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JP6629015B2 - Floating structure - Google Patents
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Description

本発明は、例えば洋上発電施設や洋上貯蔵施設等、浮力によって水上に支持される構造を備えた浮体構造物に関する。   The present invention relates to a floating structure having a structure supported on water by buoyancy, such as an offshore power generation facility or an offshore storage facility.

近年、洋上において風力発電や太陽光発電、各種資源の採掘や製造、貯蔵等を行うための施設として、浮遊型の浮体構造物が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art In recent years, a floating type floating structure has been proposed as a facility for offshore wind power generation, solar power generation, mining, production, storage, and the like of various resources (for example, see Patent Document 1 below).

特許文献1に記載されている浮体構造物は洋上風力発電に用いられるもので、上部構造物としての風車を柱状のコラム部の上端部に接続してなる。コラム部は内部が空洞の浮力体として構成され、上部構造物を直立した状態で水上に浮遊可能に支持するようになっており、このような単数の縦長の浮力体を用いる型式の浮体構造物は「スパー型」に分類される。さらに、特許文献1記載の浮体構造物の場合、スパー型の構造を基礎とする一方、コラム部の喫水線近傍には外周に浮力体としてのアウターハルを配置したアッパーハルを備え、下端には錘としてのロワーハルを備えて、浮体構造物の復元力を向上させるようになっている。このように浮力体を水平方向に展開し、メタセンタ半径を大きくして復元力を確保する構造は「セミサブ(Semi-Submersible:半潜水)型」と呼ばれる浮体構造物の特徴であり、特許文献1に記載の如き浮体構造物は、「アドバンストスパー型」と呼ぶことができる。   The floating structure described in Patent Literature 1 is used for offshore wind power generation, and has a windmill as an upper structure connected to the upper end of a columnar column. The column part is configured as a hollow buoyancy body, and the upper structure is designed to support the upper structure so as to be able to float on the water in an upright state. Such a floating body structure using a single vertically long buoyancy body Are classified as "spar type". Further, in the case of the floating body structure described in Patent Document 1, while a spar-type structure is used as a base, an upper hull having an outer hull as a buoyant body is provided on the outer periphery in the vicinity of a waterline of a column portion, and a weight is provided at a lower end. The lower hull is provided to improve the restoring force of the floating structure. The structure in which the buoyant body is expanded in the horizontal direction and the restoring force is secured by increasing the radius of the metacenter is a feature of the “Semi-Submersible (semi-submersible) type” floating body structure. The floating structure as described in (1) can be referred to as “advanced spar type”.

その他、洋上風力発電用の浮体構造物には、「ポンツーン型」や「TLP(Tension Leg Platform:緊張係留型)」等、種々の型式がある。尚、セミサブ型の浮体構造物を記載した文献としては、例えば、下記特許文献2がある。   In addition, there are various types of floating structures for offshore wind power generation, such as “pontoon type” and “TLP (Tension Leg Platform: tension mooring type)”. As a document describing a semi-sub type floating structure, there is, for example, Patent Document 2 below.

特開2015−9591号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-9591 特開2010−280301号公報JP 2010-280301 A

Wagner, H.: Uber stoss- und gleitvorgange an der overflache von flussigkeiten, ZAMM, Band 12, Heft 4 (1932) 193-215Wagner, H .: Uber stoss- und gleitvorgange an der overflache von flussigkeiten, ZAMM, Band 12, Heft 4 (1932) 193-215 船舶海洋工学シリーズ(8)「船体構造 振動編」成山堂書店 2013年 P.202〜207Marine Engineering Series (8) “Hull Structure Vibration”, Seisando Shoten 2013 P.S. 202-207 Chuang, S. L.: Investigation of impact of rigid and elastic bodies with water, NSRDC Report 3248 (1970)Chuang, S.L .: Investigation of impact of rigid and elastic bodies with water, NSRDC Report 3248 (1970)

ところで、上記特許文献1に記載の如き浮体構造物の場合、アッパーハルは喫水線近傍に配置され、その一部は静止状態で水没するように設計されている。しかし、水面に波が起こったり、風荷重等によって浮体構造物に傾きが生じると、アッパーハルを構成する水平ブレースやアウターハル、張出部等が浮き上がって底部が水面上に露出し、次いで水中に潜り込むスラミングが起こる場合がある。そして、水中への突入には衝撃が伴うため、この衝撃が原因で浮体構造物の寿命が短くなってしまうことが懸念される。また、スラミングによる衝撃圧を考慮して浮体構造物に十分な強度を持たせようとすれば、製造コストが嵩んでしまう。   By the way, in the case of the floating structure as described in Patent Document 1, the upper hull is arranged near the waterline, and a part thereof is designed to be submerged in a stationary state. However, if a wave occurs on the water surface or the floating structure tilts due to wind load, etc., the horizontal brace, outer hull, overhang, etc. that constitute the upper hull will rise, and the bottom will be exposed on the water surface, and then the underwater There is a case that slamming that sinks in occurs. In addition, since the entry into the water is accompanied by an impact, there is a concern that the impact may shorten the life of the floating structure. Further, if the floating structure is made to have sufficient strength in consideration of the impact pressure due to the slamming, the production cost increases.

上記特許文献2に記載されているようなセミサブ型の浮体構造物の場合には、喫水線より上に位置し且つ水平方向に沿った底面を有する部材を水面からなるべく高い位置に設置し、水面から底面までの距離を十分に長く取ってスラミング自体を回避することが一般的である。しかしながら、このような方法では浮体構造物の重心が高くなる結果として動揺性能の低下を招くほか、動揺に対する構造強度を保つ強度設計が必要となり、やはり製造コストが嵩んでしまう。   In the case of a semi-sub type floating structure as described in Patent Document 2, a member that is located above the waterline and has a bottom surface extending along the horizontal direction is installed at a position as high as possible from the water surface, and from the water surface It is common to take the distance to the bottom sufficiently long to avoid slamming itself. However, in such a method, the center of gravity of the floating structure is increased, resulting in a decrease in the oscillating performance. In addition, a strength design for maintaining the structural strength against the oscillating is required, which also increases the manufacturing cost.

本発明は、斯かる実情に鑑み、簡単な構成でスラミングによる衝撃圧を低減し得る浮体構造物を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a floating structure capable of reducing the impact pressure due to slamming with a simple configuration.

本発明は、係留された状態で使用され、上部構造物を浮力によって水上に支持する浮体構造物であって、喫水線近傍に位置する部材の下面に、スラミングの発生時に水面に対して着水し得るよう、下に向かって窄まる断面形状を有する凸部を備えた浮体構造物にかかるものである。
The present invention is a floating structure that is used in a moored state and supports an upper structure on the water by buoyancy.When a slamming occurs , the lower surface of a member located near a waterline hits a water surface. The present invention relates to a floating structure having a convex portion having a cross-sectional shape narrowing downward.

本発明の浮体構造物において、前記凸部は、水平面に沿った一側面と、該一側面から下側に張り出す他の二側面を備えた三角柱状の形状を有することが好ましい。   In the floating structure of the present invention, it is preferable that the projection has a triangular prism shape having one side surface along a horizontal plane and two other side surfaces projecting downward from the one side surface.

