JPH0117992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、洋上において波浪を受けて揺動して
いるクレーンと相手構造物との間で吊荷を地切り
または着地する場合に、吊荷と相手構造物とが衝
突しないように円滑に地切りまたは着地させる方
法に関する。

近年海底資源の開発が盛んになり、石油掘削の
ためのリグやプラツトフオームなど、洋上で浮ん
でいる構造物が増えている。

これらの構造物の建設工事や、これら構造物へ
の物資の補給などのために、これら構造物上のク
レーン若しくは海上クレーンによつて、他の浮か
んでいる構造物若しくは船から荷を吊り上げたり
またはこれらの荷を吊り降したりする必要があ
る。

このような場合に、クレーンと相手構造物と
は、双方または片方が洋上に浮かんでおり、波の
影響を受けて相対的に揺動するので、吊荷の地切
りまたは着地には大きな困難性を伴う。

例えば、クレーンと相手構造物との間にｙ＝
asinωt（ｙは上下方向の相対的変動、ａは振幅、
ωは角速度、ｔは時間）の相対的上下方向変動が
あるとすれば、最大相対速度（dy／dt）max＝
±aωとなり、クレーンの巻上速度が（dy／dt）
maxより遅い速度で地切りする場合には場合に
より地切り後再び下から突き上げられることがあ
る。

また、吊荷の着地時において、場合によりかな
りの相対速度で吊荷が相手構造物に激突すること
があり、吊荷または相手構造物を傷めたり破損さ
せることがある。

本発明は、クレーンと相手構造物との間に相対
的な揺動がある場合に、吊荷を安全、円滑に地切
りまたは着地する方法を提供することを目的とす
る。

以下、図面に従つて本発明を具体的に詳細に説
明する。

第１図は、本発明方法の実施に当つて、必要な
装置の配置を示す全体側面図である。第１図にお
いて、１はクレーン、２は吊荷、３は相手構造
物、４は吊荷揺れ止めテンシヨニングウインチで
ある。図はクレーン１によつて吊荷２を地切りし
た直後の状態、または着地直前の状態を示してい
る。

５はクレーン側の変位検出器で、場合によつて
は吊荷２に変位検出器６を取りつける。変位検出
器には例えば加速度ピツクアツプ、傾斜角度ピツ
クアツプ等が用いられる。７は相手構造物に取り
つけた変位検出器である。変位検出器５または６
の出力信号と、変位検出器７の出力信号とは、制
御器８に入力される。制御器８は、これらの信号
によつてクレーンまたは吊荷と相手構造物との鉛
直方向の相対的変位を演算し、その時間的変化の
波形をCRTデイスプレイに造影する。

第２図は、吊荷と相手構造物との相対的変位の
時間的変化のCRTデイスプレイの映像の例を描
いたものである。図の縦軸は相対的変位を示し、
横軸に時間をとつて実波形を黒で表示している。

制御器８はこの実波形を例えばフーリエ級数に
分解し、その規則性を演算することによつて、今
後の予想波形モデルを作ることができる。

波は一般に不規則波であるがこれを数波長の短
時間に限つて言えばかなり周期的であり、更にク
レーン船とかプラツトフオーム等の構造物は非常
に大きな慣性体であるから、これらは波の変位よ
り一層周期的運動をすると考えられる。

今クレーンと相手構造物との相対的変位をｆ
（ｔ）とする。ｆ（ｔ）はＴ＝2π／ωの時間をへ
だててくり返えす周期的曲線である。（必ずしも
調和運動とはかぎらない。） 数学の法則によれば角速度ωのいかなる形の周
期的曲線ｆ（ｔ）も、次式のように角速度ω、
2ω、3ω、4ω等々の正弦波形及び余弦波形の級数
であらわす事ができる。

ｆ（ｔ）＝a₁sinωt＋a₂sin2ωt＋a₃sin3ωt＋… ＋a_osinnωt＋…＋b₀＋b₁cosωt＋b₂ cos2ωt＋…＋b_ocosnωt＋… 定数項b₀は曲線ｆ（ｔ）の１周期の間の平均の
高さであり、振幅a₁、…、a_o、…、b₁、…、b_o、
…は で求まる。即ち実測のｆ（ｔ）曲線にsinnωt又は
connωtを掛けてコンピユータで数値計算すれば
求まる。この場合、コンピユータの計算時間だけ
少し前の数個の波形を分析することとなるが、で
きるだけ最近の数個の波形の規則性を演算する。

