(57)【要約】【課題】捨石投入毎にその前後の客観的な水底部形状予測に基づきグラブバケットを最適な捨石投入位置に誘導できる捨石材の投入支援装置及び捨石材の投入方法の提供。【解決手段】グラブ位置計測ユニット１０と、捨石材８，８...の予測堆積形状を算出し、グラブバケット６の位置に基づいて予測堆積形状と既存の水底部形状とを合成して予測水底部形状を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、予測水底部形状を表示する表示器Ｍと、投入時を検出する投入タイミング検出器２４とを備え、表示器Ｍには、水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示し、投入タイミング検出器２４による捨石材投入を検出した後は書き換えられた新たな既存の水底部形状及び新たな水底部形状に基づき水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示するようにした。【選択図】図４
2015200116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に回動可能に支持されたジブと、該ジブに吊り持ちさせたグラブバケットとを備えたクレーン船を使用し、前記グラブバケットで複数回にわたって水底に捨石材を投入する作業を支援するための捨石材の投入支援装置であって、
前記グラブバケットの位置を計測するグラブ位置計測ユニットと、
前記グラブバケットから投入される捨石材の予測堆積形状を捨石材投入水域の流向及び流速に基づいて算出し、前記計測されたグラブバケットの位置に基づいて前記予測堆積形状と既存の水底部形状とを合成して予測水底部形状を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、
該演算により予測された予測水底部形状を表示する表示器と、
前記捨石材の実際の投入時を検出する投入タイミング検出器と、
を備え、
前記水底部形状予測用演算ユニットには、前記捨石材の投入を前記投入タイミング検出器が検知した際に前記予測水底部形状に既存の水底部形状を書き換える書き換え手段を備え、
前記表示器には、前記水底部形状予測用演算ユニットによって予測された予測水底部形状を随時表示し、前記投入タイミング検出器によって捨石材投入を検出した後は前記書き換えられた新たな既存の水底部形状に基づき予測された予測水底部形状を随時表示するようにしたことを特徴としてなる捨石材の投入支援装置。
【請求項２】
前記水底部形状予測用演算ユニットには、前記計測された捨石材の投入水域の流向及び流速と、予め設定された捨石材の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測する粒度別予測手段と、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される捨石材の予測堆積形状を算出する合成演算手段とを備え、前記粒度別予測手段は、所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の捨石材の予測堆積形状を前の水深区域における捨石材の堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより前記粒度別予測堆積形状を予測するようにした請求項１に記載の捨石材の投入支援装置。
【請求項３】
前記捨石材投入水域の流向及び流速を随時計測する流向流速計を備え、前記水底部形状予測用演算ユニットは、該計測した流向及び流速に基づいて前記予測堆積形状を随時算出するようにした請求項１又は２に記載の捨石材の投入支援装置。
【請求項４】
台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に回動可能に支持されたジブと、該ジブに吊り持ちさせたグラブバケットとを備えたクレーン船を使用し、前記グラブバケットで複数回にわたって水底に捨石材を投入する捨石材の投入方法であって、
前記グラブバケットの位置を計測するグラブ位置計測ユニットと、
前記グラブバケットから投入される捨石材の予測堆積形状を捨石材投入水域の流向及び流速に基づいて算出し、前記計測されたグラブバケットの位置に基づいて前記予測堆積形状と既存の水底部形状とを合成して予測水底部形状を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、
該演算により予測された予測水底部形状を表示する表示器と、
前記捨石材の実際の投入時を検出する投入タイミング検出器と、
を備えた捨石材の投入支援装置を使用し、
前記表示器に、前記水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示し、該予測水底部形状に基づき前記グラブバケットを適正な捨石材投入位置まで誘導し、
然る後、前記グラブバケットを解放して前記捨石材を投入することを特徴とする捨石材の投入方法。
【請求項５】
前記表示器に、前記水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示しつつ前記グラブバケットを誘導し、前記投入タイミング検出器によって捨石材投入を検出した後は前記書き換えられた新たな既存の水底部形状に基づき予測された予測水底部形状を随時表示し、該新たな水底部形状に基づき予測された予測水底部形状に基づき前記グラブバケットを誘導する請求項４に記載の捨石材の投入方法。
【請求項６】
