ISSN 1346-7328
国総研資料 第1085号
令 和 元 年 1 2 月

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of
National Institute for Land and Infrastructure Management

No. 1085

December 2019

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討

中村俊之・中村健・宮田正史・米山治男

Basic Study on Miniaturizing Head of Existing Large-Scale Bollard
to Improve Efficiency of Mooring Works

Toshiyuki NAKAMURA, Takeshi NAKAMURA, Masafumi MIYATA, Haruo YONEYAMA

国土交通省

国土技術政策総合研究所

National Institute for Land and Infrastructure Management
Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Japan

国土技術政策総合研究所資料
No. 1085

2019 年 12 月

(YSK-N-416)

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討

中村俊之 ＊ ・中村 健 ＊＊・宮田正史 ＊＊＊ ・米山治男 ＊＊＊＊

要旨

近年，我が国に寄港する船舶，特にクルーズ船の大型化に伴い，港湾工事共通仕様書に記載のない
大型係船曲柱（牽引力1500kN，2000kN）が各地の係留施設に設置されている．このような大型係船
曲柱は，その上部形状の寸法が大きすぎるため，船舶の係留索を係船曲柱に掛け外しする作業（繋離船作業）において，繋離船作業に従事する作業員への負荷が大きく，作業効率の低下を招いているとの意見がある．
そこで，本検討では，大型係船曲柱の上部形状の小型化を図ることを目的として，港研資料No.102に基づく大型係船曲柱の上部形状の設計思想と簡易設定手法の内容を整理するとともに，繋離船事業者に対する大型係船曲柱の利用状況に関するアンケート・ヒアリング調査等を実施し，各地で設置されている大型係船曲柱の小型化の事例についても調査した．
これらの調査結果を踏まえて，2000kN型の係船曲柱について船舶係留時の安全性（係留索が外れないこと）を確保しつつ，繋離船作業の作業効率の向上が期待できる上部形状の小型化案を提案した．
さらに，上部形状や材料規格を変更した 6 ケースの大型係船曲柱について試設計を行い，製造上の問
題点の有無について調査した．
その結果，牽引力2000kNの係船曲柱の上部形状については，従来形状よりも小型化することができ，繋離船作業の作業効率向上に配慮した形状に変更できることを確認した．

キーワード：係留施設，係船曲柱，牽引力，作業性，形状，小型化*港湾研究部 港湾技術担当係員**港湾研究部 港湾技術担当課長***港湾研究部 港湾施設研究室長****国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所

港湾空港技術研究所 海洋研究領域長〒239-0826 横須賀市長瀬3-1-1 国土交通省国土技術政策総合研究所
電話：046-844-5019 Fax：046-842-9265
e-mail：ysk.nil-pr@gxb.mlit.go.jpiTechnical Note of NILIM
No. 1085 December 2019
(YSK-N-416)

Basic Study on Miniaturizing Head of Existing Large-Scale Bollard
to Improve Efficiency of Mooring Works
Toshiyuki NAKAMURA＊
Takeshi NAKAMURA＊＊
Masafumi MIYATA＊＊＊
Haruo YONEYAMA＊＊＊＊

Synopsis
In recent years, large-scale bollards (tractive force: 1500 kN and 2000 kN), which are not described inJapan’s Standard Specifications for Port & Harbor Works, have been installed at quay walls becauseof enlarged ships, especially cruise ships calling in Japanese ports. The main opinion of mooring workers
is that the head of large-scale bollards is too large, making it difficult to perform mooring workand causing a reduction in work efficiency.
In this study, for the purpose of miniaturizing the head of the large-scale bollards, we firstorganized the design concept and simple design methods for the head of large-scale bollards based on
Technical Note of PHRI No.102. Then, we carried out a questionnaire survey and interviewed mooring
workers, and also surveyed the large-scale bollards installed in various ports.
Based on the results, we proposed a miniature head, which is thought to be able to improve
work efficiency in mooring work, while ensuring safety during mooring for the bollards witha tractive force of 2000kN. Furthermore, we prepared trial designs for 6 cases of large-scalebollards with changed head shapes and material standards, and conducted interviews with thebollard manufacturers to confirm their manufacturability.
As a result, we confirmed that the sizes of head of the bollards with a tractive force of 2000kN can be
more miniaturized more than the conventional shape considering improvement of mooring work
efficiency.

Key Words: mooring facility, bollard, tractive force, work efficiency, shape, miniaturization＊

Technical Staff, Port Engineering Team, Port and Harbor Department, NILIM
Chief, Port Engineering Team, Port and Harbor Department, NILIM＊＊＊
Head of Port Facilities Division, Port and Harbor Department, NILIM＊＊＊＊
Director, Coastal and Ocean Engineering Department, PARI＊＊

3-1-1 Nagase, Yokosuka, 239-0826 Japan
Phone：+81-468-44-5019 Fax：+81-468-42-9265

e-mail：ysk.nil-pr@gxb.mlit.go.jp

ii

目

1．序論

次

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

1.1

背景

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

1.2

検討目的と本稿の構成‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

1122．係船曲柱の上部形状の設計思想と簡易設定手法における課題 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 2‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

2

2.2 簡易設定手法の大型係船曲柱への適用に係る課題 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

3

2.1 係船曲柱の上部形状の設計思想と簡易設定手法

3. 大型係船曲柱の上部形状の小型化検討 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 43.1

繋離船事業者へのアンケート・ヒアリング調査‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 4

3.2

各地で設置されている2000kN型係船曲柱の事例‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 73.3

係船曲柱の寸法に係る設計思想に基づいた小型化の検討

3.4

作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化案の提案‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 8‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 9

4. 上部形状を小型化した大型係船曲柱の試設計及び製造実現性の確認 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 12‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

12

4.1

試設計の検討内容

4.2

上部構造の応力計算‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 13

4.3

製造実現性の確認‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 15

4.4

まとめ

‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 16

5．結論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 17
謝辞 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 17
参考文献 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 17
付録A 繋離船事業者へのアンケート調査結果 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 19
付録B 港研資料No.102の計算例に基づく応力計算の一例 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 43

iii

iv

国総研資料 No.1085

1. 序論

寸法等については，共通仕様書の規定がないため，係船柱メーカーが設計者と調整を図りながら，港研資料No.102で

1.1

背景

提案されている各部位の寸法を簡単に設定できる手法（簡近年，我が国に寄港する船舶の大型化に伴い，港湾工事

易設定手法）を適用し，設定したものが多い．本稿の中で共通仕様書に記載のない大型係船曲柱（設計牽引力1500kN，

詳細に説明するが，大型係船曲柱の上部形状が作業に支障

2000kN）が各地に設置されている．これら大型係船曲柱のするほど大きくなった理由は，繋離船作業の実態を踏まえ上部形状に関しては，船舶の係留索を係船柱に掛け外しす

ずに，既存の簡易設定手法をそのまま適用したことにある．

る作業（繋離船作業）の安全性と効率性の向上に向けた設

なお，この簡易設定手法を適用した大型係船曲柱を1500kN

備面の配慮事項を検討した国総研資料No.9571)に，問題点

市販型，2000kN市販型と呼び，共通仕様書に記載がある50として取り上げられている．具体的には，大型係船曲柱は～1000kNの係船曲柱については，標準型と呼ぶこととする．

写真-1.1のように，作業員の腰高以上の高さであり，かつ頭部の形状が大きいため繋離船作業が困難であるという意見が挙げられている．現状の係船曲柱の設計実務においては，係船曲柱の牽引力や形状寸等は一般的に以下のような手法で設定されている．
まず，係船曲柱の牽引力は港湾の施設の技術上の基準・同解説（平成30年）2)（以下，港湾基準（H30））により，
表-1.1のように，船舶の総トン数に応じてその標準値を設定することができる．次に，係船曲柱の各部位の標準寸法や材料規格等については，港湾工事共通仕様書3)（以下，共写真-1.1

2000kN型の大型係船曲柱1)表-1.1

船舶の牽引力の標準値2)通仕様書）に各牽引力に応じた標準値が表-1.2及び1.3のように示されており，これらの標準値を採用することができる．

船舶の総トン数（トン）
200 を超え500
500 を超え
1,000
1,000 を超え
2,000
2,000 を超え
3,000
3,000 を超え
5,000
5,000 を超え 10,000
10,000 を超え 20,000
20,000 を超え 50,000
50,000 を超え 100,000
100,000 を超え 120,000
120,000 を超え 150,000
150,000 を超え 170,000
170,000 を超え 200,000

現行の共通仕様書では，牽引力50～1000kNまでの係船曲柱における標準寸法・材料規格が記載されている．これらの標準寸法については，1970年発行の港研資料No.1024)の研究成果や1971年発行の港湾構造物標準設計（第1集）けい船柱の標準設計5)を基に規定されており，1976年発行の共通仕様書から同じ内容が記載されている．このため，牽引力50～1000kNの係船曲柱については，十分な適用実績を有していると言える．
一方，牽引力1500kN及び2000kNの大型係船曲柱の標準
表-1.2

曲柱の標準寸法と設計牽引力 3)

-1-

以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下

曲柱に作用する 直柱に作用する牽引力（kN） 牽引力（kN）
150
150
250
250
250
350
350
350
350
500
500
700
700
1,000
1,000
1,500
1,000
2,000
1,500
2,000
1,500
2,000
2,000
2,000
2,000
2,000

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

表-1.3

係船柱及び付属品の材料規格 3)

第
１
章

第
２
章

・大型係船曲柱（1500kN型，2000kN型）の現状
・繋離船作業者からの要望
・現行の係船曲柱の牽引力と形状の設定方法の整理
港研資料No.102に基づく
係船曲柱の寸法に係る設計思想の整理港研資料No.102に基づく
簡易設定手法の整理

簡易設定手法の準用に係る課題を把握

1.2

検討目的と本稿の構成
第３
章

本検討の最終的な目標は，大型係船曲柱（牽引力1500kN
及び2000kN）を対象とし，係船柱の基本的な機能である安繋離船作業へのアン 2000kN型係船曲ケート・ヒアリング 柱の設置事例の調査での要望把握 整理

設計思想に基
づいた小型化の検討

小型化案を5ケース設定

全性（複数の係留索が外れないこと，係船柱本体や基礎部

安全性・作業性等の観点から評価の構造安全性が確保されていること）を確保した上で，想定される繋離船作業をより円滑に行えるように上部形状の小型化を図ることにある．これにより，繋離船作業の作

第４章

業効率向上が見込まれる．
本稿では，この最終目標を達成するための基礎的検討と小型化案から3ケース抽出し,肉厚・材料規格を変更した
計6ケースを設定
上部構造の応力計算

係船柱メーカーに製造実現性の確認して，まずは係船曲柱の上部形状のみを対象とし，小型化案の提案を行うこととした．また，大型係船曲柱の底版や図-1.1

本検討のフローアンカーボルト等の下部構造については，係留施設の上部

2. 係船曲柱の上部形状の設計思想と簡易設定手法

工コンクリートとの付着効果等に関する十分な評価が必における課題要となるため，本検討の成果を踏まえ，今後検討を進めていく予定である．本検討のフローを図—1.1に示し，本稿の構成について以下に述べる．

2.1

第2章では，港研資料No.102に基づく係船曲柱の上部形

係船曲柱の上部形状の設計思想と簡易設定手法(1) 概要状の簡易設定手法の内容を整理し，この手法を大型係船曲共通仕様書に記載されている牽引力1000kN以下の係船柱（1500kN及び2000kN）の上部形状の設定にそのまま適用

曲柱の形状寸法や材料規格は，港研資料No.102の結論としした場合の課題を明確化する．第3章では，上部形状の小型て提案されている内容がそのまま採用されている．ここで化について提案する．具体的には，繋離船事業者へのアン

は，この資料に示されている係船曲柱の寸法に係る設計思

ケート・ヒアリング調査（3.1），全国の係留施設で繋離船

想と，それに基づき各部位の寸法を簡単に設定できる簡易事業者との協議等に基づき個別に上部形状の小型化を図

設定手法の内容について説明する．

った設置事例の調査（3.2），及び港研資料No.102に記載の係船曲柱の寸法に係る設計思想（簡易設定手法ではない）(2) 係船曲柱の寸法に係る設計思想に基づく小型化の検討（3.3）を実施する．これらの結果を

港研資料No.102に基づく係船曲柱の各部位の寸法に係踏まえて，係留時の安全性を確保しつつ，繋離船作業の作る設計思想を，以下に示す．なお，上部形状の各部位の記

業効率の向上が期待できる上部形状の小型化案を提案す

号は，図-2.1に示している．

る（3.4）．続いて第4章では，第3章の結果に基づき，上部
形状を小型化した代表3ケースを抽出し，さらに各代表ケa）胴径（D）

ースの材料規格を2種類とすることにより，合計6ケースの胴径については，港湾構造物設計基準6)において1500kN

大型係船曲柱の上部構造について試設計を行い、力学的なまでの牽引力に対する係船柱の胴径の標準値が定められ安全性の確認を実施する．また，試設計の結果を図面化し，ている．これを基に港研資料No.102では，過去の繋離船作

係船柱メーカー3社にヒアリング調査を行い，製造実現性

業において特段支障がなかったと判断し，牽引力1500kNまについて確認する．最後に， 第5章では，以上の検討によでは同じ値を用いており，さらに新たに牽引力2000kNの記って得られた結論と今後の方針を示す．

載を加え，牽引力と胴径（D）の関係を表-2.1のように示-2-

国総研資料 No.1085

している．なお，表-2.1では，牽引力のトン表記をkN表記

設定手法による各部位の寸法の設定事例を示す．
簡易設定手法に基づくと，胴高Hは直径0.2Dの係留索4本

L分（4本×0.2D）と余裕代5cmを見込み，H=0.8D＋5cmとな

H０R=0.3Dに改めている．

る．頭部長さLは，0.2Dの係留索が3本分（3本×0.2D）と頭部下部の先端の曲率半径R=0.3Dの和と設定されているたB

め，合計で0.9Dが必要となるが，余裕代0.1Dを見込み，
L=1.0Dとしている．頭部幅2Bは，頭部長さLと合わせてH

2B=Lとしている．また，頭部高さH0は，当時行われた現地調査結果を基にH0=0.8Dと定められている．

B

これらの寸法は，過去の実績の調査結果から，係留索が図-2.1

港研資料No.102の寸法設定の設計思想4)

