JP2011111761A

JP2011111761A - 起伏ゲート式防波堤

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Publication number: JP2011111761A
Application number: JP2009267509A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Kimura; 雄一郎木村; Kyoichi Nakaho; 京一仲保; Toshiaki Morii; 俊明森井
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP5329374B2

Abstract

【課題】起立時における扉体の浮上速度が低下することなく、扉体の係留に必要な荷重を低減する。
【解決手段】スキンプレートＢａと、スキンプレートＢａの幅方向に所定の間隔で設けられた中空筒状の縦桁Ｂｂと、縦桁Ｂｂ間を繋ぐ中空筒状の水平桁Ｂｃと、縦桁Ｂｂ間を繋ぐように設けられた中空箱状の浮力室Ｂｄとから構成された扉体ブロックＢを、幅方向に複数組並設した扉体２が、浮力室Ｂｄへの給気によって浮力を得た状態で係留され、起立操作は前記係留を解除することで行う起伏ゲート式防波堤１１である。扉体ブロックＢを構成する縦桁Ｂｂの内部に液体Ｗを封入した。
【効果】扉体の重量が重くなって係留に必要な荷重を低減でき、伸縮装置の小型化や、伸縮装置の耐久性向上が図れる。一方、扉体の浮上時は、縦桁内の液体が扉体の回転支点方向に移動してモーメントとしての扉体の浮上力を増大させ、扉体の重量増加に伴う扉体の浮上速度の低下を抑制できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば高潮対策として港湾に設置される起伏ゲート式防波堤に関するものである。

従来の起伏ゲート式防波堤として、浮力によって扉体の起伏を行うものがある（例えば特許文献１）。

このような起伏ゲート式防波堤では、扉体に設けた浮力室に給気しつつ、浮力室内の海水を排水することで、扉体を浮上させるので、浮力室への給気・浮力室からの排水を行うための給気装置が必要である。

しかしながら、前記起伏ゲート式防波堤の場合、停電時であっても必要な圧縮空気を供給できるよう、常に蓄圧タンクに圧縮空気を蓄えておく必要がある。また、格納状態の扉体の浮力室には海水が充満して、扉体の重量により格納位置に着床しているので、蓄圧タンクの圧力、扉体の転倒モーメント（扉体先端部の重量）及び傾斜角を常時監視しておく必要がある。但し、この場合も、腐食等により浮力室に孔が開いてしまうような異常の検出はできない。さらに、堆積物等により扉体の重量が増加した場合は、浮上操作または浚渫等のメンテナンスを行う必要がある等、維持管理の負担が大きい。

また、例えば地震発生時に津波警報が発令されて防波堤を起立させる場合には、浮上指令に基づいて、給気弁を開操作して浮力室への給気・浮力室からの排水を行うので、防波堤の起立に時間がかかり、津波の侵入を遮断するのに間に合わない場合がある。

そこで、出願人は、浮力により扉体が起立する起伏ゲート式防波堤において、前記扉体を常に浮力を有した状態に保持して係留するものを提案した（特願２００８−３０７６９９号）。

この起伏ゲート式防波堤の係留装置では、扉体は常に浮力を有した状態に保たれているので、係留索部材に作用する張力の増減に伴って伸縮する伸縮装置によって扉体を下向きに保持して扉体の倒伏状態を保っている。

この伸縮装置を小型化したり、伸縮装置の耐久性を向上するためには、扉体の係留に必要な荷重を低減することが必要である。扉体の係留に必要な荷重を低減するには、扉体の浮力を減少する必要があるが、扉体の浮力を減少した場合、浮上時における扉体の浮上速度が低下することになる。

特開２００３−２２７１２５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、出願人が提案した起伏ゲート式防波堤の係留装置では、扉体の係留に必要な荷重を低減するには、浮上時における扉体の浮上速度が低下するという点である。

本発明の起伏ゲート式防波堤は、
浮上時における扉体の浮上速度が低下することなく、扉体の係留に必要な荷重を低減するために、
スキンプレートと、スキンプレートの幅方向に所定の間隔で設けられた中空筒状の縦桁と、縦桁間を繋ぐ中空筒状の水平桁と、縦桁間を繋ぐように設けられた中空箱状の浮力室とから構成された扉体ブロックを、幅方向に複数組並設した扉体が、浮力室への給気によって浮力を得た状態で係留され、浮上操作は前記係留を解除することで行う起伏ゲート式防波堤において、
前記扉体ブロックを構成する縦桁の内部に所定量の液体を封入したことを最も主要な特徴としている。

