JP6257214B2

JP6257214B2 - ケーソン注水制御装置

Info

Publication number: JP6257214B2
Application number: JP2013164183A
Authority: JP
Inventors: 直幸加藤; 成直草刈; 幸一郎鎌田; 浩典岡本
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: JP2015034373A

Description

本発明は、ケーソンを目標位置に着底させるケーソン注水制御装置に関するものである。

一般に、ケーソンを目標位置に着底させるには、まず、ケーソンを台船に積んで目的地まで運搬して、該目的地でケーソンを起重機船にて吊り上げ、その後、ケーソン内への注水操作により該ケーソンを目標位置まで降下させて着底させるようにしている。
そこで、ケーソンを降下させて着底させる際には、ケーソンの姿勢を略水平に保ちながら着底させる必要があるが、うねりなどの影響により、ケーソンが水平面に対して傾斜する場合があり、その場合には、ケーソン上の作業員がその傾斜を監視し、その作業員からの合図で、別の作業員がケーソン内への注水ポンプの作動及び停止の操作を行い、ケーソンの傾斜を補正しながら降下させるようにしていた。

しかしながら、この従来の方法では、作業者がケーソン上に乗って、ケーソンが降下する際の傾斜を監視する必要があり、安全性や作業効率が低下して問題であった。

そこで、従来のケーソン据付方法として特許文献１には、遠隔操作により据付すべきケーソン内の水を排水して据付すべきケーソンを浮上せしめる工程と、上記ケーソンを目的地に曳航し遠隔操作により上記ケーソン内に注水する工程と、ウィンチの遠隔操作により上記ケーソンの位置調整を行う工程と、上記ケーソンの傾斜と位置の情報に応じた注水操作とウィンチ操作により上記ケーソンを所望位置に据付ける工程とから構成されるケーソン据付方法が開示されている。

特開２００４−２３８９１４号公報

しかしながら、特許文献１に係るケーソン据付方法では、単に、ケーソンの傾斜の情報に応じた注水操作を行うようになっているが、抽象的で、どのような形態で注水操作を行っているのか不明確で、しかも、実際の作用効果についても不明であり、多くの課題が残っている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ケーソンを着底させる際、その水平面に対する傾斜を補正して着底させるケーソン注水制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、ケーソン内への注水操作により、該ケーソンを目標位置に着底させるケーソン注水制御装置であって、前記ケーソン内には、複数の隔壁により区画された複数の室が互いに連通して備えられる複数の室を１ブロックとして、ブロック間を互いに連通せず独立してなる複数のブロックで構成して、ブロックごとに当該ブロック内の各室へ注水する複数の注水ポンプを備え、前記ケーソンの水平面に対する全方位への傾斜を測定する傾斜計を備え、該傾斜計の測定結果に基づいて、ブロック単位で当該ブロック内の複数の注水ポンプの作動及び停止を制御する制御装置を備え、前記各室内に水位センサをそれぞれ備え、
前記制御装置は、前記各水位センサからの測定結果に基づき、各ブロック内の隣接する各室の水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、当該ブロックの各注水ポンプを停止して、また、隣接するブロックを跨るように配置される隣接する各室の水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、水位の高い側の室が属するブロックの各注水ポンプを停止するように制御することを特徴とするものである。
請求項１の発明では、ケーソンを目標位置に着底させる際には、各ブロック内の各注水ポンプにより各ブロック内の各室内への注水を開始してケーソンを降下させる。そして、着底までの途中にうねり等により、ケーソンが水平面に対して傾斜した際、沈み込んでいる側のブロックへの各注水ポンプを停止することで、ケーソンの傾斜を補正しながら着底させることができる。しかも、制御装置では、ブロック単位で各注水ポンプの作動及び停止を制御するので、ケーソンの傾斜補正への応答性が良好になる。
また、請求項１の発明では、水位差が１．０ｍ以上となる隣接する室を有するブロックが発生した場合、当該ブロックの各注水ポンプが停止されるので、隣接する室を仕切る隔壁の損傷を防止することができる。また、隣接するブロックを跨るように配置される隣接する各室の水位差が１．０ｍ以上に到達した場合、水位が高い側の室が属するブロックの各注水ポンプが停止されるので、隣接する室を仕切る隔壁の損傷を防止することができる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記制御装置は、各ブロックにおいて、停止中の各注水ポンプを再稼動させる際には、時間差を設けてそれぞれ再稼動させるように制御することを特徴とするものである。
請求項２の発明では、制御装置は、各ブロックにおいて、停止中の各注水ポンプを再稼動させる際には、時間差を設けてそれぞれ再稼動させるように制御するので、急激な注水作用によるケーソンの再傾斜を抑制することができ、ケーソンに対する傾斜補正の応答性がさらに良くなる。この場合、好適には時間差は２秒程度に設定される。

