JP5194203B2

JP5194203B2 - 浮体の係留装置

Info

Publication number: JP5194203B2
Application number: JP2008012356A
Authority: JP
Inventors: 博神吉; 士郎有井; 達雄古澤
Original assignee: Kobe University NUC; Tottori University
Current assignee: Kobe University NUC; Tottori University
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: JP2009173100A

Description

本発明は、船又は海洋構造物などの各種浮体の係留に使用される係留装置に関するものである。

浮体の係留装置は、例えば、下記特許文献１に挙げられるものがすでに公知となっている。簡単に説明すると、特許文献１のものは、浮体をロープ又はチェーンで海底の係留手段に係留する際に、ロープ又はチェーンに中間錘と中間浮きを取付けて介在させ、中間錘と中間浮きの運動によって波浪エネルギーを吸収・貯蔵させるものである。

特開２００６−２０６００６号公報

上記特許文献１のものは、浮体からの海底の係留手段に伝わる力を軽減することができるものの、比較的重い中間錘と、この中間錘を浮かせるための大きな浮力を有した中間浮きが必要になり、係留装置全体としての重量が非常に重くなってしまう。したがって、全体としての重量を従来よりも低減させるとともに、移動した浮体からの海底の係留手段に伝わる力を軽減することも可能な浮体の係留装置が望まれていた。

そこで、本発明の目的は、全体としての重量を従来よりも低減させるとともに、移動した浮体からの海底の係留手段に伝わる力を軽減することも可能な浮体の係留装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

（１）本発明は、途中に少なくとも１つの中間錘を有した係留索を介して、浮体を水底に設けられた係留手段に係留する浮体の係留装置であって、前記中間錘が、平面、凸部又は凹部を底面に有した錘形状、若しくは、平面、凸部又は凹部を底面に有した略半球形状のものであり、前記１以上の凹部を有した中間錘の頂点部に前記凹部に連通した孔が形成されておらず、前記中間錘の底面の略中心と前記浮体側の前記係留索とが接続されているとともに、前記中間錘の頂点と前記係留手段側の前記係留索とが接続されているものである。また、前記中間錘の底面の略中心と前記浮体側の前記係留索とが接続されているとともに、前記中間錘の頂点と前記係留手段側の前記係留索とが接続されている。さらに、前記中間錘と前記浮体との間の前記係留索の途中及び前記中間錘と前記係留手段との間の前記係留索の途中に、所定の浮力を有した中間浮きが少なくとも１つ設けられている。なお、ここでの浮体とは、例えば、係留が必要な船又は海洋構造物などのことであり、水中に沈む場合がある「浮き」のようなものは含まない。

上記（１）の構成により、全体としての重量を従来よりも低減させるとともに、移動した浮体からの海底の係留手段に伝わる力を軽減することも可能な浮体の係留装置を提供できる。また、中間錘によって水を動かすことによる付加減衰もさらに働くので、通常形状（球体など）の錘に比べ、十分に浮体の移動に対するブレーキ力を得ることができる。さらに、中間錘の頂点が水底方向に向いているので、浮体の移動を抑止した後においては、通常位置へと戻りやすくすることができる。したがって、従来では、嵐のときなどに備え、過大な係留装置が必要であったが、そのような大きさを必要としない浮体の係留装置を提供できる。また、係留手段付近の係留索は、水底に接触し磨耗することがあるが、係留索の動きを従来に比べ減少させることが可能なので、係留索の寿命を延ばすことができる。

さらに、上記（１）の構成により浮体からの海底の係留手段に伝わる力を軽減することができる。

＜第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態に係る浮体の係留装置について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る浮体の係留装置の概略構成図である。

図１に示すように、浮体の係留装置は、船又は海洋構造物などの浮体１が一端に接続されているとともに、他端に係留手段２が接続されており、途中に中間錘３を有した係留索４を備えている。

