(57)【要約】      （修正有）【課題】浮体の動揺を確実に減衰できる上、沈埋函の函体のように喫水線が大きく移動する浮体の係留や、あるいは海上での係留であっても、係留索に大きなたるみが生じるのを防いで、その長さを常に最適な範囲に維持できるため、衝突等の事故が発生するのを確実に防止できる、新規な係留装置を提供する。【解決手段】係留索１を、浮体ＴＥ上に固定した防舷材２の、非線形の反力特性を示すゴム本体２１の可動端２１ａに対して、連結部材３を介して、その任意の位置で連結可能とした係留装置ＭＤである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮体を係留索によって係留するための係留装置であって、
当該係留索と、
軸方向の変位に対して非線形の反力特性を示す筒状のゴム本体を備え、このゴム本体の筒の一端である固定端を浮体に固定し、かつ他端である可動端に、浮体の動揺によって係留索に加わる張力が増加した際にゴム本体を軸方向に圧縮変形させるように係留索を連結して、当該ゴム本体の反力特性によって浮体の動揺を減衰するための防舷材と、
上記防舷材の、ゴム本体の可動端に配設した、係留索を、その任意の位置で可動端に連結するための連結機構と、
を備えることを特徴とする浮体の係留装置。
【請求項２】
係留索のうち、少なくとも連結機構に連結される部分を所定長の鎖にて形成するとともに、連結機構を、上記鎖を構成する個々の環の厚みよりも大きく、かつ環の短径よりも小さい幅の切り込みを有するブロック体にて形成し、当該ブロック体の切り込みに鎖の任意の環を嵌め合わせるとともに、当該環の次の環を、ブロック体の側面に設けた受け部に当接させることによって、係留索を、鎖の任意の環の位置で、ゴム本体の可動端に連結することを特徴とする請求項１記載の浮体の係留装置。
【請求項３】
防舷材として、係留索に加わる張力の増加にともなう歪み量の増加にしたがって反力を増加させるが、歪み量が所定値以上になったときに張力に抗し切れなくなり、屈曲して反力を低下させる歪み−反力特性を有するとともに、当該反力が増加から減少に転じる変曲点での反力を、係留索に加わる張力以下に設定したものを用いることを特徴とする請求項１記載の浮体の係留装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈埋トンネルを構成する沈埋函の函体に、水上でコンクリート詰めする際の係留などに特に適した、浮体の係留装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海底、河底などの水底にトンネルを造る方法として、沈埋函を複数個、両岸から順次、水底に掘った溝に沈埋するとともに、沈埋した隣接する沈埋函同士を止水しつつ順次、剛結合してトンネルを構築するいわゆる沈埋工法がある。
かかる沈埋工法においては、中ないし大型船舶並みの大きさを有する沈埋函を建造できるドックが必ずしも施工現場の近くにあるとは限らないため、通常は、まず陸上のドックで鉄製の函体を建造する。そしてこの函体を施工現場まで航送し、施工現場付近の水上で一旦、係留した状態で函体内にコンクリート詰めした後、上記のように水底に掘った溝に沈埋することが行われる。
【０００３】
施工現場付近の水上でコンクリート詰めする際に函体を係留するためには、通常の他の浮体（浮桟橋など）を係留する場合と同様に、その先端を水底に設置したシンカーに連結した係留索を含む係留装置を用いるのが一般的である。
また近時、一般的な浮体の係留装置としては、浮体の動揺によって係留索に加わる張力の増減にともなう変位に対して非線形の反力特性を示すゴム本体を備えた防舷材を、係留索の、浮体側もしくはシンカー側の末端、あるいは途中に挿入することで、ゴム本体の反力特性によって浮体の動揺を減衰するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１、２、３等参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５２４７７７号公報（請求項１、第３欄第２行〜同欄第６行、第４欄第４行〜同欄第１１行、第３図）
【特許文献２】
特開２０００−１０８９８６号公報（請求項１、第０００５欄〜第０００７欄、図１）
【特許文献３】
特許第２６８４２５４号公報（請求項１、第００１５欄、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記の係留装置を、沈埋トンネルを構成する沈埋函の函体に水上でコンクリート詰めする際の係留に使用した場合には、下記のような不都合があった。
