JPS6033915A - 空気式防舷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気式防舷装置の改良に関するものである。

そもそも空気式防舷装置は、船舶の接岸時におけるｌｌ
１ｉ撃を緩和するために岸壁等に固定あるいは係留され
ている。

本発明○発明者らの研究の結果によると、上記空気式防
舷装置の構造上の重要なポイントは下記の通りである。

すなわち、 （ａｌ　高い衝繋エネルギー吸収力を得るために、補強
層を埋設したゴム状弾性体からなる防舷４２本体の強度
と、その内容積とを、最大限に利用できること。

（１））船舶が異常接岸した時でも防舷利本体が損傷せ
ず、しかもその（！ｌＩｉ撃エネルギーを最大限に吸収
できること。

ｆｃｌ　許容内のいかなる接岸エネルギーを持った船舶
に対しても、エネルギーを吸収し終った時点で、船舶を
押し戻す力を零に、又はできるだけ小さくすることがで
きること。

（ｄｌ　設計者の意図する任意の反力−圧縮量カーブを
有する空気式防舷装置を容易に設計できること。

ところが従来の空気式防舷装置で、上述した各ポイント
を満足したものは、今だ開発されていないのが現状であ
る。

従って、本発明の目的は、上述した空気式防舵装置の構
造上の重要なポイントをことごとく満足せしめ得る優れ
た空気式防舷装置を提供することにある。

すなわち本発明は、補強層を埋設したゴム状弾性体で気
密室を形成して−なる防舷材本体の気密室に、圧力セン
サー及び前記気筐室と外界との連通部にオリフィスを設
けると共に、この圧力センサー及びオリフィスと、制御
装置とを電気的に接続し、前記圧力センサーからの信号
に基づいて制御装置により前記オリフィスの開口面積及
び又は開口時期を調節するようにしたことを特徴とする
空気式防舷装置を、その要旨とするものである。

以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。

第１図〜第３図は本発明の第１実施例からなる空気式防
舷装置を示し、第１図は船舶の接舷開始時の状態を示す
断面側面説明図、第２図及び第３図はそれぞれ船舶接舷
時の状態を示す断面ｌ１ｌ１面説明図である。

図においてＧは本発明の第１実施例からなる空気式防舷
装置であって、補強層を埋設したコム状弾性体からなる
防舷材本体１の基部側に台座部１ａを設けて気密室Ａを
形成し、この台座部１ａに、圧力センサー５、温度セン
サー６及び前記気密室Ａと外界との連通部に開口面積を
調節可能としたオリフィス７を設けると共に、この圧力
センサー５、温度センサー６及びオリフィス７と、別に
設けた制御装置４とを電気的に接続し、前記圧力センサ
ー５及び温度センサー６からの信号に基づいて制御装置
４により前記オリフィス７の開口面積及び又は開口時期
を調節し得るよう構成されている。

さらにこの構造を説明すると、前記防舷月本（＊１は、
前述したように、補強層を埋設したゴム状弾性体からな
り、その形状は図示の如く、基部側すなわち岸壁６への
増刊側を開口した有底筒状に成形されており、この開放
側に７２７９部２が設けられている。そしてこのフラン
ジ部２の夕）１則面には、前述したように台座部１ａが
一体的に取り付けられている。

徒たこの台座部１ａには、その気密室Ａ　ｌｆｆ１ｌｌ
に前記圧力センサー５及び温度センサー６を配置すると
共に、オリフィス７が設けられている。

このオリフィス７は、文の一方を前記気密室Ａに即日す
ると共に、他方を通気管８を介して外界に開口せしめて
あり、しかもこのオリフィス７は、その開口面積を調節
ｉ’ｉＪ能に構成されている。

そし、てこれら圧力センサー５、温度センサー６及びオ
リフィス７は、本実施例において岸壁乙に設置されてい
る制御装置４と、電気的にそれぞれ接続されている。

本実施例においてこの制御装置４は、マイクロコノピユ
ータ（図示しない）を内蔵しており、開時機能を有し、
前記圧力センサー５及び温度センサー６によって網側さ
れた船舶９の接岸時における防舷材本体１の内圧及び内
部空気の温度に基ツいて、前記オリフィス７の開口面積
及び又は開口時期を自動的に調節し得るように構成され
ている。

