JP2000135999A - 耐波型大型浮体 - Google Patents

耐波型大型浮体

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JP2000135999A
JP2000135999A JP10311342A JP31134298A JP2000135999A JP 2000135999 A JP2000135999 A JP 2000135999A JP 10311342 A JP10311342 A JP 10311342A JP 31134298 A JP31134298 A JP 31134298A JP 2000135999 A JP2000135999 A JP 2000135999A
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Masahiko Ozaki
雅彦 尾崎
Muneji Mizogami
宗二 溝上
Makoto Ota
真 太田
Ikuro Hosomi
育郎 細見
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Abstract

(57)【要約】 【課題】大型浮体の波上側前端部に設けた消波部材によ
って効率良く消波でき、広範囲の波周期及び高い波にお
いても動揺を低減できる耐波型大型浮体を提供すること
にある。 【解決手段】水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前
記大型浮体１の波上側前端部１ａに、水面を貫通し、大
型浮体１の底面１ｂより下方に延びる平板としての鉛直
板５及びこの鉛直板５の下端部より前方に延びる没水水
平板６を有する消波部材４を設けたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、洋上に浮かぶ大
型浮体構造物（以下、メガフロートという）、浮桟橋、
浮倉庫等が入射波によって動揺するのを低減する耐波型
大型浮体に関する。
【０００２】
【従来の技術】洋上に浮かぶメガフロートの開発が進め
られている。従来考えられていたメガフロートは、海域
に固定式防波堤で静穏海域をつくり、その中に設置され
る箱型の浮体構造物であり、その内部には密閉された複
数の浮き室が設けられ、フラットな甲板及びフラットな
底面を備えている。
【０００３】従って、メガフロートは、海上空港（海上
ヘリポートを含む）、海洋プラントバージまた将来的に
は海上都市など多目的である。
【０００４】図１５は、固定式防波堤を備えたメガフロ
ートであり、海底ａに固定式防波堤ｂを施工し、静穏海
域ｃをつくると共に、この静穏海域ｃに大型浮体ｅを浮
かべ、それを囲むように係留杭ｄを設け、緩衝部材ｆを
介して大型浮体ｅを係留する。大型浮体ｅは、例えば長
さ１５００ｍ、幅５００ｍ、厚さ７ｍ、喫水２ｍであ
り、長さに比べて厚さが薄い構造である。
【０００５】そして、水深２０ｍで、波方向や波周期、
大型浮体ｅの曲げ剛性を系統的に変えて波浪中弾性応答
解析計算を行なったところ、限界波高が２ｍでも設計上
厳しいことが判明した。
【０００６】また、固定式防波堤ｂは、水深が深くなる
と設置に莫大な費用が掛かり、また固定式防波堤ｂに代
わって浮防波堤を設けることは船舶の接岸や荷役作業の
邪魔になり、固定式防波堤ｂや浮防波堤がなくてもすむ
メガフロートが望まれている。
【０００７】コストや船舶等への影響を無くすことを考
慮して固定式防波堤ｂや浮防波堤なしで成立させるため
には、大型浮体ｅ自体に動揺低減対策を施して耐波性能
を向上させる必要がある。まず、方法としては、大型浮
体ｅに対する入射波を低減させるために、大型浮体ｅの
波上側に消波構造体を付加することが考えられ、従来に
おいては、図１６に示すように、大型浮体ｅの波上側前
端部ｈに消波構造体ｇを固設した。
【０００８】従来の消波構造体ｇとしては、波を反射さ
せたり、散乱させたり、また破砕等のメカニズムを利用
して考えられたものであり、図１７（ａ）に示すカーテ
ンウォール型、同図（ｂ）に示すタンク開口板型、同図
（ｃ）に示すビーチ型等が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】 前述したカーテンウ
ォール型は、短波長領域のみ有効であり、タンク開口板
型や没水ビーチ型は、徐々に波を崩したり、破波させる
ので、長波長領域まで有効である。しかし、十分な消波
