WO2022030533A1 - 係船索張力監視システム - Google Patents

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WO2022030533A1
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mooring line
tension
band
winch drum
drum
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PCT/JP2021/028913
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啓司 大江
英輝 風間
嵩 野田
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川崎重工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/16—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring using winches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D49/00—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like
    • F16D49/08—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like shaped as an encircling band extending over approximately 360 degrees
    • F16D49/10—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like shaped as an encircling band extending over approximately 360 degrees mechanically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/005—Force, torque, stress or strain
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/58—Mechanical mechanisms transmitting linear movement
    • F16D2125/68—Lever-link mechanisms, e.g. toggles with change of force ratio

Definitions

  • the present invention relates to a mooring line tension monitoring system.
  • the ship is equipped with a winch for mooring lines that moor the ship to a quay or the like.
  • a winch for mooring lines that moor the ship to a quay or the like.
  • excessive tension may be applied to the mooring line due to changes in sea conditions and weather, and the mooring line may break. From this point of view, it is desirable to monitor the tension of the mooring line during mooring.
  • Patent Document 1 discloses a mooring line tension monitoring system (referred to as "mooring line monitoring device” in Patent Document 1) that can monitor the tension of the mooring line at the time of mooring.
  • a split drum including a storage drum and a tension drum is used as a winch drum, and a load cell is incorporated in a band brake including a brake drum.
  • the mooring line is wound around the tension drum of the winch drum so that the radius from the center of the winch drum to the line of action of tension is constant, and the load measured by the load cell is converted into the mooring line tension.
  • an object of the present invention is to provide a mooring line tension monitoring system capable of monitoring the tension of the mooring line at the time of mooring without using a split drum.
  • the mooring line tension monitoring system of the present invention comprises a winch drum around which the mooring line is wound, a band brake including a brake drum that rotates with the winch drum, and winding of the mooring line on the winch drum.
  • the number of winding layers detector for detecting the number of layers
  • the load cell for measuring the band tension incorporated in the band brake
  • the number of winding layers of the mooring line detected by the number of winding layers detector, and the load cell are measured. It is characterized by comprising a control device for calculating the tension acting on the mooring line based on the band tension.
  • the number of winding layers detector detects the number of winding layers of the mooring line on the winch drum, so instead of keeping the radius from the center of the winch drum to the line of action of tension constant, the winding The number of layers can be used to calculate the tension of the mooring line. Therefore, the tension of the mooring line at the time of mooring can be monitored without using the split drum.
  • a mooring line tension monitoring system capable of monitoring the tension of the mooring line at the time of mooring without using a split drum.
  • FIG. 1 It is a front view of the mechanical part of the mooring line tension monitoring system which concerns on one Embodiment of this invention. It is sectional drawing along the line II-II of FIG. It is a schematic block diagram of a band brake. It is a figure which shows the modification of the winding layer number detector. It is a figure which shows another modification of the winding layer number detector. It is a figure which shows the further modification of the winding layer number detector. It is a schematic block diagram of the band brake of a modification.
  • FIG. 1 and 2 show a mooring line tension monitoring system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • This system 1 includes a winch drum 3 rotatably supported by a support base 30 provided on the deck 10 of a ship, and a band brake 4 that allows or prohibits (so-called braking) the rotation of the winch drum 3. include.
  • a mooring line 11 (omitted in FIG. 1 for the sake of simplification of the drawing) is wound around the winch drum 3.
  • Flange 31s project radially outward from both ends of the winch drum 3.
  • the winch drum 3 is driven by the prime mover 22 via the speed reducer 23.
  • the band brake 4 is arranged along the flange 31 on the speed reducer 23 side, and a clutch 24 is provided between the band brake 4 and the speed reducer 23.
  • the clutch 24 is a manual type.
  • the prime mover 22 may be an electric motor or a hydraulic motor.
  • the prime mover 22 is provided with an operating device 21, and the prime mover 22 is manually operated.
