JP2007162221A

JP2007162221A - 防舷材

Info

Publication number: JP2007162221A
Application number: JP2005355967A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Matsui; 孝洋松井
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】接岸時においてゴムと同等以上の優れた接岸エネルギー吸収性能を有するとともに、ライフサイクルコストに優れる防舷材を提供する。
【解決手段】
本発明の防舷材は、円弧状に形成された少なくとも２枚の弾性体１ａ、１ｂを、それぞれの弦側が共通するように位置させるとともに、該弾性体同士の両端部を固定金具１０で固定する。弾性体１ａ、１ｂは、塩害に強いＦＲＰを用いることで材料劣化を防止できる。また、板バネと板バネとの間には、帯板状もしくは中空状のずれ止め構造を持ったｆｒｐ製中柱２ａ、２ｂをスライド自在に設置する。この部材で通常の接岸では板バネの伸縮で接岸エネルギーを吸収させるが、非常時での接岸は、中柱もしくは中柱継ぎ手を破壊させることで接岸エネルギーを吸収させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶接岸時の衝撃エネルギーを吸収する防舷材の構造に関する。

従来、船舶が岸壁に接岸する際の接岸速度は、安全上や経験上、約５ｃｍ／ｓ〜１５ｃｍ／ｓの範囲内とされており、その接岸エネルギーは、Ｅ＝Ｆ・Ｍ・Ｖ²／２（ここで、Ｆ：回転運動などによるエネルギーの低減係数、Ｍ：船の仮想質量、Ｖ：接岸速度）で表わされる。仮に、排水量５０，０００ｔｏｎの船舶が１０ｃｍ／ｓの速度で接岸するときの上記衝突エネルギーは、２２５ｋＮ・ｍ（ここでは、Ｆ＝０．５、仮想質量係数１．８として計算）になる。これは１ｔｏｎの質量の車が時速約８０ｋｍで壁に衝突するエネルギーに相当する。

現在は、岸壁の横に簡易なものでは木製の防舷材や、大型船舶に対してはゴム製の防舷材（例えば特許文献１）を岸壁に固定し、衝突時に上記エネルギーの吸収を図っている。ここで、ゴム製の防舷材には、ゴムの塊の形状変形によって反力特性を生み出すソリッド型（Ｖ型、Ｈ型の形状）と、ゴムで袋を形成し、その中に内包させた空気により衝突時エネルギー吸収する空気式のものがある（例えば特許文献２）。また、防舷材の前面受衝板部分を、ガラス繊維強化樹脂製（例えば特許文献３）としたり、硬質プラスチック製（例えば特許文献４）としたものも存在する。

しかしながら、船舶が大型であるだけにこれら防舷材も多くの数と一定容積のものが必要であるため、いきおいその材料費は非常に高価であり、初期設置費用が大きい。さらに、どの防舷材も常に海面にさらされているため、塩害によるゴムの性能劣化が著しいうえ、その寿命は１０年と持たない。そのため、維持費用も初期設置費用と同等の額が１０年未満のサイクルで必要となり、いずれも港湾管理者にとって頭の痛い問題である。
特開平０６−０４９８２６号公報（請求項１、図１）特開２０００−０６４２５２号公報（請求項１、図１）登録実用新案公報第３０２４０７９号公報（請求項１、図２）特開平１０−３３８９２４号公報（請求項１、図３）

本発明は、上記問題点に鑑みて提案したもので、船舶の接岸時において、優れた衝突エネルギー吸収性能を有するとともに、維持費用の少ない防舷材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る防舷材は、以下の構成としたものである。すなわち、円弧状に形成された少なくとも２枚の弾性体を、それぞれの弦側が共通するように位置させるとともに、該弾性体同士をその両端部で固定させたことを特徴とする（請求項１）。

この場合、上記弾性体は、繊維強化プラスチック（以下、ｆｒｐと略称する。）製の板バネとするのが好ましい（請求項２）。また、上記板バネの両端部は、金具固定による機械接合とするのが好ましい（請求項３）。上記板バネの寸法は、特に限定するものではないが、円弧部の曲率半径が５ｃｍ〜１５０ｃｍ、円弧長が０．２ｍ〜５ｍ、バネ幅が５ｃｍ〜５０ｃｍ、厚みが２ｍｍ〜３０ｍｍの各範囲内であるのが好ましい（請求項４）。

