JP2013501866A - 潮汐応答バリア - Google Patents

Abstract

潮汐の変化に応じて選択的に展開される潮汐バリアを提供する。潮汐バリアは、上端及び下端を有する張力構造を有するネットを備える。下端は、水域の下で海底に下端を固定するために、複数のアンカー点を有する。潮汐のバリアは、更に、上端に固定されて、ブラダを選択的に膨張収縮させるバルブを有したブラダを備える。ブラダは、ガスで膨張されたとき、水域の水面へ上端が浮上するだけの十分な容積を有している。ポンプは、張力構造近傍に配設され、ブラダのバルブと配管接続されている。ポンプは、ポンプを用いてブラダをガスにより選択的に膨張収縮させる制御装置を有する。

Description

本発明は、潮汐の高潮又は高レベルの洪水と関連してしばしば起こる高水位に対して内陸運河に沿った海岸線又は都市化エリアを保護する装置及び方法に関する。より詳しくは、本発明は、海又は川の底に固定された折り畳み式高強度の張力構造を有し、張力構造の上端にブラダが設けられ、ブラダが張力構造の先端部を（例えば潮汐の変化に応答して）海や川の水面に浮上させるため選択的に膨張され、張力構造が海や川の底から水面や構造物であるパイロンに固定された水際に亘って伸張される潮汐応答バリアに関する。

来世紀における洪水の主な脅威は、海面自体の上昇だけではなく、比較的短期間で既設の洪水防御施設を決壊する高潮や嵐の間の極限状態の増加によってももたらされる。耐久性のある堤防、埠頭、又は、防砂堤は、以前、海岸線を保護するために用いられ、高潮や嵐のしばしば起こる極限状態から防御してきている。しかしながら、これらの施設は、一般的に、コンクリートブロック、砕石、又は、その他の重く強化された材料で成形され、海上船舶が通過できない永久構造物となっており、自然な海洋生態系を弱らせ、また、海岸地域で楽しみにくくするものであり、更に、建造や展開に費用が嵩む。

１つの先行技術となる海岸線を保護するために海底に固定される浮動性のメッシュネットを利用する防砂堤構造が米国公開番号ＵＳ２００５／００３６８３９号公報に記載されている。この先行技術の防砂堤構造は、海底と底潮位３６との間でメッシュネットを伸張するため、空気が充填されたブラダ、ポリエチレンフロート、若しくはその他の浮上支持体を使用する。満潮レベルで、防砂堤構造のメッシュネットは、完全に水に浸漬され、もはや、海岸線を浸水させるしばしば起こる極めて大きい潮汐変化や高潮を効果的に抑制することができない。更に、開示された先行技術の防砂堤構造は、永続的に、展開されることが開示され、防砂堤構造が展開されて海岸線の地域において海上船舶の通過が出来ず、海洋生物が生存しにくく、楽しみづらくするといった類似の問題がある。

しかるに、潮汐バリアは、上述のような問題を解決し、周期的な高潮から水辺に沿った海岸線や都市化エリアを保護するため高レベルの洪水や高潮に関連したしばしば起こる高水位に対応する必要がある。

本発明に係るシステム及び方法は、潮汐の高潮又は高レベルの洪水と関連してしばしば起こる高水位に対して内陸運河に接した都市化エリアを保護するように設計された軽量で環境に配慮したシステムとなる潮汐応答バリアを提供する。この潮汐応答バリアは、張力ネット構造と関連した浮力とういう有機的原理と構造効率を向上する。本発明に係る潮汐応答バリアは、これらの水域の生態環境や商業を危険に晒すことなく、耐久性のある堤防や局所的に洪水防御構造よりも実質的に低コストで局所的な運河に設置し使用することができる。

