【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ほとんど手付かずの状態にある遠洋を活用して水産資源の増産を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代社会は、その社会構造に由来する大きな問題を抱えている。その一つとして、産業革命以降の人口の爆発的増加により近い将来訪れるであろう世界的な食料不足がある。この問題を解消するべく、本発明者らはその解決の可能性を遠洋に求めた。ここでいう遠洋とは、陸地の周縁にある大陸棚の外側に位置し、その水深は大陸棚よりも深く、典型的には水深２００ｍ以上の海域を指す。
【０００３】
いうまでもなく、地球はその表面積の約２／３を海で占められているが、海の約９０％にあたる遠洋の利用はまったくといってよいほどなされていない。一例を挙げると、遠洋における水産資源の生産量は海全体から得られる生産量の約０．８％にしかすぎないのである．
【０００４】
遠洋において水産資源の生産量が乏しい理由は、海洋生態系における食物連鎖と水深とに密接に関係している。海洋生態系における食物連鎖は、まず，植物プランクトンが窒素やリン、ケイ素、さらには鉄やビタミン等を栄養塩として取り込みながら光合成することによってなされる一次生産から始まる。この一時生産者を食植動物プランクトンが捕食し、この食植動物プランクトンを肉食動物プランクトンが捕食する。この肉食動物プランクトンを小型の肉食動物が捕食し、さらにこの小型の肉食動物を大型の肉食動物が捕食する。そして、これら肉食動物の命が絶えるとその体は微小な水生生物によって分解され、植物プランクトンにその糧となる栄養塩を供給することとなる。
【０００５】
ここでポイントとなるのは、一次生産の過程で植物プランクトンが上記各種の栄養塩と日光とを必要とする点である。こういった栄養塩は海底の土壌や大小海洋生物の死骸から供給されるので、海底に豊富に存在している。また、太陽光線は水の透明度にもよるが水深２００ｍ程度まで、つまり大陸棚の端あたりまでは届くとされている。そのため、大陸棚よりも手前の比較的浅い近海では一次生産が活発に行われ、海洋生態系が健全に維持されている。
いわゆる漁礁あるいは生簀は、このような近海において海底に着底させた状態で設置したり、海面に浮かべた状態にして設置される。
【０００６】
しかしながら、大陸棚よりも水深の深い遠洋は、比較的浅い近海とは異なり、栄養塩の豊富に存在する深層域と日光の届く表層域とが遠く離れて存在するので、そのいずれにおいても一次生産がほとんどなされない。そのため、上記のような海洋生態系が確立されず、水産資源が枯渇するのである。
従来は、遠洋に漁礁や生簀を設置して水産資源を生産するといったことは全く行われていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ほとんど手付かずの状態にあった遠洋を有効に活用して水産資源の増産を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはこういった遠洋の状態を知見したうえで、水産資源のさらなる開発を行うべく、次のような発明をするに至った。すなわち、本発明にかかる請求項１記載の海中構造物は、海中に留まって浮遊する海中構造物であって、構造物本体は、複数の棒状部材とこれら棒状部材の端部同士を接続するジョイントとによって構成されるトラス構造とされており、その比重が、１．０以下とされていることを特徴としている。
【０００９】
このように構成される海中構造物は、複数の棒状部材をジョイントによって連結した構成とされており、棒状部材の接続数を調整することで、所望の大きさの海中構造物が形成される。
このように構成される構造物本体は、その比重が１．０以下とされている。すなわち、構造物本体が浮力を有しているので、海底からゆるく係留することで海中の所望の位置に浮遊させることができる。さらに、この海中構造物は、海面に比べて波の粒子運動の小さい海中に設置されるものであるために波の影響を受けにくく、また、構造物本体はトラス構造とされていて海水の通過を許容するために海流等の影響を受けにくく、係留装置に加わる負荷が少なくて済む。
このことから、この海中構造物の係留に用いられる係留装置を小規模なものとすることができる。
ここで、構造物本体の比重があまり小さすぎると、浮力が大きくなりすぎて、その浮力に逆らって海中にとどめるために大掛かりな係留装置が必要となる。このため、構造物本体の比重は、０．８以上１．０以下の範囲内とすることが望ましい。
【００１０】
この海中構造物を遠洋等、水深の深い海域において太陽光の及ぶ中間層に設けることで、この海中構造物が海底と同様の役割を果たすことになり、この海中構造物を設置した海域に大陸棚と同様の擬似近海が再現される。これを契機にして、この海域に、海洋生態系における食物連鎖の一次生産者となる植物プランクトンが繁殖することとなって海洋生態系が確立される。
【００１１】
この海中構造物において、ジョイントは、棒状部材との接続部を四つ以上有し、これら接続部のうち三つ以上の接続部では、棒状部材が同一平面上に位置するように接続される構成としてもよい。
この場合には、ジョイントによって棒状部材が平面的に接続されるので、棒状部材及びジョイントを単純に連結していくことで、構造物本体が容易に平面的に展開されることとなる。また、この場合には、ジョイントは全て同一形状とすることができる。
【００１２】
この海中構造物において、棒状部材は、中空形状をなす棒状部材本体と、この棒状部材本体内に設けられる浮力体とを有していてもよい。
この場合には、浮力体が棒状部材本体内に設けられているので、浮力体を設置するための空間が不要となる。また、浮力体が棒状部材本体によって保護されることとなる。
さらに、構造物本体に別体の浮力体を装着して海中に浮遊させる構成では、海中での海中構造物のバランスを維持するために、構造物本体の形状や規模に応じて浮力体の設置位置等を厳密に設定する必要があるが、本願発明にかかる海中構造物は、棒状部材を複数連結してなるものであって、しかも棒状部材自体が浮力を有しているので、その形状や規模にかかわらず、海中でのバランスを維持することができる。
ここで、本発明に用いる浮力体としては、気体のほか、発泡材料が用いられる。
【００１３】
また、棒状部材及びジョイントの少なくともいずれか一方の表面には窪みが形成されていてもよい。
このように棒状部材及びジョイントの少なくともいずれか一方の表面に窪みが設けられることで、この窪みに海藻が着床しやすくなる。このように海中構造物に海藻が着床すると、プランクトンを初めとする海洋生物の生育に適した藻場が形成されるので、海洋生物の集積効果が高くなり、また魚場が活性化して、漁獲量が向上する。
棒状部材やジョイントの表面に窪みを形成する手法としては、粒状体を含む塗料を用いて棒状部材の表面やジョイントの表面を塗装する手法がある。
【００１４】
また、構造物本体に、鉛直方向移動装置が設けられていてもよい。
この場合には、鉛直方向移動装置によって海中構造物を海面まで上昇させることで海中構造物のメンテナンスを行うことができ、また荒天時には海中構造物を波等の影響を受けにくい深さまで沈降させて荒天による悪影響を回避することが可能となる。
