JP2014218866A - 縦型空気式防舷材 - Google Patents

Abstract

【課題】急激な接岸エネルギーの増大に対応できる縦型空気式防舷材を提供する。
【解決手段】下方の鏡部３に重錘１１が接続されて、内部空間に所定量のバラスト水Ｗが収容され、胴部２が内層ゴム４と外層ゴム７との間に複数の補強層５が積層されて構成され、積層されて上下に隣り合う補強層５どうしのコード６ａ、６ｂが交差して、筒軸方向に対して所定のコード角度Ａで配置され、それぞれの補強層５どうしの間に中間ゴム層８を介設するとともに、中立状態でコード角度Ａを１５°〜４５°に設定することにより、防舷材１の内部空間に空気注入装置１２から注入管１２ａを通じて追加の空気ａを注入すると、中間ゴム層８がせん断変形しつつコード角度Ａが静止角程度まで大きくなって胴部２が拡大、膨張して防舷材１のエネルギー吸収性能が迅速に増大する。
【選択図】図５

Description

本発明は、縦型空気式防舷材に関し、さらに詳しくは、急激な接岸エネルギーの増大に対応できる縦型空気式防舷材に関するものである。

空気式防舷材には、下方の鏡部に重錘が接続されるとともに、内部空間に所定量のバラスト水が収容された縦型空気式防舷材がある（例えば、特許文献１参照）。縦型空気式防舷材は、重錘および内部空間に収容されたバラスト水による鉛直下向きの力と防舷材の浮力とをバランスさせて姿勢の安定が維持される。

空気式防舷材は、一般的に円筒状の胴部の両端にボウル状の鏡部を備え、胴部は内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成されている。その補強層は多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、そのコードは筒軸方向に対して所定のコード角度で配置されている。積層されて上下に隣り合う補強層どうしのコードは交差して配置されている。従来、コード角度は、中立状態で静止角程度（５４°〜５５°）に設定されているので、空気式防舷材の内部に空気を注入して規定内圧にしても胴部の大きさ（長さおよび外径）は、それ程変化しない。

ところで、津波等によって係留船舶の急激な搖動が生じて、想定以上の接岸エネルギーが防舷材に負荷されて過剰圧縮されると、安全弁が開弁して内部空間の空気が外部に排出される。この際に、安全弁が開弁し続けると過度に空気が外部に排出されて、最悪の場合、浮力不足によって防舷材が沈んでしまう。一方、外部への空気の排出速度に対して防舷材が圧縮される速度が速すぎると、防舷材の内圧が急激に上昇して最悪の場合はバーストする危険性がある。そのため、急激な接岸エネルギーの増大に対応できる縦型空気式防舷材が望まれていた。

特開平１１−１１７２６１号公報

本発明の目的は、急激な接岸エネルギーの増大に対応できる縦型空気式防舷材を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の縦型空気式防舷材は、円筒状の胴部の両端に鏡部を備え、前記胴部は内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成され、前記補強層は多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、積層されて上下に隣り合う補強層どうしのコードが交差して筒軸方向に対して所定のコード角度で配置され、下側の鏡部に重錘が接続されるとともに、内部空間にバラスト水が収容された縦型空気式防舷材において、それぞれの補強層どうしの間に中間ゴム層が介設され、中立状態で前記コード角度が１５°〜４５°に設定され、前記内部空間に追加の空気を注入する空気注入装置が接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、それぞれの補強層どうしの間に、膨張させていない中立状態で中間ゴム層が介設されるとともに、積層されて上下に隣り合う補強層どうしのコードが交差して筒軸方向に対して１５°〜４５°のコード角度で配置されているので、中立状態の防舷材に空気注入装置によって追加の空気を注入すると、コード角度が安定な静止角まで大きくなろうとする。その際に、それぞれの中間ゴム層がせん断変形するので、コード角度が円滑に静止角程度にまで大きくなる。これにより、胴部が拡径して内部空間の容積が迅速に増大するので、エネルギー吸収性能が迅速かつ大幅に向上する。

また、追加の空気を内部空間に注入することにより内圧が上昇するので、この内圧上昇によってもエネルギー吸収性能が向上する。そのため、津波等によって係留船舶の急激な搖動が生じて急激に接岸エネルギーが増大しても、バーストすることなく十分に対応することが可能になる。

