JP4619321B2 - 係留装置 - Google Patents

Description

本発明は、湾岸や湖沼岸などで、浮桟橋やポンツーンなどの浮体構造物の揺動を抑制して係留するための係留装置に関する。

たとえば特許文献１（図３）に開示された係留装置は、図８に示すように、複数の組杭５２に伸縮アーム（緩衝装置）５３を介して上面開口の浮体容器５１が係留され、浮体容器５１内に、上面に敷設体５４ａを有する構造物本体５４が昇降自在に配置されている。そして浮体容器５１内の底面に、構造物本体５４との間に弾性部材５５を介して支持する受け筒５６を立設し、構造物本体５４の底部から垂下されて下部が受け筒５６にスライド自在に嵌合される脚筒５７を垂設している。さらに、浮体容器５１内に緩衝用空気室５８が形成され、緩衝用空気室５８内の空気を吸引・排出する通気通路５９が、構造物本体５４と浮体容器５１の側壁との間に形成されている。
特開平６−１４４３６３号公報（図３）

ところで、波浪などにより浮体構造物に生じる揺動は、３つの直線揺動モードと３つの回転揺動モードがある。３つの直線揺動モードは、水平方向に沿って前後に揺れる揺動(surge)（以下、前後の水平軸方向の直線揺動という）と、水平方向に沿って左右に揺れる揺動(sway)（以下、左右の水平軸方向の直線揺動という）と、鉛直軸方向に沿って上下に揺れる揺動(heave)（以下、鉛直軸方向の直線揺動という）からなり、また３つの回転揺動モードは、前後の水平軸を中心として円弧方向に揺れる揺動(roll)（以下、前後の水平軸周りの回転揺動という）と、左右の水平軸を中心として円弧方向に揺れる揺動(pitch)（以下、左右の水平軸周りの回転揺動という）と、鉛直軸を中心として円弧方向に揺れる揺動(yaw)（以下、鉛直軸周りの回転揺動という）とからなる。

特許文献１では、緩衝用空気室５８内の空気が通気通路５９から押出し・吸引される時の抵抗による緩衝作用と、弾性部材５５の緩衝作用とにより、鉛直軸方向の直線揺動が効果的に抑制されるとともに、その衝撃が緩和される。しかし、水平方向の直線揺動や水平軸周りの回転揺動を、組杭５２に連結された伸縮アーム５３のみで抑制するもので、波浪等の大きい抑制・減衰効果が望めないという問題があった。また伸縮アーム５３では、ストロークの大きい潮位の変動に対応できないという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、波浪などによる揺動を効果的に抑制して減衰することができ、かつストロークの大きい潮位の変動に対応することができる係留装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の係留装置は、浮体構造物と、浮体構造物の底側に配置された可動フレームと、浮体構造物と可動フレームとを伸縮自在でかつ傾動自在に連結する複数の緩衝装置と、可動フレームの周辺位置に設置された規制体と、可動フレームと規制体との間に介在されて可動フレームの側方への移動を規制するとともに昇降を案内する可動緩衝具とを具備したものである。

請求項２記載の係留装置は、請求項１記載の構成において、規制体は、水底に立設固定された複数の杭からなり、可動緩衝具は、前記杭の胴部に遊嵌される円筒体を有し、前記杭の胴部と前記円筒体の内周面との摺接部の少なくとも一方に、摩擦により可動フレームの揺動を抑制する摩擦促進部が設けられたものである。

請求項３記載の係留装置は、請求項１または２記載の構成において、緩衝装置は、浮体構造物に取り付けられる上端部材と、可動フレームに取り付けられる下端部材と、前記上端部材と前記下端部材とを伸縮自在でかつ傾動自在に接続する中空状の蛇腹部材と、当該蛇腹部材の中空部に充填された充填水とからなり、浮体構造物の揺動により、前記蛇腹部材の中空部の充填水を押出し・吸引自在な通水通路を設けたものである。

請求項１記載の発明によれば、可動フレームと浮体構造物との間に複数の緩衝装置を介在させ、さらに規制体と可動フレームとの間に可動緩衝具を設けたので、鉛直軸方向の直線揺動や前後、左右の水平軸周りの回転揺動を効果的に抑制して減衰させることができる。また可動緩衝具により、規制体に案内されて可動フレームが昇降されるので、浮体構造物をストロークの大きい潮位の変動に容易に対応させることができる。

