特開 2024-25315 係船索状態監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025315

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】係船索状態監視システム

(51)【国際特許分類】

   B63B 21/16 20060101AFI20240216BHJP

【ＦＩ】

B63B21/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128671

(22)【出願日】2022-08-12

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】風間 英輝

(72)【発明者】

【氏名】野田 嵩

(72)【発明者】

【氏名】大江 啓司

(57)【要約】

【課題】係船索の繰り出し半径を検知することができる係船索状態監視システムを提供する。
【解決手段】一実施形態に係る係船索状態監視システム１Ａは、係船機２のドラム２１に巻き付けられるとともに係船機２から繰り出される係船索３の状態を監視するものであり、複数点での係船索３の甲板１１からの高さ、ドラム２１の中心から前記複数点までの水平距離および甲板１１からのドラム２１の中心高さに基づいて、係船索３の繰り出し部分のドラム２１に対する巻き付け半径である繰り出し半径を算出するコントローラ６を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

係船機のドラムに巻き付けられるとともに前記係船機から繰り出される係船索の状態を監視する係船索状態監視システムであって、
複数点での前記係船索の甲板からの高さ、前記ドラムの中心から前記複数点までの水平距離および前記甲板からの前記ドラムの中心高さに基づいて、前記係船索の繰り出し部分の前記ドラムに対する巻き付け半径である繰り出し半径を算出するコントローラを備える、係船索状態監視システム。

【請求項2】

前記複数点は、前記係船索が掛け渡される係船金物のうちで前記係船機に最も近い係船金物の位置である固定点と、前記固定点と前記係船機の間の少なくとも１つの計測点を含み、
前記少なくとも１つの計測点で、前記甲板からの前記係船索の高さを計測する少なくとも１つの高さ計測器をさらに備え、
前記コントローラには、前記固定点での前記係船索の高さ、前記ドラムの中心から前記固定点までの水平距離、前記ドラムの中心から前記少なくとも１つの計測点までの水平距離、および前記ドラムの中心高さが格納されるとともに、前記少なくとも１つの高さ計測器で計測された前記係船索の高さが入力される、請求項１に記載の係船索状態監視システム。

【請求項3】

前記複数点は、前記係船索が掛け渡される係船金物のうちで前記係船機に最も近い係船金物と前記係船機との間の複数の計測点を含み、
前記複数の計測点で前記甲板からの前記係船索の高さを計測する複数の高さ計測器をさらに備え、
前記コントローラには、前記ドラムの中心から前記複数の計測点までの水平距離、および前記ドラムの中心高さが格納されるとともに、前記複数の高さ計測器で計測された前記係船索の高さが入力される、請求項１に記載の係船索状態監視システム。

【請求項4】

前記少なくとも１つの高さ計測器は、前記係船索と共に上下動するバーと、前記バーの変位量を検出する検出器を含む、請求項２に記載の係船索状態監視システム。

【請求項5】

前記複数の高さ計測器のそれぞれは、前記係船索と共に上下動するバーと、前記バーの変位量を検出する検出器を含む、請求項３に記載の係船索状態監視システム。

【請求項6】

前記バーは、前記係船索に上方から接する、請求項４または５に記載の係船索状態監視システム。

【請求項7】

前記コントローラは、算出した繰り出し半径が前記ドラムの半径よりも小さいときに、前記係船機において前記係船索の下層への食い込みによる逆巻が発生したと判定する、請求項１～５の何れか一項に記載の係船索状態監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、係船索状態監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、船舶には、係船索が巻き付けられたドラムを含む係船機（ムアリングウインチ）が搭載されている。係船機から繰り出された係船索により船舶を岸壁などに係留する係船時には、潮位、積み荷の量、風および潮流などにより係船索の張力が変化する。そこで、係船索の張力を検知することが望まれる。

【0003】

例えば、特許文献１には、係船機がバンドブレーキを含み、ドラム上の係船索の巻き層数と、バンドブレーキのバンド張力とに基づいて、係船索の張力を算出することが記載されている。ドラム上の係船索の巻き層数に関しては、例えば、ドラムの回転角度が係船索の巻き層数に換算される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０２２／０３０５３３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、係船索がドラムに巻き取られる際に、係船索が一層ごとに隙間なく螺旋状に巻き取られれば、ドラムの回転角度と係船索の巻き層数には相関関係がある。しかし、実際には、係船索がドラムにそのように巻き取られるとは限らず、ドラムの回転角度を巻き層数に換算すると、係船索の張力を正確に算出できないおそれがある。そこで、係船索の張力を正確に算出するために、係船索の繰り出し部分のドラムに対する巻き付け半径である繰り出し半径を検知することが望まれる。

