JPS5869940A - ポンプ式浚渫船の自動浚渫装置 - 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】 本発明は４７１式浚渫船の自動浚渫装置に係り、特に浚
渫場所の条件に適合する設定値と実線の浚渫作業に際し
て検出される検出値とを比較演算さ竺その結果に基づい
て浚渫機器を自動制御すること、によシ、浚渫作業の省
力化及び簡易化を達成することかで門るポンプ式浚渫船
の自動浚渫装置に関するものである。

一般に、浚渫の対象どなる場所の条件（土質、土厚等）
は千差万別であり、且つ常に変動するので最適な揚土量
を確保しつつ浚渫作業を行なうためには、逐次浚渫場所
の条件に応じて浚渫−器を制御しなければならない。以
前は、経験豊富な運転者の判断によって浚渫作業を行な
らていたが、条件に見合った最適な浚渫状態に機器を制
御することは困難であシ、その煩雑さから運転者を解放
し、且つ浚渫効率の向上を図るべく近年、自動制御装置
が採用されている。

従来、この種の自動制御装置を備えたポンプ式浚渫船ａ
としては、第１図に示すものが知られている。この浚渫
船ａには、その船首部すに水底の土砂を掘削するカッタ
Ｃを有し俯仰されるラダ４が備えられると共に、船尾部
ｅにどちらか一方が水底に打ち込まれラダｄを有する船
首部すをスイングさせるスイング中心ｆとなる一対の杭
様のスパッドｇ、ｂが備えられる。また、この浚渫船ａ
には、その旋回角度θを検出するジャイロコン・ぞスｉ
が設けられ、このジャイロコン・ぐスｉには、浚渫範囲
即ち掘巾ｊとして予め設定された右及び左寄切位置に、
ｔでカッタＣを停止させるべく設定されたスイング速度
減速開始°位置ｍ、ｎから除徐にスイング速度を減速さ
せる図示されない自動減速装置が設けられている。更に
、この浚渫船ａには、カッタＣによって掘削された土砂
を浚渫管ｐを介して船上に吸い上げる浚渫ポンプｑが設
けられている。従って、右及び左寄切位置に、を間で旋
回されるラダｄに備えられたカッタＣは、浚渫船ａのス
イング軌跡に沿うて移動しつつ水底を掘削し、その掘削
土砂は、浚渫ポンプｑによって船上に吸い上げられるこ
とになる。上記浚渫ポンプ式浚渫船ｐ１及びカッタＣを
駆動するカッタモータには、これらよシ検出された値と
予め設定された設定値とを比較演算し、その結果により
スイング浚渫時の浚渫船ａのスイング速度及びラダｄの
俯仰動作を制御する（８）示されない自動制御装置が接
続されていた。

ところで従来のポンプ式浚渫船の１動制御装置にあって
は以下の如き問題点があった。

（１）上記自動制御装置にあっては、スイング浚渫作業
中に異常が発生した場合、即ち予期されない浚渫場所の
条件の変化等により円滑な浚渫作業をなし得ない場合に
は、先ず浚渫船ａのスイング速度を変更し、それによっ
ても回復しない時には、スイングを停止し第２図に示す
如くラダｄを上方向へ移動してカッタＣによる掘削作業
を一時中断し、一定時間経過後異常の原因が解消された
ならばラダｄを下方へ移動して掘削作業を再開するよう
に々されていた。しかし、一般式ラダｄの俯仰動作速度
は、そのスイング動作速度に比して非常に遅く、浚渫作
業中断時−に費やされる２ダｄの俯仰動作時間及び待期
時間社スイング浚渫時間に較べて大きな割合となり浚渫
効率を大巾に減退させていた。

（２）　　上記自動制御装置は、スイング浚渫作業のみ
を対象とし鼻ものであ〕、第３＠に示す如く、股、定さ
れた傾斜に沿って順次深掘りを行なうことができず、こ
のような作業を行なうに際しては、寄切位置にで自動浚
渫１−一時中断し、運転者によってカッタＣを所定０深
Ｊまで下降して行なわなければならず、変渫効率の向上
、及び作業の完全なる自動化を達成できなかった。

