JP7015231B2 - 係留システム - Google Patents

Description

本発明は、浮体を係留する係留システムに関する。

従来、浮魚礁等の海面に浮遊する浮体を係留する係留システムでは、浮体と海底に設けられた係留基体とがチェーン等の係留ラインにより連結されている。浮体は、波浪、潮流および風等の外力により漂流し、係留ラインに対して係留張力が作用する。

特許文献１では、水面ブイの底面等に水中翼を設け、当該水中翼の前縁を潮流の上流側へと向けることにより、水中翼の上下動に伴って前進力を生じさせる技術が提案されている。当該水中翼から生じる前進力により、潮流によって水面ブイが流される力を減衰し、係留索に加わる張力が低減される。

一方、特許文献２には、船舶の横揺れを低減するための翼型のフィンスタビライザーが開示されている。当該フィンスタビライザーは、船舶の船底近傍から斜め下方に向かって突出しており、船体に設けられた開口内に格納可能である。

特開平７－６９２７３号公報 特表２０１６－５１６６３５号公報

ところで、特許文献１では、潮流によって水面ブイが流される力の低減は図られているが、波によって水面ブイが流される力（すなわち、波漂流力）については検討されていない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、浮体に作用する波漂流力を低減することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、浮体を係留する係留システムであって、水面に浮かぶ浮体と、水底に固定された係留基体と、前記浮体と前記係留基体とを接続する係留ラインとを備え、前記浮体は、浮体本体と、前記浮体本体の波上側の端部である前端部と波下側の端部である後端部との間において前記浮体本体の左右両側に取り付けられる一対の可動フラップ機構とを備え、前記一対の可動フラップ機構のそれぞれは、前記浮体本体に取り付けられる回転軸と、前記回転軸に接続されて波浪により前記回転軸を中心として波上側および波下側に回転する板状のフラップと、前記フラップの波上側への移動を制限するストッパとを備え、前記浮体本体は、左右方向に垂直な対称面について面対称形状を有し、前記浮体本体の左右方向の幅は、前記前端部から最大幅部に至るまで漸次増大し、前記最大幅部から前記後端部に至るまで漸次減少し、前記前端部と前記最大幅部との間の前後方向の距離は、前記最大幅部と前記後端部との間の前後方向の距離よりも短く、前記一対の可動フラップ機構は、前記浮体本体の前記最大幅部に取り付けられる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の係留システムであって、前記回転軸は、前記浮体本体から左右方向に延び、前記フラップは、前記回転軸よりも下側に位置する。
請求項３に記載の発明は、浮体を係留する係留システムであって、水面に浮かぶ浮体と、水底に固定された係留基体と、前記浮体と前記係留基体とを接続する係留ラインとを備え、前記浮体は、浮体本体と、前記浮体本体の波上側の端部である前端部と波下側の端部である後端部との間において前記浮体本体の左右両側に取り付けられる一対の可動フラップ機構とを備え、前記一対の可動フラップ機構のそれぞれは、前記浮体本体に取り付けられる回転軸と、前記回転軸に接続されて波浪により前記回転軸を中心として波上側および波下側に回転する板状のフラップと、前記フラップの波上側への移動を制限するストッパとを備え、前記回転軸は、前記浮体本体から左右方向に延び、前記フラップは、前記回転軸よりも下側に位置する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の係留システムであって、前記浮体本体は、上下方向を向く中心軸を中心とする軸対称形状を有し、前記中心軸から径方向外側に離間した係留点にて係留ラインに接続されて１点係留にて係留され、前記係留点は前記前端部と前記中心軸とを通る直線上に位置する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の係留システムであって、前記回転軸は、前記水面よりも上側に位置する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の係留システムであって、前記ストッパは、前記水面よりも上側に位置する。

本発明では、浮体に作用する波漂流力を低減することができる。

第１の実施の形態に係る係留システムの側面図である。 係留システムの平面図である。 浮体の斜視図である。 波浪中における浮体の様子を示す側面図である。 波浪中における浮体の様子を示す側面図である。 波強制力および波漂流力を示す図である。 第１の実施の形態に係る係留システムの浮体の斜視図である。 模型試験結果を示す図である。 他の浮体を示す斜視図である。 他の可動フラップ機構を示す側面図である。 他の可動フラップ機構を示す側面図である。 他の可動フラップ機構を示す側面図である。 他の可動フラップ機構を示す側面図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る係留システム１の構成を示す側面図である。図２は、係留システム１を示す平面図である。係留システム１は、浮体２と、係留基体３と、係留ライン４とを備える。係留システム１は、水面９１に浮かぶ浮体２を水底９２に係留するシステムである。浮体２が海上に設置される場合、当該水面９１および水底９２はそれぞれ、海面および海底である。