そして、上記少なくとも２枚の弾性体で挟まれる位置又は上記板バネと岸壁との位置に、接岸時の衝突エネルギーを吸収する中柱が設けられているのが好ましい（請求項５）。この中柱は、ｆｒｐ製の帯状体又は中空状体であるものが好ましい（請求項６）。また、上記中柱は、一対の板状体であり、各板状体の一端部が上記板バネにそれぞれ固定されているとともに、各板状体の他端部が互いに対向するように上記板バネの弦方向とは直交する方向に延設され、上記他端部同士で接触しているものが好ましく（請求項７）、上記板バネと中柱部材との固定は、ボルトによる機械的結合であることが好ましい（請求項８）。上記一対の板状体の他端部同士は、スライド構造にされて一つの中柱を形成していることが好ましく（請求項９）、このスライド部には、突起物又は凹凸の雄雌形状を有することが好ましい（請求項１０）。

上記板バネの材料は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維および１００万以上の分子量からなるポリエチレン繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種の連続繊維と、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種のマトリックス樹脂とで構成され、さらに繊維方向は板バネ長辺方向を基準として０°〜９０°方向に配置することが好ましい（請求項１１）。

一方、上記中柱の材料についても、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維および１００万以上の分子量からなるポリエチレン繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種の連続繊維と、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種のマトリックス樹脂とで構成され、さらに繊維方向は中柱長辺方向を基準として０°〜９０°方向に配置することが好ましい（請求項１２）。

本発明は、円弧状に形成された少なくとも２枚の弾性体を、平面上に、それぞれの弦側が共通するように位置させるとともに、該弾性体同士をその両端部で固定させた特定構造の防舷材部材としたため、船舶接岸時の岸壁との優れた衝突エネルギー吸収性能を有する。また、上記弾性体として、ｆｒｐ製の板バネを用いた場合には、塩害に強く、しかも部材の性能劣化はゴムに比べて小さくなるため、維持管理費用の縮減効果がある。また、上記弾性体で通常の接岸エネルギーを効果的に吸収できるとともに、非常時の接岸に際しては中柱もしくは中柱の継ぎ手を破損させることで接岸エネルギーをより一層吸収できる効果を有する。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る防舷材の斜視図、図２は図１の防舷材の右側面図、図３は図１および図２の中柱と板バネの固定部断面図、図４は中柱の拡大斜視図である。

図１及び図２に示すように、本発明の防舷材は、円弧状に形成された少なくとも２枚の弾性体であるｆｒｐ製板バネ１ａ、１ｂを、平面上に、それぞれの弦側が共通するように位置させるとともに、該板バネ１ａ、１ｂ同士をその両端部において、固定金具１０で機械的に固定して一体に形成させたものである。固定方法としては、止め金具とＦＲＰ板バネの接合を確実なものにするために、金具内面に目粗し加工を行い、エポキシ系樹脂で両部材を接着するのが好ましい。なお、これらＦＲＰ製板バネと岸壁との位置関係は、板バネ１ａが船舶側、板バネ１ｂが岸壁側である。

本実施形態では防舷材は、図に示すように２枚の板バネ１ａ、１ｂで構成されているが、少なくとも２枚あればよく、それ以上の複数枚で構成されていても良い。また、個々の板バネは、図のような単体であっても良いし、複数枚のものが積層、張り合わされて、一体に構成されたものであっても良い。

