JP4195559B2

JP4195559B2 - Composite floating system and connecting method between floating elements

Info

Publication number: JP4195559B2
Application number: JP2001399139A
Authority: JP
Inventors: 正己松浦; 国広池上; 一紀利光; 芳久山内
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003191888A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法に関し、特に、浮体要素を縦横に連結して浮遊構造物を建造海域で組み立てる複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海洋空間は、将来の国土綜合開発のために重要であることが認識され、浮遊構造物は将来の国土綜合開発の点で重要な役割を担う構造物として期待されている。そのような構造物は、沿岸域に建造される物流センター、沿岸域に建造されるレジャーセンター、洋上風力発電設備、海峡に渡される橋梁のように、多種多様であり、且つ、全体的に大型化し複雑化する。
【０００３】
このように全体的に大型化し複雑化する浮遊構造物は、単一構造体ではなく、小規模な浮体を複合的に連鎖させた複合連鎖システムであることが合理的である。
【０００４】
要素浮体が連鎖的に結合する複合浮体システムは、規模の順次的拡大と複雑構造化に対して比較的に容易に対処することができるだけでなく、長期的稼動期間中の社会的ニーズの変化に対して、その規模、構造、機能の点で即応することができる。損傷発生時に損傷部分の要素浮体のみが交換され得る複合浮体システムは、耐用性とメインテナンスの点でも有利である。連結部の配置と連結特性を適正に設定することにより、全体の動特性を適正化して、波浪応答を低減することが可能になる。多数の要素浮体は、多数の造船所で同時的に建造され、その工期は単一構造体を建造する工期よりも大幅に縮小され得る。
【０００５】
多面的に有利な点を有しているこのように要素浮体の連鎖構造を実現する基礎的技術は、要素浮体間の連結技術である。要素浮体間の連結方法として、図２２〜図２４に示されるように、３種類の連結技術が知られている。図２２に示される連結技術は、隣り合う要素浮体をボルトで剛結する固定式技術である。固定式技術では、ボルト結合に代えられて溶接結合が好適に用いられている。要素浮体間のモーメントを拘束しその結合部位に大きな荷重が発生する固定式技術は、極めて小型であり且つ極めて軽量である浮体の連結に限定されて適用される。図２３に示される連結技術は、隣り合う要素浮体をヒンジ式結合器で揺動自在に結合する平固定式技術である。要素浮体間のロールとヨーの回転運動を拘束しその結合部位に大きな荷重が発生する平固定式技術は、小型であり軽量である浮体の連結に限定されて適用されている。図２４に示される連結技術は、隣り合う要素浮体をチェーンで揺動自在に結合する自由式連鎖技術である。要素浮体間の接近方向の拘束力がなく、その反力特性の非対称性が強い結合部位に大きな衝撃荷重が発生する可能性が高い自由式連鎖技術は、小型であり軽量である浮体の連結に限定されて適用されている。
【０００６】
大型であり質量が大きい複合浮体システムの実現が求められている。その実現のために、要素浮体間連結の新しい技術の確立が求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、大型であり質量が大きい複合浮体システムを実現することができる複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法を提供することにある。本発明の他の課題は、その実現のために要素浮体間連結の技術を確立することができる複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００９】
本発明による複合浮体システムは、第１要素浮体（１−１）と、第１要素浮体（１−１）に連鎖する第２要素浮体（１−２）と、第１要素浮体（１−１）を第２要素浮体（１−２）に連結する連結機構とから構成されている。その連結機構は、第１要素浮体（１−１）と第２要素浮体（１−２）の複数次元回転継ぎ手（４）と、第１要素浮体（１−１）と第２要素浮体（１−２）の相対的回転位置を基準位置に復帰させる復元力を生成する復元機構（５−１，５−２）とから構成されている。
【００１０】
複数次元回転継ぎ手（４）は、点状連結であることが特に好ましい。２要素浮体は、衝撃的に接近することがなく、衝撃的的に離隔することがない。２要素浮体に波力のような外力が作用する場合に、２要素浮体に作用しようとする直線方向力は、複数次元回転継ぎ手（４）により２要素浮体間の回転力に変換され、大きい質量の浮体に大きいモーメントが発生し、巨大な直線方向力が２要素浮体間に作用することが有効に抑制される。
【００１１】
復元力はばね力として与えられることは、力の変化が緩やかになって好ましい。ばね力のばね定数は、２要素浮体間の相対的回転位置の相対的変位量の関数であり一定ではないことが重要である。ばね定数は、相対的変位量がより大きい領域でより大きく、相対的変位量がより小さい領域でより小さいことが好ましい。ばねは、引張スプリング又は圧縮スプリングであり、スプリングはコイルスプリングに限られない。
【００１２】
復元力（又は復原力）が引張力である場合、その引張力は第１要素浮体（１−１）と第２要素浮体（１−２）の間に張られる連結索（２３）の張力であり、その張力は連結索（２３）に吊されるウエイト（２４）の重力に基づいている。この場合の張力は、無際限に大きくなり得る。複数次元は２次元又は３次元である。
【００１３】
本発明による浮体要素間の連結方法は、２浮体要素間を多次元回転自在に連結すること、２浮体要素間の多次元回転位置を基準回転位置に復元させる復元力を２浮体要素間に内力として与えることとから構成されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による複合浮体システムの実施の形態は、陸に近接して沿岸域に設けられている。その複合浮体システム１０は、図１に示されるように、海上レジャーセンターのような海面浮遊体として建造され、正六角形柱面のような組合せ接合（例示：直さ接合、環状接合）のために好都合である多数の要素浮体１の集合であり、橋梁式道路２を介して陸地３に接続している。１つの要素浮体１の正六角形柱面の内の１つの柱面は、他の１つの要素浮体１の正六角形柱面の内の１つの柱面に概ね平行に対向している。正六角形柱面は、時間的に平均的には鉛直面である。要素浮体１の形状は、用途に応じて自由に設計される。
【００１５】
多数の要素浮体１は、２次元的に展開されて順次に連結され増設又は削減されることが可能である。１つの要素浮体１に対して６方向から６つの要素浮体１が連結されて穴がない平面が形成され得るが、環状に連結される６つの要素浮体１で囲まれる正六角形の中央領域に要素浮体１を存在させないことにより、穴開き平面を形成して美的景観を醸成することができる。波力、潮汐力、風力のような外力がなければ、多数の要素浮体１の上面の集合は１平面（１シート）を形成するが、そのような外力を受けて、多数の要素浮体１の上面の集合は複雑な凹凸状、波状の曲面を形成する。複雑な外力は、隣り合う２要素浮体間の連結部位に局所的荷重を発生させる恐れがある。そのような局所的荷重の発生を抑制するために、新しいコンセプトの連結技術が必要である。
【００１６】
図２は、そのような求められる連結技術を示している。図２は、多数の要素浮体１のうちの隣り合う２つの要素浮体１の連結部位を示している。隣り合う２つの要素浮体１として、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが示されている。連結機構は、１つの点状連結機構４と、対称引張機構５とから構成されている。対称引張機構５は、第１引張機構５−１と第２引張機構５−２とから構成されている。ここで、対称引張は、隣り合う２つの要素浮体が接近しあい離隔しあう方向の力が釣り合い平衡点に関して対称であることを意味するが、完全に対称であることを意味しない。
【００１７】
点状連結機構４は、第１要素浮体１−１に結合する第１連鎖体６−１と、第２要素浮体１−２に結合する第２連鎖体６−２と、第１連鎖体６−１の移動側部位と第２連鎖体６−２の移動側部位とを連鎖する複数次元回転連鎖継手７とから構成されている。複数次元回転連鎖継手７としては、ボールジョイントが好適に例示される。そのようなボールジョイントである複数次元回転連鎖継手７は、球体により形成され、その球体は第１連鎖体６−１に固定され第２連鎖体６−２に抱持されている。ボールジョイントが用いられ複数次元回転連鎖継手７は、３軸回転自在継ぎ手である。
【００１８】
その球体の中心を通り相対的基準位置にある第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に共通する１水平線が、Ｘ軸で示されている。球体の中心点は、機械的原点Ｏで示されている。機械的原点Ｏを通りＸ軸に直交する水平線は、Ｙ軸で示されている。機械的原点Ｏを通る鉛直線は、Ｚ軸として定義される。第１要素浮体１−１の中心線と第２要素浮体１−２の中心線がＸ軸に一致し、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間の中心線がＹ軸に一致するときの第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の相対的位置は、以下、相対的基準位置と言われる。
