JP2013199792A - 水底設置型フラップゲート式防波堤 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な機能をより簡易な構成で行う。
【解決手段】回転軸３ａを支点として先端側３ｂを浮上及び倒伏自在な扉体３が、自重により水底に倒伏し、カウンタウエイト５の保持解除で浮上するフラップゲート式防波堤１である。扉体３の浮上・倒伏装置４は、扉体３とカウンタウエイト５を繋ぐロープ４ａ，４ｄを巻き取るドラム４ｃを回転させてカウンタウエイト５を巻き上げる油圧モータ４ｅ及び油圧回路６を備える。ロープ４ａは、扉体３の傾斜角θが所定角度になった時にカウンタウエイト５が最下点となるように設置した定滑車４ｂを介してドラム４ｃに巻き取るようにする。カウンタウエイト５の保持装置７は、上限位置でカウンタウエイト５を保持するフック７ａを開放すべくロッド７ｂａを出退移動させるシリンダ装置７ｂ及び油圧回路８を備える。
【効果】無動力での浮上、倒伏状態での設備の監視、起立完了時の衝撃緩和機能を簡易な構成で行える。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば津波対策として港口や河口の水底に設置する、特に小型のフラップゲート式防波堤に関するものである。

例えば港口や河口の水底に設置するフラップゲート式防波堤に必要な機能としては、以下の機能が挙げられる。
(1) 津波発生などの緊急時に水路を閉鎖できること。
(2) 平常時は水底で倒伏状態を維持すること。
(3) 扉体強度の観点から、津波の波力による起立完了時の衝撃を緩和すること。

このような機能を備えたフラップゲート式防波堤では、扉体への空気の給排により扉体に発生する浮力を変化させて扉体の浮上・倒伏を行っているので、コンプレッサや排気弁等の給排気装置が必要になる（例えば特許文献１）。

複数の扉体を使用する大規模なフラップゲート式防波堤では、給排気装置を共用できるので、それなりにコストメリットがあるが、小型のフラップゲート式防波堤では、設備構成が複雑になるので、給排気装置を使用した浮上・倒伏が最善とはならないことがある。

また、扉体の浮上時に給気する場合は、浮上完了までに時間を要するので、緊急の対応が困難である。給気能力を大きくすれば、ある程度の緊急対応が可能になるが、給排気装置が大掛かりなものになってコスト高になる。また、緊急時の動力源確保が困難な場合も予測される。

そのため、給排気装置を使用して扉体の浮上・倒伏を行う場合は、平常時に扉体への給気を完了しておき、係留装置によって扉体を水底に保持している（例えば特許文献２）。この場合、倒伏状態にある扉体の浮上力・係留力や動揺量を監視することにより、設備の健全性をいつでも確認することができる。

一方、大型のフラップゲート式防波堤の場合、浮上停止時の衝撃は、テンションロッドに、起立時、扉体に作用する水圧を受け止める抵抗板を装備し、流体抵抗により扉体の起立速度を減速することで緩和している。

しかしながら、小型のフラップゲート式防波堤の場合は、扉体から直接側部戸当りに水圧荷重を伝達することによりテンションロッドを省略し、よりシンプルな構造とすることが望ましい。この場合、抵抗板に代わる衝撃緩和方式が必要となる。

特開２００３−２２７１２５号公報 特開２０１０−１３３０９５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、給排気装置を使用して扉体の浮上・倒伏を行う大規模な海底設置型フラップゲート式防波堤と同等の、無動力での浮上、倒伏状態での設備の健全性の監視、起立完了時の衝撃緩和機能を扉体への給排気を行うことなく実現するものはなかったという点である。

本発明は、港口や河口等の比較的小規模な場所に設置する水底設置型フラップゲート式防波堤において、必要な機能をより簡易な構成で行うようにすることを目的としてなされたものである。

