(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底に設置された基体に浮体を係留する係留装置であって、ストッパーにより変位した状態を維持することで初期反力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａと、該弾性体Ａより大きいばね係数の弾性体Ｂを用い、浮体の係留力を前記弾性体Ｂから弾性体Ａに伝達させ、係留力が前記弾性体Ａの初期反力を超えた際に前記弾性体Ａが変位するようにしたことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【請求項２】
海底に設置された基体から水平突設された支持体に弾性体Ａの一端を固定し、前記支持体にピン結合した弾性体Ｂを垂下し、前記弾性体Ａを伸長または圧縮状態でストッパーにより一方の水平変位を規制して弾性体Ｂの上端部に連結して弾性体Ａに初期反力を導入しておき、前記弾性体Ｂの下部に浮体から突設した係留材を上下移動可能に当接させ、潮位変化に応じて浮体の一方向の水平変位をばね係数の異なる弾性体Ａと弾性体Ｂによって支持したことを特徴とする請求項１記載の非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【請求項３】
請求項２記載の係留装置を、浮体の片側に設置した基体上に互いに相反する方向の水平変位を支持するように並列して設け、浮体の左右方向の水平変位を支持するようにしたことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【請求項４】
海底に設置された基体から水平突設された支持体の両端に弾性体Ａ１と弾性体Ａ２を対向させてそれぞれの一端を固定し、前記支持体にピン結合した弾性体Ｂ1と弾性体Ｂ２を垂下し、前記弾性体Ａ１、弾性体Ａ２を伸長または圧縮状態でそれぞれのストッパーに相反する各一方向の水平変位を規制して弾性体Ｂ１、弾性体Ｂ２の上端部に連結して弾性体Ａ１、弾性体Ａ２に相反する方向の初期反力を導入しておき、それぞれの弾性体Ｂ1、弾性体Ｂ２の下部に浮体から突設した係留材を上下移動可能に当接させ、潮位変化に応じて浮体の左右両方向の水平変位をばね係数の異なる弾性体Ａ１，Ａ２と弾性体Ｂ１，Ｂ２によって支持したことを特徴とする請求項１記載の非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【請求項５】
一端に反力板Ａを設け他端に孔明きストッパーを設けた小径円筒の孔明きストッパー側に、一端を開口し他端に反力板を設けた大径円筒をスライド自在に被せ、前記小径円筒内には前記ストッパーで変位を規制して初期圧縮力を導入した弾性体Ａを収納し、大径円筒内には反力板に圧縮力のみ伝達するようにした弾性体Ｂを収納し、小径円筒と大径円筒の両方に渡って前記孔明きストッパーの孔を通して弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッドが配置しており、浮体の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂをロッドを介して初期圧縮力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａに圧縮力として伝達し、この圧縮力がストッパーで規制された初期圧縮力を超えた際に弾性体Ａを変位させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【請求項６】
一端に反力板を設け他端に孔明きストッパーを設けた小径円筒のストッパー側に、一端を開口し他端に反力板を設けた大径円筒をスライド自在に被せ、小径円筒内には反力板に一端を固定した弾性体Ａを収納し、大径円筒内には、反力板に一端を固定した弾性体Ｂと弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッド付連結具を収納し、