係留手段２としては、アンカー、又は、水底に固定された部材などが例示できる。

中間錘３は、図２（ａ）に示した円錐形状のものであり、材質は錘として機能するものであれば、金属であっても、その他の物質からなるものであってもよい。

係留索４は、浮体１と中間錘３の底面中心とに両端のそれぞれが接続されている係留索４ａと、中間錘３の頂点と係留手段２とに両端のそれぞれが接続されている係留索４ｂとを有している。係留索４ａ、４ｂの具体例としては、ワイヤ、ロープ又はチェーンなどが挙げられるが、これに限られない。また、係留索４ａについては、バネ効果を有したフレキシブルロープであってもよい。

次に、本発明の第１実施形態に係る浮体の係留装置の動作について説明する。例えば、浮体１が、風などの影響により、係留手段２から遠ざかる方向へ移動した際、中間錘３が水上方向へ引っ張られる。このとき、中間錘３の慣性力（中間錘３自体の質量＋水の付加質量によるもの）により、中間錘３に伝わった力が大きく軽減され、係留手段２に動的な力が加わることがない。静的な力については、従来と同様である。

なお、上述の「水の付加質量」については、次の近似式で求めることができる。
底面が円板形状である場合：ｍ_Ｈ＝ρａ^３／３（１）
底面が正方形板である場合：ｍ_Ｈ＝ρｂ^３／２．６６
ｍ_Ｈは付加質量、ρは密度（ｇ／ｃｍ^３）、ａは半径、ｂは一辺の１／２の長さ、のことである。

ここで、例として、直径３ｍの中間錘３を用いた場合について、計算してみる。上記式（１）から、ｍ_Ｈ＝１×３^３／３＝９（ｔ）となる。直径３ｍ、厚さ２ｃｍのスチール製円板錘の重量１．１（ｔ）に比べ、１０倍近くにもなることがわかる。なお、いわゆるコーン状の錘でも２（ｔ）〜３（ｔ）である。

上記構成により、全体としての重量を従来よりも低減させるとともに、移動した浮体からの海底の係留手段に伝わる力を軽減することも可能な浮体の係留装置を提供できる。また、中間錘によって水を動かすことによる付加減衰もさらに働くので、通常の錘に比べ、十分に浮体の移動に対するブレーキ力を得ることができる。さらに、中間錘の頂点が水底方向に向いているので、浮体の移動を抑止した後においては、通常位置へと戻りやすくすることができる。したがって、従来では、嵐のときなどに備え、過大な係留装置が必要であったが、そのような大きさを必要としない浮体の係留装置を提供できる。

また、係留手段２付近の係留索は、水底に接触し磨耗することがあるが、係留索４の動きを従来に比べ減少させることが可能なので、係留索４の寿命を延ばすことができる。

ここで、中間錘３の変形例として、図２（ｂ）に示したような底面に凹部がある円錐形状、図２（ｃ）に示したような底面に凸部が複数ある円錐形状、図２（ｄ）に示した四角錐形状、図２（ｅ）に示したような底面に凹部がある四角錐形状、図２（ｆ）に示したような底面に凸部が複数ある四角錐形状、図２（ｇ）に示した略半球形状、図２（ｈ）に示したような底面に凹部がある略半球形状、図２（ｉ）に示したような底面に凸部が複数ある略半球形状、などが挙げられる。また、図示しないが、中間錘３の底部に１つ以上の溝が形成されているものであってもよいし、中間錘３の底部に凹部が複数形成されているものであってもよい。また、図２（ｂ）〜図２（ｄ）のような四角錐形状だけでなく、三角錐形状、五角錐形状などの多角錐形状であってもよい。

なお、図２（ｂ）の中間錘３ａについては、係留索４を中間錘３ａの中心軸上に設けるために、例えば、図３（図２（ｂ）の中間錘３ａの底面図）に示すように、中央に配置したリング６をワイヤ５で固定し、リング６内に係留索を通すこととする。図２（ｅ）、図２（ｈ）の中間錘についても同様である。

