KR102557243B1 - 계선삭 감시 시스템, 계선 관리 시스템, 계선삭 감시 방법, 및 계선 관리 방법 - Google Patents

Abstract

선박(1)이 계선삭(30)을 사용하여 잔교(2)에 계선되었을 때에 계선삭(30)을 구성하는 섬유 로프의 신장률 βm을 검출하는 신장률 검출 장치(20)와, 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm, βm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출하는 제어 장치(43)를 구비하여 계선삭 감시 시스템을 구성한다. 이에 의해, 비교적 간단한 구성으로, 계선삭을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 어느 경우에서도 상시로 계선삭의 장력을 검지하고, 계선삭의 파단을 예측 및 회피한다.

Description

계선삭 감시 시스템, 계선 관리 시스템, 계선삭 감시 방법, 및 계선 관리 방법

본 발명은 선박을 섬유 로프로 구성된 계선삭으로 잔교 등에 계선할 때에 사용되는, 계선삭 감시 시스템, 계선 관리 시스템, 계선삭 감시 방법, 및 계선 관리 방법에 관한 것이다.

외항선이나 내항선 등의 비교적 큰 선박에 있어서는, 선박을 잔교나 안벽 등의 육상측에 계선할 때에 방현재를 선박과 육상측 사이에 배치하고, 선박측의 계선삭의 선단의 고리을 잔교측의 계선용 부재(비트 등)에 걸고, 계선삭을 계선용 기기(무어링 윈치 등)로 권취함으로써 선박을 육상측에 계선하고 있다.

이 계선되어 있는 선박은 조수의 간만이나 선박의 적하의 하역 상태의 변화에 따라 부침한다. 그 때문에, 이 계선삭의 장력은 파도를 받는 선체의 동요에 의한 영향뿐만 아니라, 기상·해상의 변화나 조류의 변화나 근처를 항행하는 선박으로부터의 파도 등의 다양한 영향도 받는다. 그 때문에, 계선 시의 각 계선삭의 장력뿐만 아니라, 이들의 변화에 대응하여 계선삭의 장력을 실시간으로 감시할 필요가 있다.

이 선박의 계선에 있어서는, 계선삭으로서 일반적으로 섬유 로프가 사용되고 있고, 이 섬유 로프에 과대한 하중이 가해져서 파단되면 선박이 이동하거나, 잔교 등에 충돌하거나, 잔교 등으로부터 이격되어서 표류하거나 한다. 또한, 이 섬유 로프에서는 신장량과 장력의 관계에 히스테리시스에 더하여 경년 변화에 따른 열화가 있기 때문에, 계선삭의 파단 하중이나 탄성률의 추정이 어려워, 계선 상태와 선체 운동과 계선삭의 파단의 관계의 예측이 어렵다는 문제가 있다.

그 때문에, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-109686호 공보 및 일본 특허 공개 2005-153595호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 계선삭의 장력을 검출하여 파단 사고를 미연에 방지하기 위해서, 예를 들어 계류삭(또는 계선삭)의 중간부가 접촉하는 롤러 등의 중간 접촉부에 작용하는 하중을 검출하고, 이 하중으로부터 계류삭의 장력을 추정하거나, 예를 들어 일본 특허 공개 2005-153595호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 권취 드럼에 마련한 변형 게이지 등으로 계선삭의 장력을 검출하거나, 예를 들어 일본 특허 공개 2002-211478호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 계선 윈치의 핸드식 브레이크의 텐션바에 장착한 로드셀에 의해, 계선 후의 계선삭의 장력을 검출하거나 하고 있다.

이 로드셀에 의한 계선삭의 장력 검출에서는, 핸드식 브레이크로 계선삭의 권취 드럼이 고정되어 있을 때에만 계측할 수 있고, 계선삭의 감기 시나 되감기 시에는 계측할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 1(일본 특허 공개 평10-109686호 공보)의 구성에서는 계선삭 취급상의 제약이 있는 데다가, 계선삭 직경이나 경도 및 입사각에 따라서도 부하 변동이 일어난다고 하는 문제가 있다.

또한, 예를 들어 일본 특허 공개 평07-232693호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 육상측에 있어서의 계선삭의 장력 측정 장치로서, 기지의 돌핀의 각 훅에 설치된 장력 센서(변형 게이지)로부터 얻는 것도 있다. 이 경우에는 장력 센서가 기지나 잔교의 육상측에 마련되어 있기 때문에, 일반적으로 선박측에 마련되는 계선삭 감시 시스템에 데이터를 송신할 필요가 있다. 이 경우에는, 이들 장력 측정 장치가 없는 잔교 등에서는 사용할 수 없다는 문제가 있다.

일본 특허 공개 평10-109686호 공보 일본 특허 공개 2005-153595호 공보 일본 특허 공개 2002-211478호 공보 일본 특허 공개 평07-232693호 공보

본 발명은 상술한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 비교적 간단한 구성으로, 계선삭을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 어느 경우에 있어서도 상시로 계선삭의 장력을 검지할 수 있고, 계선삭의 파단을 예측 및 회피할 수 있는 계선삭 감시 시스템, 계선 관리 시스템, 계선삭 감시 방법, 및 계선 관리 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계선삭 감시 시스템은, 선박을 계선하고 있는 계선삭을 구성하는 섬유 로프의 신장률을 검출하는 신장률 검출 장치와, 상기 신장률 검출 장치의 검출값으로부터 상기 계선삭의 장력을 산출하는 제어 장치를 구비하여 구성된다.

이 구성에 의하면, 섬유 로프로 구성되는 계선삭에 가해지는 장력(하중)으로부터가 아니라, 미리 설정된 신장률(신율)과 장력의 관계로부터, 혹은 직전에 얻어진 신장률과 장력의 관계에 기초하여 신장률 검출 장치의 검출값으로부터 계선삭의 장력을 산출하므로, 계선 작업 중, 계선 작업 종료 시뿐만 아니라, 한창 계선하고 있는 중에 있어서의 계선삭의 장력을 산출할 수 있다. 이에 의해, 각 계선삭의 장력을 감시하면서 계선 작업을 행할 수 있으므로, 무어링 윈치 등의 계선용 기기를 조작 또는 제어하여 각 계선삭의 장력을 보다 적정한 장력으로 조정하면서, 효율적으로 계선 작업을 행할 수 있게 된다.

또한, 이 신장률 검출 장치에서는, 계선삭에 있어서 신장률 검출 장치의 검출부가 있는 특정한 측정 대상 부분의 신장률을 검출할 수 있으므로, 그 측정 대상 부분의 장력을 산출할 수 있게 된다. 그 때문에, 계선용 기기로부터 갑판 상의 계선용 부재(볼라드, 무어링 홀 등)를 경유하여, 육지측의 계선용 부재(비트, 돌핀 등)에 접속되는 계선삭의 각 부분에 있어서의 장력을 측정할 수 있다. 그 때문에, 계선용 부재에 의한 계선력의 분담의 영향을 고려하여, 보다 정밀도 좋게 장력을 계측할 수 있게 된다.

또한, 계선삭에 검출부를 마련하고 있으므로 육상측에서의 계선삭의 장력 측정의 필요가 없어져서, 미리 신장률과 장력의 관계가 얻어져 있으면, 선내측만의 신장률 검출 장치와 제어 장치로 계선삭의 장력 감시를 할 수 있기 때문에 잔교측의 설비에 관계하지 않으므로, 계선삭의 장력 측정의 장치가 없는 잔교 등에 계선하더라도 계선 시(계선 작업 중, 계선 작업 완료 시, 계선 중)에 있어서의 계선삭의 장력 감시가 가능하게 된다.

상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 신장률 검출 장치의 검출값, 또는 상기 검출값으로부터 산출된 상기 계선삭의 장력에 관계하는 산출값이, 미리 설정되는 경보값(역치)을 초과한 경우에 경보를 출력하거나 또는 신호를 출력하는 것 중 어느 것을 행하도록 상기 제어 장치가 구성되어 있으면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

이 신장률 검출 장치에서는, 계선 중이어도 실시간으로 장력을 검출할 수 있으므로, 조수의 간만, 선박의 하역 상태, 기상·해상이나 조류 등의 외란의 변화에 추종하여 변화하는 장력에 대하여, 계선 중의 실시간의 검출값 또는 산출값에 기초하여 경보를 출력하거나 또는 신호를 출력하는 것 중 어느 것을 행할 수 있다. 따라서, 섬유 로프가 파단되기 전에 그 파단을 고정밀도로 예측할 수 있고, 이 예측 결과에 기초하여 수동 또는 자동으로 계선용 기기에 의한 계선삭의 되감기를 행하는 것 등에 의해 파단될 것 같은 계선삭을 느슨하게 할 수 있으므로, 계선삭의 파단을 회피할 수 있다.

또한, 이 미리 설정되는 경보값의 설정 시기는 섬유 로프의 장력의 추정값의 판정 전까지이면 된다. 또한, 경보값도 반드시 고정값일 필요는 없고, 조수의 간만, 선박의 하역 상태, 기상·해상이나 조류 등의 외란의 변화, 혹은 계선삭의 열화 정도에 기초하여 갱신되는 값이어도 된다.

예를 들어, 섬유 로프는 경년 열화 등에 의해 파단되는 하중이 저하되는 경우가 있다. 종래에는, 계선에 소정 기간 사용된 섬유 로프의 일부분을 절단하고, 배로부터 내려서 로프 제조소 등에 갖고 가서 인장 시험 장치를 행하고, 파단되는 하중을 측정하여 열화 정도를 확인하고, 섬유 로프의 관리 방법을 결정하고 있었다.

여기서 상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 제어 장치가, 상기 신장률 검출 장치로 검출한 상기 섬유 로프의 신장률의 값과, 상기 섬유 로프의 장력을 상기 신장률 검출 장치와는 별도로 검출하는 장력 검출 장치로 검출한 장력값으로부터 상기 섬유 로프의 열화 정도를 판정하고, 상기 열화 정도에 따라서 상기 경보값의 값을 저하시키도록 구성되어 있으면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

섬유 로프는 경년 열화 등에 의해, 동일 하중에 대한 신장률 또는 동일한 신장률에 대한 하중이 변화한다. 즉, 섬유 로프의 신장률의 값과 장력값(하중)의 관계가 변화하므로, 이 변화로부터 섬유 로프의 열화 정도를 판정한다. 그리고 이 열화 정도에 따라 섬유 로프가 파단되는 하중도 저하되므로, 계선삭의 파단을 회피하기 위한 경보값의 값을 저하시킨다. 이에 의해, 경보값을 계선삭의 열화 정도에 기초하여 갱신하여 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 시스템에 의한 섬유 로프의 동일 하중에 대한 신장률의 변화로부터 섬유 로프의 경년 변화 등을 추정하는데, 이 방법에 대해서는 예를 들어 다음 2가지가 생각된다.