【0006】

そこで、本開示は、係船索の繰り出し半径を検知することができる係船索状態監視システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、係船機のドラムに巻き付けられるとともに前記係船機から繰り出される係船索の状態を監視する係船索状態監視システムであって、複数点での前記係船索の甲板からの高さ、前記ドラムの中心から前記複数点までの水平距離および前記甲板からの前記ドラムの中心高さに基づいて、前記係船索の繰り出し部分の前記ドラムに対する巻き付け半径である繰り出し半径を算出するコントローラを備える、係船索状態監視システムを提供する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、係船索の繰り出し半径を検知することができる係船索状態監視システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る係船索状態監視システムの斜視図である。

【図2】図２Ａは高さ計測器の一部の斜視図であり、図２Ｂはその変形例の斜視図である。

【図3】第１実施形態における係船機、係船索および係船金物の位置関係を示す図である。

【図4】第２実施形態に係る係船索状態監視システムの側面図である。

【図5】第３実施形態に係る係船索状態監視システムの側面図である。

【図6】図５のVI－VI線に沿った図である。

【図7】第４実施形態に係る係船索状態監視システムの斜視図である。

【図8】第５実施形態に係る係船索状態監視システムの斜視図である。

【図9】その他の実施形態に係る係船索状態監視システムの斜視図である。

【図10】その他の実施形態に係る係船索状態監視システムの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
図１に、第１実施形態に係る係船索状態監視システム１Ａを示す。この係船索状態監視システム１Ａは、係船機２のドラム２１に巻き付けられるとともに係船機２から繰り出される係船索３の状態を監視するものである。図１では、ドラム２１の上方で係船索３が係船機２から繰り出されているが、係船索３はドラム２１の下方で係船機２から繰り出されてもよい。

【0011】

具体的に、係船索状態監視システム１Ａは、図１および図３に示すように、２つの計測点７１，７２で甲板１１からの係船索３の高さｈ１，ｈ２を計測する２つの高さ計測器４と、高さ計測器４と電気的に接続されたコントローラ６を含む。なお、図３では図面を簡略化するために高さ計測器４を省略する。計測点７１，７２は、係船索３が掛け渡される係船金物のうちで係船機２に最も近い係船金物１２と係船機２との間にある。なお、「係船索３の高さ」は、係船索３の中心から甲板１１まで下した垂線の長さである。

【0012】

本実施形態では、高さ計測器４としてスライド式の高さ計測器４Ａが採用されている。各高さ計測器４Ａは、係船索３と共に上下動するバー４１と、バー４１の両端を支持する、伸縮可能な一対の支柱４２を含む。バー４１は、ドラム２１の軸方向と平行であり、係船索３に下方から接している。各支柱４２は、図２Ａに示すように、筒状の固定部４４と、固定部４４内にスライド可能に保持された可動部４３を含み、固定部４４内に可動部４３を付勢するスプリング４５が配置されている。スプリング４５が可動部４３を付勢することで、バー４１が係船索１０に接した状態に維持される。

【0013】

また、高さ計測器４Ａは、バー４１の変位量を検出する検出器５と、検出器５で検出されたバー４１の変位量を係船索３の高さに換算する演算部を含む。演算部はコントローラ６に組み込まれてもよい。本実施形態では、検出器５としてストロークセンサ５Ａが採用されている。ただし、図２Ｂに示すように、検出器５として光電式センサ５Ｂが採用されてもよい。

【0014】

コントローラ６に関し、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。

【0015】

図３に示すように、コントローラ６には、ドラム２１の中心から計測点７１，７２までの水平距離Ｌ１，Ｌ２、および甲板１１からのドラム２１の中心高さＨが予め格納されている。また、コントローラ６には、高さ計測器４Ａで計測された係船索３の高さｈ１，ｈ２が入力される。コントローラ６は、係船索３の高さｈ１，ｈ２、水平距離Ｌ１，Ｌ２およびドラム２１の中心高さＨに基づいて、係船索３の繰り出し部分（ドラム２１またはドラム２１に巻き付けられた下層の周回部分から離間する部分）のドラム２１に対する巻き付け半径である繰り出し半径Ｒｒを算出する。

