(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業装置において、
前記ワイヤーと前記吊荷との間に設けられて、該吊荷を着脱自在に保持して該吊荷と一体に移動する吊枠と、
少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスと、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスと、を備えた検出手段と、
前記水中において前記吊枠を旋回させる推力発生器と、
前記第２のコンパスが計測した前記吊枠の水中向きを予め設定された設置方向に一致させるように前記推力発生器による動作を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする水中作業装置。
【請求項２】
前記第２のコンパスは、前記吊枠の角速度を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の水中作業装置。
【請求項３】
クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業装置において、
前記ワイヤーと前記吊荷との間に設けられて、該吊荷を着脱自在に保持して該吊荷と一体に移動する吊枠と、
少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスと、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスと、を備えた検出手段と、
前記水中において前記吊枠を旋回させる推力発生器と、
前記吊枠の向きを予め設定された設置方向と前記第２のコンパスによって計測された前記吊枠の水中向きとを表示するとともに、前記推力発生器による前記吊枠の旋回操作を外部より指示するためのアイコンを表示するディスプレイと、
前記吊枠の水中向きと前記吊枠の旋回操作を指示する入力手段からの入力指示に基づいて、前記水中向きを前記設置方向に一致させるように前記推力発生器による動作と前記ディスプレイ上の表示を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする水中作業装置。
【請求項４】
クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業方法において、
吊枠を介して前記吊荷を前記ワイヤーに吊す吊荷吊り下げ工程と、
少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスを用いて、前記吊枠の位置及び向きを計測する吊り下げ位置決定工程と、
前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスを用いて前記吊枠の水中向きを検出する吊枠の向き検出工程と、
前記吊枠の向き検出工程で検出された前記吊枠の水中向きを予め設定された設置方向に一致するように該吊枠を回転させる推力発生器を駆動する推力発生器駆動工程と、
を含むことを特徴とする水中作業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中作業装置及び水中作業方法に関するものであり、特に、クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業装置及び水中作業方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、陸上での高所における吊荷の吊り下ろし作業は、吊荷に直接取り付けられた介錯ロープ又は棒によって周囲の作業者が人力で吊荷を旋回させて、下方の障害物と接触しないようにして行っていた。しかし、この作業は、吊荷が重量物の場合、又は高所作業である場合等には、吊荷が旋回時に揺動して作業者の安全を十分に確保できないという問題があった。そこで、ジャイロ装置を旋回装置に組み込み、吊荷と共に旋回装置をクレーンで吊り上げて吊荷の旋回時に吊荷が揺動するのを抑えるような技術も提案されている(例えば、特許文献１、特許文献２参照)。
【０００３】
一方、護岸工事等で行われる水中でのコンクリート製ブロックの設置作業や、ケーソン基礎部の張石作業では、設置箇所付近においてコンクリート製ブロック等の資材(以下、これを「吊荷」という)を船上のクレーンで吊して水中に投下すると共に、水中作業員（潜水士）が水中に潜って、吊荷を手作業で設置場所まで誘導していた。このような、水中作業員による水中での吊荷の誘導作業は、地上とは異なり浮力の影響で反力を取り難く、また、潮流の影響を受けることから難作業となっている。そのため、作業時間が増加し、施工効率が悪い等の問題点があった。
【０００４】