本発明に係る装置は、潮汐の変化に応答する潮汐バリアである。この潮汐バリアは、張力構造を有しているネットを備えている。この張力構造は、上端及び下端を有する。下端は、水域の下で海底に下端を固定するために、複数のアンカー点を有する。また、潮汐バリアは、上端に固定されて、ブラダを選択的に膨張させ収縮させるためにバルブを有しているブラダを備えている。このブラダは、ガスによって膨張されたとき水域の水面に張力構造の上端を浮上させるだけの十分な容積を有する。また、潮汐バリアは、張力構造の近傍に配設され、上記ブラダのバルブと配管接続されたポンプを更に有する。このポンプは、張力構造の近傍に配設され、上記ブラダのバルブと配管接続される。このポンプは、ポンプによってガスでブラダを選択的に膨張させ収縮させる制御装置を有する。

一実施例において、潮汐バリアネットは、更に、張力構造の上端と下端との間に伸展された複数のインナーケーブルを有する。インナーケーブルは、ブラダの容積が膨張し、対応して、張力構造の上端が水域の水面に浮上したとき張力構造の引張強さを補強する。

潮汐バリアは、複数のパイロンを備えることもできる。パイロンは、水域が所定深さを有するとき、それぞれ海底に固定され互いに関係した構造で水域の水面上に所定高さで立設されている。この実施例において、潮汐バリアネットは、更に、上端に固定され張力構造の上端の長さを有するトップケーブルを備える。トップケーブルは、一端が一方の上記パイロンに付設され、他端が他方の上記パイロンに付設され、ブラダの容積が膨張し、対応して、張力構造の上端が水域の水面に浮上すると、張力構造の上端は、一方のパイロンから他方のパイロンに亘って水域の水流によって弧状をなして伸展する。

他の実施例において、潮汐バリアは、更に、ポンプとブラダのバルブとの間に配管接続されるタンクを備えていても良い。この実施例において、ポンプは、保管のためタンクにブラダの容積を膨張させる気体量を供給する。このタンクは、入力に対応してブラダに、保管された気体量を供給する出力バルブを有する。

更に、他の実施例において、ポンプは、ピストンが作動するとタンクに（ガスとして）空気を圧縮するピストンと、潮汐バリアが配設された水域に配設された浮上装置とを備えていても良い。この浮上装置は、ピストンを水域の水位の潮汐の変化に応じて作動する。

他の実施例において、潮汐バリアは、ポンプに電力供給する電磁浮上発電装置を備えていても良い。この電磁浮上発電装置は、ポンプに電気的に接続された導電性コイルが設けられた内部チャンバと、水域の水面に浮かぶ浮上組立体が設けられた浮上システムと、電磁浮上発電装置が配置された水域の波作用に応じて上下に変動する浮上システムに接続された外部チャンバとを備えている。外部チャンバは、導電性コイルが設けられた内部チャンバの少なくとも一部を収納すると共に相対的に変位し、少なくとも導電性コイルの一部は、水域の波作用に応じて上下に変動する外部チャンバの永久磁石によって生成された磁界中で効果的に変位し、導電コイルに電流を生成する。

他の実施例において、ポンプは、潮汐バリアの配設された水域の水面に又はその上に配設された太陽光発電装置又は風力タービンと電気的に接続され駆動されても良い。

更に、他の実施例において、潮汐バリアは、海底床に沿って張力構造の下端を実質的に差し込み固定するための海底に沿って配設される連続的なコンクリート製基礎システムを備えていても良い。

他の実施例において、潮汐バリアは、更に、高潮のレベルを監視するため、潮汐バリアのネットから所定距離離れた水面に浮かぶ測定ブイタンクを備えていても良い。この測定ブイタンクは、潮位の変化を検出し出力する検潮センサと、無線送信器と、検潮センサと上記無線送信器と接続された制御装置とを有する。この制御装置は、検潮センサからの潮位変化出力を受信し、潮位変化出力が所定の閾値を超えるかどうかを判定し、所定の閾値を超えるとき、警告信号を、無線送信器を介して送信する。この実施例において、ポンプは、無線送信機からの警告信号を受信し、対応警告信号をポンプ制御装置に出力する無線受信器を有する。ポンプ制御装置は、対応警告信号を受信すると、ブラダを膨張させるためポンプを起動する。このポンプには、艦船警報装置を含めることもでき、ポンプ制御装置は、無線受信器から対応警告信号を受信することに応じて、潮汐バリアを直ちに展開することを合図するため艦船警報装置を起動する。

