JP2988948B2

JP2988948B2 - スパーブイ型作業足場

Info

Publication number: JP2988948B2
Application number: JP2015598A
Authority: JP
Inventors: 公雄小倉; 裕司麻生
Original assignee: OYO CHISHITSU KK; ZENIRAITO BUI KK
Current assignee: OYO CHISHITSU KK; ZENIRAITO BUI KK
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH03220089A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、海底、湖底あるいは川底などの地質調査や
ボーリング工事等に好適な引き込み係留式のスパーブイ
型作業足場に関するものである。

［従来の技術］海底等の地質調査あるいはボーリング工事等のために
様々な形式の作業足場が提案され使用されている。それ
らを大別すると、海底に杭等を打ち込みこれに作業台を
固定し足場とする固定式足場、櫓等を海底に設置する設
置式足場、浮体や船等をアンカー係留する浮上式足場等
がある。

固定方式は長期間の調査には適するものの移動が出来
ない欠点があり、また櫓設置方式は大水深には適用し難
く移動も困難である。それらに対して浮上方式は移動性
の点で優れている。

これらの従来技術の長所・短所を総合的に勘案し、浮
上方式の一種として引き込み係留式のスパーブイ方式が
考え出された。これは、従来航路標識等の浮標に用いら
れてきた引き込み係留式スパーブイが、風波による傾斜
が少なく直立状に安定し、しかも移動が比較的容易であ
ることに着目したものであり、上部に作業台を設け足場
として利用するものである。

［発明が解決しようとする課題］このようなスパーブイ型作業足場は特に大水深にも対
応でき経済的であり、係留索を必要とせず移動が容易な
ため有望視されている。しかし足場の固有周期に近い周
期の波による揺動やボーリング作業時のロッド回転の反
作用としての足場の回転等を全く無視することが出来な
い。また荒天時に動揺が大きく、波高が高い湾外などで
の使用は困難であると考えられている。

本発明の目的は、上記のような技術的課題を解決し、
構造が単純で仮設、移設、撤去が容易であり、異なる水
深に対して容易に対応できるスパーブイ方式の特徴を生
かし、且つ湾外のような潮力や波力が大きな場所でも使
用でき、荒天時でも動揺を極力抑えて稼動効率を高める
ことができるスパーブイ型作業足場を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］本発明は、柱体の上部に作業台、途中に浮力体を設
け、柱体の下端を係留機構により沈錘に係留して浮力体
を水中に引き込み、水線が浮力体上方の柱体途中にくる
ようにしたスパーブイ型作業足場を改良したものであ
る。上記の目的を達成するため本発明では、柱体の姿勢
検出器と、柱体又は浮力体に設けた姿勢制御用の推力発
生装置と、前記姿勢検出器からの信号に基づき柱体が常
にほぼ直立状態を維持するように前記推力発生装置を制
御する姿勢制御装置とを具備している。

ここで姿勢制御装置にファジー・コントローラを組み
込み、潮力、風力、波力などの外乱の一つ以上を検知す
る外乱検出器を設置し、その信号を加味して姿勢制御装
置でファジー推論を行い、柱体を直立安定化制御するの
が好ましい。

この発明の作業足場は、例えばボーリング作業用など
に好適であり、その場合には装置全体を縦貫するような
ボーリングロッド挿通用のセンターパイブを設ける。そ
してボーリング作業時の反力を検知し、それをファジー
推論の入力の一つとして作業足場の回転を抑えるような
制御を行う必要がある。

［作用］スパーブイ型作業足場は、本来、水流や風波による傾
斜や動揺が少なく直立状に安定する性質を持っている。
しかし例えば荒天時には湾内でもかなりの動揺が生じる
可能性がある。また湾外に設置する場合には潮力や風
力、波力等によって大きく傾いたり動揺する。

本発明では、姿勢検出器によって柱体の直立状態から
の変位を検出し、それに基づき姿勢制御装置によって柱
体が常にほぼ直立状態を維持するように推力発生装置を
働かせ安定化制御する。これによって設置場所が制限さ
れたり、悪天候のために作業出来なくなる等の不都合が
解消される。