【0016】

例えば、コントローラ６は、以下の式（１）を使用して係船索３の繰り出し半径Ｒｒを算出する。

【数1】

【0017】

また、コントローラ６は、算出した繰り出し半径Ｒｒがドラム２１の半径Ｒｄよりも小さいときに、係船機２において係船索３の下層への食い込みによる逆巻が発生したと判定する。係船索３の下層への食い込みとは、係船索３の繰り出し部分が、ドラム２１に巻き付けられた下層の周回部分の間に嵌まり込んで抜けなくなることをいう。

【0018】

以上説明したように、本実施形態の係船索状態監視システム１Ａでは、計測点７１，７２での係船索３の甲板１１からの高さｈ１，ｈ２およびドラム２１の中心からそれらの計測点７１，７２までの水平距離Ｌ１，Ｌ２から、ドラム２１の中心を通る鉛直線上での係船索３の繰り出し部分の位置を推定可能である。従って、その繰り出し部分の位置からドラム２１の中心高さＨを減算することで、係船索３の繰り出し半径Ｒｒを検知することができる。

【0019】

しかも、本実施形態では、算出した繰り出し半径Ｒｒがドラム２１の半径Ｒｄよりも小さいときに、係船機２において係船索３の下層への食い込みによる逆巻が発生したと判定されるので、その後にドラム２１が繰り出し方向に回転する一方で係船索３が巻き取られることを防止することができる。

【0020】

＜変形例＞
計測点の数は３つ以上であってもよい。この場合、コントローラは以下の式（２）および式（３）を使用して係船索３の繰り出し半径Ｒｒを算出する。このように計測点の数が増えれば、係船索３の繰り出し半径Ｒｒをより正確に算出することができる。

【数2】

【数3】

【0021】

（第２実施形態）
図４に、第２実施形態に係る係船索状態監視システム１Ｂを示す。この係船索状態監視システム１Ｂは、第１実施形態で説明した高さ計測器４Ａを１つだけ含む。なお、図４では図面を簡略化するために高さ計測器４Ａを省略する。高さ計測器４Ａは、係船索３が掛け渡される係船金物のうちで係船機２に最も近い係船金物１２の位置である固定点７４と係船機２の間の計測点７３で甲板１１からの係船索３の高さｈ１を計測する。

【0022】

本実施形態では、コントローラ６に、固定点７４での係船索３の甲板１１からの高さｈ２と、ドラム２１の中心から固定点７４までの水平距離Ｌ２と、ドラム２１の中心から計測点７３までの水平距離Ｌ１と、甲板１１からのドラム２１の中心高さＨが予め格納されている。また、コントローラ６には、高さ計測器４Ａで計測された係船索３の高さｈ１が入力される。コントローラ６は、係船索３の高さｈ１，ｈ２、水平距離Ｌ１，Ｌ２およびドラム２１の中心高さＨに基づいて、係船索３の繰り出し半径Ｒｒを算出する。例えば、コントローラ６は、上述した式（１）を使用して繰り出し半径Ｒｒを算出する。

【0023】

本実施形態の係船索状態監視システム１Ｂでは、計測点７３および固定点７４での係船索３の甲板１１からの高さｈ１，ｈ２およびドラム２１の中心からそれらの計測点７３および固定点７４までの水平距離Ｌ１，Ｌ２から、ドラム２１の中心を通る鉛直線上での係船索３の繰り出し部分の位置を推定可能である。従って、その繰り出し部分の位置からドラム２１の中心高さＨを減算することで、係船索３の繰り出し半径Ｒｒを検知することができる。

【0024】

また、本実施形態では、第１実施形態のように複数の計測点での高さに基づいて係船索３の繰り出し半径Ｒｒを算出するよりも、高さ計測器４Ａの数が少ない分だけコストを低減することができる。これに対し、第１実施形態の構成であれば、複数の計測点を係船機２の近くに設定できるため、固定点７４および計測点７３での高さに基づいて係船索３の繰り出し半径Ｒｒを算出する場合に比べて、係船索３の繰り出し半径Ｒｒを正確に算出することができる。