そこで、水中作業員が水中に潜って手作業で吊荷を設置位置まで直接誘導する方法に変えて、吊荷を吊して、その吊荷と共に水中に入れて建設作業を行う水中作業機械と、この水中作業機械を水中作業員が水中に潜って操作する作業員用機器（以下、「リモコン」という）とを備え、水中作業員が水中に潜ってリモコンで水中作業機械を操作し、吊荷を設置位置まで誘導するようにした水中作業支援装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１１５７０号公報。
【特許文献２】特開２０１３−３５６５１号公報。
【特許文献３】特開２０１３−２３８００２号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３記載の発明は、水中作業員が吊荷を設置位置まで直接誘導せずに、水中に潜ってリモコンで水中作業機械を操作し、吊荷を水中作業機械と共に設置まで誘導するようにしているので、水中作業員に与える労力は軽減される。しかしながら、水中作業員が水中に潜って行う作業は依然として変わっていない。したがって、水中作業員は水中に潜って作業を行うので、１回毎の作業時間が限られる。また、潮流の影響や水圧を身体に受けるので、水中作業員に与える疲労も大きく、作業性が悪いという問題点があった。
【０００７】
そこで、水中作業員による作業を無くして、吊荷を吊り下げて水中の所定の位置及び向きに設置することができる、水中作業装置及び水中作業方法を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業装置において、前記ワイヤーと前記吊荷との間に設けられて、該吊荷を着脱自在に保持して該吊荷と一体に移動する吊枠と、少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスと、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスと、を備えた検出手段と、前記水中において前記吊枠を旋回させる推力発生器と、前記第２のコンパスが計測した前記吊枠の水中向きを予め設定された設置方向に一致させるように前記推力発生器による動作を制御する制御手段と、を備えている水中作業装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、クレーンから延びるワイヤーにより吊枠と一緒に吊荷を水中に吊り下げるとともに、水中における吊枠の向きを検出手段で検出し、さらに制御手段が検出手段の検出結果に基づいて推力発生器の動作を制御し、その推力発生器が吊枠を旋回させて、その吊枠の向きが所望の方向と一致するように制御する。したがって、水中に潜って作業をする水中作業員を配置することなく、また、例え配置しても単に確認をする程度で水中作業を進めることが可能になる。また、水中での吊枠の向きをセンサで計測するので、簡単な構造で装置を構築できる。さらに、検出手段に、大気中に露出された状態で吊枠の向きを計測する第１のコンパスと、吊荷と共に水没されて吊枠の向きを計測する第２のコンパスの、２つのコンパスを使用して、水中における吊枠の向きを正確に計測することができるので、作業精度の向上に寄与できる。
【００１１】
この構成によれば、水中での吊枠の向きをセンサで計測するので、簡単な構造で装置を構築できる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記第２のコンパスは、吊枠の角速度を検出する、水中作業装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、検出手段が吊枠と共に水中に入り、吊枠の向きが第１のコンパスにより計測できなくなると、水没させた状態で吊枠の向きを計測することが可能な第２のコンパスにより、水中における吊枠の角速度を検出するので、吊枠の向きをより正確に計測することができ、作業精度の更なる向上に寄与できる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業装置において、前記ワイヤーと前記吊荷との間に設けられて、該吊荷を着脱自在に保持して該吊荷と一体に移動する吊枠と、少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスと、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスと、を備えた検出手段と、前記水中において前記吊枠を旋回させる推力発生器と、前記吊枠の向きを予め設定された設置方向と前記第２のコンパスによって計測された前記吊枠の水中向きとを表示するとともに、前記推力発生器による前記吊枠の旋回操作を外部より指示するためのアイコンを表示するディスプレイと、前記吊枠の水中向きと前記吊枠の旋回操作を指示する入力手段からの入力指示に基づいて、前記水中向きを前記設置方向に一致させるように前記推力発生器による動作と前記ディスプレイ上の表示を制御する制御手段と、を備える水中作業装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、クレーンから延びるワイヤーにより吊枠と一緒に吊荷を水中に吊り下げるとともに、水中における吊枠の向きを検出手段で検出する。