JP2015091729A - クレーン船の吊り位置検出装置及び吊り位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳアンテナをガット船等のクレーン船に容易に取り付けられ、且つ、ジブ先端部の正確な位置を計測可能なクレーン船の吊り位置検出装置及び吊り位置検出方法の提供。
【解決手段】クレーン旋回部３の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナ１１と、ＧＰＳアンテナ１１の位置及び方位を計測する位置方位計測手段と、ジブ４の仰角βを計測するジブ仰角計測手段と、位置方位計測手段より得られるＧＰＳアンテナ１１の位置及び方位、ジブ仰角計測手段より得られるジブの仰角β、ＧＰＳアンテナ１１のクレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対する相対位置、ＧＰＳアンテナの取付け角度、ジブ４の長さ及びジブの基端と旋回中心Ｃとの間の水平方向距離に基づいてジブ先端部４ａの位置を算出する演算手段とを備えクレーン船１の吊り位置検出装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガット船等のクレーン船のクレーン操作支援及び操船支援に用いられるクレーン船の吊り位置検出装置及び吊り位置検出方法に関する。

水中構造物の基礎となる捨石マウンドの造成に際しては、台船上に旋回可能に設置されたクレーン旋回部と、クレーン旋回部に上下に回動可能に支持されたジブと、ジブ先端より繰り出されるワイヤーとを備えたガット船等のクレーン船を使用し、クレーンによりワイヤーの先端に吊り持ちさせたグラブバケットを操作し、捨石を投入する作業が行われている。

従来、この捨石投入作業においては、捨石を投入する位置に旗等の目印を設置し、その目印を目安にして操作者がクレーンを操作する方法が一般的であったが、この方法においては、潮流等により旗等の目印が移動してしまう虞や目視に頼るクレーン操作には熟練を要する等の問題があった。

一方、近年においては、ジブの先端部にＧＰＳアンテナを固定し、そのＧＰＳアンテナの位置を計測することによりジブ先端部の正確な位置を特定し、そのジブ先端部より垂下された位置にあるグラブバケットの位置を検出する吊り位置検出装置が開発され、その吊り位置検出装置による検出データに基づいて効率的且つ容易に捨石投入作業等を行えるようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

尚、このクレーン船の吊り位置検出装置では、グラブバケット等の吊り体の位置を正確に検出するためにジブ先端部の正確な位置を測定する必要があり、その為、海上を移動する台船の位置に影響されずにジブ先端部の位置を計測できるように位置計測手段を構成するＧＰＳアンテナをジブ先端部に直接固定するようにしていた。

特開２００９−２４４００号公報

しかしながら、上述の位置計測手段を構成するＧＰＳアンテナをジブ先端部に固定する作業は、高所での危険な作業を伴うとともに、作業が煩雑で多大な時間を要するという問題があった。

また、捨石投入作業に使用できるガット船は、稼働スケジュールによって日毎に異なるという特殊な事情があり、そのため、吊り位置検出装置を使用毎に設置及び撤去する必要が生じ、その度に危険且つ煩雑なジブ先端部に対するＧＰＳアンテナの固定作業を行うため、非常に効率が悪いとう問題があった。

更に、このような吊り位置検出装置では、台船の姿勢を検出することはできず、台船の操船に関しては、別個に台船専用の位置検出装置を必要とするものであった。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、ＧＰＳアンテナをガット船等のクレーン船に容易に取り付けられ、且つ、ジブ先端部の正確な位置を計測可能なクレーン船の吊り位置検出装置及び吊り位置検出方法の提供を目的としてなされたものである。

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上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記ジブ先端部の位置に基づいて前記ワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を検出するようにしたクレーン船の吊り位置検出装置において、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測する位置方位計測手段と、前記ジブの仰角を計測するジブ仰角計測手段と、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位、前記ジブ仰角計測手段より得られるジブの仰角、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置、前記ＧＰＳアンテナの前記ジブに対する取付け角度、前記ジブの長さ及び前記ジブの基端と前記旋回中心との間の水平方向距離に基づいて前記ジブ先端部の位置を算出する演算手段とを備えたクレーン船の吊り位置検出装置にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１に加え、前記位置方位計測手段を前記ＧＰＳアンテナと一体に備え、該位置方位計測手段を前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定することにある。

