JPH03187499A - 土木掘削推進機械用障害物探知装置 - Google Patents
土木掘削推進機械用障害物探知装置Info
- Publication number
- JPH03187499A JPH03187499A JP1325723A JP32572389A JPH03187499A JP H03187499 A JPH03187499 A JP H03187499A JP 1325723 A JP1325723 A JP 1325723A JP 32572389 A JP32572389 A JP 32572389A JP H03187499 A JPH03187499 A JP H03187499A
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- JP
- Japan
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- electromagnetic waves
- propulsion
- tube
- civil engineering
- transmitting
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- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は土木工事の掘削推進機械に付設される障害物
探知装置に関し、推進方向前方に存在する埋設物等の障
害物の探知能力を向上させるようにしたものである。
探知装置に関し、推進方向前方に存在する埋設物等の障
害物の探知能力を向上させるようにしたものである。
（従来の技術）
土木掘削推進機械用障害物探知装置は、電磁波を土中に
発射することによって、障害物からの反射波を受信し、
障害物を探知するようにしたものである。
発射することによって、障害物からの反射波を受信し、
障害物を探知するようにしたものである。
第４図は、このような土木掘削推進機械用障害物探知装
置の従来例を示している。同図において、１は土木掘削
推進機推進管（以下、単に推進管という）であり、推進
管の土庄によって破損しない強度を保持するため、土木
掘削推進機の筐体と同質のステンレス鋼等からなる金属
で作製されている。また、推進管１の先端の前面部材３
は、金属を用いると電磁波の反射が生じて障害物の探知
が困難となるため、電磁波の透過特性に優れた電波透過
材が使用されている。電波透過材としては、土中の平均
比誘電率とほぼ同じ比誘電率を有するＦＲＰ材等が用い
られ、且つ金属製の推進管１と同程度の機械的強度とす
るため適宜に厚く形成されている。４は送・受信アンテ
ナであり、アンテす回転部５により、推進管１の管軸を
中心として回転可能で且つその管軸に対し一定の傾斜角
が与えられている。６は送・受信アンテナ４を回転させ
るモータ及び減速ギヤ手段を備えたアンテナ駆動部、７
はアンテナ回転を制御する制御部、８は推進方向制御機
構、９は障害物、１１は送信波、１２は反射波である。
置の従来例を示している。同図において、１は土木掘削
推進機推進管（以下、単に推進管という）であり、推進
管の土庄によって破損しない強度を保持するため、土木
掘削推進機の筐体と同質のステンレス鋼等からなる金属
で作製されている。また、推進管１の先端の前面部材３
は、金属を用いると電磁波の反射が生じて障害物の探知
が困難となるため、電磁波の透過特性に優れた電波透過
材が使用されている。電波透過材としては、土中の平均
比誘電率とほぼ同じ比誘電率を有するＦＲＰ材等が用い
られ、且つ金属製の推進管１と同程度の機械的強度とす
るため適宜に厚く形成されている。４は送・受信アンテ
ナであり、アンテす回転部５により、推進管１の管軸を
中心として回転可能で且つその管軸に対し一定の傾斜角
が与えられている。６は送・受信アンテナ４を回転させ
るモータ及び減速ギヤ手段を備えたアンテナ駆動部、７
はアンテナ回転を制御する制御部、８は推進方向制御機
構、９は障害物、１１は送信波、１２は反射波である。
そして、土木掘削推進機の推進方向前方に電磁波を送信
し、土とは電気的特性（比誘電率）の異なる障害物等か
らの反射波を受信することによって、障害物９の探知を
行っている。このとき、定の傾斜角が与えられた送・受
信アンテナ４を制御部７及びアンテナ駆動部６により回
転させながら電磁波を発射することによって、障害物９
からの反射波１２の受信を行い、土木掘削推進機の前方
を広範囲に探知するようにしている。
し、土とは電気的特性（比誘電率）の異なる障害物等か
らの反射波を受信することによって、障害物９の探知を
行っている。このとき、定の傾斜角が与えられた送・受
信アンテナ４を制御部７及びアンテナ駆動部６により回
転させながら電磁波を発射することによって、障害物９
からの反射波１２の受信を行い、土木掘削推進機の前方