浮体２は、水底９２から上方に離間した状態で水面９１に浮かぶ構造物である。浮体２は、例えば、集魚のために設置された表層浮魚礁である。浮体２は、浮体本体２１と、一対の可動フラップ機構２２とを備える。図１および図２に示す例では、浮体本体２１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする軸対称形状を有する。浮体本体２１は、例えば、平面視において略円形の略円柱状または略円筒状の構造物である。一対の可動フラップ機構２２は、浮体本体２１の外側面に取り付けられる。

係留基体３は、水底９２に固定された物体である。係留基体３は、例えば、水底９２に沈められたシンカー（すなわち、錘）またはアンカー（すなわち、把駐力を有する錨）である。あるいは、係留基体３は、水底９２に予め設置されている固定構造物であってもよい。係留基体３は、必ずしも水底９２に直接的に固定される必要はなく、例えば、水底９２に固定された他の構造物を介して、水中において間接的に水底９２に固定される物体であってもよい。

係留ライン４は、浮体２と係留基体３とを接続する略線状の部材である。図１に示す例では、浮体２の浮体本体２１は、１本の係留ライン４により、係留基体３に１点係留されている。１点係留とは、１つの浮体２を、水底９２に設けられた１つの係留基体３のみに接続して係留する係留方法である。なお、１点係留と異なる係留方法である多点係留では、１つの浮体が、水底９２に設けられた２つ以上の係留基体に接続されて係留される。係留ライン４は、例えば、金属製のチェーンである。あるいは、係留ライン４は、係留ロープであってもよく、チェーンと係留ロープとが接続されたものであってもよい。係留ロープは、例えば、合成繊維製または金属製のロープである。図１および図２では、図示の都合上、係留ライン４を線にて示す。他の図においても同様である。

係留ライン４の上端部は、浮体本体２１に設けられた係留点２３にて浮体２に接続される。図１に示す例では、係留点２３は水中（すなわち、水面９１よりも下方）に位置する。なお、係留点２３は、水面９１と上下方向の略同じ位置、あるいは、水面９１よりも上方（すなわち、空気中）に位置していてもよい。係留点２３は、浮体２の重心から側方に離間した位置に配置される。図１および図２に示す例では、浮体２の重心は、中心軸Ｊ１上に位置する。したがって、係留点２３は、浮体本体２１の中心軸Ｊ１から、中心軸Ｊ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」とも呼ぶ。）の外側に離間した位置に位置する。好ましくは、係留点２３は、浮体本体２１の径方向外端部（すなわち、平面視における浮体本体２１の外縁近傍）に位置する。

係留システム１では、浮体２に波浪、潮流および風等の外力が作用すると、浮体２は、係留基体３（または、係留ライン４のうち水底９２に接している部位の係留基体３とは反対側の端部）を中心として振れ回り、外力が作用する方向（以下、「外力方向」とも呼ぶ。）の最も下流側に位置する。係留ライン４は、係留基体３から当該外力方向に沿って延びる。

係留システム１では、係留ライン４が接続される係留点２３は、浮体２の重心から側方に離間しているため、外力方向の下流側に位置する浮体２に作用する外力が変動する場合、浮体２は、当該変動に対応して係留点２３を中心として比較的小さく振れ回り、外力に対して最も抵抗が少ない向きを向く。これにより、係留ライン４に作用する係留張力が低減される。

浮体本体２１に関する以下の説明では、外力方向の上流側に位置する浮体本体２１の端部を「前端部２４」と呼び、外力方向の下流側に位置する浮体本体２１の端部を「後端部２５」と呼ぶ。前端部２４は、浮体本体２１の波上側の端部であり、後端部２５は、浮体本体２１の波下側の端部である。

図１および図２に示す例では、浮体本体２１の前端部２４は、浮体本体２１の径方向外端部において係留点２３が設けられる部位である。また、浮体本体２１の後端部２５は、浮体本体２１の径方向外端部のうち、中心軸Ｊ１を挟んで係留点２３と反対側の部位である。換言すれば、浮体本体２１の後端部２５は、浮体本体２１の径方向外端部において、前端部２４から周方向に１８０°離れた位置である。

係留システム１では、係留点２３は、浮体本体２１の径方向外端部よりも径方向内側に位置してもよい。この場合、浮体本体２１の前端部２４は、平面視において中心軸Ｊ１から係留点２３に向かって延びる仮想的な直線の延長線と、浮体本体２１の径方向外端部とが交わる部位である。換言すれば、係留点２３は、浮体本体２１の前端部２４と中心軸Ｊ１とを通る直線上に位置する。詳細には、係留点２３は、浮体本体２１の前端部２４と中心軸Ｊ１とを通る直線上において、前端部２４上に、または、前端部２４と中心軸Ｊ１との間に位置する。

