(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱形浮体固有のモーメントレバーｌ（Ｋ）が
ｌ（Ｋ）＝ｋ2ｌ20−（１＋ｋ2）ｌwo
であり、ここで、
ｋ2は、左右揺れ付加質量と浮体質量との比である左右揺れ付加質量係数、
ｌ20は、左右揺れと横揺れとの連成の付加質量と左右揺れ付加質量との比である流体力レバー（喫水線を通る原点Ｏまわりの値）、
ｌw0は、横揺れ波強制モーメントと左右揺れ波強制力との比である波強制レバー（喫水線を通る原点Ｏまわりの値）、
であり、前記モーメントレバーｌ（Ｋ）と箱形浮体の重心高さとが略等しくなるように箱形浮体の重心位置を設定したことを特徴とする横揺れ低減浮体構造物。
【請求項２】
箱形浮体の重心高さを箱形浮体固有のモーメントレバーと略等しくするために、箱形浮体上に架台を設け、架台上に重量物を配置したことを特徴とする請求項１記載の横揺れ低減浮体構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横揺れ低減浮体構造物に関し、特に作業船のような海上で停船状態で稼働する箱形浮体の波浪中の横揺れを、各種の減揺装置や付加物を用いることなしに低減できるようにした横揺れ低減浮体構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船体の波浪中での横揺れを低減するために、近年、各種の新しい形式の能動型減揺装置の研究が多く行われ、それらの減揺装置の中にはすでに実用化された装置もある。能動型減揺装置は減揺効果の点からは、受動型減揺装置より明らかに優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし船体の横揺れを低減するための種々の能動型減揺装置は、一般に複雑、大型、大重量であり、しかも大きな設置スペースを必要とし、経済上、スペース上の点から一般的な採用は困難となっている。
【０００４】
このために、船体の要目や形状の工夫等によって減揺を行うようにした受動型減揺装置の研究が種々なされているが、箱形浮体の横揺れに対する効果的な受動型減揺装置は出現していない。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなしたもので、能動型減揺装置を備えることなしに、箱形浮体の横揺れが低減できるようにした横揺れ低減浮体構造物を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、箱形浮体固有のモーメントレバーｌ（Ｋ）が
ｌ（Ｋ）＝ｋ2ｌ20−（１＋ｋ2）ｌwo
であり、ここで、
ｋ2は、左右揺れ付加質量と浮体質量との比である左右揺れ付加質量係数、
ｌ20は、左右揺れと横揺れとの連成の付加質量と左右揺れ付加質量との比である流体力レバー（喫水線を通る原点Ｏまわりの値）、
ｌw0は、横揺れ波強制モーメントと左右揺れ波強制力との比である波強制レバー（喫水線を通る原点Ｏまわりの値）、
であり、前記モーメントレバーｌ（Ｋ）と箱形浮体の重心高さとが略等しくなるように箱形浮体の重心位置を設定したことを特徴とする横揺れ低減浮体構造物、に係るものである。
【０００７】
上記箱形浮体の重心高さを箱形浮体固有のモーメントレバーと略等しくするために、箱形浮体上に架台を設け、架台上に重量物を配置するようにしてもよい。
【０００８】
本発明によれば、箱形浮体に搭載する荷等の重量物の位置を選定して、箱形浮体の重心高さが箱形浮体固有のモーメントレバーに略等しくなるように、箱形浮体の重心位置を設定したことにより、特別な装置構成を要することなしに、箱形浮体の横揺れを著しく低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図を参照しつつ説明する。
【００１０】
図２は箱形浮体を後方から見た場合の形状の一例を示したものであり、図２の箱形浮体１は、幅Ｂ、喫水ｄを有しており、箱形浮体１の上には荷等の重量物２が載置されていて、一般的に箱形浮体１の重心Ｇは、喫水線を通る原点Ｏ付近、例えば原点Ｏより少し高いところに位置している。
