JP4633919B2 - Two floating body relative position holding device - Google Patents

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JP4633919B2 JP2000373948A JP2000373948A JP4633919B2 JP 4633919 B2 JP4633919 B2 JP 4633919B2 JP 2000373948 A JP2000373948 A JP 2000373948A JP 2000373948 A JP2000373948 A JP 2000373948A JP 4633919 B2 JP4633919 B2 JP 4633919B2
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郁夫 山本
克哉 太呉
正己 松浦
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Japan Oil Gas and Metals National Corp
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Japan Oil Gas and Metals National Corp
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浮遊式プラットフォームと船舶との相対位置を保持する二浮体相対位置保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海洋油田開発の対象は大水深域へ、厳しい環境条件下の海域へと拡大しつつある。大水深域での有望な石油生産システムとして浮遊式生産システムがある。この生産システムでは、浮体である浮遊式プラットフォームから同じく浮体であるシャトルタンカーへ原油を積み出す作業等が実施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
石油生産システム全体の高稼働率を確保するためには、上記洋上積出時の稼働率向上が重要な課題となる。そして、この稼働率の向上のためには、上記浮遊式プラットフォームとシャトルタンカーとの相対運動を極力小さく抑える必要がある。
本発明の課題は、このような状況に鑑み、浮遊式プラットフォームとシャトルタンカー等の船舶との相対運動を抑制して洋上積出作業等の効率向上を図ることができる二浮体相対位置保持装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のスラスタを備える浮遊式プラットフォームと、少なくとも１つのスラスタを備える船舶との相対位置を制御する二浮体相対位置保持装置であって、前記プラットフォームと前記船舶との実相対角および実相対距離を検出する相対角・距離検出手段と、目標相対角と前記実相対角の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記プラットフォームの各スラスタを制御する第１の制御手段と、目標相対距離と前記実相対距離の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記船舶のスラスタを制御する第２の制御手段と、を備えた構成を有する。
前記第１の制御手段は、制御ゲインを前記実相対角度の増加に伴って上昇させる第１のゲイン調整手段を備え、前記第２の制御手段は、制御ゲインを前記実相対角度の増加に伴って減少させる第２のゲイン調整手段を備える。
前記第１のゲイン調整手段は、基準距離に対する前記実相対距離の大小に基づいて前記制御ゲインを調整するように構成することができる。
前記ゲイン調整手段は、例えばファジー制御によってゲイン調整を行なうように構成される。
また、本発明は、複数のスラスタを備える浮遊式プラットフォームと、少なくとも１つのスラスタを備える船舶との相対位置を制御する二浮体相対位置保持装置であって、前記プラットフォームと船舶との実相対角および実相対距離を検出する相対角・距離検出手段と、目標相対角と前記実相対角の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記プラットフォームの各スラスタを制御する第１の制御手段と、目標相対距離と前記実相対距離の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記船舶のスラスタを制御する第２の制御手段と、を備えた構成を有する。
前記第１の制御手段は、制御ゲインを前記実相対角度の増加に伴って上昇させる第１のゲイン調整手段を備え、前記第２の制御手段は、前記実相対距離が基準距離以下の場合に、制御ゲインを標準ゲインまで上昇させる第２のゲイン調整手段を備える。
前記ゲイン調整手段は、例えばファジー制御によってゲイン調整を行なうように構成することができる。
前記第１の制御手段は、中心値に前記目標相対角と前記実相対角の偏差を加減算することによって前記浮遊式プラットフォームの各スラスタに対する推力配分を行なう推力配分手段を備えることができる。
前記推力配分手段は、前記中心値を前記相対距離の偏差に基づいて変化させるように構成することができる。前記推力配分手段は、前記中心値をファジー制御によって変化させるように構成することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、浮遊式石油生産システムの構成要素である浮遊式プラットフォーム１０と、このプラットフォーム１０から積み出される原油を運ぶシャトルタンカー２０とを示している。
