JP2022073067A - 荷役時の船体姿勢自動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
荷役作業の安全性、正確性を向上させ、また船員の労務負荷を軽減すること。
【解決手段】
小型内航タンカーの荷役時には、現載貨状態と新載貨状態によりバラスト水配置計画を策定し、バラスト水配置計画に基づき、貨物弁（元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３）、貨物ポンプ１１、バラスト弁２２、バラストポンプ２１を遠隔操作して荷役作業を開始する。貨物タンク１０及びバラストタンク２０の液面高さに基づいて、小型内航タンカー１の喫水と船体傾斜を予想し、予想された船体傾斜が、予め定められた許容範囲を超えている場合には、バラストタンク２０と貨物タンク１０との流量比率を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、石油や化学薬品等の液体貨物を運搬するタンカーにおける荷役時の船体姿勢自動制御方法に関する。

小型内航船は、総トン（ＧＴ）が９９～９９９の輸送機関であり、その多くは、船主経営の都合から１９９ＧＴ型、４９９ＧＴ型である。鉄鋼、石炭、液体貨物等の国内の産業基礎輸送を担う存在であるが、船員不足、高齢化（小型内航タンカー２００ＧＴ～５００ＧＴ未満で、平均５１．４才）が大きな課題になっている。さらに、船齢が１４年を超える老齢船も多く、自動化は遅れている。

水深が４．５ｍ以上の深さを持つ係船施設を岸壁というが、４９９ＧＴ型は５ｍ程度である。４９９ＧＴ型が水深の浅い岸壁に着船して荷役作業をする際には、干満を考慮し、船底クリアランスを確保した上で行う必要がある。４９９ＧＴ型においては、一般的な船員定員は５名であり、各船員が夫々の担当持ち場において、荷役作業を行っている。

尚、水深が４．５ｍ未満の係船施設を物揚場といい、喫水が４ｍ程度の１９９ＧＴ型が着船可能である。タンカー用途においては、１９９ＧＴ型は多くはないが、石油についての地域の配送基地になっている物揚場も国内には少なからず有り、１９９ＧＴ型は必要とされている。物揚場の浅い水深においても、船底クリアランスの確保は難しく、１９９ＧＴ型では船員定員も４名程度と少ないため船員の負担はさらに重い。

図５に、小型内航タンカーにおける荷役作業例を示す。船員は、操舵室（船によっては荷役事務室を有し、そこで作業をする場合もある）、ポンプ室、荷役甲板の夫々の場所で分担して、荷役作業を行う。操舵室の室内には、液面監視装置、計測喫水を表示する喫水計と、電子計算機とが備えられている。液面監視装置により、船員は操舵室から貨物タンクの液面を監視することができる。電子計算機には、積付計算機と、復原性計算を行う復原性計算機（ソフトウェア）が実装されている。ここにおいて、積付計算機とは、船の安定性・船体強度などを評価するソフトウェアであり、船の運航に必要な各データ（貨物・バラスト・燃料・清水など）を入力するごとに計算が行われ、即座に喫水・トリム及び復原性（専ら、船の重心により支配される）の計算結果を表示する。積付計算機は、さらに船体強度の許容値を超える場合や喫水・排水量などが計画値を超えた場合などに、警告を表示することができる。

ポンプ室には、バラスト弁（注水弁または排水弁）、貨物弁（元側貨物弁）、貨物ポンプ及びバラストポンプと貨物ポンプの操作パネルが備えられている。また、荷役甲板には、貨物タンクへ到る経路を決定するための貨物弁（末端側貨物弁）が設けられている。

小型内航タンカーでは、通常３～４人の船員により荷役作業が行われる。船員は操舵室、ポンプ室、荷役甲板、船首尾甲板に配置（複数箇所を担当することもある）される。荷役事務室の船員は、荷役状況の確認と作業完了まで全体の指揮・進行を行う。ポンプ室の船員は、バラスト弁、元側貨物弁、バラストポンプ、貨物ポンプの運転と監視を行う。荷役甲板の船員は末端側貨物弁により貨物タンクまでの経路設定および、監視を行う。船首尾甲板の船員は、係船ロープの調整、張りの修正を行う。

以下、図５に従い、操舵室の手順を中心に説明する。尚、積み荷の際には貨物は陸上に設置されたポンプ（陸上ポンプ）により送液され、揚げ荷の際には、船に設置された貨物ポンプにより送液される。

前段階において、操舵室の船員は、電子計算機に現積載状態（貨物・バラスト・燃料・清水など）と喫水状態、及び、積み荷若しくは揚げ荷の予定量を電子計算機に入力する。電子計算機は、荷役終了時の新載貨状態、および荷役終了時の喫水およびトリムを計算する。船員は、電子計算機を使って目標の喫水／トリムとなるように各バラストタンクに対してどの程度のバラスト量を注水（または排水）したらよいか決めバラスト水配置計画を策定する。操舵室の船員は、バラスト水配置計画に基づきポンプ室、荷役甲板の船員に作業開始を指示すると、バラスト弁、貨物弁が開閉され、陸上ポンプ又は貨物ポンプ及びバラストポンプの運転が開始される。