【００１９】
図２は、相対的基準位置の第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２を示している。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２は、機械的原点Ｏを中心として３次元回転が許容されているが、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、Ｙ軸方向の相対的運動とＺ軸方向の相対的運動がない限り、Ｘ軸方向の相対的運動はない。第１要素浮体１−１の第２要素浮体１−２に対する運動は、Ｘ軸まわりの回転運動とＹ軸まわりの回転運動とＺ軸まわりの回転運動の３つの回転運動のみが許容されている。
【００２０】
相対的基準位置にある第１引張機構５−１は、第２引張機構５−２に対してＸ軸を含む鉛直面に関して幾何学的に、且つ、力学的に、鏡面対称に配置されている。第１引張機構５−１は、第２引張機構５−２に全く同じである。第１引張機構５−１は、流体圧式引張シリンダ８と、圧縮ばね機構９と、屈折自在連結ロッド１１とから構成されている。屈折自在連結ロッド１１は、チェーン、ワイヤーに置換され得る。流体圧式引張シリンダ８は、第１要素浮体１−１の側に配置されている。圧縮ばね機構９は、第２要素浮体１−２の側に配置されている。
【００２１】
流体圧式引張シリンダ８は、図３に示されるように、軸受１２に支持され、Ｙ軸に平行である水平線のまわりに回転することができる。屈折自在連結ロッド１１の屈折自在部位１３，１４は、２ヶ所に設けられている。２ヶ所の屈折自在部位１３，１４は、それぞれに、３次元自在継手を形成し、そのような継手として球面継手又はボールジョイントが好適に例示される。流体圧式引張シリンダ８は、第２要素浮体１−２から第１要素浮体１−１に向く方向に屈折自在連結ロッド１１を常態的に引張する油圧供給機構を有している。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、流体圧式引張シリンダ８の引張力により互いに常態的に引き合う引張力を受けている。
【００２２】
圧縮ばね機構９は、ロッド支持案内軸受１５と、ストッパ１６とから構成されている。屈折自在連結ロッド１１は、ロッド支持案内軸受１５を貫通して延び、その延び端に固定的に結合する鍔１７を有している。ストッパ１６は、鍔１７が対向するロッド支持案内軸受１５の対向面の側でロッド支持案内軸受１５に固定されている。圧縮ばね機構９は、更に、ばね定数可変ばね（フェンダー）１８を有している。ばね定数可変ばね１８は、ロッド支持案内軸受１５と鍔１７の間に介設されている。
【００２３】
図４は、ばね定数可変ばね１８のばね特性を示している。図４の横軸はばね定数可変ばね１８の圧縮変位（フェンダー変位）を示し、その縦軸はばね定数可変ばね１８の圧縮反力（フェンダー反力）を示している。ばね定数可変ばね１８がコイルスプリングであれば、ばね定数は一定であるが、フェンダーが用いられているばね定数可変ばね１８は、圧縮反力と圧縮変位との関係が線形でなく非線形である物性を有している。変位領域Ａと変位領域Ｂとでは、それぞれに、圧縮反力と圧縮変位との関係が近似的に線形であるが、変位領域Ａと変位領域Ｂの全領域では、その関係は非線形である。変位量が小さい変位領域Ａではそのばね定数が小さく、変位量が大きい変位領域Ｂではそのばね定数が大きい。
【００２４】
図５は、実施の既述の形態の力学的解析を示している。ばね定数可変ばね１８は、これに力学的に均等であるコイルスプリング１８’で示されている。但し、コイルスプリング１８’は、伸び量が大きくなればそのばね定数が、図４に示されるように変化する。変位領域ごとには、そのバネ定数は一定であるとして解析される。暴風力のような外力を受けて海象が荒れているときは、鍔１７をロッド支持案内軸受１５からより遠くに離隔させられて、ばね定数可変ばね１８のばね定数が初期的に小さく設定される。
【００２５】
暴風時には、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の引張力は小さくなって、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の相対的回転運動の回転量が大きく許容される。海面が穏やかである通常時には、鍔１７をロッド支持案内軸受１５により接近させられて、ばね定数可変ばね１８のばね定数が初期的に大きく設定される。通常時には、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の引張力は大きくなって、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の相対的回転運動の回転量が小さく制限される。
【００２６】
図５に示されるように、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが水平面上で、機械的原点Ｏのまわりに相対的にａ方向に回転すれば、第１コイルスプリング１８’−１は伸び、第２コイルスプリング１８’−２は縮む。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、常態的に機械的原点Ｏで突き合っていて、第１要素浮体１−１が急激に且つ衝撃的に第２要素浮体１−２に突き当たることはなく、第２要素浮体１−２が急激に且つ衝撃的に第２要素浮体１−２に突き当たることはない。ａ方向の相対的回転により、第１要素浮体１−１のコーナーＣ１−１と第２要素浮体１−２のコーナーＣ２−１とは離隔するが、第１コイルスプリング１８’−１の引張力が増大する。
【００２７】
このように非線形に増大する引張力により、第１要素浮体１−１のコーナーＣ１−１と第２要素浮体１−２のコーナーＣ２−１とは、互いに接近しあう方向であるｂ方向の回転力をより強く受け、第１要素浮体１−１のコーナーＣ１−２と第２要素浮体１−２のコーナーＣ２−２とは、互いに接近しあう方向であるｂ方向の回転力をより弱く受ける。その結果、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、ともにｂ方向の回転モーメントを受けて、基準位置に復元し始める。このような回転運動の間、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２のＸ軸上での相対的変位は微小である。
【００２８】
第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間の相対運動は水平面上の回転運動のみであり、第１要素浮体１−１が第２要素浮体１−２に対して衝撃的に接近する運動は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のいずれの方向にも存在しない。従って、機械的原点Ｏ、又は、第１連鎖体６−１の付け根、第２連鎖体６−２の付け根に巨大な荷重が局所的に発生することが抑止されている。
【００２９】
回転力を受けて回転する第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、その回転を阻止する方向に常態的に第１コイルスプリング１８’−１と第２コイルスプリング１８’−２の引張力が滑らかに変化し、ばね力が全くなくなって第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２が急激に接近しあい、又は、急激に離隔しあって、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが衝撃的に激突し、又は、衝撃的に離反することがない。
【００３０】
衝撃的に激突し、又は、衝撃的に離反するというばね特性の非対称性が発現することがなく、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは常態的にばね力を滑らかに受けるというばね特性の対称性が、ほぼ厳密に維持されていて、非線形現象の発生はほとんどない。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、モーメントに対してフリーであるから、機械的原点Ｏに作用する連結荷重は、有効に低く抑制されている。
【００３１】
図６は、鉛直面上の相対的回転運動を示している。波による水面の上昇下降運動に従って、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の対向部位には、浮力によるヒーブ運動が派生する。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、機械的原点Ｏで連結され、Ｘ軸方向の相対的変位は極めて小さく抑止されている。鉛直面上の相対的回転運動の場合にも、第１コイルスプリング１８’−１，２のばね特性の対称性は維持されている。連結荷重が低く抑制されている点は、既述の通りである。
【００３２】
２要素浮体間の運動モードは、Ｓｕｒｇｅ、Ｓｗａｙ、Ｈｅａｖｅ、Ｔｏｌｌ、Ｐｉｔｃｈ、Ｙａｗの６つがある。２要素浮体間の６つの相対的運動モードの全てで、ばね特性の対称性はほぼ厳密に維持されている。
【００３３】
図７は、ばね定数と要素浮体間連結力との関係、及び、ばね定数と要素浮体間変位との関係を示している。ばね定数が大きくなれば、同じ変位で、要素浮体間連結力が大きくなり、ばね定数が大きくなれば、同じ連結力で、要素浮体間変位が小さくなる。ばね定数の設定は自由に変更され得るから、利用面のユーザー要求と海象の変化に対応して拘束条件が適正に変更され得る。浮体システムとしては、レジャーセンターに限られず、救急医療センター、食料補充センター、物流センター、橋梁が好適に例示される。
