JP2020536783A - 人員および／または物品を水上船舶から海上構造物または別の船舶へと移送するためのデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、人員および／または物品を水上船舶（１）から固定または浮遊構造物、例えば風力タービン（２）などの海上構造物または別の船舶へと移送するためのギャングウェイ（４）などのデバイスに関し、デバイス（４）は、第１および第２の伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）と、これら第１および第２の伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）間の移行部を橋渡しするための中間プラットフォーム（１１）とを備えており、当該プラットフォーム（１１）は両方の伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）に対して移動可能である。

Description

本発明は、例えば、人員、および／または機器および／または構造要素などの物品を水上船舶から固定または浮遊構造物、例えば風力タービンなどの海上構造物または別の船舶へと移送するためのデバイス、特に海上アクセスシステム、例えばギャングウェイ、通路、歩道、移送システムなどに関し、当該デバイスは第１および第２の伸縮要素を具備する。本発明はさらに、そのようなデバイスを具備する船舶に関する。

例えば人員を船舶から固定または浮遊プラットフォームおよび他の船舶へと移送するために、ギャングウェイなどの海上アクセスシステムが使用されている。

例えば、特許文献１は、垂直軸線周りの動作のために、その上に搭載された伸縮自在に伸長可能なギャング厚板を備えた船舶を開示している。

小型の船舶の場合および／または荒天時には、相対運動がより顕著になり、ギャングウェイの伸縮速度が速くなる。多くの場合、ギャングウェイの伸縮動作は安全な移動の制限要因であり、すなわち内側および外側にスライドするギャングウェイは、ギャングウェイ上の人員および／または物品、例えばトロリー内の貨物に関して潜在的な安全ハザードである。

国際公開第０２／２０３４３号パンフレット

本発明の目的は、改良された移送デバイスを提供すること、特に移送デバイス上の人員および／または物品の安全性を向上させることである。

この目的のために、本発明によるデバイスは、第１および第２の伸縮要素間の移行部を橋渡しするための中間プラットフォームによって特徴付けられ、このプラットフォームは両方の伸縮要素に対して移動可能である。

一実施形態では、プラットフォームは、移行部の上で後方および前方に移動可能である。

別の実施形態では、デバイスは、好ましくは中間プラットフォームが伸縮要素の少なくとも一つの動きと相互関連するようにかつ／または少なくとも人員および／または物品の移送中、プラットフォームが移行部の上で維持（保持）されるように、伸縮要素の少なくとも一つの動きに対する中間プラットフォームの動きを制御するように構成されたコントローラを備える。

改良に関して、プラットフォームの動きは、好ましくは０．３から０．７の範囲の係数、例えば０．５に従って、伸縮要素の相対的な動きに対して比例する。

例えば、第１の要素が例えば基礎によって船舶に対して固定され、かつ、第２の要素が例えば一つ以上のグリッパーまたはスラスティングによって海上構造物に対して固定され、そして第１の要素に対する第２の要素の伸縮速度がVtである場合、プラットフォームの往復運動は０．５Vtに等しい速度Ｖｐで制御される。したがって、中間プラットフォームを持たないデバイスと比較して、本発明によるデバイスは、運動速度が伸縮速度の半分である二つの移行部を備え、全体的な安全性を改善する。

別の実施形態では、少なくとも人員および／または物品の移送中に、プラットフォームは、デバイスの一端部から他端部へと、後方および前方に移動可能であり、例えば、プラットフォームは、水上船舶と固定構造体との間を往復するために使用される。

改良に関して、コントローラは、中間プラットフォームが伸縮要素の一方の動きと連続的に相互関連し（例えば、その要素に対してロックされ、そしてギャングウェイの一端部において他方の伸縮要素に向かって移動し）、かつ、伸縮要素の他方の動きと連続的に相互関連する（例えば、その要素に対してロックされ、そしてギャングウェイの他端部において一方の伸縮要素に向かって移動する）ように、中間プラットフォームの動きを制御するように構成される。

したがって、中間プラットフォームは、例えばゲートおよび／またはライトを備えたシャトルとして使用でき、これによって、伸縮速度が高い場合でも、いずれかの端部において速度ゼロで人員および／または物品がプラットフォームにアクセスし、プラットフォームを離れることができる。

