JP4238306B2 - 防衝接岸装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、船舶衝突時の衝撃から船舶自体または岸壁を保護する防衝接岸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の防衝接岸装置としては、従来一般にはゴム製防舷材が用いられていたが、この防舷材によれば、弾性体の変形を利用しているだけであるため、船舶衝突時の反力が非常に大きいことに加え、エネルギー吸収能力も小さく、船舶が高速で衝突するような場合に、船舶自体および岸壁の損傷が免れないという問題があった。
【０００３】
そこで最近、オイルダンパーを利用した船舶衝撃力吸収装置（防衝接岸装置）が開発され、特開平９−１８９０１９号公報に既に明らかにされている。このものは、図１０に示すように、前面にネット１を張った防衝板（受衝板）２を備え、この受衝板２の下端部を岸壁３の壁面に突設した支持台４にヒンジ５を介して連結し、一方、岸壁３の上面に架台６を利用してオイルダンパー７を横置きに配置して、このオイルダンパー７の出力軸７ａの先端に前記受衝板２の上端部をヒンジ８により連結し、さらに受衝板２の前面にフロート９を配置する構造となっている。この装置によれば、受衝板２に船舶Ｓが衝突した際の衝突エネルギーを、フロート９とネット１とにより一次的に吸収すると共に、受衝板２に加わる衝撃力を受衝板２の揺動によりオイルダンパー７に伝えて大きく吸収し、低反力で大きな衝突エネルギーを吸収できて船舶の安全かつ速やかな接岸が可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記オイルダンパー７はガス入りとなっており、船舶衝突後にはガス圧によってオイルダンパー７の出力軸７ａが自動的に伸長し、受衝板２も元位置に自動復帰するようになっている。このため、船舶接岸後は、元位置に復帰する受衝板２により船舶Ｓが外洋へ向けて押されて岸壁３との間に大きな距離が開き、その上、岸壁３と船舶Ｓとの間に大型の受衝板２が介在することもあって、荷役効率が低下し、大型の荷役機械も必要になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、船舶の安全かつ速やかな接岸を可能にすることはもとより、岸壁と船舶との距離を縮めて荷役作業性の向上に大きく寄与する防衝接岸装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、先端に受衝板を揺動可能に取付けた軸部材と、岸壁に設置され、前記軸部材を岸壁の壁面の法線方向へ進退動可能に支持する支持手段と、前記岸壁に前記軸部材と同軸に設置され、前記受衝板に船舶が衝突した際の衝撃力を前記軸部材を介してピストンロッドに受け、該ピストンロッドを短縮動作させて衝突エネルギーを吸収すると共に、該ピストンロッドを短縮状態に維持するオイルダンパーとを備えていることを特徴とする。
このように構成した防衝接岸装置においては、受衝板で船舶を受止め、これに加わる衝撃力を軸部材を介してオイルダンパーに伝えて衝突エネルギーを吸収するが、衝突エネルギーの吸収後は、オイルダンパーのピストンロッドが短縮状態を維持するので、船舶と岸壁との距離を最小限に維持できる。
【０００７】
本発明において、上記受衝板を揺動可能に軸部材に取付けるための手段は任意であるが、サークル型防舷材を用いるのが望ましい。サークル型防舷材を用いた場合は、ボールジョイントのような機械的な継手を用いる場合に比べてコスト的に有利である上、該サークル型防舷材が船舶衝突時の衝突エネルギーを一次的に吸収する役割をなし、軸部材とその支持手段にかかる負荷が軽減される。
本発明は、上記支持手段およびオイルダンパーを岸壁の内部に納める構成としてもよいもので、このように構成することで、岸壁の上面から障害物が排除され、岸壁の上面に広い作業スペースを確保できる。
【０００８】
本発明において、上記オイルダンパーは、ピストンロッドに連結されたピストンを摺動可能に内装するシリンダの周りにリザーバ室を備えると共に、該リザーバ室と前記シリンダ内とを連通する連通路内に減衰力発生機構を設けている構成とすることができる。このように構成したオイルダンパーは、リザーバをシリンダの周りに備えているので、全長を抑えながら大きなピストンストロークを確保することができ、省スペース化に寄与する。