制御手段は、検出手段が計測した向きと前記吊荷の所望の向きとをディスプレイ上に表示するとともに、吊枠の向きを変えるための旋回操作を外部より指示するためのアイコンを表示する。また、オペレータ等がディスプレイ上に表示されたアイコンを使用して入力指示を行うと、制御手段が、推力発生器の動作を制御する。同時に、推力発生器で制御される吊枠の向きの変化を検出手段から受けてリアルタイムにアイコン等でディスプレイ上に表示する。これにより、オペレータは、ディスプレイを見ながらアイコンを操作すると吊枠の向きが変えられ、吊荷を所定の位置に設置することができる。また、水中での吊枠の向きをセンサで計測するので、簡単な構造で装置を構築できる。さらに、検出手段に、大気中に露出された状態で吊枠の向きを計測する第１のコンパスと、吊荷と共に水没されて吊枠の向きを計測する第２のコンパスの、２つのコンパスを使用して、水中における吊枠の向きを正確に計測することができるので、作業精度の向上に寄与できる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業方法において、吊枠を介して前記吊荷を前記ワイヤーに吊す吊荷吊り下げ工程と、少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスを用いて、前記吊枠の位置及び向きを計測する吊り下げ位置決定工程と、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスを用いて前記吊枠の水中向きを検出する吊枠の向き検出工程と、前記吊枠の向き検出工程で検出された前記吊枠の水中向きを予め設定された設置方向に一致するように該吊枠を回転させる推力発生器を駆動する推力発生器駆動工程と、を含む水中作業方法を提供する。
【００１９】
この方法によれば、クレーンから延びるワイヤーにより吊枠と一緒に吊荷を水中に吊り下げるとともに、水中における吊枠の向きを検出手段等で検出し、その検出結果に基づいて推力発生器の動作を制御し、その推力発生器の推力により吊枠を旋回させて、その吊枠の向きが所望の方向と一致するように制御する。これにより、水中に潜って作業をする水中作業員を配置することなく、また、例え配置しても単に確認をする程度で水中作業を進めることが可能になる。さらに、吊荷を吊り下げて水没させるとともに、吊枠上面を、水面から露出させた状態で、吊枠の向きを吊荷と共に検出及び調整してから沈めることができる。したがって、水没させる前に、吊荷の向きはある程度定まり、後は向きの微調整だけをすれば良い。そのため、作業が容易になり、精度の良い設置が可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、水中に潜って作業をする水中作業員を配置することなく、吊荷を容易に水中の所定の位置に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施例として示す水中作業装置の概略図である。
【図２】同上第１実施例の水中作業装置における制御系の構成ブロック図である。
【図３】同上第１実施例の吊荷を吊り下げて水没される吊枠と推力発生器の概略を示す図である。
【図４】同上第１実施例のディスプレイ上に表示される一表示例を示す図である。
【図５】同上第１実施例の水中作業装置の一動作例を説明する図である。
【図６】本発明の第２実施例として示す水中作業装置の概略図である。
【図７】同上第２実施例の水中作業装置における制御系の構成ブロック図である。
【図８】同上第２実施例の吊荷を吊り下げて水没される吊枠と推力発生器の概略を示す図である。
【図９】同上第２実施例のディスプレイ上に表示される一表示例を示す図である。
【図１０】同上第２実施例の同上水中作業装置の一動作例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は水中作業員による作業を無くして、吊荷を吊り下げて水中の所定の位置及び向きに設置することができる水中作業装置を提供するという目的を達成するために、クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業装置において、前記ワイヤーと前記吊荷との間に設けられて、該吊荷を着脱自在に保持して該吊荷と一体に移動する吊枠と、少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスと、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスと、を備えた検出手段と、前記水中において前記吊枠を旋回させる推力発生器と、前記第２のコンパスが計測した前記吊枠の水中向きを予め設定された設置方向に一致させるように前記推力発生器による動作を制御する制御手段と、を備えている構成として実現した。