これら変形例の中間錘を用いれば、さらに、移動した浮体からの海底の係留手段に伝わる力を軽減することが可能な浮体の係留装置を提供できる。なお、後述する第２実施形態及び第３実施形態における中間錘においても同様に用いることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る浮体の係留装置について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る浮体の係留装置の概略構成図である。なお、第１実施形態の符号１〜３と同様の部位（符号１１〜１３）については、説明を省略することがある。

第２実施形態に係る浮体の係留装置は、（１）中間浮き１５を備えている点、（２）浮体１１と中間浮き１５とを接続している係留索１４ａと、中間浮き１５と中間錘１３とを接続している係留索１４ｂと、中間錘１３と係留手段１２とを接続している係留索１４ｃとを有した係留索１４とを備えている点で、第１実施形態の浮体の係留装置と異なっている。

中間浮き１５は、中間錘１３と係留索１４ｂを介して接続されているとともに、浮体１が移動しないで係留されている状態において、水上に浮かぶことができる程度の浮力を有しているものであれば、どのようなものであってもよい。

上記構成の浮体の係留装置によれば、浮体１１が係留手段１２と反対方向に移動した場合には、中間浮き１５を水中へと引っ張る力が作用するが、この力は中間浮き１５の浮力によっても相殺されることになる。また、第１実施形態と同様に、中間錘１３が作用する。したがって、本実施形態の構成によれば、第１実施形態よりも係留性能が高い係留装置を提供できる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る浮体の係留装置について説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係る浮体の係留装置の概略構成図である。なお、第１実施形態の符号１〜３と同様の部位（符号２１〜２３）については、説明を省略することがある。

第３実施形態に係る浮体の係留装置は、（１）中間浮き２５を備えている点、（２）浮体２１と中間錘２３とを接続している係留索２４ａと、中間錘２３と中間浮き２５とを接続している係留索２４ｂと、中間浮き２５と係留手段２２とを接続している係留索２４ｃとを有した係留索２４とを備えている点で、第１実施形態の浮体の係留装置と異なっている。

上記構成の浮体の係留装置によれば、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態において、複数の中間錘を所定の間隔をあけつつ係留索の途中に設けてもよい。また、第２及び第３実施形態においては、複数の中間浮きを所定の間隔をあけつつ係留索の途中に設けてもよい。また、複数の中間錘と複数の中間浮きとを所定の間隔をあけつつ交互に係留索の途中に設けてもよい。

本発明の第１実施形態に係る浮体の係留装置の概略構成図である。（ａ）は、図１の浮体の係留装置に用いられている中間錘の斜視図、（ｂ）〜（ｉ）は、（ａ）の中間錘の変形例を示す斜視図である。図２（ｂ）の中間錘の底面を示す平面図である。本発明の第２実施形態に係る浮体の係留装置の概略構成図である。本発明の第３実施形態に係る浮体の係留装置の概略構成図である。

符号の説明

１、１１、２１浮体
２、１２、２２係留手段
３、３ａ、１３、２３中間錘
４、４ａ、４ｂ、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ係留索
５ワイヤ
６リング

Claims

途中に少なくとも１つの中間錘を有した係留索を介して、浮体を水底に設けられた係留手段に係留する浮体の係留装置であって、
前記中間錘が、平面、１以上の凹部又は複数の凸部を底面に有した錘形状のもの、若しくは、平面、１以上の凹部又は複数の凸部を底面に有した略半球形状のものであり、
前記１以上の凹部を有した中間錘の頂点部に前記凹部に連通した孔が形成されておらず、
前記中間錘の底面の略中心と前記浮体側の前記係留索とが接続されているとともに、前記中間錘の頂点と前記係留手段側の前記係留索とが接続されており、
前記中間錘と前記浮体との間の前記係留索の途中及び前記中間錘と前記係留手段との間の前記係留索の途中に、所定の浮力を有した中間浮きが少なくとも１つ設けられていることを特徴とする浮体の係留装置。