JP2011153492A - 浮上式防波堤 - Google Patents

Abstract

【課題】平穏時は海底に沈めてあり、必要な時に浮上させて津波の侵入に抵抗する構造であり、津波の押し波にも、引き波にも同等の抵抗を与えることができる浮上式防波堤を提供する。
【解決手段】ほぼ平行に配置した２本の棒状浮体１と、両棒状浮体１の間に配置する防波板２と、防波板２の下面に一端を取り付けた幕体３とで構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は浮上式防波堤に関するものである。

津波などの来襲時に、陸地への侵入を阻止するための防波堤として各種の構造のものが提案されている。
例えば図７に示すようなフラップ式の防波堤が知られている。
これは一端を回転軸ｂに可能可能に支持した板体を海底に固定して防水板ａを構成したものである。
平穏時にはこれを海底に伏せておき、津波の来襲時にはこの防水板ａを押し上げたり浮力を与えて水中で起立させる。
あるいは図８に示すような、鉛直方向に二段式に鋼管を組み合わせた構造が知られている。
これは下段の鋼管ｃの内部に、摺動自在に上段の鋼管ｄを収納して短縮しておき、津波の来襲時に空気を供給して上段の鋼管ｄに浮力を与えて海面上に突出させる構造である。（引用文献１）
あるいは図９に示すような、海面に浮いている浮体ｅから幕ｆを垂らして海底に固定するとともに、浮体の沖側は係留索ｇによって海底に固定した構造も知られている。
これは平穏時には浮体ｅを沈降させておき、津波の来襲時にはこれを浮上させる構造である。（引用文献２）

特開２００６−３７４１５号公報。 特開２００６−２４９９１４号公報。

前記した従来の浮上式防波堤にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ 図７に示したような構成の防波堤では、フラップ式の板体を海岸線に沿って長距離にわたって設置するという大規模な設備となり、設置費用、メンテナンス費用が膨大なものとなる。
＜２＞ 図８に示したような構造の防波堤でも、やはり鋼管群を海岸線に沿って長距離にわたって設置するという大規模な設備となり、設置費が膨大なものとなる。さらに下部の鋼管を精度よく鉛直に海底に打設する必要があり、施工が容易ではない。また将来において下部鋼管の交換はほとんど不可能である。その上に鋼管群のメンテナンスに多大な労力と費用を要する。
＜３＞ 図９に示したような構造の防波堤では、浮体の沖側にも係留索の設置が必要であり、広い占有面積が必要となる。またこの構造は沖から来襲する押し波に対しては機能を発揮するが、引き波に対しては防波堤としての機能を発揮できない。したがって引き波によって岸側の水位が低下した場合に、次に来る押し波時に水位差が増大してより大きな力が装置に作用するという問題がある。また、幕体と沖側の係留索の張力がともに浮体に対して下向き成分の力として作用するため、大きな浮力を必要とする。

上記のような課題を解決するために、本発明の浮上式防波堤は、ほぼ平行に配置した２本の棒状浮体と、両棒状浮体の間に配置する防波板と、防波板の下面に一端を取り付けた幕体とで構成したことを特徴としたものである。
また上記の浮上式防波堤において、棒状浮体に圧縮空気を供給する給気管を接続したことを特徴としたものである。
また前記の浮上式防波堤において、棒状浮体自体に圧縮空気の供給装置を取り付けたことを特徴としたものである。
また前記の浮上式防波堤において、棒状浮体にはあらかじめ浮力を与えてあり、棒状浮体または防波板には、海底のアンカーへの固定、解除が可能な固定装置を設けたことを特徴としたものである。

本発明の浮上式防波堤は以上説明したようになるから次のような効果のいずれかを得ることができる。
＜１＞ 平穏時は海底に沈めてあり、必要な時に浮上させて津波の侵入に抵抗する構造である。そのために平穏時に船舶の交通の障害とならず、必要なときだけに津波の侵入への抵抗体として作用させることができる。
＜２＞ 海面に配置した場合に、沖側と岸側とが対称構造である。そのために津波の押し波にも、引き波にも同等の抵抗を与えることができる。
＜３＞ 防波板に作用する波力は上向き成分となるため、棒状浮体は回転モーメントに抵抗する浮力だけを有すればよく、大きな浮力を備えておく必要がない。
＜４＞ さらに防波板の棒状浮体間の長さを長くすることで、棒状浮体をより小さく構成することが可能となる。
＜５＞ 構成する材料が市販の安価なものを使用できるから、海岸線に沿った長い延長に配置しても経済的に提供することができる。
＜６＞ 浮力を利用するだけで、その他の機械的な部材をほとんど必要としないから、メンテナンス費用も安価である。
＜７＞ 構造が簡易であるから、短期間に安価に設置することができる。

