(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１要素浮体と、
前記第１要素浮体に連鎖する第２要素浮体と、
前記第１要素浮体を前記第２要素浮体に連結する複数次元回転継ぎ手と、
該複数次元継ぎ手と離れて前記第１要素浮体と前記第２要素浮体の端部に配設され、前記第１要素浮体と前記第２要素浮体の相対的回転位置を基準位置に復帰させる復元力を生成するばね定数可変ばねとを含む複合浮体システムにおいて、
前記ばね定数可変ばねは、暴風時には前記第１要素浮体と前記第２要素浮体との間の復元力が小さく、通常時には前記第１要素浮体と前記第２要素浮体との間の復元力が大きくなるように設定されていることを特徴とする
複合浮体システム。
【請求項２】
前記ばね定数可変ばねの復元力はばね力によって発生するものであり、前記ばね力のばね定数は、前記暴風時と通常時に応じて、前記暴風時には初期的に小さくなるように、前記通常時には初期的に大きくなるように設定されていることを特徴とする
請求項１の複合浮体システム。
【請求項３】
前記複数次元は２次元である請求項１〜２から選択される１請求項の複合浮体システム。
【請求項４】
前記複数次元は３次元である請求項１〜２から選択される１請求項の複合浮体システム。
【請求項５】
２浮体要素間を多次元回転自在に連結することと、前記２浮体要素間の多次元回転位置を基準回転位置に復元させる復元力を、ばね定数可変ばねによって前記２浮体要素間に内力として暴風時には小さく、通常時には大きく与えることとを含む浮体要素間の連結方法。
【請求項６】
第１要素浮体と、
前記第１要素浮体に連鎖する第２要素浮体と、
前記第１要素浮体を前記第２要素浮体に連結する連結機構とを含み、
前記連結機構は、
前記第１要素浮体と前記第２要素浮体の複数次元回転継ぎ手と、
前記第１要素浮体と前記第２要素浮体の相対的回転位置を基準に復帰させる復元力を生成する復元機構とを備え、
前記復元機構は、それぞれが前記第１要素浮体と前記第２要素浮体とを連結する、第１引張機構と第２引張機構とを備え、
前記第１引張機構及び前記第２引張機構は、前記複数次元回転継ぎ手を水平方向で挟む様に設けられ、
前記第１引張機構及び前記第２引張機構のそれぞれは、
前記第１要素浮体側に設けられたシリンダーと、
前記シリンダーに常態的に引張力を受けて支持され、前記第２要素浮体側に延びる屈折自在連結ロッドと、
前記第２要素浮体側に設けられ、かつ、屈折自在連結ロッドをガイドするロッド支持案内軸受と、
前記屈折自在連結ロッドの延び端に固定的に結合する鍔と、
前記鍔と前記ロッド支持案内軸受との間に介設されたばね定数可変ばねと、を備える複合浮体システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法に関し、特に、浮体要素を縦横に連結して浮遊構造物を建造海域で組み立てる複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海洋空間は、将来の国土綜合開発のために重要であることが認識され、浮遊構造物は将来の国土綜合開発の点で重要な役割を担う構造物として期待されている。そのような構造物は、沿岸域に建造される物流センター、沿岸域に建造されるレジャーセンター、洋上風力発電設備、海峡に渡される橋梁のように、多種多様であり、且つ、全体的に大型化し複雑化する。
【０００３】
このように全体的に大型化し複雑化する浮遊構造物は、単一構造体ではなく、小規模な浮体を複合的に連鎖させた複合連鎖システムであることが合理的である。
【０００４】
要素浮体が連鎖的に結合する複合浮体システムは、規模の順次的拡大と複雑構造化に対して比較的に容易に対処することができるだけでなく、長期的稼動期間中の社会的ニーズの変化に対して、その規模、構造、機能の点で即応することができる。損傷発生時に損傷部分の要素浮体のみが交換され得る複合浮体システムは、耐用性とメインテナンスの点でも有利である。連結部の配置と連結特性を適正に設定することにより、全体の動特性を適正化して、波浪応答を低減することが可能になる。多数の要素浮体は、多数の造船所で同時的に建造され、その工期は単一構造体を建造する工期よりも大幅に縮小され得る。
【０００５】