ここで、前記空気注入装置としては、例えば、内蔵電源作動または非電気作動の空気注入ボンベを用いる。このような空気注入ボンベであれば、外部電源を必要とせずに急速に防舷材の内部空間に空気を注入できるので、停電等の緊急事態であっても確実に防舷材の吸収エネルギーを大幅に向上させることが可能になる。

中立状態で前記中間ゴム層の厚さを例えば１ｍｍ〜５ｍｍにする。中間ゴム層が１ｍｍ未満であると、コード角度を円滑に静止角度程度まで大きくして胴部を拡径させることが困難になる。一方、中間ゴム層が５ｍｍ超であると防舷材の重量が過大になる。

前記中間ゴム層のゴムの１００％モジュラスが０．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａであると、安定的に胴部を十分に拡径させることができる。前記中間ゴム層のゴムの１００％モジュラスが０．５ＭＰａ未満であると、胴部を収縮させて縮径させるのに時間を要し、元の直径に戻らない可能性もある。一方、５．０ＭＰａ超では、拡径する際に中間ゴム層のせん断力が大きくなり変形し難くなって胴部を十分に拡径させ難くなる。

中立状態で前記中間ゴム層の厚さが外周側の中間ゴム層ほど厚くなっている仕様にすることもできる。胴部が拡径する際に、外側の中間ゴム層ほど大きなせん断変形が必要になることがあるので、この仕様によれば、一部の中間ゴム層に過大な負荷が生じることを防止するには有利になる。

本発明の縦型空気式防舷材の使用状態を例示する説明図である。 中立状態の図１の縦型空気式防舷材の胴部の補強層の状態を一部切欠いて例示する説明図である。 図２の鏡部の補強層の状態を例示する説明図である。 図２の縦型空気式防舷材の胴部の一部拡大断面図である。 胴部を拡径させた際の補強層の状態を一部切欠いて例示する説明図である。

以下、本発明の縦型空気式防舷材を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図３に例示するように本発明の縦型空気式防舷材１（以下、防舷材１という）は、円筒状の胴部２の両端にボウル状の鏡部３を備えている。それぞれの鏡部３には口金部９が設けられている。防舷材１の内部空間には所定量のバラスト水Ｗが収容されている。

上側の鏡部３の口金部９には安全弁１０が設けられ、この口金部９またはその周辺には圧力センサ１３が設けられている。安全弁１０は、防舷材１の内圧が予め設定されている上限圧力を超えた際に開弁して内部空間の空気ａを外部に排出して内圧を低減させる。圧力センサ１３は防舷材１の内圧を検知する。

上側の鏡部３の口金部９には、さらに、空気注入装置１２の注入管１２ａが接続されている。注入管１２ａはパイプやホース、或いはこれらの相当物であり、空気注入装置１２は通常停止していて、注入管１２ａは閉じられている。空気注入装置１２は、必要な時に防舷材１の内部空間に追加の空気ａを注入する。空気注入装置１２としては、例えば、内蔵電源作動または非電気作動の空気注入ボンベを用いる。

下側の鏡部３の口金部９には重錘１１が接続されている。また、それぞれの口金部９にはガイチェーン１４の一端部が接続されている。それぞれのガイチェーン１４の他端部は、アンカー等を介して岸壁１６に固定されている。

この防舷材１には、バラスト水Ｗと重錘１１によって鉛直下向きの力が加わり、この鉛直下向きの力と防舷材１の浮力とがバランスして防舷材１は両端の鏡部３を上下方向にした立った姿勢を維持している。

図４に例示するように、胴部２は内層ゴム４と外層ゴム７との間に複数の補強層５が積層されて構成されている。この実施形態では６層の補強層５（５ａ〜５ｆ）が積層されている。補強層５の積層数は、例えば６〜１２程度である。それぞれの補強層５どうしの間には中間ゴム層８（８ａ〜８ｅ）が介設されている。

