JP4395237B2 - 浮体係留装置 - Google Patents

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正憲 珠久
俊司 井上
達也 高沖
正典 小林
潔 島田
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Mitsui E&S Holdings Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Akishima Laboratories Mitsui Zosen Inc
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
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Description

【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く水上に浮かぶ浮体を係留するために適用される浮体係留装置に関する。
【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やワイヤロープ等の係留索鎖を用いて係留する場合、予想される外力や水深に応じて係留索鎖のサイズや長さ・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、従来より設計者を悩ませている問題のひとつは、水深が浅い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4は従来技術の一例としてチェーンによる係留状態を示す第1の従来例である。ここで、係留されるべき浮体01は、水底02に固定されたアンカー03にチェーン04によって繋がれており、WLは水面を示している。この係留の特性を概念的に示したのが図5である。図5において横軸はチェーン04を引っ張る方向への浮体01の水平変位であり、縦軸はチェーン04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。
【0004】
ここで、浮体に風や流れによる静的な荷重が作用し、対象としているチェーンにFaの係留力が発生し、また、チェーンの強度から許容される係留力をFbとすると、Fb,Faに応じた浮体の水平変位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−Xa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)チェーンの径を大きくし破断強度の高いチェーンを使用することによってFbを上げXbを上げる。(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。
【0005】
そこで、水深の浅い浅海域において、限られたチェーン長さの条件下で浮体を係留するための係留方式として、第2の従来例として図6に示す中間シンカー方式が知られている。この中間シンカー方式は、水底02に設けられたアンカー03と浮体01とをつなぐチェーン04の中間部に重量物08を設けた構成を特徴とする係留装置である。このような中間シンカー方式の係留特性は、図7に示すように、屈曲点cを有しており、ある一定の張力をこえると重量物08が浮上し、浮体01の変位に比較して張力が大きくならず、許容できる水平変位Xbが増加するという利点がある。
【0006】
さらに、図8(a)に示す第3の従来例のように、水底02に柱状体構造物05を設け、該構造物05の上端部に一端が枢着され自然状態で他端が水底02に接地する長尺構造物06にチェーン04をつないで、この長尺構造物06の他端と浮体01との間をチェーン04でつないだ係留装置が提案されている。このような構成とすれば、柱状構造物05の上端部に長尺構造物06を枢着したので、長尺構造物06に直交する水平軸廻りの旋回が可能である。従って、ある一定以上の張力が発生すると長尺構造体06が浮上してチェーン張力の急増を防ぐことができる。そして、柱状体構造物05の上部という高い位置に枢着部があるため、チェーン04のアンカー点をより遠方に設置したような効果が期待できる。なお、図6(b)に示すように、長尺構造体06の他端に直交して水平梁部07を設け、該水平梁部07と浮体01との間を複数の係留索鎖04でつないだものもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように係留索鎖による係留方式の問題点は、水平方向の変位に対して張力が急激に増加しないようにするためには、重量物から水底に設けられたアンカー点までの係留索鎖長さを十分とる必要がある点である。しかしながら、実際に浮体を沿岸や湾内に係留する場合には、係留索鎖展張エリアを十分に確保できない可能性がある。そこで、本発明の第1の課題は、浅い水深と限られた係留ライン長さの条件下で使用可能な、中間シンカー方式に係る係留装置を提供することにある。
【0008】
また、図8に示した係留装置の場合、係留索鎖の展張方向への荷重に対しては想定していた効果が得られるものの、張力の作用方向が変化した場合、予想以上の張力が発生するおそれがある。また、複数の係留索鎖を用いた方式では、浮体の移動方向によっては、図8(b)に示すように、図中に破線で示すように各係留索鎖間で張力の不均一が生じ、最悪の場合破断することも考えられる。そこで、本発明の第2の課題は、係留索鎖から作用する力の方向が想定した展張方向からずれた場合であっても想定した係留特性が得られ、また、複数の係留索鎖を使用した場合でも不均一な張力が生じない係留装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した
【0010】