また、鉛直方向移動装置を構造物本体の複数箇所に設けた場合には、これら鉛直方向移動装置をそれぞれ独立して制御することで、海中構造物の姿勢を制御することが可能となる。
【００１５】
また、前記ジョイントは、前記棒状部材の着脱が可能な構成とされていてもよい。
この場合には、海中構造物を構成する棒状部材及びジョイントの一部が破損するなどして交換が必要になった場合にも、不良となった棒状部材またはジョイントのみを構造物本体から容易に取り外して新しい棒状部材またはジョイントと交換することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態にかかる海中構造物について、図面を用いて説明する。
ここで、図１は本発明の一実施形態にかかる海中構造物の設置形態を示す図であり、図２は本発明の一実施形態にかかる海中構造物の概略構成を示す平面図であり、図３は図２に示す海中構造物の一部拡大図、図４は本実施形態にかかる海中構造物の構成部材を示す斜視図である。
【００１７】
本発明にかかる海中構造物１は、図１に示すように、遠洋海域において太陽光線が届く表層域に浮遊させて設けられるものであって、水平方向に平面的に延在するものである。本実施の形態では、海中構造物１は、図２に示すように平面視正六角形に形成されている。
この海中構造物１を構成する構造物本体２の比重は１．０以下とされており、海中構造物１は、係留装置によって海底Ｆからゆるく係留されることで海中の所望の位置にとどめられている。本実施の形態では、係留装置を、図１に示すようにアンカーＡとチェーン（またはケーブル）Ｃとによって構成している。
【００１８】
この海中構造物１を構成する構造物本体２は、図３に示すように、複数の棒状部材３とこれら棒状部材３の端部同士を接続するジョイント４とを複数連結してなるトラス構造とされている。この構造物本体２は、前記のように平面視正六角形とされることで、強固な構造体とされている。
これら棒状部材３及びジョイント４の少なくともいずれか一方の表面には窪みが形成されている。本実施の形態では、棒状部材３及びジョイント４の表面に、粒状体を含む塗料によって塗装を施しており、これによって棒状部材３の表面及びジョイント４の表面に微細な窪みを多数形成している。
【００１９】
棒状部材３は、図４に示すように、中空の棒状部材本体３ａと、棒状部材本体内に設けられる浮力体３ｂとを有している。棒状部材本体３ａとしては、例えば鋼管、もしくは耐食性を有する材質からなる管が用いられる。また、浮力体としては、気体のほか、発泡材料が用いられる。
本実施の形態では、棒状部材本体３ａとして長さ４ｍ、呼び径１２５の配管用炭素鋼鋼管（ＪＩＳＧ３４５２−１９６２）を用い、この棒状部材３ａ内に、浮力体３ｂとして、比重０．０２７の発泡ポリエチレンを充填した構成としている。
発泡ポリエチレンは、樹脂の発泡体としては比較的硬質であって、水圧による圧縮に十分耐え得る強度を有しており、さらに水に漬かってもほとんど水を吸収しないので、海中に没しても浮力体としての性能の低下が生じにくい。
【００２０】
ここで、棒状部材３とジョイント４とは、着脱可能とされており、棒状部材３の端部とジョイント４との接続構造としては、例えば一般的に配管同士の接続に用いられるいわゆるワンタッチカプラーの構造と略同一の構造が採用される。本実施の形態では、棒状部材本体３ａは、端部の外周がワンタッチカプラーのオスと略同一の構造とされている。
【００２１】
ジョイント４は、図４に示すように、棒状部材３との接続部４ａを四つ以上有している。本実施の形態では、接続部４ａは、ワンタッチカプラーのメスと略同一の構造とされている。
また、これら接続部４ａにおいて棒状部材３との接続端には、棒状部材３の端部を受けて係合位置に案内するガイド部４ｂが設けられており、これによって接続部４ａに対する棒状部材３の接続作業がスムーズに行われるようになっている。本実施の形態では、ガイド部４ｂは、接続部４ａと同軸にして設けられる略半円筒形状の部材としており、その内面によって棒状部材３の端部を案内するようになっている。
【００２２】
これら接続部４ａのうち三つ以上の接続部４ａは、接続される棒状部材３が同一平面上に位置するようにその向きが設定されている。
ジョイント４に接続される棒状部材３のうち、同一平面上に位置するように接続される棒状部材３は、後述するように、構造物本体２の上面２ａと下面２ｂのいずれか一方を構成し、残りの棒状部材３は、上下面２ａ、２ｂの接続部を構成する。
【００２３】
本実施の形態では、ジョイント４は、九つの筒状の接続部４ａと、これらが接続される二枚の六角形状の板材４ｃとを有しており、互いに一面を対向させて配置した二枚の板材４ｂの間に、六つの接続部４ａを、棒状部材３との接続端を外側に向けた状態にして板材４ｂの中心から放射状に設け、また、前記板材４ｂのうちの一方の他面側に、残りの三つの接続部４ａを板材４ｂに対して傾斜させて設けている。これによって、前記六つの接続部４ａに接続される棒状部材３は同一平面上に位置し、残りの三つの接続部４ａに接続される棒状部材３は前記六つの接続部４ａの位置する面に対して傾斜させられる。
【００２４】
また、同一平面上に設けられる六つの接続部４ａは、六つの接続部４ａの位置する面に直交する向きから見て、板材４ｂの中心周りに等角度おきに設けられている。そして、残りの三つの接続部３ａは、前記六つの接続部４ａの位置する面に直交する向きから見て、板材４ｂの中心周りに等角度おきに設けられており、さらに、各接続部４ａは、前記六つの接続部４ａのうち隣接する接続部４ａ間の中間位置に位置している。
【００２５】
本実施の形態にかかる海中構造物１では、三角形の各辺と同じ配置にして設けた三本の棒状部材３の端部を前記三角形の各頂点と同じ配置にして設けた三つのジョイント４によって接続したものを構成要素として、この構成要素を複数接続することによって構造物本体２を構成している。
【００２６】
構造物本体２の上下面２ａ、２ｂは、この構成要素を平面的に千鳥状に配置し、かつこれら構成要素を、互いに頂点をなすジョイント４を共有するようにして接続することで構成されている。すなわち、上下面２ａ、２ｂは、三角形格子状をなすものである。これら上下面２ａ、２ｂは、上面２ａを構成するジョイント４と下面２ｂを構成するジョイント４との間に棒状部材３を接続することによって一体に接続されている。
上下面２ａ、２ｂ間を接続する棒状部材３は、例えば上下面２ａ、２ｂのうちのいずれか一方を構成する一つのジョイント４と他方を構成する三つのジョイント４とを頂点とする四面体において、前記一つのジョイント４がなす頂点と前記三つのジョイント４がなす頂点とを接続する辺と同じ配置にして設けられる。本実施の形態では、これら四つのジョイント４は正四面体の頂点と同じ配置としており、これによって、これらジョイント４間に設けられる棒状部材３の長さをすべて同一寸法としている。
【００２７】
ここで、図３では、棒状部材３のうち、上面２ａを構成するものは太実線で示しており、下面２ｂを構成するものは破線で、上下面２ａ、２ｂを接続するものは細実線で示している。また、ジョイント４のうち、上面２ａを構成するものは黒塗りの六角形で示し、下面２ｂを構成するものは白抜きの六角形で示している。
【００２８】
