JPS5961606A - 流れ造成式浮消波堤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、消波効果が高く、係留装置が他の一般の方式
に比べて格段に簡単で、かつ、波のエネルギのかなりの
部分を流れに変換し一定方向の流れを造成する機能を有
する浮消波堤に関するものである。

浮消波堤は国内、国外に多数の型式が発表されているが
、その消波機構もいろいろあってそれらを幾つか組み合
わせて消波機能を発揮させようとしているものが多い。

しかし、波のエネルギを利用して流れの発生を図ったも
のは全くない。

既存の形式の大部分は、波を反射させることによって透
過波を減少させる（すなわち、消波する）ものであるが
、浮体が波と一緒に運動しては反射が起こらず、したが
って、消波することもないから何らかの手段を必要とす
る。

係留索を緊締するのは一法であるが荒天時に過大な力が
掛かり危険である。巨大な質量を持友せるのもまた一つ
の手段には違いないが経済的に成り立たない。

そこで多くのものが何らかの形で、いわゆる位相差反射
を利用し波の変動力の緩和を図り、また、運動の減を試
みているが、位相を利用する限り不規則波の実海域では
規則波の水槽実験のような消波は得られ難い１゜ 砕波、造渦、まさつ抵抗などによって波エネルギ消散を
図る方式のものも少なくない。しかし、はとんどのもの
が反射依存度が大きく、浮力を担当する部分の受ける流
体力によって運動を強いられる。

浮体の運動自体はまた波を発生する。この波を入射波の
振幅、位相と適合させ旨く波を消すことも不可能ではな
く、この方法を採用している型式もあるが不規則波の実
海域で能力を発揮するのが難しい、そ扛ばかシでなく、
運動を前提とすることは、係留系へのむりが必至であり
、また、ユニットの長さを大きくできないためユニット
の間隙、係留系の錯綜、ユニット相互の衝突など厄介な
問題が次々と派生する、。

以上は既存型式全簡単に批判したものであるが、要は、
運動を効果的に軽減できているものはなくいずれも係留
系に不安を残している。

浮消波堤を海域制御技術、すなわち、海域利用の拡大や
環境の保全改善の促進のための技術として評価するとき
、消波機能ばかりでなく、流れのない海域にも波さえあ
れば流ルを造成することができれば、その価値は倍加す
る１、また、前項で述べたように、既存の方式はすべて
運動を許容し、ある程度抑制を試みるものは係留系に過
大な負担を与え、いずれにしても係留に不安を残してい
る。そこで、積極的に運動を軽減した形式を探究してみ
た。

以上の二つを基本目標とし、他のあらゆる関連を考慮し
つつ実用性の高い方式を開発するのが本発明の目的でち
る。　、 本発明は上記目的を達成するため、構造物の一部又は大
部分を海水が通過しつる開口又は間隙を有する面をもっ
て構成し、それら開口又は間隙の周辺の形状、又は特別
な付着物によって、海水の通過量を一方向に大きく、逆
方向に小さくするようにして、全体として、波による海
水の往復運動から一定方向の流れを造成しなから消波の
役割を果たすような流れ造成式の浮消波堤を提供せんと
するものである。

以下図面について本発明実施の１例を説明する４、 第１図は代表的な断面を示し、第２図は正面図で、長手
方向のごく一部を示したものである。

図中１と３は水密構造のパイプとし、３の全部又は一部
は注排水が可能な構造とし、稼動時にはほぼ全部を注水
状態として乾舷（７）及び喫水（８）を所定に保つ。垂
直面は２及び４に示す半円柱が波の方に丸味を向けてい
る。２及び４の半円柱の中に１つだけ６は完全なパイプ
となっているが、これは、３の全排水のとき６の位置が
水線となり６によって水線面積を有せしめ安定を保つた
めのものである。５は、断面の形を保つための枠構造で
、適当に対角を結ぶ斜材も有効である３、この枠構造は
水密、非水密は適宜である。

次に、この浮消波堤の波に対する機能を説明する。第３
図は流れの造成機能を最も端的に示したもので９はごく
簡単なフラップ弁である。

第４図は波による水粒子の運動１０を示すもので水深が
波長の１／２よりも深い場合は波は深海波と呼ばｎ１水
粒子の運動は円であるが、水深が浅くなると、次第に、
水平に長い楕円を描くようになる。

円運動の振幅は、深海波の場合、ｅＫＺに比例して水深
が深くなる１て従って漸減する。なお、Ｋは波数で２π
／Ｌ、Ｌは波長、Ｚは垂直軸方向の距離で上方をプラス
にとっている。

さて、第３図の構造物に波が当たると、水粒子の運動が
図の上で右方向（Ｘのプラスの方向）に動くときは弁＋
ｒｉ開き、左方向に動こうとするときは弁は閉じること
になり、と扛を繰り返すことによって、水は右へ流ｎる
ことになる。。

第３図の構造そのものは一つの極端な例を示したもので
あるが、第１図の構造によっても、かなりの程度、流れ
の発生を期待することができる。

第１図の構造に左から波が当たると、水粒子は半円柱２
の間の隙間を勢よくすり抜け、内部の空間は激しいうす
で満たされる。水位は上昇し右側の半円柱４ないしバイ
ブロ０間から右方へ水は排出される。