【0011】
すなわち、本発明は、水面に浮かぶ浮体を係留する浮体係留装置であって、水底に固定して立設された柱状体構造物と、一端が前記柱状体構造物の上端部に支持され他端が初期状態で水底に接地する長尺重量物と、該長尺重量物の他端に設けられ同長尺重量物と直交する水平梁部と、前記水平梁部と前記浮体との間をつなぐ複数の係留索鎖とを具備し、前記柱状体構造物と前記長尺重量物との間を、該長尺重量物に直交する水平軸廻り及び鉛直軸廻りに旋回可能に枢着することを特徴とする。
【0012】
このような浮体係留装置によれば、柱状体構造物と長尺重量物との間を、長尺重量物に直交する水平軸廻り及び鉛直軸廻りに旋回可能に枢着したので、係留索鎖の展張方向だけでなく、斜め向きの変位に対しても機能を発揮することができるようになる。
また、このような浮体係留装置によれば、水平軸廻り及び鉛直軸廻りに旋回可能な長尺重量物の水平梁部と浮体との間を複数の係留索鎖でつないでいるが、浮体の変位に追従して長尺重量物が回転し各係留索鎖の張力が不均一になるのを防止できる。また、複数の係留索鎖を使用して係留装置を大型化することで、係留装置全体の数を減らすことができる。
【0013】

