JPH10181691A - 定点保持制御装置 - Google Patents
定点保持制御装置Info
- Publication number
- JPH10181691A JPH10181691A JP34352796A JP34352796A JPH10181691A JP H10181691 A JPH10181691 A JP H10181691A JP 34352796 A JP34352796 A JP 34352796A JP 34352796 A JP34352796 A JP 34352796A JP H10181691 A JPH10181691 A JP H10181691A
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- Japan
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- barge
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- resultant force
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Abstract
(57)【要約】
【課題】係留策を用いることなく、安定して台船を定点
保持させることができる定点保持制御装置を提供する。 【解決手段】ＧＰＳ衛星４からの信号を測位システム１
１で解析して得られる現在位置およびジャイロコンパス
５で得られる現在方位に基づいて偏差演算部１２で目標
位置および目標方位に対する偏差を求め、この偏差に基
づいて合力演算部１３で台船に設けられた複数の全旋回
式推進器で発生させる推力の合力および回頭モーメント
の合力を求め、これら推力の合力および回頭モーメント
の合力に基づいて推力配分演算部１４で複数の全旋回式
推進器それぞれの推力および向きを求め、求められた推
力および向きに基づいて作動指令演算部１５で複数の全
旋回式推進器への指令信号を求め、求められた各指令信
号により駆動装置６が複数の全旋回式推進器を駆動す
る。
保持させることができる定点保持制御装置を提供する。 【解決手段】ＧＰＳ衛星４からの信号を測位システム１
１で解析して得られる現在位置およびジャイロコンパス
５で得られる現在方位に基づいて偏差演算部１２で目標
位置および目標方位に対する偏差を求め、この偏差に基
づいて合力演算部１３で台船に設けられた複数の全旋回
式推進器で発生させる推力の合力および回頭モーメント
の合力を求め、これら推力の合力および回頭モーメント
の合力に基づいて推力配分演算部１４で複数の全旋回式
推進器それぞれの推力および向きを求め、求められた推
力および向きに基づいて作動指令演算部１５で複数の全
旋回式推進器への指令信号を求め、求められた各指令信
号により駆動装置６が複数の全旋回式推進器を駆動す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海上工事に使用さ
れる作業用台船で用いられる定点保持制御装置に関す
る。
れる作業用台船で用いられる定点保持制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、海底土質の調査や橋梁工事等
を海上で行うときは、掘削用のボーリング装置などを備
えた専用の作業用台船をチェーンなどを用いて海上に係
留し、工事時点において定点保持させて作業することが
一般的である。
を海上で行うときは、掘削用のボーリング装置などを備
えた専用の作業用台船をチェーンなどを用いて海上に係
留し、工事時点において定点保持させて作業することが
一般的である。
【０００３】例えば、図６に示されるような海底掘削作
業においては、チェーンからなる係留索１０２を用いて
作業用台船１０１を工事地点に係留し、掘削装置１０３
によって掘削作業を行っている
業においては、チェーンからなる係留索１０２を用いて
作業用台船１０１を工事地点に係留し、掘削装置１０３
によって掘削作業を行っている
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】係留索により作業用台
船を係留する方法では、工事を開始する前の係留作業に
長時間を要し、しかも工事終了後に係留索を揚収するた
めの時間をさらに必要とするため、工事を効率よく行う
ことができないという問題がある。また、作業用台船に
係留索や係留策を投入および揚収するための装置を装備
しておかなければならない。
船を係留する方法では、工事を開始する前の係留作業に
長時間を要し、しかも工事終了後に係留索を揚収するた
めの時間をさらに必要とするため、工事を効率よく行う
ことができないという問題がある。また、作業用台船に
係留索や係留策を投入および揚収するための装置を装備
しておかなければならない。
【０００５】しかも、潮流等の影響を受けやすいため作
