JP2001270489A - 浮体係留装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浅い水深と限られた係留ライン長さの条件下
で使用可能な、中間シンカー方式に係る係留装置を提供
する。 【解決手段】 水面に浮かぶ浮体１を係留する浮体係留
装置であって、水底２に固定して立設された柱状体構造
物５と、初期状態で水底に接地する重量物３と、柱状体
構造物５の上端部と浮体１との間を途中に前記重量物３
を介在させてつなぐ係留索鎖４とを具備して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶や海洋構造物
のごとく水上に浮かぶ浮体を係留するために適用される
浮体係留装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶や海洋構造物のごとき浮体をチェー
ンやワイヤロープ等の係留索鎖を用いて係留する場合、
予想される外力や水深に応じて係留索鎖のサイズや長さ
・本数を決定する必要がある。このような係留設計にお
いて、従来より設計者を悩ませている問題のひとつは、
水深が浅い地形などの関係から限られた長さのチェーン
で係留しなければならない場合である。

【０００３】図３は従来技術の一例としてチェーンによ
る係留状態を示す第１の従来例である。ここで、係留さ
れるべき浮体０１は、水底０２に固定されたアンカー０
３にチェーン０４によって繋がれており、ＷＬは水面を
示している。この係留の特性を概念的に示したのが図４
である。図４において横軸はチェーン０４を引っ張る方
向への浮体０１の水平変位であり、縦軸はチェーン０４
による係留力である。浮体の水平変位が増加するにつれ
係留力は初め緩やかな上昇を示し、しだいに加速度的に
増加する。

【０００４】ここで、浮体に風や流れによる静的な荷重
が作用し、対象としているチェーンにＦａの係留力が発
生し、また、チェーンの強度から許容される係留力をＦ
ｂとすると、Ｆｂ，Ｆａに応じた浮体の水平変位Ｘｂと
Ｘａとの差が、波による浮体の動揺の許容範囲となる。
Ｘｂ−Ｘａを必要なだけ確保するには、 （１）チェーンの本数を増やしてＦａを下げＸａを下げ
る。 （２）チェーンの径を大きくし破断強度の高いチェーン
を使用することによってＦｂを上げＸｂを上げる。 （３）チェーンの長さを長くしてＸａとＸｂとの間の係
留特性の勾配を緩やかにする。 などの手段があるが、いずれもコスト増を招くことにな
る。特に水深が浅く、チェーン長さが限られている場合
には、ＸａとＸｂとの間の係留特性の勾配が非常に急な
ので、前記（１）、（２）項によるコスト増が著しくな
り、非現実的なものになる。

【０００５】そこで、水深の浅い浅海域において、限ら
れたチェーン長さの条件下で浮体を係留するための係留
方式として、第２の従来例として図５に示す中間シンカ
ー方式が知られている。この中間シンカー方式は、水底
０２に設けられたアンカー０３と浮体０１とをつなぐチ
ェーン０４の中間部に重量物０８を設けた構成を特徴と
する係留装置である。このような中間シンカー方式の係
留特性は、図６に示すように、屈曲点ｃを有しており、
ある一定の張力をこえると重量物０８が浮上し、浮体０
１の変位に比較して張力が大きくならず、許容できる水
平変位Ｘｂが増加するという利点がある。

【０００６】さらに、図７（ａ）に示す第３の従来例の
ように、水底０２に柱状体構造物０５を設け、該構造物
０５の上端部に一端が枢着され自然状態で他端が水底０
２に接地する長尺構造物０６にチェーン０４をつない
で、この長尺構造物０６の他端と浮体０１との間をチェ
ーン０４でつないだ係留装置が提案されている。このよ
うな構成とすれば、柱状構造物０５の上端部に長尺構造
物０６を枢着したので、長尺構造物０６に直交する水平
軸廻りの旋回が可能である。従って、ある一定以上の張
力が発生すると長尺構造体０６が浮上してチェーン張力
の急増を防ぐことができる。そして、柱状体構造物０５
の上部という高い位置に枢着部があるため、チェーン０
４のアンカー点をより遠方に設置したような効果が期待
できる。なお、図５（ｂ）に示すように、長尺構造体０
６の他端に直交して水平梁部０７を設け、該水平梁部０
７と浮体０１との間を複数の係留索鎖０４でつないだも
のもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように係留索
鎖による係留方式の問題点は、水平方向の変位に対して
張力が急激に増加しないようにするためには、重量物か
ら水底に設けられたアンカー点までの係留索鎖長さを十
分とる必要がある点である。しかしながら、実際に浮体
を沿岸や湾内に係留する場合には、係留索鎖展張エリア
を十分に確保できない可能性がある。そこで、本発明の
第１の課題は、浅い水深と限られた係留ライン長さの条
件下で使用可能な、中間シンカー方式に係る係留装置を
提供することにある。