すなわち図６（ａ）に白抜きの矢印で示すように、沈埋函の函体ＴＥは、浮桟橋などの他の浮体と違って、コンクリート詰めの作業による重量の増加に伴って刻々、水面ＷＬに対して沈降して行き、喫水線が上昇する。その変化量ΔＤは、図中に実線で示すコンクリート詰め作業の開始時と、破線で示す終了時とでは、ほぼ函体ＴＥの高さに匹敵する大きなものとなる。
【０００６】
このため函体ＴＥの係留に、係留索Ｃの長さが一定である従来の係留装置を使用した場合には、喫水線の上昇に伴って、水底Ｂに設置したシンカーＳと、函体ＴＥとの間の距離が短くなる分、係留索Ｃに、破線で示すように大きなたるみを生じる。
そしてこのたるみの分だけ、例えば風波などの影響によって、図６（ｂ）に白抜きの矢印で示す方向に函体ＴＥが水平移動可能となって、いずれも図示していないが、当該函体ＴＥの周囲に設置した作業用の浮桟橋等や、平行してコンクリート詰めの作業等を行っている隣接する他の函体等、あるいは岸壁等に衝突するといった事故を生じるおそれがある。
【０００７】
例えば水深約１２ｍの水上で函体ＴＥにコンクリート詰めの作業をして、その喫水線がΔＤ＝７ｍ上昇した場合、係留索Ｃには、上記の矢印の方向に最大でおよそΔＬ＝２．５ｍ分もの、函体ＴＥが水平移動可能なたるみを生じるため、衝突等の事故を生じる危険性が高くなる。
また海上であれば潮位の変化も、係留索Ｃのたるみの原因となる。
本発明の目的は、浮体の動揺を確実に減衰できる上、沈埋函の函体のように喫水線が大きく移動する浮体の係留や、あるいは海上での係留であっても、係留索に大きなたるみが生じるのを防いで、その長さを常に最適な範囲に維持できるため、衝突等の事故が発生するのを確実に防止できる、新規な係留装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、浮体を係留索によって係留するための係留装置であって、
当該係留索と、
軸方向の変位に対して非線形の反力特性を示す筒状のゴム本体を備え、このゴム本体の筒の一端である固定端を浮体に固定し、かつ他端である可動端に、浮体の動揺によって係留索に加わる張力が増加した際にゴム本体を軸方向に圧縮変形させるように係留索を連結して、当該ゴム本体の反力特性によって浮体の動揺を減衰するための防舷材と、
上記防舷材の、ゴム本体の可動端に配設した、係留索を、その任意の位置で可動端に連結するための連結機構と、
を備えることを特徴とする浮体の係留装置である。
【０００９】
請求項１の構成によれば、防舷材のゴム本体の反力特性によって、浮体の動揺を確実に減衰することができる。
また、かかるゴム本体の可動端に配設した連結機構によって、係留索を、その任意の位置で可動端に連結できるため、係留索の、シンカーから可動端までの長さを任意に調整できる。
このため、沈埋函の函体のように喫水線が大きく移動する浮体であっても、随時、喫水線の移動に応じて係留索の長さを調整して大きなたるみが生じるのを防止して、その長さを常に最適な範囲に維持できるため、浮体の水平方向への移動を抑制して、衝突等の事故が発生するのを確実に防止することもできる。また潮位の変化にも柔軟に対応することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、係留索のうち、少なくとも連結機構に連結される部分を所定長の鎖にて形成するとともに、連結機構を、上記鎖を構成する個々の環の厚みよりも大きく、かつ環の短径よりも小さい幅の切り込みを有するブロック体にて形成し、当該ブロック体の切り込みに鎖の任意の環を嵌め合わせるとともに、当該環の次の環を、ブロック体の側面に設けた受け部に当接させることによって、係留索を、鎖の任意の環の位置で、ゴム本体の可動端に連結することを特徴とする請求項１記載の浮体の係留装置である。
【００１１】
請求項２の構成によれば、係留索の少なくとも一部を構成する鎖の、個々の環の厚みより大きく、かつ環の短径より小さい幅の切り込みを有するだけの単純なブロック体によって、鎖を、その任意の環の位置でゴム本体の可動端に連結して係留索の長さを調整できる。
このため連結機構の構造を簡略化、単純化して、破損したり故障したりしにくいものとすることができる上、係留装置のコストダウンを図ることもできる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、防舷材として、係留索に加わる張力の増加にともなう歪み量の増加にしたがって反力を増加させるが、歪み量が所定値以上になったときに張力に抗し切れなくなり、屈曲して反力を低下させる歪み−反力特性を有するとともに、当該反力が増加から減少に転じる変曲点での反力を、係留索に加わる張力以下に設定したものを用いることを特徴とする請求項１記載の浮体の係留装置である。
