JP2012188836A - 水中構造物の据付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水中構造物を的確に誘導して据え付けることができる水中構造物の据付装置を提供する。
【解決手段】自動追尾機能を有する複数のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、据付すべき据付ケーソン１の空中部分にトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対応して設けられた反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、前記複数のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃが対応する反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃを視準して得られた反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃの位置からケーソン１の位置を算出するコンピュータ４と、水中に配置されケーソン１の下部を撮像する水中カメラ１１と、コンピュータ４により算出した据付ケーソン１の位置と、水中カメラ１１により撮像した画像とを表示する表示手段５とを備えるから、ケーソン１の姿勢と水中における目地間隔を同時に確認しながら据付を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーソンなどの水中構造物の据付装置に関する。

従来、この種の水中構造物としてケーソンが知られており、例えば、座標値が既知の地点に反射ターゲットとともに設置され、複数の衛星から発信された電波を受信する第１ＧＰＳ受信機と、前記第１ＧＰＳ受信機と接続され、当該第１ＧＰＳ受信機で受信した衛星信号情報を送出する送信機と、座標値を測定する未知点に、少なくとも測定の開始時にトータルステーションとともに設置され、複数の衛星から発信された電波を前記第１ＧＰＳ受信機と同時刻に受信する第２ＧＰＳ受信機と、前記送信機から送出される前記衛星信号情報を受信する受信機と、前記第２ＧＰＳ受信機と前記受信機と接続され、測定開始時に、前記トータルステーションにより測定した前記反射ターゲットと前記第２ＧＰＳ受信機との間の距離測定値から、測定開始未知点の座標値を求めるとともに、測定開始以後の未知点座標値を前記第１および第２ＧＰＳ受信機の衛星信号情報に基づいて求める演算処理装置とを有する位置測定装置（例えば特許文献１）が提案され、また、据付すべきケーソン上に設けた排水、注水ポンプと、引き寄せウィンチと、ケーソン内の水位センサと、ＧＰＳ移動局と、上記排水・注水ポンプと引き寄せウィンチの運転状況信号と、水位センサ及びＧＰＳ移動局のデータを母船に送り、母船から排水・注水ポンプと引き寄せウィンチの発停信号を受け取るデータ伝送装置及び無線伝送装置と、遠隔地の基準局に設けたＧＰＳ基準局と、ＧＰＳ基準局から上記ケーソン上に設けたＧＰＳ移動局へ補正情報を送るための補正情報送信機及び補正情報受信機とより成るケーソン据付装置（例えば特許文献２）が提案されている。

上記特許文献１では、ＧＰＳを用いて作業船上の未知点を測定することができ、また、上記特許文献２では、ＧＰＳを用いてケーソン上のＧＰＳ移動局の位置を測定することができる。

特開平８−２９１９２号公報 特開２００４−２３８９１４号公報

上記特許文献１及び２の技術を水中構造物の据付に用いることにより、据え付けるべき水中構造物の位置を測定することができる。このように水中構造物上部の空中部分の位置は正確に測定することができるが、ケーソンなどの高さ寸法の大きな構造物では、傾斜角と上部の空中部分の位置から下部の位置を求めても、測定誤差などにより水中部分の正確な位置を確認することは難しい。また、水中構造物の傾斜角の値はモニターなどにより確認できるが、傾斜角から水中構造物の下端と既設構造物とのクリアランスを瞬時に把握することは困難である。

特に、この種の水中構造物は波の影響を受け易く、ケーソンは高さ寸法も大であるため、僅かない傾きでも、既設の構造物と接触する虞があり、据付には細心の注意を要する。

そこで、本発明は上記した問題点に鑑み、水中構造物を的確に誘導して据え付けることができる水中構造物の据付装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、自動追尾機能を有する複数のトータルステーションと、据付すべき水中構造物の空中部分に前記トータルステーションに対応して設けられた反射体と、前記複数のトータルステーションが対応する前記反射体を視準して得られた前記反射体の位置から前記水中構造物の位置を算出する解析手段と、水中に配置され前記水中構造物の下部を撮像する水中カメラと、前記解析手段により算出した水中構造物の位置と、前記水中カメラにより撮像した画像とを表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、３台の前記トータルステーションを備えることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、前記水中構造物の据付位置の両側に前記水中カメラを配置したことを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、前記水中構造物又は据付位置の近傍に目盛りを設けたことを特徴とする。