本発明は、縦桁の内部に所定量の液体を封入したので、扉体の重量が重くなって係留に必要な荷重を低減できる一方、扉体の浮上時は、縦桁内の液体が扉体の回転支点方向に移動してモーメントとしての扉体の浮上力を増大させ、扉体の浮上速度の低下を抑制する。

本発明において、縦桁の内部に封入する液体の量は、扉体に発生する浮力との関係で決定するが、少なくとも、扉体の浮上時に、縦桁内の液体が扉体の回転支点方向に移動できることが必要である。

本発明では、縦桁の内部に液体を封入して扉体の重量を重くしたので、係留に必要な荷重を低減でき、伸縮装置の小型化や、伸縮装置の耐久性向上が図れる。一方、扉体の浮上時は、縦桁内の液体が扉体の回転支点方向に移動してモーメントとしての扉体の浮上力を増大させるので、扉体の重量増加に伴う扉体の浮上速度の低下を抑制できる。

（ａ）は本発明の起伏ゲート式防波堤の格納時の倒伏状態を説明する概略図、（ｂ）は扉体先端部の拡大図である。本発明の起伏ゲート式防波堤を港口幅に連続して設置した状態を示す概略図で、（ａ）はテンションロッドを省略した斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）図の矢視Ａ−Ａ図である。係留機構の詳細図で、（ａ）は収納部側の構成を示す斜視図、（ｂ）は制御装置側の構成を示す詳細図である。一方の転向リンク部材が複数個設けられている時の係留機構の状態を説明する概略図である。扉体ブロックの構成を示した図で、（ａ）は本発明、（ｂ）は従来を示したものである。扉体の自重と浮力のバランスを説明する図で、（ａ）は従来の扉体、（ｂ）は扉体の係留力を減少させる本発明の場合、（ｃ）は扉体の浮上速度を増加させる本発明の場合である。扉体の浮上時、縦桁内の海水が扉体の回転軸方向に移動した状態を示した図である。（ａ）は扉体が係留されている時の係留機構の状態を説明する概略図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。（ａ）〜（ｄ）は扉体の倒伏に伴うゲート係留ピンと係留フックの相対位置関係を、順を追って説明する図である。（ａ）は扉体の係留が解除されている時の係留機構の状態を説明する概略図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。扉体の動揺を許容した場合に必要な係留力を説明する図である。扉体の倒伏状態を保持するのに必要な係留力を説明する図である。（ａ）は縦桁の内部に所定の間隔を存して複数個の堰を設けた、本発明の起伏ゲート式防波堤の説明図、（ｂ）は扉体の動揺角を示した図である。内部に適量の海水を封入した円筒を縦桁の外側に取付けた、本発明の起伏ゲート式防波堤の説明図である。

本発明では、浮上時における扉体の浮上速度が低下することなく、扉体の係留に必要な荷重を低減するという目的を、縦桁の内部に液体を封入することで実現した。

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図１４を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の起伏ゲート式防波堤の格納時の倒伏状態を説明する概略図である。

図１において、１は起伏ゲート式防波堤であり、例えば、扉体２と、この扉体２の浮上時に扉体２が転倒しないように、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。

港口幅の広い水域に設置する場合、前記扉体２は、図２（ａ）に示すように、幅方向に複数組の扉体ブロックＢを一定の間隔を存して並設し、隣接した扉体ブロックＢ同士をロープで連結した構成のものとする。

扉体ブロックＢは、例えば図２（ｃ）に示すように、スキンプレートＢａの港外側の面に、幅方向に所定の間隔で設けられた縦桁Ｂｂと、これら縦桁Ｂｂの間を繋ぐ水平桁Ｂｃと前記縦桁Ｂｂの間を繋ぐように、頂部側に設けられた浮力室Ｂｄとから構成されている。

前記扉体２は、基端側の回転軸２ａを、例えば港湾Ｒの底部に一体構造で設けた収納部４の基台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を支点として起伏する。

また、前記テンションロッド３は、例えばその中間の連結部３ａで二つに折れ曲がるように形成されている。そして、扉体２の起立時に上端側に位置する一方端部３ｂは前記扉体２の頂部側に、前記起立時に下端側に位置する他方端部３ｃは、扉体２が倒伏する側の前記回転軸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。

