JP5184275B2 - 作業船の鉛直動揺低減構造 - Google Patents

Description

本発明は、作業船の鉛直動揺低減構造および作業船の鉛直動揺低減方法に関するものである。

従来、作業船に設置したクレーンを用いて、様々な海上作業が行われてきた。図１２は、作業船１０１の縦揺れの原因を示す図である。海上の作業船１０１において、図１２の矢印Ｃに示す方向の回転と、矢印Ｄに示す方向の上下動の位相が、後方向に回転する際に上方向に、前方向に回転する際に下方向に変位するように一致すると、作業船１０１の端部の吊荷１０９が大きく縦方向（上下方向）に揺れ、施工精度や作業効率が低下するという問題点があった。

図１３は、船体の縦揺れによる影響の例を示す図である。例えば、図１３（ａ）図に示すように、水底１０５に構造物１０７を構築する作業では、作業船１０１の端部付近の縦揺れによって吊荷１０９が上下に動揺し、構造物１０７に衝突して破損することがあった。また、図１３（ｂ）図に示すように、水底１０５を掘削する作業では、作業船１０１の端部付近の縦揺れによってグラブ１１７が上下に動揺し、施工精度が確保できないことがあった。

作業船１０１の揺れに対する対策として、（１）船体と水底１０５との間に係留索を設置する方法があった。また、（２）クレーンに吊り下げた吊枠とジブ先端とに加速度計を取り付け、加速度計の検出信号を用いてそれぞれの変位の位相差を演算し、船上の制震装置で揺れ止めを行う方法があった（例えば、特許文献１参照）。さらに、（３）平面形状が略Ｖ型の二又アームの交合部をクレーンの吊りフックに連結し、両脚部を自在継ぎ手を介してジブに連結して、吊りフックの揺れ止めを行う方法があった（例えば、特許文献２参照）。

特許３６２１９５４号公報 特許２７５８５６８号公報

しかしながら、（１）の方法は、作業船の水平方向、すなわち、前後方向および左右方向の揺れに対しては効果的であるのに対して、上述した縦方向すなわち上下方向の揺れに対しては効果が小さかった。また、船体重心の揺れを防止するため、吊荷の揺れ防止には限界があった。（２）の方法は、吊枠の水平（左右）方向の揺れを減衰させるものであり、上述した縦方向の揺れを対象としていなかった。（３）の方法は、船体や吊りフックの水平（左右）方向の動揺を抑えるものであり、上述した縦方向の揺れを対象としたものではなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、作業船による海上作業を、波浪の状態に係わらず安定して効率よく進めることができ、工事費用を大幅に削減できる作業船の鉛直動揺低減構造および作業船の鉛直動揺低減方法を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、作業船に設置されたクレーンと、所定の張力が導入された索を用いて前記クレーンに連結され、水底に設置された係留用の反力材と、を具備し、前記作業船の吊荷位置において、回転による変位量および上下動による変位量を小さくし、回転と上下動の位相をずらすことにより、前記吊荷位置での縦方向の揺れを低減し、前記索が複数本のワイヤからなり、前記索が、鉛直方向と所定の角度を成して配置され、前記複数本のワイヤは、多数掛けしたクレーンのワイヤであることを特徴とする作業船の鉛直動揺低減構造である。

索は、通常のアンカで用いられるワイヤよりも剛性の高いものが用いられる。索は、例えば、複数本のワイヤからなり、多数掛けにしたクレーンのワイヤ等が用いられる。索は、多数掛けにしたクレーンのワイヤと、そのワイヤの端部の吊り部に接続されたチェーン等の線材とからなる場合もある。索は、略垂直方向に配置してもよいし、鉛直方向と所定の角度を成すように作業船の側方に斜めに張り出して配置してもよい。

