(57)【要約】【課題】   波浪中の動揺を水流を利用することで効果的に広範囲の波浪に対して動揺を抑えることができるとともに、大量の補強部材を必要とせず、移動も容易に行うことができる浮体構造物の動揺低減装置及び浮体構造物を提供すること。【解決手段】   水上に設置される浮体構造物１１の下部に略平板状の動揺低減部材１２を連結部材１３を介して傾斜させて設ける。  この動揺低減部材１２の上下を水が流れることにより上向きの揚力が発生し、その鉛直上方の分力で動揺を低減するようにし、動揺低減部材１２による付加質量の増大で上下揺れ、縦揺れ、横揺れの固有周期を波浪の範囲よりも長くすることで揺れを低減したり、粘性減衰力の増大で上下揺れ、横揺れ、縦揺れの振幅を小さくするのに加えて、揚力の鉛直上方の分力で上下揺れ、縦揺れ、横揺れ、前後揺れ、左右揺れの減衰力を増大させて動揺を低減するようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上に設置される浮体構造物の動揺低減装置であって、該浮体構造物の下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けたことを特徴とする浮体構造物の動揺低減装置。
【請求項２】
前記動揺低減部材と前記連結部材との接続部の角度を変化させることによって、前記動揺低減部材を傾斜させることを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物の動揺低減装置。
【請求項３】
前記動揺低減部材は、前記連結部材を移動させることによって上下動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の浮体構造物の動揺低減装置。
【請求項４】
前記動揺低減部材の傾斜角度を変更可能にする角度調整機構を設けたことを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載の浮体構造物の動揺低減装置。
【請求項５】
前記浮体構造物に波の入射方向や波力を検出する波検出手段を設け、該波検出手段の検出信号に基づき前記角度調整機構の傾斜角度を変更制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載の浮体構造物の動揺低減装置。
【請求項６】
水上に設置される浮体構造物であって、下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けたことを特徴とする浮体構造物。
【請求項７】
前記動揺低減部材は、前記連結部材を移動させることによって前記浮体構造物の下部に収納可能であることを特徴とする請求項６に記載の浮体構造物。
【請求項８】
前記動揺低減部材を複数設置したことを特徴とする請求項６又は７に記載の浮体構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、浮体構造物の動揺低減装置及び浮体構造物に関し、浮桟橋などの浮体港湾施設、フローティングクレーなどの海洋工事に用いられる海洋作業バージ、石油生産など沿岸域の各種用途に使用される作業用浮体などの水上に設置される浮体構造物の動揺を低減できるようにしたもので、特に潮流がある場合の動揺を効果的に低減できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から水上に設置して使用される浮体構造物としては種々の形式のものがあり、例えば浮体港湾施設である浮桟橋では、乗客や作業者の乗り心地向上、荷揚げや積み込み時の作業性向上や効率化のため、また海洋工事に用いられる作業バージなどでは、工事稼働率の向上のため、波浪による動揺の低減が大きな課題となっている。
【０００３】
このような浮体構造物の波の中の動揺は、上下揺れ、左右揺れ、前後揺れ、横揺れ、縦揺れ、船首揺れの６モードあり、これらの動揺低減については、従来からいくつかのモードに限って種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば特許文献１には、図３に示すように、図示しない係留索で水上に設置される浮体１の本体側面部に鉛直板２を底面から下方に突き出すように取り付けることで動揺を低減するものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、図４に示すように、図示しない係留索で水上に設置される浮体１の本体側面部に鉛直板２と水平板３とを組み合わせて取り付けることで動揺を低減するものが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、図５に示すように、図示しない係留索で水上に設置される浮体１の底面から棒状の連結部材４を介して水中板５を喫水線と平行に結合することで動揺を低減するものが開示されている。