なおこの制御装置４は、本実施例において図示の如く岸
壁６上に設置し、しかも圧力センサ−５、温度センサー
６及びオリフィス７と電線４ａを介して電気的にそれぞ
れ接続したが、これは、制御装置４を防舷材本体１内に
内蔵せしめたり、制御装置４への入力及び出力を無線化
、遠隔１榮作化してもげいのｔよ勿論である。

また本実施例においては、上述したように温度センサー
６を設けて、船舶９の接岸時における防舷材木（＊１内
の空気温度の変化をも測定し得るようにしであるが、こ
れは必ずしも必要ではなく省略しても良い。

次に上述したオリフィス７の具体例について第６図〜第
８図を参照しつつ簡単に説明する。

オリフィス７には台座部１ａに回転軸１１ａを挿通し、
この回転軸１１ａの一端に歯車１１を取付けると共に、
回転可能に形成した回転板１２が取付けられている。寸
だ前記歯車１１は、モーター１６に取付けられた歯車１
４とかみ合うように組合され、モーター１６を制御装置
４と結線し、制御装置４の信号により、回転板１２の開
口時期を設定する一方、モーター１６０回転数および回
転方向を調節することにより、オリフィス７の開口面積
を調節できるように構成されでいる。

前記回転板１２には、第７図に第６図の要部拡大説明図
で示すように、台座部１ａと接する部分にコム状弾性体
を主体として形成きれた７−ル材１５が取付けられてお
り、オリフィス７を開口しない場合に防舷桐本体１内の
空気か流出することを防ぐことができる。

第８図は、第７図のＸ−Ｘ矢視断面の部分切欠き説明図
であり、オリフィス７を開口する場合は、制御装置４に
より計算された開口面積（空気の流出量）になるように
回転板１２が矢印の方向に回転し、一点鎖線で示す状態
に作動するようになっている。

なお上述した第１実施例においては、防舷拐本体１とし
て、岸壁等に固定して用いられる、いわゆる固定型の空
気式防舷材を用いた例について説明したが、これは岸壁
等に係留し浮遊せしめて中いられる、いわゆる浮遊型の
空気式防舷材を用いても良いのは勿論である。

次に上記装置灯の作用を説明する。

空気式防舷装置Ｇのオリフィス７を開口し５ない状態で
の内圧ｐ１反力Ｒ１吸収エネルギーＥは変位量δの関数
として表わせる。すなわち、ｐ＝ｐ（δ）　・・・・・
・・−・・・・・・・・・・ｆｌ）Ｒ＝　Ｒ（δ）　・
・・・・・・・・・・・・・・・・（２）Ｅ＝ｐ（／３
）　・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）寸だ
、内圧ｐと防舷拐本（＊１の容積■との関係は、 （１＋ｐ）Ｖ“二ｃｏｎｓｔ　・・・・・・・・・・・
・・＋４）で表わせる。・たたし、αはｉ＋ｌＩｊ正係
数で防舷利本体１の形状９寸法等によって定寸る係数で
ある。

寸だ、船舶９の船側部は薄肉鋼板と肋骨を主体に形成さ
れ、船側部が接舷時に損傷しないようにするには、防舷
材本体１０面圧（受衝板がない場合は内圧）を船側強度
ｐｓａ以下に抑える必要がある。

