JPS59213826A - 水底掘削作業船 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海底又は海底を所定の深さに掘削浚渫する油圧
バックホウ船やグラブ浚渫船などの水底掘削作業船に関
する。

港湾の建設、拡張、航路の確保等のためには、海底又は
河口近辺の海底（以下、海底によシ代表させる。）を掘
削浚渫（以下、単に掘削という。）する作業を伴なうこ
とが通常であわ、このため掘削作業船が使用される。こ
のような掘削作業船の一種である油圧バックホウ船につ
いて説明する。

第１図は油圧バックホウ船の概略構成の側面図である。

図で、１は油圧パックホウ船、２は海底、３は海底２に
打ち込まれたスパッド、４は海面、５は海面４に浮かぶ
船台である。船台５はスパッド３に上下方向に滑動自在
に係止されていて海面４上を移動しないようにされてい
る。船台５は潮が満ちてくるとスパッド３に沿って上昇
し、潮が引くとスパッド３に沿って下降する。即ち、潮
位によって海底面２からの高さが絶えず変化しているこ
とになる。６は船台５上に設置されたバックホウ旋回体
、７はバックホウ旋回体６に俯仰自在に支持されたブー
ム、８はブーム７に揺動自在に支持されたアーム、９は
アーム８に回動自在に支持されたパケット、１０はブー
ムシリンダ、１１はアームシリンダ、１２はパケットシ
リンダである。バックホウ旋回体６、ブーム７、アーム
８、パケット９で掘削作業部が構成されている。１３は
掘削作業部によシ掘削されノヒ掘削仕上面を表わす。

ところで、この油圧バックホウ船１で掘削作業部を操作
する運転者は、海面４上に位置するため海底の掘削仕上
面１３の掘削深さを知ることができず、したがって、所
定の深さの掘削を行なうには掘削深さを知るための伺等
かの手段が必要である。

従来、このような手段の１つとして、ブーム６の所定の
個所に印をつげて掘削深さの見当をつける方法があった
。しかしながら、この方法では、アーム８の巻き込み状
態によってブーム６が種々な位置をとるため極めて大雑
把な掘削深さしか判断することができない。そして、目
標の掘削深さに要求される精度が通常１０ｃｍ〜３０σ
であることを考慮すると、上記の方法は到底採用し得な
いものである。又、このような理由とは別の理由によっ
ても上記方法を採用することはできない。以下、その理
由について述べる。目標とする掘削深さは、そのときの
海面４からの深さではなく、所定の基準面（我国におい
ては、干潮時の最低潮位面とするのが通常である。）に
対して決定され℃いる。即ち、第１図で、４が現在の海
面、１４が最低潮位面、１５が目標とする掘削仕上面を
表すものとすると、目標とする掘削深さは図示のように
深さｈｏである。したがって、現在の掘削深さとしては
常に最低潮位面１４と掘削仕上面１３との間の深さｈを
把握して、この深さｈと前記目標となる掘削深さｈｏ　
とを比較する必要がある。しかし、潮位変化は時々刻々
変化するものであシ、その変化は大きい場所では１ｍ〜
２ｍにも達する。

このため、海面４の最低潮位面１４からの高さΔｈは前
述の精度を是かに超える範囲で常に変化していることに
なる。そして、前記方法はこの変化する海面４から掘削
仕上面１３までの深さｈｌを観察して〜・ることになる
ので、この点からも前記の方法を採用することはできな
いのである。

そこで、このような欠点をなくし、最低潮位面１４と掘
削仕上面１３との間の掘削深さｈを得るために次のよう
Ａ手段が用いられている。即ち、油圧パックホウ運転者
とは別の作業者が、目盛シをつけだ釣糸に重錘（レッド
）を取シ付け、重錘が掘削仕上面１３に達するまで釣糸
を垂らして深さｈｌを測定し、次いで、潮位表からその
時点における潮位を割シ出して高さΔｈを得てさり、か
ら差し引き、得られノこ値りが目標と力る掘削深さｈｏ
に達しているか否かをチェックしていた。しかしながら
、この手段で６−１測定に極めて多くの時間を要するば
かりでなく、３１す定のだめの人手をも要し、シ゛つ・
も釣糸のたるみ等のためその測定精度が低いという欠点
があった。ンヱお、その時点での潮位を知る方法として
、前述の潮位辰をみるという面倒を避けるため、岩壁に
フロート式潮位計を取シ付げ、この潮位計による測定結
果を電気信号に変換し、この信号をＦＭ発信器で送イ５
し、船台５の受信器でこれを受信して泡ｊ位を知るとい
う方法があるが、これらの設（＋ｆｉ；は非常に電価で
あるばかシで々く、この方法を採用したとし′Ｃも前記
欠点の解決にはほとんど寄与づるところはない。

