(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曳航船で曳航されて該曳航船からの作業指令によって海底または水底で土木作業を行う土木機械において、
土木機械および曳航船は、海面または水面上に第１および第２のプリズムを出した状態でそれぞれ支持し、
地上には、前記第１および第２のプリズムにより土木機械および曳航船の位置を測定する第１および第２の追尾式光波測距儀と、第１および第２の追尾式光波測距儀が測定した土木機械および曳航船の位置データを送信する送信機とを設け、
曳航船には、送信された位置データを受信する受信機と、受信機が受信した位置データに基づき、土木機械および曳航船の位置と土木機械の進行方向を出力する制御部を設け、この各出力に基づき土木機械の曳航と土木作業を行うようにしたことを特徴とする海底または水底の土木機械の位置測定装置。
【請求項２】
掘削体を有しかつ曳航船で曳航されてケーブルを海底または水底に埋設する埋設機において、
掘削体は、幅に対して長さ方向が長く、かつ、機体に対して前端軸を中心に揺動可能で斜めになって海底または水底に没して溝を掘削するものであり、
埋設機および曳航船には海面または水面上に第１および第２のプリズムを出した状態でそれぞれ支持し、
地上には、前記第１および第２のプリズムにより埋設機および曳航船の位置を測定する第１および第２の追尾式光波測距儀と、第１および第２の追尾式光波測距儀が測定した埋設機および曳航船の位置データを送信する送信機とを設け、
曳航船には、送信された位置データを受信する受信機と、曳航船の航行方向を測定する方位計と、前記受信機が受信した位置データと方位計の測定した航行方向データに基づき、埋設機および曳航船の位置と埋設機の掘削方向を出力する制御部を設け、
この各出力に基づき埋設機の曳航と掘削作業を行うようにしたことを特徴とするケーブル埋設機の位置測定装置。
【請求項３】
埋設機には傾斜計を設けて、制御部はこの傾斜計出力信号に基き、埋設機の傾きによる位置データの誤差を補正することを特徴とする請求項２に記載のケーブル埋設機の位置測定装置。
【請求項４】
制御部は、直前の埋設機位置と現在の埋設機位置を結んだ線上から埋設機の方位を求めるものであることを特徴とする請求項２または３に記載のケーブル埋設機の位置測定装置。
【請求項５】
第１および第２の追尾式光波測距儀が、前記第１および第２のプリズムにより埋設機および曳航船の位置を測定してこれら第１の位置データを取得することに加えて、
さらに、前記第１および第２の追尾式光波測距儀は、第２および第１のプリズムにより曳航船および埋設機の位置を測定してこれらの第２の位置データを取得し、
送信機はこれらの第１の位置データおよび第２の位置データを送信し、受信機はこれら送信された第１の位置データおよび第２の位置データを受信し、
制御部は、前記第１の位置データに基づき埋設機および曳航船の位置と埋設機の掘削方向を出力するときに第２の位置データによって第１の位置データのバックアップあるいは補正をすることを特徴とする請求項２ないし４のうちの１に記載のケーブル埋設機の位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底あるいは水底の土木作業用機械一般の位置測定装置、特に、電力ケーブル、通信ケーブルなどの長尺体を埋設する埋設機において、埋設位置の測定精度を向上させた海底または水底の土木機械の位置測定装置またはケーブル埋設機の位置測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海底ケーブルを海底に埋設する方式には、海底に溝を掘削し、その溝内に海底ケーブルを布設して埋設する方式が知られ、この方式の施工には掘削体を有する埋設機が用いられている。
【０００３】
前記海底ケーブル掘削体の掘削機構としては、海底を牽引される機体から斜め後ろ向きに下がった掘削体から前方へ向けてのウォータージェットの噴出により海底の土砂を掘削する方法、掘削体に鋤機構を用いて農具の鋤の原理により掘削しながら埋設する方法、あるいは、その両方を併用した方法がある。
【０００４】
ここで、従来の海底ケーブルの埋設機において、埋設機の位置測定については、埋設機曳航船の位置をＧＰＳ、ＤＧＰＳ、あるいは電波測位機で把握し、その位置から水中測位機により埋設機の位置を測位する相対的な方法がある。