このｐｓａは船舶９の大きさが分れば標準値をめること
ができる。船舶の大きさを代表する量として船舶の仮想
質量Ｍを用いると、ｒ’ｓａはＭの関数で表わされる。

すなわち、 ｐ５８二ｆ　（Ｍ）　・・・・・・・・・・・・・・・
・・（５＋以上の式（＋１乃至式（５）の関係式は制御
装置４に予めプログラミングされている。

いま、第１図において船舶９が本空気式防舷装置Ｇの防
舷拐本体１に接触した時刻を時間の基準とし、ｔ−二〇
とする。

寸だ、このとき防舷拐本体１の内圧をｐ。容積を■。、
船舶９の接舷速度を■。とする。

つきに、第２図は防舷拐本体１が一部圧縮された状態を
示し、この状態において１＝１．、　１ごｔ１＋△ｔ、
＝　ｔ２＋　ｔ　＝　ｔ、十△ｔ１＋△ｔ２−１３（ｔ
ｌ＋△’ｌ＋△１２＞０）の各時刻における内圧ｐｌ、
ｐ２．ｐ３を圧力センザー５により網側する。

このｐ＋　＋　１）２１　ｐ３と式（１）から各時刻に
おける変位量δ３．δ２．δ３が割算される。この直か
ら△ｔ。

／△’Ｉ＋　（δ、−δ？）／△１゜で寸り、こす１ら
をそれぞれ■、および■１＋△■１とする。

また、内圧１）、およびｐ、と式（３）より１−１１お
よび１−＝　１３における本空気式防舷装置エネルギー
Ｅ１およびＥ２がめられる。

この吸収エネルギーの変化量△Ｆ；＋　：：Ｅ２−Ｅ＋
は船舶９の運動エネルギーの変化に等しいので次式が成
り立つ。

→−Ｍ　ｖ＋２−＋Ｍ　（Ｖ’ｌ＋△■／、　）　２−
△Ｅ　・・　・・（０）（ここに、ｖ′１、Ｖ’、　十
Ａ　Ｖ′、はそれぞれｔ二１、および１＝１３における
船舶接岸時の速度）上式にｖ′１および■′１］−△■
′１の代りに近似的に先にめた■１および■１＋△■１
を用いる船舶９のｆ反想質計Ｍが割算できる。なお、△
１、および△１゜はできるそけ小さくし、またｔｌも小
さくすると船舶９の大きさが小さい場合にも船側の安全
をはかれる。また、速度変化△■１は加速度計を設けて
めてもよい。さらに、速度の算出は４点以上の内圧を…
１］定して行ってよいことは勿論である。

このＭを用いて１＝１３における残存エネルギーＥｒｅ
ｍは １（ｒｅｍ　＝　＋Ｍ　（Ｖ　＋＋Δ■１）２　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（７）で割算でき、ま
たｔ＝＝Ｑにおける接舷速度Ｖ。はでめられる。

さらに、Ｍと式（５）とから船側強度１）ｓａが決定で
きる。このｌ’）ｓａと内圧ｐが等しくなる時の変位量
δ０を式（１１から削算し、式（３）によりδＣにおけ
る吸収エネルギーＥ。をめ、Ｅ’ｃとｔゴＯにおける接
舷エネルギーＥ。二＋Ｍｖｏ２とを比較し、Ｅｏ≦Ｅ。

ならばオリフィス７を開口せずに全接舷エネルギーＥｏ
を船１１１＋を破損することなく吸収できるが、Ｅ。＞
　ＥＣならばδ＝δＣすなわちｐ　＝　ｐ５．に達しだ
時点てオリフィス７を開口することにより内圧ｐを１〕
５８以下に制御しないと船側が損１易してし捷う。

第３図は、ＥＯ＞　ＥＣとなりオリフィス７が制御装置
４により自動的に開口された状態を示す。

いま、ｐ＝　Ｉ）ｓ、ｌに達しだ時刻をｔ二１４とする
と、この時の残存エネルギーＥｒｅｍ’は、Ｅｒｅｍ’
　＝　Ｅ□　Ｅｃ であり、したがって船舶９の接舷速度ｖｃ、は次のよう
である。