人為的な作業以外で外れることがないように，安全性を考慮した寸法として決められたものである．

表-2.1

牽引力と胴径(D)の関係4)5)2.2

簡易設定手法の大型係船曲柱への適用に係る課題

簡易設定手法を大型係船曲柱に適用すると，例えば牽引力1500kNの場合，表-2.1より胴径Dは55cmとなり，係留索の径は，胴径Dの0.2倍から逆算すると110mmとなる．同じく牽引力2000kNの場合，係留索の径は130mmとなる．
b）胴高（H）

ここで，船舶が備える係留索の選定手順を整理すると，胴高については，図-2.1に示すとおり，1本の係船曲柱に係留索は鋼船規則7) 8)に基づき選定される．その選定手順は，複数の係留索を同時にかけることを想定した高さとしてまず鋼船規則 C編（船体構造及び船体艤装）7)の27章の記載

設定されている．具体的には，係留索4本が重ならずにかけに基づき，対象船舶の満載排水量や各部寸法等の諸元からられる高さに，地上付近に5cmの余裕代を加えた高さを基

艤装数を計算し，その値から係留索の本数，長さが定まる本としている．

とともに，係留索の最小切断荷重（MBL）が算出される．
次に，鋼船規則 L編（艤装品）8)の5章に記載の繊維ロープc）頭部長さ（L）の切断荷重一覧表から，算出した最小切断荷重以上の切断

頭部長さについては，図-2.1に示すとおり，係船曲柱の荷重となるよう係留索の材質と径の組み合わせを選択す

真上方向に係留索が牽引されても，容易に抜け出さない長る．

さとして設定されている．具体的には，水平方向に係留索

鋼 船 規 則 L編 の 切 断 荷 重 一 覧 表 に は ， 径10mmか ら3本が重ならずかけられる水平区間の長さを確保すること

100mmまでの繊維ロープが記載されている．また，繊維ロを基本としている．

ープメーカーのカタログ9)に掲載されているロープの最大径は，世界最大クラスの船舶向けの120mm以外は100mm以d）頭部幅（B）

下の規格となっている．以上のことから，一般的に用いら

頭部幅については，係船曲柱の真横方向（岸壁の法線方れる係留索の上限は100mm程度と考えて良い．

向）に係留索が牽引されても，容易に抜け出さない幅とし艤装数の値は船舶ごとに異なるが，港研資料No.34810)にて，頭部長さLと頭部幅2Bが同じ寸法となるように設定さ提示されている一般貨物船の重量トン数と艤装数の回帰れている．

式を基に，港空研資料No.134111)では，500～200,000総トン
までの係留索の径と切断荷重を示している．これよると，
200,000総トンの一般貨物船では，係留索の径は85mmと，(3)簡易設定手法
港研資料No.102に基づく各寸法の検討条件では，船舶が鋼船規則の一覧表の範囲内に収まっている．

大きくなると係留索の径も太くなると設定されており，係以上のことから，係留索の直径と胴径の比率を一律に固留索の種類はマニラロープに限定されていた．そのため，定し，係船曲柱の各部位を胴径の比率で設定したことが，係留索の直径は胴径Dの0.2倍であると一律に仮定するこ

大型係船曲柱が必要以上に大型化した一つの要因と考えとにより，各部位の寸法を胴径に対する比率のみで算定でられる．

きるように簡易設定手法が構築されている．ここで，簡易-3-

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

3. 大型係船曲柱の上部形状の小型化検討
3.1

どのような作業の時に問題や不都合を感じますか。
（複数回答可）繋離船事業者へのアンケート・ヒアリング調査

1.係船柱に係留索を掛ける時

14%

14%

2.係留索を係船柱から外す時

36%

（1）概要

3.その他

29%

大型係船曲柱について，作業性や安全性の観点からの問

64%

43%

4.1・2項目両方

5.1・2・3項目全て

題点を明確化するためにアンケート調査及びヒアリング

6.回答なし2000kN型調査を行った．アンケート調査は，日本繋離船協会の協力を得て，同協会の会員企業を対象にアンケート票を送付し，

図-3.2

1500kN型

大型係船曲柱の作業時に関するアンケート結果回答を得た．ヒアリング調査は，同協会の会員のうち，大型係船曲柱を日常的に利用している3社を対象として，ヒb）大型係船曲柱の各部位の寸法について

アリングと現地調査を実施した．ここでは，アンケート調ⅰ．頭部長さ査結果とヒアリング調査結果について説明する．なお，詳図-3.3 に頭部長さに関するアンケート結果を示す．
2000kN 型を使用している 86％の社（6 社/全 7 社）と 1500kN

細なアンケート調査結果は，付録Aに示す．

型を使用している 55％の社（6 社/全 11 社）から，頭部長（2）繋離船事業者へのアンケート調査

さが長すぎるとの回答を得た．頭部長さが長いと，係留索アンケートの結果を図-3.1～3.6 に示す．大型係船曲柱の掛け外しのために係船曲柱を通す距離が長くなり，繋離を扱っているとの回答があった 18 社の会員企業のうち，船作業の効率を低下させているとの意見もあった．一方で，2000kN 型を扱っているのは 7 社，1500kN 型を扱っている

想定している船舶よりも小型の 2 隻の船舶から係留索を合のは 11 社であった．各図中の左側の円グラフは 2000kN 型

取りすることもあり，その場合，頭部長さを短くし過ぎるを扱っている社，また右側の円グラフは 1500kN 型を扱っと係留索を複数（最大 8 本）掛ける際に外れる恐れもあり，ている社のアンケート結果を示す．

最低限の外れない長さが必要であるという意見もあった．

a）大型係船曲柱の上部形状と作業段階の問題について

頭部長についてどのような問題や不都合を感じますか。

図-3.1 に大型係船曲柱の大きさや形状について，問題や不都合を感じているかとの質問に対する回答結果を示す．

14%

1.長い

27%

2.短い

図-3.2 に繋離船作業時のどの作業段階で問題や不都合を55%感じているかに対する回答結果を示す．これらによると，

86%

2000kN 型を使用している全社で上部形状に問題があり，かつ係留索の掛け外しのいずれかで問題があると回答し2000kN型ていることがわかる．1500kN 型については，半数以上の社

図-3.3

18%

3.問題ない4.回答なし1500kN型

頭部長さのアンケート結果

が上部形状に対して問題があり，そのうち 7 割程度の社が係留索の掛け外しのどちらについても問題があると回答

ⅱ．頭部幅している．以上の結果は，特に 2000kN 型の係船曲柱の上図 -3.4 に 頭 部 幅 に 関 す る ア ン ケ ー ト 結 果 を 示 す ．

部形状に対して見直しが必要であることを示すものであ2000kN 型を使用している 86％の社（6 社/全 7 社）と 1500kN

る．

型を使用している 55％の社（6 社/全 11 社）から，頭部幅が大きすぎるとの回答を得た．係船曲柱を利用する船舶は，現行の大型係船曲柱の大きさ、形状について、問題や不都合を感じた事はありますか。

り，このような小型の船舶が利用する際に，係留索のアイ部分（係留索端部のループ状の部分）が入らないという意

9%
27%
64%

1.ある

見や，岸壁法線平行方向に近い角度で係留索を掛け外しす

2.ないる時は，頭部長さと同様に係留索の掛け外しのために係船

3.回答なし曲柱を通す距離が長くなり，繋離船作業の効率を低下させ

100%

2000kN型

係船曲柱の設計対象の船舶よりはるかに小さい場合もあているとの意見があった．一方で，頭部幅が短い場合，係1500kN型

船曲柱から甲板までが高い大型船舶は，係船曲柱に繋がれ

図-3.1 大型係船曲柱の上部形状に関わるアンケート結果た係留索が垂直に近い角度をとる可能性があるため，頭部-4-

国総研資料 No.1085

長さと頭部幅のバランスを考慮しないと係留索が外れる
危険性が出てくるとの意見もあった．

頭部幅についてどのような問題や不都合を感じますか。
14%

1.大きい

27%

2.小さい
86%

3.問題ない4.回答なし1500kN型

2000kN型
図-3.4

55%
18%

頭部幅のアンケート結果
写真-3.1

中抜きをしている係留索の事例

ⅲ．胴径
図-3.5 に胴径に関するアンケート結果を示す．2000kN

ⅳ．胴高型を使用している 86％の社（6 社/全 7 社）と 1500kN 型を

図-3.6 に胴高に関するアンケート結果を示す．2000kN

使用している 27％の社（3 社/全 11 社）から，胴径につい型を使用している 43％の社（3 社/全 7 社）と 1500kN 型をて太すぎるとの回答を得た．胴径が太すぎると中抜きの作使用している 27％の社（3 社/全 11 社）から，胴高が高す業において，支障が生じるという意見があった．

ぎるとの回答を得た．胴高が高すぎると係留索を外す際に，中抜きをしている係留索の事例を写真-3.1 に示す．中抜

係留索を持ち上げる労力が大きくなるため，作業効率を低

きとは，2 隻の船舶が同じ係船柱に係留索を掛ける際に，下させていると意見があった．一方で，バースの中間に設後に掛ける係留索②を，先にかけた係留索①のアイ部分を置されている係船曲柱は，2 隻から係留索を掛けられるこ通して係船柱に掛けることである．中抜きをすることによともあり，最大で 8 本掛かっている状況もあるため，胴高って，同じ係船柱を使用して係留している 2 隻の船舶の係を低くし過ぎると係留索が外れる恐れや，絡まる恐れがあ

留索をどちらからでも外すことが可能となる．後に掛けたるという意見もあった．

係留索②を先に外す場合は，先に掛けた係留索①のアイ部

胴高についてどのような問題や不都合を感じますか。

分の中を通して外す．先にかけた係留索①を先に外す場合
は，後にかけた係留索②の上から外すことになる．
29%

中抜きの作業時において，後に掛ける係留索は，先に掛

43%

27%

27%

かっている係留索のアイ部分と係船柱胴部の隙間を通さ

1.高い
2.低い
3.問題ないなければならないため，胴径が太すぎると中抜きの作業で

28%

46%

4.回答なし作業員に負荷が掛かるという意見があった．一方で，胴径2000kN型

だけを細くしてしまうと，胴径に対して頭部長さの比率が大きくなり，繋離船作業の効率低下をもたらすため，胴径

図-3.61500kN型

胴高のアンケート結果を細くするなら，頭部長さも胴径に見合った長さに変更して欲しいとの意見もあった．

（3）繋離船事業者へのヒアリング調査
繋離船事業者へのヒアリングの対象者としては，アンケ

胴径についてどのような問題や不都合を感じますか。
14%

27%

86%

27%

46%

ート調査結果から，2000kN型の係船曲柱を日常的に使用し1.太いており，現状の大型係船曲柱の形状に問題を感じている社

2.細いとした．選定した社は，日本繋離船協会の会員企業の中か

3.問題ないら，関東支部，関西支部，九州支部からそれぞれ1社ずつ計

4.回答なし3社とした．ヒアリングでは， 2000kN市販型の係船曲柱の原寸図を確認しながら，問題点と改善要望を聴取した．

2000kN型
図-3.51500kN型

ヒアリング結果の概要を表-3.1に示し，以下では，係船胴径のアンケート結果

曲柱の各部位に関するヒアリング結果について，その概要
を示す．

-5-

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男a）頭部長さd）胴高

2000kN型の頭部長さは65cmもあり，係留索の掛け外し

当該施設で想定している船舶より小型の2隻の船舶からの労力が大きいので，短くして欲しいと3社共通の改善要

係留索を合取りすることもあり，その時は最大8本の係留望が挙げられた．C社からは，具体的には係留索が重なら索を掛けることもあるため，1500kN型の胴高55cmが丁度ず横に2本掛けられる長さがあればよく，30cm程度が良い

良いとの意見がA社，C社より挙げられた．A社からは，最との意見を得た．

大8本の係留索を掛ける場合でも，8本分の高さが必要というわけではなく，胴高55cmあれば6本は重ねずに並べて，2本は上から重ねて掛けることができ，作業上の支障には

b）頭部幅
頭部幅が長すぎると係留索のアイ部分を掛ける作業のならないとの意見を得た．

負担が増すため，短くして欲しいと3社共通の改善要望が挙げられた．A社からは，現在使用している2000kN型の係e）頭部高

船曲柱の頭部幅25cm程度であり，繋離船作業では使いやす

係船曲柱の全体の高さ（胴高Hと頭部高H0の合計）が股く，これ以上短くしてしまうと，係留索が岸壁法線平行方下（約80cm）だと繋離船作業がしやすいため，胴高は確保

向に近い角度で掛けられた場合に外れる恐れがあるとのしつつ，頭部高は構造上問題ない範囲で低くできれば，作意見を得た．

業が行いやすくなると，3社共通の改善要望が挙げられた．

c）胴径（4）アンケート調査とヒアリング調査のまとめ

必要な強度があれば，小型化しても作業上支障ないとい以上の結果から，繋離船事業者の共通の意見をまとめる

う意見がC社から挙げられた．また，胴径を頭部方向（上と，2000kN市販型の頭部長さ，頭部幅及び全体高さが特に方方向）に向かって徐々に拡大し，太くした方が良いとの大きすぎるため，改善が必要である，というものであった．

意見がB社，C社から挙げられた．これは現在のように胴径具体的に は，繋離 船の作 業 効率を向 上させる 観点で ，が一定の場合，係船柱の下方に一度掛けた係留索が斜め上

2000kN市販型の上部形状を1500kN市販型や1000kN標準型

方に張られた際に，係留索が上方向に弾かれるように急にの上部形状に変更することを望む意見が多いことがわか

移動することがあり危険なため，胴径を頭部方向に向かっった．

て太くなるようにすることで，係留索が上に移動しづらくさせるための改善提案である．
表-3.1
部位
全体寸法

ヒアリング結果の概要

主な意見 2000kN 型は特に寸法が大きすぎる．（A 社，B 社，C 社）
 1500kN 型程度の大きさであれば作業上問題ない．（A 社） 牽引力 2000kN に耐えられるなら 1000kN 型がよい．（C 社）

頭部長さ（L）

 2000kN 型は長すぎる．（A 社，B 社，C 社）
 現在使っている係船曲柱の頭部長さが 30cm で，これより短くなると複数本掛けるときに係留索が外れる恐れがある．（A 社） 係留索が 2 本横に並べられる長さであれば十分．（C 社）