前記弾性体Ａと前記ロッド付連結具とが、前記孔明きストッパーの孔を挿通したロッドによって、弾性体Ａに初期張力を導入した状態で連結され、弾性体Ａと弾性体Ｂには引張力のみが伝達されるようになっており、浮体の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂを介して初期引張力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａに引張力として伝達し、この引張力がストッパーで規制された初期引張力を超えた際に弾性体Ａを変位させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【請求項７】
請求項５記載の係留装置および請求項６記載の係留装置を、浮体の片側に設置した基体上に並列して設け、浮体の左右方向の水平変位を支持するようにしたことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【請求項８】
小径円筒の反力板および大径円筒Ｂの反力板に自在継手を設け、該自在継手を介して海底に設置された基体と、浮体を連結するようにしたことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の非線形反力特性を備えた浮体係留装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は海上に浮遊する大規模浮体構造物等の浮体を係留する装置であって、暴風時の係留外力を軽減可能な係留装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浮体人工島等に利用される大規模浮体の係留装置は平常時の波浪、潮流、風荷重などの外力に対してはできるだけ動揺が小さく、暴風時の波浪・風荷重に対してはある程度の動揺を許容することによって係留力を小さくして安全に係留することが求められる。また、浮体とのアクセス等のため船舶接舷に障害とならないような係留方式が望ましい。なお、超大型の大規模浮体では外気温の変化による浮体の膨張収縮が数ｍにもなるため係留装置はこれを吸収する必要がある。
【０００３】
従来から浮体の係留方式には、海底に設置したアンカーやシンカーと浮体をチェーンやワイヤロープ等の係留索で連結する係留索方式と、係留用のドルフィンや岸壁と浮体間にゴムフェンダーを介在させて係留するゴムフェンダー方式が知られている。
【０００４】
前者の係留索方式は平常時の波浪、潮流及び風荷重等の定常外力等の比較的小さい外力に対してはカテナリー係留のため水平移動量が大きく、係留設備の占有範囲が大きくなる欠点がある。また、暴風時の外力に対抗するため浮体の周りに大型の係留索を多数設置する必要があり付近の船舶航行に支障がある。
【０００５】
一方、後者のゴムフェンダー方式の場合は、ばね係数が大きいため平常時の変位量を小さくでき付近の船舶航行に支障を及ぼすような問題はないが、変形能力（ストローク）が小さいため暴風時に過大な作用外力が生じる。また、外気温の変化による浮体の膨張収縮による浮体の面内変形を吸収可能とする場合は変形能力の増大対策が必要となる。
現在、国内で市販されている最大級のゴムフェンダーはセル型のフェンダー（外径約３ｍ、長さ３ｍ、設計限界歪み（５０％）時の変形能力１．５ｍ、最大反力約４００ｔ〜６００ｔ）である。
【０００６】
このゴムフェンダーの変形能力を増大するには複数個直列に接続して使用する手段があり、特開平６−１４４３５６等で開示されているものがある。なお、特別に変形能力の大きな長尺フェンダーを製作することが考えられるが、ねじれ座屈の問題があり難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
通常、係留装置の設計係留力は暴風時に生じる最大作用外力に対して安全なように決定される。この暴風時に生じる作用外力は反力体（係留装置）の変位量と相関関係があり、係留装置の変形が制限される場合は作用外力が大きく、大きな変位を許容すればエネルギーを吸収して作用外力を減じることができる。従って、暴風時において作用外力を小さくするには係留装置に大きな変位を生じさせて係留した方が有利となる。
【０００８】
前述のゴムフェンダー方式の場合、単独使用では変形能力が小さいため暴風時に過大な外力が生じるため反力容量の大きな多数の大型フェンダーを並列に使用して対抗する必要がある。なお、複数個を直列に接続して変形能力を増大した場合はいくらか外力を低減できるが、大型フェンダーの使用個数が多くなることに変わりはなく、係留設備に高額投資が必要となる課題があった。
