JP2003011883A - 非線形反力特性を備えた浮体係留装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平常時の外力に対しては浮体変位量を抑え、
且つ暴風時の浮体変位を許容して作用外力を減じること
により経済的な係留装置を提供する。 【解決手段】 海底４に設置された基体３に浮体２を係
留する係留装置１であって、ストッパー７により初期反
力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａと、該弾性体Ａ
より大きいばね係数の弾性体Ｂを用い、浮体２の係留力
を弾性体Ｂから弾性体Ａに伝達させ、係留力が弾性体Ａ
の初期反力を超えた際に弾性体Ａが変位するようにした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は海上に浮遊する大規
模浮体構造物等の浮体を係留する装置であって、暴風時
の係留外力を軽減可能な係留装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】浮体人工島等に利用される大規模浮体の
係留装置は平常時の波浪、潮流、風荷重などの外力に対
してはできるだけ動揺が小さく、暴風時の波浪・風荷重
に対してはある程度の動揺を許容することによって係留
力を小さくして安全に係留することが求められる。ま
た、浮体とのアクセス等のため船舶接舷に障害とならな
いような係留方式が望ましい。なお、超大型の大規模浮
体では外気温の変化による浮体の膨張収縮が数ｍにもな
るため係留装置はこれを吸収する必要がある。

【０００３】従来から浮体の係留方式には、海底に設置
したアンカーやシンカーと浮体をチェーンやワイヤロー
プ等の係留索で連結する係留索方式と、係留用のドルフ
ィンや岸壁と浮体間にゴムフェンダーを介在させて係留
するゴムフェンダー方式が知られている。

【０００４】前者の係留索方式は平常時の波浪、潮流及
び風荷重等の定常外力等の比較的小さい外力に対しては
カテナリー係留のため水平移動量が大きく、係留設備の
占有範囲が大きくなる欠点がある。また、暴風時の外力
に対抗するため浮体の周りに大型の係留索を多数設置す
る必要があり付近の船舶航行に支障がある。

【０００５】一方、後者のゴムフェンダー方式の場合
は、ばね係数が大きいため平常時の変位量を小さくでき
付近の船舶航行に支障を及ぼすような問題はないが、変
形能力（ストローク）が小さいため暴風時に過大な作用
外力が生じる。また、外気温の変化による浮体の膨張収
縮による浮体の面内変形を吸収可能とする場合は変形能
力の増大対策が必要となる。現在、国内で市販されてい
る最大級のゴムフェンダーはセル型のフェンダー（外径
約３ｍ、長さ３ｍ、設計限界歪み（５０％）時の変形能
力１．５ｍ、最大反力約４００ｔ〜６００ｔ）である。

【０００６】このゴムフェンダーの変形能力を増大する
には複数個直列に接続して使用する手段があり、特開平
６−１４４３５６等で開示されているものがある。な
お、特別に変形能力の大きな長尺フェンダーを製作する
ことが考えられるが、ねじれ座屈の問題があり難しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】通常、係留装置の設計
係留力は暴風時に生じる最大作用外力に対して安全なよ
うに決定される。この暴風時に生じる作用外力は反力体
（係留装置）の変位量と相関関係があり、係留装置の変
形が制限される場合は作用外力が大きく、大きな変位を
許容すればエネルギーを吸収して作用外力を減じること
ができる。従って、暴風時において作用外力を小さくす
るには係留装置に大きな変位を生じさせて係留した方が
有利となる。

【０００８】前述のゴムフェンダー方式の場合、単独使
用では変形能力が小さいため暴風時に過大な外力が生じ
るため反力容量の大きな多数の大型フェンダーを並列に
使用して対抗する必要がある。なお、複数個を直列に接
続して変形能力を増大した場合はいくらか外力を低減で
きるが、大型フェンダーの使用個数が多くなることに変
わりはなく、係留設備に高額投資が必要となる課題があ
った。

【０００９】また、大型ゴムフェンダーを複数個直列接
続しても変形能力の増大に制約があり、且つねじれ座屈
の対策が必要になるためさらに設備費が増大する。

【００１０】本発明は、平常時の外力に対しては浮体変
位量を抑え、且つ暴風時の浮体変位を許容して作用外力
を減じることにより経済的な係留装置を提供することを
目的としたものである。