前記捨石材の投入水域の流向及び流速と、予め設定された捨石材の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測し、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される捨石材の予測堆積形状を算出する請求項４又は５に記載の捨石材の投入方法。
【請求項７】
所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の捨石材の予測堆積形状を前の水深区域における捨石材の堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより前記粒度別予測堆積形状を予測する請求項６に記載の捨石材の投入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に捨石マウンド等の水底マウンドの構築に使用する捨石材の投入支援装置及び捨石材の投入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、捨石マウンドやその他の水底基礎の造成に際しては、底開式の土運船を使用して捨石材を水底に投入する工法の他、グラブ船を使用し、グラブバケットで掴んで捨石材を複数回に分けて水底に投入する工法が知られている。
【０００３】
グラブバケットによる捨石材の投入に際しては、従来、グラブ船の船縁より作業員がレッド等を用いて所定の頻度で捨石材投入後の測量を行い、その測量結果から作業員が捨石マウンド等の水底部形状を想像し、その想像に基づいて捨石投入位置への誘導や投入量を指示していた為、投入を指示する作業員及びグラブバケットによる捨石投入作業を行うオペレータに豊富な経験と技術が必要とされるとともに、所定の頻度で捨石投入後の測量を行うため測量作業に多大な労力を要するという問題があった。
【０００４】
そこで、近年においては、レッド等の測量に依らずに、グラブバケットによる捨石投入作業毎に捨石の予測堆積形状を算出し、その予測堆積形状と既存の水底部形状とに基づき予測水底部形状をコンピュータ機器で算出するようにした捨石投入支援装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
この捨石投入支援装置は、ジブ先端部に取り付けられたＧＰＳアンテナを用いてグラブバケットの位置を計測する捨石投入位置検出手段と、グラブバケットから捨石が投入されるタイミングを検出する捨石投入時検出手段と、検出された捨石の投入タイミングに基づき捨石投入毎の捨石の予測堆積形状をガウス分布に基づいて算出し、その予測堆積形状と捨石投入位置と既存の水底部形状とに基づいて水底捨石マウンド形状を予測する水底マウンド形状予測手段と、その結果を表示するモニター等の表示器とを備え、捨石投入作業後に予測した水底部形状を表示器に表示するようになっている。
【０００６】
また、従来では、このような捨石投入作業に先立ち、事前に入力された捨石投入条件及び投入回数からガウス分布に基づき捨石マウンドの形状を演算し、グラブ位置情報と海水底地形情報とから海水底地盤上に堆積形成される水底マウンドの形状をシミュレーションするための装置及び方法も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−０２４４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の如き従来の捨石投入作業前のシミュレーションでは、設定された投入回数及び投入条件に基づき全工程通じて又は日毎、エリア毎等のように複数回にわたる捨石材投入分の結果をまとめて予測するものであるので、捨石投入毎に刻々と変わる捨石投入水域の流向・流速等の諸条件が反映されず、当該シミュレーション結果と実際の水底部形状との間に差異が生じる虞があり、このシミュレーション結果に基づきグラブバケットを誘導すると所望の水底部形状が得られない虞があった。
【０００９】
一方、従来の捨石投入支援装置では、捨石投入後の予測水底部形状を予測するものであるので、捨石を投入する前にその投入位置における流向・流速等の諸条件に起因してその捨石投入によって水底部形状がどのように変化するかをリアルタイムに予測（シミュレーション）することができないため、所望の水底部形状を得るために捨石をどこに投入すればよいかの判断、即ち、グラブバケットをどこに誘導するかは、上述の事前シミュレーションに基づくか、或いは、捨石投入毎に前回投入後の予測された水底部形状に基づきオペレータやその他の作業員が経験や勘により判断するしかなかった。
【００１０】
また、従来の技術では、投入される全捨石材の平均粒径に基づいて捨石材の水底部における堆積形状を演算により予測していたが、実際に投入される捨石材が一定範囲内で様々な粒径を有し、その沈下過程において予測したように画一的な挙動を示さないことから、捨石材の予測堆積形状と捨石材投入後の実際の堆積形状とに差が生じていた。
【００１１】
特に、グラブバケットによって複数回に亘って捨石投入を行う場合においては、グラブバケットによる投入作業毎の予測捨石堆積形状と実際の形状とに誤差が生じると、その誤差が蓄積されて誤差が大きくなるという問題があり、グラブバケットによる投入作業毎に精密で客観的な水底部形状の予測が求められている。
【００１２】
