JP2012020661A

JP2012020661A - 作業船の揺れ抑制装置

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Publication number: JP2012020661A
Application number: JP2010160226A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Yorigami; 茂之寄神; Yoshimichi Oda; 悦芳織田
Original assignee: Yorigami Maritime Construction Co Ltd
Current assignee: Yorigami Maritime Construction Co Ltd
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-02-02

Abstract

【課題】作業船の揺れを抑制することができる作業船の揺れ抑制装置を提供する。
【解決手段】クレーン船１の後側に、クレーン船１と長さが異なる補助浮体２が係留索によって連結している。クレーン船１の後端部と補助浮体２の前端部との間であって，右舷側と左舷側との両側に、揺れ抑制手段３Ｒ，３Ｌがそれぞれ設けられている。揺れ抑制手段３Ｒは、クレーン船１に取り付けられる第１の部材４Aと、補助浮体２に取り付けられる第２の部材５と、第１の部材４Aに取り付けられ、第１及び第２の部材４A，５の相対運動（揺れ）を抑制する複数のダンパー手段６Ａ〜６D（油圧式ダンパー）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、グラブ浚渫船、クレーン船、杭打ち船などの作業船の揺れ抑制装置に関するものである。

港湾および洋上においては、作業船を用いて、海洋土木作業が行われるが、作業効率は、波浪中の波高や波長に影響される。

通常の作業船では、アンカーで係留され、海洋土木作業が実施される。アンカーによる係留では、作業船の船体の揺れを抑制することが困難で、作業を中断することがしばしばある。

特に、グラブ浚渫船、クレーン船、杭打ち船など作業船の場合には、波の波長が重要な要素となり、前記作業船の船体の揺れを抑制するためには、一般作業の場合には、船体長さ＞波の波長×２であること、重要作業の場合には、船体長さ＞波の波長×３であることが必要であると考えられている。

ところで、浚渫作業船と、運搬船とを中継浮体を介して連結し、波浪中作業の限界波高を高くしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−６７５３０号公報

特許文献１記載のものでは、浚渫作業船の揺れを十分に抑制することは困難である。

発明者は、作業船に対し係留索によって補助浮体を連結して、船体長さを長くするのに加えて、作業船と補助浮体との間にダンパー手段を設ければ、作業船の船体の揺れを抑制するのに有利であることに着想し、本発明をなしたものである。

本発明は、作業船の揺れを抑制することができる作業船の揺れ抑制装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、作業船に対し係留索によって補助浮体を連結してなる、作業船の揺れ抑制装置であって、前記補助浮体は、前記作業船の長手方向に連結され前記作業船と前記長手方向の長さが異なるものであり、前記作業船の後端部と前記補助浮体の前端部との間に揺れ抑制手段が設けられ、前記揺れ抑制手段は、前記作業船に取り付けられる第１の部材と、前記補助浮体に取り付けられる第２の部材と、第１又は第２の部材に取り付けられ、前記第１及び第２の部材の相対運動を抑制する複数のダンパー手段とを備えることを特徴とする。

このようにすれば、作業船と前記長手方向の長さが異なる補助浮体をダンパー手段を介して連結することで、作業船と補助浮体との揺れが異なり、互いに相手方の揺れを抑制する方向に作用する。

この場合には、請求項２に記載のように、前記ダンパー手段は、前記長手方向における前記第１および第２の部材の水平方向の相対運動を抑制する第１のダンパー手段と、前記第１および第２の部材の上下方向の相対運動を抑制する第２のダンパー手段と、前記第１および第２の部材の、前記作業船の左右方向の相対運動を抑制する第３のダンパー手段とを有する構成とすることができる。