【０００６】
一方の浮体であるプラットフォーム１０は、船尾の左舷と右舷にそれぞれスラスタ１１Ｌ、１１Ｒが装備され、かつその所定基準位置が複数本（この例では８本）のワイヤ１２を介して海底に係留されている。また、他方の浮体であるシャトルタンカー２０は、船首にスラスタ２１を備えるとともに、船尾にプロペラ２２および舵２３を備え、これらによって操船を行なう。
【０００７】
上記スラスタ１１Ｌ，１１Ｒおよび２１は、図２に示すように、プロペラ回転用モータ１１１と、首振り用モータ１１２とを備えている。プロペラ回転用モータ１１１の回転力は、首振り用モータ１１２を貫通する回転軸１１３および歯車１１４，１１５を介してプロペラ１１６に伝達され、また、首振り用モータ１１２は、回転軸１１７を介して首部１１８に伝達される。
【０００８】
シャトルタンカー２０は、その船首がプラットフォーム１０の船尾に接近するように手動でバーシング操船される。そして、シャトルタンカー２０の船首がプラットフォーム１０の船尾から所定距離（例えば１００ｍ）手前に位置すると、図３に示す二浮体相対位置保持装置３０が両者の相対位置を保持する制御を開始する。
【０００９】
なお、プラットフォーム１０のスラスタ１１Ｌ，１１Ｒおよびシャトルタンカー２０のスラスタ２１は、それぞれの首振り用モータ１１を作動させることによって任意の方向に向けることが可能であるが、この実施形態では、説明の容易化を図るため、プラットフォーム１０のスラスタ１１Ｌ，１１Ｒを真横に向けて固定した状態で、また、シャトルタンカー２０のスラスタ２１を前方に向けて固定した状態で相対位置の保持制御を実行することにする。
【００１０】
図３において、相対角・距離検出部３００は、プラットフォーム１０およびシャトルタンカー２０にそれぞれ設けられたＧＰＳ、トランスポンダ等の位置検出センサとジャイロ等の方位検出センサの出力に基づいて、プラットフォーム１０とシャトルタンカー２０の実相対角Δψおよび実相対距離Δｘを検出する。
なお、実相対角Δψは、プラットフォーム１０の方位角とシャトルタンカー２０の方位角との差であり、また、実相対距離Δｘは、プラットフォーム１０に設定された座標におけるｘ軸方向、つまり、プラットフォーム１０の船体長手方向についての相対距離である。
【００１１】
上記実相対角度Δψは、減算部３０１、ヨーイングゲイン調整部３０３およびサージングゲイン調整部３０５に入力され、上記実相対距離Δｘは、減算部３０６、ヨーイングゲイン調整部３０３、推力中心値設定部３０４およびサージングゲイン調整部３０５に入力される。
減算部３０１からは、目標相対角Δψr と上記実相対角Δψの偏差が出力される。上記偏差は、ＰＩＤ処理部３０２でＰＩＤ処理された後、加算部３０７を介して駆動部３０８に入力されるとともに、減算部３０９を介して駆動部３１０に入力される。
【００１２】
加算部３０７では、ＰＩＤ処理部３０２の出力が後述の推力中心値に加算され、また減算部３０９では、ＰＩＤ処理部３０２の出力が上記推力中心値から減算される。したがって、駆動部３０８，３１０には、目標相対角Δψr と実相対角Δψの偏差に基づいて配分された推力信号が入力され、その結果、プラットフォーム１０とシャトルタンカー２０の相対角が目標相対角Δψr になるようにプラットフォーム１０の各スラスタ１１Ｌ，１１Ｒのプロペラ回転用モータ１１１（図２参照）が互いに逆の方向に駆動される。
【００１３】
一方、減算部３０６からは、目標相対距離Δｘrと上記実相対距離Δｘの偏差が出力される。そして、この偏差は、ＰＩＤ処理部３１１でＰＩＤ処理された後、減算部３１２を介して駆動部３１３に入力される。
駆動部３１３は、上記距離偏差が無くなるようにシャトルタンカー２０のスラスタ２１のプロペラ回転用モータ１１１（図２参照）を駆動し、その結果、プラットフォーム１０とシャトルタンカー２０の相対距離が上記目標相対距離Δｘr に維持される。なお、上記目標相対距離Δｘr は、プラットフォーム１０の船尾とシャトルタンカー２０の船首との間の目標距離（例えば５０ｍ）に基づいて設定される。
【００１４】
上記ＰＩＤ処理部３０２におけるヨーイングゲインは、ヨーイングゲイン調整部３０３によって調整される。すなわち、ヨーイングゲイン調整部３０３は、以下に示すファジー・ヨーイング制御ゲイン調整ルールに従って上記ＰＩＤ処理部３０２のゲインを調整する。
【００１５】
（ヨーイング制御ゲイン調整ルール）
上記実相対距離Δｘが所定距離（例えば１００ｍ）よりも大きい場合には、ヨーイング制御が不要であるので、ＰＩＤ処理部３０２のゲインを０にする。また、上記実相対距離Δｘが上記所定距離以下の場合には、ヨーイング制御を実行するためにＰＩＤ処理部３０２のゲインを標準ゲインまで上昇させる。
○入力変数： Δｘ 実相対距離
○出力変数： Ygain 制御ゲイン係数
○if-then ルール
▲１▼ If(Δx is far)then(Ygain is zero)
▲２▼ If(Δｘ is near)then(Ygain is normal)
【００１６】
また、ＰＩＤ処理部３１１におけるサージングゲインは、サージングゲイン調整部３０５によって調整される。すなわち、サージングゲイン調整部３０５は、以下に示すファジー・サージングゲイン調整ルールに従って上記ＰＩＤ処理部３１１のゲインを調整する。