請求項１の構成によれば、水中構造物の姿勢と水中における目地間隔を同時に確認しながら据付を行うことができ、水中構造物を的確に誘導して据え付けることができる。

また、請求項２の構成によれば、３台のトータルステーションを使用することにより、水中構造物のピッチング・ローリングを算出することができ、そのための傾斜計などの他計器とのリンクが不要となる。

また、請求項３の構成によれば、目地間隔を両側から確認して据付を行うことができる。

また、請求項４の構成によれば、目盛りにより位置及び目地間隔を確認しながら据付を行うことができる。

本発明の実施例１を示す全体平面図である。 同上、全体側面図である。 同上、斜視図である。 同上、目地周りの側面図である。 同上、ディスプレーの表示を示す図である。 同上、ディスプレーの要部の拡大図である。 本発明の実施例２を示す全体平面図である。 同上、全体側面図である。 本発明の実施例３を示す全体平面図である。 同上、全体側面図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる水中構造物の据付装置を採用することにより、従来にない水中構造物の据付装置が得られ、その水中構造物の据付装置を夫々記述する。

以下、本発明の水中構造物の据付装置を添付図面を参照して説明する。図１〜図５は、本発明の実施例１を示し、同図に示すように、水中構造物である据付ケーソン１は、既設水中構造物である既設防波堤１Ａに沿って海底のマウンド上に据え付けられ、この防波堤１Ａの上面には、複数（３台）のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃが配置され、これらトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対応して、前記据付ケーソン１の上面には複数（３個）の反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃが配置されている。

前記トータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、発光部と受光部とを備え、レーザ光線Ｌ（図１参照）を対応する反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃに向けて照射させ、その反射光を受光して、光の位相差から反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃまで距離を自動測量する。そして、トータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、周知技術である自動追尾機能を有しており、反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃは誘導用の赤外線発光器を備え、赤外線でトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃを誘導し、トータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃが対応する反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃをそれぞれ自動追尾し、据付ケーソン１の移動に追従させることでリアルタイムに視準することができる。尚、３個の反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、平面上に一直線に並ばないように配置されている。

３台のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃでは、対応する反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃに対して３方向からそれぞれ視準し、刻々と変化する反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃの位置座標、或いはそれぞれのトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃからそれぞれの反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃまでの方位角と鉛直角および距離情報を得て、それらの情報を所定時間毎に有線或いは無線でコンピュータ４に送信する。このコンピュータ４では、トータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃにより得られた情報から据付ケーソン１の各種の情報を表示手段５のディスプレー６に表示する。

前記据付ケーソン１を据え付ける海中には、該据付ケーソン１の下部を撮像する水中カメラ１１が配置されている。この水中カメラ１１にはハロゲンランプなどからなる投光部が設けられており、前記投光部により水中の据付ケーソン１の下部を投光して撮像することができる。

この例では、既設防波堤１Ａの下部には根固めブロック１２が設けられており、このカメラ設置場所たる根固めブロック１２の張出し部分上に架台１３を設け、この架台１３上に前記水中カメラ１１を固定し、既設防波堤１Ａと据付ケーソン１の一部を含み、既設防波堤１Ａと据付ケーソン１との境目（目地Ｍ）を撮像するようにしている。また、水中カメラ１１は目地Ｍを挟んだ左右両側にそれぞれ配置されている。また、前記既設防波堤１Ａ又は据付ケーソン１には、その境目近傍で、前記水中カメラが撮像する範囲内に、縦方向及び横方向の目盛り１４を付設する。図４に示すように、目盛り１４は同一長さの例えば赤と白の異なる色の一目盛り１４Ｒ，１４Ｗが交互に塗り分けて形成されており、縦方向の目盛り１４を基準としてケーソン１と防波堤１Ａの高低差を視覚的に確認することができ、横方向の目盛り１４を基準として、ケーソン１と防波堤１Ａの目地間隔を視覚的に確認することができる。

また、コンピュータ４は、トータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの情報により、平面位置情報と、左右位置情報と、前後位置情報などを表示手段５のディスプレー６に表示する。また、コンピュータ４は、据付ケーソン１の基準点などをディスプレーに表示する。この場合、３台のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃを用いることにより、据付ケーソン１のピッチング・ローリングを算出することができ、そのための傾斜計などの他計器とのリンクが不要となる。

