JP2003147747A

JP2003147747A - 透過型防波堤

Info

Publication number: JP2003147747A
Application number: JP2001352067A
Authority: JP
Inventors: Shinkichi Tanigaki; 信吉谷垣; Masami Matsuura; 正己松浦; Masahiko Ozaki; 雅彦尾崎; Makoto Ota; 真太田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】反射力を軽減による支持構造の簡素化。【解決手段】Ｌ字構造１と、Ｌ字構造１を海底７に支持
する支持構造１１とを具えている。Ｌ字構造１は、海底
７と海面の間でより水平的に配置されるＬ字形成減衰板
２と、Ｌ字形成減衰板２の波下側でＬ字形成減衰板２に
対してより鉛直的に海面より上側まで立ち上がるＬ字形
成消波板３と、Ｌ字形成消波板３で反射する反射波Ｗ２
の振幅を減少させる振幅減少構造とを備えている。入射
波Ｗ１の一部はＬ字形成消波板３で反射する。透過波Ｗ
３の振幅は、反射波Ｗ２の振幅に対応して減少する。振
幅減少構造は、反射波Ｗ２の反射方向の運動量を減少さ
せることにより反射波Ｗ２の振幅を減少させ、反作用力
を減少させるので、支持構造を簡素化することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型防波堤に関
し、透過波及び反射波の振幅を少なくする透過型防波堤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】海岸沿いの防波堤に望まれることは、陸
側に侵入する波の波高を低減する消波・減衰性能であ
る。そのため、ケーソン等で完全に水の往来を遮断する
構造の防波堤が数多く設置されている。このような防波
堤は港内の水の循環を阻害し港内水質汚濁の原因とな
り、養殖等に多大な影響を及ぼす可能性がある。この点
を改善したスリット式のケーソンは、スリットの間を抜
けて港内外の水の循環（良好な海水の交換性能）が可能
になっているが、その量は水質汚濁を解消するのに十分
ではなかった。防波堤とは、技術的には、防波構造又は
防波体を意味する慣用語であり、その”堤”の技術的意
義はその語源的意義に拘束されない。

【０００３】防波減衰性能と海水交換性能の両面で改良
された防波堤は、特開平７−３２４３１９号で知られて
いる。この公知の防波堤は、図８に示されるように、鉛
直消波板１０１と水平消波板１０２との組み合わせ消波
構造を有している。鉛直消波板１０１と水平消波板１０
２とは、それぞれに別な消波性能を有している。鉛直消
波板１０１は、海面側領域の水の水平方向運動を制限
し、透過前の振幅が大きい入射波Ｗ１は背後に伝播する
間に振幅が小さい透過波Ｗ２に振幅変換される。このよ
うな透過波Ｗ２の振幅は、鉛直消波板１０１の深度に相
関している。このような消波効果を持つ鉛直消波板１０
１は、消波効果に対応する反作用力で鉛直消波板１０１
で反射して戻る反射波を生成し、鉛直消波板１０１に向
かう波と鉛直消波板１０１から反射して戻る波とが干渉
して一層に振幅が大きい戻り波Ｗ３を生成する。このよ
うな戻り波Ｗ３は、漁船、近接する他の養殖域の設備に
悪影響を及ぼす副作用を有している。水平消波板１０２
は、その上面側の水の鉛直方向運動を制限し、その上面
側の波を砕けさせ、鉛直消波板１０１の端縁で渦流１０
３の発生を誘発し、その波のエネルギーの一部を失わせ
る減衰効果を有している。鉛直消波板１０１と水平消波
板１０２の深さ方向長さと水平方向長さを組合せ的に調
整することにより、鉛直消波板１０１と水平消波板１０
２との組板防波堤は、長周期波に対しても、消波効果と
減衰効果を発揮し、且つ、干渉波Ｗ３の振幅を小さく抑
える反射波低減効果を発揮することができる。反射波が
鉛直消波板１０１に与える反作用力が大きくなれば、鉛
直消波板１０１と水平消波板１０２を海底に支持する支
持構造の支持力の増大を招き、防波堤構造を大規模化し
て、設備コストが増大する。