他の実施例において、ブラダは、複数のブラダを有しており、それぞれは、張力構造の上端に沿って固定される。各ブラダは、全体として、各ブラダの容積がガスで膨張されたとき、水域の水面に張力構造の上端を浮上させる容積を有する。この実施例において、潮汐バリアは、更に、マニホールドとストレージタンクとを備える。マニホールドは、一の入力と複数の出力とを有する。各マニホールドの出力は、複数のブラダのそれぞれ1つずつと配管接続され、例えば各可撓配管を経由して接続されている。タンクは、可撓配管等を用いた配管接続によって潮汐バリアとマニホールドの入力とを接続する。この実施例において、ポンプは、保管のためタンクに、各ブラダの容積を膨張させる気体量を供給し、タンクは、マニホールドを経由して、入力に応じてブラダに、保管された気体量を供給する出力バルブを有する。

各実施例において、ブラダのバルブは、バルブを開放することを制御する制御入力を有し、ポンプ制御装置は、水域で潮汐の変化のおそれが過ぎたことを反映した入力信号に応じて上記ブラダを収縮させる上記バルブを開放する上記制御入力が供給される。ブラダは、張力構造の上端の一部を少なくとも収縮させたとき、海底に留まるために沈降する。

本発明の他の装置、システム、方法、特長及び利点は、当業者であれば以下の図面と詳細な説明の記載から明らかであろう。更なる本発明の方法、システム、特長及び利点は、この説明の中に含まれ、また、発明の目的に含まれ、更に、従属請求項によって保護されるものである。

添付図面は、明細書の一部に組み込まれ一部を構成し、本発明の実施例を例示したものであり、詳細な説明と共に、本発明の利点や原理を説明するために役立つものである。
図１Ａは、本発明を適用した潮汐バリアの斜視図であり、潮汐バリアが展開されていない状態である。 図１Ｂは、図1で表される潮汐バリアの他の斜視図であり、高い引張強さを有する張力構造を有する図1の一部の潮汐バリアは、本発明に従って展開されておらず、潮汐バリアが設置された水域の海底に留まった状態を示す。 図２は、図１の潮汐バリアの側面図であり、潮汐バリアが展開されていない状態を示す。 図３Ａは、図１の潮汐バリアの側面図であり、潮汐バリアが展開された状態を示す。 図３Ｂは、図１で表される潮汐バリアの他の斜視図であり、本発明に従って潮汐バリアの張力構造は展開され、海底と水域の水面との間に伸展された状態を示す。 図４は、図１の潮汐のバリアの側面図であり、潮汐のバリアが展開された状態を示す。 図５は図１の潮汐のバリアの機能ブロック図であり、本発明に従ってタンクと潮汐バリアのポンプとが配管接続された張力構造と一体化されたブラダを示す。 図６Ａは、図５に示す潮汐のバリアの張力構造の切断作用のある部分の拡大図であり、本発明に従って構成された張力構造の１つの典型的な構造及び材料組成を示す。 図６Ｂは、図６Ａに示す張力構造部の横断面図である。 図６Ｃは、海底床に沿って図５に示す張力構造の下端を実質的に差し込み固定するため海底に沿って配設される連続的鉄筋コンクリート基礎の横断面図である。 図６Ｄは、本発明に従って図５に示す張力構造に一体的に又は付設されるブラダシステムの一実施例のブロック図であり、ブラダシステムは、複数のブラダを同時に膨張させる潮汐バリアのストレージタンクと配管接続されたマニホールドと接続された複数のブラダを有する。 図７は、潮汐バリアを展開させるため張力構造に一体的に又は付設されるブラダを膨張収縮させるため空気又は他のガスを圧縮する潮汐バリアのポンプとして用いられる空気ピストンアクチュエータを示す。 図８は、潮汐バリアを展開させるため張力構造に一体的に又は付設されるブラダを膨張させるため空気又は他のガスを圧縮するポンプに電力を供給する装置として用いられる電磁浮上発電装置を示す。

