JP2009281131A - 可動式防波堤及び可動式防波堤の作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浮上用鋼管を浮上させるための空気を防波堤本体内に貯留可能な可動式防波堤を提供する。
【解決手段】浮上用鋼管６は、本発明の特徴であって、内部に圧縮空気が貯留された空気室６ｄと、空気室６ｄの上方に設けられた浮力室６ｅと、空気室６ｄの圧縮空気を浮力室６ｅに供給する第１給気手段７と、浮力室６ｅの上に設けられ、浮上用鋼管６の上端部に設けられ、上面が開放された開放室６ｆとを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、昇降可能な可動式防波堤に関する。

特許文献１には、海底面に設けた基礎コンクリートを貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、かつ密集状態で基礎コンクリートの表面に上端面を開口させて配列された複数の鞘鋼管と、鞘鋼管に昇降可能に挿入され、かつ下端面が開口し、上端面が閉塞された浮上用鋼管と、各浮上用鋼管内に空気を供給するための給気装置とを備えた可動式防波堤が開示されている。この構造においては、凪のときには浮上用鋼管の柱列を海底面に埋伏させて湾外と湾内とを完全開放し、荒天時には地上からコンプレッサや配管等の外部給気装置により各浮上用鋼管内に空気を供給し、その浮力により浮上用鋼管の柱列を海水面上に突出させて湾内への波浪の侵入を防止するものである。

特開２００４−１１６１３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている可動式防波堤では、地震等の災害で外部給気装置が損傷すると空気を供給できないので、浮上用鋼管を上昇させることができないという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、浮上用鋼管を浮上させるための空気を防波堤本体内に貯留可能な可動式防波堤を提供するものである。

前記目的を達成するため、本発明の可動式防波堤は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第１給気手段とを備え、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。
本発明によれば、空気室に充填された圧縮空気が第１給気手段を介して浮力室に供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管を上昇させることができる。

また、この空気室を浮上用鋼管内に備えているので、地上に設置されたコンプレッサ等の外部給気装置から空気を供給すること無く、浮上用鋼管を上昇させることができる。したがって、緊急時における可動式防波堤の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
本発明において、前記空気室は、前記浮力室よりも下方に設けられることとすれば、空気室の上方を開放するだけで圧縮空気が浮力室に向かって移動するので、第１給気手段を簡便な装置にすることができる。

本発明において、前記空気室は、前記浮上用鋼管の昇降位置にかかわらず前記空気室の上端が常に海水の最低水位よりも低くなる位置に設けられることとしてもよい。
本発明によれば、空気室の上端は、浮上用鋼管の昇降位置にかかわらず常に海水の最低水位よりも低くなる位置に設けられているので、空気室は常に海水面よりも低い位置に存在する。空気室が水面よりも上に突出すると、水面よりも上に存在する空気室内の空気容量は浮力として作用しないが、当該空気室は、浮上用鋼管が海水面から最も突出した状態でも、海水面よりも低い位置に存在しているので、浮上用鋼管には常に空気室による浮力が作用している。

本発明において、前記空気室に圧縮空気を供給するための供給手段と、前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第１給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して、前記給気動作及び前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることとしてもよい。

本発明によれば、空気室内の圧縮空気を浮力室に供給することによって、圧縮空気が海中へ流出しても、空気室に圧縮空気を供給するための供給手段を備えているので、空気室に圧縮空気を充填することができる。したがって、次回の上昇動作をスムーズに行うことができる。
また、浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段を備えているので、浮力室内の圧縮空気を浮上用鋼管の外部に排出して、海水面より突出している浮上用鋼管を下降させることができる。
そして、第１給気手段による給気動作及び排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段を備えているので、効率良く第１給気手段及び排気手段を作動することができる。
さらに、制御手段に給気動作及び排気動作の指示を伝達する指示手段を備えているので、遠隔地から第１給気手段及び排気手段を作動することができる。

本発明において、前記第１給気手段は、２つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記空気室内に連通する空気室側送通管と、前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記第１給気手段の給気動作を開始又は停止することとしてもよい。
本発明によれば、給気用電磁開閉弁を開放することにより空気室内の圧縮空気を浮力室に供給することができる。

また、浮力室の上端部に作用する水圧は、浮力室の下端部に作用する水圧よりも低いので、浮力室側送通管の開口している端面を浮力室の上端部に設けた場合は、浮力室の下端部に設けた場合よりも、端面に作用する水圧が低くなる。したがって、浮力室の下端部よりも上端部に浮力室側送通管の開口している端面を設けることによって、低い圧力で圧縮空気を吐出させることができる。

本発明の可動式防波堤は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、前記浮上用鋼管に着脱可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第２給気手段とを備え、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。

本発明によれば、蓄圧タンクに充填された圧縮空気が第２給気手段を介して浮力室に供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管を上昇させることができる。
また、この蓄圧タンクは、脱着可能なので、蓄圧タンクを短時間で容易に交換することができる。

本発明において、前記蓄圧タンクは、前記浮上用鋼管内に設けられることとすれば、荒天時の波浪による影響を受けにくくなる。

本発明において、前記蓄圧タンクは、内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置されることとすれば、海水による腐食等の損傷を受けにくくなる。

