(57)【要約】【課題】浮き桟橋等に用いられる浮体の、波浪による動揺を低減するための、簡易な浮体構造を提供する。【解決手段】少なくとも上端が開放した管体であって、浮体下方の水底に立設された少なくとも１対のガイドパイプと、前記浮体から吊り下げ部材で水中に吊り下げられ、前記ガイドパイプ内にそれぞれ昇降可能に配置された水中抵抗体とを備え、該水中抵抗体が前記浮体の浮設場所の水よりも比重の大きい材料からなる浮体構造であって、前記ガイドパイプが円管からなり、前記水中抵抗体が球体からなるときには、前記水中抵抗体の外径ｄと前記ガイドパイプの内径Ｄの比（ｄ／Ｄ）を、略０．９８としたことを特徴とする浮体構造である。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上端が開放した管体であって、浮体下方の水底に立設された少なくとも１対のガイドパイプと、前記浮体から吊り下げ部材で水中に吊り下げられ、前記ガイドパイプ内にそれぞれ昇降可能に配置された水中抵抗体とを備え、該水中抵抗体が前記浮体の浮設場所の水よりも比重の大きい材料からなることを特徴とする浮体構造。
【請求項２】
吊り下げ部材がチェーン、ワイヤまたはロープからなることを特徴とする請求項１に記載の浮体構造。
【請求項３】
ガイドパイプが円管からなり、水中抵抗体が球体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の浮体構造。
【請求項４】
ガイドパイプが円管からなり、水中抵抗体が円柱体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の浮体構造。
【請求項５】
水中抵抗体の外径ｄとガイドパイプの内径Ｄの比（ｄ／Ｄ）を、略０．９８としたことを特徴とする請求項３に記載の浮体構造。
【請求項６】
水中抵抗体の外径ｄとガイドパイプの内径Ｄの比（ｄ／Ｄ）を、略０．９６としたことを特徴とする請求項４に記載の浮体構造。
【請求項７】
１対の水中抵抗体を結ぶ方向が、波の作用する方向と略一致していることを特徴とする請求項１〜６に記載の浮体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浮き桟橋等に用いられる浮体の、波浪による動揺を低減するための浮体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浮き桟橋等に用いられる浮体において、波浪による動揺を低減するための構造としては、図９に示すような浮体の端部形状を工夫した例（例えば、特許文献１参照。）、図１０に示すような浮体の上部に減揺タンクを設けた例（例えば、特許文献２参照。）、図１１に示すようなＳＬＯ−ＲＯＬタンクを付加した例（例えば、特許文献３参照。）、図１２に示すようなＴＭＤ制震装置を付加した例（例えば、特許文献４参照。）などが挙げられる。
【０００３】
また、これらについて総括的に論じている文献もある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４５１７０号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−３３４６８７号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２０００−１６８６７８号公報
【０００７】
【特許文献４】
特開２０００−０８８０４１号公報
【０００８】
【非特許文献１】
「揺れない浮体構造物に関する研究」、土木学会第５４回年次学術講演会ＩＩ−３０
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
浮き桟橋は、船舶の接岸、乗客の乗降時における安全確保の観点から動揺の低減が求められるが、比較的小規模なものが多いため、横揺れの固有周期が港湾内で卓越する波の周期と一致して揺れやすくなるケースが多い。そのため、前述のような減揺対策を別途施すことが必要となる。
【００１０】
しかしながら、従来技術として示した対策例は、実験でも効果が確認されており実用段階にあると考えられるものの、以下のような問題点を有している。
【００１１】
図９に示す浮体の端部形状を工夫した例では、端部の張り出し部分が船舶の接岸時に障害物となる可能性がある。さらに、製作上の問題として、浮体がコンクリート製や鋼コンクリート合成構造の場合には、型枠の設置等で煩雑な作業を伴うことになる。
【００１２】
また、図１０に示す浮体の上部に減揺タンクを設けた例や、図１１に示すＳＬＯ−ＲＯＬタンクを付加した例や、図１２に示すＴＭＤ制震装置を付加した例では、いずれも浮体本体に減揺のための複雑な装置を搭載しており、このことがコストアップの要因となっている。
【００１３】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、浮き桟橋等に用いられる浮体の、波浪による動揺を低減するための、簡易な浮体構造を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明は次のような構成を有する。