多面的に有利な点を有しているこのように要素浮体の連鎖構造を実現する基礎的技術は、要素浮体間の連結技術である。要素浮体間の連結方法として、図２２〜図２４に示されるように、３種類の連結技術が知られている。図２２に示される連結技術は、隣り合う要素浮体をボルトで剛結する固定式技術である。固定式技術では、ボルト結合に代えられて溶接結合が好適に用いられている。要素浮体間のモーメントを拘束しその結合部位に大きな荷重が発生する固定式技術は、極めて小型であり且つ極めて軽量である浮体の連結に限定されて適用される。図２３に示される連結技術は、隣り合う要素浮体をヒンジ式結合器で揺動自在に結合する平固定式技術である。要素浮体間のロールとヨーの回転運動を拘束しその結合部位に大きな荷重が発生する平固定式技術は、小型であり軽量である浮体の連結に限定されて適用されている。図２４に示される連結技術は、隣り合う要素浮体をチェーンで揺動自在に結合する自由式連鎖技術である。要素浮体間の接近方向の拘束力がなく、その反力特性の非対称性が強い結合部位に大きな衝撃荷重が発生する可能性が高い自由式連鎖技術は、小型であり軽量である浮体の連結に限定されて適用されている。
【０００６】
大型であり質量が大きい複合浮体システムの実現が求められている。その実現のために、要素浮体間連結の新しい技術の確立が求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、大型であり質量が大きい複合浮体システムを実現することができる複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法を提供することにある。本発明の他の課題は、その実現のために要素浮体間連結の技術を確立することができる複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【０００９】
本発明による複合浮体システムは、第１要素浮体（１−１）と、第１要素浮体（１−１）に連鎖する第２要素浮体（１−２）と、第１要素浮体（１−１）を第２要素浮体（１−２）に連結する連結機構とから構成されている。その連結機構は、第１要素浮体（１−１）と第２要素浮体（１−２）の複数次元回転継ぎ手（４）と、第１要素浮体（１−１）と第２要素浮体（１−２）の相対的回転位置を基準位置に復帰させる復元力を生成する復元機構（５−１，５−２）とから構成されている。
【００１０】
複数次元回転継ぎ手（４）は、点状連結であることが特に好ましい。２要素浮体は、衝撃的に接近することがなく、衝撃的的に離隔することがない。２要素浮体に波力のような外力が作用する場合に、２要素浮体に作用しようとする直線方向力は、複数次元回転継ぎ手（４）により２要素浮体間の回転力に変換され、大きい質量の浮体に大きいモーメントが発生し、巨大な直線方向力が２要素浮体間に作用することが有効に抑制される。
【００１１】
復元力はばね力として与えられることは、力の変化が緩やかになって好ましい。ばね力のばね定数は、２要素浮体間の相対的回転位置の相対的変位量の関数であり一定ではないことが重要である。ばね定数は、相対的変位量がより大きい領域でより大きく、相対的変位量がより小さい領域でより小さいことが好ましい。ばねは、引張スプリング又は圧縮スプリングであり、スプリングはコイルスプリングに限られない。
【００１２】
復元力（又は復原力）が引張力である場合、その引張力は第１要素浮体（１−１）と第２要素浮体（１−２）の間に張られる連結索（２３）の張力であり、その張力は連結索（２３）に吊されるウエイト（２４）の重力に基づいている。この場合の張力は、無際限に大きくなり得る。複数次元は２次元又は３次元である。
【００１３】
本発明による浮体要素間の連結方法は、２浮体要素間を多次元回転自在に連結すること、２浮体要素間の多次元回転位置を基準回転位置に復元させる復元力を２浮体要素間に内力として与えることとから構成されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による複合浮体システムの実施の形態は、陸に近接して沿岸域に設けられている。その複合浮体システム１０は、図１に示されるように、海上レジャーセンターのような海面浮遊体として建造され、正六角形柱面のような組合せ接合（例示：直さ接合、環状接合）のために好都合である多数の要素浮体１の集合であり、橋梁式道路２を介して陸地３に接続している。１つの要素浮体１の正六角形柱面の内の１つの柱面は、他の１つの要素浮体１の正六角形柱面の内の１つの柱面に概ね平行に対向している。正六角形柱面は、時間的に平均的には鉛直面である。要素浮体１の形状は、用途に応じて自由に設計される。
【００１５】
多数の要素浮体１は、２次元的に展開されて順次に連結され増設又は削減されることが可能である。１つの要素浮体１に対して６方向から６つの要素浮体１が連結されて穴がない平面が形成され得るが、環状に連結される６つの要素浮体１で囲まれる正六角形の中央領域に要素浮体１を存在させないことにより、穴開き平面を形成して美的景観を醸成することができる。波力、潮汐力、風力のような外力がなければ、多数の要素浮体１の上面の集合は１平面（１シート）を形成するが、そのような外力を受けて、多数の要素浮体１の上面の集合は複雑な凹凸状、波状の曲面を形成する。複雑な外力は、隣り合う２要素浮体間の連結部位に局所的荷重を発生させる恐れがある。そのような局所的荷重の発生を抑制するために、新しいコンセプトの連結技術が必要である。