本発明の浮体構造物において、前記他の二側面は、各々が水平面に対し20度以上の角度を有して配されることが好ましい。   In the floating structure of the present invention, it is preferable that each of the other two side surfaces is arranged at an angle of 20 degrees or more with respect to a horizontal plane.

本発明の浮体構造物は、上部構造物を上端部に接続して水上に支持するよう構成した柱状のコラム部と、該コラム部の喫水線近傍で径方向に張り出して浮力を生じるよう構成したアッパーハルとを備えることができ、前記凸部は、前記アッパーハルを構成する部材の下面に備えることができる。   A floating body structure according to the present invention comprises a columnar column portion configured to connect an upper structure to an upper end portion to support on water, and an upper configured to protrude radially near a waterline of the column portion to generate buoyancy. A hull may be provided, and the projection may be provided on a lower surface of a member constituting the upper hull.

本発明の浮体構造物は、鉛直方向に沿って伸びる複数の浮体同士を水平方向に連結してなるセミサブ型の浮体構造物とすることができる。   The floating structure of the present invention can be a semi-sub type floating structure in which a plurality of floating structures extending in the vertical direction are connected in the horizontal direction.

本発明の浮体構造物によれば、簡単な構成でスラミングによる衝撃圧を低減し得るという優れた効果を奏し得る。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the floating body structure of this invention, the outstanding effect that the impact pressure by slamming can be reduced with a simple structure can be produced.

本発明の第一実施例を示す正面図である。It is a front view showing the first example of the present invention. 本発明の第一実施例の要部を示す図であり、(A)は図1のIIA−IIA矢視相当図、(B)は図1のIIB−IIB矢視相当図、(C)は図1における下部構造の正断面図である。It is a figure which shows the principal part of 1st Example of this invention, (A) is a figure equivalent to the IIA-IIA arrow of FIG. 1, (B) is a figure equivalent to the IIB-IIB arrow of FIG. 1, (C) is FIG. 2 is a front sectional view of a lower structure in FIG. 1. 本発明の作動を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining operation of the present invention. 物体が着水する際の衝撃圧を説明するWagnerのモデルを示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a Wagner model for explaining an impact pressure when an object lands on water. 物体が着水する際のアタックアングルと衝撃圧係数の関係を説明する線図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an attack angle and an impact pressure coefficient when an object lands on water. 本発明の作動を説明する概念図であり、(A)は本発明の構成に即して作成した物体のモデル、(B)は該モデルが着水する際の様子、(C)は着水に際して物体の下面に発生する衝撃圧の係数を示すグラフである。It is a conceptual diagram explaining operation | movement of this invention, (A) is the model of the object created according to the structure of this invention, (B) is the state when this model lands, (C) is water immersion. 4 is a graph showing a coefficient of an impact pressure generated on a lower surface of an object at the time. (A)〜(C)はそれぞれ本発明の第一実施例による浮体構造物の別の形態を示し、(A)、(B)は浮体構造物の下部構造の正面図、(C)は正断面図である。(A)-(C) each show another form of the floating structure according to the first embodiment of the present invention, (A) and (B) are front views of the lower structure of the floating structure, and (C) is a positive view. It is sectional drawing. 本発明の第二実施例を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a second embodiment of the present invention. 本発明の第二実施例の下部構造を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a lower structure of the second embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1、図2は本発明の第一実施例を示すもので、基本的な構造は上記特許文献1に記載されたアドバンストスパー型の浮体構造物と共通している。図1に示す如く、本第一実施例の浮体構造物1は、上部構造物2を柱状のコラム部3の上端部に接続して浮力により水上に支持するよう構成されている。コラム部3の喫水線近傍には、コラム部3から径方向に張り出すようにアッパーハル4を備え、コラム部3の下端部には、コラム部3から径方向に張り出すようにロワーハル5を備えて、浮体構造物1の復元力を向上させるようになっている。尚、ここでいう「喫水線近傍」とは、「使用時において水面が到達し得る範囲」を意味する。   FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. The basic structure is common to the advanced spar type floating structure described in Patent Document 1. As shown in FIG. 1, the floating structure 1 of the first embodiment is configured so that an upper structure 2 is connected to an upper end of a columnar column 3 and supported on water by buoyancy. An upper hull 4 is provided near the water line of the column 3 so as to project radially from the column 3, and a lower hull 5 is provided at a lower end of the column 3 so as to project radially from the column 3. Thus, the restoring force of the floating structure 1 is improved. Here, “near the waterline” means “a range where the water surface can reach during use”.

上部構造物2は、例えば風力発電用の風車であり、図1に示す如く、支柱21、ナセル22、ブレード23を備えて構成される。支柱21はコラム部3の上端に備えた連結部31を介してコラム部3上に立設され、ナセル22は内部に図示しない発電機を備えてブレード23の回転により電力を発生するようになっている。尚、上部構造物2はここに図示したような風力発電設備に限定されない。例えば太陽光発電設備であっても良いし、その他、上部構造物2としては、各種の観測設備や通信設備、照明設備や採掘設備等、水上に設置され得る各種の設備が想定される。   The upper structure 2 is, for example, a wind turbine for wind power generation, and includes a support column 21, a nacelle 22, and a blade 23 as shown in FIG. The column 21 is erected on the column portion 3 via a connecting portion 31 provided at the upper end of the column portion 3, and the nacelle 22 has a generator (not shown) inside and generates electric power by rotation of the blade 23. ing. It should be noted that the upper structure 2 is not limited to the wind power generation equipment as illustrated here. For example, a solar power generation facility may be used, and as the upper structure 2, various facilities that can be installed on water, such as various observation facilities, communication facilities, lighting facilities, and mining facilities, are assumed.

コラム部3は、アドバンストスパー型の浮体構造物1の中心軸をなす略円柱形状の浮力体であり、内部は空洞に形成されている。空洞の一部はバラストタンクとして利用するようにしても良い。また、内部には、必要に応じてポンプルーム(図示せず)や、各種の制御装置や電源装置等を備えた機械室(図示せず)等が備えられる。   The column portion 3 is a substantially columnar buoyant body serving as a central axis of the advanced spar type floating body structure 1, and the inside thereof is formed as a cavity. A part of the cavity may be used as a ballast tank. In addition, a pump room (not shown) and a machine room (not shown) equipped with various control devices and power supply devices are provided as necessary.

アッパーハル4は、図1及び図2(A)、(C)に示す如く、コラム部3に接続するセンターハル41と、該センターハル41から水平方向に沿って放射状に伸びる水平ブレース42と、該水平ブレース42の先端に配したアウターハル43とを備えてなる。センターハル41は、水平ブレース42をコラム部3に連結してアッパーハル4全体をコラム部3に支持する部材である。水平ブレース42は、センターハル41とアウターハル43を連結する部材であり、喫水線下の没水部に配置されて浮力で自重を支持するよう構成されることが好ましい。また、内部を空洞にしてバラストタンクとして利用することもできる。   The upper hull 4 includes, as shown in FIGS. 1 and 2A and 2C, a center hull 41 connected to the column portion 3, a horizontal brace 42 extending radially from the center hull 41 in a horizontal direction, And an outer hull 43 disposed at the end of the horizontal brace 42. The center hull 41 is a member that connects the horizontal brace 42 to the column 3 and supports the entire upper hull 4 on the column 3. The horizontal brace 42 is a member that connects the center hull 41 and the outer hull 43, and is preferably arranged in a submerged portion below the waterline and configured to support its own weight by buoyancy. Further, the interior can be hollowed and used as a ballast tank.

