JPH0718139B2 - 波を消す方法及びその装置 - Google Patents

波を消す方法及びその装置

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JPH0718139B2
JPH0718139B2 JP61013607A JP1360786A JPH0718139B2 JP H0718139 B2 JPH0718139 B2 JP H0718139B2 JP 61013607 A JP61013607 A JP 61013607A JP 1360786 A JP1360786 A JP 1360786A JP H0718139 B2 JPH0718139 B2 JP H0718139B2
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slabs
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エリク、ランデル
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プランシピア、ルシエルシユ、デブロプマン
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は海岸又は沖合の構造又は構築物を打寄せる波か
ら保護するための波を消す方法及びこの方法を実施する
ための消波装置に関する。
〔従来技術〕
建設費が非常に安価で、維持費がほとんど要らず、悪天
候の時でも波を食い止め、小型船舶の通行を妨げず、し
かも海岸の美観を損なわない消波装置が発明されれば、
海に関連ある極めて多くの分野の産業活動に多くの利益
をもたらすと言われて来た。
このような発明としては、たとえば次のようなもの、す
なわち、 波や自然の避難場所に打ち寄せる波の消波、 破損の危険のある防波堤の保護、 沖合構築物(全てのタイプのリグや水没型貯蔵タンク
等)の保護、 海における作業(構築物の曳行、予め作られた部材の組
立て、油膜の回収等)の安全性の向上、 波浪エネルギーの利用 がある。
このタイプの効果を得るために極めて多くの装置が提案
されている。この目的の研究のうち、実用的に注目に値
するものは米国の海軍省が1971年5月に発行した研究報
告R727号である。
しかしながら今日まで提案された消波装置は何れも、海
水自体の粘性を利用して波の勢を弱めるものである。し
かしながら実際の波は周期的に箇の中を往復するような
波動運動を行なうものであり、この波動運動を従来の数
学的な方法で計算すれば、前記波動運動を利用して波を
消し得るはずである。
〔発明の目的及び効果〕
そこで本発明は、従来の消波装置と異り、「水壁振動」
現象を利用する全く新しいタイプの消波装置を提供する
ことを目的とする。
本発明は、前記タイプの波動現象を理論的に計算した結
果に基き、単純、安価、かつコンパクトな部材を用いて
所期の消波効果を実際に発揮させることができる。
〔発明の概要〕
前記目的は、沿岸又は沖合の構造又は構築物を保護する
ために波を消す方法において、前記波を消す方法は打ち
寄せる波のうねりによって「水壁振動」の形の波動現象
を生じさせ、この波動現象は前記「水壁振動」より下流
側の引き返えす波との合成により発生し、波のうねりの
振巾をゼロにし、又は減衰させることを特徴とする波を
消す方法により達成される。
また、前記目的は、指定された場所を打ち寄せる波から
守るために前記波を消す方法を採用する消波装置におい
て、前記消波装置の設置すべき場所の水深は打ち寄せる
波の長さに比べて浅く、前記消波装置は薄い水平なスラ
ブより成り、このスラブは或る深さに沈められ、前記ス
ラブは強固な支持部材に固定され、又は正の僅かな浮力
を有し、緊張する係留索で係留され、前記係留又は固定
されたスラブと海底との間に形成される水の層を前記水
壁振動させることを特徴とする消波装置によって達成さ
れる。
さらに前記目的は、前記波を消す方法を採用する消波装
置において、設置される場所の水深は打ち寄せる波の波
長に比べて大きく、前記「水壁振動」は異る深さに沈め
られてその深さに保持される重ねられた2枚のスラブの
間に形成されることを特徴とする消波装置によって達成
される。
〔実施例〕
先づ、本発明の基礎となる理論を説明する。
本発明に基く消波装置を設置する場所の水深によって、
2つの場合が考えられる。
その1つの場合は、波長に比べて水深が浅い場合であ
る。
この場合、平行な管状部材よりなる槽を設け、この槽の
長さを符号L、高さを符号hで表わし、波の打ち寄せる
方向すなわち入射方向Φに直角に設置すれば、前記波
のうねりは打ち寄せる波すなわち入射波Φと、引き返
えす波すなわち反射波Φと、前記管状部材によって分
割された波Φとが合成された形になる。この関係を第
1図に示す。
ここで、何等かの機械的な装置、たとえば油圧駆動装置
1を用いて前記槽を前記波に対して水平に前後に振動さ
せ、この運動を式X(t)=Aeiwtで表わし得るものと