（３）　　従来は第１図に示す如く水平方位のみを検知
スルジャイロコンパス量の角度信号上スイング中心ｆと
なるス・ぐラドｇからカッタＣまでの平面上の長さＬと
から演算されたカッタＣの位置が右又は左寄切位置に、
ｔに一致した時にラダｄのスイングを停止するように制
御していたが、実際の浚渫作業時には、第４因に示す如
く波浪等によシ浚渫船ａ自体にトリム、ヒールが生じた
９、スノｆツドｇが誤って傾斜されて水底ｒに打ち込ま
れた′９して鉛体が傾むいた状態におかれる場合があり
、この時には、実−〇カッタＣの位置は図示する如く寄
切位置に、、ｔに達しないこととなシ掘残しを生じて精
度の高い浚渫作業をなし得なかった。

（４）上記自動減速装置にあっては、゛第１図及び第５
図に示す如く、ラダｄがスイング速度減速開始位装置ｍ
、ｎに達する七、その時のスイング速″度′に関係なく
減速信号が出され減速が開始されていた。従って、一定
離距間（第１図に示す寄切位置に、ｔと減速開始位置ｍ
９口との間）における速度変化の割合は減速開始位ｔｉ
ｌｒｎ、　ｎに至る直前のスイング速度如何で変化して
不均一となり、カッタＣによシ掘削される土砂の出厚が
一定せず浚渫ポンプｑの吸入負圧に大きな変動をもたら
す結果となって浚渫効率を悪化させていた。

本発明は上記の問題点に鑑み、これらを−挙に且つ有効
に解決すべく創案されたものである。

本発明の目的は、浚渫場所の条件に適合する設定値と実
際の浚渫作業に際して検出される検出値と゛を比較演算
させ、その結果に基づいて浚渫機器を自動制御すること
により浚渫作業の省力化及び簡易化を達成でき、可及的
に浚渫効率及び浚渫精度を向上させることができるポン
プ式浚渫船の自動浚渫装置を提供することにある。

次に本発明に係るポンプ式浚渫船の自動浚渫装置の好適
一実施例を添付図面に従って詳述する。

第６図及び第７図に示す如く、諭ンゾ式浚渫船１の船首
部２には、その先端部に水底３を掘削するカッタ４を有
し船上に設けられたラダウィンチ５によシワイヤローブ
６を介して俯仰されるラダ１が設けられている。このラ
ダ７の基端部には、カッタ４を駆動するカッタモータ８
が設けられて−いる。また、船首部２には、これよシ斜
め前方にワイヤ　ロープ９．９が張設され、先端が図示
されない錨によって水底３に固設されると共に、基端が
船上のスイングウィンチ１０．１０に巻回されている。

これらスイングウィンチ１０．１０及びカッタモータ８
には、それらに加わる負荷を電流値として検出すべく電
流計１１．１１．１２が設けられる。他方、船尾部１３
には、どちらか一方が水底３に打ち込まれラダ７を備え
る船首部２をスイングさせるスイング中心１４となる一
対の抗４Ｍのス・ぐラド１５，１６が設けられている。

更に、ポンプ浚渫船１の船上には、浚渫船１の傾斜に、
カッタ４の水平方位、及びその深度を計測するカッタ軌
跡表示装置１７が設けられ、カッタ４の位置を３次元で
把握しつつ予め設定される掘巾１８としての右及び左寄
切位置１９，２０、スイ／グ速度開始位置２１．２２並
びに浚渫深度２３を検出するように構成される。従って
、上記ラダ７は、そのカッタ４位置がカッタ軌跡表示装
置１７によって検出されつつ浚渫船１よシ張設されたロ
ープ９．９が各々のスイングウィンチ１０゜１０により
交互に巻き取られることによって右及び左寄切位置１９
．２０の範囲で、かつ、所定の浚渫深度２３でスイング
されることになる。

ところで、浚渫船１には、スイングされつつ水底３を掘
削するカッタ４により掘削された土砂を船上に吸い上げ
ると共に排水する浚渫ポンｆ２４が設けられ、この浚渫
４７グ２４には、土砂を移送し排水する浚渫管２５がラ
ダ７の先端部より船尾部１３に亘って設けられている。

