マリンフェンダーとは何ですか?種類・用途・選び方ガイド

あ マリンフェンダー です 船舶とバース、ドック、桟橋、または別の船舶の間に設置される保護緩衝装置 停泊、係留、瀬取り作業中の接触による運動エネルギーを吸収します。海洋防舷材は、衝撃エネルギーを吸収および消散することにより、船体と港湾インフラストラクチャの両方への構造的損傷を防ぎます。この損傷は、事故ごとに数十万ドルの費用がかかり、船舶が数週間にわたって運航不能になる可能性があります。

マリンフェンダーはオプションのアクセサリーではありません。これらは工学的に設計された安全システムであり、その正しい選択、設置、メンテナンスは次のような国際規格によって管理されています。 PIANC (常設国際航海会議協会) のガイドライン および世界中の港湾局の仕様。スーパーヨットのマリーナを保護する場合でも、スーパーヨットの停泊エネルギーを吸収する場合でも、 300,000DWT超タンカー 、安全かつ効率的な港湾運営には、適切なフェンダーシステムが不可欠です。

海洋防舷材の仕組み: エネルギー吸収と反力

船舶が停泊地に近づくと、その質量と速度に比例した運動エネルギーが伝わります。接岸速度が遅い場合でも、 0.1～0.3メートル/秒 大型船の典型である 100,000 トンの船は、船体や岸壁の構造を損傷することなく吸収する必要がある膨大な運動エネルギーを運びます。

あ marine fender absorbs this energy through elastic deformation — it compresses under the vessel's contact force and converts kinetic energy into strain energy stored within the fender material, then releases it gradually as the vessel comes to rest. The two critical performance parameters of any 船のフェンダー は:

• エネルギー吸収 (EA): フェンダーが定格たわみで吸収できる総運動エネルギー。キロニュートン メートル (kNメートル) またはトン メートルで測定されます。これは、特定の船舶およびバースに対して計算された停泊エネルギーと同じかそれを超えている必要があります。
• 反力 (RF): 圧縮中にフェンダーが船体と岸壁の構造に対して及ぼす力で、キロニュートン (kN) 単位で測定されます。これは、船舶の許容可能な船体圧力およびバースの構造的容量内にとどまらなければなりません。

エネルギー吸収と反力の比 — として表されることもあります。 エネルギー対反応比 (E/R) — は重要な効率指標です。高性能フェンダーシステムにより、 反力100kNあたり35～50kNm 、最大のエネルギーを吸収しながら、船体と構造物の負荷を最小限に抑えます。

船舶用防舷材の主な種類とその用途

海洋防舷材は、世界の港湾運営で遭遇する膨大な範囲の船舶サイズ、停泊条件、インフラストラクチャの種類に合わせて、数十の構成で製造されています。以下は最も広く使用されているタイプです。

セルフェンダー

セルフェンダーは、荷重がかかると軸方向に圧縮するオープンセル構造を持つ円筒形の中空ゴム製フェンダーです。彼らは提供します 低い反力で高いエネルギー吸収 そのため、中規模から大規模の商業用バースとして最も人気のある選択肢の 1 つとなっています。セルフェンダーは以下の直径で入手可能です。 300mm～2,500mm 通常、岸壁全体に荷重を分散する鋼製パネルにボルトで固定されます。幅広いアプローチ角度で優れた性能を発揮し、コンテナ ターミナル、バルク貨物バース、RO-RO 施設で一般的に使用されています。

コーンフェンダー(SCN/SCKタイプ)

コーンフェンダーは、軸方向の荷重がかかると圧縮する円錐台状のゴム要素を使用します。彼らは次のようなことで有名です。 エネルギー吸収に比べて反力が極めて小さい 、一部のグレードでは最大 70% のたわみの圧縮率を達成します。このため、コーンフェンダーが好ましい選択肢となります。 LNGターミナル、石油・ガスプラットフォーム、大型タンカーバース 船体圧力制限が厳しい場所。標準のコーンフェンダーの範囲は SCN300 ～ SCN3000 で、エネルギー吸収量はユニットあたり 10 kNm ～ 4,000 kNm 以上です。