すれば、2つの反射波ΦとΦ′が前記槽の何れかの
側部で重なって進行する。この状態を第2図に示す。
前記駆動装置1の振巾Aを調節して反射波Φと分割波
Φの振巾を常に等しくし、前記駆動装置の振動の位相
bを調節して前記反射波Φの力を分割波Φに対して
常に逆相になるようにすれば、前記反射波Φと分割波
Φが相互に打ち消し合って理想的な消波作用をする。
これを数学的に記述すれば、慣性力、油圧による駆動力
及びこの両者の合成力による質点の運動はニュートンの
運動方程式によって求めることができ、波が常に少なく
とも周期的に上下方向に動くのに対して、上記駆動装置
1が剛性Kを有する単純なばねで置換できる場合には、
前記消波装置は理想的な消波特性を発揮する。この場
合、前記槽の前部が水を噴き出す作用をする。その状況
を第3図に示す。
さらに、前記剛性Kがゼロになる時の前記槽の容積をM
とすれば、この剛性がゼロの時に前記槽が理想的な消波
装置となり、そのためにこの槽を駆動する必要はない。
また、前記槽は、高さhが一定の場合、その巾Lは、前
記槽の容積Mと前記槽を通過する水の容積とが等しくな
るように選定される。この時に前記槽は前記水の全容積
を包絡するのと全く等価になり、垂直方向の力のみを受
ける。以上の条件の下では前記槽は、側壁が押さえられ
るという欠点がないので理想的な消波装置となり、微少
な正の浮力を有し、緊張した係留索2,2′で係留された
薄い水平板eと置換できる状態になる。
換言すれば、前記説明のように、理論的には「理論的」
な消波装置、すなわち打ち寄せる波のうねりを完全に消
す装置は、適当な寸法の単純な1枚の板状部材すなわち
スラブより成り、このスラブを適当な深さまて沈め、こ
のスラブの下側に形成される水の層が所期の消波作用を
発揮し得る振巾及び位相で振動するようにする。この振
動を水壁振動現象といい、第4図に示す。
実際には、前記現象に含まれるパラメータの数及び値は
与えられた条件における最大消波効率すなわち消波効率
の適性効率を求めればよく、この消波効率Rは次式 で求めることができる。
従って、たとえば板の長さLが12m、厚さが0.24m、沈め
る深さが拘束されない水面から11m、水の底から1.5mで
ある場合の消波効率R(%)は、波の周期によって変わ
り、第5図のグラフから求めることができる。それ故、
前記第1の場合には、消波効率は波の広い周期範囲にわ
たり極めてすぐれたものとなる。
次に第2の場合は、水深が入射波の波長より大きい場合
である。
この場合には、工学的には、前記「水壁振動」現象をダ
ミー槽によって生じさせる。このダミー槽は上側の板P1
の下面と下側の板P2の上面との間の、高さがhのスペー
スである。このダミー槽を第6図に示す。
前記第1の場合と同じ要領で、波の周期に対応する消波
効率を求めることができる。すなわち、長さが12m、厚
さが0.24mの2枚の板を、水面から20mの深さに重なるよ
うに沈め、この2枚の板の水の底からの距離を14mと18
m、すなわち高さ方向に4m離間させた場合の消波効率を
求めることができる。
この消波効率は第7図のグラフから求めるが、その結果
から、適当な間隔の周期の場合、極めて満足できる消波
効率を得ることが判った。
当然のことながら、前記2つのタイプの消波装置は続け
て、すなわち波の経路に沿うように設置することも、或
いは平行に、すなわち互いに重なるように設置すること
も可能であり、また、このようにすることが好ましい。
この状況を第8図及び第9図に示す。
第8図では、先づ、2枚のスラブ3,3′より成る長い消
波装置を設置し、次に2枚のスラブ4,4′より成る短い
消波装置を設置し、この短い消波装置は前記長い消波装
置より浅く設置する。
第9図には、第8図と異り、3枚の重なった板のみから
成る消波装置、すなわち平行に作用する板3,3′,4′よ
り成る消波装置を示す。
消波装置は、水深、波長、質質、入射波の特性、消波装
置の性能等に応じて形状を変えることができる。
与えられた条件に最適な消波装置を作るために考慮すべ
きパラメータは極めて多く、その詳細を挙げることは、
不可能である。その理由は、与えられた波の水壁振動現
象を計算で容易に把握できる場合でも、それに対する消
波装置は、すでに説明したような水の粘性を利用する従
来の消波装置と異り、パラメータの数を増すにつれて構
造が複雑化するからである。それ故予備設計を公知の数
学的モデル(流動作用の最適化、構造設計、固定部分へ
の荷重等)を用いて十分に行なう必要があり、この理論
的な予備設計の結果を工事に移してよいか否かの評価は
縮尺模型を用いて試験する他はない。
第10図に、特に厳しい条件、すなわち波の周期が極めて
長く、水深が深く、海の状況が極めて悪く、土質が悪い
ために大きな荷重に絶える固定部を設けることができな
い場合に適用できる消波装置の形状を略図により例示す
る。
この第10図の消波装置は、第8図と同様、4枚のスラブ
P1乃至P4より成る。
スラブP1は固定部に動的な力を伝達するためのマスター