【００１１】

【課題を解決する手段】本発明の要旨は以下のとおりで
ある。

【００１２】第１の発明は、海底に設置された基体に浮
体を係留する係留装置であって、ストッパーにより初期
反力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａと、該弾性体
Ａより大きいばね係数の弾性体Ｂを用い、浮体の係留力
を前記弾性体Ｂから弾性体Ａに伝達させ、係留力が前記
弾性体Ａの初期反力を超えた際に前記弾性体Ａが変位す
るようにしたことを特徴とする非線形反力特性を備えた
浮体係留装置である。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、海底
に設置された基体から水平突設された支持体に弾性体Ａ
の一端を固定し、前記支持体にピン結合した弾性体Ｂを
垂下し、前記弾性体Ａを伸長または圧縮状態でストッパ
ーにより一方の水平変位を規制して弾性体Ｂの上端部に
連結して弾性体Ａに初期反力を導入しておき、前記弾性
体Ｂの下部に浮体から突設した係留材を上下移動可能に
当接させ、潮位変化に応じて浮体の一方向の水平変位を
ばね係数の異なる弾性体Ａと弾性体Ｂによって支持した
ことを特徴とする。

【００１４】第３の発明は、第２の発明の係留装置を、
浮体の片側に設置した基体上に互いに相反する方向の水
平変位を支持するように並列して設け、浮体の左右方向
の水平変位を支持するようにしたことを特徴とする非線
形反力特性を備えた浮体係留装置である。

【００１５】第４の発明は、第１の発明において、海底
に設置された基体から水平突設された支持体の両端に弾
性体Ａ１と弾性体Ａ２を対向させてそれぞれの一端を固
定し、前記支持体にピン結合した弾性体Ｂ1と弾性体Ｂ
２を垂下し、前記弾性体Ａ１、弾性体Ａ２を伸長または
圧縮状態でそれぞれのストッパーに相反する各一方向の
水平変位を規制して弾性体Ｂ１、弾性体Ｂ２の上端部に
連結して弾性体Ａ１、弾性体Ａ２に相反する方向の初期
反力を導入しておき、それぞれの弾性体Ｂ1、弾性体Ｂ
２の下部に浮体から突設した係留材を上下移動可能に当
接させ、潮位変化に応じて浮体の左右両方向の水平変位
をばね係数の異なる弾性体Ａ１，Ａ２と弾性体Ｂ１，Ｂ
２によって支持したことを特徴とする。

【００１６】第５の発明は、第１の発明において、一端
に反力板Ａを設け他端に孔明きストッパーを設けた小径
円筒の孔明きストッパー側に、一端を開口し他端に反力
板を設けた大径円筒をスライド自在に被せ、前記小径円
筒内には前記ストッパーで変位を規制して初期圧縮力を
導入した弾性体Ａを収納し、大径円筒内には反力板に圧
縮力のみ伝達するようにした弾性体Ｂを収納し、小径円
筒と大径円筒の両方に渡って前記孔明きストッパーの孔
を通して弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッドが配置し
ており、浮体の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂをロ
ッドを介して初期圧縮力を導入したばね係数の小さい弾
性体Ａに圧縮力として伝達し、この圧縮力がストッパー
で規制された初期圧縮力を超えた際に弾性体Ａを変位さ
せるようにしたことを特徴とする。

【００１７】第６の発明は、第１の発明において、一端
に反力板を設け他端に孔明きストッパーを設けた小径円
筒のストッパー側に、一端を開口し他端に反力板を設け
た大径円筒をスライド自在に被せ、小径円筒内には反力
板に一端を固定した弾性体Ａを収納し、大径円筒内に
は、反力板に一端を固定した弾性体Ｂと弾性体Ａと弾性
体Ｂを連結するロッド付連結具を収納し、前記弾性体Ａ
と前記ロッド付連結具とが、前記孔明きストッパーの孔
を挿通したロッドによって、弾性体Ａに初期張力を導入
した状態で連結され、弾性体Ａと弾性体Ｂには引張力の
みが伝達されるようになっており、浮体の係留力をばね
係数の大きい弾性体Ｂを介して初期引張力を導入したば
ね係数の小さい弾性体Ａに引張力として伝達し、この引
張力がストッパーで規制された初期引張力を超えた際に
弾性体Ａを変位させるようにしたことを特徴とする。

【００１８】第７の発明は、第５の発明および第６の発
明の係留装置を、浮体の片側に設置した基体上に並列し
て設け、浮体の左右方向の水平変位を支持するようにし
たことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装
置である。

【００１９】第８の発明は、第５から第７の発明のいず
れか１つの発明において、小径円筒の反力板および大径
円筒の反力板に自在継手を設け、該自在継手を介して海
底に設置された基体と、浮体を連結するようにしたこと
を特徴とする。

