JP4078006B2 - 耐波型大型浮体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、洋上に浮かぶ大型浮体構造物（以下、メガフロートという）、浮桟橋、浮倉庫等が入射波によって動揺するのを低減する耐波型大型浮体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
洋上に浮かぶメガフロートの開発が進められている。従来考えられていたメガフロートは、海域に固定式防波堤で静穏海域をつくり、その中に設置される箱型の浮体構造物であり、その内部には密閉された複数の浮き室が設けられ、フラットな甲板及びフラットな底面を備えている。
【０００３】
従って、メガフロートは、海上空港（海上ヘリポートを含む）、海洋プラントバージまた将来的には海上都市など多目的である。
【０００４】
図１４は、固定式防波堤を備えたメガフロートであり、海底ａに固定式防波堤ｂを施工し、静穏海域ｃをつくると共に、この静穏海域ｃに大型浮体ｅを浮かべ、それを囲むように係留杭ｄを設け、緩衝部材ｆを介して大型浮体ｅを係留する。大型浮体ｅは、例えば長さ１５００ｍ、幅５００ｍ、厚さ７ｍ、喫水２ｍであり、長さに比べて厚さが薄い構造である。
【０００５】
そして、水深２０ｍで、波方向や波周期、大型浮体ｅの曲げ剛性を系統的に変えて波浪中弾性応答解析計算を行なったところ、限界波高が２ｍでも設計上厳しいことが判明した。
【０００６】
また、固定式防波堤ｂは、水深が深くなると設置に莫大な費用が掛かり、また固定式防波堤ｂに代わって浮防波堤を設けることは船舶の接岸や荷役作業の邪魔になり、固定式防波堤ｂや浮防波堤がなくてもすむメガフロートが望まれている。
【０００７】
コストや船舶等への影響を無くすことを考慮して固定式防波堤ｂや浮防波堤なしで成立させるためには、大型浮体ｅ自体に動揺低減対策を施して耐波性能を向上させる必要がある。まず、方法としては、大型浮体ｅに対する入射波を低減させるために、大型浮体ｅの波上側に消波構造体を付加することが考えられ、従来においては、図１５に示すように、大型浮体ｅの波上側前端部ｈに消波構造体ｇを固設した。
【０００８】
従来の消波構造体ｇとしては、波を反射させたり、散乱させたり、また破砕等のメカニズムを利用して考えられたものであり、図１６（ａ）に示すカーテンウォール型、同図（ｂ）に示すタンク開口板型、同図（ｃ）に示す没水ビーチ型等が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したカーテンウォール型は、即時に波を反射するので短波長領域のみ有効であり、タンク開口板型や没水ビーチ型は、徐々に波を崩したり破波させるので長波長領域まで有効である。しかし、これらにおいて十分な消波効果を得るためにはかなりの長さ、実験によれば波長に対して１／３位が必要である。従って、仮に２００ｍの波長であると、７０〜８０ｍの長さが必要となり、消波構造体が大型化すると共にコストアップの原因となる。
【００１０】
また、前述した消波構造体のみでは、水平動揺が大きく、係留装置の設計が困難であるという欠点があった。加えて、波下側の動揺が低減できないという不具合があり、更なる動揺低減効果が望まれている。
【００１１】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、固定式防波堤等を設置することなく、大型浮体に設けた小型の消波構造体によって広範囲の波周期でかつ大きく浮体動揺を低減できる耐波型大型浮体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る耐波型大型浮体は、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする。
【００１４】
また、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、大型浮体の底面より前下がりに傾斜して延出された没水傾斜板を有する傾斜板型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする。
【００１５】
また、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、同Ｌ型消波構造体より寸法の小さい垂直板と没水水平板を有する小Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする。
【００１６】
また、前記没水水平板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記没水傾斜板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記大型浮体の波下側後端部の水面下に後ろ下がり傾斜板を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、前記大型浮体の波下側後部に、後方へ向かって滑らかに剛性を減少させて波をスムーズに後方へ通過させるべくテーパ形状部又は切欠形状部を設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、前記大型浮体は消波構造体の上面部をフラットな面で覆うべく波上側に延出する延長甲板を有し、この延長甲板の波上側前端部と前記大型浮体の波上側に付設したＬ型消波構造体の没水水平板又は傾斜板型消波構造体の没水傾斜板の波上側前端部とを通水可能に連結したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る耐波型大型浮体を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図、図２は各種大型浮体の限界有義波高を有義波周期ベースに示すグラフ、図３は各種大型浮体の水平変位を有義波周期ベースに示すグラフである。