【０００４】波の反射による水平・鉛直方向の堤体に作
用する力を軽減することが求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、波の
反射による水平・鉛直方向の堤体に作用する力を軽減す
ることができる透過型防波堤を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。

【０００７】本発明による透過型防波堤は、Ｌ字構造
（１）と、Ｌ字構造（１）を海底（７）に支持する支持
構造（１１）とを具えている。Ｌ字構造（１）は、海底
（７）と海面の間でより水平的に配置されるＬ字形成減
衰板（２）と、Ｌ字形成減衰板（２）の波下側でＬ字形
成減衰板（２）に対してより鉛直的に海面より上側まで
立ち上がるＬ字形成消波板（３）と、Ｌ字形成消波板
（３）で反射する反射波（Ｗ２）の振幅を減少させる振
幅減少構造とを備えている。ここで、Ｌ字構造（１）の
慣用字句の”Ｌ字”は、単に名称の指標化であり、Ｌ字
構造は、Ｌ字形成減衰板（２）とＬ字形成消波板（３）
との既述の定義による幾何学的配置関係を意味する。

【０００８】Ｌ字形成減衰板（２）と海底との間には十
分な高さ方向幅の隙間が存在し、入射波（Ｗ１）はＬ字
形成消波板（３）の波下側に透過することができる。入
射波（Ｗ１）の一部はＬ字形成消波板（３）で反射す
る。透過波（Ｗ３）の振幅は、反射波（Ｗ２）の振幅に
対応して減少する。反射波（Ｗ２）の反射方向の運動量
を減少させることにより反射波（Ｗ２）の振幅を減少さ
せる振幅減少構造は、波動力学的に等価である後述の２
通りの構造が存在する。反射後の反射波の反射方向の運
動量を減衰させることにより、支持構造（１１）作用す
る反作用力が減少する。支持構造（１１）作用する反作
用力の減少は、支持構造（１１）の構造を簡素化するこ
とができる。

【０００９】振幅減少構造は、Ｌ字形成減衰板に開けら
れている穴（８）により実現する。反射波（Ｗ２）は反
射した後に速い流れで穴（８）を通り、渦を形成する。
つまり、入射波のエネルギーは透過成分と反射成分に分
かれ、反射成分の一部が渦エネルギーとして散逸される
ため、反射波のエネルギー、即ち、振幅が減少する。こ
のような振幅の減少は、Ｌ字形成消波板（３）に作用す
る反作用力を減少させる。

【００１０】振幅減少構造は、逆Ｌ字構造（４）を備え
る。逆Ｌ字構造（３）は、海底と海面の間でより水平的
に配置される逆Ｌ字形成減衰板（５）と、逆Ｌ字形成減
衰板（５）の波上側で逆Ｌ字形成減衰板（５）に対して
より鉛直的に海面より上側まで立ち上がる逆Ｌ字形成消
波板（６）とを具えている。Ｌ字構造（１）と逆Ｌ字構
造（４）とは、入射波に交叉する交叉方向に連接してい
る。ここで、交叉方向は、入射波（Ｗ１）の入射方向に
対するＬ字構造（１）と逆Ｌ字構造（４）の連接方向を
意味し直交方向を含むが、通常は卓越する波方向に対し
て直交する方向に連接させることもある。また、波方向
のばらつきが大きい場合には、円弧を形成するように連
接させることもある。Ｌ字形成減衰板（２）と逆Ｌ字形
成減衰板（５）とが一体化されることにより、その強度
が強化される。

【００１１】振幅減少構造は、逆Ｌ字形成減衰板（５）
の波下側で逆Ｌ字形成減衰板（５）に対してより鉛直的
に海面より上側まで立ち上がる他の消波板（３’）を更
に備えることは効果的である。向かい合う２枚の鉛直板
の間に回折して回り込む高次反射波は繰り返して干渉
し、非線形的な減衰によりその振幅が減少し、両板に作
用する互いに反対向きの反作用力は相殺し、支持構造
（１１）が受ける全反作用力は減少する。更に穴（８）
が設けられることがより好ましい。このような穴は、Ｌ
字形成減衰板（２）に開けられている第１穴と、逆Ｌ字
形成減衰板（６）に開けられている第２穴とを更に備え
ることがより効果的である。第１穴と第２穴とが連続し
ていることは、製作工程の簡素化の点で好ましい。