この浚渫管２５の浚渫ポンプ２４より上流側には、浚渫
Ｉンノ２４の吸入負圧を検出する圧力計２６及びそＯ吸
入負圧力を制御する自動吸入負圧制御装置２１が設けら
れると共に、その下流側には、浚渫管づ５内を移送され
る土砂の金泥率を検出する含泥率計２８、浚渫Ｉンｆ２
４の吐出圧力を検出する圧力計２９、及び浚渫管２５内
の流速を検出する流速計３０が設けられる。第８図に示
す如く、これら圧力計２６．２９、流速計３０、含泥率
計２８及び上記カッタ軌跡表示装置１γ、カッタモータ
電流計１２、スイングウィンチモータ電流計。

１１．１１には、これらにより検出された諸検出値を入
力すべく演算装［３１が接続されている。

他方、図示する如く、演算装置３１には、予め浚渫場所
の条件に適合する諸般定値が設定される設定器３２が接
続される。この設定器３２では、圧力計２６．２９、流
速計３０．含泥率計２８、カッタ軌跡表示装置１７、カ
ッタモータ電流計１２及び−スイングウィンチ汚−タ電
流計１１．１１の　−諸検出値に対応させて、吸入負圧
の上限値、下限値、吐出圧の上限値、流速の下限値、金
泥率の上限値、下限値、カッタ４の右及び左寄切位置１
９゜２０、そのスイング速度減速開始装置２１，２２、
浚渫深度２３、カッタ負荷としてのカッタモータ８の負
荷電流上限値、及びスイング負荷としてのスイングウィ
ンチ１０．１０．０負荷電流上限値の諸般定値が設定さ
れ、これら設定値を演算装置３１に入力するように構成
される。この演算装置３１は、設定値と上記検出値とを
比較演算処理し、その演算結果に基づいて自動吸入負圧
制御装置２１、スイングウィンチ１０，１０、ラグウィ
ンチ５及びカッタモータ８を割部して、浚渫ポンプ２４
、ラダ７及びカッタ４の動作を制御することになる。従
って、浚渫作業は、予期されない浚渫場所の条件の変動
に対応する検出値を常にフィードバックし、これと設定
値との演算結果にょシ制御される浚渫ポンプ２４の吸入
負圧、ラダＴのスイング速度、カッタ４の回転数に基づ
いて所定の掘巾１８及び深度２３でスイングしつつ行な
われる。

以上の構成の作用について述べる。

先ず、スイング浚渫に際しては、第６図及び第７図に示
す如く、投錨してワイヤローブ９．９を張設すると共に
、ス・ぐラド１５を水底３に打ち込んでスイング中心１
４とし、その後カッタ４を所定の浚渫深度２３まで降下
させ、更に設定器３２に予め浚渫場所に適合する設定値
を設定することによシ浚渫準備が完了する。そして、浚
渫作業はカッタ４が設定された掘巾１８である右及び左
寄切位置１９．２０間でスイングされつつ土砂を掘削し
、これを浚渫ポンダ２４により船上に吸い上げることに
よシ行なわれる。これに際し、例えば図において左から
右へスイングして浚渫を行なっている場合、カッタ４の
位置が右側のスイング速度減速開始位置２１に到達した
時の速度が、第９図に実線で示す如＜　１００％であっ
た時には、その位置２１から一定の加速度でスイング速
度が減速され、カッタ４は右寄切位置１９で停止する。

