JPS60129309A - 消波装置 - 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、波のエネルギーを水中に設置された空気袋群
の変形運動により減衰させ消波する装置に関するもので
ある。

従来性な、われている海の波の消波装装置としては、防
波堤や潜堤、或１１護岸などの構造物を構築したり、ま
た、まれには空気防波堤を用いたりしている。これらは
波のエネルギーを反射または消滅して静穏な泊地を得る
こと或は波の破壊作用を防止する目的で造られるもので
、半永久的な構造物、とじて極めて、多額の建設費を要
するものであり、また建設後は容易に移動または撤去す
ることは出来ない装置である。

本憚明はこれを極、めて簡単な原理と構造により従来の
方法における諸欠点を排除して空隼袋を海中ま、たは海
底に設置してそれらを適当な管で連結するだけで波の進
行を遮断する機能をもつ消波装置を提供するものであり
、従来の消波装置とは全く異なる原理を利用して海面上
にその装置の姿を現すことな（極めて低廉な費用を以て
容易に建設することの出来る特異な消波装置である。

ここで本発明の原理について説明すると、第１図は、波
の進行方向に波の山と谷が並んでいる様子を側面図によ
って示したものであり、波は水面ＯＸにおいてＯＸの方
向に進んでいるとする。このとき、水深をｈとし、水底
面をσにで示し水底面上に波の波長りの約１／２即ち約
Ｌ／２だけ離れた２点Ａ、Ｈに、適当な大きさの柔軟で
可撓性があり、通気性９通水性のない布または膜などで
外部の水と隔離された領域（以下これを流体室と称する
）を設置し、その中に作業流体として適当な量の空気ま
たはガスなどの気体或は水または油などの液体を満して
おき、波がないときは第１図点線で表した１および２の
如く、流体室はある程度縮んだ状態にあり、この場合双
方の流体室１．２はほば同じ大きさであるとする。この
ときは双方の流体室内の作業流体の圧力は同じであって
、水深りにおける静水圧ρｉｈ　＜ただしρは外部の水
の密度。

ｇは重力の加速度である）に等しい。そして作方向に波
が進行してきて点Ａの位置に波の山がきたときには、そ
れよりＬ／２だけ右方の点Ｂには波の谷があることにな
る。この場合は点Ａにおける左方流体室１の外部周囲の
水の圧力５は波がないときの圧力よりｊｐだけ太き（ｐ
ｍ＝ｐｇｈ＋Δｐと表される。これに対して点Ｂにおけ
る右方流体室２の外部周囲の水の圧力ｐ、は波がないと
きの圧力よりｊｐだけ小さくｐ２＝ｐｌｉｈ−ｊｐと表
される。そこで左右の流体室を通気管５，５で連結し、
双方の流体室内の作業流体の流通を許すことにすると、
管５内には、その両端での圧力差２・ｊｐによって作業
流体の流れが起り、左方の流体室１は収縮して３の形と
なり、右方の流体室２は同じ量だけ膨張して４の形とな
る。こうして左方の流体室の１と３の形の差または右方
の流体室の２と４の形の差に等しい容量の作業流体が管
５を通って左かり右に図示矢印のように流動することに
なる。

′第２図は第１図よりも半周期即ち波の周期の半分の時
間だけが経過した□ときの状態を示すもので、点Ａの所
は波の谷となり点Ｂには波の山が位置することになる。

そして左方の流体室１の外部周囲の水の圧力は波がない
ときよりも低くなっゼおり、反対に右方の流体室２の外
部周囲の水の圧力は波がないときよりも高くなっている
ので、第１図と反対の形で右方の流体室２は収縮１−１
左方の流体室１は膨張し、管５内では右から左へ図示矢
印の如く作業流体の流れが起ることとな□る。

以上の知友、波の波長の約１／２の間隔にて水中に設け
た１対の流体室の□中の作業溝体は、波の通過にともた
って１周期毎に往復流動をくり返すことになる。換言す
れば波のもっているエネルギー即ち水の運動エネルギー
と位置エネルギーが、可撓性を有する布や膜などによっ
て外部つ水と隔離された流体室をエネルギー交換器とし
て作業流体の流れのエネルギーに変換されたことになる
。