本発明において、前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第２給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることとしてもよい。

本発明によれば、第２給気手段による給気動作及び排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段を備えているので、効率良く第２給気手段及び排気手段を作動することができる。
さらに、制御手段に給気動作及び排気動作の指示を伝達する指示手段を備えているので、遠隔地から第２給気手段及び排気手段を作動することができる。

本発明において、前記第２給気手段は、２つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記第２給気手段内に連通する蓄圧タンク側送通管と、前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制とにより、前記第２給気手段の給気動作を開始又は停止することとしてもよい。
本発明によれば、給気用電磁開閉弁を開放することにより蓄圧タンク内の圧縮空気を浮力室に供給することができる。

本発明において、前記排気手段は、排気用電磁開閉弁と、前記排気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記浮力室内に連通する送通管とを備え、前記制御手段は、前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記排気手段の排気動作を開始又は停止することとしてもよい。
本発明によれば、制御手段にて排気用電磁開閉弁を開放することにより浮力室内の圧縮空気を排出することができる。

本発明において、前記供給手段は、前記浮力室の上方の前記浮上用鋼管内に設けられ、手動で開閉可能な手動開閉弁と、一方は前記手動開閉弁に接続され、他方は前記空気室内に連通する送通管とを備えることとしてもよい。
本発明によれば、圧縮空気の充填されたボンベ等を手動開閉弁に接続し、その手動開閉弁を開放することにより空気室に圧縮空気を充填することができる。また、この充填作業は、誰でも容易に行うことができるとともに、浮上用鋼管を下降させる前に実施する浮上用鋼管の点検作業と同時に行うので、作業員への負担は増えない。

本発明において、前記制御手段は、内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置され、前記給気用電磁開閉弁及び前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御する制御装置と、前記隔室内に設置され、前記制御装置の電源を供給する電池とを備えることとしてもよい。
本発明によれば、給気用電磁開閉弁及び排気用電磁開閉弁の開閉動作を制御するための制御装置及びこの制御装置に電源を供給するための電池を備えているので、外部から電源を供給できない場合でも、給気用電磁開閉弁及び排気用電磁開閉弁を確実に開閉することができる。したがって、緊急時における可動式防波堤の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。

本発明において、前記指示手段は、前記鞘鋼管の前記上端面付近の海底に設置され、地上又は水上に設けられた指示装置と電気的に接続された海底側送受信機と、前記浮上用鋼管の格納時に、前記海底側送受信機に近接するように前記浮上用鋼管の外周側面の上端部に取り付けられ、前記海底側送受信機と非接触状態でデータの送受信が可能で、かつ、前記制御装置に電気的に接続された鋼管側送受信機とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、非接触でも近接していればデータの送受信が可能な海底側送受信機及び鋼管側送受信機を備えているので、両送受信機同士が接触することが無い。したがって、浮上用鋼管の昇降時における両送受信機同士の衝突による破損を防止することができる。さらに、鞘鋼管内に砂利等が入り込み、浮上用鋼管を完全に格納できなくなっても両送受信機間が近接していればデータの送受信が可能なので、可動式防波堤の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。

また、指示手段は可動式防波堤から離れた場所に設けられている指示装置に接続されているので、給気用電磁開閉弁、排気用電磁開閉弁の開閉を遠隔操作することができる。

本発明の可動式防波堤の作動方法は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第１給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。

本発明の可動式防波堤の作動方法は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管に脱着可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第２給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。

本発明において、前記浮力室内の前記圧縮空気を排出して前記浮上用鋼管の浮力を低下させることにより、前記浮上用鋼管を前記鞘鋼管内に格納することを特徴とする。

本発明の可動式防波堤を用いることにより、浮上用鋼管を浮上させるための空気を防波堤本体内に貯留することが可能となる。したがって、地震等の災害時に、可動式防波堤から離れた場所に設置されている稼動防波堤の昇降を管理する付帯設備が損傷していても、浮上用鋼管を上昇させることができる。

本発明の第一実施形態に係る可動式防波堤の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 浮上用鋼管の縦断面図である。 浮上用鋼管が下降して鞘鋼管内に格納されている状態を示す縦断面図である。 可動式防波堤の昇降状態を示す図である。 可動式防波堤の昇降状態を示す図である。 可動式防波堤の昇降状態を示す図である。 可動式防波堤の昇降状態を示す図である。 可動式防波堤の昇降状態を示す図である。 可動式防波堤の昇降状態を示す図である。 可動式防波堤の昇降状態を示す図である。 浮上用鋼管の他の実施例を示す縦断面図である。 本発明の第二実施形態に係る浮上用鋼管の縦断面図である。

以下、本発明に係る可動式防波堤の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。下記に示す実施形態においては、地上からコンプレッサや配管等の外部給気装置により浮上用鋼管内に空気を供給し、その浮力により浮上用鋼管を上昇させる一般的な外部給気システムと、浮上用鋼管内に空気室や蓄圧タンクを設け、空気室内や蓄圧タンク内の圧縮空気を浮力室に供給し、その浮力により浮上用鋼管を上昇させるという本発明に係る給気システムとを備えた可動式防波堤の上記外部給気システムが故障により作動せず、バックアップとして本発明に係る給気システムを用いる場合について説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る可動式防波堤１の平面図である。また、図２及び図３は、それぞれ図１のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。