【００１６】
図２は、そのような求められる連結技術を示している。図２は、多数の要素浮体１のうちの隣り合う２つの要素浮体１の連結部位を示している。隣り合う２つの要素浮体１として、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが示されている。連結機構は、１つの点状連結機構４と、対称引張機構５とから構成されている。対称引張機構５は、第１引張機構５−１と第２引張機構５−２とから構成されている。ここで、対称引張は、隣り合う２つの要素浮体が接近しあい離隔しあう方向の力が釣り合い平衡点に関して対称であることを意味するが、完全に対称であることを意味しない。
【００１７】
点状連結機構４は、第１要素浮体１−１に結合する第１連鎖体６−１と、第２要素浮体１−２に結合する第２連鎖体６−２と、第１連鎖体６−１の移動側部位と第２連鎖体６−２の移動側部位とを連鎖する複数次元回転連鎖継手７とから構成されている。複数次元回転連鎖継手７としては、ボールジョイントが好適に例示される。そのようなボールジョイントである複数次元回転連鎖継手７は、球体により形成され、その球体は第１連鎖体６−１に固定され第２連鎖体６−２に抱持されている。ボールジョイントが用いられ複数次元回転連鎖継手７は、３軸回転自在継ぎ手である。
【００１８】
その球体の中心を通り相対的基準位置にある第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に共通する１水平線が、Ｘ軸で示されている。球体の中心点は、機械的原点Ｏで示されている。機械的原点Ｏを通りＸ軸に直交する水平線は、Ｙ軸で示されている。機械的原点Ｏを通る鉛直線は、Ｚ軸として定義される。第１要素浮体１−１の中心線と第２要素浮体１−２の中心線がＸ軸に一致し、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間の中心線がＹ軸に一致するときの第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の相対的位置は、以下、相対的基準位置と言われる。
【００１９】
図２は、相対的基準位置の第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２を示している。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２は、機械的原点Ｏを中心として３次元回転が許容されているが、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、Ｙ軸方向の相対的運動とＺ軸方向の相対的運動がない限り、Ｘ軸方向の相対的運動はない。第１要素浮体１−１の第２要素浮体１−２に対する運動は、Ｘ軸まわりの回転運動とＹ軸まわりの回転運動とＺ軸まわりの回転運動の３つの回転運動のみが許容されている。
【００２０】
相対的基準位置にある第１引張機構５−１は、第２引張機構５−２に対してＸ軸を含む鉛直面に関して幾何学的に、且つ、力学的に、鏡面対称に配置されている。第１引張機構５−１は、第２引張機構５−２に全く同じである。第１引張機構５−１は、流体圧式引張シリンダ８と、圧縮ばね機構９と、屈折自在連結ロッド１１とから構成されている。屈折自在連結ロッド１１は、チェーン、ワイヤーに置換され得る。流体圧式引張シリンダ８は、第１要素浮体１−１の側に配置されている。圧縮ばね機構９は、第２要素浮体１−２の側に配置されている。
【００２１】
流体圧式引張シリンダ８は、図３に示されるように、軸受１２に支持され、Ｙ軸に平行である水平線のまわりに回転することができる。屈折自在連結ロッド１１の屈折自在部位１３，１４は、２ヶ所に設けられている。２ヶ所の屈折自在部位１３，１４は、それぞれに、３次元自在継手を形成し、そのような継手として球面継手又はボールジョイントが好適に例示される。流体圧式引張シリンダ８は、第２要素浮体１−２から第１要素浮体１−１に向く方向に屈折自在連結ロッド１１を常態的に引張する油圧供給機構を有している。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、流体圧式引張シリンダ８の引張力により互いに常態的に引き合う引張力を受けている。
【００２２】
圧縮ばね機構９は、ロッド支持案内軸受１５と、ストッパ１６とから構成されている。屈折自在連結ロッド１１は、ロッド支持案内軸受１５を貫通して延び、その延び端に固定的に結合する鍔１７を有している。ストッパ１６は、鍔１７が対向するロッド支持案内軸受１５の対向面の側でロッド支持案内軸受１５に固定されている。圧縮ばね機構９は、更に、ばね定数可変ばね（フェンダー）１８を有している。ばね定数可変ばね１８は、ロッド支持案内軸受１５と鍔１７の間に介設されている。
