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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6179186
(24)【登録日】2017年7月28日
(45)【発行日】2017年8月16日
(54)【発明の名称】空気式防舷材
(51)【国際特許分類】
E02B 3/26 20060101AFI20170807BHJP
【ＦＩ】
E02B3/26 K
E02B3/26 B
【請求項の数】7
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2013-104184(P2013-104184)
(22)【出願日】2013年5月16日
(65)【公開番号】特開2014-224400(P2014-224400A)
(43)【公開日】2014年12月4日
【審査請求日】2016年5月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006714
【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001368
【氏名又は名称】清流国際特許業務法人
(74)【代理人】
【識別番号】100129252
【弁理士】
【氏名又は名称】昼間 孝良
(74)【代理人】
【識別番号】100066865
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一
(74)【代理人】
【識別番号】100066854
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 賢照
(74)【代理人】
【識別番号】100117938
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 謙二
(74)【代理人】
【識別番号】100138287
【弁理士】
【氏名又は名称】平井 功
(74)【代理人】
【識別番号】100155033
【弁理士】
【氏名又は名称】境澤 正夫
(72)【発明者】
【氏名】榊原 繁樹
(72)【発明者】
【氏名】和泉 南
(72)【発明者】
【氏名】山田 周
(72)【発明者】
【氏名】家本 晃宏
【審査官】
須永 聡
(56)【参考文献】
【文献】
特開平１０−００１９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０４−０３８３１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２３５７８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−１５２７２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６０−０７０６２７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
米国特許第０４１７６８５８（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０３８５４７０６（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０２Ｂ ３／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
取付板と取付板との間に可撓性中空体が設けられた空気式防舷材において、一方の取付板の背面側に、内部空間を有する剛体のケーシングが突設され、前記可撓性中空体の内部空間と前記ケーシングの内部空間とを連通させるオリフィス部と、前記可撓性中空体の内圧が所定圧力に達した時に開弁して前記可撓性中空体の内部空間とケーシングの内部空間とを連通させる安全弁とを備えたことを特徴とする空気式防舷材。
【請求項2】
前記可撓性中空体の最大圧縮率を８０％〜９０％に設定した請求項１に記載の空気式防舷材。
【請求項3】
前記安全弁が複数設けられた請求項１または２に記載の空気式防舷材。
【請求項4】
前記複数設けられた安全弁のうち、少なくとも１つの安全弁が異なる所定圧力で開弁する設定にした請求項３に記載の空気式防舷材。