図１〜図３に示すように、港の内外を仕切る可動式防波堤１の海底地盤Ｅ内には海底面ＧＬを天端とする所定厚みの基礎コンクリート２が打設され、その周囲には根固め石３が敷設されている。この基礎コンクリート２を鉛直に貫通して、海底地盤Ｅの深部にまで到達する鞘鋼管４が一直線上に埋設されている。各鞘鋼管４の下端面は水中コンクリート５によって閉塞されるとともに、上端面は基礎コンクリート２よりも上方に開口され、この鞘鋼管４内に浮上用鋼管６が昇降可能に挿入される。

可動式防波堤１には、圧縮空気を供給するためのコンプレッサ１３と、浮力室６ｅ内（後述する）に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ用送通管１４とから構成された一般的な外部給気システムが設けられている。コンプレッサ用送通管１４は、浮上用鋼管６の昇降に追随できるように蛇腹状の構成を有しており、変形自在である。そして、浮上用鋼管６の浮力室６ｅ内にコンプレッサ１３で圧縮空気を供給すると、その浮力により浮上用鋼管６を上昇させることができる。

図４は、浮上用鋼管６の縦断面図である。図４に示すように、浮上用鋼管６は、内部に圧縮空気が貯留された空気室６ｄと、空気室６ｄの上方に設けられた浮力室６ｅと、空気室６ｄの圧縮空気を浮力室６ｅに供給する第１給気手段７と、浮力室６ｅの上に設けられ、浮上用鋼管６の上端部に設けられ、上面が開放された開放室６ｆとを備えている。

空気室６ｄは、浮上用鋼管６の下部の内周面に全周にわたって溶接等にて接合された隔壁６ａと隔壁６ｂとの間に形成され、圧縮空気が流出しないように密封されている。

本実施形態においては、空気室６ｄは、浮上用鋼管６が昇降しても空気室６ｄの上端が常に海水の最低水位ＬＷＬよりも低くなる位置に設けられている。したがって、浮上用鋼管６が最も上昇して海水面に突出した状態でも、空気室６ｄは海中に位置しているので、浮上用鋼管６には常に浮力が作用する。この浮力は、浮上用鋼管６が自然に上昇することはできない程度の大きさとなるように、空気室６ｄ内の圧力、容積等を設定する。

浮力室６ｅは、浮上用鋼管６の内周面に全周にわたって溶接等にて接合された隔壁６ｃと上記隔壁６ｂとの間に形成されている。浮力室６ｅの下端部の側面には、この浮力室６ｅ内への海水の出入りが可能となる通水孔６ｇが設けられている。

また、開放室６ｆの下端部の側面には、浮上用鋼管６が上昇する際に、開放室６ｆ内に貯留する海水を排水して浮上用鋼管６をスムーズに上昇させるための排水孔６ｈが設けられている。

開放室６ｆには、２つのポートを有する給気用電磁開閉弁７ａと、給気用電磁開閉弁７ａの一方のポート７ｂに接続され、隔壁６ｂ及び隔壁６ｃを貫通して空気室６ｄ内に連通する空気室用送通管７ｄと、給気用電磁開閉弁７ａの他方のポート７ｃに接続され、隔壁６ｃを貫通して浮力室６ｅの上端部に端面を開口させた浮力室用送通管７ｅとを備えた第１給気手段７が設けられている。

空気室６ｄ内の圧縮空気は、浮力室用送通管７ｅの開口端の位置における水圧よりも高い圧力で貯留されている。このため、給気用電磁開閉弁７ａを開放すると空気室６ｄと浮力室６ｅとが連通し、圧縮空気が浮力室用送通管７ｅの開口端から浮力室６ｅ内に供給されるとともに、それまで浮力室６ｅ内に貯留していた海水が通水孔６ｇから海中へ流出し、浮力室６ｅ内は次第に空気に置換される。そして、浮力室６ｅ内が空気に置換されたことによって生じる浮力により、浮上用鋼管６は上昇を開始する。

また、開放室６ｆには、手動で開閉可能な手動開閉弁８ａと、一端は手動開閉弁８ａのポート８ｂに接続され、他端は空気室用送通管７ｄに接続された空気室用供給管８ｄとを備えた供給手段８が設けられている。

空気室６ｄ内の圧縮空気を浮力室６ｅに供給すると、圧縮空気が通水孔６ｇから海中へ流出することがあるので、その場合、空気室６ｄ内に外部から圧縮空気を供給する必要がある。空気室６ｄに圧縮空気を供給する際は、浮上用鋼管６が海水面より突出しているときに船舶で浮上用鋼管６に近づいて空気ボンベ等を手動開閉弁８ａに接続するとともに、給気用電磁開閉弁７ａを閉止し、その後、手動開閉弁８ａを開放して、圧縮空気を空気室６ｄ内に充填する。