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、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を検出する旋回基準検出手段を備え、前記演算手段は、前記所望の旋回位置における前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出するようにしたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項３の構成に加え、前記台船に船倉部を備え、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を旋回基準検出手段で検出するようにしたことにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項３又は４のいずれか１項の構成に加え、前記旋回基準検出手段は、前記クレーン旋回部又は台船の何れか一方に固定された近接センサを備え、該近接センサは、前記クレーン旋回部又は前記台船の何れか他方に固定され、前記クレーン旋回部の旋回に伴って前記近接センサに対し旋回方向で相対移動する検出対象体の接近を検出するようにしたことにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置を計測する台船位置計測手段を備え、前記演算手段は、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置と、該台船位置計測用ＧＰＳアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出するようにしたことにある。

請求項７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上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船のジブ先端部の位置に基づいて前記ワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を検出するクレーン船の吊り位置検出方法において、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測する位置方位計測手段と、前記ジブの仰角を計測するジブ仰角計測手段とを備えた吊り位置検出装置を使用し、前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測するとともに、前記ジブの仰角を計測し、前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ジブの仰角と、事前に設定された前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置と、前記ＧＰＳアンテナの前記ジブに対する取付け角度と、前記ジブの長さ及び前記ジブの基端と前記旋回中心との間の水平方向距離とに基づいて前記ジブ先端部の位置を算出するクレーン船の吊り位置検出方法にある。

請求項８に記載の発明の特徴は、請求項７の構成に加え、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を旋回基準検出手段により検出し、前記所望の旋回位置における前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出することにある。

請求項９に記載の発明の特徴は、請求項８の構成に加え、前記台船に船倉部を備えるとともに、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出し、前記ジブが船倉部上に移動する毎に前記台船の位置及び方位を算出することにある。

請求項１０に記載の発明の特徴は、請求項７の構成に加え、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置を計測し、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置と、該台船位置計測用ＧＰＳアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出することにある。

本発明に係るクレーン船の吊り位置検出装置は、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上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記ジブ先端部の位置に基づいて前記ワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を検出するようにしたクレーン船の吊り位置検出装置において、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測する位置方位計測手段と、前記ジブの仰角を計測するジブ仰角計測手段と、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位、前記ジブ仰角計測手段より得られるジブの仰角、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置、前記ＧＰＳアンテナの前記ジブに対する取付け角度、前記ジブの長さ及び前記ジブの基端と前記旋回中心との間の水平方向距離に基づいて前記ジブ先端部の位置を算出する演算手段とを備えたことにより、取付けが容易なクレーン旋回部に固定されたＧＰＳアンテナを用いてジブ先端部の位置を正確に検出することができ、危険且つ煩雑なジブ先端部へのＧＰＳアンテナの取付けを必要とせず、装置をクレーン船間で容易に載せ替えることができる。

また、本発明において、前記位置方位計測手段を前記ＧＰＳアンテナと一体に備え、該位置方位計測手段を前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定することにより、装置をクレーン船間で容易に載せ替えることができる。

更に、本発明において、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を検出する旋回基準検出手段を備え、前記演算手段は、前記所望の旋回位置における前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出するようにしたことにより、台船専用の位置検出装置を用いずに台船の姿勢を検出でき、装置を簡略化できる。

また、本発明において、前記台船に船倉部を備え、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を旋回基準検出手段で検出するようにしたことにより、台船移動時でも台船専用の位置検出装置を用いずに台船の姿勢を検出することができる。

また、本発明において、前記旋回基準検出手段は、前記クレーン旋回部又は台船の何れか一方に固定された近接センサを備え、該近接センサは、前記クレーン旋回部又は前記台船の何れか他方に固定され、前記クレーン旋回部の旋回に伴って前記近接センサに対し旋回方向で相対移動する検出対象体の接近を検出するようにしたことにより、旋回基準検出手段を簡素化することができる。

また、本発明において、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置を計測する台船位置計測手段を備え、前記演算手段は、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置と、該台船位置計測用ＧＰＳアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出するようにしたことにより、簡素な装置で台船の姿勢を検出できる。

本発明に係るクレーン船の吊り位置検出方法は、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上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船のジブ先端部の位置に基づいて前記ワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を検出するクレーン船の吊り位置検出方法において、前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測する位置方位計測手段と、前記ジブの仰角を計測するジブ仰角計測手段とを備えた吊り位置検出装置を使用し、前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測するとともに、前記ジブの仰角を計測し、前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ジブの仰角と、事前に設定された前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置と、前記ＧＰＳアンテナの前記ジブに対する取付け角度と、前記ジブの長さ及び前記ジブの基端と前記旋回中心との間の水平方向距離とに基づいて前記ジブ先端部の位置を算出することにより、ジブ先端部にＧＰＳアンテナを設置せずとも、取付けが容易なクレーン旋回部に固定されたＧＰＳアンテナを用いてジブ先端部の位置を正確に検出し、ジブ先端部下に垂下されたグラブバケット等の吊り体の位置を検出することができる。

