JPWO2019012871A1 - 空気式防舷材 - Google Patents

Abstract

保管、運搬等の使用していない時に対して使用時に一段と大きく膨張させることができるとともに、胴部と両端の鏡部との境界付近の歪みを是正して全体形状を従来よりも相似的に膨張させることができる空気式防舷材を提供する。胴部２の補強層３と、各鏡部４の胴部２との境界側の防舷材長手方向の所定範囲４Ａの補強層５はそれぞれ、多数のコード３ａ、３ｂ、コード５ａ５ｂが平行に引き揃えられて形成されていて、膨張させていない中立状態においては、積層されて隣り合う補強層３どうしのコード３ａと３ｂ、補強層５どうしのコード５ａと５ｂが交差して防舷材長手方向に対して１５°以上４５°以下のコード角度Ａ、Ｂに設定されていて、防舷材１の内部に空気を充填して規定内圧にすると、コード角度Ａ、Ｂが静止角程度まで大きくなって胴部２と各鏡部４の所定範囲４Ａが大きく拡径、膨張する。

Description

本発明は、空気式防舷材に関し、さらに詳しくは、保管、運搬等の使用していない時に対して使用時に一段と大きく膨張させることができるとともに、胴部と両端の鏡部との境界付近の歪みを是正して全体形状を従来よりも相似的に膨張させることができる空気式防舷材に関するものである。

空気式防舷材は、一般的に円筒状の胴部の両端にボウル状の鏡部を備え、胴部は内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成されている。その補強層は多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、そのコードは防舷材長手方向（筒軸方向）に対して所定のコード角度で配置されている。積層されて隣り合う補強層どうしのコードは交差して配置されている。コード角度は、膨張させていない中立状態で静止角程度（５４°〜５５°）に設定されているので、防舷材内部に空気を充填して規定内圧にしても大きさ（長さおよび外径）は、それ程変化しない。

一方、胴部における補強層のコード角度を中立状態で１５°以上４５°以下に設定した空気式防舷材が提案されている（特許文献１参照）。この提案の防舷材では、防舷材内部に空気を充填して規定内圧にすると、補強層のコード角度が静止角まで大きくなろうとする。これにより、胴部は一段と大きく拡径して膨張するので、使用していない時にはコンパクトでありながら、使用時には優れた緩衝性能（反力）を得ることができる。

しかしながら、鏡部の補強層は胴部の補強層とは異なり、コード角度が中立状態で１５°以上４５°以下に設定されている仕様になっていない。そのため、防舷材内部を規定内圧にしても鏡部は胴部のように大きく拡径しない。したがって、防舷材内部を規定内圧にして膨張させた際に、胴部と両端の鏡部との境界付近の歪みが生じて不安定な形状になり易い。

日本国特開２０１３−２３１２９７号公報

本発明の目的は、保管、運搬等の使用していない時に対して使用時に一段と大きく膨張させることができるとともに、胴部と両端の鏡部との境界付近の歪みを是正して全体形状を従来よりも相似的に膨張させることができる空気式防舷材を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気式防舷材は、円筒状の胴部の両端にボウル状の鏡部を備え、前記胴部およびそれぞれの前記鏡部は内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成され、前記胴部の補強層は多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、積層されて隣り合う補強層どうしのコードが交差して防舷材長手方向に対して所定のコード角度で配置されていて、膨張させていない中立状態で前記コード角度が１５°以上４５°以下に設定されている空気式防舷材において、それぞれの前記鏡部を構成する前記補強層の前記胴部との境界側の防舷材長手方向の所定範囲は、多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、積層されて隣り合う前記補強層どうしのコードが交差して防舷材長手方向に対して所定のコード角度で配置されていて、前記中立状態で前記コード角度が１５°〜４５°に設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、胴部を構成する補強層だけでなく、それぞれの鏡部を構成する補強層の胴部との境界側の所定範囲も、積層されて隣り合う補強層どうしのコードが交差していて、膨張させていない中立状態で防舷材長手方向に対して１５°以上４５°以下のコード角度に設定されている。これにより、防舷材に空気を充填して規定内圧にすると、コード角度が安定な静止角まで大きくなろうとするので、胴部およびこれに連続する鏡部の所定範囲を大きく拡径させて膨張させることが可能になる。そのため、保管、運搬等の使用していない時に対して使用時に一段と大きく膨張させることができるとともに、胴部と両端の鏡部との境界付近の歪みが是正させる。そして、防舷材の全体形状を従来よりも相似的に膨張させることが可能になる。