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、捨石投入毎にその前後の客観的な水底部形状予測に基づきグラブバケットを最適な捨石投入位置に誘導できる捨石材の投入支援装置及び捨石材の投入方法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に回動可能に支持されたジブと、該ジブに吊り持ちさせたグラブバケットとを備えたクレーン船を使用し、前記グラブバケットで複数回にわたって水底に捨石材を投入する作業を支援するための捨石材の投入支援装置であって、前記グラブバケットの位置を計測するグラブ位置計測ユニットと、前記グラブバケットから投入される捨石材の予測堆積形状を捨石材投入水域の流向及び流速に基づいて算出し、前記計測されたグラブバケットの位置に基づいて前記予測堆積形状と既存の水底部形状とを合成して予測水底部形状を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、該演算により予測された予測水底部形状を表示する表示器と、前記捨石材の実際の投入時を検出する投入タイミング検出器と、を備え、前記水底部形状予測用演算ユニットには、前記捨石材の投入を前記投入タイミング検出器が検知した際に前記予測水底部形状に既存の水底部形状を書き換える書き換え手段を備え、前記表示器には、前記水底部形状予測用演算ユニットによって予測された予測水底部形状を随時表示し、前記投入タイミング検出器によって捨石材投入を検出した後は前記書き換えられた新たな既存の水底部形状に基づき予測された予測水底部形状を随時表示するようにした捨石材の投入支援装置にある。
【００１４】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記水底部形状予測用演算ユニットには、前記捨石材投入水域の流向及び流速と、予め設定された捨石材の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測する粒度別予測手段と、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される捨石材の予測堆積形状を算出する合成演算手段とを備え、前記粒度別予測手段は、所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の捨石材の予測堆積形状を前の水深区域における捨石材の堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより前記粒度別予測堆積形状を予測するようにしたことにある。
【００１５】
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記捨石材投入水域の流向及び流速を随時計測する流向流速計を備え、前記水底部形状予測用演算ユニットは、該計測した流向及び流速に基づいて前記予測堆積形状を随時算出するようにしたことにある。
【００１６】
請求項４に記載の発明の特徴は、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に回動可能に支持されたジブと、該ジブに吊り持ちさせたグラブバケットとを備えたクレーン船を使用し、前記グラブバケットで複数回にわたって水底に捨石材を投入する捨石材の投入方法であって、前記グラブバケットの位置を計測するグラブ位置計測ユニットと、前記グラブバケットから投入される捨石材の予測堆積形状を捨石材投入水域の流向及び流速に基づいて算出し、前記計測されたグラブバケットの位置に基づいて前記予測堆積形状と既存の水底部形状とを合成して予測水底部形状を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、該演算により予測された予測水底部形状を表示する表示器と、前記捨石材の実際の投入時を検出する投入タイミング検出器と、を備えた捨石材の投入支援装置を使用し、前記表示器に、前記水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示し、該予測水底部形状に基づき前記グラブバケットを適正な捨石材投入位置まで誘導し、然る後、前記グラブバケットを解放して前記捨石材を投入する捨石材の投入方法にある。
【００１７】
請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記表示器に、前記水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示しつつ前記グラブバケットを誘導し、前記投入タイミング検出器によって捨石材投入を検出した後は前記書き換えられた新たな既存の水底部形状に基づき予測された予測水底部形状を随時表示し、該新たな水底部形状に基づき予測された予測水底部形状に基づき前記グラブバケットを誘導することにある。
【００１８】
請求項６に記載の発明の特徴は、請求項４又は５の構成に加え、前記捨石材投入水域の流向及び流速と、予め設定された捨石材の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測し、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される捨石材の予測堆積形状を算出することにある。
【００１９】