上記オイルダンパーにおいて、上記減衰力発生機構としては、構造簡単なオリフィスを採用することができ、この場合は、該オリフィスをシリンダの壁に設けることができる。
【０００９】
本発明は、上記オイルダンパーのリザーバ室にガスを給排するガス給排手段を、別途設置するもので、該ガス給排手段によりリザーバ室を大気に開放することにより衝突エネルギー吸収後にピストンロッドが短縮状態を維持し、一方、船舶離岸後、ガス給排手段によりリザーバ室にガスを供給すれば、その圧力でリザーバ室内の油液がシリンダ内に円滑に戻り、オイルダンパーが速やかに元の状態に復帰する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１１】
図１〜５は、本発明に係る防衝接岸装置の一つの実施の形態を示したものである。図１において、１０は岸壁、１１は船舶、１２は本発明に係る防衝接岸装置であり、防衝接岸装置１２は、岸壁１０の上面に設けた凹部１０ａ内に据付けられている。本防衝接岸装置１２は、先端にサークル型防舷材１３を介して受衝板１４を取付けた軸部材１５と、この軸部材１５を岸壁１０の壁面法線方向へ進退動可能に支持する一対の支持ブロック（支持手段）１６と、前記軸部材１５の後端にこれと同軸をなすように作動連結されたオイルダンパー１７とから概略構成されており、その支持ブロック１６とオイルダンパー１７とが、前記岸壁１０の凹部１０ａの底に設置した架台１８，１８′上に載置固定されている。岸壁１０の凹部１０ａは、その上側開口が複数の覆工板１９により、その海側開口が防波板２０によりそれぞれ覆われており、これにより、防衝接岸装置１２の大部分は岸壁１０内に納められて外部から遮蔽され、その受衝板１４を含む軸部材１５の先端側のみが海側へ突出している。なお、覆工板１９としては、例えばＰＣコンクリート床板のような強度的に優れたものを用いるようにし、これにより、覆工板１９の上面を岸壁１０の上面と同等の作業スペースとして活用することができる。
【００１２】
本防衝接岸装置１２を構成する受衝板１４は、図２〜４によく示されるように、八角形をなす中空構造の基体２１とこの基体２１の前面にねじ部材２２を用いて重合固定された樹脂製パッド２３とからなっている。一方、サークル型防舷材１３は、ゴム、樹脂等の弾性材料からなるもので、断面略Ｖ字形をなす緩衝部２４を円環状に配置した形状となっている。この防舷材１３には、予めその先端側にナット２５を有する取付板２６が、その基端側にボルト挿通孔２７を有する取付板２８がそれぞれ一体成形により埋設されている（図３）。受衝板１４は、その内部側から前記ナット２５にボルト（図示略）をねじ込むことにより防舷材１３に一体化され、一方、防舷材１３は、そのボルト挿通孔２７を挿通させたボルト（図示略）を前記軸部材１５の先端フランジ１５ａにねじ込むことにより該軸部材１５に一体化されている。このようなサークル型防舷材１３は、その緩衝部２４に外力を受けて弾性変形し、その外力の方向へ受衝板１４を揺動させる。したがって、船舶１１が受衝板１４に衝突すると、受衝板１４は、常に船舶１１の側面に面接触するように揺動し、そのおもて側の全面で船舶１１の衝撃力を受け止める。なお、この受衝板１４の受衝面積としては、後述するオイルダンパー１７の最大反力を考慮して、船舶１１に損傷を与えない適宜の大きさとされる。
【００１３】
また、軸部材１５は、ここでは鋼管からなっており、その表面にはニッケル−クロムめっき等の防錆処理が施されている。この軸部材１５は、前記したようにその前端に防舷材１３を連結するためのフランジ１５ａを設ける一方で、その後端にオイルダンパー１７を連結するための端板１５ｂ（図１）を設けている。また、この軸部材１５を進退動可能に支持する上記支持ブロック１６は、図５に示すように、軸部材１５を挿通させる挿通孔１６ａを有すると共に、この挿通孔１６ａ内に軸部材１５を摺動案内するブッシュ２９を嵌合保持している。
【００１４】
上記オイルダンパー１７は、図６によく示されるように、端板３１，３２により前後端が閉じられた外筒３３と、この外筒３３内に配設され、前記端板３１，３２により両端部が支持された内筒（シリンダ）３４と、内筒３４に摺動可能に内装されたピストン３５と、ピストン３５から前端側の端板３１を挿通して内筒３４の外方へ延出され、その延出端を前記軸部材１５の後端の端板１５ｂに連結させた中空のピストンロッド３６とを備えている。このオイルダンパー１７は、外筒３３の下部に設けた支持脚３７を介して前記架台１８′上に載置固定され、この固定状態で、その後端側の端板３２を岸壁１０の凹部１０ａ内の後壁１０ｂに設けた受圧板３８に当接させて、軸方向に強固に位置固定されている（図１）。