【００２０】＜作用＞本発明のポイントは、平常時の波
浪、潮流、風荷重等の比較的小さな外力に対しては弾性
体Ａの初期反力内でばね係数の大きな弾性体Ｂで係留し
て浮体の動揺を抑え、弾性体の初期反力を超えるような
暴風時の大きな外力に対してはばね係数の小さい弾性体
Ａを可動させ浮体の変位を許容してエネルギーを吸収さ
せるようにした非線形反力特性を備えた係留装置とし
て、暴風時の作用外力を軽減させることにより設計を有
利にしたものである。

【００２１】図１３は、ばね係数の異なる係留装置の変
形と係留装置反力の関係を本発明と比較例を合わせて示
したものである。図１３において、（ａ）は、ばね係数
の大きな線形もしくは反力漸増形の反力特性の係留装置
における変形と反力の関係を示す。（ｂ）は、ばね係数
の小さな線形もしくは反力漸増形の反力特性の係留装置
における変形と反力の関係を示す。（ｃ）は、本発明の
非線形反力特性を備えた係留装置における変形と反力の
関係を示す。

【００２２】比較例（ａ）は係留装置の変形が小さく平
常時は小さな変位量(a1）のため問題ないが、暴風時に
大きな反力(a2)が生じるため設計外力が過大になる。比
較例（ｂ）は係留装置の変形が大きいため暴風時におい
てエネルギーを吸収して小さな反力（b2）となり、暴風
時の設計外力を小さくできるが、平常時の変位量(b1)が
大きくなる。

【００２３】一方、（ｃ）は本発明の係留装置であっ
て、ストッパーで初期反力を導入した小さなばね係数を
有する弾性体Ａと、係留材からの係留力を伝達する大き
なばね係数の弾性体Ｂを組合わせた非線型反力特性を有
するもので、平常時の小外力に対しては弾性体Ａに導入
した初期反力内で弾性体Ｂのみが作用して比較的小さな
変位量(c1)で係留し、弾性体Ａに導入した初期反力を超
えるような暴風時の外力に対しては弾性体Ａが作動して
大きな変位を許容してエネルギーを吸収することにより
発生反力(c2)が小さくなるため設計外力を低減できる。
なお、図１３の反力Riはストッパーで弾性体Ａに導入し
た初期反力値である。

【００２４】

【発明の実施形態と実施例】図１〜図９は本発明に係る
レバー方式の係留装置１に関する実施形態を示したもの
である。図１は、第１実施形態の例であって、１方向の
水平変位を規制する係留装置１を浮体２の左右側に設置
した基体３上に設けて浮体２を挟み込むようにして左右
方向の水平変位を支持するようにしたものである。

【００２５】係留装置１は海底４に設置されたドルフィ
ン等の基体３から水平突設された支持体５に所定のばね
係数kaで伸縮するコイルばね、空圧シリンダー等からな
る弾性体Ａの一端を固定し、弾性体Ａの他端を支持体５
にピン結合した垂下弾性体Ｂの支持部材６上端部に間隔
L1をおいて連結している。前記支持体５には、弾性体Ａ
と反対側の支持部材取付ピン９下側にストッパー７が間
隔L2をおいて設けられており、このストッパー７により
垂下弾性体Ｂの支持部材６の一方（右方向）の変位が規
制され、前記弾性体Ａに導入した初期引張力Riを保持し
ている。

【００２６】浮体２の係留は弾性体Ｂの下方において、
浮体２から突設した係留材２ａを当接して行う。ここ
で、浮体２は潮位差で係留装置１と相対的に上下に動く
ため、弾性体Ｂと係留材２ａを自由に当接させて潮位変
動に追随して上下移動可能としている。

【００２７】前記支持部材６の下方に延在する弾性体Ｂ
は、例えば普通鋼を弾性領域で使用する板ばねを用いる
ことができる。なお、この板ばねは上部の支持部材６と
一体的にしてもよい。この弾性体Ｂは前記弾性体Ａより
大きいばね係数kbを有し（ka＜kb）、暴風時の作用外力
に対抗できる耐力を備えたものとする必要がある。ま
た、係留材２ａと接触して上下に移動を繰返すため耐摩
耗性のよいものを使用する必要がある。