1) 전술한 소정 기간 사용한 섬유 로프를 부분 절단하고, 인장 시험 장치로 측정한 응력 변형 선도의 데이터가 이미 축적되어 있는 경우에는, 그것과 대조하여 섬유 로프의 열화 상태나 파단 하중을 추정할 수 있다.

2) 상기 데이터가 축적되어 있지 않은 경우에는, 동일 하중에 대한 신장률의 증가 또는 동일한 신장률에 대한 하중의 감소로부터 경년 열화 등에 의한 응력 변형 선도의 시프트 정도를 추정하고, 필요에 따라 외삽 등을 행함으로써 파단 하중점을 추정할 수 있다.

상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 제어 장치가, 상기 열화 정도가 미리 설정된 교환 시기 경고값(역치)을 초과한 경우에, 상기 섬유 로프가 교환 시기에 달해 있는 것을 경고하도록 구성되어 있으면, 이 경고에 의해 적절한 시기에 섬유 로프를 교환하고, 열화에 의한 섬유 로프의 파단을 회피할 수 있게 되므로 계선 시에 있어서의 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한 나아가, 섬유 로프의 파단을 회피하는 작업을 재촉하는 경고를 발하는 시스템을 마련한 경우에 있어서, 섬유 로프의 사용 중에 과대한 신장이 걸리는 사용 상황이 되었을 때에 경고가 발해지는 신장률의 경보값(역치)의 설정을 섬유 로프의 열화 정도에 따라서 조정하거나, 당해 섬유 로프의 권취 권출 장치(윈치)의 제어 및 조정을 행하거나 함으로써, 보다 안전한 계선삭의 관리가 가능해진다.

상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 신장률 검출 장치가 상기 섬유 로프의 신장률을 검출하는 삭상의 검출부를 갖고, 상기 섬유 로프가, 상기 검출부를 내부에 내장하여 구성되어 있으면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

계선삭을 구성하는 섬유 로프 자체에 신장률 검출 장치의 삭상의 검출부가 배치되어 있으므로, 종래의 섬유 로프와 동일한 취급을 할 수 있어, 계선 작업 시에 방해가 되지 않는다. 또한, 삭상의 검출부를 스트랜드의 내부, 즉 코어부 또는 로프의 내부에 마련함으로써, 외적 손상이나 마모를 받기 어려워지므로 검출부가 열화되기 어려워져, 내구성이 향상된다고 하는 이점이 있다.

또한, 선박이 계선용으로 구비하고 있는 계선삭(섬유 로프)의 검출부로부터 장력 데이터를 얻을 수 있으므로, 잔교측(육상측)으로부터의 장력 데이터를 얻을 일 없이, 용이하게 선박측의 계선삭 감시 시스템에서 데이터 처리할 수 있게 된다. 또한, 섬유 로프의 복수의 측정 대상 부분에 복수의 검출부를 꼬아 넣는 것에 의해, 그 복수의 측정 대상 부분에 있어서의 신장률을 각각 검출할 수 있다.

상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 섬유 로프가, 상기 섬유 로프의 스트랜드의 내부에 내장된 상기 검출부, 혹은 상기 검출부에 접속된 계측용 배선에 접속되고, 또한 상기 섬유 로프의 상기 스트랜드의 외주에 배치된 검출부측 접속기와, 상기 검출부측 접속기에 이탈 가능하게 접합되고, 제어 장치측 배선 케이블에 접속되어 있는 제어 장치측 접속기와, 상기 검출부측 접속기와 상기 제어 장치측 접속기를 상기 섬유 로프와 함께 덮는 보호 부재를 갖고 구성되어 있으면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

이 구성에 의하면, 검출부는 스트랜드의 중심부에 배치되므로 보호됨과 함께, 가장 섬유 로프의 굽힘이나 신축의 영향을 적게 받을 수 있다.

또한, 소형 커넥터로 형성되는 검출부측 접속기와 전원측 접속기를 섬유 로프의 스트랜드의 외주에 배치하고, 계측용 배선을 외주부에 도출하여 검출부측 접속기에 접속하고, 이 검출부측 접속기에 전원측 접속기를 이탈 가능하게 접합하고 있으므로, 섬유 로프측의 계측용 배선과 제어 장치측의 제어 장치측 배선 케이블의 접속과 그의 해제를 매우 간단하게 행할 수 있다.

또한, 검출부측 접속기와 전원측 접속기를 보호 부재(섬유 직물 커버 등)로 덮음으로써, 운용 시에 접속 부분의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 이 보호 부재는 유연한 소재를 사용함으로써, 섬유 로프 저장 시에 부피가 커지지 않고 주위의 섬유 로프도 손상시키지 않으므로, 핸들링 성능 및 섬유 로프 강도의 저하를 최소한으로 그칠 수 있다.

상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 섬유 로프의 스트랜드의 내부에 내장된 상기 검출부, 혹은 상기 검출부에 접속된 계측용 배선이, 상기 섬유 로프를 권취하고 있는 계선용 기기의 내부에 혹은 별체로 마련된 데이터 처리 장치에 접속되고, 상기 데이터 처리 장치가 상기 검출부로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 유선 혹은 무선으로 상기 제어 장치로 전송하도록 구성되어 있으면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

이들 검출부 혹은 계측용 배선이, 검출부측 접속기와 전원측 접속기 등의 접속기를 통하지 않고 데이터 처리 장치에 직접 접속되어 있는 경우에는, 접속기의 내구성이나 그것을 보호하는 보호 커버의 내구성의 문제를 회피할 수 있다. 또한, 계선 작업 시에 있어서의 승조원의 접속기끼리를 접속하기 위한 수고, 예를 들어 보호 커버의 개폐, 수밀 캡의 탈착, 접속기의 탈착 등의 수작업을 생략할 수 있다. 따라서, 이 계선삭 감시 시스템을 승조원의 손을 통하지 않는 전자동 시스템으로 할 수 있게 된다.

혹은, 상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 섬유 로프의 스트랜드의 내부에 내장된 상기 검출부, 혹은 상기 검출부에 접속된 계측용 배선이, 상기 섬유 로프의 내부 혹은 표면 상에 마련된 데이터 처리 장치에 접속되고, 상기 데이터 처리 장치가 상기 검출부로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 섬유 로프의 내부에 마련한 유선 신호 전송 케이블 경유의 유선 혹은 상기 섬유 로프의 내부에 마련한 무선 신호 송신기로부터의 무선에 의해, 상기 디지털 신호를, 상기 섬유 로프를 권취하고 있는 계선용 기기의 내부에 혹은 별체로 마련된 중계기를 경유하여, 혹은 직접, 상기 제어 장치로 전송하도록 구성되어 있으면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

이에 의해, 섬유 로프의 내부 혹은 표면 상에 마련되는 소형의 데이터 처리 장치를 사용하면, 측정하고 싶은 부위에만 배치한 검출부로 계측한 아날로그 데이터를 짧은 거리의 유선 전송으로 외란에 강한 디지털 신호로 변환할 수 있으므로, 보다 고정밀도로 섬유 로프의 신장률을 검출할 수 있게 된다. 또한, 무선으로 디지털 신호를 중계기 혹은 제어 장치로 보냄으로써, 유선 전송에 필요한 유선 전송로를 마련할 필요가 없어지고, 또한 유선 전송로의 파손 우려도 없어진다.

상기 계선삭 감시 시스템에 있어서, 상기 검출부를 상기 섬유 로프의 선 길이 방향의 중앙보다 일단부측의 전반부와 상기 중앙보다 타단부측의 후반부에 각각 배치함과 함께, 각각의 상기 검출부 혹은 각각의 상기 검출부에 접속된 계측용 배선을, 상기 전반부에 배치된 상기 검출부와 상기 후반부에 배치된 상기 검출부 사이로부터 인출하도록 구성되어 있으면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

이 검출부가 갖는 센서 삽입 영역을 계선삭의 전반분과 후반분으로 2분할하고, 검출부 혹은 계측용 배선을 중앙으로부터 인출함으로써, 처음에는 계선삭의 전반분측을 사용하고, 수년 후에 계선삭의 전후를 교체하여 후반분측을 사용한다고 하는 계선삭의 교체 방법을 행할 수 있다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계선 관리 시스템은, 상기 계선삭 감시 시스템을 구비하고, 상기 계선삭을 사용한 계선 작업 중과 계산 작업 완료 시와 계선 중의 적어도 어느 경우에서, 상기 계선삭 감시 시스템으로부터 얻어지는 각 계선삭의 장력이 미리 설정되는 목표 장력이 되도록, 각 계선삭을 권취하고 있는 계선용 기기를 제어하도록 상기 제어 장치가 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 계선삭 감시 시스템으로부터 얻어지는 각 계선삭의 장력을 계선삭의 장력 조정에 사용할 수 있으므로, 각 계선삭의 파단 회피뿐만 아니라, 각 계선삭의 장력을 조정함으로써 계선 상태를 보다 좋은 계선 상태로 하고, 계선되어 있는 선박의 선체 운동이 커지지 않도록 할 수도 있어, 기상·해상이나 선박의 하역 상태나, 선박에 입사해 오는 파도 등의 외란에 대하여 시시각각 더 좋은 계선 상태로 할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계선삭 감시 방법은, 선박이 계선삭을 사용하여 계선되었을 때에 상기 계선삭을 구성하는 섬유 로프의 신장률을 신장률 검출 장치로 계측하고, 상기 신장률 검출 장치의 검출값으로부터 상기 계선삭의 장력을 산출하는 것을 특징으로 하는 방법이다.