【００１２】堤体の水平板の下に水流発生装置を設ける
ことにより、流れを発生させ泡を送り込む。発電機によ
り得られる電力の利用にとどまらず、水流を陸電で生じ
させそれに泡を導入して港内の水質改善を積極的に図る
ことが可能になる。

【００１３】振幅減少構造は、Ｌ字形成減衰板（２）に
開けられている穴（８）を備え、その穴（８）に発電用
の水車が配置されている。穴（８）を通る鉛直方向透過
回折波は、その穴で生じる渦流により、エネルギーの面
でも減衰する。そのエネルギーを更に減衰させる発電機
用水車の配置は、電気エネルギーの利用とエネルギー減
衰の一石二鳥の効果があり、エネルギー減衰の点でも支
持構造（１１）の簡素化効果がある。そのエネルギーを
養殖場の中等の海水の拡散・流れに変換すれば、一石三
鳥の効果がある。

【００１４】

【発明の実施の形態】図に対応して、本発明による透過
型防波堤の実施の形態は、Ｌ型消波構造が逆Ｌ型消波構
造とともに構造化されている。そのＬ型消波構造１は、
図１に示されるように、水平面上に配置される第１減衰
板２と、第１減衰板２の波下側（当該消波構造に向かっ
てくる波の進行方向側）で第１減衰板２に接合し鉛直面
上に配置される第１消波板３とから構成されている。第
１減衰板は、海底と海面の間により水平的に配置され
る。第１消波板３は、第１減衰板２の波下側で海面より
上方の高さ位置までより鉛直的に立ち上がっている。

【００１５】その逆Ｌ型消波構造４は、水平面上に配置
される第２減衰板５と、第２減衰板５の波上側（当該消
波構造に向かってくる波の進行方向に逆方向である側）
で第２減衰板５に接合し鉛直面上に配置される第２消波
板６とから構成されている。第１減衰板２と第２減衰板
５とは、同一水平面上に配置されることが好ましく、従
って、第１減衰板２と第２減衰板５とは１枚板で形成さ
れている。１枚板で形成される第１減衰板２と第２減衰
板５とは、強度構造の点でも優れている。

【００１６】第１消波板３は、波の進行方向に平行であ
る鉛直面の一方側に位置し、第２消波板６は、その鉛直
面の他方側に位置している。Ｌ型消波構造１と逆Ｌ型消
波構造４とから構成される１対の組消波構造は、波の進
行方向に直交する方向に直列に又は環状に配置され、大
域的に防波堤を構成する。

【００１７】第１減衰板２と第２減衰板５とは、複数脚
１１を介して海底（又は湖底）７に支持される。第１消
波板３と第２減衰板５は、それぞれに斜めに向くことが
できる。第２消波板６と第２減衰板５は、それぞれに斜
めに向くことができる。Ｌ型消波構造１の第１減衰板２
には、波の進行方向に直交する直交方向に延びる長穴８
が開けられている。長穴８は、第１消波板３に近い位置
に配置されている。

【００１８】図２は、Ｌ型消波構造１の消波・減衰効果
を示している。入射波Ｗ１が第１消波板３に突き当たれ
ば、第１消波板３から反射波Ｗ２が生起する。第１消波
板３が海底面９まで届いていて、且つ、波の振幅がより
大きい場合は、入射波Ｗ１の振幅と反射波Ｗ２の振幅は
同じであることがある。第１消波板３と海底面９との間
でに適正な高さ幅の隙間があり、且つ、第１減衰板２と
海底面９との間に適正な高さ幅の隙間があるので、反射
波Ｗ２の振幅は入射波Ｗ１の振幅より小さい。そのよう
な隙間があるから、入射波Ｗ１と反射波Ｗ２の一部は、
回折して、第１減衰板２と第１消波板３とを越えて第１
消波板３より波下側に回り込み、その波下側で透過波Ｗ
３が生じる。透過波Ｗ３の振幅は、入射波Ｗ１の振幅よ
り小さい。３つの波の波長が同じであれば、入射波、反
射波、透過波の波エネルギーをＥ１，Ｅ２，Ｅ３で表し
て、エネルギー保存則により、Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３と表される。図は、エネルギーＥ１，Ｅ２，Ｅ３に対応
させて波の振幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を示している。