構造物本体２には、図１に示すように、鉛直方向移動装置１１が設けられている。本実施の形態では、鉛直方向移動装置１１は、一般的に用いられるバラストと同様の構造、例えば、気密性を有し圧搾空気が充填されるエアタンクと、エアタンクに周囲の海水を出し入れするポンプと、ポンプを駆動する電源（バッテリー）とを有する構造とされており、鉛直方向移動装置１１自身の浮力を制御することで、海中構造物１を浮上または沈降させるものである。
ここで、鉛直方向移動装置１１は、上記の構成に限られることなく、例えば軸線を鉛直線に平行にして設けたスクリュー等の推進装置によって構成してもよい。また、本実施の形態では、図１に示すように、鉛直方向移動装置１１を構造物本体２の周縁部に配置しているが、鉛直方向移動装置１１の配置及び設置数は任意である。
【００２９】
この構成の鉛直方向移動装置１１では、ポンプを動作させてエアタンク内に海水を供給することで、エアタンク内の圧搾空気がさらに圧縮されてタンクの全容積に占める圧搾空気の割合が小さくなり、その浮力が減じられる。一方、ポンプによってエアタンク内の海水を排出することで、エアタンク内の圧搾空気が膨張してタンクの全容積に占める圧搾空気の割合が大きくなり、その浮力が増大する。
【００３０】
さらに、この鉛直方向移動装置１１には、遠隔操作装置が設けられており、海上の作業船等からの遠隔操作が可能とされている。遠隔操作装置は、例えばポンプの動作を制御する制御装置と、この制御装置と電気的に接続される受信機とを有しており、作業船等から発信器によって発した受信機が制御信号を受信することで、受信機から制御装置に制御信号が送られて、ポンプの動作が制御されるようになっている。
【００３１】
このように構成される海中構造物１は、遠洋海域の太陽光線が届く表層域（水深１００ｍ〜２００ｍ程度）に設置されて、この海域に人工の海底を形成する。この海中構造物１が設置された領域では、植物プランクトンの増殖が始まり、これを契機として当該海域に海洋生態系における食物連鎖が確立される。まず，植物プランクトンが栄養塩を取り込みながら光合成することによってなされる一次生産から始まる。このとき、一次生産者である植物プランクトンは栄養塩を供給されることで活発に光合成し、地上の産業活動等によって大気中に放出されて海水に溶け込んだ二酸化炭素を吸収して酸素を放出する。
【００３２】
この一次生産者を食植動物プランクトンが捕食し、この食植動物プランクトンを肉食動物プランクトンが捕食する。この肉食動物プランクトンを小型の肉食動物が捕食し、さらにこの小型の肉食動物を大型の肉食動物が捕食する。そして、これら肉食動物の死骸等は微小な水生生物によって分解され、植物プランクトンにその糧となる栄養塩を供給することとなり、植物プランクトンが増加する。
【００３３】
ここで、海中構造物１を設置した海域には、必要に応じて、海洋生態系の一次生産者となる植物プランクトンが放流される。さらに、海洋生態系の各段階を構成する食植動物プランクトン、及び肉食動物プランクトンの各種プランクトン、これらを捕食する大小肉食動物の稚魚が必要に応じて放流される。これによって、海洋生態系の確立をさらに促進することができる。
【００３４】
このように、海洋生態系における食物連鎖が確立されることで、海中構造物１を設置した海域は、水産資源が豊富に存在する豊かな環境へと変貌し、海中構造物１によって再現された擬似近海の海底に多くの魚介類が群れ、水生植物が繁茂するようになる。
さらに、この海中構造物１においては、構造物本体２を構成する棒状部材３の表面及びジョイント４の表面に窪みが形成されているので、この窪みに海藻が着床しやすくなる。このように海中構造物１に海藻が着床することで、プランクトンを初めとする海洋生物の生育に適した藻場が形成されるので、海洋生物の集積効果が高くなり、また魚場が活性化して、漁獲量が向上する。
この海中構造物１は、栄養塩の豊かな海流の流れる海域に設けることで、海洋生態系の確立をさらに促進することができる。
【００３５】
このようにして生産された多彩な水産資源は、種類に応じて適切な時期に適切な方法で収穫され、輸送船に積み込まれて都市部等の消費地に向け輸送される。なお、消費地は陸上だけに限らず、洋上に建設された海上都市や船舶等、人間が居住する場所全てを含む。陸揚げされた水産資源は適宜加工され、市場経済に流通によって消費される他、発展途上国にも供給されて食糧不足の解消に寄与する。なお、水産資源は収穫されたままの状態で陸揚げされるだけでなく、輸送の過程で適宜加工される場合もある。
【００３６】
このように、本実施の形態にかかる海中構造物１によれば、ほとんど手付かずの状態にあった遠洋に海洋生態系を確立させて、この海域を継続的に有効利用することが可能となる。
【００３７】
ここで、この海中構造物１は、水平方向に平面的に展開する構造とすることが望ましい。この場合には、水平方向の広範囲にわたって海洋空間を利用することができる。また、本発明者らの知見によれば、海中構造物１を設置した領域では、海中構造物１の垂直方向の大きさに関わらず、垂直方向にも海洋生物の生活空間が展開されるので、海中構造物１を水平方向に平面的に展開する構造とすることで、少ない資材で海洋空間を効率的に利用することができる。
【００３８】
本実施の形態では、海中構造物１を構成するジョイント４は、棒状部材３との接続部４ａを四つ以上有し、これら接続部４ａのうち三つ以上の接続部４ａでは、棒状部材３が同一平面上に位置するように接続される構成とされているので、ジョイント４によって棒状部材３が平面的に接続されることとなる。
このため、棒状部材３及びジョイント４を単純に連結していくことで、構造物本体２を容易に平面的に展開することができる。
また、この構成では、ジョイント４は全て同一形状とすることができ、また本実施の形態では棒状部材３は長さも含めて全て同一形状とすることができるので、これら棒状部材３、ジョイント４の製造及び管理が容易となるとともに、これらから構成される構造物本体２の組み立ても容易となる。
【００３９】
さらに、ジョイント４は、棒状部材３の着脱が可能な構成とされているので、棒状部材３やジョイント４の一部が破損するなどして交換が必要になった場合にも、不良となった棒状部材３またはジョイント４のみを構造物本体２から容易に取り外して交換することができる。
【００４０】
このように構成される海中構造物１の適正な規模は、全長Ｌ、全幅Ｗが１００ｍ程度と考えられる。そこで、棒状部材３として長さ４ｍのものを用いた場合の構造物本体２の主寸法及び構成要素数を求めた。この結果を次の表１に示す。ここで、構造物本体２は平面視正六角形に構成されるものとし、表１では、構造物本体２の一辺を構成する棒状部材３の数をｎで表した。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１からわかるように、全長Ｌ、全幅Ｗを１００程度とする場合には、構造物本体２の一辺を構成する棒状部材３の数ｎは、１４前後とされる。
【００４３】
このように構成される海中構造物１の設置が想定される海域としては、例えば五島灘がある。
五島灘の環境条件は、以下に示すとおりである。
【００４４】
なお、波浪に関して、参考までに、周期別出現頻度表により累積率９９．９％及び９９％の値を示す。
累積率９９．９％
有義波高 ：Ｈ１／３＝３．０ｍ
有義波周期 ：Ｔ１／３＝１２．０ｓｅｃ
累積率９９％
有義波高 ：Ｈ１／３＝２．０ｍ
有義波周期 ：Ｔ１／３＝１０．０ｓｅｃ
【００４５】