本発明によれば、ケーソン内を複数のブロックに分けて構成して、ブロックごとに複数の注水ポンプを配置して、制御装置は、ブロック単位で各注水ポンプの作動及び停止を制御しているので、ケーソンを着底させる際、ケーソンが水平面に対して基準値以上傾斜した場合、傾斜計からの測定内容により、制御装置にて選定された各注水ポンプからの注水を停止することで、ケーソンの傾斜を補正することができ、しかも、ケーソンに対する傾斜補正の応答性が良好になる。

図１は、本発明の実施の形態に係るケーソン注水制御装置を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態に係るケーソン注水制御装置に採用した制御装置の制御に係るフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係るケーソン注水制御装置１は、ケーソン２内に注水する複数の注水ポンプ４１と、ケーソン２の水平面に対する全方位への傾斜を測定する傾斜計５０と、ケーソン２内の各室１１〜３０にそれぞれ備えられ、各室１１〜３０の水位を測定する水位センサ４０と、傾斜計５０及び各水位センサ４０からの測定結果に基づいて各注水ポンプ４１の作動及び停止を制御する制御装置５５とを備えている。

ケーソン２の内部は、縦方向に延びる複数の縦隔壁３５と横方向に延びる複数の横隔壁３６とにより、複数の室１１〜３０に区画されている。本実施の形態では室１１〜３０は２０箇所備えられている。各縦隔壁３５及び各横隔壁３６には隣接する室１１〜３０が連通するように連通管（図示略）がそれぞれ備えられている。また、ケーソン２内は、複数（本実施形態では５室）の室１１〜１５が属するブロックＡと、複数（本実施形態では５室）の室１６〜２０が属するブロックＢと、複数（本実施形態では５室）の室２１〜２５が属するブロックＣと、複数（本実施形態では５室）の室２６〜３０が属するブロックＤとからなる複数のブロックで構成されている。なお、各ブロックＡ〜Ｄを区画するための縦隔壁３５の部位及び横隔壁３６の部位における連通管は塞がれているため、各ブロックＡ〜Ｄは互いに連通せずに独立して備えられるようになる。また、ブロックＡ〜Ｄごとに各室１１〜１５、１６〜２０、２１〜２５、２６〜３０内へ注水する複数の注水ポンプ４１が備えられている。本実施形態では、ブロックＡ〜Ｄごとに２つの注水ポンプ４１が備えられている。本実施形態では、ブロックＡでは室１１及び１２にそれぞれ注水ポンプ４１が備えられ、ブロックＢでは室１７及び１８にそれぞれ注水ポンプ４１が備えられ、ブロックＣでは室２１及び２２にそれぞれ注水ポンプ４１が備えられ、ブロックＤでは室２７及び２８にそれぞれ注水ポンプ４１が備えられ、ケーソン２には全８つの注水ポンプ４１が備えられている。また、各室１１〜３０のそれぞれには、各室１１〜３０内の水位を測定する水位センサ４０が備えられている。

制御装置５５は、ケーソン２を着底させる際、傾斜計５０及び各水位センサ４０からの測定結果に基づいて、各注水ポンプ４１の作動及び停止を制御するものである。また、該制御装置５５は、ブロック単位で各注水ポンプ４１の作動及び停止を制御するように構成される。制御装置５５の制御方法を以下に詳述する。
まず、制御装置５５において、ケーソン２を着底させる際には各ブロックＡ〜Ｄに備えられた全ての注水ポンプ４１を作動させて、ケーソン２内への注水を開始する。
また、制御装置５５は、各水位センサ４０からの測定結果に基づいて、各ブロックＡ〜Ｄ内の隣接する各室１１〜３０の水位差が１．０ｍ以上に到達した場合には、当該ブロックＡ〜Ｄに備えられた各注水ポンプ４１を停止するように制御する。一例を挙げると、例えば、ブロックＡ内の隣接する室１１と室１２との水位差が１．０ｍ以上に到達した場合には、当該ブロックＡに備えられた各注水ポンプ４１、４１を停止するように制御している。その後、隣接する室１１〜３０の水位差が１．０ｍより小さくなった場合には、停止中の各注水ポンプ４１、４１をすみやかに再稼動させる。

