JPS594717A - 水中構造物の防護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水中に位置し且つ水に囲まれた固定構造物を水
面上に浮動する流水封からのひずみに対し防護する方法
に関する。この明細書中、「固定構造物」という用語は
例えば投錨浮動構造物その他のような水中にほぼ固定し
たままであるいかなる構造物を意味する。

水中に位置し、水に囲まれた固定構造物は具体的に橋の
支持柱、ドリル作業台の支持柱、水中基台上に立てられ
た燈台塔、風力観測所のマスト等である。この種の構造
は今日では水の氷結や流水封が生ずる領域でしばしば使
用されている。氷の負荷によって生ずる問題は勿論はじ
めから全体構造を氷の圧力に耐えるように設計すれば最
もよく解決される。然しながら、氷結しない水の状態用
に設計された構造物を氷のひずみが存在しうる地域に移
送する場合、それは不可能である。大きな且つ複雑な構
造物を氷の圧力に耐えるように再設計するのは複雑で費
用のかかる処置である。

本発明の目的は現存の構造物を氷の負荷に対し容易に防
護できるようにする方法を提供Ｊ−る事である。本発明
は公知のような流水封にさって生じた負荷が該水封にお
ける固定構造物の砕氷横断面一面積に比例して増大して
も、事実固定構造物全体の横断面積が増大する換言すれ
ば砕かれる水封の幅が増大する釦もかかわらず、尚氷に
よって生じた水平負荷を減少する補助構造物を備える裏
がｉｊＪ能であるとい５篇くべき観察に基いている。

本発明の特徴は特許請求の範囲第１項に述べられている
。そこに述べたような種類の防護構成体を固定構造物に
備える事によって、固定構造物自身には何の変更もなく
、氷のひずみを篤くべき程度に減少するのが可能である
。

計算上及びモデルテストの結果、固定構造物が氷の厚さ
よりも広い時、本発明の方法は水平水負荷を本発明の方
法を用いなければ生ずる負荷の約１０分の１まで減らす
事ができる事が認められる。

本発明を適用する最も簡単な方法は防護構成体を下方に
細まる円錐体として形成する事である。

円錐体は好ましくは水面での直径が保護された固定構造
物の直径の０．８・・・１．１５倍の（１−ｍａ）の商
であるように作られてよい。なおａは水平面に対する円
錐外皮面の傾斜角度である。この傾斜角度の最適値は通
常３５°・・・６５０、より正確に云えハ４０°・・・
６００の範囲にある。

固定構造物における流水封により生じるひずみは氷と固
定構造体の間の摩擦に依存するので、本発明を適用する
時、防護構成体の外面を水面の高さとその丁で滑らかに
するのが有利である。好ましくは、相当長い量水中で清
らかに保つ材料を使用すべきである。一つの適当な材料
はステンレス鋼であり、それは高価にもかかわらず最も
経済的な方策である。本発明による防護方策により本発
明の適用による生ずる材料費と人件費を何部も上回る節
約がもたらされる。通常鋼の表面もそれにエポキシ塗料
のような特殊の塗料を被覆する事により滑らかにすると
共に、剛性、平滑性且つ耐水摩耗面を与える事ができる
。

本発明による方法の効率は保護構成体の下端近く又は固
定構造物の下方高さに投げられた水中がス吹出口を通し
て加圧がスを吹出す事により更に改良できる。十分な量
のガス、たとえば空気が吹出されると、上昇ガス泡が防
護構成体の表面に沿って強い水の上方への流れを生じそ
れによって水は防護構成体と周囲水の間の摩擦減少潤滑
剤として作用する。この摩擦減少方法は米国特許第３，
５８０，２０４号明細書において船に応用して記載され
ており、参考文献として二二にあげる。

この方法は水面に位置した氷を溶かすため又は水の形成
を妨げるため上流に向う気泡により表面に暖かい底の水
をト昇するのに用いられる類似の公知の方法と異なって
いる。本発明によるガス吹出し法を用いる時、水に吹出
されるがスの量は発生した水の流れが防護構成体のすぐ
近くの水面で水***として明らかに観察できるほど大き
くなくてはならない。この水***は装置を波その他によ
って乱されない氷結していない水中で作動する時、最も
よく観察される。