荷役作業の実行中において、操舵室の船員は、喫水計の計測喫水により船の喫水を確認する。また、液面監視装置により、貨物タンクの液面が目標液位に到達したかどうかを監視する。船体姿勢が不適正であれば、若しくは、復原性（船体重心位置等）が不適正であれば、一旦、陸上ポンプ又は貨物ポンプとバラストポンプを停止し、再度現在の喫水、現在の貨物タンクの液位に基づいてバラスト水配置計画を策定する。そして、これに基づいて、ポンプ室、荷役甲板の船員は、バラスト弁、貨物弁を開閉し、バラストポンプ（揚げ荷の場合は、貨物ポンプも）の運転が開始する。

荷役作業の実行中において、操舵室の船員は、液面監視装置により、液面が目標の液位に到達したら貨物ポンプ又は陸上ポンプとバラストポンプの停止を指示する。

以上が小型内航タンカーによる荷役作業の手順ではあるが、小型内航タンカーは、水深の浅い岸壁で荷役作業を行うことが多く、甲板上の船員は酷暑／極寒の中で荷役作業が完了するまで、その場に待機しなければならず、船員の労務負担の観点でも問題が大きい。

荷役作業の自動化に関する技術が多くの特許文献に開示されている。例えば、特許文献１には、バラストタンクの液位計と、船首および船尾の喫水計に接続された中央制御部（マイクロコンピュータ）を有し、喫水に対するトリムおよびヒールの許容範囲を定めておき、荷役時に喫水、トリムおよびヒールを測定し、トリムまたはヒールが上記許容範囲を外れたときに、上記許容範囲内に戻すようにバラストタンクの弁の開閉を制御する船体姿勢自動制両方法が開示されている。単位時間当たりの荷役量と荷役総量をもとに、荷役時間を計算し、バラスト漲水／排水に要する時間との比較をし、一定値を超えていなければ、トリム上限／下限を超えないようにバラストタンクの弁の開閉制御をする。弁が全開でトリムが修正できない事態が発生したら制御不能のアラームを発する。特許文献１の技術では、中央制御部に喫水、トリムが取得され、単位時間当たりの荷役量と荷役総量をもとに計算された荷役時間をもとに、バラストタンクの弁の開閉を制御することにより、自動化を進めている。

また、特許文献２には、搬入されるべき荷物の重量及び洋上倉庫内の位置を荷物搬入前に予め予測し、この予測値及び洋上倉庫の現実の水平度、喫水に基づいてバラストタンク内への液体の注排出を制御する洋上倉庫が開示されている。荷役の重量と配置位置により載荷状態を予測し、洋上倉庫を略水平に保つようにバラストタンクの海水の配置計画を立てる。荷役が開始されたら、海水の配置計画に基づきバラストタンクへの注排水の開閉弁を行う。荷役の終了時に喫水及びトリムが許容範囲になければ、バラストタンクの海水配置を再度計画する。

特開昭５７－１０４４９１号公報 特開平３－１０９８８号公報

特許文献１においては、荷役作業は予め定めた一定の順序に従って作業中に変えられることはなく、単位時間当たり決められた荷役量が積み荷／揚げ荷されることを前提とし、トリムおよびヒールを測定してバラストタンクへの漲水／排水を制御している。また、特許文献２でも荷役の終了時において、喫水及びトリムが測定されて修正が行われている。特許文献２における荷役作業は特許文献１と同様に予め定めた一定の順序に従って作業中に変えられることはない。

先に説明した小型内航タンカーにおいても、荷役時間の制約があるために貨物ポンプ又は陸上ポンプは一般的に定格吐出し量による運転がされて、作業中に吐出量が調整されることが殆どない。よって、喫水及びトリムを測定して問題が生じた時点でバラスト水配置計画により制御しているのである。

しかしながら、喫水や船体姿勢は船体が傾いた時点で初めて分かるものである。また、小型内航タンカーによる荷役作業では、少ない人数で数カ所に分かれて人員が配置されている。船体姿勢の不適切を観測してからバラスト水配置計画の再策定をするという対応がはじまる従来の小型内航タンカーにおいては、船体が傾いた時点で作業手順の間違い、連絡遅延が発生すると、災害や貨物の積付不良を引き起こすリスクがある。船員は常に緊張感を強いられている。