この海中構造物１は、海面に比べて波の粒子運動の小さい海中に設置されるものであるために波の影響を受けにくく、また、構造物本体２はトラス構造とされていて海水の通過を許容するために海流等の影響を受けにくい。さらに、構造物本体２は、その比重が１．０以下、すなわち、正の浮力を有しているので、海底Ｆからゆるく係留することで海中の所望の位置に浮遊させることができる。
このように、この海中構造物１では、係留装置に加わる負荷が少なくて済むので、係留装置を小規模なものとすることができる。
【００４６】
ここで、構造物本体２の比重があまり小さすぎると、浮力が大きくなりすぎて、その浮力に逆らって海中にとどめるために大掛かりな係留装置が必要となる。このため、構造物本体２の比重は、０．８以上１．０以下の範囲内とすることが望ましく、より好適には、０．９とされる。
構造物本体２の比重を１．０以下とするために、構造物本体２を構成する棒状部材本体３ａは、できる限り水中重量を０またはそれ以下とすること、すなわち重量と排水量とを等しくするか、もしくは重量よりもわずかに排水量を大きくすることが望ましい。
参考として、棒状部材本体３ａとして用いられる鋼管（長さ４ｍ）の形状と、その重量及び排水量とを、次の表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表２に示されるデータからは、棒状部材本体３ａとしては、呼び径が１２５の鋼管を用いることが好ましい。このため、本実施の形態では、棒状部材本体３ａとして、呼び径が１２５の鋼管を用いている。
【００４９】
ここで、本実施の形態にかかる海中構造物１では、浮力体３ｂが棒状部材本体３ａ内に設けられているので、浮力体３ｂを設置するための空間が不要となる。また、浮力体３ｂが棒状部材本体３ａによって保護されるので、浮力体３ｂの損傷が防止され、浮力体３ｂのメンテナンスの頻度が少なくて済む。
さらに、海中構造物１の構造物本体２を構成する棒状部材３自体が浮力を有しているので、構造物本体２の形状や規模にかかわらず、海中でのバランスを維持することができる。
【００５０】
次に、このように構成される海中構造物１を実際に設置した際に構造物本体２に加わる荷重について求めた。
ここでは、海中構造物１を、有義波高Ｈ１／３＝１．０ｍ〜２．５ｍ、潮流Ｖ＝１．０ｋｎとなる海域に設置した場合を想定した。
この結果を次の表３に示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
海中構造物１を構成する構造物本体２は、表３に示す荷重に耐えうる強度を持つように設計される。
【００５３】
また、本実施形態にかかる海中構造物１には、構造物本体２に、鉛直方向移動装置１１が設けられている。このため、例えば図１に一点鎖線で示すように海中構造物１を上昇させて海面Ｓに浮上させてメンテナンスを行ったり、または荒天時には図１に二点鎖線で示すように波等の影響を受けない深さまで沈降させて荒天による悪影響を回避することが可能となる。また、鉛直方向移動装置１１は、構造物本体２の複数箇所に設けて、これら鉛直方向移動装置１１を独立して制御することで、海中構造物１の姿勢を制御することが可能となる。
ここで、海中構造物１を海面Ｓに浮上可能な構成とする場合には、チェーンＣの長さは海底Ｆから海中構造物１の設置される位置までの長さとし、鉛直方向移動装置１１を動作させることで、海中構造物１を、アンカーＡ及びチェーンＣごと浮上させる構成とするほか、チェーンＣは海底Ｆから海面Ｓまで達する長さとしておき、海中構造物１は海中の所望の深さに浮遊させる構成としてもよい。
【００５４】
荒天時にどの程度の深さまで海中構造物１を沈降させればよいかを求めるため、微小振幅波理論に基いて、波粒子の軌跡ξ（ｍ）、粒子速度ｕ（ｍ／ｓ）及び変動圧力ｐ（１０ｋＰａ）と海中構造物１の設置水深ｚとの関係を求めた。ここで、想定海域の水深は１００ｍとし、波高は１０ｍ一定とした。
この算出結果を図５、図６、図７、図８のグラフに示す。図５は、波周期８秒の場合のグラフであり、図６、図７、図８は、それぞれ順番に波周期１０秒、１２秒、１４秒の場合のグラフである。
【００５５】
これらのグラフからわかるように、海中構造物１の設置水深ｚが深くなると、波粒子の軌跡、粒子速度及び変動圧力は急激に小さくなる。例えば、設置水深ｚを海面下５０ｍとした場合には、海面に浮上させている場合に比べて、波粒子の軌跡、粒子速度及び変動圧力は最大でも約２／５以下となり、最も小さい場合には１／２０以下となる。
このことからわかるように、荒天を回避する場合には、海中構造物１は、海面下５０ｍまで沈降させれば十分である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる海中構造物を遠洋等、水深の深い海域において太陽光の及ぶ中間層に設けることで、この海中構造物が海底と同様の役割を果たすことになり、この海中構造物を設置した海域に大陸棚と同様の擬似近海が再現される。これを契機にして、この海域に、海洋生態系における食物連鎖の一次生産者となる植物プランクトンが繁殖することとなって海洋生態系が確立されることになり、従来ほとんど利用されていなかった遠洋を継続的に有効利用することが可能となる。
【００５７】
また、本発明にかかる海中構造物は、複数の棒状部材をジョイントによって連結した構成とされており、棒状部材の接続数を調整することで、所望の大きさの海中構造物を容易に形成することができる。
この海中構造物は、海面に比べて波の粒子運動の小さい海中に設置されるものであるために波の影響を受けにくく、また、構造物本体はトラス構造とされていて海水の通過を許容するために海流等の影響を受けにくい。さらに、構造物本体の比重が１．０以下とされているので、海底からゆるく係留することで海中の所望の位置に浮遊させることができる。
このように、本発明にかかる海中構造物では、係留装置に加わる負荷が少なくて済むので、係留装置を小規模なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる海中構造物の設置形態を示す図である。
【図２】本実施形態にかかる海中構造物の概略構成を示す平面図である。
【図３】図２に示す海中構造物の一部拡大図である。
【図４】本実施形態にかかる海中構造物の構成部材を示す斜視図である。
【図５】微小振幅波理論に基いて求めた、波粒子の軌跡ξ（ｍ）、粒子速度ｕ（ｍ／ｓ）及び変動圧力ｐ（ｔ／ｍ２）と海中構造物１の設置水深ｚとの関係を示すグラフである（波周期８秒の場合）。
【図６】波粒子の軌跡、粒子速度及び変動圧力と海中構造物１の設置水深ｚとの関係を示すグラフである（波周期１０秒の場合）。
【図７】波粒子の軌跡、粒子速度及び変動圧力と海中構造物１の設置水深ｚとの関係を示すグラフである（波周期１２秒の場合）。
【図８】波粒子の軌跡、粒子速度及び変動圧力と海中構造物１の設置水深ｚとの関係を示すグラフである（波周期１４秒の場合）。
【符号の説明】
１ 海中構造物 ２ 構造物本体
３ 棒状部材 ３ａ 棒状部材本体
３ｂ 浮力体 ４ ジョイント
４ａ 接続部 １１ 鉛直方向移動装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for increasing the production of marine resources by utilizing a pelagic ocean which is almost untouched.
