JP3233855B2 - 係留装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶や海洋構造物
のごとき浮体を係留するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶や海洋構造物のごとき浮体をチェー
ン（ワイヤロープの場合を含む。）を用いて係留する場
合、予想される外力や水深に応じてチェーンのサイズや
長さ・本数を決定する必要がある。このような係留設計
において従来から設計者を悩ませているのが、浅い水深
において地形などの関係から限られた長さのチェーンで
係留しなければならない場合である。

【０００３】図７に従来技術の一例としてチェーンによ
る係留状態を示す。係留されるべき浮体１は、水底２に
固定されたアンカー３にチェーン４によって繋がれてい
る。この係留の特性を概念的に示したのが図８である。
図８で横軸はチェーン４を引っ張る方向への浮体１の水
平変位であり、縦軸はチェーン４による係留力である。
浮体の水平変位が増加するにつれ係留力は初め緩やかな
上昇を示し、しだいに加速度的に増加する。ここで浮体
に風や流れによる静的な荷重が作用して、対象としてい
るチェーンにＦａの係留力が発生したとする。またチェ
ーンの強度から許容される係留力をＦｂとする。する
と、Ｆｂ，Ｆａに応じた浮力の水平変位ｘｂとｘａとの
差が、波による浮体の動揺の許容範囲となる。ｘｂ−ｘ
ａを必要なだけ確保するには、 (1)チェーンの本数を増やしてＦａを下げｘａを下げ
る。 (2)チェーンサイズを大きくしてＦｂを上げｘｂを下げ
る。 (3)チェーンの長さを長くしてｘａとｘｂとの間の係留
特性の勾配を緩やかにする。 などの手段があるが、いずれもコスト増を招くことにな
る。特に水深が浅く、チェーン長さが限られている場合
には、ｘａとｘｂとの間の係留特性の勾配が非常に急な
ので、前記(1),(2)項によるコスト増が著しくなり、非
現実的なものになる。

【０００４】このような浅い水深，限られたチェーン長
さの条件下で、ｘｂ−ｘａを確保する方策の一つに中間
シンカー方式がある。図９に中間シンカーを用いた係留
状態を示すが、浮体１とアンカー３とを繋ぐチェーン４
の中間部分に、重錘としての中間シンカー８が付設され
ている。このような係留による係留特性は図１０に示す
ようになる。図１０において横軸および縦軸は図８と同
様である。この特性で特徴的なのは、浮体の水平変位に
対する係留力の増加の仕方が図中ｃ点で示すところでス
テップ状になることである。この特性により、中間シン
カー８を設けない場合の係留と比べてｘｂ−ｘａを大き
くとることが可能となる。

【０００５】中間シンカー８によって途中でステップ状
になる係留特性が得られる原理を、図１１により説明す
ると、まず係留力が小さいときは中間シンカー８は海底
に座しており、チェーン４の状態が図中の(ａ)図から
(ｂ)図の状態になっても動かない。(ｂ)図の状態では中
間シンカー８があたかもアンカーの働きをするので、浮
体の水平変位があまり増えずに係留力が増加する。すな
わち、図１０におけるｃ点の直前の部分に相当する作用
が行なわれる。ところが中間シンカー８は海底に固定さ
れてはいないので、チェーンによる引揚げ力が中間シン
カー８の重量を超えると、中間シンカー８は持ち上げら
れるので、図１１の(ｃ)図の状態になり、係留力はあま
り増加しないで浮体の水平変位が増加する。すなわち図
１０におけるｃ点の直後の部分に相当する作用が行なわ
れる。その後、図１１の(ｄ)図の状態になって、再び係
留力が急増することになる。

【０００６】以上のような原理により、中間シンカー方
式は図１０のように、ｘａとｘｂとの間にステップ状に
なるｃ点を設けることで、ｘａとｘｂとの間を広げるこ
とができるので、浅い水深と限られたチェーン長さとの
条件においてしばしば適用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のような中間シン
カー方式の係留装置における問題点は、中間シンカー８
が跳ねること、あるいは水底に衝突することである。す
なわち、所定の係留特性を得るためには、中間シンカー
８に大きな重量が必要であり、このような集中的な重量
物を中間に有するチェーン４の浮体１の側を波浪動揺に
合わせて水平方向に動かすと、中間シンカー８が水底か
ら持ち上がるときには跳ねやすく、水底へ戻るときには
水底に衝突することになる。これらの現象により、中間
シンカー８とチェーン４との結合部で損傷が生じやす
い。そこで本発明は、浅い水深と限られた係留ライン長
さの条件下で使用すべく、中間シンカー方式に替わる係
留装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の係留装置は、水面に浮かぶ浮体を係留すべ
く、水底に固定されるアンカーと、上記浮体に一端を連
結されたチェーンとをそなえ、同チェーンの他端と上記
アンカーとの間に長大な重量物としての長尺構造体が設
けられて、同長尺構造体の一端が上記アンカーに枢着さ
れるとともに同長尺構造体の他端が上記チェーンの他端
に連結され、上記浮体の水平変位に伴い上記長尺構造体
が上記チェーンを介して受ける作用力により上記アンカ
ーとの枢着部を中心として旋回起立するように設けられ
たことを特徴としている。