このようにすれば、第１〜第３のダンパー手段によって、作業船と補助浮体との関係で、Ｘ，ＹおよびＺ方向の相対運動が抑制される。

請求項３に記載のように、前記第１の部材は、前記作業船に取り付けられる第１の鉛直取付部を有し、前記第２の部材は，前記補助浮体に取り付けられる第２の鉛直取付部とを有し、前記第１および第２の鉛直取付部の一方は、水平方向の延びる第１の水平部を有し、他方は、前記第１の水平部を上下に挟み水平方向に延びる第２および第３の水平部と、前記第２および第３の水平部に設けられ前記第２の鉛直取付部と平行に延びる第１および第２の鉛直部と、前記第１の水平部に直交する方向に延びる第３の鉛直部とを有し、
前記第１の水平部と第２および第３の水平部との間に、第２の鉛直取付部と第１および第２の鉛直部との間に、そして、第１の水平部と第３の鉛直部との間に前記ダンパー手段がそれぞれ設けられている構成とすることができる。

このようにすれば、ダンパー手段の取り付けが容易になる。

請求項４に記載のように、前記ダンパー手段は、シリンダ部と、このシリンダ部から突出可能であるピストン部とを有し、前記シリンダ部に絞り部を通じて圧油が流出入可能とされている油圧ダンパーとすることができる。

このようにすれば、油圧を利用して、作業船の船体の揺れを効果的に減衰することができる。

請求項５に記載のように、前記ダンパー手段は、中空部を有する弾性部材で、前記中空部が外部に連通している構造とすることも可能である。

このようにすれば、ダンパー手段を簡単な構造とすることができる。

本発明は、上記のように、作業船と前記長手方向の長さが異なる補助浮体をダンパー手段を介して連結することで、全体長さが長くなり、全体としての揺れを小さくし、作業船と補助浮体との間の揺れは、ダンパー手段によって抑制することができる。

本発明に係る作業船の揺れ抑制装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡大図である。本発明に係る作業船の揺れ抑制装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ部拡大図、（ｃ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図である。（ａ）（ｂ）はそれぞれ、縦揺れ（ピッチング）の場合におけるダンパー手段の動作説明図である。横揺れ（ローリング）の場合におけるダンパー手段の動作説明図である。船首揺れ（ヨーイング）の場合におけるダンパー手段の動作説明図である。上下揺れ（ヒーブ）の場合におけるダンパー手段の動作説明図である。前後揺れ（サージ）の場合におけるダンパー手段の動作説明図である。左右揺れ（スエー）の場合におけるダンパー手段の動作説明図である。別のダンパー手段を用いた、本発明に係る作業船の揺れ抑制装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１および図２に示すように、本発明に係る作業船の揺れ抑制装置においては、作業船、例えばクレーン船１の後側に、クレーン船１と長さが異なる補助浮体２が２つの係留索１１Ａ，１１Ｂによって連結されている。１２はアンカー用の索条である。これにより、クレーン船１と補助浮体２とがクレーン船長手方向に直線的に連結された状態では、それらの全長（連結された状態での全長）が長くなる。そして、補助浮体２の長さを調整することで、一般作業の場合には、船体長さ＞波Ｗの波長×２とし、重要作業の場合には、船体長さ＞波Ｗの波長×３とすることが可能となる。ここで、補助浮体２は、クレーン船１の長手方向に連結され、作業船１と前記長手方向の長さが異なるものである。

また、船は，波Ｗの中で、縦回り、横回り，水平回りに重心を中心として回転する回転運動（ピッチング、ローリング、およびヨーイング）と、上下、左右、前後に移動する並進運動（ヒーブ、サージ、およびスエー）とを行っているので、それぞれの揺れを抑制するために、クレーン船１の後端部と補助浮体２の前端部との間であって，右舷側と左舷側との両側に、揺れ抑制手段３Ｒ，３Ｌがそれぞれ設けられている。揺れ抑制手段３Ｒ，３Ｌは左右対称で、基本的に同一の構造であるので、以下右舷側の揺れ抑制手段３Ｒの構造について説明する。

揺れ抑制手段３Ｒは、クレーン船１に取り付けられる第１の部材４と、補助浮体２に取り付けられる第２の部材５と、第１の部材４に取り付けられ、第１及び第２の部材４，５の相対運動（揺れ）を抑制する複数のダンパー手段６Ａ〜６Ｅとを備える。ダンパー手段６Ａ〜６Ｅは同一の構造であるが、たとえばダンパー手段６Ａは、シリンダ部６ａと、このシリンダ部６ａから突出可能で球面状の先端面を有するピストン部６ｂとを有する油圧ダンパーとし（図１（ｂ）参照）、具体的に図示していないが、シリンダ部６ａに絞り部を通じて圧油が流出入可能とされている構造を利用して、揺れを抑制（減衰）するようになっている。