  • the prime mover 22 may be electrically controlled by the control device 8 described later.
  • the band brake 4 is a manual type in this embodiment. Specifically, the band brake 4 includes a brake drum 41 fixed to the flange 31 as shown in FIG. That is, the brake drum 41 rotates together with the winch drum 3. Further, the band brake 4 includes a pair of arcuate bands 42, 43. One ends of the bands 42 and 43 are connected to each other via pins 44, and pins 45 and 46 are provided at the other ends of the bands 42 and 43, respectively.
  • the pins 45 and 46 are connected to the link mechanism 47, and the link mechanism 47 moves the pins 45 and 46 closer to each other and away from each other according to the rotation of the operation shaft 48. Further, the link mechanism 47 is connected to the support column 12 provided on the deck 10 via a pin 49.
  • the pin 45 located directly above the support column 12 is a pin-type load cell 5. In other words, the load cell 5 is incorporated in the band brake 4.
  • the band tension F acts upward on the load cell 5. That is, the load cell 5 measures the band tension F.
  • tension P acts on the mooring line 11
  • a rotational force acts on the winch drum 3 and an upward force acts on the load cell 5, so that the band tension F measured by the load cell 5 is the mooring line. It largely depends on the tension P of 11.
  • the band brake 4 is tightened and the clutch 24 is disengaged after the mooring line 11 hung on the bit of the quay is wound around the winch drum 3 by the prime mover 22.
  • the mooring line tension monitoring system 1 includes a winding layer number detector 6 for detecting the number of winding layers of the mooring line 11 on the winch drum 3, the winding layer number detector 6, and the above-mentioned. It includes a control device 8 electrically connected to the load cell 5. The control device 8 is also electrically connected to the display 9.
  • the display 9 is provided, for example, in the vicinity of a winch, a bridge, a cargo handling control room (cargo control room), or the like.
  • control device 8 is a computer having a memory such as a ROM or a RAM, a storage such as an HDD or an SSD, and a CPU, and the program stored in the ROM or the storage is executed by the CPU.
  • the winding layer number detector 6 includes a sensor that measures a numerical value related to the number of winding layers of the mooring line 11 and a calculation unit that converts the numerical value measured by the sensor into the number of winding layers of the mooring line.
  • the arithmetic unit may be incorporated in the control device 8.
  • the sensor that measures the numerical value related to the number of winding layers of the mooring line 11 is the encoder 61 that measures the rotation angle of the winch drum 3.
  • the encoder 61 is provided on a sprocket arranged at a position away from the winch drum 3, and a chain is hung between the sprocket and the sprocket attached to the winch drum 3.
  • the control device 8 has a tension P [kN] acting on the mooring line 11 based on the number of winding layers N of the mooring line 11 detected by the winding layer number detector 6 and the band tension F [kN] measured by the load cell 5. Is calculated. The control device 8 outputs the calculated tension P to the display 9.
  • control device 8 calculates the tension P acting on the mooring line 11 using the following tension calculation formula (1) including the tension coefficient K and the calibration coefficient ⁇ .
  • DB Brake drum diameter [mm]
  • d R Mooring line diameter "mm”
  • d D Winch drum diameter [mm]
  • the tension coefficient K in the tension calculation formula (1) is calculated from the following formula (2).
  • ⁇ Coefficient of friction between the band and the brake drum
  • ⁇ Contact angle between the band and the brake drum
  • the contact angle ⁇ between the band and the brake drum is the angle between the centers of the pins 45 and 46, as shown in FIG. Is.
  • the mooring line tension monitoring system 1 includes the calibration device 7 as shown in FIG. In the initial state, the control device 8 sets the calibration coefficient ⁇ to 1.0.
  • the calibration device 7 is for confirming the relationship between the band tension F of the band brake 4 and the virtual tension Pv of the mooring line 11 at the rated number of winding layers Nr of the mooring line 11 when the mooring line 11 is not moored.