また、本発明において、前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を旋回基準検出手段により検出し、前記所望の旋回位置における前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出することにより、台船専用の位置検出手段を用いずに台船の位置及び方位を検出することができる。

更に、本発明において、前記台船に船倉部を備えるとともに、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出し、前記ジブが船倉部上に移動する毎に前記台船の位置及び方位を算出することにより、随時台船の位置及び方位を検出することができる。

また、本発明において、前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置を計測し、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置と、該台船位置計測用ＧＰＳアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出することにより、簡素な装置で台船の姿勢を検出できる。

本発明に係るクレーン船の吊り位置検出装置を備えたクレーン船の概略を示す平面図である。 同正面図である。 本発明に係る本発明に係るクレーン船の吊り位置検出装置の概要を示す概略図である。 （ａ）は図３中の旋回基準検出手段の一例を示す部分拡大正面図、（ｂ）は同ａ−ａ線断面図である。 本発明に係るクレーン船の吊り位置検出方法の原理を説明する為のクレーン部分の概略図である。 本発明に係るクレーン船の吊り位置検出装置を備えたクレーン船の他の実施例の概略を示す平面図である。

次に、本発明に係るクレーン船の吊り位置検出装置及び吊り位置検出方法の実施の態様を図１〜図６に示した実施例に基づいて説明する。

ここで、図中に示す座標系は、直角座標で位置を表示する場合のために策定された平面直角座標系であって、所定の経緯度が示す点を座標系原点とし、この座標系原点における子午線に一致する軸をｘ軸、当該ｘ軸と直交する軸をｙ軸とし、それぞれ真北に向かう方向、真東に向かう方向を正とする。

図中符号１は、捨石マウンド造成時の捨石投入に使用されるガット船等のクレーン船であって、本発明に係る吊り位置検出装置１０は、このようなクレーン船１にあって、ジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し、その結果に基づいてジブ先端部４ａより垂下された位置にあるグラブバケット６等の吊り体の位置を検出するようになっている。

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ー５とを備え、ワイヤー５の先端に吊り体としてグラブバケット６が吊り持ちされている。

クレーン旋回部３は、台船２上面より突出した旋回台部７を介して台船２に支持され、旋回台部７上で旋回するようになっている。また、クレーン旋回部３には、クレーン操作のための操作室８を備えている。

尚、この操作室８上及びジブ４の基端部へは、作業者が梯子やリフト装置等からなる昇降手段によって安全に昇降できるようになっている。

台船２は、船幅方向に一定の幅を有する平面視矩形状の船倉部９を備え、クレーン旋回部３の旋回動作及びジブ４の回動動作によりジブ先端部４ａが船倉部９上の任意の位置に移動でき、ワイヤー５の繰り出し動作によりグラブバケット６が船倉部９内の任意の位置に吊り下ろされて捨石等の積載物を掴めるようになっている。

また、ジブ４の長手方向が船倉部９の側縁と平行となる際には、ジブ先端部４ａが船倉部９幅方向中央、即ち、台船２の中心軸ＳＣ線上に位置するようになっている（クレーン原位置）。

吊り位置検出装置１０は、ＧＰＳアンテナ１１，１２と、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（ｘ軸を基準とし、時計回り方向を正とする方位角α）を計測する位置方位計測手段１３と、ジブ４の仰角βを計測するジブ仰角計測手段１４と、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４による計測データに基づいてジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する演算手段１５とを備え、稼働スケジュールによって日毎に使用できるクレーン船１が異なるという特殊な事情を鑑み、クレーン船１に対し着脱可能に設置されている。

また、この吊り位置検出装置１０は、クレーン旋回部３の台船２に対する所望の旋回位置を検出する旋回基準検出手段１６を備え、演算手段１５は、当該所望の旋回位置におけるＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）に基づいて台船２の位置及び方位を算出するようになっている。

ＧＰＳアンテナ１１，１２は、固定用部材１７を介してクレーン旋回部３の任意の位置、例えば、昇降手段を用いてアクセスし易い操作室８の上面部等に互いに所望の間隔を置いて着脱可能に固定される。