スラブであり、 スラブP2は深さを変え得る長い消波スラブであり、 前記スラブP1,P2はリール5によって支持され、 スラブP3,P4は深さを変え得る2枚の短い消波スラブで
あって、リール5′によって支持される。
前記リール5,5′は索より成り、長いスラブP2と2枚の
短いスラブP3,P4の深さを調節するためのもので、極め
て小さい力で展長できるようにしなければならない。こ
れは、海の状態が常に極めてゆっくり変化することを考
慮したからである。
前記リールは、波の周期又は海の状態に合わせて制御で
きるようにするためには多少複雑になる。
さらに前記リールは、長いスラブP2又は2枚の短いスラ
ブP3,P4が波によって激しく打たれて上下運動をする時
に、直ちにこの入射波のエネルギーの全部又は一部を吸
収できるように、すなわちこのエネルギーを回収するか
又は単にこのリールを操作するためのエネルギーとして
利用するように自動制御できるようにすることもでき
る。
この第10図に示す例は単なる例示であり、本発明を限定
するものではなく、本発明は顕著に、しかも前記列挙し
た特許出願に矛盾することなく、次々に打ち寄せる波を
減衰させる作用をする「水壁振動」を発生させる水流及
びこの水流の組合せを全て含むものである。
第11図及び第13図に、悪条件にある防波堤を保護するた
めに本発明に基く消波装置を応用する実例を示す。
第11図に保護すべき防波堤Dと、5乃至40mの5mごとの
等深線と、波の打ち寄せる方向Hとを示す。
この防波堤は、本発明に基いて、第12図に示すように、
巾が12m、厚さが1.2m、矢印Hで示す波の打ち寄せる方
向に直角に設置され、水面からの深さが3m、海底からの
高さが35mであるスラブPによって保護される。このス
ラブは大きい正の浮力を有し、硬くて軽い材料で作ら
れ、厚さ10mmの厚い表皮で覆われる。このスラブは係留
索Cによって海底に係留される。すなわちこのスラブの
各端部から1mの位置に前記係留索Cが取り付けられ、こ
の係留索Cは海底の固定ブロックにつながれ、この固定
ブロックは前記スラブの長手方向軸線の両側8mの一に設
置される。この索は1m当り10,000トンの強さを有し、前
記消波用のスラブに平行に10m間隔で取り付けられる。
この消波装置の効率は、第13図にグラフで示すとおりで
あり、極めて満足できるものである。すなわち波の周期
が4.5乃至7秒の波に対して、波高の80乃至100%を消去
する。
従って前記防波堤Dは、通常考えられるほとんど全ての
波から、本発明に基く消波装置によって充分に保護さ
れ、しかもこの消波装置は極めて簡単なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は波のうねりの形の断面略図、第2図は合成波の
断面略図、第3図は消波特性の説明図、第4図は水壁振
動現象の説明図、第5図は消波効率のグラフ、第6図は
ダミー槽の断面略図、第7図は水深が深い場合の消波装
置の消波効率のグラフ、第8図及び第9図は浅い部分及
び深い部分の波のうねりを消す消波装置の断面略図、第
10図は浅くかつ海底条件が悪い場所に設置した消波装置
の1例の縦断面略図、第11図は防波堤保護のために設置
する消波装置の配置図、第12図は第11図の消波装置の縦
断面図、第13図は第12図の消波装置の消波効率のグラフ
である。 1……駆動装置、2,2′……係留索、3,3′,4,4′……ス
ラブ、5,5′……リール、C……係留索、H……水深、
矢印H……波の打寄せる方向、L……スラプの深さの
差、K……ばね、L……スラブの巾、P,P1乃至P4……ス
ラブ、Φ……分割波、Φ……入射波、Φ,Φ
Φ′……反射波。
フロントページの続き (72)発明者 エリク、ランデル フランス国06600、アンテイーブ、シユマ ン、ド、フオンメルル、テラス、ダンテイ ーブ、ペ、5 (72)発明者 ピエール、グーベル フランス国06740、グラス、シヤトーヌフ、 シユマン、デユ、リウ−メルレ、ル、マ、 ヌーヌ(番地なし) (56)参考文献 特開 昭53−23132(JP,A) 特公 昭38−8618(JP,B1)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少くとも1枚の水透過性スラブを海の自由
    表面下の海底に自由表面から選択された距離に係留場所
    において係止して該平板と海底との間に所定の高さの水
    壁を形成する工程と、 前記スラブを、前記水壁が前後の動きに対して水平方向
    へ振動し回折波を発生し前記水壁の下流において前記回
    折波を結合する反射波の系を発生させて、低い振幅合力
    を無くすために前記所定高さに維持する工程と、 前記スラブの前記海底からの距離を前記スラブに海岸か
    ら近づく波を抑止するために前記場所の特徴と前記海の
    うねりの特徴に応じて選択的に調整する工程と、 からなる海岸及び沖合設備の構造物を保護するために波
    周期の海のうねりを減衰させる方法。
  2. 【請求項2】前記水壁を、少くとも2枚の重ねられたス