また、この時の防舷胴本体１の容積を■。とすると、式
（４）から で与えられる。

ところで式（２）で表わされる反力Ｒを船舶９と防舷相
本４体１との接触面積Ｓ（δ）を用いて表わすと次式の
ようである。

Ｒ＝ｐ−３（δ）　・・・・・・・・・・・・・（ＩＩ
）式中Ｓ（δ）は防舷胴本体１の形状寸法等により予め
設定可能である。

いま、を二１４〜１　＝　１．＋へ１４＝　１５（△ｔ
４〉０で十分小さくとる。）の間を考え、イ）乃至ホ）
の仮定を設ける。

イ）１＝１４〜１　＝　１１間における船舶９の接舷速
度は両時刻における平均速度整で一定と考える。

口）を二１４〜【＝１５間に船体に働く反力Ｒはｔ：１
４における反力Ｒ４で一定とする。

・・）△ｔ、の間の防舷利本体１の容積変化Δ■４はオ
リフィス７を開口しない場合の容積変化と等しい。

二）１＝１４〜を二１５間のオリフィス７が開口した状
態での接触面積Ａ（δ）はオリフィスが開口しない場合
と等しい。

ホ）へ１４間の容積変化量△ｖ４に相当する空気をオリ
フィスを開口して排気すれは内圧はｐｓａに一定に１呆
たれる。

１　＝　１４における反力Ｒ４は、式（印よりＲ６＝　
ｐ、・Ａ（δＣ） となり、△ｔ４間の速１変変化△Ｖ、は△ｙ４＝　Ｒ，
△、、’　、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、
、　ｔ＋２＋で右多られ机１．たカニつ−こ、平均速度
は△■４ ｖ４＝　Ｖ、　十□　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（Ｉ３）となり、１　：　１．における変位量
δ５は次のようである。

δ５二δｃ−４−−・△ｔ、　・・・・・・・・・・・
・・・・・（１４＋したがって、仮定条記より容積変化
量Δ■イは次式で馬えられる。

式中ｐは式（１）でδ−δ５としてする。

つきに、１　＝　１４における空気の密度ρ、は気体の
状態方程式 ％式％ ここに、Ｒ：気体常数 Ｔ４：空気の絶対温度 で定まる。式中のＴ４は図示の場合温度センサー６によ
り計測す′るが、温度変化の小さい場所に設置する場合
は温度センサー６を配設せず、ある値に設定して装置を
簡略化して使用することもできる。

を二ｔ４におけるオリフ４スフの開口面積をＡ（ｔ、）
とし、防舷材本体１内の流速を一〇とみなせば、次のエ
ネルギー方程式が成立する。

ここに、Ｃ流出速度 ｎ　°　ｎ＝１．４ ｐｓａ：　防舷利本体内の絶対圧力 ｐａ′：犬気の絶対圧力 上式から流出速度Ｃをめ、流、出量ｍ　（ｔ４）をめる
と、 ｍ（ｔ４）＝ρ・Ｃ−Ａ（１４） ・・・・・・・・（１（う） タタＬ、式（＋６）Ｖｉ　ｐｓｉ　≧ｐ、；　、：２０
．５２８　ｐ５．ｐ　（Ｄ場合に成り立ち、０≦ｐ≦≦
０．５２８１）５にの範囲では式（１７）で力えもれる
。

１η（ｔ、）二〇、６８５　Ａ　（’　４　）　！　・
・・・・・・・・（１７）この流出量ｍ（ｔ４）が△Ｖ
、に相当する空気と等しいので ρ４・△■４−ｍ（ｔ４）、△ｔ４ が成り立つ。

式（Ｉｆｉｌ　、　’Ｉｎ）を上式に代入すると、Ａ（
１４）は次の様に与えられる。

００≦ｐｏ≦０．５２８　ｐｓ；のとき、０ｐｓａ≧ｐ
ｏ≧０．５２８　ｐｓ、？のとき、・・・・・・・（１
８） 以下１　、、＝　１．における船舶９の接舷速度を■５
−■、十△■４とし、式（１２）以下と同様の割算を十
分小さい時間間隔て繰り返し行ない、オリフィス７の開
口面積Ａ（ｔ）を制御すれば内圧ｐをｐｓａにほぼ一定
に保持できる。