【請求項5】
前記複数設けられた安全弁のすべてが同じ所定圧力で開弁する設定にした請求項３に記載の空気式防舷材。
【請求項6】
前記安全弁が、開弁する所定圧力を変えることができる圧力可変構造である請求項１〜５のいずれかに記載の空気式防舷材。
【請求項7】
前記可撓性中空体の両端のフランジ部それぞれを対向する前記取付板に固定する固定部材を、そのフランジ部に埋没した状態にする請求項１〜６のいずれかに記載の空気式防舷材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気式防舷材に関し、さらに詳しくは、可撓性中空体の損傷を抑制しつつ、可撓性中空体を大型化することなくエネルギー吸収性能を大幅に向上させることができる空気式防舷材に関するものである。
【背景技術】
【0002】
空気式防舷材の１つのタイプとして、取付板と取付板との間に可撓性中空体が設けられた空気式防舷材がある。可撓性中空体は補強層が埋設されたゴムにより形成され、それぞれの取付板に気密的に接続される。一方の取付板の背面側は岸壁等に取り付けられて、他方の取付板の正面側には受衝板を介して船舶が当接する。船舶が受衝板に当接して可撓性中空体が圧縮されることにより、船舶から受けるエネルギーが吸収される。船舶が強く受衝板に衝突する等、船舶から受けるエネルギーが過大であると、可撓性中空体が過剰に圧縮されて損傷することがある。
【0003】
そこで、可撓性中空体の内部にハニカム構造のエネルギー吸収体を設けた空気式防舷材が提案されている（特許文献１参照）。この提案の空気式防舷材によれば、可撓性中空体が過剰に圧縮される前に、正面側の取付板がエネルギー吸収体に当接して船舶から受けるエネルギーを吸収するため、可撓性中空体が過剰圧縮されて損傷する不具合を低減させることができる。しかしながら、エネルギー吸収体は、エネルギーを吸収することによって変形、損傷するので、その損傷具合が大きければエネルギー吸収体として機能しなくなり空気式防舷材を交換しなければならない。
【0004】
また、津波等が発生した際に船舶から受ける急激な接岸エネルギーの増大に対応するには、エネルギー吸収性能を大幅に向上させる必要がある。そこで、防舷材のエネルギー吸収性能を向上させようとして可撓性中空体の容積を単純に大きくすると、可撓性中空体が大型化するという問題が生じる。それ故、可撓性中空体の損傷を抑制しつつ、可撓性中空体を大型化することなくエネルギー吸収性能を大幅に向上させることができる空気式防舷材が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平１１−１５２７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、可撓性中空体の損傷を抑制しつつ、可撓性中空体を大型化することなくエネルギー吸収性能を大幅に向上させることができる空気式防舷材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため本発明の空気式防舷材は、取付板と取付板との間に可撓性中空体が設けられた空気式防舷材において、一方の取付板の背面側に、内部空間を有する剛体のケーシングが突設され、前記可撓性中空体の内部空間と前記ケーシングの内部空間とを連通させるオリフィス部と、前記可撓性中空体の内圧が所定圧力に達した時に開弁して前記可撓性中空体の内部空間とケーシングの内部空間とを連通させる安全弁とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば安全弁は可撓性中空体の内圧が所定圧力に達した時に開弁して、この安全弁を通じて可撓性中空体の内部空間とケーシングの内部空間とを連通させるので、可撓性中空体の内圧がある程度大きくなると、ケーシングの内部空間に空気が流入して可撓性中空体の内圧の上昇を抑制できる。即ち、安全弁が開弁することで、防舷材が強く押圧された際の圧縮容積がケーシングの内部空間の容積分だけ大きくなり、エネルギー吸収性能を大幅に増大させることができる。これにより、可撓性中空体を大型化することなく船舶から受ける急激な接岸エネルギーの増大に対応することが可能になる。これに伴なって、可撓性中空体が過剰に圧縮されて損傷することも抑制できる。
【0009】