【００２５】
また、本発明は水中作業員による作業を無くして、吊荷を吊り下げて水中の所定の位置及び向きに設置することができる水中作業装置を提供するという目的を達成するために、クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業装置において、前記ワイヤーと前記吊荷との間に設けられて、該吊荷を着脱自在に保持して該吊荷と一体に移動する吊枠と、少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスと、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスと、を備えた検出手段と、前記水中において前記吊枠を旋回させる推力発生器と、前記吊枠の向きを予め設定された設置方向と前記第２のコンパスによって計測された前記吊枠の水中向きとを表示するとともに、前記推力発生器による前記吊枠の旋回操作を外部より指示するためのアイコンを表示するディスプレイと、前記吊枠の水中向きと前記吊枠の旋回操作を指示する入力手段からの入力指示に基づいて、前記水中向きを前記設置方向に一致させるように前記推力発生器による動作と前記ディスプレイ上の表示を制御する制御手段と、を備える構成として実現した。
【００２６】
また、本発明は水中作業員による作業を無くして、吊荷を吊り下げて水中の所定の位置及び向きに設置することができる水中作業方法を提供するという目的を達成するために、クレーンから延びるワイヤーにより吊荷を水中に吊り下げて所定の位置に設置するための水中作業方法において、吊枠を介して前記吊荷を前記ワイヤーに吊す吊荷吊り下げ工程と、少なくとも一部が大気中に露出された状態で前記吊荷の位置及び絶対方位を計測する第１のコンパスを用いて、前記吊枠の位置及び向きを計測する吊り下げ位置決定工程と、前記吊枠を水没させた状態で所定の基準方位に対する前記吊枠の相対方位を計測して前記吊枠の水中向きを計測する第２のコンパスを用いて前記吊枠の水中向きを検出する吊枠の向き検出工程と、前記吊枠の向き検出工程で検出された前記吊枠の水中向きを予め設定された設置方向に一致するように該吊枠を回転させる推力発生器を駆動する推力発生器駆動工程と、を含むようにして実現した。
【００２７】
以下、本発明の実施形態による水中作業装置及び水中作業方法を、図面を参照しながら好適な実施例について詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
図１乃至図５は、本発明に係る実施形態の第１実施例を示す。図１に示すように、水中作業装置１０は、クレーン船１１のクレーン１２からワイヤー１３で、吊荷１４を吊枠１５と共に水中に投下して所定の位置(川底または海底等)の直前まで沈め、その沈めた位置で吊枠１５を吊荷１４と一緒に水中で旋回させて、当該吊荷１４の旋回角度（方向）及び位置を調整し、調整後に前記所定の位置に沈めて、更に吊荷１４を吊枠１５からリリースして川底や海底等に設置する機械である。すなわち、作業をする水中作業員を配置することなく、吊荷１４を所定の位置に設置することができるようにした機械である。なお、吊荷１４は、例えば波消しブロックや被覆ブロック等のコンクリート製ブロックである。
【００２９】
図２は、図１に示す水中作業装置１０の制御系の構成ブロック図である。図１と図２を用いて、更に水中作業装置１０の構成を説明する。同図において、クレーン船１１上には、前記クレーン１２に加えて、制御手段としての制御装置１６、及び検出手段としてのＧＰＳ(全地球測位システム)センサ１７(以下、「ＧＰＳ１７」という)等を備えている。
【００３０】
前記制御装置１６は、例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）であり、ディスプレイ１６ａ、及び外部入力手段としてのキーボード、マウス等を備えている。
【００３１】
前記ＧＰＳセンサ１７は、前記ワイヤー１３が垂れ下がるクレーン１２の先端部分に取り付けられている検出手段であり、そのＧＰＳセンサ１７では図１及び図３に示すようにしてワイヤー１３の下側に垂れ下がる吊枠３５の中心位置(この中心位置Ｃは吊荷１４の中心位置と略同じである。)を計測し、その位置情報を制御装置１６に逐次入力するようになっている。
【００３２】
前記吊枠１５は、ワイヤー１３の先端（下端）にスイベル１９、及び吊り下げ用ワイヤーロープ２０を介して略水平に吊り下げられ、更にその下側にリリース可能な玉掛け用ワイヤーロープ２１を介して前記吊荷１４が略水平に吊り下げられている。
【００３３】