具体的に、図５に示すように、前記表示手段５のディスプレー６は、数値表示部２１と、平面表示部２２と、左右表示部２３と、前後表示部２４と、水中カメラ１１の画像表示部２５,２６とを備える。尚、以下の表示制御は前記トータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの情報に基づき、コンピュータ４が演算処理してディスプレー６に表示し、数値表示部２１と、平面表示部２２と、左右表示部２３と、前後表示部２４は、１秒間に複数回書き換えられる。

前記平面表示部２２には、予め据付ケーソン１の平面据付位置を表示する基準平面輪郭３１が固定表示され、この基準平面輪郭３１は破線などにより表示され、前記基準平面輪郭３１に対して、実際のケーソン１の位置を示す作業平面輪郭３２が表示される。また、作業平面輪郭３２の任意の複数点を実際の据付位置と対比して表示する対比表示部を備え、この例では、平面方形の据付ケーソン１に対して、前左，前右，後左，後右の角部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄに対して対比表示部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄが設けられている。そして、前左角部３３Ａに対応する対比表示部３４Ａは、据付位置の前左角部位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と現在位置の前左角部位置座標（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´）とを対比し、そのＸ軸方向及びＹ軸方向の差（Ｘ−Ｘ´，Ｙ−Ｙ´）の絶対値を数値３５Ｘ，３５Ｙで表示し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向においてそれぞれ現在位置を据付位置に近づける方向の矢印３６Ｘ，３６Ｙを表示し、これら矢印３６Ｘ，３６Ｙに沿って前記差の絶対値の数値３５Ｘ，３５Ｙを表示している。そして、ケーソン１の各角部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄに対応して平面表示部２２の角部にそれぞれ対比表示部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄを設けている。尚、前後左右の角部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの座標は、ケーソン１の同一高さに位置し、例えば、ケーソン１の上面位置や下面位置などに設定されている。さらに、平面表示部２２の上部中央には、現在位置の据付ケーソン１を据付位置と平行にするために据付ケーソン１を平面において角度回動する角度３７と回動する向きを示す矢印３８とが表示されている。

したがって、図６では、例えば、前左角部３３Ａに対応する対比表示部３４Ａに示すように、Ｘ軸方向の矢印３６Ｘに示す方向（図中で下方向）に前左角部３３Ａを０．４９５ｍ移動し、Ｙ軸方向の矢印３６Ｙに示す方向（図左で下方向）に前左角部３３Ａを０．１１４ｍ移動すると、前左角部３３Ａが据付位置の前右角部位置座標（Ｘ，Ｙ）に位置合わせできることが分かる。

また、左右表示部２３には、予め据付ケーソン１の左右据付位置を表示する基準左右輪郭４１が固定表示され、この基準左右輪郭４１に対して、実際の位置を示す作業左右輪郭４２が表示される。また、作業左右輪郭４２の任意の複数点を実際の据付位置と対比して表示する対比表示部を備え、この例では、据付ケーソン１の上左，上右の角部３３Ａ，３３Ｂに対して対比表示部４４Ｌ，４４Ｒが設けられている。具体的には、前左角部３３Ａに対応する対比表示部４４Ｌであれば、据付位置の前左角部位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と現在位置の上左角部位置座標（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´）とを対比し、そのＺ軸方向においてる差（Ｚ−Ｚ´）の絶対値を数値４５Ｚで表示し、Ｚ軸方向においてそれぞれ現在位置を据付位置に近づける方向の矢印４６Ｚを表示し、この矢印４６Ｚに沿って前記差の絶対値の数値４５Ｚを表示している。そして、ケーソン１の上左，上右の角部３３Ａ，３３Ｂに対応して左右表示部２３の上側の左右角部にそれぞれ対比表示部４４Ｌ，４４Ｒを設けている。また、左右表示部２３の上部中央には、現在位置の据付ケーソン１を据付位置と平行にするために据付ケーソン１を左右において角度回動する角度４７と回動する向きを示す矢印４８とが表示されている。

尚、据付ケーソン１の下左，下右の角部３３Ａ´，３３Ｂ´に対して対比表示部４４Ｌ´，４４Ｒ´が設けられている。

したがって、図５では、例えば、対比表示部４４Ｌに表示されたＺ軸方向の矢印４６Ｚに示す方向（図中で下方向）に上左角部３３Ａを１．３９０ｍ移動し、Ｙ軸方向の矢印３６Ｙに示す方向（図左で左方向）に上左角部３３Ａを０．１１４ｍ移動すると、前左角部３３Ａが据付位置の前右角部位置座標（Ｙ，Ｚ）に位置合わせできることが分かる。