本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤は、
基端側の回転軸を支点として先端側が浮上及び倒伏自在に設けられた扉体が、格納時は扉体の自重により水底に倒伏し、浮上操作はカウンタウエイトの保持を解除することで行う水底設置型フラップゲート式防波堤であって、
前記扉体を浮上・倒伏させる装置と前記カウンタウエイトを保持する装置を備え、
前記扉体の浮上・倒伏装置は、
扉体の先端側と昇降が自在なカウンタウエイトを繋ぐロープを巻き取るドラムと、
このドラムを回転させカウンタウエイトを巻き上げるための油圧モータ及び油圧回路を備え、
前記ロープは、扉体の水平面に対する傾斜角が所定の角度になった時に前記カウンタウエイトが最下点となるように設置した定滑車を介して前記ドラムに巻き取られるようにした構成であり、
前記カウンタウエイトの保持装置は、
前記カウンタウエイトの上限位置でカウンタウエイトを保持するフックと、
このフックによる前記カウンタウエイトの保持と開放を行うべくロッドを出退移動させるシリンダ装置及び油圧回路を備えた構成である、
ことを最も主要な特徴としている。

上記構成の本発明では、格納時は、上限位置にあるカウンタウエイトをフックによって保持し、扉体にカウンタウエイトの重量が作用しないようにしておくことで、扉体は自重で倒伏した状態を維持する。また、カウンタウエイトに作用する力（カウンタウエイトの自重−扉体の自重）を監視することにより、格納状態で設備の健全性を監視できる。

一方、緊急の際に浮上させる時は、シリンダ装置の保持油圧を開放してフックによるカウンタウエイトの保持を解除することで、カウンタウエイトの重量により無動力で扉体は水面まで浮上する。この状態で押し波や引き波が来襲しても、カウンタウエイトがブレーキとして作用するので、起立時や倒伏時の衝撃を緩和できる。

その際、油圧モータの油圧回路に、扉体の傾斜角が所定の角度を超えて浮上するとき、及び扉体の傾斜角が所定の角度未満に倒伏する際にドラムの回動を減速する絞り弁を設けておけば、油圧モータもブレーキとして作用するので、前記の衝撃を更に緩和できる。

上記の衝撃緩和作用は、浮上状態の扉体を格納する場合も同様である。

本発明では、港口や河口等の比較的小規模な場所に設置する水底設置型フラップゲート式防波堤において、無動力での浮上、倒伏状態での設備の健全性の監視、起立完了時の衝撃緩和機能を、扉体への給排気を行うことなく簡易な構成で行うことができる。

本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤の設備配置を示した図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は（ａ）図を左側面から見た図、（ｃ）は（ａ）図を上から見た図である。 本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤の機器の構成を説明する図である。 格納状態におけるカウンタウエイトとフックとの関係を説明する図である。 本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤の格納状態を説明する図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は油圧モータとシリンダ装置の油圧回路を示した図である。 浮上開始時におけるカウンタウエイトとフックとの関係を説明する図である。 本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤の浮上開始時を示した図４と同様の図である。 浮上状態にある本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤に押し波が来襲した時を説明する図４と同様の図である。 浮上状態にある本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤に引き波が来襲した時を説明する図４と同様の図である。 本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤の倒伏中を説明する図４と同様の図である。 本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤の倒伏完了時を説明する図４と同様の図である。 本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤の機器の構成の他の例を説明する図である。

本発明は、比較的小規模な場所に設置する水底設置型フラップゲート式防波堤において、必要な機能をより簡易な構成で行うようにするという目的を、以下の構成の扉体の浮上・倒伏装置とカウンタウエイトの保持装置を備えることで実現した。

（扉体の浮上・倒伏装置）
扉体の先端側に繋いだロープを巻き取るドラムを回転させて昇降自在なカウンタウエイトを巻き上げる際、扉体の傾斜角が所定角度になった時にカウンタウエイトが最下点となるように設置した定滑車を介するようにした。

（カウンタウエイトの保持装置）
カウンタウエイトの上限位置での保持を、シリンダ装置によって作動するフックによって行うようにした。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。
図１，２は本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤を示した図で、図１は設備配置を、図２は機器の構成を説明する図である。

図１，２において、１は本発明の水底設置型のフラップゲート式防波堤であり、例えば河口の左右岸に設置した側壁２の間に設置した扉体３と、この扉体３の浮上・倒伏装置４と、前記扉体３を浮上させるためのカウンタウエイト５の保持装置７を備えた構成である。

前記扉体３は、基端側の回転軸３ａを、河口の前記側壁２の間の底部に設けた基台９に、軸受１０によって回転自在に枢支することで、前記回転軸３ａを支点として先端側３ｂが浮上及び倒伏する。