【００３４】
図８は、本発明による複合浮体システムの実施の他の形態を示している。点状連結機構４は、既述の点状連結機構４に全く同じである。第１引張機構５−１は、第２引張機構５−２に全く同じであり、鏡面対称に配置されている点も既述の第１引張機構５−１と第２引張機構５−２に同じである。第１引張機構５−１は、第１ウインチ２１−１と、第１ガイドローラ２２−１と、第２ガイドローラ２２−２と、第２ウインチ２１−２と、連結索２３と、ウエイト２４から構成されている。
【００３５】
第１ウインチ２１−１と第１ガイドローラ２２−１とは第１要素浮体１−１の側に配置され、第２ガイドローラ２２−２と第２ウインチ２１−２とは第２要素浮体１−２の側に配置されている。連結索２３の一端は第１ウインチ２１−１の巻胴に固着され、連結索２３の他端は第２ウインチ２１−２の巻胴に固着されている。連結索２３は、第１ガイドローラ２２−１と第２ガイドローラ２２−２とにより回転自在に支持されて、図９に示されるように、第１ガイドローラ２２−１と第２ガイドローラ２２−２との間でウエイト２４を吊している。
【００３６】
連結索２３には、ウエイト２４の質量と比重とに対応する大きさの張力が発生する。両側の張力Ｔは、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間で引張力である。ウエイト２４に働く重力がＷで表され、ウエイト２４と鉛直線との間の角度が図９に示されるように表されれば、次式の関係がある。
２Ｔ＝Ｗ／ｃｏｓθ
【００３７】
第１ウインチ２１−１と第２ガイドローラ２２−２とは、回転的に固定されている。対向する第１ガイドローラ２２−１と第２ガイドローラ２２−２とが離隔すれば、角度θが小さくなり張力Ｔは大きくなる。θが極端に大きくなれば（９０゜に近づけば）、張力Ｔは極端に大きくなる。従って、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とがａ方向に回転する外力を受けてａ方向に大きく回転すれば、ｂ方向に回転させる復元力が急激に増大する。張力の初期設定は、ウインチ２１による連結索２３の巻き取りと繰り出しとによって任意に変更され得る。
【００３８】
図１０は、点状連結機構４の実施の他の形態を示している。実施の本形態は、２次元回転連鎖継手７’として構成されている。２次元回転連鎖継手７’は、Ｙ軸まわりの回転とＺ軸まわりの回転を許容する。第１要素浮体１−１に固着される第１連鎖体６−１は、第１固定側端部３１−１と、第１中央部３２−１と、第１連結側端部３３−１とから構成されている。第２要素浮体１−２に固着される第２連鎖体６−２は、第２固定側端部３１−２と、第２中央部３２−２と、第２連結側端部３３−２とから構成されている。
【００３９】
第１固定側端部３１−１は、Ｙ軸方向に対向する第１対向テーパ面３４−１を有している。第１中央部３２−１は、両側に第１対向鉛直面３５−１を形成している。第１連結側端部３３−１は、二股状部として形成されている。第２固定側端部３１−２は、Ｙ軸方向に対向する第２対向テーパ面３４−２を有している。第２中央部３２−２は、両側に第２対向鉛直面３５−２を形成している。第２連結側端部３３−２は、二股状部に入り込む挿入部として形成されている。
【００４０】
第１連結側端部３３−１に、Ｙ軸方向ピン３６が差し込まれている。第２連結側端部３３−２は、Ｙ軸方向ピン３６に結合している。Ｙ軸方向ピン３６に、Ｚ軸方向ピン３７が結合している。第２連結側端部３３−２は、Ｚ軸方向ピン３７に差し込まれ、Ｚ軸方向ピン３７を回転軸として回転することができる。Ｚ軸方向ピン３７は、Ｙ軸方向ピン３６と同体に第１連結側端部３３−１に対して回転することができる。
【００４１】
第１要素浮体１−１に、第１対向テーパ面３４−１に対応する第１嵌合用対向テーパ面３８−１が凹面として形成されている。第１要素浮体１−１に、第１対向鉛直面３５−１に対応する第１嵌合用対向鉛直面３９−１が形成されている。第２要素浮体１−２に、第２対向テーパ面３４−２に対応する第２嵌合用対向テーパ面３８−２が凹面として形成されている。第２要素浮体１−２に、第２対向鉛直面３５−２に対応する第２嵌合用対向鉛直面３９−２が形成されている。
【００４２】
第１対向テーパ面３４−１が第１嵌合用対向テーパ面３８−１に近接し又は密着し、第１対向鉛直面３５−１が第１嵌合用対向鉛直面３９−１に近接し又は密着し、第２対向鉛直面３５−２が第２嵌合用対向鉛直面３９−２に近接し又は密着し、第２対向テーパ面３４−２が第２嵌合用対向テーパ面３８−２に近接し又は密着するように、第１連鎖体６−１が第１要素浮体１−１の第１凹部に嵌め込まれ、第２連鎖体６−２が第２要素浮体１−２の第２凹部に嵌め込まれる。その第１凹部には、第１底面４１−１が形成されている。その第２凹部には、第２底面４１−２が形成されている。
【００４３】
第１嵌合用対向テーパ面３８−１と第２嵌合用対向テーパ面３８−２と第１底面４１−１と第２底面４１−２には、それらの第１凹部と第２凹部に突き出るように多数のジャッキボルト４２が配置されている。多数のジャッキボルト４２の突出量が調整されて、点状連結機構４の第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に対する位置関係が調整される。第１凹部と第２凹部の上方から固定用治具を嵌め込まれ、点状連結機構４が第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に強固に固定される。
【００４４】
点状連結機構４は、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２を点状的に連結し、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とをＸ軸方向には実質的に拘束するが、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間のＹ軸まわりの回転とＺ軸まわりの回転を許容している。第１要素浮体１−１に対するＸ軸まわりの回転を第１固定側端部３１−１に許容し、第２要素浮体１−２に対するＸ軸まわりの回転を第２固定側端部３１−２に許容すれば、２次元回転連鎖継ぎ手４を３次元回転連鎖継ぎ手に改変することができる。
【００４５】
図１１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示し、特に、実施の図２の形態の改良を示している。第１引張機構５−１と第２引張機構５−２とが用いられる点で実施の図２の形態に変更はない。流体圧式引張シリンダ８は省略され、第１要素浮体１−１の側に固定部材５１が配置されている。第２要素浮体１−２の側に、ロッド支持案内軸受１５が配置されている。点状連結機構４は、不変更に構成されている。屈折自在部位１３と屈折自在部位１４が介設されている屈折自在連結ロッド１１の第２要素浮体１−２の側の端部に鍔１７が結合している。実施の本形態の構成部材は、図１２に示されるように、海面上より高く、要素浮体１−１，２の上面より低い位置に配置されている。
【００４６】
ロッド支持案内軸受１５と鍔１７の間に、ばね定数可変ばね１８に代えられて、コイルスプリング５２又は強いばね定数のフェンダー、又は、それらの複合が介設されている。実施の本形態では、弱いばね特性と強いばね特性を自由に発現させることができる。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが相対的に基準位置にあるときは、コイルスプリング５２の有効長さは自然長に設定され、強いばね特性を発現させるために、初期引張力を与える必要がなく、連結力をより弱く抑えることができる。
【００４７】
図１３は、実施の図１１の形態のうち強いばね特性を発現するためのより具体的である構成を示している。ロッド支持案内軸受１５と鍔１７との間に、ストッパリング５３が介設されている。ストッパリング５３の一方の端面は、鍔１７に突き当たっている。ロッド支持案内軸受１５とストッパリング５３との間に、リング状フェンダー５４が介設されている。ストッパリング５３の他方の端面は、ロッド支持案内軸受１５に突き当たっている。
【００４８】
強いばね特性のフェンダー５３とコイルスプリング５２との組合せにより、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが離隔し始める初期状態で、強いばね特性が発現する。着脱自在であるストッパリング５３の長さの変更により、その初期状態のばね特性の強さを可変化することができる。
【００４９】
図１４に示される実施の形態では、実施の図１２の形態の着脱式ストッパリング５３に代えられて、伸縮自在であるストッパリング５３が用いられている。ストッパリング５３にねじ５５が通されている。ねじ５５の手元端に、ハンドル５６が一体に結合している。ねじ５５の作用端面とロッド支持案内軸受１５との間に、フェンダー５４が介設されている。実施の本形態は、強いばね特性を発現させることができる点で、実施の図１３の形態に同じであるが、その強さを可変することができる。
【００５０】
図１５は、実施の図１３の形態のばね特性が実施の図１１の形態のばね特性より強いことを示している。
【００５１】
図１６は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示している。第１要素浮体１−１の側に基準面対称に、第１巻胴５７が配置されている。第２要素浮体１−２の側に基準面対称に、第２巻胴５８が配置されている。第２巻胴５８に巻き付いているチェーンのような引張索５９の一端は、図１７（ａ）に示されるように、第１要素浮体１−１の下端部位に固着している。引張索５９は、第２要素浮体１−２の側の上端部位に配置されている案内ローラ６０により案内される。第１巻胴５７に巻き付いているチェーンのような引張索６１の一端は、図１７（ｂ）に示されるように、第２要素浮体１−２の下端部位に固着している。引張索６１は、第１要素浮体１−１の側の上端部位に配置されている案内ローラ６２により案内される。