を広範囲に探知するようにしている。
（発明が解決しようとする課題）
従来の土木掘削推進機械用障害物探知装置では、送・受
信アンテナ４に一定の傾斜角を与えて回転させるように
し、これに加えて電磁波はある範囲の放射角度を有する
ことから、送・受信アンテナ４における送信アンテナ部
から発射される電磁波は一定の拡がり角度で放射される
。このため金属で作製された推進管１の管部先端近傍に
電磁波が当たることによって、障害物探知に悪影響を与
える反射が生じる。即ち、従来の土木掘削推進機械用障
害物探知装置はこの電磁波の拡がりによる推進管１の管
部先端近傍からの反射を防止する構造となっていなかっ
たので、障害物９の探知を行った場合の受信波形は、第
５図に示すように、縦軸を反射時間とすると、電波透過
材製の前面部材３と接続されている推進管１先端部の金
属部分からの反射波Ｒが生じ、これが多重反射となり、
本来の障害物９からの受信波に影響を与える。このため
、同図中、矢印の位置にあるべき障害物９からの反射波
Ｐが、推進管１の管部先端近傍の金属部分からの反射波
Ｒと重なって障害物９の反射波Ｐの区別ができなくなり
、障害物９の探知が困難になるという問題があった。
信アンテナ４に一定の傾斜角を与えて回転させるように
し、これに加えて電磁波はある範囲の放射角度を有する
ことから、送・受信アンテナ４における送信アンテナ部
から発射される電磁波は一定の拡がり角度で放射される
。このため金属で作製された推進管１の管部先端近傍に
電磁波が当たることによって、障害物探知に悪影響を与
える反射が生じる。即ち、従来の土木掘削推進機械用障
害物探知装置はこの電磁波の拡がりによる推進管１の管
部先端近傍からの反射を防止する構造となっていなかっ
たので、障害物９の探知を行った場合の受信波形は、第
５図に示すように、縦軸を反射時間とすると、電波透過
材製の前面部材３と接続されている推進管１先端部の金
属部分からの反射波Ｒが生じ、これが多重反射となり、
本来の障害物９からの受信波に影響を与える。このため
、同図中、矢印の位置にあるべき障害物９からの反射波
Ｐが、推進管１の管部先端近傍の金属部分からの反射波
Ｒと重なって障害物９の反射波Ｐの区別ができなくなり
、障害物９の探知が困難になるという問題があった。
そこで、この発明は、推進管の前端面とともに管部先端
近傍からの電磁波の反射を防止して障害物の探知能力を
高めることのできる土木掘削推進機械用障害物探知装置
を提供することを目的とする。
近傍からの電磁波の反射を防止して障害物の探知能力を
高めることのできる土木掘削推進機械用障害物探知装置
を提供することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
この発明は上記課題を解決するために、土中を掘削推進
する土木掘削推進機械における推進管の先端部に、推進
方向前方に所定の拡がり角度で電磁波を送信し障害物か
らの反射波を受信する送・受信アンテナを内装してなる
土木掘削推進機械用障害物探知装置であって、前記推進
管の前端面及び先端から前記拡がり角度に対応した所定
長さ範囲の管部の部分を、所要の機械的強度を有する電
波透過材で形成してなることを要旨とする。
する土木掘削推進機械における推進管の先端部に、推進
方向前方に所定の拡がり角度で電磁波を送信し障害物か
らの反射波を受信する送・受信アンテナを内装してなる
土木掘削推進機械用障害物探知装置であって、前記推進
管の前端面及び先端から前記拡がり角度に対応した所定
長さ範囲の管部の部分を、所要の機械的強度を有する電
波透過材で形成してなることを要旨とする。
（作用）
探知装置本体が必要以上に大きくならないこと、及び土
木掘削推進機の方向制御に影響を与えないこと等の条件
を基に、推進管の先端から電磁波の拡がり角度に対応し
た所定長さ範囲の管部の部分が、所要の機械的強度を有
する電波透過材で形成される。したがって推進管の前端
面及び管部先端近傍での電磁波の反射が防止されて推進
方向の前方に所定の拡がり角度で電磁波が送信され、ま
た、この所定の拡がり角度範囲における障害物からの反
射波が確実に捉えられて障害物の探知能力が顕著に高め
られる。
木掘削推進機の方向制御に影響を与えないこと等の条件
を基に、推進管の先端から電磁波の拡がり角度に対応し
た所定長さ範囲の管部の部分が、所要の機械的強度を有
する電波透過材で形成される。したがって推進管の前端
面及び管部先端近傍での電磁波の反射が防止されて推進
方向の前方に所定の拡がり角度で電磁波が送信され、ま
た、この所定の拡がり角度範囲における障害物からの反
射波が確実に捉えられて障害物の探知能力が顕著に高め
られる。
（実施例）
以下、この発明の実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。
て説明する。
なお、第１図において前記第４図における機器及び部材