以上の本実施例の作用を系統的に示したものが第４図で
ある。

本空気式防舷装置Ｇの防舷材本体１に船舶９が接舷し、
内圧ｐが船側強度１）ｓａに達するまでは領域■のよう
に内圧９１反力Ｒおよび吸収エネルギーＥは曲線的に増
加していく。内圧ｐが変位量δ＝δ。でｐｓａに達した
後は領域πに示すように、オリフィス７が制御装置４に
より作動し、内圧ｐはＩ）ｓａに一定に保持され、反力
Ｒの増加の割合は小さくなり、吸収エネルギーＥは直線
的に増加していく。ただし、本実施例は船側強度ｐｓ−
が防舷栃木体１の耐圧力よりも小さい場合であり、耐圧
力を越える場合は耐圧力に達する前にオリフィス７を作
動させればよい。

以上述べてきたように、本実施例の空気式防舷装置は、
接舷初期において３点において各時刻における内圧ｐを
検知して船舶９の接舷速度Ｖｏを自動的に算出した後、
防舷４Ａ本体１を破損せず、かつオリフィス７を開口せ
ずに全接舷エネルギーを吸収できるかどうかを判定し、
吸収できない場合は船側の破損を防ぐため内圧ｐが船側
強度ｐｓａを越えないように自動的にオリフィス７の開
口面積を調節することにより、１００％近くまで圧縮可
能であり、最大限の緩衝効果を発揮することができる。

まだ、第５図に反力Ｒおよび内圧ｐと変位量δとの関係
を系統的に示したように、δ〈δ。において船舶の接舷
工坏ルギーを検出し、変位量がδ６に達すると内圧ｐが
ｐｓａになるようにオリスイスを自動制御し、δ＝δ、
に達するとオリスイスを開口して内圧ｐを低下させ、最
終変位量δ。に達した時点で全接舷エネルギーを吸収し
、かつ反力Ｒが零になるような空気式防舷装置の設計が
可能である。

このように設計者の設計意図にかなった任意の反力〜変
位量曲線を持つ空気式防舷装置を提供できるとともに大
きさや接舷速度の異なる船舶の接舷に対して最大限の緩
衝性能を発揮できる。

なお、船舶の異常接岸時に全接舷エネルギーを吸収しき
れない場合には別途岸壁にノリノド防舷拐等からなるス
トッパーを配設したり、あるいはストッパーを防舷材本
体内に内蔵してもよい。

さらに空気式防舷装置が設置される岸壁６に接岸する船
舶９の大きさの範囲は一般に定められている。したがっ
て、空気式防舷装置の防舷拐本体１に接岸する船舶９の
船側強度ｐ５Ａの値の範囲は既知である。これらの船側
部Ｗ　ｐｓ２．接岸速度と安全率を考慮し、開口時に一
定でかつ開口面積の異なる複数個のオリフィス７を設け
た空気式防舷装置を構成しても性能的には内圧１〕が船
側部’＆ｐｓａを越えないように逐次オリフィス７の開
口面積を調節する第１の実施例の空気式防舷装置に比し
て劣るが、船体を損傷することなく変位量、吸収エネル
ギーともに大きな空気式防舷装置を得ることができる。

上述した第２実施例の空気式防舷装置（図示しない）の
機能を第９図に示す内圧ｐ〜変変位量的曲線よりさらに
説明する。

簡単のだめ船側強度１）ｓａの異なる２棟類の船舶９を
考え、添字１，２により区別し、防舷旧本体１の内圧ｐ
が船側部ｒ＆ｐｓａと等しくなった時点で船舶９が残在
エネルギーＥｒｅ＋η′を有している場合を考える。

船側強度ｐ５３１の大きい船舶９が防舷材本体１に接岸
した場合、防舷胴本体１の内圧ｐがｐ７−ｐｓａｌに達
した時点で自動的にあらかじめ設定した時間だけ複数個
のオリフィス７の１個または複数個を同時に開口し、そ
の後開口したオリフィス７を同時または断続して閉じ、
再び内圧ｐが１）　＝　Ｉ’）Ｓｉｌｌとなった時点て
オリフィス７を同様に開口して船舶７の接岸エネルギー
を船側部を横筒することなく吸収できろ。