[0002]
[Prior art]
Modern society has major problems arising from its social structure. One of them is a global food shortage that will be visited in the near future due to the explosion of the population since the Industrial Revolution. In order to solve this problem, the present inventors sought a possibility of solving the problem in the ocean. The term "pelagic ocean" as used herein refers to a sea area located outside the continental shelf at the periphery of land and whose water depth is deeper than the continental shelf, typically 200 m or more.
[0003]
Needless to say, the ocean occupies about two-thirds of its surface area, but almost 90% of the ocean has not been used in the far seas at all. For example, the production of marine resources in the pelagic ocean is only about 0.8% of the production from the whole sea.
[0004]
The poor production of marine resources in the pelagic ocean is closely related to the food chain and water depth in marine ecosystems. The food chain in marine ecosystems begins with the primary production of phytoplankton by photosynthesis while taking up nitrogen, phosphorus, silicon, and even iron and vitamins as nutrients. This temporary producer is eaten by phytoplankton, which is eaten by carnivorous plankton. The carnivorous plankton is preyed by a small carnivore, and the small carnivore is preyed by a large carnivore. When these carnivores die, their bodies are broken down by tiny aquatic organisms, which supply phytoplankton with nutrients to feed them.
[0005]
The point here is that phytoplankton needs the various nutrients and sunlight in the course of primary production. These nutrients are abundant in the seafloor, as they are supplied from the seafloor soil and the remains of large and small marine organisms. It is said that the sun's rays reach up to a depth of about 200 m, that is, around the edge of the continental shelf, depending on the transparency of the water. For this reason, primary production is actively performed in the relatively shallow waters near the continental shelf, and the marine ecosystem is maintained healthy.
A so-called fishing reef or fish cage is installed in such a near-sea area, with it settled on the sea floor or floated on the sea surface.
[0006]
However, unlike the relatively shallow inshore waters, the deep ocean deeper than the continental shelf is far from the nutrient-rich deep area and the sun-accessible surface area. Is rarely done. Therefore, the marine ecosystem as described above is not established, and the fishery resources are depleted.
Conventionally, fishing resources have not been produced by installing fishing reefs and fish cages in the ocean.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to increase the production of marine resources by effectively utilizing the pelagic ocean that has been almost untouched.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have knowledge of such a state of the ocean, and have made the following invention in order to further develop marine resources. That is, the undersea structure according to claim 1 of the present invention is an underwater structure that stays in the sea and floats, and the structure main body is a joint that connects a plurality of rod-shaped members and ends of the rod-shaped members. And a specific gravity of 1.0 or less.
[0009]
The underwater structure thus configured has a configuration in which a plurality of rod-shaped members are connected by a joint, and the undersea structure having a desired size is formed by adjusting the number of connected rod-shaped members.
The specific gravity of the structure body configured as described above is set to 1.0 or less. That is, since the structure body has buoyancy, it can be floated at a desired position in the sea by loosely mooring from the sea floor. Furthermore, since this underwater structure is installed in the sea where the particle motion of the waves is small compared to the sea surface, it is hardly affected by waves, and the structure itself has a truss structure, and the passage of seawater Therefore, it is less susceptible to ocean currents and the like, and the load applied to the mooring device can be reduced.
This makes it possible to reduce the size of the mooring device used for mooring the underwater structure.
Here, if the specific gravity of the structure body is too small, the buoyancy becomes too large, and a large-scale mooring device is required to stay in the sea against the buoyancy. For this reason, it is desirable that the specific gravity of the structure body be in the range of 0.8 or more and 1.0 or less.
[0010]
By installing this underwater structure in the middle layer where sunlight can reach in deep waters such as the ocean, the underwater structure plays a role similar to that of the sea floor. A simulated sea near the shelf is reproduced. With this as a trigger, phytoplankton, which is the primary producer of the food chain in the marine ecosystem, will breed in this sea area, establishing the marine ecosystem.
[0011]
In this underwater structure, the joint has four or more connection parts with the rod-shaped member, and three or more of these connection parts are connected such that the rod-shaped member is located on the same plane. It may be.
In this case, since the rod-shaped members are connected in a plane by the joint, the structure main body can be easily expanded in a plane by simply connecting the rod-shaped members and the joint. In this case, all the joints can have the same shape.
[0012]
In this underwater structure, the rod-shaped member may include a rod-shaped member main body having a hollow shape and a buoyant body provided in the rod-shaped member main body.
In this case, since the buoyancy body is provided in the rod-shaped member main body, a space for installing the buoyancy body is unnecessary. In addition, the buoyant body is protected by the rod-shaped member main body.
Furthermore, in a configuration where a separate buoyancy body is attached to the structure body and floated in the sea, the buoyancy body is installed according to the shape and scale of the structure body in order to maintain the balance of the underwater structure in the sea Although it is necessary to strictly set the position and the like, the undersea structure according to the present invention is formed by connecting a plurality of rod-shaped members, and since the rod-shaped members themselves have buoyancy, their shapes and Underwater balance can be maintained regardless of size.
Here, as the buoyant body used in the present invention, a foam material is used in addition to the gas.
[0013]
Further, a depression may be formed on at least one surface of the rod-shaped member and the joint.
By providing a depression on at least one of the surfaces of the rod-shaped member and the joint in this manner, seaweeds can easily land on the depression. When seaweeds are implanted in underwater structures in this way, seaweed beds suitable for the growth of marine organisms such as plankton are formed, so the effect of accumulating marine organisms increases, and fish beds are activated, Catch is improved.
As a method of forming a depression on the surface of the rod-shaped member or the joint, there is a method of painting the surface of the rod-shaped member or the surface of the joint using a paint containing granular material.
[0014]
Further, a vertical moving device may be provided in the structure body.
In this case, it is possible to perform maintenance of the underwater structure by raising the underwater structure to the sea surface by the vertical movement device, and to sink the underwater structure to a depth that is not easily affected by waves or the like during stormy weather. It is possible to avoid adverse effects due to stormy weather.
When the vertical moving devices are provided at a plurality of locations on the structure main body, the attitude of the underwater structure can be controlled by controlling the vertical moving devices independently of each other.