  • the rated number of turns Nr is arbitrarily determined from, for example, 1 to 3 layers.
  • the calibration device 7 includes a triangular link plate 71 that is non-rotatably connected to the flange 31 and projects laterally from the flange 31, and a jack 72 (hydraulic cylinder) that moves the tip of the link plate 71 up and down. , Includes a hand pump 73 connected to the jack 72 by a hose 74. The pressure Pr of the hydraulic fluid pressurized by the hand pump 73 is measured by the pressure sensor 75.
  • the configuration of the calibration device 7 is not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • the hydraulic fluid is supplied to the jack 72 through the hose 74, and the jack 72 extends.
  • the band tension F of the band brake 4 measured by the load cell 5 increases.
  • the control device 8 calculates the virtual tension Pv [kN] of the mooring line 11 using the following equation (3).
  • Pr Pressure measured by the pressure sensor 75 [MPa]
  • L Distance from the center of the winch drum 3 to the center of the jack 72 [mm]
  • AS Pressure receiving area on the head side of the hydraulic cylinder which is the jack 72 [mm 2 ]
  • the control device 8 determines the calibration coefficient ⁇ based on the result confirmed by using the calibration device 7. As a result of confirmation using the calibration device 7, the calibration coefficient ⁇ may remain 1.0, or may be smaller or larger than 1.0.
  • control device 8 substitutes the band tension F measured by the load cell 5 into the above equation (1) when the virtual tension Pv of the mooring line 11 is calculated using the equation (3), and the equation (1) is substituted.
  • the calibration coefficient ⁇ is determined so that the tension P calculated by (1) matches the virtual tension P v of the mooring line 11 calculated by using the equation (3).
  • the winding layer number N of the mooring line 11 on the winch drum 3 is detected by the winding layer number detector 6, so that the winding layer number N is detected from the center of the winch drum 3.
  • the tension P of the mooring line 11 can be calculated using the number of winding layers N thereof. Therefore, the tension P of the mooring line 11 at the time of mooring can be monitored without using the split drum. Further, since the calculated tension P is output from the control device 8 to the display 9, the seafarer who sees the display 9 can grasp the tension P of the mooring line 11.
  • the control device 8 When the tension P of the mooring line 11 exceeds the specified value, the control device 8 generates an alarm sound in the alarm in the figure, and the sailor who hears the alarm sound releases the band brake 4. As a result, the mooring line 11 is unwound. After that, the sailor turns on the clutch, winds the loose mooring line 11 around the winch drum 3, tightens the band brake 4, and disengages the clutch 24.
  • the sensor that measures the numerical value related to the number of winding layers of the mooring line 11 in the winding layer number detector 6 is not limited to the encoder 61 that measures the rotation angle of the winch drum 3.
  • the number of winding layers of the mooring line 11 in the winding layer number detector 6 may be an encoder 62 (or an inclination sensor) that measures the angle of the pressing member 32.
  • the pressing member 33 that presses the mooring line 11 against the winch drum 3 is configured to be reciprocating, the numerical value regarding the number of winding layers of the mooring line 11 in the winding layer number detector 6 is measured.
  • the sensor may be a stroke sensor 63 that measures the position of the presser member 33.
  • the winding layer number detector 6 may directly detect the number of winding layers of the mooring line 11 on the winch drum 3 by using a camera. Alternatively, as shown in FIG. 6, the winding layer number detector 6 may directly detect the number of winding layers of the mooring line 11 on the winch drum 3 by using the infrared unit 64 provided on the flange 31. ..
  • the infrared unit 64 When the infrared unit 64 is used, the height of the mooring line 11 from the deck 10 at a predetermined position between the mooring hardware provided on the deck 10 (for example, the guide roller for the mooring line 11) and the winch drum 3 is infrared rays.
  • the unit 64 may be used for measurement, and the height thereof may be converted into the number of winding layers.