【０００９】
また、大型ゴムフェンダーを複数個直列接続しても変形能力の増大に制約があり、且つねじれ座屈の対策が必要になるためさらに設備費が増大する。
【００１０】
本発明は、平常時の外力に対しては浮体変位量を抑え、且つ暴風時の浮体変位を許容して作用外力を減じることにより経済的な係留装置を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決する手段】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１２】
第１の発明は、海底に設置された基体に浮体を係留する係留装置であって、ストッパーにより変位した状態を維持することで初期反力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａと、該弾性体Ａより大きいばね係数の弾性体Ｂを用い、浮体の係留力を前記弾性体Ｂから弾性体Ａに伝達させ、係留力が前記弾性体Ａの初期反力を超えた際に前記弾性体Ａが変位するようにしたことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装置である。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、海底に設置された基体から水平突設された支持体に弾性体Ａの一端を固定し、前記支持体にピン結合した弾性体Ｂを垂下し、前記弾性体Ａを伸長または圧縮状態でストッパーにより一方の水平変位を規制して弾性体Ｂの上端部に連結して弾性体Ａに初期反力を導入しておき、前記弾性体Ｂの下部に浮体から突設した係留材を上下移動可能に当接させ、潮位変化に応じて浮体の一方向の水平変位をばね係数の異なる弾性体Ａと弾性体Ｂによって支持したことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明の係留装置を、浮体の片側に設置した基体上に互いに相反する方向の水平変位を支持するように並列して設け、浮体の左右方向の水平変位を支持するようにしたことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装置である。
【００１５】
第４の発明は、第１の発明において、海底に設置された基体から水平突設された支持体の両端に弾性体Ａ１と弾性体Ａ２を対向させてそれぞれの一端を固定し、前記支持体にピン結合した弾性体Ｂ1と弾性体Ｂ２を垂下し、前記弾性体Ａ１、弾性体Ａ２を伸長または圧縮状態でそれぞれのストッパーに相反する各一方向の水平変位を規制して弾性体Ｂ１、弾性体Ｂ２の上端部に連結して弾性体Ａ１、弾性体Ａ２に相反する方向の初期反力を導入しておき、それぞれの弾性体Ｂ1、弾性体Ｂ２の下部に浮体から突設した係留材を上下移動可能に当接させ、潮位変化に応じて浮体の左右両方向の水平変位をばね係数の異なる弾性体Ａ１，Ａ２と弾性体Ｂ１，Ｂ２によって支持したことを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第１の発明において、一端に反力板Ａを設け他端に孔明きストッパーを設けた小径円筒の孔明きストッパー側に、一端を開口し他端に反力板を設けた大径円筒をスライド自在に被せ、前記小径円筒内には前記ストッパーで変位を規制して初期圧縮力を導入した弾性体Ａを収納し、大径円筒内には反力板に圧縮力のみ伝達するようにした弾性体Ｂを収納し、小径円筒と大径円筒の両方に渡って前記孔明きストッパーの孔を通して弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッドが配置しており、浮体の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂをロッドを介して初期圧縮力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａに圧縮力として伝達し、この圧縮力がストッパーで規制された初期圧縮力を超えた際に弾性体Ａを変位させるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