そして、ケーシングの内部空間に流入した空気は、開口面積が小さいオリフィス部を通じて可撓性中空体の内部空間に徐々に還流する。これにより、可撓性中空体が圧縮される前の状態に復元するので繰り返し長期間使用することが可能になる。その際に、可撓性中空体が圧縮される前の状態に復元する速度が遅いので、この復元する際に生じる反力が小さくなる。そのため、この復元の際に受衝板を介して正面側の取付板に当接している船舶の揺動を低減させることができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の空気式防舷材の実施形態を例示する断面図である。
【図5】ケーシングの内部に流入した空気が可撓性中空体の内部に還流する状態を例示する断面図である。
【図7】空気式防舷材の別の実施形態を例示する断面図である。
【図8】空気式防舷材のさらに別の実施形態を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の空気式防舷材を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【0012】
図１に例示するように本発明の空気式防舷材１（以下、防舷材１という）は、取付板２ａと取付板２ｂと可撓性中空体４とを備えている。一方の取付板２ａは岸壁１１などに取付けられ、他方の取付板２ｂには正面側に受衝板３が取り付けられる。そして、受衝板３には船舶の側舷などが当接する。
【0013】
可撓性中空体４は、取付板２ａと取付板２ｂとの間に介在してそれぞれの取付板２ａ、２ｂに気密的に接合されている。取付板２ａと取付板２ｂとの間隔Ｈ、即ち、可撓性中空体４の高さ寸法は、防舷材１に要求されるエネルギー吸収性能等に基づいて設定される。
【0014】
可撓性中空体４は、両端にフランジ部４ａを備えた円筒状であり、補強層６を埋設したゴム５により構成されている。それぞれのフランジ部４ａには周方向に間隔をあけて取付穴４ｂが形成されている。取付穴４ｂにはボルト等の固定部材Ｂが、その頂部を取付穴４ｂから突出させずに埋没された状態になっている。この固定部材Ｂによって、それぞれのフランジ部４ａが取付板２ａ、２ｂそれぞれに固定されている。この実施形態では、フランジ部４ａのコーナ部に、コーナ支持部４ｃが環状に延設されている。
【0015】
一方の取付板２ａの背面側にはケーシング７が突設されている。この実施形態では、岸壁１１に形成されたスペースにケーシング７が設置されている。ケーシング７は、鋼や鉄等の剛性材で形成された剛体である。
【0016】
取付板２ａには、オリフィス部１０と安全弁８とが設けられている。オリフィス部１０は可撓性中空体４の内部空間４Ａとケーシング７の内部空間７Ａとを連通させる。取付板２ａに形成した小穴（例えば、開口面積が０．５ｍｍ2〜８０ｍｍ2程度、または開口直径１ｍｍ〜１０ｍｍ程度）をオリフィス部１０にすることができる。小穴に限らず小穴と同じ効果を奏するものをオリフィス部１０として用いることができる。オリフィス部１０の数は特に限定されないが、何らかの原因で詰まることも考えられるので、複数設けることが好ましい。
【0017】
取付板２ａに設けられた安全弁８は、可撓性中空体４の内圧Ｐが所定圧力Ｐ１に達した時に開弁する。そして、開弁した安全弁８を通じて、内部空間４Ａとケーシング７の内部空間７Ａとを連通させる。
【0018】
この実施形態の安全弁８は、取付板２ａに形成された貫通穴９ａと、弁体９ｂと、バネ等の付勢部材９ｃと、シール部材９ｄとで構成されている。弁体９ｂが付勢部材９ｃによって取付板２ａの背面に向かって付勢される。そして、弁体９ｂに取り付けられたシール部材９ｄが貫通穴９ａの外周を囲むように取付板２ａの背面に圧接されることにより、安全弁８は閉弁して貫通穴９ａを塞ぐ構造になっている。安全弁８は、この実施形態に例示する構造に限らず、可撓性中空体４の内圧Ｐが所定圧力Ｐ１に達した時に開弁する構造であればよい。
【0019】
図１に例示する可撓性中空体４が圧縮されていない防舷材１の他方の取付板２ｂに受衝板３を介して船舶が当接すると、図２に例示するように取付板２ｂが押圧されて、可撓性中空体４が圧縮された状態になる。可撓性中空体４の内圧Ｐが所定圧力Ｐ１に達していないので安全弁８は開弁していない。
【0020】
