JP2011241543A

JP2011241543A - 浮体式フラップゲート

Info

Publication number: JP2011241543A
Application number: JP2010112334A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Nakaho; 京一仲保; Toshiaki Mori; 俊明森井; Yuichiro Kimura; 雄一郎木村
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: JP5476209B2

Abstract

【課題】扉体内に空気管を設けて給気することによる問題を解決する。
【解決手段】基端側の回転軸１２ａを支点として先端側を起伏揺動すべく設置された扉体１２への給気により扉体１２を起立させる浮体式フラップゲート１１である。前記扉体１２には、倒伏状態にある場合の下面側の、起立状態にある場合の下方側に開口１２ｂａを設けた浮力室１２ｂが、頂部側に形成される。前記開口１２ｂａの、起立状態にある場合の下方位置には、前記開口１２ｂａに連通する導気溝１２ｃを設ける。前記扉体１２が倒伏状態にある場合における前記導気溝１２ｃの鉛直下方に吐出口１３ａが位置するように給気配管１３を設置する。
【効果】扉体内に空気管が存在せず、かつ給気配管に可動部がないので、保守管理が容易である。また、扉体が起立状態にある場合の下方位置に、浮力室の開口に連通する導気溝を設けたので、扉体の起立角度に関わらず浮力室への給気が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高潮対策として港湾の海底に設置される浮体式フラップゲートに関するものである。

浮力によって扉体の起伏を行う浮体式フラップゲートの、扉体内への給気手段として、扉体の回動支持位置近傍に設置した貯水槽から扉体内部に至る空気管を設けたものがある（例えば特許文献１）。

このような浮体式フラップゲートでは、高潮が発生すると、貯水槽内の空気が空気管を介して扉体内に供給されることで、扉体に発生する浮力が次第に大きくなって浮上する。

しかしながら、前記空気管を介して扉体への給気を行う場合、空気管内にゴミが詰まらないように保守管理を行う必要があるが、扉体内部の空気管の保守管理は煩雑で、容易に行うことができない。

また、前記給気手段の場合、扉体の回動支持部にスイベルジョイントを設けるか（図示省略）、扉体の回動支持部近傍にフレキシブルホースを介在させる（図６参照）かして扉体の内外を連結するが、これらの保守管理も必要になる。なお、図６中の１は扉体、２は空気管、３はフレキシブルホースを示す。

加えて、フレキシブルホースを採用する場合、フレキシブルホースの寿命が短いので、保守作業の頻度が多くなる。

特開２００３−２０１７１０号公報

本発明が解決しようとする問題点は、扉体内に空気管を設けて給気する浮体式フラップゲートでは、扉体内の空気管の保守管理が煩雑であるという点である。また、扉体の回動支持部にスイベルジョイントを設けるか、扉体の回動支持部近傍にフレキシブルホースを介在させて扉体の内外を連結する場合、これらの保守管理も必要で、寿命の短いフレキシブルホースを採用する際は、保守作業の頻度が多くなるという点である。

本発明の浮体式フラップゲートは、
扉体内に空気管を設けて給気することによる問題を解決するために、
基端側の回転軸を支点として先端側を起伏揺動すべく設置された扉体への給気により扉体を起立させる浮体式フラップゲートであって、
前記扉体には、
倒伏状態にある場合の下面側の、起立状態にある場合の下方側に開口を設けた浮力室が、頂部側に形成されると共に、
倒伏状態にある場合の下面側の、起立状態にある場合の前記開口の下方位置には、前記開口に連通する導気溝が設けられ、
前記扉体が倒伏状態にある場合における前記導気溝の鉛直下方に吐出口が位置するように給気配管を設置したことを最も主要な特徴としている。

本発明は、扉体内に空気管を設けていないので、空気管の詰まりや扉体内の空気管に対する煩雑な保守作業が不要になる。また、給気配管に可動部がないので、可動部に設けるスイベルジョイントや、フレキシブルホースの保守管理も不要になる。

本発明において、給気配管を、吐出口が鉛直下方に向くように設けた場合は、給気配管内に海水と一緒にゴミ等が流入することを防止できる。

本発明では、扉体内に空気管が存在せず、かつ給気配管に可動部がないので、保守管理が容易である。また、扉体が起立状態にある場合の下方位置に、浮力室の開口に連通する導気溝を設けたので、扉体の起立角度に関わらず浮力室への給気が可能となって、浮上開始後にも空気補給が行える。

（ａ）は本発明の浮体式フラップゲートの押波時における起立状態を説明する概略図、（ｂ）は同じく引波時における起立状態を説明する概略図、（ｃ）は同じく格納時を説明する概略図である。（ａ）は本発明の浮体式フラップゲートの扉体を構成する扉体ブロックを下面側から見た図、（ｂ）は同じく側面側から見た図である。本発明の浮体式フラップゲートの浮上モーメントと倒伏モーメントの関係を説明する図である。本発明の浮体式フラップゲートの給気状態を説明する図で、（ａ）は扉体が倒伏状態の着床時における給気時の図、（ｂ）は扉体が起立中における給気時の図である。本発明の浮体式フラップゲートの給気配管の吐出口の望ましい設置態様を説明する図である。扉体の回動支持部近傍にフレキシブルホースを介在させた場合の従来の浮体式フラップゲートを説明する図である。

