JPH09250935A - Method for investigating sea bottom ground - Google Patents
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- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
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- B63B35/4413—Floating drilling platforms, e.g. carrying water-oil separating devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
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- B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水深の深い(10
0〜200m)、潮流の速い(5ノット程度)地点にお
いて、数週間から数か月間という短期間毎に調査地点を
移動しながら海底地盤の海底ボーリング調査を実施する
ための海底地盤調査方法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to deep water (10
(0-200 m), with a fast tidal current (about 5 knots), relating to a submarine ground survey method for carrying out a seabed drilling survey of the seabed while moving the survey site every few weeks to months. Is.
【0002】[0002]
【従来の技術】海底地盤調査のための海上ボーリング
は、水深、潮流、波、海底地形などの自然環境の制約
と、漁業上の海の利用状況、船舶の航行などの社会環境
の制約がある。海上ボーリングの方式は、これらの制約
のうち、特に水深、潮流などの自然条件によって大きく
左右される作業足場を主体として分類される。2. Description of the Related Art Marine drilling for submarine ground surveys has restrictions on the natural environment such as water depth, tidal currents, waves, and seafloor topography, as well as the social environment such as the usage of the sea for fishing and navigation of ships. . Among these restrictions, the method of offshore drilling is mainly classified into work scaffolds which are greatly influenced by natural conditions such as water depth and tidal current.
【0003】この作業足場には、種々の方式があるが、
代表的な方式として、図10に示すような(a)海上設
置式、(b)海底着座式、(c)船上式などがある。 (a)海上設置式:固定または設置式足場11は、型鋼
や鋼管を用い、溶接、ボルトなどによって接続し、櫓式
に組み立てて海底10に直接設置し、この固定または設
置式足場11の上部のベース16にボーリング機械13
を搭載し、中心にボーリングパイプ14を設け、その中
にケーシングパイプ12を通して海底10を掘進するも
のである。現在では、この方式が海上足場の主流になっ
ている。水深の浅いものから30〜40m程度までの使
用例がある。There are various types of work scaffolds,
As typical methods, there are (a) a sea-mounted type, (b) a seabed sitting type, and (c) a ship type as shown in FIG. (A) Sea-based installation type: The fixed or installation type scaffold 11 is formed by using a shape steel or a steel pipe, connected by welding, bolts, etc., assembled in a tower type and directly installed on the seabed 10, and the upper part of the fixed or installation type scaffolding 11. Boring machine 13 on base 16
Is mounted, a boring pipe 14 is provided at the center, and the seabed 10 is dug through the casing pipe 12 therein. At present, this method is the mainstream for offshore scaffolding. There are usage examples from shallow water to about 30 to 40 m.
【0004】(b)海底着座式:海上からの調査では、
水深および海水の動揺が調査の大きな障害となるので、
この障害を除くためにボーリング機械13を海底に沈
め、調査船18からのリモートコントロールにより掘進
するのがこの方式である。さらに詳しくは、ボーリング
機械13を載せたベース16をレグ装置15により海底
10に固定し、海面17には制御装置19を搭載した調
査船18を浮かべ、この調査船18を海底のベース16
に回り止めワイヤ20により連結しておく。そして調査
船18からケーブル21により電力や制御信号を送り、
海底のボーリング機械13を制御しようとするものであ
る。(B) Seabed sitting type: In the survey from the sea,
Since water depth and seawater sway are major obstacles to research,
In order to eliminate this obstacle, this method is to sunk the boring machine 13 on the seabed and to excavate by remote control from the research boat 18. More specifically, the base 16 on which the boring machine 13 is mounted is fixed to the seabed 10 by the leg device 15, and the research ship 18 equipped with the control device 19 is floated on the sea surface 17, and the research ship 18 is attached to the base 16 on the seabed.
It is connected by a non-rotating wire 20. Then, power and control signals are sent from the survey ship 18 via the cable 21,
It is intended to control the submarine boring machine 13.
【0005】(c)船上式:水深が深くなると、前記海
上設置式や海底着座式は、費用がかかりすぎるので、船
上やフロートからのボーリングが有利となる。この方式
は、船上やフロートの動揺を防ぐために、海底10にア
ンカーブロック22や錨を沈め、回り止めワイヤ20に
よって調査船18(またはフロート)を固定し、この調
査船18に搭載したボーリング機械13によって操作す
るものである。(C) On-board type: When the water depth becomes deep, the above-mentioned sea-mounted type and sea-bed sitting type are too expensive, and therefore boring from the boat or from the float is advantageous. In this method, an anchor block 22 and an anchor are sunk on the seabed 10 in order to prevent sway of the ship or float, and the research ship 18 (or float) is fixed by the detent wire 20 and the boring machine 13 mounted on the research ship 18 is fixed. It is operated by.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】大水深、強潮流の地点
において、短期間毎に調査地点を移動しながら海底ボー
リング調査を実施する場合、前記各方式には、つぎのよ
うな問題があった。図10(a)の海上設置式は、組立
て設置に大きな費用がかかるので、長期間のボーリング
の場合に適しているが、短期間毎に調査地点を移動しな
がらのボーリング調査には適していない。また、水深が
100m以上で、強潮流の場合には費用がかかりすぎ
る。When carrying out a seafloor boring survey while moving to a survey site every short period at a deep water or strong current point, each of the above methods has the following problems. . The sea-mounted type shown in FIG. 10 (a) is suitable for long-term drilling because it requires a large amount of cost for assembly and installation, but is not suitable for drilling surveys while moving the survey point every short period. . In addition, if the water depth is 100 m or more and there is a strong tidal current, it will be too expensive.
【0007】図10(b)の海底着座式は、水深が10
0mを越えるような場合にも使用されているが、ボーリ
ング機械13が海底に設置されるため、潜水しての工事
が必要で、また全自動、または半自動制御となるので、
制御が面倒なばかりか、機構が複雑で高価になり、長期
間のボーリングの場合に適しているが、短期間毎に調査
地点を移動しながらのボーリング調査には適していな
い。The seabed sitting type of FIG. 10 (b) has a water depth of 10
It is used even when it exceeds 0 m, but since the boring machine 13 is installed on the seabed, it requires diving work, and since it is fully automatic or semi-automatic control,
Not only is it troublesome to control, but the mechanism is complicated and expensive, so it is suitable for long-term boring, but it is not suitable for boring investigations while moving the investigation point every short period.