【００２８】図２は、係留装置１が静止時（浮体の係留
力が作用しない状態）、平常時の外力を受けた際および
暴風時の外力を受けた際の弾性体Ａ、弾性体Ｂの動きを
表したものである。 （ａ）弾性体Ｂに浮体２の係留力が作用しない状態（図
２ａ）では、弾性体Ａの初期張力Riは全てストッパー７
の反力Rsで受け持ち、RiとRsの関係は、Ri×L1＝Rs×L2
である。 （ｂ）平常時の外力P1に対しては弾性体Ｂはストッパー
７から離脱することなく、kbのばね係数によって生じる
小さな変形で応答し、弾性体Ａの張力は初期張力Ri、ス
トッパー７の反力はRs−ΔRs(＞0)となる（図２ｂ参
照）。 （ｃ）暴風時の外力P2では、弾性体Ｂに作用した大きな
外力P2が初期張力Riを超えると、P2×L3＞Ri×L1とな
り、弾性体Ｂを支える支持部材６がストッパー７から離
脱し、弾性体Ａがばね係数kaで伸張して浮体２に大きな
変位を生じさせる（図２ｃ参照）。この結果、弾性体Ａ
の弾性変形により浮体２の外力エネルギーが吸収され
る。なお、（ｃ）の状態では外力P2と弾性体Ａの荷重バ
ランスは、P2×L3＝（Ri＋ΔRi2）×L1となる。

【００２９】図３は、第２実施形態を示すもので、係留
装置１側から離れる方向の浮体２の移動を規制する係留
装置１である。第２実施形態では、弾性体Ａ、ストッパ
ーは第１実施形態とは反対側に設け、浮体２から突設し
た係留材２ａには弾性体Ｂを引寄せるローラー支承８を
用いる。第２実施形態と第１実施形態の係留装置を交互
に配置すれば、浮体の一方の側のみに設置した基体で係
留することができる。

【００３０】図４は第３実施形態を示すもので、初期反
力導入手段を圧縮力としたものである。圧縮力を初期反
力とした場合は、第１実施形態、第２実施形態とストッ
パー７の位置が異なる。すなわち、第３実施形態では、
支持体５上方で、圧縮力を導入した弾性体Ａが支持体５
と垂下弾性体Ｂの支持部材６とに連結され、支持体５下
方では弾性体Ａ側にストッパー７が設けられており、こ
のストッパー７により垂下弾性体Ｂの支持部材６の一方
（左方向）への変位が規制され、前記弾性体Ａに導入し
た初期圧縮力が保持される。

【００３１】図５は第４実施形態を示すもので、引張力
を導入した弾性体Ａの配置を基体３の支持体５下方にし
たものである。この場合、ストッパー７は、支持体５に
設けた支持部材取付けピン９と弾性体Ａとの間に配置す
る。

【００３２】図６は、第５実施形態の係留装置の側面図
であり、図７は、図６の平面図である。第５実施形態
は、第１実施形態と第２実施形態とを組合わせた実施形
態である。第５実施形態の係留装置１では、海底４に設
置された基体３から水平突設された支持体５の両端に弾
性体Ａ１と弾性体Ａ２を対向させて配置し、支持体５に
それぞれの一端を固定している。前記支持体５には垂下
した弾性体Ｂ１と弾性体Ｂ２がそれぞれピン結合されて
いる。また、弾性体Ｂ1、Ｂ２の支持部材６上端部に
は、それぞれ前記弾性体Ａ１、Ａ２の他端が初期張力を
導入した伸長状態で連結されている。

【００３３】前記弾性体Ａ１、Ａ２に導入した初期張力
はそれぞれ対応するストッパー７によって保持されてい
る。このような構成によって弾性体Ｂ1と弾性体Ｂ２は
相反する各一方向の水平変位を規制し、各反対方向の変
位に対しては弾性体Ａ１、弾性体Ａ２に導入した初期張
力（反力）で規制している。

【００３４】弾性体Ｂ１、弾性体Ｂ２の下部には浮体２
から突設した係留材２ａがローラー支承８を介して当接
され、引寄せ・押当てるようにされており、左右方向の
係留力が伝達される。また、この係留材２ａのローラー
支承８は上下移動可能にされており、潮位変化があって
もこれに追随できるようにしている。このようにして、
ストッパー７によって導入した初期反力を保持した小さ
いばね係数kaの弾性体Ａ１、弾性体Ａ２と大きなばね係
数kbの弾性体Ｂ１、弾性体Ｂ２の異なったばね係数の非
線形反力特性を備えた係留装置１によって浮体２の左右
両方向の水平変位を支持している。図８、図９は第５実
施形態の係留装置１を用いて浮体２を一方の側に設置し
た基体３によって係留した場合の側面図と平面図であ
る。

