ドーナツ型フェンダーとは？構造、用途、サイズに関する変数

ドーナツ型フェンダーは、垂直モノパイルの上を滑らせて潮の満ち引きに合わせて浮遊する、リング状の発泡材製フェンダーです。固定式のゴム製フェンダーは岸壁にボルトで固定され、一箇所に留まります。ドーナツ型フェンダーは、船舶が押し付けるとモノパイルを中心に回転します。これにより、接岸時の衝撃エネルギーがより広い面に分散され、接触点における船体への圧力が軽減されます。潮位の変化と接近角度の両方に対応できるフェンダーは、手動で位置を調整することなく、他にほとんどありません。.

適切なドーナツフェンダーの選択は、杭の直径、船舶のサイズ、潮汐範囲、係留エネルギー、およびモノパイルの役割によって決まります。この記事では、ドーナツフェンダーのサイズ決定ロジックが標準的な発泡フェンダーの選択とどのように異なるか、決定を左右する変数は何か、現場での失敗の原因となる仮定は何かに焦点を当てています。 設置手順またはメンテナンススケジュール ―それらには、プロジェクトレベルでの個別のガイダンスが必要です。.

ドーナツ型フェンダーと標準的なフォームフェンダーの違い

ドーナツフェンダーは、標準的なものと同じコア素材を使用しています。 フォーム・フェンダー: 独立気泡ポリエチレンフォーム、ナイロン強化ポリウレタンスキン、内部スチール構造。主な違いは中央のボア内部にあります。UHMW-PEベアリングパッドを裏打ちした亜鉛メッキ鋼製スリーブにより、フェンダーは上下にスライドし、固定された杭を中心に回転します。.

このスリーブと杭の接合部は、チェーンで吊り下げる発泡フェンダーでは発生しない制約を生み出します。穴には、UHMW-PEライナー、杭のコーティング、設置時の公差、そして長年にわたる海洋生物の付着のための十分なクリアランスを確保する必要があります。クリアランスが狭すぎると、干潮時にフェンダーが詰まってしまいます。逆に広すぎると、荷重がかかった際にフェンダーが傾き、表面の縁が不均一に摩耗します。.

ライナーは船舶接触時に回転を可能にするが、それは杭の状態が良好な場合に限られる。海洋生物は時間の経過とともに杭の表面に定着する。試運転時に機能していたクリアランスも、杭のメンテナンスを行わないと3年後には機能しなくなる可能性がある。.

発泡体の密度選択もそれぞれ異なる働きをする。チェーン吊り下げ式の発泡体フェンダーでは、発泡体の断面全体が均一にエネルギーを吸収する。ドーナツ型フェンダーでは、中央の穴によって利用可能な発泡体の体積が減少し、斜めの容器接触によって圧縮ゾーンがスキンエッジ側に移動する。 発泡フェンダー密度 同じ外径の吊り下げ式構造物で有効なグレードは、モノパイルでは性能が低下する可能性がある。有効圧縮面積が小さくなり、荷重経路の予測が難しくなるためである。.

一般的なサイジングの前提が現場での不具合につながる理由

多くのプロジェクトチームは、標準的な発泡フェンダーのカタログに掲載されているエネルギー評価値に基づいてドーナツ型フェンダーを選定します。彼らは杭と貫通孔のクリアランスチェックを怠り、潮位差を無視します。その結果、干潮時に杭に引っかかったり、接岸後に傾いたままになるフェンダーができあがります。貫通孔のクリアランスが狭すぎて、杭に2年間付着した海洋生物の付着に耐えられなかったために、このような事態が発生した事例を私たちは見てきました。.

静的圧縮試験データには、関連する問題があります。実験室での試験では、フェンダーを平らなパネルで圧縮します。しかし、実際の現場では、船舶はフェンダーに斜めに衝突し、軸方向荷重と回転荷重が複合的に作用します。実験室で特定のエネルギー容量を持つと評価されたフェンダーでも、斜めの接触角度では船体圧力が高くなる可能性があります。圧縮パッチは、フォームコアの中心ではなく、船体外板の端に向かって移動します。公表されている性能データは、実際の接近角度と停泊時の船体形状と照らし合わせて確認することをお勧めします。.

潮位差は3つ目の変数となります。潮位差が4メートルを超える場所では、防舷材は毎日杭の上を上下に移動します。杭の表面が粗かったり、腐食していたり、溶接部が露出していたりすると、UHMW-PEライナーの摩耗が早まります。時間が経つにつれて、この摩擦によって防舷材が所定の位置に固定されてしまう可能性があります。防舷材の仕様を最終決定する前に、杭の表面状態を確認する必要があります。標準的な発泡体防舷材の選定では、吊り下げ式防舷材は杭に接触しないため、この手順は含まれません。.

ドーナツ型フェンダーが他のフェンダーでは解決できない問題を解決する

ドーナツ型フェンダーは、他のすべてのフェンダータイプに取って代わるものではありません。潮汐変動や多角度での船舶接触が発生するモノパイル構造物における特定の問題を解決するものです。.