図３は、浮体２を拡大して示す斜視図である。図３では、浮体２の喫水線（すなわち、水面９１の位置）を二点鎖線にて示す（図７および図９においても同様）。一対の可動フラップ機構２２は、浮体本体２１の前端部２４と後端部２５との間において、浮体本体２１の左右方向（すなわち、前端部２４および後端部２５を通る前後方向に垂直な水平方向）の両側に取り付けられる。図３に示す例では、一対の可動フラップ機構２２は、浮体本体２１の前端部２４と後端部２５との中央に取り付けられる。換言すれば、各可動フラップ機構２２は、浮体本体２１の前端部２４から周方向に約９０°離れた位置にて、浮体本体２１に取り付けられる。さらに換言すれば、一対の可動フラップ機構２２は、浮体本体２１において左右方向の幅が最大である最大幅部２６に取り付けられる。

各可動フラップ機構２２は、回転軸２２１と、フラップ２２２と、ストッパ２２３とを備える。回転軸２２１は、浮体本体２１に取り付けられ、浮体本体２１から前後方向に略垂直な方向へと延びる棒状の部材である。図３に示す例では、回転軸２２１は、浮体本体２１に固定され、浮体本体２１から左右方向に略平行に延びる略円柱状の部材である。回転軸２２１は、水面９１よりも上側に位置する。

フラップ２２２は、回転軸２２１に回転可能に接続される板状の部材である。図３に示す例では、フラップ２２２の上端部が回転軸２２１に接続されており、フラップ２２２は、回転軸２２１よりも下側に位置する。したがって、フラップ２２２の上端部は、水面９１よりも上側に位置し、フラップ２２２の上端部を除く部位は水中に位置する。フラップ２２２は、例えば、正面視において略矩形の略平板状の部材である。フラップ２２２は、側面視において、回転軸２２１を中心とする径方向に略直線状に延びる。フラップ２２２は、波浪により、回転軸２２１よりも下側において回転軸２２１を中心として波上側および波下側に回転する。

ストッパ２２３は、浮体本体２１から左右方向に略平行に延びる棒状（例えば、略円柱状）の部材である。図３に示す例では、ストッパ２２３は、フラップ２２２よりも前側（すなわち、波上側）において、回転軸２２１の略鉛直下方に位置する。ストッパ２２３は、水面９１よりも上側に位置する。ストッパ２２３は、フラップ２２２の前面（すなわち、前側の主面）に接触することにより、フラップ２２２の波上側への移動を制限する。図３に示す例では、ストッパ２２３により、フラップ２２２の回転軸２２１よりも波上側への移動が制限される。

図４および図５は、波浪中における浮体２の様子を示す側面図である。図４では、浮体２が波の山に位置する状態を示す。図５では、浮体２が波の谷に位置する状態を示す。図４および図５では、波浪の進行方向を、図中の左側から右側へと向かう矢印Ｄ１にて示す。また、波浪中における水粒子の運動（すなわち、オービタルモーション）の軌跡を矢印Ｔ１にて示す。なお、図４および図５では、波高を実際よりも大きく描いている。

図４に示すように、波の山に位置する浮体２では、水粒子が、波浪の進行方向Ｄ１の上流側から下流側に向かって（すなわち、波上側から波下側に向かって）フラップ２２２の前面に入射する。フラップ２２２は、当該水粒子により波下側に向かって押されるため、回転軸２２１を中心として波下側へと回転し、ストッパ２２３から波下側に離間する。このように、フラップ２２２が鉛直方向よりも波下側に傾斜すると（すなわち、フラップ２２２が回転軸２２１よりも波下側に位置すると）、フラップ２２２の正面視における面積が、ストッパ２２３とフラップ２２２とが接触している状態に比べて小さくなる。上述のフラップ２２２の正面視における面積とは、波浪の進行方向に略垂直な面に対するフラップ２２２の投影面積である。

図５に示すように、波の谷に位置する浮体２では、水粒子が、波浪の進行方向Ｄ１の下流側から上流側に向かって（すなわち、波下側から波上側に向かって）フラップ２２２の後面に入射する。フラップ２２２は、当該水粒子により波上側に向かって押され、ストッパ２２３に対して押圧される。このように、フラップ２２２が回転軸２２１から略鉛直方向に延びる状態では、フラップ２２２の正面視における面積が、図４に示すようにフラップ２２２が波下側に傾斜している状態に比べて大きくなる。