【００１７】
（サージング制御ゲイン調整ルール）
上記実相対距離Δｘが所定距離（例えば１００ｍ）よりも大きい場合には、サージング制御が不要であるので、ＰＩＤ処理部３１１のゲインを０にする。また、上記実相対距離Δｘが上記所定距離以下の場合には、サージング制御を実行するためにＰＩＤ処理部３１１のゲインを標準ゲインまで上昇させる。
○入力変数： Δｘ 実相対距離
○出力変数： Xgain 制御ゲイン係数
○if-then ルール
▲１▼ If(Δx is far)then(Xgain is zero)
▲２▼ If(Δｘ is near)then(Xgain is normal)
【００１８】
一方、推力中心値設定部３０４は、上記各スラスタ１１Ｌ，１１Ｒの推力の中心値を以下に示すファジー・ヨーイング制御推力中心値調整ルールに従って設定する。
（ヨーイング制御推力中心値調整ルール）
上記実相対距離Δｘが所定距離（例えば１００ｍ）よりも大きい場合には、ヨーイング制御が不要であるので、推力中心値を０にする。また、上記実相対距離Δｘが上記所定距離以下でかつ所定の接近距離（例えば４０ｍ）以上の場合には、推力中心値を所定の最大値の５０％の値（標準値）まで上昇させ、上記実相対距離Δｘが上記所定の接近距離（例えば４０ｍ）よりも小さい場合には、シャトルタンカー２０とプラットフォーム１０の干渉を回避するため推力中心値を上記最大値まで上昇させる。
○入力変数： Δｘ 実相対距離
○出力変数： balance 推力中心値
○if-then ルール
▲１▼ If(Δx is far )then(balance is zero)
▲２▼ If(Δｘ is near)then(balance is normal)
▲３▼ If(Δｘ is very near)then(balance is big)
【００１９】
ヨーイングゲイン調整部３０３およびサージングゲイン調整部３０５は、実相対角度Δψに基づくゲイン調整も実行する。すなわち、ヨーイングゲイン調整部３０３は、実相対角度Δψが大きい場合に、より速やかなヨーイング制御が実行されるようにＰＩＤ処理部３０２のゲインを上昇させる。また、サージングゲイン調整部３０５は、実相対角度Δψが大きい場合に、より緩やかなサージング制御が実行されるようにＰＩＤ処理部３０５のゲインを減少させる。
なお、上記実相対角度Δψに基づくゲイン調整は、上記ヨーイング制御ゲイン調整ルールやサージング制御ゲイン調整ルールに準じたルールに基づいて実施することができる。
【００２０】
ところで、スラスタ１１Ｌ，１１Ｒの駆動によってプラットフォーム１０をヨーイングさせた場合、該プラットフォーム１０がｘ軸方向にも変位（シャトルタンカー２０に近づく方向の変位）する。図３に示すｘ軸成分検出部３１６は、スラスタ１１Ｌの駆動に伴うｘ軸変位成分を加算部３０７より出力される推力信号に基づいて検出し、また、ｘ軸成分検出部３１７は、スラスタ１１Ｒの駆動に伴うｘ軸変位成分を加算部３０９より出力される推力信号に基づいて検出するものである。
【００２１】
上記ｘ軸成分検出部３１６，３１７で検出されるｘ軸成分は、加算部３１７で加算された後、前記減算部３１２に入力される。これにより、上記ｘ軸成分が大きいほど、スラスタ２１の推力が減少され、その結果、該ｘ軸成分が大きい場合でもプラットフォーム１０とシャトルタンカー２０の干渉を回避することができる。
【００２２】
上記実施形態に係る二浮体相対位置保持装置によれば、プラットフォーム１０とシャトルタンカー２０の相対位置（相対距離および相対角度）を一定に維持することができるので、プラットフォーム１０に対するシャトルタンカー２０の係船作業やプラットフォーム１０からの原油積出し作業等の容易化を図ることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、前記加算部３０７、３０９から出力される推力信号に基づいてスラスタ１１Ｌ，１１Ｒの駆動力のみを制御しているが、これらのスラスタ１１Ｌ，１１Ｒの推力差はそれらの首振り角によっても発生させることができるので、上記各角推力信号に基づいてスラスタ１１Ｌ，１１Ｒの駆動力と首振り角の双方を制御することも可能である。
【００２４】
また、上記実施形態では、ワイヤ１２によってプラットフォーム１０を係留しているが、プラットフォーム１０を係留しない状態で上記相対位置を一定に保持することも可能である。
その場合、図４に示すように、プラットフォーム１０の船首側にも１〜２の一対のスラスタ１１を設け、該プラットフォーム１０の位置が所定の目標位置に一致するように、また、プラットフォーム１０とシャトルタンカー２０の相対角が目標相対角に一致するように船尾および船首の各スラスタ１１を制御することになる。もちろん、このような制御は、図３に示した制御装置３０の構成に準じた構成の制御装置によって実現することができる。
【００２５】
更に、上記実施形態では、シャトルタンカー２０をプラットフォーム１の船尾側に位置決めしているが、シャトルタンカー２０をプラットフォーム１の側方に並行させて位置決めすることも可能である。
この場合には、シャトルタンカー２０の船尾側にもスラスタを設け、この船尾側のスラスタ船首側のスラスタ２１の双方を横方向に向けて図３に示す駆動部３１３の出力で同期運転すれば良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、浮遊式プラットフォームとシャトルタンカー等の船舶との相対位置（相対距離および相対角度）を一定に維持することができるので、上記浮遊式プラットフォームに対するシャトルタンカー等の係船作業やプラットフォームからの洋上積出作業（例えば、原油積出し作業等）の容易化および効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラットフォームに対するシャトルタンカーの位置決め態様の一例を示す概念図。