１１は、浮力を有した状態の前記扉体２を、水中に係留する係留機構であり、例えば図３のように構成されている。

１２、１３はベルクランク状の転向リンク部材であり、一方の転向リンク部材１２は前記扉体２を水中で格納する収納部４の、図１（ａ）に示す格納時の倒伏状態にある扉体２の裏面２ｂと相対する部分に設置されている。また、他方の転向リンク部材１３は、格納時の前記倒伏状態にある扉体２の裏面２ｂと相対する部分の、前記収納部４における前記扉体２の一方端外側に設置されている。

１４は、軸中心周りの回転が自在なトルクシャフトであり、格納状態にある前記扉体２の裏面２ｂにおける例えば頂端部側（起立時は扉体の上端側）に取付けたゲート係留部２ｃと相対する位置に設置されている。そして、このトルクシャフト１４の、前記ゲート係留部２ｃとの係合位置に係留フック１５が取付けられている。なお、１６は前記係留フック１５のゲート係留部２ｃへの係合を開放する方向にトルクシャフト１４を回転させるカウンタウエイトである。

１７は、前記トルクシャフト１４の軸方向中間位置に一端側を取付けられたトルクアーム１８の他端側に一端側が接続され、他端側は前記一方の転向リンク部材１２、前記他方の転向リンク部材１３を介して水面上に引き出されたロッド部材である。

このロッド部材１７は、一方の鉛直ロッド１７ａ、水平ロッド１７ｂ、他方の鉛直ロッド１７ｃから構成されている。

このうち一方の鉛直ロッド１７ａは、一方端部に長孔１７ａａを設け、この長孔１７ａａに前記トルクアーム１８の他端側に設けたピン１８ａを挿入する一方、他方端部は一方の転向リンク部材１２の一方側端部１２ａに枢支している。

また、水平ロッド１７ｂは、一方端部を一方の転向リンク部材１２の他方側端部１２ｂに枢支し、他方端部は他方の転向リンク部材１３の一方側端部１３ａに枢支している。一方の転向リンク部材１２が複数個設けられている場合は、水平ロッド１７ｂはこの複数個の一方の転向リンク部材１２の他方側端部１２ｂと枢支して、他方端部を他方の転向リンク部材１３の一方側端部１３ａに枢支する（図４参照）。

また、他方の鉛直ロッド１７ｃは、一方端部を他方の転向リンク部材１３の他方側端部１３ｂに枢支し、他方端部は水面上に引き出されて以下の構成の制御装置２１に接続されている。

１９は、一方の転向リンク部材１２の一方側端部１２ａの回転軌跡上に設置された動作制限ストッパであり、一方の転向リンク部材１２の一方端部１２ａが動作制限ストッパ１９に接触することにより、一方の転向リンク部材１２の動作範囲を制限する。

２２は、前記係留フック１５をゲート係留部２ｃに着脱するためのフック着脱用シリンダ装置であり、底部を固定されたシリンダ２２ａから出退するピストンロッド２２ｂの先端に滑車２３を取り付けている。

２４は、前記滑車２３に巻き回したワイヤ部材であり、その一端側がロードセル２５を介して前記他方の鉛直ロッド１７ｃの他端に接続され、他端側は扉体２の動揺に伴って伸縮する伸縮装置、例えばばね装置２６と接続されている。ばね装置２６に使用するばねは、細長い金属線を螺旋状に巻いたコイルばねを使用している。

前記フック着脱用シリンダ装置２２には、ピストンロッド２２ｂの出退量を検出するストロークセンサ２２ｃが、また前記ばね装置２６には、ばねのストロークを測定するストロークセンサ２６ａ及びストロークインジケータが設けられている。

以上の構成からなる係留装置１１では、収納部４に係留した扉体２の上を波浪が通過した際に扉体２に生じる浮上力に起因する動揺を、ばね装置２６の伸縮により許容して波力を相殺する。

上記起伏ゲート式防波堤１は、扉体ブロックＢを構成する浮力室Ｂｄは中空の箱体で形成され、図示省略した給気装置（レシーバタンクとコンプレッサ）により、前記浮力室Ｂｄに給気することによって、扉体２の浮上に必要な浮力を得るようになっている。また、縦桁Ｂｂと水平桁Ｂｃも中空の筒状体で形成され、扉体ブロックＢの水中重量を軽減する役割を有している。

本発明は、図５（ａ）に示すように、前記縦桁Ｂｂの内部に例えば海水Ｗを適量封入している。これにより、扉体ブロックＢ（扉体２）の水中重量が海水の重量Ｆ_W分だけ増加するので、図５（ｂ）に示す従来よりも、失った浮力に相当する分を、浮力室Ｂｄの容量の増加で補っている。