第６の発明は、第１の発明において、一端に反力板を設け他端に孔明きストッパーを設けた小径円筒のストッパー側に、一端を開口し他端に反力板を設けた大径円筒をスライド自在に被せ、小径円筒内には反力板に一端を固定した弾性体Ａを収納し、大径円筒内には、反力板に一端を固定した弾性体Ｂと弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッド付連結具を収納し、
前記弾性体Ａと前記ロッド付連結具とが、前記孔明きストッパーの孔を挿通したロッドによって、弾性体Ａに初期張力を導入した状態で連結され、弾性体Ａと弾性体Ｂには引張力のみが伝達されるようになっており、浮体の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂを介して初期引張力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａに引張力として伝達し、この引張力がストッパーで規制された初期引張力を超えた際に弾性体Ａを変位させるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
第７の発明は、第５の発明および第６の発明の係留装置を、浮体の片側に設置した基体上に並列して設け、浮体の左右方向の水平変位を支持するようにしたことを特徴とする非線形反力特性を備えた浮体係留装置である。
【００１９】
第８の発明は、第５から第７の発明のいずれか１つの発明において、小径円筒の反力板および大径円筒の反力板に自在継手を設け、該自在継手を介して海底に設置された基体と、浮体を連結するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
＜作用＞
本発明のポイントは、平常時の波浪、潮流、風荷重等の比較的小さな外力に対しては弾性体Ａの初期反力内でばね係数の大きな弾性体Ｂで係留して浮体の動揺を抑え、弾性体の初期反力を超えるような暴風時の大きな外力に対してはばね係数の小さい弾性体Ａを可動させ浮体の変位を許容してエネルギーを吸収させるようにした非線形反力特性を備えた係留装置として、暴風時の作用外力を軽減させることにより設計を有利にしたものである。
【００２１】
図１３は、ばね係数の異なる係留装置の変形と係留装置反力の関係を本発明と比較例を合わせて示したものである。図１３において、（ａ）は、ばね係数の大きな線形もしくは反力漸増形の反力特性の係留装置における変形と反力の関係を示す。（ｂ）は、ばね係数の小さな線形もしくは反力漸増形の反力特性の係留装置における変形と反力の関係を示す。（ｃ）は、本発明の非線形反力特性を備えた係留装置における変形と反力の関係を示す。
【００２２】
比較例（ａ）は係留装置の変形が小さく平常時は小さな変位量(a1）のため問題ないが、暴風時に大きな反力(a2)が生じるため設計外力が過大になる。
比較例（ｂ）は係留装置の変形が大きいため暴風時においてエネルギーを吸収して小さな反力（b2）となり、暴風時の設計外力を小さくできるが、平常時の変位量(b1)が大きくなる。
【００２３】
一方、（ｃ）は本発明の係留装置であって、ストッパーで初期反力を導入した小さなばね係数を有する弾性体Ａと、係留材からの係留力を伝達する大きなばね係数の弾性体Ｂを組合わせた非線型反力特性を有するもので、平常時の小外力に対しては弾性体Ａに導入した初期反力内で弾性体Ｂのみが作用して比較的小さな変位量(c1)で係留し、弾性体Ａに導入した初期反力を超えるような暴風時の外力に対しては弾性体Ａが作動して大きな変位を許容してエネルギーを吸収することにより発生反力(c2)が小さくなるため設計外力を低減できる。なお、図１３の反力Riはストッパーで弾性体Ａに導入した初期反力値である。
【００２４】
【発明の実施形態と実施例】
図１〜図９は本発明に係るレバー方式の係留装置１に関する実施形態を示したものである。
図１は、第１実施形態の例であって、１方向の水平変位を規制する係留装置１を浮体２の左右側に設置した基体３上に設けて浮体２を挟み込むようにして左右方向の水平変位を支持するようにしたものである。
【００２５】
係留装置１は海底４に設置されたドルフィン等の基体３から水平突設された支持体５に所定のばね係数kaで伸縮するコイルばね、空圧シリンダー等からなる弾性体Ａの一端を固定し、弾性体Ａの他端を支持体５にピン結合した垂下弾性体Ｂの支持部材６上端部に間隔L1をおいて連結している。