しかしこのままでは、波のエネルギーの形態が変っただ
けで波がもっているエネルギーとエネルギー交換器内の
作業流体のもって（・るエネルギーとの総和には変りが
ないので、波は減衰することはなく、従って消波効果は
存在しな（・。

そこで通気管５の中に流れに対する抵抗室６を設け、こ
の中でエネルギー損失を発生させることにすると波のも
っているエネルギーがエネルギー交換器を通して消滅す
ることになり、波の減衰即ち消波の現象が起ることとな
る。

以上説明した如〈従来の消波装置が波にともなう水の運
動を、直接うず運動或は乱流運動に変えることによって
エネルギー消滅をおこな（＼波を減衰させる装置である
のに対して写発明の特徴は適当な作業流体をもつエネル
ギー交換器を波運動を行う水中に設けて、波運動によっ
て誘起される作業流体の流れのエネルギーに変換し、こ
のエネルギーを例えば抵抗室により消滅させるという間
接的方法をとることにより極めて低摩にしてまた建設、
移動、撤去などを容易に行いうる簡便にして更に消波効
果の優れた消波装置を提供するものである。

即ち本発明は、水面下に設置され、波高による圧力の変
化により容積を変化する空気袋複数個を単列または複数
列の装動ななすように潜函に取付けて空気袋群としこの
空気袋群の装動が波の進行方向に直角にしてかつ、空気
袋群を一定の間隔例えば波の半波長乃至半波長の整数倍
に位置する間隔でもって適当なる深度のところに複数列
配置し、各隣接する空気袋群を夫々通気管によって連結
することにより夫々隣接する空気袋群が通気管を通じて
流通する如く構成することにより進行波の波高による圧
力変化により銹起される空気袋群相互の容積変化による
空気袋群相互の空気の移動により波のエネルギーを吸収
して進行波を減衰させることを特徴とした空気袋を用い
た消波装置である。

次に本発明を実施例の図面に基づいて詳述する。先ず第
６図は静止した水中において、空気袋１１を中空管１２
に取付けた状態を示すもので、第６図（５）はその側断
面図、第６図０はその平面図である。空気袋１１は柔軟
で可撓性のある弾性物質で例えば通気性９通水性のない
布、ゴム、または合成樹脂材で膜体状に造られており、
これは中空管１２に設けられた取付口１３において空気
袋１１の空気出入口が緊縛固定され気密に保たれる。中
空管１２は係留装置などの手段により水面１４下の一定
の深さを保つように係留固定される。ここで空気袋１１
の中にその全容積の６乃至７側根度に当る適量の空気を
封入すると空気袋１１内の空気は外部の水よりはるかに
軽いために浮上しようとし空気袋１１膜の張力と平衡し
【静止し、第３図（２）の如く上方が膨れ、下方がくび
れだ形となる。そ、して第３図（ト）の如く、空気袋１
１の中心を通る鉛直軸に関して対称形で、平面図におい
ては円形となる。これが水中における静止した空気袋１
１の姿態である。

第４図囚、■は第１の実施例であり前記の空気袋１１を
４個１列に潜函２３．２４に取付けた形の空気袋群２１
，２２．であり２個を１対として通気管２５をもって連
結した状態をあられした図面であり、第４図（２）矢印
Ｗの如く左より右方向に向う進行波′２６がありその波
長りが空気袋群２１．２２の間隔Ｂの２倍程度の場合に
は第４図面の如くに波の山が丁度空気袋群２１の上にあ
るとき、波の谷は空気袋群２２の上にくることになる。

ここで波の山の下・においては水圧は静水圧より大きく
、空気袋群２１の空気袋１１は１１′の如（収縮しよう
とし、これに対して波の谷の下では水圧は静水圧より小
さいから空気袋群２２の空気袋１１は１１′の如（膨強
しようとする傾向にある。このとき双方の空気袋群２１
．２２は通気管２５により連通しているので管内には矢
印Ｕの向きの空気流が発生する。

