JP3685732B2

JP3685732B2 - 懸吊装置の過負荷防止方法及び装置

Info

Publication number: JP3685732B2
Application number: JP2001106200A
Authority: JP
Inventors: 誠司友江
Original assignee: ICAN COMPANY LTD.
Current assignee: ICAN COMPANY LTD.
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: JP2002302385A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、懸吊装置の過負荷防止方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、深海の海底調査などを行う場合には、図４に示す如き船体１の甲板２上に設置されて懸吊装置を成す観測装置３を使用し、該観測装置３を船体１の側方へ張り出して先端から海中にケーブル４（索状体）を介し観測機器（懸吊物）を吊り下ろして観測を行うようにしている。
【０００３】
ここに図示している観測装置３においては、甲板２上に立設された固定ポスト５の上部に旋回フレーム６が旋回可能に設けられ、該旋回フレーム６には主ブーム７が俯仰自在にピン連結され、該主ブーム７の先端には補助ブーム８が揺動自在にピン連結されており、これら主ブーム７と補助ブーム８とにより中折れ式のジブ９が構成されている。
【０００４】
そして、旋回フレーム６と主ブーム７との間に、該主ブーム７の俯仰作動を担う俯仰用油圧シリンダ１０が設けられていると共に、主ブーム７と補助ブーム８との間には、該補助ブーム８の主ブーム７に対する揺動作動を担う揺動用油圧シリンダ１１が設けられており、主たるジブ９の俯仰作動については前記俯仰用油圧シリンダ１０が担うようにしてある。
【０００５】
また、図示しないウインチのドラムから繰り出されたケーブル４が、旋回フレーム６のシーブ１２と、主ブーム７先端のシーブ１３と、補助ブーム８先端のシーブ１４とに順次巻き掛けられてジブ９の先端から垂下しており、このケーブル４により観測機器が海中深くまで吊り下ろされるようになっている。
【０００６】
ここで、この種の観測装置３を用いて海上で作業を行うに際しては、波浪の影響で船体１が揺動し、この揺動に起因して観測装置３のジブ９の先端が大きく上下動するので、ケーブル４の張力が大きく変動して最悪の場合に前記ケーブル４が切断し、高価な観測機器やケーブル４を亡失してしまう虞れがあった。
【０００７】
この為、従来においては、図５に示す如き過負荷防止装置を装備することが行われており、ここに図示している過負荷防止装置においては、ジブ９の俯仰作動を担う俯仰用油圧シリンダ１０の近傍に設けられたアキュームレータ１５と、前記俯仰用油圧シリンダ１０の伸長側油室との間を接続して相互に連通せしめ、前記アキュームレータ１５内に導き入れた作動油１６をピストン１７を介し窒素ガス１８で加圧保持するようにしてあり、この窒素ガス１８については、所要場所に配置した複数の窒素ボンベ１９から送風機２０を介し適宜にアキュームレータ１５に補充が成されて封止されるようになっている。
【０００８】
而して、このような過負荷防止装置を採用すれば、アキュームレータ１５が窒素ガス１８の圧縮により緩衝装置（ダンパ）として機能することになり、例えば、船体１の揺動により観測装置３のジブ９の先端位置が上方へ大きく変位し、ケーブル４にかかる張力が著しく増大した場合、前記ジブ９に大きな引き下げ力が作用することになるが、この際にアキュームレータ１５の窒素ガス１８が圧縮して俯仰用油圧シリンダ１０の伸長側油室からアキュームレータ１５側へ作動油１６が流れ込み、俯仰用油圧シリンダ１０が短縮作動されるので、前記ジブ９が引き下げ力に追従して倒伏方向へ傾動し、これによりケーブル４にかかる過負荷が吸収されることになる。
【０００９】
尚、これとは逆に、ジブ９の先端位置が下方へ変位してケーブル４にかかる張力が減少した場合には、アキュームレータ１５の窒素ガス１８が拡張してアキュームレータ１５側から俯仰用油圧シリンダ１０の伸長側油室へ作動油１６が戻されて俯仰用油圧シリンダ１０が伸長作動されるので、前記ジブ９が起立方向へ傾動してケーブル４の弛みが吸収されて該ケーブル４の張力が適正な範囲に保持されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる従来の過負荷防止装置においては、船体１の揺動によりケーブル４の張力が大きく変動した結果として、受動的に観測装置３のジブ９の俯仰作動を追従させるようにしているに過ぎず、しかも、ジブ９の俯仰作動に関する慣性モーメントも大きいので、実際のケーブル４の張力変動に対する観測装置３側の応答が遅れがちとなり、ケーブル４にかかる過負荷を確実に回避できない虞れがあった。
