JP6302776B2 - 浮体係留装置 - Google Patents
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また、カテナリー方式では、係留索の寸法が長く、水底への接触と非接触を繰り返すことで係留索が摩耗してしまう可能性がある。ここで、仮に特許文献1に開示された長尺構造体を用いたとしても、水底と係留索との接触を十分に回避することは困難である。
即ち、請求項1の発明における浮体係留装置は、水底の地盤に設置された基体と、前記基体と水上に配置された浮体との間にわたって延びる係留索と、前記係留索よりも弾性率が小さい材料よりなり、前記係留索と前記浮体との間、前記係留索と前記基体との間、及び複数の前記係留索同士の間のうちの少なくとも一か所に介在されて弾性変形する弾性体を有する弾性部と、を備え、前記弾性部は、前記弾性体として、互いに異なる方向へ弾性変形する複数の弾性体である鉛直弾性体および水平弾性体を有し、前記鉛直弾性体と前記水平弾性体とは、直列に接続されていることを特徴とする。
ここで弾性体が設けられていることで、浮体に定常荷重が作用した際には弾性体が弾性変形し、係留索への張力を緩和することができる。即ち、弾性体によって浮体の変位を吸収することができる。このため、浮体の変位にともなう係留索の張力の急激な増大を抑制することができる。
また、浮体に定常荷重が作用した状態に、さらに波等の影響によって浮体に繰り返し荷重が作用している状態では、弾性体が弾性変形を繰り返すことで係留索への張力を緩和し、浮体の変位を吸収し、係留索及び地盤に作用する力の急激な増大を抑制することができる。
さらに、変形方向の異なる複数の弾性体を設けることで、浮体の複雑な変位に対しても、このような変位を吸収することができる。
また、浮体へ作用する荷重の方向が複雑に変化しても、地盤及び係留索への負担を軽減しつつ、浮体を安定的に係留することができる。
以下、本発明の第一実施形態の浮体係留装置1について説明する。
図1に示すように、浮体係留装置1は、洋上に設けられた浮体式構造物(以下、浮体100とする)を、海上S(水上)の所定位置に保持する装置である。
この浮体係留装置1は、海底B(水底)の地盤Gに設置された基体2(重力式、もしくは杭基礎式)と、基体2と海上Sに配された浮体100との間に設けられた係留索3、及び弾性部4と、を備えている。
なお、図示は省略するが、係留索3は浮体100から浮体100の外周方向に沿って、互いに離間して複数設けられている。
この弾性体10は、基体2としての杭に基端10aが固定されるとともに海底Bの地盤Gから鉛直方向上方に向かって延び、先端10bが係留索3の他端3bに接続されている。即ち弾性体10は、係留索3と基体2との間に介在されており、海底Bの地盤Gに沿う方向に弾性変形可能となっている。
この弾性体10としての板バネには、例えば電気防食を施した炭素鋼等が用いられる。
これにより弾性部4Bは、鉛直弾性体11Bと水平弾性体12Bとが直列に接続されて構成されている。
さらにこの弾性部4Cは、水平部2Cbから地盤Gに向かって下方に延びるように設けられた弾性体10Cとしての板バネと、弾性体10Cの下端部に取付けられた重り部材11Cを有している。ここで、この重り部材11Cは地盤Gから離間した位置に配されており、図4に示す例では球状をなしている。
また、重り部材11Cによって、弾性体10Cの基端10Caを中心とした復元モーメントを大きくすることができ、浮体100を海上Sの所定の位置に保持する効果を高めることができる。
ここで、弾性体が複数の係留索3同士の間に介在されているとは、浮体100と基体2(2A、2C)との間で、係留索3と弾性体とが交互に設けられている場合を示している。
次に、本発明の第二実施形態の浮体係留装置21について説明する。
図7に示すように、本実施形態の浮体係留装置21は、基体22及び弾性部24が第一実施形態とは異なっている。
なお、第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
支持体32は、地盤Gに接触して設けられた土台部34と、土台部34における係留索3から離間する側の端部位置から上方に突出する突出支持部33とを有しており、全体として水平方向から見てL字状に形成されている。