以上、潮の干満におけるレベルの変化に対して掘削深さ
ｈを得るだめの従来の手段およびその欠点について述べ
たが、レベルの変化は潮の干満によるものはかシではな
く、例えば河川においても降雨の有無等によシそのレベ
ルに変化を生じるものである。そして、この場合も前述
の従来手段が用いられ、同様の欠点を生じていた。

本発明の目的は、上記従来の欠点を除き、基準水面から
掘削仕上面までの掘削深さを、別途人手を用いることな
く迅速かつ正確に求めることができるとどもに、逢転者
に対してこの掘削深さに関連する事ｇｉを幸（・１らせ
ることができ、ひいては、目標とする深さの掘削を容易
に行ムうことができる水底掘削作業船を提供うるにある
。

この目的を達成するため、本番ＥＪ４は、水面と掘削仕
上面との同の深さを演算し、又、時間に対する水面の変
動を所定の関叡にしたがって演算し、前者の演算により
得られた値を、後者の演算により得られた値に基づいて
補正し、この補正された値、又はこの補正された値と目
標とする掘削深さとの差の値、あるい（ｒよこの補正さ
れた値が目標とする掘削深さに達しンとこと等を運転者
に報らせるようにしたことを特徴とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

まず、実施例の説明に先立ち、この実施例において用い
られる演算を第２図にしたがって説明し、又、この実施
例において用いられる関数を第３図にしたがって説明す
る。第２図で、第１図に示す部分と同一部分には同一符
号が付しである。図で、Ａはバックホウ旋回体６上にお
けるブーム７の支点、Ｂはブーム６上におけるアーム８
の支点、Ｃはアーム８上におけるパケット９の支点、Ｄ
はパケット９の先端を示す、ｔｌは直線ＡＢの長さ、ｔ
２は直線ＢＣの長さ、ｔ３は直線ＣＤの長さ、αは垂直
線と直線ＡＢとのなす角、βは直線ＡＢと直線Ｂｅとの
なす角、γは直線ＢＣと直線ＣＤとの匁す角である。又
、ｈｏは最低潮位面１４と目標掘削仕上面１５との間の
深さ、ｈは最低潮位面１４と掘削仕上面１３との間の深
さ、ｈｌは海面４と掘削仕上面１３との間の深さ、Δｈ
は海面４と最低潮位面１４との間の潮位の高さであシ、
これらはいずれも第１図に示すものと同じである。

ｈ２は海面４と支点Ａとの間の距離を示す。

各寸法を上記のように設定すると、海面４からの掘削深
さｈｌは次式のように表わされる。

ｈｌ””４ａｘα−２２ｃｏｓ（α＋β）十ｔ３ｃｏｓ
　（α＋β＋ｒ　）　　ｂ２　　＋＋＋＋　（１）ここ
で、長さｔｌ　、ｔ２　、Ｚ３および深さｈ２は予め判
明しているので、あとは相対角度α、β。

γを適宜の角度検出器によシ検出して上式の演算を行な
えば、海面４から掘削仕上画工３までの掘削深さｈｌが
判明することに々る。ただし、どの測定時点においても
船台５の吃水、即ち距離ｈ　ｚは同一であるとする。と
ころで、目標となる掘削深さｈｏ　と常に比較すべき掘
削深さは最低潮位面１４と掘削仕上面１３との間の深さ
ｈであシ、この深さｈは上式で得られた海面４からの掘
削深さｈｌから潮位の高さΔｈを減算した値、即ちｈ＝
ｈ、−Δｈ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（２）となる。この掘削深さｈを常に把握して
おき、この掘削深さｈが目標となる掘削深さｈｏに達す
るように管理することによシ、掘削深さの管理を行ない
得ることになる。

次に、上式の値Δｈを求めるだめの関数を第３図にした
がって説明する。本実施例では、潮位の変動を近似的に
余弦関数として取扱うものである。

第３図では縦軸に潮位Δｂが、又、横軸に時間ｔがとっ
である。潮位Δｈは干潮時の潮位（最低潮位面）をＯ１
満潮時の潮位をＨとする。余弦関数としては図示のよう
に干潮時から次の干潮時までの１周期分が記憶される。