• 潮汐バースでのイルカの胸当ては最も一般的な使用例です。フェンダーは 停泊 潮の満ち引きに合わせて上下する間もエネルギーを逃がさないため、複数の高さに固定式のフェンダーを設置する必要がなくなります。フェリーターミナル、LNG桟橋、オフショア供給基地では、潮汐範囲全体にわたって船舶に対応できるため、ドックにドーナツ型フェンダーを採用しています。.
• 旋回ドルフィンや誘導構造物は、接岸時の全荷重を吸収するのではなく、接近時の船舶の誘導を目的としています。この役割においては、最大エネルギー吸収量よりも回転の方が重要です。船体がフェンダーに沿って滑るにつれて、フェンダーは圧縮され、回転します。フェンダーの高さと発泡材の密度は、想定される滑走距離と接触時間に合わせて調整されます。これらは、接岸計算で使用される瞬間的な衝撃荷重とは異なります。.
• 橋脚の防護は、通常の係留時とは異なり、異なる設計思想に基づいている。これらの防護柵は、偶発的な船舶衝突から船舶を守るためのものであり、日常的な係留時の衝突を防ぐものではない。設計にあたっては、想定される最大船舶衝突、航行リスク、水路状況、および橋脚の耐荷重能力を考慮する必要がある。標準的な係留エネルギー計算式は適用されない。これらのプロジェクトは、地方自治体の規則および航行リスク調査に基づいて実施される。.

洋上風力発電用のモノパイルや海底桟橋にもドーナツ型フェンダーが使用される。それぞれに波の動き、海底のカウンターウェイト、メンテナンスアクセスの制限といった独自の要因があり、個別に評価する必要がある。.

サイズ決定変数と、それらを決定づけるエンジニアリング入力

ドーナツ型フェンダーのサイズ決定には、個別に設定できない5つの変数が関係しています。このプロセスは、PIANC WG33（PIANC WG211により更新）やBS 6349-4などの定評のあるガイドラインに従う必要があります。これらの規格では、係留エネルギーの計算、反力制限、船体圧力チェック、および性能補正係数について解説しています。.

最も見落とされがちな入力項目は杭の直径です。具体的には、設計図と実際の施工寸法との差です。掘削サイズを決定する前に、実際の杭の直径と地表面の状態を確認します。設計図と施工済みの杭は、しばしば10～20mmの差が生じます。この差だけでも、防舷材がスムーズにスライドするか、詰まってしまうかを左右する可能性があります。.

接岸時のエネルギー計算では、船舶の排水量、接近速度、接岸角度、付加質量、偏心率、航行条件、接岸頻度、および船舶がフェンダー1つに衝突するか複数に衝突するかを考慮する必要があります。これらの入力値は、チームがフェンダーのサイズと発泡材のグレードを選択する前に、PIANC WG211または同等のガイダンスに従う必要があります。.

オプションの付属品（係留用クラウン、保護ネット、非マーキングスキン、カスタムカラーなど）によって、フェンダーの重量と浮力が変わります。付属品を追加した後は、フェンダーが潮位範囲全体にわたって適切な喫水線位置を維持することを確認するため、浮力を再計算します。.

ドーナツフェンダーの仕様を係留条件に合わせて調整します

ドーナツ型フェンダーの選定は、発泡体の密度、内径、外径を船舶の形状と停泊地の潮汐条件に合わせることが重要です。カタログで選定しただけでは、実際の現場状況に基づいたプロジェクトレベルでの確認に代わることはできません。.

私たちの経験では、 ドーナツフェンダー フェリーターミナル、沖合のドルフィン、橋梁保護プロジェクトにおいて、現場で最も問題となるのは、フェンダー全体のサイズではなく、掘削孔と杭の間のクリアランスと発泡材の密度です。作業員がクリアランスを広くすれば常に安全だと考えてしまうと、荷重がかかった際にフェンダーが傾き、摩耗が不均一になります。また、船体圧力を確認せずにエネルギー吸収を最大化するために最も密度の高い発泡材を選択すると、船体の塗装が損傷し、フェンダーの修理費用よりも高額な修理費用がかかることになります。.

お客様のプロジェクトに最適な仕様をご提案するため、杭径（設計値ではなく、竣工時の直径）、船舶の仕様、潮汐データ、および接岸頻度をご用意ください。これらの情報を添えて弊社のエンジニアリングチームまでご連絡ください。お客様の運用条件に合わせた性能曲線を含む推奨事項をご提示いたします。.

よくあるご質問

ドーナツ型フェンダーはどれくらい持ちますか？

適切なサイズのドーナツ型フェンダーを、滑らかで十分にコーティングされた杭に取り付けた場合、通常10～15年持ちます。しかし、フェリーの停泊地での使用頻度が高い場合、杭が腐食している場合、海洋生物が付着している場合、または繰り返し過負荷がかかる場合は、その寿命が短くなります。実際の耐用年数は、カタログの記載値ではなく、設置場所の使用状況に基づいて予測してください。.

ドーナツ型フェンダーは、表面が損傷した場合、沈むことがありますか？

いいえ。独立気泡フォームコアは水を吸収しません。フェンダーは、表面に穴が開いたり裂けたりしても水に浮きます。ただし、表面の損傷は露出したフォームの紫外線による劣化を早めるため、損傷に気づいたらすぐに修理を依頼してください。.

ドーナツ型フェンダーとヨコハマ型フェンダーの違いは何ですか？

ドーナツ型フェンダーは発泡コアでできており、固定されたモノパイルの上をスライドします。横浜型フェンダーは圧縮空気を使用し、チェーンで吊り下げられます。ドーナツ型フェンダーは潮位差のあるモノパイル構造物を保護します。横浜型フェンダーは船舶間の積み替えやオープンバースの状況に対応します。この2つは、 空気入りフェンダーと発泡材入りフェンダーの比較 スペクトラム。.

適切なドーナツ型フェンダーのサイズはどのように判断すればよいですか？

まず、杭の直径、船舶の排水量と速度、接岸角度、潮位差、杭の構造耐力といった、竣工時のデータから始めます。PIANCガイドラインに従って接岸エネルギーを計算し、適切な発泡材密度を選定し、外径が十分な離隔距離を確保できることを確認します。これらのプロジェクト情報を当社のエンジニアリングチームに送付し、仕様書を作成いたします。.