アウターハル43は直方体形状の浮力体であり、コラム部3を中心軸から離間した位置で周方向に取り囲み、メタセンタ半径を大きくして浮体構造物1の復元力を確保するようになっている。内部はバラストタンクとして利用される。尚、形状はここに示した直方体に限らず、球状や回転楕円体状、円柱状等、各種の形状を取り得る。隣り合うアウターハル43同士の間には一定の隙間が設定され、該隙間に波を通過させることで波荷重を低減させると共に、作業船等がセンターハル41の近傍にアクセスすることを容易にしている。   The outer hull 43 is a cuboid-shaped buoyancy body, surrounds the column portion 3 in a circumferential direction at a position away from the center axis, and increases the metacenter radius to secure the restoring force of the floating structure 1. The inside is used as a ballast tank. The shape is not limited to the rectangular parallelepiped shown here, but may be various shapes such as a sphere, a spheroid, and a column. A fixed gap is set between adjacent outer hulls 43, and the wave load is reduced by passing a wave through the gap, and a work boat or the like can easily access the vicinity of the center hull 41. I have.

ロワーハル5は、図1に示す如きコラム部3の下端部に配置された略円盤形状あるいは多角形状の錘である。内部は、例えば放射状に複数の空間に分割されており、該各空間がバラストタンクを構成している。このように、コラム部3の下端部にロワーハル5という重量物を配置することで浮体構造物1の重心を下げて重心高さを低く保つと同時に、ロワーハル5のなす水平方向に沿った平面によって上下方向の移動に対する抗力を増大させ、上下揺れ(Heaving)や縦揺れ(Pitching)、横揺れ(Rolling)を低減させるようになっている。   The lower hull 5 is a substantially disk-shaped or polygon-shaped weight disposed at the lower end of the column portion 3 as shown in FIG. The interior is, for example, radially divided into a plurality of spaces, and each space forms a ballast tank. In this way, by arranging the heavy hull 5 at the lower end of the column 3, the center of gravity of the floating structure 1 is lowered to keep the height of the center of gravity low, and at the same time, the plane formed by the lower hull 5 along the horizontal direction is formed. The resistance to vertical movement is increased, and vertical (Heaving), vertical (Pitching), and rolling (Rolling) are reduced.

また、ロワーハル5には、図1及び図2(B)に示す如きフィン51を備えていても良い。フィン51は鉛直方向に沿った平面を成してロワーハル5の上面に放射状に備えられ、コラム部3を中心とした浮体構造物1の回転に対する抗力を増大させ、船首揺れ(Yawing)を低減させるようになっている。   Further, the lower hull 5 may be provided with fins 51 as shown in FIGS. 1 and 2B. The fins 51 are provided on the upper surface of the lower hull 5 so as to form a plane extending in the vertical direction, and increase the drag force against the rotation of the floating structure 1 around the column portion 3 and reduce the bowing (Yawing). It has become.

浮体構造物1は、複数の係留索6を介して海底に係留され、所定の海域に滞留する。係留索6の下端は海底に固定され、上端は浮体構造物1の所定の位置に接続される。係留索6の浮体構造物1への連結位置は、図1に示す如く、例えばアウターハル43の外側面とすることができる。このように、係留索6をコラム部3から径方向になるべく離間した位置に連結すると、浮体構造物1がコラム部3を中心に回転しようとする船首揺れへの抗力を増大させる点で効果的である。   The floating structure 1 is moored on the seabed via a plurality of mooring lines 6 and stays in a predetermined sea area. The lower end of the mooring line 6 is fixed to the seabed, and the upper end is connected to a predetermined position of the floating structure 1. The connection position of the mooring line 6 to the floating structure 1 can be, for example, on the outer surface of the outer hull 43 as shown in FIG. As described above, when the mooring line 6 is connected to the column portion 3 as far as possible in the radial direction, the floating structure 1 is effective in increasing the resistance to the bowing of the bow which tends to rotate around the column portion 3. It is.

そして、本第一実施例では、図1及び図2(A)、(C)に示す如く、浮体構造物1の喫水線近傍に位置する部材の下面に凸部44を備え、スラミングへの対策としている。   In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2A and 2C, a convex portion 44 is provided on the lower surface of a member located near the waterline of the floating structure 1 to prevent slamming. I have.

ここに示した例では、凸部44は、アッパーハル4の外周部をなすアウターハル43の下面に備えた三角柱状の部材として構成されている。凸部44をなす三角柱は、一側面がアウターハル43の下面に接するよう、水平面に沿って取り付けられ、他の二側面が前記一側面から下側に張り出すように配される。下側に張り出した前記二側面は、図2(C)に示す如く、浮体構造1の静止状態において、水平面に対してそれぞれ角度θ,θをなしている。この角度θとθは、互いに等しい値であっても良いし、異なった値を取っても良いが、それぞれが20°以上90°以下となるよう設定されていることが好ましい(尚、角度θ,θのうち一方を90°に設定する場合、他方は90°未満に設定することは言うまでもない)。ここに示した例では、角度θ,θは各々約40°である。このようにして、凸部44は、下に向かって窄まる断面形状を有するよう、アウターハル43の下面に配置される。 In the example shown here, the convex portion 44 is configured as a triangular prism-shaped member provided on the lower surface of the outer hull 43 that forms the outer peripheral portion of the upper hull 4. The triangular prism forming the convex portion 44 is attached along a horizontal plane such that one side surface is in contact with the lower surface of the outer hull 43, and the other two side surfaces are arranged so as to project downward from the one side surface. As shown in FIG. 2 (C), the two side surfaces projecting downward form angles θ 1 and θ 2 with respect to a horizontal plane when the floating structure 1 is stationary. The angles θ 1 and θ 2 may be equal to each other or different from each other. However, it is preferable that each of the angles θ 1 and θ 2 is set to be equal to or more than 20 ° and equal to or less than 90 °. When one of the angles θ 1 and θ 2 is set to 90 °, the other is set to less than 90 °. In the example shown here, the angles θ 1 and θ 2 are each about 40 °. In this manner, the convex portion 44 is disposed on the lower surface of the outer hull 43 so as to have a cross-sectional shape narrowing downward.

次に、上記した本第一実施例の作動を説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described.

図3は浮体構造物1の使用時に発生するスラミングの様子を示すものである。アドバンストスパー型の浮体構造物1が波や風による荷重を受けると、図3に実線と仮想線で示す如く、コラム部3内の重心を中心とした縦揺れや横揺れが発生する場合がある。このとき、喫水線近傍でコラム部3を取り囲むように配置されているアッパーハルで4は、例えば、ある時点においては一端側が持ち上がる一方で他端側が沈み込み、続く揺り返しにより、持ち上がっていた一端が沈み込んで他端が持ち上がる、といった運動が繰り返される。そして、揺れが大きくなると、一端側の部材が下面まで水面上に露出した後、続く揺り返しによって水面に叩きつけられるスラミングが発生する。この際、アッパーハル4の構成部材に対し、水から衝撃が加えられる。   FIG. 3 shows how slamming occurs when the floating structure 1 is used. When the advanced spar type floating structure 1 receives a load due to a wave or wind, pitching or rolling may occur around the center of gravity in the column portion 3 as shown by a solid line and an imaginary line in FIG. . At this time, the upper hull 4 arranged so as to surround the column portion 3 in the vicinity of the waterline, for example, at one point, one end is lifted up while the other end is sunk, and the one end that has been lifted up by the subsequent swingback The movement of sinking and lifting the other end is repeated. Then, when the shaking increases, slamming occurs, in which the member on one end side is exposed to the lower surface on the water surface, and is subsequently hit against the water surface by the subsequent shaking. At this time, a shock is applied to the components of the upper hull 4 from water.