【0014】

【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る浮体係留装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図1に示す第1の参考例において、図中の符号1は浮体、2は水底、3は重量物、4は係留索鎖、5は柱状体構造物である。浮体1は、たとえば船舶や海洋構造物などのように、水上に浮かぶ構造物である。浮体係留装置は、途中に重量物3を介在させた係留索鎖4を用いて、浮体1を所定位置に係留するものである。
【0016】
係留索鎖4としては、チェーンやワイヤーロープなどを使用することができる。係留索鎖4は、適切な懸垂線を描くような長さを設定され、その一端は浮体1に連結され、他端は柱状体構造物5の上端部に連結されている。係留索鎖4の途中には、重量物3が固定して取り付けられている。この重量物3は、初期状態で水底2に接地する大きな比重を有するもので、好ましくは柱状構造物5から適当な距離をもって互いに干渉しない位置の係留索鎖4に取り付ける。また、柱状体構造物5は、水底2にしっかりと固定されて十分な剛性を有する構造物であり、水底2から水面WL方向へは適当な高さHを有している。
【0017】
上述した構成とすれば、柱状体構造物5の上端と浮体1との間を安価で信頼性の高い係留索鎖4でつなぎ、その途中に介在させた重量物3を中間シンカーとして機能させることができる。このため、張力が増してくると、まず最初に重量物3が浮上することになるので、中間シンカーの機能により張力の急増を防止することができる。また、従来技術で示した長尺構造体のかわりに安価で信頼性の高い係留索鎖4を使用しているので、浮体1の運動方向による制約を受けず、しかも全体の構造はシンプルで安価なものとなる。さらに、係留索鎖4の一端を水底2より高さがHとなる上端部付近に連結したので、重量物3が浮上して係留索鎖4の張力が増し、係留索鎖4が緊張した状態(図中に二点差線で表示)を想定すると、水底2にアンカーAを設ける構成のものと比較して、係留索鎖4の長さを短くすることが可能になる。すなわち、底辺の長さがLで高さがHの直角二等辺三角形の斜辺に相当する分だけ係留索鎖4を短くすることができるため、係留に必要な水域を狭めることが可能になる。
【0018】
続いて、図2に示す第2の参考例では、柱状体構造物5の上端部に長尺重量物6の一端を適当なジョイントJを介して支持させ、同長尺重量物6の他端、すなわち初期状態で水底2に接地する側の端部に係留索鎖4の一端を連結している。この係留索鎖4には、上述した第1の参考例と同様に、安価で信頼性の高いチェーンやワイヤーロープなどを使用する。なお、係留索鎖4の他端は、浮体1に連結されている。また、ここで使用するジョイントJは、長尺重量物6に直交する水平軸廻り及び垂直軸廻りに旋回可能なものである。換言すれば、柱状体構造物5の上端部と長尺重量物6との間は、長尺重量物6に直交する水平軸廻り及び垂直軸廻りに旋回可能に枢着された構造であればよい。
【0019】
このような構成とすれば、長尺重量物6が中間シンカーの機能を発揮して急激な張力増大を防止でき、しかも、長尺重量物6に直交する水平軸廻り及び垂直軸廻りの両方向に旋回可能なジョイントJの機能により、展張方向はもとより斜め向きの変位に対しても想定した機能を発揮できるようになる。
【0020】
次に、図3に示す本発明の実施形態を説明する。この変形例では、長尺重量物6の浮体側端部、すなわちジョイントJの他端側に長尺重量物6と直交する水平梁部7を固着して設けてある点、そして、水平梁部7は水底2とほぼ平行であり、該水平梁部7と浮体1との間は、同一長さにした複数本(図示の例では4本)の係留索鎖4でつないでいる点の二点が上述した第2の参考例とは異なった構成になっている。
【0021】
このような構成とすれば、浮体1を係留するのに必要な係留装置の数を減らすことが可能になるので、その分コストを削減できる。すなわち、1本の係留索鎖4には係留力の制約があるため、浮体1側の要求により必要な係留索鎖4の数が決まることになるが、コストの高い柱状体構造物5及び長尺重量物6に1本の係留索鎖4をつなぐ構造は不経済であり、複数の係留索鎖4で係留する装置としてコストの高い柱状構造物5及び長尺構造物6の数を減らしている。この場合、各係留索鎖4に作用する張力が不均一になると破断の原因となるが、長尺重量物6に直交する水平軸廻り及び垂直軸廻りの両方向に旋回可能なジョイントJの機能により、展張方向はもとより斜め向きの変位に対しても想定した機能を発揮できるため、各係留索鎖4における張力の不均一を未然に防止することができる。
【0022】
【発明の効果】
上述した本発明による第1の浮体係留装置によれば、浮体と柱状体構造物との間を係留索鎖でつなぎ、係留索鎖の途中に重量物を介在させたので、重量物が中間シンカーとして機能し、安価で信頼性が高く、しかもシンプルな構成で張力の急増を防止することができる。また、柱状体構造物に対し重量物を係留索鎖でつないでいるので、浮体の運動方向に関わらず効果が得られ、しかも、水深が浅い場合でも、係留索鎖を短くして狭いエリア内で展張させることが可能となる。本発明の第2の浮体係留装置によれば、水底に固定して立設した柱状体構造物の上端部と長尺重量物との間を、該長尺重量物に直交する水平軸廻り及び垂直軸廻りに旋回可能となるよう枢着したので、展張方向はもとより斜め向きの変位に対しても想定した機能を発揮できるようになる。従って、複数の係留索鎖を用いた構造を採用しても張力の不均一が発生することがなく、係留装置を大型化して数を減らし、コストダウンを可能にするといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る浮体係留装置の第1の参考例を示す図である。
【図2】本発明に係る浮体係留装置の第2の参考例を示す図である。
【図3】本発明に係る浮体係留装置の実施形態を示す図である。
【図4】第1の従来例として浮体係留装置の構成を示す図である。
【図5】図4に示した浮体係留装置の係留の特性を概念的に示した図である。
【図6】第2の従来例として中間シンカー方式の浮体係留装置の構成を示す図である。
【図7】図6に示した浮体係留装置の係留の特性を概念的に示した図である。
【図8】第3の従来例を示す図で、(a)は1本の係留索鎖を用いた構成例を示し、(b)は複数本の係留索鎖を用いた構成例を示している。
【符号の説明】
1 浮体2 水底3 重量物4 係留索鎖5 柱状体構造物6 長尺重量物7 水平梁部

Claims (1)

  1. 水面に浮かぶ浮体を係留する浮体係留装置であって、水底に固定して立設された柱状体構造物と、一端が前記柱状体構造物の上端部に支持され他端が初期状態で水底に接地する長尺重量物と、該長尺重量物の他端に設けられ同長尺重量物と直交する水平梁部と、前記水平梁部と前記浮体との間をつなぐ複数の係留索鎖とを具備し、前記柱状体構造物と前記長尺重量物との間を、該長尺重量物に直交する水平軸廻り及び鉛直軸廻りに旋回可能に枢着することを特徴とする浮体係留装置。
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