係留用の反力材には、例えばアンカ、コンクリート製のシンカやケーソン、杭などが用いられる。

第１の発明では、所定の張力が導入された索を用いて、クレーンと水底に設置された係留用の反力材とが連結される。これにより、吊荷位置における、船体左右方向を軸とする回転による変位量および上下動による変位量が小さくなる。また、船体の左右方向を軸とする回転の中心が船体の前方となるため、回転と上下動の位相がずれる。そのため、第１の発明では、波浪条件が厳しい場合にも、吊荷位置での縦方向の揺れが低減される。

本発明によれば、作業船による海上作業を、波浪の状態に係わらず安定して効率よく進めることができ、工事費用を大幅に削減できる作業船の鉛直動揺低減構造および作業船の鉛直動揺低減方法を提供することである。

以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態を詳細に説明する。図１は、作業船の鉛直動揺低減構造１の概要を示す図である。図１に示すように、作業船の鉛直動揺低減構造１は、クレーン５、索の一部を成す線材１５、係留用の反力材であるコンクリート製等のシンカ１７、ブイ１９等からなる。

クレーン５は、作業船３の船体２７上に設置される。クレーン５は、ジブ７、ワイヤ９ａ、索の一部であるワイヤ９ｂ、吊り部１１ａ、吊り部１１ｂ等からなる。ワイヤ９ａおよびワイヤ９ｂは、ジブ７から下垂される。吊り部１１ａは、ワイヤ９ａの下端部に設けられる。吊り部１１ｂは、ワイヤ９ｂの下端部に設けられる。ワイヤ９ｂは、多数掛けすなわち複数回巻きにされる。

作業船３において、定格重量に比べて軽い吊荷１３を吊る場合には、全ての吊り部を使用しないことがある。図１に示す作業船の鉛直動揺低減構造１では、使用していない吊り部１１ｂに、線材１５の一端が連結される。線材１５の他端は、水底２１に設置されたシンカ１７に連結される。シンカ１７は、例えば、吊り部１１ａに吊り下げられた吊荷１３の下方付近の水底２１に配置される。線材１５は、略垂直方向に配置され、吊り部１１ｂとシンカ１７とを接続する。

ワイヤ９ｂおよび線材１５からなる索には、所定の張力が導入される。索に導入する張力は、作業船３の総トン数の２．５％程度とするのが望ましい。例えば、作業船３が２万ｔクラスの場合、の初期張力は５００ｔ程度とする。線材１５には、図２に示すようなチェーン等が用いられる。

ブイ１９は、線材１５およびシンカ１７を設置する際に使用されるもので、線材１５に連結される。

図２は、索の設置方法を示す図である。図１に示す作業船の鉛直動揺低減構造１を形成する際には、まず、作業船３を施工水域付近の所定の位置に移動する。そして、図２の（ａ）図に示すように、水深と略同等の長さの線材１５の一端をシンカ１７に連結し、線材１５の他端に仮ワイヤ２５を介してブイ１９を取り付けた状態で、シンカ１７を水底２１に設置する。

次に、図２の（ｂ）図に示すように、線材１５の仮ワイヤ２５側の端部をクレーン７の吊り部１１ｂで吊り上げ、仮ワイヤ２５を撤去する。その後、ワイヤ９ｂと線材１５とからなる係留策に所定の初期張力を導入する。

次に、図１に概要を示した作業船の鉛直動揺低減構造１を用いた場合に、どの程度の低減効果が見込めるかを計算した事例について説明する。図３は、計算のモデルを示す図である。図３の（ａ）図は計算モデルの平面図、図３の（ｂ）図は計算モデルの側面図である。

図３に示すように、計算モデルは、クレーン７を有する矩形の作業船３と吊荷１３とで構成される。計算事例では、波向き０度、入射波高１ｍの条件で、後述する４つのケースについて、図３に示す全体の重心２９における矢印Ａに示す方向の変位と、図３に示す吊荷１３の下端３１における矢印Ｂに示す方向の変位とを算出した。