【００２３】
図１中の符号１は超大型浮体式海洋構造物（以下、メガフロートという）を構成する大型浮体を示し、この大型浮体１は、例えば鋼板によって直方体形状に構成し、内部には密閉された複数の浮き室（図示しない）が設けられている。そして、浮き室が発生する浮力によって大型浮体１は洋上に浮かんでいる。尚、符号２は大型浮体１の喫水線を示し、符号３は波の方向を示す。
【００２４】
大型浮体１の波上側前端部には、水面を貫通し前記大型浮体１の底面より下方に延びる垂直板４ａとこの垂直板４ａの下端部から前方へ延出された没水水平板４ｂとからなる鋼板製のＬ型消波構造体４と、前記大型浮体１の上面より延設された水平取付板６を介して下方に延びる垂直板５ａとこの垂直板５ａの下端部から後方へ延出された没水水平板５ｂとからなる鋼板製の逆Ｌ型消波構造体５とが大型浮体１の全幅に亙って、交互に付設される。
【００２５】
前記垂直板４ａ，５ａは、多少前後に傾いてもよい。また、垂直板４ａが大型浮体１の前端板と重なる部分については前端板で代用することも可能で、その場合は大型浮体１の下面から垂直板４ａが垂下しているように見えるが趣旨は同じである。
【００２６】
このような耐波構造物を備えた大型浮体１によれば、洋上に浮かした状態で、波上側から波が進入すると、Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ｂ及び逆Ｌ型消波構造体５の没水水平板５ｂにかかる変動圧力（没水水平板４ｂ，５ｂの下面にかかる圧力から上面にかかる圧力を引いた値）と大型浮体１の前端部底面にかかる変動圧力が逆位相になり互いに相殺するため、大型浮体１の前端部に作用する波の圧力積分値（波強制力）が小さくなり、動揺を低減できる。
【００２７】
そして、前記Ｌ型消波構造体４は長い波周期で動揺低減率に優れ、また逆Ｌ型消波構造体５は短い波周期で動揺低減率に優れていることが実験等で確認されており、これらの複合型である本実施例によれば、図２のグラフのように、限界有義波高（メガフロートの応力が設計許容応力（16kg/mm2）以下におさまる有義波高）が広い範囲の波周期側で上昇するので、広い範囲の波周期側で使用に耐える大型浮体１を設計可能となる。
【００２８】
また、複合型である本実施例によれば、図３のグラフのように、水平動揺の上昇が小さく抑制されるので、係留装置の設計が容易になる（即ち、水平変位は消波構造体を有しない付加無し型にかなり近い程度まで下がっている。もちろん、付加無し型では上下揺れによる応力が過大となって、図２のグラフのように、限界有義波高が広い範囲の波周期側で下がり、実現不可能である。）。
【００２９】
また、複合型である本実施例によれば、波長に対して１／１０程度の長さで有効であり、仮に波長が２００ｍであるとすると、２０ｍ程度の長さで十分であり、Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ｂ及び逆Ｌ型消波構造体５の小型化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。
【００３０】
［第２実施例］
図４は本発明の第２実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００３１】
本実施例は、第１実施例におけるＬ型消波構造体４の没水水平板４ｂに、上下方向に貫通する開口としてスリット８を形成した例である。このスリット８は、逆Ｌ型消波構造体５の没水水平板５ｂにも形成してもよい。
【００３２】
この実施例においても、第１実施例と同様の作用・効果が得られるほか、スリット８を通過する流れの造渦による減衰効果も期待される。
【００３３】
［第３実施例］
図５は本発明の第３実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００３４】
本実施例は、第１実施例における逆Ｌ型消波構造体５に代えて、第１実施例におけるＬ型消波構造体４より相対的に寸法の小さい小Ｌ型消波構造体４ＡをＬ型消波構造体４を大Ｌ型消波構造体４として複合させるようにした例である。
【００３５】
この実施例においても、第１実施例と同様の作用・効果が得られるほか、大小のＬ型消波構造体４，４Ａ間の位相差による減衰効果も期待される。
【００３６】
［第４実施例］
図６は本発明の第４実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００３７】
本実施例は、第１実施例におけるＬ型消波構造体４に代えて、大型浮体１の底面より前下がりに傾斜して延出された没水傾斜板７ａを有する傾斜板型消波構造体７を第１実施例における逆Ｌ型消波構造体５と複合させるようにした例である。また、前記没水傾斜板７ａに上下方向に貫通する開口としてスリット８（図４参照）を形成しても良い。
【００３８】
この実施例においても、第１実施例と同様の作用・効果が得られる。
【００３９】
［第５実施例］
図７は本発明の第５実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４０】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１の波下側後端部の水面下に後下がりの傾斜板１０を付設してビーチ型構造にした例である。尚、大型浮体１の波上側前端部には第１〜第４実施例のような耐波構造物を付設するが図面では省略している。
