JP2015102142A - 衝撃吸収構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 接舷時の衝撃を緩和する、耐久性が向上した衝撃吸収構造体を提供する。【解決手段】 衝撃吸収構造体１１は、中央開口を有するドーナツ形状の弾性体よりなり、その中心軸から放射状の断面が、外方に位置し開口１６が形成されたベース部１７とベース部１７の両端に内方に向かって接続する一対の側壁部１８、１９からなる保護材１３と、開口１６及び中央開口を通して配置され、保護材１３を保持するロープ２１と、開口１６の近傍であってベース部１７の内面と側壁部１８、１９の各々の内面とによって構成される空間に配置され、外力によって側壁部１８、１９の各々同士が接近しようとする変形を抑制する補強材２４とを備えている。これにより、接舷時の衝撃による外力を受けた際にも、衝撃吸収構造体１１の開口１６の変形が押えられるため、ロープ２１を介しての開口１６からの破断が生じにくくなり、耐久性が向上する。【選択図】 図２

Description

この発明は衝撃吸収構造体に関し、特に接舷時の衝撃を緩和するための衝撃吸収構造体に関するものである。

接舷時の衝撃を緩和するために、タグボート等の船舶に衝撃吸収構造体が取り付けられることがある。

図７は船舶に取り付けられた従来の衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した斜視図であり、図８は図７で示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩラインの拡大断面図である。

これらの図を参照して、衝撃吸収構造体６１は、図示しないホイールが取り外された自動車用タイヤ６３と、タイヤ６３を保持するナイロン製のロープ７１とを中心として構成されている。タイヤ６３は中央開口６４を有しており、タイヤ６３の中心軸から放射状の断面、すなわち図８で示した断面は、外方に位置し円形形状の開口６６が形成されたベース部（トレッド）６７と、ベース部６７の両端に内方に向かって接続する一対の側壁部（サイドウォール）６８、６９とからなる。タイヤ６３は、開口６６と中央開口６４を通して配置されたロープ７１によって、防舷材７４を介して船舶７３の固定部７５に固定されている。

図９は図７で示した従来の衝撃吸収構造体が取り付けられたタグボート等の船舶をタンカー等の大型船舶に接舷する前の衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した正面図であり、図１０は図９に対応した図であって、接舷後の衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した正面図である。

これらの図を参照して、図９で示した矢印方向から大型船舶７７に対して船舶７３を接舷する。すると、図１０で示したように、接舷によってタイヤ６３は軸方向に平行な圧縮力を受けて変形し、これにより接舷時の衝撃が緩和される。

図１１は図９及び図１０に対応した図であって、接舷によりタイヤの軸方向に平行な圧縮力を受ける前後での、衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した平面図である。

図を参照して、図１１の（１）は圧縮力を受ける前の衝撃吸収構造体６１を示し、同図の（２）は圧縮力を受けた後の衝撃吸収構造体６１の変化状態を示している。

まず図１１の（１）で示したように、圧縮力を受ける前では、タイヤ６３の開口６６は円形形状となっている。ところがタイヤ６３が圧縮力を受けると、同図の（２）で示したように、圧縮力は開口６６にも伝達するため、開口６６は長円形状に変形する。更に、タイヤ６３が圧縮された状態で、例えば船舶７３（図１０参照）が同図の（２）で示す矢印方向に移動すると、それに伴いロープ７１は開口６６の長手方向端部側に移動し、その部分に荷重が集中するため、ロープ７１を介しての開口６６からの破断が生じやすくなり、タイヤ６３の耐久性は低下してしまう。この場合、衝撃吸収構造体６１として十分な効果を得るには、タイヤ６３の大部分が破損していなくてもタイヤ６３を新しいものと交換しなければならず、非効率的・非経済的である。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、連結材を介しての開口からの破断が生じにくく、耐久性が向上した衝撃吸収構造体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、接舷時の衝撃を緩和するための衝撃吸収構造体であって、中央開口を有するドーナツ形状の弾性体よりなり、その中心軸から放射状の断面が、外方に位置し開口が形成されたベース部とベース部の両端に内方に向かって接続する一対の側壁部とからなる保護材と、開口及び中央開口を通して配置され、保護材を保持するロープ状の連結材と、開口の近傍であってベース部の内面と側壁部の各々の内面とによって構成される空間に配置され、外力によって側壁部の各々同士が接近しようとする変形を抑制する補強材とを備えたものである。

このように構成すると、外力を受けた際の開口の変形が抑えられる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、補強材は、筒形状を有する弾性体よりなり、連結材が内部を挿通するように配置されるものである。