【0025】

＜変形例＞
第１実施形態の変形例と同様に、固定点と係船機２の間の計測点は複数であってもよい。この場合、コントローラ６は、上述した式（２）および式（３）を使用して係船索３の繰り出し半径Ｒｒを算出する。

【0026】

（第３実施形態）
図５に、第３実施形態に係る係船索状態監視システム１Ｃを示す。本実施形態では、第２実施形態のスライド式の高さ計測器４Ａの代わりに、光電式の高さ計測器４Ｂが採用されている。

【0027】

高さ計測器４Ｂは、図６に示すように、係船索３の両側に配置された発光ユニット６１および受光ユニット６２を含む。発光ユニット６１から受光ユニット６２へは、上下に所定のピッチで並ぶようにレーザー光線が放射されており、レーザー光線が係船索３で遮られる位置によって係船索３の高さが計測される。なお、発光ユニット６１と受光ユニット６２の対向方向は必ずしも水平方向である必要はなく、鉛直方向であってもよい。

【0028】

本実施形態でも、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第１実施形態の２つのスライド式の高さ計測器４Ａの代わりに、２つの光電式の高さ計測器４Ｂが採用されてもよい。

【0029】

（第４実施形態）
図７に、第４実施形態に係る係船索状態監視システム１Ｄを示す。本実施形態では、第１実施形態と同様に、２つのスライド式の高さ計測器４Ｃが採用されている。各高さ計測器４Ｃは、係船索３と共に上下動する、ドラム２１の軸方向と平行なバー４１と、バー４１の両端を支持する、伸縮可能な一対の支柱４２と、バー４１の変位量を検出する検出器と、検出器で検出されたバー４１の変位量を係船索３の高さに換算する演算部を含む。

【0030】

本実施形態では、バー４１が係船索３に上方から接している。この構成であれば、重力を利用してバー４１を係船索３に接した状態に維持することができるため、バー４１を係船索３に接した状態に維持するためのスプリングが不要である。すなわち、支柱４２内にはスプリングが配置されていない。

【0031】

（第５実施形態）
図８に、第５実施形態に係る係船索状態監視システム１Ｅを示す。本実施形態では、２つの揺動式の高さ計測器４Ｄが採用されている。各高さ計測器４Ｄは、係船索３と共に上下動する、ドラム２１の軸方向と平行なバー４１と、バー４１の両端に接続された一対のアーム４７と、アーム４７を揺動可能に支持する一対の支柱４８を含む。バー４１は係船索３に下方から接しており、スプリングによってアーム４７が付勢されることでバー４１が係船索１０に接した状態に維持される。

【0032】

さらに、各高さ計測器４Ｄは、バー４１の変位量を検出する検出器５と、検出器５で検出されたバー４１の変位量を係船索３の高さに換算する演算部を含む。本実施形態では、検出器５が、バー４１の変位量としてアーム４７の揺動角を検出するエンコーダである。

【0033】

本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、バー４１が係船索３に上方から接する場合は、アーム４７を付勢するスプリングが省略可能である。

【0034】

（その他の実施形態）
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0035】

例えば、図９に示す係船索状態監視システム１Ｆのように、係船索３がドラム２１の下方で係船機２から繰り出される場合でも上述した式（１）を使用して係船索３の繰り出し半径Ｒｒを算出することができる。また、係船索３がドラム２１の下方で係船機２から繰り出される場合でも、図９に示す係船索状態監視システム１Ｆのようにバー４１が係船索３に下方から接する、スプリングを含む高さ計測器４Ａが採用されてもよいし、図１０に示す係船索状態監視システム１Ｇのようにバー４１が係船索３に上方から接する、スプリングを含まない高さ計測器４Ｃが採用されてもよい。

【0036】

また、複数の高さ計測器４を用いる場合、全ての高さ計測器４の種類が同じである必要はなく、上述したスライド式の高さ計測器４Ａまたは４Ｃ、光電式の高さ計測器４Ｂ、揺動式の高さ計測器４Ｄの何れか２つ以上が組み合わされてもよい。

