ｂ）は、４本の脚５２のすべてが着座した状態での表示装置５７のモニタリング画面での表示を模式的に示した図である。モニタリング画面の領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、Ａ４３において、水底３までの距離が０と表示されており、かつ圧力値から脚５２に一定の反力が得られていることが明らかなことから、４本すべての脚５２が着座したことを示している。図５（Ａ）の状態から、新たに着底、着座した脚５２に対応する領域Ａ１３と領域Ａ４３の表示色を変更する等の処理をして、作業者に報知する。作業者は、着座したことが確認された脚５２に対応する操作部５７５を操作する。その結果、指示部５７６から制御装置５４に対して対応する脚５２の降下を停止させる指示データが送信される。図５（Ｂ）の状態では、４本すべての脚５２の降下が停止されていることになる。

次に、自己昇降式作業台船５の設置における作業者の作業手順を説明する。まず、作業者は、表示装置５７のモニタリング画面を見て、水底３への着底に支障があるような障害物がないことを確認する。この確認は、モニタリング画面の領域Ａ１１、Ａ２１、Ａ３１、Ａ４１及び領域Ａ１２、Ａ２２、Ａ３２、Ａ４２の表示を見ることによって行う。これらの領域には、３次元ソナー６０から取得した３次元形状データに基づく画像と、光学カメラ６１から取得した２次元画像データに基づく画像が表示されている。支障があるような障害物の存在が確認された場合は、船体５１の位置を移動させる等の処置をする。

支障があるような障害物がない場合は、作業者は、操作部５７５を操作して、脚５２の各々の降下動作を開始させる。続いて、作業者は、モニタリング画面の各領域の表示を見ながら、脚５２が順調に降下していることを確認する（図４（Ａ）の状態）。

続いて、作業者は、モニタリング画面の領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、Ａ４３の表示を見ながら、脚５２の各々が一時停止位置に達したか否かを確認する。本実施形態では、脚５２が一時停止位置に達すると、制御装置５４が対応する脚５２の降下を自動的に停止させるので、作業者は特に操作をする必要はない。

続いて、作業者は、すべての脚５２が一時停止位置に達したことが確認できた場合（図４（Ｂ）の状態）、作業者は、操作部５７５を操作して、脚５２の各々の降下動作を再開させる。この際の降下速度は、一時停止位置までの降下速度よりも低速とする。

続いて、作業者は、モニタリング画面の領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、Ａ４３と領域Ａ１４、Ａ２４、Ａ３４、Ａ４４の表示を見ながら、脚５２の各々が着底、着座していくことを確認する。着底したことは、領域Ａ１３、Ａ２３、Ａ３３、Ａ４３における水底３までの距離の表示が０になったことにより確認でき、その後、領域Ａ１４、Ａ２４、Ａ３４、Ａ４４における圧力値の表示が上昇したことによって着座したことを確認することができる。

４本の脚５２の着底は、同時に行われるのが理想的であるが、水底３の地形の状態等により、４本の脚５２の着座には時間差が生じることになる。しかしながら、船体５１の安全面から時間差はできる限り小さくし、少なくとも対角に位置する２本の脚５２には、ほぼ同時に荷重をかける必要がある。したがって、作業者は、リアルタイムで表示部５７４のモニタリング画面を確認しながら、着座のための操作を行う。

モニタリング画面を見て、４本の脚５２の各々の下部から水底３までの距離を確認しながら、各々の距離がほぼ同じ値である場合は、作業者は、４本の脚５２がほぼ同時に着座すると判断できる。この場合は、作業者は特に操作を行う必要はない。ここでは、４本の脚５２が着座するタイミングがずれると予想される場合の操作について説明する。

ある１本の脚５２が水底３に接近し、他の脚５２よりも先に着座すると予想される場合、作業者は、その着座しそうな脚５２と対角に位置する脚５２に着目する。作業者は、対角する位置にある２本の脚５２をほぼ同時に着座させるように操作をする。

ここで、対角に位置する２本の脚５２の各々の水底３までの距離がほぼ同じ値であれば、ほぼ同時に着座すると予想されるので、操作をせず、着座するまでモニタリング画面での確認を続ける。

対角に位置する２本の脚５２のうちの一方の脚５２が他方より先に水底３に接近し、先に着座することが予想される場合、作業者は、先に着座しそうな脚５２の降下を停止する操作を行う。そして、作業者は、モニタリング画面を見ながら、他方の脚５２が、降下を停止した脚５２と水底３までの距離が同じとなる位置まで降下するのを待つ。２本の脚５２の水底３までの距離が同じになったら、降下を停止していた脚５２の降下を再開する操作を行う。このようにして、先に着座しそうな脚５２の降下を停止する操作をしながら、対角する位置の２本の脚５２がほぼ同時に着座するように調整する。

