JP3182855B2

JP3182855B2 - 海洋作業船

Info

Publication number: JP3182855B2
Application number: JP08402292A
Authority: JP
Inventors: 憲一井上; 結花北小路
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH05278676A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海上を航行し、任意の
場所で停泊して定置される海洋作業船に係り、特に、航
行時には航行性能が高く、停泊時にはその排水量に比べ
て動揺が小さく安定性が高い海洋作業船に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、海洋開発の推進が計られ、このた
めの海中、海底の調査が世界各海洋で行われ様々の海洋
作業船が稼働するようになった。これに伴い海洋作業船
の性能の向上などの要求が高まってきている。また、こ
のような性能の高い海洋作業船の派遣が必要とされる海
域は拡がる傾向にある。

【０００３】従来、こうした海中、海底の調査や気象の
定点観測などに用いられる定点観測船等の海洋作業船
は、海上の目的地点に比較的長期間に亘って停泊させて
定置され、ここで観測、調査等が行われる。このよう
に、海洋作業船は、恒久的に定置されるわけではない
が、比較的長期間に亘って定置される。この期間中に
は、嵐などのために波浪が激しくなることもあるが、避
難しなければならないような場合を除いて、ある程度の
波浪中では作業が行われる。とりわけ、深い海底を掘削
するような場合、作業が長時間になると共に頻繁に作業
を中断することができないので、多少の荒い波浪中でも
作業が続けられる。このため海洋作業船には、通常の船
舶に比べて安定に停泊できることが要求される。

【０００４】他方、海洋作業船は、自力で航行するか或
いは曳航されて目的地点に赴く。目的地点への移動を効
率よくするためには、推進力を備えて自力で航行できる
ようにして、曳航船を不要にすることが好ましい。ま
た、自力で航行する場合でも曳航される場合でも、航行
速度が速い、機動性に富むなどの航行性能が高い方が移
動の効率がよい。

【０００５】従来、一般に海洋作業船には、図４（ａ）
及び図４（ｂ）に示すような二つの船型のどちらかが採
用されている。図４（ａ）の海洋作業船ａは、単一の胴
体からなり、船型が通常の舟形、即ち前後方向に長軸を
有し左右両舷から船底にかけてその横断面が略Ｕ字状に
形成され、甲板上に観測設備、荷役設備等が艤装されて
いる。この型の海洋作業船は推進力を備えて自力で航行
できる。一方、図４（ｂ）のセミサブ型と呼ばれる海洋
作業船ｂは、複数の船体或いは浮体ｃを配列し、各船体
或いは浮体ｃ上に橋脚ｄを立ち上げて設け、これらの橋
脚ｄ間に梁ｅを掛け渡して櫓を組み、櫓の上に観測設
備、荷役設備等を設置して構成されている。この型の海
洋作業船ｂは、航行時には船体部分ｃが海上にあり、停
泊時にはバラスト調整により、船体部分ｃは海中に没
し、橋脚ｄから上が海面に出るようにして用いられる。
この型の海洋作業船には推進力を備えていない場合もあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の二つの船型は、
相反する長所、短所を有している。

【０００７】図４（ａ）の海洋作業船は、船型が通常の
舟形に形成されているので、一般の船舶と同様の航行性
能を有している。即ち、航行速度が速く、機動性に富
む。反面、波浪に対する安定性もやはり一般の船舶と同
程度である。したがって、停泊時の動揺が大きく、激し
い波浪の時には、船上での作業性に問題がある。

【０００８】逆に、図４（ｂ）の海洋作業船は、複数の
船体或いは浮体間に掛け渡して櫓を組んだ構造であり、
船幅が広く安定であると共に停泊時に船体部分が海中に
没するため、波浪を橋脚部で受けるので波浪の影響を受
けにくい。したがって、停泊時の動揺が小さく、荒い波
浪の時でも作業性を損なわない。反面、船型が高速航行
に適しておらず、一般の船舶に比べて航行性能が劣る。
また、推進力を備えていない場合には、移動には曳航船
が必要になる。即ち、航行速度が遅く、機動性に欠け
る。このように航行速度が遅く機動性に欠けることは、
近年のように派遣海域が広くなると、大きな欠点とな
る。