이 계선삭 감시 방법에 의하면, 계선삭에 가해지는 하중으로부터가 아니라, 미리 설정된 신장률과 장력 관계로부터, 혹은 직전에 얻어진 신장률과 장력의 관계에 기초하여 신장률 검출 장치의 검출값으로부터 계선삭의 장력을 산출하므로, 잔교 등의 육상측에 선박을 계선할 때에, 계선 작업 중, 계선 작업 종료 시뿐만 아니라, 한창 계선하고 있는 중에 있어서의 계선삭의 장력을 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계선 관리 방법은, 선박이 복수의 계선삭을 사용하여 계선되었을 때에, 각각의 상기 계선삭에 있어서, 상기 계선삭에 꼬아 넣어지고, 또한 상기 계선삭을 구성하는 섬유 로프의 신장률을 계측하는 신장률 검출 장치로 계측한 검출값으로부터 상기 계선삭의 장력을 산출함과 함께, 상기 계선삭을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 적어도 어느 경우에서, 각각의 상기 계선삭에 있어서, 산출한 상기 계선삭의 장력이 미리 설정되는 각각의 목표 장력이 되도록, 각각의 상기 계선삭을 권취하고 있는 계선용 기기를 제어하는 것을 특징으로 하는 방법이다.

이 계선 관리 방법에 의하면, 각 계선삭의 파단 회피뿐만 아니라, 각 계선삭의 장력을 조정함으로써 계선 상태를 보다 좋은 상태로 하고, 계선되어 있는 선박의 선체 운동이 커지지 않도록 할 수 있어, 기상·해상이나 선박의 하역 상태, 및 선박에 입사해 오는 파도 등에 대하여 시시각각 더 좋은 계선 상태로 할 수 있다.

본 발명의 계선삭 감시 시스템, 계선 관리 시스템, 계선삭 감시 방법, 및 계선 관리 방법에 의하면, 비교적 간단한 구성으로, 계선삭을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 어느 경우에 있어서도 상시로 계선삭의 장력을 검지할 수 있고, 계선삭의 파단을 예측 및 회피할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관계되는 실시 형태의 계선삭 감시 시스템 및 계선 관리 시스템의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는, 선박의 갑판 상의 계선용 기기와 계선용 부재와, 잔교의 계선용 부재와, 신장률의 검출부와 장력 검출 장치의 배치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은, 계선용 기기에 있어서의 장력 검출 장치의 배치와, 계선삭에 있어서의 신장률의 검출부의 배치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는, 신장률 검출 장치에 있어서의 삭상의 검출부의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는, 신장률 검출 장치의 검출부로 검출한 인덕턴스의 변화로부터 산출한 신장률과, 검출부의 신장을 치수 측정으로부터 구한 신장률의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은, 신장률 검출 장치의 검출부를 스트랜드에 배치한 위치를 도시하는 도면이며, (a)는 스트랜드의 코어부에 검출부를 배치한 도면이며, (b)는 스트랜드의 중층에 검출부를 배치한 도면이며, (c)는 스트랜드의 외층에 검출부를 배치한 도면이다.
도 7은, 신장률 검출 장치의 검출부의 길이와 섬유 로프의 길이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 신장률 검출 장치의 검출부를 구비한 섬유 로프에 있어서의, 검출부 배선과 제어 장치측 배선 케이블의 접속 부분과 그 접속 부분에 대한 보호 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는, 측정 횟수마다의 섬유 로프의 신장률(치수 측정)과 스트랜드의 신장률(센서 데이터)의 관계를 도시하는 도면이다.
도 10은, 도 9와 동일한 상태에 있어서의, 하중과 스트랜드의 신장률(센서 데이터)의 관계를 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 9와 도 10과 동일한 상태에 있어서의, 하중과 섬유 로프의 신장률(치수 측정)의 관계를 도시하는 도면이다.
도 12는, 스트랜드의 신장률(센서 데이터)과 경보(신호) 출력의 관계를 도시하는, 스트랜드의 신장률(센서 데이터)의 시계열의 일례를 도시하는 도면이다.
도 13은, 스트랜드의 신장률(센서 데이터)과, 파단 하중과 경보 하중의 관계를 도시하는 모식적인 도면이다.
도 14는, 계선용 기기에 있어서의 장력 검출 장치의 배치와, 계선삭에 있어서의 신장률의 검출부의 배치의 도 3과는 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 15는, 계선용 기기에 있어서의 장력 검출 장치의 배치와, 계선삭에 있어서의 신장률의 검출부의 배치의 도 3, 도 14와는 다른 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 16은, 경년 변화의 열화 정도에 따라 변화하는, 섬유 로프의 신장률과 하중의 관계를 도시하는 모식적인 도면이다.
도 17은, 열화 정도를 반영한 경우에 있어서의 스트랜드의 신장률과 경보(신호) 출력의 관계를 도시하는, 스트랜드의 신장률의 시계열의 일례를 도시하는 도면이다.
도 18은, 열화 정도를 반영한 경보값의 조정과 섬유 로프의 교환 시기를 판정하기 위한 제어 플로의 일례를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명에 관계되는 실시 형태의 계선삭 감시 시스템, 계선 관리 시스템, 계선삭 감시 방법, 및 계선 관리 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

또한, 여기에서 예시하는 계선삭의 섬유 로프로서 「3연 로프」를 예시하여 설명하고 있지만, 기타의 구조, 예를 들어 6연, 8연, 12연 또는 2중 편조 등의 로프여도 된다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 관계되는 실시 형태의 계선삭 감시 시스템(40)에 있어서는, 수면(3)에 떠있는 선박(1)이 방현재(펜더)(51)를 사이에 두고 잔교(2)에 옆으로 대고 계선삭(30)에 의해 계선되어 있는 상태에 있어서의, 계선삭(30)의 장력 T를 감시하는 시스템이다.

또한, 본 발명에 관계되는 실시 형태의 계선 관리 시스템(50)은 계선삭 감시 시스템(40)을 구비하여 구성되고, 제어 장치(43)로, 계선삭 감시 시스템(40)에서 얻어지는 각 계선삭(30)의 장력 T를 기초로, 계선삭(30)을 권취하고 있는 계선용 기기(무어링 윈치 등)(42)를 제어하여 각 계선삭(30)의 장력 T를 조정 제어하는 시스템이다. 또한, 계선용 기기(42)의 조작 시에 있어서 제어 장치(43)와 동일한 계선용의 데이터를 볼 수 있도록, 무선 통신으로 데이터를 송수신하는 모니터 장치(43a)를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 육상측에서도 이 모니터 장치(43a)를 사용하여, 계선삭(30)의 데이터를 공유해 두는 것이 바람직하다. 이 모니터 장치(43a)는 함교의 제어실 등에 마련된 모니터로 하는 경우도 있고, 또한 스마트폰 등에 의한 휴대용의 모니터로 하는 경우가 있고, 또한 양쪽을 사용하는 경우도 있다.

도 1에 도시하는 계선 상태, 및 도 2에 도시하는 계선 작업 중의 상태에서는, 선박(1)과 잔교(2) 사이에 방현재(51)가 끼워져 있다. 또한, 갑판(1b) 상에 마련된 8기의 계선용 기기(42) 중 6기의 계선용 기기(42)로부터 6개의 계선삭(30)이 연장되고, 그의 방향을 갑판(1b) 상의 계선용 부재(1a)에 의해 구부리고, 계선삭(30)의 선단의 고리(30a)가 잔교(2)측의 「비트」 등이라고 불리는 계선용 부재(2a)의 주위에 끼워서 고정되어 있다. 이 상태에서 계선삭(30)을 계선용 기기(42)로 감음으로써, 선박(1)을 잔교(2)에 가까이 대서 방현재(51)를 밀어붙이면서 도 1의 계선 상태로 한다.

또한, 계선삭(30)을 구성하는 섬유 로프(이하, 「계선삭」과 「섬유 로프」의 참조 번호를 양쪽 모두 「30」으로 한다)의 신장률 αm을 검출하는 신장률 검출 장치(20)의 검출부(신장률 센서)(21)가, 각각의 계선삭(30)의 측정 대상 부위에 꼬아 넣어져 있다. 또한, 이 신장률 검출 장치(20)에 대해서는, 추가로 하기의 다른 항목에서 상세하게 설명한다.

또한, 이 신장률 검출 장치(20)와는 별도로, 계선삭(30)의 장력 T를 검출하는 장력 검출 장치(가반형 장력계 등)(41)가 계선용 기기(42)에 마련되어 있다. 또한, 이 장력 검출 장치(41)는 계선삭(30)의 열화 정도 δ를 산정하지 않는 경우 등에서, 이 장력 검출 장치(41)로 검출한 장력 T를 사용하지 않는 경우에는, 이 계선삭 감시 시스템(40)에서 반드시 필요로 하는 것은 아니다.

이 장력 검출 장치(41)로서는, 예를 들어 주지 기술의 무어링 윈치 등의 계선용 기기(42)에 마련한 장력계 등이 있지만, 잔교(2)측의 계선용 부재(2a)에 마련한 장력계(2b) 등의 주지 기술의 장력 검출 장치를 사용할 수도 있다. 또한, 이 장력 검출 장치(41)는 반드시 설치형의 장력계뿐만 아니라, 가반형의 장력계(시판품 등)를 사용해도 되고, 나아가 본 발명의 계선삭 감시 시스템(40)에서 사용하는 검출부(21)를 구비하여 장력을 산출할 수 있도록 검정된 섬유 로프(30)를 사용해도 된다.

또한, 잔교(2)측의 장력계(2b)의 데이터를 사용하는 경우에는 무선으로 데이터를 선박(1)측의 제어 장치(43)에 보내는 것이 바람직하고, 이 경우에 장력계(2b)와 제어 장치(43)를 무선으로 직접 송수신하도록 구성해도 되지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 무선의 중계와 필요에 따라서 데이터의 1차 처리를 행하는 데이터 관리 장치(2c)를 마련하고, 이 데이터 관리 장치(2c) 경유로 1차 처리한 데이터를 제어 장치(43)로 송신하도록 구성해도 된다.