前記支持体５には、弾性体Ａと反対側の支持部材取付ピン９下側にストッパー７が間隔L2をおいて設けられており、このストッパー７により垂下弾性体Ｂの支持部材６の一方（右方向）の変位が規制され、前記弾性体Ａに導入した初期引張力Riを保持している。
【００２６】
浮体２の係留は弾性体Ｂの下方において、浮体２から突設した係留材２ａを当接して行う。ここで、浮体２は潮位差で係留装置１と相対的に上下に動くため、弾性体Ｂと係留材２ａを自由に当接させて潮位変動に追随して上下移動可能としている。
【００２７】
前記支持部材６の下方に延在する弾性体Ｂは、例えば普通鋼を弾性領域で使用する板ばねを用いることができる。なお、この板ばねは上部の支持部材６と一体的にしてもよい。
この弾性体Ｂは前記弾性体Ａより大きいばね係数kbを有し（ka＜kb）、暴風時の作用外力に対抗できる耐力を備えたものとする必要がある。また、係留材２ａと接触して上下に移動を繰返すため耐摩耗性のよいものを使用する必要がある。
【００２８】
図２は、係留装置１が静止時（浮体の係留力が作用しない状態）、平常時の外力を受けた際および暴風時の外力を受けた際の弾性体Ａ、弾性体Ｂの動きを表したものである。
（ａ）弾性体Ｂに浮体２の係留力が作用しない状態（図２ａ）では、弾性体Ａの初期張力Riは全てストッパー７の反力Rsで受け持ち、RiとRsの関係は、Ri×L1＝Rs×L2である。
（ｂ）平常時の外力P1に対しては弾性体Ｂはストッパー７から離脱することなく、kbのばね係数によって生じる小さな変形で応答し、弾性体Ａの張力は初期張力Ri、ストッパー７の反力はRs−ΔRs(＞0)となる（図２ｂ参照）。
（ｃ）暴風時の外力P2では、弾性体Ｂに作用した大きな外力P2が初期張力Riを超えると、P2×L3＞Ri×L1となり、弾性体Ｂを支える支持部材６がストッパー７から離脱し、弾性体Ａがばね係数kaで伸張して浮体２に大きな変位を生じさせる（図２ｃ参照）。この結果、弾性体Ａの弾性変形により浮体２の外力エネルギーが吸収される。
なお、（ｃ）の状態では外力P2と弾性体Ａの荷重バランスは、
P2×L3＝（Ri＋ΔRi2）×L1となる。
【００２９】
図３は、第２実施形態を示すもので、係留装置１側から離れる方向の浮体２の移動を規制する係留装置１である。第２実施形態では、弾性体Ａ、ストッパーは第１実施形態とは反対側に設け、浮体２から突設した係留材２ａには弾性体Ｂを引寄せるローラー支承８を用いる。
第２実施形態と第１実施形態の係留装置を交互に配置すれば、浮体の一方の側のみに設置した基体で係留することができる。
【００３０】
図４は第３実施形態を示すもので、初期反力導入手段を圧縮力としたものである。圧縮力を初期反力とした場合は、第１実施形態、第２実施形態とストッパー７の位置が異なる。すなわち、第３実施形態では、支持体５上方で、圧縮力を導入した弾性体Ａが支持体５と垂下弾性体Ｂの支持部材６とに連結され、支持体５下方では弾性体Ａ側にストッパー７が設けられており、このストッパー７により垂下弾性体Ｂの支持部材６の一方（左方向）への変位が規制され、前記弾性体Ａに導入した初期圧縮力が保持される。
【００３１】
図５は第４実施形態を示すもので、引張力を導入した弾性体Ａの配置を基体３の支持体５下方にしたものである。この場合、ストッパー７は、支持体５に設けた支持部材取付けピン９と弾性体Ａとの間に配置する。
【００３２】
図６は、第５実施形態の係留装置の側面図であり、図７は、図６の平面図である。第５実施形態は、第１実施形態と第２実施形態とを組合わせた実施形態である。
第５実施形態の係留装置１では、海底４に設置された基体３から水平突設された支持体５の両端に弾性体Ａ１と弾性体Ａ２を対向させて配置し、支持体５にそれぞれの一端を固定している。前記支持体５には垂下した弾性体Ｂ１と弾性体Ｂ２がそれぞれピン結合されている。また、弾性体Ｂ1、Ｂ２の支持部材６上端部には、それぞれ前記弾性体Ａ１、Ａ２の他端が初期張力を導入した伸長状態で連結されている。
【００３３】
前記弾性体Ａ１、Ａ２に導入した初期張力はそれぞれ対応するストッパー７によって保持されている。このような構成によって弾性体Ｂ1と弾性体Ｂ２は相反する各一方向の水平変位を規制し、各反対方向の変位に対しては弾性体Ａ１、弾性体Ａ２に導入した初期張力（反力）で規制している。
【００３４】