図１は膨張させていない中立状態の本発明の空気式防舷材を側面視で例示する説明図である。 図２は図１の空気式防舷材を正面視で例示する説明図である。 図３は図１の胴部および鏡部の所定範囲の補強層の状態を一部を切り欠いて拡大して例示する説明図である。 図４は図２の鏡部の端部範囲の補強層の状態を拡大して例示する説明図である。 図５は図３の補強層の積層状態を断面視で例示する説明図である。 図６は規定内圧にして膨張させた図１の空気式防舷材の胴部および鏡部の所定範囲の補強層の状態を側面視で例示する説明図である。

以下、本発明の空気式防舷材を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図５に例示するように本発明の空気式防舷材１（以下、防舷材１という）は、円筒状の胴部２の両端にボウル状の鏡部４を備えている。この実施形態では、一方の鏡部４に口金部９が設けられているが、両側の鏡部４に設けられることもある。図中の一点鎖線ＣＬは、それぞれの鏡部４の円形中心を通過する防舷材１の中心線である。

胴部２は内層ゴム６と外層ゴム７との間に複数の補強層３が積層されて構成されている。それぞれの鏡部４も内層ゴム６と外層ゴム７との間に複数の補強層５が積層されて構成されている。それぞれの鏡部４は、胴部２との境界側の防舷材長手方向の所定範囲４Ａと、所定範囲４Ａ以外となる端部範囲４Ｂとで構成されている。防舷材長手方向とは、防舷材１の中心線ＣＬに対して平行な方向である。

胴部２の補強層３は多数のコード３ａ、３ｂが平行に引き揃えられて形成されたコード層になっている。積層されて隣り合う補強層３どうしのコード３ａ、３ｂは交差して防舷材長手方向に対して所定のコード角度Ａで配置されている。即ち、内周側第１層、第３層および第５層の補強層３は同じ方向のコード角度Ａで配置され、内周側第２層、第４層および第６層の補強層３は同じ方向のコード角度Ａであり、かつ、このコード角度Ａは内周側第１層、第３層、第５層とは反対の向きになっている。このようにして胴部２の補強層群は、いわゆるバイアス構造になっている。防舷材１を膨張させていない中立状態でコード角度Ａは１５°以上４５°以下に設定されている。

コード３ａ、３ｂとしては、スチールコードや有機繊維コード等が用いられる。コード３ａ、３ｂの線径は、例えば０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下程度である。

それぞれの鏡部４の補強層５の仕様は、所定範囲４Ａと端部範囲４Ｂとで異なっている。所定範囲４Ａの補強層５は、多数のコード５ａ、５ｂが平行に引き揃えられて形成されたコード層になっている。そして、積層されて隣り合う補強層５どうしのコード５ａ、５ｂが交差して防舷材長手方向に対して所定のコード角度Ｂで配置されている。所定範囲４Ａの補強層群もいわゆるバイアス構造になっている。防舷材１が中立状態でコード角度Ｂは１５°以上４５°以下に設定されている。

端部範囲４Ｂの補強層５は、例えば、鏡部４の円形中心から放射状に延在するコード５ｃで形成されたコード層と、円周方向に延在するコード５ｄで形成されたコード層とが交互に積層されて構成されている。即ち、端部範囲４Ｂの補強層群はいわゆるラジアル構造になっていて、所定範囲４Ａのバイアス構造とは異なる構造になっている。尚、図面では、胴部２と鏡部４の所定範囲４Ａの境界、鏡部４の所定範囲４Ａと端部範囲４Ｂとの境界は、細線の破線で示されていて直線的に区画されているが、実際はそれぞれの境界では、それぞれの補強層どうしが多少オーバーラップしていて、直線的に区画されているとは限らない。

本発明での中立状態とは、コード３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに実質的にテンションが生じていない状態であり、防舷材１の内部に空気が注入されているが、その内圧が大気圧よりも若干高い程度（例えば、１０ｋＰａ）であり、胴部２が円筒状に、鏡部４がボウル状に形態を保持している状態を意味する。

胴部２の補強層３と所定範囲４Ａの補強層５とは、コードの仕様（線径、材質）、配置ピッチ、コード角度Ａ、Ｂを同じにすることもできるが、少なくとも１つを異ならせることもできる。材料管理等の観点からは、コード３ａ、３ｂとコード５ａ、５ｂとは同じ仕様にすることが好ましい。