対角する位置の２本の脚５２が着座したとき、作業者は、着座した２本の脚５２の降下を停止する操作を行う。そして、対角する位置の他の２本の脚５２についても、ほぼ同時に着座するように同様の操作を行う。

作業者は、４本の脚５２のすべてが着座した場合（図５（Ｂ）の状態）、４本の脚５２に対応するすべてのジャッキ５３を稼働し、船体５１を水面２の上方の所定の位置まで持ち上げる指示を行う。

本実施形態では、作業者は、対角する位置にある２本の脚５２をほぼ同時に着座させるように操作を行う。「ほぼ同時」とは、最初に一方の脚５２が着座してから他方の脚５２が着座するまでの時間が短いほど好ましいことを意味している。作業者は、この時間が十分に短い所定時間長の期間内とするように調整する。所定時間長とは、対角する位置にある２本の脚５２の着座にある程度の時間差があっても、ジャッキ５３や船体５１そのものに支障がない時間である。

［変形例］
上述の実施形態は様々に変形され得る。以下に、それらの変形の例を示す。なお、以下に示す２以上の変形例が適宜組み合わされてもよい。

（１）上述の実施形態において、船体５１の底部に脚５２毎に対応させて４台の３次元ソナー６０を設置するものとした。これに代えて、１台の３次元ソナー６０を船体５１の底部の中央付近に設置して、３次元ソナー６０をパン（鉛直軸周りに回転）／チルト（水平軸周りに回転）させて４本の脚５２の各々を含む３次元形状データを取得する構成としてもよい。

図６は、１台の３次元ソナー６０を船体５１の底部の中央付近に設置した自己昇降式作業台船の設置のためのシステムの構成を示した図である。３次元ソナー６０は、雲台６０１に取り付けられており、雲台６０１は船体５１の底部に固定されている。雲台６０１は、３次元ソナー６０の計測方向を変更する役割を果たす。具体的には、雲台６０１は、チルトすることにより、３次元ソナー６０を鉛直方向あるいは水平方向から傾斜させることにより、脚５２と脚５２の下方の水底を含む計測領域Ｍが得られるチルト方向位置を設定する。そして、雲台６０１は、１本の脚５２の方向にパンして、３次元ソナー６０を１本の脚５２の方向に向かせた後、所定時間間隔で、他の脚５２の方向に順次パンする。この動作を繰り返すことにより、４本すべての脚５２とその下方の水底３を含む３次元形状データを所定時間間隔で順次取得して、表示装置５７に表示する。

（２）上述した実施形態において、計測機器の例である光学カメラ６１と測距器６２は、脚５２の下端部のスパッドカン５２１の側面に設置するものとした。これに代えて、計測機器を脚５２の下端部の水底３に対向する位置に設置するものとしてもよい。

図７は、光学カメラ６１と測距器６２を脚５２の下端部のスパッドカン５２１の底部に設けた構成を示した図である。図７（Ａ）は脚５２を側方から見た図であり、図７（Ｂ）はスパッドカン５２１の底面を下から上に見た図である。スパッドカン５２１の底面には、凹部５２１１が形成されており、凹部５２１１の内部に光学カメラ６１と測距器６２が設けられている。

このような構成により、光学カメラ６１により脚５２の真下の水底３の２次元画像が得られる。また、測距器６２により、脚５２の底部の真下までの距離を計測することができるため、より正確に着底までの距離を確認することができる。また、光学カメラ６１と測距器６２は凹部５２１１に設けられているため、着底時に破損する可能性が低くなる。

（３）上述した実施形態において、測距器６２を脚５２の各々の下端部のスパッドカン５２１の側面に設置して、水底３までの距離データを取得するものとした。これに代えて、脚５２の各々の下端部のスパッドカン５２１の底部に、接触センサを設けるものとしてもよい。

図８は、そのような接触センサの一例として、棒状部材７１と圧力センサ７２とで構成される接触センサを脚５２の下端部のスパッドカン５２１の底部に設けた構成を示した断面図である。棒状部材７１は、スパッドカン５２１の内部に設けられた空間７３から鉛直下方向にスパッドカン５２１の底面まで延びる孔７４を貫通し、スパッドカン５２１の底面から鉛直下方向に所定長さ（例えば１ｍ）だけ突出する。棒状部材７１の上端と下端には、水平方向に広がる形状の鍔部７１ａ、７１ｂが設けられている。棒状部材７１の上端の鍔部７１ａは、孔７４の上端側から孔７４を通過できないため、棒状部材７１の下方へと落下を防止する支持部材となっている。空間７３内の棒状部材７１の上方には、圧力センサ７２が設けられている。