弾性体Ｂ１、弾性体Ｂ２の下部には浮体２から突設した係留材２ａがローラー支承８を介して当接され、引寄せ・押当てるようにされており、左右方向の係留力が伝達される。また、この係留材２ａのローラー支承８は上下移動可能にされており、潮位変化があってもこれに追随できるようにしている。
このようにして、ストッパー７によって導入した初期反力を保持した小さいばね係数kaの弾性体Ａ１、弾性体Ａ２と大きなばね係数kbの弾性体Ｂ１、弾性体Ｂ２の異なったばね係数の非線形反力特性を備えた係留装置１によって浮体２の左右両方向の水平変位を支持している。
図８、図９は第５実施形態の係留装置１を用いて浮体２を一方の側に設置した基体３によって係留した場合の側面図と平面図である。
【００３５】
図１０〜図１２は本発明に係る円筒方式の係留装置１０の実施形態を示したものである。
【００３６】
図１０は、第６実施形態であって、浮体２が基体３に対して圧縮力として作用する際の円筒方式の係留装置１０ａである。
第６実施形態の係留装置１０ａは、小径円筒１１と、内径が小径円筒１１よりも大きい大径円筒１２とを組合せてなる。
小径円筒１１の一端には、基体３または浮体２に固定する反力板１１ａを設け、他端には孔明きストッパー１１ｂが設けられている。そして、小径円筒の孔明きストッパー１１ｂ側に、一端を開口し他端に反力板１２ａを設けた大径円筒１２を被せて、両円筒をスライド自在としている。
【００３７】
小径円筒１１内には、一端が反力板１１ａと連結されている弾性体Ａが収納され、大径円筒１２内には、反力板１２ａとは連結されないフリーの状態で、弾性体Ｂが収納される。そして、前記小径円筒１１と前記大径円筒１２との両方に渡って、弾性体Ａと弾性体Ｂとを連結するロッド１３が、前記孔明きストッパー１１ｂの孔を通るように配置されている。
【００３８】
前記弾性体Ａは所定のばね係数kaを有し、弾性体Ａには変位可能なコイルばねや空圧シリンダー等を用いることができる。また、弾性体Ｂは前記弾性体Ａのばね係数kaより大きいばね係数kbを有し（ka＜kb）、且つ弾性体Ｂは、暴風時の外力に耐える強度を備えた大容量のゴムフェンダーやコイルばね、鋼製ベローズなどから選択できる。
【００３９】
小径円筒１１内に収納されている弾性体Ａは、端部の孔明きストッパー１１ｂとロッド１３端部のアンカー部材１３ａで変位が規制されて平常時の係留力P1が範囲内に収まる所定の初期圧縮力Piが導入されている（P1＜Pi）。なお、初期圧縮力の導入手段は例えば反力板１１ａと小径円筒１１の端部をねじ接合とし、弾性体Ａを小径円筒１１に所定圧縮力で押込んだ状態でねじ接合すればよい。
【００４０】
前記孔明きストッパー１１ｂを通して配置されているロッド１３は浮体２の圧縮係留力を弾性体Ｂから弾性体Ａに伝達するもので、前記弾性体Ａの変位可能長さ以上移動でき、且つ暴風時の外力に耐える強度を備える必要がある。
【００４１】
前記ロッド１３に連結固定している弾性体Ｂは反力板１２ａに固定せず離間可能に当接させて圧縮力のみ伝達するようにしている。この理由は係留装置１０ａに引張力が作用した際にアンカー部材１３ａと孔明きストッパー１１ｂに過大な反力が生じるのを回避するためである。
【００４２】
図１０（ａ）は係留装置１０ａがフリー状態において引張力が作用した場合、すなわち基体３に対して浮体２が離れる方向に外力が働いた場合の状態を示すものである。この状態では弾性体Ｂは反力板１２ａに固定せず離間可能に当接させて圧縮力のみ伝達するようにしているため、係留装置１０ａはフリーに挙動する。
【００４３】
図１０（ｂ）は平常時の係留状態を示すもので、浮体２と基体３間に作用する係留時の圧縮力P1は弾性体Ａに導入した初期圧縮力Pi内であるため（P1＜Pi）、弾性体Ａには変位が生じないで弾性体Ｂのみにより大きなばね係数kbによって小さな変位で係留される。
【００４４】
図１０(ｃ)は暴風時の係留状態を示すもので、係留時の圧縮外力P2が弾性体Ａに導入した初期圧縮力Piを超えるため（Pi＜P2）、ロッド１３を介して伝達された係留力により弾性体Ａはストッパーから離れて変位する。この際、暴風時の外力は弾性体Ｂのばね係数kbによる変位と弾性体Ａのばね係数kaの変位によってエネルギーが吸収されて係留装置の反力を低減することができる。
【００４５】