【００１１】
更に付言すれば、前述した如き従来の過負荷防止装置による受動的な作動形態にあっては、ケーブル４に波浪の影響を受けた強制振動が生じてしまうことが避けられず、深海の海底まで長く下ろしたケーブル４の途中に存在する共振点において、図６に示す如き当分野でキンクと称されている捩じれ現象が発生し、このキンクの発生箇所にてケーブル４が局所的な応力集中を受けて切断する懸念が依然として残っていた。
【００１２】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ケーブルなどの索状体にかかる過負荷を確実に回避して該索状体の切断を防止し得るようにした懸吊装置の過負荷防止方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、甲板上に設置されて船体の側方へ張り出し且つその先端から索状体を介し海中に懸吊物を吊り下ろして作業を行うようにした懸吊装置の過負荷防止方法であって、船体の揺動に対応して索状体の繰り出し位置と仮想の基準海面との間の距離が一定に保持されるように前記懸吊装置の俯仰作動を制御することを特徴とするものである。
【００１４】
而して、このようにすれば、船体が波浪により揺動しても、その揺動に対応して懸吊装置の俯仰作動が能動的に制御され、該懸吊装置の先端における索状体の繰り出し位置と仮想の基準海面との間の距離が常に一定に保持されることになるので、地軸を基準とした索状体の繰り出し位置の座標点は殆ど不動なものとなり、懸吊装置の先端から懸吊物を吊り下げ支持しているケーブルなどの索状体に大きな張力変動や強制振動が生じなくなって、該索状体にかかる過負荷が確実に回避されることになる。
【００１５】
また、本発明の方法を具体的に実施するに際しては、例えば、船体の適宜位置に取り付けられて当該取り付け位置の上下動の加速度を検出する加速度計と、船体のローリング角度を検出する角度計と、該角度計及び前記加速度計の検出値から船体のヒービング量を算出し且つ該ヒービング量及び前記角度計によるローリング角度に基づき懸吊装置の俯仰作動を担う油圧系を制御して前記索状体の繰り出し位置と仮想の基準海面との間の距離を一定に保持する制御装置とを備えたことを特徴とする懸吊装置の過負荷防止装置を採用すれば良い。
【００１６】
而して、このような装置を採用した場合には、加速度計により船体の適宜位置における上下動の加速度が検出されると共に、角度計により船体のローリング角度が検出され、これらの検出された加速度とローリング角度に基づき制御装置にて船体のヒービング量が算出されるので、このヒービング量とローリング角度に基づき懸吊装置の先端における索状体の繰り出し位置でのヒービング量を割り出し、この索状体の繰り出し位置のヒービング量を相殺するように懸吊装置の俯仰作動を担う油圧系を制御することにより、索状体の繰り出し位置と仮想の基準海面との間の距離が一定に保持されることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図４〜図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１９】
図１及び図２に示す如く、前述した図４の観測装置３と略同様に、甲板２上に設置されて船体１の側方へ張り出し且つその先端からケーブル４（索状体）を介し海中に観測機器（懸吊物）を吊り下ろして作業を行うようにした観測装置３に関し、本形態例においては、船体１の左舷と右舷に一つずつ船体１の上下動の加速度を検出する加速度計２１，２２が夫々設けられていると共に、両加速度計２１，２２に挟まれた船体１の幅方向中間位置に該船体１のローリング角度を検出する角度計２３が設けられており、該角度計２３及び前記加速度計２１，２２からの検出信号がジブ９（主ブーム７）の俯仰作動を担う油圧系を制御するための制御装置２４に入力されるようにしてある。
【００２０】
ここで、ジブ９の俯仰作動を担う俯仰用油圧シリンダ１０は、その伸長側油室と短縮側油室との間を双方向に作動油１６を送給可能な容量可変ポンプ２５を介して接続してあり、この容量可変ポンプ２５を前記制御装置２４からの制御信号２６で制御することにより、伸長側油室と短縮側油室との間で適切に作動油１６を移動させて俯仰用油圧シリンダ１０の伸縮作動を精度良く制御し得るようにしてある。