頭部幅（B）

 短い方が係留索の掛け外しが容易になる．（A 社，B 社，C 社）
 現在使っている係船曲柱の頭部幅が 25cm で，これより短くなると複数本掛けるときに係留索が外れる恐れがある．（A 社）

胴径（D）

 強度があれば細くしても作業上の支障はない．（C 社）
 係留索が斜め上から牽引された際に持ち上がりにくい形状がよい．（B 社，C 社）

胴高（H）

 2 隻の係留索を合取りする場合があるため，最大 8 本掛けられる高さが必要．（A 社，C 社）
 客船の場合は係留索を 3，4 本かけるため，胴高 40～45cm 程度が良い．（A 社）

頭部高（H0）

 係船曲柱の高さが股下（約 80cm）だと作業がしやすいので，胴高は係留索をかけるので必要だが，頭部高さは低いほうが良い．（A 社，B 社，C 社）
 1500kN 型程度の高さが丁度良い．（C 社）-6-国総研資料 No.1085

3.2

各地で設置されている 2000kN 型係船曲柱の事例

c）神戸港六甲アイランド地区の係船曲柱（1）概要

写真-3.4に示す神戸港六甲アイランド地区の係船曲柱アンケート調査・ヒアリング調査の結果より，市販型とは，2000kN市販型と比較すると，胴径と頭部長さは同寸，

は形状の異なる大型係船曲柱の設置事例が散見された．上

胴高は3cm，頭部幅は2.5cm長いが，頭部高は12cm低く，全記の調査結果では，2000kN型を扱っている繋離船事業者が体として2000kN市販型より少し低く幅の広い全体形状と7社あり，2000kN型の係船曲柱の設置事例が全9事例の内，なっている．この係船曲柱に対して，作業員は胴高・頭部

市販型とは異なり係船曲柱の部位によって2000kN市販型

長さ・頭部幅について大きすぎるとの意見を挙げている．

よりも大幅に短縮されている事例が8事例あった．2000kN
市販型と独自に検討された8事例の寸法比較を表-3.2に示

以上の3事例より，2000kN型係船曲柱の中には，設置さす．

れる現場条件や繋離船作業の作業性等の各港の設計条件

以下では，8事例の内代表3港（1.横浜港・3.大阪港①・7.

を考慮して，特定の部位の寸法を市販型よりも短縮（一部

神戸港②）における独自形状の2000kN型の設置事例を詳述

伸長）している事例があることがわかった．3事例に共通すした上で，これらの8事例から，実績に照らして，上部形状

ることは，胴径Dと胴高Hは，いずれも2000kN市販型の±の各寸法の取り得る最小値について整理する．

5cm以内に収まっているが，頭部長さL，頭部高H0及び頭部
幅Bは，状況に応じて大幅に小さくしている点である．

（2）横浜港・大阪港・神戸港での検討事例
a）横浜港本牧ふ頭の係船曲柱（3）事例から各部位の取り得る最小値

写真-3.2に示す横浜港本牧ふ頭の係船曲柱は，繋離船事

2000kN型の独自の設置事例があった8事例より，各部位業者の要望から頭部長さを1000kN標準型より短い30cmとの取り得る寸法の最小値について，1000kN標準型，1500kN

し，頭部幅を1500kN市販型より短い25cmとしていた．作業と2000kNの市販型の寸法と合わせて表-3.3に示す．係船曲員からは，頭部については市販型の寸法よりも短く，この柱の全部位で短縮されている事例があり，2000kN市販型と寸法が望ましいとの意見であった．また，2000kN市販型と比較すると，胴径は10cm，胴高は17cm，頭部長さは35cm，

比較すると胴高については2cm低く，頭部高についても

頭部幅は7.5cm，頭部高は20cm短縮されている．

45cmと低く設定していることがわかった．

以上のことから，2000kN型の係船曲柱において，上部形状の各部位の最小値は，全部位で1500kN市販型よりも小型b）大阪港夢洲コンテナターミナルの係船曲柱化しており，胴高・頭部長さ・頭部高については1000kN標

写真-3.3に示す大阪港夢洲コンテナターミナルの係船準型よりも小型化している実績寸法が確認できた．

曲柱は，ガントリークレーンのケーブル溝と近接しており，
市販型の上部形状ではケーブル溝上に頭部が張り出して

表-3.3 調査結果の 2000kN 型実績最小値

しまうことから，頭部長さを30cmと1000kN標準型よりも各部位の寸法1000kN
標準型

1500kN
市販型

2000kN
市販型

実績
最小値

いては1cm高く，頭部高については35cmと大幅に低く設定(１)胴径D [cm]

45

55

65

55

していることがわかった．ちなみにクレーンレールのケー(２)胴高H [cm]

41

49

57

40

ブル溝と近接しているために頭部長さを短くした係船曲(３)頭部長さL [cm]

45

55

65

30

柱の事例は，他港でも確認できた．

(４)頭部幅B [cm]

22.5

27.5

32.5

25

(５)頭部高H 0[cm]

36

44

52

32

短くしている．また，2000kN市販型と比較すると胴高につ

表-3.2
各部位の寸法2000kN
市販型

2000kN市販型と独自に検討された8事例の寸法比較

1.横浜港

2.清水港 3.大阪港① 4.大阪港② 5.大阪港③ 6.神戸港① 7.神戸港② 8.長崎港（１）胴径D [cm]

65

60

65

69

68

60

70

65

55

（２）胴高H [cm]

57

55

60

58

54

60

62

60

40

（３）頭部長さL [cm]

65

30

60

30

37

30

60

65

55

（４）頭部幅B [cm]

32.5

25

35

31.5

31

35

33

35

30

（５）頭部高H 0[cm]

52

45

50

35

37

35

32

40

45

-7-

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

写真-3.23.3

横浜港本牧ふ頭の係船曲柱

写真-3.3大阪港夢洲の係船曲柱

係船曲柱の寸法に係る設計思想に基づいた小型化の

写真-3.4

表-3.4

検討（1）検討の意義と手順

規格2.2で示したとおり，簡易設定手法では係留索の直径と神戸港の係船曲柱

係留索に関するアンケート結果

よく利用される係留索
係留索の破断強度のアイ（輪）部の径，まをご記入ください。
係留索の径(太さ)および種類(もしわかたはアイ部を伸ばした(運用上の目安としれば品名)をご記入ください。
長さのどちらかをご記ている引張力でも良入ください。
いです。)

胴径の比率を一律に固定している．このため，実際に使用される係留索よりも太い係留索を想定し，各部位が必要以
上に大型化している要因となっている．

長さ L＝2.7ｍ

65mm-

長さ L＝2.7ｍ

65mm

-

85mm

-

-

-

2000kN型 径

φ＝約2ｍ

係船曲柱 長さ Ｌ＝2.5ｍ

以上を踏まえて，簡易設定手法を適用せずに，適切な係

長さ Ｌ＝1.2～1.7ｍ

留索の直径を想定し，港研資料No.102の係船曲柱の寸法に

長さ Ｌ＝2.3ｍ

係る設計思想に基づき各部位の寸法を定め，市販型の係船--100mm，80mm

運用上の張力（130ｔ）

径 φ＝1.5ｍ
1500kN型
長さ Ｌ＝約2ｍ
係船曲柱
長さ Ｌ＝約1.5ｍ

曲柱からどの程度の小型化が可能であるかを検討する．

-

-

85mm

-

-

-

（2）係留索の直径の調査結果
係留索の径について，港研資料No.102では一律に胴径の独自設定型の各部の寸法の算出過程を以下に示す．

0.2倍と設定しているが，2.2に述べたように200,000総トン
胴径Dり85mmとなる．

係留索の径φまた，日本繋離船協会の会員企業（1500kN以上の係船曲胴高H柱を使用している繋離船事業者）に行った係留索に関するアンケート調査の結果を表-3.4に示す．この調査の結果，

＝

55cm

の大型一般貨物船の係留索の径は，港空研資料No.1341よ

以上のことから，係留索の最大径として100mmを設定することは，概ね妥当であると考えられる．

10cm

＝

4φ＋5cm＝45cm
3φ＋0.3D

頭部長さL ＝＝46.5cm

頭部幅2B

＝

L

B

＝

23.25cm

頭部高H0

＝

0.8D

係留索の直径は65～85mmが多く，最大は100mmであることが確認できた．

＝

＝

44cm

（3）小型化の検討結果
ここでは，牽引力2000kN，対象船舶の係留索の径φを上記で算定した独自設定型と2.1(3)で述べた簡易設定

100mmとして，胴径Dが55cm（1500kN市販型の胴径）と設手法に基づいた1000kN標準型，1500kNと2000kNの市販型定した場合を例に，2.1(2)の係船曲柱の寸法に係る設計思の各部位の寸法を比較した結果を表-3.5に示す．

想に基づき，係船曲柱の上部形状の小型化について検討する．なお，この条件下で設定した上部形状を独自設定型と呼ぶこととする．

-8-

国総研資料 No.1085

A) 既存の係船曲柱（1500kN市販型，1000kN標準型）の（4）検討結果のまとめ
港研資料No.102 の係船曲柱の寸法に係る設計思想に基

上部形状の寸法

づいた独自設定型は，係船曲柱の全部位で2000kN市販型よB) 港研資料No.102の係船曲柱の寸法に係る設計思想

りも長さを短縮できることが確認できた．具体的には，胴（3.3で設定した「独自設定型」の寸法を活用）

径Dを55cmと設定したとき，2000kN市販型よりも胴径D はC) 繋離船事業者の意見・要望の反映と各地で利用実績

10cm，胴高H は12cm，頭部長さL は18.5cm，頭部幅B はのある小型化された上部形状の寸法

9.25cm，頭部高H0 は8cm短縮となる．一方，1500kN市販型（3.1の繋離船事業者の要望が多かった意見の反映ととの比較では胴高H，頭部長さL，頭部幅B はより短く，3.2の表-3.3に示す実績寸法の最小値を活用）

1000kN標準型との比較では，胴径D，胴高H，頭部長さL，頭 部 幅B， 頭 部 高H0 の 全 て で 上 回 り ，1000kN標 準 型 と（3）上部形状の小型化の検討ケース

1500kN市販型の中間の寸法となることがわかった．

3つのコントロールポイントを踏まえ，検討ケースは表-3.6に示す5ケースとした．以下では，検討ケースの具体

表-3.5
各部位
の寸法
(１)胴径
D[㎝]

独自設定型と既存型の寸法比較的な内容を説明する．

独自設定型

2000kN型との寸法差1500kN型との寸法差

1000kN型
との寸法差

55

65
（-10）

55
（0）

45
（+10）

45

57
（-12）

49
（-4）

41
（+4）

(３)頭部長さ
L[㎝]

46.5

65
（-18.5）55（-8.5）

45（+1.5）(４)頭部幅
B[㎝]

23.25

32.5
（-9.25）27.5（-4.25）22.5（+0.75）(５)頭部高
H0 [㎝]

44

52
（-8）

44
（0）

36
（+8）

(２)胴高
H[㎝]

表-3.6
ケース
①
②
③
④
⑤

小型化のケース設定一覧

ｺﾝﾄﾛｰﾙﾎﾟｲﾝﾄA） B） C）
〇
×
×
〇
×
〇
×
〇
×
×
〇
〇
〇
×
×

特徴
1500kN市販型と同寸ケース①＋頭部長さ等短縮
3.3の独自設定型
ケース③＋頭部長さ短縮
1000kN標準型と同寸

ケース①とケース⑤は，牽引力2000kNに対して，A）に※上段は寸法，下段の括弧は独自設定型との寸法差

従いそれぞれ既に利用実績がある1500kN市販型と1000kN
3.4標準型の上部形状を利用したケースである．

作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状のケース③は，B）に従い，港研資料No.102 の係船曲柱の小型化案の提案

寸法に係る設計思想に基づいた独自設定型を利用した．な（1）概要

お，独自設定型の頭部幅は表-3.5に示すように23.25cmと本節では，各社において小型化の要望が多かった2000kNなるため，実績最小値である25cmとして設定した．

型の大型係船曲柱を対象として，その上部形状の小型化のケース②は，ケース①の寸法から，C）を考慮させた形

具体的な検討を行い，係留時の安全性を確保しつつ，繋離状である．C）については，アンケートやヒアリングで繋船作業の作業効率の向上が期待できる上部形状の小型化

離船事業者からの意見・要望の多かった頭部長さ及び頭部案を提案する．なお，係船曲柱の下部構造については，こ幅の短縮を反映させるものである．頭部長さは，2000kN市

こでは対象としない．

販型よりも寸法を短縮し，30cmとしている事例があり，この寸法は繋離船作業が行いやすいが，これ以上短くすると（2）上部形状の小型化にあたっての基本方針

係留索が外れてしまう恐れがあるとの意見があった．従っ

上部形状の小型化にあたり，寸法を小さくすることで作て，頭部長さを実績最小値である30cmとした．頭部幅につ業効率は向上するものの，過度に小さいと一度掛けた係留

いては25cmとしている事例があり，これ以上短くすると係索が係船曲柱から外れてしまう可能性もあるため，各部材留索が外れる恐れがあるといった意見があったため，頭部の寸法は慎重に設定する必要がある．

幅を実績最小値である25cmとした．

そこで，上部形状の小型化にあたっては，既往の実績やケース④は，ケース③の寸法から，C）を考慮させた形

設定手法を十分に尊重することを基本方針とした．具体的状である．ケース③の頭部幅は，実績最小値と設定していには，以下に示す寸法設定のコントロールポイントを考慮るため，頭部長さのみを実績最小値である30cmに短縮したすることとした．

形状である．

-9-

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男c）1500kN市販型の寸法を一部短縮したケース②の評価（4）各検討ケースの評価方法
ここでは，(3)に示した各検討ケースによる上部形状が，ケース②については， 「作業効率」の面では，ケース①

牽引力2000kN用として適切か否かをどのように評価するよりもさらに頭部長さ・頭部幅が短縮され，繋離船作業がかについて説明する．評価は，以下に示す3つの評価軸に沿行いやすいと概ね適切であると評価できる．「事例比較」って行う．

