JP2007211458A - 起伏式ゲート - Google Patents

Abstract

【課題】潮位の変動が比較的に短周期の風波の場合も、その進入を効果的に防止でき、また、段波津波に対して波が発生しないようにすること。
【解決手段】起立時に外力を受けて揺動する扉体２を備えた起伏式ゲート１である。扉体２の静水面側に、扉体２表面への水の遡上を妨げるフィン８を、該扉体２の幅方向に突出状に設置する。
【効果】波高伝達率を低減できるので、潮位の変動が比較的に短周期の風波やうねりの場合も、その進入を効果的に防止でき、また、段波津波に対しても波の発生を効果的に抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば津波や高潮対策として使用される起伏式ゲートに関するものである。

この種の起伏式ゲートとして、たとえば浮力によって扉体の起伏を行い、起立時における扉体の転倒をテンションロッドによって防止する起伏式ゲートが、特許文献１に開示されている。
特開２００３−２２７１２５号公報

この特許文献１に開示された起伏式ゲートの場合、扉体の起立時、扉体に作用する波力（転倒モーメント）をテンションロッドによって支持している。
このような動揺式の起伏式ゲートを湾口や港口などの水深の浅い海域に設置した場合、津波や高潮は潮位の変動周期が非常に長い潮位変動として扉体に作用する。この場合は、扉体で湾口や港口を締切ることで湾内や港内への海水の進入を防ぐことが可能である。

しかしながら、潮位の変動周期が比較的に短い風波（０．１秒〜１０秒程度）やうねり（１０秒〜３０秒程度）の場合は、この風波やうねりによる動揺を許容してしまうため、港内に波浪を伝達してしまう。

また、漁港や河口などの水深が急変する場所に設置した場合は、発生する津波は段波的であるため、波が到着すると即座に扉体が締切られる。従って、この時の扉体の急激な閉動作によっても港内に孤立波を発生させてしまう。

本発明が解決しようとする問題点は、前述のような起伏式ゲートの場合、
１）潮位の変動周期が比較的に短い風波やうねりでは、風波やうねりによる動揺を許容し、波高伝達率（透過率）が高くなる、
２）段波津波に対して波が発生する、
という点である。

本発明の起伏式ゲートは、
潮位の変動が比較的に短周期の風波やうねりの場合も、その進入を効果的に防止でき、また、段波津波に対して波が発生しないようにするために、
起立時に外力を受けて揺動する扉体を備えた起伏式ゲートであって、
前記扉体の静水面側に、扉体表面への水の遡上を妨げるフィンを、該扉体の幅方向に突出状に設置したことを最も主要な特徴としている。

本発明の起伏式ゲートにおいて、静水面側とは、例えば湾口に設置した場合は湾内側、港口に設置した場合は港内側を言う。
また、扉体へのフィンの高さ方向の設置位置は、扉体表面への水の遡上を妨げる位置であれば、特に問わない。

本発明では、扉体の静水面側にフィンを設置するだけの簡単な構成で、波高伝達率を効果的に低減することができる。従って、潮位の変動が比較的に短周期の風波やうねりの場合も、その進入を効果的に防止でき、また、段波津波に対しても波の発生を効果的に抑制することができる。

以下、本発明を実施するための各種の形態と共に最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図４は本発明の第１の例を説明する概略図、図１０は本発明の第２の例を説明する概略図である。

図１〜図４において、１は起伏式ゲートであり、扉体２と、この扉体２の起立時に、扉体２に大きな水圧荷重が作用しても扉体２が転倒しないように、たとえば港湾Ｒの港外側に設けられた複数のテンションロッド３を備えた構成である。

これら図１〜図４に示した例では、前記扉体２は、基端側の回転軸２ａを、たとえば港湾Ｒの底部に設けた基台４ａに、軸受５によって回転自在に枢支することで、前記回転軸２ａを支点として扉体２が起伏するものを示している。

また、前記テンションロッド３は、たとえばその中間で二つに折れ曲がるように形成され、扉体２の起立時に上端側に位置する一方端部は前記扉体２の頂部に、前記起立時に下端側に位置する他方端部は、扉体２が倒伏する側に前記回転軸２ａから所定の距離だけ離れた位置に、それぞれ回転が自在なように枢支されている。

なお、前記テンションロッド３は、浮力によって水中での重量を軽減して、扉体２の起立初期にテンションロッド３に作用する張力が可及的に０となるようにするため、たとえば中空材が使用される。