固定用部材１７の態様は、特に限定されないが、例えば、固定用部材１７の下面部に磁石を備え、クレーン旋回部３上の鉄板部分に磁力により固定できるようしたものや、クレーン旋回部３上に設置された手摺等の固定物に着脱可能なアタッチメントを備えたもの等がある。また、固定用部材１７をＧＰＳアンテナ１１，１２の本体に対し着脱可能とし、複数種の固定用部材１７を状況に応じて交換できるようにしてもよい。

この両ＧＰＳアンテナ１１，１２の相対位置関係については、ジブ４に対する取付け角度γ、即ち、ジブ４の長手方向を基準とし、時計回りを正とする両ＧＰＳアンテナ１１，１２方向とジブ４長手方向とが成す水平方向角度を実際の計測等により求め、演算手段１５に設定する。

尚、両ＧＰＳアンテナ１１，１２は、両ＧＰＳアンテナ１１，１２間方向がジブ４長手方向と平行（γ＝０）となるように固定すれば、取付け角度γの計測を省くことができる。

一方、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとの相対位置は、それぞれＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形の互いに直交する各辺の距離ｄ１，ｄ２で表され、距離ｄ１，ｄ２を実際に計測する等して求め、それを演算手段１５に設定する。尚、当該直角三角形の直交する各辺は、ジブ４に対しそれぞれ平行又は直交するように設定することが望ましいが、ＧＰＳアンテナ１１と旋回中心Ｃとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形であれば、その向きは限定されず、例えば、何れか一辺をｘ軸方向と平行に設定したものであってもよい。

位置方位計測手段１３は、両ＧＰＳアンテナ１１，１２が有線で接続されたＧＰＳ受信処理機本体１８を備え、このＧＰＳ受信処理機本体１８においてＧＰＳアンテナ１１，１２で受信した電波に基づく各ＧＰＳアンテナ１１の位置座標を計測するとともに、両ＧＰＳアンテナ１１，１２の位置関係に基づいて両ＧＰＳアンテナ１１，１２間方向、即ち、一方のＧＰＳアンテナ１１を基点とした方位（方位角α）を計測し、そのＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）の計測データをＧＰＳ受信処理機本体１８より有線又は無線により演算手段１５に出力するようになっている。

尚、ＧＰＳ受信処理機本体１８は、両ＧＰＳアンテナ１１，１２と別体である場合、クレーン操作室８内に着脱可能に設置してもよく、ＧＰＳアンテナ１１，１２とともに操作室８上面部等のクレーン旋回部３の任意の位置に着脱可能に固定するようにしてもよい。

また、位置方位計測手段１３の態様は、上述の実施例に限定されず、方位計測にジャイロコンパス等の真方位計を使用するものであってもよく、両ＧＰＳアンテナ１１，１２を用いた方位計測とジャイロコンパス等の真方位計とを併用するものであってもよい。

更に、位置方位計測手段１３は、ＧＰＳアンテナ１１を一体に備えたもの、例えば、両ＧＰＳアンテナ１１，１２とＧＰＳ受信処理機本体１８とをユニット化したものを使用してもよく、その場合、ＧＰＳアンテナ１１，１２とＧＰＳ受信処理機本体１８とが一体化された位置方位計測手段１３をクレーン旋回部３の任意の位置に着脱可能に固定する。

ジブ仰角計測手段１４は、昇降手段によりアクセスし易いジブ４の基端部に着脱可能に固定される傾斜計１９を備え、その計測値を有線又は無線で演算手段１５に出力する。

旋回基準検出手段１６は、図４に示すように、クレーン旋回部３の下面に着脱可能に固定された近接センサ２０を備え、この近接センサ２０によって、台船２の旋回台部７外周部に固定されてクレーン旋回部３の旋回に伴って近接センサ２０に対し旋回方向で相対移動する鉄板等の検出対象体２１の接近を検出し、その検出情報を有線又は無線により演算手段１５に出力する。

近接センサ２０及び検出対象体２１は、船倉部９上にジブ４が位置する際、望ましくは、ジブ先端部４ａがクレーン原位置、即ち、台船２の中心軸ＳＣ線上に位置する際を検出するように取り付ける。例えば、近接センサ２０をクレーン旋回部３下面のジブ４の基端位置に固定し、検出対象体２１を旋回台部７の台船中心軸ＳＣ線上に位置するように固定する。