  • the calibration device 7 can be omitted, and the tension calculation formula (1) does not have to include the calibration coefficient ⁇ . However, if the calibration device 7 is provided as in the above embodiment and the calibration coefficient ⁇ in the tension calculation formula (1) is determined based on the result of confirmation using the calibration device 7, the tension P of the mooring line 11 is accurately determined. Can be calculated.
  • the band brake 4 is a manual type in the above embodiment, the band brake 4 may be an electric type.
  • the control device 8 may release the band brake 4 when the tension P of the mooring line 11 calculated by the control device 8 exceeds the specified value.
  • the band brake 4 is electric, if the clutch 24 is also electric, the control device 8 turns on the clutch 24 after the band brake 4 is released, and the loose mooring line 11 is wound around the winch drum 3. May be good.
  • Such a configuration is useful for labor saving of seafarers and automatic navigation.
  • the pin-type load cell 5 incorporated in the band brake 4 may be a pin 49 between the support column 12 provided on the deck 10 and the link mechanism 47.
  • the control device 8 calculates the tension P acting on the mooring line 11 using the following tension calculation formula (4).
  • L Horizontal distance from the center of the winch drum 3 to the center of the pin 49 [mm]
  • the mooring line tension monitoring system of the present invention has a winch drum around which the mooring line is wound, a band brake including a brake drum that rotates with the winch drum, and a number of winding layers for detecting the number of winding layers of the mooring line on the winch drum.
  • the mooring line is based on the detector, the load cell incorporated in the band brake for measuring the band tension, the number of winding layers of the mooring line detected by the winding layer number detector, and the band tension measured by the load cell. It is characterized by comprising a control device for calculating the tension acting on the vehicle.
