JP-2026514721-A - 吊り下げられた物体の運動を相殺するための方法及びシステム
Abstract
目標基準フレームと関連付けられ、且つ外部基準フレームに対して移動する船舶(10)上に移動可能に据え付けられた巻き上げ装置(16)から吊り下げられた物体(24)の運動を相殺するための方法及びシステムである。本システムは、船舶に接続されたウインチ(38)と、張力を加えるようにウインチ(38)を物体と相互接続するタグライン(39)とを含む。本システムは、物体のポーズ(82)を測定するためのポーズセンサ(45)と、ウインチを作動させて、タグライン長さを調節し、目標基準フレームに対する物体についての非ゼロオフセットを有する目標ポーズを算出し、物体の目標ポーズと一瞬のポーズとの間で決定された誤差に基づいて、ウインチを動的に作動させて(75)、タグライン長さを調節して、船舶が外部基準フレームに対して移動している間に物体に目標ポーズを取らせるための制御デバイス(50)とを含む。 【選択図】図3
Inventors
- シーレ、アンドレ
- オーステルロー、ダビアン
- ファン・オールスフート、バス
Assignees
- デルタ・ラボラトリーズ・ホールディング・ビー.ブイ.
Dates
- Publication Date
- 20260513
- Application Date
- 20240410
- Priority Date
- 20230411
Claims (15)
- 目標基準フレーム({Ct})と関連付けられ、且つ外部基準フレーム({Ce})に対して移動する、移動する船舶(10)中/上に移動可能に据え付けられた巻き上げ装置(16)から吊り下げられた物体(24)の運動を相殺するためのシステムであって、前記移動する船舶は、ウインチと前記物体との間に張力(Ft)を加えるようにそれぞれのウインチ(38)を前記物体(24)上の対応する取り付け部分(43)と相互接続するタグライン(39)を有する前記ウインチ(38)を備え、前記システムは、 前記目標基準フレーム({Ct})に対する前記物体の一瞬のポーズ(82)を測定するように構成されたポーズセンサ(44,45)と、 前記ウインチ(38)を独立して作動させて、対応する前記タグライン(39)の長さ(Lt)を調節して、前記張力を変化させるように構成された制御デバイス(50)と を備え、前記ウインチ(38)は、前記移動する船舶に接続され、 前記制御デバイスは、 前記目標基準フレーム({Ct})に対する前記物体についての目標ポーズ(67)を算出する(66)ことと、ここで、前記目標ポーズは、前記タグラインがない場合に前記巻き上げ装置から吊り下げられた前記物体についてのポーズに対する非ゼロオフセット(55)を含み、 前記物体の前記目標ポーズと前記一瞬のポーズとの間で決定された誤差(69)に基づいて、前記ウインチを動的に作動させて(75)、それぞれの前記タグラインの長さ(Lt)を調節して、前記移動する船舶が移動している間に前記物体に前記目標ポーズを取らせることと を行うように更に構成される、システム。
- それぞれのタグライン(39)と関連付けられた力センサ(42)を更に備え、各力センサは、対応する前記タグライン中の一瞬の張力のインジケーションを測定する(76)ように構成され、 前記制御デバイス(50)は、前記力センサと信号接続しており、前記力センサによって測定された前記一瞬の張力、及び前記物体の前記目標ポーズと測定された前記一瞬のポーズとの間の瞬間的な誤差(69)に基づいて前記ウインチ(38)を動的に作動させるように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記移動する船舶(10)は、モノパイル(26)を支持するデッキ(12)を有する沖合建設船であり、前記モノパイルは、パイル中心線(Ap)に沿って細長くあり、遠位端に開口部(27)を画定し、前記モノパイルは、前記デッキに沿って最初は前記パイル中心線上にあり、 前記物体は、前記巻き上げ装置(16)から吊り下げられた建て起こしツール(24)であり、前記建て起こしツールは、前記巻き上げ装置が前記デッキから前記モノパイルを持ち上げることを可能にするために、前記モノパイルの前記開口部と係合してラッチするように構成され、 前記システムは、前記建て起こしツールが前記モノパイルの前記開口部に接近して係合する間に前記建て起こしツール(24)の運動を相殺するように構成される、請求項1又は2に記載のシステム。