このように構成すると、補強材の脱落の虞がない。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、開口は円形形状を有し、補強材は、その外径が開口の直径より大きい円筒形状に形成され、補強材の内方側において連結材に対して配置され、補強材の内方側への移動を阻止する拘束材を更に備えたものである。

このように構成すると、補強材が不用意に移動しない。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成において、拘束材は、連結材が挿通できる開口を有すると共に、その外径が少なくとも補強材の内径より大きい円板形状の固定材と、連結材に形成され、固定材の内方側に位置し、固定材の前記開口を通過しない大きさの結び目とを含むものである。

このように構成すると、連結材をベース部から引き出すと、補強材が空間の位置に移動し固定される。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明の構成において、保護材の軸方向に平行な圧縮力に対する補強材の圧縮特性は、変位量と反力との関係を示す曲線が定反力域を有するものである。

このように構成すると、接舷対象に与える反力を一定以下の大きさにできる補強材の変形の範囲が拡大する。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明の構成において、保護材は、ホイールが取り外された自動車用タイヤを含むものである。

このように構成すると、古タイヤ等を有効活用できる。

以上説明したように、請求項１記載の発明は、外力を受けた際の開口の変形が抑えられるため、連結材を介しての開口からの破断が生じにくくなり、耐久性が向上する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、補強材の脱落の虞がないため、信頼性が向上する。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、補強材が不用意に移動しないため、信頼性がより向上する。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の効果に加えて、連結材をベース部から引き出すと、補強材が空間の位置に移動し固定されるため、補強材の取付が効率化する。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明の効果に加えて、接舷対象に与える反力を一定以下の大きさにできる補強材の変形の範囲が拡大するため、接舷対象の損傷の可能性を低減する。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、古タイヤ等を有効活用できるため、更にコストが低減される。

この発明の第１の実施の形態による衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した斜視図である。 図１で示したＩＩ−ＩＩラインの拡大断面図である。 図１で示した補強材の外観形状を概略的に示した斜視図である。 接舷により保護材の軸方向に平行な圧縮力を受ける前後での、第１の実施の形態に係る衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した平面図である。 接舷により保護材の軸方向に平行な圧縮力を受ける前後での、第１の実施の形態に係る衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した断面図である。 この発明の第２の実施の形態による衝撃吸収構造体が備える補強材の変位量−反力特性曲線である。 船舶に取り付けられた従来の衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した斜視図である。 図７で示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩラインの拡大断面図である。 図７で示した従来の衝撃吸収構造体が取り付けられたタグボート等の船舶をタンカー等の大型船舶に接舷する前の衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した正面図である。 図９に対応した図であって、接舷後の衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した正面図である。 図９及び図１０に対応した図であって、接舷によりタイヤの軸方向に平行な圧縮力を受ける前後での、衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した平面図である。

図１はこの発明の第１の実施の形態による衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した斜視図であり、図２は図１で示したＩＩ−ＩＩラインの拡大断面図である。

これらの図を参照して、衝撃吸収構造体１１は、中央開口１４を有するドーナツ形状の弾性体よりなり、その中心軸から放射状の断面は、図２で示すように、外方に位置し円形形状の開口１６が形成されたベース部１７と、ベース部１７の両端に内方に向かって接続する一対の側壁部１８、１９とからなる保護材１３と、開口１６及び中央開口１４を通して配置され、保護材１３を保持するナイロン製のロープ２１と、開口１６の近傍であってベース部１７の内面と側壁部１８、１９の各々の内面とによって構成される空間に配置された、筒形状を有する弾性体よりなる補強材２４とを中心として構成されている。尚、本実施の形態では、保護材１３としてホイールが取り外された使用後の自動車用タイヤを使用することで、保護材１３の耐久性を向上させると共に衝撃吸収構造体１１の製造コストを低減している。

ここで、図２で示したように、補強材２４の外径をｄ_１、衝撃吸収構造体１１の開口１６の直径をｄ_２とすると、本実施の形態では、ｄ_１はｄ_２よりも大きくなるように設定されている。尚、このように設定したことによる効果については後述する。衝撃吸収構造体１１は、ロープ２１によって、防舷材７４を介して船舶７３の固定部７５に固定されている。

図３は図１で示した補強材の外観形状を概略的に示した斜視図である。

図を参照して、補強材２４は、円筒形状を有する弾性体よりなり、外力によって保護材１３の側壁部１８、１９（図２参照）の各々同士が接近しようとする変形を抑制するように構成されている。尚、本実施の形態では、更に、補強材２４の内方側においてロープ２１に対して配置され、補強材２４の内方側への移動を阻止する拘束材２８が備えられている。