尚、ジブ４の長手方向と台船２の中心軸ＳＣとが平行となる旋回位置を検出できるように旋回基準検出手段を設置し、ジブ４の長手方向とＧＰＳアンテナ１１の方位とが平行となるようにＧＰＳアンテナ１１をクレーン旋回部の任意の位置に取り付けることにより、台船２の方位とＧＰＳアンテナ１１の方位（方位角α）とが一致するので、台船２の方位をＧＰＳアンテナ１１の方位（方位角α）のみに基づいて検出することができる。

演算手段１５には、例えば、モニターＭ等の表示手段を備えたノートパソコンやタブレットＰＣ等の持ち運び可能なコンピュータ端末を使用し、位置方位計測手段１３及びジブ仰角計測手段１４から送られた計測情報及び予め演算手段１５に設定されたＧＰＳアンテナ１１のクレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す長さｄ１，ｄ２、ＧＰＳアンテナ１１のジブ４に対する取付け角度γ、ジブ４の長さＬ、ジブ４の基端と旋回中心Ｃとの間の水平方向距離Ａ及びジブ４基端とＧＰＳアンテナ１１との間の鉛直方向距離Ｂとに基づいてジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出できるようになっている。

また、演算手段１５は、算出されたジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とワイヤー５の繰り出し量等に基づいてグラブバケット６等の吊り体の位置を検出できるようになっている。

ジブ４の長さＬ、ジブ４の基端と旋回中心Ｃとの間の水平方向距離Ａ、ジブ４の基端とＧＰＳアンテナ１１との間の鉛直方向距離Ｂの情報については、一定値であるので、クレーン船１の設計図等から取得して或いは実際に計測して演算手段１５に設定し、ＧＰＳアンテナ１１のクレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２及びジブ４に対するＧＰＳアンテナ１１の取付け角度γについては、ＧＰＳアンテナ１１，１２の取り付け後に計測等により設定する。

また、演算手段１５は、台船２に対する旋回中心Ｃの位置及び当該所望の旋回位置におけるＧＰＳアンテナ１１と台船２の相対位置関係は常に一定であるので、演算手段１５に台船の寸法及び台船２と旋回中心Ｃとの位置関係を入力することにより、所望の旋回位置を検知した際のＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１、ｚ１）及び方位（方位角α）に基づいて台船２の位置及び方位を算出できるようになっている。

このように構成された吊り位置検出装置１０は、クレーン旋回部３の任意の位置に固定されたＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）と、ジブ仰角βとを計測し、その計測結果に基づいてジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を正確に算出できるので、危険且つ煩雑なジブ先端部４ａへのＧＰＳアンテナ１１の取付けを回避でき、安全且つ効率的にグラブバケット６等の吊り体の位置を検出することができる。

また、このように構成された吊り位置検出装置１０は、ＧＰＳアンテナ１１、位置方位計測手段１３、ジブ仰角計測手段１４及び演算手段１５がそれぞれ高所や危険個所での取付け作業を必要とせず、クレーン船１に対して容易に着脱できるので、装置全体のクレーン船間の載せ替えを容易に行うことができる。

尚、上述の実施例では、ジブ仰角計測手段１４にジブ４基端部に着脱可能に固定する傾斜計１９を使用した例について説明したが、ジブ仰角計測手段１４には、ジブ４の台船２に対する傾斜角度を計測する角度計等を使用してもよい。

尚、ジブ仰角計測手段１４に角度計を用いる場合には、台船２の水面に対する傾斜角を計測する船体傾斜計を併せて使用し、角度計と船体傾斜計とによりジブ４の正確な仰角を計測することが好ましい。

また、上述の実施例では、旋回基準検出手段１６に近接センサ２０を使用した例について説明したが、角度センサ等を用いて台船２に対するクレーン旋回部３の相対角度を計測するようにし、当該計測値よりクレーン旋回部３の台船２に対する所望の旋回位置を検出するものであってもよい。また、旋回基準検出手段１６は、検出する所望の旋回位置を複数設定するようにしてもよい。

次に、上述の吊り位置検出装置１０を使用したクレーン船の吊り位置検出方法について図５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。

まず、事前準備として、クレーン船１に吊り位置検出装置１０を設置する。即ち、ＧＰＳアンテナ１１，１２をクレーン旋回部３の任意の位置、例えば、作業者が梯子やリフト装置等の昇降手段を用いて操作室８上に昇り、操作室８の上面部に固定するとともに、作業者が梯子やリフト装置等の昇降手段を用いてジブ４の基端部に昇りジブ仰角計測手段１４を構成する傾斜計１９をジブ４の基端部に固定する。