ここで、干潮時から次の干潮時までの時間を１０とする
と潮位Δｈは次式で表される。

Δｈ　＝　医ｃｏｓ（ｔ、　Ｘ３６０°−１ｓ　ｏｏ）
　＋Ｔ−＝＝−（３）このように、潮位の変動を余弦関
数とした場合、任意の時刻における潮位Δｈを（３）式
にしたがって演算によシ求めるためには、ある時刻Ｔを
基準の時刻とし、上記任意の時刻を時刻Ｔがらの経過時
間として表わせばよい。今、上記任意の時刻を時刻Ｔ′
、時刻Ｔから時刻Ｔ′までの経過時間をｔ２、干潮時か
ら時刻Ｔまでの経過時間（干潮時の時刻は掘削作業地に
おける潮位表にょシ知られている。）をｔｌとすると、
時刻Ｔ′における潮位ΔｈはΔ−ｈ一旦房（止しチェ！
−Ｘ３６０°−１８０°）＋７・・・・・・（４）２　
　　　　　　ｔ。

として求めることができる。

以上の演算方法を基にして本実施について説明する。

第４図は本発明の実施例に係る油圧ノ々ツクホウ船の掘
削深さ表示装置のブロック図である。図で、１６は前記
（４）式に基づき、ある時刻における潮位Δｈを演算す
る潮位演算部であシ、演算された潮位Δｈに応じた信号
ＥΔｈを出力する。１７は第２図に示すブーム角α、ア
ーム角β、・々ケラト角γに応じた信号Ｅｃｔ、Ｅβ、
Ｅ、および潮位演算部１６の出力信号”Ｊｈを入力し、
前記（１）式および（２）式に基づい゛〔ｕ１１削深さ
ｈを演算する掘Ｆ）１３深さ演９部であシ、演算された
掘削深さｈに応じた信号ＩＪ。

を出力する。なお、角度α、β、γはそれぞれ図示しな
い角度検出器によシ検出され、それらの角度検出器は検
出した角度α、β、γに応じた信号ＥＣ１，Ｅβ、Ｅ、
を出力する。１８は掘削深さ演算部１７からの信号Ｅｈ
を入力して掘削深さｂを表示する表示器である。ここで
、潮位演算部工６および掘削深さ演算部１７の構成を説
明する。

第５図は潮位演算部の具体例を示すブロック図である。

図で、２０はスタート時間信号設定器である。スタート
時間信号設定器２０には、この潮位演算部が作動された
時刻（第３図に示される時刻Ｔに相当する）と干潮時と
の時間間隔ｔ１が設定され、この時間ｔ１に応じた信号
Ｊ１が出力される。２１は振幅信号設定器であり、（４
）式における値Ｈ／２が設定され、これに応じた信号Ｅ
Ｈ／□が出力される。２２は経過時間信号発生器であシ
、スタート時間信号設定器２０で設定された時刻以後の
経過時間ｔ２に応じた信号Ｅ、が出力される。

信号Ｅ、□と信号Ｅ、２は加算器２３で加算されて信号
Ｅ、□＋ｔ２となる。この信号”　ｔ、　十ｔ２は係数
器２４で係数３６０／ｌ、が乗じられ、さらに減算器２
６において記憶器２５からの角ｉ　１８０°に応じた信
号が減算されて信号Ｅ−！Ｌｔｈ！Ｌ×３６０−１８０
を得る。

ｔ。

この信号は三角関数発生器２７において角度（ｔ　１　
＋　”２　Ｘ　３５　Ｑ　１８０　）　０の余弦に応じ
た信号ｔ。

発生器２１の出力ＥＨ／／２を乗じられ、さらに加算器
２９で信号Ｅ□４が加算され、その時刻の潮位に応じた
信第６図は掘削深さ演み部の具体例を示すブロックメモ
ある。ブーム角信号ＥＣｔは三角関数発生器３０におい
て角度αの余弦に応じた信号ＥｃｏＳα　とされ、係数
器３１において支点ＡＢ間の長さ１１に応じた係数ＫＬ
□が乗じられ、信号Ｅｔ１ｃＯｓ（Ｏｌとなる。アーム
魚信′＠Ｅβは加算器３２で信号Ｅ。と加算され／こ後
、三角関数発生器３３において角度（α＋β）の余弦に
応じた信号Ｆ、ｃｏｓ（−（１＋β）とされ、係数器３
４において支点ＢＣ間の長さｔ２に応じた係数Ｋｔ２が
乗じられる。減算器３５においては、係数器３１の出力
信号から係数器３４の出力信号が減じられ信号Ｅｔ１い
ａＡｚｃｏｓ（。やβ）が発生する。

