JP2012091690A - 浮体 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスが容易な浮体動揺低減技術を提供する。
【解決手段】浮体は、水上に浮かぶ浮体本体２と、前記浮体本体の右舷側に取り付けられ、右舷側錘５−１を前記水の中に吊り下げる右舷側ウインチ３−１と、前記浮体本体の左舷側に取り付けられ、左舷側錘５−２を前記水の中に吊り下げる左舷側ウインチ３−２とを備える。錘によって重心が下がり、浮体の横揺れ安定性が向上する。錘を水上に上げることにより、メンテナンスが容易である。
【選択図】図２

Description

本発明は、水上に係留する浮体に関する。

水上に浮体を係留して、様々な用途に用いる技術が実用化又は研究されている。例えばＦＬＮＧ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ ＬＮＧ）又はＦＰＳＯ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ＆ Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ ｕｎｉｔ）と呼ばれるプラントでは、洋上に浮体を浮かべて、海底ガス田から回収した天然ガスを液化してＬＮＧ（液化天然ガス、Ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）を生産し蓄積する。蓄積されたＬＮＧは、ＬＮＧ船によって港湾に運ばれる。

例えば海上の水面に発生する波によって、浮体は動揺する。浮体上で作業を円滑に行うために、浮体の動揺を抑制する技術が求められている。

浮体の安定性について、例えば特許文献１に記載がある。図１を参照して、浮体の安定性について説明する。

例えば、図１に示すように、浮体Ｆが傾斜した場合、浮心Ｂ（水面下の体積中心）は、直立時の位置のＢ₀ からＢ₁ に移動する。浮体Ｆに作用する力は、重心Ｇを通って傾斜後の水面ＷＬ₁ （傾斜前の水面はＷＬ₀ ）に垂直な方向に作用する重量Ｗおよび浮力ρｇＶである。この重量Ｗおよび浮力ρｇＶは、互いの大きさが等しく、互いの向きが逆方向である。このときの浮心Ｂ₁ を通る浮力ρｇＶの作用線と浮心Ｂ₀ を通る浮力ρｇＶの作用線との交点がメタセンタＭである。このメタセンタＭは、浮体Ｆが自立するに際して、原則として重心Ｇよりも上に位置する必要がある。重心ＧとメタセンタＭの距離ＧＭが大きい浮体Ｆは、横揺れが小さいことが知られている。

特開２００１−６３６８４号公報 特開２００４−１６１０５１号公報

浮体の動揺を低減するために、浮体本体の波上側に水面を貫通する鉛直板を設け、浮体の揺れを低減する技術が知られている。特許文献２は、その一例である。

浮体の多くは、長期間に渡って水上で使用される。浮体の動揺を低減するための機構も、長期間に渡って水に曝される。水に曝される環境で長期間使用されるデバイスには、適切なメンテナンスを施すことが求められる。メンテナンスが容易な浮体動揺低減技術が求められる。

以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の一側面において、浮体は、水上に浮かぶ浮体本体（２）と、浮体本体の右舷側に取り付けられ、右舷側錘（５−１）を水の中に吊り下げる右舷側ウインチ（３−２）と、浮体本体の左舷側に取り付けられ、左舷側錘（５−２）を水の中に吊り下げる左舷側ウインチ（３−１）とを備える。

本発明の他の側面において、浮体は更に、右舷側錘（５−２）を浮体本体（２）から離れる方向に導く右舷側ガイド（１０−２）と、左舷側錘（５−１）を浮体本体（２）から離れる方向に導く左舷側ガイド（１０−１）とを備える。

本発明の更に他の側面において、右舷側錘（５−２）と左舷側錘（５−１）の各々は、水流に対する抵抗を増大する安定化機構（６、７）を備える。

本発明の更に他の側面において、安定化機構は、水の中で下降するときに閉じ、水の中で停止したときに開くことが可能な傘状の開閉機構（６）によって形成される。

本発明により、メンテナンスが容易な浮体動揺低減技術が提供される。

図１は、浮体の安定性について説明するための図である。 図２は、浮体の正面図である。 図３は、浮体の側面図である。 図４は、浮体の正面図である。 図５は、チェーンの下端部より下の部分を示す。 図６は、チェーンの下端部より下の部分を示す。 図７は、錘を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図２は、本発明の第１実施形態における浮体の正面図である。浮体本体２は、水面１に浮かべられる。浮体の左舷側の甲板にウインチ３−１が設置される。ウインチ３−１からチェーン４−１を介して錘５−１が水面１の下まで吊り下げられる。通常、錘５−１は船底の下で、水底に着底しない高さの水中に吊るされて使用される。浮体の右舷側の甲板にウインチ３−２が設置される。ウインチ３−２からチェーン４−２を介して錘５−２が水面１の下まで吊り下げられる。通常、錘５−２は錘５−１と同じ水深に吊るされて使用される。左舷側の錘５−１と右舷側の錘５−２は同じ重量を有する。

図３は、浮体を右舷側から見た側面図である。図２に描かれた右舷側のウインチ３−２が浮体本体２の船首側に描かれている。更に、右舷側の船尾側に、ウインチ３−３と、それにチェーン４−３を介して吊るされる錘５−３が描かれている。これらウインチ３−３、チェーン４−３、錘５−３に左右対称な位置に、図示されないウインチ、チェーン、錘が配置される。すなわち浮体は、左右対称に配置された一対以上のウインチ３、チェーン４及び錘５を備える。これらの複数の錘５は、その水平面内における重心（質量中心）が浮体本体２の重心と一致するように配置される。