【０００７】
また、特許文献４には、図６に示すように、図示しない係留索で水上に設置される浮体１の前後にそれぞれ回動継手６を介して連結部材４および平板５を振り子状に振動するように取り付けることで動揺を低減するものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３７１８４号公報
【特許文献２】特開２００４−５８６９１号公報
【特許文献３】特開平８−３２４４８４号公報
【特許文献４】特開２００３−２１２１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１の構造では、鉛直板２による動揺低減効果が小さく、横揺れと縦揺れにしか効果がでないという問題があるとともに動揺低減効果を大きくするため浮体１下部への鉛直板２の突き出し量を大きくすると、水深が浅い場合には、海底と干渉して浮体１を設置することができないという問題も生じる。
【０００９】
また、特許文献２の構造では、浮体１の側方に水平に突き出す水平板３が設けられるため、作業船に適用しようとすると、タグボートなどによる押し船作業ができなくなったり、浮桟橋に適用しようとすると、係船しようとする船体と干渉するという問題がある。さらに、このような鉛直板２と水平板３を組み合わせた場合には、動揺を低減できる波周期が限られ、広範囲の波周期に対応することができないという問題もある。
【００１０】
また、特許文献３、４の構造では、いずれも水中板５や平板５を棒状の連結部材４を介して浮体１の下部に取り付けるため、支持強度を確保するためには大幅な補強部材が必要となるという問題がある。さらに、浮体１を移動させる場合には、連結部材４や水中板５あるいは平板５が抵抗増加の原因となり、通常の浮体１だけの場合に比べ大きな引き船が必要になるという問題がある。また、連結部材４の分だけ喫水が深くなり海底面と干渉し、浅海域には適用できず、例えば連結部材４などを伸縮可能とする場合には、そのための装置が大掛かりとなり、特に既存の浮体に適用しようとすると大規模な改修などが必要になるという問題がある。
【００１１】
この発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたもので、波浪中の動揺を水流を利用することで効果的に広範囲の波浪に対して動揺を抑えることができるとともに、大量の補強部材を必要とせず、移動も容易に行うことができる浮体構造物の動揺低減装置及び浮体構造物を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来技術が有する課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、板状の部材を傾斜させた状態としてその上下を水が流れると、揚力が発生するが、この揚力の鉛直方向分力を動揺の低減に利用することで減衰力を得ることができることを見出し、この発明を完成したものである。
【００１３】
これにより、板状の部材を吊り下げることによる付加質量の増大や粘性減衰力の増大に加えて揚力の鉛直方向分力を利用することで、水上に設置される浮体の鉛直方向動揺である上下揺れ、横揺れ、縦揺れに加えて、水平方向動揺である前後揺れ、左右揺れに対しても揺れを抑えることができる。
【００１４】
すなわち、このような見地に基づく、この発明の請求項１記載の浮体構造物の動揺低減装置は、水上に設置される浮体構造物の動揺低減装置であって、該浮体構造物の下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
この浮体構造物の動揺低減装置によれば、水上に設置される浮体構造物の下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けてあり、動揺低減部材の上下を水が流れることにより上向きの揚力が発生し、その鉛直上方の分力を動揺の低減に利用するようにし、動揺低減部材による付加質量の増大で上下揺れ、縦揺れ、横揺れの固有周期を波浪の範囲よりも長くすることで揺れを低減したり、粘性減衰力の増大で上下揺れ、横揺れ、縦揺れの振幅を小さくするのに加えて、揚力の鉛直上方の分力で上下揺れ、縦揺れ、横揺れ、前後揺れ、左右揺れの減衰力を増大させて動揺を低減するようにしている。
【００１６】
また、この発明の浮体構造物の動揺低減装置は、上記構成に加え、前記動揺低減部材と前記連結部材との接続部の角度を変化させることによって、前記動揺低減部材を傾斜させること、あるいは前記動揺低減部材は、前記連結部材を移動させることによって上下動可能であること、前記動揺低減部材の傾斜角度を変更可能にする角度調整機構を設けたこと、前記浮体構造物に波の入射方向や波力を検出する波検出手段を設け、該波検出手段の検出信号に基づき前記角度調整機構の傾斜角度を変更制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、この発明の請求項６に記載の浮体構造物は、水上に設置される浮体構造物であって、下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
