JPH03220089A - スパーブイ型作業足場 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、海底、湖底あるいは川底などの地質調査やポ
ーリング工事等に好適な引き込み係留式のスパーブイ型
作業足場に関するものである。

［従来の技術］ 海底等の地質調査あるいはポーリング工事等のために様
々な形式の作業足場が掃案され使用されている。それら
を大別すると、海底に抗等を打ち込みこれに作業台を固
定し足場とする固定式足場、櫓等を海底に設置する設置
式足場、浮体や船等をアンカー係留する浮上式足場等が
ある。

固定方式は長期間の調査には適するものの移動が出来な
い欠点があり、また櫓設置方式は大水深には適用し難く
移動も困難である。それらに対して浮上方式は移動性の
点で優れている。

これらの従来技術の長所・短所を総合的に勘塞し、浮上
方式の一種として引き込み係留式のスパーブイ方式が考
え出された。これは、従来航路標識等の浮標に用いられ
てきた引き込み係留式スパーブイが、風波による傾斜が
少なく直立状に安定し、しかも移動が比較的容品である
ことに着目したものであり、上部に作業台を設は足場と
して利用するものである。

［発明が解決しようとする課題］ このようなスパーブイ型作業足場は特に大水深にも対応
でき経済的であり、係留索を必要と廿ず移動が容易なた
め有望視されている。しかし足場の固有周期に近い周期
の波による揺動やポーリング作業時のロンド回転の反作
用としての足場の回転等を全く無視することが出来ない
。

また荒天時に動揺が大きく、波高が高い湾外などでの使
用は困難であると考えられている。

本発明の目的は、上記のような技術的課題を解決し、構
造が単純で仮設、移設、撤去が容易であり、異なる水深
に対して容易に対応できるスパーブイ方式の特徴を生か
し、且つ湾外のような潮力や波力が大きな場所でも使用
でき、荒天時でも動揺を極力抑えて稼動効率を高めるこ
とができるスパーブイ型作業足場を提供することにある
。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、柱体の上部に作業台、途中に浮力体を設け、
柱体の下端を係留機構により沈錘に係留して浮力体を水
中に引き込み、水線が浮力体上方の柱体途中にくるよう
にしたスパーブイ型作業足場を改良したものである。上
記の目的を達成するため本発明では、柱体の姿勢検出器
と、柱体又は浮力体に設けた姿勢制御用の推力発生装置
と、前記姿勢検出器からの信号に基づき柱体が常にほぼ
直立状態を維持するように前記推力発生装置を制御する
姿勢制御装置とを具備している。

ここで姿勢制御装置にファジー・コントローラを組み込
み、潮力、風力、波力などの外乱の一つ以上を検知する
外乱検出器を設置し、その信号を加味して姿勢制御装置
でファジー推１臼を行い、柱体を直立安定化制御するの
が好ましし）。

この発明の作業足場は、例えばボーリンク°作業用など
に好適であり、その場合には装置全体を縦貫するような
ボーリングロッド挿通用のセンターパイプを設ける。そ
してポーリング作業時の反力を検知し、それをファジー
推論の入力の一つとして作業足場の回転を抑えるような
穆制御を行う必要がある。

［作用］ スパーブイ型作業足場は、本来、水流や風波による傾斜
や動揺が少なく直立状に安定する性質を持っている。し
かし例えば荒天時には湾内でもかなりの動揺が生しる可
能性がある。また湾外に設置する場合には潮力や風力、
波力等によって大きく傾いたり動揺する。

本発明では、姿勢検出器によって柱体の直立状態からの
変位を検出し、それに基づき姿勢制？Ｉｌ装置によって
柱体が常にほぼ直立状態を維持するように推力発生装置
を働かせ安定化制御する。これによって設置場所が制限
されたり、悪天候のために作業出来な（なる等の不都合
が解消される。

特に潮力や風力、波力等を検出する各種検出器を設け、
それらの信号を用いてファジー推論を行わせると、より
安定したスムーズな制御が可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明に係るスパーブイ型作業足場の一実施例
を示す全体構成図である９作業足場本体の基本的な構造
は、柱体１０の上部に作業台１２、途中に浮力体１４を
設け、柱体１０の下端を係留機構１６により沈錘１８に
係留して浮力体１４を水中に引き込み、水線１７が浮力
体１４の上方の柱体途中にくるように構成したものであ
る。係留機構１６はここではクロスパラレルチェーン方
式であり、柱体１０の下端と沈錘１８との間に構成の円
形リング２０を設け、このリングを介して柱体ＩＯと沈
錘１８の間をそれぞれ２本のチェーン２２で相直交する
ように係留し、柱体１０の傾斜に対して水平面内で３６
０度方向の自由度を持つようになっている。

第２図は第１図と９０度異なる方向から係留機構１６を
描いたものである。

さて本発明はこのようなスパーブイ型作業足場において
、その直立姿勢を安定に維持するための装置を設けてい
る。この実施例では、第３図Ａ、Ｂに示すように、方形
の作業台１２の対角線の位置に水平２成分の加速度計（
例えばサーボ加速度計）を姿勢検出器２４として取り付
ける。また浮力体１４に、第４図に示すように水平２方
向に推力を発生する姿勢制御用のスクリュープロペラ方
式の推力発生装置２６を設ける。スクリュープロペラ方
式に代えて、シュナイタープロペラや水流ジェット方式
の推力発生装置でもよい。そして姿勢検出器２４からの
信号に基づき柱体１０が常にほぼ直立状態を維持するよ
うに姿勢制御装置によって前記推力発生装置２６を制御
する。この制御は通常のフィードバック制御でもよいし
、その他の計測項目をも加味してファジー推論によって
制御推力やその方向を設定するような方式でもよい。