【０００５】
また、埋設機曳航船の通過ライン上に埋設機があると仮定して、埋設機の位置を決定する方法がある。
また、埋設機の方位（進もうとしている方向）等の測定に対しては、ジャイロコンパス等を埋設機に搭載する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の位置測定方法では、埋設機曳航船（バージ）の位置から埋設機の位置を測定（測位）する相対的方法あるため、埋設機曳航船と埋設機の位置誤差（水中位置測定は陸上位置測定より精度が期待できない）があり、埋設機曳航船位置との相対位置測定のため、精度がさらに期待できない。
【０００７】
また、埋設機曳航船のライン上に埋設機があるとして位置を特定する場合、直線部分では埋設機のライン上にあるが、変心点では埋設機の位置は船のラインから外れて特定することが不可能となる。
埋設機方位測定のためのジャイロコンパスは埋設中作動させねばならないため、夜など長時間作業しない場合でも、メンテナンスが常に要求される。
以上のような、位置測定の種々の問題は海底または水底の作業用土木機械一般についても生じていた。
【０００８】
本発明は、前記の問題点を解消するためなされたものであって、海底または水底の土木機械の位置測定、特に、埋設機の位置測定を高精度に正確に行うことができ、海底または水底に掘削したケーブル埋設のための溝の掘削およびケーブルの敷設を設計ルートにしたがって正確に施工できる海底または水底の土木機械の位置測定装置またはケーブル埋設機の位置測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
請求項１の発明は、曳航船で曳航されて該曳航船からの作業指令によって海底または水底で土木作業を行う土木機械において、土木機械および曳航船は、海面または水面上に第１および第２のプリズムを出した状態でそれぞれ支持し、地上には、前記第１および第２のプリズムにより土木機械および曳航船の位置を測定する第１および第２の追尾式光波測距儀と、第１および第２の追尾式光波測距儀が測定した土木機械および曳航船の位置データを送信する送信機とを設け、曳航船には、送信された位置データを受信する受信機と、受信機が受信した位置データに基づき、土木機械および曳航船の位置と土木機械の進行方向を出力する制御部を設け、この各出力に基づき土木機械の曳航と土木作業を行うようにしたことを特徴とする海底または水底の土木機械の位置測定装置である。
請求項２の発明は、掘削体を有しかつ曳航船で曳航されてケーブルを海底または水底に埋設する埋設機において、掘削体は、幅に対して長さ方向が長く、かつ、機体に対して前端軸を中心に揺動可能で斜めになって海底または水底に没して溝を掘削するものであり、埋設機および曳航船には海面または水面上に第１および第２のプリズムを出した状態でそれぞれ支持し、地上には、前記第１および第２のプリズムにより埋設機および曳航船の位置を測定する第１および第２の追尾式光波測距儀と、第１および第２の追尾式光波測距儀が測定した埋設機および曳航船の位置データを送信する送信機とを設け、曳航船には、送信された位置データを受信する受信機と、曳航船の航行方向を測定する方位計と、前記受信機が受信した位置データと方位計の測定した航行方向データに基づき、埋設機および曳航船の位置と埋設機の掘削方向を出力する制御部を設け、この各出力に基づき埋設機の曳航と掘削作業を行うようにしたことを特徴とするケーブル埋設機の位置測定装置である。
請求項３の発明は、埋設機には傾斜計を設けて、制御部はこの傾斜計出力信号に基き、埋設機の傾きによる位置データの誤差を補正することを特徴とする請求項２に記載のケーブル埋設機の位置測定装置である。
請求項４の発明は、制御部は、直前の埋設機位置と現在の埋設機位置を結んだ線上から埋設機の方位を求めるものであることを特徴とする請求項２または３に記載のケーブル埋設機の位置測定装置である。