前記吊枠１５は、図３に示すように、例えば四角形の枠形に形成されており、その四隅が前記吊り下げ用ワイヤーロープ２０で水平に支えられている。また、吊枠１５における互いに対向している１対の平行な桟１５ａ、１５ｂの外側面には、それぞれ向きを同じにして推力発生器２２ａ、２２ｂが取り付けられている。さらに、前記１対の平行な桟１５ａ、１５ｂと直角に交差して、互いに対向している１対の平行な桟１５ｃ、１５ｄのうちの、一方の桟１５ｄの上面には、吊枠１５の向き及び位置を計測するための検出手段としてのセンサ１８(例えば、トランスポンダ)が取り付けられている。また、それら推力発生器２２ａ、２２ｂ、及びセンサ１８は、信号ケーブル２４を介して制御装置１６と電気的に接続されている。
【００３４】
前記１対の推力発生器２２ａ、２２ｂは、例えばポンプジェット推進器であり、尾部に設けたプロペラで吊枠１５の周辺の海水等を後方へ押し出すことにより、前記吊枠１５を前記吊荷１４と共に旋回及び移動するための推力を発生させることができるようになっている。そして、前記制御装置１６からの指示で、その１対の推力発生器２２ａ、２２ｂにおける互いの推力のバランスを調整することにより、前記吊枠１５を旋回させる方向、及びＸ、Ｙ方向の位置移動等の調整を可能にする。
【００３５】
前記センサ１８は、水没された状態で、吊枠１５の向きを計測する機能を有しており、そのセンサ１８で計測された吊枠１５の向きの情報は制御装置１６に順次送られる。すなわち、ここでのセンサ１８は、水中において吊枠１５の向きを計測する機能を有している。
【００３６】
そのセンサ１８で計測された値を受け取る制御装置１６では、吊枠１５の実際の向きと所望する向きのずれとの差を無くすように、その値に応じた制御信号を推力発生器２２ａ、２２ｂにそれぞれ送り、推力発生器２２ａ、２２ｂの駆動(動作)を各々制御する。
【００３７】
前記ディスプレイ１６ａは、制御装置１６の出力表示装置であり、例えば図４に示すように、吊枠１５の所望する向きを表す吊枠アイコン２５ａと実際の吊枠１５の向きを表す吊枠アイコン２５ｂの他に、吊枠アイコン２５ａに対して吊枠アイコン２５ｂを左右どちらの方向に何度回転させる必要があるか等の旋回を指示する旋回指示情報２５ｃと、推力発生器２２ａ、２２ｂの駆動を制御して吊枠１５の向きを変えるための旋回操作を外部より指示するためのアイコン、すなわち左回り旋回を外部から指示するための「左旋回」アイコン２５ｄ、右回り旋回を外部から指示するための「右旋回」アイコン２５ｅ等が表示可能になっている。
【００３８】
図５は、この様に構成された水中作業装置１０の一動作工程を示すもので、この動作工程は制御装置１６に組み込まれたソフトウェアの指示によって順に実行される。
【００３９】
次に、上記のように構成された水中作業装置１０の動作を、図５のフローに従って説明する。
【００４０】
まず、本実施例のようにクレーン船１１の船上において、クレーン船１１から延びるクレーン１２の先端部分より垂れ下がっているワイヤー１３の先端に、吊荷１４を吊枠１５と共に吊り下げる。そして、吊荷１４を吊枠１５と共に吊り下げた状態で、クレーン１２を旋回及び伸縮させ、ＧＰＳセンサ１７の位置情報から吊荷１４の中心位置Ｃを知り、その中心位置Ｃが所望する位置と合致したところでクレーン１２の旋回及び上下を停止し、吊り下げ位置を概略的に決定する(吊り下げ位置決定工程Ｓ１)。
【００４１】
次いで、吊荷吊り下げ工程Ｓ２に移行する。なお、吊荷吊り下げ工程Ｓ２と前記吊り下げ位置決定工程Ｓ１とは、１つの工程として処理する場合もある。そして、吊荷吊り下げ工程Ｓ２では、ワイヤー１３を更に延ばして吊荷１４と吊枠１５とを一体に水中に投下し、その吊荷１４及び吊枠１５を、当該吊荷１４が設置される直前の位置までに水中に沈める。また、その設置される直前の位置での吊枠１５の位置及び向き、すなわち吊荷１４の向きをセンサ１８からの情報で計測する(吊荷の向き検出工程Ｓ３)。
【００４２】
前記制御装置１６では、基準となる吊枠のデータとセンサ１８で計測された吊枠１５のデータとを比較して、その差を求める。そして、制御装置１６は、図３に示すようにディスプレイ１６ａ上に、所望する吊枠１５の向きを表す吊枠アイコン２５ａと計測した実際の向きを表す吊枠アイコン２５ｂ、及び、その調整を必要とする向き(本例では右回りで１３°の補正を要する旨)と、その向きを調整するための旋回操作を外部から指示するためのアイコン２５ｄ、２５ｅを表示する。
【００４３】
続いて、制御装置１６では、吊枠１５の向きを調整する推力発生器駆動工程Ｓ４に移行する。その推力発生器駆動工程Ｓ４では、吊荷の向き検出工程Ｓ３で検出された、基準となる吊枠のデータとセンサ１８で計測された吊枠１５のデータとの差に基づいて、推力発生器２２ａ、２２ｂの動作を自動で制御する自動制御モードと、ディスプレイ１６ａ上の旋回指示アイコン２５ｄ、２５ｅの動作をオペレータが手動で操作する手動制御モードに切り替え可能である。
【００４４】