【００４１】
この実施例においては、第１実施例乃至第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、後下がりの傾斜板１０のアンカー作用により大型浮体１の水平変位が低減し、係留装置の設計がより一層容易になる利点が得られる。尚、垂直板と異なり、大型浮体後端からの反射波も少ない。
【００４２】
［第６実施例］
図８は本発明の第６実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４３】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１の波下側後端部をテーパ形状部１ａに形成して後方へ向かって滑らかに剛性を減少させる剛性変化型構造にした例である。尚、大型浮体１の波上側前端部には第１〜第４実施例のような耐波構造物を付設するが図面では省略している。
【００４４】
この実施例においては、第１実施例乃至第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、テーパ形状部１ａの形成により滑らかに剛性が減少しているので、波はスムーズに後方へ通過し、大型浮体１後端からの反射波（これが入射波と重畳して大型浮体１の動揺を大きくする）を低減し、大型浮体１の動揺をより一層小さくする利点が得られる。
【００４５】
［第７実施例］
図９は本発明の第７実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４６】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１の波下側後端部をギザギザの切欠形状部１ｂに形成して後方へ向かって滑らかに剛性を減少させる剛性変化型構造にした例である。尚、大型浮体１の波上側前端部には第１〜第４実施例のような耐波構造物を付設するが図面では省略している。
【００４７】
この実施例においては、第１実施例乃至第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、切欠形状部１ｂの形成により滑らかに剛性が減少しているので、波はスムーズに後方へ通過し、大型浮体１後端からの反射波（これが入射波と重畳して大型浮体１の動揺を大きくする）を低減し、大型浮体１の動揺をより一層小さくする利点が得られる。
【００４８】
［第８実施例］
図１０は本発明の第８実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４９】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１に、Ｌ型消波構造体４及び逆Ｌ型消波構造体５の上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５０】
この実施例においては、第１実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。
【００５１】
［第９実施例］
図１１は本発明の第９実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００５２】
本実施例は、第４実施例における大型浮体１に、傾斜板型消波構造体７及び逆Ｌ型消波構造体５の上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記傾斜板型消波構造体７の没水傾斜板７ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５３】
この実施例においては、第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。
【００５４】
［第１０実施例］
図１２は本発明の第１０実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００５５】
本実施例は、第２実施例における大型浮体１に、スリット８付きのＬ型消波構造体４及び逆Ｌ型消波構造体５の上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記Ｌ型消波構造体４のスリット８付きの没水水平板４ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５６】
この実施例においては、第２実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。尚、複数本の連結棒１１に替えて、多孔板、格子などで通水可能に連結しても良い。
【００５７】
［第１１実施例］
図１３は本発明の第１１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００５８】
本実施例は、第３実施例における大型浮体１に、大Ｌ型消波構造体４及び小Ｌ型消波構造体４Ａの上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記大Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５９】
この実施例においては、第３実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。
