JP4367997B2 - 港内係留船舶の長周期動揺抑制方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、港内係留船舶の長周期動揺抑制方法に関し、さらに詳細には、港内で生じる長周期波により係留船舶が共振して動揺するのを防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風や波のない穏やかな気象、海象にもかかわらず船舶が突然走り出したり、あるいは底うねりにより船舶が動き出すという現象、すなわち係留船舶の長周期動揺が知られている。長周期動揺は、港内の長周期波と係留船舶の固有周期とが一致し、共振することにより引き起こされることが判明している。このような長周期動揺が係留船舶に生じると、荷役作業の中止のみならず、係留索の破断、防舷材の過圧縮や、せん断圧縮、船舶の沖出しなどの影響をもたらす。
【０００３】
従来、その対策として、
（１）係留索の変更により係留系の固有周期を外力場の共振周期から外す方法
（２）係留柱などの係留施設を増設することにより、係留系の固有周期を外力場の共振周期から外す方法
（３）空気式防舷材等を使用し、船体のサブハーモニックモーションを抑制する方法
（４）ダッシュポッド係留索などを使用した特殊係留による方法
が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法は、いずれも次のような問題点がある。（１）の方法は、現在最も簡便な方法として考えられるが、係留索を硬くすることによる索の破断といった危険性や、係留索を太くすることによる作業効率の低下を伴う。また（２）及び（３）の方法については、その効果が大であることが実証されているが、いずれの方法も大規模な物揚場の改造等が必要になる。さらに（４）の方法については、その効果が期待できるとされたが、本来、船体の前後揺といった長周期動揺は運動速度が遅く、一方、ダッシュポッドによる減衰力は運動速度に比例するため、動揺抑制効果は少ないものと考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、既存の係留施設を変更することなく、安全で確実に船体の長周期動揺を抑制することができる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、岸壁や物揚場等の係留施設に、一方の舷側が防舷材を介して該係留施設に接するように、船舶用の複数の係留索を介して係留している港内係留船舶において、
他方の舷側側に、ポンツーン用の複数の係留索を介して該船舶から離間した位置で浮遊する所要の質量を有するポンツーンを付加することにより、前記係留船舶の固有周期を変化させることを特徴とする港内係留船舶の長周期動揺抑制方法にある。
【０００７】
ポンツーンを付加する前の係留船舶は、その係留索をばねとする１自由度の振動系であり、固有周期をもっている。この発明は、この主振動モードに、係留索をばねとするポンツーンによる補助振動モードを付加することにより、主モードの固有周期を変化させ、外力場の共振周期から外す方法である。すなわち、従来の方法のように、係留施設の変更により固有周期を変化させるのではなく、係留船舶の動揺の自由度系を２自由度系以上とすることにより、船舶の固有周期を外力場の共振周期から外し、長周期動揺を抑制する方法である。
【０００８】
ここで、付加するポンツーンの数は１個でもよいし（２自由度系）、２個以上の複数個としてもよい（多自由度系）。多自由度系とした場合は、運動はより複雑になる。このため、主モードの動きもより複雑になり、小さいポンツーンを複数個用いることにより、質量の大きい１個のポンツーンを用いた場合と同等の効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施の形態を示す平面図、図２は断面図である。岸壁や物揚場等の係留施設１には係留柱２や防舷材３が設けられ、船舶４は係留柱２に留められる係留索５を介して港内に係留させられる。
【００１０】
この発明によれば、船舶４には係留索６を介してポンツーン７が付加される。係留索６としては一般的な繊維索を用いることができる。このポンツーン７は、対象とする船体の係留後、船体側面まで曳航され、海底に設置されるシンカー８に係留チェーン９を介して連結されている。このような、ポンツーン７を付加することにより、船舶４の固有周期が変化し、外力場の共振周期から外すことができる。
【００１１】
このことを図３に示す振動モデルを参照して説明する。図３（ａ）は、ポンツーン７を付加する前の振動モデルであり、物体Ｍは船舶４に対応し、ばねＫは係留索５に対応している。この振動モデルは１自由度系であり、水の粘性による減衰力を無視した場合、固有周期Ｔは次式で示される。