また、前記浮上・倒伏装置４は、例えば扉体３の先端側３ｂに一端を繋いだ第１のロープ４ａの他端側を、定滑車４ｂを介してドラム４ｃに接続する一方、一端側に昇降が自在なカウンタウエイト５を取り付けた第２のロープ４ｄの他端側を前記ドラム４ｃに接続した構成である。

そして、前記ドラム４ｃを油圧モータ４ｅで回転することで、前記カウンタウエイト５を巻き上げる。その際、前記定滑車４ｂは、扉体３の水平面に対する傾斜角θが所定の角度（例えば、起立角度が８０°の場合の傾斜角は３５〜４５°）になった時にカウンタウエイト５が最下点となる位置に設置されている。なお、４ｆはドラム４ｃと油圧モータ４ｅの間に設置された減速機である。

ところで、前記油圧モータ４ｅを回転させる油圧回路６は、油圧モータ４ｅを正逆両方向に回転させることができるものであれば、その構成は特に限定されないが、実施例では例えば図２に示す構成のものを採用している。

６ａは油タンク６ｂ内の作動油６ｃを油圧モータ４ｅに圧送する油圧ポンプで、この油圧ポンプ６ａと油圧モータ４ｅの間の配管には、油圧モータ４ｅの回転方向を変更するための４ポート２位置切換弁６ｄの他、以下の制御弁を設けている。

６ｅは絞り弁、６ｆはリリーフ弁、６ｇは油圧モータ４ｅから４ポート２位置切換弁６ｄ方向の流れを許容しない逆止弁である。これらの弁６ｅ，６ｆ，６ｇは、油圧モータ４ｅと４ポート２位置切換弁６ｄの間の、カウンタウエイト５を巻き上げる方向にドラム４ｃを回転させるときの油圧モータ４ｅより下流側に並列に配置している。なお、図２中の６ｈはフィルタ、６ｉはリリーフ弁、６ｊは２ポート２位置切換弁、６ｋは逆止弁を示す。

また、前記カウンタウエイト５の保持装置７は、上限位置でカウンタウエイト５を保持するフック７ａと、このフック７ａによる前記カウンタウエイト５の保持と開放を行うべくロッド７ｂａを出退移動させるシリンダ装置７ｂを備えた構成である。

前記フック７ａは、例えば、ピン７ｃにより高さ方向の上部を支持されて上下揺動が自在なようになされ、高さ方向の中央部分でシリンダ装置７ｂのロッド７ｂａにピン７ｄを介して取り付けられたものである。そして、シリンダ装置７ｂのロッド７ｂａの出退により、フック７ａがピン７ｃを支点として上下揺動し、高さ方向の中央部分に形成した水平部７ａａでカウンタウエイト５を支持したり、支持を解除したりするようになっている。

このシリンダ装置７ｂのロッド７ｂａを出退させる油圧回路８には、シリンダ装置７ｂのロッド７ｂａを出退移動させるために、前記油圧ポンプ６ａとシリンダ装置７ｂの間に少なくとも４ポート２位置切換弁８ａを設けておけばよい。

図２に示した例では、４ポート２位置切換弁８ａとシリンダ装置７ｂを繋ぐ配管の、ロッド７ｂａを突出させるべく圧油を供給する側に、格納状態の扉体３の浮上時にカウンタウエイト５の保持を解除する際に、ロッド７ｂａを突出させるべく供給した作動油を油タンク６ｂに戻すためのON‐OFF弁８ｂを設けている。なお、図２中の８ｃは逆止弁である。

上記構成の本発明の水底設置型フラップゲート式防波堤１は、以下のように作動する。

（格納状態）
図３に示すようにシリンダ装置７ｂのロッド７ｂａを突出させてフック７ａの水平部７ａａで上限位置に巻き上げたカウンタウエイト５を保持すれば、扉体３にカウンタウエイト５の重量が作用しないので、図４（ａ）に示すように、扉体３は自重で倒伏した状態を維持することになる。

この状態では、図４（ｂ）に示すように、油圧回路６における４ポート２位置切換弁６ｄのソレノイド（SOL）１，２、及び油圧回路８における４ポート２位置切換弁８ａのソレノイド（SOL）３，４、ON‐OFF弁８ｂのソレノイド（SOL）５は全てOFFとしておく。つまり、格納状態では、ON‐OFF弁８ｂのSOL５がOFFとなっているので、仮に電源を喪失した場合でも、勝手に扉体３が起立して例えば河口を塞ぐことはない。