ここで、この消波装置は次の２つの現象によって消波す
ることができる。その第１の現象は通気管２５に発生し
た空気の流れの向きが進行波２６の進行に伴って変化す
ることや、中空管２３．２４や通気管２５の断面積、ま
たは空気流の流れの方向の変化に起因する渦流や乱流効
果によってそのエネルギーの大部分が消失することであ
り、第２の現象は空気袋の変形運動によって生じたラジ
エーションー波（Ｒａｄｉａｔｉｏｎｗａｖｅ　）　が
進行波と相殺することである。ここでラジエーションー
波とは空気袋の変形運動のみに起因して発生する波のこ
とであり、これは対称な形で空気袋を中心として円状に
拡散伝播する波のことである。

第４図においては１対の空気袋群２１．２２が夫々４個
の空気袋１１から成る場合を示しているが、これらの空
気袋１１はすべて水面１４からほぼ同じ深さにあること
が必要であり、個個の空気袋１１゛の深さが大きく異る
と、空気は浅い方の空気袋にのみ集中して、波の進行に
よる空気袋の変形が生じなくなり空気流は発生しなくな
る、それがために空気袋構造が機能するためには次の２
条件が満足される必要がある。

即ち（１）空気−膜は軟く柔軟であって、その外部より
の圧力に対する変形にたいして抵抗がなく、かつ気密性
、耐久性があることである。ただし、ゴムの如き伸縮性
はなくてもよい。（：υ消波に関与する空気袋群の一対
に属する空気袋はすべてほぼ同じ深さに保持されること
。である。

また空気袋間を連結する潜函２５．２４．及び空気袋群
間を連結する通気管２５の数や断面積は空気袋の数１個
々の空気袋の空気容量、それらの配置などによって適当
に選ぶ必要があるが、一般にすべての空気袋の空気容量
の総和と、すべての潜函１通気管などの通気部の空気容
量の総和が同程度であるのが適当である。

第５図（２）、（ト）は第２の実施例であり、第１の実
施例における消波効果を更に高めるために進行波の進行
方向の空気袋の個数を増加している。

ことで実際の海域においては、波長の異なる波が打寄せ
るために空気袋群の中心間隔を第１の実施例（第４図）
の如く固定してしまうと限られた範囲の波長に対する消
波効果は良好であるが、その範囲外の波長を持つ進行波
に対する消波効果は良好とは云えない。ここで第５図面
。

■に示すように、３組以上の空気袋群を進行波の波長に
対し【適当な間隔を選ぶことにより第４図の場合に較べ
広い範囲の波長に対する消波効果が得られるものである
。

即ち第５図（２）、（ト）において第１の空気袋群５１
と第２の空気袋群３２の中心間隔を進入波の波長り、の
１／２とする。同様に第２の空気袋群３２と第３の空気
袋群６６の中心間隔を別の進入波の波長り、の１／２と
し、第１の空気袋群６１と第６の空気袋群６３の中心間
隔を第３の進入波の波長り、の１／２になるように設置
する。６４゜５５．５６は夫々の空気袋群の潜函であり
３７゜６８は通気管である。ここで波長り、程度の進入
波に対しては第１の空気袋群３１と第２の空気袋群３２
が有効に機能し、同様に波長Ｌ！程度の場合においては
第２の空気袋群３２と第３の空気袋群３３が、また波長
Ｌ３程度の場合においては第１の空気袋群３１と第３の
空気袋群３３が有効に機能し、夫々の波長り、、　Ｌ、
、　Ｌ３を含めた広範囲の進入波に対する消波効果が得
られ、実海域において充分に対応し得るものである。

なお以上の説明においては空気袋群に空気を充填した場
合についておこなったが、空気に代り水よりも比重が小
さくかつ通気管中を容易に通過するような粘性抵抗の小
さい適当な気体、例えば窒素、炭酸ガス、ヘリウム等を
用いても空気の場合と同等の効果が期待できる。