効果を得るためにはかなりの長さ、実験によれば波長に
対して１／３位）が必要である。従って、仮に２００ｍ
の波長であると、７０〜８０ｍの長さが必要となり、消
波構造体が大型化すると共にコストアップの原因とな
る。
【００１０】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、固定式防波堤等を設
置することなく、大型浮体に設けた簡単な構造の消波部
材によって効率良く消波でき、広範囲の波周期及び高い
波においても動揺を低減できる耐波型大型浮体を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、水上に浮かぶ耐波型大型
浮体において、前記大型浮体の波上側前端部に、水面を
貫通し大型浮体の底面より下方に延びる平板及びこの平
板の下端部より前方に延びる没水水平板を有する消波部
材を設けたことを特徴とする。
【００１２】請求項１によれば、水上に浮かした状態
で、波上側から波が進入すると、後に詳述するように、
消波部材の没水水平板にかかる変動圧力（没水水平板の
下面にかかる圧力から上面にかかる圧力を引いた値）と
大型浮体の前端部底面にかかる変動圧力が逆位相になり
互いに相殺するため、大型浮体前端部に作用する波の圧
力積分値（波強制力）が小さくなり、動揺を低減でき
る。
【００１３】請求項２は、水上に浮かぶ耐波型大型浮体
において、前記大型浮体の波上側前端部に、水面を貫通
し大型浮体の底面より下方に延びる平板及びこの平板の
下端部より前方に向かって下り傾斜の没水傾斜板を有す
る消波部材を設けたことを特徴とする。
【００１４】請求項２によれば、水上に浮かした状態
で、波上側から波が進入すると、後に詳述するように、
消波部材の没水平板にかかる変動圧力（没水平板の下面
にかかる圧力から上面にかかる圧力を引いた値）と大型
浮体の前端部底面にかかる変動圧力が逆位相になり互い
に相殺するため、大型浮体前端部に作用する波の圧力積
分値（波強制力）が小さくなり、動揺を低減できる。
【００１５】請求項３は、請求項１または２の前記大型
浮体は、波上側に延出する延長甲板を有し、この延長甲
板の前端部と前記没水水平板または没水傾斜板の前端部
との間を通水可能に連結したことを特徴とする。
【００１６】請求項３によれば、大型浮体の甲板面積が
広くなり有効に活用され、大型浮体の前方の没水平板に
船舶等が衝突することが防止される。
【００１７】請求項４は、水上に浮かぶ耐波型大型浮体
において、前記大型浮体の波上側前端部に、水面を貫通
し大型浮体の前端面と離間し、大型浮体の底面より下方
に延びる平板及びこの平板の下端部より後方に延びる没
水板を有する消波部材を設けたことを特徴とする。
【００１８】請求項４によれば、水上に浮かした状態
で、波上側から波が進入すると、後に詳述するように、
消波部材の没水平板にかかる変動圧力（没水平板の下面
にかかる圧力から上面にかかる圧力を引いた値）と大型
浮体の前端部底面にかかる変動圧力が逆位相になり互い
に相殺するため、大型浮体前端部に作用する波の圧力積
分値（波強制力）が小さくなり、動揺を低減できる。
【００１９】請求項５は、請求項４の前記大型浮体は、
波上側に延出する延長甲板を有し、この延長甲板の前端
部と水面を貫通し大型浮体の底面より下方に延びる平板
の上端部とを連結し、前記大型浮体の波上側前端底部と
没水板の後端部との間を通水可能に連結したことを特徴
とする。
【００２０】請求項５によれば、延長甲板によって大型
浮体の甲板の面積が拡大される。
【００２１】請求項６は、請求項３または５の前記通水
可能に連結する部材は、網状部材、多孔板、スリット板
または格子部材であることを特徴とする。この場合は、
さらに入射波が通水抵抗部材を通過するときに破砕さ
れ、波浪エネルギが減衰される。
【００２２】請求項７は、請求項１の前記没水水平板に
は、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特
徴とする。
【００２３】請求項８は、請求項４または５の前記没水
板には、上下方向に貫通する開口が設けられていること
を特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施の形態を
図面に基づいて説明する。
【００２５】図１及び図２は第１の実施形態を示す。図
１及び図２は超大型浮体式海洋構造物（以下、メガフロ
ートという）を構成する大型浮体１を示し、この大型浮