さらに、開放室６ｆには、排気用電磁開閉弁９ａと、排気用電磁開閉弁９ａに接続され、他端が隔壁６ｃを貫通して浮力室６ｅ内に連通する排気用送通管９ｂとを備えた排気手段９が設けられている。

浮上用鋼管６が海水面よりも突出している（つまり、浮力室６ｅに圧縮空気が存在している）状態で排気用電磁開閉弁９ａを開放すると浮力室６ｅと大気とが排気用電磁開閉弁９ａ及び排気用送通管９ｂを介して連通するので、浮力室６ｅ内の圧縮空気が大気中に流出して浮力が低下する。そして、浮力が低下することによって浮上用鋼管６が下降を開始するとともに、浮力室６ｅの下方に設けられている通水孔６ｇから海水が浮力室６ｅ内に流入し、浮力室６ｅ内は次第に海水に置換される。なお、浮上用鋼管６を降下させる際には、給気用電磁開閉弁７ａ、手動開閉弁８ａは閉止する。

また、開放室６ｆ内の隔壁６ｃの上には、内部に海水が流入しないように密閉された隔室１０が設けられている。この隔室１０内には、給気用電磁開閉弁７ａ及び排気用電磁開閉弁９ａの開閉を制御するＣＰＵ等の制御装置１１ａと、この制御装置１１ａの電源を供給する海水電池１１ｂとを備えた制御手段１１が設けられている。

制御装置１１ａは、浮上用鋼管６を上昇させる際には、排気用電磁開閉弁９ａを閉止し、給気用電磁開閉弁７ａを開放する。一方、浮上用鋼管６を下降させる際には、給気用電磁開閉弁７ａを閉止し、排気用電磁開閉弁９ａを開放する。制御装置１１ａは電源として海水電池１１ｂを備えており、制御装置１１ａは、外部からの電源供給無しで作動することができる。また、海水電池１１ｂは海水によって充電され、半永久的に使用できるので、充電や電池の交換が不要である。

図５は、浮上用鋼管６が下降して鞘鋼管４内に格納されている状態を示す縦断面図である。

図５に示すように、鞘鋼管４の上端面付近の海底に、データ等の送受信が可能な海底側送受信機１２ａが設置されている。この海底側送受信機１２ａは、通信線１２ｂを介して地上の指示装置１２ｃに接続されている。また、浮上用鋼管６の外周側面の上端に、浮上用鋼管６が鞘鋼管４内に格納された状態のときに海底側送受信機１２ａに近接するように鋼管側送受信機１２ｄが取り付けられている。鋼管側送受信機１２ｄは、配線１２ｅを介して制御装置１１ａに接続されている。海底側送受信機１２ａは、例えば、非接触型ＩＣカード読み取り装置とし、鋼管側送受信機１２ｄは、例えば、非接触型ＩＣカードとすることで、海底側送受信機１２ａと鋼管側送受信機１２ｄとは、互いに近接した状態であれば非接触でデータを送受信可能となっている。これにより、浮上用鋼管６が鞘鋼管４内に格納された状態で、地上の指示装置１２ｃから給気用電磁開閉弁７ａ又は排気用電磁開閉弁９ａの開閉の指示を出すと、その指示が海底側送受信機１２ａ及び鋼管側送受信機１２ｄを介して制御装置１１ａに伝達され、制御装置１１ａにより給気用電磁開閉弁７ａ又は排気用電磁開閉弁９ａを開閉して、浮上用鋼管６を上昇させることができる。

以下に、可動式防波堤１の昇降方法について説明する。本実施形態においては、浮上用鋼管６の空気室６ｄの上端が常に海水面よりも低くなる位置に存在することが望ましいので、最も条件が厳しくなる最低水位ＬＷＬ時における昇降状態について説明する。

図６〜図１２は、可動式防波堤１の昇降状態を示す図である。
図６に示すように、凪のときは浮上用鋼管６を鞘鋼管４の内部に格納して港外と港内とを完全解放することで開放水域となり、海上を航行する船舶は自由に港内外を出入りできる。
なお、浮上用鋼管６には、空気室６ｄによる浮力が生じているが、この浮力は、浮上用鋼管６の重量よりも小さいので、浮上用鋼管６は、海中に沈んで鞘鋼管４内に格納されている。
このとき、浮上用鋼管６の上端面は開口しているので、開放室６ｆ内は海水で満たされている。また、給気用電磁開閉弁７ａ、手動開閉弁８ａ、排気用電磁開閉弁９ａは常時閉止した状態である。

図７に示すように、凪の状態から荒天状態となり、海上のうねりが強くなると、地上の指示装置１２ｃから制御装置１１ａを介して給気用電磁開閉弁７ａを開放する。そして、空気室６ｄの圧縮空気を浮力室６ｅ内に供給する。浮力室６ｅに圧縮空気を供給すると、浮力室６ｅ内の海水が通水孔６ｇから海中に流出して、次第に圧縮空気に置換される。圧縮空気を継続して供給することにより、浮力室６ｅに貯留された空気による浮力と、空気室６ｄによる浮力との合力である上昇合力が、浮上用鋼管６の重量よりも大きくなると、浮上用鋼管６が上昇し始める。
浮上用鋼管６を上昇させるために必要な総空気量は決まっているので、予め空気室６ｄ内に圧縮空気を充填しておくことにより、浮上用鋼管６を上昇させる際に、外部から空気を浮上用鋼管６内に供給しなくてすむ。