【００５２】
引張索５９と引張索６１は、図１７（ａ），（ｂ）に示されるように、鉛直面投影で互いにたすき掛け状に交叉している。このように引張索５９と引張索６１をたすき掛け状に配置することにより、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の上下方向の相対的運動の復元力が有効に発生する。図１８は、このようなたすき掛けによるチェーン反力のばね特性を示し、ばね特性は、緊張時に強く弛緩時に弱い。
【００５３】
図１９は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示している。基準面対称に引張機構（例示：図２の第１引張機構５−１と第２引張機構５−２）が与えられている点は、既述の実施の全形態に同じである。実施の本形態では、実施の図２の形態の点状連結機構４が改良されている。複数次元回転連鎖継手７を介して連結している第１連鎖体６−１と第２連鎖体６−２のうちの一方の第１連鎖体６−１は、その内側端部の両側に基準面対称に、複数の車輪６３が転動自在に配置されている。
【００５４】
車輪６３は、第１要素浮体１−１の連結側端面の側に形成されている凹面６４の上で転動する。転動に代えられる摺動は、可能である。車輪６３は、図１９と図２０に示されるように、基準面に対して定義される鉛直線上に案内されて上下方向に転動することができる。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、一般に、上下方向の連結力が大きく発現する。第１連鎖体６−１は上下方向に第１要素浮体１−１に対して移動可能であることにより、上下方向のその連結力を弱く緩和することができる。
【００５５】
図２１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示している。実施の本形態では、実施の図１０の形態の２次元回転連鎖継手７’に代えられて、３次元回転連鎖継手７”が用いられている。Ｙ軸方向ピン３６には、球体７１が固定されている。第２連結側端部３３−２は、半割り状に部分的に分割され、その分割部分の内部に球面が形成されている。球体７１は、その球面に接して摺動的に且つ円滑に回転することができる。その回転は、３軸回転である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明による複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法は、隣り合う２要素浮体間の回転を許容するが正面対向方向の変位を最小限化していてその方向の作用力が対称化され、正面方向力は回転力に変換され、その変換力はばね的反作用力により復元力になって、隣り合う２要素浮体間を基準位置に滑らかに復元させるので、局所的応力が要素浮体又は要素浮体間の連結部位に瞬間的に発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による複合浮体システムの適用対象を示す斜軸投影図である。
【図２】図２は、本発明による複合浮体システムの実施の形態を示す平面図である。
【図３】図３は、図１の正面図である。
【図４】図４は、バネ特性を示すグラフである。
【図５】図５は、力学解析を示す平面図である。
【図６】図６は、図５の正面図である。
【図７】図７は、ばね定数と連結力の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明による複合浮体システムの実施の他の形態を示す平面図である。
【図９】図９は、図８の正面図である。
【図１０】図１０は、他の連結部位を示す斜軸投影図である。
【図１１】図１１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１の正面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１４】図１４は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１５】図１５は、他のばね特性を示すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は、図１６の２位置の正面断面図である。
【図１８】図１８は、更に他のばね特性を示すグラフである。
【図１９】図１９は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図２０】図２０は、図１９の正面断面図である。
【図２１】図２１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図２２】図２２は、公知の連結装置を示す正面図である。
【図２３】図２３は、公知の他の連結装置を示す正面図である。
【図２４】図２４は、公知の更に他の連結装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１−１…第１要素浮体
１−２…第２要素浮体
５−１，５−２…復元機構
４…複数次元回転継ぎ手
２３…連結索
２４…ウエイト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite floating body system and a connection method between floating body elements, and more particularly, to a composite floating body system for connecting floating body elements vertically and horizontally to assemble a floating structure in a construction sea area, and a connection method between floating body elements.
[0002]
[Prior art]
The ocean space is recognized as important for future national land development, and floating structures are expected to play an important role in future national land development. Such structures are diverse and large overall, such as logistics centers built on the coastal area, leisure centers built on the coastal area, offshore wind power generation facilities, bridges to the strait. And complicated.
[0003]
It is reasonable that the floating structure which becomes large and complicated as a whole is not a single structure but a complex chain system in which small floating bodies are chained in a complex manner.
[0004]
Combined floating body systems with chained element floats can cope with sequential expansion and complex structuring relatively easily, as well as changing social needs during long-term operation. On the other hand, it can respond quickly in terms of its scale, structure and function. A combined floating body system in which only the damaged element floating body can be replaced when damage occurs is also advantageous in terms of durability and maintenance. By appropriately setting the arrangement of the connecting portions and the connection characteristics, it is possible to optimize the overall dynamic characteristics and reduce the wave response. A number of element floats are built simultaneously at a number of shipyards, and the construction period can be significantly reduced compared to the construction period for constructing a single structure.