【0008】図10(c)の船上式は、装置が簡便で、
調査点移動も容易であるが、動揺が大きく、調査精度に
難点がある。海底10の硬さによっては、ボーリングパ
イプ14が垂直に対し3度以上傾くと破損するおそれが
あるので、利用範囲が限られてしまう。また、回り止め
ワイヤ20は、一般に水深の3倍程度の長さを必要とす
るので、たとえば水深が100mとすると、縦×横で6
00m×600mもの海域を占拠することとなり、船舶
の航行の邪魔になったり、漁業権の侵害の問題などがあ
る。The on-board type of FIG. 10 (c) has a simple device,
It is easy to move the survey points, but there is a great deal of shaking and there is a problem in the survey accuracy. Depending on the hardness of the seabed 10, there is a risk that the boring pipe 14 may be damaged if it is tilted by 3 degrees or more with respect to the vertical direction, so the range of use is limited. Further, since the whirl-stop wire 20 generally requires a length about three times the water depth, if the water depth is 100 m, for example, the length x width will be 6 mm.
It will occupy a sea area of 00m x 600m, which may be a hindrance to the navigation of ships and the problem of infringement of fishing rights.
【0009】本発明は、大水深、強潮流の地点を短期間
毎に移動しながら海底ボーリング調査を実施する場合に
おいて、費用があまりかからず、機構が簡単で、調査精
度にすぐれ、海域の占拠もできるだけ少なくしたものを
得ることを目的とするものである。According to the present invention, when conducting a seafloor boring survey while moving a point of deep water and strong current every short period, the cost is low, the mechanism is simple, the survey accuracy is excellent, and The purpose is to obtain as little occupation as possible.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、自航台船30
の船頭と船尾に複数の全方向旋回推進機42を装備し、
これら複数の全方向旋回推進機42は、それぞれモータ
43に連結され、これらのモータ43は、位置測定装置
45、ジャイロコンパス46、風向風速計47、制御演
算装置48からなる位置制御装置49により自動定点保
持されるようになっているものからなり、この自航台船
30に、パイプ支持装置29によりケーシングパイプ1
2を設置して海底10の調査をするようにしたことを特
徴とする海底地盤調査方法である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a self-propelled ship 30.
Equipped with multiple omnidirectional turning propulsors 42 on the bow and stern of
The plurality of omnidirectional turning propulsion machines 42 are respectively connected to motors 43, and these motors 43 are automatically operated by a position control device 49 including a position measuring device 45, a gyro compass 46, an anemometer 47, and a control arithmetic device 48. The self-propelled carrier 30 is configured to be held at a fixed point.
It is a method of surveying the seabed, which is characterized in that 2 is installed to survey the seabed 10.
【0011】以上のような構成により、ケーシングパイ
プ12を調査地点に略垂直に建て込んだら、自航台船3
0を自動定点保持システムにより、定点に保持しながら
ボーリング機械13を駆動し、ボーリングパイプ14で
海底10を掘削してボーリング調査を行う。ボーリング
調査に際し、ケーシングパイプ12を略垂直に保持する
ためには、各全方向旋回推進機42の推力を調整して自
航台船30の位置と方位を定点に保持する。With the above-mentioned structure, when the casing pipe 12 is built substantially vertically at the survey point, the self-propelled carrier 3
The 0 is held at a fixed point by the automatic fixed point holding system, the boring machine 13 is driven, the seabed 10 is excavated by the boring pipe 14, and a boring survey is performed. In order to keep the casing pipe 12 substantially vertical during the boring survey, the thrust of each omnidirectional turning propeller 42 is adjusted to keep the position and orientation of the self-propelled ship 30 at a fixed point.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図1ないし図4において、30は、
船舶用自動定点保持システムを具備した自航台船であ
る。この自航台船30は、たとえば、半双胴型をなし、
各双胴の船頭と船尾の4隅にそれぞれ1個ずつ、計4個
の全方向旋回推進機42が装備されている。これらの全
方向旋回推進機42は、それぞれモータ43に連結さ
れ、これらのモータ43は、位置測定装置45、ジャイ
ロコンパス46、風向風速計47、制御演算装置48か
らなる位置制御装置49により自動定点保持されるよう
になっている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4, 30 is
It is a self-propelled ship equipped with an automatic fixed point holding system for ships. The self-propelled ship 30 is, for example, a half catamaran type,
A total of four omnidirectional swivel propulsion units 42 are installed, one at each of the four corners of the bow and stern of each catamaran. Each of these omnidirectional turning propulsion machines 42 is connected to a motor 43, and these motors 43 are automatically fixed by a position control device 49 including a position measuring device 45, a gyro compass 46, an anemometer 47, and a control arithmetic device 48. It is supposed to be retained.
【0013】前記自航台船30の上甲板には、中央にボ
ーリング機械13とホイスト28が装備され、船尾に駆
動装置44が装備されている。前記4隅に装備した各全
方向旋回推進機42とモータ43は、全体で1台の主機
関と発電機により駆動される4台の電動推進機として構
成することができるが、その他、各全方向旋回推進機4
2毎に独立した主機関を1台ずつ装備することもでき
る。前記全方向旋回推進機42は、可変ピッチプロペラ
を採用することにより、動力の節減と応答時間の短縮に
よる定点保持精度の向上が図られる。A boring machine 13 and a hoist 28 are provided at the center of the upper deck of the self-propelled ship 30, and a drive device 44 is provided at the stern. The omnidirectional turning propulsion units 42 and the motors 43 installed at the four corners can be configured as four electric propulsion units driven by one main engine and a generator as a whole. Directional turning propulsion machine 4
It is also possible to equip each two independent main engines. The omnidirectional turning propulsion device 42 adopts a variable pitch propeller, so that the fixed point holding accuracy can be improved by saving the power and shortening the response time.