本発明では、扉体内に設けた空気管に起因する問題を解決するという目的を、起立状態にある扉体の下方位置に、浮力室の開口に連通する導気溝を設け、扉体が倒伏状態にある場合の前記導気溝の鉛直下方に吐出口が位置すべく給気配管を設置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５を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の浮体式フラップゲートを説明する図で、（ａ）は押波時における起立状態の説明図、（ｂ）は同じく引波時における起立状態を説明図、（ｃ）は同じく格納時の説明図である。また、図２は扉体を構成する扉体ブロックを説明する図で、（ａ）は扉体ブロックを下面側から見た図、（ｂ）は側面側から見た図である。

図１において、１１は例えば港湾に設置された本発明の浮体式フラップゲートであり、基端側の回転軸１２ａを支点として頂部側が起伏揺動する扉体１２と、この扉体１２を起立動作させる際に扉体１２に給気するための給気部（図示省略）を備えている。

前記扉体１２は、複数組の扉体ブロックＢを幅方向に並設したもので、隣接した扉体ブロックＢ同士をロープで連結している。扉体ブロックＢは、図２のように、幅方向の両端部に配置される端部縦桁Ｂ1の間に所定間隔で中間縦桁Ｂ2を並設配置し、格納状態にある場合の、これら端部縦桁Ｂ1と中間縦桁Ｂ2の上面にプレートＢ3を取付けた構成である。

扉体１２の格納時における先端係留部１２ｄから浮力Ｆの発生位置までの距離をＬ1、回転軸１２ａから重力Ｇの作用位置までの距離をＬ3、浮力Ｆの発生位置から重力Ｇの作用位置までの距離をＬ2とした場合（図３参照）、先端係留部１２ｄと回転軸１２ａを支点とする浮上モーメントＭＦ及び自重モーメントＭＧ、先端係留部１２ｄと回転軸１２ａの反力Ｒ_A、Ｒ_Bは、以下のように計算できる。

鉛直下向きの反力を＋、時計回りのモーメントを＋とすれば、
・回転軸１２ａを支点Ｂとしたモーメント
浮上モーメント：ＭＦ_B＝Ｆ×（Ｌ2＋Ｌ3）
自重モーメント：ＭＧ_B＝Ｇ×Ｌ3

・先端係留部１２ｄを支点Ａとしたモーメント
浮上モーメント：ＭＦ_A＝Ｆ×Ｌ1
自重モーメント：ＭＧ_A＝Ｇ×（Ｌ1＋Ｌ2）

・先端係留部１２ｄの反力：Ｒ_A＝（ＭＦ_B＋ＭＧ_B）／（Ｌ1＋Ｌ2＋Ｌ3）
・回転軸１２ａの反力：Ｒ_B＝Ｆ_B＋Ｇ_B−Ｒ_A

回転軸１２ａを支点Ｂとしたモーメントを考えた場合、ＭＦ_B＋ＭＧ_B＜０となれば扉体１２は浮上する。先端係留部１２ｄを支点Ａとしたモーメントを考えた場合、ＭＦ_A＋ＭＧ_A＞０となれば回転軸１２ａに上向きの力は作用しない。また、先端係留部１２ｄの反力Ｒ_Aが−の場合、先端係留部１２ｄに上向きの力が作用し、回転軸１２ａの反力Ｒ_Bが＋の場合、回転軸１２ａに下向きの力が作用する。

ところで、回転軸１２ａに上向きの力が発生しないようにすれば、すなわち回転軸１２ａの反力Ｒ_Bが＋となるようにすれば、回転軸１２ａの全周を支持しなくても良くなり、支持部の構成が簡易になって、小さくて済む。

従って、浮力室１２ｂ内の空気量にかかわらず、回転軸１２ａに上向きの力が作用しないようにするためには、回転軸１２ａの反力Ｒ_Bが＋になるようにすることが必要で、そのためには、前記Ｌ2の距離がある程度必要となる。つまり、扉体１２全体を浮力室１２ｂとすることは望ましくない。

そこで、本発明では、浮力室１２ｂが空気で充満している場合でも、回転軸１２ａに上向きの力が作用しないように、前記扉体１２の頂部側（前記先端係留部側）の縦桁間（一方及び他方の端部縦桁Ｂ1と中間縦桁Ｂ2の間）にそれぞれ浮力室１２ｂを設けている。この浮力室１２ｂは、図１（ｃ）に示す倒伏した格納（着床）状態にある場合の下面側の、図１（ａ）に示す起立状態にある場合の下方側に開口１２ｂａを設けて外部と連通させている（図２参照）。