本発明の浮上式防波堤の一部を切断した状態の説明図。 津波が来襲した場合の機能の説明図。 浮上式防波堤を沈下させて状態の説明図。 給気手段の２の実施例の説明図。 棒状浮体とアンカーを固定するタイプの浮上式防波堤の実施例の説明図。 棒状浮体が単体出会った場合の比較例の説明図。 従来のフラップ式の防波堤の説明図。 引用文献１の防波堤の説明図。 引用文献２の防波堤の説明図。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞全体の構成。
本発明の浮上式防波堤は、棒状浮体１と防波板２と幕体３という、簡易な部材の組み合わせによって構成する。
また、これらの部材は陸上で組み立てて現地に運搬して設置することができるから、安価で短期間に設置を完了することができる。
簡易な部材の組み合わせであるという理由で、装置の部材の交換も比較的簡単に行うことができ、メンテナンスも容易である。

＜２＞棒状浮体。
棒状浮体１は両端を密閉した円柱状の容器である。
その内部に空気を供給することで浮力を得ることができる。
内部への空気の供給手段、供給時期は後述する。

＜３＞防波板。
防波板２は、前記の棒状浮体１に取り付ける、板状の部材である。
この防波板２は、シートのような可撓性の材料ではなく、波力によっては簡単に変形しない程度の剛性を備えており、それ自体に浮力を備えている必要はないが、軽量であることが望ましい。
この防波板２を、ほぼ平行に配置した２本の棒状浮体１の間に取り付けて設置する。
あるいは２本に限らず中間に配置した複数本の棒状浮体１の間に防波板２を設置することもできる。

＜４＞幕体。
防波板２の下面には、幕体３の一端を取り付ける。
この幕体３はシートのような可撓性の材料で構成し、カーテンの上端を取り付けるような状態で、防波板２の下面に取り付ける。
幕体３の一端を取り付ける方向は、棒状浮体１の方向と平行する方向である。
この幕体３の他の一端、カーテンの裾に当たる端は、後述するように海底に設置したアンカー４に取り付けが可能である。
そのために、たとえばアンカー４側のフックを係合する係合穴を開口するなどの構成を採用する。

＜５＞給気手段の１。（図２）
棒状浮体１に浮力を与えるためにいくつかの手段を採用することができる。
例えば、棒状浮体１に圧縮空気を供給する給気管５の一端を接続する。
この給気管５は、海底を通して他端を陸上の給気装置６に接続する。
そして平穏時には棒状浮体１は内部の気体は抜いた状態として海底に沈下ささせておく。
このように構成すると、平穏時には海底に沈下している棒状浮体１に対して、陸上の給気装置６を始動した場合にのみ、浮力を与えることができる。
給気管５は、幕体３に沿わせて設置すると、流れの抵抗を受けないが、幕体３とは別に独立して配管をすることもできる。

＜６＞給気手段の２（図４）
あるいは棒状浮体１自体に、空気を圧縮したボンベなどの圧縮空気の供給装置を取り付けておくこともできる。
平穏時には棒状浮体１の空気を抜いて、海底に沈下させておく。
必要な時にはこの供給装置に、陸上、船上などから有線、無線で信号を送って棒状浮体１の内部に圧縮空気を供給し、棒状浮体１を含んだ浮上式防波堤を海面に浮上させる。

＜７＞事前に浮力を与える構成（図５）
あるいは棒状浮体１には常に空気を注入しておき、あるいは発泡材料のような浮力を有する材料で構成しておくこともできる。
その場合には平穏時に浮上式防波堤が浮き上がらないように、棒状浮体１または防波板２の下面には、海底のアンカー４への固定装置７を設けておく。
必要な時には陸上、船上などから有線、無線で信号を送って固定装置７を解除して、事前に与えた浮力によって、棒状浮体１を含めた浮上式防波堤を海面に浮上させる。

