JP2008074168A - 台形型浮体構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な動揺低減効果を得るようにする。
【解決手段】水上に浮かぶ直方体形状の浮体２において、浮体２の底面２ａと幅方向側面２ｂａ，２ｂｂが交わる隅角部を面取りする。浮体２の底面２ａにおける、底面２ａと前記面取りした面２ｃが交わる頂部２ｄ位置に、浮体２の底面２ａと４５°の角度で、フィン３を浮体幅方向の外方に向けて取り付ける。このフィン３は、浮体２の底面２ａにおける前記頂部２ｄ位置に、浮体２の長さ方向に所定の間隔を存して複数個設置した取り付け部４を介して取り付ける。
【効果】面取りした隅角部とフィンとで形成する空間部によって浮体の動揺による付加質量の増大が図れるので、浮体全体の揺れを効果的に低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば浮き桟橋やポンツーン等の浮体構造物において、波浪による動揺を効果的に低減するための構造に関するものである。

前記浮体構造物において、波浪による動揺には、ロール（Roll：横揺れ）、ピッチ（Pitch：縦揺れ）、ヒーブ（Heave：上下揺れ）、スウェイ（Sway：左右揺れ）、サージ（Surge：前後揺れ）とヨー（Yaw：船首揺れ）の６つのモードがある。

これらの動揺を低減させる手段としては、減衰力を増加させること、動揺の固有周期を長くすること、波強制力を低減すること、の３つがあるが、浮体の構造だけで波浪によって発生した動揺を早期に減衰して静定状態に戻すことは難しい。したがって、浮体に抵抗板（フィン）を取り付けて動揺を低減させることが考えられている。

この抵抗板を取り付けた浮体構造物として、水中に浮かぶ浮き桟橋本体に、２つの抵抗板を固定したものが特許文献１に開示されている。
特開平７−２７９１２５号公報

また、函状の浮き桟橋の、底面と幅方向に対向した２つの側面とがなす嶺部に、底面及び側面に対して傾斜した面取り部を形成し、この面取り部に浮き桟橋の外側に延びるフィンを、その先端が両側面の内側に位置するように設けたものが特許文献２に開示されている。
特開２００２−７９９９０号公報

特許文献１で開示された浮体構造物は、抵抗板を取り付けることで浮体の揺れをかなり低減できるものの、抵抗板の取り付け位置や、抵抗板の取り付け位置近傍の浮き桟橋本体の形状について考慮されていないので、その低減効果は十分とはいえなかった。

また、特許文献２で開示された浮体構造物も、フィンの取り付け位置について考慮されておらず、またフィンの先端が両側面より内側に位置する、すなわちフィンの長さが短いので、浮体の揺れを十分に低減することができない。

本発明が解決しようとする問題点は、特許文献１、２で開示された浮体構造物の場合、フィンを取り付けたことによる動揺低減効果が十分とはいえないという点である。

本発明の台形型浮体構造物は、
浮体にフィンを取り付けることによって、十分な動揺低減効果が得られるようにするために、
水上に浮かぶ直方体形状の浮体において、
浮体の底面と幅方向側面が交わる隅角部を面取りすると共に、
浮体の底面における、底面と前記面取りした面が交わる頂部位置に、底面より突出状にフィンを取り付けたことを最も主要な特徴としている。

本発明の台形型浮体構造物では、面取りした隅角部とフィンとで形成する空間部によって浮体の動揺による付加質量の増大が図れ、浮体全体の揺れを効果的に低減することができる。

本発明の台形型浮体構造物において、前記フィンが、浮体の底面における前記頂部位置に、浮体の長さ方向に所定の間隔を存して複数個設置した取り付け部を介して取り付けられている場合には、入射波が取り付け部間の隙間に侵入して後方に透過するので、浮体に作用する波強制力をより効果的に低減できる。

本発明では、フィンの取り付け位置や、取り付け位置近傍の浮体形状を最適にすることで、前記面取りした隅角部とフィンとで形成する空間部によって浮体の動揺による付加質量の増大が図れるので、浮体全体の揺れを効果的に低減することができる。

その際、フィンを、浮体の長さ方向に所定の間隔を存して複数個設置した取り付け部を介して取り付けた場合には、取り付け部間の隙間に入射波が侵入して後方に透過するので、浮体に作用する波強制力をより効果的に低減できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の台形型浮体構造物の最良の形態について説明する概略図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は面取り部の拡大図である。

図１において、１は本発明の台形型浮体構造物であり、浮体２と、この浮体２の底面２ａにおける幅方向両側に突出状に取り付けられる２つのフィン３と、これらフィン３の取り付け部４とで構成されている。

このうち、浮体２は、直方体形状の中空体の、底面２ａと幅方向側面２ｂａ，２ｂｂが交わる隅角部を、例えば２６．６°（図１（ｄ）参照）の角度で面取りした、横断面が台形状（図１（ｃ）参照）を成している。

また、取り付け部４は、前記浮体２の底面２ａにおける、底面２ａと前記面取りした面２ｃが交わる頂部２ｄ位置に、浮体２の長さ方向に所定の間隔を存して例えば５個ずつ設置されている（図１（ｂ）参照）。