  • the number of winding layers detector detects the number of winding layers of the mooring line on the winch drum, so instead of keeping the radius from the center of the winch drum to the line of action of tension constant, the winding The number of layers can be used to calculate the tension of the mooring line. Therefore, the tension of the mooring line at the time of mooring can be monitored without using the split drum.
  • the control device may output the calculated tension to the display. According to this configuration, the seafarer who sees the display can grasp the tension of the mooring line.
  • the mooring line monitoring system further includes a calibration device for confirming the relationship between the band tension of the band brake at the rated number of turns of the mooring line and the virtual tension of the mooring line when the mooring line is not moored, and the control device. May calculate the tension acting on the mooring line using a tension calculation formula including a calibration coefficient, and determine the calibration coefficient based on the result confirmed by using the calibration device. According to this configuration, the tension of the mooring line can be calculated accurately.

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Abstract

係船索張力監視システムは、係船索（１１）が巻き付けられるウインチドラム（３）と、ウインチドラム（３）と共に回転するブレーキドラム（４１）を含むバンドブレーキ（４）を備える。さらに、係船索張力監視システムは、ウインチドラム（３）上の係船索（１１）の巻層数を検出する巻層数検出器と、バンドブレーキ（４）に組み込まれた、バンド張力を計測するロードセル（５）と、前記巻層数検出器で検出された係船索（１１）の巻層数およびロードセル（５）で計測されたバンド張力に基づいて係船索（１１）に作用する張力を算出する制御装置を備える。

Description

係船索張力監視システム
　本発明は、係船索張力監視システムに関する。
　船舶には、当該船舶を岸壁などに係留する係船索用のウインチが搭載されている。係船時には、海象や気象の変化により、係船索に過大な張力が作用して係船索が破断することがある。このような観点からは、係船時の係船索の張力を監視することが望まれる。
　例えば、特許文献１には、係船時の係船索の張力が監視可能な係船索張力監視システム（特許文献１では「係船索監視装置」と称呼）が開示されている。このシステムでは、ウインチドラムとして、ストレージドラムとテンションドラムを含むスプリットドラムが用いられるとともに、ブレーキドラムを含むバンドブレーキにロードセルが組み込まれている。そして、係船時にはウインチドラムのテンションドラムに係船索が巻き付けられてウインチドラムの中心から張力の作用線までの半径が一定とされ、ロードセルで計測された荷重が係船索張力に換算される。
特開２００２－２１１４７８号公報
　しかしながら、スプリットドラムはテンションドラム分だけ通常のウインチドラムよりも長い（ドラムの軸方向の幅が広い）ために、スプリットドラムを用いた場合にはウインチの設置場所に制約を受ける。しかも、特許文献１の係船索張力監視システムでは、係船時には係船索をテンションドラムに巻き付ける作業が必要である。
