JPH0227491B2 - Shunsetsufunenokutsusakuseigyosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、水底の土砂等を堀り取るしゆんせ
つ船の掘削制御装置に関する。

航路や泊地の水深を増加したり、水中構造物を
造るために基礎の床堀をする場合、水底の土砂等
を掘り取り、掘り取つた土砂をポンプで汲み上
げ、排泥管により陸地へ送出するしゆんせつ船が
用いられる。第１図はこのようなしゆんせつ船の
概略を示す平面図、第２図はその側面図であり、
これらの図において１は船体である。船体１の先
端部には、横ピン２ａを軸として、俯仰方向に回
動するラダー２が取付けられ、ラダー２の先端に
はカツタ３が設けられている。このラダー２は、
交流電動機２ｂによつて定速駆動されるドラム２
ｃによつて巻取られあるいは繰出されるラダーワ
イヤ２ｄによつて昇降するもので、その昇降量
は、横ピン２ａに連結されたロータリエンコーダ
２ｅによつて検出される。また、カツタ３は水底
の土砂を回転掘削するものである。次に、４は、
船体１から水底に延びる棒状のスパツドであり、
船体１の後部に設けられて船体１のスイング時に
支点となるものである。また、５ａ，５ｂは各々
水底に固定されるアンカであり、各々がスイング
ワイヤ６ａ，６ｂにつながれている。７ａ，７ｂ
はラダー２に設けられているシーブ（滑車）であ
り、スイングワイヤ６ａがシーブ７ａを介してウ
インチドラム８ａに巻き取られ、スイングワイヤ
６ｂがシーブ７ｂを介してウインチドラム８ｂに
巻き取られるようになつている。DCM１は減速
機９ｂを介してウインチドラム８ｂを駆動する直
流電動機であり、DCM２は減速機９ａを介して
ウインチドラム８ａを駆動する直流電動機であ
る。

上述したしゆんせつ船を例えばＢ点からＡ点へ
右スイングさせる場合は、直流電動機DCM１に
回生ブレーキをかけてスイングワイヤ６ｂに適度
なテンシヨンをかけながら、ウインチドラム８ａ
によりスイングワイヤ６ａを巻き取つてＡ点まで
回動させる。また、この時同時にカツタ３により
水底を堀削してしゆんせつを行う。そして、右ス
イングが終了すると、次に深さ方向の掘削を行
う。すなわち、反スイング側（左側）の直流電動
機DCM１を停止して機械的ブレーキをかける一
方、スイング側の直流電動機DCM２のトルク量
を調節し、ラダー２が左右方向にずれないように
しながらラダーワイヤ２ｄを緩めていき、カツタ
３によつて深さ方向の掘削を行う。そして、所定
の深さに達したときに左スイングを行う。こうし
て、左右スイングを繰返して、掘削量が所望の深
さに達すると、スパツド４の位置を前方に移動さ
せて再び上記と同様に左右スイングを繰返し掘削
を続けていき、目的とする全エリアのしゆんせつ
を行う。