体１は、例えば鋼板によって直方体形状に構成し、内部
には密閉された複数の浮き室（図示しない）が設けられ
ている。そして、浮き室が発生する浮力によって大型浮
体１は洋上に浮かんでいる。なお、２は大型浮体１の喫
水線を示し、３は波の方向を示す。
【００２６】大型浮体１の波上側前端部１ａには大型浮
体１の全幅に亘って耐波構造物としての例えば鋼板製の
消波部材４が固設されている。この消波部材４は、水面
を貫通し大型浮体１の底面１ｂより下方に延びる平板と
しての鉛直板５と、この鉛直板５の下端部より一体に前
方（波上側）に延びる没水平板としての没水水平板６と
から略Ｌ型に構成されている。前記鉛直板５は、多少前
後に傾いてもよい。また、この鉛直板５が大型浮体１の
前端板と重なる部分については前端板で代用することも
可能で、その場合は大型浮体１の下面から鉛直板５が垂
下しているように見えるが趣旨は同じである。
【００２７】さらに、鉛直板５の上端部には大型浮体１
の甲板１ｃと同一平面上で、波上側に水平に延出する延
長甲板７が設けられ、鉛直板５及び没水水平板６とによ
って略コ字状に構成され、前端部には開口部８が設けら
れている。そして、この開口部８には延長甲板７の前端
部と没水水平板６の前端部とに固定された通水可能な部
材９が設けられている。この通水可能な部材９は、適当
間隔に配設された支柱、網状部材、多孔板、スリット板
または格子部材であり、海水は通過する。
【００２８】前述のように構成された消波部材４を備え
た大型浮体１によれば、水上に浮かした状態で、波上側
から波が進入すると、消波部材４の没水水平板６にかか
る変動圧力（没水水平板６の下面にかかる圧力から上面
にかかる圧力を引いた値）と大型浮体１の前端部１ａの
底面にかかる変動圧力が逆位相になり互いに相殺するた
め、大型浮体１の前端部に作用する波の圧力積分値（波
強制力）が小さくなり、動揺を低減できる。
【００２９】しかも、波長に対して１／１０程度の長さ
で有効であり、仮に波長が２００ｍであるとすると、２
０ｍ程度の長さで十分であり、消波部材４の小型化を図
ることができ、コストダウンを図ることができる。
【００３０】また、本実施形態において、通水可能な部
材９を網状部材、多孔板、スリット板、格子部材等で構
成すると、入射波は通水可能な部材９を通過するときに
破砕され、波浪エネルギが減衰され、消波部材４を含む
大型浮体１の入射波の影響を低減できる。
【００３１】また、本実施形態においては、消波部材４
に延長甲板７が設けられているため、大型浮体１の甲板
１ｃの面積を拡大でき、船舶等が没水水平板６に衝突す
るのを防ぐ効果がある。しかし、延長甲板７は消波作用
に直接作用するものではなく、省略してもよい。すなわ
ち、消波性能的には消波部材４は、鉛直板５と没水水平
板６とからなるＬ型構造であればよい。
【００３２】図３は大型浮体の前端（波上側）からの距
離と大型浮体に加わる変動圧力振幅分布との関係を示す
グラフである。グラフ中（×）は消波部材を有しない大
型浮体であり、（〇）はこの発明のＬ型の消波部材４を
備えた大型浮体１である。（横軸のマイナス部分は消波
部材）このグラフから明らかのように、大型浮体だけの
ものは、前端に大きな圧力が加わり、前端から離れるに
従って徐々に減少するが僅かである。Ｌ型の消波部材４
を備えた大型浮体１は、消波部材４に大きな圧力が加わ
るが、大型浮体１の前端に加わる圧力は１／２程度とな
ることが判る。図４は圧力変動の位相分布を示したグラ
フであり、大型浮体１と消波部材４の圧力変動の位相が
逆転していることが判る。
【００３３】さらに、図５は大型浮体１の前端から５０
ｍまでの圧力積分値を波周期ベースで示したもので、消
波部材４の没水水平板６にかかる変動圧力（没水水平板
６の下面圧から上面圧を引いた値）と大型浮体１の前端
部底面にかかる変動圧力が逆位相になり、互いに相殺す
るため、大型浮体１前端部に加わる圧力積分値（波強制
力）が特に長周期側おいて大幅に低下されることが判
る。
【００３４】図６は第２の実施形態を示し、第１の実施
形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。本実施形態の傾斜型の消波部材１１は、大型浮体１
の波上側前端部１ａに、水面を貫通し大型浮体１の底面
１ｂより下方に延びる鉛直板１２と、この鉛直板１２の
下端部より前方に向かって下り傾斜の没水傾斜板１３と
から構成されている。
【００３５】本実施形態の消波部材１１を備えた大型浮