【００１３】
請求項３の構成では、係留索に、張力以上の反力が加わるのを防止して、係留索の切断などの事態が生じるのを防止して、安全性を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の係留装置ＭＤの、実施の形態の一例を、浮体としての沈埋函の函体ＴＥ上に設置した状態を示す断面図である。
図に見るようにこの例の係留装置ＭＤは、
・  函体ＴＥとシンカー（図示せず）との間を連結するための係留索１と、
・  軸方向（図の例では函体ＴＥの天面ＴＥ１と平行方向に設定）の変位に対して非線形の反力特性を示す筒状のゴム本体２１を備えた防舷材２と、
・  当該防舷材２の、ゴム本体２１の筒の一端である可動端２１ａに係留索１を連結するための連結機構としてのブロック体３と、
を備えている。
【００１５】
なお符号４は、函体ＴＥ上において、係留索１を上記軸方向と略平行に維持しつつ、ゴム本体２１の筒内の通孔２ａを通してブロック体３に連結するべく、その高さを調整するための、係留索１を通す通孔４１を備えたスペーサである。
また符合５は、ゴム本体２１の筒の他端である固定端２１ｂを固定することによって、当該ゴム本体２１の筒の軸を、上記のように函体ＴＥの天面ＴＥ１と平行方向に設定した状態で、防舷材２を函体ＴＥに取り付けるための取付架台である。
【００１６】
さらに符号６は、ゴム本体２１の可動端２１ａに固定された、ブロック体３を取り付けるための固定部６１を有する頭部架台である。
上記のうち係留索１は、図示しないシンカーから、函体ＴＥ上の、スペーサ４と防舷材２との間までをワイヤーロープ１１にて形成するとともに、そこから先の、ブロック体３に連結される部分を、多数の環１２ａを連結してなる所定長の鎖１２にて形成してある。また両者は、ワイヤーロープ１１の端に形成したリング１１ａを、鎖１２の末端の環１２ａに係合することで連結してある。
【００１７】
ブロック体３は、鉄等の金属にて、図２（ａ）（ｂ）および図３（ａ）（ｂ）に示すように略直方体状に形成してあるとともに、その底面３０から上方へ向けて、鎖１２を構成する個々の環１２ａの厚みｔ１よりも大きく、かつ環１２ａの短径ｄ１よりも小さい幅ｗ１を有し、鎖１２を構成する任意の１つの環１２ａを嵌め合わせるための切り込み３１を形成してある。
それとともにブロック体３の、図２（ｂ）、図３（ｂ）に黒矢印で示す、係留索１に加わる張力の方向と対向する正面３３には、上記のように切り込み３１に任意の１つの環１２ａを嵌め合わせた状態で、その次の環１２ａを受容して、上述した張力によってその内面に当接させることで、係留索１を、上記任意の環１２ａの位置で、ゴム本体２１の可動端２１ａに連結するための、凹入湾曲状の受け部３２を形成してある。
【００１８】
さらにブロック体３の、上記正面３３と交差する両側面３４にはそれぞれ、当該ブロック体３を、頭部架台６の固定部６１に取り付けて固定するボルト〔図４（ａ）中のＢ１〕を羅着するためのネジ孔３４ａを形成してある。
防舷材２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、前述した筒状のゴム本体２１と、このゴム本体２１の固定端２１ｂから径方向外方ヘ延設したフランジ部２２とを、加硫ゴム等の弾性材料にて一体に形成したものである。
【００１９】
このうちゴム本体２１は、例では軸方向の途中にくびれのある、可動端２１ａより固定端２１ｂの方が径の大きい略円錐状に形成してある。
可動端２１ａ内には、図１に示すように、当該可動端２１ａを補強するとともに、頭部架台６を固定するボルトＢ３を羅着するためのネジ孔を円周上の複数個所（例では６個所）に形成した、鉄等の金属からなる平板リング状の補強板Ｐ１を埋設してある。
【００２０】
そして図１および図４（ａ）（ｂ）に示すように、頭部架台６の鏡板６０、６２に形成した通孔に挿通したボルトＢ３を、さらに補強板Ｐ１のネジ孔に羅着することによって、ゴム本体２１の可動端２１ａに頭部架台６を取り付けて固定してある。
一方、フランジ部２２には、ゴム本体２１の固定端２１ｂを取付架台５に取り付けて固定するボルトＢ２を挿通するための通孔を、その円周上の複数個所（例では６個所）に形成してある。
【００２１】