【０００９】このように、従来の二つの船型の海洋作業
船には、航行時の航行性能と停泊時の安定性という互い
に矛盾し合う問題があった。

【００１０】他方、一般に船舶の安定性は、船体が大き
く排水量が大きい船舶ほど向上するので、図４（ａ）の
海洋作業船を大型化して安定性を得ることもできる。し
かし、必要以上に排水量を大きくすることは、経済性の
面から好ましくない。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、航行時には航行性能が高く、停泊時にはその排水量
に比べて動揺が小さく安定性が高い海洋作業船を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、海洋作業船の喫水線下の両舷側部に、船首
側から船尾側に亘り舷側部の外方に向けて延出された上
下に所定の厚さを有する張出部を設けて水面に近い位置
から水面に臨む外板面と外板面より深い位置より水底に
臨む静圧面とを形成すると共にこれら張出部が船底部よ
り下方に延出されて船底部下に船体の動揺に随伴して動
揺する傾向がある水域を形成するように構成したもので
ある。

【００１３】

【作用】船体の動揺にはその方向による区別として、船
体全体の上下方向の動揺を示す上下揺れ、船首船尾方向
の軸の周りの動揺を示す横揺れ、船央部を横断する軸の
周りの動揺を示す縦揺れなどがある。

【００１４】船体の動揺の大きさは、船体の形状、大き
さ等と関連していると共に波の周期とも関連している。
そこで、船体の動揺特性は、波の周期に対応づけて表さ
れる。そして、どのような船体にあっても動揺の大きい
波の周期が船体固有に存在する。また、海の状態が荒れ
ているときには波の周期が大きくなる傾向がある。従っ
て、産業利用上、船体の安定を図るためには、通常使用
される条件下での波の周期の範囲内で動揺が小さいこと
を目指せばよい。反面、嵐等の悪天候がもたらす、比較
的大きな波の周期については、このような悪条件下では
海洋作業船は避難することになり、作業時の安定性とは
無関係なので、特に考慮する必要はない。

【００１５】また、動揺の原因となる波について観測す
ると、充分に深い海の波における水の動きは、その軌跡
が略上下方向に直径を有する円に近いループを描くよう
に、円運動をすることが知られている。この円運動の振
幅の大きさは、表層部で大きく、深いところにいくほど
小さくなる。この変化は、深さに対して指数関数的に表
れるので、水面近くとそこからやや離れたところとで
は、振幅の大きさに大きな違いが見られる。従って、水
上あるいは水中に浮遊する物体は、このような水の動き
の影響を受けて、水面近くでは動揺が大きく、やや深い
ところでは動揺がほとんどない。

【００１６】本発明は、上記のような知見に基づいて、
主に波の周期の小さい領域で船体の動揺を抑制するもの
であり、また、水の動きの力を利用して、船体の動揺、
とりわけ上下揺れを抑制するように構成するものであ
る。ここでは、水の動圧のうち上下方向の成分が利用さ
れるので、以下水の動圧は、上下方向の成分についての
み記述される。

【００１７】本発明の構成により、張出部はその上面側
が比較的水面に近く位置されるので、波浪による比較的
大きい水の動圧を受ける。一方、張出部の下面側は水面
からやや離れているので、受ける水の動圧は小さく、そ
の代わり主に静圧を受けることになる。この静圧は、船
舶の排水量に対応して浮力をもたらすものである。従っ
て、本発明による船体にあっては、同じ排水量の通常の
形状の船体に比べて、上記静圧は略同じで、且つ張出部
が受ける水の動圧が付加されていることになる。この水
の動圧は船体に上下方向の力を及ぼす。波による水面の
水位変化がもたらす静圧の変動量と水の動圧とが逆向き
である時、船体に作用する上下方向の力が減少すること
になる。従って、このような波の周期の領域では、上下
揺れの小さい動揺特性が得られる。