【0037】

あるいは、高さ計測器４が用いられず、コントローラ６が、カメラで撮像された画像から、複数点での係船索３の甲板１１からの高さを求めてもよい。この場合、ドラム２１の中心から前記複数点までの水平距離は、予めコントローラ６に格納されてもよいし、前記画像から求められてもよい。

【0038】

（まとめ）
第１の態様として、本開示は、係船機のドラムに巻き付けられるとともに前記係船機から繰り出される係船索の状態を監視する係船索状態監視システムであって、複数点での前記係船索の甲板からの高さ、前記ドラムの中心から前記複数点までの水平距離および前記甲板からの前記ドラムの中心高さに基づいて、前記係船索の繰り出し部分の前記ドラムに対する巻き付け半径である繰り出し半径を算出するコントローラを備える、係船索状態監視システムを提供する。

【0039】

上記の構成によれば、複数点での係船索の甲板からの高さおよびドラムの中心からそれらの複数点までの水平距離から、ドラムの中心を通る鉛直線上での係船索の繰り出し部分の位置を推定可能である。従って、その繰り出し部分の位置からドラムの中心高さを減算することで、係船索の繰り出し半径を検知することができる。

【0040】

第２の態様として、第１の態様において、前記複数点は、前記係船索が掛け渡される係船金物のうちで前記係船機に最も近い係船金物の位置である固定点と、前記固定点と前記係船機の間の少なくとも１つの計測点を含み、上記の係船索状態監視システムは、前記少なくとも１つの計測点で、前記甲板からの前記係船索の高さを計測する少なくとも１つの高さ計測器をさらに備え、前記コントローラには、前記固定点での前記係船索の高さ、前記ドラムの中心から前記固定点までの水平距離、前記ドラムの中心から前記少なくとも１つの計測点までの水平距離、および前記ドラムの中心高さが格納されるとともに、前記少なくとも１つの高さ計測器で計測された前記係船索の高さが入力されてもよい。この構成によれば、複数の計測点での高さに基づいて係船索の繰り出し半径を算出するよりも、高さ計測器の数が少ない分だけコストを低減することができる。

【0041】

第３の態様として、第１の態様において、前記複数点は、前記係船索が掛け渡される係船金物のうちで前記係船機に最も近い係船金物と前記係船機との間の複数の計測点を含み、上記の係船索状態監視システムは、前記複数の計測点で前記甲板からの前記係船索の高さを計測する複数の高さ計測器をさらに備え、前記コントローラには、前記ドラムの中心から前記複数の計測点までの水平距離、および前記ドラムの中心高さが格納されるとともに、前記複数の高さ計測器で計測された前記係船索の高さが入力されてもよい。この構成によれば、複数の計測点を係船機の近くに設定できるため、固定点および少なくとも１つの計測点での高さに基づいて係船索の繰り出し半径を算出する場合に比べて、係船索の繰り出し半径を正確に算出することができる。

【0042】

第４の態様として、第２の態様において、例えば、前記少なくとも１つの高さ計測器は、前記係船索と共に上下動するバーと、前記バーの変位量を検出する検出器を含んでもよい。

【0043】

第５の態様として、第３の態様において、例えば、前記複数の高さ計測器のそれぞれは、前記係船索と共に上下動するバーと、前記バーの変位量を検出する検出器を含んでもよい。

【0044】

第６の態様として、第４または第５の態様において、前記バーは、前記係船索に上方から接してもよい。この構成によれば、重力を利用してバーを係船索に接した状態に維持することができるため、バーを係船索に接した状態に維持するためのスプリングが不要である。

【0045】

第７の態様として、第１～第６の態様の何れかにおいて、前記コントローラは、算出した繰り出し半径が前記ドラムの半径よりも小さいときに、前記係船機において前記係船索の下層への食い込みによる逆巻が発生したと判定してもよい。この構成によれば、その後にドラムが繰り出し方向に回転する一方で係船索が巻き取られることを防止することができる。

【符号の説明】

【0046】

１Ａ～１Ｆ 係船索状態監視システム
１１ 甲板
１２ 係船金物
２ 係船機
２１ ドラム
３ 係船索
４，４Ａ～４Ｅ 高さ計測器
４１，４６ バー
５ 検出器
６ コントローラ
７１～７３，７５ 計測点
７４，７６ 固定点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】