別の実施形態では、コントローラは、少なくとも伸縮要素の一方の、他方に対する動きに基づいて規定される数学的関数に従って、中間プラットフォームが伸縮要素の一方から他方へと動くとき、中間プラットフォームの動きを制御するように構成される。一実施形態では、関数はリアルタイムアルゴリズムによって実装される。

f(t)，g(t)（ここでｔは時間）が、固定部および伸縮部の（測定された）位置の値を記述するクラスC^n関数（すなわち連続するｎ次の導関数を有する関数）である場合、クラスC^nアルゴリズムは、中間プラットフォームの必要な位置を記述するクラスC^n関数h(t)を計算する。この関数h(t)は次の要件を満たす（実際の移行は間隔（t1'，t2'）で行われるが、t1'およびt2'での必要な挙動を取得するために僅かに大きな間隔（t1，t2）が採用される）。
t1＜t≦t1'の場合:h(t)=f(t)
t2'≦t＜t2の場合:h(t)=g(t)

アルゴリズムはリアルタイムで実行されるため、それは偶発的である。すなわち、h(t0)は、t＞t0の場合にf(t)およびg(t)の値に依存しない。

適切なクラスC^2関数は次のとおりである。
h(t)=(1-θ(t-t1'))≧f(t)+θ(t-t1')・g(t)
ここで、
t≦0の場合、θ(t)=0
0<t<t2'-t1'=tθの場合、θ(t)=(t^3/tθ^5)・(F1・tθ^2+F2・t・tθ+F3・tθ^2)
ここで、F1,F2およびF3は、t1'およびt2'でのクラスC^2の挙動を保証するための定数である。
t≧t2'-t1'の場合、θ(t)=1

一方の伸縮要素から他方の伸縮要素へのプラットフォームの移行中の衝撃を低減または防止するために、関数の二次導関数が連続であることが好ましく、すなわちクラスC^2関数が示される。

一方の伸縮要素から他方の伸縮要素へのプラットフォームの移行中のジャークを低減または防止するために、関数の三次導関数が連続であることが好ましく、すなわちクラスC^3関数が示される。

典型的には、中間プラットフォームは、好ましくは伸縮駆動システムから独立しているが伸縮駆動システムの制御システムに結合されている、好ましくは専用駆動システムによって、ギャングウェイなどのデバイスの長手方向に駆動される。

典型的には、コントローラは、プロセッサおよびメモリを具備し、そして、例えば伸縮駆動システムまたは別個のセンサーから伸縮要素の相対的な動きに関するデータを受信し、そうしたデータを処理し、中間プラットフォームを動かす一つ以上のドライバーを作動させるように構成、例えばプログラムされている。例えば、デバイスは、「固定された」要素に対する伸縮要素の位置を測定する位置送信器を備えることができる。さらに、精度を改善するために、デバイスは、「固定された」要素に対する中間プラットフォームの位置を測定する位置送信器を備えることができる。その他の可能性には、これに限定されるわけではないが、相対速度の追加的測定、および／または相対位置を特定するためのモーションリファレンスユニットが含まれる。

一般に、コントローラは、本明細書に記載された機能を実行することができるプロセッサおよびメモリを含む任意のシステムの形態で実装され得る。さらに、コントローラは、一つ以上の入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスに結合されてもよい。入力デバイスの例には、これに限定されるわけではないが、レバー、一つ以上のボタン、（小型）キーボードなどが含まれ得る。出力デバイスの例には、これに限定されるわけではないが、モニターまたはディスプレイ、スピーカーなどが含まれ得る。入力デバイスおよび／または出力デバイスは、直接またはＩ／Ｏコントローラを介して、データ処理システムに結合できる。

一実施形態では、デバイスは、両方の伸縮要素に対して中間プラットフォームを移動するためのドライバー、例えば、油圧ラム、ベルトおよびプーリー、ワイヤーロープおよび滑車、チェーンおよびスプロケットまたはラックおよびピニオンを具備する。

一般に、デバイスの一端が、水上船舶に取り付けられるかまたは取り付けられることになる基礎に回動可能に接続され、かつ、デバイスの自由端部が、海洋構造物または（その他の）船舶に対してデバイスを確実にまたは摩擦によって結合するための一つ以上のグリッパーを備えることが好ましい。デバイスが、少なくともデバイスが海洋構造物または別の船舶につながっている間、船舶の動きを能動的に補償するためのシステムを具備することがさらに好ましい。