【図２】スラスタの構成の一例を示す縦断面図。
【図３】本発明に係る二浮体相対位置保持装置の実施形態を示すブロック図。
【図４】船首側にもスラスタを設けたプラットフォームを示す概念図。
【符号の説明】
１０ プラットフォーム
１１Ｌ，１１Ｒ，２１ スラスタ
３００ 相対角・距離検出部
３０２，３１１ ＰＩＤ処理部
３０３ ヨーイングゲイン調整部
３０４ 推力中心値設定部
３０５ サージングゲイン調整部
３０８，３１０，３１３ 駆動部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-floating body relative position holding device that holds a relative position between a floating platform and a ship.
[0002]
[Prior art]
The target of offshore oil field development is expanding to deep waters and seas under severe environmental conditions. There is a floating production system as a promising oil production system in deep water. In this production system, operations such as loading crude oil from a floating platform, which is a floating body, to a shuttle tanker, which is also a floating body, are performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In order to secure a high occupancy rate for the entire oil production system, it is important to improve the occupancy rate at the time of offshore shipment. And in order to improve this operation rate, it is necessary to suppress the relative movement of the floating platform and the shuttle tanker as much as possible.
In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a two-floor relative position holding device capable of suppressing the relative movement between a floating platform and a ship such as a shuttle tanker and improving the efficiency of offshore loading work and the like. It is to provide.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a two-floating body relative position holding device for controlling a relative position between a floating platform having a plurality of thrusters and a ship having at least one thruster, and includes an actual relative angle between the platform and the ship and an actual A relative angle / distance detection means for detecting a relative distance; a first control means for controlling each thruster of the platform based on a deviation between a target relative angle and the actual relative angle; and a target relative And a second control means for controlling the thruster of the ship so as to eliminate the deviation based on the deviation between the distance and the actual relative distance .
