JPH0554528B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、深海および浅海に設置可能であり、
不規則な波エネルギーを有効に吸収し、静穏な海
域の形成および船舶や海洋構造物に作用する波力
の軽減を簡便に行うことができる波エネルギー吸
収システムに関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、波エネルギーを吸収する装置は、波浪
発電装置あるいは消波装置として種々の構成から
なるものが提案され、その一部は実用化されてい
る。しかるに、これらの波エネルギー吸収装置の
殆どは、浮遊式もしくは固定式をを問わず、波の
周期と浮体もしくは水柱の振動の固有周期を一致
させ、これらを共振状態にしてそこへ適切な負荷
を加えることによつて波のエネルギーを吸収する
という理論に基づいたものである（特公昭53−
26266号公報参照）。また、これらの装置は、単独
の浮体もしくは水柱から構成されており、浮体の
場合には浮体の質量あるいは復元力係数を変化さ
せることによつて固有周期を波周期に対応させ、
また水柱の場合には固有周期を変化させずに波エ
ネルギーを吸収する工夫がなされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、先の波エネルギーを吸収する理
論を、単独の浮体あるいは水柱から構成されてい
る波エネルギー吸収装置で実現することは、規則
的な波を発生する水槽実験等では可能であるが、
実海域における不規則な波の中では、浮体あるい
は水柱の質量および復元力係数を波周期の変化に
対応させて最適な状態に保つことは不可能であ
る。すなわち、不規則波のもつエネルギーを効率
よく吸収するためには、装置全体もしくはその一
部が不規則波を構成する全ての波の周期に共振す
るものでなければならないが、従来の波エネルギ
ー吸収装置は浮体もしくは水柱の体積によつて固
有周期を不規則波の平均周期に合せようとしてい
るため、逆にその体積に制限されて複数の固有周
期の異なるものを組合せるということができなか
つた。このため、従来のように、機械的な制御に
よつて不規則波のもつエネルギーを完全に吸収す
ることは不可能であるといわざるを得ない。また
固定式構造物を主体とする装置では、水位の変化
により著しく消波効果に差異を生じ、信頼性並び
に利便性に乏しい難点がある。

そこで、本発明の目的は、複雑な機械装置を使
用することなく、不規則波の有するエネルギーを
効率よく吸収することができる波エネルギー吸収
システムを提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る波エネルギー吸収システムは、水
面に対し屈曲ないし湾曲させてそれぞれ重力の影
響を受ける水柱を形成する仕切室を設け、前記水
柱が波による強制力を受けて振動する際にこれを
吸収するための前記仕切室と連通する圧力制御室
を設けることを特徴とする。

前記波エネルギー吸収システムにおいて、仕切
室の一端もしくは両端を水中に位置させ、この仕
切室内に形成される水柱が波の強制力を直接受け
ると共に重力の影響を受けてそれぞれ固有の振動
周期を有するよう構成する。

この場合、圧力制御室は各仕切室の他端部を閉
塞して空気室を形成し、各空気室を所要のオリフ
イスを介して相互に連通すると共に大気側と連通
するよう構成したり、または独立した空気室とし
て形成し、この空気室と各仕切室とをパイプによ
り相互に連通すると共に空気室にオリフイスを設
けて大気側と連通するよう構成することができ
る。

また、仕切室内の略中位部に水柱の移動を制御
する堰を設ければ好適である。

〔作用〕

本発明に係る波エネルギー吸収システムによれ
ば、仕切室の中に形成された複数の水柱がそれぞ
れ固有周期を有し、これらの固有周期は水柱の断
面形状および断面積に依存せず、その長さだけに
依存するという特性を有し、各水柱の一端もしく
は両端が水柱に没していてもそれぞれ重力の作用
が及ぶことによつて、水柱の形状に関係なく仕切
室の中の水柱と略同様に固有周期を有することか
ら、不規則波の有するエネルギーを有効に吸収す
ることができる。

このように、本発明によれば、同一の海域に対
しそれぞれ異なる固有周期を有する多数の水柱を
集合的に存在させることにより、不規則波の変動
に対して各仕切室内に形成された水柱のいずれか
と共振状態となり、これにより不規則波の有する
エネルギーを効率よく吸収することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る波エネルギー吸収システム
の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