【００１５】
上記内筒３４の壁には、複数のオリフィス（減衰力発生機構）３９と比較的大きな口径を有する連通孔４０とが穿設されている。オリフィス３９は、内筒３４の軸方向の長い領域に所定のピッチで設けられ、一方、連通孔４０は内筒３４の先端側（端板３１側）に偏位して設けられている。内筒３４内には油液Ｏが封入されており、この油液Ｏは、前記オリフィス３９と連通孔４０とを通じて、内筒３４と外筒３３との間の室すなわちリザーバ室４１に流動するようになっている。この油液Ｏは、ピストンロッド３６が、図示の伸長端に位置決めされた状態において、リザーバ室４１の上方側にも回るように十分な量が封入されており、したがって内筒３４は、常時油液Ｏ内に浸漬された状態となっている。なお、油液Ｏは、後端側の端板３２に設けたポート４２を通じて内筒３４内に供給されるようになっており、また、前記外筒３３には、その内部の液面を検知するための液面計（図示略）が付設されている。さらに、ピストンロッド３６はダストブーツ４３により覆われている。
【００１６】
このようなオイルダンパー１７においては、いまピストンロッド３６が伸長端から短縮動作すると、ピストン３５の前方の油液Ｏが多数のオリフィス３９を通過してリザーバ室４１へ流出して大きな減衰力が発生し、この間、連通孔４０を通じてリザーバ室４１からピストンロッド３６の周りに油液Ｏが補給される。しかして、オリフィス３９は、前記したように内筒３４の軸方向に配列して複数設けられているので、オリフィス３９で発生する減衰力は、ピストンロッド３６の短縮動作に応じてすなわちピストンストロークに応じて、始めは柔らかく、後半は固くなり、この結果、ピストンロッド３６から軸部材１５側に伝達される反力は、ピストンストロークによらず低レベルで平均化される。
【００１７】
一方、外筒３３の上部にはリザーバ室４１に開口するポート４４が設けられており、このポート４４にはエア給排装置（ガス給排手段）４５が配管接続されている。このエア給排装置４５は、圧縮エアを発生するエア源４６と、エア源４６で発生した圧縮エアを貯えるアキュムレータ４７と、リザーバ室４１側の管路を大気側とアキュムレータ４７側とに切換える切換弁４８と、油空分離装置４９とを備えている。切換弁４８は、常時はリザーバ室４１側の管路を大気に開放するようになっており、したがって、上記したピストンロッド３６の短縮動作時には、リザーバ室４１は大気に開放され、この結果、ピストンロッド３６が短縮してこれに若干の負荷がかかっている状態では、該ピストンロッド３６が短縮状態を維持するようになる。一方、この状態から切換弁４８をアキュムレータ４７側へ切換えると、アキュムレータ４７内に貯えられていた圧縮エアがリザーバ室４１へ供給され、これに応じて、リザーバ室４１内の油液Ｏがオリフィス３９を通じて内筒３４内に流動し、この結果、ピストンロッド３６が伸長動作してオイルダンパー１７が元の状態に復帰するようになる。
【００１８】
以下、上記のように構成した防衝接岸装置の作用を説明する。
本防衝接岸装置は、常時はオイルダンパー１７のピストンロッド３６が伸長端に位置決めされ、軸部材１５が岸壁１０から海側へ大きく突出した状態となっている。この状態のもと、岸壁１０に接岸すべく、船舶１１が受衝板１４に衝突すると、その衝撃力でサークル型防舷材１３が弾性変形し、衝突エネルギーが一次的に吸収される。そして、この防舷材１３の変形後は、前記衝撃力が軸部材１５を介してオイルダンパー１７のピストンロッド３６に伝達され、ピストンロッド３６が短縮動作して、衝突エネルギーが大きく吸収される。この時、ピストンロッド３６から軸部材１５を介して船舶１１に反力が伝達されるが、前記したようにこの反力は、ピストントロークに応じて低レベルで平均化されているので、船舶１１に作用する衝撃は著しく小さいものとなる。また、この時、オイルダンパー１７のリザーバ室４１が大気に開放されているので、ピストンロッド３６は、短縮端に達した後は、そのまま短縮状態を維持し、これにより船舶１１も岸壁１０に近接した状態を維持する。その後、船舶１１は岸壁１０に係留されるが、この係留により、ピストンロッド３６に負荷がかかり、この結果、リザーバ室４１の油液Ｏが重力で内筒３４内に戻るようなこともなく、船舶１１はその停船位置を安定的に維持し、したがって効率よくかつ安全に荷役作業を行うことができるようになる。