【００２１】
尚、厳密に言えば、伸長側油室と短縮側油室との間で作動油１６を行き来させるにあたり、短縮側油室から伸長側油室に移動する作動油１６の量がロッドの容積分だけ不足することになるが、この点については図示しない油量調節機構を油圧系に付属させて調節させるようにすれば良い。
【００２２】
そして、前記制御装置２４は、運転者からの操作指令を受けて容量可変ポンプ２５へ向け制御信号２６を出力し、これにより俯仰用油圧シリンダ１０の伸縮作動を制御して運転者の指示通りの俯仰角度にジブ９を作動させることを基本的な制御ロジックとしているが、海中に観測機器を吊り下ろして作業を行う際における自動運転時にあっては、以下に詳述する如き制御ロジックでジブ９の俯仰作動を自動制御するようになっている。
【００２３】
即ち、前記制御装置２４の自動運転時の制御フローは図３に示す通りであり、先ず自動運転が開始されてからの最初のステップＳ１で、ジブ９の俯仰角度や、主ブーム７に対する補助ブーム８（図４参照）の中折れ角度、更には、角度計２３による甲板２の傾斜角度（船体１のローリング角度）などといった観測装置３の姿勢に関する初期諸元値が計測される。
【００２４】
尚、角度計２３による甲板２面の傾斜角度以外の初期諸元値は、観測装置３の姿勢を制御する上で当然にして従来より計測されているものであり、ジブ９を構成する主ブーム７や補助ブーム８（図４参照）の傾動箇所にアブソリュートエンコーダなどを設置して計測された値が検出信号として前記制御装置２４に入力されるようになっている。
【００２５】
そして、次のステップＳ２においては、ステップＳ１にて計測された初期諸元値に基づき観測装置３の初期姿勢が認識され、その認識された観測装置３の初期姿勢におけるジブ９の先端におけるケーブル４の繰り出し位置と仮想の基準海面Ｌとの間の距離Ａ₀（図２参照）が算出される。
【００２６】
ここで、仮想の基準海面Ｌとは、実際の波浪を生じている海面と無関係に、地軸を基準として仮に定めた固定の海面レベルのことを指しており、これに基づく距離Ａ₀も、これ以降の制御の指標とするべく仮に決定したものである。
【００２７】
そして、ステップＳ３から実質的な制御が極めて微少な時間単位で繰り返し行われることになり、より具体的には、ステップＳ３にて現在の諸元値が改めて計測し直されると共に、両加速度計２１，２２による船体１の上下動の加速度が計測され、次のステップＳ４にて船体１のヒービング量Ｈとローリング角度Ｓとが算出される。
【００２８】
つまり、両加速度計２１，２２により左舷と右舷とにおける図２中の矢印Ｘで示す上下動の加速度を計測すれば、夫々の加速度を二回積分することにより単位時間当たりの上下方向の変位量をヒービング量Ｈ_p，Ｈ_sとして求めることができるので、これらヒービング量Ｈ_p，Ｈ_sに基づいて船体１の幅方向中間位置におけるヒービング量Ｈを求めると共に、ヒービング量Ｈ_p，Ｈ_sに基づいて図２中の矢印Ｙで示すローリングの変位量を求め、このローリングの変位量を過去の最新のローリング角度の更新値に加算してローリング角度Ｓを算出するようにしている。
【００２９】
次いで、ステップＳ５においては、ステップＳ４で算出したローリング角度Ｓを角度計２３による実測のローリング角度θ_dnで除算することにより第一の修正係数α_nが算出される。
【００３０】
即ち、第一の修正係数α_nは、両加速度計２１，２２による加速度をもとに算出したローリング角度Ｓと、角度計２３による実測のローリング角度θ_dnと比較することで、両加速度計２１，２２により計測された加速度の信頼性を検討し、その信頼性に見合った修正をヒービング量Ｈに加えて該ヒービング量Ｈを真値に近づけることを目的としたものである。
【００３１】
また、次のステップＳ６においては、ステップＳ４にて算出された今回のヒービング量Ｈが、過去に算出されたヒービング量Ｈの時系列データの移動平均値と比較されて第二の修正係数β_nが算出される。
【００３２】
即ち、第二の修正係数β_nは、過去の時系列データから偶然変動や周期変動を除去して全体的な趨勢を抽出するために、過去に算出されたヒービング量Ｈの時系列データの移動平均値を参酌して該ヒービング量Ｈを真値に近づけることを目的としたものである。
【００３３】
そして、ステップＳ７においては、ステップＳ５で求めた第一の修正係数α_nと、ステップＳ６で求めた第二の修正係数β_nとを、ステップＳ４で求めたヒービング量Ｈに乗算することによりヒービング量の真値ｈ_nが算出されることになる。
【００３４】