円筒フェンダー

円筒形ゴム防舷材は、岸壁に水平に取り付けられる中実または中空のゴム管で、船舶の吊り下げ防舷材として使用されます。彼らはその中にいます 最も古く、最も経済的なフェンダーのタイプ 、小規模な商業港、漁港、フェリーターミナルで広く使用されています。円筒形フェンダーは取り付けが簡単で、メンテナンスも最小限で済み、直径は以下から選択できます。 100mm～1,000mm 。主な制限は、セル型またはコーン型と比較して、エネルギー吸収に対する反力が大きいことです。

あrch Fenders (D-Fenders)

あrch fenders, also called D-fenders due to their cross-sectional shape, are extruded rubber profiles bolted directly to quay walls or vessel gunwales. They are compact, low-profile, and particularly suited to 小型船舶マリーナ、作業船バース、閘門壁、内陸水路施設 。 D フェンダーは 50 mm から 400 mm の高さで入手でき、多くの場合、岸壁に沿って連続的に設置されます。小型から中型の船舶に適した適度なエネルギー吸収を提供します。

フォーム入りフェンダー (空気式フォームフェンダー)

フォーム充填フェンダーは、ポリウレタンでコーティングされたナイロンの外皮または固体ポリウレタンのシェルに包まれた独立気泡ポリエチレンフォームコアで構成されています。空気圧フェンダーとは異なり、 外皮に穴が開いた場合でも、収縮することができず、一貫した性能を維持できません。 。それらは広く使用されています Ship-to-Ship（STS）移送業務 、沖合係留、および露出したバースの浮動フェンダーとして。標準サイズは 500mm × 1,000mm ～ 3,300mm × 6,500mm で、エネルギー吸収は最大 2,000 kNm です。

空気式防舷材（横浜型）

横浜フェンダーとして商業的に知られている空気式フェンダーは、圧縮空気で満たされた膨張可能なゴム製フェンダーです。これらは主なフェンダーのタイプです。 瀬取りから船への貨物輸送、沖合での軽量化作業、海上補給（RAS） 。その主な利点は、船体圧力が非常に低いことです。通常、 25 kN/m²以下 — あらゆる船舶の船体に対して安全に使用できます。 ISO 17357 に基づく標準サイズの範囲は 500mm × 1,000mm から 3,300mm × 6,500mm です。圧力や皮膚の状態を定期的に検査する必要があります。

座屈フェンダー（レッグフェンダー）

座屈フェンダーは、圧縮下で横方向に座屈する中空のゴム製脚要素を使用しており、独特の 広いたわみ範囲にわたってほぼ一定の反力 。このため、進入角度や接岸高さが大幅に変化する潮汐変化が大きい停泊地では特に価値があります。それらは一般的に次の場所で使用されます。 潮位差が 4 メートルを超える港の露出した防波堤バース、フェリーターミナル、および干満差バース .

主要な船舶防舷材の種類を一目で比較

船舶用防舷材の製造に使用される材料

船舶防舷材の性能と寿命は、構成材料の品質と配合に大きく依存します。海洋防舷材は、紫外線、海水浸漬、オゾン劣化、幅広い温度変動、および継続的な機械的サイクルに耐える必要があります。 20年から30年 最小限のメンテナンスで。

ゴムコンパウンド

天然ゴム (NR) と合成ゴムの化合物 (主にスチレン ブタジエン ゴム (SBR) とブレンド) が、ほとんどのソリッド ラバー フェンダーの主要な構造要素を形成します。高品質の船舶用防舷材ゴムは、以下を要求する主要な国際規格による厳しい物理的特性要件を満たさなければなりません。

• 引張強さ: 最小 15 MPa (PIANC グレード G3 コンパウンド)
• 破断点伸び: 最低 350%
• 硬度: ほとんどの標準フェンダーグレードの場合、60 ±5 Shore A
• 圧縮永久歪み: 70℃で22時間後最大25%
• あbrasion resistance: DIN 53516 テストによる最大 1.5 cm³ 損失

UHMW-PE 対面パネル

超高分子量ポリエチレン (UHMW-PE) 外装パネルは、セル、コーン、およびパネルフェンダーシステムの接触面に取り付けられ、船体とフェンダー間の摩擦を軽減します。下げることで、 摩擦係数 0.6 ～ 0.7 (スチール上のゴム) ～ 0.15 ～ 0.25 (スチール上の UHMW-PE) 、対面パネルは、フェンダー構造と岸壁の両方に伝わる角力とせん断力を大幅に軽減します。また、船体による直接の摩耗からゴムを保護します。