前記構成とした場合、扉体２の浮上時は、図７に示すように、縦桁Ｂｂ内の海水Ｗが扉体２の回転軸２ａ方向に移動してモーメントとしての扉体２の浮力Ｆ_Bを増大させるので、扉体２の浮上速度の低下が抑制される。

格納時の扉体２の係留力Ｆ_Mを低減する場合は、扉体２の浮上速度（浮力Ｆ_B）が従来と同様になるように、図６（ａ）に示す従来の浮力室Ｂｄの容積に対する浮力室Ｂｄの容積の割合を決定することが望ましい。この場合は、図６（ｂ）に示すようなバランスになる。

また、格納時の扉体２の係留力Ｆ_Mを低減する必要が無い場合は、扉体２の浮上速度を従来よりも速くするように、図６（ａ）に示す従来の浮力室Ｂｄの容積に対する浮力室Ｂｄの容積の割合を決定しても良い。この場合は、図６（ｃ）に示すようなバランスになる。

上記構成の起伏ゲート式防波堤１は、次に述べる操作によって、扉体２の格納や起立を行う。

（係留準備動作：図３、図８参照）
フック着脱用シリンダ装置２２のピストンロッド２２ｂを出動作させ、一方の転向リンク部材１２の一方側端部１２ａを動作制限ストッパ１９に当接させる。

その後、ばね装置２６のストロークセンサ２６ａまたはロードセル２５を監視しながら、扉体２の係留時における基準となる浮力が作用する時と同等の係留力（以下、所定係留力という。）が作用するまで、フック着脱用シリンダ装置２２のピストンロッド２２ｂを出動作させ、その時のフック着脱用シリンダ装置２２のピストンロッド２２ｂのストローク位置をストロークセンサ２２ｃにより検出し、基準位置として記憶する。

この時、動作制限ストッパ１９から制御装置２１間のリンク部材およびばね装置一式（一方の転向リンク部材１２、ロッド部材１７ｂ、１７ｃ、他方の転向リンク部材１３、ロードセル２５、ワイヤ部材２４、ばね装置２６）は所定係留力相当が作用して伸びている状態である。

一方の転向リンク部材１２と係留フック１５の姿勢の相対関係は判っているため、前記記憶している基準位置においての一方の転向リンク部材１２の姿勢で、一方の転向リンク部材１２が動作制限ストッパ１９に接触している位置から係留フック１５が水平状態となる位置に相当する一方の転向リンク部材１２の位置までのストローク分相当量（所定のストローク相当量）、フック着脱用シリンダ装置２２のピストンロッド２２ｂを退動作させる。

上記状態で、フック着脱用シリンダ装置２２のピストンロッド２２ｂを所定のストロークだけ退動作させた時、先ず、伸ばされていた前記リンク部材及びばね装置一式が縮むと共に、この記憶している基準位置に位置している一方の転向リンク部材１２の一方端部１２ａが動作制限ストッパ１９から離れて所定のストローク相当量だけ退動作し、係留フック１５は、前記リンク部材及びばね装置一式の縮み相当分、水平状態から下方に傾いた位置となる。これで、係留準備動作を完了する。

（係留動作：図７参照）
上記係留準備操作を完了した状態で、扉体２の上端部に設けた排気弁を開放して、浮力室Ｂｄ内の空気を排気しつつ、浮力室Ｂｄ内に海水を入れて扉体２を倒伏させる。

扉体２の倒伏に伴い、扉体２に設けたゲート係留部２ｃが係留フック１５を押し下げると同時に、トルクアーム１８のピン１８ａが一方の鉛直ロッド１７ａの長孔１７ａａの下部に移動する（図９（ａ）から図９（ｂ））。

扉体２のゲート係留部２ｃが係留フック１５を通過すると、カウンタウエイト１６の作用により、係留フック１５はゲート係留部２ｃをかわして水平状態から少し下方に傾いた位置に戻る（図９（ｃ））。

倒伏完了後、浮力室２ｂ内に圧縮空気を供給し、浮力室２ｂ内の海水を排水する。これにより扉体２が浮上し、ゲート係留部２ｄが前記係留フック１５を押し上げ、扉体２の浮力を伝達する。同時に、ロッド部材１７、一方の転向リンク部材１２、他方の転向リンク部材１３、ワイヤ部材２４、ばね装置２６は扉体２の浮力による係留力が作用して伸ばされ、変位する。変位した分、係留フック１５は上方へ移動する。