【００６０】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、大Ｌ型消波構造体４，小Ｌ型消波構造体４Ａ及び逆Ｌ型消波構造体５の複合関係（組み合わせ）を変更したり、前記３種を複合する等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したので、海域に固定式防波堤等を設置することなく、大型浮体に設けた小型の消波構造体によって広範囲の波周期及び高い波においても浮体動揺を低減出来る。また、水平動揺も抑制出来るので、係留装置の設計が容易になる。
【００６３】
また、請求項２の発明によれば、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、大型浮体の底面より前下がりに傾斜して延出された没水傾斜板を有する傾斜板型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６４】
また、請求項３の発明によれば、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、同Ｌ型消波構造体より寸法の小さい垂直板と没水水平板を有する小Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６５】
また、請求項４の発明によれば、前記没水水平板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６６】
また、請求項５の発明によれば、前記没水傾斜板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、請求項６の発明によれば、前記大型浮体の波下側後端部の水面下に後ろ下がり傾斜板を設けたことを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られると共に、水平動揺をより一層抑制出来る利点がある。
【００６８】
また、請求項７の発明によれば、前記大型浮体の波下側後部に、後方へ向かって滑らかに剛性を減少させて波をスムーズに後方へ通過させるべくテーパ形状部又は切欠形状部を設けたので、請求項１の発明と同様の効果が得られると共に、大型浮体後端からの反射波を低減して浮体動揺をより一層低減出来る利点がある。
【００６９】
また、請求項８の発明によれば、前記大型浮体は消波構造体の上面部をフラットな面で覆うべく波上側に延出する延長甲板を有し、この延長甲板の波上側前端部と前記大型浮体の波上側に付設したＬ型消波構造体の没水水平板又は傾斜板型消波構造体の没水傾斜板の波上側前端部とを通水可能に連結したことを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られると共に、消波構造体の前面に船舶等の接岸が可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図２】各種大型浮体の限界有義波高を有義波周期ベースに示すグラフである。
【図３】各種大型浮体の水平変位を有義波周期ベースに示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図８】本発明の第６実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図９】本発明の第７実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１０】本発明の第８実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１１】本発明の第９実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１２】本発明の第１０実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１３】本発明の第１１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１４】固定式防波堤を備えたメガフロートを示す側面図である。
【図１５】消波構造体を固設したメガフロートの側面図である。
【図１６】同図（ａ）〜（ｃ）は従来の消波構造体の各々の側面図である。
【符号の説明】
１ 大型浮体
１ａ テーパ形状部
１ｂ 切欠形状部
１ｃ 延長甲板
４ （大）Ｌ型消波構造体
４Ａ 小Ｌ型消波構造体
４ａ 垂直板
４ｂ 没水水平板
５ 逆Ｌ型消波構造体
５ａ 垂直板
５ｂ 没水水平板
６ 水平取付板
７ａ 没水傾斜板
７ 傾斜板型消波構造体
８ スリット
１０ 後下がりの傾斜板
１１ 連結棒
【発明の属する技術分野】
この発明は、洋上に浮かぶ大型浮体構造物（以下、メガフロートという）、浮桟橋、浮倉庫等が入射波によって動揺するのを低減する耐波型大型浮体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
洋上に浮かぶメガフロートの開発が進められている。従来考えられていたメガフロートは、海域に固定式防波堤で静穏海域をつくり、その中に設置される箱型の浮体構造物であり、その内部には密閉された複数の浮き室が設けられ、フラットな甲板及びフラットな底面を備えている。
【０００３】
従って、メガフロートは、海上空港（海上ヘリポートを含む）、海洋プラントバージまた将来的には海上都市など多目的である。
【０００４】
図１４は、固定式防波堤を備えたメガフロートであり、海底ａに固定式防波堤ｂを施工し、静穏海域ｃをつくると共に、この静穏海域ｃに大型浮体ｅを浮かべ、それを囲むように係留杭ｄを設け、緩衝部材ｆを介して大型浮体ｅを係留する。大型浮体ｅは、例えば長さ１５００ｍ、幅５００ｍ、厚さ７ｍ、喫水２ｍであり、長さに比べて厚さが薄い構造である。
【０００５】