拘束材２８は、円板形状の固定材２９と、ロープ２１に形成され、固定材２９の内方側に位置し、固定材２９の開口３０を通過しない大きさの結び目３１とを含んでいる。ここで、図３で示したように、補強材２４の内径をｄ_Ａ、拘束材２８の外径をｄ_Ｂとすると、ｄ_Ｂは少なくともｄ_Ａより大きくなるように設定されている。尚、このように設定したことによる効果については後述する。

図４は接舷により保護材の軸方向に平行な圧縮力を受ける前後での、第１の実施の形態に係る衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した平面図であり、図５は接舷により保護材の軸方向に平行な圧縮力を受ける前後での、第１の実施の形態に係る衝撃吸収構造体の外観形状を概略的に示した断面図である。

これらの図を参照して、図４の（１）及び図５の（１）はそれぞれ、圧縮力を受ける前の衝撃吸収構造体１１を示し、図４の（２）及び図５の（２）はそれぞれ、圧縮力を受けた後の衝撃吸収構造体１１を示している。

まず図４の（１）及び図５の（１）で示したように、衝撃吸収構造体１１が圧縮力を受ける前では、衝撃吸収構造体１１の開口１６は円形形状であり、このときの保護材１３の軸方向の最大幅は図５の（１）で示したようにＷ_１である。

そして本実施の形態では、図４の（１）及び図５の（１）で示した状態から、衝撃吸収構造体１１が圧縮力を受けても、図４の（２）及び図５の（２）で示したように、補強材２４によって外力、即ち圧縮力による側壁部１８、１９の各々同士が接近しようとする変形が抑制されるため、圧縮力を受けた際の開口１６の変形が抑えられる。又、船舶７３（図１参照）が図４の（２）で示す矢印方向に移動することでロープ２１が移動しても、開口１６の変形が抑えられることで保護材１３の自由度が減少しているため、ロープ２１を介しての開口１６からの破断が生じにくくなり、耐久性が向上する。

尚、圧縮力を受けることで保護材１３の軸方向の最大幅は図５の（１）で示したＷ_１からＷ_２に減少するが、補強材２４が設けられていることにより、保護材１３のこれ以上の変形がかなり抑制される。

又、補強材２４の外径ｄ_１（図２参照）は保護材１３の開口１６の直径ｄ_２（図２参照）よりも大きくなるように設定されると共に、更に拘束材２８を備えていることによって、補強材２４が不用意に移動しないため、信頼性がより向上する。

更に、補強材２４の内径をｄ_Ａ（図３参照）、拘束材２８の外径をｄ_Ｂ（図３参照）とすると、ｄ_Ｂは少なくともｄ_Ａより大きくなるように設定されていると共に、拘束材２８が固定材２９と結び目３１とを含むことにより、ロープ２１をベース部１７から引き出すように力を加えると、補強材２４がベース部１７と固定材２９とによって挟まれる空間の位置に移動し固定されるため、補強材２４の取付が効率化する。

図６はこの発明の第２の実施の形態による衝撃吸収構造体が備える補強材の変位量−反力特性曲線である。

この発明の第２の実施の形態による衝撃吸収構造体（図示せず）は、後述するような特定の圧縮特性を有する特定形状の補強材（図示せず）を備えている。尚、他の構成については第１の実施の形態と同様であるのでここでの説明は繰り返さない。

本実施の形態に係る補強材は、具体的には、特定形状を有する弾性体よりなり、圧縮力を受けると、まず圧縮力に対して反力を生じるが、最終的に圧縮力に抗しきれなくなった段階で座屈する。次にその全体がほぼ隙間なく押しつぶされて変形した後、更に１つの弾性体の塊となって圧縮変形する。

尚、図６における補強材の変位量−反力特性曲線では、上述の補強材の変形の経過を、圧縮による補強材の変位量と、その際に補強材に生ずる反力とで示している。

図６を参照して、圧縮力を受ける前の補強材の平常状態から、補強材が座屈する直前までが、図６で説明すると原点Ｏから極大点Ａまでに相当する。この間は、圧縮力を受けることによって屈曲された補強材が元に戻ろうとする反力を生じるため、反力が上昇する。

ところが、補強材は、座屈すると上記の反力をほとんど失うために、その全体が押しつぶされた状態となるまでの間、補強材の反力は低下する。即ち、極大点Ａから極小点Ｃまでの経過をたどる。そして完全に押しつぶされた状態となると、今度は、補強材の全体が上述のように１つの弾性体の塊として挙動するため、再び大きな反力を生じる。すなわち、極小点Ｃから後は、点Ｂを経由して反力が一方的に上昇することになる。