図６は、波浪により浮体２に作用する力である波強制力および波漂流力を示す図である。図６中の横軸は時間を示し、縦軸は波により浮体２に作用する力を示す。図６中の縦軸における正の力は、波上側から波下側へと向かう力であり、縦軸における負の力は、波下側から波上側へと向かう力である。図６中の実線８１は、一対の可動フラップ機構２２が設けられた浮体２に作用する波強制力を示し、実線８２は浮体２に作用する波漂流力を示す。また、図６中の破線８３は、一対の可動フラップ機構２２が設けられない比較例の浮体に作用する波強制力を示し、破線８４は、当該比較例の浮体に作用する波漂流力を示す。比較例の浮体は、一対の可動フラップ機構２２が省略されている点を除き、上述の浮体２と同様の構造を有する。比較例の浮体に作用する波漂流力は、波上側から波下側へと向かう力であり、正の値をとる。

上述の波強制力とは、フルード・クリロフ力とディフラクション力との和である。フルード・クリロフ力は、波浪中に浮体２が存在しないと仮定した場合の入射波中の圧力変動に基づく力である。ディフラクション力は、入射波が浮体２により散乱させられるために生じる散乱波中の圧力変動に基づく力である。波漂流力とは、浮体２に作用する波強制力を時間平均した定常成分である。

上述のように、浮体２が波の谷に位置する状態では、フラップ２２２の正面視における面積は、フラップ２２２の実際の面積と略同じ（すなわち、最大）である。このため、オービタルモーションによりフラップ２２２および浮体本体２１に作用する波下側から波上側に向かう波強制力８１は、比較例の浮体に比べて大きくなり、比較例の浮体に作用する波強制力８３からマイナス側に大きく離れる。一方、浮体２が波の山に位置する状態では、フラップ２２２の正面視における面積は、浮体２が波の谷に位置する状態に比べて小さくなる。このため、オービタルモーションによりフラップ２２２および浮体本体２１に作用する波上側から波下側に向かう波強制力８１は、比較例の浮体に比べて大きくはなるが、比較例の浮体に作用する波強制力８３との差は、浮体２が波の谷に位置する状態に比べて小さくなる。したがって、浮体２に作用する波漂流力８２は、比較例の浮体に作用する波漂流力８４よりも小さくなり、図６中においてマイナス側にシフトする。

以上に説明したように、係留システム１は、水面９１に浮かぶ浮体２と、水底９２に固定された係留基体３と、係留ライン４とを備える。係留ライン４は、浮体２と係留基体３とを接続する。浮体２は、浮体本体２１と、一対の可動フラップ機構２２とを備える。一対の可動フラップ機構２２は、浮体本体２１の波上側の端部である前端部２４と、波下側の端部である後端部２５との間において、浮体本体２１の左右両側に取り付けられる。一対の可動フラップ機構２２のそれぞれは、回転軸２２１と、板状のフラップ２２２と、ストッパ２２３とを備える。回転軸２２１は、浮体本体２１に取り付けられる。フラップ２２２は、回転軸２２１に接続されて、波浪により回転軸２２１を中心として波上側および波下側に回転する。ストッパ２２３は、フラップ２２２の波上側への移動を制限する。

これにより、浮体２により反射される反射波の波高が低減され、図６に示すように、浮体２に作用する波上側から波下側に向かう波漂流力を低減することができる。その結果、係留ライン４に作用する係留張力を低減することができる。したがって、係留ライン４の大径化を抑制することができ、係留システム１における係留コストの増大を抑制することができる。

上述のように、ストッパ２２３は、フラップ２２２の回転軸２２１よりも波上側への移動を制限することが好ましい。これにより、浮体２が波の谷に位置する状態（すなわち、フラップ２２２がストッパ２２３に接触している状態）において、フラップ２２２の正面視における面積を略最大とすることができる。このとき、波上側から波下側に向かう波強制力は大幅に小さくなり、浮体２に作用する波上側から波下側に向かう波漂流力をさらに低減することができる。その結果、係留ライン４に作用する係留張力を低減することができる。

浮体本体２１は、好ましくは、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする軸対称形状を有し、中心軸Ｊ１から径方向外側に離間した係留点２３にて係留ライン４に接続されて１点係留にて係留される。係留点２３は、浮体本体２１の前端部２４と中心軸Ｊ１とを通る直線上に位置する。これにより、浮体本体２１が軸対称形状を有する場合であっても、浮体２に作用する波漂流力を低減することができる。