そして、水深２０ｍで、波方向や波周期、大型浮体ｅの曲げ剛性を系統的に変えて波浪中弾性応答解析計算を行なったところ、限界波高が２ｍでも設計上厳しいことが判明した。
【０００６】
また、固定式防波堤ｂは、水深が深くなると設置に莫大な費用が掛かり、また固定式防波堤ｂに代わって浮防波堤を設けることは船舶の接岸や荷役作業の邪魔になり、固定式防波堤ｂや浮防波堤がなくてもすむメガフロートが望まれている。
【０００７】
コストや船舶等への影響を無くすことを考慮して固定式防波堤ｂや浮防波堤なしで成立させるためには、大型浮体ｅ自体に動揺低減対策を施して耐波性能を向上させる必要がある。まず、方法としては、大型浮体ｅに対する入射波を低減させるために、大型浮体ｅの波上側に消波構造体を付加することが考えられ、従来においては、図１５に示すように、大型浮体ｅの波上側前端部ｈに消波構造体ｇを固設した。
【０００８】
従来の消波構造体ｇとしては、波を反射させたり、散乱させたり、また破砕等のメカニズムを利用して考えられたものであり、図１６（ａ）に示すカーテンウォール型、同図（ｂ）に示すタンク開口板型、同図（ｃ）に示す没水ビーチ型等が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したカーテンウォール型は、即時に波を反射するので短波長領域のみ有効であり、タンク開口板型や没水ビーチ型は、徐々に波を崩したり破波させるので長波長領域まで有効である。しかし、これらにおいて十分な消波効果を得るためにはかなりの長さ、実験によれば波長に対して１／３位が必要である。従って、仮に２００ｍの波長であると、７０〜８０ｍの長さが必要となり、消波構造体が大型化すると共にコストアップの原因となる。
【００１０】
また、前述した消波構造体のみでは、水平動揺が大きく、係留装置の設計が困難であるという欠点があった。加えて、波下側の動揺が低減できないという不具合があり、更なる動揺低減効果が望まれている。
【００１１】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、固定式防波堤等を設置することなく、大型浮体に設けた小型の消波構造体によって広範囲の波周期でかつ大きく浮体動揺を低減できる耐波型大型浮体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る耐波型大型浮体は、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする。
【００１４】
また、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、大型浮体の底面より前下がりに傾斜して延出された没水傾斜板を有する傾斜板型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする。
【００１５】
また、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、同Ｌ型消波構造体より寸法の小さい垂直板と没水水平板を有する小Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする。
【００１６】
また、前記没水水平板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、前記没水傾斜板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、前記大型浮体の波下側後端部の水面下に後ろ下がり傾斜板を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、前記大型浮体の波下側後部に、後方へ向かって滑らかに剛性を減少させて波をスムーズに後方へ通過させるべくテーパ形状部又は切欠形状部を設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、前記大型浮体は消波構造体の上面部をフラットな面で覆うべく波上側に延出する延長甲板を有し、この延長甲板の波上側前端部と前記大型浮体の波上側に付設したＬ型消波構造体の没水水平板又は傾斜板型消波構造体の没水傾斜板の波上側前端部とを通水可能に連結したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る耐波型大型浮体を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図、図２は各種大型浮体の限界有義波高を有義波周期ベースに示すグラフ、図３は各種大型浮体の水平変位を有義波周期ベースに示すグラフである。
【００２３】
図１中の符号１は超大型浮体式海洋構造物（以下、メガフロートという）を構成する大型浮体を示し、この大型浮体１は、例えば鋼板によって直方体形状に構成し、内部には密閉された複数の浮き室（図示しない）が設けられている。そして、浮き室が発生する浮力によって大型浮体１は洋上に浮かんでいる。尚、符号２は大型浮体１の喫水線を示し、符号３は波の方向を示す。
【００２４】
大型浮体１の波上側前端部には、水面を貫通し前記大型浮体１の底面より下方に延びる垂直板４ａとこの垂直板４ａの下端部から前方へ延出された没水水平板４ｂとからなる鋼板製のＬ型消波構造体４と、前記大型浮体１の上面より延設された水平取付板６を介して下方に延びる垂直板５ａとこの垂直板５ａの下端部から後方へ延出された没水水平板５ｂとからなる鋼板製の逆Ｌ型消波構造体５とが大型浮体１の全幅に亙って、交互に付設される。
【００２５】