【００１１】
このような箱形浮体１に横波が作用すると、箱形浮体１は重心Ｇの周りに回転するように横揺れ３を生じることになる。
【００１２】
本発明は、このように幅Ｂと喫水ｄの比が大きい（幅喫水比が大きい）箱形浮体１における横揺れ低減を目的として考察し、箱形浮体１の重心の位置を移動することによって、横揺れが低減できる技術を確立したものである。
【００１３】
これらの考察の理論的な基礎は、左右揺れとの連成影響を含む横揺れの１自由度運動方程式である。ここで、左右揺れとは、箱形浮体１が左右水平方向に移動する揺れであり、また横揺れとは、箱形浮体１が重心Ｇの周りを回転するように移動する揺れである。１自由運動方程式は簡明な形に表わされるため、横揺れ低減の見通しを立てる上で役立つ。
【００１４】
左右横揺れとの連成が考慮された横揺れの１自由度運動方程式は、横揺れと左右揺れとの連成運動方程式から、
【数１】
0004314678.tif 000002
と与えられる。ただし、Ｘ4は横揺れ振幅、Ｈj（j＝２，４）はKochin関数、Ｄj及びＤ24は流体力から決まる係数である。j＝２及び４は、それぞれ左右揺れ及び横揺れを意味する。
【００１５】
式(１）の右辺は左右揺れの影響を含む広義の横揺れ波強制モーメントであり、有効波傾斜係数γとの間に
【数２】
0004314678.tif 000003
の関係が成り立つ。
【００１６】
次に、左右揺れ付加質量と浮体質量との比である左右揺れ付加質量係数ｋ2、左右揺れと横揺れとの連成の付加質量と左右揺れ付加質量との比である流体力レバーｌ2（喫水線を通る原点Ｏまわりの値）、横揺れ波強制モーメントと左右揺れ波強制力との比である波強制レバーｌw（喫水線を通る原点Ｏまわりの値）を
【数３】
0004314678.tif 000004
と定義する。ｌ2及びｌwは箱形浮体１の重心Ｇから力の作用点までの距離を表わし、上方に向かって正とする。
【００１７】
また、ｌ20及びｌwoを原点Ｏに対して定義されたモーメントレバーとして
【数４】
ｌ（Ｋ）＝ｋ2ｌ20−（１＋ｋ2）ｌwo     ・・・（４）
とおき、また
【数５】
γs＝（ｉ／Ｋ▽）｛Ｈ2／（１＋ｋ2）｝ ・・・（５）
とすれば、式(２）は
【数６】
γ・ＧＭ＝γs｛ＯＧ−ｌ（Ｋ）｝      ・・・（６）
と書きかえられる。ただしＯＧは喫水線を通る原点Ｏから重心Ｇまでの距離であり、重心Ｇが原点Ｏの下方にあるときを正とする。
【００１８】
γsは単独左右揺れ振幅の近似値に相当し、またモーメントレバーｌ（Ｋ）は重心位置に無関係な量であって、どちらも箱形浮体１の形状と動揺周波数で決まる。
【００１９】
有効波傾斜係数を構成する成分γs及びｌ（Ｋ）を、箱形浮体１について計算により求めた。計算対象箱形浮体１は、Ｂ／ｄ＝２．５，５，７．５，１０，１２．５，２０の６種類である。計算には２次元領域分割法を用いており、流体力に対する３次元影響は考慮されていない。
【００２０】
γsの計算値を図３に示す。図３の横軸は無次元周波数Ｋ（Ｂ／２）（Ｋ＝ω2／ｇ）である。ここで、Ｋ＝ω2／ｇ、ω＝２π／Ｔであり、ωは周波数、Ｔは波周期である。
【００２１】
γsは、図３に示すように周波数の増加とともに単調に減少する。箱形浮体１の幅喫水比によるγsの変化は小さく、Ｂ／ｄが５以上の浅喫水箱形浮体では同程度の値とみなすことができる。
【００２２】
図４は、モーメントレバーｌ（Ｋ）と半幅Ｂ／２との比、即ちｌ（Ｋ）／（Ｂ／２）を示す。この値は幅喫水比によってかなり異なり、Ｂ／ｄが大きいほどその絶対値は大きくなる。一方、周波数に対する変化は比較的小さい。前述のとおり、ｌ（Ｋ）は重心位置に無関係であるから、箱形浮体１の幅喫水比が与えられれば、図４を用いて一義的に決めることができる。
【００２３】
箱形浮体１の波浪中動揺を低減させるための一つの方法は、箱形浮体１に作用する波強制力を減らすことである。連成運動方程式（１）について言うと、式（１）の右辺の値を小さくすることであり、式（２）から明らかなように、そのためにはγ・ＧＭを小さくすればよい。ところでγ・ＧＭは式（６）のように表わされるから、ある周波数で
【数７】