ケース１では、作業船３を係留しない。ケース２では、ワイヤ（１５ｔ、８本）を船体２７から水底２１に斜めに配置して作業船３を係留する。ケース３では、図１に示すクレーン７のワイヤ９ｂを４往復させ、ワイヤ９ｂおよび線材１５からなる索に５００ｔの初期張力を導入して作業船３を鉛直係留する。ケース４は、図１に示すクレーン７のワイヤ９ｂを１０往復させ、ワイヤ９ｂおよび線材１５からなる索に５００ｔの初期張力を導入して作業船３を鉛直係留する。

図４は、図３に示す全体の重心２９における矢印Ａに示す方向の変位の計算結果を示す図である。実線３７はケース１の、破線３９はケース２の、点線４１はケース３の、一点鎖線４３はケース４の計算結果を示す。図４に示すように、線材１５とシンカ１７とを用いて吊荷１３付近から鉛直係留したケース３（点線４１）およびケース４（一点鎖線４３）では、係留なしのケース１（実線３７）や従来のようにアンカを用いて係留したケース２（破線３９）と比較して、変位が小さい。ケース３（点線４１）およびケース４（一点鎖線４３）では、特に、通常の海上作業において問題となる６〜１５秒程度の周期において、船体２７の左右方向を軸とする回転による変位を小さく抑えることができる。

図５は、図３の（ｂ）図に示す吊荷１３の下端３１における矢印Ｂに示す方向の変位の計算結果を示す図である。実線４５はケース１の、破線４７はケース２の、点線４９はケース３の、一点鎖線５１はケース４の計算結果を示す。図５に示すように、線材１５とシンカ１７とを用いて吊荷１３付近から鉛直係留したケース３（点線４９）およびケース４（一点鎖線５１）では、係留なしのケース１（実線４５）や従来のようにアンカを用いて係留したケース２（破線４７）と比較して、変位が小さい。ワイヤ９ｂを１０往復させたケース４（一点鎖線５１）では、４往復させたケース３（点線４９）よりもさらに変位が小さく抑えられる。ケース３（点線４９）およびケース４（一点鎖線５１）では、特に、通常の海上作業において問題となる６〜１５秒程度の周期において、上下動による変位を小さく抑えることができる。

第１の実施の形態によれば、吊荷１３近くに配置された吊り部１１ｂと水底２１のシンカ１７とをワイヤ９ｂと線材１５とからなる索で連結して作業船３を係留することにより、吊荷１３付近における、船体２７の左右方向を軸とする回転による変位量や、上下動による変位量が小さくなる。また、船体２７の左右方向を軸とする回転の中心が船体２７の前方となり、船体２７の回転と吊荷１３の上下動の位相がずれる。そのため、吊荷１３の位置での縦方向の揺れを低減することができる。

通常、安全に海上作業を行うためには波高が９０ｃｍ程度以下である必要があるが、第１の実施の形態によれば、１．５ｍ程度の波高であっても、船体２７の回転や吊荷１３の上下動による縦揺れを抑制し、海上作業を安定して効率よく進めることができる。

第１の実施の形態の作業船の鉛直動揺低減構造１では、船体２７に既往特許にあるような特別な機能や装置を設置する必要がないため、作業船の改良等に多くの費用をかけることなく、作業効率や施工精度を向上させることができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。図６は、作業船の鉛直動揺低減構造１ａを前方から見た立面図である。図６に示す作業船の鉛直動揺低減構造１ａは、第１の実施の形態の作業船の鉛直動揺低減構造１（図１）と略同様の構成であるが、ワイヤ９ｂおよび線材１５からなる索の設置角度、シンカ１７の設置位置が異なる。

作業船の鉛直動揺低減構造１ａでは、シンカ１７が、吊荷１３の下方ではなく、吊荷１３の側方の水底２１に配置される。ワイヤ９ｂおよび線材１５からなる索は、作業船３の側方に斜めに張り出し、鉛直方向と所定の角度を成して配置される。線材１５とシンカ１７とは、点線で示したシンカ１７ａと線材１５ａやシンカ１７ｂと線材１５ｂのように、作業船や作業内容に適した位置に適宜設置される。