請求項２記載の発明によれば、可動緩衝具に設けられた摩擦促進部により、前後、左右の水平軸周りの回転揺動を効果的に抑制して減衰させることができる。
請求項３記載の発明によれば、緩衝装置に蛇腹部材を採用して、蛇腹部材の中空部に充填した充填水を通水通路から押出し・吸引するように構成し、充填水の押出し・吸引時の抵抗と蛇腹部材の弾性とにより、蛇腹部材の伸縮と傾動を抑制して、浮体構造物の鉛直軸方向の直線揺動と前後、左右の水平軸周りの回転揺動とをさらに効果的に減衰させることができる。また波浪などによる浮体構造物の揺動周期に対応して、通水通路の断面積を設定することにより、押出し・吸引時の充填水の抵抗を調整して浮体構造物の揺動を効果的に抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
［実施の形態］
図１〜図３に示すように、湾岸（湖沼岸）の所定位置に、船を接岸するための船舶接岸部１ａを有する矩形箱体状の浮体構造物１が配置され、この浮体構造物１の外周部で四隅位置に、海底（水底）に海面（水面）上に突出される杭（規制体）２が立設固定されている。そして浮体構造物１の底側に、全体が海中に没するとともに浮体構造物１と揺動特性（振幅や周期）が異なる可動フレーム４が配置され、可動フレーム４と浮体構造物１の間に伸縮および傾動自在な蛇腹式の緩衝装置５がそれぞれ四隅側に介在されて、可動フレーム４と浮体構造物１とが連結されている。また可動フレーム４の四隅位置にそれぞれスタビライザ（可動緩衝具）３が取り付けられ、これらスタビライザ３は杭２にそれぞれ昇降自在でかつ傾動自在に連結されている。

前記可動フレーム４は、左右の杭２にスタビライザ３を介して連結される前後一対の横ビーム４ａと、横ビーム４ａの中間部を連結する左右一対の前後ビーム４ｂとにより、平面視が井桁状に形成されている。

前記緩衝装置５は、図４に示すように、浮体構造物１の底面に取り付けられた上端板（上端部材）１１と、可動フレーム４の横ビーム４ａと前後ビーム４ｂの連結部に取り付けられた下端板（下端部材）１２と、上端板１１と下端板１２とを連結する中空で円筒状の蛇腹部材１３と、蛇腹部材１３の中空部に充填された充填水（海水）１４とを具備している。前記蛇腹部材１３は、弾性を有する樹脂などにより形成されて、上端板１１と下端板１２とを互いに接近離間自在でかつ互いに傾動自在に連結している。この緩衝装置５における蛇腹部材１３の径や個数、強度（厚み）、弾性（形状や材質）などの条件は、浮体構造物１の大きさや係留装置の設置海域の海象条件などにより決定される。

さらに上端板１１と下端板１２には、蛇腹部材１３内の充填水１４を押出し・吸引可能な複数（または単数）の通水通路１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ形成されている。これら通水通路１５Ａ，１５Ｂの通路断面は、充填水１４の押出し・吸引時に抵抗を付与して蛇腹部材１３の伸縮と浮体構造物１の傾動を抑制するもので、係留装置が設置される海域（水域）の波浪などの海象条件に基づいて設定される。すなわち、波浪などによる浮体構造物１の揺動周期が大きい海象条件下では、充填水１４の押出し・吸引がゆっくりと行われるように、通水通路１５Ａ，１５Ｂの通路断面が小さく形成され、また波浪などによる浮体構造物１の揺動周期が小さい海象条件下では、充填水１４の押出し・吸引が速く行われるように、通水通路１５Ａ，１５Ｂの通路断面が大きく形成される。なお、通水通路１５Ａ，１５Ｂに、通路断面を絞り開放可能な絞り弁や、開口面積の異なるものと交換可能なオリフィス部材などの調整具を設けておき、設置時にその海象条件に合わせて通路断面を調整することもできる。もちろん、通水通路１５Ａ，１５Ｂの開口部の近傍には、海草やごみなどの不純物の流入を防止するろ過具（図示せず）が設けられる。

図６に示すように、前記緩衝装置５によれば、浮体構造物１と可動フレーム４とを接近離間自在でかつ傾動自在に連結し、可動フレーム４に対する浮体構造物１の揺動を効果的に抑制して減衰させることができる。すなわち、蛇腹部材１３の伸縮性（弾性）と、充填水１４の押出し・吸引時の抵抗とにより、鉛直軸方向の直線揺動Ｃと、前後、左右の水平軸周りの回転揺動Ｅ，Ｆをそれぞれ効果的に抑制することができる。さらに蛇腹部材１３の弾性により許容される上端板１１と下端板１２との間の前後、左右方向の変位量の範囲で、前後、左右の水平軸方向の直線揺動Ａ，Ｂと、鉛直軸周りの回転揺動Ｇとを抑制し、揺動による衝撃を緩和することができる。

前記スタビライザ３は、杭２の円柱状の胴部２ａに遊嵌される円筒部（被ガイド部）３ａと、この円筒部３ａの内周面全体に取り付けられた摩擦促進部材（摩擦促進部）３ｂとで構成されている。前記摩擦促進部材３ｂは、杭２の胴部２ａに対する摩擦力が大きく、かつ弾性を有する材質でたとえば合成ゴムや樹脂などにより形成される。この摩擦促進部材３ｂは、杭２の胴部２ａの外周面に設けてもよいし、円筒部３ａの内周面と胴部２ａの外周面の両方に設けることもできる。また胴部２ａ全体および／または円筒部３ａ全体を、摩擦促進部材３ｂと同様に摩擦を生じさせることができる材質により形成してもよい。

また胴部２ａとスタビライザ３の摩擦促進部材３ｂとの間には、所定の隙間ｄが形成され、これにより可動フレーム４の昇降と傾動とを許容するとともに、胴部２ａと摩擦促進部材３ｂとの摩擦により可動フレーム４の揺動を抑制して減衰させることができる。