の面では，各部位の寸法が実績最小値以上となり，頭部長 繋離船事業者から挙げられた意見より，繋離船作業のさと頭部幅を実績最小値として設定しているため，概ね適

作業効率の観点で評価する（以後，「作業効率」と記切であると評価できる．「設計思想」の面では，頭部長さ載する）．

を30cmとしたことで，係留索を横に3本重ねずに並べるこ 各地に設置されている2000kN型で，独自に上部形状をとができず満足できないため，実績最小値を上回っている

短縮している各部位の最小値の利用実績を基に，このものの，適切ではないと評価される．
以上のことから，2000kN型の上部形状をケース②まで小寸法から逸脱していないかという観点で評価する（以後，「事例比較」と記載する）．

型化すると，作業効率向上及び既往事例の実績の観点から

 港研資料No.102の係船曲柱の寸法に係る設計思想には適切であるものの，港研資料No.102の設計思想を満足し基づき，係留索の配置本数を満足するか評価する（以ない．このため，ケース②の小型化案については，成立は後，「設計思想」と記載する）．

するものの，標準的な上部形状として採用する場合には，さらなる検討が必要であると考えられる．

（5）小型化の評価結果
表-3.7に，先に示した評価軸を基に，全5ケース（表-3.6）の上部形状に対する評価結果を示す．なお，表中には，

d）独自設定型としたケース③の評価
ケース③については，「作業効率」の面では，1500kN市

2000kN市販型の結果も併記している．

販型と比較し，胴径・頭部高は同寸であり，それ以外の寸法は短縮されるため，繋離船作業の効率向上の観点からはa）2000kN市販型の評価概ね適切であると評価できる． 「事例比較」の面では，各本製品の上部形状は，「作業効率」の面では取り扱って部位の寸法が実績最小値以上となり，胴径と頭部幅を実績いる繋離船事業者の全社が大き過ぎるとの不満を持って最小値として設定しているため，概ね適切であると評価でおり，適切ではないと評価される．その一方で「事例比較」

きる．また，「設計思想」の面では，係留索を縦に4本，横と「設計思想」の面から見た安全性は，適切であると評価に3本重ねずに並べられることができるように寸法を設定できる．

しているため，この点でも概ね適切であると評価できる．

b）1500kN市販型としたケース①の評価

作業効率向上の面，既往事例の実績及び港研資料No.102の以上のことから，ケース③の独自設定型の上部形状は，設計思想の観点からも問題ないため，2000kN型の上部形状

ケース①については，「作業効率」の面では，使用している繋離船事業者の過半数の社において，上部形状が大きの小型化案として成立すると考えられる．

過ぎるため不満を持っているが（図—3.1），一部の社では
この上部形状が望ましいとの意見もあった．このため，「作業効率」の面では，やや適切ではないと評価される．「事例比較」の面では，各部位の寸法が実績最小値以上となる
ため，概ね適切であると評価できる．「設計思想」の面では，係留索を縦に4本，横に3本重ねずに並べられることができ，さらに胴高，頭部長さ，頭部幅それぞれ数cmの余裕代を持っているため，適切であると評価できる．
以 上 の こ と か ら ，2000kN型の 上 部 形 状 を ケ ー ス ① の1500kN市販型の上部形状に変更すると，作業効率向上の面ではやや評価は劣るものの，既往事例の実績及び港研資料
No.102の設計思想の観点からも問題ないため，ケース①は，
2000kN型の上部形状の小型化案として成立すると考えられる．

- 10 -

1500kN
市販型

1500kN
市販型- 11 -

総合評価

設計思想

事例比較

〇

各部位の寸法が最小値以上
となる．

45

各部位の寸法が最小値以上となる．

〇

各部位の寸法が最小値以上
となる．

×

○

×

各部位の寸法が最小値以上
となる．

○

△

胴高，頭部長さ，頭部高の部
位は最小値以上となる．
胴径と頭部幅は最小値を下回る．

△

繋離船作業で支障となる意
見はない．

市販型の1500kN型よりも胴高・頭部幅が短縮され，さらに頭部長さは30cm短縮されることで，繋離船作業が行いやすい．

市販型の1500kN型よりも胴高・頭部長さ・頭部幅が短縮されることで，繋離船作業が行いやすい．

全体形状が小型され，さらに頭部長さ・頭部幅が短縮されることで，繋離船作業が行いやすい．

〇

◎

○

〇

－

胴径55㎝で検討
頭部幅は 23.25cmとなるため， 頭部長さのみ実績最小値に短
実績最小値の25cmを採用す 縮
る．

22.5

45

41

45

36

25

30

45

55

－

44

44

25

46.5

頭部長さ短縮1000kN
標準型

ケース⑤

○

44

25

30

55

－

独自設定型

ケース④

〇

△

◎

△

△

◎：適切である，〇：概ね適切である，△：やや適切ではない，×：適切ではない

作業効率はやや劣るものの， 作業効率と事例比較は満足す
作業効率と事例比較は満足す 作業効率は最も向上するが，繋離船事業者の改善要望が多作業効率と事例比較，設計思
事例比較と設計思想を満足す るものの，設計思想は満足しなるものの，設計思想は満足しな 事例比較と設計思想を満足しいため，やや適切ではないと評
想で問題ないため，適切である
るため，概ね適切であると評価 いため，やや適切でないと評価
いため，やや適切でないと評価 ない箇所もあるため，やや適切価される．
と評価できる．
できる．
される．
される．
ではないと評価される．

△

10cmの係船索を縦に4本，横10cmの係船索を縦に4本並べ10cmの係船索を縦に4本並べ 10cmの係船索を縦に4本，横に10cmの係船索を縦に4本，横に3本重ねずに並べられる． 10cmの係船索を縦に4本，横られるが，横に3本重ねずにられるが，横に3本重ねずに 3本並べられるが，胴高の余裕（縦に5本，横に4本となに3本重ねずに並べられる．
に3本重ねずに並べられる．
代5cmを確保できない．
並べられない．
並べられない．
る）◎

設置実績がある．

〇

◎

－

備考

不満を持っている社もある
が，この形状寸法が望まし
いとの意見もある．

頭部長さと頭部幅を実績最小－ 値に変更(５)頭部高H 0[cm]

全社で上部形状が大きすぎるため，繋離船作業において不満を持っている．

4452(４)頭部幅B [cm]

作業効率

27.5

32.5

(３)頭部長さL [cm]

△

55

65

独自設定型

ケース③

表-3.7

×

49

57

(２)胴高H [cm]

49

55

65

(１)胴径D [cm]

55

－

－

頭部長さ短縮
頭部幅短縮

ケース②

ケース①

変更箇所

2000kN
市販型

国総研資料 No.1085

牽引力 2000kN の要求事項に対する上部形状の評価

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

４. 上部形状を小型化した大型係船曲柱の試設計及e）独自設定型の寸法を一部短縮したケース④の評価

び製造実現性の確認

ケース④については， 「作業効率」の面では，ケース③
よりもさらに頭部長さを短縮したことから繋離船作業が行いやすいと概ね適切であると評価できる．「事例比較」

4.1

試設計の検討内容の面では，各部位の寸法が実績最小値以上となり，胴径・（1）概要

頭部長さ・頭部幅を実績最小値として設定しているため，第3章で小型化の検討を行った各ケースの中で，標準的概ね適切であると評価できる．「設計思想」の面では，頭な小型化案の有力候補となった1500kN市販型のケース①

部長さを30cmとしたことで，係留索を横に3本重ねずに並と独自設定型のケース③，加えて最も小型化した1000kN標

べることができず満足できないため，実績最小値を上回っ

準型のケース⑤の計3ケースについて，牽引力2000kNの条ているものの，適切ではないと評価される．

件で試設計を行うこととした．この3つのケースと，2000kN以上のことから，2000kN型の上部形状をケース④まで小

市販型の側面図，平面図を上部部分のみ重ね合わせると図型化すると，作業効率向上及び既往事例の実績の観点から-4.1のようになり，市販型に比べて検討ケースが大幅に小は適切であるものの，港研資料No.102の設計思想を満足し型化できていることがわかる．

ない．このため，ケース④の小型化案については，成立は

港研資料No.102の部材の応力計算は，1976年発行の共通するものの，標準的な上部形状として採用する場合には，仕様書から記載されている牽引力50～1000kNまでの係船

さらなる検討が必要であると考えられる．

曲柱における標準寸法の基となっており，十分な適用実績を有していると言える．この港研資料No.102の曲柱の設計

f）1000kN標準型としたケース⑤の評価

計算例に基づいて力学的な安全性の確認を実施した．ケー

ケース⑤については，「作業効率」の面では，繋離船作

ス②とケース④はそれぞれケース①とケース③の頭部短業において，特段支障となる意見はなかったため，適切で縮型であり，頭部の寸法は応力計算には影響しないことかあると評価できる．「事例比較」の面では，胴高・頭部長ら，これらのケースの試設計は省略する．

さ・頭部高は実績最小値未満とはならないものの，胴径

なお，ここでは係船曲柱の上部形状の小型化に主眼を置

45cmと頭部幅22.5cmとなり，2000kN型の調査結果の実績

いているため，底板の基本形状は現行の市販型，標準型と最小値である胴径55cmと頭部幅25cmよりも短くなってし同様として，寸法を算定している．今後は下部構造も含めまうため．やや適切ではないと評価される．「設計思想」て各種の検討を行い，小型化を図った全体形状を提案するの面でも，係留索を縦に4本，横に3本並べられるが，胴高予定である．

の余裕代5cmを確保できない．不足分は胴高4cm，頭部幅2.25cmとなるため，やや適切ではないと評価される．

（2）検討内容

以 上 の こ と か ら ，2000kN型 の 上 部 形 状 を ケ ー ス ⑤

検討手順としては，牽引力2000kNの条件下で胴部応力の（1000kN市販型）まで小型化すると，繋離船作業としては計算を行い，鋳鋼の許容応力度以下となるかを確認する．

最も小型化できているため，作業性は向上するが，各地で胴部応力が許容応力度を超える場合は，牽引力2000kNに耐の実績がなく，港研資料No.102の設計思想を一部満足しな

えられるように係船曲柱上部の肉厚，鋳鋼の材料規格を変い結果となる．このため，ケース⑤の小型化案については，

更し，許容応力度を満足する肉厚や材料規格を設定する．

標準的な上部形状として採用する場合には，さらなる慎重

係船柱本体は中空成形された鋳造品であり，肉厚と材料な検討が必要であると考えられる．

規格は，港研資料No.102 に基づき共通仕様書に明示されている．鋳鋼の材料規格は共通仕様書にSC450と記載があり，炭素鋼鋳鋼品の引張強さが450N/mm2の材料と定められて（6）検討結果のまとめ
以上の評価結果から，2000kN型の大型係船曲柱の上部形いる．なお，係船柱メーカーへのヒアリングにおいて，製状の標準的な小型化案としては，ケース①とケース③が有造上鋳鋼の材料規格は現行どおりが望ましいが，1ランク

力な候補である．この方針に従って小型化を図ることで，上への変更は可能との回答があったため，SC480までを検係留時の安全性を確保しつつ，繋離船作業の作業効率の向討対象とした．

上が期待できる係船曲柱へと改善することができると考以上を踏まえ，ケース①，③，⑤を係船曲柱上部の内側えられる．

の肉厚を増すこと，曲柱本体の鋳鋼の材料規格をSC450からSC480（引張強さが480N/mm2）に変更することの2点について見直しを行い，計6ケースについて牽引力2000kNに- 12 -

国総研資料 No.1085

耐える肉厚を応力計算より算出し，上部形状と材料規格・寸法の変更による製造への影響を確認した．
表-4.1
4.2

ケース①，③，⑤の各部位の寸法の算出結果

上部構造の応力計算

ケース① ケース③ ケース⑤1500kN型 独自設定型 1000kN型（1）ケース①，③，⑤の応力照査結果
材料規格

港研資料No.102の曲柱の設計計算例に基づいて，応力計

SC450

SC450

SC450

頭部長さ

L

mm

550

465

450

頭部高

H0

mm

440

440

360

頭部幅

B

mm

275

250

225

胴径

D

mm

550

550

450

胴高

H

mm

490

450

410

規格や本数は1500kN型市販型と同じとした結果，下部構造

肉厚

t

mm

48

48

39

についてはケース①と同じ寸法となった．

アンカボルト呼径

φ

mm

M80

M80

M64

アンカボルト埋込み角

α

°

22

22

22

アンカボルト本数

N

本

7

7

6

底板厚さ

H1

mm

120

120

96

胴部の埋込み深さ

H2

mm

159

159

132

埋込み深さ

H3

mm

279

279

228

底板幅

2R 1

mm

1320

1320

1260

リブ幅

R2

mm

240

240

180

算と各部位の寸法を定めた．ケース①，③，⑤において，前述した資料により各部位の寸法は表-4.1に示す値とな頭部った．なお，下部構造に関する寸法については，余裕代の設定等の違いにより，表-4.1で算出したケース①は1500kN
市販型と，ケース⑤は1000kN標準型と寸法が異なる箇所が胴部ある．また，ケース③について，肉厚やアンカーボルトの表-4.1の値にてそれぞれの部材の応力照査を行った結果を表-4.2に示す．表-4.2に示す「耐力」の数値は，現状のケース①，③，⑤の形状・部材の厚さ・材料規格等に対して牽引力を徐々に増加させた場合に，各部材の許容応力

下部構造度を超過する際の牽引力の値である．この結果より，ケー
ス①，③におけるアンカーボルトのせん断力を除き， ケー
ス①，③，⑤とも，どの部位においても牽引力2000kNに対して必要とする部材応力を満足しないことがわかる．

2000kN 市販型

ケース①1500kN 型

表-4.2

ケース③
独自設定型

ケース①，③，⑤の各部位の照査結果
耐力及び判定作用（牽引力） ケース① ケース③ ケース⑤

胴部応力

ケース⑤
1000kN 型

アンカボルト応力

底板応力

コンクリート支圧応力

ケース①1500kN 型

アンカボルトのせん断力

ケース③
独自設定型

2000kN 市販型
ケース⑤1000kN 型
図-4.1

試設計検討ケースの上部形状の比較- 13 -

2000kN

2000kN

2000kN

2000kN

2000kN

1731kN

1821kN1101kNNG

NG

NG

1947kN

1947kN

1022kNNG

NG

NG

1618kN

1706kN1095kNNG

NG

NG

1782kN

1782kN1361kNNG

NG

NG

2376kN

2376kN

1247kNOK

OK

NG

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男（2）試設計ケースの前提条件（3）試設計の結果

次に，ケース①，③，⑤について，部材の肉厚や材料規6ケースの寸法の算定結果を表-4.3に，応力照査結果を格を変更し，牽引力2000kNに耐えられるような係船曲柱の表-4.4～4.9に示す．なお，試設計の計算過程については，試設計を行う．試設計は全6ケースに対して実施する．