γs＝０                              ・・・（７）
もしくは
【数８】
ＯＧ＝ｌ（Ｋ）                       ・・・（８）
となるならばγ・ＧＭ＝０である。本発明ではこの考え方を用いて横揺れ低減を達成している。
【００２４】
まず、γs＝０とするためにはＨ2（Ｋ）＝０としなければならないが、これは理論的には左右揺れ波無し形状を選ぶと実現可能である。しかし幅喫水比の大きい箱形浮体では現実的な形状は得られないと推察される。
【００２５】
一方、後者の条件式（８）は重心高さＯＧの選び方で実現可能なものである。従来、波長が比較的長い領域では式（８）を成り立たせるのは難しいと言われているが、それは通常の船型を対象とした場合である。
【００２６】
浅喫水の箱形浮体１の場合、図４から、例えばＢ／ｄ＝１２．５でＫ（Ｂ／２）＝０．５〜１（λ／Ｂ＝６．２〜３．１）の範囲では、ＯＧを半幅の１．２〜１．５倍に選べばγ・ＧＭ＝０となり得る。そこで、既存の作業船に近い要目をもつ表１の箱形浮体を対象に、いまの考え方のもとに重心位置を選定してみる。
【００２７】
【表１】
Ｌ（ｍ）（船長）              ５２
Ｂ（ｍ）（船幅）              ２６
ｄ（ｍ）（喫水）                ２．１
ＫＧ（ｍ）（重心高さ）          ７．３
ＧＭ（ｍ）（メタセンタ高さ）  ２０．６
ｋxx（ｍ）（回転半径）          ７．５
Ｔφ（ｓ）（横揺れ固有周期）    ５．７
【００２８】
仮に、波周期７．２sに相当するＫ（Ｂ／２）＝１でγ・ＧＭ＝０となるように重心高さを選ぶと、図４から大略ＯＧ＝−１６．２ｍ（ＫＧ＝１８．３ｍ）となる。
【００２９】
従って、図１に示すように、箱形浮体１の上部に架台４を設け、該架台４上に荷等の重量物２を載置して、箱形浮体１の重心Ｇが１６．２ｍ（ＫＧ＝１８．３ｍ）の高さになるように設定すると、箱形浮体１の重心高さＯＧがモーメントレバーｌ（Ｋ）に一致した状態となる。
【００３０】
図５にこの状態に対する横揺れ振幅の計算値を破線で示す。図５ではＯＧ＝ｌ（Ｋ）とした効果が、当初設定した周期７．２sより短い波周期領域で顕著に現れ、この範囲で横揺れ振幅は非常に小さい。図５には比較のため、通常の重心高さＫＧ＝７．３ｍに対する横揺れ振幅の計算値を実線で示すが、今回のように重心Ｇがモーメントレバーｌ（Ｋ）に一致するように高くすると、従来に比べ短周期領域で横揺れ低減の著しいことが明らかである。
【００３１】
上記したように、箱形浮体１に荷等の重量物２を載置する際に、略ＯＧ＝ｌ（Ｋ）となるように重量物２の載置方法を工夫することによって、箱形浮体１の横揺れを著しく低減できることが明らかである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、箱形浮体に搭載する荷等の重量物の位置を選定して、箱形浮体の重心高さが箱形浮体固有のモーメントレバーに略等しくなるように、箱形浮体の重心位置を設定したことにより、特別な装置構成を要することなしに、箱形浮体の横揺れを著しく低減できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の横揺れ低減浮体構造物の形態の一例を示す背面図である。
【図２】一般的な箱形浮体の一例を示す背面図である。
【図３】無次元周波数Ｋ（Ｂ／２）と有効波傾斜係数を構成する成分γsとの関係を示す線図である。
【図４】モーメントレバーｌ（Ｋ）と半幅Ｂ／２との比を示す線図である。
【図５】箱形浮体の重心高さをモーメントレバーに一致させた状態のときの横揺れ振幅の計算値と通常の重心高さに対する横揺れ振幅の計算値を比較して示した線図である。
【符号の説明】
１  箱形浮体
２  重量物
４  架台
Ｇ  重心
ＯＧ  重心高さ
ｌ（Ｋ）  モーメントレバー
【図１】
0004314678.tif 000005
【図２】
0004314678.tif 000006
【図３】
0004314678.tif 000007
【図４】
0004314678.tif 000008
【図５】
0004314678.tif 000009