さらに、前後表示部２４には、予め据付ケーソン１の前後据付位置を表示する基準前後輪郭５１が固定表示され、この基準前後輪郭５１に対して、実際の位置を示す作業前後輪郭５２が表示される。また、作業前後輪郭５２の任意の複数点を実際の据付位置と対比して表示する対比表示部５４Ｆ，５４Ｂを備え、この例では、据付ケーソン１の前上，後上基準位置５３Ｆ，５３Ｂに対応して対比表示部５４Ｆ，５４Ｂが設けられている。具体的には、前上基準点５３Ｆに対応する対比表示部５４Ｆは、据付位置の前上基準点位置座標と現在位置の前上基準点位置座標とを対比し、その差の絶対値を数値５５Ｚで表示し、Ｚ軸方向においてそれぞれ現在位置を据付位置に近づける方向の矢印５６Ｚを表示し、この矢印５６Ｚに沿って前記差の絶対値の数値５５Ｚを表示している。そして、ケーソン１の前上，後下基準位置５３Ｆ，５３Ｂに対応して前後表示部２４の角部にそれぞれ対比表示部５４Ｆ，５４Ｂを設けている。また、前後表示部２４の上部中央には、現在位置の据付ケーソン１を据付位置と平行にするために据付ケーソン１を前後において角度回動する角度５７と回動する向きを示す矢印５８とが表示されている。

尚、据付ケーソン１の前下，後下基準位置５３Ｆ´，５３Ｂ´に対応して対比表示部５４Ｆ´，５４Ｂ´が設けられている。

また、平面表示部２２と、左右表示部２３と、前後表示部２４の各対比表示部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，４４Ｌ，４４Ｒ，５４Ｆ，５４Ｂなどが同時あるいは選択して前記数値表示部２１に表示されている。

さらに、前記ディスプレイ６の画像表示部２５，２６には、上下に前記両側の水中カメラ１１，１１の画像がそれぞれ表示されている。それら画像表示部２５，２６の画像により、水中におけるケイソン１，１Ａと目盛り１４と周囲の状況を視認することができ、それらケーソン１，１Ａ下部の実際の姿勢を視覚的に確認できると共に、水中における目地間隔も確認できる。この場合、波の影響でケーソン１が揺動しても、数値によるデータと異なり、画像によりその動きを確認しながらケーソン１を適切に誘導することができる。

図１及び図４に示すように、既設防波堤１Ａと据付ケーソン１との間に引寄せワイヤ６１を配置し、一対の引寄せワイヤ６１，６１が既設防波堤１Ａと据付ケーソン１との間に交差方向に配置され、前記引寄せワイヤ６１には該ワイヤ６１を巻き取り及び繰り出し可能なウインチ（図示せず）が設けられている。また、図１及び図２中、６２は据付ケーソンを曳航する起重機船である。

そして、定法により該ケーソン１内への注水などによりケーソン１を沈設しながら、前記引寄せワイヤ６１，６１を操作して位置及び姿勢を制御し、据付位置に着底する。この際、監督者はディスプレー６の表示情報により作業指示を出し、ケーソン１の姿勢や位置を制御することができ、ディスプレー６には数値による情報以外に画像表示部２５，２６において水中カメラ１１による実際の水中の状況を視認でき、波の影響でケーソン１が揺動する場合でも、数値と異なり直感的にケーソン１の姿勢及び位置を制御することができる。実際、波のある状況では、表示される数値は小刻みに変わるのに対して、下部の画像により確実な誘導を行うことができる。

このように本実施例では、請求項１に対応して、自動追尾機能を有する複数のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、据付すべき水中構造物たる据付ケーソン１の空中部分にトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対応して設けられた反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、前記複数のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃが対応する反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃを視準して得られた反射体３Ａ，３Ｂ，３Ｃの位置からケーソン１の位置を算出する解析手段たるコンピュータ４と、水中に配置されケーソン１の下部を撮像する水中カメラ１１と、コンピュータ４により算出した据付ケーソン１の位置と、水中カメラ１１により撮像した画像とを表示する表示手段５とを備えるから、ケーソン１の姿勢と水中における目地間隔を同時に確認しながら据付を行うことができ、ケーソン１を的確に誘導して据え付けることができる。