この浮体構造物によれば、浮体構造物の下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けてあり、この動揺低減部材の上下を水が流れることにより上向きの揚力が発生し、その鉛直上方の分力を動揺の低減に利用するようにし、動揺低減部材による付加質量の増大で上下揺れ、縦揺れ、横揺れの固有周期を波浪の範囲よりも長くすることで揺れを低減したり、粘性減衰力の増大で上下揺れ、横揺れ、縦揺れの振幅を小さくするのに加えて、揚力の鉛直上方の分力で上下揺れ、縦揺れ、横揺れ、前後揺れ、左右揺れの減衰力を増大させて動揺を低減するようにしている。
【００１９】
また、この発明の浮体構造物は、上記構成に加え、前記動揺低減部材は、前記連結部材を移動させることによって前記浮体構造物の下部に収納可能であることあるいは、前記動揺低減部材を複数設置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の請求項１に記載の浮体構造物の動揺低減装置によれば、水上に設置される浮体構造物の下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けたので、動揺低減部材の上下を水が流れることにより発生する上向きの揚力の鉛直上方の分力を動揺を低減に利用することで、動揺低減部材による付加質量の増大で上下揺れ、縦揺れ、横揺れの固有周期を波浪の範囲よりも長くすることで揺れを低減することができ、粘性減衰力の増大で上下揺れ、横揺れ、縦揺れの振幅を小さくすることができるのに加えて、揚力の鉛直上方の分力で上下揺れ、縦揺れ、横揺れ、前後揺れ、左右揺れの減衰力を増大させて動揺を低減することができる。
【００２１】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、動揺低減部材と連結部材との接続部の角度を変化させることによって、動揺低減部材を傾斜させることができ、請求項３に記載の発明では、動揺低減部材は、連結部材を移動させることによって上下動可能であり、水深に合わせて設置したり、移動時の抵抗を小さくでき、請求項４に記載の発明では、動揺低減部材の傾斜角度を変更可能にする角度調整機構を設けることで、傾斜角度を変えて揚力による減衰力の大きさを調整することができ、請求項５に記載の発明では、浮体構造物に、波の入射方向や波力を検出する波検出手段と制御手段を設けることで、動揺低減部材の角度調整を自動的に行うことができる。
【００２２】
また、この発明の請求項６に記載の浮体構造物によれば、浮体構造物の下部に略平板状の動揺低減部材を連結部材を介して傾斜可能に設けたので、動揺低減部材の上下を水が流れることにより発生する上向きの揚力の鉛直上方の分力を動揺の低減に利用することで、動揺低減部材による付加質量の増大で上下揺れ、縦揺れ、横揺れの固有周期を波浪の範囲よりも長くすることで揺れを低減することができ、粘性減衰力の増大で上下揺れ、横揺れ、縦揺れの振幅を小さくするのに加えて、揚力の鉛直上方の分力で上下揺れ、縦揺れ、横揺れ、前後揺れ、左右揺れの減衰力を増大させて動揺を低減することができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明では、動揺低減部材は連結部材を移動させることによって浮体構造物の下部に収納可能としたので、浮体構造物の移動時に浮体構造物の下部に収納可能とすることで、抵抗を少なくして移動することができ、請求項８に記載の発明では、動揺低減部材を複数設置したので、動揺低減部材の設置の容易化やユニット化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の一実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１および図２は、この発明の浮体構造物の動揺低減装置及び浮体構造物の一実施の形態にかかり、図１は通常の使用状態の概略構成図、図２は使用状態および移動状態の構成図である。
【００２６】
この浮体構造物の動揺低減装置１０は、例えば波浪や潮の流れの中に設置される浮体構造物１１（以下、単に浮体１１とする。）の動揺を低減するために用いられ、浮体１１の下方に動揺低減部材として平板状構造物１２が連結部材としての連結ロッド１３を介して傾斜させた状態で吊り下げられ、平板状構造物１２に加わる力が連結ロッド１３を介して浮体１１に伝達されるように構成してある。