上述のように、回転軸２２１は、水面９１よりも上側に位置することが好ましい。これにより、回転軸２２１とフラップ２２２との接続部分に対する水生生物の付着等を抑制することができる。その結果、水生生物の付着等によりフラップ２２２の回転が阻害されることを抑制することができる。また、回転軸２２１が水中に設けられる場合と異なり、回転軸２２１による波漂流力の増大を防止することができる。

上述のように、ストッパ２２３は、水面９１よりも上側に位置することが好ましい。これにより、ストッパ２２３が水中に設けられる場合と異なり、ストッパ２２３による波漂流力の増大を防止することができる。

好ましくは、回転軸２２１は、浮体本体２１から左右方向に延び、フラップ２２２は、回転軸２２１よりも下側に位置する。これにより、フラップ２２２がストッパ２２３から離れている状態において、ストッパ２２３との接触位置へのフラップ２２２の移動が重力により促進される。その結果、波の谷近傍において、フラップ２２２がストッパ２２３との接触位置へと迅速に戻り、水粒子による波下側から波上側へと向かう力を、フラップ２２２により効率良く受けることができる。したがって、浮体２に作用する波上側から波下側に向かう波漂流力をさらに低減することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る係留システム１ａについて説明する。図７は、係留システム１ａの浮体２ａを示す斜視図である。係留システム１ａでは、図３に示す浮体本体２１とは形状が異なる浮体本体２１ａを備える浮体２ａが設けられる。係留システム１ａのその他の構成は、図１ないし図３に示す係留システム１と同様であり、以下の説明では、対応する構成に同符号を付す。

図７に示す係留システム１ａでは、上述の係留システム１と同様に、浮体本体２１ａの前端部２４と後端部２５との間において浮体本体２１ａの左右両側に取り付けられる一対の可動フラップ機構２２を備える。これにより、上記と同様に、浮体２ａに作用する波漂流力を低減することができる。なお、各可動フラップ機構２２の構造は、上記と同様である。また、図７に示す例では、浮体本体２１ａの上下方向に垂直な断面の形状（すなわち、形および大きさ）は、上下方向の全長において略同じである。

浮体２ａでは、浮体本体２１ａが、左右方向に垂直な対称面について面対称形状を有する。浮体本体２１ａの左右方向の幅は、波上側の前端部２４から、当該幅が最大である最大幅部２６に至るまで、漸次増大する。また、浮体本体２１ａの左右方向の幅は、最大幅部２６から波下側の後端部２５に至るまで漸次減少する。前端部２４と最大幅部２６との間の前後方向の距離は、最大幅部２６と後端部２５との間の前後方向の距離よりも短い。

このように、浮体本体２１ａが平面視においていわゆるティアドロップ形状を有することにより、浮体２ａが波の谷に位置する状態において、水面９１近傍において波下側から波上側に移動する水粒子が、浮体本体２１ａの後端部２５から波上側に延びる外側面に沿って整流された状態で、フラップ２２２の後面に入射する。これにより、水粒子による波下側から波上側へと向かう力を、フラップ２２２により効率良く受けることができる。したがって、浮体２に作用する波上側から波下側に向かう波漂流力をさらに低減することができる。

一対の可動フラップ機構２２は、好ましくは、浮体本体２１ａの最大幅部２６に取り付けられる。これにより、浮体２ａが波の谷に位置する状態において、水面９１近傍において波下側から波上側に移動する水粒子の整流距離（すなわち、フラップ２２２の後面に入射するまでに浮体本体２１ａの外側面に沿って整流される距離）が長くなる。これにより、水粒子による波下側から波上側へと向かう力を、フラップ２２２によりさらに効率良く受けることができる。したがって、浮体２に作用する波上側から波下側に向かう波漂流力を、より一層低減することができる。なお、可動フラップ機構２２は、浮体本体２１ａの最大幅部２６よりも前側または後側に取り付けられてもよい。

図７に示す例では、前端部２４および後端部２５における浮体本体２１ａの左右方向の幅はそれぞれ、０である。これにより、浮体本体２１ａに作用する波強制力を低減することができる。また、係留ライン４は、浮体２ａの前端部２４に設けられた係留点２３にて、浮体２ａに接続される。なお、係留点２３の位置は浮体本体２１ａにおいて様々に変更されてよい。

図７に示す例では、浮体本体２１ａの外側面の平面視における形状は、前端部２４から最大幅部２６に至る範囲の略全体において、波上側または左右方向の外側に向かって凸状である。また、浮体本体２１ａの外側面の平面視における形状は、最大幅部２６から後端部２５に至る範囲の略全体において、波下側または左右方向の外側に向かって凸状、または、略直線状である。これにより、浮体本体２１ａに作用する波強制力を低減することができる。