　そこで、本発明は、スプリットドラムを用いずに係船時の係船索の張力が監視可能な係船索張力監視システムを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の係船索張力監視システムは、係船索が巻き付けられるウインチドラムと、前記ウインチドラムと共に回転するブレーキドラムを含むバンドブレーキと、前記ウインチドラム上の係船索の巻層数を検出する巻層数検出器と、前記バンドブレーキに組み込まれた、バンド張力を計測するロードセルと、前記巻層数検出器で検出された係船索の巻層数および前記ロードセルで計測されたバンド張力に基づいて係船索に作用する張力を算出する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、巻層数検出器によりウインチドラム上の係船索の巻層数が検出されるので、ウインチドラムの中心から張力の作用線までの半径を一定とする代わりに、その巻層数を使用して係船索の張力を算出することができる。従って、スプリットドラムを用いずに係船時の係船索の張力が監視可能である。
　本発明によれば、スプリットドラムを用いずに係船時の係船索の張力が監視可能な係船索張力監視システムが提供される。
本発明の一実施形態に係る係船索張力監視システムの機械部分の正面図である。 図１のII－II線に沿った断面図である。 バンドブレーキの概略構成図である。 巻層数検出器の変形例を示す図である。 巻層数検出器の別の変形例を示す図である。 巻層数検出器のさらに別の変形例を示す図である。 変形例のバンドブレーキの概略構成図である。
　図１および図２に、本発明の一実施形態に係る係船索張力監視システム１を示す。このシステム１は、船舶の甲板１０上に設けられた支持台３０により回転可能に支持されたウインチドラム３と、ウインチドラム３の回転を許容したり禁止（いわゆる制動）したりするバンドブレーキ４を含む。
　ウインチドラム３には、係船索１１（図１では図面の簡略化のために省略）が巻き付けられる。ウインチドラム３の両端からはフランジ３１が径方向外向きに突出している。
　ウインチドラム３は、減速機２３を介して原動機２２により駆動される。バンドブレーキ４は、減速機２３側のフランジ３１に沿って配置されており、バンドブレーキ４と減速機２３の間には、クラッチ２４が設けられている。本実施形態では、クラッチ２４が手動式である。
　原動機２２は、電動モータであってもよいし液圧モータであってもよい。本実施形態では、原動機２２に操作装置２１が設けられており、原動機２２が手動で操作される。ただし、原動機２２は、後述する制御装置８によって電気的に制御されてもよい。
　バンドブレーキ４は、本実施形態では手動式である。具体的に、バンドブレーキ４は、図３に示すように、フランジ３１に固定されたブレーキドラム４１を含む。すなわち、ブレーキドラム４１はウインチドラム３と共に回転する。また、バンドブレーキ４は、円弧状の一対のバンド４２，４３を含む。バンド４２，４３の一端同士はピン４４を介して連結されており、バンド４２，４３の他端にはピン４５，４６がそれぞれ設けられている。
　ピン４５，４６はリンク機構４７と連結されており、リンク機構４７は、操作軸４８の回転に応じて、ピン４５，４６を互いに近づけたり互いに遠ざけたりする。また、リンク機構４７は、甲板１０上に設けられた支柱１２とピン４９を介して連結されている。本実施形態では、支柱１２の真上に位置するピン４５がピン型のロードセル５である。換言すれば、ロードセル５はバンドブレーキ４に組み込まれている。
　リンク機構４７によりピン４５，４６が互いに近づけられてバンド４２，４３がブレーキドラム４１を締め付けると、バンド張力Ｆがロードセル５に上向きに作用する。すなわち、ロードセル５は、バンド張力Ｆを計測する。なお、係船索１１に張力Ｐが作用すると、その張力Ｐによってウインチドラム３に回転力が作用してロードセル５に上向きの力が作用するので、ロードセル５により計測されるバンド張力Ｆは、係船索１１の張力Ｐに大きく依存する。
　係船時には、岸壁のビットなどに掛けられた係船索１１が原動機２２によりウインチドラム３に巻き取られた後に、バンドブレーキ４が締められてクラッチ２４がオフにされる。
　さらに、係船索張力監視システム１は、図２に示すように、ウインチドラム３上の係船索１１の巻層数を検出する巻層数検出器６と、この巻層数検出器６および上述したロードセル５と電気的に接続された制御装置８を含む。制御装置８は、表示器９とも電気的に接続されている。表示器９は、例えば、ウインチ近傍、艦橋もしくは荷役制御室（カーゴコントロールルーム）などに設けられる。
　例えば、制御装置８は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはストレージに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
　巻層数検出器６は、係船索１１の巻層数に関する数値を計測するセンサと、センサにより計測された数値を係船索の巻層数に換算する演算部を含む。演算部は、制御装置８に組み込まれてもよい。本実施形態では、係船索１１の巻層数に関する数値を計測するセンサが、ウインチドラム３の回転角度を計測するエンコーダ６１である。
　より詳しくは、エンコーダ６１は、ウインチドラム３から離れた位置に配置されたスプロケットに設けられ、そのスプロケットと、ウインチドラム３に取り付けられたスプロケットとにチェーンが掛け渡されている。