ダンパー手段６Ａ〜６Ｅは、クレーン船１の長手方向における第１および第２の部材４，５の水平方向の相対運動を抑制する第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂと、第１および第２の部材４，５の上下方向の相対運動を抑制する第２のダンパー手段６Ｃ，６Ｄと、第１および第２の部材４，５の、クレーン船１の左右方向の相対運動を抑制する第３のダンパー手段６Ｅとを有する。

第１の取付部材４は、主部材４Ａと補助部材４Ｂとを有し、主部材４Ａは、クレーン船１の船体１ａに取付固定される鉛直取付部４Ａａと、この鉛直取付部４Ａａの上下において後方に延びる上側および下側水平部４Ａｂ，４Ａｃと、各水平部４Ａｂ，４Ａｃの先端（後端）において互いに反対方向（上下方向）に突出する上側および下側鉛直部４Ａｄ，４Ａｅとを有する。補助部材４Ｂは、主部材４Ａに対して船体中央側に配置され、船体１ａに取付固定される取付基部４Ｂａと、この基部４Ｂａより後方に延びる水平部４Ｂｂと、この水平部４Ｂｂの、主部材４Ａ側に設けられる鉛直部４Ｂｃとを有する。

そして、鉛直部４Ａｄ，４Ａｅにはピストン部が後方を向くように第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂが取り付けられ、水平部４Ａｂ，４Ａｃにはピストン部が互いに対向するように第２のダンパー手段６Ｃ，６Ｄが取り付けられている。そして、鉛直部４Ｂｃに、ピストン部が船体１ａの外側方に向くように第３のダンパー手段６Ｅが取り付けられている。

第２の部材５は、補助浮体２の被取付部２ａに取付固定される取付基部５ａと、この取付基部５ａの上下方向の中央部において前方に突出する水平部５ｂとを有する。そして、この第２の部材５の水平部５ａが主部材４Ａ（第１の部材４）の水平部４Ａｂ，４Ａｃの間に位置し連結された状態では、第２の部材５の水平部５ｂの上下部分に第２のダンパー手段６Ｃ，６Ｄのピストン部先端が水平部５ｂの上下面に弾性的に接触している。また、水平部５ｂの上下側であって取付基部５ａの表面に第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂのピストン部が弾性的に接触している。水平部５ｂの側面部にも第３のダンパー手段６Ｅのピストン部先端が弾性的に接触している。

つまり、第２のダンパー手段６Ｃ，６Ｄのピストン部にて第２の部材５の水平部５ｂを上下に挟んだ状態で上下方向の相対変位が第２のダンパー手段６Ｃ，６Ｄによって一定範囲で吸収され、第３のダンパー手段６Ｅのピストン部先端が第２の部材５の水平部５ｂの側面部に接触することで左右方向の相対変位が一定範囲で第３のダンパー手段６Ｅによって吸収され、第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂのピストン部先端が第２の部材５の取付基部５Ａに接触することで前後方向の相対変位が第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂによって一定範囲で吸収される。そして、それぞれのダンパー手段６Ａ〜６Ｅのピストン部の可動範囲内において、前述したような相対変位が、クレーン船１と補助浮体２との連結状態を維持して減衰される。

ところで、前述したように、船は，波Ｗの中で、縦回り、横回り，水平回りに重心を中心として回転する回転運動と、上下、左右、前後に移動する並進運動とを行っているのそれぞれの揺れの場合について、図３〜図８に沿って説明する。
Ａ．回転運動
(i)縦揺れ（ピッチング）の場合
縦揺れにより、クレーン船１に対し、補助浮体２の前部が浮き上がるように変位すると、図３（ａ）に示すように、下側の第１のダンパー手段６Ｂは、ピストン部がシリンダ部内に収納されて収縮しようする。このとき、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ｂはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納されるので、揺れによる相対変位が抑制されることになる。