縦揺れや横揺れの場合、揺れの中心がコラム部3にあるため、揺れによるアッパーハル4の動きは、コラム部3から径方向に離間した位置ほど大きくなる。このため、スラミングの発生時には、アッパーハル4の構成部材のうちでも、コラム部3から離間した位置にある部材(この場合、アウターハル43)に対し、特に強い衝撃圧が加えられる。   In the case of pitching or rolling, since the center of the rocking is located in the column portion 3, the movement of the upper hull 4 due to the rocking becomes larger as the position becomes more distant from the column portion 3 in the radial direction. For this reason, when slamming occurs, a particularly strong impact pressure is applied to a member (in this case, the outer hull 43) of the constituent members of the upper hull 4 that are separated from the column part 3.

ここで、一般に、物体が水面に叩きつけられる場合、物体の下面と水面がなす角度(アタックアングル)が小さいほど、物体に対して水から加わる衝撃は大きくなる。図4は、物体が静止水面へ着水する際の衝撃の大きさを説明するWagnerのモデルを示している(非特許文献1参照)。Wagnerの理論によれば、水面に向かって速度Vで突入する楔形の物体Bに対して水から加えられる衝撃圧の最大値(最大衝撃圧)pmaxは、以下の式
[数1]
max=(1+π/4tanβ)×ρV/2
で与えられる。βは物体Bの下面が水面に対してなす角度、すなわちアタックアングルであり、ρは水の密度を表す。この関係式によれば、最大衝撃圧pmaxは物体Bの水面に対する突入速度Vの2乗、及び水の密度ρに比例し、その係数はアタックアングルβが大きいほど大きくなる。以下、この係数を衝撃圧係数Kと称する。すなわち、
[数2]
K=pmax×2/ρV=1+π/4tanβ
である。
Here, in general, when an object is hit against the water surface, the smaller the angle (attack angle) between the lower surface of the object and the water surface, the greater the impact applied to the object from water. FIG. 4 shows a Wagner model for explaining the magnitude of impact when an object lands on a still water surface (see Non-Patent Document 1). According to Wagner's theory, the maximum value (maximum impact pressure) p max of the impact pressure applied from the water to the wedge-shaped object B entering at a velocity V toward the water surface is represented by the following equation [Equation 1].
p max = (1 + π 2 / 4tan 2 β) × ρV 2/2
Given by β is the angle formed by the lower surface of the object B with respect to the water surface, that is, the attack angle, and ρ represents the density of water. According to this relational expression, the maximum impact pressure p max is proportional to the square of the entry speed V of the object B with respect to the water surface and the density ρ of water, and the coefficient increases as the attack angle β increases. Hereinafter, this coefficient is referred to as an impact pressure coefficient K. That is,
[Equation 2]
K = p max × 2 / ρV 2 = 1 + π 2 / 4tan 2 β
It is.

図5はアタックアングルβと衝撃圧係数Kの関係を示すグラフで、一点鎖線が上記Wagnerの理論式を表している(非特許文献2参照)。これに対し、実線はChuangの研究により実験的に示されたアタックアングルβと衝撃圧係数Kの関係を表している(非特許文献3参照)。Wagnerの理論式では、アタックアングルβがゼロに近づけば衝撃圧係数Kないし最大衝撃圧pmaxは無限に大きくなるが、実際には物体Bと水面の間に挟まれた空気によりエアクッション効果が生じて衝撃が緩和されるため無限大とはならない。ただし、アタックアングルβがおよそ10°以上の範囲では、Wagnerの理論式はChuangの実験値とよく一致する。いずれにしても、基本的にはアタックアングルβが大きいほど衝撃圧係数Kないし最大衝撃圧pmaxは小さくなると言え、特に、アタックアングルβがおよそ20°以上あれば、最大衝撃圧pmaxは著しく緩和されることが図5のグラフから確認できる。具体的には、アタックアングルβがゼロに近い場合、Chuangの実験式によれば衝撃圧係数Kは200〜300程度であるが、アタックアングルβが20°の場合、衝撃圧係数Kは20〜30程度と、約10分の1にまで低減される。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the attack angle β and the impact pressure coefficient K, and the dashed line represents the above-mentioned Wagner's theoretical formula (see Non-Patent Document 2). On the other hand, the solid line represents the relationship between the attack angle β and the impact pressure coefficient K experimentally shown by Chuang's research (see Non-Patent Document 3). According to Wagner's theoretical formula, when the attack angle β approaches zero, the impact pressure coefficient K or the maximum impact pressure p max increases infinitely. It does not become infinity because it occurs and the impact is reduced. However, when the attack angle β is in the range of about 10 ° or more, Wagner's theoretical formula agrees well with Chuang's experimental value. In any case, basically, it can be said that the larger the attack angle β, the smaller the impact pressure coefficient K or the maximum impact pressure p max becomes. In particular, when the attack angle β is about 20 ° or more, the maximum impact pressure p max becomes remarkably large. This can be confirmed from the graph of FIG. Specifically, when the attack angle β is close to zero, the shock pressure coefficient K is about 200 to 300 according to Chuang's empirical formula, but when the attack angle β is 20 °, the shock pressure coefficient K is 20 to 300. It is reduced to about 30 and about 1/10.

そして、本第一実施例の浮体構造物1の場合、アウターハル43の下面に下に向かって窄まる断面形状を有する凸部44を備えており、スラミングの発生時、アウターハル43の下面において水面に対し所定のアタックアングルを確保するようになっている。すなわち、下に向かって張り出した凸部44の二側面が水平面に対してなす角度θ,θ(図2(C)参照)が、概ね図4におけるアタックアングルβに相当する(凸部44自体の傾斜により、実際のアタックアングルは角度θ,θからは多少ずれる)。 In the case of the floating structure 1 according to the first embodiment, the lower surface of the outer hull 43 is provided with a convex portion 44 having a cross-sectional shape that is narrowed downward. A predetermined attack angle with respect to the water surface is ensured. That is, the angles θ 1 and θ 2 (see FIG. 2C) formed by the two side surfaces of the convex portion 44 projecting downward with respect to the horizontal plane substantially correspond to the attack angle β in FIG. Due to its own inclination, the actual attack angle deviates slightly from the angles θ 1 and θ 2 ).