이 선박(1)의 갑판 상의 계선용 부재(1a)로서는, 「볼라드」, 「무어링 홀」, 「페어리더」, 「클리트」 등이 있다. 「볼라드」는 갑판 상에 있는 로프를 연결 고정해 두기 위한 원주상의 기둥이며, 대부분이 2개 1조로 사용된다. 「무어링 홀」는 계선삭(30)을 형성하는 로프가 갑판의 모퉁이에 직접 닿아서 닳아 끊어지는 것을 방지함과 동시에, 로프가 제멋대로 갑판 상에서 여기저기 움직이지 않도록 하기 위한, 갑판의 끝에서 로프를 통과시키는 원형의 구멍을 갖는 금속 부재이다. 「페어리더」는 「무어링 홀」과 동일한 기능을 갖고, 로프가 움직이는 데 맞추어 회전하여 닳아 끊어지는 것을 방지하는, 하 또는 상하에 롤러를 구비하고 있다. 「클리트」는 「무어링 홀」과 거의 동일하지만, 구멍을 통과시키지 않고 위로부터 로프를 걸기 위한 것이며, 구멍이 아니라 상부가 열려져 있는 구조를 사용하고 있다.

또한, 잔교(2)측의 계선용 부재(2a)는 「비트」나 「계선 비트」라고 불리는 강철제의 큰 돌기물이다. 배의 계선 시에 있어서는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 이 계선용 부재(2a)에, 계선삭(30)의 선단의 고리(아이)(30a)를 건다. 이 선단의 고리(30a)가 간단하게는 벗겨지지 않도록, 계선용 부재(2a)의 상부는 육지측으로 만곡되어 있는 것이 많다.

또한, 돌핀은 시 버스 등의 항만 내의 수역에 말뚝 등을 타입하여 만든 계류 시설이며, 육지 영역으로부터 이격된 해저에 타입하여 고정된 부재이다. 이 기둥 말뚝의 상부가 수면 위로 나와 있어, 계선삭을 걸 수 있게 되어 있다.

이어서, 이 계선 감시 시스템(10)에서 사용하는 신장률 검출 장치(20)에 대하여 설명한다. 이 신장률 검출 장치(20)는 섬유 로프(30)의 신장률 βm을 검출하는 삭상의 검출부(21)를 갖고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 이 검출부(21)는 코일 코어선(21a), 코일 권선(21b), 절연 수지 피막(21c), 전자파 실드층(21d), 및 필요에 따라 전자파 실드층의 외면에 절연 수지 피복(도 4에는 기재 없음)을 갖고 구성되어 있다.

이 코일 코어선(21a)은 아라미드 섬유 등으로 형성되는 코어선 보강 섬유이며, 그의 길이 A의 범위의 주위에는 코일 권선(21b)이 권회되어 있다. 또한, 이 코일 권선(21b)은 금속 도체선이며, 절연 수지 피막(21c)에 둘러싸여 있다. 또한, 절연 수지 피막(21c)은 금속선 편직 구조의 전자파 실드층(21d)에 의해 둘러싸여 있다.

이 검출부(21)에 장력 T(하중 F)가 작용하면, 코일 코어선(21a)과 코일 권선(21b)이 신장되어 코일 권선(21b)의 인덕턴스 L이 변화한다. 이 인덕턴스 L의 변화를 코일 권선(21b)에 흐르는 전류의 변화로부터 검출하고, 그리고 미리 측정해 둔 인덕턴스 L과, 검출부(21)의 신장률 α의 관계로부터, 검출된 인덕턴스 Lm으로부터 검출부(21)의 신장률 αm을 얻을 수 있다.

여기서, 코일 코어선(21a)의 투자율을 μ로 하고, 코일 코어선(21a)의 단면적을 S(=2×π×D×D/4)로 하고, 코일 권선(21b)의 권취수를 N, 코일 길이를 A로 하면, L=(μ×N×N×S/A)가 되므로 인덕턴스 L과 코일 길이 A의 관계가 정해진다.

그리고, 도 4 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 코일 권선(21b) 1개를 코일 코어선(21a)에 코일상으로 감은 삭상의 검출부(21)를 2개 병행으로 배열하고, 한쪽의 끝에서 2개의 삭상의 검출부(21)로부터 인출한 코일 권선(21b)을 서로 전기 접속하고 있다. 또한, 다른 쪽의 끝에서는 2개의 삭상의 검출부(21)의 코일 권선(21b)에 접속된 계측용 배선(22)을 인출하여 1차측 소형 커넥터(계측부측 접속기)(23)와 2차측 소형 커넥터(제어 장치측 접속기)(24)를 경유하여, 제어 장치측 배선 케이블(25)로 계측기(도시하지 않음)에 접속하고 있다.

도 5에, 검출된 인덕턴스 Lm으로부터 산정한 신장률 αm과 치수 측정에 의한 신장률 αa의 관계의 일례를 도시하고 있다. 이에 의하면, 인덕턴스 Lm으로부터 산정한 신장률 αm은 치수 측정의 신장률 αa와 거의 직선 관계(비례 관계)에 있고, 이 검출부(21)에 있어서의 인덕턴스 Lm으로부터 신장률 αm을 산정함으로써 얻어진 측정 결과에서는, 검출부(21)의 신장률 αm과 치수 측정의 신장률 αa는 매우 양호한 상관 관계가 있음을 알 수 있다. 이하, 인덕턴스 Lm으로부터 산출한 신장률 αm을 검출부(21)의 신장률(스트랜드 신장률) αm으로 하여 이하의 설명을 계속한다.

그리고 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 신장률 검출 장치(20)는 검출부(21)를 필라멘트(원사)를 꼬아서 만든 얀(연사)(31)과 함께 꼬아 넣어서, 스트랜드(작은 가닥)(32a)를 형성한다. 이 검출부(21)를 마련한 스트랜드(32a)를 다른 스트랜드(32b, 32c)와 함께 꼬아 넣어서 섬유 로프(30)를 구성하고 있다. 즉, 이 신장률 검출 장치(20)는 삭상의 검출부(21)를 갖고, 섬유 로프(30)가, 검출부(21)를 코어부에 마련한 스트랜드(32a)를 다른 스트랜드(32b, 32c)와 함께 꼬아 넣어서 구성되어 있다.

이 검출부(21)를 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 스트랜드(32a)의 중층에 마련하거나, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이 스트랜드(32a)의 외층에 마련하거나 하기보다, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 코어부에 마련하는 것이 바람직하다. 이 구성으로 하면, 검출부(21)와 스트랜드(32a)의 신장량이 거의 동일해진다. 그와 함께, 스트랜드(32a)가 다른 스트랜드(32b, 32c)와 함께 꼬아 넣어져서 섬유 로프(30)를 구성한 경우에, 섬유 로프(30)의 신장량에 비하여, 꼬아져 있는 스트랜드(32a)의 코어부의 신장량이 스트랜드(32a)의 외층이나 중층의 신장량보다 작아진다. 그 때문에, 코어부에 배치된 쪽의 검출부(21)의 내구성이 보다 높아진다고 하는 이점이 있다.

또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 섬유 로프(30)의 직선 길이 Ar보다, 꼬아 넣어져 있는 스트랜드(32a)의 길이(도 7의 일점쇄선을 따른 길이) As 쪽이 길어진다. 그 때문에, 신장률 검출 장치(20)에 의한 측정에서는 스트랜드(32a)의 신장률 α를 측정하므로, 섬유 로프(30)의 신장률 β를 직접 측정할 수는 없다. 그러나, 양자의 신장률 α, β의 사전 측정 등에 의해, 신장률 검출 장치(20)에 의한 스트랜드(32a)의 코어부의 섬유의 신장률의 측정값(=검출부(21)의 신장률) αm으로부터, 섬유 로프(30)의 신장률 βm을 산출할 수 있다.

검출부(21)는 필요에 따라, 100미터를 초과하는 길이로 사용되는 경우도 있다. 또한 검출부에서는 인덕턴스값의 검출 외에, 필요에 따라 코일 권선(21b)이나 전자파 실드층(21d)의 전기 저항값(직류 저항 혹은 교류 저항), 혹은 코일 권선(21b)과 전자파 실드층(21d) 사이의 캐패시턴스값 등의 검출이 이루어져도 된다.

그리고 도 8에 도시하는 바와 같이, 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)에 꼬아 넣어진 검출부(21)로부터의 제어 장치측 배선 케이블(25)의 도출 부분에 대해서는, 계측용 배선(22), 1차측 소형 커넥터(검출부측 접속기)(23), 2차측 소형 커넥터(제어 장치측 접속기)(24), 제어 장치측 배선 케이블(25), 완충재(33), 섬유 벨트 커버(34), 위치 고정용 매듭 끈(도시하지 않음) 등이 있고, 배 위에서 접속 작업을 하기 쉽도록 다음과 같이 구성되어 있다.

계측용 배선(22)은 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)에 꼬아 넣어진 검출부(21)의 코일 권선(21b)에 접속되고, 또한 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a, 32b, 32c)를 구성하는 섬유로 둘러싸여서 보호되어 있다. 그와 더불어 섬유 로프(30)의 스트랜드의 중심부에 배선되므로, 섬유 로프(30)의 굽힘이나 신축의 영향을 가장 적게 할 수 있다.

계측용 배선(22)은 1차측 소형 커넥터(23)에 접속되어 있다. 또한, 제어 장치측 배선 케이블(25)은 2차측 소형 커넥터(24)에 접속하고 있다. 그리고, 이 1차측 소형 커넥터(23)에 2차측 소형 커넥터(24)가 이탈 가능하게 접합하고 있다. 1차측 소형 커넥터(23)와 2차측 소형 커넥터(24)는 양쪽 모두 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a, 32b, 32c)의 외주에 배치되어 있다. 이에 의해, 섬유 로프(30)측의 검출부(21)와 제어 장치의 접속과 그의 해제를 매우 간단히 행할 수 있다. 또한, 도 8에서는 계측용 배선(22)을 도시하고 있는데, 이 계측용 배선(22)은 검출측 접속기 근방의 짧은 거리(스트랜드의 외측으로 나와 있는 부분)만이다.

또한, 1차측 소형 커넥터(23)와 2차측 소형 커넥터(24)는 모두 섬유 로프(30)의 외주에 위치하고, 또한 섬유 벨트 커버(34)로 검출부(21)로부터 1차측 소형 커넥터(23)와 2차측 소형 커넥터(24)가 있는 부분을 둘러싸서, 검출부(21), 또는 1차측 소형 커넥터(23)와 2차측 소형 커넥터(24)의 위치를 외부로부터 시인할 수 있도록 하고 있다.

이에 의해, 예를 들어 두께가 4㎜ 정도인 섬유 벨트 커버(34)로 덮고 있으므로, 1차측 소형 커넥터(23)와 2차측 소형 커넥터(24)의 접속 부분에 압박 내성을 부여하여, 이 접속 부분을 충분히 보호할 수 있다.