（格納中）
カウンタウエイト５に作用する力（カウンタウエイト５の自重−扉体３の自重）を監視することにより、倒伏状態における設備の健全性を監視する。

（緊急の際の浮上時）
前記格納状態から、図６（ｂ）に示すように、油圧回路８におけるON‐OFF弁８ｂのSOL５をONにしてシリンダ装置７ｂの保持油圧を開放すれば、油圧回路６内の油は白抜き矢印で示す方向に循環する。従って、カウンタウエイト５の重量がフック７ａに作用して、図５に示すようにカウンタウエイト５の保持が解除され、カウンタウエイト５の重量により無動力で扉体３は水面まで浮上する（図６（ａ）参照）。なお、扉体３が浮上した後は、油圧回路８におけるON‐OFF弁８ｂのSOL５をOFFとしておく。

（浮上状態における押し波の来襲時）
扉体３が浮上状態のときに押し波が来襲した場合は、押し波によって扉体３が起立する。この扉体３の起立時、カウンタウエイト５が持ち上げられ（図７（ａ）参照）、ブレーキとして作用するので、起立時の衝撃を緩和できる。加えて、ドラム４ｃがカウンタウエイト５を巻き上げる方向に回転して、油圧回路６内の油６ｃが図７（ｂ）の白抜き矢印方向に循環する際、絞り弁６ｅを通過するので、油圧モータ４ｅがブレーキとして作用し、起立時の衝撃を緩和できる。

（浮上状態における引き波の来襲時）
一方、扉体３が浮上状態のときに引き波が来襲した場合は、引き波によって扉体３が倒伏する。この扉体３の倒伏時、カウンタウエイト５が持ち上げられ（図８（ａ）参照）、ブレーキとして作用するので、倒伏時の衝撃を緩和できる。加えて、ドラム４ｃがカウンタウエイト５を巻き上げる方向に回転して、油圧回路６内の油が図８（ｂ）の白抜き矢印方向に循環する際、絞り弁６ｅを通過するので、油圧モータ４ｅがブレーキとして作用し、倒伏時の衝撃を緩和できる。

（扉体の格納動作中）
起立状態の扉体３を格納する場合は、油圧回路６における４ポート２位置切換弁６ｄのSOL2と、油圧回路８における４ポート２位置切換弁８ａのSOL３と、ON‐OFF弁８ｂのSOL５を共にONにした状態で（４ポート２位置切換弁６ｄのSOL1と４ポート２位置切換弁８ａのSOL４は共にOFF）、油圧ポンプ６ａを作動する（図９参照）。これにより、カウンタウエイト５が油圧モータ４ｅで巻き上げられるので、扉体３は自重で倒伏する。

（倒伏完了）
カウンタウエイト５の巻き上げ完了（上限位置）をリミットスイッチ７ｅによって検出すると、図１０に示すように油圧回路８における４ポート２位置切換弁８ａのSOL３をOFF、SOL４をONにしてシリンダ装置７ｂのロッド７ｂａを突出させてフック７ａの水平部７ａａでカウンタウエイト５を保持する。

その後、油圧回路６における４ポート２位置切換弁６ｄのSOL１，２、及び油圧回路８における４ポート２位置切換弁８ａのSOL３，４、ON‐OFF弁８ｂのSOL５は全てOFFとする（図４（ｂ））。

（電源を確保できない場合）
万一、起立時に電源を確保できない場合は、油圧回路８に設置した常時閉の弁８ｄを手動で開放すれば、フック７ａによるカウンタウエイト５の保持が開放されるので、扉体３を起立させることができる。反対に、倒伏時に電源を確保できない場合は、前記弁８ｄを手動で開放してフック７ａの保持を開放し、カウンタウエイト５を手動チェーンブロックで持ち上げれば、扉体３を倒伏することができる。

（扉体の急激な動作時）
また、扉体３の急激な動作によって油圧回路６に一定以上の負荷が作用した場合は、設備や油圧装置を保護するためにリリーフ弁６が作動する。

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。

例えば、異常高水位を検出した場合に扉体３が自動で起立するよう、図１１に示すように、油圧回路８に、異常高水位を検出するフロート８ｅによって作動するON‐OFF弁８ｆを設けたバイパス回路８ｇを設置しても良い。また、地震計が地震を検出した場合に扉体３が自動で起立するようにしても良い。