それぞれの補強層５は、多数のコード６ａ（６ｂ）が平行に引き揃えられて形成されたコード層である。積層されて隣り合う補強層５どうしのコード６ａ、６ｂが交差して、胴部２の筒軸方向（筒軸心ＣＬ）に対して所定のコード角度Ａで配置されている。即ち、内周側第１層の補強層５ａ、第３層の補強層５ｃおよび第５層の補強層５ｅは同じ方向のコード角度Ａである。内周側第２層の補強層５ｂ、第４層の補強層５ｄおよび第６層の補強層５ｆは同じ方向のコード角度Ａであり、かつ、このコード角度Ａは補強層５ａ、５ｃ、５ｅとは反対の向きになっている。

コード６ａ、６ｂとしては、スチールコードや有機繊維コード等が用いられる。コード６ａ、６ｂの外径は、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

鏡部３は、内層ゴム４と外層ゴム７との間に複数の補強層が積層されて構成されている。放射状に延設されたコード６ｃで形成された補強層（コード層）と、円周方向に延設されたコード６ｄで形成された補強層（コード層）とが交互に積層されている。コード６ｃ、６ｄの仕様は、基本的に胴部２の補強層５のコード６ａ、６ｂと同じである。

本発明の防舷材１は、中立状態で、中間ゴム層８の厚さが１ｍｍ〜５ｍｍ、コード角度Ａが１５°〜４５°に設定されている。中立状態とは防舷材１の内部空間が通常使用時の規定内圧になっている状態である。規定内圧は、例えば５０ｋＰａ〜１００ｋＰａ程度である。

従来の空気式防舷材では、半径方向に隣り合う補強層どうしの間には両者を接着するためのごく薄い接着ゴムしか介在していない。本発明では、図４に例示するように、接着ゴムの他に特別に中間ゴム層８を介在させている。中間ゴム層８を形成するゴムとしては、例えば天然ゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等が用いられる。

内層ゴム４を形成するゴムとしては、例えば天然ゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム等が用いられる。外層ゴム７を形成するゴムとしては、例えば天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム等が用いられる。防舷材１が中立状態において、内層ゴム４の厚さは、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度、外層ゴム７の厚さは、例えば３ｍｍ〜１２ｍｍ程度である。

防舷材１を実際に設置場所に取付けて使用する場合は、口金部９に設置されたバルブを介して内部空間にバラスト水Ｗを注入するとともに、空気ａを注入する。空気ａを注入して規定内圧にした中立状態で、それぞれの補強層５のコード６ａ、６ｂのコード角度Ａは１５°〜４５°になる。この状態では空気注入装置１２は停止したままである。

防舷材１は通常、この中立状態で使用され、岸壁１６に係留される船舶１５が当接する。ここで、例えば、津波等によって、岸壁１６に係留されている船舶１５が急激に搖動して防舷材１が過剰に圧縮されると防舷材１の内圧が異常に上昇する。この際に、圧力センサ１３が基準圧力を超える内圧を検知すると、空気注入装置１２を作動させる構成になっている。基準圧力は、中立状態の規定圧力よりも所定圧力だけ高く設定された防舷材１がバーストしない圧力である。

空気注入装置１２が作動すると防舷材１の内部空間に追加の空気ａが即座に注入される。追加の空気ａの注入により、それぞれの補強層５のコード６ａ、６ｂのコード角度Ａが安定な静止角程度（５４°〜５５°）まで大きくなろうとする。その際に、中間ゴム層８が存在しているので、それぞれの中間ゴム層８が適度にせん断変形する。これにより、図５に例示するように、コード角度Ａが円滑に静止角程度まで変化するので、迅速に胴部２を大きく拡径させて膨張させることが可能になる。

例えば、追加の空気ａを注入して胴部２を最大に拡径、膨張させた状態で、防舷材１の内圧は例えば１５０ｋＰａ程度である。

中立状態のコード角度Ａが１５°未満では、コード角度Ａを静止角程度に大きくするには中間ゴム層８に過大なせん断応力が生じて好ましくない。一方、コード角度Ａが４５°超では、中立状態から追加の空気ａを注入した際の胴部２の拡径具合が小さくなる。そのため、中立状態でコード角度Ａを１５°〜４５°に設定している。