図８に示すように、浮上用鋼管６の上部が海水面より突出し始めると同時に、開放室６ｆ内の海水が排水孔６ｈから海中に排出され始める。これにより、浮上用鋼管６の上昇時に開放室６ｆ内に貯留した海水の重量分だけ大きな浮力が必要になるのを防止できる。

図９に示すように、浮上用鋼管６が完全に上昇しても、給気用電磁開閉弁７ａは開放しておく。なお、本実施形態においては、給気用電磁開閉弁７ａを開放したままとしたが、これに限定されるものではなく、閉止してもよい。

このとき、空気室６ｄは、その上端が最低水位ＬＷＬよりも低くなる位置に設けられているので、空気室６ｄは海中に位置しており、浮上用鋼管６が完全に上昇した状態でも浮上用鋼管６には空気室６ｄによる浮力が作用しているが、上述したように、この浮力は、浮上用鋼管６が自然に浮上することはできない程度の大きさなので、空気室６ｄによる浮力だけでは浮上用鋼管６は下降してしまう。これに対し、浮力室６ｅ（海水面より下側）による浮力が、浮上用鋼管６を海面に突出させる程度の大きさを有するので、浮上用鋼管６は海面に突出した状態を維持することができる。

図１０に示すように、荒天状態が治まり、海上が凪いだと判断された場合は、作業者が圧縮空気の充填された空気ボンベを船舶に積載して、浮上用鋼管６の近くまで運搬し、ボンベを手動開閉弁８ａに接続する。そして、給気用電磁開閉弁７ａを閉止し、手動開閉弁８ａを開放して圧縮空気を空気室６ｄに充填する。なお、排気用電磁開閉弁９ａは閉止したままである。
空気室６ｄ内が設計等により決定された所定の圧力値になったら手動開閉弁８ａを閉止し、充填作業を終了する。

次に、作業者は、空気ボンベを手動開閉弁８ａから取り外し、可動式防波堤１から離れる。そして、可動式防波堤１の周囲に船舶がいないことを確認した後に、指示装置１２ｃから無線等の遠隔操作で制御装置１１ａに排気用電磁開閉弁９ａを開放する指示を出す。指示を受けた制御装置１１ａが排気用電磁開閉弁９ａを開放して、浮力室６ｅ内と大気とが連通すると、図１１に示すように、浮力室６ｅ内の圧縮空気が大気中に排出されて、浮力室６ｅに貯留された圧縮空気による浮力が減少してほとんど無くなり、上記上昇合力が、浮上用鋼管６の重量よりも小さくなって、浮上用鋼管６が下降し始める。

また、浮力室６ｅと大気とが連通すると、通水孔６ｇから浮力室６ｅ内に海水が流入し始めて、浮上用鋼管６の下降とともに、浮力室６ｅ内は次第に海水で充満される。
さらに、浮上用鋼管６が下降を続けると、排水孔６ｈから開放室６ｆ内に海水が流入し始めるとともに、浮力室６ｅ内の海水が排気用送通管９ｂ及び排気用電磁開閉弁９ａを介して開放室６ｆ内に流入し始める。この開放室６ｆ内に流入した海水がバラストの役割を果たすので、浮上用鋼管６は速やかに降下する。

こうして、図１２に示すように、浮上用鋼管６が完全に下降して鞘鋼管４内に格納され、開放水域が形成されて船舶が自由に入出航可能となると、排気用電磁開閉弁９ａを閉止して浮力室６ｅ内と海中との連通を遮断し、次の上昇に備える。

以上説明した本実施形態の可動式防波堤１によれば、空気室６ｄに充填された圧縮空気が第１給気手段７を介して浮力室６ｅに供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管６を上昇させることができる。また、この空気室６ｄを浮上用鋼管６内に備えているので、外部から空気を浮上用鋼管６内に供給すること無く、浮上用鋼管６を上昇させることができる。例えば、浮上用鋼管６内に接続されているコンプレッサ１３やコンプレッサ用送通管１４が地震等の災害で損傷して、空気を浮上用鋼管６に供給できなくなっても、空気室６ｄ内の圧縮空気を浮力室６ｅに供給することにより、浮上用鋼管６を上昇させることができる。したがって、緊急時における可動式防波堤１の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。

そして、空気室６ｄの上端は、浮上用鋼管６が昇降しても常に海水の最低水位ＬＷＬよりも低くなる位置に設けられているので、空気室６ｄは常に海水面よりも低い位置に存在する。空気室６ｄが水面よりも上に突出すると、水面よりも上に存在する空気室６ｄ内の空気容量は浮力として作用しないが、当該空気室６ｄは、浮上用鋼管６が海水面から最も突出した状態でも、海水面よりも低い位置に存在しているので、浮上用鋼管６には常に空気室６ｄによる浮力が作用している。