Ｔ＝２π(ｍ／ｋ)1/2 …（１）
ここに、ｍは物体Ｍの質量、ｋはばね定数である。
（１）式において、例えばｍ＝１００ｋｇ、ｋ＝５０ｋｇ／ｍとすると、
Ｔ＝８．８９ｓとなる。
【００１２】
図３（ｂ）は、ポンツーン７を付加した場合の振動モデルであり、物体Ｍ1，Ｍ2はそれぞれ船舶４及びポンツーン７に対応し、ばねＫ1，Ｋ2は船舶４及びポンツーン７の各係留索５，６に対応している。この振動モデルは２自由度系であり、水の粘性による減衰力を無視した場合、振動数ｎは次式で示される。
ｎ4−(ｋ11ｍ2＋ｋ22ｍ1)・ｎ2／ｍ1ｍ2＋(ｋ11ｋ22−ｋ12ｋ21)／ｍ1ｍ2＝０…（２）
ここに、ｍ1，ｍ2は物体Ｍ1，Ｍ2の各質量、ｋ1，ｋ2はばね定数であり、またｋ11＝ｋ1＋ｋ2、ｋ12＝−ｋ2、ｋ21＝ｋ2、ｋ22＝ｋ2である。
【００１３】
（２）式において、ｍ1＝１００ｋｇ、ｍ2＝１０ｋｇ、ｋ1＝５０ｋｇ／ｍ、ｋ2＝５ｋｇとすると、
ｎ4−１．０５ｎ2＋０．２５＝０ …（３）
となり、（３）式を解くと、
ｎ1＝０．６０４、ｎ2＝０．８２８が得られる。
したがって、各モードの固有周期は、
Ｔ1＝２π／ｎ1＝１０．４０ｓ
Ｔ2＝２π／ｎ2＝７．５８８ｓ
となる。以上のように、主モードの固有周期はＴ＝８．８９ｓからＴ1＝１０．４０ｓに変化し、この変化を利用して外力場との共振現象を防ぐことができる。
【００１４】
上述の振動モデルでは船体の質量Ｍ1とポンツーンの質量Ｍ2との関係はＭ1／Ｍ2＝１０．０であり、現実的には船体質量の１０分の１程度の質量を有するポンツーンを使用することは困難であると考えられる。このような場合には、より軽い質量を有する複数個のポンツーンを用いることで同等の効果を得ることができる。
【００１５】
また、図４〜図６に示すような形状、すなわち上部ポンツーン本体７ａと、周面が部分円筒面で規定される複数の下部フィン７ｂとからなる浮体をポンツーン７として使用することで、ポンツーン周辺水塊による付加質量の増加を求め、補助振動モードの全体の質量増加効果を得ることができる。
【００１６】
図７は、ポンツーン７の数を複数個とした場合を示し、この場合（ａ）のようにポンツーン７を直列にしてもよいし、（ｂ）のように並列にしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、既存の係留施設を変更することなく、安全で確実に船体の長周期動揺を抑制することができ、したがって物揚場の荷役稼働率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施の形態を示す平面図である。
【図２】図２は断面図である。
【図３】図３は、この発明の作用をモデル化して説明する図である。
【図４】図４は付加質量の増加効果が得られるポンツーン形状を示す斜視図である。
【図５】図５は同ポンツーンの平面図である。
【図６】図６は同ポンツーンの側面図である。
【図７】図７は別の実施の形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１：係留施設
２：係留柱
３：防舷材
４：船舶
５：係留索
６：係留索
７：ポンツーン
【発明の属する技術分野】
この発明は、港内係留船舶の長周期動揺抑制方法に関し、さらに詳細には、港内で生じる長周期波により係留船舶が共振して動揺するのを防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
風や波のない穏やかな気象、海象にもかかわらず船舶が突然走り出したり、あるいは底うねりにより船舶が動き出すという現象、すなわち係留船舶の長周期動揺が知られている。長周期動揺は、港内の長周期波と係留船舶の固有周期とが一致し、共振することにより引き起こされることが判明している。このような長周期動揺が係留船舶に生じると、荷役作業の中止のみならず、係留索の破断、防舷材の過圧縮や、せん断圧縮、船舶の沖出しなどの影響をもたらす。
【０００３】
従来、その対策として、
（１）係留索の変更により係留系の固有周期を外力場の共振周期から外す方法
（２）係留柱などの係留施設を増設することにより、係留系の固有周期を外力場の共振周期から外す方法
（３）空気式防舷材等を使用し、船体のサブハーモニックモーションを抑制する方法
（４）ダッシュポッド係留索などを使用した特殊係留による方法