４１図の左の壁２ないし６に波の谷が来ると内部空間の
水は２ないし６間から抜は出ようとするが、この左向き
の流れは上記の右向きに比べ円滑ではなく流量は小さい
。そのうちまた次の波の山が来て流入が始まる。このよ
うにして、右方向への流れができる。波エネルギの多く
の部分は造渦、砕波によって消散する。

第１図のような断面を有する構造物は、波の変動力の水
平分力が最も大きいとき、水が比較的容易に半円柱の間
を通過し、かつ、一部、表面近くでは砕波となるので受
ける外力はかなり軽減さｎる。

全体の外形が大きいため構造物の運動に対する付加質量
が大きいと七、全体の長さが十分長く実海面の不規則波
中では構造物全体が一つの波に乗ることはなく平均化が
行われることとによって、本構造物の運動変位は極めて
小さい。

したがって、係留はむりなく安全を確保することができ
る。

長さが長いことは、波の最悪条件、すなわち、波長の長
い波が構造物に斜め、ないし、直角方向から入射して来
るとき大きな曲げモーメント、捩りモーメントを受ける
点で一般には敬遠さｎている。

本構造方式は、乾舷を小さくシ、水線付近の構造物の配
置が少ない（パージ型など（Ｃ比べて見れば差は歴然）
ことから、曲げモーメント。

捩りモーメントは過大にならない。

その上、全体の深さく高さ一乾舷７＋喫水８）が比較的
大きく、上面と底面に縦通のパイプ１゜３が多数配置さ
れることによって強度的にも非常に楽に設計できる。

このように外形の大きい構造物は建造、曳航。

及び据付などの工法が一つの大きな課題となるが第１図
の６に示したようにあらかじめ曳航時の喫水線を予定し
、その位置での安定計算を十分しておけば曳航は容易で
ある。

（９） 据付時には、底面のパイプ３に必袈量だけ注水し所定の
状態にまで沈める。この過渡状態は不安定になりやすい
が、平行に沈ませることはむしろ危険を伴うので左又は
右に一旦傾ける必要がある。これらは十分計算で確かめ
ることのできる問題である。

今まで、構造物を二次元的に考えてきたが、三次元の問
題、すなわち、海面に対する配置の問題として考えると
き、流れをどの位置に強く排出させるかというような選
択も可能である。。

すなわち、波に対して後側の面を一部平板にしたり、半
円柱の間隙の疎密を変えたりすることによって流ｎの口
を集中させることができる。

なお、第１図に示した２又は４０半円柱は第５図の２／
、　４／に示すようにいろいろ変形が可能である。

この構造で机上で予測が困難なことは生物付着による間
隙の閉塞と重量増加であるが、前者は第１図６を利用し
て随時全体を浮揚させて生物を除去すること、重量につ
いては注水量の加（１０） 減で対処することもできる。なお、６の位ｔｆｉｄｆ分
自由度がある。

以上本発明実、確の１例について説明したが、本発明に
よると乾舷を小さく、浮力は主として縦通のパイプで強
度材（消波体）を兼ねしめれば、波から受ける曲げなど
の応力も小さくできるためｌユニットの長さは十分長く
（例えば２００〜３００　ｍ　）できるため、波力を平
均化でき運動が小さくなる。

また構造方式の点からも、外形が大きいため構造材料の
実質が小さくても大きな付加質量を伴い、この点からも
運動は軽減する。したがって係留が楽で安全性確保が容
易である。

上記のように本発明は安全性、経済性が高く、かつ、流
れのない海域にも流れを造成する機能を有するから実用
性のきわめて高い浮消波堤となるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明実施の１例を示すもので、第１図、第２図
は装置の説明用の断面図及び一部正百図、第３図は作動
の説明図、第４図は水粒子の運動説明図、第５図は要部
の変形２例を示す断面図である。 図中の符号はそれぞれ下記部材を示す。 １：パイプ　　　　　２：半円柱 ３：パイプ　　　　　４：半円柱 ５：枠構造　　　　　６：パイプ ７：乾舷　　　　　　８：喫水 ９：フラップ弁　　　１０：水粒子の運動特許出願人　
　海洋科学技術センター

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　構造物の一部又は大部分を、河水が通過しうる開
   口又は間隙を有する面を以て構成し、それら開口又は間
   隙の周辺の形状、又は特別な付着物によって、海水の通
   過酸を一方方向に大きく、逆方向に小さくするようにし
   て、全体として、波による海水の往復運動から一定方向
   の流れを造成しなから消波の役割を果たすようにしたこ
   とを！特徴とする浮消波堤。 ２、断面形状が矩形又は台形をなし、構造体ないし消波
   体の大部分を四辺に集中した中空状の浮消波堤で、垂直
   又はそれに近い面には少なくとも一部に透過に方向性を
   有する構造をもたせることによって消波機能とともに流
   れのない海域においても波エネルギを利用して流れを造
   成しうるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の流れ造成式３、　断面形状が矩形又は台形
   をなし上面を形成する構造物は水蜜構造のパイプとし、
   底面を形成する構造物は一部注排水可能な水密構造のパ
   イプとし、波に対し前面および後面を形成する構造物は
   半円柱形のごとき波からの流れ金谷易とし逆方向の流れ
   を抑制する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の流れ造成式浮消波堤。 ４、第３項における波に対し前面および後面を形成する
   構造物のうち、底面１・て近い同一高さの部分に完全水
   密のパイプを各１本づつ設け、底面のパイプの全排水時
   に水線を確保するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の流れ造成式浮消波堤。