【００２７】
そして、この平板状構造物１２の傾斜方向は、波浪や潮流の入射方向上流側（図中左側）の浮体１１との間隔が狭く、下流側（図中右側）の浮体１１との間隔が広くなるように傾斜させて設置してあり、傾斜状態の平板状構造物１２と浮体１１との間および平板状構造物１２の下側を波浪や潮流が流れるようになっている。
【００２８】
このような浮体１１の下方に平板状構造物１２を連結ロッド１３を介して平板状構造物１２に加わる力を浮体１１に伝達できるように構成した浮体構造物の動揺低装置１０では、波浪や潮流の入射方向上流側の浮体１１と平板状構造物１２との間隔が狭くなるように浮体１１および平板状構造物１２を設置し、アンカー１４およびウインチ１５で波浪中等の水上に係留した状態で設置する。
【００２９】
すると、平板状構造物１２の上下を流れる水によって平板状構造物１２に揚力が発生し、これによって縦揺れ、横揺れ、上下揺れ、前後揺れ、左右揺れの減衰力を増加させることができ、波浪中の動揺を小さくすることができる。
【００３０】
また、浮体構造物の動揺低装置１０では、浮体１１が水平方向に揺れる時に、平板状構造物１２に揚力が働くようになっている。すなわち、水平運動を励起する波浪、潮流の入射方向に揚力が働くため、浮体１１が水平方向に動揺した時の減衰力を増加させることができ、これによって水平方向の動揺を低減することができる。
【００３１】
さらに、この浮体構造物の動揺低装置１０では、浮体１１を浅喫水状態で係留した場合に、平板状構造物１２の潮流などの入射方向下流側と海底との間に隙間が形成されるようにすることで、平板状構造物１２と海底との間の流れに乱流が発生し、これにより浮体の縦揺れ、横揺れ、上下揺れの減衰力を増大させ、波浪中の動揺を小さくすることができる。
【００３２】
また、この浮体構造物の動揺低装置１０では、浮体１１の下方に平板状構造物１２が連結ロッド１３で取り付けてあるので、縦揺れ、横揺れ、上下揺れについて、平板状構造物１２およびその上方の水により付加質量が増大し、動揺の固有周期が波浪の通常の領域よりも長くなり、これによって波浪中の動揺を小さく抑えることができる。さらに、平板状構造物１２により、縦揺れ、横揺れ、上下揺れの粘性減衰力が大きくなり、浮体１１の動揺振幅を小さく抑えることができる。
【００３３】
このような浮体構造物の動揺低装置１０では、傾斜させて連結する平板状構造物１２の傾斜角度によって発生する揚力の大きさが変化することから、平板状構造物１２の傾斜角度を任意に設定できるようにすることが好ましい。
【００３４】
そこで、例えば図２に示すように、この浮体構造物の動揺低装置１０では、傾斜角度調整機構として、平板状構造物１２と連結ロッド１３の下端部を回動可能にピン１６で連結し、この連結ロッド１３を浮体１１に形成した連結ロッド設置用のレセス１７に取り付けたガイドローラ１８で上下方向に移動可能に支持してある。そして、浮体１１上には、連結ロッド１３を固定するストッパ１９が設けられ、固定パッド１９ａおよび駆動シリンダ１９ｂで駆動される移動パッド１９ｃとで挟むことで任意の位置で固定できるようにしてある。これにより、ストッパ１９で固定した連結ロッド１３を介して浮体１１側に平板状構造物１２から力を伝達できるようにしてある。
【００３５】
また、平板状構造物１２の昇降のため、例えば浮体１１上にウインチ２０が設置され、ワイヤロープ２１を介して連結ロッド１３の上端と連結して昇降できるようにしてある。なお、このウインチ２０は、浮体１１を係留するためのアンカー１４用のウインチ１５と兼用して駆動部を共用し、クラッチなどで切り替えて使用するようにしても良い。
【００３６】
さらに、この浮体構造物の動揺低装置１０では、浮体１１の底部周囲複数箇所に波の入射方向や波力を検出する波検出手段として、例えば圧力センサ２２が設けてあり、浮体１１上に設けた制御手段を構成する制御装置２３に検出信号が入力され、制御装置２３によって連結ロッド１３のストッパ１９の係脱およびウインチ２０による平板状構造物１２の昇降を制御して傾斜角度の調整制御ができるようにしてある。
【００３７】
このように構成した浮体構造物の動揺低装置１０では、動揺を低減する作動時には、図２（ａ）に示すように、浮体１１を所定の海域に曳航する等で移動した後、アンカー１４およびウインチ１５によって水上に設置（係留状態に）する。
【００３８】
そして、平板状構造物１２を所定の角度に傾斜させて設置するため、ストッパ１９を解放して連結ロッド１３を移動できるようにし、ウインチ２０でワイヤロープ２１の長さを調整して平板状構造物１２が、波浪や潮流の入射方向に対して上流側（図中左側）の浮体１１との間隔が狭く、下流側（図中右側）の浮体１１との間隔が広くなるように傾斜させる。
【００３９】