更に、次のステップＳ８においては、このヒービング量の真値ｈ_nと、ステップＳ３で計測された実測のローリング角度θ_dnとに基づき、観測装置３のジブ９の先端位置におけるヒービング量Ｈ’が算出され、変位したジブ９の先端におけるケーブル４の繰り出し位置と仮想の基準海面Ｌとの間の距離Ａ_nが算出される。
【００３５】
そして、次のステップＳ９においては、ステップＳ８で算出されたケーブル４の繰り出し位置と仮想の基準海面Ｌとの間の距離Ａ_nを初期の距離Ａ₀に復帰させるようジブ９を俯仰作動させるための制御データが演算され、次のステップＳ１０にて制御装置２４から俯仰用油圧シリンダ１０の油圧系を成す容量可変ポンプ２５へ向けて制御信号２６が出力されてジブ９の適切な俯仰作動が実行される。
【００３６】
尚、ステップＳ３〜ステップＳ１０までの制御手順は、ステップＳ１１にて自動運転停止の釦操作が確認されない限り繰り返し行われ、これにより自動運転が継続されることになる。
【００３７】
而して、以上に述べた如き過負荷防止装置を採用して制御装置２４により自動運転を行うようにすれば、船体１が波浪により揺動しても、その揺動に対応して観測装置３の俯仰作動が能動的に制御され、該観測装置３の先端におけるケーブル４の繰り出し位置と仮想の基準海面Ｌとの間の距離Ａ₀が常に一定に保持されることになるので、地軸を基準としたケーブル４の繰り出し位置の座標点は殆ど不動なものとなり、観測装置３の先端から観測機器を吊り下げ支持しているケーブル４に大きな張力変動や強制振動が生じなくなって、該ケーブル４にかかる過負荷が確実に回避されることになる。
【００３８】
従って、上記形態例によれば、地軸を基準としたケーブル４の繰り出し位置の座標点を殆ど不動なものとして、観測装置３のジブ９先端から観測機器を吊り下げ支持しているケーブル４に大きな張力変動や強制振動が生じることを未然に回避することができるので、ケーブル４にかかる過負荷を確実に回避し得て該ケーブル４の切断を防止することができる。
【００３９】
尚、本発明の懸吊装置の過負荷防止方法及び装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、懸吊装置は、海中に観測機器を吊り下ろして観測を行うようにした観測装置とする以外に、洋上荷役又は海中や海底での布設工事などを担う舶用ジブクレーンとしても良いこと、また、ジブの先端位置に加速度計を設置したり、懸吊装置の固定ポスト位置に角度計を設置したりして更なる精度向上を図るようにすることも可能であること、また、索状体はケーブル以外にロープなどであっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
上記した本発明の懸吊装置の過負荷防止方法及び装置によれば、地軸を基準とした索状体の繰り出し位置の座標点を殆ど不動なものとして、懸吊装置の先端から懸吊物を吊り下げ支持しているケーブルなどの索状体に大きな張力変動や強制振動が生じることを未然に回避することができるので、索状体にかかる過負荷を確実に回避し得て該索状体の切断を防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の形態例における船体の揺動についての説明図である。
【図３】図１の制御装置における自動運転に関する制御フローを示すブロック図である。
【図４】一般的な懸吊装置の一例を示す概略図である。
【図５】従来例を示す概略図である。
【図６】図４のケーブルに捩じれ現象が生じた状態を示す図である。
【符号の説明】
１船体
２甲板
３観測装置（懸吊装置）
４ケーブル（索状体）
９ジブ
１０俯仰用油圧シリンダ
２１加速度計
２２加速度計
２３角度計
２４制御装置
２５容量可変ポンプ（油圧系）

Claims

甲板上に設置されて船体の側方へ張り出し且つその先端から索状体を介し海中に懸吊物を吊り下ろして作業を行うようにした懸吊装置の過負荷防止方法であって、船体の揺動に対応して索状体の繰り出し位置と仮想の基準海面との間の距離が一定に保持されるように前記懸吊装置の俯仰作動を制御することを特徴とする懸吊装置の過負荷防止方法。
甲板上に設置されて船体の側方へ張り出し且つその先端から索状体を介し海中に懸吊物を吊り下ろして作業を行うようにした懸吊装置の過負荷防止装置であって、船体の適宜位置に取り付けられて当該取り付け位置の上下動の加速度を検出する加速度計と、船体のローリング角度を検出する角度計と、該角度計及び前記加速度計の検出値から船体のヒービング量を算出し且つ該ヒービング量及び前記角度計によるローリング角度に基づき懸吊装置の俯仰作動を担う油圧系を制御して前記索状体の繰り出し位置と仮想の基準海面との間の距離を一定に保持する制御装置とを備えたことを特徴とする懸吊装置の過負荷防止装置。