【0014】前記自航台船30の船体構造は、ケーシン
グパイプ12の支持位置(中央、前方、側方など)によっ
て定点保持精度が異なると考えられるが、中央支持方法
が、ケーシングパイプ12の回りに作業スペースが大き
くとれ、作業性もよく、最も優れている。このため、自
航台船30の船体構造は、船首側から船体中心部まで呼
び込み溝33を形成した半双胴型となす。また、船体寸
法は、水深100〜200mとした場合、長さ50〜6
0m、幅15〜20m程度とする。In the hull structure of the self-propelled pontoon 30, it is considered that the fixed point holding accuracy differs depending on the supporting position (center, front, side, etc.) of the casing pipe 12. It has the largest work space, good workability, and is the best. For this reason, the hull structure of the self-propelled ship 30 is a half catamaran type in which the introduction groove 33 is formed from the bow side to the center of the hull. In addition, the hull size is 50 to 6 when the water depth is 100 to 200 m.
The width is about 0 m and the width is about 15 to 20 m.
【0015】前記自航台船30のパイプ支持装置29に
より前記ケーシングパイプ12が垂直に取り付けられ、
このケーシングパイプ12の下端部は、海底10に固定
されるシンカー34に連結される。このケーシングパイ
プ12の受ける潮流力が自航台船30の規模を決定する
支配的な要因となるので、ケーシングパイプ12の断面
を、図3に示すような流線形とすることにより、潮流力
を円形断面の場合の3分の1に低減することができる。
この場合、ケーシングパイプ12は、自動的に最も潮流
力の少ない方向に向くように、海底10のシンカー34
の連結部分と、自航台船30のパイプ支持装置29の連
結部分を、回転自在な構造とする。The casing pipe 12 is vertically mounted by the pipe support device 29 of the self-propelled ship 30,
The lower end of the casing pipe 12 is connected to a sinker 34 fixed to the seabed 10. Since the tidal current force received by the casing pipe 12 is a dominant factor in determining the scale of the self-propelled ship 30, the tidal force can be reduced by making the casing pipe 12 have a streamline shape as shown in FIG. It can be reduced to one-third of the case of a circular cross section.
In this case, the casing pipe 12 automatically faces the sinker 34 of the seabed 10 so as to face the direction with the lowest tidal force.
And the connecting portion of the pipe supporting device 29 of the self-propelled ship 30 have a rotatable structure.
【0016】具体的には、図3および図4に示すよう
に、ケーシングパイプ12の長さ方向の一側部に流線翼
部38を一体に設け、内部に内側パイプ27を収納した
2重構造として浮力を持たせて、海水と略同一比重にす
る。前記ケーシングパイプ12を回転自在に連結する構
造として、図4に示すように、ケーシングパイプ12の
下端部に一体に設けたボール部40と、シンカー34に
設けたボール受け部41とからなるボールジョイント3
9にて全方向に回転自在に支持されている。自航台船3
0のパイプ支持装置29側にても同様の構成により支持
されている。また、ケーシングパイプ12の上方部に
は、ケーシングパイプ12が海中で垂直に自立するため
のブイ35が取り付けられる。ただし、このブイ35
は、本発明では特に必須ではない。Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, a streamlined wing portion 38 is integrally provided on one side in the length direction of the casing pipe 12, and the inner pipe 27 is housed inside. The structure has buoyancy so that it has almost the same specific gravity as seawater. As a structure for rotatably connecting the casing pipes 12, as shown in FIG. 4, a ball joint including a ball portion 40 integrally provided at a lower end portion of the casing pipe 12 and a ball receiving portion 41 provided in the sinker 34. Three
It is rotatably supported at 9 in all directions. Self-propelled barge 3
The same structure is also supported on the No. 0 pipe support device 29 side. Further, a buoy 35 for vertically standing the casing pipe 12 in the sea is attached to an upper portion of the casing pipe 12. However, this buoy 35
Is not particularly essential in the present invention.
【0017】前記船舶用自動定点保持システムをさらに
詳しく説明する。図1および図2において、前記自航台
船30は、各双胴の船頭と船尾の4隅にそれぞれ1個ず
つ、計4個の全方向旋回推進機42が装備され、これら
の全方向旋回推進機42は、それぞれ自航台船30の中
心Oへ向けて推力を発生する基準状態で同じ水力を発生
することにより、潮流や風の外乱がない限り自航台船3
0の位置および方位が保持されるようになっている。な
お、図2において、符号aは、各全方向旋回推進機42
の推力の方向を示し、符号bは、各全方向旋回推進機4
2から発生する水流の方向を示している。また、各全方
向旋回推進機42には、推力の大きさを調整し得る推力
調整手段と、推力の方向を調整し得る推進機旋回手段と
を具備している。The automatic fixed point holding system for ships will be described in more detail. 1 and 2, the self-propelled ship 30 is equipped with four omnidirectional swing propulsion units 42, one at each of the four corners of the bow and stern of each catamaran. The propulsion units 42 generate the same hydraulic power in the reference state in which thrust is generated toward the center O of the self-propelled ship 30, so that the self-propelled ship 3 can operate as long as there is no disturbance of tidal current or wind.
The position and orientation of 0 are retained. In addition, in FIG. 2, a symbol a indicates each omnidirectional turning propulsion unit 42.
Indicates the direction of thrust of the omnidirectional turning propulsion unit 4
The direction of the water flow generated from 2 is shown. Further, each omnidirectional turning propulsion unit 42 is provided with a thrust adjusting unit capable of adjusting the magnitude of the thrust and a propulsion unit turning unit capable of adjusting the direction of the thrust.