【００１９】
一方、船舶１１が接岸している間に、適宜エア源４６を作動させてアキュムレータ４７に圧縮エアを貯えておき、船舶１１が岸壁１０から離れるのにタイミングを合せて切換弁４８を切換える。すると、アキュムレータ４７内に貯えられていた圧縮エアがリザーバ室４１へ供給され、これに応じて、ピストンロッド３６が速やかに伸長動作して軸部材１５すなわち受衝板１４が元の状態に復帰する。そして、この復帰後は、切換弁４８を大気側へ切換え、オイルダンパー１７のリザーバ室４１を大気に開放するが、受圧面積差によりピストン３５の前面にはより大きな重力（油液重量）が作用しているので、ピストンロッド３６は伸長状態を維持する。
【００２０】
ここで、船舶１１が係留されている状態では、エア給排手段４５によりリザーバ室４１に適宜の圧縮エアを供給するようにしてもよく、この場合は、船体１１の動揺にオイルダンパー１７が追従し、波浪による船体動揺を抑制することも可能になる。
また、上記オイルダンパー１７のピストンロッド３６は、前記したように負荷がかかっていない状態では、ピストン３５の受圧面積差により自然的に伸長動作するので、船舶１１の接岸サイクルの長い場合は、前記エア給排手段４５を作動させることなく、リザーバ室４１を常に大気に開放する状態としてもよい。
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、オイルダンパー１７の減衰力発生機構としてオリフィス３９を用いるようにしたが、この減衰力発生機構の形式は任意であり、例えば内筒３４の底部側（端板３２側）に減衰力発生機構を内蔵するベースバルブを配設して、該ベースバルブを介して内筒（シリンダ）３４内とリザーバ室４１との間で油液を流動させるようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、リザーバ室４１にエア給排装置４５から圧縮エアを供給するようにしたが、本発明は、このエア給排装置４５に代えて、ガス（例えば、窒素ガス等）を給排するガス給排手段を設けるようにしてもよいものである。また、上記実施の形態においては、オイルダンパー１７のリザーバ室４１を内筒（シリンダ）３４の周りに設ける構成としたが、設置スペース上の制限のない場合は、シリンダを延長してその底部側に直列にリザーバ室を設けるようにしてもよい。この場合は、該リザーバ室内にフリーピストンを配置してその前方をガス室（エア室）として区画して、このガス室に加圧ガス（圧縮エア）を給排できるようにし、ピストンロッドに連結されるピストンに縮み側で減衰力を発生する減衰力発生機構を設けるようにする。
【００２２】
さらに、上記実施の形態においては、受衝板１４をサークル型防舷材１３を介して軸部材１５に取付けるようにしたが、このサークル型防舷材１３は、受衝板１４の任意の方向の揺動を許容する他の部材、例えばボールジョイントに代えてもよいものである。
また、この受衝板１４は、これを円形（円盤形）として揺動可能にかつ回動可能に軸部材１５に取付けるようにしてもよく、この場合は、船舶１１が前進または後退しながら受衝板に衝突しても、該受衝板が船舶１１の動きに追従して回転し、結果として受衝板にかかる負荷が軽減される。
【００２３】
【実施例】
受衝板１４として対辺距離1450mmの大きさのものを、サークル型防舷材１３として最大吸収エネルギー1.59×9800ジュール（Ｊ），最大反力18.9×9800ニュートン（Ｎ）の性能を有するものを、軸部材１５として呼び径350A，長さ2400mmの圧力配管用炭素鋼管（STPG 410）を素材とするものを、オイルダンパー１２として最大吸収エネルギー 5.0×9800Ｊ，最大反力 5.0×9800Ｎ，ピストンストローク1.0 ｍの設計仕様のものをそれぞれ用いて防衝接岸装置を構成し、その二台を、後述の船舶１１の船首側と船尾側とに対応させて、前出図１に示した態様で岸壁１０の凹部１０ａ内に据付けた。
一方、図７に示すような諸元を有する船舶１１を用意し、これをほぼ平行に岸壁１０に誘導して、接岸速度25〜26cm/secの条件で船舶１１の側面を上記防衝接岸装置の受衝板１４に衝突させ、オイルダンパー１７の反力特性を求めた。なお、実測によれば、船尾側の方が船首側よりも１秒程度速く受衝板１４に接触していた。また、同じ船舶１１を接岸速度44cm/secの条件で同じ防衝接岸装置の受衝板１４に衝突させ、船舶１１に加わる衝撃加速度を測定した。