このようにｆ（ｔ）をフーリエ級数展開して調
和分析し、時々刻々のｆ（ｔ）をCRTデイスプレ
イに造影させれば今後の予想波形モデル（未来の
相対的変位）を作ることができる。

尚上記は正弦波形及び余弦波形の級数展開で示
したが直交函数列の展開であれば何んでもよい。

上記の予想波形は、第２図の破線のように青色
で表示する。

この予想波形モデルによつて、吊荷の地切りま
たは着地をどの時点で行なえばよいかを決めるこ
とができる。例えば第２図のＰ位置において地切
りすれば、以後吊荷と相手構造物とは相対的に離
隔する方向へ移動するので、最も適切であると判
定される。

一般に海洋波は不規則波である。従つて、予想
波形モデルが、最も近い時刻の実波形と大差ない
ことを確かめる必要がある。従つて、例えば予想
波形モデルを青色で映像させておき、その上に実
波形を黒で重ねて写し出し、両者の重なり具合を
確かめた上で地切りまたは着地を実行するか否か
を決定することが望ましい。第２図では、中央部
に、予想波形モデルと実際波形の重なり部を設
け、その合致程度を確かめられるように映像して
いる。

次に、地切りについて具体的に説明する。

地切り時に、負荷がクレーン側に移つて行くと
クレーン船が傾斜して荷が下り出し、一方相手構
造物は負荷が軽くなつて浮き上つてくる。このた
めに、狙つたＰ位置で地切りができないことが考
えられる。このことを考慮に入れるためにまず、
予め荷重の重量と荷重の位置とクレーンの地切り
速度とから、クレーンと相手構造物との両者が静
水上にある場合の地切り時の相対的変位を算出し
ておく。この相対的変位の時間に対する変化は例
えば第３図に示す通りである。

この静水地切り相対的変位と、前述の波による
予測相対的変位とを加え合わせた波形を同じ
CRTデイスプレイ上に例えば赤で映し出す。こ
れを第４図に示す。

第４図の例では、地切り開始を予想波形モデル
の頂上部で行うこととしている。この場合、地切
りを終了したときには、予想波形モデルはかなり
下の方に来ており、クレーンの巻上げ速度が遅い
場合には、吊荷が予想波形モデルの次の山に突き
上げられる可能性のあることを示している。

第５図は、地切り終了点を波形の頂上部と一致
するように地切り開始を早めた場合の予想波形モ
デルを示す。第５図のように地切りを開始するの
が最もよい。すなわち、赤波形の地切り終了時点
が青波形のピーク時点と一致するような時点にお
いて地切りを開始するのが最良である。

吊荷の地切り後の巻上速度が予想できる場合に
は、吊荷と相手構造物との間の予想相対的変位を
同じCRTデイスプレイ上に造影させると更にわ
かり易くなる。すなわち、予想巻上速度から、ク
レーンブームと吊荷間の距離を計算することがで
きるので、この計算結果と第５図とを組み合わ
せ、第６図に示す吊荷と相手構造物との間の相対
的変位曲線（黄色で表示）が得られる。

この吊荷と相手構造物との間の相対的変位曲線
が相対的変位０線を横切らないようにすることが
重要である。若し横切るとこれは吊荷が地切り後
再び相手構造物と衝突することを意味する。

なお、第６図の黄曲線が相対的変位０線を横切
らなければ、必ずしも青曲線のピーク時に地切り
終りがくるように地切りを開始する必要はない
が、波浪の本質は不規則波であるから、予想波形
モデルと実際波形とが必ずしも一致する訳ではな
いので、十分な安全性を保ちつつ地切りするため
には、青曲線のピーク時に地切り終りが来るよう
に操作することが最も好ましい。