상기 도 8에 도시하는 구성에서는 1차측 소형 커넥터(23)와 2차측 소형 커넥터(24)를 사용하고 있지만, 도 14에 도시하는 중간 커넥터를 사용하지 않는 구성으로 해도 된다. 이 구성에서는, 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)의 내부에 내장된 검출부(21)가 필요에 따라 계측용 배선(22)을 통하여, 섬유 로프(30)를 권취하는 계선용 기기(42)에 마련된 데이터 처리 장치(27)에 접속되고, 데이터 처리 장치(27)가 검출부(21)로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이 디지털 신호를 유선 혹은 무선으로 제어 장치(43)로 전송하도록 구성된다.

이 구성에서는, 검출부(21)가 필요에 따라 계측용 배선(22)을 통하여, 1차측 소형 커넥터(23)와 2차측 소형 커넥터(24)을 통하지 않고 데이터 처리 장치(27)에 직접 접속하고 있는 경우에는, 커넥터(23, 24)의 내구성이나 커넥터(23, 24)를 보호하는 섬유 벨트 커버(보호 커버)(34)의 내구성 문제를 회피할 수 있다. 또한, 계선 작업 시에 있어서의 승조원에 의한 커넥터(23, 24)를 접속하는 수고, 예를 들어 섬유 벨트 커버(34)의 개폐, 수밀 캡의 탈착, 커넥터(23, 24)의 탈착 등을 생략할 수 있다. 또한, 검출부(21)가 필요에 따라 계측용 배선(22)을 통하여 커넥터(23, 24)를 통하고 있는 경우에도, 계선용 기기(42)에 마련되어 있는 데이터 처리 장치(27)에 접속되어 있으면, 계선 작업 시에 있어서 커넥터(23, 24)를 탈착시킬 필요가 없으므로, 승조원의 커넥터(23, 24)끼리를 접속하기 위한 수고를 줄일 수 있다. 이에 의해, 이 계선삭 감시 시스템(40)을 승조원의 손을 통하지 않는 전자동 시스템으로 할 수 있다.

또한, 이 사람 손을 통하지 않는 전자동 시스템으로서는, 검출부(21)를 섬유 로프(30)에 꼬아 넣음과 함께, 검출부(21)를 필요에 따라 계측용 배선(22)을 통하여 접속하는 데이터 처리 장치(27)를 계선용 기기(42)에 설치할 뿐만 아니라, 계선 작업 시에, 계선 작업을 개시함과 함께 제어 장치(43)가 자동으로 데이터 계측을 개시하고, 이 계측 데이터를 자동으로 해석하여 각 계선삭(30)의 장력을 산출하고, 이 산출한 장력을 실시간으로 표시시키는 장력 연속 계측 시스템이 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 데이터 처리 장치(27)는 노트북 퍼스널 컴퓨터 사이즈로 소형화하고, 계선용 기기(42)에 탑재하는 형태로 하여 내장하는 것이 바람직하다.

혹은, 도 15에 도시하는 바와 같이 이 계선삭 감시 시스템(40)에 있어서, 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)의 내부에 내장된 검출부(21)는 필요에 따라 계측용 배선(22)을 통하여, 섬유 로프(30)의 내부 혹은 표면 상에 마련된 데이터 처리 장치(27)에 접속된다.

이 데이터 처리 장치(27)는 검출부(21)로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이 디지털 신호는 유선 혹은 무선으로 제어 장치(43)로 전송된다. 유선의 경우에는, 섬유 로프(30)의 내부에 마련한 유선 신호 전송 케이블(26)을 경유하여 전송되고, 무선의 경우에는, 섬유 로프(30)의 내부 혹은 표면 상에 마련한 무선 신호 송신기(27a)로부터의 무선에 의해 전송된다. 또한, 무선 신호 송신기(27a)는 데이터 처리 장치(27)에 내장해 두는 것이 바람직하다. 또한, 이 디지털 신호는 섬유 로프(30)를 권취하고 있는 계선용 기기(42)의 내부에 혹은 별체로 마련된 중계기(28)를 경유하여, 혹은 직접, 제어 장치(43)로 전송된다.

이에 의해, 섬유 로프(30)의 내부 혹은 표면 상에 마련되는 소형의 데이터 처리 장치(27)를 사용하여, 측정하고 싶은 부위에만 배치한 검출부(21)로 계측한 아날로그 데이터를 짧은 거리의 유선 전송으로 외란에 강한 디지털 신호로 변환할 수 있으므로, 보다 고정밀도로 섬유 로프(30)의 신장률 βm을 검출할 수 있게 된다. 또한, 무선으로 디지털 신호를 중계기(28) 혹은 제어 장치(43)로 보냄으로써, 유선 전송에 필요한 유선 전송로를 마련할 필요가 없어지고, 또한 유선 전송로의 파손 우려도 없어진다.

또한, 검출부(21)를 섬유 로프(30)의 선 길이 방향의 중앙보다 일단부측의 전반부와 상기 중앙보다 타단부측의 후반부에 각각 배치한다. 그와 더불어, 각각의 검출부(21), 혹은 각각의 검출부(21)에 접속된 계측용 배선(22)을 전반부에 배치된 검출부(21)와 후반부에 배치된 검출부(21) 사이로부터 인출하도록 구성한다. 이에 의해, 섬유 로프(30)로부터의 검출부(21), 혹은 계측용 배선(22)의 인출 부분을 섬유 로프(30)의 거의 중앙에 배치할 수 있으므로, 처음에는 계선삭(섬유 로프)(30)의 전반분측을 사용하고, 수년 후에 계선삭(30)의 전후를 교체하여 후반분측을 사용한다고 하는 계선삭의 교체 방법을 행할 수 있게 된다.

이어서, 이 섬유 로프(30)를 사용하여, 치수 측정으로부터 얻은 섬유 로프의 신장률 βm 또는 하중 F와, 검출부(21)로부터 얻은 센서 데이터인 스트랜드 신장률 αm의 관계에 대하여 설명한다. 도 9 내지 도 11에 도시하는 예에서는, 하중 F의 크기를, 제1회째와 제2회째에서 로프 파단 하중에 대한 부하율로 15％ 부하로 하고, 제3회째와 제4회째에서 30％ 부하로 하고, 제5회째와 제6회째에서 45％ 부하로 하고, 제7회째와 제8회째에서 60％ 부하로 하고, 제9회째에서 파단까지 하중 F를 증가시키고 있다.

도 9에, 섬유 로프의 신장률(치수 측정) βa와 스트랜드 신장률(센서 데이터) αm의 관계의 일례를 도시한다. 또한, 도 10에, 이 도 9 시의 하중 F와 스트랜드 신장률 αm의 관계를 도시한다. 또한, 도 11에, 이들 도 9와 도 10 시의 하중 F와 섬유 로프의 신장률 βa의 관계를 도시한다.

이 도 9 내지 도 11에서는, 섬유 로프의 신장률 βa 또는 하중 F가 작은 동안에는 섬유 로프의 조임이 변화하기 때문에, 최대 하중의 이력에 의존하여 곡선이 변화하고 있다. 그 때문에 하중 F가 작은 동안에는, 스트랜드 신장률 αm에 기초하여 섬유 로프의 신장률 βa 또는 하중 F를 감시하기 위해서 하중 F의 이력 데이터가 필요하게 된다. 그러나, 하중 F가 커지고 스트랜드 신장률 αm이 약 1.05 이상이면, 스트랜드 신장률 αm과 섬유 로프의 신장률 βa 또는 하중 F의 관계는 거의 일직선 상으로 되어 있으므로, 파단 장력에 이르기 전의 경보 발생용 또는 신호 출력용의 경보값을 초과하는지 여부의 판정을 위한 추정값으로서, 스트랜드 신장률 αm을 충분히 사용할 수 있음을 알았다.

또한, 특별히 도시하지는 않지만, 하중 F의 크기를, 제1회째부터 제4회째까지 30％ 부하로 하고, 로프 완화 처리 후의 제5회째에서 30％ 부하로 한 경우도 실험하였다. 이 실험에서는, 제1회째부터 제2회째 후의 곡선은 로프의 조임의 영향을 받고 있지만, 로프의 조임이 안정되면 일정한 곡선으로 안정되는 경향이 있었다. 또한, 제4회째 후에 로프를 의도적으로 느슨하게 하면 곡선도 변화하고, 히스테리시스가 보였다. 또한, 섬유 로프의 신장률(치수 측정) βa와 스트랜드 신장률(센서 데이터) αm은 일직선 상으로 배열되지 않는데, 이 부분의 현상은 「구조 신장」(꼬임 조임)에 상당하고 있다.

이어서, 계선삭 감시 시스템(40)에 있어서의 계선삭(30)의 감시와, 경보 또는 신호의 출력에 대하여 설명한다. 계선삭 감시 시스템(40)에서는, 상기 삭상의 검출부(21)를 꼬아 넣은 섬유 로프를 계선삭(30)으로서 사용한다. 이에 의해, 계선삭 감시 시스템(40)은, 선박(1)이 계선삭(30)을 사용하여 잔교(2) 등에 계선되었을 때에 계선삭(30)을 구성하는 섬유 로프의 신장률 βm을 검출하는 신장률 검출 장치(20)를 구비하여 구성된다.

그리고 또한 이 신장률 검출 장치(20)의 검출값 βm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출하는 제어 장치(43)를 구비하여 구성된다. 또한, 스트랜드 신장률 αm으로부터 섬유 로프의 신장률 βm을 산출하지 않고, 스트랜드 신장률 αm으로부터 직접 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출해도 된다. 또한, 이하의 설명에서는 신장률 검출 장치(20)의 검출값으로서 스트랜드 신장률 αm을 사용하여 설명하고 있지만, 스트랜드 신장률 αm 대신에 이 스트랜드 신장률 αm으로부터 산출되는 섬유 로프의 신장률 βm을 사용해도 된다.

이 구성에 의하면, 섬유 로프(30)에 가해지는 하중 F로부터가 아니라, 미리 설정된 스트랜드 신장률 αm과 장력 Tm의 관계로부터, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같은, 사전의 시험에서 얻어진 스트랜드 신장률 αm과 장력 Tm의 관계를 맵 데이터 M1 등으로 데이터베이스화하여 기억해 두고, 계선 작업 중에 얻어진 스트랜드 신장률 αm으로부터 그 맵 데이터 M1을 참조하여 장력 Tm을 산출한다. 이에 의해, 장력 검출 장치(41)(또는 2b)는 사용하지 않고, 장력 Tm을 산출할 수 있다.