また、浮力室６ｅに圧縮空気を供給する際に、浮力室用送通管７ｅの開口端面を浮力室６ｅの上端部に設けることによって、浮力室６ｅの下端部に設置した場合よりも低い圧力で圧縮空気を吐出させることができる。

また、空気室６ｄ内の圧縮空気を浮力室６ｅに供給することによって、圧縮空気が海中へ流出しても、外部から空気室６ｄに圧縮空気を供給するための供給手段８を備えているので、空気室６ｄに圧縮空気を充填することができる。したがって、次回の上昇動作をスムーズに行うことができる。この圧縮空気の充填は、圧縮空気の充填されたボンベ等を手動開閉弁８ａに接続し、その手動開閉弁８ａを開放するだけなので誰でも容易に行うことができる。また、充填作業は、海面が穏やかになって浮上用鋼管６を下降させる際に実施する浮上用鋼管６の点検作業と同時に行うので、作業員への負担は増えない。

また、浮力室６ｅの圧縮空気を排出するための排気手段９を備えているので、浮力室６ｅ内の圧縮空気を浮上用鋼管６の外部に排出して、海水面より突出している浮上用鋼管６を下降させることができる。さらに、排気用送通管９ｂは、浮力室６ｅの上部に接続されているので、効率良く浮力室６ｅ内の圧縮空気を排出することができる。

そして、給気用電磁開閉弁７ａ及び排気用電磁開閉弁９ａの開閉動作を制御するための制御装置１１ａ及びこの制御装置１１ａに電源を供給するための海水電池１１ｂを浮上用鋼管６内に備えているので、外部から電源を供給できない場合でも、給気用電磁開閉弁７ａ及び排気用電磁開閉弁９ａを確実に開閉することができる。したがって、緊急時における可動式防波堤１の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。

さらに、非接触でも近接していればデータの送受信が可能な海底側送受信機１２ａ及び鋼管側送受信機１２ｄを備えているので、両送受信機１２ａ、１２ｄ同士が接触することが無い。したがって、浮上用鋼管６の昇降時における両送受信機１２ａ、１２ｄ同士の衝突による破損を防止することができる。さらに、鞘鋼管４内に砂利等が入り込み、浮上用鋼管６を完全に格納できなくなっても両送受信機１２ａ、１２ｄ間が近接していればデータの送受信が可能なので、可動式防波堤１の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。また、海底側送受信機１２ａは指示装置１２ｃに接続されているので、地上から給気用電磁開閉弁７ａ、排気用電磁開閉弁９ａの開閉指示を出すことができる。

なお、本実施形態においては、第１給気手段７の空気室用送通管７ｄに供給手段８の空気室用供給管８ｄを接続して、空気室用送通管７ｄを空気室６ｄ内に連通させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図１３に示すように、例えば、浮力室６ｅ内に給気用電磁開閉弁７ａを設け、この給気用電磁開閉弁７ａの一方のポート７ｂに接続され、隔壁６ｂを貫通して空気室６ｄ内に連通する空気室用送通管１７ｄと、給気用電磁開閉弁７ａの他方のポート７ｃに接続され、浮力室６ｅの上端部に端面を開口させた浮力室用送通管１７ｅと、手動開閉弁８ａの一方のポート８ｂに接続され、隔壁６ｃ及び隔壁６ｂを貫通して空気室６ｄ内に連通する空気室用供給管１８ｄとをそれぞれ設けてもよい。

また、本実施形態においては、水位が最低水位ＬＷＬの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、水位が最低水位ＬＷＬよりも高い最高水位ＨＷＬ時や波浪時であれば、海水面水位は常に空気室６ｄの上端よりも高い位置となるので本発明の適用が可能である。

次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
第二実施形態は、空気室６ｄの代わりに蓄圧タンク２６ｄから圧縮空気を浮力室６ｅに供給するものである。

図１４は、本発明の第二実施形態に係る浮上用鋼管６の縦断面図である。図１４に示すように、浮上用鋼管６は、内部に圧縮空気が貯留された蓄圧タンク２６ｄと、蓄圧タンク２６ｄの圧縮空気を浮力室６ｅに供給する第２給気手段２７とを備えている。特に、蓄圧タンク２６ｄは、開放室６ｆの隔室１０内に脱着可能に設置されている。

隔室１０内には、給気用電磁開閉弁７ａと、給気用電磁開閉弁７ａの一方のポート７ｂに接続され、蓄圧タンク２６ｄ内に連通する蓄圧タンク用送通管２７ｄと、浮力室開閉弁２７ｅと、給気用電磁開閉弁７ａの他方のポート７ｃと浮力室開閉弁２７ｅの一方のポート２７ｆとを連通する接続用送通管２７ａと、浮力室開閉弁２７ｅの他方のポート２７ｇに接続され、隔壁６ｃを貫通して浮力室６ｅの上端部に端面を開口させた浮力室用送通管２７ｂとを備えた第２給気手段２７が設けられている。