- 前記モノパイル(26)は、最初は、前記モノパイルの矢状面(Sp)が前記デッキから垂直に、及び前記パイル中心線(Ap)を通って上向きに延在するように、前記デッキ(12)に沿って実質的に水平にあり、 少なくとも2つのウインチ(38)が、前記矢状面(Sp)の反対側の側面上の、及び前記目標基準フレーム({Ct})に対する決定された位置({Cw})において前記移動する船舶(10)に取り付けられる、請求項3に記載のシステム。
- 前記建て起こしツール(24)は、ホイストライン(20)を介して前記巻き上げ装置(16)から吊り下げられ、前記建て起こしツールは、ホイストライン取り付け点(36)から前記建て起こしツールを通って下向きに延在する更なる矢状面(St)を画定し、 少なくとも2つのタグライン(39)が、前記更なる矢状面(St)の反対側の側面に位置付けられた前記建て起こしツール上の取り付け部分(43)において接続される、 請求項3又は4に記載のシステム。
- 前記モノパイル(26)は、前記モノパイルの開口部(27)が前記移動する船舶の側面を越えた状態で前記移動する船舶のデッキ(12)を横切って横向きに突出し、前記建て起こしツール(24)は、その質量中心を通って、重力(Fg)に対応する方向に沿って下向きに、及び前記移動する船舶(10)の前記側面に対して平行に横向きに延在する前頭面(Sf)を画定し、前記モノパイルの開口部(27)及び前記ウインチ(38)は、前記移動する船舶(10)に向かって面する前記前頭面(Sf)の側の半空間中に位置し、それに対して、前記巻き上げ装置(16)の遠位端({Cc})は、前記建て起こしツール(24)に対する前記非ゼロオフセット(55)の横方向を反転することを可能にするように、前記前頭面(Sf)の両側に再位置付け可能である、請求項3~5のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記ウインチは、3つの対応するタグライン(139)を有する3つのウインチ(138)を含み、前記タグラインのうちの少なくとも2つ(139a,139b)は、前記建て起こしツール(124)の下部で横方向に反対側の遠位端に位置付けられた接続部分(134a,134b)において接続され、前記タグラインのうちのもう1つ(139c)は、前記建て起こしツール(124)の横方向エッジ(143c)において接続される、請求項1~6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記タグライン(39)のうちの少なくとも1つは、対応する前記ウインチ(38)に1つの遠位端で接続され、前記物体(24)の前記取り付け部分(43)における転動又は摺動接続部(82)介して、次いで、前記移動する船舶(10)上の固定又は解放可能接続部(81)に戻る二重リービング装置を含み、任意選択で、前記力センサ(42)は、前記固定又は解放可能接続部(81)に又はその近くに位置する、請求項1~7のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記ポーズセンサ(44)は、前記移動する船舶(10)上に設けられた撮像センサ(45)を含み、前記撮像センサは、前記物体(24)上に設けられた1つ以上のマーカを検出し、前記目標基準フレーム({Ct})に対する前記物体の前記一瞬のポーズ(82)のインジケーションを測定するように構成される、請求項1~8のいずれか一項に記載のシステム。