電力消費を低減するために、一実施形態では、アームが海上構造物に結合される場合、補償がアイドリングに切り替えられる。すなわち、結合後、（カップリングでの）アームの遠位端部は海上構造物および（基礎での）アームの近位端に関係し、船舶は上記構造体に対して自由に動く。

本発明はさらに、人員および／または物品を船舶から海上構造物または別の船舶へと移送するための上述したようなデバイスを具備する水上船舶に関する。

完全を期すために、以下の先行技術に注意が向けられる。

米国特許第４，０１１，６１５号明細書は、人員を船舶と固定構造物との間で移送するためのギャングウェイが、プラットフォームを形成するように配置された第１および第２の係合延出可能部材によって形成されることに関する。スプリングがプラットフォームの内側に取り付けられており、これによって、荒海中の船舶の動きに対応するために、第１および第２の部材が中立点を中心として伸長し、あるいは短くなることができる。ギャングウェイの各端部には取り付けデバイスが設けられ、それを船舶および固定構造物にそれぞれ固定する。伸縮性のある踏み板をギャングウェイ上に置くことができるので、ギャングウェイが伸びたり縮んだりしても、ギャングウェイ上を歩いている人員が怪我をしたり、足場を失うことはない。米国特許第４，０１１，６１５号明細書の図７に示される実施形態は、セクション（５６，５５）の上面（６５，７２）に沿って歩く人員のための傾斜路を提供する（参照符号９０で示される）スライド式プラットフォームを有するスリーセクションのギャングウェイである。

オランダ特許第１０３３７６７号明細書は、互いに対して長手方向に移動可能な二つの可動部を有する歩道橋に関する。可撓性本体が可動部の端部（７）および別の端部に沿って延び、可動部と部分的に重なっている。一方の可動部の上面（１３）は他方の可動部の上面（１４）の上を移動する。前者の可動部のフレーム部分（１６）はベースに接続され、前者の可動部はトレッドに平行な軸線の周りを動く。後者の可動部分は通路を支持する半フレーム部（２２）を備えている。ビークルのプラットフォームと海上建設物との間で物品および人を移送するための方法についての独立クレームも含まれている。

国際公開第２０１２／０２１０６２号パンフレットは、動作補償プラットフォーム（４）を含む船舶（１）に関する。プラットフォームは、貨物を支持し、移動し、かつ／または移送するための少なくとも一つのキャリア（６）と、キャリア（６）に回動可能に接続された第１の端部（１６ａ）およびターゲット領域に連絡するための第２の端部（１６ｂ）を備えたギャングウェイ（１６）とを具備する。

米国特許第４，４７３，９１６号明細書は、海上領域救助船舶などの一対の相対的に移動可能な物体（２，５０）間に延びるように設計されたギャングウェイに関連し、リグまたはプラットフォームは、実質的に平坦な通路面を形成すると共に伸縮腕形態のカップリング（１７，１８，１９，２０）によって連結された一連の伸縮式プラットフォーム（３６，３７）を有する。

国際公開第８２／０１７２９号パンフレットは、完全に収縮または後退した位置から伸長位置まで船舶のドックから甲板まで延伸可能な複数の協働ラダーセクションを含む自動安全ギャングプランクに関する。

特開昭６０−１６６６８３号公報は、第１の斜面のサイドビームに沿って配置されたガイドレールを介して、そして同様に第３の斜面を第２の斜面に設けることによって、船舶体に旋回可能に取り付けられた第１の斜面の下方セクション内でスライド可能な第２の斜面に関する。

以下、本発明について、本発明に係るデバイスの実施形態を概略的に示す図面を参照して、さらに詳しく説明する。

本発明による移送デバイスの一例の側面図である。 本発明による中間プラットフォームを含む伸縮式ギャングウェイの詳細な斜視図である。 本発明による中間プラットフォームを前方および後方へ動かすための、さまざまなドライバーの側面図である。 伸縮式ギャングウェイに対する中間プラットフォームの動きを示すグラフである。 伸縮式ギャングウェイに対する中間プラットフォームの動きを示すグラフである。 伸縮式ギャングウェイに対する中間プラットフォームの動きを示すグラフである。 伸縮式ギャングウェイに対する中間プラットフォームの動きを示すグラフである。

同一の要素または実質的に同じ機能を発揮する要素は同じ参照符号で示される。

図１は、固定海上構造物、この例では、プラットフォーム３を備えた風力タービン２の周囲で運行されるサービス船舶１を示している。船舶は、人員および／または物品を水上船舶２から海上構造物へと移送するためのギャングウェイ４を運搬する。