　制御装置８は、巻層数検出器６で検出された係船索１１の巻層数Ｎおよびロードセル５で計測されたバンド張力Ｆ［ｋＮ］に基づいて係船索１１に作用する張力Ｐ［ｋＮ］を算出する。制御装置８は、算出した張力Ｐを表示器９へ出力する。
　具体的に、制御装置８は、張力係数Ｋおよび校正係数αを含む次の張力算出式（１）を用いて係船索１１に作用する張力Ｐを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　　　ＤＢ：ブレーキドラム径［ｍｍ］
　　　ｄＲ：係船索径「ｍｍ」
　　　ｄＤ：ウインチドラム径［ｍｍ］
　張力算出式（１）中の張力係数Ｋについては、以下の式（２）から算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　　　μ：バンド－ブレーキドラム間の摩擦係数
　　　θ：バンド－ブレーキドラム間の接触角
なお、バンド－ブレーキドラム間の接触角θは、図３中に示すように、ピン４５，４６の中心間の角度である。
　張力算出式（１）中の校正係数αに関しては、係船索張力監視システム１は、図２に示すように、校正装置７を含む。制御装置８は、初期状態では、校正係数αを１．０に設定する。
　校正装置７は、非係船時に、係船索１１の定格巻層数Ｎｒでのバンドブレーキ４のバンド張力Ｆと係船索１１の仮想張力Ｐｖとの関係を確認するためのものである。定格巻層数Ｎｒは、例えば１～３層のうちで任意に決定される。
　具体的に、校正装置７は、フランジ３１と回転不能に連結された、フランジ３１から横向きに突き出る三角形状のリンク板７１と、リンク板７１の先端を上下動させるジャッキ７２（液圧シリンダ）と、ホース７４によりジャッキ７２と接続されたハンドポンプ７３を含む。ハンドポンプ７３により加圧される作動液の圧力Ｐｒは、圧力センサ７５で計測される。なお、校正装置７の構成はこれに限られるものではなく、適宜変更可能である。
　非係船時にバンドブレーキ４を締めた状態でハンドポンプ７３を操作すると、ホース７４を通じてジャッキ７２へ作動液が供給され、ジャッキ７２が伸長する。そのジャッキ７２の伸長に伴って、ロードセル５で計測されるバンドブレーキ４のバンド張力Ｆが大きくなる。制御装置８は、以下の式（３）を用いて、係船索１１の仮想張力Ｐｖ［ｋＮ］を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　　Ｐｒ：圧力センサ７５で計測される圧力［ＭＰａ］
　　　Ｌ：ウインチドラム３の中心からジャッキ７２の中心までの距離［ｍｍ］
　　　ＡＳ：ジャッキ７２である液圧シリンダのヘッド側受圧面積［ｍｍ２］
　　　Ｄｒ：定格巻層数Ｎｒの表層の係船索中心円直径
　　　　　　Ｄｒ＝ｄＤ＋Ｎｒ×ｄＲ
　制御装置８は、校正装置７を用いて確認された結果に基づいて、校正係数αを決定する。校正装置７を用いた確認の結果、校正係数αは１．０のままの場合もあるし、１．０よりも小さくまたは大きくなる場合もある。
　より詳しくは、制御装置８は、式（３）を用いて係船索１１の仮想張力Ｐｖを算出したときにロードセル５により計測されたバンド張力Ｆを上記の式（１）に代入し、式（１）により算出された張力Ｐが、式（３）を用いて算出した係船索１１の仮想張力Ｐｖと一致するように校正係数αを決定する。
　以上説明したように、本実施形態の係船索張力監視システム１では、巻層数検出器６によりウインチドラム３上の係船索１１の巻層数Ｎが検出されるので、ウインチドラム３の中心から張力の作用線までの半径を一定とする代わりに、その巻層数Ｎを使用して係船索１１の張力Ｐを算出することができる。従って、スプリットドラムを用いずに係船時の係船索１１の張力Ｐが監視可能である。また、算出された張力Ｐは制御装置８から表示器９へ出力されるので、表示器９を見た船員が係船索１１の張力Ｐを把握することができる。
　なお、係船索１１の張力Ｐが規定値を超えると、制御装置８が図略の報知器に警報音を発生させ、その警報音を聞いた船員がバンドブレーキ４を開放する。その結果、係船索１１が巻き出される。その後、船員は、クラッチをオンにして緩んだ係船索１１をウインチドラム３に巻き取った後、バンドブレーキ４を締めてクラッチ２４をオフにする。
　（変形例）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、巻層数検出器６における係船索１１の巻層数に関する数値を計測するセンサは、ウインチドラム３の回転角度を計測するエンコーダ６１に限られるものではない。例えば、図４に示すように、係船索１１をウインチドラム３に押さえ付ける押え部材３２が支点３３回りに揺動可能に構成される場合、巻層数検出器６における係船索１１の巻層数に関する数値を計測するセンサは、押え部材３２の角度を計測するエンコーダ６２（または傾斜センサ）であってもよい。