以上の如く構成した係留装置１０ａによって、浮体２の係留力をばね係数の大きい弾性体Ｂをロッド１３を介して初期圧縮力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａに圧縮力として伝達し、平常時の係留は弾性体Ｂによって小さな変位で係留し、弾性体Ａの初期圧縮力を超えた際（暴風時のような大きな圧縮外力が作用した場合）にばね係数の小さな弾性体Ａを変位させるようにして異なったばね係数の弾性体で係留力に対抗するようにした非線形反力特性を備えた浮体係留装置が実現する。
【００４６】
図１１は第７実施形態であって、浮体２が基体３に対して引張力として作用する際の円筒方式の係留装置１０ｂである。
【００４７】
第７実施形態の円筒方式の係留装置１０ｂが、第６実施形態の円筒方式の係留装置（圧縮力が作用する場合）と異なる点は、弾性体Ａに初期張力を導入した状態でロッド付連結具１４と連結し、弾性体Ｂと引張力のみ伝達するように連結している点である。
以下、第７実施形態が第６実施形態と異なる点のみ説明し、第６実施形態と重複する箇所の説明は省略する。
【００４８】
第７実施形態の大径円筒１２には、大径円筒軸方向に離間可能なロッド付連結具１４と、反力板１２ａに一端を固定され他端が前記ロッド付連結具１４と連結した弾性体Ｂとが収納されている。
【００４９】
ここで、ロッド付連結具１４は、一端に弾性体Ａと連結される第１ロッド１５ａが設けられ、かつ他端に孔明きストッパー１５ｂを有するシリンダー部材１５と、弾性体Ｂと連結される第２ロッド１６とからなる。そして、シリンダー部材１５の孔明きストッパー１５ｂに第２ロッド１６を挿通配置している。尚、第２ロッド１６のシリンダー部材側端部には、引き抜け防止のためにアンカー部材１６ａが設けられている。
【００５０】
また、シリンダー部材の第１ロッド１５ａは、小径円筒１１の孔明きストッパー１１ｂの孔を通って、初期張力を導入された弾性体Ａと連結される。
【００５１】
すなわち、弾性体Ａに初期引張力を導入するため、弾性体Ａと弾性体Ｂを連結するロッド付連結具１４を大径円筒１２に収納し、小径円筒１１の孔明きストッパー１１ｂの孔に第１ロッド１５ａを通して、ロッド付連結具１４と弾性体Ａとを連結している。
【００５２】
また、係留外力（引張力）のみを伝達する手段として弾性体Ｂと反力板１２ａと連結し、シリンダー部材側の第１ロッド１５ａとは別に、連結具（シリンダー部材１５）から引張力のみ伝達する第２ロッド１６を設け、弾性体Ｂと第２ロッド１６とを連結している。
これにより、大径円筒軸方向に離間可能にロッド付連結具１４が構成され、ロッド付連結具１４が浮体２からの圧縮力を負担する一方で、弾性体Ａ、弾性体Ｂは引張力のみ負担するようになっている。
【００５３】
図１１（ａ）は係留装置１０ｂがフリー状態において圧縮力が作用した場合、すなわち基体３に対して浮体２が接近する方向に外力が働いた場合の状態を示すものである。この状態では反力板１２ａに固定された弾性体Ｂを、引張力のみ伝達する第２ロッド１６で離間可能に連結具と取付けて引張力のみ伝達するようにしているため、係留装置１０ｂはフリーに挙動する。
【００５４】
図１１（ｂ）は、この実施形態における平常時の係留状態を示すもので、浮体２と基体３間に作用する係留時の引張力P3は弾性体Ａに導入した初期引張力Pi内であるため（P3＜Pi）、弾性体Ａには変位が生じないで弾性体Ｂのみにより大きなばね係数kbによって小さな変位で係留される。
【００５５】
図１１（ｃ）は暴風時の係留状態を示すもので、係留時の引張外力P4が弾性体Ａに導入した初期引張力Piを超えるため（Pi＜P4）、ロッドを介して伝達された係留力により弾性体Ａは孔明きストッパー１１ｂ側に伸長変位する。この際、暴風時の外力は弾性体Ｂのばね係数kbによる変位と弾性体Ａのばね係数kaの変位によってエネルギーが吸収されて係留装置１０ｂの反力を低減することができる。
【００５６】
図１２は本発明に係る係留装置１０を海底４に設置された基体３と浮体２間を連結する係留装置１０両端の反力板１１ａ，１２ａに、ヒンジ結合部材１７を設けピン結合によって連結した側面図である。ピン結合することにより潮位差によって浮体２が上下移動しても係留装置１０を自由に追随させることができる。
【００５７】