【０００９】上述の本発明の係留装置では、上記長尺構
造体が従来の中間シンカーに替わる機能を有して、許容
される係留力に見合う浮体の水平移動量を増加させるよ
うになり、しかも上記長尺構造体は重量が長さ方向に分
布してアンカーに枢着されるため、作用中に従来の中間
シンカーで生じた跳ね上がりや水底への衝突が抑制され
るようになる。

【００１０】また、本発明の係留装置は、上記アンカー
が下端部を水底に固定されるようにして立設された柱状
体として構成され、同アンカーの上端部に上記長尺構造
体の一端が枢着されるとともに、同長尺構造体の形状
が、上記アンカーの上端部との枢着部から水底へ向け下
降するように傾斜した傾斜部と、同傾斜部の下端から水
底に沿い延在してその延長端を上記チェーンの他端に連
結された水平部とをそなえて構成されたことを特徴とし
ている。

【００１１】上述のように、柱状体としてのアンカーの
上端部に上記長尺構造体の一端が枢着されると、同長尺
構造体の上記アンカーとの枢着点が水底から上方へ高く
離れた位置に存在するようになるので、上記チェーンが
緊張状態になるまで上記浮体の移動できる水平距離が増
大するようになり、これにより波浪動揺に対して著しく
許容範囲の広い係留特性が得られるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施形
態について説明すると、図１は本発明の第１実施形態と
しての係留装置を示す側面図、図２は図１の装置の係留
特性を示すグラフ、図３(ａ)〜(ｄ)は図１の装置の作用
状態を示す説明図であり、図４は本発明の第２実施形態
としての係留装置を示す側面図、図５は図４の装置の係
留特性を示すグラフ、図６(ａ)〜(ｄ)は図４の装置の作
用状態を示す説明図である。

【００１３】まず本発明の第１実施形態について説明す
ると、図１に示すように、水面に浮かぶ浮体１が、水底
２に固定されたアンカー３に、チェーン４（ワイヤーロ
ープの場合を含む。）４および長尺構造体５を介して係
留されている。

【００１４】すなわち、この係留装置は、水底２に固定
されるアンカー３と、同アンカー３に一端を枢着部６の
水平横軸６Ｐで枢着された長大な重量物としての長尺構
造体５と、同長尺構造体５の他端と浮体１とを連結する
チェーン４とをそなえて構成されており、浮体１に一端
を連結されたチェーン４は、その他端を長尺構造体５に
枢着部７の水平横軸７Ｐを介して枢着されている。

【００１５】図２は上述のような係留装置の係留特性を
概念的に示しているが、図２のグラフにおけるステップ
状の係留特性は図３(ａ)〜(ｄ)に示す作用状態によって
理解される。図３(ａ),(ｂ)示すように、係留力が小さ
いときは長尺構造体５は水底に座しており、チェーン４
が動いても長尺構造体５は動かない。

【００１６】図３(ｂ)の状態では、長尺構造体５がその
重量であたかもアンカーのような働きをするので、浮体
の水平変位があまり増えずに係留力が増加する。すなわ
ち、図２におけるｃ点の直前の曲線部分のようになる。
ところが長尺構造体５は水底に固定されていないので、
チェーン４による引揚げ力が大きくなると、長尺構造体
５の片側から持ち上げられて図３(ｃ)の状態になり、係
留力はあまり増加しないで浮体の水平変位が増加する。
すなわち図２におけるｃ点の直後の曲線部分のようにな
る。その後、図３(ｄ)の状態になって再び係留力が急増
することになる。

【００１７】以上のように、原理的には長尺構造体５が
中間シンカーに替わる役割を果たすために、グラフの途
中にステップ状を有する係留特性を得ることができるの
で、図２のｘａとｘｂとの間の水平移動量を十分に確保
することができる。

【００１８】また長尺構造体５は中間シンカーと違って
重量が長手方向に分布していて１個所に集中しないの
で、浮体１が波浪動揺しても、長尺構造体５が跳ねたり
海底に衝突したりする現象は、中間ンシンカーと比べて
かなり低減されるようになる。

