移載吊り: 動く2つの構造物間のヒーブ補償

動く2つの構造物と1つの荷

重要なのは、クレーン先端と相手側の甲板との差です。固定式プラットフォーム上のクレーンなら先端は動かず、補給船の甲板だけが動きます。FPSOや半潜水式構造物などの浮体式プラットフォームでは、クレーン先端も動きます。2隻の浮体間では、両方が同じ波にそれぞれ異なる応答を示します。船体の大きさ、船首方位、固有周期が違えば、振幅と位相も変わります。逆位相で動くと相対運動は両者の和に近づき、同位相なら一部が打ち消し合います。

クレーン先端の動きは、ロールがヒーブに加わる船体中心線からの張出しが大きいほど、またピッチが加わる船体中央からの距離が大きいほど増します。相手側の甲板上の吊り位置も同様です。補給船の貨物甲板は船尾側まで延び、船尾ではピッチの影響が最も大きくなります。洋上クレーンの荷重表には、同じ相対運動に基づく動的係数を織り込み、補給船からの吊上げ時の能力低減がすでに反映されています。以下を参照してください: クレーン荷重表.

吊上げ: 緩みから急な張りへ

荷離れ前は、荷が緩んだスリングで甲板上に載っており、クレーンが巻き上げながら緩みを取ります。クレーン先端が上がる間に甲板が下がると、スリングが瞬時に張り、荷は衝撃を伴って甲板を離れます。荷の速度は、甲板の速度からフックの速度へ直ちに変わらなければなりません。 DNV-RP-N103 は、 スナップ荷重 を、荷離れ時の巻上げ速度 v_c, 、荷とクレーン先端の鉛直相対速度 v_{rct}, 、および巻上げ系の剛性 K から求めます。このとき、 M は空中での質量です:

スナップ荷重は剛性の平方根に比例して増えます。100 tの荷を、クレーン先端に対して1.0 m/sで動く甲板から、剛性10 MN/mの巻上げ系で0.25 m/sの速度で吊り上げるとします。スナップ荷重は、重量981 kNに加えて1,250 kNとなります。補償装置で系を100倍柔らかくすると、スナップ荷重は10分の1の125 kNに減ります。ただし、そのために1.25 mのストロークを使い、吊荷系の固有周期は0.6 sから6.3 sへ延びて波周期帯に入ります。このため、補償装置は必要なストロークに合わせて選定し、吊上げ時の共振を確認します。

荷離れ後は、甲板が再び上がる前に荷を離隔させる必要もあります。間に合わなければ、甲板が下から荷に衝突します。巻上げ速度の遅いクレーンでは、甲板の動きに追いつけない場合があります。当社の クイックリフト の記事では、250 tの事例で巻上げ速度1～20 m/minの場合に、クレーンだけでは甲板が荷に再接触する頻度と、ANTARESのクイックリフトが縮むことで荷を甲板から離す仕組みを示しています。

荷下ろし: 動く甲板への据付け

荷下ろし時は逆の問題が生じます。下降中の荷の下で甲板が上がると、両者は速度の和で接触します。接触後も、次の波で甲板が荷を再び押し上げたり、荷から離れたりするため、クレーンが十分なワイヤを繰り出して甲板が荷重を受けるまで、荷が甲板に当たる、またはスリングが急に張ることがあります。接触速度は、荷と甲板の許容値内に保つ必要があります。

パッシブヒーブ補償装置は上昇する甲板を減速させません。荷は依然として、下降速度と甲板の上昇速度の和で甲板に接触します。装置は吊り具を含む荷重伝達経路に柔軟性を与えます。接触後に甲板が下がると、スリングが急に張る代わりに装置が伸びます。2隻の船舶間では、装置の固有周期が波周期より十分長ければ、クレーン船自身の動きが荷に伝わることも抑えられます。荷を動く甲板に合わせるには、 アクティブ制御 が必要です。その制御には相手側の甲板の計測も必要です。

各装置の役割

装置の選択には、作業時の海象条件における両構造物の動き、クレーン、吊り具、ペイロードを含む吊上げモデルを用います。 CONSTELLATION は補償装置の有無それぞれで移載をモデル化し、スナップ荷重、荷離れ後の離隔、使用ストロークを報告します。