板バネ１ａ、１ｂの材質としては、弾性性能が良いとともに塩害等の環境条件に強いｆｒｐ製が好ましいが、その他、耐腐食性の強いステンレス鋼等の材質のものであっても良い。ｆｒｐとしては、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維および１００万以上の分子量からなるポリエチレン繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種の連続繊維と、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂およびＰＭＭＡ等のアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種のマトリックス樹脂とで構成されるのが好ましい。さらに、バネ効果を高めるため、連続繊維の繊維方向は板バネ長辺方向を基準として０°〜９０°方向に交差させて配置することが好ましい。連続繊維の繊維方向は板バネ長辺方向に配置することとするが、特に炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせが強度、生産コスト、取り扱い性のバランスに優れ好ましい。強化繊維、マトリクス樹脂のその他の具体的条件は、上記背景技術の欄で述べた船舶の接岸エネルギーが吸収できるように適宜決定する。

上記一対の板バネ１ａ、１ｂは、特に限定するものではないが、接岸する船舶の大きさに応じて、円弧部の曲率半径が５ｃｍ〜１５０ｃｍ、円弧長が０．２ｍ〜５ｍ、バネ幅が５ｃｍ〜５０ｃｍ、厚みが２ｍｍ〜３０ｍｍの各範囲内のものが好ましい。

板バネ１ａと、板バネ１ｂとの間には、非常時の接岸エネルギーを効果的に吸収するため、一対のＦＲＰ製帯板２ａと、同２ｂとからなる中柱が設けられている。中柱としては、帯板状の他、中空、円筒、多角形状のものが挙げられるが、成形性、経済性から円筒状が好ましい。

図３に示すように、帯板２ａは、その一端部が板バネ１ａにボルト８とナット９とで機械的に結合されている。中柱破損後のメンテナンス性のため容易に付け替えができるからである。ボルト８及びナット９は塩害を受けやすいため、さびにくいステンレスＳＵＳ３０４製のものを使用するのが好ましい。一方、帯板２ａの他端部は、もう一方の帯板２ｂと対向する方向に、すなわち上記板バネ１ａの弦方向とは直交する方向に延設され、他端部同士が接触するように設けられている。

この状態を示したのが図４の斜視図である。

図に示すように、中柱を構成する一対のｆｒｐ製帯板２ａ、２ｂは、その他端部同士が通常状態で重ね合わせしろ（図の常時スライド幅６）を有する位置関係に設けられている。また、帯板２ａからはリベット状の突起物４が、帯板２ｂの長手方向に設けられた長孔１１から突出状態で、図の上下方向にスライドできるように設けられている。一方、帯板２ｂの長孔は、その下方がゴム部材５に設けられたＶ字状の孔に形成されており、この部分で突起物４を受け止めるようになっている。本実施形態では
帯板２ａと同２ｂとは、突起物４と長孔１１とによる拘束構造としたが、一対の帯板を凹凸の雄雌形状にしてスライド自在に拘束しても良い。

この中柱の材料としては、特に限定されないが、上記板バネ１ａ、１ｂと同様の材質のものであっても良い。また、中柱に設ける突起物４としては、ステンレス、ＦＲＰと種々のものが挙げられる。

以上が本発明の防舷材の構成であるが、岸壁１４への取り付けに際しては、上述したように板バネ１ａが船舶側、板バネ１ｂが岸壁側となるようにし、例えば、図６に示すような耐食性の優れたステンレス鋼等の材質の岸壁固定金具１３を板バネ１ｂの中央両端付近の２箇所に配置し、該岸壁固定金具１３の両端部板に２箇所以上にボルトアンカー１５を打ち込むことにより岸壁１４に固定する（図５）。なお、製造誤差などの理由から岸壁固定金具１３と板バネ１ｂの間に隙間が発生するが、この隙間に、隙間以上の高さを有した弾力性のあるゴムパッキン等を介在させたり、樹脂を注入させることで確実な固定を図る。