体１によれば、水上に浮かした状態で、波上側から波が
進入すると、消波部材１１の没水傾斜板１３にかかる変
動圧力（没水傾斜板１３の下面にかかる圧力から上面に
かかる圧力を引いた値）と大型浮体１の前端部１ａの底
面にかかる変動圧力が逆位相になり互いに相殺するた
め、大型浮体１前端部に作用する波の圧力積分値（波強
制力）が小さくなり、動揺を低減できる。
【００３６】図７は第３の実施形態を示し、第１の実施
形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。本実施形態の逆Ｌ型の消波部材１４は、大型浮体１
の波上側前端部１ａから波上側に向かって延出する延長
甲板７の前端部から垂下され、大型浮体１の前端面と離
間し、大型浮体１の底面１ｂより下方に延びる鉛直板１
５と、この鉛直板１５の下端部より後方に延びる没水板
１６とから構成されている。そして、没水板１６の後端
部と大型浮体１の前端部１ａの下端角部との間には通水
可能な部材１７が設けられている。
【００３７】従って、本実施形態の消波部材１４を備え
た大型浮体１によれば、水上に浮かした状態で、波上側
から波が進入すると、消波部材１４の没水板１６にかか
る変動圧力（没水板１６の下面にかかる圧力から上面に
かかる圧力を引いた値）と大型浮体１の前端部１ａの底
面にかかる変動圧力が逆位相になり互いに相殺するた
め、大型浮体１前端部に作用する波の圧力積分値（波強
制力）が小さくなり、動揺を低減できる。
【００３８】なお、本実施形態においては、鉛直板１５
の下端から直角に折曲した形状で、後方に延びる没水板
１６を設けたが、鉛直板１５の下端部を没水板１６の下
面より下方に突出する構造であってもよい。
【００３９】図８は第４の実施形態を示し、第１の実施
形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。本実施形態においては、没水水平板６の途中に開口
幅６ｃが形成されている。すなわち、没水水平板６は鉛
直板５の下端に固定された後側水平板６ａと、これと開
口幅６ｃを隔てて設けられた前側水平板６ｂとを適当間
隔で連結した構成となっている。
【００４０】図９は第５の実施形態を示し、第３の実施
形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。本実施形態においては、没水板１６の途中に開口幅
１６ｃが形成されている。すなわち、没水板１６は鉛直
板１５の下端に固定された前側水平板１６ａと、これと
開口幅１６ｃを隔てて設けられた後側水平板１６ｂとを
適当間隔で連結した構成となっている。
【００４１】次に、図１０〜図１４に第１〜第５の各実
施形態において、消波部材の寸法を系統的に変えて、大
型浮体の先端から５０ｍ範囲の圧力積分を計算した結果
を波周期ベースに示す（図５に相当）。なお、水深＝２
０ｍ，波高＝２ｍ，波方向＝０度（波方向が大型浮体の
長手方向と一致）として計算した。各図において、本計
算に用いた（ｂ）の各部寸法の値を（ａ）に示す。
（ｃ）（ｄ）は、その計算結果である。
【００４２】これらの計算結果から分かった各実施形態
毎の消波効果の大まかな評価を（ａ）の備考欄に◎○△
で示す。いずれのケースでも本発明の消波部材を有しな
いもの（×印のグラフ）に比べ相当程度に圧力積分値
（波強制力）が低下していることが分かる。なお、各実
施形態の特徴についても、図１０〜図１４の下方に付記
している。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、請求項１，２及び４によれば、海域に固定式防波堤
等を設置することなく、大型浮体に設けた消波部材によ
って効率良く消波でき、広範囲の波周期及び高い波にお
いても動揺を低減できるので、耐波型の大型浮体を実現
できる。
【００４４】請求項６によれば、入射波は通水可能な部
材を通過するときに破砕され、波浪エネルギが減衰さ
れ、消波部材を含む大型浮体の入射波の影響を低減でき
る。
【００４５】請求項３，５によれば、大型浮体の甲板の
面積を拡大できるという効果がある。さらに、請求項３
では没水水平板、没水傾斜板の前端に船舶等が衝突する
のを防止できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の耐波型大型浮体の
一部を示す斜視図。
【図２】同実施形態の消波部材の側面図。
【図３】同実施形態の大型浮体の前端からの距離と変動