前記垂直板４ａ，５ａは、多少前後に傾いてもよい。また、垂直板４ａが大型浮体１の前端板と重なる部分については前端板で代用することも可能で、その場合は大型浮体１の下面から垂直板４ａが垂下しているように見えるが趣旨は同じである。
【００２６】
このような耐波構造物を備えた大型浮体１によれば、洋上に浮かした状態で、波上側から波が進入すると、Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ｂ及び逆Ｌ型消波構造体５の没水水平板５ｂにかかる変動圧力（没水水平板４ｂ，５ｂの下面にかかる圧力から上面にかかる圧力を引いた値）と大型浮体１の前端部底面にかかる変動圧力が逆位相になり互いに相殺するため、大型浮体１の前端部に作用する波の圧力積分値（波強制力）が小さくなり、動揺を低減できる。
【００２７】
そして、前記Ｌ型消波構造体４は長い波周期で動揺低減率に優れ、また逆Ｌ型消波構造体５は短い波周期で動揺低減率に優れていることが実験等で確認されており、これらの複合型である本実施例によれば、図２のグラフのように、限界有義波高（メガフロートの応力が設計許容応力（16kg/mm2）以下におさまる有義波高）が広い範囲の波周期側で上昇するので、広い範囲の波周期側で使用に耐える大型浮体１を設計可能となる。
【００２８】
また、複合型である本実施例によれば、図３のグラフのように、水平動揺の上昇が小さく抑制されるので、係留装置の設計が容易になる（即ち、水平変位は消波構造体を有しない付加無し型にかなり近い程度まで下がっている。もちろん、付加無し型では上下揺れによる応力が過大となって、図２のグラフのように、限界有義波高が広い範囲の波周期側で下がり、実現不可能である。）。
【００２９】
また、複合型である本実施例によれば、波長に対して１／１０程度の長さで有効であり、仮に波長が２００ｍであるとすると、２０ｍ程度の長さで十分であり、Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ｂ及び逆Ｌ型消波構造体５の小型化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。
【００３０】
［第２実施例］
図４は本発明の第２実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００３１】
本実施例は、第１実施例におけるＬ型消波構造体４の没水水平板４ｂに、上下方向に貫通する開口としてスリット８を形成した例である。このスリット８は、逆Ｌ型消波構造体５の没水水平板５ｂにも形成してもよい。
【００３２】
この実施例においても、第１実施例と同様の作用・効果が得られるほか、スリット８を通過する流れの造渦による減衰効果も期待される。
【００３３】
［第３実施例］
図５は本発明の第３実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００３４】
本実施例は、第１実施例における逆Ｌ型消波構造体５に代えて、第１実施例におけるＬ型消波構造体４より相対的に寸法の小さい小Ｌ型消波構造体４ＡをＬ型消波構造体４を大Ｌ型消波構造体４として複合させるようにした例である。
【００３５】
この実施例においても、第１実施例と同様の作用・効果が得られるほか、大小のＬ型消波構造体４，４Ａ間の位相差による減衰効果も期待される。
【００３６】
［第４実施例］
図６は本発明の第４実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００３７】
本実施例は、第１実施例におけるＬ型消波構造体４に代えて、大型浮体１の底面より前下がりに傾斜して延出された没水傾斜板７ａを有する傾斜板型消波構造体７を第１実施例における逆Ｌ型消波構造体５と複合させるようにした例である。また、前記没水傾斜板７ａに上下方向に貫通する開口としてスリット８（図４参照）を形成しても良い。
【００３８】
この実施例においても、第１実施例と同様の作用・効果が得られる。
【００３９】
［第５実施例］
図７は本発明の第５実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４０】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１の波下側後端部の水面下に後下がりの傾斜板１０を付設してビーチ型構造にした例である。尚、大型浮体１の波上側前端部には第１〜第４実施例のような耐波構造物を付設するが図面では省略している。
【００４１】
この実施例においては、第１実施例乃至第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、後下がりの傾斜板１０のアンカー作用により大型浮体１の水平変位が低減し、係留装置の設計がより一層容易になる利点が得られる。尚、垂直板と異なり、大型浮体後端からの反射波も少ない。
【００４２】
［第６実施例］
図８は本発明の第６実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４３】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１の波下側後端部をテーパ形状部１ａに形成して後方へ向かって滑らかに剛性を減少させる剛性変化型構造にした例である。尚、大型浮体１の波上側前端部には第１〜第４実施例のような耐波構造物を付設するが図面では省略している。
【００４４】
この実施例においては、第１実施例乃至第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、テーパ形状部１ａの形成により滑らかに剛性が減少しているので、波はスムーズに後方へ通過し、大型浮体１後端からの反射波（これが入射波と重畳して大型浮体１の動揺を大きくする）を低減し、大型浮体１の動揺をより一層小さくする利点が得られる。