【００１９】図３は、逆Ｌ型消波構造４の消波・減衰効
果を示している。逆Ｌ型消波構造４の消波・減衰効果
は、Ｌ型消波構造１の消波・減衰効果に同じである。Ｌ
型消波構造１と逆Ｌ型消波構造４とは隣り合っていて、
第１消波板３で反射する反射波Ｗ２は、回折により第２
消波板６で再び反射する。第２消波板６で再反射する第
２次反射波は回折して、次の反射波Ｗ２と干渉する。こ
のような干渉により生じる合成波は、非線形的に減衰す
る。第２消波板６を透過する透過波Ｗ３’は、回折によ
り第１消波板３で再び反射する。第１消波板３で再反射
する第２次反射波は回折して、次の透過波Ｗ３’と干渉
する。このような干渉により生じる合成波は、非線形的
に減衰する。

【００２０】このように、第１消波板３と第２消波板６
は、フィルタを形成している。第２減衰板５より下方に
ある海底側領域の海水の流通は、当該防波堤の両側で自
由であり、当該防波堤は当該水域の浄化能力を失わせる
ことはない。

【００２１】第１消波板３と第１減衰板２の交叉領域に
は、図４に示されるように、長穴８が開けられている。
第１消波板３で反射する反射波Ｗ２の鉛直方向成分を持
つ運動水は、長穴８を通って第１減衰板２より下方に回
折により回り込む。このような回り込みにより、反射波
Ｗ２の反射方向成分の運動エネルギーは減少する。この
ような運動エネルギーの減少は、反射波Ｗ２と第１消波
板３との間の反作用エネルギー減少に対応し、第１消波
板３が反射波Ｗ２から受ける反作用力に基づく運動エネ
ルギーが小さくなる。脚１１の変位量は、より小さくて
すむ。

【００２２】長穴８を通る水流によって発生する渦に作
用する力の散逸エネルギーがＥ４で表されれば、Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４このようにＷ２はより小さくなり、次の周期の波Ｗ１と
Ｗ２の合成は、更に小さくなって反作用力も小さくな
り、又は、透過波Ｗ３が更に小さくなる。長穴８の存在
は、波の運動量の鉛直方向成分をも減少させ、第１減衰
板２に作用する下向きの鉛直方向作用力を減少させるか
ら、複数脚１１の支持力を更に小さく設計することがで
きる。

【００２３】図５は、本発明による透過型防波堤の実施
の他の形態を示している。実施の本形態では、実施の既
述の形態の第１消波板３と長穴８とが逆Ｌ型消波構造４
に向かう方向に延長されている。延長部分３’は、波の
進行方向に第２消波板６に対して対向している。反射波
どうしの打ち消しの効果がより大きい。

【００２４】図６は、本発明による透過型防波堤の実施
の更に他の形態を示している。実施の本形態は、実施の
図５の形態の第２消波板６が省略されている。実施の本
形態は、波の進行方向に直交する方向に長いＬ型消波構
造のみで構成されていて、長穴８は長く形成されてい
る。水平波力と鉛直波力がともに小さくなっていて、脚
１１の支持力はより弱く設計され得る。

【００２５】図７は、本発明による透過型防波堤の実施
の更に他の形態を示している。実施の本形態は、長穴８
に発電用回転羽根１２が配置されている。長穴８を通過
する水流量は、羽根１２の抵抗により減少するが、発電
用回転羽根１２により発電された電力で、養殖海域の中
に配置されるジェットストリーマを駆動して、その養殖
海域の浄化を促進することができる。

【００２６】図１に示される複合消波構造は、その複数
が環状に又は直線状に連結・連接され、沿岸の防波堤、
養殖場を囲む防波堤を形成し、特に、養殖場の防波堤を
好適に形成する。Ｌ字構造と逆字構造は１つずつで交互
に配列され、又は、それらが多様に組み合わされて配列
される。