【0018】本自動定点保持システムには、外乱に応じ
て4個の全方向旋回推進機42の各推力の方向および大
きさを調整して自航台船30の位置および方位を保持で
きるように、制御演算装置48に、第1の演算手段5
1、第2の演算手段52、第3の演算手段53、第4の
演算手段54が内蔵されている。前記第1の演算手段5
1は、自航台船30の位置測定装置45とジャイロコン
パス46からの検出信号に基づき、自航台船30の定点
保持に必要な推力の方向および大きさならびに回頭モー
メントを演算する機能を有している。In this automatic fixed point holding system, the directions and magnitudes of the thrusts of the four omnidirectional turning propulsion units 42 can be adjusted according to the disturbance so that the position and direction of the self-propelled ship 30 can be held. The control arithmetic unit 48 includes the first arithmetic unit 5
The first, second arithmetic means 52, third arithmetic means 53, and fourth arithmetic means 54 are incorporated. The first computing means 5
1 has a function of calculating the direction and magnitude of the thrust required to maintain the fixed point of the self-propelled ship 30 and the turning moment based on the detection signals from the position measuring device 45 of the self-propelled ship 30 and the gyro compass 46. are doing.
【0019】前記第2の演算手段52は、前記第1の演
算手段51で求められた回頭モーメントを得るための各
全方向旋回推進機42の現在旋回角度での各推力を演算
する機能を具備している。そして、各全方向旋回推進機
42の現在旋回角度では、第2の演算手段52で上記回
頭モーメントが得られない場合に、各全方向旋回推進機
42の現在旋回角度が、この全方向旋回推進機42に付
設された前記推進機旋回手段によって少しだけ調整され
るようになっている。The second calculating means 52 has a function of calculating each thrust force at each current turning angle of each omnidirectional turning propulsion machine 42 for obtaining the turning moment obtained by the first calculating means 51. are doing. Then, if the second computing means 52 cannot obtain the turning moment at the current turning angle of each omnidirectional turning propulsion device 42, the current turning angle of each omnidirectional turning propulsion device 42 is set to this omnidirectional turning propulsion. It is adapted to be slightly adjusted by the propulsion device turning means attached to the machine 42.
【0020】前記第3の演算手段53は、前記第2の演
算手段52で上記回頭モーメントが得られるようになっ
た場合に、自航台船30の所要の水平移動を行うための
各全方向旋回推進機42の推力を演算する機能を具備し
ている。The third computing means 53 is provided in all directions for performing the required horizontal movement of the self-propelled ship 30 when the turning moment is obtained by the second computing means 52. It has a function of calculating the thrust of the turning propulsion unit 42.
【0021】前記第4の演算手段54は、前記第2の演
算手段52と第3の演算手段53でそれぞれ求められた
各全方向旋回推進機42の推力の加算を行う機能を備え
ており、この第4の演算手段54で求められた各全方向
旋回推進機42の推力を実現するように、各全方向旋回
推進機42に付設された推力調整手段へ、前記制御演算
装置48内の指令手段から指令が送られるようになって
いる。The fourth computing means 54 has a function of adding the thrusts of the omnidirectional turning propulsion machines 42 respectively obtained by the second computing means 52 and the third computing means 53, In order to realize the thrust of each omnidirectional turning propulsion machine 42 obtained by the fourth calculating means 54, a command in the control calculating device 48 is issued to the thrust adjusting means attached to each omnidirectional turning propulsion machine 42. Instructions are sent from the means.
【0022】つぎに、図5により、ケーシングパイプ1
2を調査地点まで移動して設置する作業順序を説明す
る。図5(a)において、ケーシングパイプ12の下端
部に連結されたシンカー34側を、揚錨船31のクレー
ン32の吊り上げワイヤ36により吊り下げ、上端部を
ブイ35で浮かし、このケーシングパイプ12が海面上
で略水平になるようにして揚錨船31で調査地点まで曳
航する。このとき、ケーシングパイプ12の上端部は、
連結ワイヤ37で自航台船30に連結しておく。 (b)調査地点に到着したら、クレーン32の吊り上げ
ワイヤ36を繰り出すと、シンカー34は、自重にて海
中に沈み込み、ケーシングパイプ12の上端はブイ35
で浮いたままとなり、ケーシングパイプ12は次第に垂
直になる。 (c)シンカー34が調査地点の上に落下してケーシン
グパイプ12は略垂直に建て込まれる。ケーシングパイ
プ12が垂直になったら、ケーシングパイプ12の上端
部分が自航台船30の呼び込み溝33に入り込むように
自航台船30を進入する。 (d)ケーシングパイプ12が自航台船30のパイプ支
持装置29に位置するまで自航台船30を進入してケー
シングパイプ12を連結する。ケーシングパイプ12を
パイプ支持装置29に連結する際、自航台船30が潮の
干満や波による海面17の上下するのを許容できるよう
に上下スライド可能にする。Next, referring to FIG. 5, the casing pipe 1
The work order of moving 2 to the survey point and installing it will be explained. In FIG. 5A, the sinker 34 side connected to the lower end of the casing pipe 12 is suspended by the lifting wire 36 of the crane 32 of the anchorage 31 and the upper end is floated by the buoy 35. The anchorage ship 31 tow the ship so that it is almost horizontal on the sea surface. At this time, the upper end of the casing pipe 12 is
The connection wire 37 is connected to the self-propelled ship 30. (B) Upon arrival at the survey point, the lifting wire 36 of the crane 32 is unreeled, and the sinker 34 sinks into the sea under its own weight, and the upper end of the casing pipe 12 is buoy 35.
And the casing pipe 12 gradually becomes vertical. (C) The sinker 34 falls on the survey point and the casing pipe 12 is built substantially vertically. When the casing pipe 12 becomes vertical, the self-propelled ship 30 is entered so that the upper end portion of the casing pipe 12 enters the call-in groove 33 of the self-propelled ship 30. (D) The self-propelled carrier 30 is entered and the casing pipes 12 are connected until the casing pipe 12 is positioned on the pipe support device 29 of the self-propelled carrier 30. When the casing pipe 12 is connected to the pipe support device 29, the self-propelled ship 30 is allowed to slide up and down to allow the sea surface 17 to move up and down due to tides and waves.