【００２３】
図４は、ばね定数可変ばね１８のばね特性を示している。図４の横軸はばね定数可変ばね１８の圧縮変位（フェンダー変位）を示し、その縦軸はばね定数可変ばね１８の圧縮反力（フェンダー反力）を示している。ばね定数可変ばね１８がコイルスプリングであれば、ばね定数は一定であるが、フェンダーが用いられているばね定数可変ばね１８は、圧縮反力と圧縮変位との関係が線形でなく非線形である物性を有している。変位領域Ａと変位領域Ｂとでは、それぞれに、圧縮反力と圧縮変位との関係が近似的に線形であるが、変位領域Ａと変位領域Ｂの全領域では、その関係は非線形である。変位量が小さい変位領域Ａではそのばね定数が小さく、変位量が大きい変位領域Ｂではそのばね定数が大きい。
【００２４】
図５は、実施の既述の形態の力学的解析を示している。ばね定数可変ばね１８は、これに力学的に均等であるコイルスプリング１８’で示されている。但し、コイルスプリング１８’は、伸び量が大きくなればそのばね定数が、図４に示されるように変化する。変位領域ごとには、そのバネ定数は一定であるとして解析される。暴風力のような外力を受けて海象が荒れているときは、鍔１７をロッド支持案内軸受１５からより遠くに離隔させられて、ばね定数可変ばね１８のばね定数が初期的に小さく設定される。
【００２５】
暴風時には、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の引張力は小さくなって、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の相対的回転運動の回転量が大きく許容される。海面が穏やかである通常時には、鍔１７をロッド支持案内軸受１５により接近させられて、ばね定数可変ばね１８のばね定数が初期的に大きく設定される。通常時には、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の引張力は大きくなって、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間の相対的回転運動の回転量が小さく制限される。
【００２６】
図５に示されるように、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが水平面上で、機械的原点Ｏのまわりに相対的にａ方向に回転すれば、第１コイルスプリング１８’−１は伸び、第２コイルスプリング１８’−２は縮む。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、常態的に機械的原点Ｏで突き合っていて、第１要素浮体１−１が急激に且つ衝撃的に第２要素浮体１−２に突き当たることはなく、第２要素浮体１−２が急激に且つ衝撃的に第２要素浮体１−２に突き当たることはない。ａ方向の相対的回転により、第１要素浮体１−１のコーナーＣ１−１と第２要素浮体１−２のコーナーＣ２−１とは離隔するが、第１コイルスプリング１８’−１の引張力が増大する。
【００２７】
このように非線形に増大する引張力により、第１要素浮体１−１のコーナーＣ１−１と第２要素浮体１−２のコーナーＣ２−１とは、互いに接近しあう方向であるｂ方向の回転力をより強く受け、第１要素浮体１−１のコーナーＣ１−２と第２要素浮体１−２のコーナーＣ２−２とは、互いに接近しあう方向であるｂ方向の回転力をより弱く受ける。その結果、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、ともにｂ方向の回転モーメントを受けて、基準位置に復元し始める。このような回転運動の間、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２のＸ軸上での相対的変位は微小である。
【００２８】
第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間の相対運動は水平面上の回転運動のみであり、第１要素浮体１−１が第２要素浮体１−２に対して衝撃的に接近する運動は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向のいずれの方向にも存在しない。従って、機械的原点Ｏ、又は、第１連鎖体６−１の付け根、第２連鎖体６−２の付け根に巨大な荷重が局所的に発生することが抑止されている。
【００２９】