第３図は上述した掘削動作を制御する従来の掘
削制御装置のブロツク図であり、この図において
第１図、第２図の各部に対応する部分には同一の
符号が付してある。

この図においてSW１は左スイング時にONと
なるスイツチであり、このスイツチSW１を介し
て直流電動機DCM１の回転速度を指令する速度
信号S₁が偏差検出点a₁に加算信号として供給され
る。また、偏差検出点a₁には、直流電動機DCM
１の回転速度に対応する電圧を出力する指示発電
機PGの出力信号が減算信号として供給され、こ
の偏差検出点a₁に得られる偏差がコントローラ
CL₁に供給される。コントローラCL₁は偏差検出
点a₁に得られた偏差に基づいて直流電動機DCM
１の電機子電流値を指令する信号Saを出力する。
この場合、コントローラCL₁が出力する信号Saは
偏差検出点a₁での偏差を０とするような信号であ
る。SW₂は左スイング時に接点Ｌに右スイング時
に接点Ｒに接するスイツチであり、その共通端子
が偏差検出点a₂に接続されている。偏差検出点a₂
には変流器CTから供給される電機子電流のフイ
ードバツク値Iafが減算信号として供給されると
ともに、左スイング時には信号Saが加算信号と
して、右スイング時には可変抵抗VL₁により設定
される電機子電流指令値SIa（一定値）が加算信
号として各々供給される。コントローラCL₂は偏
差検出点a₂に得られる偏差に基づいて正逆切換可
能の順変換器CHの点弧角を演算し、この結果得
られる点弧角信号S_Gをゲートパルス発生器GPG
１に供給するコントローラである。ゲートパルス
発生器GPG１は点弧角信号S_Gに基づき順変換器
CHへ点弧パルスGPを供給する。AC₁は直流電動
機DCM１の電機子回路の電源である。F₁は直流
電動機DCM１の界磁巻線であり、電源AC₂から
サイリスタ１５を介して電流が供給される。な
お、界磁巻線回路のコモンラインは図示省略し
た。a₃は偏差検出点であり、弱め界磁基準信号
Dsが加算信号として、電機子電圧のフイードバ
ツク信号Vaが減算信号として供給される。コン
トローラCL₃は偏差検出点a₃に得られる偏差が負
となつた時に、すなわち、Va≧Dsとなつた時に
電動機の保護のために界磁電流を減少させる点弧
角信号をゲートパルス発生器GPG２に供給し、
その他の場合（Va＜Dsの場合）は界磁電流を一
定とする点弧角信号をゲートパルス発生器GPG
２に供給する。上述した各構成要素により左スイ
ング制御回路LSが構成されている。また、左ス
イング制御回路LSとまつたく同様に右スイング
制御回路RSが構成されている。左スイング制御
回路LSと右スイング制御回路RSとの主な構成要
素の対応を述べると、コントローラCL₁〜CL₃に
コントローラCR₁〜CR₃が各々対応し、偏差検出
点a₁〜a₃に偏差検出点b₁〜b₃が各々対応し、スイ
ツチSW₂、可変抵抗VL₁、サイリスタ１５にスイ
ツチSW₄、可変抵抗VL₂、サイリスタ１６が各々
対応する。また、F₂は直流モータDCM２の界磁
巻線であり、SW₃は右スイング時にONとなるス
イツチである。

次に、上述した従来の掘削制御装置の動作を説
明する。

まず右スイング時には、スイツチSW₁がオフ、
SW₃がオンとなり、スイツチSW₂，SW₄がともに
Ｌ側に接続される。この結果、直流電動機DCM
２は速度信号S₁に基づいて回転し、スイングワイ
ヤ６ａがウインチドラム８ａに巻き取られてい
く。一方、直流電動機DCM１は、その電機子電
流が可変抵抗器VL₁により設定される一定値に制
御され、したがつて、直流電動機DCM１はその
出力トルクとスイングワイヤ６ｂの張力との差に
対応して回転（通常逆回転）し、スイング方向
（右側）に対し回生ブレーキをかける。このよう
に、掘削制御装置は船体１（第１図）の左舷側で
制動をかけながら右スイングを行う。

こうして、右スイングが終了すると、次に、ラ
ダー降下制御が行われる。第４図は、その説明図
であり、図においてカツタ３は右スイング終了位
置（すなわち右側寄り切り点）x_cにあり、船体１
は図示してないが図の手前方向にある。そして、
カツタ３（従つてラダー２）が左設定値x_L、右設
定値x_Rの範囲内に保持されつつ、第２図に示すラ
ダーワイヤ２ｄが緩められラダー２が降下し、深
さ方向の掘削が行われる。この際、従来のラダー
降下制御においては、反スイング側（この場合は
左側）の直流電動機DCM１をオフしてウインチ
ドラム８ｂに機械的ブレーキをかけ、スイング側
（右側）の直流電動機DCM２の出力トルクを変え
ながら、ラダー２とカツタ３の左右方向の位置ｘ
を制御している。例えば、第４図においてカツタ
３の位置ｘが左設定値x_Lを超えたときは、右側の
直流電動機DCM２の電機子電流Iaを強くして、
左側にずれるのを防ぎ、逆の場合は直流電動機
DCM２の電機子電流Iaを弱くして、右側にずれ
るのを防ぐ。この場合、電機子電流Iaの増加量は
基準位置x_cからの偏差ｘ−x_cに比例して定められ
る。