さらに、この弾性部24は、弾性体30として、回動部材43と係留索3との間に設けられた第一の弾性体45と、突出支持部33と回動部材43との間に設けられた第二の弾性体46とを有している。
次に、本発明の第三実施形態の浮体係留装置51について説明する。
図9に示すように、本実施形態の浮体係留装置51は、第一実施形態を基本構成として、弾性部54が第一実施形態とは異なっている。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
長尺体55は、浮体100が荷重を受けていない状態で、弾性体10の先端10bから鉛直方向上方に延びて、弾性体10に剛結して設けられている。
ここで図10に示すように、弾性体として板バネを海底の地盤に設け、この板バネに係留索を接続し、係留索3に作用する水平方向の張力(係留索の水平方向の係留力)を検証する実験を行った。
板バネは、両端が地盤に固定されて上方に凸となるアーチ状に海底に配され、係留索は板バネの延在方向の中間位置で板バネに接続されている。
・発生応力度:300〔N/mm2〕以下。
・板バネが設置された水深:100〔m〕
・板バネ寸法:長さ50〔m〕×厚さ0.5〔m〕×幅2.0〔m〕
図11に示すように、板バネを設けた場合(図11の実線)には、板バネが設けられていない場合と比べて、浮体の変位〔m〕に伴って、係留索の張力(係留力)の水平成分〔tonf〕の増加が緩やかになっていることがわかった。即ち、板バネを設けることで、係留索3での張力を抑えることができることがわかり、板バネによって係留索3及び地盤Gへの負担を軽減することが可能であるといえる。
ここで、浮体の変位とは、係留索と浮体との接続点の変位を示す。
2、2A、2C、22…基体
3…係留索
4、4A、4B、4C、24、54…弾性部
10、10A、10B、10C、10D、10E、30…弾性体
11B…鉛直弾性体
11C…重り部材
12B…水平弾性体
31…杭
32…支持体
33…突出支持部
34…土台部
41…ピン
42…ストッパ
43…回動部材
45…第一の弾性体
46…第二の弾性体
55…長尺体
100…浮体
G…地盤
S…海上
B…海底
D1…一方側
D2…他方側
O…軸線
F…初期張力
Claims (4)
- 水底の地盤に設置された基体と、
前記基体と水上に配置された浮体との間にわたって延びる係留索と、
前記係留索よりも弾性率が小さい材料よりなり、前記係留索と前記浮体との間、前記係留索と前記基体との間、及び複数の前記係留索同士の間のうちの少なくとも一か所に介在されて弾性変形する弾性体を有する弾性部と、
を備え、
前記弾性部は、前記弾性体として、互いに異なる方向へ弾性変形する複数の弾性体である鉛直弾性体および水平弾性体を有し、
前記鉛直弾性体と前記水平弾性体とは、直列に接続されていることを特徴とする浮体係留装置。 - 前記弾性部は、前記弾性体として、
第一の弾性体と、
前記第一の弾性体に接続され、外力の作用しない自然状態から弾性変形によって変位した状態が維持されることで前記係留索、前記浮体、及び前記基体に初期張力を導入し、かつ、前記第一の弾性体よりも弾性率の大きな第二の弾性体と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の浮体係留装置。 - 前記弾性部は、
前記地盤に沿って延びる軸線を中心として回動可能に前記基体に設けられた回動部材と、
前記基体に設けられ、前記回動部材の上端の一方側への回動を規制するストッパと、
をさらに有し、
前記第一の弾性体は、前記回動部材と前記係留索との間に取り付けられ、
前記第二の弾性体は、前記基体と前記回動部材との間で、該回動部材に前記軸線の径方向外側の位置で取り付けられ、かつ、前記回動部材に対して前記初期張力を作用させる方向が、前記回動部材の上端を前記一方側に回動させる方向に一致する、
ことを特徴とする請求項2に記載の浮体係留装置。 - 前記弾性体は、板バネであることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の浮体係留装置。
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