圧力振幅分布の関係を示すグラフ。
【図４】同実施形態の圧力変動位相分布を示すグラフ。
【図５】同実施形態の大型浮体の前端から５０ｍまでの
圧力積分値を波周期ベースに示すグラフ。
【図６】この発明の第２の実施形態を示す傾斜型の消波
部材の側面図。
【図７】この発明の第３の実施形態を示す逆Ｌ型の消波
部材の側面図。
【図８】この発明の第４の実施形態を示す消波部材の側
面図。
【図９】この発明の第５の実施形態を示す消波部材の側
面図。
【図１０】Ｌ型の消波部材の寸法を系統的に変えて、大
型浮体の先端から５０ｍ範囲の圧力積分を計算した結果
を示す図。
【図１１】傾斜板型の消波部材の寸法を系統的に変え
て、大型浮体の先端から５０ｍ範囲の圧力積分を計算し
た結果を示す図。
【図１２】逆Ｌ型の消波部材の寸法を系統的に変えて、
大型浮体の先端から５０ｍ範囲の圧力積分を計算した結
果を示す図。
【図１３】穴開きＬ型の消波部材の寸法を系統的に変え
て、大型浮体の先端から５０ｍ範囲の圧力積分を計算し
た結果を示す図。
【図１４】穴開き逆Ｌ型の消波部材の寸法を系統的に変
えて、大型浮体の先端から５０ｍ範囲の圧力積分を計算
した結果を示す図。
【図１５】固定式防波堤を備えたメガフロートを示す側
面図。
【図１６】消波構造体を固設したメガフロートの側面
図。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は従来のた消波構造体の側面
図。
【符号の説明】
１…大型浮体 ４…消波部材 ５…鉛直板（平板） ６…没水水平板 ７…延長甲板 ９…通水可能な部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 真 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 細見 育郎 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、 前記大型浮体の波上側前端部に、水面を貫通し大型浮体
    の底面より下方に延びる平板及びこの平板の下端部より
    前方に延びる没水水平板を有する消波部材を設けたこと
    を特徴とする耐波型大型浮体。
  2. 【請求項２】 水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、 前記大型浮体の波上側前端部に、水面を貫通する大型浮
    体の底面より下方に延びる平板及びこの平板の下端部よ
    り前方に向かって下り傾斜の没水傾斜板を有する消波部
    材を設けたことを特徴とする耐波型大型浮体。
  3. 【請求項３】 前記大型浮体は、波上側に延出する延長
    甲板を有し、この延長甲板の前端部と前記没水水平板ま
    たは没水傾斜板の前端部との間を通水可能に連結したこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の耐波型大型浮
    体。
  4. 【請求項４】 水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、 前記大型浮体の波上側前端部に、大型浮体の前端面と離
    間し、水面を貫通し大型浮体の底面より下方に延びる平
    板及びこの平板の下端部より後方に延びる没水板を有す
    る消波部材を設けたことを特徴とする耐波型大型浮体。
  5. 【請求項５】 前記大型浮体は、波上側に延出する延長
    甲板を有し、この延長甲板の前端部と水面を貫通し大型
    浮体の底面より下方に延びる平板の上端部とを連結し、
    前記大型浮体の波上側前端底部と没水板の後端部との間
    を通水可能に連結したことを特徴とする請求項４記載の
    耐波型大型浮体。
  6. 【請求項６】 前記通水可能に連結する部材は、網状部
    材、多孔板、スリット板または格子部材であることを特
    徴とする請求項３または５記載の耐波型大型浮体。
  7. 【請求項７】 前記没水水平板には、上下方向に貫通す
    る開口が設けられていることを特徴とする請求項１記載
    の耐波型大型浮体。
  8. 【請求項８】 前記没水板には、上下方向に貫通する開
    口が設けられていることを特徴とする請求項４または５
    記載の耐波型大型浮体。
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