JP5097591B2 - 既設の防舷材の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、船舶を係留させる岸壁やケーソンなどの壁面に設ける防舷材、及び防舷材の補強方法に関するものである。

従来、船舶を接舷する際の衝撃を緩和させるために、岸壁などに防舷材を取り付けることが知られている（特許文献１，２など参照）。

この特許文献１，２に開示された防舷材は、円筒状の外殻部がゴム等の弾性体で形成されており、船舶が接触する受衝板によって外殻部の前面が塞がれ、外殻部の内側の中空部に封入された空気とゴム製の外殻部が緩衝材となって、船舶から岸壁に作用する衝撃を緩和させる。

また、このような防舷材は、作用させることが可能な許容外力が設計によって定められている。
特開２０００−６４２５３号公報 特開平１１−１５２７２８号公報

しかしながら、係船設備の使用条件が変更されるなどして、想定される外力が大きくなった場合や既設の防舷材が劣化した場合に、既設の防舷材の性能（許容反力、吸収エネルギー）では不足することがある。このような場合には、既設の防舷材を性能が大きな大型の防舷材に取り替えるか、または防舷材を追加しなければならない。

他方、防舷材を取り付ける岸壁の取付け面の形状及び構造は、既設の防舷材の形状及び取付け間隔に合わせて形成される場合が多く、大型の防舷材に付け替える場合も、新たに防舷材を追加する場合も、取付け面を再度、構築し直さなければならない場合が多い。

そこで、本発明は、既存の防舷材の性能を容易に増加させることが可能な防舷材、及び防舷材の補強方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の防舷材は、外力が作用する受衝部とその受衝部の変位によって伸縮する外殻部とを備えるとともに、前記受衝部と前記外殻部と前記受衝部に対向する不動部とによって中空部が形成される防舷材であって、前記中空部の内部の前記不動部に端部が固定される気密弾性袋部と、その気密弾性袋部の内圧を調整する圧力調整手段とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記圧力調整手段は、前記気密弾性袋部の内部に連通されて外部に導かれる給排気管と、その給排気管に設けられるバルブとによって構成することができる。また、前記圧力調整手段は、空気圧縮装置を備えたものであってもよい。

また、前記受衝部の前記中空部側に、前記気密弾性袋部に当接させる補強部を設けることができる。

さらに、前記気密弾性袋部は、ゴム製の袋部を備えた構成とすることができる。また、前記気密弾性袋部は、周方向に環状補強材を備えているものであってもよい。

また、本発明の防舷材の補強方法は、外力が作用する受衝部とその受衝部の変位によって伸縮する外殻部とを備えるとともに、前記受衝部と前記外殻部とによって中空部が形成される防舷材の補強方法であって、前記中空部と外部とを連通させる開口工程と、気密弾性袋部の端部を不動部に固定するとともに、その気密弾性袋部の内圧を調整する圧力調整手段を設置する配置工程と、前記外部と連通された開口を塞いで使用可能状態にする復旧工程とを有している。

このように構成された本発明の防舷材は、受衝部と外殻部と不動部とによって形成される中空部の内部に、気密弾性袋部を設けることによって防舷材の性能（許容反力、吸収エネルギー）を増加させる。

このため、新たな取付け面を構築しなくても容易に防舷材の性能を増加させることができる。

また、圧力調整手段で気密弾性袋部の内圧を調整することによって、防舷材の許容反力などの性能を所望する値に容易に調整することができる。

例えば、圧力調整手段を気密弾性袋部の内部に連通されて外部に導かれる給排気管と、その給排気管に設けられるバルブとによって構成することで、バルブを開ける度合いによって給排気速度を制御することができ、その結果、防舷材の反力を調整することができる。さらに、バルブの開閉度合いによって、防舷材の変形量に関わらず反力が略一定となる定反力型に近い挙動で吸収エネルギー量を増加させることもできる。

また、圧力調整手段として空気圧縮装置を備えることで、気密弾性袋部の内圧を増加させ、許容反力などの防舷材の性能を向上させることができる。また、空気圧縮装置を備えることによって、時間の経過とともに内圧が低下するなどしても防舷材の性能回復が容易なうえに、一時的に許容反力を増加させるなどの調整も容易になる。

さらに、受衝部と気密弾性袋部とが衝突する際の荷重が大きく、受衝部が損傷するおそれがあるときは、補強部を受衝部の中空部側に設けることで、容易に補強することができる。

