災害時における緊急用空気膨張式浮桟橋の開発研究

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K16315
• Research Institution: Hiroshima National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 岸 拓真 広島商船高等専門学校, 商船学科, 助教 (70748938)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 海洋構造物 / 津波防災工学

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、災害時に孤立した沿岸地域や離島の人命救助および物資輸送を確実に確保するために、ゴムや合成繊維などの材質を直方体のインフレータブルな「緊急用空気膨張式浮桟橋」の開発研究である。本浮体はほとんど喫水がない超軽量浮体はであり、空気を抜くことにより浮桟橋自身がシート上になり、これをドラムによる揚収機で回収できる。常時の利用法として工事用の仮設浮桟橋への使用が考えられ、緊急時には、場所を極力選ばずに使用できるものとすることが目的である。そのために係留手法は重要な設計項目である。インフレータブルな浮体自身に最も負荷のかからない手法はドルフィン係留であるが、設置に手間がかかる。そこで新規的な係留手法の研究開発を行っており、現在は、スパーとドルフィン係留を合わせた係留方法について検討を行っている。さらに、本浮桟橋の利用対象やその稼働を考慮し、運用ならびに基本設計を行った。特に超軽量の浮体構造物なため、荒天時の浮体動揺や動揺に伴う海水打ち込みにより、その衝撃で浮体壁が破損する可能性が推定される。そこで、利用が考えられる港湾の波や風の特性や、係留可能でかつ緊急物資搬送に適している対象の船舶の諸元の絞り込み等を行った上で基本設計を実施した。平成28年度は、実際の設置可能であるかの計画の確認を実施した。この確認は、設置コストや耐用性、敷設並びに揚収が可能であるか、空気圧等を考慮し検討した。また、昨年度より引き続き水槽実験を実施、高い波浪下での振揺運動ならびに、作用する水圧について調査を行っている。特に実用に供する場合、大きな振揺が伴うため、その運動とねじれについて問題が発生する。よって、現在の係留方法では十分でないことが明らかになった。今後数値シミュレーションとの結果等を考慮し、最適な浮体構造の見直し、係留手法の検討を実施する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成27年度、平成28年度の計画では、基本設計による模型製作と性能評価試験までの実施となっていたが、インフレータブルな浮体の実験模型は、製作が想定以上に難しかったが、試作までは行うことができた。しかし、この模型自身が想定しているものであるか（スケールダウンができているか）についてもう少し検討が必要であり、今後も継続してこの模型の改良と、供試模型による水槽実験を実施していきたい。今年度は、剛体における高波浪流体中における扁平浮体構造物の挙動について実験を行った。数値計算シミュレーションとの結果と概ね一致し、妥当性の検討を続けて行っていきたい。しかし、この検討のなかで、大きな振揺が確認されたため、その運動とねじれについて、抑制しなければならないことが起きらかになった。現在の単純な直方体構造や係留方法では十分でないことが明らかになった。これは、当初予期していない事項であり、課題が見つかった点である。本浮体の試用可能な範囲等も今後検討しながら、シミュレーションとの結果等を考慮し、最適な浮体構造の見直し、係留手法の検討を実施する。風荷重の作用についても、プログラムの見直しを行い、昨年度より結果が概ね一致した。薄膜構造への適用が昨年度より進行していない。今年度、検証実験を実施し、導入を急ぎたい。平成28年度は、もう一つの検討項目であった、実際への設置可能であるかの計画の確認を実施した。この確認は、設置コストや耐用性、敷設並びに揚収が可能であるか、空気圧等を考慮し検討した。十分設置、展張、空気の封入、揚収が可能である可能性が高いことを明らかにできた。

Strategy for Future Research Activity

柔軟構造物でない構造体における挙動等について概ね終了したが、今後も継続して検討が必要である。今年度はインフレータブルなゴムを材質した浮体構造物による水槽実験を本格的に実施する。同様に粒子法数値シミュレーションにいおいてもバリデーションを実施し、その対応を行っている。特に変更が必要なのことは係留手法ならびに浮体構造物の見直しである。インフレータブルな柔軟構造浮体について、特に高波浪中における運動についてその観測方法等も考慮しながら脆弱な点を明らかにし、改良箇所を明らかにしていきたい。

Causes of Carryover

平成27年度、平成28年度製作予定の実験模型の製作を今年度に変更したいため。また、実験時謝金を実験補助者が受け取りを拒否したため、その謝金分を今年度に計上するため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

水理実験用模型（浮桟橋型ー【基礎・改良型】）２式×15万円

Research Products

• [Presentation] 緊急桟橋に関する研究 (2016)
  • Author(s): 河村義顕・岸拓真・小林豪・藤崎和平・長松大樹
  • Organizer: 日本島嶼学会２０１６年年次大会
  • Place of Presentation: 広島県大崎上島
  • Year and Date: 2016-09-02 – 2016-09-03