請求項５の発明は、第１および第２の追尾式光波測距儀が、前記第１および第２のプリズムにより埋設機および曳航船の位置を測定してこれら第１の位置データを取得することに加えて、さらに、前記第１および第２の追尾式光波測距儀は、第２および第１のプリズムにより曳航船および埋設機の位置を測定してこれらの第２の位置データを取得し、送信機はこれらの第１の位置データおよび第２の位置データを送信し、受信機はこれら送信された第１の位置データおよび第２の位置データを受信し、制御部は、前記第１の位置データに基づき埋設機および曳航船の位置と埋設機の掘削方向を出力するときに第２の位置データによって第１の位置データのバックアップあるいは補正をすることを特徴とする請求項２ないし４のうちの１に記載のケーブル埋設機の位置測定装置である。
【００１０】
本発明は、土木機械および曳航船（または、埋設機および曳航船）には海面または水面上に第１および第２のプリズムを出した状態とし、第１および第２の追尾式光波測距儀により、前記第１および第２のプリズムを用いて土木機械および曳航船（または、埋設機および曳航船）の位置測定をするので、絶対的な位置測定になり、測位精度が極めてよい。例えば距離にもよるが測位誤差が数１０ｃｍ以内となる。
【００１１】
また、曳航船の航行方向は方位計により測定し、どの方向に曳航しているかを確認できる。この方向と埋設機の位置関係とから、曳航船の航行方向を決定しケーブル埋設位置精度を向上できる。
【００１２】
また、埋設機には傾斜計を設けて、制御部はこの傾斜計出力信号に基き、埋設機のプリズムを支持するスタッフ等の傾き（前後左右傾斜）による位置測定データの誤差を補正すれば、埋設機位置測定がさらに高精度になる。この補正により、スタッフの根元での誤差が数ｃｍ以内にすることができる。
【００１３】
また、制御部は、直前（例えば０．１〜数秒前）の埋設機位置と現在の埋設機位置を結んだ線上から埋設機の方位を求めるものにできる。このようにすれば、ジャイロコンパスが無くとも、埋設機の牽引開始点付近以外では正確に埋設機の方位を測定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態にかかる海底または水底へのケーブル埋設機の位置測定装置の全体説明図、図２は位置測定装置の概略説明図、図３は埋設機の説明図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、埋設機１０は、掘削体（例えばウォータージェット式の掘削体）１２を有しかつ曳航船１４で曳航されてケーブル１６を海底または水底５２に埋設するものである。
前記掘削体１２は、幅に対して長さ方向が長く、かつ、機体１８に対して前端軸２０を中心に揺動可能で斜めになって海底または水底に没して穴溝を掘削するものであり、その詳細は後記する。
【００１７】
ここで、前記埋設機１０および曳航船１４には海面または水面上に第１および第２のプリズム２２および２４を出した状態で支持する。第１のプリズム２２は埋設機１０から上方に突出する棒状のスタッフ２６先端部に取り付けられて海面または水面上に出ている。
【００１８】
地上には、前記第１および第２のプリズム２２および２４により埋設機１０および曳航船１４の位置測定をする第１および第２の追尾式光波測距儀２８および３０と、第１および第２の追尾式光波測距儀２８および３０の測定距離データを送信する送信機３２とを設ける。また、曳航船１４には、送信測定データを受信する受信機３４と、曳航船１４の航行方向を測定する方位計３６と画面搭載されると共に、制御室内には、前記第１および第２の追尾式光波測距儀２８および３０の測定データと方位計３６の信号に基づき、埋設機１０および曳航船１４の位置と埋設機１０の掘削方向を出力する測位処理・表示コンピュータ３８と、この各出力から埋設機１０と曳航船１４との測位表示を画面上に行うモニタ４０と、このモニタ４０画面表示に基き運転操作者が埋設機１０の運転を遠隔操作で行う埋設機操作盤４２とが設けられて、埋設機４０の曳航と掘削作業を行うようにしたものである。
【００１９】
前記埋設機１０には傾斜計４４を設けて前後左右の傾き信号データ制御室に有線で送信し、前記測位処理コンピュータは３８はこの傾斜計４４出力信号に基き、埋設機１０のスタッフ２６の傾きによる位置測定データの誤差を補正する。
また、前記測位処理コンピュータ３８は、直前の埋設機１０位置と現在の埋設機１０位置を結んだ線上から埋設機１０の方位を求める。
