JPH06988B2 - 杭打船における打設杭の姿勢表示方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は杭打船のリーダに添わされて打設中の杭の姿勢
を表示する杭打船における打設杭の姿勢表示法に関する
ものである。

（従来技術） 従来、杭打船によって杭を打設する場合における杭の位
置や姿勢の制御は、杭打船の操作員が操船ウインチ及び
リーダ傾斜装置を操作することによって行われるが、操
作上必要な杭の位置や姿勢の情報は杭打船の外の測量員
により提供されていた。即ち、打設杭を座標上のＸ及び
Ｙの２方向から夫々測量できるような複数の測量台を海
上の適当箇所に予め設置しておき、打設中のＸ及びＹ方
向から測量し得る２つの測量台上に、２名の測量員がそ
れぞれトランシット等により杭の姿勢をその都度測量
し、各々の測量結果をそれぞれの無線連絡にて杭打船の
操作員に通報していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような杭の位置、姿勢情報のとり方
では、杭打船外の２名測量員による２箇所での測量と２
箇所からの無線通報のため、測量及び通報が同時に欠
け、また無線の混信、不通などもあって情報の入り方が
不安定となり、制御を容易に行えない問題点があった。
また、従来の方法では、海上に測量台を設置しなければ
ならない問題点があった。

一方、上記問題を解決するには自動測量システムの採用
が考えられるが、そのためには杭とリーダ間の変位を精
度よく検出する装置を開発することが一つの問題点であ
った。

即ち、打設中、杭はキーパーにて保持されているが、キ
ーパの杭保持部は杭とのあたりを緩和するため緩衝材を
設けており、且つ緩衝材と杭との間には適量の隙間をも
たせているため、杭の傾斜や杭打船の動揺等によってリ
ーダと杭との間は杭打設精度上少なからぬ変位が生じる
ので、精度よく自動測量するためには、リーダに対する
杭の変位を常時把握することが必要である。

本発明の目的は、杭の対リーダ変位検出装置を用いた自
動測量システムを採用することにより、測量員による測
量ならびに海上測量台を設けることなく杭の位置、姿勢
情報を安定して得て、杭の位置、姿勢の制御を容易に行
うことができる杭打船における打設杭の姿勢表示方式が
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するための本発明に係る杭打船におけ
る打設杭の姿勢表示方法は、杭打船のリーダ位置を、船
外の固定点との間で光を送受し３辺測量して、杭打船の
位置と向きを測量する光波式船位計と、前記杭打船の傾
斜を計測する船体傾斜計と、前記リーダの傾斜を計測す
るリーダ傾斜計とによって検出し、前記杭打船の前記リ
ーダに添わされて打設される杭のレベルを、船外の固定
点から水平に旋回して発射される旋回レーザー光を受光
する形式の旋回レーザ式レベル計及び前記杭の深度を計
測する杭深度計とによって検出し、前記リーダに対する
前記杭の変位を、該リーダの上下方向の少なくとも２点
に設置された水平首振り機構付超音波送受波器を首振り
させ、前記杭に超音波ビームを発射させて得る１回の首
振りごとの最短測距値とその時の首振り角度から検出
し、これら検出により得られたリーダ位置検出値、杭レ
ベル検出値及び杭の対リーダ変位値をコンピュータに入
力して基準座標上における前記杭の位置と傾斜を算出し
て前記杭の打設姿勢をモニター画面にリアルタイムで表
示することを特徴とする。

（作用） このようにしてデータをとると、杭打設の運転操作上必
要な情報を安定してとれるようになる。、即ち、杭の姿
勢がモニター画面にリアルタイムで表示されるので、そ
れを見ながら運転操作を行えるようになり運転が容易と
なる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第７図を参照して詳
細に説明する。杭打船１のリーダ２に杭３をキーパ４で
保持し添わせてハンマー５で打設するに際し、本発明で
は杭打船１のリーダ２の位置情報と、杭３のレベル情報
と、杭３のリーダ２に対する変位情報とを求め、これに
より杭３の打設姿勢を求め後述するモニター画面にリア
ルタイムで表示しようとするものである。