捷た、船側強度ｐ５３２がｐ５３１より小さい船舶７が
防舷月本体１に接岸した場合は、ｐ５□１の船舶７の場
合と同様に予め設定した］リフイス７を開口、閉塞する
ことにより船側部を損傷せずに接岸エネルギ〜Ｅｏ２を
吸収できる。

本実用例の空気式防舷装置の緩衝性能は内圧ｐが船側強
度未満に低下する領域がある分だけ実施例１（第４図参
照）の空気式防舷装置に比して低下する。

第１０図は、接岸対象船舶の船側強度ｐｓａを考慮し、
最大の船舶７が接岸した場合に船側を破損しないような
一定の開口面積を有するオリフ＼ イス７を設けた第３実施例からなる空気式防舷装置（図
示しない）に船舶７が接岸した場合の内圧ｐと変位量δ
との関係を系統的に示したものである。

本実施例では、内圧ｐが船側強度ｐｓａに達した時点で
自動的にオリフィス７を開口させ、内圧ｐが船側強度ｐ
ｓａを越えないように制御するように構成したものであ
る。

１だ、制御装置４はオリフィス７の開口時期のみを制御
すれば良いが、オリフィス７が開口した後は自然に防舷
胴本体１の内圧が低下するため、接岸エネルギーが大き
い場合には対応できない。

本発明は上述したように、補強層を埋設したコム状弾性
体で気密室を形成してなる防舷拐本体の気密室に、圧力
センサー及び、前記気密室と外界との連通部にオリフィ
スを設けると共に、この圧力センサー及びオリフィスと
、制御装置とを電気的に接続し、前記圧力センサーから
の信号に基づいて制御装置により前記オリフィスの開口
面積及び又は開口時期を調節するようにしだから、次の
ような効果を奏する。すなわち、（ａｌ　補強層を埋設
したゴム状弾性体からなる防舷材本体の強度と、その内
容積とを、最大限に利用することができ、高い衝撃エネ
ルギー吸収力を得ることができる。

（ｂ）　船舶が異常接岸した時でも防舷拐本体が損傷せ
ず、しかもその衝撃エネルギーを最大限に吸収すること
ができる。

（Ｃ）　許容内のいかなる接岸エネルギーを持った船舶
に対しても、エネルギーを吸収し終った時点で、船舶を
押し戻す力を零にすることができる。

ｔｄｌ　設剖者の意図する任意の反力−圧縮量カーブを
有する空気式防舷装置を容易に設計することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例からなる空気式防
舷装置を示し、第１図は船舶の接舷開始時の状態を示す
断面側面説明図、第２図及び第３図はそれぞれ船舶接舷
時の状態を示す断面側面説明図、第４図は内圧ｐ、反力
Ｒ及び吸収エネルギーＥと変位量δ及び時間ｔどの関係
を示す図、第５図は内圧ｐ及び反力Ｒと変位計δとの関
係を示す図、第６図〜第８図はオリフィスの具体例を示
すもので、第６図は断面１μｍ１面説明図、第７図同上
要部拡大説明図、第８図は第７図Ｘ−Ｘ矢視断面の部分
切欠き説明図であり、第９図は第２実施例の内Ｅ［）及
び変位量δとの関係を示す図、第１０図は第３実施例の
内圧ｐ及び変位量δとの関係を示す図である。 １　・防舷利本体、１ａ・・台座部、４・・制御装置、
５・・圧力センサー、６・・温度センサー、７・・・オ
リフィス。 第４図 第５図 第８図 ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補強層を埋設したゴム状弾性体で気密室を形成してなる
   防舷材本体の気密室に、圧力センサー及び前記気密室と
   外界との連通部にオリフィスを設けると共に、この圧力
   センサー及びオリフィスと、制御装置とを電気的に接わ
   ゛しし、１ｉｉｌ記圧力センサーからの信号に基づいて
   制御装置により前記オリフィスの開口面積及び又は開１
   コ時期を調節するようにしたことを特徴とする空気式防
   舷装置。