[0015]
Further, the joint may be configured so that the rod-shaped member can be attached and detached.
In this case, even when the bar-shaped members and joints constituting the underwater structure need to be replaced due to breakage or the like, only the defective bar-shaped members or joints can be easily removed from the structure body. It can be removed and replaced with a new bar or joint.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An undersea structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, FIG. 1 is a diagram showing an installation form of an undersea structure according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the undersea structure according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a partially enlarged view of the underwater structure shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a perspective view showing components of the underwater structure according to the present embodiment.
[0017]
As shown in FIG. 1, the underwater structure 1 according to the present invention is provided in a floating manner in a surface area to which sunlight can reach in the marine ocean area, and extends horizontally in a plane. In the present embodiment, the submarine structure 1 is formed in a regular hexagonal shape as viewed in plan as shown in FIG.
The specific gravity of the structure body 2 constituting the underwater structure 1 is set to 1.0 or less, and the underwater structure 1 is kept at a desired position in the sea by being moored loosely from the seabed F by the mooring device. ing. In the present embodiment, the mooring device is constituted by an anchor A and a chain (or cable) C as shown in FIG.
[0018]
As shown in FIG. 3, the structure body 2 constituting the underwater structure 1 has a truss structure formed by connecting a plurality of rod members 3 and a plurality of joints 4 connecting ends of the rod members 3 to each other. Have been. The structure main body 2 is a strong structure by being formed into a regular hexagon in plan view as described above.
A depression is formed on at least one of the surfaces of the rod-shaped member 3 and the joint 4. In the present embodiment, the surfaces of the rod-shaped member 3 and the joint 4 are coated with a coating material containing a granular material, thereby forming many fine depressions on the surface of the rod-shaped member 3 and the surface of the joint 4. .
[0019]
As shown in FIG. 4, the rod-shaped member 3 has a hollow rod-shaped member main body 3a and a buoyant body 3b provided in the rod-shaped member main body. As the rod-shaped member main body 3a, for example, a steel pipe or a pipe made of a material having corrosion resistance is used. As the buoyant body, a foam material is used in addition to the gas.
In the present embodiment, a carbon steel pipe for piping (JIS G3452-1962) having a length of 4 m and a nominal diameter of 125 is used as the rod-shaped member main body 3a. The structure is filled with polyethylene.
Foamed polyethylene is relatively hard as a resin foam, has strength enough to withstand compression by water pressure, and hardly absorbs water even when immersed in water, so it can be submerged in the sea The performance as a buoyant body is unlikely to decrease.
[0020]
Here, the rod-shaped member 3 and the joint 4 are detachable, and a connection structure between the end of the rod-shaped member 3 and the joint 4 is, for example, a so-called one-touch coupler generally used for connecting pipes. A structure substantially the same as the structure is employed. In the present embodiment, the outer periphery of the end of the rod-shaped member main body 3a has substantially the same structure as the male of the one-touch coupler.
[0021]
As shown in FIG. 4, the joint 4 has four or more connection portions 4 a with the rod-shaped member 3. In the present embodiment, the connecting portion 4a has substantially the same structure as the female of the one-touch coupler.
Further, at the connection end of the connecting portion 4a with the rod-shaped member 3, a guide portion 4b for receiving the end of the rod-shaped member 3 and guiding it to the engagement position is provided, whereby the rod-shaped member 3 with respect to the connecting portion 4a is provided. Connection work is performed smoothly. In the present embodiment, the guide portion 4b is a substantially semi-cylindrical member provided coaxially with the connection portion 4a, and the inner surface guides the end of the rod-shaped member 3.
[0022]
The orientation of three or more connecting portions 4a among these connecting portions 4a is set such that the rod-shaped members 3 to be connected are located on the same plane.
Among the rod-shaped members 3 connected to the joint 4, the rod-shaped members 3 connected so as to be located on the same plane constitute one of the upper surface 2a and the lower surface 2b of the structure body 2 as described later. The remaining bar-shaped member 3 forms a connection between the upper and lower surfaces 2a, 2b.
[0023]
In the present embodiment, the joint 4 has nine cylindrical connecting portions 4a and two hexagonal plate members 4c to which these are connected. Between the plate members 4b, six connecting portions 4a are provided radially from the center of the plate member 4b with the connection end with the rod-shaped member 3 facing outward, and one of the other surfaces of the plate members 4b On the side, the remaining three connecting portions 4a are provided to be inclined with respect to the plate member 4b. Thereby, the rod-shaped members 3 connected to the six connection parts 4a are located on the same plane, and the rod-shaped members 3 connected to the remaining three connection parts 4a are located on the surface where the six connection parts 4a are located. Tilted against.
[0024]
The six connecting portions 4a provided on the same plane are provided at equal angles around the center of the plate member 4b when viewed from a direction orthogonal to the plane where the six connecting portions 4a are located. The remaining three connecting portions 3a are provided at equal angles around the center of the plate member 4b when viewed from a direction orthogonal to the plane where the six connecting portions 4a are located. Is located at an intermediate position between adjacent ones of the six connection parts 4a.
[0025]
In the submarine structure 1 according to the present embodiment, the ends of the three rod-shaped members 3 provided in the same arrangement as the respective sides of the triangle are provided by three joints 4 provided in the same arrangement as the respective vertices of the triangle. The structure main body 2 is configured by connecting a plurality of the connected components as components.
[0026]
The upper and lower surfaces 2a, 2b of the structure main body 2 are configured by arranging these components in a staggered manner in a plane and connecting these components so as to share a joint 4 that forms a vertex with each other. I have. That is, the upper and lower surfaces 2a and 2b form a triangular lattice. The upper and lower surfaces 2a and 2b are integrally connected by connecting the rod-shaped member 3 between the joint 4 forming the upper surface 2a and the joint 4 forming the lower surface 2b.
The rod-shaped member 3 connecting the upper and lower surfaces 2a, 2b is, for example, a tetrahedron having, as vertices, one joint 4 constituting one of the upper and lower surfaces 2a, 2b and three joints 4 constituting the other. , Are provided in the same arrangement as the side connecting the vertex formed by the one joint 4 and the vertex formed by the three joints 4. In the present embodiment, these four joints 4 are arranged at the same positions as the vertices of the regular tetrahedron, so that the lengths of the rod-shaped members 3 provided between the joints 4 are all the same.
[0027]
Here, in FIG. 3, among the rod-shaped members 3, those constituting the upper surface 2 a are indicated by thick solid lines, those constituting the lower surface 2 b are indicated by broken lines, and those connecting the upper and lower surfaces 2 a and 2 b are indicated by thin solid lines. Is shown. Of the joints 4, those forming the upper surface 2a are indicated by black hexagons, and those forming the lower surface 2b are indicated by white hexagons.
[0028]
The structure main body 2 is provided with a vertical moving device 11 as shown in FIG. In the present embodiment, the vertical movement device 11 has a structure similar to a generally used ballast, for example, an air tank having airtightness and filled with compressed air, and a pump for taking ambient seawater in and out of the air tank. And a power source (battery) for driving the pump. The buoyancy of the vertical movement device 11 itself is controlled to float or sink the underwater structure 1.