ここでいう災害とは、例えば船体が傾斜した場合に係船ロープが破断し作業者や工場関係者に強打し怪我をする、若しくは船舶の動揺により甲板上にいる作業者が海に転落する人身事故である。また、船体が傾斜により、船体が岸壁に接触し損傷させる物損事故である。さらに、積付不良とは、例えば船体姿勢(傾斜、喫水)を正確に把握できない状態で荷役を行うことにより、貨物タンクの液面計の読みが不正確になり、計測ミスによる荷役のやり直しや出港遅延を起こすことである。

この発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであって、作業の安全性、正確性を向上させ、また船員の労務負荷を軽減することにより、近年の乗務員不足や高齢化に対処可能な船体姿勢自動制御装置を提供することを目的とする。

本発明による船体姿勢自動制御装置は、複数の貨物タンクへの液体貨物の揚げ荷若しくは積み荷をするために配管経路を定める遠隔操作可能な貨物弁と、前記複数の貨物タンクから揚げ荷を行う遠隔操作可能な貨物ポンプと、複数のバラストタンクへのバラスト水の注排水をするために遠隔操作可能なバラスト弁と、複数のバラストタンクへの注排水を行う遠隔操作可能なバラストポンプと、前記複数の貨物タンク及びバラストタンクに夫々の液面高さを測定する液面センサと、船首と船尾の喫水を測定する喫水センサと、前記液面センサと喫水センサから測定値を取得する処理装置とを具備し、前記貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプを遠隔操作可能な小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法であって、
現載貨状態と新載貨状態によりバラスト水配置計画を策定し、
前記バラスト水配置計画に基づき、前記貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプを遠隔操作により荷役作業を開始し、
前記処理装置により、前記複数の貨物タンク及びバラストタンクの液面高さに基づいて、前記小型内航タンカーの喫水と船体傾斜を継続して予想させるとともに、前記予想された船体傾斜が、予め定められた許容範囲を超えているかどうかを判定させ、
前記許容範囲を超えている場合には、前記液体貨物とバラスト水との流量比率が変更されるように、前記貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプのいずれかを前記変更された流量比率に基づいて遠隔操作することを特徴とする。

本発明によれば、荷役作業中に喫水計により船体が傾いたことを検出する以前に、貨物タンク液面及びバラストタンク液面から船体傾斜を予想して、早期に送液量の修正を行うことにより、船体傾斜の変動を極めて少なくすることができる。小型内航タンカーの船体傾斜の変動を極めて少なくできるので、荷役作業を操舵室からの遠隔で１箇所で行うことが可能になる。この結果、荷役作業を操舵室６からの遠隔で１箇所で行うことにより荷役甲板上やポンプ室内での作業が不要になることで、貨物液や有毒ガスによる人身事故、船舶の動揺による甲板上作業者の海への転落事故がなくなるなど作業の安全性が向上する。また、元側貨物弁、末端側貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプの作動状況および貨物タンク液面、バラストタンク液面、船体姿勢、復原性等の小型内航タンカー全体の状態を同時かつ瞬時に確認でき、極めて正確な荷役オペレーションが可能となる。

小型内航タンカーを示す図であり、図１Ａは側面図、図１Ｂは荷役甲板の平面図、図１Ｃは操舵室のＸ－Ｘ断面図、図１Ｄは船槽のＹ－Ｙ断面である。 処理装置において実行される積み荷作業の手順である。 処理装置において実行される揚げ荷作業の手順である。 処理装置において実行される係船ロープの調整、張りの修正の作業を行う場合の掲載器の処理フローである。 従来の小型内航タンカーにおける荷役作業例を示す図である。

大型のタンカーでは、荷役作業中の喫水や船体姿勢の変化は緩やかで有り、喫水を測定してバラスト制御に反映する。一方、小型内航タンカーにおいては、船体傾斜（トリム／ヒール）や喫水の変化は大型のタンカーに比べて早く、また少ない作業員により水深の浅い岸壁で荷役作業をする場合が多く、作業手順の間違いが発生すると直ちに喫水の変化が進み、上記のような災害や積付不良が生じる。

貨物の搭載量を測定するために、貨物タンクの液体貨物の液面や、バラストタンクのバラスト水の液面を測定する装置を実装する船は存在しているが、船体傾斜が発生すると液面が正確には測定できない。船体の傾きの影響を受けないように、貨物タンクやバラストタンクの中央に液面センサを取り付ける様にしているが、実際の船では構造上、中央に取り付けることは殆ど困難で有る。また、船体傾斜が発生したら、そのときの船体傾斜に基づいて貨物タンクの液面計の読みを修正するソフトウェアも存在しているが、船体傾斜が取得できていることを前提としており、また、注文生産の小型内航タンカーの比較的小さな容積の貨物タンクやバラストタンク構造を全て把握した上で、液面計の読みを正確に修正することは汎用のソフトウェアでは殆ど困難である。

また、先に述べたように、タンカーにおいては、貨物ポンプ又は陸上ポンプは一般的に定格吐出し量による運転がされ、役務作業もバラスト水配置計画も当初の計画通りに行われていれば、船体姿勢はオープン制御でもよいはずであるが、実際には船体傾斜が発生する。