また、上記の例では、扉体３とカウンタウエイト５を第１のロープ４ａと第２のロープ４ｄを使用して繋いだものを示したが、一本のロープで繋いでも良い。

また、十分なトルクを確保できる油圧モータ４ｅの場合は、減速機４ｆを設けなくても良く、使用するロープはワイヤロープに限らず、使用荷重によっては繊維ロープを使用しても良い。

また、上記の例では、左右の側壁２に、浮上・倒伏機構４、カウンタウエイト５、保持機構７等を配置したものを示したが、設備規模（両側壁間）によっては、どちらか一方の側壁２のみに設置しても良い。

また、カウンタウエイト５の上限位置をリミットスイッチ７ｅにより検知したものを示したが、ドラム４ｃの回転を検知することでカウンタウエイト５の上限位置を検知するものでも良い。また、カウンタウエイト５が上限に到達した際の圧力上昇により検知するものでも良い。

また、前記シリンダ装置７ｂは、作動油６ｃのシリンダ内部リークや弁類からのリークによる保持ストロークの変動をリミットセンサ等で監視し、保持姿勢を維持するように制御することが望ましい。

また、倒伏状態における設備の健全性を監視するための、カウンタウエイト５に作用する力（カウンタウエイト５の自重−扉体３の自重）の監視は、シリンダ装置７ｂの保持油圧力を監視すればよい。また、シリンダ装置７ｂの軸上（ピン７ｄ〜シリンダ基端部を枢支するピン７ｆの間）にロードセル等を配置してもよい。

１ フラップゲート式防波堤
３ 扉体
３ａ 回転軸
３ｂ 先端側
４ 浮上・倒伏装置
４ａ 第１のロープ
４ｂ 定滑車
４ｃ ドラム
４ｄ 第２のロープ
４ｅ 油圧モータ
５ カウンタウエイト
６ 油圧回路
６ｅ 絞り弁
６ｆ リリーフ弁
７ 保持装置
７ａ フック
７ｂ シリンダ装置
７ｂａ ロッド
８ 油圧回路
８ｂ，８ｆ ON‐OFF弁
８ｇ バイパス回路

Claims (4)

1. 基端側の回転軸を支点として先端側が浮上及び倒伏自在に設けられた扉体が、格納時は扉体の自重により水底に倒伏し、浮上操作はカウンタウエイトの保持を解除することで行う水底設置型フラップゲート式防波堤であって、
   前記扉体を浮上・倒伏させる装置と前記カウンタウエイトを保持する装置を備え、
   前記扉体の浮上・倒伏装置は、
   扉体の先端側と昇降が自在なカウンタウエイトを繋ぐロープを巻き取るドラムと、
   このドラムを回転させカウンタウエイトを巻き上げるための油圧モータ及び油圧回路を備え、
   前記ロープは、扉体の水平面に対する傾斜角が所定の角度になった時に前記カウンタウエイトが最下点となるように設置した定滑車を介して前記ドラムに巻き取られるようにした構成であり、
   前記カウンタウエイトの保持装置は、
   前記カウンタウエイトの上限位置でカウンタウエイトを保持するフックと、
   このフックによる前記カウンタウエイトの保持と開放を行うべくロッドを出退移動させるシリンダ装置及び油圧回路を備えた構成である、
   ことを特徴とする水底設置型フラップゲート式防波堤。
2. 前記油圧モータの油圧回路には、扉体の前記傾斜角が所定の角度を超えて浮上するとき、及び扉体の前記傾斜角が所定の角度未満に倒伏する際に前記ドラムの回動を減速するための絞り弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水底設置型フラップゲート式防波堤。
3. 前記油圧モータの油圧回路には、扉体の前記傾斜角が所定の角度を超えて浮上するとき、及び扉体の前記傾斜角が所定の角度未満に倒伏する際に、油圧回路内の圧力が所定圧力に達したときに圧油の一部を戻し側に逃がすリリーフ弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水底設置型フラップゲート式防波堤。
4. 前記シリンダ装置の油圧回路に、常時は閉止し、異常な高水位を検出した際に前記フックによるカウンタウエイトの保持を開放すべくシリンダ装置の圧油を逃がすON‐OFF弁を備えたバイパス回路を更に設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の水底設置型フラップゲート式防波堤。

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