図6は、このような凸部44による衝撃緩和作用を確認するため、コンピュータ上で浮体構造物1の凸部44周辺の構造を模したモデルを作成して流体解析を行った結果を示している。解析に使用したモデルは図6(A)に示す如き形状をなしており、直方体状の本体の一端側(図中左側)の下面に楔形の凸部を形成してある。この凸部が浮体構造物1の凸部44に相当し、該凸部を備えた物体全体は、凸部44を備えたアッパーハル4の一部の構造に相当する(図1及び図2(C)参照)。物体の前記凸部を構成する二側面が水平面に対してなす角度θ,θは、それぞれ約40°である。 FIG. 6 shows a result of performing a fluid analysis by creating a model simulating the structure around the convex portion 44 of the floating structure 1 on a computer in order to confirm the impact mitigation effect of the convex portion 44. I have. The model used for the analysis has a shape as shown in FIG. 6A, and a wedge-shaped convex portion is formed on the lower surface on one end side (left side in the figure) of a rectangular parallelepiped main body. This convex portion corresponds to the convex portion 44 of the floating structure 1, and the entire object including the convex portion corresponds to a part of the structure of the upper hull 4 including the convex portion 44 (FIGS. 1 and 2 ( C)). The angles θ 1 and θ 2 formed by the two side surfaces forming the convex portion of the object with respect to the horizontal plane are each about 40 °.

このような物体が、図6(B)に示す如く、図中右側が相対的に下に、図中左側が相対的に上に位置するように傾斜した状態で、下方の水面に着水する場合を考える。すなわち、図3に示す如く、浮体構造物1に縦揺れ又は横揺れによるスラミングが発生した状態において、アッパーハル4の一端に位置するアウターハル43及び水平ブレース42が示す挙動に近い動きを想定している。   As shown in FIG. 6 (B), such an object lands on the lower water surface in a state where the right side in the figure is relatively lower and the left side in the figure is relatively higher. Consider the case. That is, as shown in FIG. 3, in a state where slamming due to pitching or rolling has occurred in the floating structure 1, it is assumed that the movement close to the behavior shown by the outer hull 43 and the horizontal brace 42 located at one end of the upper hull 4. ing.

この場合に物体の各部に対して加わる衝撃圧を解析した結果を図6(C)に示している。図6(C)のグラフの横軸の数値は、図6(B)における物体の横方向の位置に対応した座標を示しており、一端側の下面に備えた楔形の頂点の位置座標をゼロとし、頂点より右側をプラス、左側をマイナスの数値で示している。座標にしておよそマイナス2〜プラス2の範囲が楔形を形成した部分にあたり、プラス2〜プラス8の範囲が、楔形の形成されていない平板状の底面を有する部分にあたる。縦軸は物体の各位置における衝撃圧係数Kを示しており、プラス5〜プラス8の下面が平板状の部分では衝撃圧係数Kは16前後であるのに対し、下面に楔形を形成したマイナス2〜プラス2の範囲においては3前後となっており、5分の1程度にまで軽減されている。   FIG. 6C shows the result of analyzing the impact pressure applied to each part of the object in this case. The numerical values on the horizontal axis of the graph of FIG. 6C indicate the coordinates corresponding to the horizontal position of the object in FIG. 6B, and the position coordinate of the wedge-shaped vertex provided on the lower surface at one end is set to zero. The right side of the vertex is indicated by a plus value, and the left side is indicated by a minus value. The range of approximately minus 2 to plus 2 corresponds to a portion having a wedge shape, and the range of plus 2 to plus 8 corresponds to a portion having a flat bottom without a wedge shape. The vertical axis indicates the impact pressure coefficient K at each position of the object. The impact pressure coefficient K is approximately 16 at the flat lower surface of the plus 5 to the plus 8, whereas the wedge shape is formed on the lower surface. In the range of 2 to plus 2, it is around 3, which is reduced to about 1/5.

このように、下面に楔形を形成した部分においては、楔形を形成しない平板状の部分と比較して衝撃圧係数Kを著しく低減させることができる。図1に示す如く、浮体構造物1のアウターハル43の下面に凸部44を備えれば、図3に示す如き揺れによりスラミングが発生しても、アウターハル43に加わる衝撃が大幅に軽減されることになる。   As described above, the impact pressure coefficient K can be significantly reduced in the portion having the wedge shape formed on the lower surface as compared with the flat portion in which the wedge shape is not formed. As shown in FIG. 1, if the convex portion 44 is provided on the lower surface of the outer hull 43 of the floating structure 1, the shock applied to the outer hull 43 is greatly reduced even if slamming occurs due to shaking as shown in FIG. 3. Will be.

また、凸部44を備えない場合には、アウターハル43が着水すると、アウターハル43の下面全体が一瞬で水面に叩きつけられることになるが、アウターハル43の下面に凸部44が突出していれば、凸部44の下端から順にある程度の時間をかけて水中に没していくことになるので、アッパーハル4を構成する部材が単位時間あたりに水面から受ける力も小さくなる。   In the case where the outer hull 43 is not provided with the convex portion 44, the entire lower surface of the outer hull 43 is instantaneously hit against the water surface when the outer hull 43 comes into contact with the water. In this case, the convex portion 44 will be submerged in the water for a certain period of time in order from the lower end, so that the force of the members constituting the upper hull 4 from the water surface per unit time is reduced.

尚、図1、図2に示した例の場合、水平ブレース42には凸部44を備えていないため、水平ブレース42においては衝撃圧係数Kは小さくならない。しかし、図3に示す如き縦揺れや横揺れによるスラミングでは、アウターハル43よりも径方向内側に位置する水平ブレース42の水面への突入速度はアウターハル43の突入速度よりも小さいので、衝撃圧係数Kが大きくても衝撃圧はさほど大きくはならない。また、水平ブレース42より先に凸部44が着水していれば、凸部44の着水によりアッパーハル4全体の水面に対する速度が減じられる結果、水平ブレース42が着水する時点では水平ブレース42の速度が小さくなり、衝撃圧が軽減されるという効果も期待できる。   In the example shown in FIGS. 1 and 2, the impact pressure coefficient K does not decrease in the horizontal brace 42 because the horizontal brace 42 does not have the convex portion 44. However, in the case of slamming due to pitching or rolling as shown in FIG. 3, the speed at which the horizontal brace 42 located radially inside the outer hull 43 enters the water surface is lower than the speed at which the outer hull 43 rushes, so that the impact pressure is reduced. Even if the coefficient K is large, the impact pressure does not become so large. If the convex portion 44 has landed before the horizontal brace 42, the landing of the convex portion 44 reduces the speed of the entire upper hull 4 with respect to the water surface. The effect of reducing the speed of 42 and reducing the impact pressure can also be expected.

また、凸部44には、スラミングによる衝撃を緩和するだけでなく、スラミング自体を発生しにくくする効果もある。凸部44は、アウターハル43の下面の没水部に突出するので、アッパーハル4の喫水が見かけ上、深くなっている。浮体構造物1のスラミングは、揺れの発生に伴ってアウターハル43や凸部44が浮き上がり、下面が水面から露出することで発生するが、アウターハル43の下面に凸部44が突出していれば、アウターハル43と凸部44の全体が水面に露出するまでに必要な浮き上がり量が大きくなり、スラミングが発生しにくくなるのである。   Further, the convex portion 44 has an effect of not only reducing the impact due to the slamming, but also making it difficult to generate the slamming itself. Since the convex portion 44 projects into the submerged portion on the lower surface of the outer hull 43, the draft of the upper hull 4 is apparently deep. The slamming of the floating structure 1 occurs when the outer hull 43 and the convex portion 44 are lifted and the lower surface is exposed from the water surface with the occurrence of the shaking, but if the convex portion 44 protrudes from the lower surface of the outer hull 43. In addition, the amount of lifting required until the entire outer hull 43 and the convex portion 44 are exposed to the water surface becomes large, and slamming hardly occurs.