船体傾斜が無い状態であれば、貨物タンクやバラストタンクに取り付けた液面センサによる液位測定値は略正確である。よって、本発明においては、船体傾斜が無い初期から継続的に液位を測定する。また、貨物タンクやバラストタンクは船体より容量は小さく、計画された液位からの変動は、将来的に船体が傾斜する要因となる。そのような液位を検出したときには、船体傾斜が顕著になる以前に、バラスト水と液体貨物との流量比率を変更する。そして、そのような吐出量の比率を変更によっても、現実の喫水の測定値から求めた船体姿勢が不適切になったと判明したときには、従来通り、一旦、バラストポンプと貨物ポンプ又は陸上ポンプを止めて、現状の状態からバラスト水配置計画を再策定することとした。船体傾斜するような要因を早期に検出して修正を試みることにより、船体傾斜を安定させるのである。

以下、本発明の実施例を説明する。
図１は原油や化学薬品など液体貨物を運搬する小型内航タンカー１を示しており、図１Ａは側面図、図１Ｂは荷役甲板の平面図、図１Ｃは操舵室のＸ－Ｘ断面図、図１Ｄは船槽のＹ－Ｙ断面を示している。図１は、本発明の実施形態に係る船体構造の船舶を示す概略側面図である。小型内航タンカー１として、小型内航タンカー（４９９ＧＴ型）の例を示した。図１Ａ、図１Ｂにおいて、破線は、甲板若しくは隔壁を示している。

小型内航タンカー１は、液体貨物を積載する貨物タンク１０、船体を沈下させるためや船体の姿勢を調整するためのバラストタンク２０、貨物ポンプ１１やバラストポンプ２１や元側貨物弁１２、バラスト弁２２が配置されたポンプ室４を有している。また、荷役甲板２上には多数の配管と末端側貨物弁１３が配置されている。荷役甲板２上の配管と末端側貨物弁１３により貨物タンク１０と元側貨物弁１２との経路が決定される。元側貨物弁１２と末端側貨物弁１３とを纏めて単に「貨物弁」と呼ぶことがある。船首、船尾の両舷には、現在の喫水を測定する喫水センサ３が夫々装着されている。図１Ｂにおいて、貨物タンク１０は、船体の中央から左右対称に複数設けられている。また、バラストタンク２０は、貨物タンクの外側に船体の中央から左右対称に複数、そして船首側にも複数個が設けられている。バラストタンク２０は、貨物タンク１０と船底５の間にも設けられている（図１Ｄ）。各貨物タンク１０、バラストタンク２０には、夫々の液面を測定する液面センサ９ａ、９ｂが設けられている。

末端側貨物弁１３、元側貨物弁１２、バラスト弁２２は、遠隔操作が可能であり、かつ開度調整が可能なバタフライ弁である。具体的には、遠隔からの指令に基づいてサーボモータを制御し、サーボモータによりバタフライ弁を旋回させている。また、貨物ポンプ１１やバラストポンプ２１も同様に、遠隔操作が可能になっている。操舵室６には、貨物ポンプ操作盤６ａ、貨物ポンプ監視装置６ｂ、貨物弁操作盤６ｃ、貨物タンク液面監視装置６ｄ、船首尾喫水計６ｅ、バラストポンプ操作盤６ｆ、バラスト弁操作盤６ｇ、バラストタンク液面監視装置６ｈ、処理装置７とそのモニタ８が設けられている（図１Ｃ）。貨物ポンプ操作盤６ａは、貨物ポンプ１１の運転開始停止の制御をする。貨物ポンプ監視装置６ｂは、貨物ポンプの稼働状態を表示する。バラストポンプ操作盤６ｆは、バラストポンプ２１の運転開始停止の制御とその稼働状態を表示する。貨物弁操作盤６ｃは、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３の開閉を制御する。バラスト弁操作盤６ｇは、バラスト弁の開閉を制御する。船首尾喫水計６ｅは喫水センサ３の測定値を表示する。貨物タンク液面監視装置６ｄは、各貨物タンク１０の液面高さを表示する。バラストタンク液面監視装置６ｈは、各バラストタンク２０の液面の高さを表示する。

貨物ポンプ操作盤６ａ、貨物ポンプ監視装置６ｂ、貨物弁操作盤６ｃ、バラストポンプ操作盤６ｆ、バラスト弁操作盤６ｇが操舵室６の一箇所に設けられているため、操舵室６から貨物ポンプ１１、バラストポンプ２１、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３、バラスト弁２２の操作が可能である。従来、ポンプ室と荷役甲板に配置されていた船員が行う作業を操舵室６の１人の船員が行うことができるようになっているのである。

