改訂 A
発行日 2026年8月4日
モデル解析による推定
POLARIS 衝撃吸収装置による1,500 t、5 m/sの杭逸走停止
地盤が打設中の杭を解放した際、クレーン用衝撃吸収装置が停止荷重に及ぼす影響を示す。
同一事象について、一組の入力条件から衝撃吸収装置の有無を比較計算した。
支配結果
対応する剛結合ケースでは、最大フック荷重は37,664 kNであり、記載されたクレーンSWLの154%となる。
同じモデルにPOLARIS 2,000 t / 6.0 m装置を適用した場合は23,627 kN（SWLの96.4%）で、
5秒間の停止期間中に完全な弛緩は発生しない。
地盤が支持力を失うとき
打設中、杭を支持するのは地盤の拘束力である。弱層が杭を解放すると（
杭逸走)、杭とそれに固定されたハンマーは
一体となって下向きに加速し、クレーンが保持している系がこの運動質量を停止させなければならない。ここでの
質量は1,500 t、すなわち1,200 tの杭と300 tのハンマーであり、
索が緊張する時点で5.0 m/sで移動している。
これは1秒未満の衝撃であり、波浪中の吊上げではない。船体運動を無効にし、海象条件を適用していないため、
荷重経路自体によるエネルギー処理のみを分離している。比較条件は同一であり、両列とも
一組のパラメータを使用し、反実仮想ケースでは衝撃吸収装置を剛結合に置き換え、
その他は一切変更していない。
杭頭に固定されている。打設中は地盤が杭を支持し、地盤が支持しなくなる瞬間に備えて
衝撃吸収装置が荷重経路内に配置されている。
事象の全条件
これは停止事象の完全な定義であり、記載のない項目はモデル既定値である。2列は
この一組のパラメータから生成され、衝撃吸収装置の有無以外に差がある場合、
計算は開始されない。
| パラメータ | 値 | 根拠 |
|---|---|---|
| 衝撃質量 | 1,200 t 杭 + 300 t ハンマー、固定 · 1,500 t | 例示 |
| 逸走速度 | 静的に完全係合した状態で5.0 m/s | モデル設定 |
| クレーン | 巻上系17,454 kN/m · SWL 24,517 kN (2,500 t) | 例示 |
| フックおよびリギング | フック160 t · スリング49,763 / 46,653 kN/m | モデル設定 |
| 衝撃吸収装置 | POLARIS 2,000 t · ストローク6.0 m | 製品データ |
| バルブおよび封入圧 | バルブ18,000 kN · 予圧15,696 kN · ガス0.40 | ND技術部門 |
| 海象条件 | なし。船体運動を無効にし、停止事象を分離 | モデル設定 |
| 反実仮想ケース | 衝撃吸収装置を剛結合に置換し、その他は変更なし | モデル設定 |
同じ5秒間を2回計算
時刻歴が主要結果である。1回の停止事象を剛結合と衝撃吸収装置でそれぞれ計算した。
これは単一の決定論的事象であり、ランダム外力はないため、各数値は
統計的極値ではなく各時系列の最大値である。
37,664 kNで最大となり、再緊張する前に2回完全に弛緩する（網掛け部分）。
実線はPOLARISを介した同じ停止事象であり、最大23,627 kN、全期間で張力を維持する。
最大フック荷重、MN · クレーンSWL 24.5
剛結合では、停止時にクレーンの安全使用荷重の154%が要求される。POLARISを介すと96.4%に収まる。
フックDAF · 静的基準16,553 kN
報告値であり、判定基準ではない。図左側に示すクレーンの安全使用荷重が、この事象の支配限界である。
| 指標 | 剛結合 | POLARISあり | 判定基準 | 結果 |
|---|---|---|---|---|
| 最大フック荷重 | 37,664 kN | 23,627 kN | ≤ 24,517 kN SWL | ✓ 96.4% |
| フックDAF | 2.28 | 1.43 | — | 報告値 |
| 衝撃吸収装置下部のDAF | 2.41 | 1.31 | — | 報告値 |
| 完全弛緩の発生回数 | 2 | 0 | 0 | ✓ |
| 使用ストローク | — | 4.98 m (83%) | < 6.0 m | ✓ |