脚５２が下降して、スパッドカン５２１の底面と水底３との距離が所定長さまで近づくと、棒状部材７１の下端の鍔部７１ｂが水底３に接触する。さらに、脚５２が下降すると、棒状部材７１は、下端が水底３に接触しているため、下降できず、上端の鍔部７１ａが圧力センサ７２に接触して、圧力センサ７２に圧力がかかる。このとき、圧力センサ７２から出力される信号が変化する。

表示装置５７の計測データ取得・演算部５７１において、圧力センサ７２からの出力信号を取得する構成とすれば、脚５２の底部が水底３に所定距離（例えば１ｍ）まで近づいたときに、圧力センサ７２からの出力信号の変化を検知可能である。検知されたときに、指示部５７６から制御装置５４に指示信号を出力して脚５２の降下を停止すれば、図４（Ｂ）と同様の状態とすることができる。

その後、着底のためさらに脚５２を降下すると、棒状部材７１と圧力センサ７２は破損する。再度着底を行う場合は、棒状部材７１と圧力センサ７２を取り替えればよい。または、スパッドカン５２１を取り外し、新たに棒状部材７１と圧力センサ７２が設けられたスパッドカン５２１を取り付ければよい。

（４）上述した実施形態において、表示装置５７のモニタリング画面の領域Ａ１１には、３次元ソナー６０から取得したリアルタイム画像（いわゆる実画像）を表示するものとした。これに代えて、仮想画像を用いてもよい。

図９は、３次元ソナー６０による実画像からの仮想画像の生成を説明するための図である。図９（Ａ）は、３次元ソナー６０が計測した水底３の３次元形状を表す３次元形状データに基づいて、表示装置５７の画像生成部５７３が生成した水底３の２方向から見た断面形状の画像である。この断面形状の画像は、計測された３次元形状データから生成したものであるが、実画像ではなく、仮想画像である。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の画像に脚５２の仮想画像をオーバーレイして表示した画像である。画像生成部５７３は、３次元ソナー６０が計測した脚５２の３次元形状を表す３次元形状データに基づいて、水底３の断面形状に対する脚５２の現在位置を特定する。そして、水底３の断面形状の画像内の対応する位置に、仮想画像として脚５２をオーバーレイして表示する。

なお、３次元ソナー６０による画像は、脚５２が水底３に近づくと、脚５２の下方の水底３の画像の一部が欠落する。したがって、図９（Ａ）の断面形状の画像は、脚５２があまり降下していない時点の３次元形状データを用いて生成するのが好ましい。

また、上記の例では、水底３の３次元形状を表す３次元形状データとして、システム１が備える計測機器である３次元ソナー６０により計測された３次元形状を表す３次元形状データが用いられるものとしたが、これに代えて、システム１とは異なるシステムが備える計測機器により計測された水底３の３次元形状を表す３次元形状データが用いられてもよい。

例えば、システム１が記憶装置を備え、マルチビームソナーを搭載した調査船が航行する間に継続的にマルチビームソナーにより計測された水底３の３次元形状を表す３次元形状データを記憶装置に記憶させておき、表示装置５７が記憶装置に記憶されている３次元形状データを用いて、図９（Ｂ）に例示される画像を表示してもよい。この場合、表示装置５７は、記憶装置に記憶されている３次元形状データが表す水底３の３次元形状と、脚５２との位置関係を正しく表示するために、例えば、ＧＮＳＳ６３により計測される自己昇降式作業台船５の現在の位置と、慣性航法装置６４により計測される自己昇降式作業台船５の現在の方位及び姿勢を用いる。

（５）上述した実施形態において、光学カメラ６１を脚５２のスパッドカン５２１に設置して、水底３の画像を取得するものとした。これに代えて、脚５２のスパッドカン５２１に撮影方向を水底３に対し水平方向に向けて設置した光学カメラ６１で隣の脚５２とその下方の水底３の画像を取得するものとしてもよい。

図１０は、光学カメラ６１で隣の脚５２の画像を取得するための構成を示す図である。図１０（Ａ）において、隣り合って設けられた２本の脚５２の各々のスパッドカン５２１に光学カメラ６１が対向して設置されている。各々の光学カメラ６１の撮影範囲は、隣の脚５２とその下方の水底３を含んでいる。図１０（Ａ）では、２本の脚５２のみを記載しているが、他の２本の脚５２についても同様の構成である。