そして当該通孔に挿通したボルトＢ２を、さらに取付架台５の本体５１の取付板５１ａに形成した通孔を通してその裏面に突出させた状態で、ナットＮ１を羅着することによって、ゴム本体２１の固定端２１ｂを取付架台５に取り付けて固定してある。
防舷材２としては、非線形の反力特性を有するものを用いる。とくに図５に示すように、係留索に加わる張力の増加にともなう歪み量の増加にしたがって反力を増加させるが、歪み量が所定値以上になったときに張力に抗し切れなくなり、屈曲して反力を低下させる歪み−反力特性を有する防舷材２を用いるのが好ましい。
【００２２】
かかる防舷材２の動きをより詳しく説明すると、当該防舷材２は、函体ＴＥの動揺にともなって係留索Ｃに加わる張力が増加した際に、まず圧縮力に対して反力を生じ、圧縮力に抗し切れなくなると、筒状のゴム本体２１が屈曲を開始する。
次いで防舷材２は、ゴム本体２１の全体がほぼ隙間なく折り畳まれるまで変形された後、隙間なく折り畳まれて屈曲する部分がなくなった時点で、１つのゴムの塊となってさらに圧縮変形される。
【００２３】
この経過を、圧縮による防舷材２の歪み量と、防舷材２に生じる反力とを示す歪み−反力特性曲線で表すと図５に実線の曲線で示す結果となる。
すなわち平常状態から、圧縮力に抗し切れずに屈曲を開始する直前までが、図５の、原点ｏから極大点ａまでに相当する。この間は、圧縮された防舷材２が元の形に戻ろうとする反力を生じる。反力は、歪み量が多くなるほど上昇する。
しかし屈曲すると、防舷材２は反力をほとんど失う。このため、防舷材２の全体が押しつぶされるまでの間、反力は低下する。すなわち極大点ａから極小点ｃまでの経過をたどる。そして隙間なく折り畳まれて屈曲する部分がなくなった状態となると今度は、防舷材２の全体が、前記のように１つのゴムの塊として挙動して再び反力を生じるため、極小点ｃからあとは一方的に反力が上昇する。
【００２４】
このような特性曲線を持つ防舷材２を実際に使用できる範囲は通常、原点Ｏから、極大点ａと同じ反力値を示すｂ点までに規制される。歪み量で示すとｄ以下の範囲に規制される。
また、それとともに反力が増加から減少に転じる変曲点としての極大点ａでの反力Ｆａが、係留索Ｃに加わる張力以下に規制される。
これは、歪み量がｄを超えるか、または反力Ｆａが係留索Ｃに加わる張力を超えると、それによって生じる反力が高くなりすぎて、係留索Ｃを切断したり、防舷材２それ自体が損傷したりするからである。
【００２５】
取付架台５は、
図４（ｂ）に示すようにその平面形状が八角形である上記の取付板５１ａを含み、かつゴム本体２１の筒内の通孔２ａと連通する通孔５ａを有する厚肉リング状に形成した本体５１と、
この本体５１を、函体ＴＥの天面ＴＥ１に対して、上記取付板５１ａが垂直になるように立てた状態で固定するための固定部材５２と、
を備える。
【００２６】
このうち本体５１は、取付板５１ａを含めていずれも鋼材〔例えばＪＩＳ  Ｇ３１０１で規定したＳＳ４００や、ＪＩＳ  Ｇ３１０６で規定したＳＭ４９０その他〕などの金属製の板を、溶接等によって組み立てて形成してある。
また固定部材５２は、例ではＩ型鋼等の型材にて形成してある。
さらに本体５１と固定部材５２の表面には、腐食防止のため、溶融亜鉛めっきや防食塗装、溶射等の処理をしてある。
【００２７】
また頭部架台６は、ゴム本体２１の筒内の通孔２ａと連通する通孔６ａを有する円筒状に形成してある。かかる頭部架台６は、前記鏡板６０、６２を含めて、前記と同様に鋼材等の金属製の板を溶接等によって組み立てて形成してある。
また頭部架台６の鏡板６０には、通孔６ａの開口部を塞ぐように、ブロック体３を取り付けるための固定部６１を取り付けてある。
かかる固定部６１は、図４（ａ）（ｂ）に示すように鏡板６０の、通孔６ａの開口部の下側に固定した、ブロック体３を載置するための底板６１ａと、ブロック体３の正面３３に当接して、鏡板６０との間にブロック体３を挟むための２枚の面板６１ｂと、この面板６１ｂと鏡板６０との間をつなぐとともに、ブロック体３の両側面３４に当接して両側から挟むための２枚の側板６１ｃとを、やはり鋼材等の金属製の板によって、溶接などして組み立てて形成してある。
【００２８】
また側板６１ｃには、前述したブロック体３を固定するためのボルトＢ１を挿通する通孔を形成してある。
さらに、上記固定部６１を含む頭部架台６の全体の表面には、やはり腐食防止のため、溶融亜鉛めっきや防食塗装、溶射等の処理をしてある。
上記の各部からなるこの例の係留装置ＭＤを用いて、沈埋函の函体ＴＥを係留するには、まず固定部６１からブロック体３を取り外す。
【００２９】