逆にクレーン船１に対し、補助浮体２の前部が沈むように変位すると、図３（ｂ）に示すように、上側の第１のダンパー手段６Ａは、ピストン部がシリンダ部内に収納されて収縮しようする。このとき、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ａはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納されるので、前述した場合と同様に、揺れによる相対変位が抑制されることになる。

このように、ピッチングに対しては、上下に配置される第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂによって、揺れが抑制され、水平状態を維持するように制御される。
(ii)横揺れ（ローリング）の場合
横揺れにより、クレーン船１に対し、補助浮体２の右舷部が浮き上がるように変位すると、図４に示すように、左弦側において下側の第２のダンパー手段６Ｄは、ピストン部がシリンダ部内に収納されて収縮しようする一方、右舷側において上側の第２のダンパー手段６Ｃは、ピストン部がシリンダ部内に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、両ダンパー手段６Ｃ，６Ｄはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

逆に、補助浮体２の左舷部が浮き上がるように変位すると、左弦側において上側の第２のダンパー手段６Ｃは、ピストン部がシリンダ部内に収納されて収縮しようする一方、右舷側において下側の第２のダンパー手段６Ｄは、ピストン部がシリンダ部内に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、両ダンパー手段６Ｃ，６Ｄはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

このように、ローリングに対しては、第２のダンパー手段６Ｃ，６Ｄによって、揺れを抑制して、水平状態を維持するようにされる。
(iii)船首揺（ヨーイング）の場合
船首揺れにより、クレーン船１に対し、補助浮体２が反時計回り方向に変位すると、図５に示すように、右舷側の第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂのピストン部がシリンダ部に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、両ダンパー手段６Ａ，６Ｂはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

また、逆に、クレーン船１に対し、補助浮体２が時計回り方向に変位すると、左舷側の第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂのピストン部がシリンダ部に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、両ダンパー手段６Ａ，６Ｂはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

このように、ヨーイングに対しては、ダンパー手段６Ａ，６Ｂによって、揺れを抑制して、水平状態を維持するようにされる。
Ｂ．並進運動
(i)上下揺れ（ヒーブ）の場合
上下揺れにより、クレーン船１に対し、補助浮体２が浮き上がると、図６（ａ）に示すように、上側の第２のダンパー手段６Ｃのピストン部がシリンダ部に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ｃはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

逆に、クレーン船１に対し、補助浮体２が沈むと、図６（ｂ）に示すように、下側の第２のダンパー手段６Ｄのピストン部がシリンダ部に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ｄはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

このように、上下揺れに対しては、第２のダンパー手段６Ｃ，６Ｄによって、揺れを抑制して、水平状態を維持するようにされる。
(ii)前後揺れ（サージ）の場合
前後揺れにより、クレーン船１に対し、補助浮体２が接近すると、図７（ａ）に示すように、第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂのピストン部がシリンダ部に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ａ，６Ｂはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

逆に、クレーン船１から、補助浮体２が離れようとすると、図７（ｂ）に示すように、第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂのピストン部がシリンダ部に突出して伸張しようする。このとき、係留索１１Ａ，１１Ｂによって連結されているので、補助浮体２はあまり離れることができず、係留索１１Ａ，１１Ｂによる規制で反動で戻ろうとする。しかしながら、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ａ，６Ｂはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

このように、前後揺れに対しては、第１のダンパー手段６Ａ，６Ｂによって、揺れを抑制して、水平状態を維持するようにされる。
(iii)左右揺れ（スエー）の場合
左右揺れにより、作業船に対し、補助浮体が右側に移動すると、図８に示すように、左舷側において、第３のダンパー手段６Ｅのピストン部がシリンダ部に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ｅはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

逆に、作業船に対し、補助浮体が左側に移動すると、右舷側において、第３のダンパー手段６Ｅのピストン部がシリンダ部に収納されて収縮しようする。これにより、ダンパー効果により、ダンパー手段６Ｅはピストン部がシリンダ部内にゆっくりと収納され、急激な変位は抑制されるので、結果として揺れによる相対変位が抑制されることになる。