The first control means includes first gain adjustment means for increasing a control gain with an increase in the actual relative angle, and the second control means has a control gain with an increase in the actual relative angle. Second gain adjusting means for reducing the gain.
Before SL first gain adjusting means may be configured to adjust the control gain based on the magnitude of the actual relative distance to the reference distance.
Before SL gain adjustment means, Ru is configured to example adjusts the gain by the fuzzy control.
The present invention also relates to a two-floating body relative position holding device for controlling a relative position between a floating platform having a plurality of thrusters and a ship having at least one thruster, the actual relative angle between the platform and the ship, and A relative angle / distance detection means for detecting an actual relative distance; a first control means for controlling each thruster of the platform based on a deviation between a target relative angle and the actual relative angle; And a second control means for controlling the thruster of the ship so as to eliminate the deviation based on the deviation between the relative distance and the actual relative distance.
The first control means includes first gain adjustment means for increasing a control gain with an increase in the actual relative angle, and the second control means is provided when the actual relative distance is equal to or less than a reference distance. Second gain adjusting means for increasing the control gain to the standard gain is provided.
Before SL gain adjustment means may be configured to for example perform gain adjustment by fuzzy control.
Before SL first control means may Rukoto comprises a thrust allocation means for thrust allocation to each thruster of said floating platform by adding or subtracting the deviation of the target relative angle and the actual relative angle to the central value.
Before Symbol thrust allocation means is capable of configuring the center value to vary on the basis of a deviation of the relative distance. Before Symbol thrust allocation means is capable of configuring the center value to vary by fuzzy control.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a floating platform 10 that is a component of a floating oil production system, and a shuttle tanker 20 that carries crude oil loaded from the platform 10.
[0006]
The platform 10, which is one floating body, is equipped with thrusters 11L and 11R on the stern port and starboard, respectively, and its predetermined reference position is moored to the seabed via a plurality of (in this example, 8) wires 12. Yes. The shuttle tanker 20, which is the other floating body, includes a thruster 21 at the bow and a propeller 22 and a rudder 23 at the stern for maneuvering.
[0007]
The thrusters 11L, 11R, and 21 include a propeller rotating motor 111 and a swinging motor 112, as shown in FIG. The rotational force of the propeller rotating motor 111 is transmitted to the propeller 116 via the rotating shaft 113 and the gears 114 and 115 penetrating the swinging motor 112, and the swinging motor 112 is transmitted via the rotating shaft 117. It is transmitted to the neck 118.
[0008]
The shuttle tanker 20 is manually berthed so that its bow approaches the stern of the platform 10. When the bow of the shuttle tanker 20 is positioned a predetermined distance (for example, 100 m) from the stern of the platform 10, the two floating body relative position holding device 30 shown in FIG. 3 starts control to hold the relative positions of the two.
[0009]
The thrusters 11L and 11R of the platform 10 and the thrusters 21 of the shuttle tanker 20 can be directed in any direction by operating the respective swing motors 11. However, in this embodiment, the explanation is easy. Therefore, relative position holding control is executed in a state where the thrusters 11L and 11R of the platform 10 are fixed facing sideways and the thruster 21 of the shuttle tanker 20 is fixed forward. .
[0010]
In FIG. 3, the relative angle / distance detection unit 300 includes a platform 10 and a shuttle tanker based on outputs of a position detection sensor such as a GPS and a transponder provided in the platform 10 and the shuttle tanker 20 and an orientation detection sensor such as a gyro. 20 actual relative angles Δψ and actual relative distance Δx are detected.
The actual relative angle Δψ is the difference between the azimuth angle of the platform 10 and the azimuth angle of the shuttle tanker 20, and the actual relative distance Δx is the x-axis direction in the coordinates set on the platform 10, that is, the platform 10. Relative distance in the longitudinal direction of the hull.
[0011]
The actual relative angle Δψ is input to the subtracting unit 301, the yawing gain adjusting unit 303, and the surging gain adjusting unit 305. The actual relative distance Δx is the subtracting unit 306, the yawing gain adjusting unit 303, the thrust center value setting unit 304, and the like. Input to surging gain adjustment section 305.
The subtractor 301 outputs a deviation between the target relative angle Δψ r and the actual relative angle Δψ. The deviation is subjected to PID processing by the PID processing unit 302 and then input to the driving unit 308 through the adding unit 307 and input to the driving unit 310 through the subtracting unit 309.