Here, the vertical movement device 11 is not limited to the above-described configuration, and may be configured by a propulsion device such as a screw provided with an axis parallel to the vertical line. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the vertical movement device 11 is arranged on the periphery of the structure body 2, but the arrangement and the number of the vertical movement devices 11 are arbitrary.
[0029]
In the vertical moving device 11 having this configuration, by operating the pump to supply seawater into the air tank, the compressed air in the air tank is further compressed, and the ratio of the compressed air to the total volume of the tank is reduced. Buoyancy is reduced. On the other hand, when the seawater in the air tank is discharged by the pump, the compressed air in the air tank expands, and the ratio of the compressed air to the total volume of the tank increases, thereby increasing its buoyancy.
[0030]
Further, the vertical moving device 11 is provided with a remote control device, and can be remotely controlled from a work boat or the like on the sea. The remote control device has, for example, a control device that controls the operation of the pump and a receiver that is electrically connected to the control device. Upon reception, a control signal is sent from the receiver to the control device, and the operation of the pump is controlled.
[0031]
The underwater structure 1 configured as described above is installed in a surface area (water depth of about 100 m to 200 m) of the marine ocean area where sunlight can reach, and forms an artificial sea bottom in this ocean area. In the area where the submarine structure 1 is installed, the propagation of phytoplankton starts, and this triggers the establishment of a food chain in the marine ecosystem in the sea area. First, phytoplankton begins with the primary production of photosynthesis while taking up nutrients. At this time, phytoplankton, which is the primary producer, actively photosynthesizes by being supplied with nutrients, and absorbs carbon dioxide dissolved in seawater released into the atmosphere by industrial activities on the ground and releases oxygen. .
[0032]
This primary producer is eaten by predatory zooplankton, which is eaten by carnivore plankton. The carnivorous plankton is preyed by a small carnivore, and the small carnivore is preyed by a large carnivore. These carnivorous carcasses and the like are decomposed by minute aquatic organisms to supply phytoplankton with nutrients serving as food, thereby increasing phytoplankton.
[0033]
Here, phytoplankton, which is the primary producer of the marine ecosystem, is released into the sea area where the undersea structure 1 is installed, as necessary. Furthermore, various phytoplankton, carnivore plankton, and various plankton, which constitute each stage of the marine ecosystem, and fry of large and small carnivores that prey on them are released as necessary. This can further promote the establishment of a marine ecosystem.
[0034]
In this way, by establishing the food chain in the marine ecosystem, the sea area where the marine structure 1 was installed was transformed into a rich environment with abundant marine resources, and was reproduced by the marine structure 1. Many fish and shellfish are found on the seabed near the simulated sea, and aquatic vegetation grows.
Furthermore, in the underwater structure 1, since the surface of the rod-shaped member 3 and the surface of the joint 4 constituting the structure main body 2 are formed with depressions, seaweeds can easily land on these depressions. Since the seaweed is deposited on the underwater structure 1 in this way, a seaweed bed suitable for the growth of marine life including plankton is formed, so that the effect of accumulating marine life is enhanced and the fish ground is activated. And the catch is improved.
By providing this underwater structure 1 in a sea area where an ocean current rich in nutrients flows, establishment of a marine ecosystem can be further promoted.
[0035]
The various marine resources produced in this manner are harvested at an appropriate time and in an appropriate manner according to the type, loaded on a transport ship, and transported to a consumption area such as an urban area. Note that the consumption area is not limited to land, but includes all places where humans live, such as marine cities and ships constructed offshore. The landed marine resources are processed as appropriate, consumed by the market economy through distribution, and also supplied to developing countries to contribute to the elimination of food shortages. In addition, the marine resources are not only landed as they are harvested, but also may be appropriately processed in the course of transportation.
[0036]
As described above, according to the undersea structure 1 according to the present embodiment, it is possible to establish a marine ecosystem in the distant ocean, which was almost untouched, and to continuously and effectively use this marine area.
[0037]
Here, it is desirable that the underwater structure 1 has a structure that is developed in a horizontal plane. In this case, the ocean space can be used over a wide range in the horizontal direction. Further, according to the findings of the present inventors, in the area where the submarine structure 1 is installed, the living space of marine life is developed in the vertical direction regardless of the vertical size of the submarine structure 1. By adopting a structure in which the undersea structure 1 is developed in a plane in the horizontal direction, the marine space can be efficiently used with a small amount of materials.
[0038]
In the present embodiment, the joint 4 constituting the underwater structure 1 has four or more connection portions 4a with the rod-shaped member 3, and three or more of these connection portions 4a have the rod-shaped member 3a. Are connected so as to be located on the same plane, so that the rod-shaped member 3 is connected in a plane by the joint 4.
Therefore, by simply connecting the rod-shaped member 3 and the joint 4, the structure main body 2 can be easily developed in a planar manner.
Further, in this configuration, the joints 4 can all have the same shape, and in the present embodiment, the rod-shaped members 3 can all have the same shape including the length. The production and management become easy, and the assembly of the structure main body 2 composed of these becomes easy.
[0039]
Furthermore, since the joint 4 has a configuration in which the rod-shaped member 3 can be attached and detached, even if the rod-shaped member 3 or the joint 4 is partially damaged or needs to be replaced, the joint 4 becomes defective. Only the rod-shaped member 3 or the joint 4 can be easily removed from the structural body 2 and replaced.
[0040]
The appropriate scale of the underwater structure 1 configured as described above is considered to have a total length L and a total width W of about 100 m. Therefore, the main dimensions and the number of components of the structure body 2 when the rod-shaped member 3 having a length of 4 m was used were determined. The results are shown in Table 1 below. Here, it is assumed that the structure main body 2 is configured as a regular hexagon in plan view, and in Table 1, the number of the bar-shaped members 3 forming one side of the structure main body 2 is represented by n.
[0041]
[Table 1]
[0042]
As can be seen from Table 1, when the total length L and the total width W are set to about 100, the number n of the bar-shaped members 3 constituting one side of the structure body 2 is set to about 14.
[0043]
The sea area where the underwater structure 1 configured as described above is assumed to be installed is, for example, Goto Nada.
The environmental conditions of Goto Nada are as follows.
[0044]
For the waves, the values of the cumulative ratios 99.9% and 99% are shown in the frequency-of-period table for reference.
Cumulative rate 99.9%
Significant wave height: H 1/3 = 3.0m
Significant wave period: T 1/3 = 12.0 sec
Cumulative rate 99%
Significant wave height: H 1/3 = 2.0m
Significant wave period: T 1/3 = 10.0 sec
[0045]
The underwater structure 1 is installed in the sea where the particle motion of the waves is small compared to the sea surface, so it is hardly affected by the waves. In addition, the structure body 2 has a truss structure and the passage of seawater It is hardly affected by ocean currents etc. Furthermore, since the specific gravity of the structure main body 2 is 1.0 or less, that is, it has a positive buoyancy, it can be floated at a desired position in the sea by loosely mooring from the sea floor F.