このスタビライザ３によれば、摩擦促進部材３ｂと胴部２ａとの摩擦により、可動フレーム４の鉛直軸方向の直線揺動Ｃと、前後、左右の水平軸周りの回転揺動Ｅ，Ｆを効果的に抑制して減衰させ、衝撃を緩和することができる。さらに摩擦促進部材３ｂの弾性により、可動フレーム４の前後、左右の水平軸方向の直線揺動Ａ，Ｂと鉛直軸周りの回転揺動Ｇによる衝撃を緩和することができる。

上記実施の形態によれば、杭２にスタビライザ３を介して可動フレーム４を設けたので、ストロークの大きい潮位の変動に浮体構造物１を容易に追従させて対応することができる。

また図７に示すように、波浪により係留装置が揺動されると、一部が海面上に露出しかつ十分な容積を有する浮力構造物１の揺動特性と、杭２にスタビライザ３を介して案内される可動フレーム４の揺動特性とが異なるため、可動フレーム４と浮体構造物１の間に介在させた複数の緩衝装置５の伸縮により、浮体構造物１の鉛直軸方向の直線揺動Ｃと、前後、左右の水平軸周りの回転揺動Ｅ，Ｆが効果的に抑制されて揺動を減衰させ、さらに衝撃を緩和することができる。また蛇腹部材１３と摩擦促進部材３ｂの弾性により、浮体構造物１の前後、左右の水平軸方向の直線揺動Ａ，Ｂと、鉛直軸周りの回転揺動Ｇによる衝撃を緩和することができる。これにより簡単な構造で、浮体構造物１の揺動を抑制することができる。

また、緩衝装置５において、蛇腹部材１３の伸縮および傾動に伴って内部の充填水を通水通路１５ａ，１５ｂから押出し・吸引させた時の抵抗により、蛇腹部材１３の伸縮を抑制して浮体構造物１の揺動をさらに効果的に抑制して減衰させることができる。また通水通路１５ａ，１５ｂの断面を、設置水域に波浪などにより発生する浮体構造物１の揺動周期に合わせて設定することにより、浮体構造物１の揺動をさらに効果的に抑制して減衰させることができる。

さらに、可動フレーム４がスタビライザ３を介して杭２の胴部２ａに案内され昇降されることから、浮体構造物１のストロークの大きい潮位の変動に容易に対応することができ、また可動フレーム４の浮体構造物１の鉛直軸方向の直線揺動Ｃや、前後、左右の水平軸周りの回転揺動Ｅ，Ｆが抑制されて減衰されるとともに、浮体構造物１の揺動による衝撃が緩和される。

なお、上記実施の形態１では、緩衝装置５の蛇腹部材１３の中空部に、充填水１４を通水通路１５Ａ，１５Ｂを介して押出し・吸引自在としたが、中空部に抵抗なく周囲の海水（水）が出入りするように構成することで、蛇腹部材１３の弾性だけを利用して伸縮および傾動させることもできる。

本発明に係る係留装置の実施の形態を示す正面図である。 係留装置の平面図である。 係留装置の斜視図である。 緩衝装置の縦断面図である。 スタビライザの縦断面図である。 浮体構造物の揺動動作を示す正面図である。 浮体構造物と可動フレームの揺動動作を示す正面図である。 従来の係留装置の横断面図である。

符号の説明

１ 浮体構造物
２ 杭（規制体）
２ａ 胴部
３ スタビライザ（可動緩衝具）
３ａ 円筒部
３ｂ 摩擦促進部材（摩擦促進部）
４ 可動フレーム
５ 緩衝装置
１１ 上端板
１２ 下端板
１３ 蛇腹部材
１４ 充填水
１５Ａ，１５Ｂ 通水通路

Claims (3)

1. 浮体構造物と、
   浮体構造物の底側に配置された可動フレームと、
   浮体構造物と可動フレームとを伸縮自在でかつ傾動自在に連結する複数の緩衝装置と、
   可動フレームの周辺位置に設置された規制体と、
   可動フレームと規制体との間に介在されて可動フレームの側方への移動を規制するとともに昇降を案内する可動緩衝具とを具備した
   係留装置。
2. 規制体は、水底に立設固定された複数の杭からなり、
   可動緩衝具は、前記杭の胴部に遊嵌される円筒体を有し、前記杭の胴部と前記円筒体の内周面との摺接部の少なくとも一方に、摩擦により可動フレームの揺動を抑制する摩擦促進部が設けられた
   請求項１記載の係留装置。
3. 緩衝装置は、浮体構造物に取り付けられる上端部材と、可動フレームに取り付けられる下端部材と、前記上端部材と前記下端部材とを伸縮自在でかつ傾動自在に接続する中空状の蛇腹部材と、当該蛇腹部材の中空部に充填された充填水とからなり、浮体構造物の揺動により、前記蛇腹部材の中空部の充填水を押出し・吸引自在な通水通路を設けた
   請求項１または２記載の係留装置。
   

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