【０００８】また、図７に示した係留装置の場合、係留
索鎖の展張方向への荷重に対しては想定していた効果が
得られるものの、張力の作用方向が変化した場合、予想
以上の張力が発生するおそれがある。また、複数の係留
索鎖を用いた方式では、浮体の移動方向によっては、図
７（ｂ）に示すように、図中に破線で示すように各係留
索鎖間で張力の不均一が生じ、最悪の場合破断すること
も考えられる。そこで、本発明の第２の課題は、係留索
鎖から作用する力の方向が想定した展張方向からずれた
場合であっても想定した係留特性が得られ、また、複数
の係留索鎖を使用した場合でも不均一な張力が生じない
係留装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
浮体係留装置は、水面に浮かぶ浮体を係留する浮体係留
装置であって、水底に固定して立設された柱状体構造物
と、同柱状体構造物の上端部と前記浮体との間を、途中
に初期状態で水底に接地する重量物を介在させてつなぐ
係留索鎖とを具備して構成したことを特徴とするもので
ある。なお、前記柱状体構造物の上端部と前記重量物と
の間には、両者が干渉しないよう十分な距離を確保する
のが好ましい。

【００１０】このような浮体係留装置によれば、信頼性
が高く安価な係留索鎖を使用して、係留索鎖途中の重量
物により張力の急増を防止でき、かつ、係留索鎖を柱状
体上部に接続することで全長を短くすることが可能にな
る。

【００１１】請求項２に記載の浮体係留装置は、水面に
浮かぶ浮体を係留する浮体係留装置であって、水底に固
定して立設された柱状体構造物と、一端が前記柱状体構
造物の上端部に支持され他端が初期状態で水底に接地す
る長尺重量物と、該長尺重量物の他端と前記浮体との間
をつなぐ係留索鎖とを具備し、前記柱状体構造物と前記
長尺重量物との間を、該長尺重量物に直交する水平軸廻
り及び鉛直軸廻りに旋回可能に枢着したことを特徴とす
るものである。

【００１２】このような浮体係留装置によれば、柱状体
構造物と長尺重量物との間を、長尺重量物に直交する水
平軸廻り及び鉛直軸廻りに旋回可能に枢着したので、係
留索鎖の展張方向だけでなく、斜め向きの変位に対して
も機能を発揮することができるようになる。

【００１３】請求項３に記載の浮体係留装置は、請求項
２に記載の浮体係留装置において、前記長尺重量物の他
端に同長尺重量物と直交する水平梁部を固着して設け、
該水平梁部と前記浮体との間を複数の係留索鎖でつない
だことを特徴とするものである。

【００１４】このような浮体係留装置によれば、水平軸
廻り及び鉛直軸廻りに旋回可能な長尺重量物の水平梁部
と浮体との間を複数の係留索鎖でつないでいるが、浮体
の変位に追従して長尺重量物が回転し各係留索鎖の張力
が不均一になるのを防止できる。また、複数の係留索鎖
を使用して係留装置を大型化することで、係留装置全体
の数を減らすことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る浮体係留装置
の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１に示す
第１の実施形態において、図中の符号１は浮体、２は水
底、３は重量物、４は係留索鎖、５は柱状体構造物であ
る。浮体１は、たとえば船舶や海洋構造物などのよう
に、水上に浮かぶ構造物である。浮体係留装置は、途中
に重量物３を介在させた係留索鎖４を用いて、浮体１を
所定位置に係留するものである。