ギャングウェイ４は、この例では、旋回ベアリング７を介して台座マスト６に取り付けられたベースフレーム５を備える。ギャングウェイはさらに、いわゆるラフィングアクチュエータ８と、第１および第２の伸縮要素９Ａ，９Ｂを備えると共にその固定端部によってベースフレーム５に対して接続されたギャングウェイブーム９とを具備する。ギャングウェイブーム９の自由端部はランディングプラットフォーム１０を支持する。

ギャングウェイブーム９は、第１および第２の伸縮要素９Ａ，９Ｂ間の移行部を橋渡しする中間プラットフォーム１１を備える。プラットフォーム１１は、伸縮要素９Ａ，９Ｂの両方に対して、そして移行部上で、後方および前方に移動可能である。プラットフォームは、例えば、プレート、例えば、任意選択で側壁または手すりおよび／または傾斜路１１Ａを備えたトレッドプレートであってもよい。それは、例えば、スチールあるいはアルミニウムなどの金属、または非弾性合成材料あるいは木材などのその他の剛体材料から形成することができる。

ギャングウェイは、両方の伸縮要素に対して中間プラットフォームを動かすためのドライバーを備えている。この例では、ドライバーは、一方の端部で伸縮要素９Ａ，９Ｂの一つに接続され、もう一方の端部でプラットフォーム１１に接続されている。適切なドライバーの例は図３に示されており、これには、油圧ラム１５、ラック１６およびピニオン１７、そしてワイヤーロープおよび滑車機構１８が含まれる。

ギャングウェイはさらに、ドライバーを介して、伸縮要素の少なくとも一つの動きに対する中間プラットフォームの動きを制御するように構成されたコントローラを備える。

図に示す例では、プラットフォーム１１の動きは、伸縮要素９Ａ，９Ｂの相対的な動きに対して、例えば係数０．５に従って比例している。

別の例では、プラットフォーム１１は、デバイスの一端部から他端部へと、すなわちベースフレーム５の近隣からランディングプラットフォーム１０の近隣まで後方および前方に移動可能である。コントローラは、中間プラットフォーム１１が、連続的に、ベースフレーム５に対して固定され、数学的関数に従ってランディングプラットフォーム１０に向かって移動させられ、そしてランディングプラットフォーム１０に対して固定されるように、中間プラットフォーム１１の動きを制御するように構成される。

適切なクラスC^3関数は以下の通りである。
h(t)=(1-θ(t-t1'))・f(t)+θ(t-t1')・g(t)
ここで、
T≦0の場合、θ(t)= 0
0＜t＜t2'-t1'=tθの場合、θ(t)=(t^4/tθ^7)・(35・tθ^3-84・t tθ^2+70・t^2・tθ-20・t^3)
t≧t2'-t1'の場合、θ(t)=1

伸縮要素の一方から他方の要素へのプラットフォームの移行中に、これらの要素の動きを数学的に「混合」する関数が図４Ａのグラフに示されている。図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄのグラフは、伸縮要素およびプラットフォームの位置、速度および加速度のそれぞれに関する動きを示している。すなわち、細い直線は、固定と見なされる要素（通常は船舶に接続された伸縮要素）の動きを表し、細い変化線は伸縮動作（延出・後退動作）を行っていると見なされる要素（通常は例えば海上構造物に接続された要素）の動きを表し、太い変化線はプラットフォームの動きを表す。これらの図から明らかであるように、プラットフォームの動きはスムーズであり（図４Ｂ）、衝撃がなく（図４Ｃ）、ジャークを伴わない（図４Ｄ）。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で多くの方法で変更することができる。一例では、精度を高めるために、コントローラは位置測定値に加えて速度測定値を処理するように構成される。さらに、ストロークを最適化する（すなわち中間プラットフォームのストロークを可能な限り短くする）ために、または移行時間を最適化するために、あるいは最高速度および／または最大加速度を制限するために、過去の経験を利用できる。

１ 水上船舶
２ 風力タービン
３ プラットフォーム
４ 動作補償プラットフォーム（ギャングウェイ）
５ ベースフレーム
６ 基礎（台座マスト）
７ 旋回ベアリング
８ ラフィングアクチュエータ
９ ギャングウェイブーム
９Ａ 第１の伸縮要素
９Ｂ 第２の伸縮要素
１０ ランディングプラットフォーム
１１ 中間プラットフォーム
１１Ａ 傾斜路
１５ 油圧ラム
１６ ラック
１７ ピニオン
１８ 滑車機構