[0005]
A basic technique for realizing such a chain structure of element floating bodies, which has many advantages, is a connection technique between element floating bodies. As connection methods between element floating bodies, as shown in FIGS. 22 to 24, three types of connection techniques are known. The connection technique shown in FIG. 22 is a fixed technique in which adjacent element floating bodies are rigidly connected with bolts. In the fixed technique, a welded connection is preferably used instead of the bolted connection. The fixed technology that restrains the moment between the element floating bodies and generates a large load at the connecting portion is limited to the connection of floating bodies that are extremely small and extremely light. The connection technique shown in FIG. 23 is a flat fixed technique in which adjacent element floating bodies are swingably coupled with a hinge-type coupler. The flat-fixed technology that restricts the rotational movement of the roll and yaw between the element floating bodies and generates a large load at the joint portion is limited to the connection of floating bodies that are small and lightweight. The connection technique shown in FIG. 24 is a free chain technique in which adjacent element floating bodies are slidably coupled with a chain. The free chain technology, which has no restraining force in the approaching direction between the element floating bodies and has a high possibility of generating a large impact load at the coupling site where the asymmetry of the reaction force characteristics is strong, is small and lightweight for connecting floating bodies Limited and applied.
[0006]
Realization of a composite floating body system having a large size and a large mass is demanded. In order to achieve this, it is necessary to establish a new technology for connecting element floating bodies.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a composite floating body system capable of realizing a composite floating body system having a large size and a large mass, and a method for connecting floating body elements. Another object of the present invention is to provide a composite floating body system capable of establishing a technology for connecting element floating bodies and a method for connecting floating body elements for the realization thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem is expressed as follows. Technical matters appearing in the expression are appended with numbers, symbols, etc. in parentheses. The numbers, symbols, and the like are technical matters constituting at least one embodiment or a plurality of embodiments of the present invention, or a plurality of embodiments, in particular, the embodiments or examples. This corresponds to the reference numbers, reference symbols, and the like attached to the technical matters expressed in the drawings corresponding to. Such reference numbers and reference symbols clarify the correspondence and bridging between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence or bridging does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or examples.
[0009]
The composite floating body system according to the present invention includes a first element floating body (1-1), a second element floating body (1-2) linked to the first element floating body (1-1), and a first element floating body (1-1). ) To the second element floating body (1-2). The coupling mechanism includes a multi-dimensional rotary joint (4) of the first element floating body (1-1) and the second element floating body (1-2), a first element floating body (1-1) and a second element floating body (1). -2) and a restoring mechanism (5-1, 5-2) for generating a restoring force for returning the relative rotational position to the reference position.
[0010]
The multi-dimensional rotary joint (4) is particularly preferably a point connection. The two-element floating body is not shockedly approached and is not shockedly separated. When an external force such as wave force is applied to the two-element floating body, the linear force that is to act on the two-element floating body is converted into a rotational force between the two-element floating bodies by the multi-dimensional rotary joint (4), resulting in a large mass. A large moment is generated in the floating body, and a large linear force is effectively suppressed from acting between the two element floating bodies.
[0011]
It is preferable that the restoring force is given as a spring force because the change in force becomes gentle. It is important that the spring constant of the spring force is a function of the relative displacement of the relative rotational position between the two element floating bodies and is not constant. The spring constant is preferably larger in a region where the relative displacement is larger and smaller in a region where the relative displacement is smaller. The spring is a tension spring or a compression spring, and the spring is not limited to a coil spring.
[0012]
When the restoring force (or restoring force) is a tensile force, the tensile force is the tension of the connecting rope (23) stretched between the first element floating body (1-1) and the second element floating body (1-2). The tension is based on the gravity of the weight (24) suspended from the connecting line (23). The tension in this case can increase indefinitely. The multiple dimensions are two or three dimensions.
[0013]
In the connecting method between floating body elements according to the present invention, two floating body elements are connected in a multidimensionally rotatable manner, and a restoring force for restoring a multidimensional rotating position between two floating body elements to a reference rotating position is an internal force between the two floating body elements. And is given as
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Corresponding to the figure, the embodiment of the composite floating body system according to the present invention is provided in the coastal area close to the land. The composite floating body system 10 is constructed as a sea surface floating body such as a maritime leisure center as shown in FIG. 1, and is convenient for combination joining such as a regular hexagonal column surface (eg, straight joining, annular joining). And is connected to the land 3 via the bridge-type road 2. One column surface of the regular hexagonal column surfaces of one element floating body 1 faces one column surface of the regular hexagonal column surfaces of the other element floating body 1 substantially in parallel. The regular hexagonal column surface is a vertical surface on average in terms of time. The shape of the element floating body 1 is freely designed according to the application.
[0015]
A large number of element floating bodies 1 can be expanded two-dimensionally and sequentially connected to be added or reduced. Six element floating bodies 1 can be connected to one element floating body 1 from six directions to form a plane without a hole, but an element is formed in a central region of a regular hexagon surrounded by the six element floating bodies 1 connected in a ring shape. By not allowing the floating body 1 to exist, a perforated plane can be formed to foster an aesthetic landscape. If there is no external force such as wave force, tidal force, and wind force, the set of the upper surfaces of the many element floating bodies 1 forms one plane (one sheet). A set of upper surfaces forms a complex uneven and wavy curved surface. A complicated external force may generate a local load at a connection portion between two adjacent element floating bodies. In order to suppress the occurrence of such local loads, a new concept of connection technology is required.
[0016]
FIG. 2 illustrates such a required coupling technique. FIG. 2 shows a connecting portion of two adjacent element floating bodies 1 among a large number of element floating bodies 1. As two adjacent element floats 1, a first element float 1-1 and a second element float 1-2 are shown. The connection mechanism is composed of one point-like connection mechanism 4 and a symmetrical tension mechanism 5. The symmetrical tensioning mechanism 5 includes a first tensioning mechanism 5-1 and a second tensioning mechanism 5-2. Here, symmetric tension means that the forces in the directions in which two adjacent element floating bodies approach and separate from each other are symmetric with respect to the balance equilibrium point, but do not mean that they are completely symmetric.
[0017]
The point-like connection mechanism 4 includes a first chain body 6-1 coupled to the first element floating body 1-1, a second chain body 6-2 coupled to the second element floating body 1-2, and a first chain body 6. -1 moving side portion and second moving body 6-2 moving side portion are connected to each other and a multi-dimensional rotary chain joint 7 is connected. As the multi-dimensional rotary chain joint 7, a ball joint is preferably exemplified. The multi-dimensional rotary chain joint 7 which is such a ball joint is formed of a sphere, and the sphere is fixed to the first chain 6-1 and held by the second chain 6-2. A ball joint is used and the multi-dimensional rotary chain joint 7 is a three-axis rotatable joint.
[0018]
One horizontal line common to the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 at the relative reference position passing through the center of the sphere is indicated by the X axis. The center point of the sphere is indicated by the mechanical origin O. A horizontal line passing through the mechanical origin O and perpendicular to the X axis is indicated by the Y axis. The vertical line passing through the mechanical origin O is defined as the Z axis. The center line of the first element floating body 1-1 and the center line of the second element floating body 1-2 coincide with the X axis, and the center line between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is Y. The relative positions of the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 when they coincide with the axis are hereinafter referred to as relative reference positions.
[0019]
FIG. 2 shows the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 at the relative reference position. The first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 are allowed to rotate three-dimensionally around the mechanical origin O, but the first element floating body 1-1, the second element floating body 1-2, There is no relative movement in the X-axis direction unless there is relative movement in the Y-axis direction and relative movement in the Z-axis direction. As for the movement of the first element floating body 1-1 with respect to the second element floating body 1-2, only three rotation movements of the rotation movement about the X axis, the rotation movement about the Y axis, and the rotation movement about the Z axis are allowed. .