第１図は、本発明波エネルギー吸収システムの
典型的な一実施例を示すものである。すなわち、
本実施例は、本発明システムを深海域の海面に対
して設ける場合を示す。参照符号１０は海底に固
定した脚体を示し、これら脚体１０の上部にそれ
ぞれ水面下に位置するよう複数の仕切室１２を所
定間隔離間配置すると共に両端部を閉塞して多段
の通路状仕切室１４を構成する。これらの仕切室
１４は、上傾部１４ａと水平部１４ｂと垂直部１
４ｃとを有し、上傾部１４ａの一端は水中に開口
すると共に垂直部１４ｃの他端は水面上に延在さ
せて密閉し、内部に空気室１８を構成する。な
お、各仕切室１４毎に構成されたこれらの空気室
１８は、それぞれ仕切板１２の一部にオリフイス
２０を設けて相互に連通する。また、この空気室
１８の大気側と接する一部にオリフイス２０ａを
設けて、空気室１８を大気側に開放するよう構成
する。このように多段に構成される仕切室１４
は、内部に水が侵入して水柱を形成すると共にこ
れら水柱は前述した仕切室１４の各部の屈曲によ
つて重力の影響を受けるよう設定される。また、
これらの仕切室１４は、それぞれの水柱の振動の
固有周期が、不規則波中に含まれる周期（約３秒
乃至20秒の範囲）にそれぞれ対応するように、長
さを設定する。さらに、前記仕切室１４内の略中
位部に、水柱を乱しその動きを抑制するため堰１
６を設ける。従つて、この堰１６は、前述した空
気室１８と共に作用して、波の強制力を受けて変
動する水柱の動きを、半減するよう設定すること
ができる。なお、この場合、空気室１８にそれぞ
れ設けるオリフイス２０は、開口率を1/50〜1/15
０に設定すれば好適である。また、本実施例にお
いて、空気室１８を各仕切室１４に対応して設け
る場合を示したが、単一の空気室を設けてこの空
気室に各仕切室を連通させることも可能である。

このように構成した本実施例におけるブロツク
体を、所定の深海域に対し多数集合配置すること
により、各仕切室１４に形成された水柱に対し不
規則波の有するエネルギーが伝達された際、いず
れかの固有周期を有する水柱と不規則波の周期と
が共振状態となり、そのエネルギーを効率よく吸
収することができる。

第２図は、本発明波エネルギー吸収システムの
別の実施例を示すものである。すなわち、本実施
例は、本発明システムを浅海域に対し設ける場合
を示す。本実施例においては、予め海底に構築し
たマウンド２２上に、それぞれ水面下に位置する
よう複数の仕切板１２を所定間隔離間配置すると
共に両端部を閉塞して多段の通路状仕切室１４を
構成する。この場合、仕切室１４は、垂直部１４
ｘと水平部１４ｙと垂直部１４ｚとを有し、両端
の垂直部１４ｘ，１４ｚは対称形をなし、それぞ
れ水中に開口する。しかるに、本実施例において
は、前記仕切室１４の最上段に大気側と接するよ
う単一の空気室１８を設け、この空気室１８と各
仕切室１４とをそれぞれパイプ２４によつて連通
接続する。なお、本実施例においても前述した実
施例と同様に、各仕切室１４は、内部に水が侵入
して水柱を形成すると共にこれら水柱は仕切室１
４の各部の屈曲によつて重力の影響を受けるよう
設定される。また、これらの仕切室１４は、それ
ぞれ水柱の振動の固有周期が、不規則波中に含ま
れる周期（約３秒乃至20秒の範囲）にそれぞれ対
応するように、長さが設定される。しかも、前記
仕切室１４内の略中位部には、水柱を乱しその動
きを抑制するための堰１６が設けられる。さら
に、空気室１８には、開口率を1/50〜1/150に設
定した大気側と連通するオリフイス２０ａが設け
られる。