ケース①—1の場合を代表例として，付録Bに示す．

6ケースの内訳は，牽引力2000kNを満足するように係船表-4.3より，ケース①—1は肉厚を48mmから57mmに，ケ曲柱の上部の肉厚を厚くした場合（ケース①—1，ケース③

ース③—1は肉厚を48mmから54mmに，ケース⑤—1は39mm—1，ケース⑤—1）の3ケースと，材料規格をSC480に変更し，から85mmに厚くすることで強度を満足することがわかっ

必要に応じて肉厚を厚くした場合（ケース①—2，ケース③

た．ケース①—2，③—2，⑤—2については，材料規格をSC450—2，ケース⑤—2）の3ケースである．なお，アンカーボルト

からSC480に変更することにより，ケース①—2は，肉厚はに関する応力照査において，6ケース全てで耐力が満足し厚くする必要はあるものの53mmへの増加に留まり，ケー

ない結果となるため，本数の変更はせずに，アンカーボル

ス③—2は50mmへの増加，ケース⑤-2は76mmへの増加に留トの材料規格を2000kN市販型と同じM90に変更した．

まることがわかった．

表-4.3

係船曲柱の試設計ケース

1500kN型
1000kN型
ケース①-1 ケース①-2 独自設定型 ケース③-1 ケース③-2
ケース⑤-1 ケース⑤-2
市販型
標準型
材料規格

頭部

胴部

SC450

SC450

SC480

SC450

SC450

SC480

SC450

SC450

SC480

頭部長さ

L

mm

550

550

550

465

465

465

450

450

450

頭部高

H0

mm

440

440

440

440

440

440

360

360

360

頭部幅

B

mm

275

275

275

250

250

250

225

225

225

胴径

D

mm

550

550

550

550

550

550

450

450

450

胴高

H

mm

490

490

490

450

450

450

410

410

410

肉厚

t

mm

48

57

53

48

54

50

39

85

76

アンカボルト呼径

φ

mm

M80

M90

M90

M80

M90

M90

M64

M90

M90

アンカボルト埋込み角

α

°

22

22

22

22

22

22

22

22

22

アンカボルト本数

N

本

7

7

7

7

7

7

6

6

6

底板厚さ

H1

mm

120

135

135

120

135

135

96

135

135

胴部の埋込み深さ

H2

mm

159

176

176

159

176

176

132

176

176

埋込み深さ

H3

mm

279

311

311

279

311

311

228

311

311

底板幅

2R 1

mm

1320

1430

1430

1320

1430

1430

1260

1350

1350

リブ幅

R2

mm

240

440

440

240

440

440

180

360

360

下部構造

※下線部は1500kN型・独自設定型・1000kN型から変更した箇所

表-4.5 ケース①—2 の応力計算結果

表-4.4 ケース①—1 の応力計算結果
作用
（牽引力）

耐力

判定

作用
（牽引力）

耐力

判定

胴部応力

2000 kN<

2016 kN

OK

胴部応力2000 kN<

2028 kN

OK

アンカボルト応力

2000 kN<

2513 kN

OK

アンカボルト応力

2000 kN<

2513 kN

OK

底板応力

2000 kN<

2116 kN

OK

底板応力

2000 kN<

2116 kN

OK

コンクリート支圧応力

2000 kN<

2172 kN

OK

コンクリート支圧応力

2000 kN<

2172 kN

OK

アンカボルトのせん断力

2000 kN<

3067 kN

OK

アンカボルトのせん断力

2000 kN<

3067 kNOK- 14 -

国総研資料 No.1085

表-4.6

ケース③—1 の応力計算結果
作用
（牽引力）

ヒアリング調査先としては，国内主要メーカーの3社に

耐力

判定

胴部応力

2000 kN<

2023 kN

OK

アンカボルト応力

2000 kN<

2513 kN

OK

底板応力

2000 kN<

2227 kN

OK

コンクリート支圧応力

2000 kN<

2172 kN

OK

アンカボルトのせん断力

2000 kN<

3067 kN

OK

対して，試設計の結果（表-4.3）の図面を基に製造の可
否や製造留意点について意見を聴取した．以下では，係船曲柱の鋳造方法について簡単に説明するとともに，係船柱メーカーからの意見聴取の結果を示す．
（2）係船曲柱の製造手順
図—4.2に砂型を用いた鋳造（砂型鋳造法）による製造手順のイメージ図を示す．このイメージ図は，係船柱メ表-4.7

ケース③—2 の応力計算結果
作用
（牽引力）

ーカーへのヒアリング調査から得られた情報に基づき作耐力

判定成したものである．
砂型鋳造法の一般的な製造手順としては，最初に①，

胴部応力2000 kN<

2024 kN

OK

アンカボルト応力

2000 kN<

2513 kN

OK

底板応力

2000 kN<

2227 kN

OK

コンクリート支圧応力

2000 kN<

2172 kN

OK

含まれている砂を投入し押し固めることで，下型を製作

アンカボルトのせん断力

2000 kN<

3067 kN

OKする．次に④で，下型を反転させ上型を製作するための②で木型（主型）と中子（砂型）を製作し，③で周囲を囲って鋳物砂を保持するための鋳枠に木型（緑線箇所）を置き，鋳物砂という骨材である砂や粘結材，添加剤が鋳枠を置き，鋳枠に押湯・湯道を確保するため陶管を置
表-4.8

ケース⑤—1の応力計算結果
作用
（牽引力）

いた後に，鋳物砂を投入し上型を製作する．押湯とは，耐力

判定

鋳物が冷却し凝固収縮によって不足する溶融金属を補給するための湯溜まりである．続いて⑤で，上型と下型の胴部応力

2000 kN<

2004 kN

OK

アンカボルト応力

2000 kN<

2154 kN

OK

底板応力

2000 kN<

2008 kN

OK

コンクリート支圧応力

2000 kN<

2050 kNOK

し込む．最後に⑧で，冷却し凝固した係船柱の鋳物（青アンカボルトのせん断力

2000 kN<

2629 kN

OK線箇所）を取り出すために，上型・下型・中子を取り壊分離を行うとともに，下型から木型を抜き出し，⑥，⑦
で中子（鋳物の内部に中空部を形成するための砂型）と上型を設置し，注湯口から鋳鋼の基となる溶融金属を流し，表面についている砂の削り取り等の仕上げをするこ
表-4.9

ケース⑤—2 の応力計算結果
作用
（牽引力）

とで製品として完成する．

耐力

判定（3）ヒアリング結果

胴部応力2000 kN<

2011 kN

OK

アンカボルト応力

2000 kN<

2154 kN

OK

底板応力

2000 kN<

2008 kN

OK

3社とも製造可能との回答を得た．肉厚のみを変更したケ

コンクリート支圧応力

2000 kN<

2050 kNOKース①—1とケース⑤—1について，既存の木型を使用でき

アンカボルトのせん断力

2000 kN<

2629 kN

OKるため，製造の観点からは都合が良いことが確認され係船柱メーカーの3社からの主な意見を表-4.10に示
す．製造に関するヒアリングの結果，4ケースについてはた．しかし，肉厚を厚くし過ぎると中子の製作が難しく
4.3

製造実現性の確認なることや，頭部高及び胴径の内部の空間が狭くなり，（1）概要

砂型が鋳物に焼き付きを起こし，清掃の手間が増えるこ

試設計を行った6ケースいずれも牽引力2000kNを満足すとや不良品が出る可能性が高いことがわかった．その限ることが確認できたため，係船曲柱の上部形状や材料規度として，係船柱の大きさなら頭部高及び胴径の内部の格の変更による製造への影響を確認するために，係船柱空間は30cm程度必要との意見があった．

メーカーにヒアリングを実施した．今回のヒアリング対係船曲柱の頭部や胴部で曲面となっている箇所の曲率

象は最も寸法が大きいケース①—1，①—2と最も小型化し半径は，小さすぎると溶融金属が鋳型を回りにくくなたケース⑤—1，⑤—2の計4ケースについて行った．

り，製作が難しくなる可能性があるため，限度としては，40mm程度以上の曲率半径が必要との意見があった．

- 15 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

材料規格については，SC450からSC480に変更することとして，外形寸法が1500kN市販型の場合（ケース①），

はできるが，SC450が望ましいとの意見があった．造船部

独自設定型の場合（ケース③），1000kN標準型の場合

品関係はSC410を主に使用しており，SC450も同じ窯で製（ケース⑤）でも，肉厚や材料規格を変更することによ造している．SC480になると同じ窯で製造できなくなるたり，小型化を図ることができる見通しを得ることができ

め，可能であればSC450から変えないで欲しいとの意見がた．また，ケース①とケース③の頭部短縮型であるケー

挙げられた．

ス②とケース④は，頭部長さ以外は1500kN市販型のケー
ス①と1000kN標準型のケース⑤の中間の寸法形状である

4.4

まとめ

ため，同様に小型化を図ることができるものと考えられ以上の結果から，牽引力2000kNに耐えられる係船曲柱

る．

鋳型：上型
鋳枠

木型（主型）

押 陶管
湯

湯
道

鋳型：下型

中子
中子

①木型（主型）を製作②係船柱の中子（砂型）を製作③木型を鋳枠に置き、鋳物砂を投入し、下型を製作
押湯⑤上型・下型を分離し， ⑥下型に中子を設置する
下型から木型を外す
図-4.2
表-4.10全体

湯道⑦上型を被せて、湯道から溶融金属を流し込む④下型を反転し、上型の鋳枠と押湯・湯道のための陶管を置き、鋳物砂を投入し，上型を製作⑧中子と下型・上型の鋳型を取り壊し，完成した鋳物を取り出す

製造イメージ図製造に関するヒアリングの概要

主な意見 4 ケースについて，基本的には製造可能．（a 社，b 社，c 社）

肉厚(t) 肉厚を厚くしすぎて頭部の空間が狭いと熱が溜まり，砂型が鋳物に焼き付きを起こす可能性がある．鋳物に砂が固着すると清掃の手間が増えるか，不良品となる恐れがある．空間部分は 30cm程度必要である．（a 社） 曲柱本体の高さに対し肉厚が薄くなりすぎると，溶融金属が行き渡る前に固まってしまう可能性があるため，高さが 1.2m 以上あれば最低でも肉厚 40mm は必要である．（b 社）
 肉厚が厚くなりすぎると，中子の製作が大変となる．（a 社， b 社）

曲率半径(R)

 曲率が小さすぎると溶融金属が鋳型を回りにくくなる可能性がある．（a 社，b 社）
 溶融金属が回りにくくなると鋳造の仕上げが悪くなり，溶接等で仕上げる補修に手間がかかってしまうかもしれない．（a 社，b 社，c 社）
 曲率半径は 40mm 程度なら製造できる．（b 社）

材料規格

 SC450 から SC480 に変更することは問題ない．（a 社，b 社，c 社）
 造船部品は SC410 を主に使用し製造しているため，2 ランク上の材質（SC480）になると同じ窯で製造できなくなる．（a 社）- 16 -

国総研資料 No.1085

５. 結論

ス⑤を対象に，港研資料No.102の曲柱の設計計算例に基づいて，力学的な安全性の確認を実施した．また，

本検討では，大型係船曲柱（牽引力1500kN，2000kN）の係船柱メーカー3社へのヒアリング結果から，ケース上部形状の小型化を図ることを目的として，既存手法によ①，⑤については現状の仕様（肉厚や材料規格等）をる大型係船曲柱の上部形状の設定方法を整理するととも変更しても，小型化された係船曲柱の製造は可能であに，繋離船事業者に対する大型係船曲柱の利用状況に関するとの回答を得た．なお，ケース③の上部形状は，るアンケート・ヒアリング調査等を実施して，各地で整備

1500kN市販型と1000kN標準型の中間の寸法である

されている大型係船曲柱の小型化の事例についても調査ため，同様に小型化を図ることができると考えられる．

した．これらの結果から得られた結論は，以下のとおりである．

本検討では，大型係船曲柱の上部構造のみを対象としたが，係船曲柱の大型化に伴い必然的にアンカーボルトも長1） 大型係船曲柱（牽引力1500kN，2000kN）の上部形状

大化し，設計・施工の両面で難点となっている．今後，係が大型化した要因は，港研資料No.102による1000kN

船曲柱の下部構造について，既存設定手法の整理した上で，までを対象に構築されていた上部形状の簡易設定手係留施設の上部工コンクリートとの付着効果に関する評法を大型係船曲柱に一律的に適用したことによるも価等も行い，本検討の成果を踏まえ，大型係船曲柱の全体のと考えられる．

形状を提案する予定である．

2） 繋離船事業者へのアンケート・ヒアリング調査の結果から，特に2000kN市販型の上部形状（頭部長さ，頭部

謝辞

幅及び全体高さ）が大きすぎるため，その改善が必要

本検討を行うにあたり，日本繋離船協会及び会員各社のであることがわかった．具体的には，繋離船の作業効方々には，アンケート調査についてご協力いただき，さら率を向上させる観点で，2000kN市販型の上部形状をに協和係船(株)，(有)コスモ商運，(有)博多港サービスセ