このように、左右揺れに対しては、第３のダンパー手段６Ｅによって、揺れが抑制される
よって、上記のように、クレーン船１の後部に補助浮体２を連結すれば、作業時には、クレーン船１と補助浮体２とを一体として船体長さを一時的に長くすることができ、船体１ａの揺れを抑制することができる。補助浮体２の長さを変更すれば、船体１ａの揺れを抑制する程度も調整することができる。

この連結状態では、前述したように相対変位が可能であるので、一時的に船体１ａが大きく揺れしても、その揺れを吸収して、ダンパー手段６Ａ〜６Ｅによって元の状態に復元される。

作業を終了すれば、補助浮体２との連結を解除すれば、通常のクレーン船１に戻すことができる。

前記実施の形態では、ダンパー手段として油圧ダンパーを採用しているが、図８（ａ）に示すように、中空部を有する、断面くの字形状の弾性部材（例えば、船舶同士の接近時などに船体の損傷を防ぐために使う防舷材(エネルギー吸収が高く反力が小さいもの)を利用したもの）であるダンパー手段１６Ａ〜１６Ｅとすることも可能である。この場合、弾性部材の中空部が外部に連通しているので、変形することが比較的容易で、作業船と補助浮体との相対変位を抑制して、その変位による衝撃を吸収緩和することができる。

前記作業船は、クレーン船に限らず、その他の作業を行う作業船（グラブ浚渫船、杭打ち船など）についても同様に適用することができる。

１クレーン船
１ａ船体
２補助浮体
４第１の取付部材
４Ａ主部材
４Ｂ補助部材
５第２の取付部材
６Ａ〜６Ｅ，１６Ａ〜１６Ｅダンパー手段
１１Ａ，１１Ｂ係留索

Claims

作業船に対し係留索によって補助浮体を連結してなる、作業船の揺れ抑制装置であって、
前記補助浮体は、前記作業船の長手方向に連結され前記作業船と前記長手方向の長さが異なるものであり、
前記作業船の後端部と前記補助浮体の前端部との間に揺れ抑制手段が設けられ、
前記揺れ抑制手段は、前記作業船に取り付けられる第１の部材と、前記補助浮体に取り付けられる第２の部材と、第１又は第２の部材に取り付けられ、前記第１及び第２の部材の相対運動を抑制する複数のダンパー手段とを備えることを特徴とする作業船の揺れ抑制装置。
前記ダンパー手段は、前記長手方向における前記第１および第２の部材の水平方向の相対運動を抑制する第１のダンパー手段と、前記第１および第２の部材の上下方向の相対運動を抑制する第２のダンパー手段と、前記第１および第２の部材の、前記作業船の左右方向の相対運動を抑制する第３のダンパー手段とを有することを特徴とする請求項１記載の作業船の揺れ抑制装置。
前記第１の部材は、前記作業船に取り付けられる第１の鉛直取付部を有し、
前記第２の部材は，前記補助浮体に取り付けられる第２の鉛直取付部とを有し、
前記第１および第２の鉛直取付部の一方は、水平方向の延びる第１の水平部を有し、
他方は、前記第１の水平部を上下に挟み水平方向に延びる第２および第３の水平部と、前記第２および第３の水平部に設けられ前記第２の鉛直取付部と平行に延びる第１および第２の鉛直部と、前記第１の水平部に直交する方向に延びる第３の鉛直部とを有し、
前記第１の水平部と第２および第３の水平部との間に、第２の鉛直取付部と第１および第２の鉛直部との間に、そして、第１の水平部と第３の鉛直部との間に前記ダンパー手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１記載の作業船の揺れ抑制装置。
前記ダンパー手段は、シリンダ部と、このシリンダ部から突出可能であるピストン部とを有し、前記シリンダ部に絞り部を通じて圧油が流出入可能とされている油圧ダンパーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載に作業船の揺れ抑制装置。
前記ダンパー手段は、中空部を有する弾性部材で、前記中空部が外部に連通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載に作業船の揺れ抑制装置。