【００３５】図１０〜図１２は本発明に係る円筒方式の
係留装置１０の実施形態を示したものである。

【００３６】図１０は、第６実施形態であって、浮体２
が基体３に対して圧縮力として作用する際の円筒方式の
係留装置１０ａである。第６実施形態の係留装置１０ａ
は、小径円筒１１と、内径が小径円筒１１よりも大きい
大径円筒１２とを組合せてなる。小径円筒１１の一端に
は、基体３または浮体２に固定する反力板１１ａを設
け、他端には孔明きストッパー１１ｂが設けられてい
る。そして、小径円筒の孔明きストッパー１１ｂ側に、
一端を開口し他端に反力板１２ａを設けた大径円筒１２
を被せて、両円筒をスライド自在としている。

【００３７】小径円筒１１内には、一端が反力板１１ａ
と連結されている弾性体Ａが収納され、大径円筒１２内
には、反力板１２ａとは連結されないフリーの状態で、
弾性体Ｂが収納される。そして、前記小径円筒１１と前
記大径円筒１２との両方に渡って、弾性体Ａと弾性体Ｂ
とを連結するロッド１３が、前記孔明きストッパー１１
ｂの孔を通るように配置されている。

【００３８】前記弾性体Ａは所定のばね係数kaを有し、
弾性体Ａには変位可能なコイルばねや空圧シリンダー等
を用いることができる。また、弾性体Ｂは前記弾性体Ａ
のばね係数kaより大きいばね係数kbを有し（ka＜kb）、
且つ弾性体Ｂは、暴風時の外力に耐える強度を備えた大
容量のゴムフェンダーやコイルばね、鋼製ベローズなど
から選択できる。

【００３９】小径円筒１１内に収納されている弾性体Ａ
は、端部の孔明きストッパー１１ｂとロッド１３端部の
アンカー部材１３ａで変位が規制されて平常時の係留力
P1が範囲内に収まる所定の初期圧縮力Piが導入されてい
る（P1＜Pi）。なお、初期圧縮力の導入手段は例えば反
力板１１ａと小径円筒１１の端部をねじ接合とし、弾性
体Ａを小径円筒１１に所定圧縮力で押込んだ状態でねじ
接合すればよい。

【００４０】前記孔明きストッパー１１ｂを通して配置
されているロッド１３は浮体２の圧縮係留力を弾性体Ｂ
から弾性体Ａに伝達するもので、前記弾性体Ａの変位可
能長さ以上移動でき、且つ暴風時の外力に耐える強度を
備える必要がある。

【００４１】前記ロッド１３に連結固定している弾性体
Ｂは反力板１２ａに固定せず離間可能に当接させて圧縮
力のみ伝達するようにしている。この理由は係留装置１
０ａに引張力が作用した際にアンカー部材１３ａと孔明
きストッパー１１ｂに過大な反力が生じるのを回避する
ためである。

【００４２】図１０（ａ）は係留装置１０ａがフリー状
態において引張力が作用した場合、すなわち基体３に対
して浮体２が離れる方向に外力が働いた場合の状態を示
すものである。この状態では弾性体Ｂは反力板１２ａに
固定せず離間可能に当接させて圧縮力のみ伝達するよう
にしているため、係留装置１０ａはフリーに挙動する。

【００４３】図１０（ｂ）は平常時の係留状態を示すも
ので、浮体２と基体３間に作用する係留時の圧縮力P1は
弾性体Ａに導入した初期圧縮力Pi内であるため（P1＜P
i）、弾性体Ａには変位が生じないで弾性体Ｂのみによ
り大きなばね係数kbによって小さな変位で係留される。

【００４４】図１０(ｃ)は暴風時の係留状態を示すもの
で、係留時の圧縮外力P2が弾性体Ａに導入した初期圧縮
力Piを超えるため（Pi＜P2）、ロッド１３を介して伝達
された係留力により弾性体Ａはストッパーから離れて変
位する。この際、暴風時の外力は弾性体Ｂのばね係数kb
による変位と弾性体Ａのばね係数kaの変位によってエネ
ルギーが吸収されて係留装置の反力を低減することがで
きる。

