JP6545895B2 - 自己昇降式潜水形水中作業台船及びその使用方法 - Google Patents

自己昇降式潜水形水中作業台船及びその使用方法 Download PDF

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Description

本発明は、海洋工学技術分野に属し、自己昇降式潜水形水中作業台船及びその使用方法に関する。
海上の水中作業のニーズは、非常に多く、例えば海底石油ガス設備の据付、点検修理、水中パイプラインの敷設、及び水中の探査、救助及び引き揚げ等の作業である。現在水中作業は、均しく小型かつ単一の専用装備を用いて操作しているため、作業効率が低く、コストが高く、積載荷重も小さく、協調性及び安定性も悪く、荒海況下での安全作業の要求を満たすことが難しかった。よって、作業範囲の大型化、機能の統合化、操縦安定性・高効率化、及び移動の速い等の特徴を持つ新しい概念の装備構造を提供する必要があった。水中作業台船構造の大型化は、潜水作業により一層大きい甲板面積を提供して更に多くの作業機器・設備と特殊なツーリング器具を配置及び設置し、特大物と重量物を積載するために用いられ；水中作業台船の機能の統合化は、水中資源探査、石油ガス資源維持管理を手助け、緊急救助・引き揚げ等の様々なサービスを提供でき；水中作業台船の操縦安定性は、大きい可変荷重条件において、高い精度、高い効率及び高い信頼性の水中特殊工事サポートを提供できる。
在水中作業は、均しく小型かつ単一の専用装備を用いて操作しているため、作業効率が低く、コストが高く、積載荷重も小さく、協調性及び安定性も悪く、荒海況下での安全作業の要求を満たすことが難しかった。
従来技術に存在する課題を克服するため、本発明は、自己昇降式潜水形水中作業台船及びその使用方法を提供するものであり、該作業台船は構造が簡単で、使用に便利で、機能も多様化し、操縦安定性が良好である。水中資源探査、石油ガス資源維持管理を手助け、緊急救助・引き揚げ等の様々なサービスを提供でき；大きい可変荷重条件において、高い精度、高い効率及び高い信頼性の水中特殊工事サポートを提供できる。
本発明の技術的解決策としては、台船本体と、台船本体後端の下方に位置する２個のダクトプロペラと、台船本体前端の甲板上に位置する居住室と、を含む自己昇降式潜水形水中作業台船であって、前記自己昇降式潜水形水中作業台船はレグとタワークレーンと潜水モジュールと巻き上げ装置とガントリークレーンとを更に含み、前記台船本体が矩形構造を用い、台船本体上に台船本体の型深さ範囲まで貫いた矩形ムーンプールが設けられ、台船本体の四隅に各々１本のレグが設けられ、後端にある１本のレグ上にレグの外周を嵌め込むタワークレーンが設けられ、ムーンプールの両側甲板上にガントリークレーンを支持するレールが平行に設けられ、ムーンプール四隅の甲板上に各々１台の巻き上げ装置が設けられ、各巻き上げ装置は各々ワイヤーロープを通じて寸法がムーンプールより小さい潜水モジュールの四隅に連結され；前記潜水モジュールは、複数のガーダ構成部材で潜水作業甲板と潜水モジュール底板の構造を固結し；前記ムーンプールの両側壁上に両側の操作室と連結する水密戸が設けられる。
自己昇降式潜水形水中作業台船の使用方法であって、用いるステップは、以下の通りとし、
（ａ）自航モード：該モードは、自己昇降式潜水形水中作業台船がダクトプロペラの推進を通じて作業海域まで運航する状態と、作業海域から帰航する状態と、作業海域において作業地点の位置決めを微調整する状態とを含み；自己運航モードの時、レグは上昇し、レグハウスが台船本体内に引っ込まれ、潜水モジュールもムーンプール内に回収され、潜水モジュール底板の底面と台船本体の船底面が面一となり、バラストタンク内にバラスト水がなく、タワークレーン及びガントリークレーンが安全な位置に引っ込まれ；作業海域で位置決めの微調整時、動力位置決めシステムは、ダクトプロペラの動作を制御し、この場合タワークレーン及びガントリークレーンが正常な操作を行い、ムーンプール内の潜水作業甲板上に測量設備を配置し；