図３、図４に例示するように取付板２ｂがさらに押圧されることにより、可撓性中空体４がさらに圧縮されて、可撓性中空体４の内圧Ｐが所定圧力Ｐ１に達すると、この所定圧力Ｐ１により押圧された弁体９ｂが付勢部材９ｃの付勢力に対抗して取付板２ａの背面から離れる方向に移動する。これにより、シール部材９ｄが取付板２ａの背面から離れて安全弁８が開弁する。安全弁８が開弁する所定圧力Ｐ１は、例えば、防舷材１の保証耐圧力の２０％〜９０％程度に設定する。
【0021】
この開弁した安全弁８を通じて、可撓性中空体４の内部空間４Ａとケーシング７の内部空間７Ａとが連通する。このように、可撓性中空体４の内圧Ｐがある程度大きくなると、ケーシング７の内部空間７Ａに空気Ａが流入して可撓性中空体４の内圧Ｐの上昇が抑制される。
【0022】
安全弁８が開弁することで、防舷材１が押圧された際の圧縮容積がケーシング７の内部空間７Ａの内部空間７Ａの容積分だけ大きくなり、エネルギー吸収性能が大幅に増大する。これにより、可撓性中空体４を大型化することなく船舶から受ける急激な接岸エネルギーの増大に対応することが可能になる。これに伴なって、可撓性中空体４が過剰に圧縮されて損傷することも抑制できる。
【0023】
その後、受衝板３から船舶が離れて取付板２ｂが押圧されなくなり、可撓性中空体４の内圧Ｐが所定内圧Ｐ１未満になると、図５に例示するように安全弁８は閉弁する。そして、ケーシング７の内部空間７Ａに流入した空気Ａは、オリフィス部１０を通じて可撓性中空体４の内部空間４Ａに徐々に還流する。この空気Ａの還流によって、可撓性中空体４は圧縮される前の状態に復元する。このようにして本発明では、可撓性中空体４を損傷させることなく繰り返し長期間使用することが可能になる。
【0024】
さらに、ケーシング７の内部空間７Ａから、小孔のオリフィス部１０を通じて空気Ａを還流させるので、可撓性中空体４が圧縮される前の状態に復元する速度が遅くなる。そのため、この復元する際に生じる反力Ｒが小さくなり、この復元の際に受衝板３に当接している船舶の揺動を低減させることができる。
【0025】
オリフィス部１０の総開口面積を適切に決めて、例えば、複数あるオリフィス部１０の総開口面積を、可撓性中空体４の内径範囲内の取付板２ａの面積の１％〜３０％、好ましくは２％〜１５％に設定する。これにより、船舶が低速で接岸した場合には可撓性中空体４がゆっくりと圧縮されるので、内部空間４Ａの圧力上昇に対してオリフィス部１０の直径および総開口面積が十分に大きく、内部空間４Ａとケーシング７の内部空間７Ａの圧力は等しくなるため当初の防舷材１の持つソフトな反力Ｒで船舶の接岸エネルギーを吸収することができる。
【0026】
一方、船舶が台風などの強風により異常接岸した場合には、可撓性中空体４は動的に圧縮されるので、内部空間４Ａの圧力上昇に対してオリフィス部１０の直径および総開口面積が十分に小さく、安全弁８が開弁するまでは反力Ｒを大きくすることができる。それ故、船舶の接岸速度に応じて空気式防舷材の特性を活かしたソフトな反力と異常接岸に対応した大きな反力の両方を得ることができる。
【0027】
図６には、可撓性中空体４が圧縮されて復元するまでの１サイクルにおける圧縮量Ｘと反力Ｒとの関係を模式的に示している。図６では実線が本発明を示し、一点鎖線はケーシング７を設置していない従来の防舷材を示している。
【0028】
圧縮量Ｘが０以上Ｘ１未満の圧縮初期の状態では、従来の防舷材と同様の反力Ｒが得ることができる。可撓性中空体４がさらに圧縮されて圧縮量ＸがＸ１になり、可撓性中空体４の内圧Ｐが所定圧力Ｐ１に達すると（この時の反力ＲはＲ１）、安全弁８が開弁してケーシング７の内部空間７Ａに空気Ａが流入する。圧縮量ＸがＸ２になるまでは、可撓性中空体４は概ね一定の内圧Ｐ１になって内圧上昇が抑制され、反力Ｒは概ね一定の反力Ｒ１になる。
【0029】
可撓性中空体４がさらに圧縮されて圧縮量ＸがＸ２になり、流入する空気Ａによって内部空間７Ａの圧力が可撓性中空体４の内圧と同等にまで上昇すると反力Ｒが上昇する。反力Ｒ２になるまで可撓性中空体４が圧縮された後に、圧縮が解除されると可撓性中空体４は圧縮前の状態に復元する。この復元する速度は上述したように遅いので反力Ｒは小さくなる。そのため、従来の防舷材に比して、船舶の揺動を低減させるには有利になる。
【0030】
ケーシング７の内部空間７Ａの容積は任意の大きさにすることができるが、例えば、可撓性中空体４の内部空間４Ａの容積の２０％〜１００％程度にする。２０％未満では、防舷材１のエネルギー吸収性能の向上効果が小さくなり、１００％超では、ケーシング７を設置するために必要なスペースが過大になる。