また、ＧＰＳ受信処理機本体１８及びコンピュータからなる演算手段１５をそれぞれ操作室８等に設置し、ＧＰＳ受信処理機本体１８に接続ケーブルを介して両ＧＰＳアンテナ１１，１２を接続する。

そして、ＧＰＳアンテナ１１の固定を終えたら、ＧＰＳアンテナ１１の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２及びジブ４に対する取付け角度γを計測し、ＧＰＳアンテナ１１の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２及び取付け角度γを演算手段１５に入力設定するとともに、クレーン船１の設計図等から知得したジブ４の長さＬ、ジブ４基端から旋回中心Ｃまでの水平方向距離Ａ及びジブ４基端からＧＰＳアンテナ１１（クレーン旋回部上面）までの鉛直方向距離Ｂを演算手段１５に入力設定する。

尚、ジブ４の長さＬ、ジブ４基端から旋回中心Ｃまでの水平方向距離Ａ、ＧＰＳアンテナ１１の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２の設定は、手動入力により設定してもよく、特別な方法を用いて自動で設定してもよい。

次に、実際にグラブバケット６等の吊り体の位置の検出を開始すると、位置方位計測手段１３によりＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）が計測されるとともに、ジブ仰角計測手段１４によりジブ仰角βが計測され、それぞれ随時演算手段１５に出力され、演算手段１５の記憶部に記憶される。

そして、ＧＰＳアンテナ１１の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２は既知であるので、演算手段１５は、旋回中心Ｃの位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と入力されたＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）との関係から、ＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に基づき例えば、以下の式より旋回中心Ｃの位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を算出する。

よって、演算手段１５は、ジブ４の長さＬ、ジブ４基端から旋回中心Ｃまでの水平方向距離Ａは既知であるので、ジブ４の旋回半径をＲとすると、ジブ先端部位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と旋回中心Ｃの位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）との関係よりジブ先端部位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を入力されたＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）とジブ仰角βとに基づいて、例えば、以下の式より随時算出し、その結果をモニターＭ等の表示手段に表示する。

そして、演算手段１５は、このジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とワイヤー５の繰り出し量等に基づいて、ジブ先端部４ａより垂下された位置にあるグラブバケット６等の吊り体の位置を演算により検出し、その結果をモニターＭ等の表示手段に表示するとともに記憶部に記憶する。

また、演算手段１５は、クレーン旋回部３の台船２に対する所望の旋回位置を旋回基準検出手段１６により検出し、所望の旋回位置におけるＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）に基づいて台船２の位置及び方位を算出し、その結果を算出する毎にモニターＭ等の表示手段に表示するとともに記憶部に記憶する。

即ち、台船２の真方位は、所望の旋回位置における台船２の中心軸ＳＣとＧＰＳアンテナ１１の方位との相対関係により算出され、例えば、所望の旋回位置をジブ４が中心軸ＳＣ上にある位置とすると、台船２の方位角はα−γとなる。

従って、演算手段１５は、台船２の姿勢をクレーン旋回部３の旋回中心Ｃの位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）及び台船２の方位と、演算手段１５に入力された台船２の寸法とに基づいて検出でき、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。

尚、船倉部９の台船中心軸線ＳＣ上にジブ先端部４ａが位置する際のクレーン旋回部３の台船２に対する旋回位置を旋回基準検出手段１６で検出し、ジブ先端部４ａが当該船倉部９上に移動する毎に台船２の位置及び方位を算出するようにすれば、船倉部９内の積荷をグラブバケット６で掴み、その状態からクレーン旋回部３を旋回するとともにジブ４を回動させ、ジブ先端部４ａを投石位置に移動させて投石作業を行い、然る後、再度クレーン旋回部３及びジブ４を動作させて原位置に復帰する一連のクレーン作業をする毎に台船２の位置及び方位が検出でき、その結果に基づいて効率的に操船及びクレーン操作を行うことができる。

また、台船２を移動させる際、ジブ４を台船２の中心軸ＳＣ上に位置するように収納した状態とし、或いは、船倉部９内の積荷を投石作業の際にグラブバケット６で掴み易くするための均し作業等を行うようにすれば、台船専用の位置検出装置を用いずとも、操船に必要な台船２の姿勢、即ち、旋回中心位置Ｃと台船の方位が随時得られる。

尚、上述の実施例では、捨石マウンド造成時の捨石投入作業等に使用されるガット船を例に説明したが、クレーン船１はガット船に限定されず、グラブ浚渫船等にも適用できる。

更に、上述の実施例では、吊り体としてグラブバケットを挙げたが、吊り体の態様はグラブバケットに限定されず、オレンジピールバケット等の他のバケットでもよく、バケット以外の物であってもよい。