処理装置７は、キーボード、通信装置等の入出力装置を備えた一般的な電子計算機である。積付計算機はパソコンなどで実行され、船員はこれを用いてバラスト水配置計画を策定することができる。本実施例では処理装置７に積付計算機を実装した。処理装置７の入出力装置は、さらに、貨物タンク液面監視装置６ｄ、船首尾喫水計６ｅ、バラストタンク液面監視装置６ｈに接続されている。処理装置７には、これらの各機器から貨物タンク液面、バラストタンク液面、船首尾喫水及び船体傾斜の情報が随時自動的に入力可能であり、処理装置７は、無線若しくはインターネットを介して陸上の電子計算機と通信可能で有る。処理装置７は、貨物ポンプ操作盤６ａ、貨物ポンプ監視装置６ｂ、貨物弁操作盤６ｃ、バラストポンプ操作盤６ｆ、バラスト弁操作盤６ｇと接続されており、これらの機器から動作状況についてのログを取得するサーバーでもある。

図２、３を用いて、荷役作業の作業手順を、積み荷、揚げ荷の夫々の場合について分けて説明する。なお、操舵室６に待機した船員が行う作業と、処理装置７において実行されるプログラムとが図中に併記されている。プログラムにより、処理装置７は、液面センサ９ａ、９ｂと協働して、監視装置として機能する。積み荷、揚げ荷の夫々の初期状態では、船体姿勢（喫水と傾斜）は正常な状態であって、貨物タンク液面とバラストタンク液面は、正確な値が測定されている。

図２の積み荷では、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ２０が操舵室６の船員による手順である。ステップＳ１において、処理装置７に現積載状態（貨物・バラスト・燃料など）と喫水状態、及び、積み荷の予定量、及び単位時間当たりの陸上ポンプの吐出量、単位時間当たりのバラストポンプ２１の吐出量を入力する。ステップＳ２において、荷役終了時の新載貨状態、および荷役終了時の喫水および船体姿勢を計算させる。ステップＳ２０は、積み荷予定の全貨物を貨物タンク１０に積載するまでステップＳ３、Ｓ４を繰り返す。

ステップＳ４は、船員の作業手順であり、ステップＳ５～７、Ｓ１４～Ｓ１７までを含んでいる。ステップＳ５において、処理装置７はバラスト水配置計画を策定する。バラスト水配置計画では、目標の喫水・船体傾斜となるように各バラストタンク２０に対してどの程度のバラスト量を注水（または排水）したら良いかが決められる。ステップＳ６において、処理装置７はバラスト弁２２、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３を遠隔操作により開閉を行う。ステップＳ７において、陸上ポンプの稼働に応じて、バラストポンプ２１の運転を開始する。

ステップＳ４は、処理装置７による処理であり、ステップＳ８～Ｓ１３までを含んでいる。ステップＳ４は、荷役作業中は、継続して実行される。ステップＳ８において、処理装置７は船首尾喫水計６ｅから喫水を取得して船体傾斜を求める。船体傾斜に不適性が発見された場合は、バラストポンプ２１、陸上ポンプの停止指示をモニタ８に表示する（ステップＳ１０）。ステップＳ１１において、貨物タンク液面監視装置６ｄとバラストタンク液面監視装置６ｈから貨物タンク液面とバラストタンク液面の現時点における液面高さを求め、これから現在の積載量を求め、喫水・傾斜を求めて船体姿勢を予測する。ステップＳ１２において、船体姿勢が適切かどうか判定する。予め定められた許容範囲を超えている場合には、ステップＳ１３において、液体貨物とバラスト水との流量比率の修正指示をモニタ８に表示する。当初設定されていた液体貨物とバラスト水の流量に基づき算出される貨物タンクとバラストタンクの液面の高さと、実際の液面の高さから流量比率の修正値が求められる。ステップＳ９において、船首尾喫水計６ｅから取得した喫水から小型内航タンカー１の重心を求める。復原性に不適性が発見された場合は、陸上ポンプの停止指示をモニタ８に表示する（ステップＳ１０）。