図８は、図７に示す浮体２ａの模型試験の結果を示す図である。模型試験は、浮体２ａの模型を、前後方向に延びる弦巻バネを介して実験水槽中に取り付け、規則波を模型に入射させることにより行った。図８中の横軸は、浮体２ａに入射する規則波の波周期（秒）を示し、縦軸は、浮体２ａの漂流距離を示す。なお、横軸の波周期は、浮体２ａの模型の大きさが実際の大きさに等しいと仮定して、実験水槽における波周期を換算したものである。縦軸の漂流距離は、実験開始時をゼロとして、実験開始から所定時間経過後の浮体２ａの位置を、波下側を正として示したものである。

図８中の実線８５は、浮体２ａの漂流距離を示し、破線８６は、一対の可動フラップ機構２２が設けられない比較例の浮体の漂流距離を示す。図８中の漂流距離がプラス側に大きい場合、波上側から波下側に向かう波漂流力が大きく、当該漂流距離がマイナス側に大きい場合、波下側から波上側に向かう波漂流力が大きい。比較例の浮体は、一対の可動フラップ機構２２が省略されている点を除き、上述の浮体２ａと同様の構造を有する。

図８に示すように、図７に例示する浮体２ａでは、波周期が約５．５秒以上の範囲において、浮体２ａに作用する波漂流力が、比較例の浮体に作用する波漂流力よりも小さく、かつ、波下側から波上側に向かう方向に作用する。これにより、係留ライン４に作用する係留張力を低減することができる。

上述の係留システム１，１ａでは、様々な変更が可能である。

例えば、浮体２，２ａでは、前後方向に配列される２対以上の可動フラップ機構２２が、浮体本体２１，２１ａに設けられてもよい。例えば、図７に示す浮体２ａにおいて、最大幅部２６に設けられた一対の可動フラップ機構２２に加えて、最大幅部２６よりも波下側に他の一対の可動フラップ機構２２が設けられてもよい。この場合、波下側の一対の可動フラップ機構２２では、ストッパ２２３に接触している状態のフラップ２２２の後面が、平面視における浮体本体２１ａの外側面の接線方向に略垂直となるように、回転軸２２１、フラップ２２２およびストッパ２２３が配置されてもよい。当該回転軸２２１は、例えば、平面視における浮体本体２１ａの外側面の接線方向に略垂直に、かつ、水平方向に延びる。当該フラップ２２２は、水粒子による波下側から波上側へと向かう力を効率良く受けることができるため、浮体２ａに作用する波上側から波下側に向かう波漂流力を効率良く低減することができる。

また、可動フラップ機構２２の構造は、上述の構造には限定されず、様々に変更されてよい。例えば、ストッパ２２３は、水面９１と略同じ位置、または、水面９１よりも下方に配置されてもよい。回転軸２２１が水面９１よりも上方に配置され、ストッパ２２３が水面９１よりも下方に配置される場合、回転軸２２１とストッパ２２３との間の距離が大きくなる。このため、ストッパ２２３に作用するフラップ２２２からの荷重が小さくなり、ストッパ２２３等を小型化することができる。また、ストッパ２２３等が故障するリスクを低減することができる。なお、回転軸２２１も、水面９１と略同じ位置、または、水面９１よりも下方に配置されてもよい。

図９に示す浮体２ｂでは、可動フラップ機構２２ｂは、回転軸２２１ｂと、板状のフラップ２２２ｂと、ストッパ２２３ｂとを備える。回転軸２２１ｂは、浮体本体２１から略上下方向（すなわち、前後方向に略垂直な方向）へと延びる。フラップ２２２ｂは、回転軸２２１ｂに接続されて、波浪により回転軸２２１ｂを中心として波上側および波下側に回転する。ストッパ２２３ｂは、フラップ２２２ｂの波上側への移動を制限する。詳細には、ストッパ２２３ｂは、フラップ２２２ｂの回転軸２２１ｂよりも波上側への移動を制限する。

浮体２ｂが波の山に位置する状態では、フラップ２２２ｂは、水粒子により波上側から波下側に向かって押され、回転軸２２１ｂを中心として波下側へと回転する。これにより、フラップ２２２ｂは、ストッパ２２３ｂから波下側に離間し、図中において二点鎖線にて示すように、浮体本体２１に近接した位置に位置する。その結果、フラップ２２２ｂの正面視における面積は、ストッパ２２３ｂとフラップ２２２ｂとが接触している状態に比べて小さくなる。