【0023】このようにしてケーシングパイプ12を調
査地点に略垂直に建て込んだら、自航台船30を自動定
点保持システムにより、定点に保持しながらボーリング
機械13を駆動し、ボーリングパイプ14で海底10を
掘削してボーリング調査を行う。ボーリング調査に際
し、ケーシングパイプ12を略垂直に保持するために
は、各全方向旋回推進機42の推力を調整して自航台船
30の位置と方位を定点に保持することが必要であり、
そのための作用を図6のフローチャートにより以下に説
明する。After the casing pipe 12 is built substantially vertically at the survey point in this way, the self-propelled ship 30 is driven by the automatic fixed point holding system while driving the boring machine 13 while holding it at a fixed point, and the boring pipe 14 is used to drive the seabed. Drill 10 to conduct a boring survey. In order to keep the casing pipe 12 substantially vertical during the boring survey, it is necessary to adjust the thrust of each omnidirectional turning propulsion unit 42 to keep the position and direction of the self-propelled ship 30 at a fixed point.
The operation therefor will be described below with reference to the flowchart of FIG.
【0024】自航台船30が潮流や風の外乱を受けて、
自航台船30の位置および方位に変化が生じると、第1
の演算手段51では、自航台船30をもとの状態に戻す
ために、自航台船30の位置を検出する位置制御装置4
9と自航台船30の方位を検出するジャイロコンパス4
6からの検出信号に基づき、自航台船30に対する必要
な推力の方向および大きさと、自航台船30の回頭モー
メントとを演算する作用が行われる。When the self-propelled ship 30 is subjected to disturbances of tidal currents and winds,
When the position and orientation of the self-propelled ship 30 change, the first
The calculation means 51 of the position controller 4 detects the position of the self-propelled ship 30 in order to return the self-propelled ship 30 to the original state.
Gyro compass 4 that detects the direction of 9 and self-propelled ship 30
Based on the detection signal from 6, the operation of calculating the direction and magnitude of the thrust required for the self-propelled ship 30 and the turning moment of the self-propelled ship 30 is performed.
【0025】ついで、第2の演算手段52では、複数の
全方向旋回推進機42の現在旋回角度での各推力の大き
さを演算する作用が行われる。各全方向旋回推進機42
の現在旋回角度では、各推力を変化させても前記回頭モ
ーメントが得られない場合、すなわち、回頭モーメント
が得られたか?がNOの場合には、推進機旋回手段によ
り各全方向旋回推進機42の旋回角度を少しだけ調整す
る作用が行われる。Next, the second computing means 52 operates to compute the magnitude of each thrust at the present turning angle of the plurality of omnidirectional turning propulsion machines 42. Each omnidirectional turning propulsion machine 42
At the present turning angle, the turning moment cannot be obtained even if each thrust is changed, that is, the turning moment is obtained? In the case of NO, the propulsion device turning means performs the action of slightly adjusting the turning angle of each omnidirectional turning propulsion device 42.
【0026】このようにして、第2の演算手段52で前
記回頭モーメントが得られるようになった場合、すなわ
ち、回頭モーメントが得られたか?がYESの場合に
は、第3の演算手段53では、自航台船30を現位置に
戻すのに必要な水平移動のための各全方向旋回推進機4
2の推力を求める演算が行われる。In this way, when the second computing means 52 can obtain the turning moment, that is, has the turning moment been obtained? If YES, the omnidirectional turning propulsion unit 4 for the horizontal movement necessary for returning the self-propelled ship 30 to the present position is calculated in the third calculating means 53.
A calculation for obtaining a thrust of 2 is performed.
【0027】第4の演算手段54では、前記第2の演算
手段52と第3の演算手段53で得られた各全方向旋回
推進機42についての推力の加算が行われる。このよう
にして得られた各全方向旋回推進機42の推力を実現す
るように、制御演算装置48内の指令手段から各全方向
旋回推進機42の推力調整手段に指令する作用が行われ
る。The fourth calculating means 54 adds the thrusts of the omnidirectional turning propulsion machines 42 obtained by the second calculating means 52 and the third calculating means 53. In order to realize the thrust of each omnidirectional turning propulsion machine 42 obtained in this way, the commanding means in the control arithmetic unit 48 commands the thrust adjusting means of each omnidirectional turning propulsion machine 42.
【0028】以上の作用により、各全方向旋回推進機4
2は、その推力方向が船体中心Oに向けられるのを基準
状態にして、この基準状態からの各全方向旋回推進機4
2の旋回角度は、極力小さくなるように抑制される。し
たがって、各全方向旋回推進機42から発生する気泡を
含んだ水流は、他の全方向旋回推進機42へ吸いこまれ
ることはない。By the above operation, each omnidirectional turning propulsion unit 4
The reference numeral 2 designates that the thrust direction is directed to the center O of the hull, and each omnidirectional turning propulsion machine 4 from this reference state
The turning angle of 2 is suppressed to be as small as possible. Therefore, the water flow containing bubbles generated from each omnidirectional turning propulsion unit 42 is not sucked into another omnidirectional turning propulsion unit 42.
【0029】各全方向旋回推進機42の推力は、同じ全
方向旋回推進機42へ流入する水流の速さに大きく左右
され、流入速度が大きいほど推力は小さくなるという傾
向があり、また、気泡が全方向旋回推進機42に流入し
ても十分な推力が得られなくなる。しかし、上述のよう
なシステムの採用により各全方向旋回推進機42の生じ
る気泡を含んだ水流が他の全方向旋回推進機42へ流入
するのを防止されるため、各全方向旋回推進機42は、
推力調整手段からの指令に応じて所要の推力を確保でき
るようになり、これにより自航台船30の位置および方
位が適確に保持されるようになる。The thrust of each omnidirectional swivel propulsion machine 42 is greatly influenced by the speed of the water flow flowing into the same omnidirectional swirl propulsion machine 42, and the thrust tends to be smaller as the inflow speed is higher. Even if the gas flows into the omnidirectional turning propulsion device 42, a sufficient thrust cannot be obtained. However, since the water flow containing bubbles generated by each omnidirectional swirl propulsion machine 42 is prevented from flowing into another omnidirectional swirl propulsion machine 42 by adopting the system as described above, each omnidirectional swirl propulsion machine 42 is prevented. Is
The required thrust can be secured in accordance with the command from the thrust adjusting means, whereby the position and azimuth of the self-propelled ship 30 can be held appropriately.