【００４５】以上の如く構成した係留装置１０ａによっ
て、浮体２の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂをロッ
ド１３を介して初期圧縮力を導入したばね係数の小さい
弾性体Ａに圧縮力として伝達し、平常時の係留は弾性体
Ｂによって小さな変位で係留し、弾性体Ａの初期圧縮力
を超えた際（暴風時のような大きな圧縮外力が作用した
場合）にばね係数の小さな弾性体Ａを変位させるように
して異なったばね係数の弾性体で係留力に対抗するよう
にした非線形反力特性を備えた浮体係留装置が実現す
る。

【００４６】図１１は第７実施形態であって、浮体２が
基体３に対して引張力として作用する際の円筒方式の係
留装置１０ｂである。

【００４７】第７実施形態の円筒方式の係留装置１０ｂ
が、第６実施形態の円筒方式の係留装置（圧縮力が作用
する場合）と異なる点は、弾性体Ａに初期張力を導入し
た状態でロッド付連結具１４と連結し、弾性体Ｂと引張
力のみ伝達するように連結している点である。以下、第
７実施形態が第６実施形態と異なる点のみ説明し、第６
実施形態と重複する箇所の説明は省略する。

【００４８】第７実施形態の大径円筒１２には、大径円
筒軸方向に離間可能なロッド付連結具１４と、反力板１
２ａに一端を固定され他端が前記ロッド付連結具１４と
連結した弾性体Ｂとが収納されている。

【００４９】ここで、ロッド付連結具１４は、一端に弾
性体Ａと連結される第１ロッド１５ａが設けられ、かつ
他端に孔明きストッパー１５ｂを有するシリンダー部材
１５と、弾性体Ｂと連結される第２ロッド１６とからな
る。そして、シリンダー部材１５の孔明きストッパー１
５ｂに第２ロッド１６を挿通配置している。尚、第２ロ
ッド１６のシリンダー部材側端部には、引き抜け防止の
ためにアンカー部材１６ａが設けられている。

【００５０】また、シリンダー部材の第１ロッド１５ａ
は、小径円筒１１の孔明きストッパー１１ｂの孔を通っ
て、初期張力を導入された弾性体Ａと連結される。

【００５１】すなわち、弾性体Ａに初期引張力を導入す
るため、弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッド付連結具
１４を大径円筒１２に収納し、小径円筒１１の孔明きス
トッパー１１ｂの孔に第１ロッド１５ａを通して、ロッ
ド付連結具１４と弾性体Ａとを連結している。

【００５２】また、係留外力（引張力）のみを伝達する
手段として弾性体Ｂと反力板１２ａと連結し、シリンダ
ー部材側の第１ロッド１５ａとは別に、連結具（シリン
ダー部材１５）から引張力のみ伝達する第２ロッド１６
を設け、弾性体Ｂと第２ロッド１６とを連結している。
これにより、大径円筒軸方向に離間可能にロッド付連結
具１４が構成され、ロッド付連結具１４が浮体２からの
圧縮力を負担する一方で、弾性体Ａ、弾性体Ｂは引張力
のみ負担するようになっている。

【００５３】図１１（ａ）は係留装置１０ｂがフリー状
態において圧縮力が作用した場合、すなわち基体３に対
して浮体２が接近する方向に外力が働いた場合の状態を
示すものである。この状態では反力板１２ａに固定され
た弾性体Ｂを、引張力のみ伝達する第２ロッド１６で離
間可能に連結具と取付けて引張力のみ伝達するようにし
ているため、係留装置１０ｂはフリーに挙動する。

【００５４】図１１（ｂ）は、この実施形態における平
常時の係留状態を示すもので、浮体２と基体３間に作用
する係留時の引張力P3は弾性体Ａに導入した初期引張力
Pi内であるため（P3＜Pi）、弾性体Ａには変位が生じな
いで弾性体Ｂのみにより大きなばね係数kbによって小さ
な変位で係留される。

【００５５】図１１（ｃ）は暴風時の係留状態を示すも
ので、係留時の引張外力P4が弾性体Ａに導入した初期引
張力Piを超えるため（Pi＜P4）、ロッドを介して伝達さ
れた係留力により弾性体Ａは孔明きストッパー１１ｂ側
に伸長変位する。この際、暴風時の外力は弾性体Ｂのば
ね係数kbによる変位と弾性体Ａのばね係数kaの変位によ
ってエネルギーが吸収されて係留装置１０ｂの反力を低
減することができる。

【００５６】図１２は本発明に係る係留装置１０を海底
４に設置された基体３と浮体２間を連結する係留装置１
０両端の反力板１１ａ，１２ａに、ヒンジ結合部材１７
を設けピン結合によって連結した側面図である。ピン結
合することにより潮位差によって浮体２が上下移動して
も係留装置１０を自由に追随させることができる。