浮力室開閉弁２７ｅは、制御装置１１ａに接続されており、この制御装置１１ａにより開閉される。
給気用電磁開閉弁７ａ及び浮力室開閉弁２７ｅを開放すると蓄圧タンク２６ｄと浮力室６ｅとが連通し、圧縮空気が浮力室用送通管２７ｂの開口端から浮力室６ｅ内に供給されるとともに、それまで浮力室６ｅ内に貯留していた海水が通水孔６ｇから海中へ流出し、浮力室６ｅ内は次第に空気に置換される。そして、浮力室６ｅ内が空気に置換されたことによって生じる浮力により、浮上用鋼管６は上昇を開始する。

蓄圧タンク２６ｄ内の圧縮空気を浮力室６ｅに供給して蓄圧タンク２６ｄ内の圧力が所定の値以下になると、蓄圧タンク２６ｄを交換する必要がある。蓄圧タンク２６ｄを交換する際は、浮上用鋼管６が海水面より突出しているときに船舶で浮上用鋼管６に近づいて、隔室１０の蓋１０ａを開いて、給気用電磁開閉弁７ａを閉止した後、使用済み蓄圧タンク２６ｄを取り外して、新しい蓄圧タンク２６ｄを設置する。

また、隔室１０内には、一方が接続用送通管２７ａの途中に接続され、他方が開放室６ｆに連通する開放用送通管２８と、開放用送通管２８の途中に設けられ、蓄圧タンク２６ｄの圧縮空気を開放室６ｆに排気するための蓄圧タンク排気弁２９と、開放用送通管２８の途中に設けられ、蓄圧タンク２６ｄの圧縮空気を隔室１０内に給気するための隔室充気弁３０と、隔室１０内の気圧を測定するための隔室用圧力計３１と、開放室６ｆ内の水圧を測定するための開放室用圧力計３２と、隔室１０内の圧力を開放するための隔室排気弁３３とが更に設けられている。

蓄圧タンク排気弁２９、隔室充気弁３０、隔室排気弁３３は、それぞれ制御装置１１ａに接続されており、この制御装置１１ａにより開閉される。また、隔室用圧力計３１、開放室用圧力計３２も、それぞれ制御装置１１ａに接続されており、計測結果に基づいて各弁が開閉される（詳細は後述する）。

浮上用鋼管６を浮上させる必要が無い場合に、給気用電磁開閉弁７ａが誤作動等で開放すると、蓄圧タンク排気弁２９を開放して圧縮空気を海中に放出する。なお、蓄圧タンク排気弁２９を開放する際には、隔室充気弁３０は閉止する。

また、隔室１０内の圧力と開放室６ｆ内の水圧との差が大きいと、隔室１０が水圧で潰されたり、隔室１０が膨張したりして隔室１０が破損する可能性がある。そこで、隔室用圧力計３１及び開放室用圧力計３２で計測した値に基づいて、制御装置１１ａによって隔室１０内の圧力と周囲の水圧との差を無くすように、以下の方法にて調整する。

隔室１０内の圧力が周囲の水圧よりも低い場合は、給気用電磁開閉弁７ａ及び隔室充気弁３０を開放して、蓄圧タンク２６ｄ内の圧縮空気を隔室１０内に供給して隔室１０内の圧力を増加させる。なお、圧縮空気を隔室１０内に供給する際には、浮力室開閉弁２７ｅ及び蓄圧タンク排気弁２９は閉止する。また、隔室１０内の圧力が周囲の水圧よりも高い場合は、隔室排気弁３３を開放して、隔室１０内の圧縮空気を海中に排気して隔室１０内の圧力を低下させる。

なお、浮上用鋼管６を降下させる場合は、第１実施形態と同様に、制御装置１１ａが排気用電磁開閉弁９ａを開放して、浮力室６ｅ内と大気とが連通すると、浮力室６ｅ内の圧縮空気が大気中に排出されて、浮力室６ｅに貯留された圧縮空気による浮力が減少してほとんど無くなり、浮上用鋼管６が下降し始める。

以上説明した本実施形態の可動式防波堤２１によれば、蓄圧タンク２６ｄに充填された圧縮空気が第２給気手段２７を介して浮力室６ｅに供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管６を上昇させることができる。また、この蓄圧タンク２６ｄは、脱着可能なので、短時間で容易に交換することができる。

そして、蓄圧タンク２６ｄは、隔室１０内に設けられているので、荒天時の波浪による影響を受けないので、荒天時にも外れることは無い。また、海水による腐食等の損傷を受けないので、メンテナンスが容易となる。

なお、上述した各実施形態においては、浮上用鋼管６内に接続されているコンプレッサ用送通管１４やコンプレッサ１３等からなる外部給気システムが地震等の災害で損傷して、空気を浮上用鋼管６に供給できなくなったときに、本発明に係る空気室６ｄ内や蓄圧タンク２６ｄ内の圧縮空気を浮力室６ｅに供給するという給気システムをバックアップとして用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明に係る給気システムをメインのシステムとし、上記外部給気システムをバックアップとして用いたり、本発明に係る給気システムを単独で用いてもよい。