【００２７】

【発明の効果】本発明による透過型防波堤は、透過波の
振幅が減少する際の反射波の振幅がより減少して反作用
力が減少するので、支持構造を簡素化することができ、
更に、反射波と入力波の合成波の振幅を軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による透過型防波堤の実施の形
態を示す斜軸投影図である。

【図２】図２は、波の合成を示す断面図である。

【図３】図３は、波の他の合成を示す断面図である。

【図４】図４は、波の更に他の合成を示す断面図であ
る。

【図５】図５は、本発明による透過型防波堤の実施の他
の形態を示す斜軸投影図である。

【図６】図６は、本発明による透過型防波堤の実施の更
に他の形態を示す斜軸投影図である。

【図７】図７は、本発明による透過型防波堤の実施の更
に他の形態を示す斜軸投影図である。

【図８】図８は、公知の透過型防波堤を示す斜軸投影図
である。

【符号の説明】

１…Ｌ字構造２…Ｌ字形成減衰板３…Ｌ字形成消波板３’…他の消波板４…逆Ｌ字構造５…逆Ｌ字形成減衰板６…逆Ｌ字形成消波板８…穴１１…支持構造Ｗ１…入射波Ｗ２…反射波Ｗ３…透過波

フロントページの続き (72)発明者尾崎雅彦長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者太田真長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内Ｆターム(参考） 2D018 BA22 BA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｌ字構造と、前記Ｌ字構造を海底に支持する支持構造とを具え、前記Ｌ字構造は、海底と海面の間でより水平的に配置されるＬ字形成減衰
板と、前記Ｌ字形成減衰板の波下側で前記Ｌ字形成減衰板に対
してより鉛直的に海面より上側まで立ち上がるＬ字形成
消波板と、前記Ｌ字形成消波板で反射する反射後の反射波の反射方
向の運動量を減少させることにより前記反射波の振幅を
減少させる振幅減少構造とを備える透過型防波堤。
【請求項２】前記振幅減少構造は、前記Ｌ字形成減衰板
に開けられている穴を備える請求項１の透過型防波堤。
【請求項３】前記振幅減少構造は、逆Ｌ字構造を備え、前記逆Ｌ字構造は、海底と海面の間でより水平的に配置される逆Ｌ字形成減
衰板と、前記逆Ｌ字形成減衰板の波上側で前記逆Ｌ字形成減衰板
に対してより鉛直的に海面より上側まで立ち上がる逆Ｌ
字形成消波板とを具え、前記Ｌ字構造と前記逆Ｌ字構造とは、入射波に交叉する
交叉方向に連接している請求項１の透過型防波堤。
【請求項４】前記振幅減少構造は、前記Ｌ字形成減衰板
に開けられている穴を更に備える請求項３の透過型防波
堤。
【請求項５】前記Ｌ字形成減衰板と前記逆Ｌ字形成減衰
板とは一体化されている請求項３又は４の透過型防波
堤。
【請求項６】前記振幅減少構造は、前記逆Ｌ字形成減衰板の波下側で前記逆Ｌ字形成減衰板
に対してより鉛直的に海面より上側まで立ち上がる他の
消波板を更に備える請求項３の透過型防波堤。
【請求項７】前記振幅減少構造は、前記Ｌ字形成減衰板に開けられている第１穴と、前記逆Ｌ字形成減衰板に開けられている第２穴とを更に
備える請求項６の透過型防波堤。
【請求項８】前記第１穴と前記第２穴とは連続している
請求項７の透過型防波堤。
【請求項９】前記振幅減少構造は、前記Ｌ字形成減衰板
に開けられている穴を備え、前記穴に発電用の水車が配置されている請求項１の透過
型防波堤。
【請求項１０】前記水車は、前記Ｌ字形成消波板より波
下側で水流を形成する請求項９の透過型防波堤。
【請求項１１】前記Ｌ字形成消波板と海底との間で水流
が積極的に形成される請求項１〜１０から選択される１
請求項の透過型防波堤。