次に鎖１２を、取付架台５、防舷材２、および頭部架台６の、互いに連通している各通孔５ａ、２ａ、６ａに、通孔５ａの側から順に挿通して、通孔６ａの開口部から、図１に示すように頭部架台６の外へ引き出したのち、係留索１にたるみのない状態で保持する。
次に、ブロック体３を固定部６１に挿入して固定する。すなわち固定部６１の底板６１ａ上に載置した鎖１２に対して、ブロック体３を、固定部６１の面板６１ｂと側板６１ｃとでガイドしながら、図２（ａ）に白抜きの矢印で示すように上方から下降させて、同様に固定部６１の底板６１ａ上に載置した後、側板６１ｃの通孔を挿通したボルトＢ１をブロック体３のネジ孔３４ａに羅着することで、ブロック体３を固定部６１に固定する。
【００３０】
そうすると、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、ブロック体３の切り込み３１に、底板６１ａ上に載置した鎖１２の任意の１つの環１２ａを嵌め合わせるとともに、その次の環１２ａを受け部３２によって受容して、これらの図中に黒矢印で示す張力によってその内面に当接させた状態として、係留索１を、上記任意の環１２ａの位置で、ゴム本体２１の可動端２１ａに連結することができる。
このあと、沈埋函の函体ＴＥにコンクリート詰めの作業をして、その喫水線が徐々に上昇した際や、あるいは潮位が変化した際には随時、以上の操作を、ブロック体３によってゴム本体２１の可動端２１に連結する環１２ａの位置をずらしながら繰り返すことによって、係留索１に大きなたるみが生じるのを防止して、その長さを常に最適な範囲に維持することが可能となる。
【００３１】
なお本発明の構成は、以上で説明した図の例には限定されない。
例えば連結機構は、図の例の、鎖の任意の環を係止するブロック体には限定されず、ワイヤーロープをその任意の位置でクランプして係止め手段など、従来公知の種々の手段を、連結機構として採用することができる。
また防舷材は、図の例のように、円錐状のゴム本体を有するものには限定されず、係留索に加わる張力の増減にともなう変位に対して非線形の反力特性を示し、それによって浮体の動揺を抑制する機能を有する、従来公知の種々の形状、構造の防舷材を採用することができる。
【００３２】
さらに図の例では防舷材の筒の軸を、函体ＴＥの天面ＴＥ１と平行方向に設定してあったが、筒の軸は、天面ＴＥ１と垂直方向に設定してあっても良いし、その他の方向に設定してあっても良い。要するに、沈埋函の函体ＴＥ上には多くの儀装品やコンクリート打設のための開口等が配置されているため、防舷材の筒の軸の方向等は、係留装置をできるだけコンパクトに配置できるように任意に設定すればよい。
【００３３】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の係留装置の、実施の形態の一例を、浮体としての沈埋函の函体上に設置した状態を示す断面図である。
【図２】同図（ａ）は、上記例の係留装置のうち連結機構としてのブロック体を示す底面図、同図（ｂ）は、上記ブロック体に、係留索としての鎖を構成する環を係止した状態を示す底面図である。
【図３】同図（ａ）は、上記ブロック体と鎖との、係止前の状態を示す斜視図、同図（ｂ）は、両者の係止後の状態を示す斜視図である。
【図４】上記例の係留装置のうち防舷材と、その固定端に取り付けた取付架台と、可動端に取り付けた頭部架台とを拡大して示す図であって、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図である。
【図５】係留装置のうち防舷材の、係留索に加わる張力の増加に伴う歪み量と、その際に防舷材に生じる反力との関係をプロットした歪み量−反力特性曲線を示すグラフである。
【図６】同図（ａ）（ｂ）は、従来の、係留索の長さが一定である係留装置を用いて沈埋函の函体を接続した際に生じる問題点を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
ＭＤ  係留装置
１  係留索
２  防舷材
２１  ゴム本体
２１ｂ  固定端
２１ａ  可動端
３  連結機構（ブロック体）
ＴＥ  浮体（沈埋函の函体）
【図１】
2004276637.tif 000003
【図２】
2004276637.tif 000004
【図３】
2004276637.tif 000005
【図４】
2004276637.tif 000006
【図５】
2004276637.tif 000007
【図６】
2004276637.tif 000008