業用台船を安定して定点保持させることが困難である。
本発明は、係留策を用いることなく、安定して台船を定
点保持させることができる定点保持制御装置を提供する
ことを目的とする。
業用台船を安定して定点保持させることが困難である。
本発明は、係留策を用いることなく、安定して台船を定
点保持させることができる定点保持制御装置を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は台船の少なくとも船首および船尾の左右両
舷にそれぞれ全旋回式推進器を設け、これらの全旋回式
推進器を制御することにより台船を定点保持するように
したものである。
め、本発明は台船の少なくとも船首および船尾の左右両
舷にそれぞれ全旋回式推進器を設け、これらの全旋回式
推進器を制御することにより台船を定点保持するように
したものである。
【０００７】さらに詳しくは、本発明の定点保持制御装
置は台船の少なくとも船首および船尾の左右両舷にそれ
ぞれ設けられた複数の全旋回式推進器と、入力される台
船の現在位置および現在方位に基づいて台船の目標位置
および目標方位に対する偏差を求める手段と、この手段
により求められた偏差に基づいて複数の全旋回式推進器
で発生させる推力の合力および回頭モーメントの合力を
求める手段と、この手段により求められた推力の合力お
よび回頭モーメントの合力に基づいて複数の全旋回式推
進器の各々の推力および向きを求める手段と、この手段
により求められた推力および向きに基づいて複数の全旋
回式推進器を駆動する手段とからなる。
置は台船の少なくとも船首および船尾の左右両舷にそれ
ぞれ設けられた複数の全旋回式推進器と、入力される台
船の現在位置および現在方位に基づいて台船の目標位置
および目標方位に対する偏差を求める手段と、この手段
により求められた偏差に基づいて複数の全旋回式推進器
で発生させる推力の合力および回頭モーメントの合力を
求める手段と、この手段により求められた推力の合力お
よび回頭モーメントの合力に基づいて複数の全旋回式推
進器の各々の推力および向きを求める手段と、この手段
により求められた推力および向きに基づいて複数の全旋
回式推進器を駆動する手段とからなる。
【０００８】このように本発明では、複数の全旋回式推
進器が常に台船の偏差をなくすような推力を発生させて
台船を航行させることにより、係留索を用いることなく
台船を目標位置および目標方位に定点保持することが可
能となる。この場合、潮流などにより台船が移動しても
その偏位をなくすように台船を航行させるので、常に安
定した定点保持が保たれる。
進器が常に台船の偏差をなくすような推力を発生させて
台船を航行させることにより、係留索を用いることなく
台船を目標位置および目標方位に定点保持することが可
能となる。この場合、潮流などにより台船が移動しても
その偏位をなくすように台船を航行させるので、常に安
定した定点保持が保たれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る掘削用台船の構成を示す側面図である。この掘削用台
船１は海底土質の調査等のために定点保持を行いつつ海
底掘削装置７により掘削工事を行うためのものであり、
四台の全旋回式推進器２が船首および船尾の左右両舷に
各一台ずつ装備されている。
る掘削用台船の構成を示す側面図である。この掘削用台
船１は海底土質の調査等のために定点保持を行いつつ海
底掘削装置７により掘削工事を行うためのものであり、
四台の全旋回式推進器２が船首および船尾の左右両舷に
各一台ずつ装備されている。
【００１０】これら全旋回式推進器２は、各々に対応し
て船首および船尾の左右両舷に設けられている四台の駆
動装置６によって駆動され、掘削用台船１を定点保持さ
せるものである。各駆動装置６は、定点保持制御装置３
から入力される各全旋回式推進器２のプロペラ回転数、
プロペラ翼角および旋回角度（向き）を示す指令信号に
基づいて各全旋回式推進器２を駆動する。
て船首および船尾の左右両舷に設けられている四台の駆
動装置６によって駆動され、掘削用台船１を定点保持さ
せるものである。各駆動装置６は、定点保持制御装置３
から入力される各全旋回式推進器２のプロペラ回転数、
プロペラ翼角および旋回角度（向き）を示す指令信号に
基づいて各全旋回式推進器２を駆動する。
【００１１】定点保持制御装置３は、予め掘削用台船１
の目標地点および目標方位が入力されており、ＧＰＳ衛
星４から受信した信号を所定の測位システムで解析して
得られる自船の位置信号およびジャイロコンパス５によ
って得られる自船の方位信号に基づいて、掘削用台船１
が前述した目標地点および目標方位において定点保持さ
れるように所定周期で各駆動装置６へ指令信号を出力す
る。
の目標地点および目標方位が入力されており、ＧＰＳ衛
星４から受信した信号を所定の測位システムで解析して
得られる自船の位置信号およびジャイロコンパス５によ