【００１８】一方、船体の表面の近傍を取り巻く水は、
船体の運動に随伴されて運動する傾向があり、これをそ
の船舶の付加水量として見なすことができる。上記張出
部と船底部とにより区画されるコ字状の水域にある水は
この付加水量となり、船体の動揺に随伴してあたかも船
体の一部であるかのように動揺する。即ち、上記コ字状
の水域は船体の側から見て、静止水域を形成する。そこ
で、上記動揺特性は、両張出部の底面を結ぶ面を船底と
し上記静止水域に相応する空間を船体内に有するよう
な、見掛上の船体が示す動揺特性に近似されることにな
る。この見掛上の船体は、張出部のない通常の船体に比
べて、喫水線下に張出部を形成した分だけ排水量の増加
が見込まれる。ところが、本発明の船体構造にあって
は、この静止水域が船体外にあるため、張出部による排
水量の増加が、静止水域の体積で相殺されるので、上記
見掛上の船体の排水量に比べて排水量が少なく、従来の
船体の排水量に近い。即ち、排水量を増加させることな
く、排水量の大きな船体に匹敵する安定な動揺特性が得
られる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００２０】図１に示されるように、本発明に係る海洋
作業船１は、船底部２と左右両舷３とからなる船体外殻
４を有し、船首５側から船尾６側に亘って、船体外殻４
が、左右両舷の上辺部７より下方に延出されて左右両舷
側部８を形成し、喫水線Ｓ下で外方に張出されて水面に
臨む外板面９を形成し、そこから下方に所定の長さ延出
されて張出部１１の側部１２を形成し、さらに内方に折
り返されて上記外板面９の反対側に水底に臨む静圧面１
０を形成し、左右両舷３より内側で立ち上げられ、そこ
から内方に延出されて閉じ合わされて上記静圧面１０よ
り高い位置に船底２を形成している。このような船体外
殻構造であるので、張出部１１は、喫水線Ｓ下に位置さ
れ、所定の厚さを有し且つ所定の距離両舷側部より外方
に延出されていることになる。また、張出部１１が船底
部２より下方に延出されていることになり、船底部２下
に張出部１１と船底部２とに囲まれたコ字状の静止水域
１３が形成されている。

【００２１】図２は、船体を長軸方向に１０等分し、船
尾を０として船首側へ順に番号付けし、さらにその中間
点に０．５を加えた番号を与えて、これらの番号の位置
での横断面の輪郭を示した図である。図２で右半分に
は、０〜５まで即ち船尾側が、左半分には５〜９．５ま
での船首側が描かれている。この図によれば、張出部１
１は、船尾側から船首側まで略一様の断面を呈している
ことが分かる。従って、この実施例では、左右両舷側部
８から張出部１１までの距離は必ずしも一定ではなく、
例えば図で０．９の位置では、広い外板面９を形成して
いる。図２のハッチング部分は、上記静止水域１３を示
しており、船体外殻４の外部である。

【００２２】海洋作業船１は、図示されないが自航すべ
く推進器を有する。

【００２３】次に実施例の作用を述べる。

【００２４】海洋作業船１は、通常の船舶に比べて張出
部１１が付加された形状を有しているが、張出部１１が
喫水線下にあること及び船尾から船首まで略一様の断面
を呈していることから、推進時に受ける抵抗の増加は少
なく、その航行性能は、通常の船舶に準じ、セミサブ型
より遥かに優れている。

【００２５】波のある海においては、水は円運動し、こ
の水の運動の力は外板面９に加わることになる。一方、
静圧面１０は、外板面９より所定の距離を隔てており、
このため静圧面１０の下方での水の運動は、上記外板面
９側に比べて小さい。従って、水の運動が海洋作業船１
に及ぼす力は、外板面９の力が優勢となる。今、波によ
る水位変化による静圧の変化とこの外板面９が受ける水
の動圧とが逆向きである時、船体に作用する上下方向の
力が減少することになる。従って、このような波の周期
の領域では、上下揺れの小さい動揺特性が得られる。

【００２６】この時、静止水域１３は、船体の動揺に随
伴して動揺する。上記上下揺れの小さい動揺特性は、両
張出部１１の底面（静圧面１０）を結ぶ面を船底とし静
止水域１３に相応する空間を船体内に有するような、見
掛上の船体が示す動揺特性に近似されることになる。こ
の見掛上の船体は、張出部１１のない通常の船体に比べ
て、喫水線Ｓ下に張出部１１を形成した分だけ排水量の
増加が見込まれる。ところが、本発明の船体構造にあっ
ては、この静止水域１３が船体外にあるため、張出部１
１による排水量の増加が静止水域１３の体積で相殺さ
れ、排水量が上記見掛上の船体の排水量に比べて少な
く、従来の船体の排水量に近い。即ち、排水量を増加さ
せることなく、排水量の大きな船体に匹敵する安定な動
揺特性が得られたことになる。