所定範囲４Ａの補強層５のコード５ａ、５ｂと、端部範囲４Ｂの補強層５のコード５ｃ、５ｄとは、仕様（線径、材質）を同じにすることもできるが、異ならせることもできる。材料管理等の観点からは、コード５ａ、５ｂとコード５ｃ、５ｄとは同じ仕様にすることが好ましい。

図５に例示するように、積層された補強層３どうしの間、補強層５どうしの間には適宜の層厚の中間ゴム層８が介在している。この実施形態では、胴部２を構成する補強層３および鏡部４を構成する補強層５は６層になっているが、それぞれの補強層３、５の積層数は例えば４以上１２以下にする。尚、補強層３の積層数と補強層５の積層数とは基本的に同じにする。

防舷材１を保管、運搬、設置する時などの使用していない時は、防舷材１の内圧を例えば１０ｋＰａ程度の低圧にして膨張していない中立状態にする。或いは、内部の空気を排出して折り畳んだ状態にする。防舷材１を実際に設置場所に取付けて使用する場合は、口金部９に設置されたバルブを介して防舷材１の内部に空気を充填して規定内圧にして図６に例示するように防舷材１を膨張させる。規定内圧は、例えば５０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下程度である。図６では、胴部２を構成する補強層３のコード３ａ、３ｂおよび鏡部４の所定範囲４Ａを構成する補強層５のコード５ａ、５ｂが太線の破線で示されている。

防舷材１の内部に空気を充填して規定内圧にする過程では、胴部２では、それぞれの補強層３のコード３ａ、３ｂのコード角度Ａが安定な静止角程度（５４°以上５５°以下）まで大きくなろうとする。その際に、それぞれの中間ゴム層８が適度にせん断変形して、コード角度Ａが静止角程度まで変化するので、使用時に胴部２を一段と大きく拡径させて膨張させることが可能になる。例えば、胴部２の外径を、中立状態に対して、膨張させた使用時には１２０％以上２００％以下程度にすることが可能になる。胴部２の防舷材長手方向の寸法は、中立状態に対して、膨張させた使用時には９５％以下で６０％以上の程度になる。

所定範囲４Ａにおいても防舷材１の内部に空気を充填して規定内圧にする過程で、それぞれの補強層５のコード５ａ、５ｂのコード角度Ｂが安定な静止角程度（５４°〜５５°）まで大きくなろうとする。その際に、それぞれの中間ゴム層８が適度にせん断変形して、コード角度Ｂが静止角程度まで変化するので、使用時に所定範囲４Ａを一段と大きく拡径させて膨張させることが可能になる。鏡部４の端部範囲４Ｂは、補強層群がバイアス構造ではないので、防舷材１に空気を充填して規定内圧にしても、中立状態に対して形状が胴部２や所定範囲４Ａのように大きく変形することはない。

したがって、中間ゴム層８の層厚は、防舷材１を規定内圧にした際に、胴部２および所定範囲４Ａを円滑に拡径させて膨張させることができる範囲で決定すればよい。せん断変形し易いゴム種を中間ゴム層８に採用すれば中間ゴム層８の層厚を小さくすることができる。

中立状態のコード角度Ａ、Ｂが１５°未満では、コード角度Ａを静止角程度に大きくするには中間ゴム層８に過大なせん断応力が生じて好ましくない。このコード角度Ａ、Ｂが４５°超では、中立状態から規定内圧にして膨張させた際の胴部２、鏡部４の所定範囲４Ａの拡径具合が小さくなる。換言すると、コード角度Ａ、Ｂが４５°超では、使用していない時の防舷材１の外径がそれ程小さくならない。

本発明によれば、防舷材１に空気を充填して規定内圧にすると、コード角度Ａ、Ｂが安定な静止角まで大きくなろうとするので、胴部２およびこれに連接する鏡部４の所定範囲４Ａを大きく拡径させて膨張させることが可能になる。そのため、保管、運搬等の使用していない時はコンパクトでありながら、使用時には防舷材１を一段と大きく膨張させることができる。

防舷材１の未使用時には、コンパクトなので防舷材１を保管するためのスペースを小さくすることができる。また、防舷材１を設置場所まで運搬するために、大きな運搬船や輸送車両を用意する必要がなく、吊り上げるためのクレーン装置等も大型にしなくて済む。防舷材１の運搬、設置等の際には移動させ易くなるので作業が軽労化される。防舷材１の使用時には防舷材１が一段と大きく膨張するので、緩衝効果（船舶が接舷した際に得られる反力）の向上には有利になる。