【００１９】次に本発明の第２実施形態について説明す
ると、図４に示すように、この実施形態では柱状体とし
てのアンカー３が下端部を水底２に固定されるようにし
て立設されており、長大な重量物としての長尺構造体５
の一端とアンカー３の上端部との水平横軸６Ｐによる枢
着部６が水底２から高い位置にある。また長尺構造体５
と浮体１に連結されたチェーン（ワーヤロープの場合を
含む。）４との水平横軸７Ｐによる枢着部７の付近にお
いて、長尺構造体５は常時は水底２に座していて、同長
尺構造体５の重量の半分以上を水底２に預けている。す
なわち、長尺構造体５は、アンカー３との枢着部６から
水底２へ向け下降するように傾斜した傾斜部５ａと、同
傾斜部５ａの下端から水底２に沿い延在してその延長端
をチェーン４に連結された水平部５ｂとをそなえて構成
されている。なお、水平部５ｂとチェーン４とは、水平
横軸７Ｐによる枢着部７で枢着されている。

【００２０】この第２実施形態の係留特性は図５のグラ
フに示すようになっており、このような係留特性が得ら
れる原理は図６に示す作用の説明図から明らかである。
すなわち、図６において、(ａ)図から(ｃ)図までは図３
における(ａ)図から(ｃ)図までと同じであるが、チェー
ン４が緊張状態になっている図６(ｄ)を図３(ｄ)と比較
すると、長尺構造体５とアンカー３との枢着部６がほぼ
チェーン４の延長線上にあることから、枢着部６が高い
位置にあると、チェーン４の浮体側の端部はより遠方ま
で到達することができるということがわかる。

【００２１】浮体１とチェーン４との結合点と、長尺構
造体５とアンカー３との結合点とを結ぶ線分を直角三角
形の斜辺とみなすと、直角三角形の短辺（鉛直方向距
離）が枢着部６の高い位置への設定により短くなるのに
応じて、長辺（水平方向距離）が長くなるのである。

【００２２】したがってこの第２実施形態においては、
図５に示す係留特性においてｘａとｘｂとの間隔を十分
大きくすることが可能となり、浮体１の波浪動揺に対し
て従来の中間シンカー方式よりも広い許容範囲を有する
係留特性を得ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
浅い水深，限られた係留ライン長さの条件下において、
跳ねたり海底に衝突したりして損傷が生じやすい中間シ
ンカーの方式に替わる良好な係留特性をそなえた係留装
置を提供することが可能となり、港湾内や沿岸水域で船
や浮体構造物を安全に係留できるようになる。また、ア
ンカーと長尺構造体との枢着部を水底から高い位置に設
けることによって、浮体の波浪動揺に対し、より広い許
容範囲を有する係留特性を得ることができ、従来の係留
装置では困難であった波の高い水域での係留も可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての係留装置を示す
側面図である。

【図２】図１の装置の係留特性を示すグラフである。

【図３】(ａ)〜(ｄ)は、いずれも図１の装置の作用状態
を示す説明図である。

【図４】本発明の第２実施形態としての係留装置を示す
側面図である。

【図５】図４の装置の係留特性を示すグラフである。

【図６】(ａ)〜(ｄ)図は、いずれも図４の装置の作用状
態を示す説明図である。

【図７】従来の係留装置の一例を示す側面図である。

【図８】図７の装置の係留特性を示すグラフである。

【図９】従来の中間シンカー方式の係留装置を示す側面
図である。

【図１０】図９の装置の係留特性を示すグラフである。

【図１１】(ａ)〜(ｄ)は、いずれも図９の装置の作用状
態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 浮体 ２ 水底 ３ アンカー ４ チェーン（ワイヤロープ） ５ 長尺構造体 ５ａ 傾斜部 ５ｂ 水平部 ６ 枢着部 ６Ｐ 水平横軸 ７ 枢着部 ７Ｐ 水平横軸 ８ 中間シンカー

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−59587（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−112382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−116587（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−154896（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−3574（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−141896（ＪＰ，Ｕ) 特表 平５−507247（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63B 21/20 B63B 21/29 B63B 21/46 B63B 22/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面に浮かぶ浮体を係留すべく、水底に
   固定されるアンカーと、上記浮体に一端を連結されたチ
   ェーンとをそなえ、同チェーンの他端と上記アンカーと
   の間に長大な重量物としての長尺構造体が設けられて、
   同長尺構造体の一端が上記アンカーに枢着されるととも
   に同長尺構造体の他端が上記チェーンの他端に連結さ
   れ、上記浮体の水平変位に伴い上記長尺構造体が上記チ
   ェーンを介して受ける作用力により上記アンカーとの枢
   着部を中心として旋回起立するように設けられたことを
   特徴とする、係留装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の係留装置において、上
   記アンカーが下端部を水底に固定されるようにして立設
   された柱状体として構成され、同アンカーの上端部に上
   記長尺構造体の一端が枢着されるとともに、同長尺構造
   体の形状が、上記アンカーの上端部との枢着部から水底
   へ向け下降するように傾斜した傾斜部と、同傾斜部の下
   端から水底に沿い延在してその延長端を上記チェーンの
   他端に連結された水平部とをそなえて構成されたことを
   特徴とする、係留装置。