他方、減速開始位置２１に到達した時のスイング速度が
、図に破線で示す如（１００％に達していない時には、
その位置２１をそのままの速度で経過し、その速度と１
００％の速度から一定の加速度で減速された際の速度が
一致する位置（図においてＡ）から一定の加速度でスイ
ング速度が減速され、カッタ４は右寄切位置１９で停止
する。これに際しスイング速度の変化によって、誘引さ
れる掘削出厚の変化に伴なって吸入負圧が変動するのを
抑止すべく、カッタ４の回転数が制御され、均一な掘削
出厚を保持することになる。このような一連の動作は第
８図に示す如く、カッタ軌跡表示装置１７によシ検出さ
れるカッタ４の位置及びスイングウィンチモータ電流計
１１．１１によシ検出されるスイング速度に対応する負
荷電流値と、設定器３２に設定された寄切位ｔ１９．２
０及び減速開始位置２１．２２とを演算装置３１が処理
し、スイングウィンチ１０．１０及びカッタモータ８を
制御して行なわれる。従って、寄切位置１９゜２０と減
速開始位置２１．２２との間における速度変化の割合を
、減速開始位置２１．２２に達Ｌ７た時のスイング速度
が如剃な゛るものであっても均一にでき、またこれに応
じてカッタ４の回転数を制御することによシ掘削される
土砂の出厚を一定に保持でき、浚渫？ンｆ２４の吸入負
圧を一定に保持して円滑な浚渫動車の高い作業を行なう
ことができる。特に、浚渫船１の傾斜に伴なうカッタ４
の位置ずれは、上記カッタ軌跡表示装ｒ１１７によシ検
出され演算装置３１によって演算処理して補正できるの
で、寄切位ｆｆ１ｉ１９．２０におけるカッタ４の位置
ずれによる掘残しを生じることはなく精度の高い浚渫作
業を施すことができる。上記制御は、右から左へスイン
グ浚渫する場合にも同′様である。

ところで、第６図及び第７図に示す如く、右及び左スイ
ング速度減速開始位置２１．２２間におけるスイング浚
渫作業は、第８図に示す如く諸検出装置によって検出さ
れる浚渫ポンプ２４の吸入負圧、吐出圧、浚渫管２５内
の流速、金泥率、カッタ４に加わるカッタ負荷としての
カッタモータ８の負荷電流値、船体をス・インクさせる
ためのスイング負荷としてのスイング、ライン＋１０．
１０の負荷電流値と、それに対応する設定値とが演算装
置３１によって比較演算され、その結果に基づいて浚渫
ポンプ２４の吸入負圧、ラダ１のスイング速度及びカッ
タ４の回転数を制御することにょシ行なう。例えば、浚
渫中に急激に出厚が加わって圧力計２６によって検出さ
れる吸入負圧が高くなシ吸入負圧上限値に達した場合に
は、出厚を減少させるべく自動吸入負圧制御装置２７の
開動作を行ない、同時にスイング速度を所定の速度まで
減速する。この状態でも吸入負圧が設定値域に回復しな
い時は、適当な時間経過後さらにスイング速度を減速さ
せる。この減速中に吸入負圧が設定値域内に回復したな
らば、その時のスイング速度でその後の浚渫作業を制御
しつつ続行する。更に、出厚が減少して吸入負圧が低く
なり吸入負圧下限値に達した場合には、自動吸入負圧制
御装置２Ｔの閉動作を行なう。数秒後にあっても吸入負
圧が設定値域に回復しない時は、浚渫に最適な出厚に回
復させるべくスイング速度を徐々に増速させる。

この増速中に吸入負圧が設定値域内に回復したならば、
その時のスイング速度でその後の浚渫作業を制御上つつ
続行する。′ｔｆｃ、例えば浚渫管２５内に沈殿が生じ
て流速計３０によって検出される流速が低下して流速下
限値に達した場合及び圧力計２９によって検出される吐
出圧が高くなり吐出圧上限値に達した場合には、上記吸
入負圧がその上限値に達した場合と同様な制御を行なう
。更にまた、浚渫ポンプ２４の吸入負圧の変動及び土質
、出厚等の変化により含泥率計２８によって検出される
金泥率が高くなり金泥率上限値に達した場合には、これ
を低下させるべくスイング速度を減速させ、設定値域に
回復した時は、その速度で浚渫作業を続行する。更に金
泥率が減少して金泥率下限値に達した場合にはスイング
速度を増速し、設定値域に回、復した時は、その速度で
浚渫作業を続行する。更にまた、土質の急激な変化によ
ってカッタモータ′電流計１２により検出されるカッタ
負荷としての′電流値が増加して負荷電流上限値に達（
７た場合には、上記金泥率がその上限値に達した場合と
同様な制御を行なう。更にまた、スイングウィンチモー
タ電流計１ｉ、ｉｉにより検出されるスイング負荷とし
ての電流値が増加して負荷電流値に達した場合には、ス
イング速度を減速すべく制御する。