このような特性曲線を持つ補強材を実際に使用するに当たって、その使用可能な範囲は、通常、原点Ｏから、Ｃ点以降再び反力が増加に応じて、極大点Ａと同じ反力値を示すＢ点までとなる。これを変位量で言えば、原点Ｏから変位量Ｄまでの範囲に規制すれば良いことになる。このように規制するのは、変位量Ｄ以降では、反力が大きくなり過ぎて、接舷対象を損傷する等の問題を生ずる虞があるからである。

そこで、図６で示したように反力がＸより大きい場合に接舷対象を損傷する虞がある場合、本実施の形態では、保護材の軸方向に平行な圧縮力に対する補強材の圧縮特性は、図６で示す特性曲線において、原点Ｏを通る横軸と、点Ｂを通る縦軸とで仕切られた領域の面積Ｓ_１に相当する吸収エネルギー量を発揮する定反力域を有するように設定されている。これにより、接舷対象に与える反力を一定以下の大きさにできる補強材の変形の範囲が拡大するため、第１の実施の形態と比較して、接舷対象の損傷の可能性を低減することができる。

尚、上記の各実施の形態では、衝撃吸収構造体は防舷材を介して船舶に取り付ける構成としたが、船舶に直接取り付けられる構成としても良い。又、衝撃吸収構造体を船舶以外に取り付ける構成としても良い。

又、上記の各実施の形態では、保護材及び保護材の開口、並びに補強材はそれぞれ特定形状に構成されているが、これらは他の形状であっても良い。

更に、上記の各実施の形態では、補強材は、ロープが内部を挿通する配置としたが、その他の配置であっても良い。

更に、上記の各実施の形態では、拘束材を備えた構成としたが、拘束材を備えなくても補強材を所定の位置に配置すれば本発明と同様の効果が得られる。

更に、上記の各実施の形態では、拘束材は特定形状に構成されているが、他の形状であっても良い。

更に、上記の各実施の形態では、ロープ状の連結材としてロープを用いると共にロープの結び目を含む構成としているが、ロープ状の連結材はワイヤやチェーン等であっても良い。又、チェーンとする場合には、ロープの結び目の代わりに例えばシャックルを使用しても良い。

更に、上記の各実施の形態では、保護材に設けられた開口は１つであるが、開口を複数設けると共に連結材も複数設け、各々の開口の近傍であってベース部の内面と側壁部の各々の内面とによって構成される空間に、複数の補強材を備えた構成としても良い。

更に、上記の各実施の形態では、保護材を自動車用タイヤとしているが、同様の断面形状を有する航空機用タイヤ等であっても良い。

更に、上記の第２の実施の形態では、補強材は、特定の圧縮特性を有しているが、外力によって側壁部の各々同士が接近しようとする変形を抑制できるのであれば、他の圧縮特性を有するものであっても良い。

１１…衝撃吸収構造体
１３…保護材
１４…中央開口
１６…開口
１７…ベース部
１８，１９…側壁部
２８…拘束材
２９…固定材
３１…結び目
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (6)

1. 接舷時の衝撃を緩和するための衝撃吸収構造体であって、
   中央開口を有するドーナツ形状の弾性体よりなり、その中心軸から放射状の断面が、外方に位置し開口が形成されたベース部と前記ベース部の両端に内方に向かって接続する一対の側壁部とからなる保護材と、
   前記開口及び前記中央開口を通して配置され、前記保護材を保持するロープ状の連結材と、
   前記開口の近傍であって前記ベース部の内面と前記側壁部の各々の内面とによって構成される空間に配置され、外力によって前記側壁部の各々同士が接近しようとする変形を抑制する補強材とを備えた、衝撃吸収構造体。
2. 前記補強材は、筒形状を有する弾性体よりなり、前記連結材が内部を挿通するように配置される、請求項１記載の衝撃吸収構造体。
3. 前記開口は円形形状を有し、
   前記補強材は、その外径が前記開口の直径より大きい円筒形状に形成され、
   前記補強材の内方側において前記連結材に対して配置され、前記補強材の内方側への移動を阻止する拘束材を更に備えた、請求項２記載の衝撃吸収構造体。
4. 前記拘束材は、
   前記連結材が挿通できる開口を有すると共に、その外径が少なくとも前記補強材の内径より大きい円板形状の固定材と、
   前記連結材に形成され、前記固定材の内方側に位置し、前記固定材の前記開口を通過しない大きさの結び目とを含む、請求項３記載の衝撃吸収構造体。
5. 前記保護材の軸方向に平行な圧縮力に対する前記補強材の圧縮特性は、変位量と反力との関係を示す曲線が定反力域を有する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。
6. 前記保護材は、ホイールが取り外された自動車用タイヤを含む、請求項１から請求項５のいずれかに記載の衝撃吸収構造体。

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