혹은, 직전에 얻어진 스트랜드 신장률 αm과 장력 Tm의 관계에 기초하여, 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출한다. 이 경우에는, 예를 들어 계선 작업 중에 신장률 검출 장치(20)에서 얻어진 스트랜드 신장률 αm과, 장력 검출 장치(43)(또는 장력계(2b))로부터 얻어진 장력 Tm으로 새로운 맵 데이터 M2를 작성하거나, 맵 데이터 M1을 수정이나 갱신하거나 해서, 사전에(장력 Tm을 산출하기 전까지) 최신의 맵 데이터 Mnew를 작성한다.

그리고 이 맵 데이터 Mnew를 참조하여, 계선 작업 중에 얻어진 스트랜드 신장률 αm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출한다. 이 경우에는 장력 검출 장치(41)(또는 장력계(2b))를 사용하는데, 스트랜드 신장률 αm과 장력 Tm의 관계를 사전의 시험에서 얻어서 맵 데이터 M1 등으로 데이터베이스화하여 기억해 둘 필요는 없다.

이들에 따르면, 신장률 검출 장치(20)의 검출값인 스트랜드 신장률 αm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출하므로, 계선 작업 중, 계선 작업 종료 시뿐만 아니라, 한창 계선하고 있는 중에 있어서의 계선삭(30)의 장력 Tm을 보다 고정밀도로 산출할 수 있다. 또한, 이 신장률 검출 장치(20)에서는, 섬유 로프(30)에 있어서의 신장률 검출 장치(20)의 검출부(21)가 있는 측정 대상 부분의 스트랜드 신장률 αm을 검출할 수 있으므로, 보다 고정밀도로, 그 측정 대상 부분에 있어서의 장력 Tm을 산출할 수 있게 된다.

또한, 이 제어 장치(43)는 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm 또는 이 검출값 αm으로부터 산출된 계선삭(30)의 장력에 관계하는 산출값 βm, Tm이, 미리 설정되는 경보값 αc, βc, Tc를 초과한 경우에, 경보를 출력하거나 또는 신호를 출력하는 것 중 어느 것을 행하도록 구성되어 있다. 이 신장률 검출 장치(20)의 검출값 또는 산출값으로서는 스트랜드 신장률 αm을 사용해도 되고, 이 스트랜드 신장률 αm으로부터 산출한 섬유 로프(30)의 신장률 βm을 사용해도 된다. 나아가, 스트랜드 신장률 αm 또는 섬유 로프(30)의 신장률 βm으로부터 산출한 장력 Tm을 사용해도 된다.

일반적으로 계선삭(30)의 장력 T는, 선박(1)이 잔교(2)에 계선되어 있는 상태여도, 비교적 장시간의 변화가 되는 조수의 간만이나 너울, 선박의 적하의 하역 상태의 영향에 더하여, 비교적 단시간의 변화가 되는 잔교(2)에 밀려오는 자연의 파도와, 근처를 항행하는 선박으로부터의 파도를 받는다. 계선삭(30)의 장력 T는 단기적으로는, 이들 파도에 의한 선박(1)의 선체 동요에 의한 변동의 영향이 커서, 도 12에 예시한 바와 같이 시간의 경과와 함께 변동하고 있다.

그래서, 도 13에 도시하는 바와 같이 이들의 시간적 변동도 고려해서, 파단 하중 Fd에 상당하는 스트랜드 신장률 αd를 설정하고, 이에 대해 경보 하중 Fc를 설정하고, 이 경보 하중 Fc에 상당하는 경보값 αc를 설정한다. 또한, 스트랜드 신장률 αd와 경보값 αc 대신에, 섬유 로프(30)의 신장률 βd와 경보값 βc를, 또는 장력 Td와 경보값 Tc를 사용해도 된다.

또한, 이 미리 설정되는 경보값 αc, βc, Tc의 설정 시기는 판정 전까지 이면 되고, 반드시 고정값일 필요는 없고, 기상·해상 등의 외란 요인이나, 계선삭(30)의 열화 정도에 기초하여 갱신되는 값이어도 된다. 또한, 경보는 버저나 음성 메시지 등의 청각적인 것이어도 되고, 적색등의 점멸 등 시각적인 것이어도 된다. 또한, 신호로서는, 다른 경보 장치를 기동시키는 신호나 계선삭(30)의 권취를 행하는 계선용 기기(42)를 제어하기 위하여 사용되는 신호 등이 생각된다.

또한, 본 발명에 관계되는 실시 형태의 계선삭 감시 방법에서는, 선박(1)이 계선삭(30)을 사용하여 잔교(2)에 계선되었을 때에 계선삭(30)을 구성하는 섬유 로프의 신장률 βm을 신장률 검출 장치(20)로 검출하고, 상기 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm(또는 βm)으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출한다. 또한, 이하의 설명에서는 스트랜드 신장률 αm을 사용하여 설명하고 있지만, 스트랜드 신장률 αm 대신에 섬유 로프의 신장률 βm을 사용해도 된다.

이 계선삭 감시 방법에 의하면, 섬유 로프(30)에 가해지는 장력 T로부터가 아니라, 미리 설정된 스트랜드 신장률 αm과 장력 Tm의 관계로부터, 혹은 직전에 얻어진 스트랜드 신장률 αm과 장력 Tm의 관계에 기초하여, 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출하므로, 계선 작업 중, 계선 작업 종료 시뿐만 아니라, 한창 계선하고 있는 중에 있어서의 계선삭(30)의 장력 Tm을 보다 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 이 계선삭 감시 방법에 있어서 계측된 신장률 αm이 미리 설정되는 경보값 αc를 초과한 경우에, 경보를 출력하거나 또는 신호를 출력하거나 하면, 비교적 간단한 구성으로 계선삭(30)의 장력 Tm을 검지함으로써, 섬유 로프(30)의 파단의 예조를 검지하여 계선삭(30)의 파단을 예측 및 회피할 수 있다.

이 방법에서는 신장률 αm을 파단의 경보로서 사용하는데, 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출하는 방법에서는, 설계 허용 부하의 크기로부터 30％ 내지 50％ 이상의 부하에 대해서, 산출된 장력 Tm의 정밀도가 높게 되어 있다. 또한, 섬유 로프(30)의 재료가 아라미드 섬유 등의 고강도 섬유인 쪽이 탄성률이 안정되어 있으므로, 비교적 정밀도가 좋아진다.

또한, 이 계선삭 감시 시스템(40)에 있어서, 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 고려한 시스템으로 해도 된다. 이 경우에는 다음과 같은 구성이 된다. 즉, 제어 장치(43)가, 신장률 검출 장치(20)로 검출한 섬유 로프(30)의 신장률 βm의 값과, 섬유 로프(30)의 장력 T를 신장률 검출 장치(20)와는 별도로 검출하는 장력 검출 장치(41)로 검출한 장력(하중) Tmm의 값으로부터 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 판정하고, 열화 정도 δ에 따라서 경보값 βc의 값을 저하시킨다.

즉, 계선삭 감시 시스템(40)은 섬유 로프(30)의 신장률 βm의 값을 검출하는 신장률 검출 장치(20)와, 신장률 검출 장치(20)와는 별도로 섬유 로프(30)의 장력 T를 검출하는 장력 검출 장치(41)와, 신장률 검출 장치(20)로 검출한 섬유 로프(30)의 신장률 βm의 값과 장력 검출 장치(41)로 검출한 장력(하중) Tmm의 값으로부터 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 판정하고, 열화 정도 δ에 따라서 경보값 βc의 값을 저하시키는 제어 장치(43)를 갖고 구성된다.

바꿔 말하면, 계선삭 감시 시스템(40)의 계선삭 감시 방법은, 신장률 검출 장치(20)로 섬유 로프(30)의 신장률 βm의 값을 검출하는 스텝과, 장력 검출 장치(41)로 신장률 검출 장치(20)와는 별도로 섬유 로프(30)의 장력 T를 검출하는 스텝과, 제어 장치(43)로, 신장률 검출 장치(20)로 검출한 섬유 로프(30)의 신장률 βm의 값과 장력 검출 장치(41)로 검출한 장력(하중) Tmm의 값으로부터 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 판정하는 스텝과, 열화 정도 δ에 따라서 경보값 βc의 값을 저하시키는 스텝을 갖고 있다.

이 장력 검출 장치(41)는 반드시 설치형의 장력계뿐만 아니라, 가반형의 장력계(시판품 등)를 사용해도 되고, 나아가 본 발명의 계선삭 감시 시스템(40)에서 사용하는 검출부(21)를 구비하여 장력을 산출할 수 있도록 검정된 섬유 로프(30)를 사용해도 된다. 그리고 배치 위치로서는, 갑판(1b) 상의 계선용 부재(1a)에 연결된 계선삭(30)에 마련되어 있어도 되고, 또한 잔교(2)의 계선용 부재(2a)에 연결된 계선삭(30)에 마련되어 있어도 된다.

이 열화 정도 δ의 판정에 대해서는 이하의 제1 방법과 제2 방법이 있다. 제1 방법에서는, 종래에는 계선에 소정 기간 사용한 섬유 로프의 일부분을 절단하고, 배로부터 내려서 로프 제조소 등에 갖고 가서 인장 시험 장치를 행하고, 파단되는 하중을 측정하여 열화 정도를 확인하고 있었으므로, 이 인장 시험 장치로 측정한 응력 변형 선도의 데이터가 이미 축적되어 있는 경우에는, 그것과 대조하여 섬유 로프의 열화 상태나 파단 하중을 추정한다.

한편, 상기 데이터가 축적되어 있지 않은 경우에는, 제2 방법으로, 동일 하중에 대한 신장률의 증가 또는 동일한 신장률에 대한 하중의 감소로부터, 경년 열화 등에 의한 응력 변형 선도의 시프트 정도를 추정하고, 필요에 따라 외삽 등을 행함으로써 파단 하중점을 추정한다. 즉, 섬유 로프(30)는 경년 열화 등에 의해, 동일 하중에 대한 신장률 또는 동일한 신장률에 대한 하중이 변화하는 것에 주목하여 다음과 같이 하여 산출할 수 있다.