杭打船１の位置は、陸上６の２点に設置した３組の反射
鏡７及び発光器７Ａのセット、杭打船１上の４点
Ｐ_１１，Ｐ_１２，Ｐ_１３及びＰ_１４のうちのいずれか２
点に３組配置されて用いられる自動視準式の光波距離計
８と、インターフェイス９、コンピュータ１０及びモニ
タ１１とのセットからなる３辺測量を行う光波式船位計
１２により求める。リーダ２の位置は、杭打船１のＸ・
Ｙ軸の各鉛直傾斜を、船首部に設けた２方向船体傾斜検
出器１３Ａと変換器１３Ｂとから計測する船体傾斜計１
３によって検出し、リーダ２の傾斜を、櫓傾動軸部に設
けたセルシン１４Ａと変換器１４Ｂとから計測するリー
ダ傾斜計１４によって検出し、これら各検出値と、前記
光波式船位計１２とから求める。船体傾斜及びリーダ傾
斜の各検出値はインターフェース１５を経てコンピュー
タ１６に入力され、杭打船１の位置のデータは光波式船
位計１２のコンピュータ１０からコンピュータ１６に転
送される。

杭打船１のリーダ２に添わされて打設される杭３のレベ
ルは、陸上の基準高さの固定点に設けた旋回式リーザ光
発光器１８と該レーザ発光器１８から水平に旋回して発
射される旋回レーザ光１９を杭打船１上の２点Ｐ_２１，
Ｐ_２２のうちいずれか１点に一台配置されて受光するレ
ーザ受光器２０と変換器２０Ａとからなる杭打船水平レ
ベル検出用の旋回レーザ式レベル計２１と、杭３の深度
を計測する杭深度計２２とで検出し、インターフェイス
１５を介してコンピュータ１６に入力する。

この場合、杭３の深度を検出する杭深度計２２として、
ロータリエンコーダはスプリング式トルクウィンチ２２
Ａを用い、これを櫓頂部に設置する。即ち、計測ワイヤ
ー２２Ｂの先端に重錘を設けたロータリエンコーダ付ス
プリング式トクルウィンチ２２Ａを櫓頂部に設け、また
ハンマー５のクランプ部５Ａに重錘を挿入する筒（該筒
はハンマー５の加速、衝動により重錘が飛び出ない長さ
とする）２２Ｃを設け、計測ワイヤー２２Ｂがハンマー
５の上下動に追従できるようにし、操作室２３にウイン
チの積算回転数を求めるカウンタ２２Ｄを設けて、計測
ワイヤー２２Ｂの送出量を検出し、リーダ傾斜角及び船
体傾斜により補正して船体に対する杭３の深度を算出す
る。座標深度は、これにレーザ式レベル計２１のデータ
を加算して求める。

リーダ２に対する杭３の変位は、３台の水平首振り機構
付超音波送受波器２４，２５，２６と杭変位変換器２７
とからなる杭の対リーダ水平変位計２８により検出する
が、その検出方法を第５図について説明する。

一般に、打設中の杭３は、キーパ４により周囲を保持さ
れているが、杭３、キーパ４間には若干の隙があるた
め、杭３の傾斜や杭打船１の動揺等により杭３の中心位
置はリーダ２に対して平面座標上少なからず変動する。

従つて、リーダ２上の杭変位計測点Ｐ_３１，Ｐ_３２，及
びＰ_３３（超音波ビーム発射点と同一点）に対する杭３
中心位置３Ａをリアルタイムで検出するために、実施例
では、杭変位計測点Ｐ_３１，Ｐ_３２及びＰ_３３と杭３表
面３Ｂ間の最短距離ｌ_１と、その時の首振り角度α_２と
を検出し、これと既知の杭半径ｄの値とによって求める
ことにしている。

即ち、水平首振機構付超音波送受波器２４，２５，２６
をそれぞれリーダ２後方の櫓２７上に設けて超音波ビー
ム２９を前方の杭３に対し首振りさせながら発射し、杭
表面３Ｂからの反射波を受信すると同時にその時の首振
り角度をポテンショメータで検出し、各データを操作室
２３に設けた杭変位変換器２７に出力する。

水平首振機構付超音波送受波器２４，２５，２６の首振
り範囲及び首振速度は、超音波ビーム発射点Ｐ_３１，Ｐ
_３２及びＰ_３３と杭表面３Ｂ間の距離、杭の変動範囲な
らびに杭３の姿勢画面のリフレッシュ時間等を勘案し
て、首振り範囲は船体中心線２８に対してα_１を選定
し、首振速度は１回の首振時間を選定してきめる。

