■事業の内容
[1] 自動制御システムの総合検討
a. 国内外の自動化の現状調査
(a) 調査対象 昭和56〜57年度に収集した海外(特にオランダ)ならびに国内における自動化についての文献、資料等。
(b) 調査内容 イ. 海外の現状
制御方式としては、フィードバック方式と予め定めた設定範囲内に制御対象値を保持する方式があり、最近はカッタ軌跡演算表示装置が重要な役割を果たしている。
ロ. 我が国の現状
部分的な制御例が多い。総合的自動化は2例あり、ポンプ流量、吸入負圧、カッタ電流及び掘パターンを制御対象とし、スイング速度、ラダー昇降が自動的に操作される。
b. 浚渫作業及び運転制御に関する実情調査
(a) 調査対象 東洋、東亜、五洋、りんかい、三井不動産、若築、大本組の各建設会社。
(b) 調査内容 イ. 浚渫作業と運転制御の実施内容
主ポンプ、カッタモータ、スイングウィンチ、ラダーウィンチ等の制御における運転状況、運転方法、操作・監視、制御方式、問題点等。
ロ. 土質と排送距離の相違による運転時の概数
ポンプの圧力・流量・含泥率・回転数・負荷、カッタの回転数、負荷、スイングの速度・負荷、掘厚、沈澱現象等についての運転中の指示値。
ハ. 土質と排送距離の相違による制御方法の難易度イの各項目についての制御の難易度。
ニ. 制御対象に対する制御方法の適性度
ポンプの圧力、流量、含泥率等の増減を図る場合に、ポンプ回転数、カッタ回転数、スィング速度、ラダー昇降のうち最優先操作順位。
c. システムのイメージ作成
上記各調査をもとに、本調査研究の開発対象システムは、海底表層土質、管内流動土質及び掘跡の情報を含むハイ・グレードのものとし、これに必要な制御要素及び操作要素を抽出してブロック図を作成した。
[2] 管内流動土質検出装置の試作・実験
a. 室内実験用検出装置の試作仕様
(a) 検出部 計測管(100mmφ×2m)の断面上3ケ所及び振動吸収フレキシブル管の上流1ケ所に取付けられた圧電型加速度センサ。
(b) 記録部 データ収録用のデータレコーダ(A-807型)
スラリー流動状態観測用のTVカメラ及びVTR。
(c) 信号解析部 管内流動土質解析用の周波数分析器(TR-9404型)及びパーソナルコンピュータ(PC-9800型)
b. 予備試験
(a) 場所 島津製作所(京都)
(b) 試験内容 イ. 空中自由吊り状態における計測管の固有振動数の測定。
ロ. 閉鎖管に土砂が自由落下した場合の衝突振動音の測定。
ハ. 計測管の傾斜度による土砂の摺動摩擦振動音の測定。
ニ. 計測管を水平管流実験装置に設置し、送水及び非送水時の固有振動数の測定。
c. 土砂流送実験
(a) 場所 運輸省港湾技術研究所
(b) 実験内容 水平管流実験装置に本検出装置をセットし、砂及び砂利スラリーについて流送実験を行い、管内流速と含泥率を変えて約90ケースの振動データ及び各種流送データを収録した。
[3] 表層土質検出装置の試作
a. 検出装置の試作仕様
(a) 目標性能 深度測定範囲 5〜30m、探査層厚 5m、層分解能 20cm以下
(b) 送受波器 周波数 10kHz(パラメトリック方式)、半減全角 8°以下、重量30kg以下。
(c) 送信機 定格出力 最大5kw、出カインピーダンス 10Ω+1Ω
(d) 送受波器取付金具 ステンレス製、小型堅牢な構造。
(e) 放電破壊式記録器(改造) 記録紙 幅150mm、長さ20mまたは10m、紙送り速度 40mm/minまたは120mm/min
b. 検出装置の性能確認試験
(a) 場所 沼津市三津浜海域
(b) 試験内容 試作検出装置の感度、指向性、分解能及び従来機との性能比較の各試験。
[4] 自動浚渫管理用の船位・掘削断面の検出・表示装置の検討
a. 浚渫監視装置に対する要望調査
(a) 調査対象 造船会社、関連機器メーカ及び建設会社に照会し、17社より回答を得た。
(b) 調査内容 イ. 表示方法・内容
CRTディスプレイの台数及び表示画面に対する要望。
ロ. 掘跡
掘跡検出方法及び検出器位置に対する要望。
ハ. 運転指標
運転中に指標として表示したい項目に対する要望。
ニ. センサ
開発を必要とするセンサの種類、精度、取付位置に対する要望。
ホ. その他
浚渫監視装置に対する一般的要望。
b. 浚渫監視装置の検討
要望調査をもとに、CRTディスプレイを2台とし、1台には浚渫断面と平面を切替え表示し、他の1台には運転指標を表示するものとする。
センサについては、既存センサを調査し、センサ要望と比較検討した上、重要開発センサとして、「カッタ深度センサ」及び「掘跡センサ」を抽出した。
■事業の成果
浚渫船は、自動浚渫システム及び浚渫航跡などの自動計測、記録表示などの自動浚渫管理システムについての設備がなく、近代化に著しく立遅れとなっている。
本事業は、自動制御システムの総合検討、管内流動土質検出装置の試作・室内実験、表層土質検出装置の試作及び自動浚渫管理用の船位・掘削断面の検出・表示装置の検討を行い、ポンプ浚渫船の浚渫作業の能率向上を主眼とした自動運転システムの開発及び土質検出装置の開発ならびに浚渫監視装置の開発を行うための貴重な資料を得ることができたものである。
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