【００４５】
［第７実施例］
図９は本発明の第７実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４６】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１の波下側後端部をギザギザの切欠形状部１ｂに形成して後方へ向かって滑らかに剛性を減少させる剛性変化型構造にした例である。尚、大型浮体１の波上側前端部には第１〜第４実施例のような耐波構造物を付設するが図面では省略している。
【００４７】
この実施例においては、第１実施例乃至第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、切欠形状部１ｂの形成により滑らかに剛性が減少しているので、波はスムーズに後方へ通過し、大型浮体１後端からの反射波（これが入射波と重畳して大型浮体１の動揺を大きくする）を低減し、大型浮体１の動揺をより一層小さくする利点が得られる。
【００４８】
［第８実施例］
図１０は本発明の第８実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００４９】
本実施例は、第１実施例における大型浮体１に、Ｌ型消波構造体４及び逆Ｌ型消波構造体５の上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５０】
この実施例においては、第１実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。
【００５１】
［第９実施例］
図１１は本発明の第９実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００５２】
本実施例は、第４実施例における大型浮体１に、傾斜板型消波構造体７及び逆Ｌ型消波構造体５の上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記傾斜板型消波構造体７の没水傾斜板７ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５３】
この実施例においては、第４実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。
【００５４】
［第１０実施例］
図１２は本発明の第１０実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００５５】
本実施例は、第２実施例における大型浮体１に、スリット８付きのＬ型消波構造体４及び逆Ｌ型消波構造体５の上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記Ｌ型消波構造体４のスリット８付きの没水水平板４ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５６】
この実施例においては、第２実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。尚、複数本の連結棒１１に替えて、多孔板、格子などで通水可能に連結しても良い。
【００５７】
［第１１実施例］
図１３は本発明の第１１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【００５８】
本実施例は、第３実施例における大型浮体１に、大Ｌ型消波構造体４及び小Ｌ型消波構造体４Ａの上面部をフラットな面で覆うべく、波上側に延長甲板１ｃを延出し、この延長甲板１ｃの前端部と前記大Ｌ型消波構造体４の没水水平板４ａの前端部とを複数本の連結棒１１を介して通水可能に連結した例である。
【００５９】
この実施例においては、第３実施例と同様の作用・効果が得られると共に、耐波構造物の前面に船舶等の接岸が可能となる利点が得られる。また、連結棒１１により入射波は破砕され、波浪エネルギが減衰されるので大型浮体１の入射波の影響を低減できる。
【００６０】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、大Ｌ型消波構造体４，小Ｌ型消波構造体４Ａ及び逆Ｌ型消波構造体５の複合関係（組み合わせ）を変更したり、前記３種を複合する等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したので、海域に固定式防波堤等を設置することなく、大型浮体に設けた小型の消波構造体によって広範囲の波周期及び高い波においても浮体動揺を低減出来る。また、水平動揺も抑制出来るので、係留装置の設計が容易になる。
【００６３】
また、請求項２の発明によれば、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、大型浮体の底面より前下がりに傾斜して延出された没水傾斜板を有する傾斜板型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６４】
また、請求項３の発明によれば、水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、同Ｌ型消波構造体より寸法の小さい垂直板と没水水平板を有する小Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６５】
また、請求項４の発明によれば、前記没水水平板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６６】