が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法は、いずれも次のような問題点がある。（１）の方法は、現在最も簡便な方法として考えられるが、係留索を硬くすることによる索の破断といった危険性や、係留索を太くすることによる作業効率の低下を伴う。また（２）及び（３）の方法については、その効果が大であることが実証されているが、いずれの方法も大規模な物揚場の改造等が必要になる。さらに（４）の方法については、その効果が期待できるとされたが、本来、船体の前後揺といった長周期動揺は運動速度が遅く、一方、ダッシュポッドによる減衰力は運動速度に比例するため、動揺抑制効果は少ないものと考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、既存の係留施設を変更することなく、安全で確実に船体の長周期動揺を抑制することができる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、岸壁や物揚場等の係留施設に、一方の舷側が防舷材を介して該係留施設に接するように、船舶用の複数の係留索を介して係留している港内係留船舶において、
他方の舷側側に、ポンツーン用の複数の係留索を介して該船舶から離間した位置で浮遊する所要の質量を有するポンツーンを付加することにより、前記係留船舶の固有周期を変化させることを特徴とする港内係留船舶の長周期動揺抑制方法にある。
【０００７】
ポンツーンを付加する前の係留船舶は、その係留索をばねとする１自由度の振動系であり、固有周期をもっている。この発明は、この主振動モードに、係留索をばねとするポンツーンによる補助振動モードを付加することにより、主モードの固有周期を変化させ、外力場の共振周期から外す方法である。すなわち、従来の方法のように、係留施設の変更により固有周期を変化させるのではなく、係留船舶の動揺の自由度系を２自由度系以上とすることにより、船舶の固有周期を外力場の共振周期から外し、長周期動揺を抑制する方法である。
【０００８】
ここで、付加するポンツーンの数は１個でもよいし（２自由度系）、２個以上の複数個としてもよい（多自由度系）。多自由度系とした場合は、運動はより複雑になる。このため、主モードの動きもより複雑になり、小さいポンツーンを複数個用いることにより、質量の大きい１個のポンツーンを用いた場合と同等の効果が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施の形態を示す平面図、図２は断面図である。岸壁や物揚場等の係留施設１には係留柱２や防舷材３が設けられ、船舶４は係留柱２に留められる係留索５を介して港内に係留させられる。
【００１０】
この発明によれば、船舶４には係留索６を介してポンツーン７が付加される。係留索６としては一般的な繊維索を用いることができる。このポンツーン７は、対象とする船体の係留後、船体側面まで曳航され、海底に設置されるシンカー８に係留チェーン９を介して連結されている。このような、ポンツーン７を付加することにより、船舶４の固有周期が変化し、外力場の共振周期から外すことができる。
【００１１】
このことを図３に示す振動モデルを参照して説明する。図３（ａ）は、ポンツーン７を付加する前の振動モデルであり、物体Ｍは船舶４に対応し、ばねＫは係留索５に対応している。この振動モデルは１自由度系であり、水の粘性による減衰力を無視した場合、固有周期Ｔは次式で示される。
Ｔ＝２π(ｍ／ｋ)1/2 …（１）
ここに、ｍは物体Ｍの質量、ｋはばね定数である。
（１）式において、例えばｍ＝１００ｋｇ、ｋ＝５０ｋｇ／ｍとすると、
Ｔ＝８．８９ｓとなる。
【００１２】
図３（ｂ）は、ポンツーン７を付加した場合の振動モデルであり、物体Ｍ1，Ｍ2はそれぞれ船舶４及びポンツーン７に対応し、ばねＫ1，Ｋ2は船舶４及びポンツーン７の各係留索５，６に対応している。この振動モデルは２自由度系であり、水の粘性による減衰力を無視した場合、振動数ｎは次式で示される。
ｎ4−(ｋ11ｍ2＋ｋ22ｍ1)・ｎ2／ｍ1ｍ2＋(ｋ11ｋ22−ｋ12ｋ21)／ｍ1ｍ2＝０…（２）
ここに、ｍ1，ｍ2は物体Ｍ1，Ｍ2の各質量、ｋ1，ｋ2はばね定数であり、またｋ11＝ｋ1＋ｋ2、ｋ12＝−ｋ2、ｋ21＝ｋ2、ｋ22＝ｋ2である。
【００１３】
（２）式において、ｍ1＝１００ｋｇ、ｍ2＝１０ｋｇ、ｋ1＝５０ｋｇ／ｍ、ｋ2＝５ｋｇとすると、
ｎ4−１．０５ｎ2＋０．２５＝０ …（３）
となり、（３）式を解くと、
ｎ1＝０．６０４、ｎ2＝０．８２８が得られる。
したがって、各モードの固有周期は、
Ｔ1＝２π／ｎ1＝１０．４０ｓ
Ｔ2＝２π／ｎ2＝７．５８８ｓ
となる。以上のように、主モードの固有周期はＴ＝８．８９ｓからＴ1＝１０．４０ｓに変化し、この変化を利用して外力場との共振現象を防ぐことができる。