そして、いずれの場合であっても、制御装置１６からは、１対の推力発生器２２ａ、２２ｂを駆動する信号が出力され、その１対の推力発生器２２ａ、２２ｂを個々に駆動制御する。また、１対の推力発生器２２ａ、２２ｂ間の推力のバランスをとりながら、吊枠１５の回転方向の向きを調整して、所望する吊枠１５の向きを表す吊枠アイコン２５ａの上に実際の向きを表す吊枠アイコン２５ｂが重なるようにする。この２つアイコン２５a、２５ｂの重なりにより、実際の吊荷１４の位置、及び、吊荷１４の向きが所望する位置にそれぞれ配置される。
【００４５】
このようにして、吊荷１４の位置及び向きが調整されたら、最終設置工程Ｓ５に入り、クレーン１２からワイヤー１３を更に延ばし、吊荷１４を最終位置に設置する。これにより、吊荷１４は、所定の川底、又は、海底等に、所定の向きで設置される。その設置が終了したら、制御装置１６からの信号により、吊枠１５上に設けられている図示しないリリース装置を操作し、吊荷１４から玉掛け用ワイヤーロープ２１を遠隔操作により自動的に取り外す。そして、吊荷１４だけを海底等に残し、吊枠１５をワイヤー１３で吊り上げる。これにより、吊荷１４が所定の位置に所定の向きで設置される。以下、この動作を繰り返すことにより、所定量の吊荷１４を、所定の状態で水中に設置することができる。
【００４６】
したがって、第１実施例による水中作業装置１０によれば、クレーン１２から延びるワイヤー１３により吊枠１５と一緒に吊荷１４を水中に吊り下げるとともに、水中における吊枠１４の向きをセンサ１８で検出し、さらに制御手段としての制御装置１６がセンサ１８の検出結果に基づいて推力発生器２２ａ、２２ｂの動作(駆動)を制御し、その推力発生器２２ａ、２２ｂが吊枠１５を旋回させて、その吊枠１５の向きが所望の方向と一致するように制御するので、水中に潜って作業をする水中作業員の配置をすることなく、また、例え配置しても単に確認をする程度で簡単に作業を進めることが可能になる。
【００４７】
図６乃至図１０は、本発明に係る実施形態の第２実施例を示す。なお、第１の実施例の構成と第２実施例の構成とが互いに同一の構成となっている部分は、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４８】
図６は本発明の第２実施例に係る水中作業装置の概略を示す図である。図６に示すように、水中作業装置３０は、クレーン船３１のクレーン３２からワイヤー１３で、吊荷１４を吊枠３５と共に水中に吊り下げ、所定の位置(川底または海底等)に沈める前に、水面上で吊枠３５を吊荷１４と一緒に旋回させて、当該吊荷１４の旋回角度（方向）を調整し、調整後に前記所定の位置に沈めて、更に吊荷１４を吊枠３５からリリースして川底や海底等に設置する機械である。すなわち、この第２実施例の場合も水中に潜って作業をする水中作業員を配置することなく、吊荷１４を所定の位置に設置することができるようにした機械である。なお、前記吊荷１４は、例えば波消しブロックや被覆ブロック等のコンクリート製ブロックである。
【００４９】
図７は、図６に示す水中作業装置３０の制御系の構成ブロック図である。図６と図７を用いて、更に水中作業装置３０の構成を説明する。同図において、クレーン船３１上には、前記クレーン３２に加えて、制御手段としての制御装置３６等を備えている。
【００５０】
前記制御装置３６は、例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）であり、ディスプレイ３６ａ、及び外部入力手段としてのキーボード、マウス等を備えている。
【００５１】
前記吊枠３５は、ワイヤー１３の先端（下端）にスイベル１９、及び吊り下げ用ワイヤーロープ２０を介して略水平に吊り下げられ、更にその下側にリリース可能な玉掛け用ワイヤーロープ２１を介して前記吊荷１４が略水平に吊り下げられている。
【００５２】
前記吊枠３５は、図８に示すように、例えば四角形の枠形に形成されており、その四隅が前記吊り下げ用ワイヤーロープ２０で水平に支えられている。また、吊枠３５における互いに対向している１対の平行な桟３５ａ、３５ｂの外側面には、それぞれ向きを同じにして推力発生器２２ａ、２２ｂが取り付けられている。さらに、前記１対の平行な桟３５ａ、３５ｂと直角に交差して、互いに対向している１対の平行な桟３５ｃ、３５ｄのうちの、一方の桟３５ｄの上面には、吊枠３５の位置及び向きを計測するための検出手段としてのセンサ３７が取り付けられている。また、それら推力発生器２２ａ、２２ｂ、及びセンサ３７は、信号ケーブル２４を介して制御装置３６と電気的に接続されている。
【００５３】
前記１対の推力発生器２２ａ、２２ｂは、例えばポンプジェット推進器であり、第１の実施例の場合と同様に、尾部に設けたプロペラで吊枠３５の周辺の海水等を後方へ押し出すことにより、前記吊枠３５を前記吊荷１４と共に旋回及び移動するための推力を発生させることができるようになっている。そして、前記制御装置３６からの指示で、その１対の推力発生器２２ａ、２２ｂにおける互いの推力のバランスを調整することにより、前記吊枠３５を旋回させる方向、及びＸ、Ｙ方向の位置移動等の調整を可能にする。