回転力を受けて回転する第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、その回転を阻止する方向に常態的に第１コイルスプリング１８’−１と第２コイルスプリング１８’−２の引張力が滑らかに変化し、ばね力が全くなくなって第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２が急激に接近しあい、又は、急激に離隔しあって、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが衝撃的に激突し、又は、衝撃的に離反することがない。
【００３０】
衝撃的に激突し、又は、衝撃的に離反するというばね特性の非対称性が発現することがなく、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは常態的にばね力を滑らかに受けるというばね特性の対称性が、ほぼ厳密に維持されていて、非線形現象の発生はほとんどない。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、モーメントに対してフリーであるから、機械的原点Ｏに作用する連結荷重は、有効に低く抑制されている。
【００３１】
図６は、鉛直面上の相対的回転運動を示している。波による水面の上昇下降運動に従って、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の対向部位には、浮力によるヒーブ運動が派生する。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、機械的原点Ｏで連結され、Ｘ軸方向の相対的変位は極めて小さく抑止されている。鉛直面上の相対的回転運動の場合にも、第１コイルスプリング１８’−１，２のばね特性の対称性は維持されている。連結荷重が低く抑制されている点は、既述の通りである。
【００３２】
２要素浮体間の運動モードは、Ｓｕｒｇｅ、Ｓｗａｙ、Ｈｅａｖｅ、Ｔｏｌｌ、Ｐｉｔｃｈ、Ｙａｗの６つがある。２要素浮体間の６つの相対的運動モードの全てで、ばね特性の対称性はほぼ厳密に維持されている。
【００３３】
図７は、ばね定数と要素浮体間連結力との関係、及び、ばね定数と要素浮体間変位との関係を示している。ばね定数が大きくなれば、同じ変位で、要素浮体間連結力が大きくなり、ばね定数が大きくなれば、同じ連結力で、要素浮体間変位が小さくなる。ばね定数の設定は自由に変更され得るから、利用面のユーザー要求と海象の変化に対応して拘束条件が適正に変更され得る。浮体システムとしては、レジャーセンターに限られず、救急医療センター、食料補充センター、物流センター、橋梁が好適に例示される。
【００３４】
図８は、本発明による複合浮体システムの実施の他の形態を示している。点状連結機構４は、既述の点状連結機構４に全く同じである。第１引張機構５−１は、第２引張機構５−２に全く同じであり、鏡面対称に配置されている点も既述の第１引張機構５−１と第２引張機構５−２に同じである。第１引張機構５−１は、第１ウインチ２１−１と、第１ガイドローラ２２−１と、第２ガイドローラ２２−２と、第２ウインチ２１−２と、連結索２３と、ウエイト２４から構成されている。
【００３５】
第１ウインチ２１−１と第１ガイドローラ２２−１とは第１要素浮体１−１の側に配置され、第２ガイドローラ２２−２と第２ウインチ２１−２とは第２要素浮体１−２の側に配置されている。連結索２３の一端は第１ウインチ２１−１の巻胴に固着され、連結索２３の他端は第２ウインチ２１−２の巻胴に固着されている。連結索２３は、第１ガイドローラ２２−１と第２ガイドローラ２２−２とにより回転自在に支持されて、図９に示されるように、第１ガイドローラ２２−１と第２ガイドローラ２２−２との間でウエイト２４を吊している。
【００３６】
連結索２３には、ウエイト２４の質量と比重とに対応する大きさの張力が発生する。両側の張力Ｔは、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の間で引張力である。ウエイト２４に働く重力がＷで表され、ウエイト２４と鉛直線との間の角度が図９に示されるように表されれば、次式の関係がある。
２Ｔ＝Ｗ／ｃｏｓθ
【００３７】
第１ウインチ２１−１と第２ガイドローラ２２−２とは、回転的に固定されている。対向する第１ガイドローラ２２−１と第２ガイドローラ２２−２とが離隔すれば、角度θが小さくなり張力Ｔは大きくなる。θが極端に大きくなれば（９０゜に近づけば）、張力Ｔは極端に大きくなる。従って、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とがａ方向に回転する外力を受けてａ方向に大きく回転すれば、ｂ方向に回転させる復元力が急激に増大する。張力の初期設定は、ウインチ２１による連結索２３の巻き取りと繰り出しとによって任意に変更され得る。
【００３８】