防護構成体は水面高さから下方にその下方傾斜部分の垂
直延長部分がその面積に生ずる最も厚い高さの氷の厚さ
の少くとも２倍、好ましくはその厚さの約４倍の大きさ
に設げるとよいのがわかった。

次に添付の図を参照して実施例により本発明を説明する
。

図において、符号１は固定垂直管状柱を示し、その下方
部分は水２中に位置し、矢印３の方向に流動する水封４
が水をおおっている。風又は潮流により流動するこの種
の水封は固定柱１に作用する水平負荷を生じ、この負荷
は極めて強く、柱の彎曲、破壊或いは移動を起す事があ
る。氷の負荷を最小にするのに好都合な形を柱に与える
事によってこの問題を解決する試みがなされた。これは
複雑で、通常その柱を部品とする装置に好ましくない影
響を与える。氷の負荷に耐えるように柱の大きさを定め
る事もできるが、そうするとその直径が相当増大し、そ
れが更に氷の負荷を増大させる事になる。第６の可能方
法は柱の付近の氷の形成を妨げる事で、それは大量のエ
ネルギーを必要とする。更に氷形成を妨げる公知の方法
は通常流水封に有効ではない。

柱１は例えば円形断面の中空鋼円柱である。本発明によ
れば、防護構成体５が柱１の周囲に設げられる。それに
よって氷の負荷に作用された横断面は相当増大するが、
それにもかかわらず、水平水負荷の相当の減少が得られ
る。防護構造体５の最も単純な形は下方に細まる滑面円
錐体である。

円錐体は氷片が柱１に直接衝突しないような大きさにし
である。円錐体５により破壊される氷片の最大直径は水
の高さでの円錐体の直径の半分であるので、水面の高さ
から円錐体の下縁６への巴錐側線の長さはそれが水面高
さでの円錐５の直径Ｓの半分であるように選択される。

以下、Ｆ記についての数量を参照する。

Ｓ＝水面高さでの円錐体５の直径 Ｐ＝柱１の直径 ａ＝水平面に対する円錐体５の外面の傾斜角ｔ＝氷の曲
げ強さ、約５００　ＫＮ　／　ｍ２ｈ≧氷の厚さのメー
トル ｎ＝曲げにより破壊した時、氷により生じた水平負荷 Ｍ−破砕により破壊した時、氷により生じた水平負荷 Ｃ−氷の破砕力、３０００　７０００　ＦＧＪ　／　ｍ
”ｆ＝形成係数 ｎ＝氷浮力、約９ＫＮ／ｍ５ 防護構成体の目的はそれを下方に曲げる事により氷を破
壊する事である。氷により円錐体に作用する水平負荷は
カシテリャンの公知の対抗等式により大ざっばに計算で
きる。

（１）　　ｎ＝　０．００４　、　Ｓ、ｔ、ｈ、ｆ　＋
３−６　、　ｎ、ｓ、ｈ２．ｆ円錐の総形係数はｆ＝　
１　＋　Ｑ、５ｔａｎａである。

本発明による防護構成体を使用しない揚重、氷４は柱１
と直接衝突し、それにより破砕による氷の破壊が生ずる
。氷により生じた負荷は次の等式に従って計算できる。

ｎ＝０．５．ａ、ｈ、ｐ カシテリャンの抵抗等式（ｆ）は若干人を誤らせる結果
を与える。例えば、角度ａに対し６７０の最適値を与え
る。より正確な且つ更に複雑な計算によれば角度ａの真
の最適値は約５０°である事及び実際上の角度は３５０
と６５°の間、好ましくは４０°と６００の間でなけれ
ばならない事が示される。

氷の厚さが１メートルで且つ柱の直径が８メートルの場
合において、氷の負荷は角度ａに好ましい値が選択され
れば約１１０トンである。同様の状況において、防護構
成体５がないと、氷により生じ且つ柱１に作用する水平
負荷は２８００）ンの価まで上昇しうる。従って本発明
によって抵抗ほそうでなければ柱１に作用する負荷のほ
んの約４優はどになるほど相当減少する。防護構成体が
最も好ましい方式で規格化され且つ形成されてない場合
でも、実際の氷の負荷は本発明による防護構成体を使用
しない場合に固定構造物に作用する負荷の１０％の大き
さであると推定できる。