【００５４】
前記センサ３７は、少なくとも一部が大気中に露出されて吊枠３５の位置及び向きを計測する第１のコンパス３７ａと、吊枠３５を水没させた状態で吊枠３５の向きを計測する第２のコンパス３７ｂと、を備えている。なお、第１のコンパス３７ａには、例えばトランスポンダーやＧＰＳ（全地球測位システム）コンパス（以下、これらを含めて「ＧＰＳ３７ａ」という）を使用し、第２のコンパス３７ｂには、磁北に対して吊枠３５の向きのずれを計測する磁気コンパス、又は吊枠３５の角速度を計測して吊枠３５の真北に対する向きのずれを計測するジャイロコンパス等が使用される。そして、センサ３７で計測された第１のコンパス３７ａと第２コンパス３７ｂのそれぞれの値は、制御装置３６に順次送られる。
【００５５】
前記ディスプレイ３６ａは、制御装置３６の出力表示装置であり、例えば図９に示すように、吊枠３５の所望する向きを表す吊枠アイコン２５ａと実際の吊枠３５の向きを表す吊枠アイコン２５ｂの他に、吊枠アイコン２５ａに対して吊枠アイコン２５ｂを左右どちらの方向に何度回転させる必要があるか等の旋回を指示する旋回指示情報２５ｃと、推力発生器２２ａ、２２ｂの駆動を制御して吊枠３５の向きを変えるための旋回操作を外部より指示するためのアイコン、すなわち左回り旋回を外部から指示するための「左旋回」アイコン２５ｄ、右回り旋回を外部から指示するための「右旋回」アイコン２５ｅ等が表示可能になっている。
【００５６】
図１０は、この様に構成された水中作業装置３０の一動作工程を示すもので、この動作工程は制御装置３６に組み込まれたソフトウェアの指示によって順に実行される。
【００５７】
次に、上記のように構成された水中作業装置３０の動作を、図１０のフローに従って説明する。
【００５８】
まず、本実施例のようにクレーン船３１の船上において、クレーン船３１から延びるクレーン３２の先端部分より垂れ下がっているワイヤー１３の先端に、吊荷１４を吊枠３５と共に吊り下げる。また、吊荷１４と共に吊枠３５を水没させる前、すなわち吊枠１５の一部であるセンサ３７を水面から露出させた状態でクレーン３２を旋回及び上下させ、ＧＰＳセンサ（第１のコンパス）３７ａの位置情報から吊荷１４の中心位置Ｃ及び向きを知り、その中心位置Ｃが所望する位置と合致したところでクレーン３２の旋回及び上下を停止し、吊り下げ位置を決定する(吊り下げ位置決定工程Ｓ６)。
【００５９】
次いで、吊荷吊り下げ工程Ｓ７に移行する。なお、吊荷吊り下げ工程Ｓ７と前記吊り下げ位置決定工程Ｓ６とは、１つの工程として処理する場合もある。そして、吊荷吊り下げ工程Ｓ７では、ワイヤー１３を更に延ばして吊荷１４と吊枠３５と一体に水中に投下し、その吊荷１４及び吊枠３５を、当該吊荷１４が設置される直前の位置までに水中に沈める。また、その設置される直前の位置での吊枠３５の向き、すなわち吊荷１４の向きを、センサ３７における第２コンパス３７ｂからの情報で計測する(吊荷の向き検出工程Ｓ８)。
【００６０】
前記制御装置３６では、基準となる吊枠のデータとセンサ３７で計測された吊枠３５のデータとを比較して、その差を求める。そして、制御装置３６は、図８に示すようにディスプレイ３６ａ上に、所望する吊枠３５の向きを表す吊枠アイコン２５ａと計測した実際の向きを表す吊枠アイコン２５ｂ、及び、その調整を必要とする向き(本例では右回りで１３°の補正を要する旨)と、その向きを調整するための旋回操作を外部から指示するためのアイコン２５ｄ、２５ｅを表示する。
【００６１】
続いて、制御装置３６では、吊枠３５の向きを調整する推力発生器駆動工程Ｓ９に移行する。その推力発生器駆動工程Ｓ９では、吊荷の向き検出工程Ｓ８で検出された、基準となる吊枠のデータとセンサ３７で計測された吊枠３５のデータとの差（ずれ）に基づいて、推力発生器２２ａ、２２ｂの動作を自動で制御する自動制御モードと、ディスプレイ３６ａ上の旋回指示アイコン２５ｄ、２５ｅの動作をオペレータが手動で操作する手動制御モードに切り替え可能である。
【００６２】
そして、いずれの場合であっても、制御装置３６からは、１対の推力発生器２２ａ、２２ｂを駆動する信号が出力され、その１対の推力発生器２２ａ、２２ｂを個々に駆動制御する。また、１対の推力発生器２２ａ、２２ｂ間の推力のバランスをとりながら、吊枠３５の回転方向の向きを調整して、所望する吊枠３５の向きを表す吊枠アイコン２５ａの上に実際の向きを表す吊枠アイコン２５ｂが重なるようにする。この２つアイコン２５a、２５ｂの重なりにより、実際の吊荷１４の位置、及び、吊荷１４の向きが所望する位置にそれぞれ配置される。
【００６３】
このようにして、吊荷１４の位置及び向きが調整されたら、吊り下げ工程Ｓ１０に移行して、再度、ワイヤー１３を延ばし、吊荷１４と吊枠３５とを一体に海底付近まで吊下ろす。また、その設置される海底付近の位置での吊枠３５の向き、すなわち吊荷１４の向きを、センサ３７における第２コンパス３７ｂからの情報で計測する(吊荷の向き検出工程Ｓ１１)。