【００５７】なお、第６、第７実施形態のように、係留
装置両端の大径円筒の反力板と小径円筒の反力板に自在
継手を設けると、潮位差によって浮体が上下移動する
際、係留装置を上下自由に追随させるとともに浮体が係
留装置と直交方向にずれる際にも無理な反力が生じるこ
となく自由に追随させることが可能となる。

【００５８】上記第６、第７実施形態の圧縮力係留と引
張力係留として作用する円筒方式の係留装置を並べて配
置すれば、浮体の片側に設置した基体で係留することが
できる。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、海底に設置された基体に固定
した支持体に、ストッパーにより初期反力を導入したば
ね係数の小さい弾性体Ａの一端を固定し、他端に前記弾
性体Ａの初期反力を超えた外力で可動するようにしたば
ね係数の大きい弾性体Ｂを連結し、該弾性体Ｂに浮体か
ら突設した係留材を上下移動可能に当接させた非線形反
力特性を備えた浮体係留装置としているため、平常時の
小さな外力に対してはばね係数の大きな弾性体Ｂによっ
て浮体変位量を抑えて係留し、ストッパーの反力を超え
る大きな暴風時外力に対してはばね係数の小さな弾性体
Ａを作動させて浮体変位を許容してエネルギーを吸収し
て大きな作用外力を減じることにより設計外力を低減で
きるため経済的な係留装置を提供する効果を奏する。ま
た、浮体の係留材は上下移動可能に係留装置に当接させ
ているため浮体の潮位変動に追随して係留できる。

【００６０】さらに、係留装置を円筒方式としたものは
係留装置をコンパクトにでき、基体および浮体との取付
け部に自在継手を用いれば潮位変動に追随することがで
きるとともに係留直交方向のずれにも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であって、１方向の水平
変位を規制する係留装置を浮体の左右側に設置した基体
上に設けた側面図である。

【図２】第１実施形態で係留装置が（ａ）静止時、
（ｂ）平常時の外力を受けた際、（ｃ）暴風時の外力を
受けた際、における弾性体Ａ、弾性体Ｂの動きを表した
図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す図である。

【図４】本発明の第３実施形態を示す図である。

【図５】本発明の第４実施形態を示す図である。

【図６】本発明の第５実施形態を示す側面図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】第５実施形態の係留装置を用いて浮体を一方の
側に設置した基体によって係留した場合の側面図であ
る。

【図９】図８の平面図である。

【図１０】本発明の第６実施形態を示す図であり、円筒
方式の圧縮係留装置が、（ａ）フリー時、（ｂ）平常時
の外力を受けた際、（ｃ）暴風時の外力を受けた際、に
おける弾性体Ａ，弾性体Ｂの動きを表した図である。

【図１１】本発明の第７実施形態を示す図であり、円筒
方式の引張係留装置が、（ａ）フリー時、（ｂ）平常時
の外力を受けた際、（ｃ）暴風時の外力を受けた際、に
おける弾性体Ａ，弾性体Ｂの動きを表した図である。