【0030】このようにして、各全方向旋回推進機42
の旋回角度の調整を極力小さくしながら各全方向旋回推
進機42の水力の調整で自航台船30の定点保持が行わ
れ、外乱に対処する応答が迅速に行われる。自航台船3
0の定点保持の制御をしながらボーリング機械13を操
作して海底10の地盤を調査する。その地点の調査が完
了したら前述の図5の要領で他の調査地点に移動して同
様に自航台船30を定点に保持しながら調査を繰り返
す。In this way, each omnidirectional turning propulsion unit 42
While the adjustment of the turning angle is minimized, the fixed point of the self-propelled ship 30 is held by adjusting the hydraulic power of each omnidirectional turning propulsion unit 42, and the response to the disturbance is promptly performed. Self-propelled barge 3
The boring machine 13 is operated while controlling the fixed point maintenance of 0, and the ground of the seabed 10 is investigated. When the survey at that point is completed, the survey is repeated while moving to another survey point in the same manner as shown in FIG.
【0031】つぎに、前記定点保持制御の精度を確認し
たところ、以下のような結果が得られたので、それを説
明する。定点保持制御の精度を確認のための条件とし
て、ボーリングパイプ14を自航台船30の中央に取り
付け、ケーシングパイプ12は、直径1.2mの円形断
面とし、外力を、潮流5kn、風速15m/秒、波高1
mとし、前後に3m(x=−3m)、左右方向に5m
(y=5m)の位置から収束するまでの挙動を求めた。
なお、自航台船30の制御は、潮流方向を検出して自航
台船30の方位を常に潮流方向に向けるため、前記外力
の作用方向は、すべて正面とした。この結果、図7
(a)に示すように40秒足らずで略収束した。Next, when the accuracy of the fixed point holding control was confirmed, the following results were obtained, which will be explained. As a condition for confirming the accuracy of the fixed point holding control, the boring pipe 14 was attached to the center of the self-propelled ship 30, the casing pipe 12 had a circular cross section with a diameter of 1.2 m, and the external force was 5 kn of tidal current and 15 m of wind speed. Second, wave height 1
m, 3m (x = -3m) in front and back, 5m in left and right direction
The behavior from the position (y = 5 m) to the convergence was determined.
Since the control of the self-propelled ship 30 detects the flow direction and always directs the direction of the self-propelled ship 30 to the flow direction, all the acting directions of the external force are in the front direction. As a result, FIG.
As shown in (a), it converged in less than 40 seconds.
【0032】つづいて、目標位置に収束している状態か
ら、波の方向を20度、風の方向を30度ステップ変化
させて、潮流方向の検出誤差と風向の急変の応答性を確
認した。この結果、図7(b)に示すように約50秒で
略収束した。なお、ケーシングパイプ12は、図3に示
すような直径1.2×2.4mの流線形断面とした。Subsequently, from the state of being converged at the target position, the wave direction was changed by 20 ° and the wind direction was changed by 30 ° in steps, and the detection error in the tidal current direction and the responsiveness of the sudden change in the wind direction were confirmed. As a result, as shown in FIG. 7 (b), it converged in about 50 seconds. The casing pipe 12 had a streamline cross section with a diameter of 1.2 × 2.4 m as shown in FIG.
【0033】前記実施例では、図2に示すように、ケー
シングパイプ12を自航台船30の中央に設置した場合
を説明した。しかし、これに限られるものではなく、図
8に示すように、自航台船30の側面にパイプ支持装置
29を設けてケーシングパイプ12を設置することもで
きる。また、図示しないが、自航台船30の船首に設置
するようにしてもよい。ただし、ケーシングパイプ12
の設置位置は、自航台船30の定点保持のための収束時
間が速いこと、ボーリングに必要な資材、機材の設置ス
ペースの自由度が大きいなどの理由から、自航台船30
の中央が最も優れている。In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the case where the casing pipe 12 is installed in the center of the self-propelled ship 30 has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 8, the pipe support device 29 may be provided on the side surface of the self-propelled ship 30 to install the casing pipe 12. Although not shown, it may be installed on the bow of the self-propelled ship 30. However, the casing pipe 12
The installation position of the self-propelled ship 30 is large because the convergence time for maintaining the fixed point of the self-propelled ship 30 is fast, and the flexibility of the installation space for materials and equipment required for boring is large.
The center of is the best.
【0034】前記実施例では、自航台船30の船頭と船
尾の4隅にそれぞれ1個ずつ、計4個の全方向旋回推進
機42が装備されている場合を説明した。しかし、これ
に限られるものではなく、図9に示すように、自航台船
30の船尾の2隅に前方向に推力を有する全方向旋回推
進機42をそれぞれ1個ずつ、船首の中央に左右方向に
推力を有する全方向旋回推進機42を1個、計3個の全
方向旋回推進機42を装備するようにしてもよい。In the above embodiment, the case where the self-propelled ship 30 is equipped with four omnidirectional turning propulsion machines 42, one at each of the four corners of the bow and the stern, has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 9, one omnidirectional turning propulsion unit 42 having thrust in the forward direction is provided at each of the two corners of the stern of the self-propelled ship 30, and is provided at the center of the bow. You may make it equip with one omnidirectional turning propulsion machine 42 which has thrust in a horizontal direction, and may equip three omnidirectional turning propulsion machines 42 in total.
【0035】[0035]
1)本発明は、海面17における定点保持のための位置
制御装置49を具備した自航台船30に、パイプ支持装
置29によりケーシングパイプ12を設置して海底10
の調査をするようにしたので、100m以上の大水深
で、5ノット以上の強潮流の地点を移動しながら海底ボ
ーリング調査を実施する場合、海上設置式や海底着座式
に比較して組立て設置に費用がかからず、極めて安価で
ある。1) In the present invention, the casing pipe 12 is installed by the pipe support device 29 on the self-propelled ship 30 equipped with the position control device 49 for holding the fixed point on the sea surface 17 and the seabed 10 is provided.