［１］少なくとも上端が開放した管体であって、浮体下方の水底に立設された少なくとも１対のガイドパイプと、前記浮体から吊り下げ部材で水中に吊り下げられ、前記ガイドパイプ内にそれぞれ昇降可能に配置された水中抵抗体とを備え、該水中抵抗体が前記浮体の浮設場所の水よりも比重の大きい材料からなることを特徴とする浮体構造。
［２］吊り下げ部材がチェーン、ワイヤまたはロープからなることを特徴とする前項［１］に記載の浮体構造。
［３］ガイドパイプが円管からなり、水中抵抗体が球体からなることを特徴とする前項［１］または［２］に記載の浮体構造。
［４］ガイドパイプが円管からなり、水中抵抗体が円柱体からなることを特徴とする前項［１］または［２］に記載の浮体構造。
［５］水中抵抗体の外径ｄとガイドパイプの内径Ｄの比（ｄ／Ｄ）を、略０．９８としたことを特徴とする前項［３］に記載の浮体構造。
［６］水中抵抗体の外径ｄとガイドパイプの内径Ｄの比（ｄ／Ｄ）を、略０．９６としたことを特徴とする前項［４］に記載の浮体構造。
［７］１対の水中抵抗体を結ぶ方向が、波の作用する方向と略一致していることを特徴とする前項［１］〜［６］に記載の浮体構造。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の説明図である。
【００１６】
図１に示すように、浮体１の底面の四隅から吊り下げ部材２を用いて水中に吊り下げられた４個の水中抵抗体３が、この浮体１の下方の水底に立設され、上端が開放した４本のガイドパイプ４の中にそれぞれ１個づつ昇降可能に挿入された構成とする。
【００１７】
前記吊り下げ部材２は、ここではチェーン、ワイヤまたはロープ等の索状部材としているが、剛性のある部材をピンで連結したリンク部材やＦＲＰ等の可撓性のある部材などでもよい。これは、浮体１が水平方向にある程度移動しても、その動きに追従して減揺効果を発揮できるようにするためである。
【００１８】
前記水中抵抗体３は、本実施形態では球体とする。その材質は特に限定されないが、海水ないしは淡水よりも比重の大きいものを用いて水中で沈降するようにしておく。
【００１９】
前記ガイドパイプ４は、本実施形態では円管とする。即ち、上面から見たとき、球体である水中抵抗体３との隙間が一定となるようにする。
【００２０】
なお、本実施形態では上述のように水中抵抗体３を球体とし、ガイドパイプ４を円管としたが、一般的には両者は、水中抵抗体３がガイドパイプ４の中を昇降可能であるような任意の形状とすることができる。
【００２１】
次に、本実施形態のように構成された浮体構造の作用について説明する。
【００２２】
波の作用によって浮体１に横揺れ（ローリング）が発生すると、浮体１の運動に追随して水中抵抗体３がガイドパイプ４の中を昇降する。このとき、水中抵抗体３とガイドパイプ４との隙間が十分に小さいと、上下運動の速度に比例する減衰力が吊り下げ部材２を通じて浮体１に作用する。即ち、浮体１の右側が上昇しようとすると右側の水中抵抗体３から減衰力が作用し、浮体１の左側が上昇しようとすると左側の水中抵抗体３から減衰力が作用する。本発明は、この減衰力によって浮体１の横揺れを低減させようとするものである。
【００２３】
本発明者らは、本発明に係る本実施形態の効果を確認するために、造波水路に模型を設置して消波性能について調べた。
【００２４】
図２は実験で用いた模型の横断面図である。浮体模型は実物の重量、喫水をもとにフルード相似則に即して縮小したものとし、縮尺率は１／１７とした。この浮体１のサイズは実物では幅８．０ｍ×高さ３．０ｍ×奥行き１５．０ｍ（模型では幅４７１ｍｍ×高さ１７６ｍｍ×奥行き８８２ｍｍ）である。また、波の周期は港湾内で卓越する航跡波、湾内波を考慮して２．５秒から７秒までとし、波高は船舶の接岸上の限界となる０．５ｍとした。水中抵抗体３は外径８５０ｍｍ（模型では５０ｍｍ）の球体であり、比重は２．６になるように調整されている。ガイドパイプ４は内径８８４ｍｍ（模型では５２ｍｍ）の円管である。この水中抵抗体３とガイドパイプ４は、浮体１の四隅にそれぞれ１組ずつ設けられている。
【００２５】
図３に実験結果を示す。横軸は波の周期、縦軸は横揺れ振幅（角度）で整理している。なお、図表の数値は、すべて実物スケールに換算した値で示している。また、この図３には、本発明による場合と、何ら対策を施さない浮体１のみの場合の結果を合わせて示している。図３から明らかなように、本発明によれば横揺れ振幅を抑えることが可能となる。特に、浮体１の横揺れの固有周期（本構造では５秒程度）付近では、横揺れ振幅が１／２程度まで抑えられることがわかる。
【００２６】
図４は、水中抵抗体３とガイドパイプ４との間隙をパラメータとした実験結果を示している。本実験では、水中抵抗体３の外径ｄを一定とし、ガイドパイプ４の内径Ｄを変化させて検討した。その結果、横揺れ振幅を抑える効果は、（ｄ／Ｄ）が０．９５を越えると急激に高まるが、本実施形態のように水中抵抗体３が球体で、ガイドパイプ４が円管の場合には０．９８程度とするのが好ましいことがわかる。
（実施形態２）
本実施形態は、前述の実施形態１において、水中抵抗体３の形状を変え、球体の代わりに円柱体とした構成であるので、前述の実施形態１における図１〜図４と同一な部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。