【００１６】係留索鎖４としては、チェーンやワイヤー
ロープなどを使用することができる。係留索鎖４は、適
切な懸垂線を描くような長さを設定され、その一端は浮
体１に連結され、他端は柱状体構造物５の上端部に連結
されている。係留索鎖４の途中には、重量物３が固定し
て取り付けられている。この重量物３は、初期状態で水
底２に接地する大きな比重を有するもので、好ましくは
柱状構造物５から適当な距離をもって互いに干渉しない
位置の係留索鎖４に取り付ける。また、柱状体構造物５
は、水底２にしっかりと固定されて十分な剛性を有する
構造物であり、水底２から水面ＷＬ方向へは適当な高さ
Ｈを有している。

【００１７】上述した構成とすれば、柱状体構造物５の
上端と浮体１との間を安価で信頼性の高い係留索鎖４で
つなぎ、その途中に介在させた重量物３を中間シンカー
として機能させることができる。このため、張力が増し
てくると、まず最初に重量物３が浮上することになるの
で、中間シンカーの機能により張力の急増を防止するこ
とができる。また、従来技術で示した長尺構造体のかわ
りに安価で信頼性の高い係留索鎖４を使用しているの
で、浮体１の運動方向による制約を受けず、しかも全体
の構造はシンプルで安価なものとなる。さらに、係留索
鎖４の一端を水底２より高さがＨとなる上端部付近に連
結したので、重量物３が浮上して係留索鎖４の張力が増
し、係留索鎖４が緊張した状態（図中に二点差線で表
示）を想定すると、水底２にアンカーＡを設ける構成の
ものと比較して、係留索鎖４の長さを短くすることが可
能になる。すなわち、底辺の長さがＬで高さがＨの直角
二等辺三角形の斜辺に相当する分だけ係留索鎖４を短く
することができるため、係留に必要な水域を狭めること
が可能になる。

【００１８】続いて、図２（ａ）に示す第２の実施形態
では、柱状体構造物５の上端部に長尺重量物６の一端を
適当なジョイントＪを介して支持させ、同長尺重量物６
の他端、すなわち初期状態で水底２に接地する側の端部
に係留索鎖４の一端を連結している。この係留索鎖４に
は、上述した第１の実施形態と同様に、安価で信頼性の
高いチェーンやワイヤーロープなどを使用する。なお、
係留索鎖４の他端は、浮体１に連結されている。また、
ここで使用するジョイントＪは、長尺重量物６に直交す
る水平軸廻り及び垂直軸廻りに旋回可能なものである。
換言すれば、柱状体構造物５の上端部と長尺重量物６と
の間は、長尺重量物６に直交する水平軸廻り及び垂直軸
廻りに旋回可能に枢着された構造であればよい。

【００１９】このような構成とすれば、長尺重量物６が
中間シンカーの機能を発揮して急激な張力増大を防止で
き、しかも、長尺重量物６に直交する水平軸廻り及び垂
直軸廻りの両方向に旋回可能なジョイントＪの機能によ
り、展張方向はもとより斜め向きの変位に対しても想定
した機能を発揮できるようになる。

【００２０】最後に、図２（ｂ）に示す第２の実施形態
の変形例を説明する。この変形例では、長尺重量物６の
浮体側端部、すなわちジョイントＪの他端側に長尺重量
物６と直交する水平梁部７を固着して設けてある点、そ
して、水平梁部７は水底２とほぼ平行であり、該水平梁
部７と浮体１との間は、同一長さにした複数本（図示の
例では４本）の係留索鎖４でつないでいる点の二点が上
述した第２の実施形態とは異なった構成になっている。

【００２１】このような構成とすれば、浮体１を係留す
るのに必要な係留装置の数を減らすことが可能になるの
で、その分コストを削減できる。すなわち、１本の係留
索鎖４には係留力の制約があるため、浮体１側の要求に
より必要な係留索鎖４の数が決まることになるが、コス
トの高い柱状体構造物５及び長尺重量物６に１本の係留
索鎖４をつなぐ構造は不経済であり、複数の係留索鎖４
で係留する装置としてコストの高い柱状構造物５及び長
尺構造物６の数を減らしている。この場合、各係留索鎖
４に作用する張力が不均一になると破断の原因となる
が、長尺重量物６に直交する水平軸廻り及び垂直軸廻り
の両方向に旋回可能なジョイントＪの機能により、展張
方向はもとより斜め向きの変位に対しても想定した機能
を発揮できるため、各係留索鎖４における張力の不均一
を未然に防止することができる。