ステップＳ３に戻り、停止指示および修正指示がモニタ８に表示された際の手順を説明する。船員は、バラストポンプ停止の指示を確認したら（ステップＳ１５）、バラストポンプ操作盤６ｆによりバラストポンプ２１を停止する（ステップＳ１６）。ステップＳ５に戻りバラスト水配置計画から再策定する。船員は、バラストポンプ２１、陸上ポンプを停止させて（ステップＳ１５、Ｓ１６）、ステップＳ６に戻りバラスト水配置計画から再策定する。また、船員は流量比率の修正指示を確認したら（ステップＳ１７）、操舵室６内の設備を用いて流量比率の変更を行う。流量比率を変更するためには、バラストポンプ２１と陸上ポンプと吐出量の比率を変更してステップＳ７に戻る方法と、元側貨物弁１２とバラスト弁２２の開度を変更してステップＳ６に戻る方法によって実現できる。バラストポンプ２１と陸上ポンプと吐出量の比率は、両ポンプを操作しなくても、バラストポンプ２１だけ、若しくは陸上ポンプだけの吐出量を変更するだけでも実現できる。同様に、元側貨物弁１２とバラスト弁２２の開度の変更は、全ての弁を操作しなくても、バラスト弁２２だけ、若しくは元側貨物弁１２（若しくは末端側貨物弁１３）だけの吐出量を変更するだけでも実現できる。いずれの方法でも良い。ステップＳ８における船体姿勢が不適合とされる許容範囲は、ステップＳ１２における船体姿勢の不適合の許容範囲よりも大きい。従って、船体姿勢の変化が小さい場合には、専ら、ステップＳ１１～ステップＳ１２の処理により船体傾斜する要因の修正が試みられる。殆どの場合、ステップＳ１１～ステップＳ１２の処理により船体は安定する。それでも船体傾斜が修正できない場合には（例えば、船体が傾斜することにより、液体貨物の液面やバラスト水の液面の測定値を正確に求めることができない場合などが想定される。）、喫水計から取得した喫水からステップＳ８～ステップＳ１０の処理による対応がなされる。

ステップＳ１４において、貨物タンク１０内の液体貨物の液面が目的の高さに達したら、ステップＳ３に戻り、積み荷作業を終了する。そうでなければ、次の貨物タンク１０への積み荷作業をするためにステップＳ６へ戻る。

以上において、貨物タンク１０液体貨物液面とバラストタンク２０のバラスト水の液面、現在の単位時間当たりの陸上ポンプの吐出量、単位時間当たりのバラストポンプの吐出量、船体傾斜と船の重心、船体姿勢の不適、復原性の不適は、バラストポンプの停止指示若しくは比率修正指示との形でモニタ８上に表示されて、船員は状況を確認することができる。

図３の揚げ荷では、ステップＳ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ４０が操舵室６の船員による手順である。ステップＳ１において、処理装置７に現積載状態（貨物・バラスト・燃料など）と喫水状態、及び、積み荷の予定量、及び単位時間当たりの陸上ポンプの吐出量、単位時間当たりのバラストポンプ２１の吐出量を入力する。ステップＳ２２において、荷役終了時の新載貨状態、および荷役終了時の喫水および船体姿勢を計算させる。ステップＳ４０では、揚げ荷予定の全貨物を貨物タンク１０に積載するまでステップＳ２３、Ｓ２４を繰り返す。

ステップＳ２４は、揚げ荷作業中の船員の作業手順であり、ステップＳ２５～２７、Ｓ１４～Ｓ１７までを含んでいる。ステップＳ２５において、処理装置７はバラスト水配置計画を策定する。ステップＳ２６において、処理装置７は、バラスト弁２２、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３を遠隔操作により開閉を行う。ステップＳ２７において、貨物ポンプ１１とバラストポンプ２１の運転を開始する。

ステップＳ４は、処理装置７による処理であり、ステップＳ２８～Ｓ３３までを含んでいる。ステップＳ４は、荷役作業中は、継続して実行される。ステップＳ２８において、処理装置７は船首尾喫水計６ｅから喫水を取得して船体傾斜を求める。船体傾斜に不適性が発見された場合は、バラストポンプ２１、貨物ポンプ１１の停止指示をモニタ８に表示する（ステップＳ３０）。同様に、ステップＳ２９において、船首尾喫水計６ｅから取得した喫水から小型内航タンカー１の重心を求める。復原性に不適性が発見された場合は、バラストポンプ２１、貨物ポンプ１１の停止指示をモニタ８に表示する（ステップＳ３０）。

ステップＳ３１において、貨物タンク液面監視装置６ｄとバラストタンク液面監視装置６ｈから貨物タンク液面とバラストタンク液面の現時点における液面高さを求め、これから現在の積載量を求め、喫水・傾斜を求めて船体姿勢を予測する。ステップＳ３２において、船体姿勢が適切かどうか判定する。予め定められた許容範囲を超えている場合には、ステップＳ３３において、液体貨物とバラスト水との流量比率の修正指示をモニタ８に表示する。流量比率の求め方は積み荷のときと同じである。ステップＳ３１において、貨物タンク液面監視装置６ｄとバラストタンク液面監視装置６ｈから貨物タンク液面とバラストタンク液面の現時点における液面高さを求め、これから現在の積載量を求め、喫水・傾斜（トリムとヒール）を求めて船体姿勢を予測する。ステップＳ３２において、船体姿勢が適切かどうか判定する。予め定められた許容範囲を超えている場合には、ステップＳ３３において、液体貨物とバラスト水との流量比率の修正指示をモニタ８に表示する。