- 目標基準フレーム({Ct})と関連付けられ、且つ外部基準フレーム({Ce})に対して移動する船舶(10)中/上に移動可能に据え付けられた巻き上げ装置(16)から吊り下げられた物体(24)の運動を相殺するための方法であって、前記船舶は、それぞれのウインチ(38)を前記物体(24)上の対応する取り付け部分(43)と相互接続するタグライン(39)を有するウインチ(38)を備え、前記方法は、 前記目標基準フレームに対する前記物体のポーズ(82)を測定する(80)ことと、 前記ウインチ(38)を独立して作動させて(75)、対応する前記タグライン(39)の長さを調節して、それぞれのウインチと前記物体との間に加えられる(77)張力(Ft)を変化させることと、 前記目標基準フレーム({Ct})に対する前記物体についての目標ポーズ(67)を算出する(66)ことと、ここで、前記目標ポーズは、前記タグラインがない場合に前記巻き上げ装置から吊り下げられた前記物体についてのポーズに対する非ゼロオフセット(55)を含み、 前記物体の前記目標ポーズと前記一瞬のポーズとの間で決定された誤差(69)に基づいて、前記ウインチを動的に作動させて(75)、それぞれの前記タグラインの長さ(Lt)を調節して、前記船舶が移動している間に前記物体に前記目標ポーズを取らせることと を備える、方法。
- 対応する前記タグライン(39)中の一瞬の張力のインジケーションを測定する(76)ことと、 前記一瞬の張力、及び前記物体の前記目標ポーズと測定された前記ポーズとの間の前記誤差(69)に基づいて前記ウインチ(38)を動的に作動させる(75)ことと を更に備える、請求項10に記載の方法。
- 前記船舶(10)は、モノパイル(26)を支持するデッキ(12)を有する沖合建設船であり、前記モノパイルは、パイル中心線(Ap)に沿って細長くあり、遠位端に開口部(27)を画定し、前記モノパイルは、前記デッキに沿って最初は前記パイル中心線上にあり、前記物体は、前記巻き上げ装置(16)から吊り下げられた建て起こしツール(24)であり、 前記方法は、前記非ゼロオフセット(55)を含む前記目標ポーズで前記建て起こしツールを保持することによって前記建て起こしツール(24)の運動を相殺しながら、前記建て起こしツールを前記モノパイルの前記開口部に接近させて係合させるように、前記巻き上げ装置(16)とタグライン(39)を有する前記ウインチ(38)とを制御することを更に備え、前記非ゼロオフセットは、それぞれのタグラインに沿って、及び対応するウインチに向かって方向付けられた非ゼロ横方向変位を含み得る、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記建て起こしツール(24)は、より低い位置にある突き刺し部材(34a,34b)及びパイルクランプ部材(35)を含み、前記方法は、前記巻き上げ装置(16)とタグライン(39)を有するウインチ(38)とを制御し、それによって、 前記モノパイル(26)の実質的に下方に前記非ゼロオフセット(55)を含む前記目標ポーズで前記建て起こしツールを下降させ、それによって、前記モノパイルの開口部(27)の近くの前記モノパイル(26)の半径方向外面(29)の真下に突き刺し指部(34)を位置付けることと、 前記建て起こしツールを上向きに巻き上げ、それによって、前記突き刺し指部(34)を下部外面(29)と係合させることと、 前記建て起こしツールを前記モノパイルに向かって巻き上げて引っ張り、それによって、前記建て起こしツールと前記モノパイルとが完全に当接し、前記建て起こしツール(24)の中心線(At)が前記モノパイル(26)の前記パイル中心線(Ap)と同軸になるまで、前記建て起こしツールを前記モノパイルと位置合わせすることと、 前記パイルクランプ部材(35)を作動させて、前記建て起こしツールを前記モノパイルに剛性接続して、前記モノパイルが前記船舶(10)から持ち上げられることを可能にすることと を更に備える、請求項12に記載の方法。