    ラブを異なるそれぞれの深さに沈めて前記スラブを前記
    異なる深さに維持することにより形成する特許請求の範
    囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】第1スラブを前記海底に係止して動的力を
    減らし、前記第1スラブ上に可変に水没可能のスラブを
    重ねて長いうねりを減衰し、前記スラブから水平方向に
    距離を置いて可変に水没可能の2重スラブを係止して短
    いうねりを減衰する特許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. 【請求項4】指定された場所を保護するための消波装置
    において、前記消波装置の係留場所の水深は打ち寄せる
    波の長さに比べて浅く、前記消波装置は薄い水平なスラ
    ブより成り、該スラブは所定の深さに沈められ、前記ス
    ラブは強固な支持部材に固定され、または正の僅かな浮
    力を有し、緊張する係留索で係留され、前記係留または
    固定された前記スラブと海底との間に形成される水の層
    を水壁振動させることを特徴とする消波装置。
  5. 【請求項5】前記水深が打ち寄せる波の波長に比べて大
    きく、水壁振動が異る深さに沈められてその深さに保持
    される重ねられた2枚のスラブの間に形成されることを
    特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の消波装置。
  6. 【請求項6】水壁振動を何箇か直列または並列に共働さ
    せることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の消
    波装置。
  7. 【請求項7】前記消波装置が2箇以上のスラブよりな
    り、該スラブは相互に垂直方向に異る深さに重なるよう
    に沈められ、前記スラブの間の水の容積が水壁振動現象
    によって振動されることを特徴とする特許請求の範囲第
    4項乃至第6項の何れか1項に記載の消波装置。
  8. 【請求項8】前記消波装置が2枚以上のスラブよりな
    り、該スラブが相互に水平方向に離間され、かつ、前記
    スラブと海底との間の水が水壁振動現象によって振動さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第4項乃至第6項
    の何れか1項に記載の消波装置。
  9. 【請求項9】前記消波装置は水平方向が離間するように
    沈められた2箇以上のスラブよりなり、または前記消波
    装置が垂直方向に離間するように沈められた2箇以上の
    スラブよりなり、前記スラブの間の水が水壁振動現象に
    よって振動されることを特徴とする特許請求の範囲第4
    項乃至第6項の何れか1項に記載の消波装置。
  10. 【請求項10】1箇以上のスラブよりなり、該スラブの
    厚さが該スラブの他の部分の寸法に比べて薄く、かつ、
    海底からの高さを調節できるように沈められることを特
    徴とする特許請求の範囲第4項乃至第6項の何れか1項
    に記載の消波装置。
  11. 【請求項11】前記1箇以上のスラブが、その係留場所
    の特性(水深、水の流れの強さ)及び打ち寄せる波の特
    性(周期及び波長)に応じ、最適の深さになるように沈
    めて設置されることを特徴とする特許請求の範囲第10項
    の消波装置。
JP61013607A 1985-01-24 1986-01-24 波を消す方法及びその装置 Expired - Lifetime JPH0718139B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8501165A FR2576337B1 (fr) 1985-01-24 1985-01-24 Attenuateur de houle
FR8501165 1985-01-24

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JPS61216916A JPS61216916A (ja) 1986-09-26
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CN (1) CN1008639B (ja)
BR (1) BR8600281A (ja)
CA (1) CA1266118A (ja)
ES (1) ES8608610A1 (ja)
FR (1) FR2576337B1 (ja)
GB (1) GB2170249B (ja)
GR (1) GR860105B (ja)
HK (1) HK99594A (ja)
IN (1) IN164975B (ja)
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