【００２４】
図８は、オイルダンパー１７の反力特性を示したものである。これより、反力は、船首側Ｆと船尾側Ｒとで若干の相違があるものの、衝突により急激に立上がった後は、ピストンストロークの増大に応じて緩やかな低下傾向で推移し、反力が平均化していることが明らかである。また、最大反力は、船首側Ｆが約 4.8×9800Ｎ、船尾側が約 5.9×9800Ｎで、極めて小さいことが確認できた。因みに、既存の空気式防舷材の最大反力は22×9800Ｎ程度となっており、本発明のオイルダンパー１７の最大反力は、この従来の空気式防舷材の約1/4 となっている。
図９は、船舶１１に加わる衝撃加速度を示したものである。これより、船舶１１に加わる最大衝撃加速度Ｇは、Ｙ方向（左右方向）で0.09Ｇ程度と非常に小さく、実際の乗船による体感においてもほとんど衝撃を感じないことが確認できた。
【００２５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係る防衝接岸装置によれば、オイルダンパーによって衝突エネルギーを吸収した後は、オイルダンパーのピストンロッドを短縮状態に維持して船舶と岸壁との距離を最小限に縮めることができるので、船舶の安全かつ速やかな接岸を可能にするばかりか、荷役作業性の向上にも大きく寄与し、その利用価値は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る防衝接岸装置の一つの実施の形態を示す側面図である。
【図２】本防衝接岸装置で用いる受衝板および防舷材の構造と両者の結合構造を一部断面として示す側面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図であり、サークル型防舷材の構造を示す断面図である。
【図４】本防衝接岸装置で用いる受衝板および防舷材の構造と両者の結合構造を一部開放として示す正面図である。
【図５】本発明で用いる軸部材の支持ブロックを示す正面図である。
【図６】本防衝接岸装置で用いるオイルダンパーの構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例で用いた船舶の諸元を示す図表である。
【図８】実施例における衝突実験結果としての、オイルダンパーの反力特性を示すグラフである。
【図９】実施例における衝突実験結果としての、船舶に加わる衝撃加速度の経時変化を示すグラフである。
【図１０】従来の防衝接岸装置の構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 岸壁
１１ 船舶
１２ オイルダンパー
１３ サークル型防舷材
１４ 受衝板
１５ 軸部材
１６ 支持ブロック（支持手段）
１７ オイルダンパー
３３ 外筒
３４ 内筒（シリンダ）
３５ ピストン
３６ ピストンロッド
３９ オリフィス（減衰力発生機構）
４０ 連通路
４１ リザーバ室
４５ エア給排装置（ガス給排手段）

Claims (4)

1. 先端に受衝板を揺動可能に取付けた軸部材と、岸壁に設置され、前記軸部材を岸壁の壁面の法線方向へ進退動可能に支持する支持手段と、前記岸壁に前記軸部材と同軸に設置され、前記受衝板に船舶が衝突した際の衝撃力を前記軸部材を介してピストンロッドに受け、該ピストンロッドを短縮動作させて衝突エネルギーを吸収すると共に、該ピストンロッドを短縮状態に維持するオイルダンパーとを備え、
   該オイルダンパーは、ピストンロッドに連結されたピストンを摺動可能に内装するシリンダの周りにリザーバ室を備えると共に、該リザーバ室と前記シリンダ内とを連通する連通路内に減衰力発生機構を設けており、
   前記リザーバ室にガスを給排するガス給排手段を、別途設置したことを特徴とする防衝接岸装置。
2. 受衝板を、サークル型防舷材を介して軸部材に取付けたことを特徴とする請求項１に記載の防衝接岸装置。
3. 支持手段およびオイルダンパーを岸壁の内部に納めたことを特徴とする請求項１または２に記載の防衝接岸装置。
4. 減衰力発生機構がオリフィスからなり、該オリフィスがシリンダの壁に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の防衝接岸装置。

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