加えて、本発明では、前記扉体１２の、格納状態にある場合の下面側の、起立状態にある場合の前記開口１２ｂａよりも下方位置、すなわち回転軸１２ａの近傍から前記開口１２ｂａの間であって、格納状態にある場合の中間縦桁Ｂ2の下面側に導気溝１２ｃを設けている。

前記位置に導気溝１２ｃを設置することで、扉体１２が図１（ｃ）の格納状態から図１（ｂ）の浮上完了状態の何れの位置でも、扉体１２の位置変化が少ない回転軸１２ａ近傍に給気配管１３の吐出口１３ａを設置することができる。なお、給気配管１３は、吐出口１３ａが格納状態にある前記導気溝１２ｃの下側開口部１２ｃａの鉛直下方に位置するように設置しておく。また、起立状態にある場合の導気溝１２ｃの上側には上側開口部１２ｃｂが設けられ、浮力室１２ｂと連通するようになっている。

従って、扉体１２が格納位置であっても、浮上完了位置であっても、また、格納位置から浮上完了位置に至る間の何れの位置であっても、図４に示すように、扉体１２の浮力室１２ｂへの給気が可能になる。

その際、図５に示すように、吐出口１３ａを鉛直下方に向けておけば、給気配管１３内に海水と一緒にゴミ等が流入することを防止できる。なお、給気配管１３の鉛直方向の設置位置は、吐出口１３ａの中心と導気溝１２ｃの一方側壁の先端面とのなす角度θが５°以上となるような位置に設置することが望ましい。前記角度θが５°より小さくなると、吐出口１３ａから排出された空気が導気溝１２ｃの外に散乱する割合が多くなるからである。

ところで、例えば、ダイバーが扉体１２の下側に入って保守点検を行う際、呼吸に伴う空気が扉体１２の回転軸１２ａ側に溜まることが想定される。この場合、扉体１２の回転軸１２ａに上向きの力を作用させないために、扉体１２の頂部側（前記先端係留部側）に浮力室１２ｂを設けていても、扉体１２の回転軸１２ａ付近に空気だまりが発生する可能性がある。

従って、このような空気だまりの発生を防止するために、扉体１２の基端側（回転軸１２ａ側）の側部に、前記空気だまりが発生せず溜まった空気が逃げるように、エア抜きを設けておくことが望ましい。

なお、図１中の１４は扉体１２の起立時に扉体１２が転倒しないように、港湾の外側に設けられたテンションロッド、１５は引き波時に浮上状態にある扉体１２が所定の角度まで倒伏した場合に、扉体１２を支持するストッパ装置である。また、１６は格納時の扉体１２を係留する係留装置である。

上記構成の本発明の浮体式フラップゲート１１は、図１（ｃ）に示す格納状態において、給気配管１３の吐出口１３ａから導気溝１２ｃの下側開口部１２ｃａを介して導気溝１２ｃに給気し、導気溝１２ｃから導気溝の上側開口部１２ｃｂを介して浮力室１２ｂに給気することにより発生する浮力によって起立する。この給気に際し、本発明の浮体式フラップゲート１１では、扉体１２の起立角度に関わらず浮力室１２ｂへの給気が可能であるため、浮上開始後にも空気補給が行える。

起立完了時は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、扉体１２の先端が水面より少し突出した位置で起立状態を維持している。この状態で、津波、高潮が来襲した場合は、押波（港外側と港内側の水位差）によって、扉体が図１（ａ）に示す直立状態まで立ち上がる。津波、高潮が収まったときは、港外側の水位が低下し、港内側との水位差がなくなるので、図１（ｂ）の位置に戻る。

なお、起立状態からの倒伏操作は、例えば扉体１２の浮力室１２ｂに設置した排気弁（図示省略）を開放すれば、水圧によって生じる圧力差により浮力室１２ｂ内の空気が排気され、開口１２ｂａより浮力室１２ｂ内に水が侵入し、扉体１２が浮力を失って倒伏する。

本発明は、図１〜図５で説明した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。

例えば、本発明の浮体式フラップゲート１１に設置する係留装置１６の構造は特に限定されない。また、テンションロッド１４やストッパ装置１５は必ず設置しなければならないものではない。

本発明は、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、係船所の近傍に設置することも可能である。

１１浮体式フラップゲート
１２扉体
１２ａ回転軸
１２ｂ浮力室
１２ｂａ開口
１２ｃ導気溝
１３給気配管
１３ａ吐出口

Claims

基端側の回転軸を支点として先端側を起伏揺動すべく設置された扉体への給気により扉体を起立させる浮体式フラップゲートであって、
前記扉体には、
倒伏状態にある場合の下面側の、起立状態にある場合の下方側に開口を設けた浮力室が、頂部側に形成されると共に、
倒伏状態にある場合の下面側の、起立状態にある場合の前記開口の下方位置には、前記開口に連通する導気溝が設けられ、
前記扉体が倒伏状態にある場合における前記導気溝の鉛直下方に吐出口が位置するように給気配管を設置したことを特徴とする浮体式フラップゲート。
前記給気配管は、吐出口が鉛直下方に向けて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体式フラップゲート。