特に潮力や風力、波力等を検出する各種検出器を設
け、それらの信号を用いてファジー推論を行わせると、
より安定したスムーズな制御が可能となる。

［実施例］第１図は本発明に係るスパーブイ型作業足場の一実施
例を示す全体構成図である。作業足場本体の基本的な構
造は、柱体10の上部に作業台12、途中に浮力体14を設
け、柱体10の下端を係留機構16により沈錘18に係留して
浮力体14を水中に引き込み、水線17が浮力体14の上方の
柱体途中にくるように構成したものである。係留機構16
はここではクロスパラレルチェーン方式であり、柱体10
の下端と沈錘18との間に構成の円形リング20を設け、こ
のリングを介して柱体10と沈錘18の間をそれぞれ２本の
チェーン22で相直交するように係留し、柱体10の傾斜に
対して水平面内で360度方向の自由度を持つようになっ
ている。第２図は第１図と90度異なる方向から係留機構
16を描いたものである。

さて本発明はこのようなスパーブイ型作業足場におい
て、その直立姿勢を安定に維持するための装置を設けて
いる。この実施例では、第３図A,Bに示すように、方形
の作業台12の対角線の位置に水平２成分の加速度計（例
えばサーボ加速度計）を姿勢検出器24として取り付け
る。また浮力体14に、第４図に示すように水平２方向に
推力を発生する姿勢制御用のスクリュープロペラ方式の
推力発生装置26を設ける。スクリュープロペラ方式に代
えて、シュナイダープロペラや水流ジェット方式の推力
発生装置でもよい。そして姿勢検出器24からの信号に基
づき柱体10が常にほぼ直立状態を維持するように姿勢制
御装置によって前記推力発生装置26を制御する。この制
御は、その他の計測項目も加味してファジー推論によっ
て制御推力やその方向を設定するような方式で行う。

第１図に示す実施例では、外乱の検出器として作業台
12に設けた風向風速計28と、浮力体14の上方に設けた潮
流の流向流速計30と波高計32を有する。

このスパーブイ型作業足場は、特に海底や湖底の地質
調査あるいはボーリング工事等に好適である。ボーリン
グ作業のためには、第１図に示すように、柱体10、浮力
体14及び沈錘18を貫通し、下端は沈錘下面に達して水底
で開口し、上端は水線17より上方に達するボーリングロ
ッド挿通用のセンターパイプを設ける。その場合、作業
台12上にボーリング機械を設置してボーリングを行う
が、その作業によって作業台12に反力が加わり不要の回
転が生じる。その反力の大きさは、ボーリング機械に加
わる負荷から求めることができる。

スパーブイ型作業足場は、柱体10及び浮力体14と沈錘
18との間で発生する強力な緊張力によって作業台12が水
上の一点で安定姿勢を保つ構造になっている。しかし、
これだけでは波力、風力、水力によって発生する傾斜や
揺動を完全に防止することはできない。風力及び潮力と
作業足場の傾斜角との関係の一例を第５図に示す。潮流
が１ノット程度でも風速が10m/秒以下であれば傾斜角は
1.6度以内に収まる。第６図は波浪時における動揺特性
を示している。これは波高と波周期との相関で表すこと
ができ、波高が一定であっても波周期が大きくなると傾
斜角度は大きくなる。例えば波高1mで周期６秒の場合、
最大動揺角度は0.4度程度となる。これらの条件が総合
された状態を第７図に示す。風力及び潮力による傾斜と
波力による動揺とが重畳して作業足場の傾斜角は２度程
度となる。許容される最大傾斜角度は作業の種類や作業
内容等により異なる。ボーリング等により乱されない土
質サンプルを入手したい場合には傾斜角が極力小さくな
るようにしなければならない。