一方、浮体２ｂが波の谷に位置する状態では、フラップ２２２ｂは、水粒子により波下側から波上側に向かって押され、図中において実線にて示す位置にてストッパ２２３ｂに対して押圧される。これにより、フラップ２２２ｂの正面視における面積は、フラップ２２２ｂが波下側に傾斜している状態（すなわち、二点鎖線にて示す状態）に比べて大きくなる。その結果、上記と同様に、浮体２ｂに作用する波上側から波下側に向かう波漂流力を低減することができる。可動フラップ機構２２ｂは、浮体本体２１ａに取り付けられてもよい。

上述の例では、回転軸２２１，２２１ｂの延びる方向は、左右方向に略平行な方向、平面視において浮体本体２１，２１ａの外側面の接線方向に略垂直な方向、または、上下方向に略平行な方向であるが、必ずしもこれらの方向には限定されず、様々に変更されてよい。また、回転軸２２１は、浮体本体２１に回転可能に取り付けられてもよい。例えば、回転軸２２１とフラップ２２２とが一繋がりの部材として形成され、当該一繋がりの部材のうち回転軸２２１に相当する部位が、浮体本体２１に回転可能に取り付けられてもよい。回転軸２２１ｂについても同様である。

ストッパ２２３は、必ずしも回転軸２２１の略鉛直下方に位置する必要はなく、図１０に示すように、回転軸２２１の下方において、回転軸２２１の鉛直下方から波上側に離間した位置に配置されてもよい。この場合、フラップ２２２は、ストッパ２２３に接触することにより、回転軸２２１の鉛直下方よりも少し波上側に傾斜した状態で波上側への移動が制限される。フラップ２２２の波上側への傾斜角度は、例えば３０°以下であり、好ましくは１５°以下である。このように、ストッパ２２３は、フラップ２２２の波上側への移動を制限する位置に設けられていればよい。また、ストッパ２２３は、浮体本体２１の内部に設けられてもよい。ストッパ２２３ｂについても同様である。

ストッパ２２３の形状は、必ずしも左右方向に延びる棒状には限定されず、様々に変更されてよい。例えば、ストッパ２２３は、浮体本体２１から左右方向に延びる棒状部材と、当該棒状部材から浮体本体２１まで斜めに延びる補強部材（いわゆる、方杖）とを備えていてもよい。ストッパ２２３ｂについても同様である。また、図１１に示すように、上下方向に延びる回転軸２２１ｂに沿って浮体本体２１に固定された上下方向に延びる柱状部材が、ストッパ２２３ｃとして設けられてもよい。図１１に示す例では、ストッパ２２３ｃは、前後方向に略垂直な側面を波下側の端面（すなわち、フラップ２２２ｂに接触する面）として有する略三角柱状である。ストッパ２２３ｃの当該端面の左右方向の幅は、フラップ２２２ｂの左右方向の幅よりも小さく、例えば、フラップ２２２ｂの左右方向の幅の１０％～２０％である。ストッパ２２３ｃの上下方向に垂直な断面形状は、三角形には限定されず、例えば略扇形であってもよい。

ストッパ２２３は、フラップ２２２の波上側への移動を制限するものであれば、上述の棒状部材や補強部材には限定されず、いかなる規制手段であってもストッパ２２３として採用することができる。例えば、ストッパ２２３として、ダンパー等の緩衝器を用いることもできる。ストッパ２２３ｂ等についても同様である。

フラップ２２２，２２２ｂの形状は、必ずしも略平板状には限定されず、例えば、側面視において略Ｌ型に折れ曲がった板状であってもよい。あるいは、図１２に示すように、側面視において略クランク状（すなわち、略Ｚ型）に折れ曲がった板状のフラップ２２２ｄを有する可動フラップ機構２２ｄが、浮体２に設けられてもよい。フラップ２２２ｄがストッパ２２３ｄに接触して波上側への移動が制限された状態において、フラップ２２２ｄの一部（すなわち、上下方向の中央よりも下側の部位）は、ストッパ２２３ｄおよび回転軸２２１ｄよりも波上側に位置している。

また、図１３に示すように、側面視において波上側に凸となるように湾曲した板状のフラップ２２２ｅを有する可動フラップ機構２２ｅが、浮体２に設けられてもよい。可動フラップ機構２２ｅでは、波上側から波下側に向かう水粒子は、凸面であるフラップ２２２ｅの前面に入射するため、水粒子によりフラップ２２２ｅに作用する力を小さくすることができる。その結果、浮体２に作用する波上側から波下側に向かう波漂流力をさらに低減することができる。フラップ２２２ｅでは、例えば、左右方向の両端部から後方へと突出する側壁部が設けられてもよい。換言すれば、スラップ２２２ｅは、前方に向かって凸であるスコップ状であってもよい。これにより、波下側から波上側に向かう水粒子が、凹面であるフラップ２２２ｅの後面に入射した後、左右方向に移動することが抑制される。その結果、波下側から波上側に向かう水粒子によりフラップ２２２ｅに作用する力を大きくすることができる。したがって、浮体２に作用する波上側から波下側に向かう波漂流力を、より一層低減することができる。