이 제2 방법에서는, 섬유 로프(30)는 동일한 장력(하중) Tmm이 가해져도 섬유 로프(30)의 신장률 βm이 경년 열화에 의해 서서히 커지므로, 섬유 로프(30)의 신장률 βm의 값과, 장력 검출 장치(41)로 검출한 장력(하중) Tmm의 비 γ인 「γ=(신장률 βm)/(장력(하중) Tmm)」이 서서히 커진다.

그래서 도 16에 도시하는 바와 같이, 섬유 로프(30)의 신품 시 (a)와, 어느 정도의 시간이 경과된 후인 (b) 시점, (c) 시점에 있어서의 섬유 로프(30)에 있어서 측정한 Tmmj와 βmj로부터, 섬유 로프의 신장률 βm과 장력(하중) Tmm의 관계를 나타내는 곡선 Lc의 데이터 Lc(a), Lc(b), Lc(c)를 산출한다.

그리고, 동일한 장력(하중) Tmm에 대한 신장률 βm의 변화에 주목하는 경우에는, 미리 설정한 섬유 로프의 신장률 βmi, 혹은 미리 설정한 장력(하중) Tmmi에 있어서의 γi를 「γi=βmi/Tmm」로 정의하고, 섬유 로프의 신장률 βmi의 i=1 내지 n에 있어서의 평균값 γ를, γ(a)=Σ〔βmi(a)/Tmmi(a)〕/n, γ(b)=Σ〔βmi(b)/Tmmi(b)〕/n, γ(c)=Σ〔βmi(c)/Tmmi(c)〕/n으로서 산출한다. 그리고 γ(r)을 기준값으로 하여, 열화 정도 δ를 「δ=γ/γ(r)」이라고 정의하고, δ(a)=γ(a)/γ(r), δ(b)=γ(b)/γ(r), δ(c)=γ(c)/γ(r)을 산출한다.

한편, 동일한 신장률 βm에 대한 장력(하중) Tmm의 변화에 주목하는 경우에는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 미리 설정한 섬유 로프의 신장률 βmi에 있어서의 장력(하중) Tmmi(a), Tmmi(b), Tmmi(c)를 사용하여, 각 섬유 로프의 신장률 βmi에 있어서의 열화 정도 δi를, 각 장력(하중)의 기준값 Tmmi(r)을 사용하여 「δi=Tmmi/Tmmi(r)」로 정의하고, δi(a)=Tmmi(a)/Tmmi(r), δi(b)=Tmmi(b)/Tmmi(r), δi(c)=Tmmi(c)/Tmmi(r)을 산출한다. 또한, 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 「δ=〔Σδi〕/n」로 정의하고, 섬유 로프의 신장률 βmi의 i=1 내지 n에 있어서의 평균값, δ(a)=〔Σδi(a)〕/n, δ(b)=〔Σδi(b)〕/n, δ(c)=〔Σδi(c)〕/n을 산출한다.

이들 기준값 γ(r), Tmmi(r)로서는, 섬유 로프(30)의 신품 시 (a)의 값 γ(a), Tmmi(a)로 해도 되고, 미리 행한 실험의 결과나 계산 등으로 설정한 값을 사용해도 되지만, 섬유 로프(30)의 신품 시 (a)의 값 γ(a), Tmmi(r)을 사용하면, 섬유 로프(30)의 개개의 성질(제조 시의 변동)을 고려할 수 있다.

이들 방법에 의해, 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 산출하고, 도 17에 도시하는 바와 같이 이 열화 정도 δ에 따라 경보값 βc의 값을 저하시킨다. 예를 들어, βc(b)=βc(a)/γ(b) 등으로 변경한다. 즉, 열화 정도 δ가 증가함에 따라서 연속적 또는 단계적으로 경보값 βc의 값을 저하시킨다. 이 열화 정도 δ와 경보값 βc의 관계는 미리 실험이나 계산 등에 의해 설정해 둔다. 이에 의해, 경보값 βc의 값을 계선삭(30)의 열화 정도 δ에 기초하여 갱신 및 조정할 수 있게 된다.

또한, 상기에서는 「신장률」과 「경보값」으로서 「섬유 로프의 신장률 βm」과 「경보값 βc」를 사용했지만, 이들 대신에 「스트랜드 신장률 αm」과 「경보값 αc」, 「장력 Tm」과 「경보값 Tc」를 사용해도 된다.

또한, 제어 장치(43)가, 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ가 미리 설정된 교환 시기 경고값 δc를 초과한 경우에, 섬유 로프(30)가 교환 시기에 달해 있는 것을 경고하도록 구성한다.

즉, 계선삭 감시 시스템(40)의 제어 장치(43)는 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 산출하는 기능과, 산출된 열화 정도 δ와 미리 설정된 교환 시기 경고값 δc를 비교하는 기능과, 열화 정도 δ가 교환 시기 경고값 δc를 초과했다고 판정한 경우에, 섬유 로프(30)가 교환 시기에 달해 있는 것을 경고하는 기능을 갖고 구성된다.

바꿔 말하면, 계선삭 감시 시스템(40)의 계선삭 감시 방법은, 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ를 산출하는 스텝과, 산출된 열화 정도 δ와 미리 설정된 교환 시기 경고값 δc를 비교하는 스텝과, 열화 정도 δ가 교환 시기 경고값 δc를 초과했다고 판정한 경우에, 섬유 로프(30)가 교환 시기에 달해 있는 것을 경고하는 스텝을 갖고 있다.

이 교환 시기 경고용의 열화 정도값 δc는 실험이나 계산 등에 의해 미리 설정해 둔다. 이에 의해, 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ가 진척되면 계선 시에 파단될 우려가 발생하는데, 이 경고에 의해, 적절한 시기에 섬유 로프(30)를 교환하여 섬유 로프(30)의 파단을 회피할 수 있게 되므로, 계선 시에 있어서의 안전성을 향상시킬 수 있다.

이 섬유 로프(30)의 열화 정도 δ에 기초하여, 경보값 βc의 조정과 섬유 로프(30)의 교환 시기의 판정을 행하는 제어 방법에 관한 제어 플로의 일례를 도 18에 도시하였다. 이 도 18의 제어 플로에서는, 이 제어 장치(43)의 스위치를 켜면, 상위의 제어 플로로부터 호출되어 도 18의 제어 플로가 스타트된다. 그리고 스텝 S11에서 초깃값을 입력한다. 이 초깃값으로서는 판정용 수치로서 사용하는, 기준이 되는 「장력-신장률의 관계」나 신품에 대한 경보값 βc 등이 있다.

다음 스텝 S12에서 열화 판단의 개시를 한다. 이 열화 판단에서는, 스텝 S13에서 대상으로 하는 섬유 로프(30)의 장력(하중) Tmmi와 신장률 βmi를 측정하고, 스텝 S14에서 이 측정한 장력(하중) Tmm과 신장률 βm의 관계로부터 열화 정도 δ를 산출한다.

다음 스텝 S15에서 경보값 βc의 조정을 하고, 새로운 경보값 βc를 설정한다. 그리고, 이 새로운 경보값 βc를 출력 또는 갱신하고, 상위의 제어 플로 등에서 이 경보값 βc를 사용하여 경보를 발할 것인지 여부를 판정한다.

또한, 다음 스텝 S16에서 섬유 로프(30)의 교환 시기를 판정한다. 그리고 교환 시기라고 판정한 경우에는, 교환 시기라는 경고를 낸다. 그 후 리턴하여 스텝 S12로 되돌아가서, 스텝 S12 내지 스텝 S16을 반복한다. 그리고 제어 장치(43)의 스위치가 끊기거나 하여 종료 신호가 발생되고, 이 제어 플로에 개입되면, 각 스텝으로부터 리턴으로 들어가고, 상위의 제어 플로로 되돌아가서, 이 상위의 제어 플로의 종료와 함께 도 18의 제어 플로도 종료하여 이 제어 플로를 종료한다.

이어서, 본 발명에 관계되는 실시 형태의 계선 관리 시스템(50)은 상기 계선삭 감시 시스템(40)을 구비하여 구성된다. 또한, 제어 장치(43)가, 계선삭(30)을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 적어도 어느 경우에서, 계선삭 감시 시스템(40)으로부터 얻어진 각 계선삭(30)의 장력 T가 미리 설정되는 목표 장력 Tt가 되도록 각 계선삭(30)을 권취하고 있는 계선용 기기(42)를 제어하도록 구성되어 있다.

또한, 이 각 계선삭(30)의 자동 조정을 위한 각 계선삭(30)에 있어서의 검출부(21)의 배치로서는, 섬유 로프(30)가 뻗어 있는 직선부인 부분이며, 또한 선박 위(혹은 육상의 볼라드 근처)가 되는 부분에 배치해 두는 것이 바람직하다. 또한, 섬유 로프(30)의 탄성률 η를 구하고, 미리 설정되는 탄성률 η와 장력 T의 관계에 기초하여 이 탄성률 η로부터 장력 T를 계산하고, 이 장력 T에 기초하여, 각 계선삭(30)의 장력 T의 분담을 감시 혹은 자동 조정하도록 해도 된다.

나아가, 선박(1)의 기상·해상이나 조류 등의 데이터에 더하여, GPS(전지구 측위 시스템)로부터의 신호를 기초로 산출한 선박의 자세나 선체 운동 등의 상태를 고려하면서, 검출부(21)로부터 얻어진 장력 Tm의 데이터를 기초로 계선용 기기(42)를 조작 또는 제어함으로써, 특히 이동 조정함으로써 세심한 계선 관리가 가능하게 된다.

이 구성에 의하면, 계선삭 감시 시스템(40)으로부터 얻어지는 각 계선삭(30)의 장력 Tm을 사용할 수 있으므로, 각 계선삭(30)의 파단 회피뿐만 아니라, 각 계선삭(30)의 장력 T를 조정함으로써 계선 상태를 보다 좋은 계선 상태로 하고, 계선되어 있는 선박(1)의 운동이 커지지 않도록 할 수도 있어, 기상·해상이나 선박의 하역 상태나, 선박(1)에 입사해 오는 파도 등의 외란에 대하여 시시각각 더 좋은 계선 상태로 할 수 있다. 그리고, 장력 검출 장치(41)와 조합하여 탄성률 η를 산출함으로써, 열화 상태를 진단할 수 있게 된다.