（ｂ）レグの押さえ付け及び直立モード：自己昇降式潜水形水中作業台船が海域の作業地点に達すと、レグが降下され、レグハウスが海底に着地し；この時、ポンプ室のバラストポンプを通じてバラストタンクに注水することで、台船本体の重量が増し、またレグ固定エリア内の機構を通じて台船本体を浮揚させて波の達しない海面上の高さまで持ち上げ；
（ｃ）潜水モジュールの水中作業モード：ムーンプール内の潜水作業甲板上に測量設備を配置し、巻き上げ装置を通じて潜水モジュールが水中に沈められ、水中又は海底の作業を行い、作業が終了した後、巻き上げ装置を通じて潜水モジュールをムーンプール内に回収し；
（ｄ）レグを上げるモード：まずレグ固定エリア内の機構を通じて、台船本体を水面に降下し、バラストタンク内のバラスト水を空になるまで吐き出し、そしてレグハウスの全部が台船本体内に引き込まれるまで、引き続きレグを上げ；
（ｅ）深海作業モード：（ｂ）及び（ｄ）のモードが必要ない。
本発明の自己昇降式潜水形水中作業台船は、台船本体と２個のダクトプロペラと居住室とレグとタワークレーンと潜水モジュールと巻き上げ装置とガントリークレーンとを含み、台船本体が矩形構造を用い、台船本体上に矩形ムーンプールが設けられ、四隅に各々１本のレグが設けられ、後端にある１本のレグ上にレグの外周を嵌め込むタワークレーンが設けられ、ムーンプールの両側甲板上にガントリークレーンを支持するレールが平行に設けられ、ムーンプール四隅の甲板上に各々１台の巻き上げ装置が設けられ、各巻き上げ装置は各々ワイヤーロープを通じて寸法がムーンプールより小さい潜水モジュールの四隅に連結され；潜水モジュールは、複数のガーダ構成部材で潜水作業甲板と潜水モジュール底板の構造を固結し；ムーンプールの両側壁上に両側の操作室と連結する水密戸が設けられる。該作業台船は構造が簡単で、使用に便利で、機能も多様化し、操縦安定性が良好である。水中資源探査、石油ガス資源維持管理を手助け、緊急救助・引き揚げ等の様々なサービスを提供でき；大きい可変荷重条件において、高い精度、高い効率及び高い信頼性の水中特殊工事サポートを提供できる。
自己昇降式潜水形水中作業台船の立体図である。 自己昇降式潜水形水中作業台船の側面図である。 自己昇降式潜水形水中作業台船の上面図である。 自己昇降式潜水形水中作業台船の下面図である。 自己昇降式潜水形水中作業台船の船尾から見た図である。 自己昇降式潜水形水中作業台船の船首から見た図である。 巻き上げ装置の部分拡大図である。 モジュール吊り点の部分拡大図である。 ガントリークレーンのフックの部分拡大図である。 台船本体内部の船室構造を示す模式図である。 作業台船の水面浮上状態における潜水モジュールの水中作業の側面図である。
以下に、添付図面を参照にしながら本発明の構造に対し更な説明を行う。
図１は、自己昇降式潜水形水中作業台船の全体的な構造を示す立体図であり、図２、図３、図４、図５、図６が各々側面図、上面図、下面図、船尾から見た図及び船首から見た図である。前記自己昇降式潜水形水中作業台船は、台船本体１と潜水モジュール９構造とを含む。台船本体１の船首・船尾両端は、船体の運航抵抗力を減少するため、楔形を呈し；台船本体１は、レグ固定エリア１ｈの構造を通じて円柱形レグ６に連結され、レグ６が台船本体１を支持し、台船本体１がレグ６に伴って昇降でき、レグ６上にピン穴６ｂが設けられ、台船本体１とレグ６を締め付けるために用いられ、レグ６の底部にレグハウス６ａが設けられ、レグハウス６ａは海底で力を受ける面積を増大すると共にレグ６の台船本体１に対する支持力を高めることできる。台船本体１の中央部にムーンプール２が設けられ、ムーンプール２は台船本体１の型深さ範囲を貫き；ムーンプール２の中に潜水モジュール９が配置され、潜水モジュール９の四隅がワイヤーロープ１０ｄを通じて台船本体１の主甲板１ｇ上の巻き上げ装置１０と連結（図７）し、潜水モジュール９が巻き上げ装置１０の巻込み、巻出し機能を通じて、ムーンプール２の下方から水中又は海底まで潜って作業する。