【0031】
本発明では、ケーシング７の内部空間７Ａの容積の分だけ、圧縮容積を大きくできる。そのため、従来、可撓性中空体４の最大圧縮率は６０％〜７０％程度であるが、本発明では８０％〜９０％程度にすることができる。この最大圧縮率とは防舷材１が圧縮されていない中立状態での取付板２ａと取付板２ｂとの間隔Ｈ（取付板２ａ、２ｂの厚さを含めない寸法）、可撓性中空体４が最大に圧縮された状態での取付板２ａと取付板２ｂとの間隔ｈ（取付板２ａ、２ｂの厚さを含めない寸法）を用いて、（（Ｈ−ｈ）／Ｈ）×１００（％）で算出される。或いは、中立状態での取付板２ａと取付板２ｂとの間隔（取付板２ａ、２ｂの厚さを含めた寸法）をＨ１とし、可撓性中空体４が最大に圧縮された状態での取付板２ａと取付板２ｂとの間隔（取付板２ａ、２ｂの厚さを含めた寸法）をｈ１として、最大圧縮率を規定することもできる。この場合、（（Ｈ１−ｈ１）／Ｈ１）×１００（％）で算出される最大圧縮率は８０％〜８５％程度になる。
【0032】
この実施形態では、固定部材Ｂが取付穴４ｂに埋没した状態になっているので、図３に例示するように可撓性中空体４が大きく圧縮されても、外側に膨張する可撓性中空体４の外周面が固定部材Ｂに当接することが防止される。それ故、可撓性中空体４の外周面が固定部材Ｂに擦れて損傷する不具合を回避できる。コーナ支持部４ｂを設けることにより、外側に膨張する可撓性中空体４の外周面をより確実に固定部材Ｂに当接し難くすることができる。
【0033】
安全弁８は、何らかの原因で故障することも考えられるので、図７に例示するように複数設けることが好ましい。複数の安全弁８のすべてが同じ所定圧力Ｐ１で開弁する設定にすることもできる。或いは、複数の安全弁８のうち、少なくとも１つの安全弁８が異なる所定圧力Ｐ１で開弁する設定にすることもできる。
【0034】
開弁する所定圧力Ｐ１をすべての安全弁８に対して同じ設定にした場合、図６に例示したように可撓性中空体４の内圧Ｐが所定圧力Ｐ１（反力Ｒ１）に達すると、一定反力Ｒ１のままで可撓性中空体４の圧縮量Ｘは、Ｘ１からＸ２まで比較的早く変化し、圧縮速度が速くなる。
【0035】
一方、開弁するタイミングが異なる安全弁８を混在させた場合、図６に例示した反力Ｒが一定になる水平直線部分が複数に分割されることになる。これにより、前者の場合に比して、可撓性中空体４の圧縮速度を遅くすることが可能になる。
【0036】
複数の安全弁８を設けた場合、図８に例示するようにケーシング７を分割して複数にすることもできる。複数に分割したケーシング７の内部空間７Ａのそれぞれの容積はすべて同じ設定にすることもでき、異なる設定にすることもできる。
【0037】
防舷材１に要求されるエネルギー吸収性能に応じて、例えば、開弁する所定圧力Ｐ１が低い安全弁８を取付けたケーシング７の内部空間７Ａの容積を、開弁する所定圧力Ｐ１が高い安全弁８を取付けたケーシング７の内部空間７Ａの容積よりも小さくする。或いは、その反対で、開弁する所定圧力Ｐ１が低い安全弁８を取付けたケーシング７の内部空間７Ａの容積を、開弁する所定圧力Ｐ１が高い安全弁８を取付けたケーシング７の内部空間７Ａの容積よりも大きくする。このようにして、それぞれのケーシング７の内部空間７Ａの圧力を、他のケーシング７の内部空間７Ａの圧力とは、独立に制御することもできる。
【0038】
安全弁８は、開弁する所定圧力Ｐ１を変えることができる圧力可変構造にすることもできる。この実施形態では、付勢部材９ｃを付勢力が異なるものに交換することにより、容易に安全弁８が開弁する圧力を変えることができる。このような圧力可変構造にすれば、安全弁８を変えるだけで、エネルギー吸収性能を異ならせた様々な防舷材１を容易に製造することが可能になる。したがって、様々な大きさの船舶に適応する防舷材１を早期に製造コストを抑えて製造するには有利になる。
【符号の説明】
【0039】
１ 空気式防舷材２ａ、２ｂ 取付板
３ 受衝板
４ 可撓性中空体
４ａ フランジ部
４ｂ 取付穴
４ｃ コーナ支持部
４Ａ 内部空間
５ ゴム
６ 補強層
７ ケーシング
７Ａ 内部空間
８ 安全弁
９ａ 貫通穴
９ｂ 弁体
９ｃ 付勢部材
９ｄ シール部材
１０ オリフィス部
１１ 岸壁
Ｂ 固定部材