このように構成した本実施例におけるブロツク
を所定の浅海域に対し多数集合配置することによ
り、前記実施例と同様に不規則波の有するエネル
ギーの吸収を行うことができる。しかし、本実施
例の場合、各仕切室１４の両端が水中に開口して
いるため、波エネルギーの吸収効率は前記実施例
に比べて低下するが、例えば従来の防波提等にお
ける問題点の１つである海水交換が行われないと
いう欠点を解消することができ、これにより内海
水の環境悪化を防止できるばかりでなく、充分な
消波効果も得ることができる。従つて、本実施に
よるシステム構成によれば、ブロツク体が海底に
固定されているかまたは海中や海面状に係留され
ているかに拘わらず、前述した作用および効果は
充分期待できるものであり、特に係留索を常に緊
張させているテンシヨンレグ係留方式を採用した
場合でも有効である。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明に
よれば、多数の固有周期が異なる水柱を形成する
仕切室を設けることにより、不規則な波の有する
エネルギーを個々の水柱が分散して吸収を行うた
め、従来におけるエネルギー吸収装置で行われて
いるような質量やばね係数等の複雑な制御を必要
とせず、常に個々の水柱が固有周期で振動する場
合において最大のエネルギー吸収が行える状態に
システムを設定することができるので、簡単な構
成により高いエネルギー吸収を効率よく達成する
ことができる。

また、本発明システムは、深海域にも浅海域に
も適宜設置することができ、しかも海水交換を妨
げない構成とすることもできるので、消波効果と
共に海の環境保全に重要な役割を果すことができ
る。なお、本発明システムは浮遊式や固定式の凡
ゆる海洋構造物と一体化させた付帯設備として設
置することも可能であり、この場合には海洋構造
物に作用する波力を簡便かつ有効に軽減すること
ができる。

さらに、本発明システムにおいては、空気室内
での圧力変化をオリフイスで制御しているが、こ
のオリフイスと関係的にタービン等のエネルギー
変換装置を付設することにより、所要のエネルギ
ーを得てこれを目的に利用することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明は前述した実施例に限定されることな
く、仕切室をＬ字状，Ｕ字状，Ｓ字状あるいはこ
れらの複合形状に構成して種々の波エネルギー吸
収装置として簡便にしかも経済的に応用し得るも
のであり、その他本発明の精神を逸脱しない範囲
内において種々の設計変更をなし得ることは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る波エネルギー吸収システ
ム一実施例を示す深海域に設置したブロツク体の
要部断面斜視図、第２図は本発明に係る波エネル
ギー吸収システムの別の実施例を示す浅海域に設
置したブロツク体の要部断面図である。 １０……脚体、１２……仕切板、１４……仕切
室、１６……堰、１８……空気室、２０……オリ
フイス、２２……マウンド、２４……パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水面に対し屈曲ないし湾曲させてそれぞれ重
   力の影響を受ける水柱を形成する仕切室を設け、
   前記水柱が波による強制力を受けて振動する際に
   これを吸収するための前記仕切室と連通する圧力
   制御室を設けることを特徴とする波エネルギー吸
   収システム。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の波エネルギー吸
   収システムにおいて、仕切室の一端もしくは両端
   を水中に位置させ、この仕切室内に形成される水
   柱が波の強制力を直接受けると共に重力の影響を
   受けてそれぞれ固有の振動周期を有するよう構成
   してなる波エネルギー吸収システム。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の波エネルギー吸
   収システムにおいて、圧力制御室は各仕切室の他
   端部を閉塞して空気室を形成し、各空気室を所要
   のオリフイスを介して相互に連通すると共に大気
   側と連通するよう構成してなる波エネルギー吸収
   システム。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の波エネルギー吸
   収システムにおいて、圧力制御室は独立した空気
   室からなり、この空気室と各仕切室とをパイプに
   より相互に連通すると共に空気室にオリフイスを
   設けて大気側と連通するよう構成してなる波エネ
   ルギー吸収システム。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の波エネルギー吸
   収システムおいて、仕切室内の略中位部に水柱の
   移動を制御する堰を設けてなる波エネルギー吸収
   システム。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の波エネルギー吸
   収システムにおいて、仕切室を船舶もしくは海洋
   構造物の周囲に集合設置してなる船舶もしくは海
   洋構造物に対する波力軽減用波エネルギー吸収シ
   ステム。