また、扉体２のたとえば港内側の頂部には浮力発生部６が設けられ、この浮力発生部６への給排気装置からの給気又は排気による浮力の増減によって、扉体２が、図１（ｂ）に示した全開の倒伏状態から、図１（ａ）に示した全閉の起立状態となるように構成されている。

７は前記テンションロッド３の他方端部と基台４ｂとの連結部に介在されたウエイトであり、このウエイト７が、前記扉体２の浮上後に、前記基台４ｂとの連結部を支点として回動すべく、このウエイト７と前記基台４ｂ、及び、ウエイト７と前記テンションロッド３を、それぞれ回転が自在なように枢支している。

このようなウエイト７を設置した起伏式ゲートでは、図３（ａ）に示したような、潮位差がない状態での釣り合い位置に扉体２が浮上するまでは（図３（ａ）では扉体２の起伏角度は５０°）、ウエイト７は回転せずにテンションロッド３に作用する張力は小さく維持される。

そして、扉体２がさらに浮上した後は、ウエイト７は徐々に回転し始め、テンションロッド３に作用する張力はウエイト７の作用によって徐々に大きくなる。なお、図３（ｂ）は、潮位差のある状態での釣り合い位置（図３（ｂ）では扉体２の起伏角度は７５°）を示している。

つまり、ウエイト７を介在させることによって、扉体２の起立時に衝撃力がテンションロッド３に作用せず、荷重の集中が緩和できるようになる。

本発明は、たとえば前述したような構成の起伏式ゲート１の、前記扉体２の静水面側である港内側に、図１〜図３に示したように、フィン８を扉体２の幅方向に突出状に設置した構成である。

このような構成の本発明の起伏式ゲート１では、次に述べるような作用によって波高伝達率を低減することができる。

本発明の起伏式ゲート１のような動揺式のゲートでは、フラップ式造波機の原理で港内に波浪などを伝達する。
すなわち、扉体２が起立状態の時に、波浪に伴って扉体２が行う倒伏動作により、扉体２の静水面側（港内側）の水面が乱れる（図４参照）。そして、扉体２の静水面側表面に遡上した水塊を、扉体２の起立動作時に港内に押し出すことで波が作り出される。

従って、扉体２の表面への水の遡上を妨げて遡上高さを低減することができれば、発生する波の高さも低減できることになる。
つまり、本発明の起伏式ゲート１では、図４のような釣り合い位置にある扉体２の静水面側の水面付近での水の上下運動を、扉体２の静水面側に設けたフィン８で抑制して発生波を消波することにより、波高伝達率を低減するのである。また、津波が発生した場合の段波に対しても、同様に港内への波の発生を低減することができる。

ちなみに、図１〜図４に示した構成の本発明の起伏式ゲート１の１／３５の模型を作成し、波形勾配（波高／波長）が０．０４の場合において、釣り合い位置にある扉体２の静水面側における高さ方向の水面位置近傍に２段のフィン８を設置したとき（フィンの長さＬは１０cm、扉体への取付け角度θは６０°）と設置しないときの波高伝達率を調査した結果を図５及び図６に示す（なお、フィンの長さＬ、扉体２への取付け角度θは図１を参照）。

図５は潮位差がない場合、図６は潮位差が約６cmの場合の結果を示したものであるが、この図５及び図６より明らかなように、フィン８を設置することによって、波高伝達率が低減できていることがわかる。

本発明の起伏式ゲート１では、扉体２の静水面側の水面付近での水の上下運動を抑制して発生波を消波できれば、設置するフィン８の取付け角度、長さ、段数は特に問わないが、以下に発明者らがこれらフィン８の取付け角度θ、長さＬ、段数について前記１／３５の模型を用いて実験した結果について説明する。

（フィン８の取付け角度θについて）
フィン８の扉体２への取付け角度θを４５°、６０°、９０°、１２０°と変化させて
実験を行った結果、図７に示すように、いずれの角度でも、フィン８を設置しなかった場合と比べて、波高伝達率の低減が確認できた。

その中では、扉体２に対して垂直な９０°で、波高低減効果が最も低く、その他の角度では大差は認められなかった。
この実験結果より、扉体２への取付け角度に関係なく、４５°以上傾けると波高伝達率の低減効果が向上すること、実験結果では、６０°の角度で取付けた場合に最も効果が大きいことが判明した。

（フィン８の長さＬについて）
フィン８の扉体２への取付け角度θが４５°と９０°の場合に、フィン８の長さＬを５cmと１０cmに変化させて実験を行った結果、図８に示すように、いずれの長さでも、フィン８を設置しなかった場合と比べて、波高伝達率の低減が確認できた。