巻き上げ装置１０は、ウインチ１０ａと架台１０ｂと架台１０ｂ上端にある滑車１０ｃとから成り、ワイヤーロープ１０ｄが滑車１０ｃに巻き付けられ、その一端がウインチ１０ａのドラムと連結し、他端がモジュール吊り点９ｄと連結する（図８）。潜水モジュール９は、潜水作業甲板９ａと、潜水モジュール底板９ｃと、潜水作業甲板９ａと潜水モジュール底板９ｃを連結するガーダ構成部材９ｂとから成り、モジュール吊り点９ｄが潜水作業甲板９ａの四隅に設けられると共にガーダ構成部材９ｂ内の垂直棒材と連続動力伝達構造を構成する。潜水モジュール９の構造重量は、軽く、水流の抵抗力も小さく、安定な潜水作業台船を提供して水中作業に用いられることができ、かつ潜水モジュール９とモジュール吊り点９ｄと巻き上げ装置１０とから成る機構は維持保全及びメンテナンスが便利になる。レグ固定エリア１ｈの上端にタワークレーン７が設けられ、タワークレーン７とレグ固定エリア１ｈの構造も連続し、タワークレーン７がレグ６の外周を嵌め込み、互いに運動の支障が起きない。タワークレーン７は、ジブ７ａとタワークレーンフック７ｂとタワークレーンオペレータ室７ｃとカウンターウェイト機構７ｄとから成り、ジブ７ａの長さが主甲板１ｇ面積範囲内の吊り上げ要求を満たし、タワークレーン７が台船本体１及び潜水モジュール９の吊り上げ・吊り下げニーズを満たす以外に、台船本体１とその周辺補助作業船との間の吊り上げ・吊り下げニーズも満たしている。台船本体１の左右両舷の主甲板１ｇ上、及びムーンプール２の両側に２本の対称となるレール１２が設けられ、レール１２の長さは台船本体１の縦方向の範囲をカバーする。ガントリークレーン１１は、クレーン走行車輪を通じてレール１２上で走行し、ガントリークレーン１１の横桁上にガントリークレーンフック１１ａが設けられ（図９）；ガントリークレーン１１は、主にムーンプール２内の潜水作業甲板９ａ上の吊り上げ・吊り下げサービスに用いられ、主甲板１ｇ及び居住室８の吊り上げ・吊り上げニーズも配慮する。居住室８は、タンクモジュールのように吊り上げて主甲板１ｇの前部中間に配置され、居住室８の頂部がヘリコプター離着陸場８ａで、側面に窓８ｃが開設されると共に昇降するための梯子８ｂが設けられ、梯子８ｂはまた消防及び避難通路も兼ね備え、作業員に迅速に台船本体１の船首部両舷側に設けられる救命艇１３に到着させることができる。台船本体１の船尾端底部に流線型の導流溝孔５（図４）が設けられ、水流をスムーズにダクトプロペラ４位置に到達させることで、ダクトプロペラ４の推進効率を高めさせる。
図１０は、台船本体１の主甲板１ｇを開いた後の内部船室構造を示す模式図である。操作室１ａ、機関室１ｂ、バラストタンク１ｃ、清水タンク１ｄ、燃料タンク１ｅ及びポンプ室１ｆが各々設けられている。操作室１ａのムーンプール２の内舷側に水密戸３が開設され；潜水モジュール９がムーンプール２内に回収された時、水密戸３が開かれ、作業員の潜水作業甲板９ａ上での作業及び測量設備の配置を図る。バラストタンク１ｃは、レグ６の押さえ付け能力を向上するため、レグ６の付近に設けられる。清水タンク１ｄは、給水施設の配置のため、居住室８の下方に設けられる。主甲板１ｇ上にグースネック型吸気管１ｉが設けられ、機関室１ｂ内の主機器に給気するために用いられる。船尾閉止板上に排気口１ｊが開設され、管路を通じて機関室１ｂと連通する。
図１１は、作業台船の水面浮上状態における潜水モジュールの水中作業の側面図である。深海作業の状況に対し、この場合レグ６の長さには限度があり、レグハウス６ａが海底に着地できないため、レグ６及びレグハウス６ａが自航状態に保持し、台船本体１が水面に浮上し；ダクトプロペラ４は、動力位置決めシステムを通じて方位を制御し；潜水モジュール９は、巻き上げ装置１０を通じて水中又は海底に潜る。
上記自己昇降式潜水形水中作業台船の使用方法が用いるステップは、以下の通りとし、