パケット角信号Ｅ、は加算器３６で加算器３２の出力信
号と加η−された後、三角関数発生器３７において角度
（α十β＋γ）の余弦に応じた信号Ｅｃｏｓ（（工、β
ヤ、）とされ、係数器３８において支点Ｃと先端り間の
長さｔ３に応じた係数Ｋｔ３が乗じられる。加算器３５
からの出力信号と係数器３８の出力信号と係数器３８の
出力信号は加算器３９で加算された後、減算器４１にお
いて記憶器４０からの深さｈ２に応じた信号が減算され
、さらにこの信号は減算器４２において潮位演算部１６
の出力信号Ｅ　、（’ｈが減じられ、信号Ｅｔ１゜、−
６２゜（α＋β＋γ）＋Ａ３ｃｏｓ（α十β＋γ）−ｈ
２−ΔｈＳ即ち１掘ｌ５ｉｌＪ深さｈに応じた信号Ｅｈ
が得られる。この信号Ｅｈは第４回に示すように表示器
１８へ入力され、表示器１８は掘削深さｈを表示する。

さて、油圧パックホウ船の運転者は、掘削開始に先立つ
適宜の時刻に潮位演算部１６のスタート時間信号設定器
２０にその時刻を設定する。作業場所における干潮の時
刻は予め潮位表によシ判明しているので、スタート時間
信号設定器２０からは干潮時から設定時刻までの時間ｔ
１が出力される。以後、経過時間信号発生器２１５＝ら
は肖該設定時刻からの経過時間ｔ２が出力され、加算器
２０からは干潮時からの経過時間（ｔｌ＋ｔ２　）が出
力されることになる。油圧パックホウ船の運転者は又、
振幅信号設定器２１を調整して振幅Ｉ（／２を設定し、
信号Ｅ　　を出力させる。この場合、ＩＥ、／／ｌ 干潮と満潮の差Ｈは作業場所によシ予め判明している。

このように、運転者は最初にスタート時間信号設定器２
０と振幅信号設定器２１とを操作するのみで、以後、表
示器１８には潮位を補正した掘削深さｈが自動的に演算
表示されることになる。

この表示器１８は運転者の見易い個所に設置され。

運転者は表示器１８に表示された掘削深さｈをみながら
掘削作業を行なう。

表示される掘削深さｈは所定の演算によシ算出され、又
、潮位を補正されているので、速かに正確な値が得られ
、運転者は最初に時刻と振幅を設定するのみで、掘削深
さｈを得るためには何等の手数も要することはなく、作
業効率は太いに向上する。又、目標とする掘削深さが深
さり、以上というように与えられた場合、掘削深さｈが
正確に表示されるので余分に掘削する量（余堀シ量）を
少なくすることができ労力、時間、費用を軽減すること
かできる。

なお、潮位の変化は日によって僅かずつずれてゆくので
、干潮時刻も一日毎に僅かにずれてゆく。

したがって、掘削作業期間中において、数日毎に干潮時
刻を合わせるようにすれば、掘削深さｈに誤差は生じな
い。又、三角関数発生器２７に記憶させる余弦関数とし
ては、作業時間ともにらみ合わせ、干潮時から次の干潮
時までの１周期の設定だけではなく、満潮時から満潮時
まで、干潮時から次の次の干潮時まで等種々設定するこ
とができる。又、複数の作業場所で作業する場合、各作
業場所での振幅の変化が少ないときは、振幅信号発生器
の操作は不要である。

このように、本実施例では、潮位演算部、掘削深さ演算
部によシ潮位を補正した掘削深さを算出し、これを表示
するようにしたので、何等人手を要することなく掘削深
さを迅速、正確に求めることができ運転者にこれを表示
して掘削を容易に行なわせることができる。又、運転者
は掘削深さ測定のだめの手数を要さないので作業効率が
向上し、掘削深さが正確に表示されるため余堀ｂｉを少
なくすることができる。さらに、潮位の変化を余弦関数
として記憶するので、少ない記憶容量でほとんどすべて
の作業場所に本実施例を適用することができる。