図１０（Ｂ）は、各々の光学カメラ６１で取得された画像を示している。画像により、脚５２と水底３との位置関係を確認することができる。

なお、脚５２が水底３に近づくと、脚５２から受ける水圧の影響で水が濁る傾向がある。この場合、脚５２の画像が不鮮明になるので、図１０（Ｂ）の画像内の脚５２の実画像と同じ位置に、予め生成された脚５２の仮想画像を表示してもよい。

（６）上述した実施形態において、光学センサを含む計測機器の例である光学カメラ６１は脚５２に配置されるものとした。これに代えて、光学カメラ６１を船体５１に設置してもよい。

（７）上述した実施形態においては、３次元ソナー６０は、船体５１に設置するものとしたが、複数の脚５２の各々に設置してもよい。この場合、各々の３次元ソナーの計測領域は、設置されている脚５２の先端部分とその下方の水底３が含まれるように設定する。

（８）上述した実施形態において、スパッドカン５２１の各々に測距器６２を設置して水底３までの距離を計測するものとした。これに代えて、水圧により水深を計測する水深計を設置してもよい。この場合、水面２からの深さは測定できるが、水底３までの距離は直接測定できない。このため、３次元ソナー６０の測定データにより船体５１から水底３までの距離を取得するか、または、船体５１の底部に測距計を設置して船体５１から水底３までの距離を取得する。船体５１から水底３までの距離と水深計での計測値との差により、水深計から水底３までの距離を算出する。

（９）上述した実施形態において、３次元ソナー６０により計測された脚５２とその下方の水底３の３次元形状データを取得して、表示装置５７に表示するものとした。これに代えて、表示装置の記憶部に予め計測された水底３の３次元形状データを記憶しておき、これを用いて表示装置５７に表示するものとしてもよい。

この変形例では、画像生成部５７３は、ＤＰＳで用いられる位置センサ、方位センサから位置情報、方位情報を取得する。そして、取得した位置情報、方位情報に対応した水底３の３次元形状データを記憶部から読み出し、モニタリング画面に水底３の画像を表示する。さらに、測距器６２による水底３までの距離データに基づいて、予め生成されている脚５２の仮想画像を、画像内の対応する位置に水底３の画像に重畳させて表示する。この変形例では、３次元ソナー６０は必ずしも設置する必要はない。

（１０）上述した実施形態において、表示装置５７に表示される水底３までの距離に基づいてジャッキ５３による脚５２の降下を制御するものとした。これに代えて、表示装置５７に表示される制御装置５４の油圧計５４１からの圧力値データの変化に基づいて脚５２の降下を制御するものとしてもよい。すなわち、圧力値データが上昇した油圧計５４１に対応する脚５２は、着座したと認識して降下を順次停止させる。この変形例では、３次元ソナー６０、光学カメラ６１、測距器６２は必ずしも設置する必要はない。

（１１）上述した実施形態において、脚５２の降下の制御は、一時停止位置に脚５２が達するまでは、制御装置５４により自動で降下制御を行い、一時停止位置からの再度の降下制御は、作業者のリアルタイムの操作により行うものとした。これに代えて、一時停止位置からの降下制御も自動で行ってもよい。

（１２）上述した実施形態において、計測機器である３次元ソナー６０、光学カメラ６１、測距器６２の位置を特定する手段として、方位及び姿勢を計測するために慣性航法装置６４を用いるものとした。これに代えて、３軸傾斜計等の方位と姿勢の両方を計測する方位姿勢計測装置を用いるものとしてもよい。また、ＧＮＳＳ、コンパス等の方位を計測する方位計測装置と、２軸傾斜計等の姿勢を計測する姿勢計測装置とを用いるものとしてもよい。また、慣性航法装置、方位姿勢計測装置、姿勢計測装置は、計測機器である３次元ソナー、光学カメラ、測距器等に内蔵されるものとしてもよい。

（１３）上述した実施形態においては、作業者は、対角する位置にある２本の脚５２をほぼ同時に着座させる操作をするものとしたが、複数設けられている脚５２のすべてをほぼ同時に着座させる操作をするものとしてもよい。

（１４）上述した実施形態において、表示装置５７はコンピュータを備え、プロセッサがプログラムに従う処理を実行することにより、図３に示した機能を備える装置が実現されるものとした。これに代えて、表示装置５７が、図３に示される構成を備える専用装置であってもよい。