（ａ）自航モード：該モードは、自己昇降式潜水形水中作業台船がダクトプロペラ４の推進を通じて作業海域まで運航する状態と、作業海域から帰航する状態と、作業海域において作業地点の位置決めを微調整する状態とを含み；自己運航モードの時、レグ６は上昇し、レグハウス６ａが台船本体内に引っ込まれ、潜水モジュール９もムーンプール２内に回収され、潜水モジュール底板９ｃの底面と台船本体１の船底面が面一となり、運航抵抗力を減らすため、バラストタンク１ｃ内にバラスト水がなく、タワークレーン７及びガントリークレーン１１が安全な位置に引っ込まれ；作業海域で位置決めの微調整時、動力位置決めシステムは、ダクトプロペラ４の動作を制御し、この場合タワークレーン７及びガントリークレーン１１が正常な操作を行い、ムーンプール２内の潜水作業甲板９ａ上に測量設備を配置すると共に潜水作業前の準備作業を行う。
（ｂ）レグの押さえ付け及び直立モード：自己昇降式潜水形水中作業台船が海域の作業地点に達すと、レグ６が降下され、レグハウス６ａが海底に着地し；この時、ポンプ室１ｆのバラストポンプを通じてバラストタンク１ｃに注水することで、台船本体１の重量が増し、またレグ固定エリア１ｈ内の機構を通じて台船本体１を浮揚させて波の達しない海面上の高さまで持ち上げる。
（ｃ）潜水モジュールの水中作業モード：ムーンプール２内の潜水作業甲板９ａ上に測量設備を配置すると共に潜水作業前の準備作業を行う。そして巻き上げ装置１０を通じて潜水モジュール９が水中に沈められ、水中又は海底の作業を行い、作業が終了した後、巻き上げ装置１０を通じて潜水モジュール９をムーンプール内に回収する。
（ｄ）レグを上げるモード：まずレグ固定エリア１ｈ内の機構を通じて、台船本体１を水面に降下し、台船本体１の有効浮力を増すため、バラストタンク１ｃ内のバラスト水を空になるまで吐き出し、そしてレグハウス６ａの全部が台船本体１内に引き込まれるまで、引き続きレグ６を上げる。
（ｅ） 深海作業モード：（ｂ）及び（ｄ）モードが必要ない。
前記自己昇降式潜水形水中作業台船は、台船本体と２個のダクトプロペラと居住室とレグとタワークレーンと潜水モジュールと巻き上げ装置とガントリークレーンと、を含み、台船本体が矩形構造を用い、台船本体上に矩形ムーンプールが設けられ、四隅に各々１本のレグが設けられ、後端にある１本のレグ上にレグの外周を嵌め込むタワークレーンが設けられ、ムーンプールの両側甲板上にガントリークレーンを支持するレールが平行に設けられ、ムーンプール四隅の甲板上に各々１台の巻き上げ装置が設けられ、各巻き上げ装置は各々ワイヤーロープを通じて寸法がムーンプールより小さい潜水モジュールの四隅に連結され、潜水モジュールは複数のガーダ構成部材で潜水作業甲板と潜水モジュール底板の構造を固結し、前記ムーンプールの両側壁上に両側の操作室と連結する水密戸が設けられる。該作業台船は構造が簡単で、使用に便利で、機能も多様化し、操縦安定性が良好である。水中資源探査、石油ガス資源維持管理を手助け、緊急救助・引き揚げ等の様々なサービスを提供でき；大きい可変荷重条件において、高い精度、高い効率及び高い信頼性の水中特殊工事サポートを提供できる。
１ 台船本体
１ａ 操作室
１ｂ 機関室
１ｃ バラストタンク
１ｄ 清水タンク
１ｅ 燃料タンク
１ｆ ポンプ室
１ｇ 主甲板
１ｈ レグ固定エリア
１ｉ 吸気管
１ｊ 排気口
２ ムーンプール
３ 水密戸
４ ダクトプロペラ
５ 導流溝孔
６ レグ
６ａ レグハウス
６ｂ ピン穴
７ タワークレーン
７ａ ジブ
７ｂ タワークレーンフック
７ｃ タワークレーンオペレータ室
７ｄ カウンターウェイト機構
８ 居住室
８ａ ヘリコプター離着陸場
８ｂ 梯子
８ｃ 窓
９ 潜水モジュール
９ａ 潜水作業甲板
９ｂ ガーダ構成部材
９ｃ 潜水モジュール底板
９ｄ モジュール吊り点
１０ 巻き上げ装置
１０ａ ウインチ
１０ｂ 架台
１０ｃ 滑車
１０ｄ ワイヤーロープ
１１ ガントリークレーン
１１ａ ガントリークレーンフック
