JPS62215839A

JPS62215839A - 実験用水槽

Info

Publication number: JPS62215839A
Application number: JP5809086A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Oya; 大家　龍一; Sadaaki Nakamura; 貞明中村
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1986-03-18
Filing date: 1986-03-18
Publication date: 1987-09-22

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】〔発明の技術分野〕本発明は、大水深の海底と直結した海洋構造物に関する
模型実験が行い得るようにした実験用水槽に関するもの
である。

〔従　来　技　術〕

従来一般の実験用水槽は、その水深が最大約６ｅ；とな
る浅水層になっているため、この水深に見合う縮尺率の
模型により水槽実験を行っているのが現状である。

しかしながら、水深が１ｏｏｏ＜＝を超える大水深の海
底と直結した海洋構造物に関する模型にあっては、その
一般の実験用水槽の水深に合わせて大水深を模擬すると
、模型の縮尺率が極端に小さくなって実機との対応が困
難になると共に、各種センサなどの小型化に限界がある
ため、現実的には浅水層の一般的な実験用水槽では実験
が成立しないという問題点があった。

この問題を解決するために、実験用水槽全体を深くする
と、その建造費が高額となると共に、膨大な水量を必要
とするという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来の実情に鑑み、それらの問題点を
解消すべく創案されたものであって、実験用水槽の底部
中央部に設けた深水層により、大水深を模擬した水槽実
験ができる実験用水槽を提供することを目的とするもの
である。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明による実験用水槽は、浅水層
とした実験用水槽を設け、この実験用水槽の底部略中央
部に海洋の大水深を模擬し得る深さの深水層を設けたこ
とを特徴とするものである。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明を一実施例としてして示す図面について説
明する。

今後、大水深（水深１０００ζ；以上）向は石油生産用
プラットフォームとして、在来の鋼製ジャケットの代わ
りに、より安価な傾動式プラットフォームや緊張係留式
プラットフォーム等が増加すると准定される。

これらはいずれも、鋼製ジャケットと異なり、波浪や潮
流に対しては所定範囲内での運動が許容されることによ
り、プラットフォームの各部に作用する応力を軽減でき
、コストを小さくできる利点がある。

このように波浪や潮流に対して運動する深海用の傾動式
プラットフォームは、その運動を詳細に把握する必要が
ある。

第４図に示すように、傾動式プラットフォーム１０は、
一般には海底１に設置したベース２上に設けた自在継手
等の可撓継手３により傾動可能に構成され、一方、海面
４直下には大きな浮力体５が設けられ、自重により傾斜
しようとするモーメントに対向して直立させようとする
モーメントが作用し僅かな傾斜以上には傾かないように
なっている。

また、前述した緊張係留式プラットフォームは図示しな
いが、半潜水式浮体を強制的に若干沈め、この半潜水式
浮体と海底のベースとの間を可撓式の垂直係留レグで連
結するようにしたもので、レグには常に大きな張力を作
用させるようにしたものである。

この両者とも、海底に至るまで殆ど変わらない面積を占
有し、外力によっである範囲内で移動するだけである。

またある水深以下では洋上の波浪の影響はなくなる。さ
らに一般には水深が増す程潮流の影響はなくなる大水深
に設置される点で、大水深を模擬し得る深い深水層を必
要とするが、広い実験用水槽面は必要とすることはない
。

そこで、実験用水槽１１は水深２〜４ｉ！；（最大６ζ
）の浅水層１４と、この底部１２の略中央部に設置され
た深水層１３とから構成されている。この深水層１３の
深さは海洋の大水深を模擬し得る深さに構成する。

つまり、この種の海洋構造物の模型として多く採用され
る模型の縮尺率は１１５０〜１／１００とし、深水層１
３の深さを２０包とした時、２０ζ；Ｘ（５０〜１００）　＝　１０００〜２０００
ｅ；となる。すなわち、深水層１３の深さを２０ζ；と
じた際には、海洋における１０００〜２０００ｅ；の水
深を模擬することができる。

また、この深水層１３の水平断面の大きさは、円形の場
合には直径で４〜６で；、角形の場合には一辺で４〜６
にあればよい。

前記実験用水槽１１の浅水層１４には造波装置１５が設
置され、これと対向する反対例には消波装置１６が設置
されている。

第４図に示す傾動式のブラフ１〜フオームＩＯは、着底
式であるので、海底地震の影響を強く受けることになる
。そこで、実験用水＋１’Ｊ１１においては、深水Ｆｆ
１３の底部１７に模型起振ｔＭ１８を設置し、その上の
模型可撓継手１９を介してプラットフォーム模型２０を
設置することにより、地震下の状態における種々の実験
を実施できる。このプラットフォーム模型２０は、水面
２１直下の浮力体としてのフロート部２２、このフロー
ト部２２と下方の模型可撓継手１９とを連結するタワ一
部２３、さらにフロート部２２の上方とデツキ部２５と
の間を連結するカラム部２４から構成されている。この
プラットフォーム模型２０は、下方側の可撓継手１９を
中心として矢印方向に傾動するので、これを格納する深
水層１３は、底部が狭く、上方に至るにしたがって次第
に広（なる逆円錐状にしてもよく、または複数段に分け
て上方程広くなるようにしてもよい。なお、この深水層
１３を使用しない場合には深水層１３上部を閉塞するよ
うになっている。