なお、第６、第７実施形態のように、係留装置両端の大径円筒の反力板と小径円筒の反力板に自在継手を設けると、潮位差によって浮体が上下移動する際、係留装置を上下自由に追随させるとともに浮体が係留装置と直交方向にずれる際にも無理な反力が生じることなく自由に追随させることが可能となる。
【００５８】
上記第６、第７実施形態の圧縮力係留と引張力係留として作用する円筒方式の係留装置を並べて配置すれば、浮体の片側に設置した基体で係留することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、海底に設置された基体に固定した支持体に、ストッパーにより変位した状態を維持することで初期反力を導入したばね係数の小さい弾性体Ａの一端を固定し、他端に前記弾性体Ａの初期反力を超えた外力で可動するようにしたばね係数の大きい弾性体Ｂを連結し、該弾性体Ｂに浮体から突設した係留材を上下移動可能に当接させた非線形反力特性を備えた浮体係留装置としているため、平常時の小さな外力に対してはばね係数の大きな弾性体Ｂによって浮体変位量を抑えて係留し、ストッパーの反力を超える大きな暴風時外力に対してはばね係数の小さな弾性体Ａを作動させて浮体変位を許容してエネルギーを吸収して大きな作用外力を減じることにより設計外力を低減できるため経済的な係留装置を提供する効果を奏する。
また、浮体の係留材は上下移動可能に係留装置に当接させているため浮体の潮位変動に追随して係留できる。
【００６０】
さらに、係留装置を円筒方式としたものは係留装置をコンパクトにでき、基体および浮体との取付け部に自在継手を用いれば潮位変動に追随することができるとともに係留直交方向のずれにも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であって、１方向の水平変位を規制する係留装置を浮体の左右側に設置した基体上に設けた側面図である。
【図２】第１実施形態で係留装置が（ａ）静止時、（ｂ）平常時の外力を受けた際、（ｃ）暴風時の外力を受けた際、における弾性体Ａ、弾性体Ｂの動きを表した図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第５実施形態を示す側面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】第５実施形態の係留装置を用いて浮体を一方の側に設置した基体によって係留した場合の側面図である。
【図９】図８の平面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態を示す図であり、円筒方式の圧縮係留装置が、（ａ）フリー時、（ｂ）平常時の外力を受けた際、（ｃ）暴風時の外力を受けた際、における弾性体Ａ，弾性体Ｂの動きを表した図である。
【図１１】本発明の第７実施形態を示す図であり、円筒方式の引張係留装置が、（ａ）フリー時、（ｂ）平常時の外力を受けた際、（ｃ）暴風時の外力を受けた際、における弾性体Ａ，弾性体Ｂの動きを表した図である。
【図１２】上記円筒方式の係留装置を基体と浮体間にピン結合により設置した側面図である。
【図１３】ばね係数の異なる係留装置の変形と反力の関係を本発明と比較例を合わせて示した図である。
【符号の説明】
１    係留装置
２    浮体
２ａ  係留材
３    基体
４    海底
４ａ  海水面
５    支持体
６    支持部材
７    ストッパー
８    ローラー支承
９    支持部材取付ピン
１０，１０ａ，１０ｂ  係留装置
１１    小径円筒
１１ａ  反力板
１１ｂ  孔明きストッパー
１２    大径円筒
１２ａ  反力板
１３    ロッド
１３ａ  アンカー部材
１４    ロッド付連結具
１５    シリンダー部材
１５ａ  第１ロッド
１５ｂ  孔明きストッパー
１６    第２ロッド
１６ａ  アンカー部材
１７    ヒンジ結合部材
Ａ，Ａ１，Ａ２  弾性体
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２  弾性体
【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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【図１３】
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