１１ｂ 走行車輪
１２ レール
１３ 救命艇

Claims (2)

  1. 台船本体（１）と、台船本体（１）後端の下方に位置する２個のダクトプロペラ（４）と、台船本体（１）前端の甲板上に位置する居住室（８）と、を含む自己昇降式潜水形水中作業台船であって、前記自己昇降式潜水形水中作業台船は、昇降して台船本体（１）を支持するレグ（６）とタワークレーン（７）と潜水モジュール（９）と巻き上げ装置（１０）とガントリークレーン（１１）とを更に含み、前記台船本体（１）が矩形構造を用い、前記台船本体（１）上に前記台船本体（１）の型深さ範囲まで貫いた矩形ムーンプール（２）が設けられ、前記台船本体（１）の四隅に各々１本の前記レグ（６）が設けられ、後端にある１本の前記レグ（６）上に前記レグ（６）の外周を嵌め込む前記タワークレーン（７）が設けられ、前記ムーンプール（２）の両側甲板上に前記ガントリークレーン（１１）を支持するレール（１２）が平行に設けられ、前記ムーンプール（２）四隅の甲板上に各々１台の前記巻き上げ装置（１０）が設けられ、各前記巻き上げ装置（１０）は各々ワイヤーロープ（１０ｄ）を通じて寸法が前記ムーンプール（２）より小さい前記潜水モジュール（９）の四隅に連結され；前記潜水モジュール（９）は、複数のガーダ構成部材（９ｂ）で潜水作業甲板（９ａ）と潜水モジュール底板（９ｃ）の構造を固結し；前記ムーンプール（２）の両側壁上に両側の操作室（１ａ）と連結する水密戸（３）が設けられることを特徴とする、自己昇降式潜水形水中作業台船。
  2. 請求項１に記載の自己昇降式潜水形水中作業台船の使用方法であって、用いるステップは、以下の通りとし、
    （ａ）自航モード：前記モードは、自己昇降式潜水形水中作業台船がダクトプロペラ（４）の推進を通じて作業海域まで運航する状態と、作業海域から帰航する状態と、作業海域において作業地点の位置決めを微調整する状態とを含み；自己運航モードの時、レグ（６）は上昇し、レグハウス（６ａ）が台船本体（１）内に引っ込まれ、潜水モジュール（９）もムーンプール（２）内に回収され、潜水モジュール底板（９ｃ）の底面と前記台船本体（１）の船底面が面一となり、バラストタンク（１ｃ）内にバラスト水がなく、タワークレーン（７）及びガントリークレーン（１１）が安全な位置に引っ込まれ；作業海域で位置決めの微調整時、動力位置決めシステムは、前記ダクトプロペラ（４）の動作を制御し、この場合前記タワークレーン（７）及び前記ガントリークレーン（１１）が正常な操作を行い、前記ムーンプール（２）内の潜水作業甲板（９ａ）上に測量設備を配置し；
    （ｂ）レグの押さえ付け及び直立モード：前記自己昇降式潜水形水中作業台船が海域の作業地点に達すと、前記レグ（６）が降下され、前記レグハウス（６ａ）が海底に着地し；この時、ポンプ室（１ｆ）のバラストポンプを通じて前記バラストタンク（１ｃ）に注水することで、前記台船本体（１）の重量が増し、またレグ固定エリア内の機構を通じて前記台船本体（１）を浮揚させて波の達しない海面上の高さまで持ち上げ；
    （ｃ）潜水モジュールの水中作業モード：前記ムーンプール（２）内の前記潜水作業甲板（９ａ）上に測量設備を配置し、巻き上げ装置（１０）を通じて前記潜水モジュール（９）が水中に沈められ、水中又は海底の作業を行い、作業が終了した後、前記巻き上げ装置（１０）を通じて前記潜水モジュール（９）を前記ムーンプール（２）内に回収し；
    （ｄ）レグを上げるモード：まずレグ固定エリア（１ｈ）内の機構を通じて、前記台船本体（１）を水面に降下し、前記バラストタンク（１ｃ）内のバラスト水を空になるまで吐き出し、そして前記レグハウス（６ａ）の全部が前記台船本体（１）内に引き込まれるまで、引き続き前記レグ（６）を上げ；
    （ｅ）深海作業モード：（ｂ）及び（ｄ）のモードが必要ないことを特徴とする、使用方法。
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