第１図に示す実施例では、外乱の検出器として作業台１
２に設けた風向風速計２８と、浮力体１４の上方に設け
た潮流の流向流速計３０と波高計３２を有する。

このスパーブイ型作業足場は、特に海底や湖底の地質調
査あるいはポーリング工事等に好適である。ポーリング
作業のためには、第１図に示すように、柱体ｌＯ１浮力
体１４及び沈錘１８を貫通し、下端は沈錘下面に達して
水底で開口し、上端は水線１７より上方に達するボーリ
ングロッド挿通用のセンターパイプを設ける。

その場合、作業台１２上にポーリング機械を設！してポ
ーリングを行うが、その作業によって作業台１２に反力
が加わり不要の回転が生しる。

その反力の大きさは、ポーリング機械に加わる負荷から
求めることができる。

スパーブイ型作業足場は、柱体１０及び浮力体１４と沈
錘１８との間で発生する強力な緊張力によって作業台１
２が水上の一点で安定姿勢を保つ構造になっている。し
かし、これだけでは波力、風力、水力によって発生する
傾斜や揺動を完全に防止することはできない。風力及び
潮力と作業足場の傾斜角との関係の一例を第５図に示す
、潮流が１ノア）程度でも風速が１０ｍ／秒以下であれ
ば傾斜角は１．６度以内に収まる。第６図は波浪時にお
ける動揺特性を示している。これは波高と波周期との相
関で表すことができ、波高が一定であっても波周期が大
きくなると傾斜角度は大きくなる。例えば波高１ｍ′？
：′周期６秒の場合、最大動揺角度は０．４度程度とな
る。これらの条件が総合された状態を第７図に示す。風
力及び潮力による傾斜と波力による動揺とが重畳して作
業足場の傾斜角は２度程度となる。許容される最大傾斜
角度は作業の種類や作業内容等により異なる。ポーリン
グ等により乱されない土質サンプルを人手したい場合に
は傾斜角が極力小さくなるようにしなければならない。

そこでより好ましくは第８図に示すようなブロック図で
表される制御を行う。加速度計等の姿勢検出器２４から
得られる姿勢検出信号を主な入力とし、それに潮流の方
向と流速、風向と風速、波高と周期、及び作業反力等を
入力としてファジーコントローラを内蔵した姿勢制御装
置４０によりファジー推論を行う。そして予め求めてお
いた前記第５図、第６図のような各種外乱の影響等のデ
ータを用いて最適制御推力とその方向を決定し、推力発
生装置２６を駆動する。このように本発明のような作業
足場の制御にはファジー推論が最も通している。

スクリュープロペラ方式の場合には、それ自体の向きを
変えて方向制御を行わせてもよいし、それと方向制御の
ための安定板等を組み合わせることも可能である。

これらによって作業台の傾斜や動揺、回転などを抑制し
、柱体が直立に安定した状態を維持する。

［発明の効果］ 本発明は上記のような引き込み係留式のスパーブイ型作
業足場であるから、係留索を必要とせず作業時に占有す
る水域を最小限にでき、足場の近傍を船舶が通過できる
こと、構造が単純であること、ポーリング作業時に作業
台船を必要としないこと、更に仮設、移設、撤去が容易
であること、柱体の継ぎ足しによって水深の変化に自在
に対応できること等の利点がある。

そして本発明では姿勢を検出してそれにより推力発生装
置を駆動し常に柱体が直立状態を維持するように制御す
るから、極端な荒天時でないなら使用可能であるし、ま
た湾外のような潮流や波浪が大きな場所に設置して各種
作業を行うことかできる効果がある。更に湾内等に設置
する場合であっても、より直立安定化した姿勢制御がで
きるため、作業性が向上しポーリングによって乱されな
い高品質の土質試料を採取することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスパーブイ型作業足場の一実施例
を示す概略構成図、第２図はその係留ｍ構の９０度異な
る方向から見た説明図、第３図Ａは作業台の拡大正面図
、Ｂはその平面図、第４図は浮力体とその近傍の拡大説
明図である。 第５図は無制御時における風及び潮流中の傾斜特性を示
すグラフ、第６図は無制御時における波浪中の動揺特性
を示すグラフ、第７図は荒天時における無制御状態での
全体的な傾斜状況を示す説明図である。第８図は制御系
システムのブロック図である。 １０・・・柱体、１２・・・作業台、１４・・・浮力体
、１６・・・係留機構、１８・・・沈錘、２４・・・姿
勢検出器、２５・・・推力発生装置、２８・・・風向風
速計、３０・・・流向流速計、３２・・・波高計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、柱体の上部に作業台、途中に浮力体を設け、柱体の
   下端を係留機構により沈錘に係留して浮力体を水中に引
   き込み、水線が浮力体上方の柱体途中にくるようにした
   スパーブイ型作業足場において、柱体の姿勢検出器と、
   柱体又は浮力体に設けた姿勢制御用の推力発生装置と、
   前記姿勢検出器からの信号に基づき柱体が常にほぼ直立
   状態を維持するように前記推力発生装置を制御する姿勢
   制御装置とを具備していることを特徴とするスパーブイ
   型作業足場。 ２、潮力、風力、波力の一つ以上を検知する外乱検出器
   を有し、姿勢制御装置はファジー・コントローラを備え
   、前記検出器からの信号を加味して姿勢制御装置でファ
   ジー推論を行い、柱体を直立安定化制御する請求項１記
   載の作業足場。 ３、柱体、浮力体及び沈錘を貫通し、下端は沈錘下面に
   達して水底で開口し、上端は水線より上方に達するボー
   リングロッド挿通用のセンターパイプを設けた請求項１
   又は２記載の作業足場。 ４、作業反力を検知し、それをファジー・コントローラ
   への入力の一つとする請求項２記載の作業足場。