次に、第３の実施の形態について説明する。図７は、作業船の鉛直動揺低減構造１ｂを前方から見た立面図である。図７に示す作業船の鉛直動揺低減構造１ｂは、第１の実施の形態の作業船の鉛直動揺低減構造１（図１）と略同様の構成であるが、錘３３がさらに設けられる。また、索の一部である線材１５の設置角度およびシンカ１７の設置位置が作業船の鉛直動揺低減構造１とは異なる。

作業船の鉛直動揺低減構造１ｂでは、ワイヤ９ｂの吊り部１１ｂに錘３３が吊り下げられる。錘３３は、吊荷１３より上方に配置されるのが望ましい。錘３３は、ワイヤ９ｂの設置角度を鉛直方向に維持する。作業船の鉛直動揺低減構造１ｂでは、シンカ１７が、吊荷１３の下方ではなく、吊荷１３の側方の水底２１に配置される。線材１５は、作業船３の側方に斜めに張り出し、鉛直方向と所定の角度を成して配置される。シンカ１７と線材１５は、作業船や作業内容に適した位置に適宜設置される。

第２および第３の実施の形態では、ワイヤ９ｂと線材１５とからなる係留策や、係留策の一部である線材１５を鉛直方向と所定の角度を成して配置することにより、係留策と吊荷１３との干渉を防ぐことができる。

次に、第４の実施の形態について説明する。図８は、作業船の鉛直動揺低減構造１ｃを示す図である。図８の（ａ）図は、作業船３の側方から見た図、図８の（ｂ）図は、作業船３の前方から見た図である。第４の実施の形態の作業船の鉛直動揺低減構造１ｃは、第１の実施の形態の作業船の鉛直動揺低減構造１（図１）と略同様の構成であるが、ワイヤ２３およびアンカ３５がさらに設けられる。アンカ３５は、従来から揺れの低減や船体の移動防止のために用いられてきたものと同様に、作業船３の周囲の水底２１に設置され、船体２７にワイヤ２３で連結される。

第２から第４の実施の形態においても、吊荷１３近くに配置された吊り部１１ｂと水底２１のシンカ１７とを線材１５で連結して作業船３を係留することにより、吊荷１３付近における、船体２７の左右方向を軸とする回転による変位量や、上下動による変位量が小さくなる。また、船体２７の左右方向を軸とする回転の中心が船体２７の前方となり、船体２７の回転と吊荷１３の上下動の位相がずれる。そのため、吊荷１３の位置での縦方向の揺れを低減することができる。

また、通常は、安全に海上作業を行うためには波高が９０ｃｍ程度以下である必要があるが、第２から第４の実施の形態によれば、１．５ｍ程度の波高であっても、船体２７の回転や吊荷１３の上下動による縦揺れを抑制し、海上作業を安定して効率よく進めることができる。

第２から第４の実施の形態の作業船の鉛直動揺低減構造においても、船体２７に既往特許にあるような特別な機能や装置を設置する必要がないため、作業船の改良等に多くの費用をかけることなく、作業効率や施工精度を向上させることができる。

なお、第１から第４の実施の形態において、シンカ１７および線材１５の設置方法は、第１の実施の形態で説明したものに限らない。図９は、シンカ１７および線材１５の他の設置方法を示す図である。

図９に示す方法では、まず、作業船３を施工水域周辺の所定の位置まで移動させる。次に、水深と略同等の長さの線材１５の一端をシンカ１７に連結し、線材１５の他端付近にブイ１９を取り付けた状態で、シンカ１７を水底２１に設置する。そして、ブイ１９を吊り部１１ｂで吊り上げ、ワイヤ９ｂと線材１５とからなる係留策に所定の初期張力を導入する。