って得られる自船の方位信号に基づいて、掘削用台船１
が前述した目標地点および目標方位において定点保持さ
れるように所定周期で各駆動装置６へ指令信号を出力す
る。
【００１２】図２は、この定点保持制御装置３の具体的
な構成を示すブロック図である。同図に示されるよう
に、定点保持制御装置３は偏差演算部１２、合力演算部
１３、推力配分演算部１４、作動指令演算部１５および
指令出力部１６により構成されている。
な構成を示すブロック図である。同図に示されるよう
に、定点保持制御装置３は偏差演算部１２、合力演算部
１３、推力配分演算部１４、作動指令演算部１５および
指令出力部１６により構成されている。
【００１３】以下、定点保持装置３の動作について具体
的に説明するが、ここでは掘削用台船１は操縦者の操縦
により既に掘削地点に到達しているものとする。まず、
ＧＰＳ衛星４からの信号を掘削用台船１に搭載された測
位システム１１が解析して得られる掘削用台船１の位置
信号（Ｘ，Ｙ）と、ジャイロコンパス５によって得られ
る掘削用台船１の方位信号ψとが偏差演算部１２に入力
される。なお、位置信号（Ｘ，Ｙ）は適当な電波灯台か
らの信号を受信することによって取得したり、適当な基
準地点からの距離を測定するレーザ距離計からの信号を
受信して取得するようにしてもよく、また方位信号ψは
磁石（コンパス）を用いて得るようにしてもよい。
的に説明するが、ここでは掘削用台船１は操縦者の操縦
により既に掘削地点に到達しているものとする。まず、
ＧＰＳ衛星４からの信号を掘削用台船１に搭載された測
位システム１１が解析して得られる掘削用台船１の位置
信号（Ｘ，Ｙ）と、ジャイロコンパス５によって得られ
る掘削用台船１の方位信号ψとが偏差演算部１２に入力
される。なお、位置信号（Ｘ，Ｙ）は適当な電波灯台か
らの信号を受信することによって取得したり、適当な基
準地点からの距離を測定するレーザ距離計からの信号を
受信して取得するようにしてもよく、また方位信号ψは
磁石（コンパス）を用いて得るようにしてもよい。
【００１４】偏差演算部１２は、位置信号（Ｘ，Ｙ）お
よび方位信号ψを時間微分して速度（ｕ，ｖ）および回
頭角速度ｒを算出し、さらに位置信号（Ｘ，Ｙ）、方位
信号ψ、速度（ｕ，ｖ）および回頭角速度ｒと、予め掘
削地点に応じて入力される目標位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）およ
び目標方位ψ0 とに基づいて、現在位置と目標位置との
偏差を求めて合力演算部１３に出力する。なお、速度
（ｕ，ｖ）および回頭角速度ｒは速度計等により別途計
測するようにしてもよい。
よび方位信号ψを時間微分して速度（ｕ，ｖ）および回
頭角速度ｒを算出し、さらに位置信号（Ｘ，Ｙ）、方位
信号ψ、速度（ｕ，ｖ）および回頭角速度ｒと、予め掘
削地点に応じて入力される目標位置（Ｘ0 ，Ｙ0 ）およ
び目標方位ψ0 とに基づいて、現在位置と目標位置との
偏差を求めて合力演算部１３に出力する。なお、速度
（ｕ，ｖ）および回頭角速度ｒは速度計等により別途計
測するようにしてもよい。
【００１５】合力演算部１３は、偏差演算部１２から入
力された偏差に基づいて、掘削用台船１を目標位置およ
び目標方位に保つために四台の全旋回式推進器２が一体
として発生すべき掘削用台船１の前後方向の推力の合力
ＫX 、左右方向の推力の合力ＫY および回頭モーメント
の合力ＫN と次式を用いて算出して推力配分演算部１４
に出力する。なお、ＫPX，ＫPY，ＫPN，ＫDX，ＫDY，Ｋ
DN，ＫIX，ＫIY，ＫINはそれぞれ掘削用台船１の特性等
に応じて合力演算部１３に別途入力される制御定数であ
る。
力された偏差に基づいて、掘削用台船１を目標位置およ
び目標方位に保つために四台の全旋回式推進器２が一体
として発生すべき掘削用台船１の前後方向の推力の合力
ＫX 、左右方向の推力の合力ＫY および回頭モーメント
の合力ＫN と次式を用いて算出して推力配分演算部１４
に出力する。なお、ＫPX，ＫPY，ＫPN，ＫDX，ＫDY，Ｋ
DN，ＫIX，ＫIY，ＫINはそれぞれ掘削用台船１の特性等
に応じて合力演算部１３に別途入力される制御定数であ
る。
【００１６】 ＦX ＝ＫPX（Ｘ−Ｘ0 ）＋ＫDX・ｕ＋ＫIX∫（Ｘ−Ｘ0 ）ｄｔ …（１） ＦY ＝ＫPY（Ｙ−Ｙ0 ）＋ＫDY・ｖ＋ＫIY∫（Ｙ−Ｙ0 ）ｄｔ …（２） ＦN ＝ＫPN（ψ−ψ0 ）＋ＫDN・ｒ＋ＫIN∫（ψ−ψ0 ）ｄｔ …（３） 推力配分演算部１４は、合力演算部１３から入力された
合力ＫX ，ＫY ，ＫNを満足するような各全旋回式推進
器２の推力を算出し、作動指令演算部１５に出力する。
合力ＫX ，ＫY ，ＫNを満足するような各全旋回式推進
器２の推力を算出し、作動指令演算部１５に出力する。
【００１７】作動指令演算部１５は、推力配分演算部１
４で算出された各全旋回式推進器２の推力に基づいて、
各全旋回式推進器２のプロペラ回転数、プロペラ翼角お