ところで、上述した如きスイング浚渫作業に際しては、
掘削出厚を浚渫土質に応じて変化させ、吸入負圧を一定
に保持して最適な浚渫を行なうべくスイング速度の変更
に対応させてカッタ４の回転数を所定の要領に従って制
御することになる。

本発明に係る自動浚渫装置は、そのスイング浚渫作業に
おいて上述した如き制御によシ行なうことができ、その
制御からラダγの俯仰動作をν［除したことによって異
常発生時の浚渫作業中断に浪費される時間を可及的に減
少させることができ、浚渫効率の高い作業を行なうこと
ができる。また、スイング速度の変更に対応させてカッ
タ４の回゛転数を制御するので、カッタ４による掘削出
厚を浚渫土質に応じて変化させる。ことができ、浚渫４
ンｆ２４の吸入負圧を一定に保持し得、最適な状態で浚
渫作業を行なうことができる。

次に、予め設定器３２に設定された浚渫深度２３及びそ
の深度２３における右及び左寄切位置１９．２０から演
算装置３１によって算出される傾斜面に沿って浚渫作業
を施すに際しては、第１θ図に示す如く、スイング浚渫
を施しつつ、右又は左寄切位置１９．２０で徐々にカッ
タ４を降下させ浚渫させることになる。算出された傾斜
面に沿うカッタ４の移動は、その移動をカッタ軌跡−水
製［１１７に検出させつつ、スイングウィンチ１０゜１
０及びラダウィンチ　５を制御して行なわれる。

この移動に伴う浚渫作業は、以下のように制御されるこ
とになる。

吸入負圧若しくは吐出圧がそれらの上限値に達した場合
、又は流速がそ０下限値に達した場合には、自動吸入負
圧制御装に２Ｆの開動作を行なうと共に、スイングウィ
ンチ１０．１０及びラダウィンチ５を停止させ、ラダ７
の動作を停止する。

その後、各検出値が設定値域に回復した時には、自動吸
入負圧′ｉｔ＋Ｉｌ＃装置２７の閉動作を行なう、と共
に各ウィンチ１０．１０．５の制御を再開して浚渫を行
なうことになる。また、金泥率、カッタモータ８の負荷
電流値及びスイングウィンチ１０゜１０の負荷電流値が
それらの上限値に達した場合には、スイングウィンチ１
０．１０及びラダウィンチ５を停止させ、ラダ７の動作
を停止する。その後、各検出値が改定値域に回復した時
には、各ウィンチ１０．１０．５の制御を行ない、カッ
タ４を移動させつつ浚渫することになる。従って、この
ような傾斜面に対する浚渫作業に際して、従来の如き作
業の中断及び運転者によるラダ７の操作等を排除でき、
浚渫効率の向上及び浚渫作業の自動化を更に推進するこ
とができる。

以上述べたように、スイング浚渫及び設定された傾斜面
に沿う浚渫を自動制御できるので、運転者を複雑な浚渫
機器の制御から解放することができ、疲労軽減及び作業
の省力化を達成できる。また、未熟練な運転者によって
も経験豊富な運転者と同等の浚渫作業を施すことができ
、浚渫作業の人員確保を容易にすることができる。

尚、上記実施例にあっては、カッタ負荷及びスイング負
荷としてそれらを駆動するカッタモータ８及びスイング
ウィンチ１０．１０の負荷電流値を検出したが、これら
に限ることはなく、土圧計等他の検出装置によってこれ
ら負荷を検出しても良いことは勿論である。また尚、浚
渫ポンダが複数台装備された浚渫船に対しても同様に制
御し得ることは物論である。

以上要するに、本発明によれば以下の如き優れた効果を
発揮する。

（１）　　スイング浚渫作業中における予１期されない
浚渫場所の条件の変化等による異常発生に対する制御に
おいて、ラダの俯仰動作を排除したことにより、浚渫作
業の中断に浪費される時間を可及的に減少させることが
でき、浚渫効率の高い作業を成し得る。