【００２７】次に、コンピュータを用いた実寸大の船体
の動揺特性の計算結果を図３（ａ）、（ｂ）に示す。こ
こで、海洋作業船１の各寸法は、満載排水量２６，５０
０ｔ、喫水線での船長１６５ｍ、船幅２７ｍ、喫水線か
ら静圧面までの高さ７．９ｍである。張出部の高さは４
ｍ、張出部から船底への段差は２．２ｍ、左右張出部先
端間の幅は３７ｍである。この海洋作業船１に正弦波の
波を与えた時の上下揺れの振幅を求めた。この上下揺れ
の振幅を、波の振幅を一定にして周期を変えて求め、グ
ラフにプロットした。

【００２８】図３（ａ）、（ｂ）に示されたグラフは、
ともに横軸が波の周期（１マス２秒）、縦軸が上下揺れ
の大きさを示している。ただし、上下揺れの大きさは波
の振幅に対する比で表されている。

【００２９】図３（ａ）は、船体の側面に直角な方向に
波が進行する横波を与えた場合の結果を示している。図
で細い折れ線は、同程度の大きさの通常型の船舶での計
算結果であり、太い折れ線が、本発明に係る海洋作業船
１での結果である。図示されるように、通常型の船舶で
は周期が５秒を越えると上下揺れが大きくなり始め、約
７．５秒以上では波の振幅を上回ってしまう。一方、本
発明に係る海洋作業船１では、約９秒まではほとんど静
止しており、１０秒になると、通常型の船舶との差がな
くなる。

【００３０】図３（ｂ）は、船体の前後方向に波が進行
する縦波を与えた場合の結果を示している。ただし、縦
軸は１マス０．１でプロットされている。図示されるよ
うに、通常型の船舶では８秒にピークが見られ、本発明
に係る海洋作業船１では、９秒以上で通常型の船舶の上
下揺れを越えているが、この時の上下揺れの最大値は
０．３に過ぎない。これは、通常型の船舶も本発明に係
る海洋作業船１も、船体の前後方向に長軸を有している
ため、縦波に対しては安定であることを示している。

【００３１】コンピュータを用いた実寸大の船体の動揺
特性の計算結果から、本発明に係る海洋作業船１は、横
波において周期５〜１０秒の範囲で上下揺れが顕著に減
少していることが分かる。

【００３２】一般的には、海洋における波の周期は１０
秒以下であることが知られている。嵐のような悪天候の
時には、１０秒以上の波が出現するが、このような場合
には海洋作業を中止し安全海域等に避難するのが通常で
ある。海洋作業は、波の周期１０秒以下の時に行われる
と考えてよいので、この範囲で動揺が小さいことが本発
明の目的に適うことになる。上記計算結果は、本発明に
係る海洋作業船１が好適な動揺特性を有していることを
確証するものである。

【００３３】なお、本実施例にあっては、張出部の断面
は略矩形に形成したが、円筒形等の丸みを有する断面形
状としても実施例と同様の効果が得られるものである。

【００３４】また、上記実施例では特に言及していない
が、張出部の中には、バラストタンク、船倉等を設ける
ことができ、海洋作業船１は通常の船型の場合と同程度
の利用空間を保有することができる。

【００３５】また、上記コンピュータの計算結果には示
さなかったが、上下揺れの他にも横揺れ、縦揺れにも抑
制効果があることが分かった。

【００３６】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３７】（１）波浪中での動揺が軽減されるので、
海洋作業の作業性が向上する。

【００３８】（２）排水量を増加させることなく動揺軽
減が達成されるので、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す海洋作業船の平面図並
びに側面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す線図である。

【図３】本発明を利用した場合と従来例とで、その動揺
特性を比較するための波周期対上下揺れ特性グラフであ
る。

【図４】従来例を示す海洋作業船の概略図である。

【符号の説明】

１海洋作業船２船底部５船首６船尾８舷側部１１張出部１３静止水域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63B 35/44 B63B 1/00 B63B 35/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】航行性能を有する海洋作業船において、
該海洋作業船の喫水線下の両舷側部に、船首側から船尾
側に亘り舷側部の外方に向けて延出された上下に所定の
厚さを有する張出部を設けて水面に近い位置から水面に
臨む外板面と外板面より深い位置より水底に臨む静圧面
とを形成すると共にこれら張出部が船底部より下方に延
出されて船底部下に船体の動揺に随伴して動揺する傾向
がある水域を形成するように構成したことを特徴とする
海洋作業船。