また、本発明においては、上述した旋回基準検出手段１６に換えて図６に示す如き台船位置計測手段を備えるようにしてもよい。尚、本実施例では、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。

台船位置計測手段には、例えばＤＧＰＳやＲＴＫ−ＧＰＳが使用され、台船２上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０の位置座標Ｐ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）を計測するようになっている。

また、演算手段１５は、位置方位計測手段１３より得られるＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）と、ＧＰＳアンテナ１１のクレーン旋回部３の旋回中心Ｃに対する相対位置関係を示す長さｄ１，ｄ２とに基づいてクレーン旋回部３の旋回中心位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を算出するとともに、旋回中心位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と計測された台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０の位置Ｐ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）とに基づいて台船２の位置及び絶対方位（方位角φ）を算出するようになっている。

尚、台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０と旋回中心Ｃとの相対位置関係は、それぞれ台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０と旋回中心Ｃとを結ぶ直線を斜辺とする直角三角形の互いに直交する各辺の距離ｄ３，ｄ４で表され、距離ｄ３，ｄ４を実際に計測する等して求め、それを演算手段１５に設定する。尚、当該直角三角形の直交する各辺は、台船２の全長方向に対しそれぞれ平行又は直交するように設定することが望ましい。

この台船位置計測手段を用いて台船２の位置及び方位を算出するには、まず、事前準備として、台船２上の任意の位置に台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０を取り付け、台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０と旋回中心Ｃとの相対位置関係を示す距離ｄ３，ｄ４を実際に測量し、その結果を演算手段１５に入力する。

次に、実際にグラブバケット６等の吊り体の位置の検出を開始すると、位置方位計測手段１３によりＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）が計測されるとともに、ジブ仰角計測手段１４によりジブ仰角βが計測され、それぞれ随時演算手段１５に出力され、演算手段１５の記憶部に記憶される。

そして、ＧＰＳアンテナ１１の旋回中心Ｃに対する相対位置を示す距離ｄ１，ｄ２は既知であるので、演算手段１５は、図５に示すように、入力されたＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）との関係から、例えば、上述の数式１により旋回中心Ｃの位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を算出する。

更に、演算手段１５は、ジブ４の長さＬ、ジブ４基端から旋回中心Ｃまでの水平方向距離Ａは既知であるので、ジブ４の旋回半径をＲとすると、ジブ先端部位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）と旋回中心Ｃの位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）との関係よりジブ先端部位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を入力されたＧＰＳアンテナ１１の位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）及び方位（方位角α）とジブ仰角βとに基づいて、例えば、上述の数式１より随時算出し、その結果をモニターＭ等の表示手段に表示する。

一方、台船２上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０の位置座標Ｐ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）が台船位置計測手段により計測され、その計測データが随時演算手段１５に出力され、演算手段１５の記憶部に記憶される。

ここで、台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０と旋回中心Ｃとの相対位置関係を示す距離ｄ３，ｄ４は既知であり、旋回中心位置Ｐ２は上述のジブ先端位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する過程で随時算出されるので、旋回中心Ｃの位置座標Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と入力された台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０の位置座標Ｐ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）との関係から、例えば、次式により台船２の絶対方位（方位角φ）を算出する。

また、台船２全体の状態は、旋回中心位置Ｐ２又は台船位置計測用ＧＰＳアンテナ３０の位置座標Ｐ３と、算出された台船２の絶対方位（方位角φ）と、予め演算手段１５に入力された台船２の寸法とに基づいて検出でき、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。

尚、上述の各位置計測に使用する座標系は、上述の実施例に示す直角平面座標系に限定されず、その他の位置計測用に策定された座標系を用いてもよく、独自に設定した座標系を用いてもよい。

また、ジブ先端部４ａの位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）、旋回中心Ｃの位置Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、台船２の絶対方位角φ等の算出に使用する各計算式は、上述の実施例に示した各計算式に限定されず、他の数学的手法に基づく計算式を適用してもよい。