[0020]
The first pulling mechanism 5-1 in the relative reference position is disposed geometrically and mirror-symmetrically with respect to the vertical plane including the X axis with respect to the second pulling mechanism 5-2. . The first tension mechanism 5-1 is exactly the same as the second tension mechanism 5-2. The first tension mechanism 5-1 includes a fluid pressure tension cylinder 8, a compression spring mechanism 9, and a bendable connecting rod 11. The refractive connecting rod 11 can be replaced with a chain or a wire. The fluid tension cylinder 8 is arranged on the first element floating body 1-1 side. The compression spring mechanism 9 is disposed on the second element floating body 1-2 side.
[0021]
As shown in FIG. 3, the hydraulic tension cylinder 8 is supported by a bearing 12 and can rotate around a horizontal line parallel to the Y axis. The bendable portions 13 and 14 of the bendable connecting rod 11 are provided at two locations. The two refractive portions 13 and 14 each form a three-dimensional universal joint, and a spherical joint or a ball joint is preferably exemplified as such a joint. The hydraulic tension cylinder 8 has a hydraulic pressure supply mechanism that normally pulls the bendable connecting rod 11 in a direction from the second element floating body 1-2 to the first element floating body 1-1. The first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 are subjected to a tensile force that normally attracts each other by the tensile force of the hydraulic tension cylinder 8.
[0022]
The compression spring mechanism 9 includes a rod support guide bearing 15 and a stopper 16. The bendable connecting rod 11 has a flange 17 that extends through the rod support guide bearing 15 and is fixedly coupled to the extended end. The stopper 16 is fixed to the rod support guide bearing 15 on the opposite surface side of the rod support guide bearing 15 to which the flange 17 faces. The compression spring mechanism 9 further includes a spring constant variable spring (fender) 18. The spring constant variable spring 18 is interposed between the rod support guide bearing 15 and the flange 17.
[0023]
FIG. 4 shows the spring characteristics of the spring constant variable spring 18. 4 represents the compression displacement (fender displacement) of the spring constant variable spring 18, and the vertical axis represents the compression reaction force (fender reaction force) of the spring constant variable spring 18. If the spring constant variable spring 18 is a coil spring, the spring constant is constant, but the spring constant variable spring 18 using a fender has a physical property in which the relationship between the compression reaction force and the compression displacement is not linear but nonlinear. have. In each of the displacement region A and the displacement region B, the relationship between the compression reaction force and the compression displacement is approximately linear, but in the entire region of the displacement region A and the displacement region B, the relationship is non-linear. In the displacement region A where the displacement amount is small, the spring constant is small, and in the displacement region B where the displacement amount is large, the spring constant is large.
[0024]
FIG. 5 shows a mechanical analysis of the previously described embodiment. The spring constant variable spring 18 is shown as a coil spring 18 'which is mechanically equivalent to this. However, the spring constant of the coil spring 18 ′ changes as shown in FIG. For each displacement region, the spring constant is analyzed as being constant. When sea conditions are rough due to external forces such as storm winds, the spring 17 of the spring constant variable spring 18 is initially set to be small by separating the rod 17 from the rod support guide bearing 15 further away. .
[0025]
During a storm, the tensile force between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is reduced, and the relative force between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is reduced. A large amount of rotational movement is allowed. In normal times when the sea surface is calm, the rod 17 is moved closer to the rod support guide bearing 15, and the spring constant of the spring constant variable spring 18 is initially set to be large. Normally, the tensile force between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is increased, and the relative force between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is increased. The amount of rotational movement is limited to a small amount.
[0026]
As shown in FIG. 5, if the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 rotate in the a direction around the mechanical origin O on the horizontal plane, the first coil spring 18'-1 extends and the second coil spring 18'-2 contracts. The first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 are normally abutted at the mechanical origin O, and the first element floating body 1-1 is abruptly and impactfully shocked. -2 does not hit the second element floating body 1-2, and the second element floating body 1-2 does not suddenly and shockably hit the second element floating body 1-2. Although the corner C1-1 of the first element floating body 1-1 and the corner C2-1 of the second element floating body 1-2 are separated by the relative rotation in the direction a, the tensile force of the first coil spring 18′-1 Will increase.
[0027]
The corner C1-1 of the first element floating body 1-1 and the corner C2-1 of the second element floating body 1-2 rotate in the b direction, which is a direction in which they approach each other, due to the nonlinearly increasing tensile force. The corner C1-2 of the first element floating body 1-1 and the corner C2-2 of the second element floating body 1-2 receive weakly the rotational force in the b direction, which is a direction in which they approach each other. . As a result, both the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 receive a rotational moment in the b direction and start to be restored to the reference position. During such a rotational motion, the relative displacement on the X axis of the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is very small.
[0028]
The relative movement between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is only rotational movement on the horizontal plane, and the first element floating body 1-1 is shocking against the second element floating body 1-2. Is not present in any of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Therefore, it is prevented that a huge load is locally generated at the mechanical origin O, the root of the first chain 6-1 or the root of the second chain 6-2.
[0029]
The first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 that rotate by receiving the rotational force are normally in a direction to prevent the rotation, the first coil spring 18′-1 and the second coil spring 18 ′. -2 changes smoothly, the spring force disappears completely, and the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 approach each other rapidly or are separated from each other. The floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 do not collide with impact or separate with impact.
[0030]
The first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 normally smooth the spring force without causing the asymmetry of the spring characteristics such as impact collision or impact separation. The symmetries of the spring characteristics are almost strictly maintained and almost no nonlinear phenomenon occurs. Since the 1st element floating body 1-1 and the 2nd element floating body 1-2 are free with respect to a moment, the connection load which acts on the mechanical origin O is suppressed effectively low.
[0031]
FIG. 6 shows the relative rotational movement on the vertical plane. In accordance with the upward and downward movement of the water surface due to the waves, a heave motion due to buoyancy is derived at the opposing portion of the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2. The 1st element floating body 1-1 and the 2nd element floating body 1-2 are connected by the mechanical origin O, and the relative displacement of the X-axis direction is suppressed very small. Even in the case of relative rotational movement on the vertical plane, the symmetry of the spring characteristics of the first coil springs 18'-1 and 2 is maintained. As described above, the connection load is suppressed to a low level.
[0032]
There are six motion modes between the two-element floating bodies: Surge, Sway, Have, Toll, Pitch, and Yaw. In all six relative modes of motion between the two element floats, the symmetry of the spring characteristics is maintained almost exactly.
[0033]
FIG. 7 shows the relationship between the spring constant and the coupling force between the element floating bodies, and the relationship between the spring constant and the displacement between the element floating bodies. If the spring constant is increased, the coupling force between the element floating bodies is increased with the same displacement, and if the spring constant is increased, the displacement between the element floating bodies is decreased with the same coupling force. Since the setting of the spring constant can be freely changed, the constraint condition can be appropriately changed in accordance with the user demand on the usage surface and the change of the sea state. The floating system is not limited to a leisure center, and an emergency medical center, a food supplement center, a distribution center, and a bridge are preferably exemplified.