なお、上記実施例の説明では潮位変化として近似的に余
弦関数を用いたが、余弦関数に限ることなく他の適宜の
関数を使用することができる。

又、海底掘削でなく、海底の掘削を行なう場合、潮位演
算部において、作業場所上流の降雨量に基づいて振幅の
みを適宜設定すれば降雨量による水位を補正した掘削深
さを表示することができ、海底の掘削にも使用すること
ができる。

又、潮位演算部、掘削深さ演算部は、上記実施例に示す
アナログ演算器に代えてマイクロコンピュータによシ構
成することもできる。

さらに又、表示器の表示は補正された掘削深さの表示に
限ることはなく、残υの掘削深さを表示するようにして
もよい。この場合、目標となる掘削深さを設定しておき
、この設定値から補正された掘削深さを減算する手段を
付加すれば残シの掘削深さを表示することができる。さ
らに又、表示部に併設し又は単独に警報器を設け、残シ
の掘削深さがＯになったとき音響によシこれを警報する
こともできる。

又、相対角度の検出は角度検出器によらず各シリンダー
のストロークによって検出することもできる。さらに、
最初に述べたように、掘削は海底掘削に限らず前述のよ
うに海底の掘削に適用することもでき、又、作業船は油
圧／？ツクホウ作業船に限らず簡単なウィンチ付のグラ
ブ浚渫船等にも適用可能であるのは轟然である。

以上述べたように、本発明では、水面と水底間の掘削深
さを演算し、その値を、所定の関数にしたがって演算さ
れた水面の変動分で補正し、この補正された値に基づい
て掘削深さに関する報知を行なうようにしたので、何等
人手を要することなく掘削深さを迅速、正確に求めるこ
とができ、これによシ作業船の運転者は容易に掘削を行
なうことができる。又、運転者は掘削深さの測定をする
必要がないので作業動車を向上することができる。

さらに、掘削深さを正確に知ることができるので、余堀
シ量を少なくすることができる。さらに又、水面の変動
を所定の関数として記憶するので、少ない記憶容量でほ
とんどすべての作業場所に本発明を適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は油圧バックホウ船の概略構成の側面図、第２図
は本発明の実施例に係る油圧バックホウ船の掘削深さ表
示装置の掘削深さ演算部の演算を説明するための線図、
第３図は本発明の実施例に係る油圧バックホウ船の掘削
深さ表示装置Φ潮位演算部に記憶された余弦関数のグラ
フ、第４図は本発明の実施例に係る油圧バックホウ船の
掘削深さ表示装置のブロック図、第５図社第４図に示す
潮位演算部の具体例のブロック図、第６図は第４図に示
す掘削深さ演算部の具体例のブロック図である。 ４・・・海面、５・・・船台、７・・・ブーム、８・・
・アーム、９・−・パケット、１３・・・掘削仕上面、
１４・・・最低潮位面、１５・・・目標掘削仕上面、１
６・・・潮位演ｑ′部、１７・・・掘削深さ演算部、１
８・・・表示器。 第１１ ］Ｈ Ａｈ　　第３図 〇　　　　　第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　船台と、この船台上に設けられた掘削作業部とを
   備えた水底掘削作業船において、水面と水底における掘
   削位置の間の深さを演算する第１の演算手段と、時間に
   対する水面の変動を所定の関数にしたがって演算する第
   ２の演算手段と、前記第１の演算手段によシ算出された
   値を前記第２の演算手段によシ算出された値で補正する
   補正手段と、この補正手段によシ補正された値に基づい
   て掘削深さに関する報知を行なう報知手段とを設けたこ
   とを特徴とする水底掘削作業船。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記所定の関数は
   余弦関数であることを特徴とする水底掘削作業船。 ３、％許請求の範囲第１項において、前記報知手段は、
   前記補正手段によシ補正された値を表示する表示装置で
   あることを特徴とする水底掘削作業船。 ４、％許請求の範囲第１項において、前記報知手段は、
   目標とする掘削深さと前記補正手段によシ補正された値
   との差を表示する表示装置であることを特徴とする水底
   掘削作業船。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記報知手段は、
   前記補正手段によシ補正された値がある設定された値に
   達したとき作動する警報装置であることを特徴とする水
   底掘削作業船。