（２）　　スイング浚一作業において制御され変更され
るスイング速・度に対応させてカッタの回転数を制御す
ることにより、カッタによる掘Ｉ’ｌｌＪ出厚を浚渫土
質に応じて変化させること力；でき、浚渫ポンプの吸入
負圧を一定に保持し得、最適な状態で浚渫作業を行なう
ことができる。

（３）設定された傾斜興に対して浚渫作業を施すに際し
て、カッタ軌、跡表示装置によりカッタ位置を検出しつ
つ連続的に深掘りを行うことカニできるので、作業の中
断及び運転者によるラグの操作等を排除し得、浚渫効率
の向上及び作業の自動化を更に推進す６？−と力゛７き
る・　　　７（４）スイング速度減速開始位置力）ら寄
切位置までの間で旋回速度を自動的に減速させるに際し
て、減速開始位置に達した時のスイング速度カニ女口何
なるものであっても、その間における速度変イヒの割合
を均一にでき、またこれに応じてカッタの回転数を制御
することによシ掘肖１土厚を一定に保持できるので浚渫
ポンプの吸入負圧を一定に保持して円滑な浚渫効率の高
い作業を施し得る。

（５）浚渫船の傾斜に伴なうカッタ位置のずれは、カッ
タ軌跡表示手段によシ検出され演算姶理して補正できる
ので、寄切位置における掘残しを一生ずることはなく精
度の高い浚渫作業を行なうことができる。

（６）　　スイング浚渫及び設定された傾斜面に沿う浚
渫を自動制御できるので、運転者を複雑な浚渫機器の制
御から解放するこ゛とができ、疲労軽減及び作業の省力
化を達成できると共に、未熟練な運転者によっても経験
豊富な運転者と同等の浚渫作業を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のポンプ式浚渫船のスイング浚渫状態を示
す平面図、第２図はそのスイング浚渫作業中断時のラダ
の俯仰動作を示す側面図、第３図はその傾斜時の寄切位
置における掘削状態を示す正面図、第４図はヒールによ
る浚渫船の傾斜を示す正面図、第５図はそのスイング速
度減速開始位置から寄切位置までのスイング速度の減速
状態を示すグラフ、第６図は本発明に係るポンプ式浚渫
船の側面向、第７図はそのスイング浚渫状態を示゛す平
面図、第８因は本発明に係るポンプ式浚渫船の自動浚渫
装置の制御系を示す系統図、第９図はそのスイング速度
減速開始位置から寄切位置までの旋回速度の減速状態を
示すグラフ、第１θ図はその傾斜深掘り状態を示す概略
正面間″１″ある。 図中、１はポンプ式浚渫船、２は船首部、４はカッタ、
７はラグ、１１，１１，１２．１７．２６゜２８．２９
．３０は検出器、２４は浚渫ポンダ、２５は浚渫管、３
１は演算装置、３２は設定器である。 特　許　出　願　人　　石川島播磨重工業株式会社代塊
人　弁理士　　絹　谷　信　雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 船首部に水底土砂等を掘削するカッタを有し俯仰される
   ラグを備えると共に、上記カッタよシ掘削された土砂を
   浚渫ポンプによシ吸入移送する浚渫管を備えて、船体を
   スイングさせつつ土砂を浚渫するポンプ式浚渫船におい
   て、上記浚渫ポンプの吸入負圧と吐出圧、浚渫管内を流
   れる泥水の流速、該泥水の金泥率、土砂を掘削するカッ
   タに加わるカッタ負軌船門をスイングさせるためのスイ
   ング負荷、及びカッタ位置を検出する検出器を設けると
   共に、浚渫場所や条件に適合する設定値として上記各値
   に上限値及び下限値並びにカッタの移動範囲を設定する
   設定器を設け、更に該設定値と上記検出値とを比較演算
   する演算装置を設けて、該演算装置の演算結果に基づい
   て上記ラグ、スイングウィンチ及びカッタの動作を制御
   して所定の掘巾、深度で自動的に浚渫作業を行なうよう
   に構成したことを特徴とする４７７式浚渫船の自動浚渫
   装置。