[0034]
FIG. 8 shows another embodiment of the composite floating body system according to the present invention. The point-like connection mechanism 4 is exactly the same as the point-like connection mechanism 4 described above. The first pulling mechanism 5-1 is exactly the same as the second pulling mechanism 5-2, and the first pulling mechanism 5-1 and the second pulling mechanism 5-2 are also different in that they are arranged mirror-symmetrically. The same. The first pulling mechanism 5-1 includes a first winch 21-1, a first guide roller 22-1, a second guide roller 22-2, a second winch 21-2, a connecting cable 23, and a weight 24. It is composed of
[0035]
The first winch 21-1 and the first guide roller 22-1 are arranged on the first element floating body 1-1 side, and the second guide roller 22-2 and the second winch 21-2 are arranged on the second element floating body 1. -2 side. One end of the connecting rope 23 is fixed to the winding drum of the first winch 21-1, and the other end of the connecting rope 23 is fixed to the winding drum of the second winch 21-2. The connecting cable 23 is rotatably supported by the first guide roller 22-1 and the second guide roller 22-2, and as shown in FIG. 9, the first guide roller 22-1 and the second guide roller 22 are connected. The weight 24 is hung between -2.
[0036]
A tension having a magnitude corresponding to the mass and specific gravity of the weight 24 is generated in the connecting rope 23. The tension T on both sides is a tensile force between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2. If the gravity acting on the weight 24 is represented by W and the angle between the weight 24 and the vertical line is represented as shown in FIG.
2T = W / cosθ
[0037]
The first winch 21-1 and the second guide roller 22-2 are rotationally fixed. If the first guide roller 22-1 and the second guide roller 22-2 facing each other are separated, the angle θ decreases and the tension T increases. If θ becomes extremely large (closer to 90 °), the tension T becomes extremely large. Therefore, if the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 receive an external force that rotates in the direction a and rotates greatly in the direction a, the restoring force that rotates in the direction b increases rapidly. The initial tension setting can be arbitrarily changed by winding and unwinding the connecting line 23 by the winch 21.
[0038]
FIG. 10 shows another embodiment of the point connecting mechanism 4. This embodiment is configured as a two-dimensional rotary chain joint 7 '. The two-dimensional rotary chain joint 7 'allows rotation about the Y axis and rotation about the Z axis. The first chain 6-1 fixed to the first element floating body 1-1 includes a first fixed-side end 31-1, a first central portion 32-1, and a first connecting-side end 33-1. It is composed of The second chain 6-2 fixed to the second element floating body 1-2 includes a second fixed side end portion 31-2, a second center portion 32-2, and a second connection side end portion 33-2. It is composed of
[0039]
The first fixed-side end portion 31-1 has a first opposing tapered surface 34-1 that opposes the Y-axis direction. The first central portion 32-1 forms first opposing vertical surfaces 35-1 on both sides. The first connecting side end portion 33-1 is formed as a bifurcated portion. The second fixed side end portion 31-2 has a second opposing tapered surface 34-2 that opposes the Y-axis direction. The second central portion 32-2 forms second opposing vertical surfaces 35-2 on both sides. The second connection side end portion 33-2 is formed as an insertion portion that enters the bifurcated portion.
[0040]
A Y-axis direction pin 36 is inserted into the first connection side end 33-1. The second connection side end portion 33-2 is coupled to the Y-axis direction pin 36. A Z-axis direction pin 37 is coupled to the Y-axis direction pin 36. The second connecting side end portion 33-2 is inserted into the Z-axis direction pin 37 and can rotate with the Z-axis direction pin 37 as a rotation axis. The Z-axis direction pin 37 can rotate with respect to the first connection side end portion 33-1 in the same body as the Y-axis direction pin 36.
[0041]
In the first element floating body 1-1, a first fitting opposing tapered surface 38-1 corresponding to the first opposing tapered surface 34-1 is formed as a concave surface. A first fitting opposing vertical surface 39-1 corresponding to the first opposing vertical surface 35-1 is formed on the first element floating body 1-1. A second fitting opposing tapered surface 38-2 corresponding to the second opposing tapered surface 34-2 is formed as a concave surface on the second element floating body 1-2. A second fitting opposing vertical surface 39-2 corresponding to the second opposing vertical surface 35-2 is formed on the second element floating body 1-2.
[0042]
The first opposing tapered surface 34-1 is close to or in close contact with the first fitting opposing tapered surface 38-1, and the first opposing vertical surface 35-1 is adjacent to or in close contact with the first engaging opposing vertical surface 39-1. The second opposing vertical surface 35-2 is close to or in close contact with the second fitting opposing vertical surface 39-2, and the second opposing tapered surface 34-2 is adjacent to the second fitting opposing tapered surface 38-2. Alternatively, the first chain 6-1 is fitted into the first recess of the first element floating body 1-1 and the second chain 6-2 is fitted into the second recess of the second element floating body 1-2 so as to be in close contact with each other. It is. A first bottom surface 41-1 is formed in the first recess. A second bottom surface 41-2 is formed in the second recess.
[0043]
The first mating opposing tapered surface 38-1, the second mating opposing tapered surface 38-2, the first bottom surface 41-1 and the second bottom surface 41-2 protrude into the first recess and the second recess. A number of jack bolts 42 are arranged on the top. The amount of protrusion of the large number of jack bolts 42 is adjusted, and the positional relationship of the point-like coupling mechanism 4 with respect to the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is adjusted. A fixing jig is fitted from above the first recess and the second recess, and the point-like connecting mechanism 4 is firmly fixed to the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2.
[0044]
The dotted connection mechanism 4 connects the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 in a dotted manner, and connects the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 in the X-axis direction. However, the rotation around the Y axis and the rotation around the Z axis between the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 are allowed. The first fixed side end 31-1 is allowed to rotate around the X axis with respect to the first element floating body 1-1, and the rotation around the X axis with respect to the second element floating body 1-2 is allowed to rotate around the second fixed side end 31-2. If allowed, the two-dimensional rotating chain joint 4 can be changed to a three-dimensional rotating chain joint.
[0045]
FIG. 11 shows a further embodiment of the composite floating body system according to the invention, in particular an improvement of the embodiment of FIG. There is no change in the embodiment of FIG. 2 in that the first tension mechanism 5-1 and the second tension mechanism 5-2 are used. The hydraulic tension cylinder 8 is omitted, and a fixing member 51 is disposed on the first element floating body 1-1 side. A rod support guide bearing 15 is disposed on the second element floating body 1-2 side. The point-like connection mechanism 4 is configured unchanged. A flange 17 is coupled to the end of the second element floating body 1-2 of the refractive connecting rod 11 where the refractive part 13 and the refractive part 14 are interposed. As shown in FIG. 12, the constituent members of the present embodiment are arranged at a position higher than the sea level and lower than the upper surfaces of the element floating bodies 1-1 and 2.
[0046]
Instead of the spring constant variable spring 18, a coil spring 52, a strong spring constant fender, or a composite thereof is interposed between the rod support guide bearing 15 and the flange 17. In this embodiment, weak spring characteristics and strong spring characteristics can be freely expressed. When the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 are relatively at the reference position, the effective length of the coil spring 52 is set to a natural length, and in order to develop a strong spring characteristic, There is no need to apply an initial tensile force, and the coupling force can be kept weaker.
[0047]
FIG. 13 shows a more specific configuration for developing strong spring characteristics in the embodiment of FIG. A stopper ring 53 is interposed between the rod support guide bearing 15 and the flange 17. One end surface of the stopper ring 53 abuts against the flange 17. A ring-shaped fender 54 is interposed between the rod support guide bearing 15 and the stopper ring 53. The other end surface of the stopper ring 53 abuts against the rod support guide bearing 15.
[0048]
Due to the combination of the fender 53 and the coil spring 52 having strong spring characteristics, strong spring characteristics are manifested in an initial state where the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 begin to separate. By changing the length of the detachable stopper ring 53, the strength of the spring characteristics in the initial state can be varied.