請求項７に記載の発明の特徴は、請求項６の構成に加え、所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の捨石材の予測堆積形状を前の水深区域における捨石材の堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより前記粒度別予測堆積形状を予測することにある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る捨石材の投入支援装置は、上述したように、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に回動可能に支持されたジブと、該ジブに吊り持ちさせたグラブバケットとを備えたクレーン船を使用し、前記グラブバケットで複数回にわたって水底に捨石材を投入する作業を支援するための捨石材の投入支援装置であって、前記グラブバケットの位置を計測するグラブ位置計測ユニットと、前記グラブバケットから投入される捨石材の予測堆積形状を捨石材投入水域の流向及び流速に基づいて算出し、前記計測されたグラブバケットの位置に基づいて前記予測堆積形状と既存の水底部形状とを合成して予測水底部形状を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、該演算により予測された予測水底部形状を表示する表示器と、前記捨石材の実際の投入時を検出する投入タイミング検出器と、を備え、前記水底部形状予測用演算ユニットには、前記捨石材の投入を前記投入タイミング検出器が検知した際に前記予測水底部形状に既存の水底部形状を書き換える書き換え手段を備え、前記表示器には、前記水底部形状予測用演算ユニットによって予測された予測水底部形状を随時表示し、前記投入タイミング検出器によって捨石材投入を検出した後は前記書き換えられた新たな既存の水底部形状に基づき予測された予測水底部形状を随時表示するようにしたことにより、捨石材を投入する前にその都度流向・流速データに基づいてリアルタイムに客観的な水底部形状を予測することができ、その結果に基づいてグラブバケットを誘導でき、且つ、捨石投入毎に精度の高い水底部形状を予測することができる。
【００２１】
また、本発明においては、前記水底部形状予測用演算ユニットには、前記捨石材投入水域の流向及び流速と、予め設定された捨石材の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測する粒度別予測手段と、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される捨石材の予測堆積形状を算出する合成演算手段とを備え、前記粒度別予測手段は、所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の捨石材の予測堆積形状を前の水深区域における捨石材の堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより前記粒度別予測堆積形状を予測するようにしたことにより、粒径が捨石材の落下挙動に与える影響を考慮し、実際の水底マウンド形状に近い精度の高い予測結果を得ることができる。
【００２２】
更に、本発明においては、前記捨石材投入水域の流向及び流速を随時計測する流向流速計を備え、前記水底部形状予測用演算ユニットは、該計測した流向及び流速に基づいて前記予測堆積形状を随時算出するようにしたことにより、予測堆積形状及び予測水底部形状にリアルタイムな流向流速を反映させることができ、効率よく捨石材を投入することができる。
【００２３】
また、本発明に係る捨石材の投入方法では、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、該クレーン旋回部に回動可能に支持されたジブと、該ジブに吊り持ちさせたグラブバケットとを備えたクレーン船を使用し、前記グラブバケットで複数回にわたって水底に捨石材を投入する捨石材の投入方法であって、前記グラブバケットの位置を計測するグラブ位置計測ユニットと、前記グラブバケットから投入される捨石材の予測堆積形状を捨石材投入水域の流向及び流速に基づいて算出し、前記計測されたグラブバケットの位置に基づいて前記予測堆積形状と既存の水底部形状とを合成して予測水底部形状を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、該演算により予測された予測水底部形状を表示する表示器と、前記捨石材の実際の投入時を検出する投入タイミング検出器と、を備えた捨石材の投入支援装置を使用し、前記表示器に、前記水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示し、該予測水底部形状に基づき前記グラブバケットを適正な捨石材投入位置まで誘導し、然る後、前記グラブバケットを解放して前記捨石材を投入することにより、石等からなる捨石材を投入する前にその都度流向・流速等のリアルタイムなデータに基づいて客観的な水底部形状を予測でき、その結果に基づいてグラブバケットを誘導するので、無駄の少ない効率的な石等からなる捨石材投入ができる。
【００２４】
また、本発明において、前記表示器に、前記水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状を随時表示しつつ前記グラブバケットを誘導し、前記投入タイミング検出器によって捨石材投入を検出した後は前記書き換えられた新たな既存の水底部形状に基づき予測された予測水底部形状を随時表示し、該新たな水底部形状に基づき予測された予測水底部形状に基づき前記グラブバケットを誘導することにより、常に新しい予測水底部形状に基づいて適正な位置に捨石材を無駄なく投入できる。
【００２５】
更に本発明において、前記捨石材の投入水域の流向及び流速と、予め設定された捨石材の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状を演算により予測し、該各粒度別予測堆積形状を重ね合わせて前記投入される捨石材の予測堆積形状を算出することにより、精度の高い予測が可能となる。
【００２６】