周期が２秒（実機に換算した場合の周期では１２秒）の場合には、フィン８の長さＬが５cmの方が１０cmの場合よりも僅かに波高伝達率の低減効果が高いが、周期が１秒（実機に換算した場合の周期では６秒）の場合には、取付け角度θが４５°で、長さが１０cmの方が、５cmの場合よりも１０％強も低減効果が向上した。

（フィン８の段数について）
フィン８の扉体２への取付け角度θが６０°で長さが１０cmの場合に、フィン８の段数が１段と２段の場合について実験を行った結果、図９に示すように、いずれの段数でも、フィン８を設置しなかった場合と比べて、波高伝達率の低減が確認できた。

周期が１秒（実機に換算した場合の周期では６秒）の場合には、動揺量が小さく扉体２の静水面側表面への水の遡上が上段のフィン８まで達しないので、波高伝達率の差は現れないが、周期が大きくなり、扉体２の静水面側表面への水の遡上が上段のフィン８まで達するようになる周期が１．５秒（実機に換算した場合の周期では９秒）や２秒（実機に換算した場合の周期では１２秒）の場合には、波高伝達率の低減効果が向上した。

次に、本発明の起伏式ゲート１の第２の形態を、図１０を用いて説明する。
図１０に示した例は、図１〜図５に示した起伏式ゲート１のフィン８を可動式にして、扉体２の全開時に、フィン８を扉体２の静水面側表面と平行に収納できるようにしたものである。

このような構成を採用した場合には、フィン８を設置した場合でも、フィン８を設置しない場合と同様の水深を得ることができる。逆に、水深の要件を満たす場合には、海底の掘り込みを少なくできるので、設置工期を短縮できる。

なお、フィン８の可動構造は、特に限定されるものではないが、浮上用の浮力発生部６の膨張力を利用するか、エアーシリンダなどを利用することが考えられる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、請求項に記載の技術的思想の範囲内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

たとえば、フィン８は、弾性材を使用しても良い。弾性材を使用した場合、その変形でエネルギーを消費するので、波高伝達率の低減効果をさらに向上できる可能性がある。

また、前記の例ではテンションロッド３を設けた起伏式ゲート１について説明したが、テンションロッド３は必ずしも必須ではない。
さらに、起立時に波浪、潮位変動、風波やうねりといった外力を受けて揺動するものであれば、図１〜図５などに示した浮力の増減によって起伏する扉体に限らない。本出願人が、特願２００５−３６５２８で提案したような、通常時は浮上抑制機構で浮力を有する扉体の浮上を抑制し、起立時には浮上抑制機構による浮上の抑制を解除するものでも良い。また、カウンターウエイトによって起立し、倒伏時には、カウンターウエイトが扉体に作用しないように、扉体の頂部側とカウンターウエイトを連結するロープを巻き回したドラムをロックするものでも良い。

本発明は、津波や高潮対策として港湾に設置するだけでなく、河川に設置することも可能である。また、船舶が航行する河川や港では、水深が浅くなるのを防止するためにピットを設け、このピットに基台を配置することも可能である。

本発明の第１の例を説明する概略図であり、（ａ）は扉体全閉時を側面から見た図、（ｂ）は扉体全開時を側面から見た図である。 本発明の第１の例を説明する概略図であり、扉体全開時を静水面側から見た図である。 図１に示す起伏式ゲートの設計水深での扉体の姿勢を示す図で、（ａ）は潮位差の無い状態での釣り合い姿勢を示す図、（ｂ）は潮位差のある状態での釣り合い姿勢を示す図である。 本発明が対象とする動揺式のゲートにおいて、波が作り出されるメカニズムを示したイメージ図で、（ａ）は押し波時、（ｂ）は引き波時を示す図である。 試験時の潮位差がない場合における波高伝達率の低減効果を示した図である。 試験時の潮位差が約６cmの場合における波高伝達率の低減効果を示した図である。 フィンの取付け角度と波高伝達率との関係を示した図である。 フィンの長さと波高伝達率との関係を示した図である。 フィンの段数と波高伝達率との関係を示した図である。 本発明の第２の例を説明する概略図における図１（ｂ）と同様の図である。

符号の説明

１ 起伏式ゲート
２ 扉体
２ａ 回転軸
３ テンションロッド
８ フィン

Claims (1)

1. 起立時に外力を受けて揺動する扉体を備えた起伏式ゲートであって、
   前記扉体の静水面側に、扉体表面への水の遡上を妨げるフィンを、扉体の幅方向に突出状に設置したことを特徴とする起伏式ゲート。
   

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