なお、上述した各実施形態においては、電池として海水電池１１ｂを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、一般的なバッテリーを用いてもよい。

１ 可動式防波堤 ２ 基礎コンクリート
３ 根固め石 ４ 鞘鋼管
５ 水中コンクリート ６ 浮上用鋼管
６ａ、６ｂ、６ｃ 隔壁 ６ｄ 空気室
６ｅ 浮力室 ６ｆ 開放室
６ｇ 通水孔 ６ｈ 排水孔
７ 第１給気手段 ７ａ 給気用電磁開閉弁
７ｂ、７ｃ ポート ７ｄ 空気室用送通管
７ｅ 浮力室用送通管 ８ 供給手段
８ａ 手動開閉弁 ８ｂ ポート
８ｄ 空気室用供給管 ９ 排気手段
９ａ 排気用電磁開閉弁 ９ｂ 排気用送通管
１０ 隔室 １０ａ 蓋
１１ 制御手段 １１ａ 制御装置
１１ｂ 海水電池 １２ａ 海底側送受信機
１２ｂ 通信線 １２ｃ 指示装置
１２ｄ 鋼管側送受信機 １２ｅ 配線
１３ コンプレッサ １４ コンプレッサ用送通管
１７ｄ 空気室用送通管 １７ｅ 浮力室用送通管
１８ｄ 空気室用供給管 ２１ 可動式防波堤
２６ｄ 蓄圧タンク ２７ 第２給気手段
２７ａ 接続用送通管 ２７ｂ 浮力室用送通管
２７ｄ 蓄圧タンク用送通管 ２７ｅ 浮力室開閉弁
２７ｆ、２７ｇ ポート ２８ 開放用送通管
２９ 蓄圧タンク排気弁 ３０ 隔室充気弁
３１ 隔室用圧力計 ３２ 開放室用圧力計
３３ 隔室排気弁 Ｅ 海底地盤
ＬＷＬ 最低水位 ＨＷＬ 最高水位
ＧＬ 海底面

Claims (17)

1. 海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、
   前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、
   前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、
   前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第１給気手段とを備え、
   前記空気室の圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤。
2. 前記空気室は、前記浮力室よりも下方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の可動式防波堤。
3. 前記空気室は、前記浮上用鋼管の昇降位置にかかわらず前記空気室の上端が常に海水の最低水位よりも低くなる位置に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
4. 前記空気室に圧縮空気を供給するための供給手段と、前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第１給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して、前記給気動作及び前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
5. 前記第１給気手段は、
   ２つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、
   前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記空気室内に連通する空気室側送通管と、
   前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、
   前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記第１給気手段の給気動作を開始又は停止することを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
6. 海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、
   前記浮上用鋼管に着脱可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、
   前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、
   前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第２給気手段とを備え、
   前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤。
7. 前記蓄圧タンクは、前記浮上用鋼管内に設けられることを特徴とする請求項６に記載の可動式防波堤。
8. 前記蓄圧タンクは、内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置されることを特徴とする請求項６又は７に記載の可動式防波堤。
9. 前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第２給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して前記給気動作及び前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることを特徴とする請求項６〜８のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
10. 前記第２給気手段は、
    ２つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、
    前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記蓄圧タンクに連通する蓄圧タンク側送通管と、
    前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、
    前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記第２給気手段の給気動作を開始又は停止することを特徴とする請求項６〜９のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
11. 前記排気手段は、
    排気用電磁開閉弁と、
    前記排気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記浮力室内に連通する送通管とを備え、
    前記制御手段は、前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記排気手段の排気動作を開始又は停止することを特徴とする請求項４又は９に記載の可動式防波堤。
12. 前記供給手段は、
    前記浮力室の上方の前記浮上用鋼管内に設けられ、手動で開閉可能な手動開閉弁と、
    一方は前記手動開閉弁に接続され、他方は前記空気室内に連通する送通管とを備えることを特徴とする請求項４に記載の可動式防波堤。
13. 前記制御手段は、
    内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置され、前記給気用電磁開閉弁及び前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御する制御装置と、
    前記隔室内に設置され、前記制御装置の電源を供給する電池とを備えることを特徴とする請求項４、５、９〜１１のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
14. 前記指示手段は、
    前記鞘鋼管の前記上端面付近の海底に設置され、地上又は水上に設けられた指示装置と電気的に接続された海底側送受信機と、
    前記浮上用鋼管の格納時に、前記海底側送受信機に近接するように前記浮上用鋼管の外周側面の上端部に取り付けられ、前記海底側送受信機と非接触状態でデータの送受信が可能で、かつ、前記制御装置に電気的に接続された鋼管側送受信機とを備えることを特徴とする請求項４又は９に記載の可動式防波堤。
15. 海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第１給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、
    前記空気室の圧縮空気を前記第１給気手段を介して前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤の作動方法。
16. 海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管に脱着可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第２給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、
    前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記第２の給気手段を介して前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤の作動方法。
17. 前記浮力室内の前記圧縮空気を排出して前記浮上用鋼管の浮力を低下させることにより、前記浮上用鋼管を前記鞘鋼管内に格納することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の可動式防波堤の作動方法。