更にまた、本発明において、所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、該水深区域毎の捨石材の予測堆積形状を前の水深区域における捨石材の堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより前記粒度別予測堆積形状を予測することにより、精度の高い予測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る捨石材の投入支援装置の使用態様の一例を示す平面図である。
【図２】同上の正面図である。
【図３】捨石材の投入支援装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明に係る捨石材の投入方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図４中の粒度別予測堆積形状の算出方法を説明するための堆積形状の概略断面図である。
【図６】水深区域毎の予測堆積形状の算出方法を説明するための概略断面図である。
【図７】予測堆積形状の算出方法を説明するための概略断面図である。
【図８】本発明による予測水底マウンド形状の効果を比較した等高線図であって、（ａ）は本発明方法による等高線図、（ｂ）は粒度を反映させていない場合の等高線図である。
【図９】予測水底マウンド形状の算出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る捨石材の投入支援装置の実施態様を図１〜図４に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はクレーン船である。
【００２９】
クレーン船１は、捨石マウンドやその他の水底基礎等の水底マウンド造成時に使用されるガット船等であって、このクレーン船１のジブ４先端部より繰り出されたワイヤ５の先端に吊り持ちさせたグラブバケット６で石等からなる捨石材を掴み、それを水中に投入する作業を複数回に亘って繰り返すことにより所望の形状の水底マウンド（水底部形状）を造成する。
【００３０】
そして、本発明に係る捨石材の投入支援装置は、このようなクレーン船１にあってグラブバケット６による捨石材の投入作業が効率よく行えるように支援するものである。
【００３１】
クレーン船１は、図１、図２に示すように、台船２上の端部中央に旋回可能に支持されたクレーン旋回部３と、クレーン旋回部３に上下に回動可能に支持されたジブ４と、ジブ４の先端より繰り出されるワイヤ５とを備え、ワイヤ５の先端にグラブバケット６が吊り持ちされている。
【００３２】
また、このクレーン船１は、捨石材が積載される船倉部７を備え、船倉部７内の捨石材８，８...をグラブバケット６で掴み、そのグラブバケット６をクレーン操作により船縁外側に移動させ、所望の位置でグラブバケット６を解放することにより捨石材８，８...を水中に投入するようになっている。
【００３３】
尚、図中符号３０は、ＧＰＳアンテナであって、このＧＰＳアンテナ３０を用いた船体位置計測手段により台船２の位置及び方位を計測できるようになっている。
【００３４】
捨石材の投入支援装置は、グラブバケット６の位置を計測するグラブ位置計測ユニット１０と、捨石材８，８...が投入される水域の流向及び流速に基づいて捨石材８，８...の予測堆積形状５２を算出し、計測されたグラブバケット６の位置に基づいて予測堆積形状５２と既存の水底部形状５１とを合成して予測水底部形状５３を随時演算により予測する水底部形状予測用演算ユニットと、演算により予測された予測水底部形状５３を表示する表示器Ｍと、捨石材の実際の投入時を検出する投入タイミング検出器２４とを備えている。
【００３５】
また、捨石材の投入支援装置は、捨石材８，８...が投入される水域の流向及び流速を随時計測する流向流速計２３を備え、水底部形状予測用演算ユニットは、流向流速計２３により随時計測された流向及び流速に基づいてリアルタイムに捨石材８，８...の予測堆積形状５２を算出するようになっている。
【００３６】
この捨石材の投入支援装置は、例えば、図３に示すように、水底部形状予測用演算ユニット及び表示器を兼ねるコンピュータ機器１４に、グラブ位置計測ユニット１０を構成する各機器、流向流速計２３及び投入タイミング検出器２４がそれぞれ有線又は無線で接続した構成とすることができる。
【００３７】
グラブ位置計測ユニット１０は、例えば、クレーン船１上の任意の位置に着脱可能に固定された走査式レーザ距離計１３と、走査式レーザ距離計１３の位置及び走査式レーザ距離計１３を基点とした所望の向きの真方位を計測するための距離計位置方位計測手段と、物体が計測対象物１８であるかを判別する判別手段と、走査式レーザ距離計１３、距離計位置方位計測手段から送信された情報に基づき演算を行う演算手段とを備えた構成のものを使用する。
【００３８】
走査式レーザ距離計１３は、クレーン船１上の任意の位置、例えば、クレーン旋回部３上に着脱可能に固定され、クレーン旋回部３よりジブ側に向けてクレーン船平面と平行にレーザビーム１１を発射するとともに、レーザビーム１１が走査機構によって、５〜１００Ｈｚの周期で所望の走査角度範囲（最大３００°）を旋回走査し、レーザビーム１１がグラブバケット６又はワイヤ５で反射した際にはその反射ビームを受信し、グラブバケット６又はワイヤ５との間の距離及び走査角度を計測するようになっている。
【００３９】
距離計位置方位計測手段には、例えば、一対のＧＰＳアンテナ２０，２１からなるＧＰＳ方位計１６を使用し、このＧＰＳ方位計１６と走査式レーザ距離計１３との相対位置関係から走査式レーザ距離計１３の位置及び走査式レーザ距離計１３を基点とした所望の向きの真方位を計測する。