Claims (15)

1. 人員および／または物品を、水上船舶（１）から固定または浮遊構造物、例えば風力タービン（２）などの海上構造物または別の船舶へと移送するための、ギャングウェイ（４）などのデバイスであって、
   前記デバイス（４）は、第１および第２の伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）を具備し、
   前記デバイスは、前記第１および第２の伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）間の移行部を橋渡しするための中間プラットフォーム（１１）を具備し、前記中間プラットフォーム（１１）は、前記伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）の両方に対して移動可能であることを特徴とするデバイス（４）。
2. 前記プラットフォーム（１１）は、前記移行部の上で後方および前方に移動可能である、請求項１に記載のデバイス（４）。
3. 前記伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）の少なくとも一つの動きに対する前記中間プラットフォーム（１１）の動きを制御するように構成されたコントローラを備える、請求項１または請求項２に記載のデバイス（４）。
4. 前記コントローラは、前記中間プラットフォーム（１１）の動きを、それが前記伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）の少なくとも一つの動きと相互関連するように制御するように構成される、請求項３に記載のデバイス（４）。
5. 少なくとも人員および／または物品の移送の間、前記プラットフォーム（１１）は前記移行部の上に維持される、請求項４に記載のデバイス（４）。
6. 前記プラットフォーム（１１）の動きは、前記伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）の相対的な動きに対して、好ましくは０．３から０．７の範囲内の係数、例えば０．５に従って比例する、請求項４または請求項５に記載のデバイス（４）。
7. 少なくとも人員および／または物品の移送の間、前記プラットフォーム（１１）は、前記デバイスの一端から他端へと後方および前方へ移動可能である、請求項４または請求項５に記載のデバイス（４）。
8. 前記コントローラは、前記中間プラットフォーム（１１）の動きを、それが、連続的に、
   前記伸縮要素（９Ａ；９Ｂ）の一つの動きと相互関連し、
   他方の伸縮要素に向かって移動し、
   他方の伸縮要素（９Ａ；９Ｂ）の動きと相互関連するように制御するように構成される、請求項７に記載のデバイス（４）。
9. 前記コントローラは、少なくとも前記伸縮要素（９Ａ；９Ｂ）の一方の、前記他方（９Ａ；９Ｂ）に対する動きに基づいて規定される数学的関数に従って、前記中間プラットフォーム（１１）が前記伸縮要素（９Ａ；９Ｂ）の一方から前記他方（９Ａ；９Ｂ）へと移動するとき、前記中間プラットフォーム（１１）の動きを制御するように構成される、請求項８に記載のデバイス（４）。
10. 前記関数の少なくとも一次導関数が連続的である、請求項９に記載のデバイス（４）。
11. 前記関数の少なくとも一次および二次導関数が連続的である、請求項１０に記載のデバイス（４）。
12. 両方の伸縮要素に対して前記中間プラットフォームを動かすための、油圧ラム（１５）、ベマストおよびプーリー、ワイヤーロープおよび滑車（１８）、チェーンおよびスプロケット、またはラックおよびピニオン（１６，１７）などのドライバーを具備する、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のデバイス（４）。
13. 前記デバイス（４）の一端部が、前記水上船舶（１）に取り付けられるかあるいは取り付けられることになる基礎（６）に対して旋回可能に接続されると共に、好ましくは、少なくとも、前記デバイス（４）が海上構造物（２，３）または別の船舶に連結されている間、前記船舶の動きを能動的に補償するためのシステムを備え、前記デバイス（４）の自由端部（１０）は、前記デバイス（４）を海上構造物（２，３）または（その他の）船舶に連結するための一つ以上のグリッパーまたは緩衝器を備える、請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のデバイス（４）。
14. 前記コントローラは、プロセッサおよびメモリを備え、前記伸縮要素（９Ａ，９Ｂ）の相対的な動きに関するデータを受信し、そのデータを処理し、前記中間プラットフォーム（１１）を動かす一つ以上のドライバー（１５；１６，１７；１８）を作動させるように構成される、請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のデバイス（４）。
15. 船舶（１）から海上構造物（４）へと、あるいは別の船舶へと、人員および／または物品を移送するための、請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のデバイス（４）を具備する水上船舶（１）。

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