第132回講演会（2015年 5月28日, 5月29日）日本航海学会講演予稿集 3巻1号 2015年4月30日大型鉱石船が荷役中に遭遇した気象・海象条件と船体運動の相関に関する調査研究正会員○榊原繁樹（東海大学）正会員久保雅義（神戸大学名誉教授）要旨太平洋に面する港湾における大型鉱石船の係留索切断、防舷材破損や岸壁損傷、本船外板損傷の事例につき、船長レポートなどによる状況調査と合わせて、港外観測波データと船体動揺シミュレーションを活用して当該大型船が 1 回の揚げ荷役中に遭遇した気象・海象条件と船体動揺量や係留力との相関を見出す。キーワード：港湾・係留、長周期波、船体運動、係留力、気象・海象 1.研究目的著者らは太平洋に面する港湾において、長周期波作用下における港内係留中の大型鉱石船についての船体動揺量、防舷材の変形量、港内・港外波、風などの現地観測を行うと共に、船体動揺シミュレーションによる再現計算を行って当該船舶の長周期船体動揺特性を検討している(1)。2013 年冬季の低気圧来襲時、当該港湾の大型鉱石船が港内係留中に係留索が破断し、防舷材の破損や岸壁が損傷、また本船外板損傷する事例がみられた。そこで本研究では、当該係留事故時および入港、荷役中、緊急離岸後の再接岸・荷役時など当該大型船が 1 回の揚げ荷役中に遭遇した気象・海象条件と船体動揺量や係留力との相関を把握することを目的として、船体動揺シミュレーションおよび波浪観測データを用いて検討した。 2.研究内容図 1 に示すように 2013 年 12 月 20 日の 1:00 頃、当該 5 万トン級鉱石船は港内係留中に荒天に遭遇した。船長レポートなどに基づく当該船舶の係留状況調査から、天候の急変に伴い（高波浪および強風）、上下、左右および前後の大きな船体動揺が発生し、図1 大型鉱石船の係留状況これに伴って 4 本の係留索が連続して破断、さらに防舷材の破損や岸壁が損傷、本船外板の損傷、そし船体に作用する波外力は、当該岸壁が港口から直て結果として緊急離岸したことがわかってきた。一接見渡せる場所に位置することおよび過去の港外波方で図 2 に示す事故当時の当該港湾の港外波浪観測と当該岸壁前面での港内波観測結果を参照して(1)(3)、統計結果(2)から、この時間帯では有義波高が 3m から観測港外波時系列データを FFT にて成分分解した後、 5m と急激に上昇し、また有義周期 11 秒から 15 秒超波周期 30 秒以下の波は港外波高の 1/10 とし、30 秒と周期の長い波の来襲に見舞われた様子が観測結果以上の長周期波は港外波が直接船体に来襲するものからも判明した。そこで観測波浪データを用いて船として与えた。また波向きは港口から岸壁を見渡す体動揺量や係留力を算定することを試みた。向き（ω=15deg、ほぼ正横）とした。 43 第132回講演会（2015年 5月28日, 5月29日）日本航海学会講演予稿集 3巻1号 2015年4月30日そして船体動揺シミュレーションを用いて時系 (2) 図 4 にシミュレーション条件①での係留事故列レベルで船体動揺量や係留索および防舷材に生じ発生時(12/20)における船体動揺量の計算結果を示る係留力を求めた。シミュレーション条件は、①“係す。係留索にはウインチブレーキ力を超える張力が留事故発生時(12/20)”、②“当初の入港時(12/18)”、作用して索は巻き出され（または切断）、船首尾端防 ③“緊急離岸後の再接岸・荷役時(12/24)”、④“離舷材が損傷、また Heave に±1m, Sway に沖側へ 7m, 岸出港時(12/25)”、および⑤“入港前日(12/17)”の Surge は前方へ 10m 程シフトして±10m, Yaw にも± 当該大型船の入港、荷役中、係留事故時、緊急離岸 5deg に及ぶ大きな船体動揺量が生じる結果となっ後の再接岸・荷役時から出港までの揚げ荷役中た。船長レポートなどに記載された係留事故当時の (2013.12/18～12/25)の様々な気象・海象条件でシミ船体運動の状況がシミュレーションにより概ね再現ュレーションを行い、係留索破断や防舷材破損の原された。因となった外力条件を探った。図2 大型鉱石船の 1 回の揚げ荷役中に遭遇した港外波浪状況（2013.12.16-12.26）およびシミュレーション条件 3.主要な結論 (1) 図 3 に係留事故時(12/20)および緊急離岸後の再接岸時(12/24)における港外波浪スペクトルを図4 示す。当該大型鉱石船の係留事故時だけでなく波高が低減した再接岸荷役中も 13 秒～15 秒のうねり成係留事故時の船体運動の再現計算結果（シミュレーション条件①）分のピークだけでなく、100～200 秒の長周期波成分にも顕著なピークが見られる波浪条件であったこと 4.参考文献がわかってきた。 (1) 榊原繁樹・斎藤勝彦・久保雅義・白石悟・永井港外波スペクトル 12月20日（0:30-2:30） 1.0E+03 1.0E+02 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+01 1.0E+00 1.0E+00 s)21.0E-01 (m S1.0E-02 )s1.0E-01 2 (m S1.0E-02 1.0E-03 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-05 1.0E-06 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 f(Hz) 1.0E+00 紀彦・島ノ江哲：長周期波作用下での Roll 共港外波スペクトル 12月24日（8:10-10:10） 1.0E+03 1.0E-06 1.0E-03 振動揺により誘発される港内係留船舶の長周期動揺特性について, 日本航海学会論文集, 第 104 号, pp.187-196, 2001. (2) 国土交通省港湾局・(独法)港湾空港技術研究所：全国港湾海洋波浪情報網（NOWPHAS）. (3) 白石悟・永井宏一・海原敏明：外洋性港湾にお 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 f(Hz) ける波浪特性が船舶係留時の防舷材の変形に及ばす影響分析, 海岸工学論文集, 第 45 号, 図3 港外波のスペクトル(2013 年 12 月 20 日 pp.791-795, 1998. 0:30-2:30, 12 月 24 日 8:10-10:10) 44