1500kN市販型や1000kN標準型の 上部形状に変更す

ンターの各社には，ヒアリング調査にもご協力いただき，ることが望まれている．

大変有益なご助言をいただきました．

3） 各地で，繋離船事業者の要望や現場条件に対応して，また，係船柱の製造及び販売元である永進産業（株），

係船曲柱の上部形状の特定部位の寸法を，市販型より

清本鐵工(株)，(株)広島メタル&マシナリー，扶桑商事

も短縮（一部伸長）している事例が多数存在する．本(株)の各社には，係船曲柱の製造について，貴重な情報や検討では，収集した係船曲柱の設置事例から，2000kN

ご示唆を賜りました．ここに深く感謝の意を表します．

型における実績寸法の最小値を整理した．
4） 港研資料No.102の上部形状の寸法に係る設計思想に

参考文献

基づいて，寸法を算定した独自設定型の場合，1500kN

1） 西岡悟史，井山繁，宮田正史，米山治男，辰巳大介，

市販型よりも胴高・頭部長さ・頭部幅を短くすること

木原弘一：係留施設の附帯設備等の整備における繋離ができる．この独自設定型の胴高・頭部長さ・頭部幅

船作業の安全性向上への配慮事項に関する検討，国土は，1500kN市販型と1000kN標準型の中間の寸法とな

技術政策総合研究所資料，No.957，2017．

る．

2） （公社）日本港湾協会：港湾の施設の技術上の基準・

5） 2000kN型の大型係船曲柱の上部形状を対象として，

同解説，2018．

小型化の基本方針に基づいて5ケースの小型化案を評3） （公社）日本港湾協会：港湾工事共通仕様書，2019．

価した．評価の結果，上部形状の標準的な小型化案と4） 稲垣紘史，山口孝市，片山猛雄：けい船柱の標準設計

しては，上部形状を1500kN市販型としたケース①と（案），港湾技術研究所資料，No.102，1970．

独自設定型としたケース③が有力な候補である．この5） （公社）日本港湾協会：港湾構造物標準設計（第1集）

方針に従って小型化を図ることで，船舶係留時の安全

けい船柱の標準設計，1971．

性を確保しつつ，繋離船作業の作業効率の向上が期待

6） （公社）日本港湾協会：港湾構造物設計基準，1967．

できる曲柱へと改善することができる．

7） （一財）日本海事協会：鋼船規則 C編 船体構造及

6） 牽引力2000kNに耐えられる係船曲柱として，上部形

び船体艤装，2019．
8） （一財）日本海事協会：鋼船規則 L編 艤装品，2019．

状を1500kN市販型としたケース①，独自設定型としたケース③及び上部形状を1000kN標準型としたケー- 17 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

9） 東京製綱繊維ロープ株式会社 ：ロープについて，
http://www.fiber-tokyorope.jp/rope/12strand.html ，（最終検索日：2019年12月23日）
10） 寺内潔，吉田行秀：船舶の主要寸法と力学的諸量の関係，港湾技術研究所資料，No.348，1980．
11） 米山治男：係船柱に作用する船舶の牽引力に関する検討，港湾空港技術研究所資料，No.1341，2018．

- 18 -

国総研資料 No.1085

付録A

繋離船事業者へのアンケート調査結果

日本繋離船協会よりご協力いただき，繋離船事業者にアンケート調査を実施した内容と結果について述べる．
アンケート調査票を付図—A.1～A.5に示す．アンケート結果を付図—A.6～A.17，付表—A.1～A.16に示す．

付図—A.1

アンケート調査票(p.1, 2)- 19 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

付図—A.2

アンケート調査票(p.3, 4)- 20 -

国総研資料 No.1085

付図—A.3

アンケート調査票(p.5, 6)- 21 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

付図—A.4

アンケート調査票(p.7, 8)- 22 -

国総研資料 No.1085

付図—A.5

アンケート調査票(p.9, 10)- 23 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

問２①貴事業所で使用されるバースで扱われている大型係船柱の規格（1500kN 以上）について、あてはまるものすべてに○をつけてください。
1.1500kN 型係船曲柱2.2000kN 型係船曲柱

3.その他（kN 型係船曲柱）

4.1500kN 型係船直柱

5.2000kN 型係船直柱

6.その他（kN 型係船直柱）②貴事業所の業務で現在使用している大型係船曲柱(1500kN 以上)について、可能な範囲で大型係船曲柱の本体写真と設置されているバースの写真を添付（別紙でも構いません）及び寸法をご記入ください。
写真①

寸法①

付図—A.6

問2①のアンケート結果- 24 -

（1）胴径

㎝

（2）胴高

㎝

（3）頭部長さ㎝（4）頭部幅㎝（5）頭部高㎝

国総研資料 No.1085

付表—A.1問2②のアンケート結果（1）※1：括弧内がアンケート回答の値となっており，推測した値を示す．
※2：上記の寸法の値は，図面の寸法や繋離船事業者が寸法を計測した結果の値となっている．

- 25 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

付表—A.2

問2②のアンケート結果（2）※1：括弧内がアンケート回答の値となっており，推測した値を示す．
※2：上記の寸法の値は，図面の寸法や繋離船事業者が寸法を計測した結果の値となっている．

- 26 -

国総研資料 No.1085

問３大型係船曲柱に係留する主な船舶の種類、総トン数および分かる範囲で代表的な船名をご記入ください。
船舶の種類

総トン数

船名

1
2
3
付表—A.3

問3のアンケート結果

2000kN
船舶の種類
客船
客船
コンテナ船
客船
コンテナ船
客船

コンテナ船
コンテナ船
フルコンテナ船

問４総トン数（t）
168.666167.725
137,936
168,666
108,069
168,666
91,051
115,906
90,96393,50285,65675,59073,89975,24640,000～90,000

1500kN船名
QUANTUM OF THE SEASNORWEGIAM JOY
MSC SPLENDIDA
QUANTUM OF THE SEAS
XIN SHANGHAIQUANTUM OF THE SEAS
COSCO INDONESIA
ダイヤモンド プリンセス
セレブリティ ミレニアム
ノルヴェージャン ジュエル
SANTA CRUZNORTHERN MAJESTICRIO DE JANEIROEVER SIGMA
複数で特定できない

船舶の種類

総トン数（t）
56,769客船
90,96375,166137,276
客船
138,279
115,906
クルーズ客船168,666
62,993PCC
64,65058,531
168,666
客船
167,725
144,216
バルクキャリア― 102,132
168,666
客船
143,000
137,936
168,666
客船
168,666
114,261
168,666
客船
168,666
114,261

船名
COSTA NEOROMANTICA
CELEBRITY MILLENIUMCOSTA VICTORIAVOYAGER OF THE SEAS
MARINER OF THE SEAS
ダイヤモンドプリンセス
クアンタムオブザシー
DAEDALUS LEADERGLOVIS SUPREME
HOEGH JEDDAH
QUANTUM OF THE SEASNORWEGIAN JOY
MAJEDTIC PRINSESS
クァンタム・オブ・ザ・シーズ
マジェスティック・プリンセス
MSCスプレンディダ
QUANTUM OF THE SEAS
OVATION OF THE SEASCOSTA SERENAQUANTUM OF THE SEAS
OVATION OF THE SEASCOSTA SERENA

1 つの係船柱に同時に 2 本以上の係留索をかける場合について①1 つの係船柱に同時に 2 本以上の係留索をかけることはありますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.よくある2.時々ある

3.しない②1 つの係船柱に同時に 2 本以上の係留索をかける場合は、下記のいずれの係留索ですか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.同じ船舶からの係留索2.2 隻の船舶からの係留索

3.左記の両方で使用される③1 つの係船柱に同時に 2 本以上の係留索をかける場合に、中抜きはしますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.通常する2.場合によってはする

3.しない④1 つの係船柱に同時に 2 本以上の係留索をかける場合に、中抜きをする方にお伺いします。
（問４.③で 1,2 に○印をつけた方について）
中抜きをする場合としない場合の状況をそれぞれご記入ください。
中抜きをする場合
中抜きをしない場合- 27 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男⑤最大何本の係留索をかけることがありますか。（
最大（）内に本数をご記入ください。

）本⑥最大何本中抜きを行うことがありますか。（
最大（）内に本数をご記入ください。

）本⑦1 つの係船柱に同時に 2 本以上の係留索をかける場合、どのような問題が生じますか。ご記入ください。

問4 ②

問4 ①

1つの係船柱に同時に2本以上の係留索をかけることはありますか。 1つの係船柱に同時に2本以上の係留索をかける場合は、下記のいずれの係留索ですか。
9%9%

1.よくある

18%

29%

3.しない

73%

100%

2.2隻の船舶からの係留索
3.左記の両方で使用される

71%

4.回答なし1500kN型

2000kN型

1.同じ船舶からの係留索

18%2.時々ある73%

2000kN型

4.回答なし1500kN型

問4 ③
1つの係船柱に同時に2本以上の係留索をかける場合に、中抜きはしますか。
9% 9%
29%

28%

18%

1.通常する2.場合によってはする
3.しない
4.回答なし64%

43%

2000kN型

1500kN型

付図—A.7

問 4①～③のアンケート結果

付表—A.4問 4②～④のアンケート結果

2000kN

1500kN

1.同じ船舶 1.同じ船舶 1.同じ船舶 1.同じ船舶 3.左記の両 1.同じ船舶 3.左記の両問4② からの係留 からの係留 からの係留 からの係留 方で使用さ からの係留 方で使用さ
索
索
索
索
れる
索
れる

2.場合に
問4③ よってはす 3.しない
る

3.しない

2.場合に
よってはす 1.通常する
る

1.通常する
2.場合に
※他船と同
よってはす
じ係留柱の
る
場合

問4④
中
抜
き
を
す
る
場
合

中
抜
き
を
し
な
い
場
合

1.同じ船舶 3.左記の両 1.同じ船舶 3.左記の両 1.同じ船舶 1.同じ船舶 1.同じ船舶 1.同じ船舶 1.同じ船舶 1.同じ船舶
問4② からの係留 方で使用さ からの係留 方で使用さ からの係留 からの係留 からの係留 からの係留 からの係留 からの係留
索
れる
索
れる
索
索
索
索
索
索

問4③ 3.しない

2.場合によってはす 3.しないる

1.通常する 3.しない

2.場合によってはす 3.しない
る

－

－

－

－

－

－

－

－

3.しない

3.しない

3.しない

問4④

係留索の取
る順番を間
違えた時，
先に放す策
を中抜きで
取る。

ヘッドライ
後から離す ン又はス
策を順番通 ターンライ
り取る場合 ンを主に取
るため

ヘッドライ
ン又はス
ターンライ
ンを主に取
るため

2隻の船で1
つのビット
を使う（合
取）事が
本船指示が
多々あり，
あった場
どちらの船
合。
が先でも出
港できるよ
うにするた
め行う

ターミナル
他船と同じ
からの指示
係留柱の場
や本船から
合は必ず行
の指示があ
います。
る場合

後から着岸
した本船の
通常，本船
荷役が短
指示がなけ
く，先船よ
れば中抜き
り早く出る
しない。
可能性が高
い時

他の係留柱
が空いてい
る場合は，
極力中抜き
作業は避け
る。（クロ
ス取り等
で）

－

中
抜
き
を
す
る
場
合

中
抜
き
を
し
な
い
場
合

－

他船と同じ
ビットを使
用時

－

本船の指示
がある場合

本船から
ロープの出
る場所が
違って，
ロープどお
しが擦れる
のを防ぐた
め。

－

本船・代理
店からの指
示（後から
着岸・使用
した本船が
先に出港す
る場合等）

－

本船の指示
がない場合

通常作業の
場合

- 28 -

国総研資料 No.1085

付表—A.5
規格

2000kN型係船曲柱1500kN型係船曲柱

問4 ⑤
問4 ⑥
最大何本の係留索をかけることがありますか。
最大何本中抜きを行うことがありますか。
4
4
6
1
8
4
4
2
8（2隻係留）4（大型船1隻）
6
2
3
1
4
0
4～ （ロープの種類・太さ等にもよる）
2～ （ロープの種類・太さ等にもよる）
3
4
3
4～5
2
0
3
0
4
4
4
2

付表—A.6
規格

2000kN型係船曲柱1500kN型係船曲柱

問 4⑤～⑥のアンケート結果

問 4⑦のアンケート結果

1つの係船柱に同時に2本以上の係留索をかける場合、どのような問題が生じますか。ご記入ください。
係留索を外しにくくなる。
係留索のアイに巻き付けてあるカバーが，他の係留索に挟まり，外す際危険な場合がある。
・出港時，ウインチが弱い場合ロープが咬んで抜けない（相手船の荷役を止めて弛めないと外れない）。
・小型のコンテナ船などはアイの径が小さいので後から来る船のロープが入らなかったり，無理やり入れて外れないなど・ロープの擦れ留めや，メッセンジャーロープが絡まって切れる。
・入港時，沈むロープなどの場合掛ける順番を間違うと捻じれる。
・㊨→㊧→㊥の順で来ると，最後の㊥のロープを掛けるのに危険度が高い。
・ウインチの力で無理やり抜くので，抜けた反動でロープが飛んでいき危ない。
他船の網，輪（アイ）が小さい場合，係留柱の幅が広い時，中抜きが入らなくなる。無理に入れれば，出港時，網を外す
時に抜けにくい。
2～4本を1つの係留柱に掛けるのは，常時ですので，特に問題なし。
ロープが噛み合い外れ難く，安全にスムーズな出港が出来なくなる。（ロープが張り，破断する恐れが有る）危険。
特に問題なし。
係留索が重ならないように注意する。
雨の日とかは，2本目を取っている時に，ロープが係船柱をすべって，跳ね上がる事がある。
本船からロープが出てくる場所をよく確認して掛ける順番を注意しないと，捻じれが生じて取り直す必要がある，海面に浮いているロープだとわかりやすいが，沈むロープになるとわかりにくくなる。
2本以上のラインは不可能なので2本／ビットまでとしている。
1本目と2本目のくい込み。1本目と2本目のねじれ。
係留索がクロスする場合がある。

問５①現行の大型係船曲柱の大きさ、形状について、問題や不都合を感じた事はありますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.ある

2.ない

②現行の大型係船曲柱の大きさ、形状について、問題や不都合を感じた事がある方にお伺いします。
（問５.①で 1 に○印をつけた方について）
例えば、どのような作業の時に問題や不都合を感じますか。あてはまるものすべてに○をつけてください。
1.係船柱に係留索を掛ける時

2.係留索を係船柱から外す時

3.その他- 29 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男③現行の大型係船曲柱の大きさ、形状について、問題や不都合を感じた事がある方にお伺いします。
（問５.①で 1 に○印をつけた方について）(1)～(5)の箇所について、どのような問題や不都合を感じますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
(1)胴径について（平面図、断面図）
1.太い