等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。
等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。
この実施例では、推進管１の先端から、送・受信アンテ
ナ４における送信アンテナ部から発射される電磁波の拡
がり角度に対応した長さ範囲の部分が、厚さＬｌの前面
部材３と同材質の電波透過材製管部２で形成されている
。この電波透過材製管部２は、推進管先端部に電波透過
材製の部材を取付けることによって装置本体が必要以上
に太きくならないこと、及び土木掘削推進機の方向制御
に影響を与えないように必要以上の長さのものをつけて
先端部を重くしないことの二つの条件を基に、次のよう
に所定の長さ範囲に規定されている。
ナ４における送信アンテナ部から発射される電磁波の拡
がり角度に対応した長さ範囲の部分が、厚さＬｌの前面
部材３と同材質の電波透過材製管部２で形成されている
。この電波透過材製管部２は、推進管先端部に電波透過
材製の部材を取付けることによって装置本体が必要以上
に太きくならないこと、及び土木掘削推進機の方向制御
に影響を与えないように必要以上の長さのものをつけて
先端部を重くしないことの二つの条件を基に、次のよう
に所定の長さ範囲に規定されている。
即ち、送・受信アンテナ４を、推進管１の管軸に対し一
定の傾斜角φを与えて回転させた場合、送信アンテナ部
からでた電磁波は送・受信アンテナ４の傾斜角度φ及び
指向性に応じた拡がりをもって放射される。ここで第１
図に示すように送・受信アンテナ４の最大径をｔとして
送信アンテナ部から放射される電磁波の拡がり角をθ、
アンテナ回転部５が推進管１の管軸となす偏角をφ、さ
らに推進管１先端側の内径をｒとすれば、送信アンテナ
部から発射される電磁波が推進管先端部近傍からの反９
・Ｉを受けないようにするための電波透過材製管部２の
長さＬ２は、Ｌ２＞ＬＭの範囲に定められる。ここにＬ
Ｍは次式で求められる。
定の傾斜角φを与えて回転させた場合、送信アンテナ部
からでた電磁波は送・受信アンテナ４の傾斜角度φ及び
指向性に応じた拡がりをもって放射される。ここで第１
図に示すように送・受信アンテナ４の最大径をｔとして
送信アンテナ部から放射される電磁波の拡がり角をθ、
アンテナ回転部５が推進管１の管軸となす偏角をφ、さ
らに推進管１先端側の内径をｒとすれば、送信アンテナ
部から発射される電磁波が推進管先端部近傍からの反９
・Ｉを受けないようにするための電波透過材製管部２の
長さＬ２は、Ｌ２＞ＬＭの範囲に定められる。ここにＬ
Ｍは次式で求められる。
ＬＭ＝ ［ｒ （ｔ ／ ２） Ｘ Ｃ□Ｓφ］×［
・ｌ／ｌａｎφ−１／ｊａｎ（φ＋θ）］・・・（１） そこで、金属製推進管の管部先端部の一部を〈１）式及
び土庄による推進管の強度に基づき電波透過材製の一定
の長さ及び厚さを有する電波透過材製管部２とすること
により、土圧に対し十分な強度を保持し、且つ推進管の
管部先端近傍からの電磁波の反射を防止することができ
る。
・ｌ／ｌａｎφ−１／ｊａｎ（φ＋θ）］・・・（１） そこで、金属製推進管の管部先端部の一部を〈１）式及
び土庄による推進管の強度に基づき電波透過材製の一定
の長さ及び厚さを有する電波透過材製管部２とすること
により、土圧に対し十分な強度を保持し、且つ推進管の
管部先端近傍からの電磁波の反射を防止することができ
る。
この実施例の土木掘削推進機械用障害物探知装置は、推
進管の前端面及び管部先端部の一部を、前面部材３及び
電波透過材製管部２によりＦＲＰ材等の電波透過材で形
成したので、推進管先端部での電磁波の反射が防止され
て障害物からの反射波を確実に捉えることができ、探知
能力を高めることが可能となる。
進管の前端面及び管部先端部の一部を、前面部材３及び
電波透過材製管部２によりＦＲＰ材等の電波透過材で形
成したので、推進管先端部での電磁波の反射が防止され
て障害物からの反射波を確実に捉えることができ、探知
能力を高めることが可能となる。
第２図は、送・受信アンテナ４における受信アンテナ部
の受信波形を示している。
の受信波形を示している。
第２図（ａ）は探知装置前方７０ｃｍの土中位置に、障
害物として７５ｍｍφ鋼管を置いたとき、その鋼管から
の反射波Ｐてあり、送・受信アンテナ４をある回転角度
に固定したときの反射波Ｐの受信波形である。この鋼管
からの反射波Ｐは電磁波の伝播速度に関する次の式から
確認することができる。
害物として７５ｍｍφ鋼管を置いたとき、その鋼管から
の反射波Ｐてあり、送・受信アンテナ４をある回転角度
に固定したときの反射波Ｐの受信波形である。この鋼管
からの反射波Ｐは電磁波の伝播速度に関する次の式から
確認することができる。
Ｖ−Ｃ／ε′４ ・・
・（２〉Ｔ−２Ｌ・ε鴫／Ｃ・・・（３） ここに、 ｖ：電磁波が媒質中を進む速度、 Ｃ：先の速度、 ε：媒質中における比誘電率、 Ｔ：電磁波の往復時間、 Ｌ：埋設物までの距離。