ところで、しゆんせつされる土質には、硬軟の
ばらつきがあり、それによつてスイングワイヤ６
ａ，６ｂにかかる力も変化する。すなわち、土質
が硬いときには、カツタ３が少しずつ掘削しなが
ら降下するのでスイングワイヤ６ａ，６ｂにかか
る力が弱く、逆に土質が軟いときにはカツタ３の
掘削量が多く、スイングワイヤ６ａ，６ｂにかか
る力が強くなる。従つて、前述した直流電動機
DCM２の出力トルクを硬い土質に適合するよう
に設定すると、軟い土質のときに右方向に引く力
が弱過ぎ、カツタ３は左側にずれ易く、逆に、軟
い土質に適合するように設定すると、硬い土質の
とき右方向に引く力が強過ぎ、右側にずれ易くな
る。そして、従来のように電機子電流の増減量を
基準位置x_cからの偏差に比例して決める方法で
は、土質の変化に対応して制御を行うことができ
ず、ある硬さの土質においてはうまく制御できて
も、他の硬さの土質においてはうまく制御できな
いことがある。

この発明は、上記の事情に鑑み、どのような土
質に対してもカツタの左右方向の位置を設定値内
（目標基準内）に保ちつつラダーを降下させるこ
とのできるしゆんせつ船の掘削制御装置を提供す
るもので、反スイング側電動機にブレーキをかけ
る一方、スイング側電動機のトルク量をトルク指
令値に基づいて増減し、これによつてカツタの左
右方向の振れを設定範囲内に保ちつつ、ラダー降
下制御を行うしゆんせつ船の掘削制御装置におい
て、前記ラダー降下制御が開始されてから前記カ
ツタの左右方向の振れが最初に前記設定範囲を逸
脱するまでの時間ｔを計時するタイマと、元のト
ルク指令値をTcn_-1、定数をＫとした場合に、前
記カツタの左右方向の振れが前記設定範囲を逸脱
する毎に、 Tcn＝Tcn_-1±Ｋ／ｔ なる式（但し、符号±はカツタが逸脱した方向が
左か右かによつて決まる）から、新たなトルク指
令値Tcnを算出する制御部とを具備することを特
徴とする。

以下、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。

第５図は、この発明の一実施例の要部の構成を
示すブロツク図であり、図において３１はラダー
降下制御においてスイング側直流電動機のトルク
指令値Tcを指令するトルク指令値である。この
トルク指令器３１は、タイマ３１ａと制御部３１
ｂとからなる。タイマ３１ａは、ラダー降下制御
が開始されてからカツタ３が最初に設定値x_L〜x_R
を逸脱するまでの時間ｔを計るためのものであ
る。また、制御部３１ｂは、ラダー降下開始指令
信号S_Lによつて起動され、タイマ３１ａをスター
トさせる。そして、左設定値x_L、右不感帯x_Rを
各々設定する可変抵抗VL₄，VL₅から供給される
信号Sx_L、およびSx_Rと、カツタ３の左右方向の
位置ｘに対応する信号Sxとに基づいて、カツタ
３が設定値x_L〜x_Rを逸脱したか否かを常時チエツ
クし、最初に逸脱したときにタイマ３１ａを停止
する。さらに、制御部３１ｂは、定数Ｋを設定す
る可変抵抗VL₃から供給される信号SKと前記の
時間ｔとトルク指令値Tcの現在値Tcnとに基づ
いて、カツタ３が設定値x_L〜x_Rを逸脱する毎に、
新たなトルク指令値Tcn₊₁を算出する。そして、
このトルク指令値Tcに対応するトルク指令信号
S_Tを変換器３２へ供給する。なお、トルク指令値
Tcの初期値Tcoは、スイング終了時のスイング
側直流電動機の出力トルクと等しく定められ、信
号S_Tcoとして制御部３１ｂに供給される。次に、
変換器３２は、トルク指令信号S_Tに基づいてスイ
ング側直流電動機の電機子電流Iaを算出し、算出
結果を電機子電流指令信号SIaとして出力する。
すなわち、変換器３２は、トルク指令信号S_Tを電
機子電流指令信号SIaに変換する。上述した構成
によりトルク制御部３３が構成されており、この
実施例においては、このトルク制御部３３を２組
設け、一方の組の変換器３２の出力信号SIaを第
３図に示す可変抵抗VL₁の出力信号に代えて、ス
イツチSW₂の端子Ｒに供給し、また、他方の組の
変換器３２の出力信号SIaを可変抵抗VL₂の出力
信号に代えてスイツチSW₄の端子Ｌに供給する。