| 環状油室の残量下限 | — | 6.2% | > 0 | ✓ |
最大値は1 ms間隔の出力サンプルではなく、0.05 msの積分刻みで追跡している。
プロット点から急峻な停止を読み取ると過小評価になる。衝撃吸収装置下部のDAFは、
ペイロード自体の静的重量14,710 kNを基準に報告している。 POLARIS
は定格荷重だけでなく、停止時のエネルギー収支（質量、速度、ストローク）に基づいて選定される。
繰り出されて 6.0 mのうち4.98 m 、この相対運動により、杭逸走がスパイクとしてクレーンへ伝わらず、
フック荷重がプラトーに維持される。
この結果が成立しなくなる条件
適用範囲
- 杭1本、クレーン1台、バルブ設定1条件。 この結果は別の
杭質量、ハンマー、逸走速度、クレーン剛性またはバルブ力には適用できない。異なる組合せでは
補間ではなく再計算が必要である。 - ウインチまたはオペレータの応答はモデル化していない。 最初の停止後の剛結合
時刻歴は同じ系の自由減衰振動であり、乗員の操作ではなく
荷重経路の挙動を示す。 - 乾式、決定論的、単一事象。 波浪、船体運動、アンサンブルはない。
本検討は航海中の挙動や杭逸走の発生頻度を扱わない。 - 反実仮想ケースは妥当な範囲内であり、特殊な条件ではない。 剛結合の最大値37,664 kNは、
本ケースの2つの解析推定値（クレーンを柔構造とした34,190 kN、
剛構造とした44,759 kN）の間にある。これは停止中にクレーンばねが部分的に応答し、
閉形式解では表現できないためである。
独立ソルバーとの照合
補償ありの列は2026年7月17日にOrcaFlex 11.3eと照合した。補償装置を
測定された力則に簡略化し、2つのソルバー間でコードを共有しないようにした。クレーン最大荷重の差は+0.23%、
クレーンDAFはCONSTELLATIONの1.4266に対して1.4299、最大ストロークは−0.4%、停止期間全体のチェーン力RMSは
1%未満で一致した。
剛結合の反実仮想ケースは、Norwegian Dynamics独自の停止モードである。2026年8月3日に追加され、
「なし」の列を推定ではなく計算できるようになった。閉形式解が厳密な条件ではその停止結果を再現し、
全系について独立した高剛性積分器と0.5%未満で一致し、
上記2つの解析的境界値の間に収まる。
本書が該当しないもの
- 認証解析ではない。 Norwegian Dynamics独自の
モデルによる時間領域推定である。海事保証鑑定人の承認はなく、次の規格に基づくプロジェクト固有の
解析に代わるものではない： DNV-ST-N001. - 性能保証ではない。 実際の杭打ち工事向けに供給する機器は、その工事固有の
質量、速度および受入基準に基づいて選定する。
確認者と確認内容
同じ値の同じ組合せは、
動的増幅係数 ページの杭逸走計算例でもある。
1組のレビュー済みデータを両方に掲載し、両者の不一致を防いでいる。
計算記録
本ケースを再計算するために必要な、上記全数値の正確なプリセット、バージョン、定義およびソルバー設定を示す。
計算記録 · 公開された技術根拠
- ケース
- CONSTELLATION プリセット factory:polaris_pile_run, シナリオパッケージDS10-PKG-POL-PIR、5.0 m/sの単一速度点、バルブ力18,000 kN（プリセット既定値17,658 kN）。
- バージョンおよび日付
- CONSTELLATION v1.2.96、コミット 29267cc。2026年8月3日に実行。補償ありの列は2026年7月7日に固定されたケースであり、このビルドではDAFについて0.05 %以内で再現する。
- 作業フェーズ
- 杭逸走、すなわち打設中の落下・停止事象（ND-DS-10 §10）。乾式、空中、スプラッシュゾーン外。
- DAFの定義
- DAF = 5 sの期間内の最大フック張力 を フック位置の静的吊下重量で除した値：フック160 t + POLARIS本体17.10 t + ロッド10.85 t + ペイロード1,500 t = 1,687.95 t、すなわち16,553 kN。衝撃吸収装置下部のDAFではペイロード自体の14,710 kNを使用し、POLARISありで1.31、なしで2.41。