また、制御装置５５は、各水位センサ４０からの測定結果に基づいて、隣接するブロックＡ〜Ｄを跨るように配置される隣接する各室１１〜３０の水位差が１．０ｍ以上に到達した場合には、水位の高い側の室１１〜３０が属するブロックＡ〜Ｄに備えられた各注水ポンプ４１を停止するように制御している。一例を挙げると、例えば、隣接するブロックＡとＢとを跨るように隣接する室１３と室１７との水位差が１．０ｍ以上に到達し、ブロックＢ側の室１７の水位がブロックＡ側の室１３の水位よりも高い場合には、ブロックＢに備えられた各注水ポンプ４１、４１を停止するように制御している。その後、隣接する室１１〜３０の水位差が１．０ｍより小さくなった場合には、停止中の各注水ポンプ４１、４１をすみやかに再稼動させる。

さらに、制御装置５５では、図２に示すフローにて各ブロックＡ〜Ｄの各注水ポンプ４１の作動及び停止を制御するようにしている。
まず、ステップＳ１にて、各ブロックＡ〜Ｄに備えられた全ての注水ポンプ４１を作動させて、ケーソン２内への注水を開始する。
次に、ステップＳ２にて、傾斜計５０からの測定値が制御装置５５に入力される。この傾斜計５０は、上述したようにケーソン２の水平面に対する全方位の傾斜を計測するものである。
次に、ステップＳ３では、傾斜計５０からの測定値と、基準値（本実施形態では１°）とが比較される。その結果、傾斜計５０からの測定値が基準値以下と判定された場合にはステップＳ４に進み、一方、傾斜計５０からの測定値が基準値より大きいと判定された場合にはステップＳ５に進む。

次に、ステップＳ４では、ケーソン２に備えられた全ての注水ポンプ４１が作動しているか否かが判定される。そして、全ての注水ポンプ４１が作動していればステップＳ２に戻る。一方、全ての注水ポンプ４１が作動していないと判定されれば、ステップＳ７に進み、停止中の各注水ポンプ４１を再稼動させて、ステップＳ２に戻る。なお、ステップＳ７において、停止中の各注水ポンプ４１、４１を再稼動させる際には、各注水ポンプ４１、４１を、２秒ほどの時間差を設けてそれぞれ再稼動させるようにしている。これにより、各注水ポンプ４１、４１から当該ブロックＡ〜Ｄ内へ一気に注水されるのを抑制し、急激な注水作用によるケーソン２の再傾斜を抑制することができる。

次に、ステップＳ５では、傾斜計５０の測定結果に基づき、ケーソン２の傾斜方向を算出した後、停止すべき各ブロックＡ〜Ｄの各注水ポンプ４１を選定して、ステップＳ６にて選定された各注水ポンプ４１が停止される。例えば、ケーソン２のブロックＡ及びＢ側がブロックＣ及びＤ側より沈み込むように傾斜している状態では、ブロックＡの各注水ポンプ４１及びブロックＢの各注水ポンプ４１が選定されて停止される。また、ケーソン２のブロックＤ側がブロックＡ側より沈み込むように傾斜している状態では、ブロックＤの各注水ポンプ４１が選定されて停止される。要するに、ケーソン２が傾斜状態にあるとき、制御装置５５では、下方に沈み込んでいる側のブロックＡ〜Ｄを算出すると共に該算出された各ブロックＡ〜Ｄに備えられた各注水ポンプ４１を選定して停止させるようにしており、ブロックＡ〜Ｄ単位でその各注水ポンプ４１の作動及び停止を制御するように構成されている。すなわち、制御装置５５では、例えば、ブロックＡの１つの注水ポンプ４１及びブロックＢの１つの注水ポンプ４１を選定してそれらの作動及び停止を制御することはなく、例えば、ブロックＡの各注水ポンプ４１及びブロックＢの各注水ポンプ４１を全て作動及び停止させたり、ブロックＡの各注水ポンプ４１だけを作動及び停止させるように制御している。
次に、ステップＳ６において、ステップＳ５にて選定された各注水ポンプ４１が停止された後は、ステップＳ２に戻る。

なお、ステップＳ５にて、その時点で停止状態の注水ポンプ４１がある場合、その停止状態の注水ポンプ４１を継続して停止させるか否かを含めて停止すべき注水ポンプ４１が選定される。すなわち、ステップＳ５にて、停止状態の注水ポンプ４１が再び選定された場合には、ステップＳ６にて当該注水ポンプ４１が継続して停止状態となるように処理される。一方、ステップＳ５にて、停止状態の注水ポンプ４１とは異なった注水ポンプ４１が選定された場合には、ステップＳ６にて停止状態の注水ポンプ４１を再稼動して、新に選定された注水ポンプ４１が停止される。