[0049]
In the embodiment shown in FIG. 14, instead of the detachable stopper ring 53 of the embodiment of FIG. 12, a stopper ring 53 that can be expanded and contracted is used. A screw 55 is passed through the stopper ring 53. A handle 56 is integrally coupled to the proximal end of the screw 55. A fender 54 is interposed between the working end surface of the screw 55 and the rod support guide bearing 15. Although this embodiment is the same as the embodiment of FIG. 13 in that strong spring characteristics can be expressed, the strength can be varied.
[0050]
FIG. 15 shows that the spring characteristic of the embodiment of FIG. 13 is stronger than the spring characteristic of the embodiment of FIG.
[0051]
FIG. 16 shows still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention. A first winding drum 57 is arranged on the first element floating body 1-1 side in a reference plane symmetry. A second winding drum 58 is arranged on the second element floating body 1-2 side in a reference plane symmetry. One end of a tensile cord 59 such as a chain wound around the second winding drum 58 is fixed to the lower end portion of the first element floating body 1-1 as shown in FIG. The tension line 59 is guided by the guide roller 60 disposed at the upper end portion on the second element floating body 1-2 side. One end of a tensile cord 61 such as a chain wound around the first winding drum 57 is fixed to the lower end portion of the second element floating body 1-2 as shown in FIG. The tension cord 61 is guided by a guide roller 62 disposed at the upper end portion on the first element floating body 1-1 side.
[0052]
As shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b), the tensile cord 59 and the tensile cord 61 cross each other in the form of a stake by vertical projection. Thus, by arranging the tension cable 59 and the tension cable 61 so as to cross each other, the restoring force of the relative movement in the vertical direction of the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 is effectively generated. . FIG. 18 shows the spring characteristics of the chain reaction force by such staking, and the spring characteristics are strong during tension and weak during relaxation.
[0053]
FIG. 19 shows still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention. The point that the tensioning mechanism (for example, the first tensioning mechanism 5-1 and the second tensioning mechanism 5-2 in FIG. 2) is provided symmetrically with the reference plane is the same as in all the embodiments described above. In the present embodiment, the dot-like connecting mechanism 4 in the embodiment shown in FIG. 2 is improved. One first chain body 6-1 of the first chain body 6-1 and the second chain body 6-2 connected via the multi-dimensional rotary chain joint 7 has a reference on both sides of its inner end. A plurality of wheels 63 are arranged so as to be rotatable in a plane-symmetric manner.
[0054]
The wheel 63 rolls on a concave surface 64 formed on the side of the connection side end surface of the first element floating body 1-1. Sliding replaced by rolling is possible. As shown in FIGS. 19 and 20, the wheel 63 is guided on a vertical line defined with respect to the reference plane and can roll up and down. In general, the first element floating body 1-1 and the second element floating body 1-2 exhibit a large coupling force in the vertical direction. Since the 1st linkage 6-1 can move to the 1st element floating body 1-1 in the up-and-down direction, the connection power of the up-and-down direction can be eased weakly.
[0055]
FIG. 21 shows still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention. In the present embodiment, a three-dimensional rotary chain joint 7 ″ is used in place of the two-dimensional rotary chain joint 7 ′ of the embodiment of FIG. 10. A sphere 71 is fixed to the Y-axis direction pin 36. The second connecting side end portion 33-2 is partially divided in half, and a spherical surface is formed inside the divided portion.The spherical body 71 is slidably in contact with the spherical surface. The rotation is a triaxial rotation.
[0056]
【The invention's effect】
The composite floating body system and the connection method between floating body elements according to the present invention allow rotation between adjacent two element floating bodies, but minimize the displacement in the front facing direction, and the acting force in that direction is symmetrized. The frontal force is converted into a rotational force, and the converted force becomes a restoring force by a spring-like reaction force, and smoothly restores the reference position between two adjacent element floating bodies. It does not occur instantaneously at the connection site between.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an oblique projection showing an application target of a composite floating body system according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a composite floating body system according to the present invention.
FIG. 3 is a front view of FIG. 1;
FIG. 4 is a graph showing spring characteristics.
FIG. 5 is a plan view showing a dynamic analysis.
FIG. 6 is a front view of FIG. 5;
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the spring constant and the coupling force.
FIG. 8 is a plan view showing another embodiment of the composite floating body system according to the present invention.
FIG. 9 is a front view of FIG. 8;
FIG. 10 is an oblique projection showing another connecting portion.
FIG. 11 is a plan view showing still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention.
FIG. 12 is a front sectional view of FIG.
FIG. 13 is a plan view showing still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention.
FIG. 15 is a graph showing another spring characteristic.
FIG. 16 is a plan view showing still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention.
17 (a) and 17 (b) are front sectional views at two positions in FIG.
FIG. 18 is a graph showing still another spring characteristic.
FIG. 19 is a plan view showing still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention.
FIG. 20 is a front sectional view of FIG. 19;
FIG. 21 is a plan view showing still another embodiment of the composite floating body system according to the present invention.
FIG. 22 is a front view showing a known coupling device.
FIG. 23 is a front view showing another known coupling device.
FIG. 24 is a front view showing still another known coupling device.
[Explanation of symbols]
1-1 ... 1st element floating body
1-2 ... 2nd element floating body
5-1, 5-2 ... Restoration mechanism
4. Multi-dimensional rotary joint
23 ... Connecting cable
24 ... Weight

Claims

A first element floating body;
A second element float linked to the first element float;
A multi-dimensional rotary joint connecting the first element float to the second element float;
Restoring force disposed at the end of the first element floating body and the second element floating body apart from the multi-dimensional joint and returning the relative rotational position of the first element floating body and the second element floating body to the reference position In a composite floating body system including a spring constant variable spring that generates
The spring constant variable spring has a small restoring force between the first element floating body and the second element floating body during a storm, and a large restoring force between the first element floating body and the second element floating body at a normal time. A composite floating body system characterized by being set to be.

The restoring force of the spring constant variable spring is generated by a spring force, and the spring constant of the spring force is initially reduced in the normal time so as to be initially reduced in the storm according to the storm and the normal time. The composite floating body system according to claim 1, wherein the composite floating body system is set so as to be large.

The composite floating body system according to claim 1, wherein the plurality of dimensions are two dimensions.

The composite floating body system according to claim 1, wherein the plurality of dimensions are three dimensions.

The two floating elements are connected in a multi-dimensionally rotatable manner, and a restoring force for restoring the multi-dimensional rotational position between the two floating elements to a reference rotational position is a wind storm as an internal force between the two floating elements by a spring constant variable spring. A connection method between floating elements, including sometimes giving small and usually giving large.

A first element floating body;
A second element float linked to the first element float;
A coupling mechanism for coupling the first element floating body to the second element floating body,
The coupling mechanism is
And a double number dimensional rotation joint of the second element floating and the first element floating body,
A restoring mechanism for generating a restoring force for restoring the relative rotation position of the first element floating body and the second element floating body as a reference;
The restoration mechanism includes a first tension mechanism and a second tension mechanism, each connecting the first element floating body and the second element floating body,
The first tension mechanism and the second tension mechanism are provided so as to sandwich the multi-dimensional rotary joint in a horizontal direction,
Each of the first tension mechanism and the second tension mechanism is
A cylinder provided on the first element floating body side;
A bendable connecting rod that is normally supported by the cylinder by receiving a tensile force and extends toward the second element floating body;
A rod support guide bearing provided on the second element floating body side and for guiding the refractive connecting rod;
A hook fixedly coupled to the extending end of the bendable connecting rod;
A composite floating body system comprising: a spring constant variable spring interposed between the rod and the rod support guide bearing.