また、第１および第２の追尾式光波測距儀２８、３０は、第２および第１のプリズム２４および２２により曳航船１４および埋設機１０の位置測定をし、送信機３２はこれらの測定距離データを送信し、受信機３４はこの送信データを受信して、測位処理・表示コンピュータ３８は、埋設機１０と曳航船１４の位置測定データのバックアップあるいは補正をする。
【００２０】
なお、埋設機１０には、信号の入出および各種制御・信号処理の機器を封入する制御用の水密ボックス４６が設けられている。また、曳航船１４には、ＧＰＳ、ＤＧＰＳ、あるいは電波測位機（デジタル距離測定器）４８ａを設けて、曳航船１４の位置を追尾式光波測距儀の測定できないとき等に対処可能にしている。また、前記測位処理・コンピュータ３８の測位記録を取る他に、埋設機１０の関連記録用のコンピュータ４８ｂを設けて関連記録を取り、モニタ室内に測位表示用モニタを設けたりしている。
【００２１】
図３に示すように、埋設機１０は、ウォータージェット式の掘削体１２を有する。この掘削体１２は、幅に対して長さ方向が長くその下面部に複数のウォータージェットノズル５０が配設され、かつ、機体１８に対して揺動可能で各種角度で斜めになって海底または水底５２に没する（穴溝５２ａを掘削する）ことのできる構造を有する。掘削体１２の内部には複数の送水通路が設けられてジェットノズル５０のそれぞれに連通されたものである。
【００２２】
前記機体１８は、埋設機１０進行方向に向いて間隔を置いた左右に海底面または水底面を滑るための橇体５６，５６と、その左右橇体５６，５６を正面視概略門型形状に繋ぐパイプ材をトラス構造に組み合わせた本体ベースフレーム５８とを有しており、概略双胴艇の形状になっているものである。なお、機体１８の前端部には、埋設機１０を曳航船１４に繋がる牽引用のワイヤケーブル１８ｐが固定される。また、左右の橇体５６，５６は曳航船１４に牽引されて海底または水底５２を進行しやすくする車輪５６ａ，５６ａが回動自在に設けられる。
【００２３】
前記掘削体１２は、前記本体ベースフレーム５８の幅中央に位置し、かつ、前記掘削体１２の前端１２ａ上部に機体１８前端に回動自在に支持される揺動支点の前端を設けて、前端側よりも後端側が海底により深く没することができるようにされている。
【００２４】
また、掘削体１２は前後方向に長い概略箱形状を呈し、かつ後端部がやや後ろ上がりの形状を呈している。そして、上部には、ウォータージェットで海底または水底（５２）を掘削して形成した穴溝（５２ａ）内に、埋設対象の海底ケーブル１６を支持した状態で導くための概略断面円形形状のケーブル通路を、ケーブル１６を四方から囲むように形成している。
【００２５】
また、掘削体１２のウォータージェットノズル５０は、複数あって、掘削体１２の幅方向に同間隔で対になって前後方向に配列されている。そして、掘削体１２の内側下部には、前記ケーブル通路の各組のノズル５０毎に異なる送水通路が形成されている。
【００２６】
前記掘削体１２の上下に揺動するため（図１には、掘削体の揺動経過各位置を示している）、本体ベースフレーム５８と掘削体１２後端部との間にはリンク構造を介して繋がりかつ油圧シリンダー装置６０で駆動するようになっている。
【００２７】
実施形態の埋設機位置測定装置によれば、埋設機１０および曳航船１４には海面または水面上に第１および第２のプリズム２２および２４を出した状態とし、第１および第２の追尾式測距儀２８および３０により前記第１および第２のプリズムを用いて埋設機１０および曳航船１４の位置測定をするので、絶対的な位置測定になり、測位精度が極めてよい。例えば距離にもよるが測位誤差が数１０ｃｍ以内となる。したがって、ケーブル等を正確に埋設できると共に埋設位置を把握できる。発明者は、水深２０ｍで数１０ｃｍ以内の誤差となることを確認した。
【００２８】
また、曳航船１４の航行方向は方位計３６により測定し、どの方向に曳航しているかを確認できる。この方向と埋設機１０の位置関係とから、曳航船１４の航行方向を決定しケーブル埋設位置精度を向上できる。
【００２９】
また、埋設機１４には傾斜計４４を設けて、測位処理・表示コンピュータは３８はこの傾斜計４４の出力信号に基き、埋設機１０のスタッフ２６の傾き（前後左右傾斜）による位置測定データの誤差を補正すれば、埋設機位置測定がさらに高精度になる。この補正により、スタッフ２６の根元での誤差が数ｃｍ以内にすることができる。