図１０は、点状連結機構４の実施の他の形態を示している。実施の本形態は、２次元回転連鎖継手７’として構成されている。２次元回転連鎖継手７’は、Ｙ軸まわりの回転とＺ軸まわりの回転を許容する。第１要素浮体１−１に固着される第１連鎖体６−１は、第１固定側端部３１−１と、第１中央部３２−１と、第１連結側端部３３−１とから構成されている。第２要素浮体１−２に固着される第２連鎖体６−２は、第２固定側端部３１−２と、第２中央部３２−２と、第２連結側端部３３−２とから構成されている。
【００３９】
第１固定側端部３１−１は、Ｙ軸方向に対向する第１対向テーパ面３４−１を有している。第１中央部３２−１は、両側に第１対向鉛直面３５−１を形成している。第１連結側端部３３−１は、二股状部として形成されている。第２固定側端部３１−２は、Ｙ軸方向に対向する第２対向テーパ面３４−２を有している。第２中央部３２−２は、両側に第２対向鉛直面３５−２を形成している。第２連結側端部３３−２は、二股状部に入り込む挿入部として形成されている。
【００４０】
第１連結側端部３３−１に、Ｙ軸方向ピン３６が差し込まれている。第２連結側端部３３−２は、Ｙ軸方向ピン３６に結合している。Ｙ軸方向ピン３６に、Ｚ軸方向ピン３７が結合している。第２連結側端部３３−２は、Ｚ軸方向ピン３７に差し込まれ、Ｚ軸方向ピン３７を回転軸として回転することができる。Ｚ軸方向ピン３７は、Ｙ軸方向ピン３６と同体に第１連結側端部３３−１に対して回転することができる。
【００４１】
第１要素浮体１−１に、第１対向テーパ面３４−１に対応する第１嵌合用対向テーパ面３８−１が凹面として形成されている。第１要素浮体１−１に、第１対向鉛直面３５−１に対応する第１嵌合用対向鉛直面３９−１が形成されている。第２要素浮体１−２に、第２対向テーパ面３４−２に対応する第２嵌合用対向テーパ面３８−２が凹面として形成されている。第２要素浮体１−２に、第２対向鉛直面３５−２に対応する第２嵌合用対向鉛直面３９−２が形成されている。
【００４２】
第１対向テーパ面３４−１が第１嵌合用対向テーパ面３８−１に近接し又は密着し、第１対向鉛直面３５−１が第１嵌合用対向鉛直面３９−１に近接し又は密着し、第２対向鉛直面３５−２が第２嵌合用対向鉛直面３９−２に近接し又は密着し、第２対向テーパ面３４−２が第２嵌合用対向テーパ面３８−２に近接し又は密着するように、第１連鎖体６−１が第１要素浮体１−１の第１凹部に嵌め込まれ、第２連鎖体６−２が第２要素浮体１−２の第２凹部に嵌め込まれる。その第１凹部には、第１底面４１−１が形成されている。その第２凹部には、第２底面４１−２が形成されている。
【００４３】
第１嵌合用対向テーパ面３８−１と第２嵌合用対向テーパ面３８−２と第１底面４１−１と第２底面４１−２には、それらの第１凹部と第２凹部に突き出るように多数のジャッキボルト４２が配置されている。多数のジャッキボルト４２の突出量が調整されて、点状連結機構４の第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に対する位置関係が調整される。第１凹部と第２凹部の上方から固定用治具を嵌め込まれ、点状連結機構４が第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２に強固に固定される。
【００４４】
点状連結機構４は、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２を点状的に連結し、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とをＸ軸方向には実質的に拘束するが、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２との間のＹ軸まわりの回転とＺ軸まわりの回転を許容している。第１要素浮体１−１に対するＸ軸まわりの回転を第１固定側端部３１−１に許容し、第２要素浮体１−２に対するＸ軸まわりの回転を第２固定側端部３１−２に許容すれば、２次元回転連鎖継ぎ手４を３次元回転連鎖継ぎ手に改変することができる。
【００４５】
図１１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示し、特に、実施の図２の形態の改良を示している。第１引張機構５−１と第２引張機構５−２とが用いられる点で実施の図２の形態に変更はない。流体圧式引張シリンダ８は省略され、第１要素浮体１−１の側に固定部材５１が配置されている。第２要素浮体１−２の側に、ロッド支持案内軸受１５が配置されている。点状連結機構４は、不変更に構成されている。屈折自在部位１３と屈折自在部位１４が介設されている屈折自在連結ロッド１１の第２要素浮体１−２の側の端部に鍔１７が結合している。実施の本形態の構成部材は、図１２に示されるように、海面上より高く、要素浮体１−１，２の上面より低い位置に配置されている。