- 前記モノパイル(26)は、前記モノパイルの開口部(27)が前記船舶の側面を越えた状態で前記船舶のデッキ(12)を横切って横向きに突出し、前記建て起こしツール(24)は、その質量中心を通って、重力(Fg)に対応する方向に沿って下向きに、及び前記船舶(10)の前記側面に対して平行に横向きに延在する前頭面(Sf)を画定し、前記モノパイルの開口部(27)及び前記ウインチ(38)は、前記船舶(10)に向かって面する前記前頭面(Sf)の側の半空間中に位置し、 前記方法は、前記前頭面(Sf)の両側に前記巻き上げ装置(16)の遠位端({Cc})を再位置付けし、それによって、前記建て起こしツール(24)に対する前記非ゼロオフセット(55)の横方向を反転することを更に備える、請求項12又は13に記載の方法。
- コンピュータ装置(50)上にロードされると、請求項10~14のいずれか一項に記載の方法を実施するための命令を提供するように構成されたコンピュータプログラム製品。
Description
[0001]本発明は、船舶又は他の移動するプラットフォーム中/上に移動可能に据え付けられた巻き上げ装置から吊り下げられた物体の揺動運動を相殺するための方法、及びそのような方法を実行するように構成されたシステムに関する。更に、本発明は、提案された方法を実行するように構成されたコンピュータプログラム製品、及びそのようなコンピュータプログラムを備えるコンピュータ可読媒体に関する。 [0002]沖合風力タービン発電器の展開は、最初に、モノパイル基礎が海底上に設置されることを必要とし得る。タービン発電器が海岸線から離れて配置されるとき、モノパイル基礎の設置は、典型的には、デッキに据え付けられたクレーンなどの巻き上げ装置を有する建設船舶によって実施される。既知の展開シナリオは、いわゆる「ジャッキアップ船舶」の使用を伴い、それには、船舶が海底に対して一時的に固定化されることを可能にする伸長可能な支持脚が設けられる。より困難な配置シナリオは、運動相殺能力に依拠しながら、船舶が浮遊したままで波及び風の影響を受けている間にモノパイルを操作することを伴う。 [0003]図1a~1bは、水域11(例えば、海)とその下の地球の一部分との間に水-土壌界面を形成する海底などの没水面中にモノパイル26を打ち込むように構成された船舶10を示す。例証的な船舶10は、沖合に位置するそれらの意図された設置場所にモノパイル26a~cを運搬するように構成される。船舶10は、いくつかのモノパイル26を支持するように適合させられたデッキ12を備える。図1a~1bに示されている例では、船舶10は、モノパイル26を互いに平行に配置された形で運搬するように適合させられており、それにおいて、パイルは、デッキ12を横切って横方向に水平に延在する。 [0004]例証的な船舶10には、モノパイル26aを持ち上げて移動させるための巻き上げ装置16~22、及びモノパイル26aを水中に下降させるときにモノパイル26aを枢動させて案内するための追加のフレーム28が更に設けられる。示されている例では、巻き上げ装置は、台座17、タレット18、及びアーム19を備えるジブクレーン16によって形成される。台座17は、デッキ12に対して直立位置で固定されている。タレット18は、タレットがデッキ12に対して公称鉛直旋回軸Asを中心として横向きに枢動(「旋回(slew)」)することを可能にするように、台座17に回転可能に固定される。アーム19は、アーム19がタレット18に対して公称ラフィング軸Alを中心として上向き/下向きに枢動(「ラフ(luff)」)することを可能にするように、タレット18に回転可能に固定される。 [0005]クレーン16には、ライダブロック21及びフック22が吊り下げられた自由な下部遠位端を有するホイストライン20が更に設けられる。モノパイル26aは、フック22と、図2a~2bを参照して説明される特別に設計されたツール24とを介して、ホイストライン20及びライダブロック21に取り付けられ得る。海底上に配置されて海底中に打ち込まれ得る前に、モノパイル26aは、デッキ12を横切る実質的に水平な位置(図1a)から吊り下げられた実質的に鉛直な位置(図1b)にクレーン16によって持ち上げられなければならない。この持ち上げは、「建て起こし」とも呼ばれる。この建て起こし動作は、ホイストライン20の遠位端に吊り下げられた係合ツール24の使用を必要とする。