また、請求項５の発明によれば、前記没水傾斜板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、請求項６の発明によれば、前記大型浮体の波下側後端部の水面下に後ろ下がり傾斜板を設けたことを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られると共に、水平動揺をより一層抑制出来る利点がある。
【００６８】
また、請求項７の発明によれば、前記大型浮体の波下側後部に、後方へ向かって滑らかに剛性を減少させて波をスムーズに後方へ通過させるべくテーパ形状部又は切欠形状部を設けたので、請求項１の発明と同様の効果が得られると共に、大型浮体後端からの反射波を低減して浮体動揺をより一層低減出来る利点がある。
【００６９】
また、請求項８の発明によれば、前記大型浮体は消波構造体の上面部をフラットな面で覆うべく波上側に延出する延長甲板を有し、この延長甲板の波上側前端部と前記大型浮体の波上側に付設したＬ型消波構造体の没水水平板又は傾斜板型消波構造体の没水傾斜板の波上側前端部とを通水可能に連結したことを特徴とするので、請求項１の発明と同様の効果が得られると共に、消波構造体の前面に船舶等の接岸が可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図２】各種大型浮体の限界有義波高を有義波周期ベースに示すグラフである。
【図３】各種大型浮体の水平変位を有義波周期ベースに示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図８】本発明の第６実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図９】本発明の第７実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１０】本発明の第８実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１１】本発明の第９実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１２】本発明の第１０実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１３】本発明の第１１実施例を示す耐波型大型浮体の構造説明図である。
【図１４】固定式防波堤を備えたメガフロートを示す側面図である。
【図１５】消波構造体を固設したメガフロートの側面図である。
【図１６】同図（ａ）〜（ｃ）は従来の消波構造体の各々の側面図である。
【符号の説明】
１ 大型浮体
１ａ テーパ形状部
１ｂ 切欠形状部
１ｃ 延長甲板
４ （大）Ｌ型消波構造体
４Ａ 小Ｌ型消波構造体
４ａ 垂直板
４ｂ 没水水平板
５ 逆Ｌ型消波構造体
５ａ 垂直板
５ｂ 没水水平板
６ 水平取付板
７ａ 没水傾斜板
７ 傾斜板型消波構造体
８ スリット
１０ 後下がりの傾斜板
１１ 連結棒
Claims (8)
- 水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする耐波型大型浮体。
- 水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、大型浮体の底面より前下がりに傾斜して延出された没水傾斜板を有する傾斜板型消波構造体と、前記大型浮体の前方へ延びる延長甲板から垂下され水面を貫通して下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から後方へ延出された没水水平板とからなる逆Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする耐波型大型浮体。
- 水上に浮かぶ耐波型大型浮体において、前記大型浮体の前端部に、水面を貫通し前記大型浮体の底面より下方に延びる垂直板とこの垂直板の下端部から前方へ延出された没水水平板とからなるＬ型消波構造体と、同Ｌ型消波構造体より寸法の小さい垂直板と没水水平板を有する小Ｌ型消波構造体とを幅方向へ略等間隔で交互に付設したことを特徴とする耐波型大型浮体。
- 前記没水水平板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の耐波型大型浮体。
- 前記没水傾斜板には、上下方向に貫通する開口が設けられていることを特徴とする請求項２記載の耐波型大型浮体。
- 前記大型浮体の波下側後端部の水面下に後ろ下がり傾斜板を設けたことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の耐波型大型浮体。
- 前記大型浮体の波下側後部に、後方へ向かって滑らかに剛性を減少させて波をスムーズに後方へ通過させるべくテーパ形状部又は切欠形状部を設けたことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の耐波型大型浮体。
- 前記大型浮体は消波構造体の上面部をフラットな面で覆うべく波上側に延出する延長甲板を有し、この延長甲板の波上側前端部と前記大型浮体の波上側に付設したＬ型消波構造体の没水水平板又は傾斜板型消波構造体の没水傾斜板の波上側前端部とを通水可能に連結したことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の耐波型大型浮体。
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