- 評価荷重点
- 衝撃吸収装置上部のフックおよびクレーン接続部。衝撃吸収装置下部のロッド力は別チャンネルであり、数値も異なる。
- 船体運動および海象条件
- 意図的になし。 杭逸走は1秒未満の衝撃事象であるため、母船の運動を無効にし、波浪荷重を適用していない。これにより停止事象を分離する。Hs、Tp、スペクトルまたは方位として示す値はなく、本検討は航海中の挙動を扱わない。
- 継続時間、実現値、統計量
- 5.0 sの期間、出力間隔1 ms、積分刻み0.05 ms。各列につき1回の決定論的計算であり、平均化すべきランダム外力がないため、乱数シードもアンサンブルもない。記載した最大値は時系列の最大値であり、スプラッシュゾーン検討のような8シード包絡線とは比較できない。
- ペイロードおよび荷重経路
- 1,200 tの杭と固定された300 tのハンマー、合計衝撃質量1,500 t、逸走速度5.0 m/s。荷重経路：クレーン17,454.3 kN/m、減衰66.85 kN·s/m、フック160 t、上部スリング49,762.8 kN/m、POLARIS本体17.10 t、ロッド10.85 t、下部スリング46,652.7 kN/m、ペイロード1,500 t。
- 初期状態および衝撃吸収装置設定
- 静的に完全係合した状態からt = 0で下向き5.0 m/s。逸走前にアセンブリが装置に懸吊されているため、ガスは作動圧にあり、両スリングは静的張力で緊張している。POLARIS 2,000 t / ストローク6.0 m、バルブ力18,000 kN、ガス予圧力15,696 kN、ガス比率0.40。計算では6.0 mのストロークのうち4.98 m（83 %）を使用し、環状油室は空にならない（残量下限6.2 %）。
- 2ケースは同一条件か？
- 同一であり、単なる主張ではなく確認されている。両列は 1つの パラメータセットから生成される。スクリプトは2ケースのフィールドを個別に比較し、衝撃吸収装置フラグ以外に差があれば実行を拒否する。質量、剛性、減衰、重力、初期状態および積分刻みは同一である。
- 支配限界
- クレーンSWL 24,517 kN (2,500 t)。POLARISありではフック荷重は23,627 kN、その96.4 %で最大となる。なしでは37,664 kN、クレーンSWLの154 %となり、5秒以内に索が完全に弛緩して2回再緊張する。この挙動は最大荷重値だけでは表せない。
- 独立検証
- 補償ありのケースは2026年7月17日にOrcaFlex 11.3eと照合し、補償装置を測定された力則に簡略化した。クレーン最大荷重+0.23 %、クレーンDAFは1.4266に対して1.4299、最大ストローク−0.4 %、停止期間全体のチェーン力RMSは1 %未満であった。
- 本検討が該当しないもの
- 別の杭、ハンマー、クレーンまたはバルブ設定には適用できず、荷重表でもない。モデルにはウインチまたはオペレータの応答がないため、最初の停止後の補償なし時刻歴は同じ系の自由減衰振動である。
- 来歴注記
- 2026年8月3日まで「なし」のケースはシミュレーションできなかった。ロックしたシリンダを模擬するためにガス体積をゼロに近づけると圧力項が特異になるため、NDは代わりに 解析的な DNV-RP-N103スナップ推定値を公開していた。その値は支配すると仮定する剛性経路によって異なり、クレーンを柔構造とした場合34,190 kN、剛構造とした場合44,759 kNであった。反実仮想ケースを推定ではなく計算できるよう、剛結合停止モードをシミュレータに追加した。ペイロード側では35,387 kNとなり、2つの推定値の間に位置し、NDが7月に公開したクレーン剛構造時の値を21 %下回る。
独自ケースの計算
杭およびハンマーの質量、クレーン、ならびに保護対象とする逸走速度を送付いただければ、
不成立となる構成も含め、同じ停止解析を実施する。
杭逸走保護 では本ケースの物理的背景を
説明する · 衝撃吸収 ではエネルギー
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