このツール24は、一般に「建て起こしツール」と呼ばれる。モノパイル26がデッキ12から持ち上げられ得る前に、モノパイル26がデッキ12上に水平にある間に、ツール24はまず、モノパイル26の遠位(上)端に形成された開口部27中に挿入される必要がある。モノパイル26には、上部開口部27に円形据え付けフランジが設けられることが多いため、建て起こしツール24は、「フランジ付きパイル建て起こしツール(FPUT)」又は「フランジ付きモノパイル建て起こしツール(FMUT)」とも呼ばれ得る。挿入されると、ツール24は、モノパイル26にしっかりとクランプ又はラッチする必要がある。ツール24によるパイル26のこの係合及び把持は、「突き刺し」とも呼ばれる。突き刺しは、巻き上げ装置16~22の慎重な操縦を必要とする。 [0006]突き刺し動作が成功した後、クレーン16は、ホイストライン20を作動させて、ツール24及びモノパイル26aをデッキ12から上向きに持ち上げ得る。クレーン16は、その後、アーム19と共にタレット18を作動させて、タレット18及びアーム19を吊り下げられたモノパイル26と共にデッキ12の上方で旋回させ得、それと同時に、アーム19を上下にラフィングさせて、吊り下げられたモノパイル26を移動させて旋回軸Asに近づけたり、旋回軸Asから離したりもし得る。正常な建て起こしは、クレーン16が、図1bに示されているように、鉛直の向きに枢動フレーム28を介して船舶10の隣にモノパイル26を配置することを可能にする。この位置から、モノパイル26は、その下部遠位端が海底上に載置されるまで水中に下降させられ得る。モノパイル26は、次いで、パイルドライバによって海底中に意図された挿入深さまで打ち込まれ得、そのため、風力タービン発電器用の基礎を形成することができる。 [0007]特許文献WO2021/180515A1は、水平の向きと鉛直の向きとの間で再位置付け可能であり、且つ移行を誘発するためのケーブルシフト機構を有し、モノパイルの突き刺し及び建て起こしに使用され得る建て起こしツールの例を説明している。 [0008]陸地で突き刺し動作を実行するとき、ツールは、パイルの静的基準系に対応するロケーションにおいて地面上に配置され得る。この場合、ツールは、例えば、ツールをパイル開口部と位置合わせするために水平及び鉛直方向に移動可能なカート上にツールを配置することによって、容易に移動させられ、且つ水平に配置されたパイルと位置合わせされ得る。そのような地上セッティングでは、人間のオペレータは、ツールとパイルとの間の精密な位置合わせを監視するためにツールの近くに留まることができる。 [0009]対照的に、位置合わせ及び突き刺しは、移動する船舶からは極めて困難である。操縦及び突き刺しは、船舶10が3つの並進方向及び3つの回転方向を含む6つの自由度の運動を受けるため、浮遊する船舶10の波によって誘発される運動及び風荷重によって妨げられる。船舶10と関連付けられたデカルト基準フレーム{Cv}では、Xv軸は、船舶10の長手方向と平行に延在し、Yv軸は、船舶10の横断方向と平行に延在し、Zv軸は、船舶10のデッキ12に対して垂直に延在する。船舶10が周囲の水域11に対して移動し得るため、船舶基準フレーム{Cv}と地球と関連付けられた固定外部基準フレーム{Ce}との間の空間的関係は、異なる時点で異なることが予想される。Xv、Yv、及びZv方向への船舶10の並進は、それぞれ、「サージ」、「スウェイ」、及び「ヒーブ」と呼ばれる。Xv、Yv、及びZv軸を中心とする船舶10の回転は、それぞれ、「ロール」、「ピッチ」、及び「ヨー」と呼ばれる。全てのこれらの運動自由度は、巻き上げ装置16~22が船舶デッキ12に接続され、このことから、船舶の動きに追従することは避けられないため、巻き上げ装置から吊り下げられた物体の複雑な揺動をもたらし得る。 [0010]ツール24は、対応するデカルト軸Xo、Yo、及びZoを有する局所基準フレーム{Co}と関連付けられ得る。この局所フレーム{Co}は、一般に、船舶基準フレーム{Cv}とは異なる。