[0012]
In the adding unit 307, the output of the PID processing unit 302 is added to a thrust center value described later, and in the subtracting unit 309, the output of the PID processing unit 302 is subtracted from the thrust center value. Therefore, the thrust signals distributed based on the deviation between the target relative angle Δψ r and the actual relative angle Δψ are input to the drive units 308 and 310, and as a result, the relative angle between the platform 10 and the shuttle tanker 20 becomes the target relative angle. The propeller rotating motors 111 (see FIG. 2) of the thrusters 11L and 11R of the platform 10 are driven in opposite directions so as to satisfy Δψr.
[0013]
On the other hand, the subtraction unit 306 outputs a deviation between the target relative distance Δx r and the actual relative distance Δx. The deviation is subjected to PID processing by the PID processing unit 311 and then input to the driving unit 313 via the subtraction unit 312.
The drive unit 313 drives the propeller rotation motor 111 (see FIG. 2) of the thruster 21 of the shuttle tanker 20 so that the distance deviation is eliminated. As a result, the relative distance between the platform 10 and the shuttle tanker 20 is the target relative distance. Δx r is maintained. The target relative distance Δx r is set based on a target distance (for example, 50 m) between the stern of the platform 10 and the bow of the shuttle tanker 20.
[0014]
The yawing gain in the PID processing unit 302 is adjusted by the yawing gain adjustment unit 303. That is, the yawing gain adjuster 30 3 adjusts the gain of the PID processor 302 in accordance with fuzzy yawing control gain adjustment rules shown below.
[0015]
(Yawing control gain adjustment rule)
When the actual relative distance Δx is greater than a predetermined distance (for example, 100 m), yawing control is not necessary, so the gain of the PID processing unit 302 is set to zero. When the actual relative distance Δx is equal to or less than the predetermined distance, the gain of the PID processing unit 302 is increased to the standard gain in order to execute yawing control.
○ Input variable: Δx Actual relative distance ○ Output variable: Ygain Control gain coefficient ○ if-then rule ▲ 1 ▼ If (Δx is far) then (Ygain is zero)
▲ 2 ▼ If (Δx is near) then (Ygain is normal)
[0016]
The surging gain in the PID processing unit 311 is adjusted by the surging gain adjusting unit 305. That is, the surging gain adjustment unit 305 adjusts the gain of the PID processing unit 311 according to the fuzzy / surging gain adjustment rule shown below.
[0017]
(Surging control gain adjustment rule)
When the actual relative distance Δx is greater than a predetermined distance (for example, 100 m), surging control is not required, so the gain of the PID processing unit 311 is set to zero. When the actual relative distance Δx is equal to or less than the predetermined distance, the gain of the PID processing unit 311 is increased to the standard gain in order to perform surging control.
○ Input variable: Δx Actual relative distance ○ Output variable: Xgain Control gain coefficient ○ if-then rule ▲ 1 ▼ If (Δx is far) then (Xgain is zero)
▲ 2 ▼ If (Δx is near) then (Xgain is normal)
[0018]
On the other hand, the thrust center value setting unit 304 sets the thrust center values of the thrusters 11L and 11R according to the fuzzy / yawing control thrust center value adjustment rule shown below.
(Yawing control thrust center value adjustment rule)
When the actual relative distance Δx is greater than a predetermined distance (for example, 100 m), yawing control is not necessary, so the thrust center value is set to zero. When the actual relative distance Δx is equal to or smaller than the predetermined distance and equal to or larger than a predetermined approach distance (for example, 40 m), the thrust center value is increased to a value (standard value) that is 50% of a predetermined maximum value. When the actual relative distance Δx is smaller than the predetermined approach distance (for example, 40 m), the thrust center value is increased to the maximum value in order to avoid interference between the shuttle tanker 20 and the platform 10.
○ Input variable: Δx Actual relative distance ○ Output variable: balance Thrust center value ○ if-then rule ▲ 1 ▼ If (Δx is far) then (balance is zero)
▲ 2 ▼ If (Δx is near) then (balance is normal)
▲ 3 ▼ If (Δx is very near) then (balance is big)
[0019]
The yawing gain adjustment unit 303 and the surging gain adjustment unit 305 also perform gain adjustment based on the actual relative angle Δψ. That is, the yawing gain adjustment unit 303 increases the gain of the PID processing unit 302 so that faster yawing control is executed when the actual relative angle Δψ is large. The surging gain adjustment unit 305 decreases the gain of the PID processing unit 305 so that more gentle surging control is executed when the actual relative angle Δψ is large.