１…システム、２…水面、３…水底、５…自己昇降式作業台船、５２…脚、５３…ジャッキ、５４…制御装置、５５…ブリッジ、５７…表示装置、５８…スラスタ、６０…３次元ソナー、６１…光学カメラ、６２…測距計、６３…ＧＮＳＳ、６４…慣性航法装置、７１…棒状部材、７２…圧力センサ、７４…孔、５２１…スパッドカン、５４１…油圧計、５７１…計測データ取得・演算部、５７２…圧力値データ取得部、５７３…画像生成部、５７４…表示部、５７５…操作部、５７６…指示部、６０１…雲台、５２１１…凹部。

Claims (19)

1. 自己昇降式作業台船の複数の脚を水底に向かい降下させながら、前記複数の脚の各々の位置及び水底地盤の形状の少なくとも一方を計測機器で計測し、前記計測機器による計測の結果が示す前記複数の脚の各々の下部から水底までの距離の変化を用いて前記複数の脚の各々の着座の時間差が所定時間長内となるように前記複数の脚の各々の降下状態を調整する工程を備える
   自己昇降式作業台船の設置の方法。
2. 前記降下状態を調整する工程において、前記計測機器による計測の結果が、前記複数の脚のいずれかの降下先に着底に支障がある障害物があることを示す場合、船体位置を移動する
   請求項１に記載の方法。
3. 前記降下状態を調整する工程において、前記複数の脚を水底に向かい降下させながら、前記複数の脚の各々を昇降あるいは保持するときにジャッキにかかる油圧であって、前記複数の脚の各々にかかる油圧を油圧計で計測し、前記油圧計による計測の結果が示す前記複数の脚の各々にかかる圧力の変化を用いて前記複数の脚の各々の着座を判断する
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記計測機器は、音響測定器、光学センサ及び水深計の１以上を含む
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 雲台により前記計測機器の計測方向を変更する工程を備える
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記計測機器は、前記複数の脚の各々に設置されている
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記計測機器は、前記複数の脚の各々の下端部の水底に対向する位置に設置されている
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記計測機器は、前記自己昇降式作業台船の船体に設置されている音響測定器を含む
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
9. 自己昇降式作業台船の複数の脚の各々が水底に向かい降下するときに、前記複数の脚の位置及び水底地盤の形状の少なくとも一方を計測する計測機器と、
   前記複数の脚の各々に関し前記計測機器による計測の結果が示す前記複数の脚の各々の下部から水底までの距離の変化を表示する表示装置と
   を備える自己昇降式作業台船の設置のためのシステム。
10. 前記複数の脚の各々が水底に向かい降下するときに、前記複数の脚の各々を昇降あるいは保持するときにジャッキにかかる油圧であって、前記複数の脚の各々にかかる油圧を計測する油圧計を備え、
    前記表示装置は、前記油圧計による計測の結果が示す前記複数の脚の各々にかかる圧力の変化を表示する
    請求項９に記載のシステム。
11. 前記計測機器は、音響測定器、光学センサ及び水深計の１以上を含む
    請求項９又は１０に記載のシステム。
12. 前記計測機器は、前記複数の脚の各々に設置されている
    請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記計測機器は、前記複数の脚の各々の下端部の水底に対向する位置に設置されている
    請求項１２に記載のシステム。
14. 前記計測機器は、前記自己昇降式作業台船の船体に設置されている音響測定器を含む
    請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のシステム。
15. 前記計測機器の計測方向を変更する雲台を備える
    請求項１４に記載のシステム。
16. 前記複数の脚の各々を水底に向かい降下させるジャッキの制御装置に対し、前記計測機器による計測の結果に応じた制御の指示を行う制御指示装置を備える
    請求項９乃至１５のいずれか１項に記載のシステム。
17. 水底地盤の形状を表す形状データを記憶する記憶手段を備え、
    前記表示装置は、前記複数の脚の各々に関し、前記計測機器により特定された当該脚の画像を前記形状データが表す水底地盤の画像にオーバーレイした画像を表示する
    請求項９乃至１６のいずれか１項に記載のシステム。
18. 前記計測機器は水底地盤の形状を計測し、計測した水底地盤の形状を表す形状データを生成し、
    前記表示装置は、前記複数の脚の各々に関し、前記計測機器により特定された当該脚の画像を前記形状データが表す水底地盤の画像にオーバーレイした画像を表示する
    請求項９乃至１６のいずれか１項に記載のシステム。
19. 前記表示装置が表示する前記水底地盤の画像及び前記脚の画像の少なくとも一方が仮想画像である
    請求項１７又は１８に記載のシステム。