上記のように防舷材１が過剰圧縮された際に、胴部２が拡径して内部空間の容積が迅速に増大して許容圧縮量が増加する。そのため、防舷材１のエネルギー吸収性能が迅速かつ大幅に向上する。また、追加の空気ａを内部空間に注入することにより内圧が上昇するので、この内圧上昇によっても防舷材１のエネルギー吸収性能が向上する。したがって、係留している船舶１５に急激な搖動が生じて接岸エネルギーが急激に増大しても、防舷材１はバーストすることなく十分に対応することが可能になる。

尚、防舷材１の内圧がさらに上昇して上限内圧を超えた際には、安全弁１０が開弁して、内部空間の空気ａを外部に排出して内圧を低減させる。空気ａを外部に排出し続けて防舷材１の内圧が下限内圧以下になった場合は、圧力センサ１３がこれを検知し、空気注入装置１２を作動させて追加の空気ａを内部空間に注入して規定内圧にする。

空気注入装置１２として、内蔵電源で作動する空気注入ボンベまたは非電気作動（機械式に開弁作動する）の空気注入ボンベを用いると、外部電源を必要とせずに急速に防舷材１の内部空間に追加の空気ａを注入できる。そのため、停電等の緊急事態であっても確実に防舷材１の吸収エネルギーを大幅に向上させることが可能になる。

この実施形態のように、防舷材１の上下端部をそれぞれガイチェーン１４によって岸壁１６に保持することにより、防舷材１が不用意に流されることを防止できる。

中間ゴム層８の厚さが１ｍｍ未満では胴部２を拡径させる際に十分にせん断変形させ難く、５ｍｍ超では防舷材１の重量が過大になる。そのため、中間ゴム層８の厚さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下にするのが好ましい。

中間ゴム層８を形成するゴムの１００％モジュラスは０．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａであることがより好ましい。中間ゴム層８の１００％モジュラスが０．５ＭＰａ未満では、胴部２を収縮させて縮径させるのに時間を要し、元の直径に戻らない可能性もある。一方、５．０ＭＰａ超では、胴部２を拡径させる際に中間ゴム層８のせん断力が大きくなり変形し難くなって十分に拡径させ難くなる。

この実施形態では、中立状態において、すべての中間ゴム層８の厚さが同じになっているが、中間ゴム層８の厚さが外周側の中間ゴム層８ほど厚い仕様にすることもできる。胴部２が拡径する際に、外側の中間ゴム層８ほど大きなせん断変形が必要になることがあるので、この仕様によれば、胴部２を拡径させた際に一部の中間ゴム層８に過大な負荷が生じることを防止するには有利になる。

１ 空気式防舷材
２ 胴部
３ 鏡部
４ 内層ゴム
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ 補強層
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ コード
７ 外層ゴム
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ 中間ゴム層
９ 口金部
１０ 安全弁
１１ 重錘
１２ 空気注入装置
１２ａ 注入管
１３ 圧力センサ
１４ ガイチェーン
１５ 船舶
１６ 岸壁
Ｗ バラスト水

Claims (5)

1. 円筒状の胴部の両端に鏡部を備え、前記胴部は内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成され、前記補強層は多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、積層されて上下に隣り合う補強層どうしのコードが交差して筒軸方向に対して所定のコード角度で配置され、下側の鏡部に重錘が接続されるとともに、内部空間にバラスト水が収容された縦型空気式防舷材において、それぞれの補強層どうしの間に中間ゴム層が介設され、中立状態で前記コード角度が１５°〜４５°に設定され、前記内部空間に追加の空気を注入する空気注入装置が接続されていることを特徴とする縦型空気式防舷材。
2. 前記空気注入装置が内蔵電源作動または非電気作動の空気注入ボンベである請求項１に記載の縦型空気式防舷材。
3. 中立状態で前記中間ゴム層の厚さが１ｍｍ〜５ｍｍである請求項１または２に記載の縦型空気式防舷材。
4. 前記中間ゴム層のゴムの１００％モジュラスが０．５ＭＰａ〜５．０ＭＰａである請求項１〜３のいずれかに記載の縦型空気式防舷材。
5. 中立状態で前記中間ゴム層の厚さが外周側の中間ゴム層ほど厚くなっている請求項１〜４のいずれかに記載の縦型空気式防舷材。

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