【図１２】上記円筒方式の係留装置を基体と浮体間にピ
ン結合により設置した側面図である。

【図１３】ばね係数の異なる係留装置の変形と反力の関
係を本発明と比較例を合わせて示した図である。

【符号の説明】

１ 係留装置 ２ 浮体 ２ａ 係留材 ３ 基体 ４ 海底 ４ａ 海水面 ５ 支持体 ６ 支持部材 ７ ストッパー ８ ローラー支承 ９ 支持部材取付ピン １０，１０ａ，１０ｂ 係留装置 １１ 小径円筒 １１ａ 反力板 １１ｂ 孔明きストッパー １２ 大径円筒 １２ａ 反力板 １３ ロッド １３ａ アンカー部材 １４ ロッド付連結具 １５ シリンダー部材 １５ａ 第１ロッド １５ｂ 孔明きストッパー １６ 第２ロッド １６ａ アンカー部材 １７ ヒンジ結合部材 Ａ，Ａ１，Ａ２ 弾性体 Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ 弾性体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海底に設置された基体に浮体を係留する
   係留装置であって、ストッパーにより初期反力を導入し
   たばね係数の小さい弾性体Ａと、該弾性体Ａより大きい
   ばね係数の弾性体Ｂを用い、浮体の係留力を前記弾性体
   Ｂから弾性体Ａに伝達させ、係留力が前記弾性体Ａの初
   期反力を超えた際に前記弾性体Ａが変位するようにした
   ことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装
   置。
2. 【請求項２】 海底に設置された基体から水平突設され
   た支持体に弾性体Ａの一端を固定し、前記支持体にピン
   結合した弾性体Ｂを垂下し、前記弾性体Ａを伸長または
   圧縮状態でストッパーにより一方の水平変位を規制して
   弾性体Ｂの上端部に連結して弾性体Ａに初期反力を導入
   しておき、前記弾性体Ｂの下部に浮体から突設した係留
   材を上下移動可能に当接させ、潮位変化に応じて浮体の
   一方向の水平変位をばね係数の異なる弾性体Ａと弾性体
   Ｂによって支持したことを特徴とする請求項１記載の非
   線形反力特性を備えた浮体係留装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の係留装置を、浮体の片側
   に設置した基体上に互いに相反する方向の水平変位を支
   持するように並列して設け、浮体の左右方向の水平変位
   を支持するようにしたことを特徴とする非線形反力特性
   を備えた浮体係留装置。
4. 【請求項４】 海底に設置された基体から水平突設され
   た支持体の両端に弾性体Ａ１と弾性体Ａ２を対向させて
   それぞれの一端を固定し、前記支持体にピン結合した弾
   性体Ｂ1と弾性体Ｂ２を垂下し、前記弾性体Ａ１、弾性
   体Ａ２を伸長または圧縮状態でそれぞれのストッパーに
   相反する各一方向の水平変位を規制して弾性体Ｂ１、弾
   性体Ｂ２の上端部に連結して弾性体Ａ１、弾性体Ａ２に
   相反する方向の初期反力を導入しておき、それぞれの弾
   性体Ｂ1、弾性体Ｂ２の下部に浮体から突設した係留材
   を上下移動可能に当接させ、潮位変化に応じて浮体の左
   右両方向の水平変位をばね係数の異なる弾性体Ａ１，Ａ
   ２と弾性体Ｂ１，Ｂ２によって支持したことを特徴とす
   る請求項１記載の非線形反力特性を備えた浮体係留装
   置。
5. 【請求項５】 一端に反力板Ａを設け他端に孔明きスト
   ッパーを設けた小径円筒の孔明きストッパー側に、一端
   を開口し他端に反力板を設けた大径円筒をスライド自在
   に被せ、前記小径円筒内には前記ストッパーで変位を規
   制して初期圧縮力を導入した弾性体Ａを収納し、大径円
   筒内には反力板に圧縮力のみ伝達するようにした弾性体
   Ｂを収納し、小径円筒と大径円筒の両方に渡って前記孔
   明きストッパーの孔を通して弾性体Ａと弾性体Ｂを連結
   するロッドが配置しており、浮体の係留力をばね係数の
   大きい弾性体Ｂをロッドを介して初期圧縮力を導入した
   ばね係数の小さい弾性体Ａに圧縮力として伝達し、この
   圧縮力がストッパーで規制された初期圧縮力を超えた際
   に弾性体Ａを変位させるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
6. 【請求項６】 一端に反力板を設け他端に孔明きストッ
   パーを設けた小径円筒のストッパー側に、一端を開口し
   他端に反力板を設けた大径円筒をスライド自在に被せ、
   小径円筒内には反力板に一端を固定した弾性体Ａを収納
   し、大径円筒内には、反力板に一端を固定した弾性体Ｂ
   と弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッド付連結具を収納
   し、前記弾性体Ａと前記ロッド付連結具とが、前記孔明
   きストッパーの孔を挿通したロッドによって、弾性体Ａ
   に初期張力を導入した状態で連結され、弾性体Ａと弾性
   体Ｂには引張力のみが伝達されるようになっており、浮
   体の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂを介して初期引
   張力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａに引張力とし
   て伝達し、この引張力がストッパーで規制された初期引
   張力を超えた際に弾性体Ａを変位させるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の非線形反力特性を備えた浮
   体係留装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の係留装置および請求項６
   記載の係留装置を、浮体の片側に設置した基体上に並列
   して設け、浮体の左右方向の水平変位を支持するように
   したことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留
   装置。
8. 【請求項８】 小径円筒の反力板および大径円筒Ｂの反
   力板に自在継手を設け、該自在継手を介して海底に設置
   された基体と、浮体を連結するようにしたことを特徴と
   する請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の非線
   形反力特性を備えた浮体係留装置。