このように、アウターハル43の下面に凸部44を備えるだけで、スラミング発生時の衝撃を大幅に緩和すると同時にスラミングの発生自体をも抑制することができる。また、凸部44を図1や図2に示す如き三角柱状の部材として構成すれば、容易且つ安価に製造でき、しかも既存の浮体構造物1にも簡単に取り付けることができる。   Thus, by merely providing the convex portion 44 on the lower surface of the outer hull 43, it is possible to greatly reduce the impact at the time of slamming and at the same time, to suppress the slamming itself. If the projection 44 is formed as a triangular prism member as shown in FIGS. 1 and 2, it can be manufactured easily and inexpensively, and can be easily attached to the existing floating structure 1.

尚、浮体構造物1の構成は、図1や図2に示した例に限定されない。例えば、図7(A)に示す如く、アウターハル43の外周に必要に応じて張出部45を備えても良い。張出部45はアウターハル43外周の没水部から径方向外側に向かって張り出したフランジであり、水平方向に沿った面を成して浮体構造物1の傾斜に伴い生じる抗力を増大させ、揺れを低減するようになっている。張出部45の内部を空洞に形成し、バラストタンクとして利用するようにしても良い。   The configuration of the floating structure 1 is not limited to the examples shown in FIGS. For example, as shown in FIG. 7A, a protrusion 45 may be provided on the outer periphery of the outer hull 43 as necessary. The projecting portion 45 is a flange projecting radially outward from the submerged portion on the outer periphery of the outer hull 43, forms a surface along the horizontal direction, and increases the drag generated due to the inclination of the floating structure 1, The shaking is reduced. The inside of the overhang portion 45 may be formed as a cavity and used as a ballast tank.

また、アウターハル43を支持する補強材として、図7(B)に示す如き斜めブレース7やミドルブレース8を備えても良い。ここに図示した例では、斜めブレース7は、上端がアウターハル43の下面に、下端がロワーハル5の中央部上面に連結され、全体として上方に向かって放射状に広がるように配置される。ミドルブレース8は、隣り合う斜めブレース7の中間部同士を連結するように水平方向に沿って配置される。尚、斜めブレース7やミドルブレース8の配置や本数等は、ここに図示した例に限定されない。斜めブレース7は、例えば水平ブレース42やコラム部3に連結されていても良いし、ミドルブレース8は、例えば鉛直方向にも配置されていても良い。また、斜めブレース7やミドルブレース8の内部を空洞に形成してバラストタンクとして利用することもできる。   Further, as a reinforcing material for supporting the outer hull 43, an oblique brace 7 and a middle brace 8 as shown in FIG. 7B may be provided. In the example shown here, the diagonal braces 7 are arranged such that the upper end is connected to the lower surface of the outer hull 43 and the lower end is connected to the upper surface of the central portion of the lower hull 5 and radially spreads upward as a whole. The middle brace 8 is arranged along the horizontal direction so as to connect the intermediate portions of the adjacent oblique braces 7. The arrangement and the number of the oblique braces 7 and the middle braces 8 are not limited to the example shown here. The diagonal brace 7 may be connected to, for example, the horizontal brace 42 or the column 3, and the middle brace 8 may be disposed in, for example, the vertical direction. Further, the inside of the oblique brace 7 or the middle brace 8 can be formed as a cavity and used as a ballast tank.

そして、凸部44の設置位置も、図1、図2に示す如きアウターハル43の下面に限定されない。喫水線近傍に位置する部材の下面に取り付けられていれば良く、例えば、水平ブレース42の下面に取り付けることもできるし、張出部45を備えている場合には、その下面に取り付けることもできる。また、水平ブレース42、アウターハル43、張出部45各々の下面に凸部44を備えるようにしても良い。あるいは、コラム部3の喫水線近傍にデッキ等を備えることも考えられるが、その場合には、該デッキの下面に取り付けても良い。ただし、スラミングによる衝撃を緩和する観点からは、コラム部3からなるべく径方向に離間した部材(すなわち、アウターハル43や張出部45)の下面に取り付けることが効果的である。   And the installation position of the convex part 44 is not limited to the lower surface of the outer hull 43 as shown in FIG. 1, FIG. What is necessary is just to be attached to the lower surface of the member located in the vicinity of the waterline, for example, it can be attached to the lower surface of the horizontal brace 42, or if it has the overhang 45, it can be attached to the lower surface. Further, a convex portion 44 may be provided on the lower surface of each of the horizontal brace 42, the outer hull 43, and the overhang portion 45. Alternatively, it is conceivable to provide a deck or the like near the waterline of the column unit 3, but in that case, it may be attached to the lower surface of the deck. However, from the viewpoint of alleviating the impact due to slamming, it is effective to attach the column portion 3 to the lower surface of a member (that is, the outer hull 43 or the overhang portion 45) that is separated as far as possible in the radial direction.

尚、凸部44の形状は、ここに例示した三角柱状の形状に限定されない。例えば、台形状の断面を有する四角柱として構成し、前記台形の底辺をなす平行な二面のうち、短辺を構成する側面を下方に向け、長辺を構成する側面をアウターハル43の下面に取り付けても良い。あるいは、頂点を下方に向け、底面をアウターハル43の下面に取り付けた多角錐や円錐状等の形状としても良いし、また例えば、アウターハル43の下面から下方に突出する半球状の部材としても良い。その他、凸部44は、下に向かって窄まる断面形状を有する限りにおいて、種々の形状を取り得る。   Note that the shape of the convex portion 44 is not limited to the triangular prism shape illustrated here. For example, it is configured as a quadrangular prism having a trapezoidal cross section, and of the two parallel surfaces forming the base of the trapezoid, the side forming the short side is directed downward, and the side forming the long side is the lower surface of the outer hull 43. It may be attached to. Alternatively, the apex may be directed downward, and the bottom surface may be formed in a shape such as a polygonal pyramid or a cone attached to the lower surface of the outer hull 43, or, for example, as a hemispherical member projecting downward from the lower surface of the outer hull 43 good. In addition, the convex portion 44 can take various shapes as long as it has a cross-sectional shape narrowing downward.

凸部44は中空であっても中実であっても良いが、中空とする場合には、内部の空洞をバラストタンクとして利用することができる。凸部44を取り付ける部材(図1及び図2に図示した例では、アウターハル43)の内部も空洞として構成している場合には、両者の内部の空洞を連通させても良い。   The protrusion 44 may be hollow or solid, but when it is hollow, the internal cavity can be used as a ballast tank. When the inside of the member (the outer hull 43 in the examples shown in FIGS. 1 and 2) to which the protrusion 44 is attached is also formed as a cavity, the cavities inside both may be communicated.

また、図1や図7(A)、(B)に示した形態では、凸部44はアウターハル43の下面に取り付ける部材としているが、アウターハル43を凸部44と一体のものとして形成しても良い。あるいは、図7(C)に示す如く、アウターハル43自体が凸部44の機能を兼ねるよう、アウターハル43を下に向かって窄まる断面形状を有する形状とすることもできる。   In the embodiments shown in FIGS. 1, 7A and 7B, the convex portion 44 is a member attached to the lower surface of the outer hull 43, but the outer hull 43 is formed integrally with the convex portion 44. May be. Alternatively, as shown in FIG. 7C, the outer hull 43 may have a cross-sectional shape that is narrowed downward so that the outer hull 43 itself also functions as the projection 44.