【００６４】
続いて、制御装置３６では、吊枠３５の向きを調整する推力発生器駆動工程Ｓ１２に移行する。その推力発生器駆動工程Ｓ１２では、吊荷の向き検出工程Ｓ１１で検出された、基準となる吊枠のデータとセンサ３７で計測された吊枠３５のデータとの差（ずれ）に基づいて、推力発生器２２ａ、２２ｂの動作を個々に制御する。そして、推力発生器２２ａ、２２ｂ間の推力のバランスをとりながら、吊枠３５の回転方向の向きを微調整して、所望する吊枠３５の向きを表す吊枠アイコン２５ａの上に実際の向きを表す吊枠アイコン２５ｂが重なるようにする。
【００６５】
次いで、最終設置工程Ｓ１３に入り、クレーン３２からワイヤー１３を更に延ばし、吊荷１４を最終位置に設置する。これにより、吊荷１４は、所定の川底、又は、海底等に、所定の向きで設置される。その設置が終了したら、制御装置３６からの信号により、吊枠３５上に設けられている図示しないリリース装置を操作し、吊荷１４から玉掛け用ワイヤーロープ２１を遠隔操作により自動的に取り外す。そして、吊荷１４だけを海底等に残し、吊枠３５をワイヤー１３で吊り上げる。これにより、吊荷１４が所定の位置に所定の向きで設置される。以下、この動作を繰り返すことにより、所定量の吊荷１４を、所定の状態で水中に設置することができる。
【００６６】
したがって、本発明の第２実施例による水中作業装置の場合でも、クレーン３２から延びるワイヤー１３により吊枠３５と一緒に吊荷１４を水中に吊り下げるとともに、水中における吊枠３５の向きをセンサ３７で検出し、さらに制御手段としての制御装置３６がセンサ３７の検出結果に基づいて推力発生器２２ａ、２２ｂの動作(駆動)を制御し、その推力発生器２２ａ、２２ｂが吊枠３５を旋回させて、その吊枠３５の向きが所望の方向と一致するように制御するので、水中に潜って作業をする水中作業員の配置をすることなく、また、例え配置しても単に確認をする程度で簡単に作業を進めることが可能になる。
【００６７】
なお、上記第２の実施例において、前記センサ３７における第１のコンパス３７ａとは別に、ワイヤー１３が垂れ下がるクレーン３２の先端部分等に、前記第１実施例の場合と同様に、すなわち図６(及び図７)中に点線で描くようにＧＰＳセンサ１７等を取り付け、そのＧＰＳセンサ１７の位置情報を制御装置３６に逐次入力するようにしてもよい。このようにする、制御装置３６では、第１コンパス３７ａからの位置情報とＧＰＳセンサ１７からの位置情報を使用して、吊り下げている吊枠３５の位置をより正確に認識することができる。そして、吊り下げ位置決定工程Ｓ６の処理作業を簡略化することができる。
【００６８】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、波消しブロックや被覆ブロック等のコンクリート製ブロックを水中に設置する場合について説明したが、これに限定されることなく、金属製構築物、機械装置等を設置する場合にも応用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１０      水中作業装置
１１      クレーン船
１２      クレーン
１３      ワイヤー
１４      吊荷
１５      吊枠
１５ａ〜１５ｄ  桟
１６      制御装置（制御手段）
１６ａ    ディスプレイ
１７      ＧＰＳセンサ
１８      センサ(検出手段)
１９      スイベル
２０      吊り下げ用ワイヤーロープ
２１      玉掛け用ワイヤーロープ
２２ａ、２２ｂ    推力発生器
２４      信号ケーブル
２５ａ    所望する向きを表す吊枠アイコン
２５ｂ    実際の向きを表す吊枠アイコン
２５ｃ    旋回指示情報(外部入力手段)
２５ｄ、２５ｅ  旋回指示アイコン
３０      水中作業装置
３１      クレーン船
３２      クレーン
３５      吊枠
３５ａ〜３５ｄ  桟
３６      制御装置（制御手段）
３６ａ    ディスプレイ
３７      センサ(検出手段)
３７ａ    第１のコンパス
３７ｂ    第２のコンパス
Ｃ        中心位置
Ｓ１      吊り下げ位置決定工程
Ｓ２      吊荷吊り下げ工程
Ｓ３    吊荷の向き検出工程
Ｓ４      推力発生器駆動工程
Ｓ５      最終設置工程
Ｓ６      吊り下げ位置決定工程
Ｓ７      吊荷吊り下げ工程
Ｓ８      吊荷の向き検出工程
Ｓ９      推力発生器駆動工程
Ｓ１０      吊荷吊り下げ工程
Ｓ１１      吊荷の向き検出工程
Ｓ１２      推力発生器駆動工程
Ｓ１３      最終設置工程 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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