本発明は以上の如き構成９作用をなすものであり、従っ
て従来の消波装置としての防波堤や潜堤或は謹岸などの
構築物に較べて構１が簡単であり従っ【その製作、設置
の費用は低摩であり、また設置、移動、撤去が簡単に出
来ること、またその使用が水面下においてなされるため
に波などによる破壊作用を直接受けることがなく、安全
に稼動されるものである。更にはその消波効果において
は空気袋群を通過する波の波高を入射波高６０％以下に
することは極めて容易なものでありまた反射率も捨石防
波堤よりも低く出来るもので卓越した消波効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の詳細な説明図、第３図囚、■
は本発明の実施例の空気袋の姿態図、第４図（２）、■
は本発明の第１の実施例の構成および作用の説明図。 第５図（２）、（ト）は本発明の椰２の実施例の構成お
よび作用の説明図である。 １１・・・空気袋　２１．２２，３１，５２゜３３・・
・空気袋群　２３．２４，３４，３５゜６６・・・潜函
　２５．５７．３８・・・通気管出願人　井　島　武　
士 出願人　沖　政　和 代理人　弁理士　高　雄次廊　“・ τ：・　。 第１図 第２図 第３図（Ａ） Ｌ 第３８２１（Ｂ） 手続補正書（自発） 昭和５９年　２月２０日 特許庁長官　若杉和夫　殿　（へ １、事件の表示 昭和５８年　特許　願第２３７２８７号２、発明の名称
　消波装置 ３８　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　福岡市西区今宿背木９７９番地氏　名（名称）
　′井　島　武　士　（他１名）４、代理人〒１０３ ５、　補正命令の日付　自　発 ６　補正により増加する発明の数 ７、＃ｌ１ｆｆｉ°”　”１１１ｍ＊ｏ％＊＠＊ｏｍ８
ｏ４ｍ、ｉａｏ＊ｍな説明の欄及び図面の簡単な説明の
欄 ８、補正の内容 す犬　（ｎｈ　次葉以降に記載 ８、　補正の内容 （１ン　明細書の特許請求の範囲を別紙の通シ訂正する
。 り２）　本願明細書中、下記の個所を各々次の通シ訂正
する。 ７　８　潜函　空気室 ９　３　潜函　空気室 １１　９　潜函　空気室 １１　１４　潜函　空気室 １２　１６　潜函　空気室 １４　１４　潜函　空気室 （別　紙） 特許請求の範囲 （１）水面下に設置され、波高による圧力変化によシ容
積を変化する空気袋複数個を単列または複数列の製列を
なすように空気室に取付けて空気袋群とし、該空気袋群
の製列が波の進行方向に直角にしてかつ空気袋群を一定
間隔をもって複数列配置し、各隣接すする空気袋群の呈
皇呈を夫々通気管によって連結し前記隣接する空気袋群
が通気管を通じて流通する如く構成し、進行波の波高に
よる圧力変化によ１す る空気の移動によシ波のエネルギーを吸収して進行波を
減衰させることを特徴とする消波装置。 ′（２、特許請求の範囲第１項に記載の消波装置におい
て空気袋群を波の半波長乃至その整数倍の間隔毎に複数
、列配置せられた消波装置。 （３）特許請求の範囲第１項に記載の消波装置において
３組以上の空気袋群の設置間隔を夫々異にして配置せら
れた消波装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　水面下に設置され、波高による圧力変化により
   容積を変化する空気袋複数個を単列また′□゛は複数列
   の・貸料をなすように潜函に取付けて□空気袋群とし、
   該空気袋群の貸料が波の進行方向に直角にしてかつ空気
   袋群を・一定間隔をもって複数列配置し、各隣接する空
   気袋群の潜函を夫々通気管によって連結し前記隣接す゛
   　・る空気□袋群が通気管を通じて流通する如く構成し
   、進行波の波高による圧力変化によって誘□起される空
   気袋群相互の容積変化による空−気の移動により波のエ
   ネルギーを吸収して進行波を減衰させることを特徴とす
   る消波装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の消波、装・、置に
   ・おいて空気袋群を波の半波長乃至その整数倍の間隔毎
   に複数列配置せられた消波装置。 （３）　特許請求の範囲第１項に記載の消波装置におい
   て３組以上の空気袋群の設置間隔を夫々異にして配置せ
   られた消波装置。