ツール24がクレーン16から吊り下げられると、船舶基準フレーム{Cv}と、固定外部基準フレーム{Ce}と、ツール基準フレーム{Co}との間の空間的関係は、連続的に変化することが予想される。吊り下げられたツール24は、船舶10及び水域11(及び海底)に対して複数の方向に大きく予測不可能な揺動運動を受け得る。鉛直Zo方向を除いて、吊り下げられたツール24は、残りの自由度のうちのいずれかで揺動し得る。例えば、それは、水平並進Xo及びYo方向の両方に並進し、同時に、その3つの軸のうちのいずれか/全てを中心として回転し得、このことから、複雑な揺動運動を呈し得る。 [0011]突き刺し中、ツール24は、パイル26と位置合わせされる必要がある。突き刺しは、典型的には、厳密な幾何学的及び機械的公差を順守する必要がある。過度の揺動は、ツール24とパイル26との間に制御されない衝突及び衝撃荷重(「バンプ荷重」)を引き起こし得る。そのような荷重は、パイル26(又はツール24)の構造及び/又は保護コーティングへの損傷を防止するために、厳密な予め定義された公差を超えることを許容されない。吊り下げられたツール24の揺動運動が許容される公差よりも大きい場合、突き刺し動作は、損傷につながり得るか、又は実行されることを許容されない場合があり、その場合は延期されなければならない。 [0012]パイル26が船舶10上に横方向に(即ち、船舶船体に対して90°の角度で左舷-右舷方向に)格納されるとき、ツール24とパイル26の開口部27との間の精密な位置合わせは、人間のオペレータが到達するのが困難なロケーションにおいて、デッキ12の周囲の遙か外側で行われる必要がある。パイル26がデッキ12に沿って船首-船尾方向に長手方向に格納される場合であっても、パイル26は、船首又は船尾を越えて突き出得る。全ての場合において、沖合セッティングにおける建て起こしツール24を用いたパイル26の突き刺しは、外部要因が船舶10、パイル26、クレーン16、及び吊り下げられた突き刺しツール24のかなりの運動を引き起こすときに困難である。 [0013]特許文献WO2022/096523A1は、移動する建設船舶から吊り下げられた建て起こしツールの揺動を軽減するための突出するデッキ上構造を説明している。この突出構造は、突き刺しツールをパイル開口部と位置合わせして突き刺しの準備をすることを支援するが、この構造は嵩張り、過剰なデッキ空間を必要とする。 [0014]嵩張る構造を必要とせずに、沖合セッティングなどの移動基準フレーム内からモノパイルの安全且つ信頼性の高いツールの位置合わせ及び突き刺しを可能にするシステム及び方法を提供することが望ましいであろう。 [0015]従って、第1の態様によると、船舶又は他の移動するプラットフォーム中/上に移動可能に据え付けられた巻き上げ装置から吊り下げられた物体の運動を相殺するためのシステムが提供される。船舶又はプラットフォームは、目標基準フレームと関連付けられ、例えば、地球固定基準フレームであり得る固定外部基準フレームに対して移動することを可能にされる。船舶は、船舶に接続され得る、例えば、それぞれのウインチ位置が船舶デッキに対して固定されるように船舶に機械的に直接接続され得るか、又は船舶に対する(例えば、デッキに沿った)再位置付けを可能にするように移動可能に接続され得る、ウインチを含む。ウインチは、それぞれのタグラインに結合される。各タグラインは、それぞれのウインチを物体上の対応する取り付け部分と相互接続して、ウインチと物体との間に張力を加えることを可能にする。本システムは、ポーズセンサ及び制御デバイスを含む。ポーズセンサは、目標基準フレームに対する物体の一瞬のポーズを測定するように構成され得る。制御デバイスは、ウインチを独立して作動させて、対応するタグラインの長さを調節し、それによって、張力を変化させるように構成され得る。制御デバイスは、目標基準フレームに対する物体についての目標ポーズを算出するように更に構成され得る。この一瞬の目標ポーズは、タグラインの存在及び力がない場合に、巻き上げ装置から吊り下げられたときに物体が取るであ