＜８＞浮上式防波堤の設置。
上記の構成の浮上式防波堤を海上に設置する場合に、まず海底にアンカー４を設置する。
このアンカー４は、重量のあるブロックや、掘削してコンクリートを打設した構造物であり、海底に点状、線状に配置する。
そして、このアンカー４に、前記した幕体３の下端を取り付ける。
棒状浮体１に浮力を与えていない構成では、棒状浮体１、防波板２、幕体３ともに海底に沈下した状態で位置する。
棒状浮体１に事前に浮力を与えておく構成では、平穏時に浮上式防波堤が浮き上がらないように、棒状浮体１または防波板２の下面に設置した取り付け具を利用して海底のアンカー４へ取り付けておく。

＜９＞津波の来襲時。
津波の警報が出たら、陸上の給気装置６からの圧縮空気を、給気管５を通して棒状浮体１内に圧縮空気を供給して浮力を発生させる。
あるいは棒状浮体１自体に、取り付けた圧縮空気の供給装置を、有線、無線を介した信号によって開放して棒状浮体１の内部に圧縮空気を供給して浮力を発生させる。
棒状浮体１に浮力を与えてある構成の場合には、無線、有線を介して信号を送り、アンカー４との係合を解除する。
こうして平行する棒状浮体１と、その間に設置した防波板２が水面に浮上すると、防波板２の下に取り付けた幕体３は、水中で鉛直方向に展開する。

＜１０＞棒状浮体の作動。
平行して配置した棒状浮体１の作動を図２で説明する。
津波によって図で左側の水位が上昇すると、防波板２には水圧によって時計まわりに回転するモーメントが作用する。
一方、右側の棒状浮体１は左側の棒状浮体１より沈み込む。
すると、右側の棒状浮体１の浮力で、防波板２には反時計まわりのモーメントが作用する。
したがって防波板２はそのモーメントが釣り合う回転角まで傾く。
浮力による反時計回りのモーメントは、棒状浮体１の浮力を大きくすることや、防波板２の幅を長くすることによって、より大きく設定することが可能である。
そのために、予想する津波に応じて防波板２の幅や、棒状浮体１の浮力を設定して最適な構成を採用することができる。

＜１１＞防波板の機能。
本発明の防波板２の機能の説明のために、まず図６に示すような１本だけの単体棒状浮体１ａで幕体３ａを支持した場合の機能、作動を説明する。
図６の単体棒状浮体１ａに浮力が生じているためには、単体棒状浮体１ａの低水位側の水位も単体棒状浮体１ａが水没する水位でなければならない。
したがって図６の左図のように、高水位側の水位が単体棒状浮体１ａの天端面より低い場合には津波の侵入を防ぐことができるが、しかし図６の右図のように水位差がこれを超えると単体棒状浮体１ａの上を越えて水が岸側に侵入することになる。
そのような津波の単体棒状浮体１ａの乗り越えを阻止するためには、単体棒状浮体１ａの高さを、想定される津波の数倍の高さにしなければならず、きわめて不経済なものとなる。
それに対して本発明の浮上式防波堤は、二本の棒状浮体１の間に構成を備えた防波板２を設置してあるから、低水位側の棒状浮体１も、高水位側の棒状浮体１も、それぞれ必要な浮力となる水深で釣り合う。
その結果、大きな水位差の津波に対しても十分に期待した機能を発揮することができる。

１：棒状浮体
２：防波板
３：幕体
４：アンカー
５：給気管
６：給気装置
７：固定装置

Claims (4)

1. ほぼ平行に配置した少なくとも２本の棒状浮体と、
   両棒状浮体の間に配置する防波板と、
   防波板の下面に一端を取り付けた幕体とで構成した、
   浮上式防波堤。
2. 請求項１記載の浮上式防波堤において、
   棒状浮体に圧縮空気を供給する給気管を接続して構成した、
   浮上式防波堤。
3. 請求項１記載の浮上式防波堤において、
   棒状浮体自体に圧縮空気の供給装置を取り付けて構成した、
   浮上式防波堤。
4. 請求項１記載の浮上式防波堤において、
   棒状浮体にはあらかじめ浮力を与えてあり、
   棒状浮体または防波板には、海底のアンカーへの固定と解除が可能な固定具を設けて構成した、
   浮上式防波堤。

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