Ｌ ジブ長さ
Ａ ジブ基端と旋回中心との間の水平方向距離
Ｂ ジブ基端とＧＰＳアンテナとの間の鉛直方向距離
Ｃ 旋回中心
α ＧＰＳアンテナの方位角
β ジブの仰角
γ ジブに対するＧＰＳアンテナの取付け角度
φ 台船の方位角
Ｒ ジブの旋回半径
１ クレーン船
２ 台船
３ クレーン旋回部
４ ジブ
５ ワイヤー
６ グラブバケット
７ 旋回台部
８ 操作室
９ 船倉部
１０ 吊り位置検出装置
１１，１２ ＧＰＳアンテナ
１３ 位置方位計測手段
１４ ジブ仰角計測手段
１５ 演算手段
１６ 旋回基準検出手段
１７ 固定用部材
１８ ＧＰＳ受信処理機本体
１９ 傾斜計
２０ 近接センサ
２１ 検出対象体
３０ 台船位置計測用ＧＰＳアンテナ

Claims (10)

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上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船にあって、前記ジブ先端部の位置に基づいて前記ワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を検出するようにしたクレーン船の吊り位置検出装置において、
   前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナと、
   該ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測する位置方位計測手段と、
   前記ジブの仰角を計測するジブ仰角計測手段と、
   前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位、前記ジブ仰角計測手段より得られるジブの仰角、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置、前記ＧＰＳアンテナの前記ジブに対する取付け角度、前記ジブの長さ及び前記ジブの基端と前記旋回中心との間の水平方向距離に基づいて前記ジブ先端部の位置を算出する演算手段とを備えたことを特徴としてなるクレーン船の吊り位置検出装置。
2. 前記位置方位計測手段に前記ＧＰＳアンテナを一体に備え、該位置方位計測手段を前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定するようにした請求項１に記載のクレーン船の吊り位置検出装置。
3. 前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を検出する旋回基準検出手段を備え、前記演算手段は、前記所望の旋回位置における前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出するようにした請求項１又は２に記載のクレーン船の吊り位置検出装置。
4. 前記台船に船倉部を備え、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出するようにした請求項３に記載のクレーン船の吊り位置検出装置。
5. 前記旋回基準検出手段は、前記クレーン旋回部又は台船の何れか一方に固定された近接センサを備え、該近接センサは、前記クレーン旋回部又は前記台船の何れか他方に固定され、前記クレーン旋回部の旋回に伴って前記近接センサに対し旋回方向で相対移動する検出対象体の接近を検出するようにした請求項３又は４のいずれか１項に記載のクレーン船の吊り位置検出装置。
6. 前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置を計測する台船位置計測手段を備え、
   前記演算手段は、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、
   該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置と、該台船位置計測用ＧＰＳアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出するようにした請求項１又は２に記載のクレーン船の吊り位置検出装置。
7. 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上下に回動可能に支持されたジブと、該ジブの先端より繰り出されるワイヤーとを備えたクレーン船のジブ先端部の位置に基づいて前記ワイヤーの先端に吊り持ちさせた吊り体の位置を検出するクレーン船の吊り位置検出方法において、
   前記クレーン旋回部の任意の位置に着脱可能に固定されるＧＰＳアンテナと、該ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測する位置方位計測手段と、前記ジブの仰角を計測するジブ仰角計測手段とを備えた吊り位置検出装置を使用し、前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位を計測するとともに、前記ジブの仰角を計測し、
   前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ジブの仰角と、事前に設定された前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置と、前記ＧＰＳアンテナの前記ジブに対する取付け角度と、前記ジブの長さ及び前記ジブの基端と前記旋回中心との間の水平方向距離とに基づいて前記ジブ先端部の位置を算出することを特徴としてなるクレーン船の吊り位置検出方法。
8. 前記クレーン旋回部の前記台船に対する所望の旋回位置を旋回基準検出手段により検出し、前記所望の旋回位置における前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位に基づいて前記台船の位置及び方位を算出する請求項７に記載のクレーン船の吊り位置検出方法。
9. 前記台船に船倉部を備えるとともに、該船倉部上に前記ジブが位置する際の前記クレーン旋回部の台船に対する旋回位置を前記旋回基準検出手段で検出し、前記ジブが船倉部上に移動する毎に前記台船の位置及び方位を算出する請求項８に記載のクレーン船の吊り位置検出方法。
10. 前記台船上の任意の位置に設置された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置を計測し、前記位置方位計測手段より得られる前記ＧＰＳアンテナの位置及び方位と、前記ＧＰＳアンテナの前記クレーン旋回部の旋回中心に対する相対位置とに基づき前記クレーン旋回部の旋回中心位置を算出するとともに、
    該旋回中心位置と、前記計測された台船位置計測用ＧＰＳアンテナの位置と、該台船位置計測用ＧＰＳアンテナと台船との相対位置に基づいて前記台船の方位を算出する請求項７に記載のクレーン船の吊り位置検出方法。
    

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