ステップＳ３に戻り、停止指示および修正指示がモニタ８に表示された際の手順を説明する。船員は、バラストポンプ停止の指示を確認したら（ステップＳ３５）、バラストポンプ操作盤６ｆによりバラストポンプ２１を停止する（ステップＳ３６）。ステップＳ２５に戻りバラスト水配置計画から再策定する。また、船員は流量比率の修正指示を確認したら（ステップＳ２７）、操舵室６内の設備を用いて流量比率の変更を行う。流量比率を変更するためには、積み荷作業と同様に、ステップＳ２６による操作と、ステップＳ２７による操作によって実現できる。いずれの方法でも良い。積み荷作業の際と同様に、ステップＳ２８における船体姿勢の不適合許容範囲は、ステップＳ３２における船体姿勢の不適合許容範囲よりも大きい。

ステップＳ３４において、貨物タンク１０の液面が目的の高さに達したら、ステップＳ２３に戻り、揚げ荷作業を終了する。そうでなければ、次の貨物タンク１０への揚げ荷作業をするためにステップＳ２６へ戻る。

以上において、貨物タンク液面とバラストタンク液面、現在の単位時間当たりの貨物ポンプ１１の吐出量、単位時間当たりのバラストポンプ２１の吐出量、船体傾斜と重心、ステップＳ８又はステップＳ２８において喫水から求めた船体姿勢が不適であることの警告、復原性が不適であることの警告は、モニタ８上に表示されて、船員は状況を確認することができる。

本実施例によれば、喫水計により船体が傾いたことを検出する以前に、貨物タンク液面及びバラストタンク液面から船体傾斜を予想して、早期に送液量の修正を行うことにより、船体傾斜の変動を極めて少なくすることができる。小型内航タンカーで有りながら、船体傾斜の変動を極めて少なくできるので、荷役作業を操舵室６からの遠隔で１箇所で行うことが可能になる。この結果、荷役甲板２上やポンプ室４内での作業が不要になることで、貨物液や有毒ガスによる人身事故、船舶の動揺による甲板上作業者の海への転落事故がなくなり作業の安全性が向上する。

操舵室６の一箇所にて、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３、貨物ポンプ１１、バラスト弁２２、バラストポンプ２１の作動状況および貨物タンク液面、バラストタンク液面、船体姿勢（喫水／トリム／ヒール）、復原性等の小型内航タンカー１全体の状態を同時かつ瞬時に確認でき、極めて正確な荷役オペレーションが可能となる。

また、処理装置７、貨物ポンプ監視装置６ｂ、貨物弁操作盤６ｃ、貨物タンク液面監視装置６ｄ、船首尾喫水計６ｅ、バラスト弁操作盤６ｇ、バラストタンク液面監視装置６ｈは、無線若しくはインターネットを介して陸上の電子計算機と通信可能である。そこで、処理装置７から、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３、貨物ポンプ１１、バラスト弁２２、バラストポンプ２１の作動状況および貨物タンク液面、バラストタンク液面、船体姿勢、復原性等の小型内航タンカー１全体の状態を同時かつ瞬時に陸上の電子計算機へ送ることができる。その結果、船舶オーナーや管理監督者が荷役作業をリアルタイムに監視することができ、複数の人員で状況判断ができ、作業ミスを防ぐことができるという効果がある。

さらに、荷役作業を操舵室６の１人で行うことが可能となり、荷役に関わる作業時間を一人当たり約３６時間／月、削減できる。荷役甲板２上での酷暑または極寒下での作業、数十回に及ぶポンプ室４内の階段昇降、数十個あるバルブの開閉作業(待機時間含む)がほぼなくなり、作業者の労働環境が改善する。

本実施例において、処理装置７における荷役作業に関する全てのオペレーションのデータを陸上サーバーに保管することでデータの蓄積ができ、そのデータをフィードバックすることで、より安全で効率的な荷役手順の策定ができるという効果も期待できる。

本実施例は、荷役時の船体姿勢自動制御の全ての手順を処理装置７で自動化をさせた例ではなく、貨物ポンプ１１、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３、バラストポンプ２１、バラスト弁２２に対して船員が遠隔操作により操作した例である。しかしながら、処理装置７が、貨物ポンプ１１、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３、バラストポンプ２１、バラスト弁２２操作可能なようにインターフェースを接続すれば、ステップＳ１０、Ｓ３０の停止指示／ステップＳ１３、Ｓ３３の比率変更指示を用いて、貨物ポンプ１１、元側貨物弁１２、末端側貨物弁１３、バラストポンプ２１、バラスト弁２２を操作しても良い。

本実施例においては、処理装置７は貨物タンク１０とバラストタンク２０に対する制御を実行したが、処理装置７において並行して船首尾甲板の船員が行う係船ロープの調整、張りの修正の作業を実行させても良い。図４は、係船ロープの調整、張りの修正の作業のフローを示している。図中、上記下実施例において使用した引用符号と同一の引用符号が付されているステップは、図２、図３に示した各ステップと同じであるので説明を省略する。