また、ゴム製の袋部で気密弾性袋部を形成すれば簡単な構成で防舷材を補強することができる。

さらに、気密弾性袋部を周方向の環状補強材によって補強すれば、外力を受けた気密弾性袋部が周方向に膨らんで、外殻部の内側に過大な荷重が作用するのを防ぐことができる。

また、本発明の防舷材の補強方法は、既設の防舷材の中空部に気密弾性袋部を配置する方法であるため、防舷材を大型にしたり、別の位置に新たな防舷材を取り付けたりしなくても、防舷材の性能（許容反力、吸収エネルギー）を増加させることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の防舷材１の構成を一部破断して示した斜視図である。また、図２は防舷材１の構成を説明する断面図である。

まず、防舷材１の構成について説明すると、この防舷材１は岸壁５に取り付けられるものであって、外力Ｐが作用する受衝部としての受衝パネル２と、その受衝パネル２の変位によって伸縮する外殻部としての本体ゴム部３と、本体ゴム部３の端部を取り付ける不動部としてのベースプレート４と、本体ゴム部３の内部に配置する気密弾性袋部６と、その気密弾性袋部６の内圧を調整する圧力調整手段７とによって主に構成される。

この受衝パネル２は、平面視略正方形の鋼板及び鋼製枠材などによって形成されるもので、必要に応じて船舶などが接触する外力Ｐの作用面側に、衝突時の損傷を防止するための樹脂板や保護パッドなどが貼り付けられる。

また、本体ゴム部３は、内部に円柱状の中空部３１が形成される円筒状の外殻で、受衝パネル２に外力Ｐが作用して岸壁５側に変位すると軸方向に縮み、外力Ｐが緩和されて受衝パネル２が当初の位置に向けて変位すると伸びるような弾性材料によって形成される。例えば、本体ゴム部３は、ゴム、積層ゴム、タイヤコードなどによって形成される。

さらに、図２に示すように、本体ゴム部３の受衝パネル２側の端部とベースプレート４側の端部は、鍔状に拡幅されてフランジ３２，３３が形成されている。

また、ベースプレート４は、本体ゴム部３のフランジ３３の形状に合わせて形成された円形板で、岸壁５の壁面にボルト（図示省略）などで固定される。

すなわち、本体ゴム部３の一方のフランジ３２には受衝パネル２を取り付け、他方のフランジ３３にはベースプレート４を取り付けることによって、外部から遮断されて空気が封入された中空部３１が形成される。

そして、この中空部３１には、気密弾性袋部６を配置する。この気密弾性袋部６は、円筒状の袋部６１と、その袋部６１の受衝パネル２側に取り付けられる円板状の形状保持プレート６２と、袋部６１の膜材の中に螺旋状又はリング状に配置される環状補強材６３とによって主に構成される。

この袋部６１は、ゴム材などの気密性の高い弾性材料を袋状に成形した部材であって、図２に示すように、端面には内空に空気が充填できるように連通孔７１ａが形成されている。

また、袋部６１の一端に取り付けられる形状保持プレート６２によって、袋部６１の形状が円筒状に保持される。また、この形状保持プレート６２を取り付けておけば、受衝パネル２との接触面を保護することができる。

さらに、袋部６１を構成する膜材の内部には、図２に示すように、袋部６２の軸方向に間隔を置いて複数の環状補強材６３，・・・が内蔵されている。この環状補強材６３は鋼線などで螺旋状又はリング状に形成されるもので、気密弾性袋部６の周方向の変形（換言すると軸直交方向の変形）を抑制する。

そして、このように構成された気密弾性袋部６は、ボルト（図示せず）又は接着剤などによって端部がベースプレート４に固定される。

また、受衝パネル２の中空部３１側には、中空部３１の直径より小さな平面視略円形の補強鋼板２１が、受衝パネル２の補強部として取り付けられる。この補強鋼板２１は、受衝パネル２が変位して形状保持プレート６２に当接されると、気密弾性袋部６側から反力を受ける部分で、この反力によって受衝パネル２が変形しないように保護する目的で設けられる。

一方、この気密弾性袋部６には、圧力調整手段７が接続される。この圧力調整手段７は、気密弾性袋部６の内部に連通されて外部に導かれる給排気管７１と、その給排気管７１に設けられるバルブ７２と、給排気管７１の圧力を計測する圧力計７３とによって主に構成される。