【００４６】
ロッド支持案内軸受１５と鍔１７の間に、ばね定数可変ばね１８に代えられて、コイルスプリング５２又は強いばね定数のフェンダー、又は、それらの複合が介設されている。実施の本形態では、弱いばね特性と強いばね特性を自由に発現させることができる。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが相対的に基準位置にあるときは、コイルスプリング５２の有効長さは自然長に設定され、強いばね特性を発現させるために、初期引張力を与える必要がなく、連結力をより弱く抑えることができる。
【００４７】
図１３は、実施の図１１の形態のうち強いばね特性を発現するためのより具体的である構成を示している。ロッド支持案内軸受１５と鍔１７との間に、ストッパリング５３が介設されている。ストッパリング５３の一方の端面は、鍔１７に突き当たっている。ロッド支持案内軸受１５とストッパリング５３との間に、リング状フェンダー５４が介設されている。ストッパリング５３の他方の端面は、ロッド支持案内軸受１５に突き当たっている。
【００４８】
強いばね特性のフェンダー５３とコイルスプリング５２との組合せにより、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とが離隔し始める初期状態で、強いばね特性が発現する。着脱自在であるストッパリング５３の長さの変更により、その初期状態のばね特性の強さを可変化することができる。
【００４９】
図１４に示される実施の形態では、実施の図１２の形態の着脱式ストッパリング５３に代えられて、伸縮自在であるストッパリング５３が用いられている。ストッパリング５３にねじ５５が通されている。ねじ５５の手元端に、ハンドル５６が一体に結合している。ねじ５５の作用端面とロッド支持案内軸受１５との間に、フェンダー５４が介設されている。実施の本形態は、強いばね特性を発現させることができる点で、実施の図１３の形態に同じであるが、その強さを可変することができる。
【００５０】
図１５は、実施の図１３の形態のばね特性が実施の図１１の形態のばね特性より強いことを示している。
【００５１】
図１６は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示している。第１要素浮体１−１の側に基準面対称に、第１巻胴５７が配置されている。第２要素浮体１−２の側に基準面対称に、第２巻胴５８が配置されている。第２巻胴５８に巻き付いているチェーンのような引張索５９の一端は、図１７（ａ）に示されるように、第１要素浮体１−１の下端部位に固着している。引張索５９は、第２要素浮体１−２の側の上端部位に配置されている案内ローラ６０により案内される。第１巻胴５７に巻き付いているチェーンのような引張索６１の一端は、図１７（ｂ）に示されるように、第２要素浮体１−２の下端部位に固着している。引張索６１は、第１要素浮体１−１の側の上端部位に配置されている案内ローラ６２により案内される。
【００５２】
引張索５９と引張索６１は、図１７（ａ），（ｂ）に示されるように、鉛直面投影で互いにたすき掛け状に交叉している。このように引張索５９と引張索６１をたすき掛け状に配置することにより、第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２の上下方向の相対的運動の復元力が有効に発生する。図１８は、このようなたすき掛けによるチェーン反力のばね特性を示し、ばね特性は、緊張時に強く弛緩時に弱い。
【００５３】
図１９は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示している。基準面対称に引張機構（例示：図２の第１引張機構５−１と第２引張機構５−２）が与えられている点は、既述の実施の全形態に同じである。実施の本形態では、実施の図２の形態の点状連結機構４が改良されている。複数次元回転連鎖継手７を介して連結している第１連鎖体６−１と第２連鎖体６−２のうちの一方の第１連鎖体６−１は、その内側端部の両側に基準面対称に、複数の車輪６３が転動自在に配置されている。
【００５４】
車輪６３は、第１要素浮体１−１の連結側端面の側に形成されている凹面６４の上で転動する。転動に代えられる摺動は、可能である。車輪６３は、図１９と図２０に示されるように、基準面に対して定義される鉛直線上に案内されて上下方向に転動することができる。第１要素浮体１−１と第２要素浮体１−２とは、一般に、上下方向の連結力が大きく発現する。第１連鎖体６−１は上下方向に第１要素浮体１−１に対して移動可能であることにより、上下方向のその連結力を弱く緩和することができる。
【００５５】