添付した図面を参照して本発明の方法、システム及び製品の実施例を詳細に説明する。

来世紀における洪水の主な脅威は、水面自体の上昇だけではなく、比較的短期間で既設の洪水防御施設を決壊させる高潮や嵐の間の極限状態の増加によってももたらされる。本発明の潮汐応答バリアは、海洋と内陸運河との間の自然の潮汐による海水交換の間、極度の潮汐事象のピークを有効に防止する。

図１及び図２は、本発明の典型的な潮汐バリア１００を示し、潮汐バリアが海底５０に留まり潮汐バリア１００が展開されていない状態を示す。図３及び図４は、展開された潮汐バリア１００を示し、潮汐バリア１００は、仮設ダムとして機能し、海岸線に沿った都市化エリアや海岸線を保護するための潮汐バリア１００を超えて通過する高潮に関連した水位の上昇を抑制するため、潮汐による高潮の虞に応じて海底から浮上する。図５は、各海岸線や海岸線の潮汐の変化や高潮から構造物を保護するための張力構造１０４を有する潮汐バリアネット１０２を展開するために利用される潮汐のバリアの部品の機能ブロック図である。図１−図５は、海洋に面し、海洋の潮汐の変化に晒される内陸運河を横断する範囲に選択的に展開される潮汐バリア１００を示している。しかし、本発明の潮汐バリア１００は、例えば内陸の水辺や内陸の水辺に沿った構造物を保護するため河川を横断するように他の運河に沿って設置されても良い。

図１−図５に示すように、潮汐バリア１００は、張力構造１０４を有するネット１０２を備える。張力構造１０４は、ここで更に詳述される潮汐の変化や高潮からの抵抗力を提供するため２７０ｋｓｉ（１８６５ＭＰａ）と同等若しくは大きい引張強さを有する材料で形成されている。この張力構造の材料としては、鋼線で強化されたリサイクルゴムや強化プラスチック、カーボンファイバ、高強度のテフロンコートされた織物（例えば、粘着を防ぐため、フッ素樹脂やテトラフルオロエチレン樹脂がコートされた織物）、ポリ塩化ビニルで被覆されたポリエチレンテレフタレート糸で織られた織物等が用いられる。張力構造は、高強度のステンレス鋼又は炭素繊維ケーブルで補強される。また、全ての張力構造は、防錆処理がされている。図６Ａ及び図６Ｂで示す張力構造の実施例において、張力構造１０４は、ステンレス鋼線材４０４と共にリサイクルゴム又はプラスチックが注入又は織り交ぜられた固体シート又は織り糸４０２で構成されている。この実施例において、高強度ステンレス鋼ワイヤ４０６（個々のステンレス鋼線材４０４より大きな直径及び引張強さを有する）は、張力構造１０４を更に補強するため図６Ｂで示すリサイクルゴム又はプラスチックの固体シート又は織り糸４０２に埋め込まれる。ステンレス鋼線材４０４及び高強度ステンレス鋼ワイヤ４０６は、図６Ａに示すように、張力構造１０４のゴム又はプラスチックの固体シート又は織り糸４０２の格子パターンに織り交ぜられるようにしても良い。格子パターンは、張力構造１０４の長さと幅（又は端に）を伸展する。