また、凸部44を張出部45に備える場合には、該張出部45を凸部44と一体のものとして形成しても良いし、張出部45自体を下に向かって窄まる断面形状を有する形状としても良い。   When the protrusion 44 is provided on the overhang 45, the overhang 45 may be formed integrally with the protrusion 44, or the overhang 45 itself may have a cross section that narrows downward. It may be a shape having a shape.

以上のように、上記本第一実施例は、上部構造物2を浮力によって水上に支持する浮体構造物1であって、喫水線近傍に位置する部材(アッパーハル4、ないし該アッパーハル4を構成するアウターハル43、あるいは水平ブレース42、張出部45)の下面に、下に向かって窄まる断面形状を有する凸部44を備えているので、前記喫水線近傍に位置する部材にスラミングが発生した際、水面に対するアタックアングルを大きくして衝撃圧を低減することができる。   As described above, the first embodiment is a floating structure 1 that supports the upper structure 2 on the water by buoyancy, and is a member (the upper hull 4 or a member that constitutes the upper hull 4) located near the waterline. The outer hull 43 or the horizontal brace 42, the overhanging portion 45) is provided with a convex portion 44 having a cross-sectional shape that narrows downward, so that slamming occurs in a member located near the waterline. At this time, the impact pressure can be reduced by increasing the attack angle with respect to the water surface.

本第一実施例において、凸部44は、水平面に沿った一側面と、該一側面から下側に張り出す他の二側面を備えた三角柱状の形状を有して構成されているので、簡単な構成でスラミングへの対策を行うことができる。   In the first embodiment, since the convex portion 44 has a triangular prism shape having one side surface along the horizontal plane and the other two side surfaces projecting downward from the one side surface, It is possible to take measures against slamming with a simple configuration.

本第一実施例において、前記他の二側面は、各々が水平面に対し20度以上の角度θ,θを有して配されているので、衝撃圧の低減をより効果的に行うことができる。 In the first embodiment, since the other two side surfaces are each disposed at an angle θ 1 or θ 2 of 20 degrees or more with respect to the horizontal plane, the impact pressure can be reduced more effectively. Can be.

本第一実施例の浮体構造物1は、上部構造物2を上端部に接続して水上に支持するよう構成した柱状のコラム部3と、該コラム部3の喫水線近傍で径方向に張り出して浮力を生じるよう構成したアッパーハル4とを備え、凸部44は、アッパーハル4を構成する部材の下面に備えられているので、スパー型の浮体構造物1に関し、スラミングへの対策を確実に行うことができる。   The floating structure 1 according to the first embodiment has a columnar column portion 3 configured to connect the upper structure 2 to an upper end portion and support it on water, and projects radially in the vicinity of a water line of the column portion 3. And the upper hull 4 configured to generate buoyancy. Since the convex portion 44 is provided on the lower surface of the member constituting the upper hull 4, the spar-type floating structure 1 is reliably prevented from slamming. It can be carried out.

したがって、上記本第一実施例によれば、簡単な構成でスラミングによる衝撃圧を低減し得る。   Therefore, according to the first embodiment, the impact pressure due to slamming can be reduced with a simple configuration.

図8、図9は本発明の第二実施例を示すもので、第一実施例のスパー型(アドバンストスパー型)の浮体構造物1(図1、図2参照)とは異なり、セミサブ型と呼ばれる型式の浮体構造物100を示している。上部構造物としては発電用の風車101を備えているが、風車に特に限定されるものではなく、太陽光発電設備や、各種の観測設備や通信設備、照明設備や採掘設備等であっても良い。   8 and 9 show a second embodiment of the present invention. Unlike the spar type (advanced spar type) floating structure 1 of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2), the semi-sub type is shown in FIGS. A floating structure 100 of the type referred to is shown. Although the wind turbine 101 for power generation is provided as the upper structure, the wind turbine is not particularly limited to the wind turbine, and may be a solar power generation facility, various observation facilities, communication facilities, lighting facilities, mining facilities, and the like. good.

ここに示した浮体構造物100は、鉛直方向に沿って伸びる複数の浮体102同士を水平方向に連結してなり、中央に位置する浮体102の上部に上部構造物101を接続している。浮体102同士の間は、各該浮体102の上端部同士を水平方向に橋渡しする上部連結部材103と、各浮体102の下端部同士を水平方向に橋渡しする下部連結部材104とにより連結されており、使用時においては、上部連結部材103は喫水線より上に位置し、下部連結部材104は没水部に位置する。さらに、上部連結部材103と下部連結部材104の間には、各浮体102同士の間を斜めに橋渡しするように斜めブレース105が備えられ、構造全体が補強されている。各浮体102、及び上部連結部材103の上面は平らなデッキ106として構成されており、各種の機器類が設置されるほか、作業員が通行できるようになっている。   In the floating structure 100 shown here, a plurality of floating bodies 102 extending in the vertical direction are connected to each other in the horizontal direction, and the upper structure 101 is connected to the upper part of the floating body 102 located at the center. Floating bodies 102 are connected to each other by an upper connecting member 103 that bridges the upper ends of the floating bodies 102 in the horizontal direction and a lower connecting member 104 that bridges the lower ends of the floating bodies 102 in the horizontal direction. In use, the upper connecting member 103 is located above the waterline, and the lower connecting member 104 is located in the submerged portion. Further, an oblique brace 105 is provided between the upper connecting member 103 and the lower connecting member 104 so as to obliquely bridge between the floating bodies 102, and the entire structure is reinforced. The upper surface of each floating body 102 and the upper connecting member 103 is configured as a flat deck 106, in which various devices are installed and a worker can pass.

そして、本第二実施例の場合、上部連結部材103の下面に凸部107を備え、上部連結部材103におけるスラミングへの対策としている。凸部107は、上記第一実施例の凸部44(図1、図2参照)と同様の三角柱状の部材であり、一側面が上部連結部材103の下面に接するよう、水平面に沿って取り付けられ、他の二側面が前記一側面から下側に張り出すように配される。下側に張り出した前記二側面は、浮体構造物100の静止状態において、水平面に対してそれぞれ所定の角度をなしている。各該角度は20°以上90°以下であることが好ましく、ここに示した例では各々約40°である。   In the case of the second embodiment, a convex portion 107 is provided on the lower surface of the upper connecting member 103 to prevent slamming in the upper connecting member 103. The convex portion 107 is a triangular prism-shaped member similar to the convex portion 44 (see FIGS. 1 and 2) of the first embodiment, and is attached along a horizontal plane such that one side surface is in contact with the lower surface of the upper connecting member 103. And the other two sides are arranged so as to project downward from the one side. The two side surfaces projecting downward form predetermined angles with respect to a horizontal plane when the floating structure 100 is stationary. Each of the angles is preferably 20 ° or more and 90 ° or less, and in the example shown here, each is about 40 °.