よび旋回角度（向き）を算出し、これらの値に応じた各
指令信号を指令出力部１６に出力する。
４で算出された各全旋回式推進器２の推力に基づいて、
各全旋回式推進器２のプロペラ回転数、プロペラ翼角お
よび旋回角度（向き）を算出し、これらの値に応じた各
指令信号を指令出力部１６に出力する。
【００１８】指令出力部１６は、作動指令演算部１５か
ら出力された各指令信号を対応する各駆動装置６にそれ
ぞれ出力し、各駆動装置６は指令出力部１６から入力さ
れた指令信号に応じて各全旋回式推進器２を駆動する。
ら出力された各指令信号を対応する各駆動装置６にそれ
ぞれ出力し、各駆動装置６は指令出力部１６から入力さ
れた指令信号に応じて各全旋回式推進器２を駆動する。
【００１９】この結果、掘削用台船１はこれら全旋回式
推進器２の推力で偏差がなくなるように航行する。従っ
て、所定周期毎に目標位置および目標方位に対する偏差
を求めて、同様の処理を行うことにより、各全旋回式推
進器２は常に掘削用台船１の偏差をなくすような推力を
発生させるので、作業用台船を目標位置および目標方位
に定点保持することが可能となる。
推進器２の推力で偏差がなくなるように航行する。従っ
て、所定周期毎に目標位置および目標方位に対する偏差
を求めて、同様の処理を行うことにより、各全旋回式推
進器２は常に掘削用台船１の偏差をなくすような推力を
発生させるので、作業用台船を目標位置および目標方位
に定点保持することが可能となる。
【００２０】次に、図３〜図５を参照して上記実施形態
と同様の構成の作業用台船が実際に潮流および風が作用
する条件下において定点保持を行った場合について説明
する。なお、この作業用台船は海上での橋梁工事、すな
わち搭載した橋桁ブロックを架設地点まで運搬し、この
架設地点で定点保持を行いつつ搭載したブロックをクレ
ーンで吊り上げて橋を建造する工事に使用されるもので
あり、上述した掘削用台船１と同様の全旋回式推進器
２、定点保持制御装置３、ジャイロコンパス５、駆動装
置６を備えているものとする。
と同様の構成の作業用台船が実際に潮流および風が作用
する条件下において定点保持を行った場合について説明
する。なお、この作業用台船は海上での橋梁工事、すな
わち搭載した橋桁ブロックを架設地点まで運搬し、この
架設地点で定点保持を行いつつ搭載したブロックをクレ
ーンで吊り上げて橋を建造する工事に使用されるもので
あり、上述した掘削用台船１と同様の全旋回式推進器
２、定点保持制御装置３、ジャイロコンパス５、駆動装
置６を備えているものとする。
【００２１】図３は定点保持中の作業台船の動き（軌跡
および方位変化）を示したものであり、縦軸および横軸
はそれぞれ作業用台船の左右方向および前後方向の偏位
を表し、Ａ〜Ｄはそれぞれ橋桁フックを吊り上げるため
のフックポイントを表している。
および方位変化）を示したものであり、縦軸および横軸
はそれぞれ作業用台船の左右方向および前後方向の偏位
を表し、Ａ〜Ｄはそれぞれ橋桁フックを吊り上げるため
のフックポイントを表している。
【００２２】この場合、目標地点を（Ｘ，Ｙ）＝（０，
０）、目標方位を１５５．５度（図において上向き）と
して、潮流が作業用台船に対して斜め４５°に毎時２ｋ
ｍ、風が正面に３ｍ／ｓの条件における作業用台船の動
きが５０秒間隔で記録されており、同図に示されるよう
に作業用台船の船体中心の移動軌跡および船体の姿勢に
はほとんど変化がなく安定した定点保持がなされてい
る。
０）、目標方位を１５５．５度（図において上向き）と
して、潮流が作業用台船に対して斜め４５°に毎時２ｋ
ｍ、風が正面に３ｍ／ｓの条件における作業用台船の動
きが５０秒間隔で記録されており、同図に示されるよう
に作業用台船の船体中心の移動軌跡および船体の姿勢に
はほとんど変化がなく安定した定点保持がなされてい
る。
【００２３】また、図４は各フックポイントＡ〜Ｄの動
きを拡大して示したもので、縦軸および横軸は同様に作
業用台船の左右方向および前後方向の偏位を表してい
る。同図に示されるように各フックポイントは全て半径
２．５ｍの円内に精度よく保持されている。
きを拡大して示したもので、縦軸および横軸は同様に作
業用台船の左右方向および前後方向の偏位を表してい
る。同図に示されるように各フックポイントは全て半径
２．５ｍの円内に精度よく保持されている。
【００２４】さらに、図４は各フックポイントＡ〜Ｄの
動きの時刻変化を示しており、横軸は時間、縦軸は偏位
を示している。同図に示されるように各フックポイント
の位置は時間的にも大きく変化していない。
動きの時刻変化を示しており、横軸は時間、縦軸は偏位
を示している。同図に示されるように各フックポイント
の位置は時間的にも大きく変化していない。
【００２５】以上述べたとおり、この作業用台船では潮
流や風の影響を受けることなく安定した定点保持がなさ
れることが分かる。従って、工事の際に従来の係留作業
のような余分な時間を必要としないので、工事の時間短