また、緊張係留式プラットフォームにあっても、係留レ
グが地震の影響を大きく受けるので、地震下の状態を把
ＪｆｆｉｒＭ認することは有効である。

次に第２図について説明する。この第２図に示すものは
、深水層１３により大水深向けの掘削船のライザ管など
の運動解析ができるようにしたものである。特に問題に
なるのは海域によっては、洋上と海底との中間水深区域
に洋上以上の強い潮流が存在し、この潮流により海底の
掘削弁と洋上の掘削船とを連結するライザ管に大きい力
が作用して破壊に至る場合があることである。

この種のライザ管の運動を解析するため、実験用水槽１
１に設けた深水層１３の中間水深区域において、深さ方
向に段階的に流速を変えて模擬潮流Ｍを発生させること
だできる模擬潮流発生装置５０を付設するようにしたも
のであり、これは深水層１３の相対する側面に、深さ方
向に分割形成した複数の区画を設け、この相対する区画
の一方を送流用配流室２８、他方を受流用配流室３２と
なし、水深別に水量が可変となるように水循環ラインを
設けるようにしたものである。

すなわち、洋上の潮流は主循環ポンプ２６による主循環
ライン２７により浅水層１４内において模擬できる。そ
して中間水深域の模擬潮流Ｍは、第３図Ａおよび第３図
Ｂに示すように、深水層１３の相対する位置に設けた送
流用配流室２８の一方から多数のバックルプレート２９
により整流されながら多数の開口孔３０を経由して深水
５１３内を通り、他方に設けた多数の開口孔３１を経由
して受流用配流室３２に流れる副循環ライン３６が設け
られており、この場合の深水Ｆｉ１３の断面は円径であ
ってもよく、また角型であってもよい。

また、前述した配流室２８および配流室３２は、第２図
に示すように、上下方向にわたって所定の間隔に配設し
た多数の隔壁３３によりそれぞれ複数区域に分割され、
それぞれに設けた配流室２８例の流量調整弁３４により
流量を制御することによって、水深による潮流速度の分
布を再現することができるようになっており、この流量
調整弁３４は副循環ポンプ３５を有し配流室３２と配流
室２８とを連繋する副循環ライン３６に連繋されている
。

第２図では、掘削船模型４０は実験用水槽１１の浅水層
１４において、底部１２に固定のストッパ４１との間に
、スプリング４２および滑車４３等よりなるアンカーラ
イン４５により係留しているが、大水深におけるアンカ
ーラインの挙動に近似するようにもできる。

そして、水面２１上の掘削船模型４０と、深水層１３の
底部１７に設置したベース４６に固定のボール接手４７
との間を、模型ライザ管４８により連結し、模擬潮流Ｍ
による模型ライザ管４８の運動解析実験を行うことがで
きる。

また、最近では大水深においてアンカーラインを使用し
ない動的位置保持システム（Ｄ　Ｐ　Ｓ）を採用される
ことが多くなっているが、この場合には実験用水槽１１
に付設の台車（図外）に揺動装置（図外）を介して掘削
船模型４０を取付け、この揺動装置により掘削船模型４
０に揺動運動を付与することもできる。

以上のように、実験用水槽１１の底部１２に海洋の大水
深を模擬し得る深さの深水層１３を設けることにより、
大水深の海底と直結した海洋構造物の模型による水槽実
験を適切な縮尺率の下で行うことができる。そして、実
験用水槽全体を深くすることなく底部中央部に部分的な
深水層１３を設けることにより、その建造費のコトスア
ツブを抑制できると共に、実験用水槽に必要とする水量
を最小限とすることができる利点がある。

また、実施例のように、深水層１３の相対する側面に、
模擬潮流発生装置５０を付設した場合には、深水層１３
内に発生する模擬潮流Ｍにより大水深向けの掘削船のラ
イザ管等の潮流に関する運動解析を併せて行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

これを要するに本発明による実験用水槽は、浅水層とし
た実験用水槽を設け、この実験用水槽の底部略中央部に
海洋の大水深を模擬し得る深さの深水層を設けたが故に
、大水深の海底と直結した海洋構造物の模型による水槽
実験を適切な縮尺率の下で行うことができるものであり
ながら、しかも、実験用水槽全体を深くすることなく中
央部にのみ深水層を設けることにより、その建造ｑのコ
トスアツプが抑制できると共に、実験用水槽に必要とす
る水量を最小限とすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
、深水層を有する実験用水槽の縦断面図、第２図は深水
層に模擬潮流発生装置を付設した実験用水槽の縦断面図
、第３図Ａおよび第３図Ｂは第２図の横断面図、第４図
は傾動式プラットフォームの側面図である。１１・・・実験用水槽、１２・・・底部、１３・・・深
水層、１４・・・浅水層、５０・・・模擬潮流発生装置
、Ｍ・・・模擬潮流。

Claims

【特許請求の範囲】１　浅水層とした実験用水槽を設け、この実験用水槽の
底部略中央部に海洋の大水深を模擬し得る深さの深水層
を設けたことを特徴とする実験用水槽。２　深水層の相対する側面に、模擬潮流発生装置を付設
した特許請求の範囲第１項記載の実験用水槽。