The gain adjustment based on the actual relative angle Δψ can be performed based on rules according to the yawing control gain adjustment rule and the surging control gain adjustment rule.
[0020]
By the way, when the platform 10 is yawed by driving the thrusters 11L and 11R, the platform 10 is also displaced in the x-axis direction (displacement toward the shuttle tanker 20). The x-axis component detection unit 316 illustrated in FIG. 3 detects the x-axis displacement component accompanying the driving of the thruster 11L based on the thrust signal output from the addition unit 307, and the x-axis component detection unit 317 includes the thruster 11R. The x-axis displacement component accompanying this driving is detected based on the thrust signal output from the adder 309.
[0021]
The x-axis components detected by the x-axis component detectors 316 and 317 are added by the adder 317 and then input to the subtractor 312. As a result, the thrust of the thruster 21 decreases as the x-axis component increases, and as a result, the interference between the platform 10 and the shuttle tanker 20 can be avoided even when the x-axis component is large.
[0022]
According to the two floating body relative position holding device according to the above embodiment, the relative position (relative distance and relative angle) between the platform 10 and the shuttle tanker 20 can be maintained constant, so the mooring operation of the shuttle tanker 20 with respect to the platform 10 is performed. In addition, it is possible to facilitate the operation of loading crude oil from the platform 10.
[0023]
In the above embodiment, only the driving force of the thrusters 11L and 11R is controlled based on the thrust signal output from the adders 307 and 309, but the thrust difference between these thrusters 11L and 11R is the neck of them. Since it can also be generated by a swing angle, it is also possible to control both the driving force and the swing angle of the thrusters 11L and 11R based on each angular thrust signal.
[0024]
Moreover, in the said embodiment, although the platform 10 is moored by the wire 12, it is also possible to hold | maintain the said relative position constant in the state which does not moor the platform 10. FIG.
In this case, as shown in FIG. 4, a pair of thrusters 11 is also provided on the bow side of the platform 10 so that the position of the platform 10 coincides with a predetermined target position. The stern and bow thrusters 11 are controlled so that the relative angle of the tanker 20 matches the target relative angle. Of course, such control can be realized by a control device having a configuration similar to that of the control device 30 shown in FIG.
[0025]
Furthermore, in the above embodiment, the shuttle tanker 20 is positioned on the stern side of the platform 1, but the shuttle tanker 20 can also be positioned in parallel with the side of the platform 1.
In this case, a thruster may be provided on the stern side of the shuttle tanker 20, and both the thrusters 21 on the stern side of the stern side may be operated synchronously with the output of the drive unit 313 shown in FIG. .
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, the relative position (relative distance and relative angle) between the floating platform and a ship such as a shuttle tanker can be maintained constant. It is possible to facilitate and increase the efficiency of offshore loading operations (for example, crude oil loading operations).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a positioning mode of a shuttle tanker with respect to a platform.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the configuration of a thruster.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a two-floating body relative position holding device according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a platform provided with a thruster on the bow side.