この給排気管７１は、一端が気密弾性袋部６の連通孔７１ａに接続されるとともに、ベースプレート４の内部を通って他端は外部に向けた開放口７１ｂとなっている。

また、この開放口７１ｂよりも気密弾性袋部６側には、給排気管７１の内部を流れる気体の量を開閉度合いによって調整するバルブ７２が設けられている。さらに、このバルブ７２よりも気密弾性袋部６側には圧力計７３が接続されている。

そして、バルブ７２を開けて開放口７１ｂから圧縮された空気を注入することによって、気密弾性袋部６を膨張させ、内部を圧力計７３によって所望の圧力に調整することができる。

なお、バルブ７２を閉めて内部の空気が抜けないようにしただけの気密弾性袋部６であっても、防舷材１の反力を増加させることができる。

次に、受衝パネル２と本体ゴム部３とから構成されて岸壁５に取り付けられた既設の防舷材を、本実施の形態の防舷材１に補強する方法について説明する。

まず、本体ゴム部３のフランジ３２から受衝パネル２を外し、岸壁５とフランジ３３の連結も解除して、本体ゴム部３を岸壁５から外す。この開口工程によって中空部３１が外部と連通するようになる。なお、この開口工程は、例えば受衝パネル２を付けたまま本体ゴム部３を岸壁５から外す、というものであってもよい。また、受衝パネル２の略中央には、補強鋼板２１を取り付ける。

そして、ベースプレート４の略中央に気密弾性袋部６の袋部６１の端部を当接させて固定する。このベースプレート４には、給排気管７１が配管されており、その端部は連通孔７１ａに接続されている。また、ベースプレート４から突出する給排気管７１の他端を、岸壁５の上面まで延設させ、バルブ７２と圧力計７３が岸壁５の上から操作又は確認できるようにする。

続いて、本体ゴム部３の中空部３１にベースプレート４に取り付けられた気密弾性袋部６が収容されるように本体ゴム部３を設置し、本体ゴム部３のフランジ３３をベースプレート４に固定する。

さらに、本体ゴム部３のフランジ３２には、補強鋼板２１が中空部３１に収容される向きで受衝パネル２を当接させ、当初と同じ箇所でフランジ３２と受衝パネル２とをボルトなどで連結する。

このように既設の防舷材の反力が不足するようになっても、中空部３１に気密弾性袋部６を配置する補強方法であれば、防舷材を大型にしたり、別の位置に新たな防舷材を取り付けたりしなくても、防舷材１の性能（許容反力及び吸収エネルギーの少なくとも一方）を増加させることができる。

次に、本実施の形態の防舷材１の作用について説明する。

ここで、図２では、受衝パネル２は、外力Ｐが作用していないときには実線の位置にあり、変位量も０で反力も発生していない。他方、二点鎖線で示した受衝パネル２は、外力Ｐによる変位が許容される変位限界位置を示している。

そして、外力Ｐが作用して受衝パネル２が変位すると、本体ゴム部３及び中空部３１に配置された気密弾性袋部６が変形するので、防舷材１の反力は、本体ゴム部３によって発生する反力に気密弾性袋部６の変形によって発生する反力を加えたものになる。

例えば、係船設備の使用条件が変更されて作用する外力Ｐが増加した場合、本体ゴム部３の反力だけでは、必要な反力を満たすことができないことがある。また、本体ゴム部３は、温度や経年劣化によって軟化することがある。

他方、本実施の形態の防舷材１は、外力Ｐの作用によって受衝パネル２が変位すると本体ゴム部３が縮んで反力が発生するとともに、補強鋼板２１によって形状保持プレート６２が押されて気密弾性袋部６の反力が加わることになる。

すなわち、本体ゴム部３と気密弾性袋部６の両方の反力の合計が、設計許容反力を満たすように気密弾性袋部６の内圧を調整すればよい。

このように構成された本実施の形態の防舷材１は、受衝パネル２と本体ゴム部３とベースプレート４とによって形成される中空部３１の内部に、気密弾性袋部６を設けることによって防舷材１の性能を増加させる。

このため、新たな取付け面を構築しなくても容易に防舷材１の性能を増加させることができる。

また、圧力調整手段７で気密弾性袋部６の内圧を調整することによって、防舷材１の許容反力などの性能を所望する値に容易に調整することができる。

例えば、圧力調整手段７を気密弾性袋部６の内部に連通されて外部に導かれる給排気管７１と、その給排気管７１に設けられるバルブ７２とによって構成することで、バルブ７２を開ける度合いによって給排気速度を制御することができる。