・（２〉Ｔ−２Ｌ・ε鴫／Ｃ・・・（３） ここに、 ｖ：電磁波が媒質中を進む速度、 Ｃ：先の速度、 ε：媒質中における比誘電率、 Ｔ：電磁波の往復時間、 Ｌ：埋設物までの距離。
即ち、土中における鋼管の位置は（３）式の電磁波の往
復時間Ｔを算出することによって確認することができる
。
復時間Ｔを算出することによって確認することができる
。
第２図（ｂ）はアンテナを３６０’回転し、２°毎に土
中からの反射情報を採取したときの鋼管からの反射波を
示している。このとき、埋設鋼管からの反射波の受信強
度は送・受信アンテナ４を埋設鋼答に対して水平偏波し
た時最大となる。したがって送・受信アンテナ４を回転
した場合、図のように１８０°の位相毎の位置に２カ所
、鋼管からの反射波が得られる。
中からの反射情報を採取したときの鋼管からの反射波を
示している。このとき、埋設鋼管からの反射波の受信強
度は送・受信アンテナ４を埋設鋼答に対して水平偏波し
た時最大となる。したがって送・受信アンテナ４を回転
した場合、図のように１８０°の位相毎の位置に２カ所
、鋼管からの反射波が得られる。
また、第３図は探知装置の前方７Ｑｃｍの土質山砂の中
に７５ｍｍφ鋼管を置き、電波透過材製管部２の長さを
変化させたときの推進管１の金属部分からの反射波Ｒ，
と、鋼管からの反射波Ｐ１のピーク値とをそれぞれデシ
ベル表示したものである。この場合、推進管の管部先端
近傍を電波透過材に置替え、その長さを変えても前方７
０ｃｍの位置にある７５ｍｍφ鋼管からの反射波Ｐ１の
強度はほぼ同じレベルを示す。しかし、Ｌ２くＬＭの範
囲においては、推進管金属部分からの反射波Ｒ１のレベ
ルが７５ｍｍφ鋼管の反射波Ｐ。
に７５ｍｍφ鋼管を置き、電波透過材製管部２の長さを
変化させたときの推進管１の金属部分からの反射波Ｒ，
と、鋼管からの反射波Ｐ１のピーク値とをそれぞれデシ
ベル表示したものである。この場合、推進管の管部先端
近傍を電波透過材に置替え、その長さを変えても前方７
０ｃｍの位置にある７５ｍｍφ鋼管からの反射波Ｐ１の
強度はほぼ同じレベルを示す。しかし、Ｌ２くＬＭの範
囲においては、推進管金属部分からの反射波Ｒ１のレベ
ルが７５ｍｍφ鋼管の反射波Ｐ。
のそれよりも非常に大きくなるため、送・受信アンテナ
４を回転したときの鋼管からの、水平検波による反射の
差が出ないので鋼管からの反射波を捉えることができな
い。一方、推進管金属部分の長さがＬ２ ＞ＬＭの範囲
になると、推進管金属部分からの反対波Ｒ１の強度が弱
くなり、７５ｍｍφ鋼管からの反射波Ｐ１に与える影響
が小さくなるため、７５ｍｍφ鋼管からの反射波Ｐ、を
確実に捉えることができる。したがって推進管の管部先
端部を（１）式で示すＬ２ ＞ＬＭを満足する長さの電
波透過材製管部２とすることによって、推進管金属部分
からの反射によるノイズを低下させ、先端部前方の障害
物からの反射信号の受信レベルを向上させることができ
、探知能力を顕著に高めることが可能となる。
４を回転したときの鋼管からの、水平検波による反射の
差が出ないので鋼管からの反射波を捉えることができな
い。一方、推進管金属部分の長さがＬ２ ＞ＬＭの範囲
になると、推進管金属部分からの反対波Ｒ１の強度が弱
くなり、７５ｍｍφ鋼管からの反射波Ｐ１に与える影響
が小さくなるため、７５ｍｍφ鋼管からの反射波Ｐ、を
確実に捉えることができる。したがって推進管の管部先
端部を（１）式で示すＬ２ ＞ＬＭを満足する長さの電
波透過材製管部２とすることによって、推進管金属部分
からの反射によるノイズを低下させ、先端部前方の障害
物からの反射信号の受信レベルを向上させることができ
、探知能力を顕著に高めることが可能となる。
［発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、推進管の前端
面及び先端から電磁波の拡がり角度に対応した所定長さ
範囲の管部の部分を所要の機械的強度を有する電波透過
材で形成したため、推進管の前端面及び管部先端近傍て
の電磁波の反射が防止されて推進方向前方に所定の拡が
り角度で電磁波が送信され、また、この所定の拡がり角
度範囲における障害物からの反射波が確実に捉えられて
障害物の探知能力を顕著に高めることができるという利
点がある。したがって、土中掘削推進機による埋設物の
破損又は障害物による土中掘削推進機の破損の防止並び
に障害物の事前探知による障害物を回避した掘削推進が
可能となり、土中掘削推進機を用いた土木工事の施工品
質の向上に大きく貢献するものである。
面及び先端から電磁波の拡がり角度に対応した所定長さ
範囲の管部の部分を所要の機械的強度を有する電波透過
材で形成したため、推進管の前端面及び管部先端近傍て
の電磁波の反射が防止されて推進方向前方に所定の拡が
り角度で電磁波が送信され、また、この所定の拡がり角
度範囲における障害物からの反射波が確実に捉えられて