[Explanation of symbols]
10 Platform 11L, 11R, 21 Thruster 300 Relative angle / distance detection unit 302, 311 PID processing unit 303 Yawing gain adjustment unit 304 Thrust center value setting unit 305 Surging gain adjustment units 308, 310, 313 Drive unit

Claims (8)

複数のスラスタを備える浮遊式プラットフォームと、少なくとも１つのスラスタを備える船舶との相対位置を制御する二浮体相対位置保持装置であって、
前記プラットフォームと船舶との実相対角および実相対距離を検出する相対角・距離検出手段と、
目標相対角と前記実相対角の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記プラットフォームの各スラスタを制御する第１の制御手段と、
目標相対距離と前記実相対距離の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記船舶のスラスタを制御する第２の制御手段と、
を備え、
前記第１の制御手段が、制御ゲインを前記実相対角度の増加に伴って上昇させる第１のゲイン調整手段を備え、
前記第２の制御手段が、制御ゲインを前記実相対角度の増加に伴って減少させる第２のゲイン調整手段を備えることを特徴とする二浮体相対位置保持装置。A two-floor relative position holding device for controlling a relative position between a floating platform having a plurality of thrusters and a ship having at least one thruster,
A relative angle / distance detection means for detecting an actual relative angle and an actual relative distance between the platform and the ship;
First control means for controlling each thruster of the platform so as to eliminate the deviation based on a deviation between a target relative angle and the actual relative angle;
Based on a deviation between a target relative distance and the actual relative distance, a second control means for controlling the thruster of the ship so as to eliminate the deviation;
Bei to give a,
The first control means includes first gain adjustment means for increasing a control gain as the actual relative angle increases,
It said second control means controls the gain of the actual relative angle two and said Rukoto comprises a second gain adjusting means for reducing with increasing floating relative position holding device. 前記第１のゲイン調整手段は、基準距離に対する前記実相対距離の大小に基づいて前記制御ゲインを調整するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の二浮体相対位置保持装置。2. The two-floating-body relative position holding device according to claim 1, wherein the first gain adjusting unit is configured to adjust the control gain based on a magnitude of the actual relative distance with respect to a reference distance. . 前記第１のゲイン調整手段が、ファジー制御によってゲイン調整を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二浮体相対位置保持装置。 3. The two-floating-body relative position holding device according to claim 1, wherein the first gain adjustment unit is configured to perform gain adjustment by fuzzy control. 複数のスラスタを備える浮遊式プラットフォームと、少なくとも１つのスラスタを備える船舶との相対位置を制御する二浮体相対位置保持装置であって、
前記プラットフォームと船舶との実相対角および実相対距離を検出する相対角・距離検出手段と、
目標相対角と前記実相対角の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記プラットフォームの各スラスタを制御する第１の制御手段と、
目標相対距離と前記実相対距離の偏差に基づいて、この偏差がなくなるように前記船舶のスラスタを制御する第２の制御手段と、
を備え、
前記第１の制御手段が、制御ゲインを前記実相対角度の増加に伴って上昇させる第１のゲイン調整手段を備え、
前記第２の制御手段は、前記実相対距離が基準距離以下の場合に、制御ゲインを標準ゲインまで上昇させる第２のゲイン調整手段を備えることを特徴とする二浮体相対位置保持装置。 A two-floor relative position holding device for controlling a relative position between a floating platform having a plurality of thrusters and a ship having at least one thruster,
A relative angle / distance detection means for detecting an actual relative angle and an actual relative distance between the platform and the ship;
First control means for controlling each thruster of the platform so as to eliminate the deviation based on a deviation between a target relative angle and the actual relative angle;
Based on a deviation between a target relative distance and the actual relative distance, a second control means for controlling the thruster of the ship so as to eliminate the deviation;
With
The first control means includes first gain adjustment means for increasing a control gain as the actual relative angle increases,
The two-floor relative position holding device, wherein the second control means includes second gain adjustment means for increasing a control gain to a standard gain when the actual relative distance is equal to or less than a reference distance . 前記第２のゲイン調整手段が、ファジー制御によってゲイン調整を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１または４に記載の二浮体相対位置保持装置。The second gain adjusting means, the secondary float relative position holding device according to claim 1 or 4, characterized in that it is configured to perform gain adjustment by fuzzy control. 前記第１の制御手段が、中心値に前記目標相対角と前記実相対角の偏差を加減算することによって前記浮遊式プラットフォームの各スラスタに対する推力配分を行なう推力配分手段を備えることを特徴とする請求項１または４に記載の二浮体相対位置保持装置。The said 1st control means is provided with the thrust distribution means which distributes the thrust with respect to each thruster of the said floating platform by adding / subtracting the deviation of the said target relative angle and the said actual relative angle with respect to a center value. Item 5. The floating body relative position holding device according to Item 1 or 4 . 前記推力配分手段が、前記中心値を前記相対距離の偏差に基づいて変化させるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の二浮体相対位置保持装置。  The two floating body relative position holding device according to claim 6, wherein the thrust distribution unit is configured to change the center value based on a deviation of the relative distance. 前記推力配分手段が、前記中心値をファジー制御によって変化させるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の二浮体相対位置保持装置。  The two floating body relative position holding device according to claim 7, wherein the thrust distribution means is configured to change the center value by fuzzy control.
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