岸壁強度と係留力

われら海族 index


大型船の接岸速度は一般的に5〜10cm/sが妥当とされている(気象・海象条件を考慮しない)が、これは岸壁のFender性能(ゴムの弾性、防衝機能)にも大きく影響される。
小型船舶などでは岸壁にそのような防護材が設置されていないところに接岸する場合もかなりあるため、惰性で接近することは避け、岸壁手前で船を完全に停止させる(つもり)ように操船することが肝要である。

 
   
接岸速度の計算  
冒頭に少々述べましたが、許容接岸スピードは岸壁強度による。その計算の基礎は、
Ef = W x V2/2 x Ce x Cm x Cs x Cc
Ef: 接岸エネルギー(kNm)  港湾局から提示される値。
通常は岸壁設計条件(97kN-mの90%=87.3kNm)
W : 排水量(mt)
V : 接岸速度(m/s)
Ce: 偏心係数 Ce=1/1+(l/r)2 
Cm: 仮想質量係数 Cm=1+π/2Cb x d/B
Cs: 柔軟係数(1.0)
Cc: バースの形状係数(1.0)


Cb=W/LppxBxdxρ
l =Lpp/4
r ≒Lpp/4 (偏心半径:進入角度にもよるのだが、近似値で問題ない)

仮に以下の条件だとしますと、
E(接岸エネルギー) 8.826 t-m/s
LPP 122.9 m
Breadth 19.6 m
Draft 5.63 m
Displacement 10974 t

接岸スピードVは13.9cm/s
となります。それ以下のスピードで入港着岸させなければならなない。

MULTIPLE FREEBOARD
左写真は満載喫水線標(Freeboard Mark)が3つある。この写真撮影時では一番下が使用されている。

満載喫水線標の円環に記される線の中心は、夏期満載喫水線が通る。この場合は、10.9mを示していることになる。入港地(特にミルポートの原料バースや製造バース)によっては、「D/W45000トンまで」などと、船の載荷重量トン(満載喫水の排水トン数から軽貨重量を引いたトン数。i.e. 船が最大積載できるトン数)で制限してくるところがある。なんで?

岸壁の強度やタグの馬力、または水深に制限があるのなら
、「Displacement何トンまで」とか、あるいは「Draft何mまで」と言わねば意味がない。上述のように現状のDraftやDisplacementが、接岸エネルギーに作用するのであって証書に書いてあるD/Wが大きかろうが小さかろうが関係ない。何のためにD/Wで制限するのかは謎だが、まあそれはおいとく。

そんなところで、その港に入るために仕方ないから、船級の承認をとって写真のように満載喫水マークを下げる(D/Wを減らす)るのであるが、本来の積載限界はDraft12.8mであるから、そのまま満載喫水線を下げて走ってると大損ぶっこくので、これら制限のない港に入らない場合には、元のFreeboad Mark(写真上部)に書き換えるという具合です。

外地で、入港税、岸壁使用料、Tugなどの基本料金がD/Wになっているとこがなきにしもあらずかもしれない。その際にはD/Wを下げておくと有効でしょうけど。
まあ、MULTIPLE FREEBOARDを設けたりするのは、実質意味がない。



限界係留力を求める
港湾局に岸壁強度の確認を要求された場合には、上記の接岸スピードと限界繋留力を提出することになる。
1)係留策の強度 BL x 55%(安全率)→例:462kN x 55% = 254kN
2)Mooring Winchのブレーキ力 (だいたい220kN)
3)Bit 強度(港湾局から与えられる)例:350kN/Bit 上記のように1Bitから最大2本のラインを取るから、350/2=175kN がBit強度となって、1) 2) 3)の中で、だいたいこれが一番弱いことになる。(1t≒9.8kN)

各繋留索@〜Iの船横方向分力を垂直仰角αと水平交角βから、Cosαsinβで計算し総和をBit強度に乗じれば、1Bit当たりの限界繋留力が求められる。船首尾方向成分は、船横方向成分より小さくなるので計算の要なし。
ですので、岸壁Bit(x個数)の強度(係留力)が風圧力より強ければ、係留が成り立つ。

風圧力T (t)= 1/2 ρa・Ca (Acos2 θ + Bsin2 θ) Va2
ρa: 空気密度(0.125 s・sec2 /m4 )
Ca: 風圧係数1.2(船首方向からの風向角により変動し、実験値では船種により多少異なる。)
A: 船体正面受風面積(m2) B: 船体側面受風面積(m2)
θ: 船首方向を基準にした風向角(度)
Va: 相対風速(m/sec)

上式と、限界係留力から限界風速を計算しておくといいですね。だいたい20m/sくらいになりませんか?

着岸したまま台風に対応する際、ホーサーの増し取りで安心している船長もいますが、同じBitから何本もとれば、ホーサーの強度よりBit強度が先にきます。Bitがもたなければ元も子もありませんね。お気をつけ下さい。


作者著書