鉄骨フレームとアンカー システム

構造用鋼フレーム、バックバー、およびアンカーボルトアセンブリは、フェンダーの反力を岸壁構造に伝達します。海洋グレードの鋼を使用 ISO 1461 または同等の船舶用エポキシコーティングシステムに準拠した溶融亜鉛めっき これは、海洋環境の激しい腐食に耐えるために、すべての水中および飛沫ゾーンの鋼製コンポーネントの標準です。

用途に適した海洋防舷材を選択する方法

フェンダーの選択は、PIANC 2002 ガイドラインのフェンダー システム設計に基づいたエンジニアリング プロセスです。体系的な選択手順により、選択された防舷材が岸壁と船体の構造上の制限内に留まりながら、最悪の場合の接岸シナリオに対処できることが保証されます。

ステップ 1 — 停泊エネルギーの計算

異常接岸エネルギー(E _n ) は次の式を使用して計算されます。 E _n = 0.5 × M _D ×V _B ² ×C _m ×C _e ×C _s ×C _c ここで、M _D 容器の変位質量、V _B は接岸速度であり、C 係数は追加の質量、偏心率、柔らかさ、および接岸構成を考慮します。のために 50,000 DWT タンカーが 0.15 m/s で停泊 オープンバースでは、計算される停泊エネルギーは通常、次の範囲に収まります。 400～800kNm .

ステップ 2 — 許容船体圧力の決定

船舶の種類が異なれば、最大許容防舷材反力圧力を決定する船体強度の制限も異なります。反力が大きすぎる防舷材を使用すると、船体がへこんだり損傷したりする可能性があり、港湾管理者の責任が生じます。一般的な許容船体圧力は次のとおりです。

• 大型タンカーおよびばら積み貨物船： 200～400 kN/m²
• コンテナ船: 150～300 kN/m²
• フェリーと旅客船: 100～200 kN/m²
• 海軍および軍艦: 50～150 kN/m² (船体の薄い軍艦は特に敏感です)
• 小型船舶およびヨット: 50kN/m2以下

ステップ 3 — 潮汐範囲と船舶の乾舷変動の評価

船舶と防舷材との垂直方向の接触範囲は、潮位や船舶の積載状態によって変化します。干満差が超過するバース 3～4メートル 通常、複数のフェンダーの高さ、垂直に長いフェンダー パネル、または広い接触高さ範囲にわたって性能を維持する座屈タイプのフェンダーのいずれかが必要です。

ステップ 4 — 環境要因と運用要因を考慮する

• 温度範囲: ゴム製フェンダーの性能は温度によって変化します - エネルギー吸収は温度によって減少します -20℃で最大30% 標準試験温度23℃との比較。北極または熱帯の動作環境では、温度補正された仕様が必要です。
• あngular berthing: 船舶が完全に平行に停泊することはほとんどありません。フェンダーは、角度圧縮下でのパフォーマンスを評価する必要があります。 縦方向 10°、横方向 5°まで アプローチアングル。
• 船舶の頻度とターンアラウンド: フェリー ターミナルやクルーズ船の桟橋などの高頻度の停泊地では、優れた耐疲労性と停泊サイクル間の迅速な回復時間を備えた防舷材が必要です。
• メンテナンスアクセス: 遠隔の海洋構造物や、限られた港湾エリアのバースでは、定期的な検査を必要としないフェンダータイプが必要となる場合があり、空気圧式設計よりも発泡充填式設計が好まれます。

マリンフェンダーの規格と品質認証

船舶用防舷材の品質はメーカーによって大きく異なり、標準以下の防舷材は安全性と財務上の重大なリスクをもたらします。指定者は、認知された国際規格への準拠を要求し、主要なフェンダー供給契約に対してサードパーティの工場受け入れテスト (FAT) を要求する必要があります。

• PIANC 2002 ガイドライン: エネルギー計算、フェンダーの選択、材料要件をカバーする、フェンダー システム設計に関する主要な国際リファレンス。世界中の主要な港湾管理局のほとんどが仕様書で PIANC 2002 を参照しています。
• ISO 17357: フローティング空気圧ゴム製防舷材の国際規格。横浜型防舷材の性能グレード (グレード I およびグレード II)、寸法、試験手順を規定しています。
• BS EN ISO 9001: 品質マネジメントシステム認証 - 本格的なフェンダーメーカーにとっての基本要件であり、それ自体が性能を保証するものではありません。
• 工場受け入れテスト (FAT): 校正済みの試験装置を使用した代表的なフェンダー サンプルの本格的な圧縮試験。結果は独立した第三者検査官によって検証されます。 FAT データは、エネルギー吸収が仕様範囲内で仕様を満たしていることを確認する必要があります。 ±10%の公差 .
• ゴム配合試験: 物理的特性テスト (引張、硬度、伸び、圧縮永久歪み、摩耗) は、バッチ テスト プラークだけでなく、完成したフェンダーから採取したゴム サンプルに対して実施され、コンパウンドの品質が製品全体で一貫していることを確認します。