次に、上述した構成による本実施例の制御動作
を第４図〜第６図を参照して説明する。すでに説
明した従来例と同様にして、右スイングが終了す
ると、反スイング側（左側）の直流電動機DCM
１がオフされ、ウインチドラム８ｂに機械的ブレ
ーキがかけられる。一方、スイング側の直流電動
機DCM２の出力トルクは、第３図に示すスイツ
チSW₄を介してトルク制御部３３からコントロー
ラCR₂に供給される電機子電流指令信号SIaによ
つて、トルク指令値Tcとなるようにコントロー
ルされる。ここで、トルク指令値Tcは、ラダー
降下制御開始時には初期値Tcoをとるので、この
ときの直流電動機DCM２の出力トルクはTcoと
なる。

このような設定において、ラダー降下制御が開
始されると、カツタ３による深さ方向の掘削が開
始されるとともに、制御部３１ｂにラダー降下開
始指令信号S_Lが供給される。そして制御部３１ｂ
は第６図のフローチヤートに示す処理を開始す
る。 ラダー降下制御開始時の処理。

ラダー降下制御指令が出されると、制御部３
１ｂはタイマ計測フラグ（制御部３１ｂ内に設
けられている１ビツトのメモリ）をオフし、タ
イマ３１ａをスタートさせる。このタイマ計測
フラグは時間ｔ計測中オフとなつている。

時間ｔの計測と最初のトルク指令値補正。

上記の処理が終わると、制御部３１ｂは信号
Sx，Sx_LおよびSx_Rを比較して、カツタ３の位
置ｘが設定値x_L〜x_Rの外に出たか否かを常時チ
エツクする。すなわち、カツタ３の位置ｘが設
定値x_Lの左側（ｘ＜x_L）又は、設定値x_Rの右側
（ｘ＞x_R）に来たか否かをチエツクする。そし
て、カツタ３が最初に設定値x_L〜x_Rを逸脱した
ときに、制御部３１ｂは直ちにタイマ３１ａを
ストツプさせ、タイマ計測フラグをオンする。
こうして時間ｔが求まると、制御部３１ｂは、
トルク指令値Tcの初期値Tcoと定数Ｋとに基
づいて新たなトルク指令値Tc₁を次式によつて
算出する。

Tc₁＝Tc₀±Ｋ／ｔ ……(1) ただし、符号＋はカツタ３が設定値x_Lを超え
たとき 符号−はカツタ３が設定値x_Rを超えたとき すなわち、カツタ３が左方向にずれた場合に
はトルク指令値Tcを強くしてカツタ３を右方
向に引き、左方向にずれた場合にはトルク指令
値Tcを弱めてカツタ３を左方向に戻す。