そして、前記フィン３が、これら取り付け部４を介して、前記頂部２ｄ位置に、浮体２の底面２ａとの取り付け角度θを例えば４５°として、浮体幅方向の外方に向けて取り付けられている。したがって、取り付け部４を介して浮体２に取り付けるフィン３と浮体２の間には、隙間５（図１（ｂ）参照）が形成されることになる。

このような本発明の台形型浮体構造物１では、波浪から鉛直方向の力を受けると、前記面取り部とフィン３とで形成される空間部６によって、浮体２の動揺による付加質量の増大が図られ、前記空間部６に位置する水が流体抵抗となって、減衰力を増加させて浮体構造物１の揺れを効果的に低減させる。

すなわち、本発明の台形型浮体構造物１では、フィン３を有することで、浮体２の揺れによって生じるフィン３の先端周りの渦放出を促進し、より負荷抵抗を大きくすると共に、空間部６に位置する水の付加質量を増大させることで、浮体２全体の揺れを低減させる。

また、本発明の台形型浮体構造物１に、波浪から水平方向の力を受けると、フィン３と浮体２の間に形成された隙間５に入射波が侵入して、入射波が後方に透過し、浮体２に作用する波強制力をより効果的に低減する。

ちなみに、発明者らは、本発明の台形型浮体構造物１の減揺効果を確認するために、底面と幅方向側面が交わる隅角部に、底面と２６．６°の角度の面取り部を設けた台形型の浮体と、面取り部を設けない矩形型の浮体について自由振動試験を行い、浮体の減衰係数を調べた。

前記試験は、それぞれの浮体に、取り付け角度θを９０°（水平）、６０°、４５°、３０°、０°（鉛直）とした５タイプのフィンを取り付けて行った。比較として、フィンを取り付けないものについても実験を行った。台形型の浮体に、９０°、６０°、３０°、０°の取り付け角度θでフィンを取り付けた場合の説明図を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。

試験結果の計測データより減衰係数を算出した。自由振動試験は、無係留状態の浮体模型に力を与えた後開放し、一定の周期で減衰する動揺変位を計測することにより行った。その結果を図３に示す。減衰係数が大きいほど、横揺れの減衰が早い。自由振動試験結果より、矩形型の浮体よりも台形型の浮体の方が、減衰が早いことが分かる。これは、隅角部を面取りしたことで、空間部の水の付加質量がさらに増大したからである。

また、５タイプの台形型の浮体模型を比較すると、フィンの取り付け角度θが９０°のタイプは減衰係数が０．０１のオーダーであるのに対して、フィンの取り付け角度θが６０°、４５°、３０°、０°のタイプは減衰係数が０．０２以上であった。

とりわけフィンの取り付け角度θが４５°のタイプでは減衰係数が０．０３以上とより高くなって、減衰がさらに早くなる。これは、フィンの取り付け角度θが４５°より小さくなると、空間部の水の付加質量が減少するのと共に、負荷抵抗が弱くなって減衰効果が低くなるからである。一方、４５°より大きくなると、空間部に水の塊ができにくく、負荷抵抗が弱くなって減衰効果が低くなるからである。

なお、フィン３の取り付け部４、すなわちフィン３の長さや取り付け角度θと、取り付け部４の長さ（隙間５の浮体長さ方向の長さ）は、海域の海象や気象条件（波高、波周期、風速）に応じて適宜変更する。

また、面取り部２ｃの面取り角度も、海域の海象や気象条件（波高、波周期、風速）に応じて適宜変更する。面取り部２ｃの面取り角度が大きくなるほど、鋼材の量が少なくなり、結果としてコストの低減に繋がる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、請求項に記載の技術的思想の範疇内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明の台形型浮体構造物の最良の形態について説明する概略図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は面取り部の拡大図である。 自由振動試験を行った台形型の浮体に取り付けたフィンの角度を示した図で、（ａ）は９０°、（ｂ）は６０°、（ｃ）は３０°、（ｄ）は０°である。 台形型の浮体と、矩形型の浮体について自由振動試験を行った結果を示した図である。

符号の説明

１ 台形型浮体構造物
２ 浮体
２ａ 底面
２ｂａ，２ｂｂ 側面
２ｂｃ 面取りした面
２ｄ 頂部
３ フィン
４ 取り付け部
５ 隙間
６ 空間部

Claims (3)

1. 水上に浮かぶ直方体形状の浮体において、
   浮体の底面と幅方向側面が交わる隅角部を面取りすると共に、
   浮体の底面における、底面と前記面取りした面が交わる頂部位置に、底面より突出状にフィンを取り付けたことを特徴とする台形型浮体構造物。
2. 前記フィンが、浮体の底面における前記頂部位置に、浮体の長さ方向に所定の間隔を存して複数個設置した取り付け部を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の台形型浮体構造物。
3. 前記フィンが、浮体の底面と４５°の角度で、浮体幅方向の外方に向けて取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の台形型浮体構造物。

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