【００１４】
上述の振動モデルでは船体の質量Ｍ1とポンツーンの質量Ｍ2との関係はＭ1／Ｍ2＝１０．０であり、現実的には船体質量の１０分の１程度の質量を有するポンツーンを使用することは困難であると考えられる。このような場合には、より軽い質量を有する複数個のポンツーンを用いることで同等の効果を得ることができる。
【００１５】
また、図４〜図６に示すような形状、すなわち上部ポンツーン本体７ａと、周面が部分円筒面で規定される複数の下部フィン７ｂとからなる浮体をポンツーン７として使用することで、ポンツーン周辺水塊による付加質量の増加を求め、補助振動モードの全体の質量増加効果を得ることができる。
【００１６】
図７は、ポンツーン７の数を複数個とした場合を示し、この場合（ａ）のようにポンツーン７を直列にしてもよいし、（ｂ）のように並列にしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、既存の係留施設を変更することなく、安全で確実に船体の長周期動揺を抑制することができ、したがって物揚場の荷役稼働率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施の形態を示す平面図である。
【図２】図２は断面図である。
【図３】図３は、この発明の作用をモデル化して説明する図である。
【図４】図４は付加質量の増加効果が得られるポンツーン形状を示す斜視図である。
【図５】図５は同ポンツーンの平面図である。
【図６】図６は同ポンツーンの側面図である。
【図７】図７は別の実施の形態を示す平面図である。
【符号の説明】
１：係留施設
２：係留柱
３：防舷材
４：船舶
５：係留索
６：係留索
７：ポンツーン
Claims (2)
- 岸壁や物揚場等の係留施設に、一方の舷側が防舷材を介して該係留施設に接するように、船舶用の複数の係留索を介して係留している港内係留船舶において、
他方の舷側側に、ポンツーン用の複数の係留索を介して該船舶から離間した位置で浮遊する所要の質量を有するポンツーンを付加することにより、前記係留船舶の固有周期を変化させることを特徴とする港内係留船舶の長周期動揺抑制方法。 - 前記ポンツーンが複数個であることを特徴とする請求項１記載の港内係留船舶の長周期動揺抑制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14311299A JP4367997B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 港内係留船舶の長周期動揺抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14311299A JP4367997B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 港内係留船舶の長周期動揺抑制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000335485A JP2000335485A (ja) | 2000-12-05 |
| JP4367997B2 true JP4367997B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=15331198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14311299A Expired - Fee Related JP4367997B2 (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 港内係留船舶の長周期動揺抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4367997B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN121069799B (zh) * | 2025-11-07 | 2026-02-24 | 闽江学院 | 船舶码头靠泊振荡抑制控制系统 |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP14311299A patent/JP4367997B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000335485A (ja) | 2000-12-05 |
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