【００２２】

【発明の効果】上述した本発明による第１の浮体係留装
置によれば、浮体と柱状体構造物との間を係留索鎖でつ
なぎ、係留索鎖の途中に重量物を介在させたので、重量
物が中間シンカーとして機能し、安価で信頼性が高く、
しかもシンプルな構成で張力の急増を防止することがで
きる。また、柱状体構造物に対し重量物を係留索鎖でつ
ないでいるので、浮体の運動方向に関わらず効果が得ら
れ、しかも、水深が浅い場合でも、係留索鎖を短くして
狭いエリア内で展張させることが可能となる。本発明の
第２の浮体係留装置によれば、水底に固定して立設した
柱状体構造物の上端部と長尺重量物との間を、該長尺重
量物に直交する水平軸廻り及び垂直軸廻りに旋回可能と
なるよう枢着したので、展張方向はもとより斜め向きの
変位に対しても想定した機能を発揮できるようになる。
従って、複数の係留索鎖を用いた構造を採用しても張力
の不均一が発生することがなく、係留装置を大型化して
数を減らし、コストダウンを可能にするといった効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る浮体係留装置の第１の実施形態
を示す図である。

【図２】 本発明に係る浮体係留装置の第２の実施形態
を示す図で、（ａ）は１本の係留索鎖を用いた構成を示
し、（ｂ）は複数本の係留索鎖を用いた（ａ）の変形例
を示している。

【図３】 第１の従来例として浮体係留装置の構成を示
す図である。

【図４】 図３に示した浮体係留装置の係留の特性を概
念的に示した図である。

【図５】 第２の従来例として中間シンカー方式の浮体
係留装置の構成を示す図である。

【図６】 図５に示した浮体係留装置の係留の特性を概
念的に示した図である。

【図７】 第３の従来例を示す図で、（ａ）は１本の係
留索鎖を用いた構成例を示し、（ｂ）は複数本の係留索
鎖を用いた構成例を示している。

【符号の説明】

１ 浮体 ２ 水底 ３ 重量物 ４ 係留索鎖 ５ 柱状体構造物 ６ 長尺重量物 ７ 水平梁部

フロントページの続き (72)発明者 谷垣 信吉 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 尾崎 雅彦 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 珠久 正憲 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 井上 俊司 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 高沖 達也 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造船 株式会社内 (72)発明者 小林 正典 東京都昭島市つつじが丘一丁目１番50号 株式会社三井造船昭島研究所内 (72)発明者 島田 潔 東京都昭島市つつじが丘一丁目１番50号 株式会社三井造船昭島研究所内 (72)発明者 高野 宰 東京都昭島市つつじが丘一丁目１番50号 株式会社三井造船昭島研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面に浮かぶ浮体を係留する浮体係留
   装置であって、 水底に固定して立設された柱状体構造物と、同柱状体構
   造物の上端部と前記浮体との間を、途中に初期状態で水
   底に接地する重量物を介在させてつなぐ係留索鎖とを具
   備して構成したことを特徴とする浮体係留装置。
2. 【請求項２】 水面に浮かぶ浮体を係留する浮体係留
   装置であって、 水底に固定して立設された柱状体構造物と、一端が前記
   柱状体構造物の上端部に支持され他端が初期状態で水底
   に接地する長尺重量物と、該長尺重量物の他端と前記浮
   体との間をつなぐ係留索鎖とを具備し、前記柱状体構造
   物と前記長尺重量物との間を、該長尺重量物に直交する
   水平軸廻り及び鉛直軸廻りに旋回可能に枢着したことを
   特徴とする浮体係留装置。
3. 【請求項３】 前記長尺重量物の他端に同長尺重量物
   と直交する水平梁部を固着して設け、該水平梁部と前記
   浮体との間を複数の係留索鎖でつないだことを特徴とす
   る請求項２記載の浮体係留装置。