加えて本発明によれば、所定範囲４Ａの補強層群をバイアス構造にしていない従来に比して、膨張させた際の胴部２と両端の鏡部４との境界付近（所定範囲４Ａ）の歪みが是正されるので、防舷材１の全体形状を設定どおりの形状に膨張させ易くなる。具体的には、従来の防舷材では、規定内圧にして膨張させても鏡部の全体が大きく変形することがなく、胴部がより大きく膨張するので楕円球形状（ラグビーボール形状）になり易い。

一方、本発明では、鏡部４の所定範囲４Ａが胴部２のように大きく膨張するので、従来に比して、中立状態（図１の状態）と規定内圧で膨張させた状態（図６の状態）では防舷材１の全体形状が似通った外形になる。詳述すると、防舷材長手方向寸法と胴部２の外径との比率の変化を無視すれば、相似形状に近い形状になる。このように相似的に防舷材１を膨張させることができると、防舷材１の緩衝性能（反力）をシミュレーションする解析等の作業が簡略化でき、かつ、予測精度を高くするにも有利になる。また、所定範囲４Ａが胴部２のように膨張するので、従来に比して防舷材１が膨張した状態での直胴部分が長くなり、圧縮弾性の効率が向上する（大きな反力を得易くなる）。

中立状態のコード角度Ａとコード角度Ｂとは同じ角度に設定することもできるが、コード角度Ａをコード角度Ｂよりも小さく設定することが好ましい。このような設定にすることで、防舷材１を中立状態から規定内圧にした際に、鏡部４の所定範囲４Ａよりも胴部２をより膨張させ易くなり、安定した形状にするには有利になる。例えば、中立状態のコード角度Ａとコード角度Ｂとの差を３°以上１５°以下にする。或いは、胴部２の補強層３に対して所定範囲４Ａの補強層５のコード５ａ、５ｂの線径、材質、配置ピッチの少なくとも１つを異ならせて、鏡部４の所定範囲４Ａよりも胴部２が膨張変形し易くなる仕様にすることもできる。

中立状態の防舷材１において、所定範囲４Ａの防舷材長手方向長さＬ_Aは例えば、鏡部４の防舷材長手方向長さＬの２０％以上９０％以下、より好ましくは、５０％以上９０％以下にする。所定範囲４Ａの長さＬ_Aが鏡部４の長さＬの２０％未満では、防舷材１を膨張させた際の胴部２と両端の鏡部４との境界付近（所定範囲４Ａ）の歪みを十分に是正し難くなる。一方、所定範囲４Ａの長さＬ_Aが鏡部４の長さＬの９０％超では、防舷材１の製造が困難になる等の問題がある。

中立状態での胴部２の外径は特に限定されないが、例えば３ｍ以上５ｍ以下程度である。この程度の外径であれば、保管、運搬等の使用していない時の防舷材１の取り扱いが比較的容易になる。

１ 空気式防舷材
２ 胴部
３ 補強層
３ａ、３ｂ コード
４ 鏡部
４Ａ 所定範囲
４Ｂ 端部範囲
５ 補強層
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ コード
６ 内層ゴム
７ 外層ゴム
８ 中間ゴム層
９ 口金部

Claims (3)

1. 円筒状の胴部の両端にボウル状の鏡部を備え、前記胴部およびそれぞれの前記鏡部は内層ゴムと外層ゴムとの間に複数の補強層が積層されて構成され、前記胴部の補強層は多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、積層されて隣り合う補強層どうしのコードが交差して防舷材長手方向に対して所定のコード角度で配置されていて、膨張させていない中立状態で前記コード角度が１５°以上４５°以下に設定されている空気式防舷材において、
   それぞれの前記鏡部を構成する前記補強層の前記胴部との境界側の防舷材長手方向の所定範囲は、多数のコードが平行に引き揃えられて形成されたコード層であり、積層されて隣り合う前記補強層どうしのコードが交差して防舷材長手方向に対して所定のコード角度で配置されていて、前記中立状態で前記コード角度が１５°以上４５°以下に設定されていることを特徴とする空気式防舷材。
2. 前記胴部を構成する前記補強層の前記中立状態での前記コード角度が、前記所定範囲の前記補強層の前記中立状態での前記コード角度よりも小さく設定されている請求項１に記載の空気式防舷材。
3. 前記胴部を構成する前記補強層および前記所定範囲の前記補強層の積層数が４以上１２以下である請求項１または２のいずれかに記載の空気式防舷材。

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