その後、ばね装置２６のストロークセンサ２６ａまたはロードセル２５を監視し、所定係留力が作用していることを確認して浮力室２ｂへの給気を停止する。このとき、係留フックは１５は水平状態となる。

（扉体２の浮上操作時：図１０参照）
フック着脱用シリンダ装置２２の油圧力を開放して保持力を緩めることにより、他方の鉛直ロッド１７ｃ、他方の転向リンク部材１３、水平ロッド１７ｂ、一方の転向リンク部材１２、一方の鉛直ロッド１７ａ、トルクアーム１８を介して係留フック１５の係留力を緩め、扉体２の浮力及びカウンタウエイト１６の力により係留フック１５は押し上げられ、ゲート係留部２ｃとの係合を解除する。

その後、ばね装置２６が縮んでいることを確認すると共に、ロードセル２５により係留力がないことを確認する。

上記構成の起伏ゲート式防波堤１では、ばね装置２６によって扉体２の動揺を許容して係留する。この場合、扉体２が上方に変位することで扉体２の下側の空間Ｓ１が負圧になり、扉体２の上面との圧力差によって扉体２に対して下向きに作用する力が発生する（図１１参照）。

これにより、波によって生じる扉体２の回転軸２ａ周りのモーメントとしての作用荷重を全て係留機構が負担しなければならない（図１２参照）、扉体２を固定して係留する場合よりも、扉体２の係留に必要な荷重は少なくなる。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、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。

扉体２は所定の許容動揺量を有した状態で係留されるので、倒伏状態の扉体２が上向きに動くと、縦桁Ｂｂ内の海水Ｗが回転軸２ａ方向に移動して重量のバランスを崩す場合があり得る。

従って、扉体２の動揺角θが所定の角度を超えるまでは、海水Ｗの移動を制限して重量バランスが崩れることを防止するため、図１３に示すように、前記縦桁Ｂｂの内部に、所定の間隔を存して複数個の堰Ｂｂａを設けても良い。

また、縦桁Ｂｂの内部に配管等を設置する必要があって、海水Ｗを封入できない場合は、図１４に示すように、内部に適量の海水Ｗを封入した円筒Ｃを縦桁Ｂｂの外側に取付けても良い。

この図１４に示した起伏ゲート式防波堤１においても、前記円筒Ｃの内部に、所定の間隔を存して複数個の堰を設けた場合は、扉体２の動揺角θが所定の角度を超えるまでは、海水Ｗの移動を制限して重量バランスが崩れることを防止することができる。

前記の他の実施例の場合は、堰ｂｂａや円筒Ｃの重量は扉体２の重量に含むものとして考える。また、円筒Ｃの内部に封入した海水Ｗを除く部分は、扉体２の浮力に含むものとして考える。

また、本発明の起伏ゲート式防波堤１を構成する係留機構１１は上記実施例に限らず、特願２００８−３０７６９９号で提案した起伏ゲート式防波堤を構成する係留装置でも良い。

Ｂ扉体ブロック
Ｂａスキンプレート
Ｂｂ縦桁
Ｂｃ水平桁
Ｂｄ浮力室
１起伏ゲート式防波堤
２扉体
２ａ回転軸
２ｂ裏面
２ｃゲート係留部
４収納部
５軸受
１１係留機構

Claims

スキンプレートと、スキンプレートの幅方向に所定の間隔で設けられた中空筒状の縦桁と、縦桁間を繋ぐ中空筒状の水平桁と、縦桁間を繋ぐように設けられた中空箱状の浮力室とから構成された扉体ブロックを、幅方向に複数組並設した扉体が、浮力室への給気によって浮力を得た状態で係留され、起立操作は前記係留を解除することで行う起伏ゲート式防波堤において、
前記扉体ブロックを構成する縦桁の内部に所定量の液体を封入したことを特徴とする起伏ゲート式防波堤。
前記縦桁の内部に、所定の間隔を存して複数個の堰を設けたことを特徴とする請求項１に記載の起伏ゲート式防波堤。
前記縦桁の内部に所定量の液体を封入することに代えて、内部に所定量の液体を封入した円筒を縦桁の外側に取付けたことを特徴とする請求項１に記載の起伏ゲート式防波堤。
前記円筒の内部に、所定の間隔を存して複数個の堰を設けたことを特徴とする請求項３に記載の起伏ゲート式防波堤。