スラミングへの対策としての凸部107の作用は、上記第一実施例の凸部44と同様であるので説明を省略するが(図3〜図6参照)、本第二実施例の如きセミサブ型の浮体構造物100の場合には、強度設計の面で特に大きな効果が期待できる。すなわち、一般的なセミサブ型の浮体構造物では、連結部材やデッキ等、水平方向に沿った底面を有する部分を水面からなるべく高い位置に設置し、水面から底面までの距離(エアギャップと呼ばれる)を十分に長くしてスラミング自体を回避する方策を取っており、その場合、高い重心に起因する動揺性能の低下に対応するため、相応の強度を保つ必要がある。ここで、本第二実施例の浮体構造物100の如く凸部107を備えてスラミングへの対策とすれば、上部連結部材103ないしデッキ106を必ずしも水面から高い位置に設置する必要がなくなる。よって、浮体構造物100全体の重心を低くして動揺性能の改善を図ることができ、必要とされる強度を下げて製造にかかるコストを抑えることができる。   The operation of the convex portion 107 as a countermeasure against slamming is the same as that of the convex portion 44 of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted (see FIGS. 3 to 6). In the case of the floating structure 100, a particularly great effect can be expected in terms of strength design. That is, in a general semi-sub type floating structure, a portion having a horizontal bottom surface such as a connecting member or a deck is installed at a position as high as possible from the water surface, and a distance from the water surface to the bottom surface (called an air gap). Is taken long enough to avoid slamming itself. In this case, it is necessary to maintain appropriate strength in order to cope with the deterioration of the rocking performance due to the high center of gravity. Here, when the convex structure 107 is provided as a countermeasure against slamming like the floating structure 100 of the second embodiment, it is not necessary to install the upper connecting member 103 or the deck 106 at a position higher than the water surface. Therefore, the center of gravity of the entire floating structure 100 can be lowered to improve the rocking performance, and the required strength can be reduced to reduce the cost for manufacturing.

尚、ここでは凸部107を上部連結部材103の下面に設置しているが、凸部107を取り付ける位置はこれに限定されない。浮体構造物100の設置の状況により、例えば斜めブレース105にスラミングが発生する可能性が想定される場合には、斜めブレース105の下面に凸部107を備えても良い。また、浮体構造物100の設計によっては、例えば浮体102の中間部等にデッキ等が備えられることも考えられ、その場合には該デッキの下面に凸部107を備えることもできる。その他、喫水線近傍に位置し、下面にスラミングが発生する可能性のある部材や部位に対しては、適宜凸部107を備えることができる。   Here, the convex portion 107 is installed on the lower surface of the upper connecting member 103, but the mounting position of the convex portion 107 is not limited to this. For example, when it is assumed that slamming may occur in the diagonal brace 105 depending on the installation state of the floating structure 100, a projection 107 may be provided on the lower surface of the diagonal brace 105. Depending on the design of the floating structure 100, a deck or the like may be provided at an intermediate portion or the like of the floating body 102, in which case, a convex portion 107 may be provided on the lower surface of the deck. In addition, a convex portion 107 can be appropriately provided for a member or a portion which is located near the waterline and may cause slamming on the lower surface.

以上のように、上記本第二実施例は、上部構造物101を浮力によって水上に支持する浮体構造物100であって、喫水線近傍に位置する部材(上部連結部材103)の下面に、下に向かって窄まる断面形状を有する凸部107を備えているので、前記喫水線近傍に位置する部材にスラミングが発生した際、水面に対するアタックアングルを大きくして衝撃圧を低減することができる。   As described above, the second embodiment is a floating structure 100 that supports the upper structure 101 on the water by buoyancy. The lower structure is provided on the lower surface of the member (the upper connecting member 103) located near the waterline. Since the convex portion 107 having the cross-sectional shape that narrows toward the water line is provided, when slamming occurs in the member located near the waterline, the attack angle to the water surface can be increased to reduce the impact pressure.

本第二実施例において、凸部107は、水平面に沿った一側面と、該一側面から下側に張り出す他の二側面を備えた三角柱状の形状を有して構成されているので、簡単な構成でスラミングへの対策を行うことができる。   In the second embodiment, the convex portion 107 has a triangular prism shape having one side surface along the horizontal plane and another two side surfaces projecting downward from the one side surface. It is possible to take measures against slamming with a simple configuration.

本第二実施例において、前記他の二側面は、各々が水平面に対し20度以上の角度を有して配されているので、衝撃圧の低減をより効果的に行うことができる。   In the second embodiment, the other two side surfaces are each disposed at an angle of 20 degrees or more with respect to the horizontal plane, so that the impact pressure can be more effectively reduced.

本第二実施例の浮体構造物100は、鉛直方向に沿って伸びる複数の浮体102同士を水平方向に連結してなるセミサブ型の浮体構造物100であるので、セミサブ型の浮体構造物100に関し、スラミングへの対策を確実に行うことができる。   The floating structure 100 of the second embodiment is a semi-sub type floating structure 100 formed by connecting a plurality of floating bodies 102 extending in the vertical direction to each other in the horizontal direction. Therefore, it is possible to reliably take measures against slamming.

したがって、上記本第二実施例によれば、簡単な構成でスラミングによる衝撃圧を低減し得る。   Therefore, according to the second embodiment, the impact pressure due to slamming can be reduced with a simple configuration.

尚、本発明の浮体構造物は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   It should be noted that the floating structure of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

1 浮体構造物
2 上部構造物
3 コラム部
4 アッパーハル
44 凸部
100 浮体構造物
101 上部構造物
102 浮体
107 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Floating structure 2 Upper structure 3 Column part 4 Upper hull 44 Convex part 100 Floating structure 101 Upper structure 102 Floating body 107 Convex part

Claims (5)

係留された状態で使用され、上部構造物を浮力によって水上に支持する浮体構造物であって、喫水線近傍に位置する部材の下面に、スラミングの発生時に水面に対して着水し得るよう、下に向かって窄まる断面形状を有する凸部を備えた浮体構造物。 A floating structure that is used in a moored state and supports the upper structure on the water by buoyancy.The lower surface of a member located near the waterline may have a lower surface so that it can land on the water surface when slamming occurs. A floating structure provided with a convex portion having a cross-sectional shape narrowing toward the bottom. 前記凸部は、水平面に沿った一側面と、該一側面から下側に張り出す他の二側面を備えた三角柱状の形状を有する、請求項1に記載の浮体構造物。   The floating structure according to claim 1, wherein the projection has a triangular prism shape including one side surface along a horizontal plane and two other side surfaces projecting downward from the one side surface. 前記他の二側面は、各々が水平面に対し20度以上の角度を有して配される、請求項2に記載の浮体構造物。   The floating structure according to claim 2, wherein the other two side surfaces are each arranged at an angle of 20 degrees or more with respect to a horizontal plane. 前記浮体構造物は、上部構造物を上端部に接続して水上に支持するよう構成した柱状のコラム部と、該コラム部の喫水線近傍で径方向に張り出して浮力を生じるよう構成したアッパーハルとを備え、前記凸部は、前記アッパーハルを構成する部材の下面に備えられている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の浮体構造物。   The floating structure includes a columnar column portion configured to connect the upper structure to an upper end portion and supported on water, and an upper hull configured to protrude radially near a waterline of the column portion to generate buoyancy. The floating structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a convex portion provided on a lower surface of a member constituting the upper hull. 前記浮体構造物は、鉛直方向に沿って伸びる複数の浮体同士を水平方向に連結してなるセミサブ型の浮体構造物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の浮体構造物。   The floating structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the floating structure is a semi-sub type floating structure formed by connecting a plurality of floating structures extending in a vertical direction to each other in a horizontal direction.
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