2.細い

3.問題ない2.低い

3.問題ない2.短い

3.問題ない2.小さい

3.問題ない2.低い

3.問題ない(2)胴高について（断面図）
1.高い(3)頭部長さについて（断面図）
1.長い(4)頭部幅について（平面図）
1.大きい(5)頭部高について（断面図）
1.高い

問5 ①

問5 ②

現行の大型係船曲柱の大きさ、形状について、問題や不都合を感じた事はありますか。

どのような作業の時に問題や不都合を感じますか。（複数回答可）
14%

9%

14%
36%

1.ある

27%

2.ない
64%

29%

3.回答なし

64%

43%

100%

2000kN型

2000kN型

1500kN型

付図—A.81500kN型

問 5①～③(4)のアンケート結果- 30 -

1.係船柱に係留索を掛ける時
2.係留索を係船柱から外す時
3.その他
4.1・2項目両方
5.1・2・3項目全て
6.回答なし国総研資料 No.1085

問5 ③（５）
頭部高についてどのような問題や不都合を感じますか。

1.高い

27%

28%

43%

2.低い

46%

3.問題ない29%

2000kN型

付図—A.94.回答なし27%

1500kN型

問 5③(5)のアンケート結果

問６ 大型船を対象とした場合により良い大型係船曲柱の形状について、現行の形状をどのように変更すれば良いと思われますか。
①変更イメージ図①で示すように、胴径を細くする案は良いと思われますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.良いと思う
問6

2.良いと思わない

3.どちらでも良い

変更イメージ図①

胴径を細くする(1) 胴径を細くする案は良いと思われる方、良いと思われない方にお伺いします。
（問 6.①で 1,2 に○印をつけた方について）選択した理由をできる限り具体的にご記入ください。

（回答例）係留索のアイ部の径が 1ｍあるため、胴径が 45cm 程度であれば係留索が複数掛ける
場合での脱着が行いやすい。
問6 ①
変更イメージ図①で示すように、胴径を細くする案は良いと思われますか。

29%

28%

27%
55%

18%

43%

2000kN型

付図—A.101.良いと思う
2.良いと思わない
3.どちらでも良い
4.回答なし1500kN型

問 6①のアンケート結果- 31 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

付表—A.7

問 6①(1)のアンケート結果

2000kN
1.良いと思う
外す時にアイ部の径より細くなればなるほど外しやすくなる。
胴径60cmの係留柱に複数掛ける場合，中抜きが困難。
2.良いと思わない
現在2000kN型係船曲柱の胴径は60cmでこれくらいの径で問題ないと考えられる。
係留索の脱着は，胴径の大きさよりも頭部幅が影響する。
係留策にテンションが掛かった場合に，ビットと係留索の接地面積が少なくなり，係留索に負担がかかり，破断する可能性がある。
頭部幅と胴径の差が大き過ぎると，中抜きした場合に係留索が外れない可能性がある。
1500kN
1.良いと思う
同じ係留曲柱に相取りする場合は，胴径が細い方が中抜きしやすい。
外す時にアイ部の径より細くなればなるほど外しやすくなる。
強度に問題なければ良いと思う。
2.良いと思わない掛ける作業時は細くても太くても負担は同じ。
外す作業時は胴径を細くすと頭部長さが長くなり，ロープを交わす為の距離が長くなり，負担が増える。
強度がどうなのか？

②変更イメージ図②で示すように、胴高を低くする案は良いと思われますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.良いと思う
問6

2.良いと思わない

3.どちらでも良い

変更イメージ図②

胴高を低くする(1) 胴高を低くする案は良いと思われる方、良いと思われない方にお伺いします。
（問 6.②で 1,2 に○印をつけた方について）選択した理由をできる限り具体的にご記入ください。

（回答例）胴高が高すぎると繋離船作業が行いにくくなるが、係留索を４本同時にかけることがあるため、胴高の下限値は 50 ㎝程度、必要である。

- 32 -

国総研資料 No.1085

問6 ②
変更イメージ図②で示すように、胴高を低くする案は良いと思われますか。

14% 14%18%

18%

1.良いと思う
2.良いと思わない
3.どちらでも良い

72%

64%

2000kN型

1500kN型

付図—A.11
付表—A.8

4.回答なし問 6②のアンケート結果

問 6②(1)のアンケート結果

2000kN
1.良いと思う
係留策をビットに掛けている状態では，係留索が上に跳ね上がる恐れが軽減される。
作業員の身体的負担が軽減される。
2.良いと思わない
現在2000kN型係船曲柱は55cm。できれば60cm位が望ましい。
最大6本くらい係留索を取る為，低すぎると取りにくい。
係留索を数本取る場合，かけにくくなる。
外す時にアイ部の径より細くなればなるほど外しやすくなる。
複数の係留索を掛ける時，係留索（先取ロープ）が噛んで外れにくい。
1500kN
1.良いと思う低くすると索をその分持ち上げなくてよい。
胴高を低くすると掛ける時・外す時の作業負担が軽減される。
2.良いと思わない
胴高を低くすると複数本同時にかけた場合に索が食い込む可能性がある。
太いラインがきた場合は外しにくくなるのでは？
低すぎても作業が行いづらいし，複数本かける時にある程度胴高が必要と感じる。
胴高を低くすると，係留策を4本同時に掛けることがある為，ロープのかみ込み等が起こり，作業が困難になる為。
胴高が低くなると，係留策を4本同時にかけることがあるため，かけずらくなり作業が困難になる。
③変更イメージ図③で示すように、頭部長さを短くする案は良いと思われますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.良いと思う
問6

2.良いと思わない

変更イメージ図③

3.どちらでも良い
頭部長さを短くする- 33 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男(1) 頭部長さを短くする案は良いと思われる方、良いと思われない方にお伺いします。
（問 6.③で 1,2 に○印をつけた方について）選択した理由をできる限り具体的にご記入ください。

（回答例）頭部長さは短いほど繋離船作業が行いやすいが、係留索を４本同時にかけることがあるため、頭部長さの下限値は 60 ㎝程度、必要である。
問6 ③
変更イメージ図③で示すように、頭部長さを短くする案は良いと思われ
ますか。
14%

27%

43%

1.良いと思う
46%

2.良いと思わない
3.どちらでも良い

43%

27%

2000kN型

1500kN型

付図—A.12
付表—A.94.回答なし問 6③のアンケート結果

問 6③(1)のアンケート結果- 34 -

国総研資料 No.1085④変更イメージ図④で示すように、頭部幅を小さくする案は良いと思われますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.良いと思う
問6

2.良いと思わない

3.どちらでも良い

変更イメージ図④

頭部幅を小さくする(1) 頭部幅を小さくする案は良いと思われる方、良いと思われない方にお伺いします。
（問 6.④で 1,2 に○印をつけた方について）選択した理由をできる限り具体的にご記入ください。

（回答例）係留索のアイ部の径が 1ｍあるため、頭部幅が 80 ㎝程度になると繋離船作業が行い
やすい。

問6 ④
変更イメージ図④で示すように、頭部幅を小さくする案は良いと思わ
れますか。

14%

1.良いと思う

27%

2.良いと思わない29%

57%

2000kN型

付図—A.139%64%1500kN型

問 6④のアンケート結果- 35 -

3.どちらでも良い
4.回答なし繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

付表—A.10

問 6④(1)のアンケート結果

2000kN
1.良いと思う
現在，2000kN型係船曲柱は110cm位が良好である。
頭部幅が小さくなる事は，取り外しがしやすくなる為，良いと思う。
係留索の脱着が行いやすいと思う。
2.良いと思わない
大型船になるとエアドラフトも高くなりビットとの高低差がかなりあるので頭部の長さと幅をバランスよくしな
いと外れる可能性が出てくる。
着岸作業時に係留索の角度によっては，ビットから係留索が外れやすくなる可能性がある。
中抜き作業の出港作業の場合は，係留索をビットから外しやすくなる利点はある。
1500kN
1.良いと思う
回答例の通り係船柱へのアイの掛け外し作業が容易になる。頭部の長さについては，係船索の材質により太さも変わる為，どの程度が適当であるかは判断しかねます。
掛ける時・外す時は作業が楽になる（負担が軽減される）（安全性）。ロープが外れやすく注意が必要。危険？
係留索が掛けやすくなる。
アイの径が小さすぎてかからない時がある為。
頭部幅が小さくなることにより，作業がしやすくなり，より安全に作業ができる。
頭部幅が大きいと係留策がかけずらく，作業が困難になり危険度も増す。
2.良いと思わないなし⑤変更イメージ図⑤で示すように、頭部の下部に曲率を設ける案は良いと思われますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.良いと思う
問6

2.良いと思わない

3.どちらでも良い

変更イメージ図⑤

曲率を設ける(1) 頭部の下部に曲率を設ける案は良いと思われる方、良いと思われない方にお伺いします。
（問 6.⑤で 1,2 に○印をつけた方について）選択した理由をできる限り具体的にご記入ください。

（回答例）頭部下部の下端が胴高の上端から 5 ㎝程度下がる曲率が設けてあると、係留索が固定されて使用しやすい。

- 36 -

国総研資料 No.1085

問6 ⑤
変更イメージ図⑤で示すように、頭部の下部に曲率を設ける案
は良いと思われますか。
9%

14%
43%

1.良いと思う
18%

43%

73%

3.どちらでも良い
4.回答なし1500kN型

2000kN型

問 6⑤のアンケート結果

付図—A.14
付表—A.112.良いと思わない

問 6⑤(1)のアンケート結果

2000kN
1.良いと思う
係留索の取り放しには直接関係しない為，良いと思います。係留索も自然に外れにくくなる為，良いと思います。
頭部長さと頭部幅を小さくした場合には，必要になる。
着岸本船の舷が高くても，係留索が外れるのを防げる。
中抜き作業の出港時は，係留索がビットから外れにくくなる。
2.良いと思わない
複数係留する場合
1500kN
1.良いと思うなし
2.良いと思わない
ロープを外す時に負担が増える。
必要性がない。

⑥変更イメージ図⑥で示すように、T 字の形にする案は良いと思われますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.良いと思う
問6

2.良いと思わない

3.どちらでも良い

変更イメージ図⑥
T 字の形にする(1) T 字の形にする案は良いと思われる方、良いと思われない方にお伺いします。
（問 6.⑥で 1,2 に○印をつけた方について）選択した理由をできる限り具体的にご記入ください。

- 37 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

問6 ⑥
変更イメージ図⑥で示すように、T字の形にする案は良いと思わ
れますか。

29%

9% 9%

14%

1.良いと思う
2.良いと思わない

36%

46%

57%

3.どちらでも良い
4.回答なし2000kN型

1500kN型

付図—A.15

問 6⑥のアンケート結果
問 6⑥(1)のアンケート結果

付表—A.122000kN
1.良いと思う
掛かりがよくなる。
小さいアイでも使用できる可能性が出てくる。
2.良いと思わない
外す際，引っかかりやすく，外しにくい為，良いと思いません。
左図と右図の中間ぐらいが望ましい。
右図のようにTの字に近すぎると，2船の合い取り中抜き作業の出港時に係留索が外れない可能性が非常に高い。
1500kN
1.良いと思うなし
2.良いと思わない
索を外す時に，引っ掛かる。
凸凹が大きくなれば係留索アイの掛け外しの際に障害になる。
負担が増える（外す時）。
係船索を外す時に余分な力が必要となる。
はずす時の不安と，負担が心配な為。
T字部に係留索が引っかからないように作業を行う為作業効率が悪くなり，尚且つ危険も伴うと考える。
係留策を取る際も放す際もＴ字部分に係留策が引っかからないようにする為，作業効率が悪くなり，また危険も伴うと思われる。
⑦大型船を対象とした場合により良い係船曲柱の形状について、
その他変更案がありましたら、イメージ図を図示してください。
※現行の係船曲柱の改良イメージでも、新たな構造イメージでも良いです。

- 38 -

国総研資料 No.1085

付表—A.13

問7

問 6⑦のアンケート結果

1500kN 以上の係船柱を必要とする大型船の係留索について①よく利用される係留索のアイ（輪）部の径，または長さ（下図参照）のどちらかをご記入ください。
径

φ＝[

]ｍ

長さ

L＝[

]ｍ

不明

下記②～④については、わかる範囲でご回答ください。
②係留索の径(太さ)および種類(もしわかれば品名)をご記入ください。
③係留索の破断強度をご記入ください。(運用上の目安としている引張力でも良いです。))

係留索の破断強度()

運用上の張力(④係留索のロープのひねり方の種類について、あてはまるものに１つだけ○をつけてください。
1.3 撚

2.8 撚

3.12 撚

5.その他（4.ダブルロード）- 39 -

6.不明

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

付表—A.14
問7 ①
規格

2000kN型係船曲柱

問 7①～③のアンケート結果
問7 ②

問7 ③

よく利用される係留索のアイ（輪）係留索の破断強度をご記入くださ
係留索の径(太さ)および種類(もしわか
部の径，または長さのどちらかをごい。(運用上の目安としている引張
れば品名)をご記入ください。
記入ください。
力でも良いです。)
長さ L＝2.7ｍ

65mm-

長さ L＝2.7ｍ

65mm-

約85ミリだと思います。

-

-

-

長さ Ｌ＝1.2～1.7ｍ

船社，本船のトン 数によ ってことなる 。品名は分かりません。

-

長さ Ｌ＝2.3ｍ

φ100，φ80，キョーレックス，ナイロンタフレ

運用上の張力（130ｔ）

-

-

85mm

-

-

-

径

φ＝約2ｍ

長さ Ｌ＝2.5ｍ

径

φ＝1.5ｍ

1500kN型係船曲柱 長さ Ｌ＝約2ｍ
長さ Ｌ＝1.5ｍ？

問7 ④
係留索のロープのひねり方の種類について。（複数回答可）

18%

22%
45%
11%

9%
55%
18%

22%

2000kN型

1.3撚
2.8撚
3.12撚
4.ダブルロード
5.その他
6.不明
7.回答なし1500kN型

付図—A.16

問 7④のアンケート結果

問８①大型係船曲柱にかけた係留索が外れたり、切れたりしたことがありますか。あてはまるものに１つだけ○をつけてくだ
さい。
1.ある

2.ない

②大型係船曲柱にかけた係留索が外れたり、切れたりしたことがある方にお伺いします。
（問８.①で 1 に○印をつけた方について）その時の状況、考えられる要因をご記入ください。