　あるいは、図５に示すように、係船索１１をウインチドラム３に押さえ付ける押え部材３３が往復動可能に構成される場合、巻層数検出器６における係船索１１の巻層数に関する数値を計測するセンサは、押え部材３３の位置を計測するストロークセンサ６３であってもよい。
　さらには、巻層数検出器６は、カメラを用いてウインチドラム３上の係船索１１の巻層数を直接的に検出してもよい。あるいは、図６に示すように、巻層数検出器６は、フランジ３１に設けられた赤外線ユニット６４を用いてウインチドラム３上の係船索１１の巻層数を直接的に検出してもよい。赤外線ユニット６４を用いる場合は、甲板１０上に設けられた係船金物（例えば、係船索１１用ガイドローラ）とウインチドラム３の間の所定位置での係船索１１の甲板１０からの高さを赤外線ユニット６４を用いて計測し、その高さを巻層数に換算してもよい。
　また、校正装置７は省略可能であり、張力算出式（１）が校正係数αを含まなくてもよい。ただし、前記実施形態のように校正装置７が設けられ、校正装置７を用いた確認の結果により張力算出式（１）中の校正係数αが決定されれば、係船索１１の張力Ｐを正確に算出することができる。
　さらに、前記実施形態ではバンドブレーキ４が手動式であったが、バンドブレーキ４は電動式であってもよい。この場合、制御装置８が算出した係船索１１の張力Ｐが規定値を超えたときに、制御装置８がバンドブレーキ４を開放してもよい。また、バンドブレーキ４が電動式の場合、クラッチ２４も電動式とすれば、バンドブレーキ４の解放後に制御装置８がクラッチ２４をオンにして、緩んだ係船索１１をウインチドラム３に巻き取ってもよい。このような構成は、船員の省人化や自動航行に有用である。
　また、図８に示すように、バンドブレーキ４に組み込まれるピン型のロードセル５は、甲板１０上に設けられた支柱１２とリンク機構４７との間のピン４９であってもよい。この場合、制御装置８は、次の張力算出式（４）を用いて係船索１１に作用する張力Ｐを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　　　Ｌ：ウインチドラム３の中心からピン４９の中心までの水平距離［ｍｍ］
　（まとめ）
　本発明の係船索張力監視システムは、係船索が巻き付けられるウインチドラムと、前記ウインチドラムと共に回転するブレーキドラムを含むバンドブレーキと、前記ウインチドラム上の係船索の巻層数を検出する巻層数検出器と、前記バンドブレーキに組み込まれた、バンド張力を計測するロードセルと、前記巻層数検出器で検出された係船索の巻層数および前記ロードセルで計測されたバンド張力に基づいて係船索に作用する張力を算出する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、巻層数検出器によりウインチドラム上の係船索の巻層数が検出されるので、ウインチドラムの中心から張力の作用線までの半径を一定とする代わりに、その巻層数を使用して係船索の張力を算出することができる。従って、スプリットドラムを用いずに係船時の係船索の張力が監視可能である。
　前記制御装置は、算出した張力を表示器へ出力してもよい。この構成によれば、表示器を見た船員が係船索の張力を把握することができる。
　上記の係船索監視システムは、非係船時に、係船索の定格巻層数での前記バンドブレーキのバンド張力と係船索の仮想張力との関係を確認するための校正装置をさらに備え、前記制御装置は、係船索に作用する張力を、校正係数を含む張力算出式を用いて算出し、前記校正装置を用いて確認された結果に基づいて前記校正係数を決定してもよい。この構成によれば、係船索の張力を正確に算出することができる。
　１　　係船索監視システム
　１１　係船索
　３　　ウインチドラム
　４　　バンドブレーキ
　４１　ブレーキドラム
　５　　ロードセル
　６　　巻層数検出器
　７　　校正装置
　８　　制御装置
　９　　表示器

Claims (3)

  1. 　係船索が巻き付けられるウインチドラムと、
    　前記ウインチドラムと共に回転するブレーキドラムを含むバンドブレーキと、
    　前記ウインチドラム上の係船索の巻層数を検出する巻層数検出器と、
    　前記バンドブレーキに組み込まれた、バンド張力を計測するロードセルと、
    　前記巻層数検出器で検出された係船索の巻層数および前記ロードセルで計測されたバンド張力に基づいて係船索に作用する張力を算出する制御装置と、
    を備える、係船索張力監視システム。
  2. 　前記制御装置は、算出した張力を表示器へ出力する、請求項１に記載の係船索張力監視システム。
  3. 　非係船時に、係船索の定格巻層数での前記バンドブレーキのバンド張力と係船索の仮想張力との関係を確認するための校正装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、係船索に作用する張力を、校正係数を含む張力算出式を用いて算出し、前記校正装置を用いて確認された結果に基づいて前記校正係数を決定する、請求項１または２に記載の係船索張力監視システム。
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