船舶防舷材システムの点検・整備

あ properly maintained marine fender system should achieve a service life of 20～25年 ソリッドラバーフェンダー用と 10～15年 空気圧フェンダー用。メンテナンスを怠ると通常、耐用年数が 40 ～ 60% 短縮され、重要な接岸作業中に突然のサービス障害が発生するリスクが高まります。

定期検査チェックリスト

1. すべてのゴム要素を目視で検査し、表面の亀裂、深い切り傷、またはフェンダー ボディから引き裂かれた塊がないか確認します。表面の表面の亀裂は通常の経年劣化ですが、より深い亀裂は発生します。 5mm フェンダーが寿命に近づいていることを示します。
2. UHMW-PE 対面パネルに過度の摩耗、ひび割れ、または欠落部分がないか確認します (下に摩耗している対面パネル)。 厚さ30mm ゴムと船体の直接の接触を防ぐために交換する必要があります。
3. すべてのアンカー ボルト、バック バー、および鉄骨フレームに腐食、接続の緩み、または構造的な亀裂がないかどうかを検査します。溶接ゾーンと喫水線より上のスプラッシュ ゾーンに特に注意してください。
4. 空気式フェンダーの場合は、メーカーの定格空気圧に対して内部圧力を確認してください。 定格圧力より 10% 低い 直ちに調査が必要な漏れを示します。
5. フェンダーの状態を写真で記録し、フェンダーのメンテナンス記録を維持します。点検間隔は次のとおりです。 交通量の多いバースでは 6 か月、交通量の少ない施設では 1 年ごと が推奨されます。

マリンフェンダーを交換する時期

圧縮永久歪を超える場合はフェンダーの交換を検討する必要があります。 元の高さの 20 ～ 25% （永久変形によりエネルギー吸収能力が低下することを示す）、ゴム硬度が上記を超えた場合 75 ショアA 経年劣化や酸化が原因の場合、またはアンカーシステムの構造的損傷が経済的に修復できない場合。緊急修理の動員や潜在的な船舶損害賠償責任を考慮すると、故障後の事後対応的な交換ではなく、計画に基づいた積極的な交換の方が常にコストが低くなります。

海洋防舷材技術の新たなトレンド

海洋防舷材業界は、いくつかの注目すべき技術開発により、船舶の大型化、より厳しい港湾条件、そして持続可能性と運用データへの関心の高まりに対応しています。

• スマートフェンダーモニタリングシステム: 埋め込まれたロードセル、ひずみゲージ、無線データ送信機により、あらゆる停泊イベント中のフェンダーの圧縮力とエネルギーをリアルタイムで監視できます。 Trelleborg や Shimata などのメーカーのシステムは、港湾運営を最適化し、フェンダーやインフラストラクチャーの損傷が発生する前に異常な停泊イベントを早期に警告できる停泊データを収集します。
• 超高性能ゴムグレード: あdvanced rubber formulations with energy absorption 標準グレードより30～40%高い 同等のたわみで、同じ船舶を保護するフェンダーの数を減らすか、小さくすることができ、岸壁の構造負荷と設置コストが削減されます。
• リサイクルされた持続可能な素材: いくつかのメーカーは、港湾局の持続可能性要件に対応して、フェンダー製造による環境フットプリントを削減するために、リサイクルゴム成分やバイオベースのポリマーを組み込んだフェンダー製品を開発しています。
• 大型船舶用の大型フェンダーシステム: の成長 24,000TEUコンテナ船とQ-Max LNG船 は、単一ユニットのエネルギー吸収が 5,000 kNm を超える、SCN3000 サイズを超えるコーンフェンダーの開発を推進してきました。これは、わずか 20 年前のフェンダーエンジニアリングでは想像もできなかったパフォーマンスレベルです。