更に図において、いかにして氷によって生じた摩擦が上
記の空気吹出し方法によって減少する事ができるかが示
される。、・やや深い位置で多量の空気力開口１６から
吹出される。このような空気は氷の摩擦には殆ど影響を
与えないが、上昇する気泡７により強い上方への水の流
れ８が生じ、円錐体５の直ぐ近くの水面に水***９を発
生する。***の高さは静かな自由水中で約２０Ｃ＃Ｉに
も、或いは更に相当それ以上になる事がある。空気吹出
し口の推奨される深さは約５１で、推奨される吹出し圧
力は開口１６の深さに存在する流体静力学的圧力をほん
の少し上回るものである。

非常に厳しい氷条汗では、垂直可動防護構成体が使用で
きる。その可動性は動力シリンダ１０により得られる第
２図に示す如く、４つのこのようなシリンダを用いる事
ができる。適当な案内摺動面１２を垂直可動保護溝成木
に設けなげればならない。氷の破壊は構成体５の下方運
動により行なわれる。柱１に作用する負荷を減らすため
この方法により氷***すら消散する事ができる。

本発明は図示の実施例に限る事なく、幾つかの変形例が
特許請求の範囲の項に記載された範囲内で実施しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固定垂直柱を防護する本発明による方法に適用
する装置の図式的側面図、第２図は第１図の装置の上面
図である。 １・・・柱（固定構造物）　２・・・水４・・、水封　
　　　　５・・・防護構成体（円錐体）６・・・防護構
成体の下縁 １０・・・シリンダ（運動手段） 代理人　　浅　村　　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　水中に位置し且つ水に囲まれた固定構造物を
   該水中における流氷野により生ずるひずみに対して防護
   する方法であって、該固定構造物の周囲に防護構成体を
   設け、且つ該防護構成体に該固定構造物の横断面より相
   当大きい横断面を与え、更にそれを水面の高さとその高
   さの下で該固定構造物に向う方向へ下方に傾斜する外面
   を有するように形成して、氷破壊面を形成し、該防護構
   成体に向って移動する氷を下方に屈曲させるようにする
   水中構造物の保護方法。 （２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、該防
   護構成体（５）が基本的に下方に細まる円錐体として形
   成される方法。 （３）特許請求の範囲第２項記載の方法において、該防
   護構成体の水面の高さでの直径を、該固定構造物の直径
   を（１−（２）ａ）で割った商の０．８〜１．５倍とし
   、この場合、ａは水平面に対する該円錐面の傾斜角であ
   る方法。 （４）　　特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   該防ａＳ成体は水平面に対するその外面の傾斜が３５°
   から６５°、好ましくは４０°から６０°の間である方
   法。 （５）　　特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   該防護構成体の外面が水面の高さとこの高さの下で滑ら
   かであり且つ好ましくは海水中で滑らかに保つ材料から
   作られる方法。 （６）　　特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   該防護構成体の下部付近に又は該固定構造物の下方部分
   に、ガス吹出し開口を備え、それを加圧ガスを発生する
   装置に接続し、それによってがスを吹出して上方へ向う
   水の流れを生じ、この水の流れが該防護構成体と周囲水
   との間の減摩潤滑剤として作用するようにした方法。 （７）特許請求の範囲第１項記載の方法において、該防
   護構成体は水平の高さからド方への下方傾斜　。 部分の垂直延長部が該固定構造物が位１ｆする領域に発
   生する最も厚い高さの氷の厚さの少くとも２倍であり、
   好ましくは該氷の厚さの約４倍である方法。 （８）　　水に囲まれた固定構造物周囲に設ゆられた防
   護構成体であって該水中に発生する氷を下方の高さへ屈
   曲させる寸法及び形状に作られた防護構成体。 （９）　　特許請求の範囲第８項記載の防護構成体にお
   いて、該防護構成体の非常に強い下方運動が得られ寸法
   及び形状の運動手段を備えている防護構成体。