張力構造１０４は、上端１０６及び下端１０８を有する。下端１０８は、水域５２の下の海底５０に下端１０８を固定するための複数のアンカー点１１０Ａ−１１０Ｌを有する。アンカは、海底床、グラウトが注入された高強度ケーブル地中アンカ、重量コンクリート床等の杭基礎を含めても良い。図２及び図４に示す潮汐バリアの側面図において、ネット１０２の一部及びアンカー点１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃは、潮汐バリア１００の備品を隠す水域５２の中に示されている。

ネット１０２は、張力構造１０４の下端１０８と上端１０６との間に伸展している複数のインナーケーブル１１２を含んでいても良い（張力構造１０４に埋め込まれるケーブル４０６に対応しても良いし、追加するものでも良い。）。インナーケーブル１１２は、潮汐バリアがここで述べるように展開されたとき、張力構造１０４を補強する。

図６Ｃに示す他の実施例において、下端１０８を有する張力構造１０４は、連続的な鉄筋コンクリート基礎システム５１０によって海底に連続的に固定することもできる。鉄筋コンクリート基礎システム５１０は、海底５０に沿った図５中有５１３で示す実線で形成される鉄筋コンクリート基礎５１２を備えている。実線５１３は、張力構造１０４の下端の位置を規定している。鉄筋コンクリート基礎システム５１０は、更に、鉄筋コンクリート基礎５１２の中に埋め込まれる複数の防錆のボールソケット形継手５１４を有している。各継手５１４の各ソケット５１５は、鉄筋コンクリート基礎５１２の開口部５１６の各所に取り付けられ、開口部は、全体として、鉄筋コンクリート基礎５１２の長さに沿って溝又は連続開口部５１６を形成する。各継手５１４のソケット５１５に保持されたボール５１７は、張力構造１０４のインナーケーブル１１２の一又は複数の下端に固定され、張力構造１０４の下端１０８は、溝又は連続開口部５１６の中に配置される。張力構造１０４の下端１０８は、実質的に、鉄筋コンクリート基礎５１２に差し込まれ、張力構造１０４の下端１０８を水が通過しないようにしている。連続溝又は連続開口部５１６と協働するボールソケット形継手５１４は、インナーケーブル１１２と張力構造１０４のあらゆる方向の動きに対して有効である。剪断スタッド５１８は、鉄筋コンクリート基礎５１２のコンクリート材の中でソケット５１５（そして、各ボールソケット形継手５１４）の固定を更に補強するために各ソケット５１５に固定される。杭基礎５１９は、連続的な鉄筋コンクリート基礎５１２を海底５０に支持し固定するために用いることができる。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５及び図６に示すように、ネット１０２は、更に、張力構造１０４の上端１０６に固定されるブラダ１１４を有している。図１Ｂにおいて、潮汐バリア１００は、上端１０６が展開していない状態であり、収縮したブラダ１１４は、海底から浮上した張力構造１０４によって視界から隠れている。ブラダ１１４は、空気若しくはガスの所定の体積によって膨張されるゴム、ポリエチレン又は他の材料で形成されている。ブラダ１１４は、ブラダ１１４を選択的に膨張収縮させるための図５及び図６Ｄに５０２で示すバルブを有している。ブラダ１１４は、ブラダ１１４の容積が空気又はガスで膨張されるとき、水域５２の水面５４に張力構造の上端１０６を浮上させるだけの十分な容積を有している。

張力構造１０４を展開するために、潮汐バリア１００は、図５に示すように、張力構造１０４の近傍に配設されたポンプ１１６を有し、ブラダ１１４のバルブ５０２と配管接続されている。ポンプ１１６は、ストレージタンクを通じて直接又は間接的にブラダ１１４を膨張収縮する。ポンプ１１６は、ブラダ１１４を膨張するため空気又は他のガスを圧縮するピストン１２２を作動するポンプ制御装置１２０を設けても良い。ポンプは、水域５２に配設され、ピストン１２２に接続された浮上装置５０４を有していても良い。浮上装置５０４は、水域５２の水位において毎日の潮汐の変化に応じてピストン１２２を作動する。