ここで、空気の流速には上限がり、ある一定の流速以上では流れない性質を有しているので、バルブ７２を締めることによって流下断面を充分に小さくすると、気密弾性袋部６の内部に充填された圧縮空気が開放口７１ｂから漏れ出す量は内圧の大きさに関わらず略一定になる。このため、気密弾性袋部６の内圧を圧力計７３で確認しながらバルブ７２の開閉度合いを調整すれば、防舷材１の反力を調整することができる。

また、バルブ７２を完全に閉じることなく空気の流れを確保しておけば、防舷材１の反力が過剰に大きくなることがなく、空気が排気される分だけ防舷材１を変形させることができる。

すなわち、変位量が小さく大きな反力が発生するような防舷材にすると、接舷初期の衝突の際のエネルギーが減衰されていないときの船舶に作用する反力が大きくなり、船舶を損傷させるおそれがある。

これに対して開放口７１ｂから空気が漏れ出す範囲で防舷材１が変形するようにしておけば、反力が大きくなり過ぎることがなく、船舶を損傷させることがない。このようにバルブ７２の開閉度合いによって、防舷材１の変形量に関わらず反力が略一定となる定反力型に近い挙動で防舷材１の吸収エネルギー量を増加させることができる。

また、上記と同様の効果は、給排気管７１に圧力調整弁（図示省略）を設けることによっても得ることができる。すなわち、給排気管７１の途中に圧力調整弁を設けるとともにバルブ７２を開放しておけば、気密弾性袋部６の内圧が上昇して所定の圧力に達すると、圧力調整弁から内部の空気が流れ出してそれ以上に内圧が上昇しなくなるので、防舷材１の反力にも上限ができ、過大な反力が船舶や岸壁５に作用することがない。なお、圧力調整弁を設ける場合は、バルブ７２を設けなくてもよい。

また、本体ゴム部３だけで構成された既設の防舷材では、受衝パネル２の中空部３１側から荷重が作用することはないが、本実施の形態の防舷材１は、受衝パネル２に気密弾性袋部６からの荷重が作用する。このような荷重に対しても、補強鋼板２１を受衝パネル２の中空部３１側に取り付けることで容易に補強することができる。

さらに、外力Ｐを受けた気密弾性袋部６が軸方向に縮み、その影響で気密弾性袋部６が周方向（言い換えると軸直交方向）に膨張すると、既設の防舷材の本体ゴム部３の内側に過大な荷重が作用することになり、その内圧によって本体ゴム部３が損傷するおそれがある。これに対して、本実施の形態の防舷材１のように、気密弾性袋部６を周方向の環状補強材６３，・・・によって補強すれば、袋部６１の周方向の膨張が抑えられて、本体ゴム部３の内側に過大な荷重が作用するのを防ぐことができる。

以下、この実施例では、前記した実施の形態とは別の実施の形態について、図３を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例で説明する防舷材１Ａは、圧力調整手段７に空気圧縮装置としてのコンプレッサ７４が接続されている点で前記実施の形態とは異なっている。

すなわち、この実施例の圧力調整手段７は、給排気管７１が途中で分岐され、端部が開放口７１ｂとなる側にはバルブ７２が設けられ、他方の分岐管の端部にはコンプレッサ７４が接続される。また、このコンプレッサ７４の近傍には、圧力計７３が取り付けられる。

また、図３に実線で示した気密弾性袋部６は、コンプレッサ７４から圧縮空気が送り込まれておらず内圧が大気圧のときの形状を表している。他方、二点鎖線で示した受衝パネル２の位置は、本体ゴム部３の変形の許容限界位置であり、この二点鎖線の受衝パネル２の位置に合わせて気密弾性袋部６は成形されている。

また、コンプレッサ７４から圧縮空気を送り込み、気密弾性袋部６を膨張させると、気密弾性袋部６は図３の二点鎖線で示した大きさになる。

このようにコンプレッサ７４から圧縮空気を送り込んで二点鎖線の大きさに気密弾性袋部６を膨張させた状態で受衝パネル２に外力Ｐが作用して変位が生じると、本体ゴム部３の反力が発生するとともに、気密弾性袋部６にも反力が発生して、それらの反力の合計が防舷材１Ａの反力になる。