- 40 -

国総研資料 No.1085

問8 ①
大型係船曲柱にかけた係留索が外れたり、切れたりしたことがありますか。
14%

9%

14%

18%
1.ある
2.ない
3.回答なし

73%

72%

2000kN型

規格

2000kN型係船曲柱1500kN型係船曲柱1500kN型

付図—A.17

問 8①のアンケート結果

付表—A.15

問 8②のアンケート結果

大型係船曲柱にかけた係留索が外れたり、切れたりしたことがある方にお伺いします。その時の状況、考えられる要因をご記入ください。
係留柱の形が原因で，係留索の破断事故は考えにくい。
係留索をタグボートの代わりに，本船の行き足を止める為のブレーキに使用したり，出港時に係留索（船首スプリング）を支点にエンジンを使用し，本船の向きを変える為使用し，係留索に過剰なテンションがかかり，破断事故が起きる事が大半である。
乗組員が潮の干満で調整するタイミングが遅かった。
うねりが大きい日での係留中に破断した。現認はしていないが，ある程度予想はしていた。

- 41 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

問９

その他、係船柱の構造について、ご意見等ありましたらご記入ください。

付表—A.16

問 9 のアンケート結果- 42 -

国総研資料 No.1085

付録B 港研資料No.102の計算例に基づく応力計算の一例

B-4．胴部の設計
胴部応力σsは，片持ち梁として考えて計算し，許容応力検討した6ケースについて，港研資料No.102 p.107からの度σsa 以下となるように肉厚tを設定する．

曲柱の設計計算例に基づき，応力計算を実施して各部位の

M PV
＋
≤ σsa
Z
A

σs =

寸法を算定した．1500kN型の外径形状を基本に，肉厚のみ増加させたケース①—1の応力計算の手順を以下に示す．

（B-1）

ここに,
σs：胴部応力[N/mm2]
M：胴部転倒モーメント[N･mm]

B-1．設計条件
牽引力P：2,000kN=2,000,000N

Z ：断面係数[mm3]

胴径D：550mmPv：鉛直方向の引張力[N]

頭部長さL：550mm

A : 断面積[mm2]

頭部高H0：0.8D＝440mm

胴高H：0.8D＋50＝490mm

M= PH H+PV

計算上の肉厚t ：50mm

D
2

（B-2）

ここに,

肉厚は，摩耗及び腐食厚として7mm見込む

PH：水平方向の引張力[N]

肉厚t1

PV = Psinθ

：50+7＝57mm

PH = Pcosθ
θ：胴部応力が最大となる牽引力の角度[°]

B-2．使用材料
係船曲柱本体：SC450（JIS G 5101）

アンカーボルト：SS400（JIS G 3101）
アンカー板
コンクリート：SS400（JIS G 3101）：設計基準強度 σcd＝18N/mm2Z=π（D4 －d4 ）
32D

A=

π
（D2 －d2 ）4

d：内径（D－2t）[mm]
B-3．許容応力度
係船曲柱本体σsa

胴部応力が最大となる牽引力の角度θは，：SC450 許容引張・圧縮・曲げ 140N/mm2

d s
=0
dθ

アンカーボルト
σsa：SS400 許容引張・圧縮・曲げ 140N/mm2－

τsa：SS400 せん断 80N/mm2
アンカー板
σsa

H
cosθ
sinθ＋
＋kcosθ =0D
2

θ=tan-1：SS400 許容引張・圧縮・曲げ 140N/mm2

τsa：SS400 せん断 80N/mm2

より，

D 1
（ +k）
H 2

ここに,

コンクリートk=

D2 +d21

σca：支圧 9N/mm2（ σsa ）8D2

2

よって，D＝550，t＝50より，

1

τca：せん断 0.6N/mm2（ σsa ）30d＝550－2×50＝450mm
H＝490より，
k＝5502 +2942
8×5502

θ＝tan-1

550 1（ +0.2087）
490 2＝38.501- 43 -＝0.2087

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男

Z=A=

ここで，アンカーボルト6本用いると，π(5504 －4504 )＝9.014×106 mm332×5500.8×2.0×106
π
7× ×140×sin22°4
ϕ≥74.493mm
ϕ2 ≥π(5504 －4504 )＝7.854×104 mm24P=2.0×106Nより，

PV= 2.0×106sin38.501=1.245×106

ここで，使用するアンカーボルトの呼径φをM90とし，= 2.0×106cos38.501=1.565×106

ね じ の ピ ッ チ を6mmと す る と ， ね じ の 谷 径 は φ ＝PH

M= 1.245×106 ×490+1.565×106

83.505mmとなる．

550
2

0.8×2.0×106
π
7× ×83.5052 ×sin22°
4= 111.412 ≤ 140N/mm2= 11.093×108 N･mm

σs =11.093×108
9.014×10= 138.917

1.245×106

6 ＋

≤

σs =

7.854×104

140N/mm2

よって，応力が許容応力以下となる．

よって，応力が許容応力以下となる．
また，アンカーボルト応力が許容応力と等しくなる牽引力
Pは，また，胴部応力が許容応力と等しくなる牽引力Pは，P＝2016kN＞

2000kN

P＝2513kNとなる．

B-5．埋込み部の設計＞

2000kNとなる．

（2）底板厚さH1
使用アンカーボルトをM90—6とすると，底版厚さH1 は，
H1＝1.5，φ＝1.5×90＝135mmとなる．

（1）使用アンカーボルトの径φ
底板に水平力Pが作用した時，アンカーボルトの許容応
力以下となるように規格，本数を設定する．
P－PHF
σs = π 2≤σsa
N ϕ sinα4（3）埋込み深さH3
アンカーボルトがコンクリートより突出ないように，埋（B-3）

込み深さH3を決定する．25mmの余裕を見込むと胴部の埋ここに,込み深さH2は，
σs：アンカーボルトの応力[N/mm2]

H2＝h1＋h2＋25＝176mm

PHF：底版とコンクリートの摩擦抵抗力[N]ここに,N ：アンカーボルトの本数[本]h1＝2.0φsinα＝2.0×90×sinα＝67.429mm

φ ：アンカーボルトの谷径[mm]h2＝1.0φcosα＝1.0×90×cosα＝83.447mm

α ：アンカーボルトの埋込み角

22°
故に，埋め込み深さH3は
H3＝H1＋H2＝135＋176＝311mm

底版とコンクリートの摩擦抵抗力は，
PHF＝μPvc

（B-4）

ここに,
μ ：摩擦抵抗係数，0.3
Pvc ：牽引力Pが作用した時，底版がコンクリー
トを押える強さ，底版幅2R1を2.0D～2.6Dとすると，Pvc≒0.7Pとなる
PHF＝0.3×0.7P≒0.2P（B-3）を変形すると
0.8P
ϕ2 ≥ πN σsa sinα4

付図—B.1- 44 -

埋め込み部の図国総研資料 No.1085（4）底板幅2R1となり，アンカーボルト比は，牽引力Pが作用した時のアンカーボルトの引張応力計算

ϕn 80.407＝＝0.146D
550には，その引張応力が最大となる牽引角度θを求めなければならない．しかし，港研資料p.44で述べられているようにこの方向を求めるには煩雑な試算となるため，牽引力方

次に，割増牽引力は港研資料p.45図7.12（d）より，

向を水平として，割増して計算する．

43.5－40.5
＝0.07
43.5

そして，アンカーボルト応力が許容応力以下となるように底版幅2R1を求める．
底板にかかる転倒モーメントMは，

転倒モーメント比M/D3は，M＝P(H＋H3)

M3

一方，アンカーボルト応力が許容応力σsaとなる抵抗モーD

メントMsは，
Ms≥
ここに,

＝

1.07P H＋H3
3

D

＝103.03

σsa
Ic(I + )
y+R1 s n（B-5）＝

1.07×2.0×106 49＋31.1
553

kg・cm/cm3

よって，港研資料p.112附図6.5（b）を用いると，付図B-2より，R1/D＝1.26余裕をみてR1/D＝1.30とすると，R1＝715mm

y ：底板の中心軸から中立軸までの距離[mm]となる．

R1：底版の中心軸から底版縁端までの距離[mm]Is：アンカーボルトの中立軸に対する断面２次モーメント[mm4]
Ic：コンクリートの中立軸に対する断面２次モー
メント[mm4]

ｎ：アンカーボルトとコンクリートの弾性係数比
また，コンクリートの縁支圧応力が許容応力σcaとなる耐
曲げモーメントMcは，
Mc＝
ここに,

σsa
(Ic+nIc)
X（B-6）

X＝R1－yまた，中立軸は鉛直力のつり合いより計算できる．
nGs－Gc＝0
ここに,Gs：アンカーボルトの中立軸に対する断面1次モーメント[mm3]
Gc：コンクリートの中立軸に対する断面1次モー
メント[mm3]

付図—B.2

アンカーボルト比と牽引耐力の関係

この計算において，高次式の解法となるので，アンカー
ボルト比φn/Dおよび底板幅比R1/Dの時の最大抵抗モーメ

この時の抵抗モーメントはント比P(H+H3)/D3を付図B-2示す．

M
D3

アンカーボルトは傾斜しているので，アンカーボルト引
張応力算定の有効断面積は，その鉛直方向有効断面積φn＝ 109kg・cm/cm3 程度となる．

ゆえに，牽引耐力Pは，を用いる．すなわち，

M
3
3 ×D
D
P＝
＝2116kN ＞ 2000kN
1.07P(H＋H3 )ϕn＝ ϕ√cosα＝83.505×√cos22°＝80.407であるため満足する．

- 45 -

繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討/中村俊之・中村 健・宮田正史・米山治男（5）リブ幅R2
港研資料p.46図7.15に示すようにX-X断面の曲げモーメ
ントMにより，底板およびリブ縁応力が許容応力度を超えないようにリブ幅を決める．なお，X-X断面の曲げモーメ
ントMは，X-X断面より右側を片持ばりと考え，アンカー
ボルト位置にアンカーボルト全強の引張力が作用するものとして計算する．
M＝ 2σsa
ここに，

πϕ2 R1
4（B-7）

σsa：アンカーボルトの許容応力

付図—B.3

この曲げモーメントによりリブ上面の縁応力σsは，ここから，R2/D＝0.8

σs＝

リブ幅比とアンカーボルト径比の関係

R2＝440mm

M
y
I

（B-8）

よって，リブ幅R2を440mmとする．

ここに，
I：中立軸のまわりの断面2次モーメント

B-6．底板に作用する水平力によるアンカーボルトの曲げ

y：中立軸からリブ上端までの距離

応力，せん断応力および底板前面のコンクリートの支圧応
力の検討

なお，中立軸および断面一次モーメントは2

y1＝（H1 +H2 ） R2 +H1 2 （2R1 －R2 ）（1）底板前面コンクリートの支圧応力
底板前面コンクリートの支圧応力をσc とすると

2（2R1 H1 +R2 H2 ）PH=P=σc×2R1×H1+PHF

y＝H1 +H2 －y
3

I＝

R2 y +2R1 y1 3 －（2R1 －R2 ）（y1 －H1 ）

（B-9）

3

摩擦抵抗力PHFは，

3

PHF≒0.2P
リブ縁応力が許容応力内にあるためには，
π 3 '2σsa ・ ϕ R1 y1
4
σs ＝≤ σsa '
I

故に，
σs ＝
＝

底板厚さH1，アンカーボルトの位置，底板幅R1，埋め込

0.8P
2R1 ×H1
0.8×2,000,000
2×715×135＝8.3 N/mm2 ＜ 9.0 N/mm2

み深さH3，アンカーボルトの谷径φが決まれば必要最低リ
ブ幅R2が決定する．この算定結果，港研資料p.116附図6.6（c）のため，満足する．

（付図B-3）を用いてリブ幅を設定する．
埋め込み深さの胴径比と，アンカーボルト径比を下記にコンクリート支圧応力が許容支圧応力と等しくなる牽

示す．

引力Pは，
H3＝311mm＝0.565D

P＝2172kN

φ＝83.505mm＝0.152D
埋め込み深さの胴径比が図に掲載されていない値となることから，グラフに記載されている最大のリブ幅比0.8を用いることとした．

- 46 -＞

2000kNであるため満足する．

国総研資料 No.1085（2）アンカーボルトのせん断力
アンカーボルトに働くせん断応力τsとすると，
τs＝

P/N

付表—B.2（B-10）

π/4×ϕ2

ここに，
τs：せん断応力[N/mm2]

τs＝2,000,000/7
π/4×83.505

2＝ 52.17N/mm2<

80 N/mm2のため，満足する．
アンカーボルトのせん断力が許容せん断力と等しくなる牽引力Pは，
P＝3067kN＞

2000kNであるため満足する．

B-7．算定の算定結果と応力計算結果
試設計を行ったケース①—1の算定結果と1500kN市販型の寸法比較を付表—B.1に，各部位の応力計算結果を付表—B.2に示す.
付表—B.1

各部位の寸法の算出結果
1500kN型
ケース①-1
市販型

材料規格

頭部

胴部

SC450

SC450

頭部長さ

L

mm

550

550

頭部高

H0

mm

440

440

頭部幅

B

mm

275

275

胴径

D

mm

550

550

胴高

H

mm

490

490

肉厚

t

mm

48

57

アンカボルト呼径

φ

mm

M80

M90

アンカボルト埋込み角

α

°

22

22

アンカボルト本数

N

本

7

7

底板厚さ

H1

mm

120

135

胴部の埋込み深さ

H2

mm

159

176

埋込み深さ

H3

mm

279

311

底板幅

2R 1 mm

1320

1430

R2

240

440

埋込み部

リブ幅

mm

応力計算結果作用（牽引力）※下線部は1500kN型から変更した箇所- 47 -

耐力

判定

胴部応力

2000 kN<

2016 kN

OK

アンカボルト応力

2000 kN<

2513 kN

OK

底板応力

2000 kN<

2116 kN

OK

コンクリート支圧応力

2000 kN<

2172 kN

OK

アンカボルトのせん断力

2000 kN<

3067 kN

OK

国土技術政策総合研究所資料
TECHNICAL NOTE of N I L I M
No. 1085
編集・発行

December 2019
©国土技術政策総合研究所

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国土技術政策総合研究所資料

No1085繋離船作業の作業効率向上に配慮した大型係船曲柱の上部形状の小型化に関する基礎的検討

December 2019