縮および効率化を図ることができ、結果として工事に要
する費用も削減される。
流や風の影響を受けることなく安定した定点保持がなさ
れることが分かる。従って、工事の際に従来の係留作業
のような余分な時間を必要としないので、工事の時間短
縮および効率化を図ることができ、結果として工事に要
する費用も削減される。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、台
船の少なくとも船首および船尾の左右両舷に設けた全旋
回式推進器を制御することにより、係留索を用いること
なく台船を安定して定点保持させることが可能となる。
船の少なくとも船首および船尾の左右両舷に設けた全旋
回式推進器を制御することにより、係留索を用いること
なく台船を安定して定点保持させることが可能となる。
【図１】本発明の一実施形態に係る掘削用台船の構成を
示す側面図
示す側面図
【図２】図１における定点保持制御装置の構成を示すブ
ロック図
ロック図
【図３】同実施形態と同様構成の作業用台船における定
点保持の例を示す図
点保持の例を示す図
【図４】図３における各フックポイントの部分を拡大し
て示す図
て示す図
【図５】図３における各フックポイントの動きの時刻変
化を示す図を
化を示す図を
【図６】従来の作業用台船による作業を説明するための
図
図
【符号の説明】 １…掘削用台船 ２…全旋回式推進器 ３…定点保持制御装置 ４…ＧＰＳ衛星 ５…ジャイロコンパス ６…駆動装置 ７…海底掘削装置 １１…測位システム １２…偏差演算部 １３…合力演算部 １４…推力配分演算部 １５…作動指令演算部 １６…指令出力部 Ａ〜Ｄ…フックポイント
Claims (2)
- 【請求項１】台船の少なくとも船首および船尾の左右両
舷にそれぞれ全旋回式推進器を設け、これらの全旋回式
推進器を制御することにより該台船を定点保持するよう
にしたことを特徴とする定点保持制御装置。 - 【請求項２】台船の少なくとも船首および船尾の左右両
舷にそれぞれ設けられた複数の全旋回式推進器と、 入力される前記台船の現在位置および現在方位に基づい
て前記台船の目標位置および目標方位に対する偏差を求
める手段と、 この手段により求められた偏差に基づいて前記複数の全
旋回式推進器で発生させる推力の合力および回頭モーメ
ントの合力を求める手段と、 この手段により求められた推力の合力および回頭モーメ
ントの合力に基づいて前記複数の全旋回式推進器の各々
の推力および向きを求める手段と、 この手段により求められた推力および向きに基づいて前
記複数の全旋回式推進器を駆動する手段とを備えたこと
を特徴とする定点保持制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34352796A JPH10181691A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 定点保持制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34352796A JPH10181691A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 定点保持制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10181691A true JPH10181691A (ja) | 1998-07-07 |
Family
ID=18362212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34352796A Pending JPH10181691A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 定点保持制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10181691A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002173086A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 洋上プラットフォームの制御方法 |
| JP2002173079A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 洋上プラットフォームにおける推進用アクチュエータの容量推定方法 |
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-
1996
- 1996-12-24 JP JP34352796A patent/JPH10181691A/ja active Pending
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