Therefore, when conducting a seabed drilling survey at a deep water depth of 100 m or more while moving a strong current of 5 knots or more, it is necessary to assemble and install the seabed compared to the sea-based or seabed-seated type. It is inexpensive and extremely inexpensive.
【0036】2)自航台船30とケーシングパイプ12
の移動が容易であるので、短期間毎に調査地点を移動し
ながらのボーリング調査に適している。2) Self-propelled ship 30 and casing pipe 12
Since it is easy to move, it is suitable for a boring survey while moving the survey point every short period.
【0037】3))自航台船30による装置の簡便な方
法であっても、動揺が極めて小さく、調査精度が高い。
ちなみに、実測によれば、ケーシングパイプ12の傾斜
は大きくても略1.7度であった。3)) Even with the simple method of using the self-propelled ship 30, the shaking is extremely small and the survey accuracy is high.
Incidentally, according to the actual measurement, the inclination of the casing pipe 12 was about 1.7 degrees even if it was large.
【0038】4)自航台船30を係留するための回り止
めワイヤ20を必要としないので、海域を占拠すること
となり、船舶の航行の邪魔になったり、漁業権の侵害な
どの問題がない。4) Since the detent wire 20 for mooring the self-propelled barge 30 is not required, it occupies the sea area, and there are no problems such as hindering the navigation of the ship and infringing fishing rights. .
【図1】本発明による海底地盤調査方法を説明するため
の自航台船30にケーシングパイプ12を設置した状態
の正面図である。FIG. 1 is a front view showing a state where a casing pipe 12 is installed on a self-propelled ship 30 for explaining a method for investigating a seabed according to the present invention.
【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.
【図3】本発明による海底地盤調査方法に使用したケー
シングパイプ12の横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a casing pipe 12 used in the seabed ground survey method according to the present invention.
【図4】本発明による海底地盤調査方法に使用したケー
シングパイプ12とシンカー34との連結状態を示す一
部切り欠いた断面図である。FIG. 4 is a partially cutaway sectional view showing a connected state of the casing pipe 12 and the sinker 34 used in the seabed ground survey method according to the present invention.
【図5】ケーシングパイプ12を調査地点に設置するた
めの作業順序を示した説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a work sequence for installing the casing pipe 12 at a survey point.
【図6】自航台船30の定点保持システムのフローチャ
ートである。FIG. 6 is a flowchart of a fixed point holding system for the self-propelled ship 30.
【図7】(a)は、自航台船30の定点保持システムに
よるケーシングパイプ12の目的地点に収束するまでの
挙動を示す波形図である。(b)は、定点位置にある自
航台船30とケーシングパイプ12に外力が加えられた
ときの定点保持システムによるケーシングパイプ12の
目的地点に収束するまでの挙動を示す波形図である。7 (a) is a waveform diagram showing a behavior of the fixed point holding system of the self-propelled ship 30 until the casing pipe 12 converges to a target point. FIG. (B) is a waveform diagram showing the behavior of the self-propelled ship 30 at the fixed point position and the casing pipe 12 when an external force is applied until the fixed point holding system converges on the destination point of the casing pipe 12.
【図8】ケーシングパイプ12を自航台船30の側面に
設置した例を示す平面図である。8 is a plan view showing an example in which a casing pipe 12 is installed on a side surface of a self-propelled ship 30. FIG.
【図9】自航台船30に3個の全方向旋回推進機42を
具備した例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing an example in which the self-propelled ship 30 is provided with three omnidirectional turning propulsors 42.
【図10】従来の海上ボーリングのための海上足場の異
なる例を示すもので、(a)は、海上設置式、(b)
は、海底着座式、(c)は、船上式の説明図である。FIG. 10 shows different examples of conventional offshore scaffolding for offshore drilling, where (a) is an offshore installation type, and (b) is
[FIG. 3] is an explanation view of a seabed sitting type, and (c) is an illustration of a ship type.
10…海底、11…固定または設置式足場、12…ケー
シングパイプ、13…ボーリング機械、14…ボーリン
グパイプ、15…レグ装置、16…ベース、17…海
面、18…調査船、19…制御装置、20…回り止めワ
イヤ、21…ケーブル、22…アンカーブロック、27
…内側パイプ、28…ホイスト、29…パイプ支持装
置、30…自航台船、31…揚錨船、32…クレーン、
33…呼び込み溝、34…シンカー、35…ブイ、36
…吊り上げワイヤ、37…連結ワイヤ、38…流線翼
部、39…ボールジョイント、40…ボール部、41…
ボール受け部、42…全方向旋回推進機、43…モー
タ、44…駆動装置、45…位置測定装置、46…ジャ
イロコンパス、47…風向風速計、48…制御演算装
置、49…位置制御装置、51…第1の演算手段、52
…第2の演算手段、53…第3の演算手段、54…第4
の演算手段。10 ... sea bottom, 11 ... fixed or installed scaffolding, 12 ... casing pipe, 13 ... boring machine, 14 ... boring pipe, 15 ... leg device, 16 ... base, 17 ... sea surface, 18 ... research ship, 19 ... control device, 20 ... Detent wire, 21 ... Cable, 22 ... Anchor block, 27
... inner pipe, 28 ... hoist, 29 ... pipe support device, 30 ... self-propelled barge, 31 ... lifting anchor, 32 ... crane,
33 ... introduction groove, 34 ... sinker, 35 ... buoy, 36
... Lifting wire, 37 ... Connecting wire, 38 ... Streamline wing section, 39 ... Ball joint, 40 ... Ball section, 41 ...
Ball receiving part, 42 ... Omnidirectional turning propulsion device, 43 ... Motor, 44 ... Driving device, 45 ... Position measuring device, 46 ... Gyro compass, 47 ... Wind direction anemometer, 48 ... Control computing device, 49 ... Position control device, 51 ... First computing means, 52
... second computing means, 53 ... third computing means, 54 ... fourth
Calculation means.