図５に示すように、測定ブイタンク５３０は、海上に配設することができ、高い潮位の変化を監視するため、海上の所定エリアに浮揚状態で配設されていても良い。測定ブイタンク５３０は、水面上昇又は潮位の変化を検出し出力する検潮バロメータ又はセンサ５３２を設けることができる。測定ブイタンク５３０は、更に、無線送信器５３４とセンサ５３２及び無線送信器５３４に接続された制御装置５３６を有していても良い。制御装置５３６は、ソフトウェア（例えば制御装置のメモリ素子に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等）やハードウェア論理回路（例えば市販の特定用途向け回路（ＡＳＩＣ）装置やプログラマブル論理回路（ＰＡＬ）等）によって次のようにプログラムされる。
（１）センサ５３２から水面上昇又は潮位の変化出力を受信する。
（２）出力が所定の閾値を超えたかを判定する。
（３）所定の閾値を超えたとき、無線送信器５３４を介して警告信号５３８を送信する。
この実施例において、ポンプ１１６は、無線送信器５３４からの警告信号５３８を受信し、対応警告信号をポンプ制御装置１２０に出力する無線受信器５３９を有している。ポンプ制御装置１２０は、対応警告信号を受信すると、潮汐バリア１００を展開するためポンプ１１６を起動し、また、潮汐バリア１００を直ちに展開することを合図する艦船警報装置を起動する。

ブラダ１１４のバルブ５０２は、バルブ５０２の開口部を制御するための制御入力を有していても良い。ポンプ制御装置１２０は、上記水域で潮汐の変化のおそれが過ぎたことを反映した入力信号に応じてブラダ１１４を収縮させるバルブを開放する制御入力５０６が供給される。ブラダは、張力構造の上端の一部を少なくとも収縮させたとき、図１及び図２に示すように、海底に留まるために沈降する。

ストレージタンク１１８を潮汐バリア１００で使用するとき、ストレージタンク１１８は、図５で示すように、ストレージタンク１１８がポンプ１１６とブラダ１１４のバルブ５０２の間で配管接続されるように配置されている。この実施例において、ポンプ１１６は、保管のためストレージタンクにブラダ１１４を膨張させるため空気又はガスの気体量を供給する。タンクは、ポンプ制御装置１２０又は手動レバー（図示せず）からの入力に応じてタンクの中の保管された気体量をブラダ１１４に供給する出力バルブ１１９を有し、ブラダ１１４の容積は、空気がポンプ１１６に供給されたとき、より速く満たされる。例えば、ブラダ１１４を最大に満たす量の圧縮空気を保管したストレージタンクは、バルブが開かれると、殆ど即座にブラダ１１４を満たすためタンクの圧縮空気を全て供給し、張力構造１０４の上端１０６を（例えば１０分足らずで）その後速やかに水域５２の水面５４に浮上させる出力バルブ１１９を有している。しかるに、本発明の潮汐バリア１００は、水域５２で潮汐の変化又は高潮の脅威に応じて素早く展開させることに適している。

一実施例において、ブラダ１１４は、張力構造１０４の上端の中に又は沿って埋め込まれる。この実施例において、図５に示すように、張力構造１０４は、ブラダ１１４のバルブ５０２とブラダ１１４を膨張収縮させるためのストレージタンク又はポンプ１１６との間においてガス流路又は可撓配管５０８を画定する。