図２１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示している。実施の本形態では、実施の図１０の形態の２次元回転連鎖継手７’に代えられて、３次元回転連鎖継手７”が用いられている。Ｙ軸方向ピン３６には、球体７１が固定されている。第２連結側端部３３−２は、半割り状に部分的に分割され、その分割部分の内部に球面が形成されている。球体７１は、その球面に接して摺動的に且つ円滑に回転することができる。その回転は、３軸回転である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明による複合浮体システム、及び、浮体要素間の連結方法は、隣り合う２要素浮体間の回転を許容するが正面対向方向の変位を最小限化していてその方向の作用力が対称化され、正面方向力は回転力に変換され、その変換力はばね的反作用力により復元力になって、隣り合う２要素浮体間を基準位置に滑らかに復元させるので、局所的応力が要素浮体又は要素浮体間の連結部位に瞬間的に発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による複合浮体システムの適用対象を示す斜軸投影図である。
【図２】図２は、本発明による複合浮体システムの実施の形態を示す平面図である。
【図３】図３は、図１の正面図である。
【図４】図４は、バネ特性を示すグラフである。
【図５】図５は、力学解析を示す平面図である。
【図６】図６は、図５の正面図である。
【図７】図７は、ばね定数と連結力の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明による複合浮体システムの実施の他の形態を示す平面図である。
【図９】図９は、図８の正面図である。
【図１０】図１０は、他の連結部位を示す斜軸投影図である。
【図１１】図１１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１の正面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１４】図１４は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１５】図１５は、他のばね特性を示すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は、図１６の２位置の正面断面図である。
【図１８】図１８は、更に他のばね特性を示すグラフである。
【図１９】図１９は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図２０】図２０は、図１９の正面断面図である。
【図２１】図２１は、本発明による複合浮体システムの実施の更に他の形態を示す平面図である。
【図２２】図２２は、公知の連結装置を示す正面図である。
【図２３】図２３は、公知の他の連結装置を示す正面図である。
【図２４】図２４は、公知の更に他の連結装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１−１…第１要素浮体
１−２…第２要素浮体
５−１，５−２…復元機構
４…複数次元回転継ぎ手
２３…連結索
２４…ウエイト
【図１】
0004195559.tif 000002
【図２】
0004195559.tif 000003
【図３】
0004195559.tif 000004
【図４】
0004195559.tif 000005
【図５】
0004195559.tif 000006
【図６】
0004195559.tif 000007
【図７】
0004195559.tif 000008
【図８】
0004195559.tif 000009
【図９】
0004195559.tif 000010
【図１０】
0004195559.tif 000011
【図１１】
0004195559.tif 000012
【図１２】
0004195559.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004195559.tif 000016
【図１６】
0004195559.tif 000017
【図１７】
0004195559.tif 000018
【図１８】
0004195559.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0004195559.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0004195559.tif 000023
【図２３】
0004195559.tif 000024
【図２４】
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