【００２７】
図５は本発明の実施形態２の説明図である。
【００２８】
図５に示すように、浮体１の底面の四隅から吊り下げ部材２を用いて水中に吊り下げられた４個の水中抵抗体３が、この浮体１の下方の水底に立設され、上端が開放した４本のガイドパイプ４の中にそれぞれ１個づつ昇降可能に挿入された構成とする。
【００２９】
前記水中抵抗体３は、本実施形態では円柱体とする。その材質は特に限定されないが、海水ないしは淡水よりも比重の大きいものを用いて水中で沈降するようにしておく。
【００３０】
前記ガイドパイプ４は、本実施形態では円管とする。即ち、上面から見たとき、円柱体である水中抵抗体３との隙間が一定となるようにする。
【００３１】
なお、本実施形態では上述のように水中抵抗体３を円柱体とし、ガイドパイプ４を円管としたが、一般的には両者は、水中抵抗体３がガイドパイプ４の中を昇降可能であるような任意の形状とすることができる。したがって、例えば水中抵抗体３を角柱体とし、ガイドパイプ４を角管とすることもできる。
【００３２】
次に、本実施形態のように構成された浮体構造の作用は、実施形態１の場合と同様に説明されるので、ここでは省略する。
【００３３】
本発明者らは、本発明に係る本実施形態の効果を確認するために、造波水路に模型を設置して消波性能について調べた。
【００３４】
図６は実験で用いた模型の横断面図である。浮体模型は実物の重量、喫水をもとにフルード相似則に即して縮小したものとし、縮尺率は１／１７とした。この浮体１のサイズは実物では幅８．０ｍ×高さ３．０ｍ×奥行き１５．０ｍ（模型では幅４７１ｍｍ×高さ１７６ｍｍ×奥行き８８２ｍｍ）である。また、波の周期は港湾内で卓越する航跡波、湾内波を考慮して２．５秒から７秒までとし、波高は船舶の接岸上の限界となる０．５ｍとした。水中抵抗体３は外径８５０ｍｍ×高さ８５０ｍｍ（模型では外径５０ｍｍ×高さ５０ｍｍ）の円柱体であり、比重は１．８になるように調整されている。ガイドパイプ４は内径８８４ｍｍ（模型では５２ｍｍ）の円管である。この水中抵抗体３とガイドパイプ４は、浮体１の四隅にそれぞれ１組ずつ設けられている。
【００３５】
図７に実験結果を示す。横軸は波の周期、縦軸は横揺れ振幅（角度）で整理している。なお、図表の数値は、すべて実物スケールに換算した値で示している。また、この図７には、本発明による場合と、何ら対策を施さない浮体１のみの場合の結果を合わせて示している。図７から明らかなように、本発明によれば横揺れ振幅を抑えることが可能となる。特に、浮体１の横揺れの固有周期（本構造では５秒程度）付近では、横揺れ振幅が１／２程度まで抑えられることがわかる。
【００３６】
図８は、水中抵抗体３とガイドパイプ４との間隙をパラメータとした実験結果を示している。本実験では、水中抵抗体３の外径ｄを一定とし、ガイドパイプ４の内径Ｄを変化させて検討した。その結果、横揺れ振幅を抑える効果は、（ｄ／Ｄ）が０．９５を越えると急激に高まるが、本実施形態のように水中抵抗体３が円柱体で、ガイドパイプ４が円管の場合には０．９６程度とするのが好ましいことがわかる。
【００３７】
なお、上述の実施形態１および２では、水中抵抗体３を浮体１の四隅に配置したが、その設置箇所は必要に応じて増減することが可能である。特に波の入射方向が一定の場合には、波の入射方向のみに配置することで、効果的な減揺対策が実現できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上に述べた本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００３９】
浮き桟橋等に用いられる浮体において、この浮体から吊り下げ部材により水中に吊り下げられた水中抵抗体を、浮体の下方の水底に立設されたガイドパイプの中に昇降可能に配置するという簡易な構成によって、浮体の横揺れ振幅を格段に抑えることが可能となる。また、構造が単純であることから、施工、維持管理も容易であり、浮体に減揺機能を付加するためのコストアップを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の説明図
【図２】本発明の実施形態１における実験装置の説明図
【図３】本発明の実施形態１における実験結果のグラフ
【図４】本発明の実施形態１における実験結果のグラフ
【図５】本発明の実施形態２の説明図
【図６】本発明の実施形態２における実験装置の説明図
【図７】本発明の実施形態２における実験結果のグラフ
【図８】本発明の実施形態２における実験結果のグラフ
【図９】従来の減揺浮体の構造例を示す説明図
【図１０】従来の減揺浮体の構造例を示す説明図
【図１１】従来の減揺浮体の構造例を示す説明図
【図１２】従来の減揺浮体の構造例を示す説明図
【符号の説明】
１    浮体
２    吊り下げ部材
３    水中抵抗体
４    ガイドパイプ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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