Claims (6)
制御装置49を具備した自航台船30に、パイプ支持装
置29によりケーシングパイプ12を設置して海底10
の調査をするようにしたことを特徴とする海底地盤調査
方法。1. A seabed 10 is provided by installing a casing pipe 12 by a pipe supporting device 29 on a self-propelled ship 30 equipped with a position control device 49 for holding a fixed point on the sea surface 17.
The method for surveying the seabed is characterized in that
ー34を、上方にブイ35を具備したものを利用するよ
うにした請求項1記載の海底地盤調査方法。2. The seabed ground survey method according to claim 1, wherein the casing pipe 12 is provided with a sinker 34 at a lower end thereof and a buoy 35 at an upper portion thereof.
方向旋回推進機42が装備されているものを利用するよ
うにした請求項1または2記載の海底地盤調査方法。3. The seabed ground survey method according to claim 1 or 2, wherein the self-propelled ship 30 is equipped with a plurality of omnidirectional turning propulsion units 42 on its bow and stern.
れモータ43に連結され、これらのモータ43は、位置
測定装置45、ジャイロコンパス46、風向風速計4
7、制御演算装置48からなる位置制御装置49により
自動定点保持されるようになっているものを利用するよ
うにした請求項3記載の海底地盤調査方法。4. A plurality of omnidirectional turning propulsion machines 42 are respectively connected to motors 43, and these motors 43 include a position measuring device 45, a gyro compass 46, and an anemometer 4.
7. The seabed ground survey method according to claim 3, wherein a position control device 49 including a control calculation device 48 is used to automatically hold a fixed point.
の全方向旋回推進機42の各推力の方向および大きさを
調整して自航台船30の位置および方位を保持できるよ
うに、制御演算装置48に、第1の演算手段51、第2
の演算手段52、第3の演算手段53、第4の演算手段
54を内蔵し、前記第1の演算手段51は、自航台船3
0の位置測定装置45とジャイロコンパス46からの検
出信号に基づき、自航台船30の定点保持に必要な推力
の方向および大きさならびに回頭モーメントを演算する
機能を有し、前記第2の演算手段52は、前記第1の演
算手段51で求められた回頭モーメントを得るための各
全方向旋回推進機42の現在旋回角度での各推力を演算
する機能を具備し、そして、各全方向旋回推進機42の
現在旋回角度では、第2の演算手段52で上記回頭モー
メントが得られない場合に、各全方向旋回推進機42の
現在旋回角度が、この全方向旋回推進機42に付設され
た前記推進機旋回手段によって少しだけ調整されるよう
になっており、前記第3の演算手段53は、前記第2の
演算手段52で上記回頭モーメントが得られるようにな
った場合に、自航台船30の所要の水平移動を行うため
の各全方向旋回推進機42の推力を演算する機能を具備
し、前記第4の演算手段54は、前記第2の演算手段5
2と第3の演算手段53でそれぞれ求められた各全方向
旋回推進機42の推力の加算を行う機能を備えており、
この第4の演算手段54で求められた各全方向旋回推進
機42の推力を実現するように、各全方向旋回推進機4
2に付設された推力調整手段へ、前記制御演算装置48
内の指令手段から指令が送られるようになっていること
を特徴とする請求項3記載の海底地盤調査方法。5. The control arithmetic unit 48 adjusts the directions and magnitudes of the thrusts of the plurality of omnidirectional turning propulsion units 42 according to the external disturbance so that the position and direction of the self-propelled ship 30 can be maintained. The control arithmetic unit 48 includes a first arithmetic unit 51 and a second arithmetic unit.
The calculation means 52, the third calculation means 53, and the fourth calculation means 54 are built in, and the first calculation means 51 is the self-propelled ship 3
Based on detection signals from the position measuring device 45 and the gyro compass 46 of 0, it has a function of calculating the direction and magnitude of the thrust necessary for holding the fixed point of the self-propelled ship 30 and the turning moment, and the second calculation The means 52 has a function of calculating each thrust at each current turning angle of each omnidirectional turning propulsion unit 42 for obtaining the turning moment obtained by the first calculating means 51, and each omnidirectional turning With the current turning angle of the propulsion unit 42, when the second turning means 52 cannot obtain the turning moment, the current turning angle of each omnidirectional turning propulsion unit 42 is attached to the omnidirectional turning propulsion unit 42. It is adapted to be slightly adjusted by the propulsion device turning means, and the third calculating means 53 is self-propelled when the second calculating means 52 can obtain the turning moment. And a function for calculating the thrust of the omnidirectional pivot propulsion devices 42 for performing the required horizontal movement of the ship 30, the fourth calculating means 54, the second arithmetic unit 5
It has a function of adding the thrusts of the omnidirectional turning propulsion units 42 respectively obtained by the second and third calculating means 53,
Each omnidirectional turning propulsion unit 4 is configured so that the thrust of each omnidirectional turning propulsion unit 42 obtained by the fourth calculating means 54 is realized.
2 to the thrust adjusting means attached to the control arithmetic unit 48.
The seabed ground survey method according to claim 3, characterized in that a command is sent from the command means inside.
動して設置するために、ケーシングパイプ12を揚錨船
31のクレーン32により吊り下げ、調査地点まで曳航
し、調査地点に到着したら、クレーン32によりケーシ
ングパイプ12を繰り出して略垂直に建て込み、このケ
ーシングパイプ12を自航台船30のパイプ支持装置2
9に連結し、自航台船30を自動定点保持しながらボー
リング機械13を駆動し、ボーリングパイプ14で海底
10を掘削してボーリング調査を行うようにした請求項
1、2、3、4または5記載の海底地盤調査方法。6. The casing pipe 12 is hung by a crane 32 of an anchorage ship 31 in order to move and install the casing pipe 12 to a survey point, and the vessel is towed to the survey point, and when it arrives at the survey point, the crane 32 is used. The casing pipe 12 is paid out and built up substantially vertically, and the casing pipe 12 is attached to the pipe support device 2 of the self-propelled ship 30.
9. The boring machine 13 is driven while the self-propelled ship 30 is held at an automatic fixed point, and the seabed 10 is excavated by the boring pipe 14 to perform a boring survey. The seabed ground survey method described in 5.
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