【００４０】
そして、このように構成されたグラブ位置計測ユニット１０では、走査式レーザ距離計１３によって計測されたワイヤ５又はグラブバケット６との間の距離及びその計測時の走査角度と、ＧＰＳ方位計１６により計測された走査式レーザ距離計１３の位置及び走査式レーザ距離計１３を基点とした所望の向きの真方位等に基づいてグラブバケット６の水平方向中心位置を算出するようになっている。
【００４１】
尚、本実施例では、演算手段を水底部形状予測用演算ユニット及び表示器を兼ねるコンピュータ機器１４で兼用し、演算手段は、この走査対象部上の各点の水平面位置座標から得られる情報（以下、走査情報という）に基づいて物体が計測対象物（ワイヤ５又はグラブバケット６）であるかを判別する計測対象物判別手段としても機能するようになっている。
【００４２】
また、このグラブ位置計測ユニット１０には、クレーン船１の傾きを計測する傾斜計１５を備え、波浪等によりクレーン船１が傾いた場合、演算手段は、傾斜計１５から送信されたクレーン船１の傾きに基づいてクレーン船１の姿勢を検知し、そのクレーン船１の姿勢情報に対応してクレーン船１の姿勢変位により生じる各計測値の誤差を調整し、グラブバケット６の水平方向位置をより正確に計測できるようにしている。
【００４３】
尚、グラブ位置計測ユニット１０の態様は、グラブバケット６の位置を計測可能であれば上述の実施例に限定されず、例えば、クレーン旋回部に設置したＧＰＳアンテナと、ジブの傾斜角を計測する傾斜計とを備え、このＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測し、そのＧＰＳアンテナの位置・方位とジブの傾斜角とに基づいてジブ先端部の位置を算出し、ジブ先端部の位置に基づきグラブバケットの位置を特定するようにしたものであってもよく、ＧＰＳアンテナをジブ先端部に固定し、そのＧＰＳアンテナの位置に基づきグラブバケット６の位置を特定するようにしたものであってもよい。
【００４４】
流向流速計２３は、別途用意された計測用浮体又はクレーン船１の船底に取り付けられ、捨石材投入水域の所望の水深毎に分割された各層の流向及び流速をそれぞれ随時（リアルタイムに）計測可能な多層流向流速計２３であって、例えば、超音波ドップラー多層流向流速計（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ：以下、ＡＤＣＰと記す）を使用する。
【００４５】
投入タイミング検出器２４は、例えば、グラブバケット６を開閉させる操作用レバーに連動してオン・オフされる検知スイッチを備え、検知スイッチのオン・オフの切り替えによりグラブバケット６の開放、即ち、捨石材８，８...の投入タイミングを検出するようになっている。
【００４６】
水底部形状予測用演算ユニットは、例えば、表示器となるモニターＭを有するノートパソコンやタブレットＰＣを使用し、予測堆積形状５２及び予測水底部形状５３を演算により予測し、その演算結果を記憶部に記憶するようになっている。
【００４７】
また、水底部形状予測用演算ユニットには、捨石材の投入を検知した際に予測水底部形状５３に既存の水底部形状を書き換える書き換え手段を備え、表示器には、水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状５３を随時表示し、投入タイミング検出器２４による捨石材投入を検出した際には、その後、書き換えられた新たな既存の水底部形状及び新たな水底部形状に基づき水底部形状予測用演算ユニットによって予測された予測水底部形状を随時表示するようになっている。
【００４８】
予測堆積形状５２の予測演算に関しては、水深、潮流、投入量、比重等の各種パラメータによって異なる堆積形状モデルを複数種作成しておき、水底部形状予測用演算ユニットは、グラブバケット６の位置からその位置における水深を検出し、条件に適した堆積形状モデルを適宜選択するようになっている。
【００４９】
また、水底部形状予測用演算ユニットには、捨石材投入水域の流向及び流速と、予め設定された捨石材の粒度分布とに基づき所望の粒度範囲毎に粒度別予測堆積形状５２を演算により予測する粒度別予測手段と、各粒度別予測堆積形状５２を重ね合わせて投入される捨石材の予測堆積形状５２を算出する合成演算手段とを備えている。
【００５０】
この粒度別予測手段は、所望の水深毎に等分割してなる複数の水深区域を設定し、水深区域毎の捨石材の予測堆積形状５２を前の水深区域における捨石材の堆積形状に基づいて水深の浅い側から逐次予測することにより粒度別予測堆積形状５２を予測するようにしている。
【００５１】
次に、上述の投入支援装置を使用した捨石材の投入方法について、図４〜図９に基づいて説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
まず、事前準備として、水底部形状予測用演算ユニットを構成するコンピュータ機器１４に、捨石材８，８...の投入条件、本実施例においては、グラブバケット６の容量（バケット容量）、グラブバケット６の掴み量（バケット容量に対する実際に掴まれる捨石材８，８...の割合）、捨石材８，８...の粒度分布及びオレンジバケット６のバケット開度等を入力する（Ｓ１）。
【００５３】
また、その他の事前準備としては、既存の水底Ａの地盤高を実際に測量し、その測量結果を初期の既存の水底部形状５１としてコンピュータ機器１４に設定する（Ｓ２）。
【００５４】