As described above, in the underwater structure 1, the load applied to the mooring device can be reduced, so that the mooring device can be downsized.
[0046]
Here, if the specific gravity of the structure body 2 is too small, the buoyancy will be too large, and a large-scale mooring device will be required to stay in the sea against the buoyancy. For this reason, the specific gravity of the structure body 2 is desirably in the range of 0.8 or more and 1.0 or less, and more preferably 0.9.
In order to make the specific gravity of the structure body 2 equal to or less than 1.0, the rod-shaped member body 3a constituting the structure body 2 has a water weight of 0 or less as much as possible, that is, the weight is equal to the drainage amount. Alternatively, it is desirable to increase the amount of drainage slightly more than the weight.
For reference, the following Table 2 shows the shape, weight and drainage of a steel pipe (4 m long) used as the rod-shaped member main body 3a.
[0047]
[Table 2]
[0048]
From the data shown in Table 2, it is preferable to use a steel pipe having a nominal diameter of 125 as the rod-shaped member main body 3a. For this reason, in the present embodiment, a steel pipe having a nominal diameter of 125 is used as the rod-shaped member main body 3a.
[0049]
Here, in the underwater structure 1 according to the present embodiment, since the buoyant body 3b is provided in the rod-shaped member main body 3a, a space for installing the buoyant body 3b is not required. Further, since the buoyant body 3b is protected by the rod-shaped member main body 3a, damage to the buoyant body 3b is prevented, and the frequency of maintenance of the buoyant body 3b can be reduced.
Furthermore, since the rod-shaped member 3 itself constituting the structure main body 2 of the underwater structure 1 has buoyancy, it is possible to maintain the balance in the sea regardless of the shape and scale of the structure main body 2.
[0050]
Next, the load applied to the structure main body 2 when the underwater structure 1 configured as described above was actually installed was determined.
Here, the underwater structure 1 is defined as a significant wave height H. 1/3 = 1.0 m to 2.5 m, and a case where the tidal current V is set in a sea area where the tide V = 1.0 kn is assumed.
The results are shown in Table 3 below.
[0051]
[Table 3]
[0052]
The structure body 2 constituting the underwater structure 1 is designed to have a strength that can withstand the loads shown in Table 3.
[0053]
Further, in the underwater structure 1 according to the present embodiment, a vertical moving device 11 is provided on the structure main body 2. For this reason, for example, the underwater structure 1 is raised and floated on the sea surface S as shown by a one-dot chain line in FIG. 1 to perform maintenance, or during stormy weather, the influence of waves and the like is shown as shown by a two-dot chain line in FIG. It is possible to settle down to a depth that is not affected by it and avoid the adverse effects of stormy weather. In addition, the vertical movement devices 11 are provided at a plurality of locations on the structure main body 2, and by controlling these vertical movement devices 11 independently, the attitude of the underwater structure 1 can be controlled.
Here, in the case where the underwater structure 1 is configured to be able to float on the sea surface S, the length of the chain C is the length from the sea floor F to the position where the underwater structure 1 is installed, and the vertical moving device 11 is used. By operating, the underwater structure 1 is floated together with the anchor A and the chain C, and the chain C is set to have a length extending from the sea floor F to the sea surface S, and the underwater structure 1 has a desired depth in the sea. It is good also as a structure floating in.
[0054]
In order to determine the depth to which the submarine structure 1 should be settled during stormy weather, the trajectory 波 (m) of the wave particle, the particle velocity u (m / s), and the fluctuating pressure are calculated based on the theory of small amplitude waves. The relationship between p (10 kPa) and the installation depth z of the underwater structure 1 was determined. Here, the water depth of the assumed sea area was 100 m, and the wave height was 10 m.
The results of this calculation are shown in the graphs of FIGS. 5, 6, 7, and 8. FIG. 5 is a graph for a wave period of 8 seconds, and FIGS. 6, 7, and 8 are graphs for a wave period of 10 seconds, 12 seconds, and 14 seconds, respectively.
[0055]
As can be seen from these graphs, as the installation water depth z of the underwater structure 1 increases, the trajectory, particle velocity, and fluctuating pressure of the wave particles rapidly decrease. For example, when the installation water depth z is 50 m below the sea level, the trajectory, the particle velocity and the fluctuating pressure of the wave particles are at most about 2/5 or less as compared with the case of floating above the sea surface. Is 1/20 or less.
As can be seen from this, when avoiding stormy weather, it is sufficient that the underwater structure 1 is settled to 50 m below the sea surface.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, by providing the underwater structure according to the present invention in the middle layer where sunlight can reach in a deep sea area such as the ocean, the underwater structure plays a role similar to that of the sea floor. A pseudo-near sea similar to the continental shelf is reproduced in the sea area where the underwater structure is installed. This triggered the breeding of phytoplankton, the primary producer of the food chain in the marine ecosystem, in this sea area, establishing a marine ecosystem, and creating a marine ecosystem that was rarely used in the past. Can be continuously and effectively used.
[0057]
Further, the undersea structure according to the present invention has a configuration in which a plurality of rod-shaped members are connected by a joint, and by adjusting the number of connected rod-shaped members, an undersea structure having a desired size can be easily formed. be able to.
This underwater structure is less susceptible to waves because it is installed in the sea where the particle motion of waves is smaller than the surface of the sea, and the structure itself has a truss structure to allow passage of seawater. To be less affected by ocean currents. Furthermore, since the specific gravity of the structure main body is set to 1.0 or less, it can be floated at a desired position in the sea by loosely mooring from the sea floor.
As described above, in the underwater structure according to the present invention, the load applied to the mooring device can be reduced, so that the mooring device can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an installation form of an underwater structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view illustrating a schematic configuration of an undersea structure according to the present embodiment.
FIG. 3 is a partially enlarged view of the underwater structure shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a perspective view showing components of the undersea structure according to the present embodiment.
FIG. 5 shows the trajectory 粒子 (m) of a wave particle, the particle velocity u (m / s), and the fluctuation pressure p (t / m) obtained based on the small amplitude wave theory. 2 4) is a graph showing the relationship between the installation water depth z of the underwater structure 1 and the case where the wave period is 8 seconds.
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a trajectory, a particle velocity, and a fluctuating pressure of a wave particle and an installation water depth z of the submarine structure 1 (in the case of a wave period of 10 seconds).
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a trajectory of a wave particle, a particle velocity, a fluctuating pressure, and an installation water depth z of the submarine structure 1 (in the case of a wave period of 12 seconds).
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a trajectory, a particle velocity, and a fluctuating pressure of a wave particle, and an installation depth z of the underwater structure 1 (in a case where the wave period is 14 seconds).
[Explanation of symbols]
1 Underwater structure 2 Structure body
3 rod-shaped member 3a rod-shaped member main body
3b buoyancy body 4 joint
4a Connection part 11 Vertical movement device