以上のように構成された本発明の防舷材は、図１及び図２に示すように、船舶等により矢印３方向に接岸力が加わると、板バネ１ａ及び板バネ１ｂ自体がその接岸エネルギーを吸収してその両端部が図の矢印１２方向に伸びるとともに、その力の一部が帯板２ａに伝達される。この状態において、通常の接岸では、図４に示すように常時スライド幅６の領域内で帯板２ａ、２ｂが互いに擦れ合って伸縮する過程で残存する接岸エネルギーを吸収する。ここで板バネの弾性領域を越える等のさらに大きな力が加わる非常時の場合は、帯板２ａが帯板２ｂの非常時スライド幅７の領域内に侵入し、突起物４がゴム部材５のｖ字状隙間に食い込むことで接岸エネルギーを吸収する。ここで「常時」とは、設計接岸エネルギーが設計対象の船舶が設計接岸速度１５ｃｍ／ｓ以下にて接岸するエネルギー状態をいい、「非常時」とは、設計対象の船舶の設計接岸速度が１５ｃｍ／ｓを超えるかもしくは設計対象の船舶以上の大きな船舶が設計接岸速度１５ｃｍ／ｓ以下にて接岸するなどの設計接岸エネルギー以上の接岸エネルギーが加わる状態のことをいう。

さらに強い接岸エネルギーが加わる場合には、突起部もしくは中柱が破壊して接岸エネルギーを吸収する。このように、帯板２ａ、帯板２ｂが破壊した場合には、この部材だけ上記ボルト８及びナット９を緩めて取り外し、容易に新品と交換できるため、防舷材の維持費用が少なくなる効果を有する。

本発明に係る防舷材の一実施形態の斜視図である。図１の防舷材の右側面図である。図１および図２の板バネの固定部における断面図である。図１および図２の中柱の拡大斜視図である。図１の防舷材の岸壁取付け図である。図５の取付けに使用する岸壁固定金具図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ・・・ｆｒｐ製板バネ（弾性体）
２ａ、２ｂ・・・ｆｒｐ製帯板（中板）
３・・・接岸力
４・・・突起物
５・・・ゴム状体
６・・・常時スライド幅
７・・・非常時スライド幅
８・・・ボルト
９・・・ナット
１０・・・固定金具
１１・・・長孔
１２・・・伸縮方向
１３・・・岸壁固定金具
１４・・・岸壁
１５・・・ボルトアンカー
１６・・・ゴムパッキン

Claims

円弧状に形成された少なくとも２枚の弾性体を、それぞれの弦側が共通するように位置させるとともに、該弾性体同士をその両端部で固定させたことを特徴とする防舷材。
上記弾性体は、ｆｒｐ製の板バネであることを特徴とする請求項１に記載の防舷材。
上記板バネの両端部は、金具固定による機械接合とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の防舷材。
上記板バネは、円弧部の曲率半径が５ｃｍ〜１５０ｃｍ、円弧長が０．２ｍ〜５ｍ、バネ幅が５ｃｍ〜５０ｃｍ、厚みが２ｍｍ〜３０ｍｍの各範囲内であることを特徴とする請求項２又は３に記載の防舷材。
上記少なくとも２枚の弾性体で挟まれる位置又は上記板バネと岸壁との位置に、接岸時の衝突エネルギーを吸収する中柱が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の防舷材。
上記中柱は、ｆｒｐ製の帯状体又は中空状体であることを特徴とする請求項５に記載の防舷材。
上記中柱は、一対の板状体であり、各板状体の一端部が上記板バネにそれぞれ固定されているとともに、各板状体の他端部が互いに対向するように上記板バネの弦方向とは直交する方向に延設され、上記他端部同士で接触していることを特徴とする請求項５又は６に記載の防舷材。
上記板バネと中柱部材との固定は、ボルトによる機械的結合であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の防舷材。
上記一対の板状体の他端部同士は、スライド構造にされて一つの中柱を形成していることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の防舷材。
スライド部に突起物又は凹凸の雄雌形状を有することを特徴とする請求項９に記載の防舷材。
上記板バネの材料は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維および１００万以上の分子量からなるポリエチレン繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種の連続繊維と、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種のマトリックス樹脂とで構成され、さらに繊維方向は板バネ長辺方向を基準として０°〜９０°方向に配置することを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の防舷材。
上記中柱の材料は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維および１００万以上の分子量からなるポリエチレン繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種の連続繊維と、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種のマトリックス樹脂とで構成され、さらに繊維方向は中柱長辺方向を基準として０°〜９０°方向に配置することを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載の防舷材。