図２および図９では、線材１５としてチェーンを用いた例を示したが、線材１５は、通常のアンカに用いられるワイヤよりも剛性の高い材質のものであればよい。例えば、複数本のワイヤを束ねたものを線材１５として用いてもよい。

また、第１から第４の実施の形態では、ワイヤ９ｂと線材１５とからなる索を用いたが、ワイヤ９ｂのみを索として用いる場合もある。この場合、クレーン７の吊り部１１ｂに直接シンカ１７を連結する。図１０および図１１は、ワイヤ９ｂのみを索として用いた際の、シンカ１７の設置方法を示す図である。

図１０に示す方法では、まず、クレーン７の吊り部１１ｂにシンカ１７を吊り下げた状態で、作業船３を施工水域周辺の所定の位置まで移動させる。そして、ワイヤ９ｂで吊り下ろしてシンカ１７を水底２１に設置した後、索であるワイヤ９ｂに所定の初期張力を導入する。

図１１に示す方法では、まず、シンカ１７を船上に載置した状態で作業船３を施工水域周辺の所定の位置まで移動させる。そして、クレーン７の吊り部１１ｂにシンカを吊り下げ、ワイヤ９ｂで吊り下ろしてシンカ１７を水底２１に設置した後、索であるワイヤ９ｂに所定の初期張力を導入する。

本発明において、シンカ１７および線材１５の設置数は、作業船や作業内容に応じて適切に設定される。第１から第４の実施の形態では、係留のための反力材としてシンカ１７を例示したが、反力材はシンカに限らない。反力材には、例えばアンカ、ケーソン、杭などを用いることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる作業船の鉛直動揺低減構造および作業船の鉛直動揺低減方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

作業船の鉛直動揺低減構造１の概要を示す図 策の設置方法を示す図 計算のモデルを示す図 図３の（ａ）図に示す全体の重心２９における矢印Ａに示す方向の変位の計算結果を示す図 図３の（ｂ）図に示す吊荷１３の下端３１における矢印Ｂに示す方向の変位の計算結果を示す図 作業船の鉛直動揺低減構造１ａを前方から見た立面図 作業船の鉛直動揺低減構造１ｂを前方から見た立面図 作業船の鉛直動揺低減構造１ｃを示す図 シンカ１７および線材１５の他の設置方法を示す図 ワイヤ９ｂのみを索として用いた際の、シンカ１７の設置方法を示す図 ワイヤ９ｂのみを索として用いた際の、シンカ１７の設置方法を示す図 作業船１０１の縦揺れの原因を示す図 船体の縦揺れによる影響の例を示す図

符号の説明

１、１ａ、１ｂ、１ｃ………作業船の鉛直動揺低減構造
３………作業船
５………クレーン
９ａ、９ｂ………ワイヤ
１１ａ、１１ｂ………吊り部
１３………吊荷
１５………線材
１７………シンカ
１９………ブイ
２１………水底
２５………仮ワイヤ
３３………錘

Claims (2)

1. 作業船に設置されたクレーンと、
   所定の張力が導入された索を用いて前記クレーンに連結され、水底に設置された係留用の反力材と、
   を具備し、
   前記作業船の吊荷位置において、回転による変位量および上下動による変位量を小さくし、回転と上下動の位相をずらすことにより、前記吊荷位置での縦方向の揺れを低減し、
   前記索が複数本のワイヤからなり、
   前記索が、鉛直方向と所定の角度を成して配置され、
   前記複数本のワイヤは、多数掛けしたクレーンのワイヤであることを特徴とする作業船の鉛直動揺低減構造。
2. 前記索は、前記多数掛けしたクレーンのワイヤと前記多数掛けしたクレーンのワイヤに連結された線材とからなり、
   前記多数掛けしたクレーンのワイヤと前記線材との連結部に、錘が吊り下げられており、
   前記索の設置角度が、前記ワイヤは鉛直方向であり、前記線材は鉛直方向と所定の角度を成して配置されることを特徴とする請求項１記載の作業船の鉛直動揺低減構造。

Images