【００３０】
また、前記測位処理・表示コンピュータ２６は、直前（例えば０．１〜数秒前）の埋設機位置と現在の埋設機位置を結んだ線上から埋設機１０の方位を求めるものにできる。これにより、ジャイロコンパスが無くとも、埋設機の牽引開始点付近以外では正確に埋設機１０の方位を測定することができる。
【００３１】
なお、第１および第２の追尾式光波測距儀２８および３０は、第２および第１のプリズム２４および２２により曳航船１４および埋設機１０の位置測定をし、送信機３２はこれらの測定距離データを送信し、受信機３４はこの送信データを受信し、前記コンピュータ３８は、埋設機１０と曳航船１４の位置測定データのバックアップあるいは補正をする。三角測量法等を加味して埋設機および曳航船の位置測定ができるため、より一層高精度な測定ができる。
【００３２】
なお、前記の実施形態では本発明の好適例を説明したが、本発明はこれに限定されないことはもちろんである。埋設対象として海底パイプラインとすることができる。また、埋設機の位置測定装置のみならず、岩盤掘削機の位置しを把握する測定装置としても用いることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、第１および第２の追尾式光波測距儀により第１および第２のプリズムを用いて土木機械および曳航船（または埋設機および曳航船）の位置測定をするので、絶対的な位置測定になり、測位精度が極めてよい。例えば距離にもよるが測位誤差が数１０ｃｍ以内となり極めて高精度であることが確認された。
【００３４】
また、曳航船の航行方向は方位計により測定すれば、どの方向に曳航しているかを確認できる。この方向と埋設機の位置関係とから、曳航船の航行方向を決定しケーブル埋設位置精度を向上できる。
【００３５】
また、埋設機には傾斜計を設けて、制御部はこの傾斜計出力信号に基き、埋設機の第１のスタッフの傾き（前後左右傾斜）による位置測定データの誤差を補正すれば、埋設機位置測定がさらに高精度になる。この補正により、スタッフの根元での誤差が数ｃｍ以内にすることができる。
【００３６】
また、制御部は、直前（例えば０．１〜数秒前）の埋設機位置と現在の埋設機位置を結んだ線上から埋設機の方位を求めるものにできる。このようにすれば、ジャイロコンパスが無くとも、埋設機の牽引開始点付近以外では正確に埋設機の方位を測定することができる。埋設機にジャイロコンパスを搭載する必要が無くなるため、安価（５００万円以上安価になる）であると共に、取り扱いが容易になる。
【００３７】
なお、第１および第２の追尾式光波測距儀が、前記第１および第２のプリズムにより埋設機および曳航船の位置を測定してこれら第１の位置データを取得することに加えて、さらに、前記第１および第２の追尾式光波測距儀は、第２および第１のプリズムにより曳航船および埋設機の位置を測定してこれらの第２の位置データを取得し、送信機はこれらの第１の位置データおよび第２の位置データを送信し、受信機はこれら送信された第１の位置データおよび第２の位置データを受信し、制御部は、前記第１の位置データに基づき埋設機および曳航船の位置と埋設機の掘削方向を出力するときに第２の位置データによって第１の位置データのバックアップあるいは補正をすることが好適である。三角測量法等を加味して埋設機および曳航船の位置測定ができるため、より一層高精度な測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるケーブル埋設機の位置測定装置のシステム全体説明図である。
【図２】埋設機と曳航船の概略説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、埋設機の正面視、側面視の説明図である。
【符号の説明】
１０  埋設機
１４  曳航船
１６  ケーブル
２２，２４  第１，第２のプリズム
２６  スタッフ
２８，３０  追尾式光波測距儀
３２  送信機
３４  受信機
３６  方位計
３８  測位処理・表示コンピュータ
４０  モニタ
４２  埋設機操作盤
４４  傾斜計
【図１】
0003989624.tif 000002
【図２】
0003989624.tif 000003
【図３】
0003989624.tif 000004