次に、本装置を使用して実際に捨石材８，８...を投入するには、まず、グラブ位置計測ユニット１０及び流向流速計２３による計測を開始し、そのグラブ位置計測ユニット１０により計測されたグラブバケット６の位置及びＧＰＳアンテナ３０を用いた船体位置計測手段によって計測された台船２の位置及び方位に基づいて台船２及びグラブバケット６を所望の位置に誘導する（Ｓ３）。
【００５５】
その際、水底部形状予測用演算ユニットを構成するコンピュータ機器１４には、グラブバケット６の位置及び捨石投入域の流向流速の計測データが随時に送信され（Ｓ４，Ｓ５）、水底部形状予測用演算ユニットは、その計測されたグラブバケット６の位置に基づいて予測堆積形状５２を予測し、その予測堆積形状５２と既存の水底部形状５１とを合成して予測水底部形状５３を随時演算により予測し、表示器であるモニターＭにその結果をコンタ図等で表示する。
【００５６】
また、この予測水底部形状５３は、グラブバケット６の移動毎に更新され、その時の投入水域の流向・流速、その位置の水深等を反映した新しい予測結果が表示される。
【００５７】
予測水底部形状５３の算出は、まず、水底部形状予測用演算ユニットが計測されたグラブバケット６の位置に基づいてその位置の水深ｈを予め設定された既存の水底部形状５１（既存の地盤高）に基づき算出し設定する（Ｓ６）。
【００５８】
その際、水底部形状予測用演算ユニットは、水深、潮流、投入量、比重等の各種パラメータに適した堆積形状モデルを予め作成された予測堆積形状モデルの一覧（堆積予測テーブル）より適宜選択する。
【００５９】
そして、コンピュータ機器１４では、予め設定された捨石材８，８...の投入条件と、送信されたグラブバケット６の位置と、捨石材投入水域の流向及び流速とに基づき所望の粒度範囲毎の捨石材８，８...の粒度別予測堆積形状５４ａ〜５４ｄを順次演算により予測する（Ｓ７）。
【００６０】
各粒度範囲（平均粒径ｄｎ）の粒度別予測堆積形状５４ａ〜５４ｄの予測は、図６に示すように、まずグラブバケット６位置における水深ｈを所望の水深毎に等分割した複数の水深区域Δｈ１〜Δｈｎを設定する（Ｓ７−１）。尚、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎは、多層流向流速計２３の計測対象となる各層に合わせて設定することが好ましい。
【００６１】
次に、水深区域Δｈ１〜Δｈｎ毎の捨石材８，８...の堆積形状５４ａ〜５４ｄを前の水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける捨石材８，８...の堆積形状に基づいて水深ｈの浅い側から逐次予測し、最終的に水底部における堆積形状を予測する（Ｓ７−２）。
【００６２】
即ち、水深ｈ方向に等分割された各水深区域Δｈ１〜Δｈｎでの捨石材８，８...の散乱分散特性が所定のモデルでそれぞれ近似できることから、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける捨石材８，８...の堆積形状５４ａ〜５４ｄの予測にマルコフ・チェーンを適用し、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける捨石材８，８...の落下位置に関する確率分布を前の水深区域Δｈ１〜Δｈｎ−１における捨石材８，８...の落下位置に関する確率分布に基づいて順次算出し、その確率分布と投入される捨石材８，８...の体積との積により各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける捨石材８，８...の堆積形状５５１〜５５ｎを予測する。
【００６３】
そして、最終的に水底Ａにおける捨石材８，８...の落下位置に関する確率分布を算出し、その確率分布と投入される捨石材８，８...の体積との積により水底、即ち、水深区域Δｈｎにおける予測堆積形状５５ｎを予測する。
【００６４】
尚、各水深区域Δｈ１〜Δｈｎにおける捨石の落下位置に関する確率分布５６はグラブバケット６の開口部を所望の値で分割した各位置から捨石材８，８...が個々に投入されるものと想定し、各位置より落下した捨石材１単粒子が所望の位置に落下する確率分布５６ａ〜５６ｍをそれぞれ算出し、その確率分布５６ａ〜５６ｍの重ね合わせにより求める。
【００６５】
また、最も浅い水深区域Δｈ１における捨石材８，８...の堆積形状５５１はグラブバケット６解放時における捨石材８，８...の堆積形状５５０に基づき予測し、グラブバケット６解放時における捨石材８，８...の堆積形状５５０はグラブバケット６の形状等に基づいたモデル形状、例えば、放物線形状に予め設定しておく。
【００６６】
そして、各粒度範囲に属する各捨石材８，８...の潮流等の流れによる移動量を各粒度範囲における捨石材の平均粒径ｄｎと、計測された各層の流向流速とに基づき運動量方程式より求め（Ｓ７−３）、この捨石材８，８...の移動量と水底Ａにおける予測堆積形状５５ｎとに基づいて粒度別予測堆積形状５４ａ〜５４ｄを予測する（Ｓ７−４）。
【００６７】
そして、各粒度範囲についてＳ７−１〜Ｓ７−４の粒度別堆積形状５４ａ〜５４ｄの算出を繰り返し（Ｓ８）、全ての粒度別予測堆積形状５４ａ〜５４ｄの予測が完了した後、全粒度別予測堆積形状５４ａ〜５４ｄを重ね合わせ、捨石材８，８...を投入した際の予測堆積形状５２を予測する（Ｓ９）。
【００６８】
この捨石材８，８...の予測堆積形状５２は、図８（ａ）に示すように、捨石材８，８...の落下挙動に大きな影響を与える粒径に着目し、所望の粒度範囲毎に各粒度別予測堆積形状５４ａ〜５４ｄを算出し、それを重ね合わせて算出するようにしたことにより、図８（ｂ）に示す同一条件で粒度を考慮せずに予測した予測堆積形状５７に比べ、実際の堆積形状に近い形状を想定することができる。