そこでより好ましくは第８図に示すようなブロック図
で表される制御を行う。加速度計等の姿勢検出器24から
得られる姿勢検出信号を主な入力とし、それに潮流の方
向と流速、風向と風速、波高と周期、及び作業反力等を
入力としてファジーコントローラを内蔵した姿勢制御装
置40によりファジー推論を行う。姿勢制御検出器からの
信号により実際の（現在時点での）柱体の傾き状態が得
られる。また各外乱検出器からの信号では、柱体を傾か
せる要因（力とその方向など）が得られる。この要因
は、具体的には、予め求めたおいた前記第５図、第６図
のような各種の外乱の影響等のデータから得られる。こ
れらの検出信号に基づいてファジー推論を行うことによ
り、柱体の傾き状態と傾き変化に対抗する最適制御推力
とその方向を決定し、それにより柱体がほぼ直立状態を
維持するように推力発生装置26を駆動するのである。こ
のように本発明のような作業足場の制御にはファジー推
論が最も適している。

スクリュープロペラ方式の場合には、それ自体の向き
を変えて方向制御を行わせてもよいし、それと方向制御
のための安定板等を組み合わせることも可能である。

これらによって作業台の傾斜や動揺、回転などを抑制
し、柱体が直立に安定した状態を維持する。

［発明の効果］本発明は上記のような引き込み係留式のスパーブイ型
作業足場であるから、係留索を必要とせず作業時に占有
する水域を最小限にでき、足場の近傍を船舶が通過でき
ること、構造が単純であること、ボーリング作業時に作
業台船を必要としないこと、更に仮設、移設、撤去が容
易であること、柱体の継ぎ足しによって水深の変化に自
在に対応できること等の利点がある。

そして本発明では姿勢を検出してそれにより推力発生
装置を駆動し常に柱体が直立状態を維持するように制御
するから、極端な荒天時でないなら使用可能であるし、
また湾外のような潮流や波浪が大きな場所に設置して各
種作業を行うことができる効果がある。更に湾内等に設
置する場合であっても、より直立安定化した姿勢制御が
できるため、作業性が向上しボーリングによって乱され
ない高品質の土質試料を採取することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスパーブイ型作業足場の一実施例
を示す概略構成図、第２図はその係留機構の90度異なる
方向から見た説明図、第３図Ａは作業台の拡大正面図、
Ｂはその平面図、第４図は浮力体とその近傍の拡大説明
図である。第５図は無制御時における風及び潮流中の傾
斜特性を示すグラフ、第６図は無制御時における波浪中
の動揺特性を示すグラフ、第７図は荒天時における無制
御状態での全体的な傾斜状況を示す説明図である。第８
図は制御系システムのブロック図である。 10……柱体、12……作業台、14……浮力体、16……係留
機構、18……沈錘、24……姿勢検出器、26……推力発生
装置、28……風向風速計、30……流向流速計、32……波
高計。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】柱体の上部に作業台、途中に浮力体を設
け、柱体の下端を係留機構により沈錘に係留して浮力体
を水中に引き込み、水線が浮力体上方の柱体途中にくる
ようにしたスパーブイ型作業足場において、柱体、浮力体及び沈錘を貫通し、下端は沈錘下面に達し
て水底で開口し、上端は水線より上方に達するボーリン
グロッド挿通用のセンターパイプを設け、更に、柱体の姿勢検出器と、潮力、風力、波力の一つ以上を検知する外乱検出器と、柱体又は浮力体に設けた姿勢制御用の推力発生装置と、ファジー・コントローラを備え、前記姿勢検出器からの
信号により得られる実際の柱体の傾き状態と、前記外乱
検出器からの信号により得られる柱体を傾かせる要因と
に基づきファジー推論を行うことにより、柱体の傾き状
態と傾き変化に対抗する制御推力とその制御方向を求
め、得られた制御推力を制御方向に加えるように前記推
力発生装置を制御する姿勢制御装置とを具備し、それにより柱体が常にほぼ直立状態を維持するようにし
たことを特徴とするスパーブイ型作業足場。
【請求項２】作業反力を検知し、それをファジー・コン
トローラへの入力の一つとする請求項１記載のスパーブ
イ型作業足場。