図４では、処理装置７のステップＳ４（若しくはステップＳ２４）に並行して、さらにステップＳ５０が加えられている。小型内航タンカー１には、船首尾甲板にライブカメラが配置され、かつ係船ロープの調整、張りの修正を遠隔で操作可能な巻き上げ装置が追加されている。ステップＳ５１において、ライブカメラからロープの映像を取得する。ステップＳ５２において、ロープの映像を解析してロープの張りは適切であるかを判断する。ステップＳ５３において、適切でない場合はウインチを操作してロープの長さを調整する。この作業を荷役作業が終了するまで繰り返す。

本実施例によれば、船首尾甲板での係船ロープ調整作業が不要になることでロープ破断による人身事故がなくなると言う効果がある。

１ 小型内航タンカー
２ 荷役甲板
３ 喫水センサ
４ ポンプ室
５ 船底
６ 操舵室
６ａ 貨物ポンプ操作盤
６ｂ 貨物ポンプ監視装置
６ｃ 貨物弁操作盤
６ｄ 貨物タンク液面監視装置
６ｅ 船首尾喫水計
６ｆ バラストポンプ操作盤
６ｇ バラスト弁操作盤
６ｈ バラストタンク液面監視装置
７ 処理装置
８ モニタ
９ａ、９ｂ 液面センサ
１０ 貨物タンク
１１ 貨物ポンプ
１２ 元側貨物弁
１３ 末端側貨物弁
２０ バラストタンク
２１ バラストポンプ
２２ バラスト弁

Claims (5)

1. 複数の貨物タンクへの液体貨物の揚げ荷若しくは積み荷をするために配管経路を定める遠隔操作可能な貨物弁と、前記複数の貨物タンクから揚げ荷を行う遠隔操作可能な貨物ポンプと、複数のバラストタンクへのバラスト水の注排水をするために遠隔操作可能なバラスト弁と、複数のバラストタンクへの注排水を行う遠隔操作可能なバラストポンプと、前記複数の貨物タンク及びバラストタンクに夫々の液面高さを測定する液面センサと、船首と船尾の喫水を測定する喫水センサと、前記液面センサと喫水センサから測定値を取得する処理装置とを具備し、前記貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプを遠隔操作可能な小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法であって、
   現載貨状態と新載貨状態によりバラスト水配置計画を策定し、
   前記バラスト水配置計画に基づき、前記貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプを遠隔操作により荷役作業を開始し、
   前記処理装置に、前記複数の貨物タンク及びバラストタンクの液面高さに基づいて、前記小型内航タンカーの喫水と船体傾斜を継続して予想し、前記予想された船体傾斜が、予め定められた許容範囲を超えているかどうかを判定するプログラムを実行させ、
   前記許容範囲を超えている判定の場合には、前記液体貨物とバラスト水との流量比率が変更されるように、前記貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプのいずれかを前記変更された流量比率に基づいて遠隔操作することを特徴とする小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法。
   
2. 請求項１の小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法において、
   前記喫水センサからの測定値から船体傾斜を計算し、
   前記計算された船体傾斜が、前記予め定められた許容範囲よりも大きい他の許容範囲を超えているときには、前記バラストポンプと前記貨物ポンプを止めて、荷役作業を一旦停止し、現状の状態からバラスト水配置計画を再策定して荷役作業を再開することを特徴とする小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法。
   
3. 請求項１の小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法において、
   前記小型内航タンカーは、ライブカメラと、係船ロープの調整、張りの修正を遠隔で操作可能な巻き上げ装置とを船首と船尾に装備し、前記処理装置により、前記ライブカメラからのロープの映像からロープの張りは適切であるかを判断し、適切でない場合は前記ウインチを操作してロープの長さを調整することを特徴とする小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法。
   
4. 請求項１の小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法において、
   前記処理装置は、遠隔線若しくはインターネットを介して陸上の電子計算機と通信し、前記貨物弁、貨物ポンプ、バラスト弁、バラストポンプの作動状況および貨物タンク液面、バラストタンク液面、船体姿勢についての陸上の電子計算機へ送ることを特徴とする小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢自動制御方法。
   
5. 複数の貨物タンクと複数のバラストタンクとを具備する小型内航タンカーの荷役時の船体姿勢を監視する監視装置であって、
   前記複数の貨物タンク及びバラストタンクに夫々の液面高さを測定する液面センサと、
   船首と船尾の喫水を測定する喫水センサと、
   前記液面センサと喫水センサから測定値を取得する処理装置と、
   前記処理装置に実装され、前記複数の貨物タンク及びバラストタンクの液面高さに基づいて、前記小型内航タンカーの喫水と船体傾斜を継続して予想し、前記予想された船体傾斜が、予め定められた許容範囲を超えているかどうかを判定するソフトウェアを有することを特徴とする監視装置。
   
   
   

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