アクティブヒーブコンペンセーション
Tord Martinsen, CEO 著 · 2025年10月
アクティブヒーブコンペンセーション（AHC）は、海洋作業中にクレーンやウィンチから吹下げられた荷重の垂直運動を低減する方法です。機械式スプリング・ダンパーシステムに依存するパッシブヒーブコンペンセーションとは異なり、アクティブヒーブコンペンセーションはセンサーとアルゴリズムで制御される油圧または電動アクチュエーターを使用して、波浪による運動を能動的に打ち消します。
AHCシステムは、海底建設、パイプ敷設、ROV展開、深海掘削、および厳しい海象条件での重量物揚荷作業に一般的に使用されます。
アクティブヒーブコンペンセーションはどのように機能しますか？
アクティブヒーブコンペンセーターは少なくとも以下で構成されます：
- 位置測定付きのリニア（例：シリンダー）またはロータリー（例：ウィンチ）アクチュエーター。
- インラインAHCの場合はAHCに、統合型AHCの場合は船舶に配置できる運動基準ユニット（MRU）。
- 船舶の運動に追従できる十分な速さのアクチュエーター位置操作手段（例：油圧モーター）。
アクティブヒーブコンペンセーションモードがオンになると、制御システムはアクチュエーターを使用して波浪運動を能動的に打ち消すことで、静止基準座標系から見たときに荷重を静止状態に保ちます。
アクティブヒーブコンペンセーションは90%以上の効率に達することができます。アクティブヒーブコンペンセーターは通常、長い波周期で最も効果的に機能します。
AHCの主なタイプ
アクティブヒーブコンペンセーターには多くのタイプがあり、主なものは以下の通りです：
- 電動ロータリーAHC、通常軽量の荷重に最適です。
- 油圧ロータリーAHC、重量荷重用。
- デッキベースシーブAHC、レトロフィット用。
- トップサイドインラインAHC、基本的なトップサイドAHC作業用。
- 海底インラインAHC、AHCとアダプティブPHCの多くの特性を組み合わせています。
アクティブ vs パッシブヒーブコンペンセーション
| 特徴 | アクティブ (AHC) | パッシブ (PHC) |
|---|---|---|
| エネルギー源 | 外部電源が必要 (HPU) | 自己完結型（ガススプリング） |
| 精度 | 非常に高い (>95%) | 良好 (70-90%) |
| 複雑さ | 高い | 低い |
| コスト | 高い | 低い |
| 最適用途 | 精密位置決め、パイプ敷設 | スプラッシュゾーン、海底着底 |
多くの海洋揚荷作業において、パッシブヒーブコンペンセーションはより低いコストと複雑さで十分な性能を提供します。Norwegian DynamicsはAHCシステムに近い性能レベルを達成する先進的なパッシブヒーブコンペンセーターを専門としています。
どのくらいのエネルギーが消費されますか？
簡単な例として、振幅 1 m、周期 10 s の正弦波運動に対して 100t を空気中で補償します。AHCが以下の特性を持つインラインAHCであると仮定します：
- ガス対オイル比 10:1、ストローク 4 m。
- AHCコンポーネント効率 90%。
- 50% エネルギー回生。
インラインAHCの場合、荷重はパッシブガス圧により中間位置に保たれます。油圧モーターにより中間位置から移動されます。したがって、エネルギー消費は次のようになります：
最初の赤い領域ではシリンダーを伸長するためにエネルギーを追加する必要があり、次にシリンダーを収縮させて中間ストロークに達するまでエネルギーを回生します。中間ストロークでさらに収縮するためにエネルギーを追加する必要があり、最後にシリンダーを中間位置まで伸長させてエネルギーを回生します。AHCシステムが提供すべき力は次のように示すことができます：
S が正弦波運動に従うので、次のように書き換えることができます：
F = m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{\omega t}} \right)^{\gamma} – 1 \right]積分は次のように書けます：
対称性により、次のように積分できます：
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}}
\left|
m g
\left[
\left(
\frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}
{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{(\omega t)}}
\right)^{\gamma}
– 1
\right]
\, \zeta \omega \sin{(\omega t)}
\right|
\, dt
最後に効率を調整して次を得ます：
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}}
\left|
m g
\left[
\left(
\frac{S_{\mathrm{max}}(R – 0.5)}
{S_{\mathrm{max}}(R – 0.5) – \zeta \cos(\omega t)}
\right)^{\gamma}
– 1
\right]
\, \zeta \omega \sin(\omega t)
\right|
\, dt \cdot \frac{(1-\eta_{\mathrm{regen}})}{\eta_{\mathrm{AHC}}}
\
数値積分により、これが 207 MJ または 57 kWh であることがわかります。
したがって、かなりの時間補償される重い荷重であっても、必要なバッテリー容量はそれほど大きくなく、EVバッテリーに匹敵します。
摩擦、油圧損失、ポンプ/モーター/バッテリーのより正確な効率モデル、正確な状態方程式などを含むより正確な計算については、Norwegian Dynamicsにお問い合わせください。
AHC vs PHCの選択時期
アクティブヒーブコンペンセーションを選ぶ場合：
- 非常に高い補償精度が必要な場合 (>95%)
- 作業が精密な海底位置決めを含む場合
- 長期間の連続補償が必要な場合
- 船舶にすでにHPUが利用可能な場合
パッシブヒーブコンペンセーションを選ぶ場合：
- 主な懸念がスプラッシュゾーン通過の場合
- コストとシンプルさが優先の場合
- コンペンセーターが自己完結型である必要がある場合
- 衝撃吸収が主な要件の場合
→ どちらが適切かわからない場合は？ 当社エンジニアにお問い合わせください。無料相談を承ります。
関連製品
- ANTARES Adaptive PHC — 複数の運転モードと電子制御可変減衰を備えた高度なパッシブヒーブコンペンセーター
- RIGEL Basic PHC — 簡単な作業向けのコスト効率の高いパッシブヒーブコンペンセーター