障害物の探知能力を顕著に高めることができるという利
点がある。したがって、土中掘削推進機による埋設物の
破損又は障害物による土中掘削推進機の破損の防止並び
に障害物の事前探知による障害物を回避した掘削推進が
可能となり、土中掘削推進機を用いた土木工事の施工品
質の向上に大きく貢献するものである。
第１図ないし第３図はこの発明に係る土木掘削推進機械
用障害物探知装置の実施例を示すもので、第１図は探知
装置が内装された土木掘削推進機の先端部の構造を示す
構成図、第２図は障害物からの反射波の波形例等を示す
探知特性図、第３図は電波透過材製管部の長さを変化さ
せたときの障害物からの反射波及び推進管金属部分から
の反射波の受信強度を示す特性図、第４図は従来の土木
掘削推進機械用障害物探知装置を示す構成図、第５図は
上記従来例による受信波形を示す波形図である。 １：土木掘削推進機推進管、 ２：電波透過材製管部、 ３：電波透過材製の前面部材、 ４：送・受信アンテナ、 ９：障害物。
用障害物探知装置の実施例を示すもので、第１図は探知
装置が内装された土木掘削推進機の先端部の構造を示す
構成図、第２図は障害物からの反射波の波形例等を示す
探知特性図、第３図は電波透過材製管部の長さを変化さ
せたときの障害物からの反射波及び推進管金属部分から
の反射波の受信強度を示す特性図、第４図は従来の土木
掘削推進機械用障害物探知装置を示す構成図、第５図は
上記従来例による受信波形を示す波形図である。 １：土木掘削推進機推進管、 ２：電波透過材製管部、 ３：電波透過材製の前面部材、 ４：送・受信アンテナ、 ９：障害物。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 土中を掘削推進する土木掘削推進機械における推進管の
先端部に、推進方向前方に所定の拡がり角度で電磁波を
送信し障害物からの反射波を受信する送・受信アンテナ
を内装してなる土木掘削推進機械用障害物探知装置であ
って、 前記推進管の前端面及び先端から前記拡がり角度に対応
した所定長さ範囲の管部の部分を、所要の機械的強度を
有する電波透過材で形成してなることを特徴とする土木
掘削推進機械用障害物探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325723A JP2866912B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 土木掘削推進機械用障害物探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1325723A JP2866912B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 土木掘削推進機械用障害物探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03187499A true JPH03187499A (ja) | 1991-08-15 |
| JP2866912B2 JP2866912B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=18179969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1325723A Expired - Fee Related JP2866912B2 (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 土木掘削推進機械用障害物探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2866912B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006132970A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Ntt Docomo Inc | 比吸収率測定システム及び方法 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1325723A patent/JP2866912B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006132970A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Ntt Docomo Inc | 比吸収率測定システム及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2866912B2 (ja) | 1999-03-08 |
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