【００６９】
そして、予測された捨石材８，８...の水底部における予測堆積形状５２と既存の水底部形状５１とを合成し、予測水底部形状５３を予測し（Ｓ１０）、この予測水底部形状５３を記憶部に記憶するとともに、表示器であるモニターＭに表示する（Ｓ１１）。
【００７０】
この予測水底部形状５３は、例えば、コンタ図等で表示し、実際のグラブバケット６の移動毎に予測水底部形状５３のデータが更新され、その位置における投入水域の流向・流速、水深等を反映した水底マウンド材料８，８...を投入したと仮定した予測水底部形状５３がコンタ図で表示される。
【００７１】
従って、このように構成された捨石材の投入支援装置では、グラブバケット６を誘導した位置で捨石材８，８...を投入した場合の予測水底部形状５３を事前に予測し、表示器に表示された予測結果に基づきその投入位置が適切であるかを判断することができる。
【００７２】
そして、予測結果から投入位置が不適切であると判断されれば、図４のＳ３〜Ｓ１１を繰り返し（Ｓ１２）、表示器に現在のグラブバケット６の位置に対応した予測水底部形状５３を表示しつつ、グラブバケット６を適切な位置まで誘導する。
【００７３】
そして、予測結果から投入位置が適切であると判断されれば、グラブバケット６を解放し、石等からなる捨石材８，８...を水中に投入する。
【００７４】
その際、グラブバケット６が開放されて捨石材８，８...が水中に投入されると、その捨石投入時を投入タイミング検出器２４が検出し、その検出データをコンピュータ機器１４に送信する。
【００７５】
そして、コンピュータ機器１４は、その際の予測水底部形状５３に既存の水底部形状５１を書き換え（Ｓ１３）、その結果をモニターＭに表示するとともに記憶部に記憶する（Ｓ１４）。
【００７６】
そして、投入タイミング検出器２４による捨石材投入を検出した後は、書き換えられた新たな既存の水底部形状５１及び新たな既存の水底部形状５１に基づき水底部形状予測用演算ユニットにより予測された予測水底部形状５３を随時表示し、その新たな水底部形状５１に基づき予測された予測水底部形状５３に基づき図４中のＳ３〜Ｓ１４の作業を繰り返し、グラブ船１及びグラブバケット６を適正な位置に誘導しつつ、捨石材８，８...の投入を行う。
【００７７】
このように構成された本発明においては、捨石材８，８...の投入前後の予測水底部形状５３を随時計測された投入水域の流向流速等の条件を反映させて予測できる。
【００７８】
また、本発明では、グラブバケット６による捨石材８，８...投入作業を複数回に分けて行うため、予測水底部形状５３に既存の水底部形状５１を書き換えて新たな既存の水底部形状５１とした上で、上述したステップ３〜ステップ９の工程を繰り返すことにより、捨石材８，８...の投入毎に確定した高精度の予測水底部形状５３に基づいて、次の投入前後の水底部における予測水底部形状５３を予測するので、その予測結果に基づいて詳細な投入位置管理（誘導）ができ、無駄の少ない効率的な捨石材の投入が行える。
【００７９】
尚、上述の実施例では、捨石材８，８...の投入にグラブバケット６を使用した例について説明したが、このグラブバケットの概念には、オレンジピールグラブバケット（オレンジバケット）やその他のバケット類をも含むものとする。
【００８０】
また、捨石材８，８...は、石材に限定されず、例えば、土砂、コンクリートブロック又はそれらの混合物等のように水中に投入される材料で構成された全てのものを含むものとする。
【００８１】
更に、上述の実施例では、捨石材の投入支援装置に流向流速計２３を備え、捨石材投入水域の流向及び流速をリアルタイムで計測し、その計測結果を予測堆積形状の算出に反映させた例について説明したが、流向流速計２３を用いずにその捨石材投入水域における流向・流速情報を予測堆積形状の予測に反映させるようにしてもよい。
【００８２】
その場合には、例えば、その捨石材投入水域における過去の気象・海象データと、日々の潮位データとに基づいて、捨石材投入水域の流向及び流速を設定し、その流向及び流速に基づいて予測堆積形状を随時演算により予測するようにしてもよい。
【００８３】
尚、潮流の影響を無視できるような水域や時間帯での作業においては、流速をゼロに設定して予測堆積形状を算出してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１  クレーン船
２  台船
３  クレーン旋回部
４  ジブ
５  ワイヤ
６  バケット
７  船倉部
８  捨石材
１０  グラブ位置計測ユニット
１１  レーザビーム
１３  走査式レーザ距離計
１４  コンピュータ機器
１５  傾斜計
１６  ＧＰＳ方位計
１７  計測範囲平面
１８  計測対象物
２０，２１  ＧＰＳアンテナ
２２  ＧＰＳ受信機本体
２３  流向流速計
２４  投入タイミング検出器
３０  ＧＰＳアンテナ
５１  既存の水底部形状
５２  予測堆積形状
５３  予測水底部形状
５４ａ〜５４ｄ  粒度別予測堆積形状
５５０〜５５ｎ  水深区域毎の予測堆積形状
５６ａ〜５６ｍ  確率分布
【図１】
2015200116.tif 000003
【図２】
2015200116.tif 000004
【図３】
2015200116.tif 000005
【図４】
2015200116.tif 000006
【図５】
2015200116.tif 000007
【図６】
2015200116.tif 000008
【図７】
2015200116.tif 000009
【図８】
2015200116.tif 000010
【図９】
2015200116.tif 000011