浮体は、次のようにして所定位置に配置される。まずウインチ３によってチェーン４が巻き上げられ、すべての錘５が水面１の上に持ち上げられた状態で、浮体が水上の係留位置まで運ばれる。浮体が係留位置に到達すると、図示しない係留装置によって、浮体本体２がその位置に係留される。更に、ウインチ３によって錘５を水面１より下の所定の着底しない深さにまで下げる。

このような浮体において、メタセンタの位置は、浮心曲線のφ（ＷＬ_０とＷＬ_１のなす角）＝０における幾何学的な曲率中心である。浮体本体２に錘が追加されることによって、メタセンタの位置はほとんど変化しない。それに対して、錘が吊るされることにより、浮体の重心の位置が下がる。その結果、メタセンタと重心の距離が大きくなり、浮体の横揺れ安定性を向上することができる。錘５は、浮体の重心を下げるのに十分な重さを有する。そのために錘５は例えば金属塊によって形成される。

横揺れ安定性を向上させるための設備をメンテナンスする場合、本実施形態においては、ウインチ３によってチェーン４を巻き上げて錘５を水面１より上に持ち上げることにより、浮体上でメンテナンスを行うことが可能である。そのため水中での作業やドックに入っての作業を行う必要がなく、メンテナンスが容易である。

図４は、本発明の第２実施形態における浮体を示す。本実施形態において、各々のウインチ３−１、３−２に対応して、左舷側のガイド１０−１と、右舷側のガイド１０−２とが取り付けられる。これらのガイド１０−１、１０−２は、収納姿勢と張り出し姿勢の２つの姿勢を択一的に取りうる。張り出し姿勢においては、ガイド１０−１、１０−２の端部が浮体本体２の外側方向に、より長く張り出す。

このような浮体は、航海の妨げとならないように、ガイド１０−１、１０−２を収納姿勢とした状態で係留位置まで運ばれる。係留位置に浮体本体２を係留した後、ガイド１０−１、１０−２が張り出し姿勢となるように操作される。その状態で、各々のガイド１０−１、１０−２の端部から、チェーン４−１、４−２を介して錘５−１、５−２が水面１の下に下ろされる。ガイド１０−１、１０−２によって錘５−１、５−２の位置が浮体本体２から外側方向に離れる。そのため、サイズの大きい錘５−１、５−２を浮体本体２に接触しないように下ろすことができる。

次に、本発明の第３実施形態における錘５を示す。第３実施形態において、浮体本体２と錘５の関係は第１実施形態と同様である。図５、図６は、チェーン４の下端部より下の部分のみを示す。第１実施形態と同様に少なくとも一対の右舷側と左舷側の錘５が用意される。その各々の錘５の先に、開閉部材６が取り付けられる。開閉部材６は、水の中で下降するときに閉じ、水の中で停止したときに開くことが可能な傘状の部材であり、例えばシーアンカーによって実現することができる。

本実施形態において、浮体本体２を所定位置に係留すると、開閉部材６が閉じた状態で、錘５が水面１より下の所定深さまで下ろされる。開閉部材６が閉じているため、水の抵抗が少なく、所定位置まで円滑に錘５を下ろすことができる。所定位置まで錘５が下ろされると、浮体２上の作業者の遠隔的な指令に応答して開閉機構が作動し、開閉部材６が開く。開いた開閉部材６は、水の抵抗が大きい。そのため錘５の動揺を抑える安定化機構として機能する。その結果、錘５の位置が安定して、浮体の横揺れ安定性を向上することができる。

図７は、本発明の第４実施形態における錘５を示す。本実施形態の錘５も、第１実施形態と同様に浮体本体２から吊るされる。本実施形態において、各々の錘５に、水の抵抗を大きくする安定化構造が形成される。図７の例では、直方体の錘５に、板状のフィン７が取り付けられる。このフィン７によって錘５の水中での位置が安定する。他の例としては、錘５やフィン７に多数の貫通孔を形成する。波がその貫通孔に入射することにより、下流側に渦が形成されて波のエネルギーを抑えて、錘５の位置を安定させることができる。

１ 水面
２ 浮体本体
３、３−１〜３−３ ウインチ
４、４−１〜４−３ チェーン
５、５−１〜５−３ 錘
６ 開閉部材
７ フィン
１０−１、１０−２ 張り出し部材

Claims (4)

1. 水上に浮かぶ浮体本体と、
   前記浮体本体の右舷側に取り付けられ、右舷側錘を前記水の中に吊り下げる右舷側ウインチと、
   前記浮体本体の左舷側に取り付けられ、左舷側錘を前記水の中に吊り下げる左舷側ウインチと
   を具備する浮体。
2. 請求項１に記載された浮体であって、
   更に、前記右舷側錘を前記浮体本体から離れる方向に導く右舷側ガイドと、
   前記左舷側錘を前記浮体本体から離れる方向に導く左舷側ガイドと
   を具備する浮体。
3. 請求項１又は２に記載された浮体であって、
   前記右舷側錘と前記左舷側錘の各々は、水流に対する抵抗を増大する安定化機構を備える
   浮体。
4. 請求項３に記載された浮体であって、
   前記安定化機構は、前記水の中で下降するときに閉じ、前記水の中で停止したときに開くことが可能な傘状の開閉機構によって形成される
   浮体。

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