また、防舷材１Ａの変形時に、コンプレッサ７４から圧縮空気を気密弾性袋部６に強制的に送り込むと、防舷材１Ａの変形は減少又は停止して反力が増加することになる。

このように圧力調整手段７がコンプレッサ７４を備えることで、気密弾性袋部６の内圧を増加させ、許容反力などの防舷材１Ａの性能を向上させることができる。

また、想定以上の外力Ｐが作用しても、コンプレッサ７４から圧縮空気を送り込むことによって気密弾性袋部６の内圧を増加させれば、防舷材１Ａのそれ以上の変位を抑えることができるので、受衝パネル２もそれ以上に変位することができず、本体ゴム部３も過度に変形して損傷してしまうことがない。

他方、コンプレッサ７４から送り込む圧縮空気の量を調整することで、気密弾性袋部６の初期の大きさを図３の実線で示した大きさから二点鎖線で示した大きさの間で調整すると、外力Ｐが作用する前の状態では、気密弾性袋部６の形状保持プレート６２と受衝パネル２の補強鋼板２１との間は離隔することになる。

このような状態では、受衝パネル２が形状保持プレート６２に接触するまでは、本体ゴム部３の反力だけが防舷材１Ａの反力として生じることになる。

そして、外力Ｐが大きくなって、受衝パネル２の補強鋼板２１が形状保持プレート６２に当接してからは、気密弾性袋部６の反力が防舷材１Ａの反力として加わることになる。

このように気密弾性袋部６と受衝パネル２の補強鋼板２１とが外力Ｐが作用していないときには接触しないように離隔させることによって、初期反力を本体ゴム部３のみによって発生させることができる。すなわち、変位量が小さいときから大きな反力が発生するような防舷材にすると、接舷初期の衝突の際のエネルギーが減衰されていないときの船舶に作用する反力が大きくなり、船舶を損傷させるおそれがある。

これに対して防舷材１Ａの変位量が小さいときには本体ゴム部３の反力だけが発生するように補強鋼板２１と気密弾性袋部６とを離隔させておけば、本体ゴム部３のみで構成された既設の防舷材と初期反力の大きさを同じにすることができる。

また、時間の経過とともに内圧が低下したり本体ゴム部３が軟化したりするなどしても、コンプレッサ７４から圧縮空気を送り込むことによって、防舷材１Ａの性能を容易に回復させることができる。さらに、一時的に許容反力を増加したい場合などにも、コンプレッサ７４から圧縮空気を送り込むことによって容易に防舷材１Ａの性能を増加させることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、初期状態から気密弾性袋部６を受衝パネル２の補強鋼板２１に当接させたが、これに限定されるものではなく、気密弾性袋部６と受衝パネル２の補強鋼板２１とを離隔させることによって、初期反力を本体ゴム部３のみによって発生させることができ、接舷初期の船舶に作用する衝撃を既存の防舷材と同等にすることができる。

また、前記実施の形態及び前記実施例では、受衝パネル２と本体ゴム部３とベースプレート４とを別部材にしたが、これに限定されるものではなく、受衝部と外殻部、又は外殻部と不動部とを一体の部材として成形することができる。

さらに、本体ゴム部３の形状についても、前記実施の形態及び前記実施例に限定されるものではなく、気密弾性袋部６が配置可能な中空部を備えた形状であればよい。

また、前記実施の形態及び前記実施例では、受衝パネル２に補強鋼板２１を取り付けたが、これに限定されるものではなく、受衝パネル２の強度に余裕がある場合は補強部を設けなくてもよい。

本発明の最良の実施の形態の防舷材の構成を一部破断して説明する斜視図である。 本発明の最良の実施の形態の防舷材の構成を説明する断面図である。 実施例の防舷材の構成を説明する断面図である。

符号の説明

Ｐ 外力
１，１Ａ 防舷材
２ 受衝パネル（受衝部）
２１ 補強鋼板（補強部）
３ 本体ゴム部（外殻部）
３１ 中空部
４ ベースプレート（不動部）
６ 気密弾性袋部
６１ 袋部
６３ 環状補強材
７ 圧力調整手段
７１ 給排気管
７２ バルブ
７３ 圧力計
７４ コンプレッサ（空気圧縮装置）

Claims (1)

1. 外力が作用する受衝部とその受衝部の変位によって伸縮する外殻部とを備えるとともに、前記受衝部と前記外殻部とによって中空部が形成される既設の防舷材の補強方法であって、
   前記中空部と外部とを連通させる開口工程と、
   気密弾性袋部の端部を不動部に固定するとともに、その気密弾性袋部の内圧を調整する圧力調整手段を設置する配置工程と、
   前記外部と連通された開口を塞いで使用可能状態にする復旧工程とを有することを特徴とする既設の防舷材の補強方法。

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