そして、ストッパ１９の駆動シリンダ１９ｂを伸張して移動パッド１９ｃで固定パッド１９ａとので挟むようにして連結ロッド１３を固定する。
【００４０】
これにより、浮体１１と平板状構造物１２との間の流れによって平板状構造物１２に上向きの揚力が発生し、発生した揚力で縦揺れ、横揺れ、上下揺れ、前後揺れ、左右揺れの減衰力を増加させて動揺を低減する。
【００４１】
また、浮体１１が水平方向に揺れる場合には、平板状構造物１２に働く揚力によって水平方向の減衰力を増大させることができ、水平方向の動揺も低減する。
【００４２】
さらに、平板状構造物１２により付加質量が増大し、動揺の固有周期が波浪の通常の領域よりも長くなり、波浪中の動揺を低減する。
【００４３】
また、平板状構造物１２により、縦揺れ、横揺れ、上下揺れの粘性減衰力が大きくなり、浮体１１の動揺振幅を小さくする。
【００４４】
このように、波や潮流の変化が小さい海域に浮体１１を係留する場合には、例えば平板状構造物１２を一定の傾斜角度に設定して使用するが、波や潮流の変化が大きい場合や、より動揺の低減を効果的に行う必要がある場合には、浮体１１の底部に設置した圧力センサ２２の検出信号により制御装置２３でストッパ１９およびウインチ２０を制御して連結ロッド１３を昇降して平板状構造物１２の傾斜角度を調整制御する。
【００４５】
これにより、平板状構造物１２で発生する揚力を調整でき、動揺低減をより高精度に行うことができる。
【００４６】
また、この浮体構造物の動揺低減装置１０では、浮体１１を移動する必要がある場合には、図２（ｂ）に示すように、平板状構造物１２を浮体１１の底部に収納するようにする。ここでは、例えば平板状構造物１２を浮体１１の底部に密着させるように引き上げてストッパ１９で固定した状態にする。
【００４７】
こうすることで、移動時の抵抗を大幅に低減することができ、容易に浮体１１を移動することができる。
【００４８】
また、平板上構造物１２を上下動可能とすることで、浮体１１を設置する場合の水深に応じて調整することができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、浮体１１の下方に平板状構造物１２を一体にしたものを設置する場合で説明したが、これに限らず、複数の平板状構造物を吊り下げるようにしても良く、小さなものをユニットとして用意しておき、浮体の大きさに応じて必要個数設置することもできる。
【００５０】
また、動揺低減板部材としての平板状構造物１２の大きさは、浮体１１の水線面積（喫水線での水平断面の面積）と同一ないしそれより小さい総面積を確保できれば良い。
【００５１】
さらに、この平板状構造物１２としては、１枚の中実な板で構成したり、板材と補強材とで枠付きの板状としたり、中空の箱状に構成しても良く、必要な強度と耐食性などを確保できれば、金属材料のほか合成樹脂材料などを用いることもできる。
【００５２】
また、動揺低減板部材としての平板状構造物１２は、必ずしも矩形の平板状である必要はなく、横に広い板状であれば、平板状のものに穴をあけたり、凹凸形状やくし型形状などその表面形状は任意の形状であっても良く、断面形状を翼型にしてより大きな揚力が発生するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の浮体構造物の動揺低減装置及び浮体構造物の一実施の形態にかかる通常の使用状態の概略構成図である。
【図２】この発明の浮体構造物の動揺低減装置及び浮体構造物の一実施の形態にかかる使用状態および移動状態の構成図である。
【図３】従来の浮体構造物の動揺低減装置の概略側面図である。
【図４】従来の浮体構造物の動揺低減装置の概略斜視図である。
【図５】従来の浮体構造物の動揺低減装置の概略斜視図である。
【図６】従来の浮体構造物の動揺低減装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０        浮体構造物の動揺低減装置
１１        浮体（浮体構造物）
１２        平板状構造物（動揺低減部材）
１３        連結ロッド（連結部材）
１４        アンカー
１５        ウインチ
１６        ピン
１７        レセス
１８        ガイドローラ
１９        ストッパ
１９ａ      固定パッド
１９ｂ      駆動シリンダ
１９ｃ      移動パッド
２０        ウインチ（角度調整機構）
２１        ワイヤロープ（角度調整機構）
２２        圧力センサ  （角度検出手段）
２３        制御装置（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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