JP2007211459A - 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るようにすること。
【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が起立状態にある場合の水位変動面側における扉体２の上部位置に、水位の変化によって容積が変化する空気室２ｂを設けた。
【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。

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、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るようにするために、
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、
前記扉体が起立状態にある場合の水位変動面側における扉体の上部位置に、水位の変化によって容積が変化する空気室を設け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、水位変動面側とは、例えば湾口に設置した場合は湾外側、港口に設置した場合は港外側を言う。

また、水位の変化によって容積が変化する空気室が存在するためには、前記扉体が起立状態にある場合に、空気室の下端が開放されており、かつ、空気室の上端には、空気抜き用の隙間が設けられている必要がある。そして、空気室を形成するために水位変動面側に設ける隔壁は、扉体を全閉した時に隔壁の下端が水位変動面側の水面よりも下方になるような大きさを有する必要がある。

本発明では、扉体が起立状態にある場合の扉体の水位変動面側における扉体の上部位置に、水位の変化によって容積が変化する空気室を設けるだけの簡単な構成で、波高の伝達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る。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図７は本発明の最良の形態を説明する概略図である。

図１〜図７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７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（図示省略）が設けられ、この浮力発生部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２に示した全開の倒伏状態から、図１に示した全閉の起立状態となるように構成されている。

６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６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６と前記基台４ｂ、及び、ウエイト６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６を設置した起伏式ゲートでは、図４（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４（ａ）では扉体２の起伏角度は５０°）、ウエイト６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６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６の作用によって徐々に大きくなる。なお、図４（ｂ）は、潮位差のある状態での釣り合い位置（図４（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６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の水位変動面である港外側における上部位置に、図１〜図７に示したように、水位の変動によって容積が変化する空気室２ｂを設けた構成である。

すなわち、図１〜図７に示した例では、空気室２ｂは、扉体２の静水面である港内側に設けられたスキンプレート２ｃと、このスキンプレート２ｃの港外側上部に配置された横主桁２ｄと、この横主桁２ｄの港外側に前記スキンプレート２ｃと平行に配置された隔壁２ｅとで形成されている。

そして、この隔壁２ｅは、図１（ａ）（ｂ）のように、扉体２を全閉した時に隔壁２ｅの下端が港外側の静水面よりも下方になるような大きさとなされ、また、扉体２が起立状態にある場合の空気室２ｂの上端には、空気抜き用の隙間２ｆを設けている。この隙間２ｆは、たとえば扉体２の上下方向に所定の間隔を存して配置した縦主桁２ｇとスキンプレート２ｃの間に台座２ｈを介在させることで設けている。

このような構成の本発明の起伏式ゲート１では、次に述べるようなメカニズム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、扉体２と、静水面の接点をＰとすると（図５（ａ）参照）、図５（ｂ）に示すように、波浪中のＰ点での水位の変動と、扉体２の動揺角度には、一般的に位相遅れが存在する。すなわち、扉体２の起伏角度が最大（または最小）となる時刻は、Ｐ点での水位が最大（または最小）となる時刻に比べて遅くなる。

つまり、空気室２ｂが扉体２の動揺低減に作用するのは、図５（ｂ）にハッチングで示すように、水位が最高位である時刻と扉体２の起伏角度が最大である時刻の間と、水位が最低位である時刻と扉体２の起伏角度が最小である時刻の間である。

以下、これらの扉体２の動揺低減メカニズムを、図６及び図７に示すイメージ図を用いて説明する。

１）起立を抑制する領域
港外側の水位が最高位まで上昇する時刻ｔ１〜ｔ２では、押し波によって港外側の水面が上昇する（白抜き矢印）。その際、空気室２ｂ内の水面は僅かに遅れて上昇する（図６（ａ）参照）。

次に、港外側の水位が最高位となった後から、水位の上昇に遅れて扉体２の起伏角度が最大となる時刻ｔ２〜ｔ３では、港外側の水面が下降を開始するが、扉体２はさらに起立運動を継続する。このとき、空気室２ｂ内の水面は、港外側の水面の下降よりも遅れるため、空気室２ｂ内には水塊（図６（ｂ）にハッチングで示す）が残り、この水塊の重さにより扉体２の起立運動を抑制するモーメントが作用する（図６（ｂ）参照）。なお、図６において、ウエイト６及び扉体２の動きを破線矢印で、扉体２に作用するモーメントを実線矢印で示す（図７も同様）。

２）倒伏を抑制する領域
扉体２の起伏角度が最大となる位置から港外側の水位が最低位となる時刻ｔ３〜ｔ４では、引き波によって港外側の水面が下降する。その際、空気室２ｂ内の水面は僅かに遅れて下降する（図７（ａ）参照）。

次に、港外側の水位が最低位となった後から、水位の下降に遅れて扉体２の起伏角度が最小となる時刻ｔ４〜ｔ５では、港外側の水面が上昇を開始するが、扉体２はさらに倒伏運動を継続する。このとき、空気室２ｂ内の水面は、港外側の水面の上昇よりも遅れるため、空気室２ｂ内の水面下には空気が残り（図７（ｂ）にハッチングで示す）、この空気の浮力により扉体２の倒伏運動を抑制するモーメントが作用する（図７（ｂ）参照）。

以上説明したように、本発明では、港外側で発生する波浪による水位の変動に比べて扉体２の動揺の位相遅れが存在することにより、扉体２の起立運動や倒伏運動を抑制するモーメントが働き、波高の伝達を効果的に低減することができるのである。なお、波高の伝達の低減には、空気室の容積を大きくすることが望ましいことは言うまでもない。

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。

例えば、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。
また、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７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。さらに、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（ａ）図における扉体頂部の拡大図、（ｃ）は（ｂ）図の矢視Ａ−Ａ図である。 本発明の例を説明する概略図であり、扉体全開時を側面から見た図である。 本発明の例を説明する概略図であり、扉体全閉時をテンションロッド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。 （ａ）は扉体と港外側の静水面との接点を示す図、（ｂ）は港外側のＰ点での水位変動と扉体の角度の作動領域のイメージを示す図である。 空気室による扉体の動揺低減メカニズムを説明する図で、（ａ）は港外側の水面の上昇時を示す図、（ｂ）は港外側水面の下降時を示す図である。 図６に続く空気室による扉体の動揺低減メカニズムを説明する図で、（ａ）は港外側水面の下降時、（ｂ）は港外側の水面の上昇時を示す図である。

符号の説明

１ 起伏式ゲート
２ 扉体
２ａ 回転軸
２ｂ 空気室
２ｃ スキンプレート
２ｄ 横主桁
２ｅ 隔壁
２ｆ 隙間

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、
   前記扉体が起立状態にある場合の水位変動面側における扉体の上部位置に、水位の変化によって容積が変化する空気室を設けたことを特徴とする起伏式ゲート。
   

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