以上のシミユレーシヨン結果により、最適な地
切り開始時点、地切り終了時点および地切り後の
巻上速度を定めることができ、CRTデイスプレ
イにより、予想波形モデルと実際波形との重なり
部の一致状況を確かめながら、シミユレーシヨン
結果に従つて地切りを実行すれば、円滑、安全、
容易に吊荷の地切りを行なうことができる。

次に吊荷の着地の場合について説明する。

まず吊荷を相手構造物に接触しない範囲ででき
るだけ近づけて止め、吊荷と相手構造物とが最も
接近したときの距離を計測する。この計測方法は
吊荷からの吊下げスケールを読み取る方法その他
公知の方法でよい。

また、吊荷の重量のため着地に際してクレーン
が浮き上り相手構造物が沈む相対的変位量は予め
計算しておく。この分だけ吊荷を余分に巻き下げ
る必要がある。

変位検出器５または６と、７との信号により制
御器８は吊荷と相手構造物との相対的変位を演算
し、CRTデイスプレイ上に造影する。第７図は
これを示し、図中、着地開始線は上記の吊荷と相
手構造物との接近したときの実測距離から定めら
れ、着地終了線は上記の吊荷を余分に巻き下げる
量から定められる。

第７図中巻き下げないときの予想波形は青で示
され、巻下げ開始点から巻下げを開始したとき吊
荷と相手構造物との間の予想相対的変位は黄で表
示される。

第８図は、巻下げ開始後吊荷が着地開始線に到
達して巻下げを停止した場合の予想波形モデル
（青）とさらに巻下げを続行したときの予想波形
モデル（黄）とを示す。巻下げを開始するとき
は、相対変位の波形分析（フーリエ級数分解等）
は巻下げ開始点までの波形で打切り、予想波形モ
デルを固定化する。これは、巻下げという外乱が
入ると周期的波形がくずれるため分析がうまく行
かず実情に即した予想波形モデルを作り出せない
からである。第８図のように、巻下げ開始後、接
地直前に巻下げを一時止めるかまたは減速し、軟
接地してから再び巻下げれば、ほぼ理想的な着地
を行なうことができる。

第８図から巻下げ開始点、巻下げ速度を定め、
CRTデイスプレイにより予想波形モデルと実際
波形との重なり具合を確認しつつ、円滑、安全、
容易に理想的な着地を行なうことができる。

本発明方法は、以上に詳しく説明したように、
クレーンまたは吊荷と相手構造物との間の相対的
変位の時間的変化波形を検出し、CRTデイスプ
レイ上にこれを造影し、地切りまたは着地に伴う
変動条件を重畳して地切りまたは着地のシミユレ
ーシヨン波形を合成させ、このシミユレーシヨン
波形に基づき最適タイミングを予測してクレーン
を操作するので、吊荷と相手構造物とが衝突する
ことも避けられ、円滑、安全、容易に理想的な地
切りまたは着地を行なうことができるようになつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を説明する全体側
面図、第２図〜第８図は本発明の地切りまたは着
地のためのシミユレーシヨン波形を説明する波形
図である。 １……クレーン、２……吊荷、３……相手構造
物、５，６，７……変位検出器、８……制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 洋上で波浪を受けて相対的に揺動しているク
   レーンと相手構造物との間で吊荷を地切りまたは
   着地するに当り、クレーンまたは吊荷と相手構造
   物との鉛直方向の相対的変位の時間的変化波形を
   検出し、該検出波形からフーリエ解析により各調
   波の振幅を演算して予想波形モデルを求め、該予
   想波形モデルと実波形とをCRTデイスプレイに
   造影してその一致状況を確かめると共に、静水上
   におけるクレーンと相手構造物間で吊荷を地切り
   または着地する際のクレーンの巻上げまたは巻下
   げ速度と、クレーンの巻上げまたは巻下げに伴う
   吊荷の移動による沈下または浮上するクレーンと
   相手構造物間の鉛直方向の相対的変位の時間的変
   化算出値を夫々予め設定しておき、前記予想波形
   モデルと該設定値を合成して吊荷の地切りまたは
   着地のシミユレーシヨン波形を造出し、該シミユ
   レーシヨン波形に基づき操作開始の最適タイミン
   グを予測し前記クレーンの操作を開始することを
   特徴とする洋上荷役における地切り・着地方法。