また、このように本実施例では、請求項２に対応して、３台のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃを備えるから、３台のトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃを使用することにより、ケーソン１のピッチング・ローリングを算出することができ、そのための傾斜計などの他計器とのリンクが不要となる。

また、このように本実施例では、請求項３に対応して、水中構造物たるケーソン１の据付位置の両側に水中カメラ１１，１１を配置したから、目地間隔を両側から確認して据付を行うことができる。

また、このように本実施例では、請求項４に対応して、水中構造物たるケーソン１の下部又は据付位置の近傍に目盛り１４を設けたから、目盛り１４により位置及び目地間隔を確認しながら据付を行うことができる。

また、実施例上の効果として、前記既設防波堤１Ａ又は据付ケーソン１には、その境目近傍で、前記水中カメラが撮像する範囲内に、縦方向又は／及び横方向の目盛り１４を付設したから、縦方向の目盛り１４を基準としてケーソン１と防波堤１Ａの高低差を視覚的に確認することができ、横方向の目盛り１４を基準として、ケーソン１と防波堤１Ａの目地間隔を視覚的に確認することができる。また、対比表示部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄなどは、据付位置の基準点たる例えば前左角部位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と現在位置の基準点たる例えば前左角部位置座標とを対比しし、据付位置に誘導する方向にＸＹＺ方向の矢印を表示すると共に矢印と共に移動すべき数値を記載したから、矢印の方向に数値に対応した移動量だけ移動するように据え付けることにより据付作業を簡便に行うことができる。

以下、本発明の実施例２を添付図面を参照して説明する。尚、上記実施例１と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図７及び図８は既設ケーソン１Ｂ，１Ｂの間に据付ケーソン１を据え付ける例を示し、一方の既設ケーソン１Ｂにトータルステーション２Ａ，２Ｂ，２Ｃを配置し、また、両側の目地Ｍ，Ｍにそれぞれ２台の水中カメラ１１を配置し、これら水中カメラは海底のマウンド上に配置されている。

また、前記ディスプレー６には、４台の水中カメラ１１の画像が表示され、水中の据付ケーソ１の下部を視認しながらその据付を行うことができ、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。

以下、本発明の実施例３を添付図面を参照して説明する。尚、上記各実施例と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図９及び図１０は据付ケーソン１を単独で海底のマウンドに据え付ける例を示し、ケーソン１の隣合う２つの角部に対応してマウンドに目印７１，７１を立設する。また、１つの角部に対して水中カメラ１１，１１を２台配置し、２台の水中カメラ１１，１１は前記角部を交差方向から撮影するように配置されている。

そして、ディスプレー６には４台の水中カメラ１１，１１，１１，１１の画面が表示され、交差方向に配置した水中カメラ１１，１１により据付ケーソン１の所定位置の前後左右の位置を据付位置に合わせなら沈設して据え付けることができ、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。

また、この例では、鉄筋などの目印７１を海底に設けたから、目印７１を基準にして据付ケーソン１の据付位置を確認することができる。

尚、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、ケーソンを例に説明したが、沈埋函など各種の水中構造物の据付に本発明を用いることができる。

１ 据付ケーソン（水中構造物）
１Ａ 既設の防波堤
２ トータルステーション
３ 反射体
４ コンピュータ（解析手段）
５ 表示手段
６ ディスプレー
１１ 水中カメラ
Ｍ 目地

Claims (4)

1. 自動追尾機能を有する複数のトータルステーションと、
   据付すべき水中構造物の空中部分に前記トータルステーションに対応して設けられた反射体と、
   前記複数のトータルステーションが対応する前記反射体を視準して得られた前記反射体の位置から前記水中構造物の位置を算出する解析手段と、
   水中に配置され前記水中構造物の下部を撮像する水中カメラと、
   前記解析手段により算出した水中構造物の位置と、前記水中カメラにより撮像した画像とを表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする水中構造物の据付装置。
2. ３台の前記トータルステーションを備えることを特徴とする請求項１記載の水中構造物の据付装置。
3. 前記水中構造物の据付位置の両側に前記水中カメラを配置したことを特徴とする請求項２記載の水中構造物の据付装置。
4. 前記水中構造物又は据付位置の近傍に目盛りを設けたことを特徴とする請求項３記載の水中構造物の据付装置。

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