浮体２の形状は、略円柱状または略円筒状には限定されず、他の軸対称形状（例えば、略円錐台状）であってもよい。浮体２ａの形状は、上述のティアドロップ形状には限定されず、他の面対称形状（例えば、略楕円柱状）であってもよい。また、浮体２，２ａの形状は、軸対称形状および面対称形状には限定されず、様々に変更されてよい。

浮体２，２ａは、浮魚礁以外の構造物であってもよい。浮体２，２ａは、例えば、ブイ、あるいは、洋上風力発電用の風車が立設される土台等であってもよい。浮体２，２ａは、必ずしも海面に設置される必要はなく、湖沼等の水面に設置されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａ 係留システム
２，２ａ，２ｂ 浮体
３ 係留基体
４ 係留ライン
２１，２１ａ 浮体本体
２２，２２ｂ，２２ｄ，２２ｅ 可動フラップ機構
２３ 係留点
２４ （浮体の）前端部
２５ （浮体の）後端部
２６ （浮体の）最大幅部
９１ 水面
９２ 水底
２２１，２２１ｂ，２２１ｄ 回転軸
２２２，２２２ｂ，２２２ｄ フラップ
２２３，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄ，２２３ｅ ストッパ

Claims (6)

1. 浮体を係留する係留システムであって、
   水面に浮かぶ浮体と、
   水底に固定された係留基体と、
   前記浮体と前記係留基体とを接続する係留ラインと、
   を備え、
   前記浮体は、
   浮体本体と、
   前記浮体本体の波上側の端部である前端部と波下側の端部である後端部との間において前記浮体本体の左右両側に取り付けられる一対の可動フラップ機構と、
   を備え、
   前記一対の可動フラップ機構のそれぞれは、
   前記浮体本体に取り付けられる回転軸と、
   前記回転軸に接続されて波浪により前記回転軸を中心として波上側および波下側に回転する板状のフラップと、
   前記フラップの波上側への移動を制限するストッパと、
   を備え、
   前記浮体本体は、左右方向に垂直な対称面について面対称形状を有し、
   前記浮体本体の左右方向の幅は、前記前端部から最大幅部に至るまで漸次増大し、前記最大幅部から前記後端部に至るまで漸次減少し、
   前記前端部と前記最大幅部との間の前後方向の距離は、前記最大幅部と前記後端部との間の前後方向の距離よりも短く、
   前記一対の可動フラップ機構は、前記浮体本体の前記最大幅部に取り付けられることを特徴とする係留システム。
2. 請求項１に記載の係留システムであって、
   前記回転軸は、前記浮体本体から左右方向に延び、
   前記フラップは、前記回転軸よりも下側に位置することを特徴とする係留システム。
3. 浮体を係留する係留システムであって、
   水面に浮かぶ浮体と、
   水底に固定された係留基体と、
   前記浮体と前記係留基体とを接続する係留ラインと、
   を備え、
   前記浮体は、
   浮体本体と、
   前記浮体本体の波上側の端部である前端部と波下側の端部である後端部との間において前記浮体本体の左右両側に取り付けられる一対の可動フラップ機構と、
   を備え、
   前記一対の可動フラップ機構のそれぞれは、
   前記浮体本体に取り付けられる回転軸と、
   前記回転軸に接続されて波浪により前記回転軸を中心として波上側および波下側に回転する板状のフラップと、
   前記フラップの波上側への移動を制限するストッパと、
   を備え、
   前記回転軸は、前記浮体本体から左右方向に延び、
   前記フラップは、前記回転軸よりも下側に位置することを特徴とする係留システム。
4. 請求項３に記載の係留システムであって、
   前記浮体本体は、上下方向を向く中心軸を中心とする軸対称形状を有し、前記中心軸から径方向外側に離間した係留点にて係留ラインに接続されて１点係留にて係留され、
   前記係留点は前記前端部と前記中心軸とを通る直線上に位置することを特徴とする係留システム。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の係留システムであって、
   前記回転軸は、前記水面よりも上側に位置することを特徴とする係留システム。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の係留システムであって、
   前記ストッパは、前記水面よりも上側に位置することを特徴とする係留システム。

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