杭変位計変換器２７は水平首振機構付超音波送受器２
４，２５，２６の３台分のデータを刻々取り込み、それ
ぞれの首振１回毎の杭変位計測点Ｐ_３１，Ｐ_３２及びＰ
_３３と杭表面３Ｂ間の最短距離ｌ_１とその時の首振角度
α_２を算出し、杭変位計測点Ｐ_３１，Ｐ_３２およびＰ
_３３の３点分の変位データとしてインターフェイス１５
に出力する。

この場合、リーダ２に対する杭３の傾斜は、杭変位変則
点Ｐ_３１，Ｐ_３２及びＰ_３３の内のいずれか２点におけ
る最短測距値ｌ_１とその時の角度α_２とにより、ソーダ
２に対する２点の杭３の各水平変位を検出し、これによ
り２点間の杭３の傾斜を求める。

変位計測点の選択方法は、杭３の深度によっては計測不
能になる計測点があるので、予め設定深度をきめてお
き、杭打設中の深度が設定深度より浅い時はＰ_３１，Ｐ
_３２の２点、深い時はＰ_３２，Ｐ_３３の２点を選択する
ことにしている。

光波式船位計１２は現在の船体位置１Ａを計算し、ＣＲ
Ｔ等の船位表示用モニター１１の画面１１Ａに設計（目
標）船体位置１Ｂと共に第６図に示すようにリアルタイ
ムで表示する。

操作員は、この表示をみながら操船ウィンチを操作し
て、現在の船体位置１Ａを修正し、設計船体位置１Ｂに
なるようにする。

コンピュータ１６では、船位、船体傾斜及びリーダ傾斜
の各データにもとずくリーダ位置検出値と、杭レベル検
出値及び杭３の対リーダ２変位値とにより基準座標上に
おける杭２の位置と傾斜を算出して杭の打設姿勢を現在
の杭傾斜３Ａとして杭設計傾斜３Ｂと共にＣＲＴ等の杭
打設姿勢表示用モニター１７の画面１７Ａに第７図に示
すようにリアルタイムで表示する。

操作員はこの表示を見ながらリーダ傾動装置を操作して
杭３の角度を修正し、設計角度になるようにする。

（発明の効果） 以上説明したように本発明では、自動的に各種データを
とるようにしているので、杭打設の運転操作上必要な情
報を安定してとることができる。即ち、杭打船の操作室
内にて杭の姿勢がリアルタイムでモニターに表示される
ので、杭打設作業の運転操作が容易に行なうことができ
る。

また、船外の測量員による測量と、海上測量台の設置を
省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る杭打船における杭設杭の打勢表示
方法を実施する装置の一実施例の電気的構成を示すブロ
ック図、第２図及び第３図は本実施例で用いている杭打
船の構成の一例を示す側面図及び平面図、第４図は杭打
船と陸上設置機器との関係を示す各斜視図、第５図はリ
ーダに対する杭の変位検出装置の平面説明図、第６図は
船位表示モニターの正面図、第７図は杭の打設姿勢表示
モニターの正面図である。 １……杭打船、２……リーダ、３……杭、１２……光波
式船位計、１３……船体傾斜計、１４……リーダ傾斜
計、１０，１６……コンピュータ、２１……旋回レーザ
式レベル計、２２……杭深度計、２４〜２６……水平首
振機構付超音波送受波器、１１……船位表示用モニタ
ー、１７……杭打設姿勢表示用モニター、２８……杭の
対リーダ水平変位計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】杭打船のリーダ位置を、船外の固定点との
   間で光を送受し３辺測量して、杭打船の位置と向きを計
   測する光波式船位計と、前記杭打船の傾斜を計測する船
   体傾斜計と、前記リーダの傾斜を計測するリーダ傾斜計
   とによって検出し、前記杭打船の前記リーダに添わされ
   て打設される杭のレベルを、船外の固定点から水平に旋
   回して発射される旋回レーザー光を受光する形式の旋回
   レーザ式レベル計及び前記杭の深度を計測する杭深度計
   とによって検出し、前記リーダに対する前記杭の変位
   を、該リーダの上下方向の少なくとも２点に設置された
   水平首振り機構付超音波送受波器を首振りさせ前記杭に
   超音波ビームを発射させて得る１回の首振りごとの最短
   測距値とその時の首振り角度から検出し、これら検出に
   より得られたリーダ位置検出値、杭レベル検出値及び杭
   の対リーダ変位置をコンピュータに入力して基準座標上
   における前記杭の位置と傾斜を算出して前記杭の打設姿
   勢をモニター画面にリアルタイムで表示することを特徴
   とする杭打船における打設杭の姿勢表示方法。