이어서, 본 발명에 관계되는 계선삭 감시 방법과 계선 관리 방법에 대하여 설명한다. 이 계선삭 감시 방법에서는, 선박(1)이 계선삭(30)을 사용하여 잔교(2)에 계선되었을 때에 계선삭(30)을 구성하는 섬유 로프의 신장률 βm을 신장률 검출 장치(20)로 계측하고, 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm(또는 βm)으로부터 섬유 로프(30)의 장력 Tm을 산출한다.

이 계선삭 감시 방법에 의하면, 섬유 로프(30)에 가해지는 하중 F로부터가 아니라, 미리 설정된 신장률 αm과 장력 Tm의 관계로부터, 혹은 직전에 얻어진 신장률 αm과 장력(하중) Tmm의 관계에 기초하여, 신장률 검출 장치(20)의 검출값 αm으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출하므로, 계선 작업 중, 계선 작업 종료 시뿐만 아니라, 한창 계선하고 있는 중에 있어서의 계선삭(30)의 장력 Tm을 보다 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 본 발명에 관계되는 실시 형태의 계선 관리 방법에서는, 선박(1)이 복수의 계선삭(30)을 사용하여 잔교(2) 등에 계선되었을 때에, 각각의 계선삭(30)에 있어서, 계선삭(30)에 꼬아 넣어진 신장률 검출 장치(20)로 계측한 검출값 αm(또는 βm)으로부터 계선삭(30)의 장력 Tm을 산출함과 함께, 계선삭(30)을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 적어도 어느 경우에서, 각각의 계선삭(30)에 있어서, 산출한 계선삭(30)의 장력 Tm이 미리 설정되는 각각의 목표 장력 Tt가 되도록, 각각의 계선삭(30)을 권취하고 있는 계선용 기기(42)를 제어한다.

이 계선 관리 방법에 의하면, 각 계선삭(30)의 파단 회피뿐만 아니라, 각 계선삭(30)의 장력 T를 조정함으로써 계선 상태를 보다 좋은 계선 상태로 하고, 계선되어 있는 선박(1)의 운동이 커지지 않도록 할 수 있어, 기상·해상이나 선박(1)의 하역 상태에 대하여 시시각각 더 좋은 계선 상태로 할 수 있다.

따라서, 상기 구성의 계선삭 감시 시스템(40), 계선 관리 시스템(50), 계선삭 감시 방법, 및 계선 관리 방법에 의하면, 비교적 간단한 구성으로 계선삭(30)의 장력 Tm을 검지할 수 있고, 계선삭(30)의 파단을 예측 및 회피할 수 있다.

1: 선박
1a: 갑판 상의 계선용 부재
1b: 갑판
2: 잔교
2a: 잔교측의 계선용 부재
2b: 장력계
2c: 데이터 관리 장치
20: 신장률 검출 장치
21: 검출부(신장률 센서)
21a: 코일 코어선
21b: 코일 권선
21c: 절연 수지 피막
21d: 전자파 실드층
22: 계측용 배선
23: 1차측 소형 커넥터(검출부측 접속기)
24: 2차측 소형 커넥터(제어 장치측 접속기)
25: 제어 장치측 배선 케이블
26: 유선 신호 전송 케이블
27: 데이터 처리 장치
27a: 무선 신호 송신기
28: 중계기
30: 계선삭(섬유 로프)
30a: 계선삭의 선단의 고리
32a: 검출부를 짜 넣은 스트랜드(작은 가닥)
32b, 32c: 검출부가 없는 스트랜드(작은 가닥)
33: 완충재
34: 섬유 벨트 커버
40: 계선삭 감시 시스템
41: 장력 검출 장치(가반형 장력계 등)
42: 계선용 기기(무어링 윈치 등)
43: 제어 장치
43a: 모니터 장치
50: 계선 관리 시스템
51: 방현재
F: 하중
Fc: 경보 하중
Fd: 파단 하중
T: 계선삭의 장력
Tc: 경보 하중에 상당하는 장력
Td: 파단 하중에 상당하는 장력
Tm: 장력(신장률 검출 장치로 산출된 장력)
Tmm: 장력(하중)(장력 검출 장치로 검출된 장력(하중))
Tt: 목표 장력
α: 검출부의 스트랜드 신장률(신장률)
αa: 치수 측정에 의한 신장률(스트랜드 신장률)
αc, βc: 경보 하중에 상당하는 경보값
αd: 파단 하중에 상당하는 스트랜드 신장률
αm: 검출된 스트랜드 신장률(신장률)
βd: 파단 하중에 상당하는 섬유 로프의 신장률(신장률)
βm: 섬유 로프의 신장률(신장률)
γ: 신장률과 장력의 비
δ: 열화 정도
η: 신장률

Claims (12)

1. 선박(1)을 계선하고 있는 계선삭을 구성하는 섬유 로프(30)의 신장률을 검출하는 신장률 검출 장치(20)와, 상기 신장률 검출 장치(20)의 검출값으로부터 상기 계선삭의 장력을 산출하는 제어 장치(43)를 구비하고,
   상기 신장률 검출 장치(20)가 상기 섬유 로프(30)의 신장률을 검출하는 삭상의 검출부(21)를 갖고,
   상기 검출부(21)는 상기 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a) 내부에 내장되는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 신장률 검출 장치(20)의 검출값, 또는 상기 검출값으로부터 산출된 상기 계선삭의 장력에 관계하는 산출값이, 미리 설정되는 경보값을 초과한 경우에 경보를 출력하거나 또는 신호를 출력하는 것 중 어느 것을 행하도록 상기 제어 장치(43)가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어 장치(43)가, 상기 신장률 검출 장치(20)로 검출한 상기 섬유 로프(30)의 신장률의 값과, 상기 섬유 로프(30)의 장력을 상기 신장률 검출 장치(20)와는 별도로 검출하는 장력 검출 장치(41)로 검출한 장력값으로부터 상기 섬유 로프(30)의 열화 정도를 판정하고, 상기 열화 정도에 따라서 상기 경보값의 값을 저하시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어 장치(43)가, 상기 열화 정도가 미리 설정된 교환 시기 경고값을 초과한 경우에, 상기 섬유 로프(30)가 교환 시기에 달해 있는 것을 경고하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
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6. 제1항에 있어서, 상기 섬유 로프(30)가,
   상기 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)의 내부에 내장된 상기 검출부(21), 혹은
   상기 검출부(21)에 접속된 계측용 배선(22)에 접속되고, 또한 상기 섬유 로프의 상기 스트랜드(32a)의 외주에 배치된 검출부측 접속기(23)와,
   상기 검출부측 접속기(23)에 이탈 가능하게 접합되고, 제어 장치측 배선 케이블(25)에 접속되어 있는 제어 장치측 접속기(24)와,
   상기 검출부측 접속기와 상기 제어 장치측 접속기를 상기 섬유 로프와 함께 덮는 보호 부재를 갖고 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)의 내부에 내장된 상기 검출부(21), 혹은 상기 검출부(21)에 접속된 계측용 배선(22)이, 상기 섬유 로프(30)를 권취하고 있는 계선용 기기(42)의 내부에 혹은 별체로 마련된 데이터 처리 장치(27)에 접속되고, 상기 데이터 처리 장치(27)가 상기 검출부(21)로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 유선 혹은 무선으로 상기 제어 장치(43)로 전송하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)의 내부에 내장된 상기 검출부(21), 혹은 상기 검출부(21)에 접속된 계측용 배선(22)이, 상기 섬유 로프(30)의 내부 혹은 표면 상에 마련된 데이터 처리 장치(27)에 접속되고,
   상기 데이터 처리 장치(27)가 상기 검출부(21)로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고,
   상기 섬유 로프(30)의 내부에 마련한 유선 신호 전송 케이블(26) 경유의 유선 혹은 상기 섬유 로프(30)의 내부에 마련한 무선 신호 송신기(27a)로부터의 무선에 의해, 상기 디지털 신호를, 상기 섬유 로프(30)를 권취하고 있는 계선용 기기(42)의 내부에 혹은 별체로 마련된 중계기(28)를 경유하여, 혹은 직접, 상기 제어 장치(43)로 전송하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
9. 제6항에 있어서, 상기 검출부(21)를 상기 섬유 로프(30)의 선 길이 방향의 중앙보다 일단부측의 전반부와 상기 중앙보다 타단부측의 후반부에 각각 배치함과 함께, 각각의 상기 검출부(21) 혹은 각각의 상기 검출부(21)에 접속된 계측용 배선(22)을, 상기 전반부에 배치된 상기 검출부(21)와 상기 후반부에 배치된 상기 검출부(21) 사이로부터 인출하는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 시스템.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 계선삭 감시 시스템(40)을 구비하고,
    상기 계선삭을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 적어도 어느 경우에서, 상기 계선삭 감시 시스템(40)으로부터 얻어지는 각 계선삭의 장력이 미리 설정되는 목표 장력이 되도록, 각 계선삭을 권취하고 있는 계선용 기기(42)를 제어하도록 상기 제어 장치(43)가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 계선 관리 방법.
11. 선박이 계선삭을 사용하여 계선되었을 때에 상기 계선삭을 구성하는 섬유 로프(30)의 신장률을, 상기 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)의 내부에 내장되는 삭상의 검출부(21)를 포함하는 신장률 검출 장치(20)로 계측하고, 상기 신장률 검출 장치(20)의 검출값으로부터 상기 계선삭의 장력을 산출하는 것을 특징으로 하는 계선삭 감시 방법.
12. 선박이 복수의 계선삭을 사용하여 계선되었을 때에, 각각의 상기 계선삭에 있어서, 상기 계선삭에 꼬아 넣어지고, 또한 상기 계선삭을 구성하는 섬유 로프(30)의 스트랜드(32a)의 내부에 내장되는 삭상의 검출부(21)를 포함하여 상기 섬유 로프(30)의 신장률을 계측하는 신장률 검출 장치(20)로 계측한 검출값으로부터 상기 계선삭의 장력을 산출함과 함께,
    상기 계선삭을 사용한 계선 작업 중과 계선 작업 완료 시와 계선 중의 적어도 어느 경우에서, 각각의 상기 계선삭에 있어서, 산출한 상기 계선삭의 장력이 미리 설정되는 각각의 목표 장력이 되도록, 각각의 상기 계선삭을 권취하고 있는 계선용 기기(42)를 제어하는 것을 특징으로 하는 계선 관리 시스템.

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