本ケーソン注水制御装置１では、ケーソン２内の各室１１〜３０に備えた水位センサ４０からの測定結果に基づく各室１１〜３０の水位及び隣接する室１１〜３０の水位差の情報と、傾斜計５０からの測定結果に基づくケーソン２の傾斜状況（傾斜方向及び傾斜角度）と、各ブロックＡ〜Ｄに備えられた各注水ポンプ４１の運転・停止の作動状況とが母船上のディスプレイに表示されており、その表示内容を作業員が参照することができるようになっている。なお、全注水ポンプ４１の運転・停止の作動状況は、表示手段である回転灯等の点滅・停止により逐一作業員が確認できるようにもなっている。そして、作業者は、これらの表示内容に基づいて本ケーソン注水制御装置１が正常に作動しているか否かを判断することができる。その結果、本ケーソン注水制御装置１が正常に作動していないと判断された場合には、本ケーソン注水制御装置１を自動運転から手動運転に切り替えて据付作業を継続させることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るケーソン注水制御装置１によれば、ケーソン２の水平面に対する全方位への傾斜を測定する傾斜計５０と、該傾斜計５０の測定結果に基づいて、各ブロックＡ〜Ｄに備えた複数の注水ポンプ４１の作動及び停止を制御する制御装置５５とを備え、ケーソン２を着底させる際には、制御装置５５により、傾斜計５０の測定結果に基づき、各ブロックＡ〜Ｄの複数の注水ポンプ４１の作動及び停止を制御しているので、ケーソン２の傾斜を補正しつつ略水平に維持しながらケーソン２を着底させることができる。

具体的には、本ケーソン注水制御装置１では、ケーソン２内を、複数の室１１〜１５が属するブロックＡと、複数の室１６〜２０が属するブロックＢと、複数の室２１〜２５が属するブロックＣと、複数の室２６〜３０が属するブロックＤとからなる複数のブロックにて構成して、ブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄごとに、各室１１〜１５、１６〜２０、２１〜２５、２６〜３０へ注水する複数の注水ポンプ４１を備えており、制御装置５５は、ブロックＡ〜Ｄ単位でその各注水ポンプ４１の作動及び停止を制御するように構成されているので、ケーソン２に対する傾斜補正の応答性が良好になる。また、制御装置５５は、各ブロックＡ〜Ｄにおいて、停止中の各注水ポンプ４１、４１を再稼動させる際には、２秒ほどの時間差を設けてそれぞれ再稼動させるように制御するので、急激な注水作用によるケーソン２の再傾斜を抑制することができ、ケーソン２に対する傾斜補正の応答性がさらに良好になる。

また、本発明の実施の形態に係るケーソン注水制御装置１によれば、各室１１〜３０に備えた水位センサ４０からの測定結果に基づき、例えば、ブロックＡ内の隣接する室１１と１２との水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、当該ブロックＡの各注水ポンプ４１を停止して、また、例えば、隣接するブロックＡとＢとを跨るように配置される隣接する室１３と１６との水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、水位の高い側の室１６が属するブロックＢの各注水ポンプ４１を停止するように制御するので、各室１１〜３０を仕切る各縦隔壁３５及び各横隔壁３６の損傷を防止することができる。

１ケーソン注水制御装置，２ケーソン，１１〜３０室，３５縦隔壁，３６横隔壁，４０水位センサ，４１注水ポンプ，５０傾斜計，５５制御装置，Ａ〜Ｄブロック

Claims

ケーソン内への注水操作により、該ケーソンを目標位置に着底させるケーソン注水制御装置であって、
前記ケーソン内には、複数の隔壁により区画された複数の室が互いに連通して備えられる複数の室を１ブロックとして、ブロック間を互いに連通せず独立してなる複数のブロックで構成して、ブロックごとに当該ブロック内の各室へ注水する複数の注水ポンプを備え、前記ケーソンの水平面に対する全方位への傾斜を測定する傾斜計を備え、該傾斜計の測定結果に基づいて、ブロック単位で当該ブロック内の複数の注水ポンプの作動及び停止を制御する制御装置を備え、前記各室内に水位センサをそれぞれ備え、
前記制御装置は、前記各水位センサからの測定結果に基づき、
各ブロック内の隣接する各室の水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、当該ブロックの各注水ポンプを停止して、
また、隣接するブロックを跨るように配置される隣接する各室の水位差が１．０ｍ以上に到達した時点で、水位の高い側の室が属するブロックの各注水ポンプを停止するように制御することを特徴とするケーソン注水制御装置。
前記制御装置は、各ブロックにおいて、停止中の各注水ポンプを再稼動させる際には、時間差を設けてそれぞれ再稼動させるように制御することを特徴とする請求項１に記載のケーソン注水制御装置。