カツタ３が設定値x_L〜x_Rを２回以上逸脱した
場合。

この場合は、逸脱する毎に、前回トルク指令
値Tcn_-1に次式の補正を施して今回のトルク指
令値Tcnを算出する。このとき時間ｔはで計
測した値をそのまま使用する。

Tcn＝Tcn_-1±Ｋ／ｔ ……(2) ただし、符号＋はカツタ３が設定値x_Lを超えた
とき 符号−はカツタ３が設定値x_Rを超えたとき 上式の意味は(1)式と同様である。こうして、例
えばカツタ３が２回連続して設定値x_Lを超えた後
のトルク指令値Tc₂はTc₂＝Tc₀＋2K／ｔとなる。
すなわち、初期値Tc₀にＫ／ｔが２回加算され
る。こうして、カツタ３が設定値x_Lを超える毎に
Ｋ／ｔが加算され、設定値x_Rを超える毎にＫ／ｔ
が減算される。こうして、トルク指令値Tcは時
間ｔに基づいて補正されるが、その補正量は時間
ｔが長いほど小さくなつている。そして、所定の
深さ掘削されると、次は左方向へのスイングが行
われる。

上述した実施例によれば、ラダー降下制御にお
いて、どのような土質に対しても、カツタの左右
方向の位置を設定範囲に保ちつつ、深さ方向の掘
削を行うことができる。

なぜならば、土質が硬いときには、カツタが少
しずつ掘削しながら下降するので、スイングワイ
ヤにかかる力が弱く、逆に、土質が軟らかいとき
には、カツタの掘削量が多く、スイングワイヤに
かかる力が強くなるが、このような土質の変化に
よるスイングワイヤにかかる力の変化は、カツタ
が設定値から逸脱するまでの時間に適確に対応す
るから、この時間に基づいて、スイング側の直流
電動機の出力トルクを調整するようにした本実施
例によれば、硬い土質にも、軟らかい土質にも適
合するように、上記出力トルク、すなわちスイン
グワイヤを牽引する力を自動的に制御できるから
である。

なお、上記の説明においては右寄り切り点にお
けるラダー降下制御について述べたが、左寄り切
り点におけるラダー降下制御も全く同様にして行
われる。

以上説明したように、この発明は、ラダー降下
制御が開始されてから、カツタが設定値を逸脱す
るまでの時間に基づいてスイング側直流電動機の
出力トルクを調節するので、土質および潮流、風
などの外乱による環境変化に対しては、スイング
側の直流電動機の出力トルクを経験的に手動で調
整するしかなかつた従来の掘削制御装置と異な
り、自動的に対処することができ、常に安定した
ラダー降下制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はしゆんせつ船の概略を示す平面図、第
２図はその側面図、第３図は従来の掘削制御装置
の構成を示すブロツク図、第４図はラダー降下制
御を説明するための図、第５図は本実施例の要部
の構成を示すブロツク図、第６図は制御部３１ｂ
の動作を説明するためのフローチヤートである。 ３……カツタ、３１ａ……タイマ、３１ｂ……
制御部、DCM１，DCM２……直流電動機（電動
機）、Tc……トルク指令値、x_L〜x_R……設定値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反スイング側電動機にブレーキをかける一
   方、スイング側電動機のトルク量をトルク指令値
   に基づいて増減し、これによつてカツタの左右方
   向の振れを設定範囲内に保ちつつ、ラダー降下制
   御を行うしゆんせつ船の掘削制御装置において、 前記ラダー降下制御が開始されてから前記カツ
   タの左右方向の振れが最初に前記設定範囲を逸脱
   するまでの時間ｔを計時するタイマと、 元のトルク指令値をTcn_-1、定数をＫとした場
   合に、前記カツタの左右方向の振れが前記設定範
   囲を逸脱する毎に、 Tcn＝Tcn_-1±Ｋ／ｔ なる式（但し、符号±はカツタが逸脱した方向が
   左か右かによつて決まる）から、新たなトルク指
   令値Tcnを算出する制御部とを具備することを特
   徴とするしゆんせつ船の掘削制御装置。