図に示すように、ブラダ１１４は、複数のブラダを有していても良く、それぞれは、張力構造１０４の上端１０６に沿って固定される。各ブラダ１１４は、それぞれポンプ１１６又はストレージタンクに接続された可撓配管５０８又は可撓配管を経由して直列に接続されたバルブ５０２を有していても良い。各ブラダ１１４の容積がポンプ１１６及び／又はストレージタンクを介して空気又はガスによって膨張されたとき、各ブラダ１１４は、全体として、張力構造１０４の上端１０６を、水域５２の水面５４に浮上させる。この実施例において、ポンプ制御装置１２０は、各ブラダ１１４を空気又は他のガスで膨張収縮させるためピストン１２２を作動させる。

図６Ｄで示す他の実施例において、各ブラダ１１４の各バルブ５０２は、別々の配管又は可撓配管５０８を経由してポンプ１１６及び／又はストレージタンクと並列に接続されていても良い。この実施例において、各ブラダ１１４は、ポンプ１１６及び／又はストレージタンクに直列に接続されたときより速く膨張収縮させることができる。図６Ｄに示す実施例において、マニホールド５５０は、全体としてブラダシステム５５２を有する各ブラダ１１４に空気又は他のガスを効果的に供給することを通じて、潮汐バリア１００の張力構造１０４の展開を速くするため、潮汐バリア１００に使用することができる。マニホールド５５０は、各ブラダ１１４に接続された個々の可撓配管５０８Ａ−５０８Ｃの流路によってブラダ１１４に直接、空気又はガスを分配する一の可撓配管５０８によってストレージタンク１１８に接続されている。この実施例において、ストレージタンク１１８に保管された空気又は他のガスは、効果的に、同時に、ブラダ１１４にマニホールド５５０を経由してブラダ１１４の膨張するため分配され、続いて、潮汐バリア１００を展開する。

ポンプ１１６は、太陽光発電装置５２０、風力タービン５２２、太陽光発電装置５２０や風力タービン５２２等の再生可能エネルギ源に電気的に接続され、電力を供給するようにしても良い。このような再生可能エネルギ源は、潮汐バリア１００が展開された水域の水面に又は水上に配設される。

図７に示す空気ピストンアクチュエータ６０２は、潮汐バリアを展開させるため張力構造１０４の中に又は付設されたブラダ１１４を膨張させるため空気又は他のガスを圧縮する潮汐バリア１００のポンプ１１６として使用することができる。この空気ピストンアクチュエータ６０２は、空気ピストンアクチュエータ６０２が配設される水域５２の波作用に応じて上下に変動する浮上システム６０６に接続されている。浮上システム６０６は、水面に浮かぶ浮上組立体６１８と、耐久性のある浮上組立体６１８を、空気又は他のガスを圧縮する空気ピストン６０４に直接接続する防錆鉄骨構造６１４とを有している。静止している防錆鋼シリンダ６１０は、空気ピストン６０４の上部６０５を収納し、浮上組立体６１８を介して空気ピストン６０４の動作がもたらすシリンダの内部６１１で圧縮された空気又は他のガスを収容する空気ピストンアクチュエータ６０２に用いられる。シリンダ６１０は、基礎杭等を含む耐久性のある基礎システム６１２によって海底に固定される。数字６１６は、ここで更に説明するブラダ１１４に圧縮された空気又はガスを分配するための潮汐バリア１００に用いられるストレージタンク１１８に接続するパイプ６０８に、シリンダ６１０の内部を接続する。図７で示すように、浮上組立体６１８は、シリンダ６１０の一面を囲むように又は一面に配設され、シリンダ６１０の一端から延出する空気ピストン６０４のシャフト６２０に接続される。この実施例において、水域５２で波作用が起こると、浮上組立体６１８は、シリンダ６１０内で空気又はガスを圧縮するため空気ピストン６０４を動作する（空気又はガスは、シャフトが延出したシリンダの導入孔より周辺の大気からシリンダに取り入れられる）。圧縮された空気やガスは、バルブ６１６及びパイプ６０８を通じてストレージタンク１１８に排出される。

図８に示す電磁浮上発電装置８００は、張力構造１０４の中に又は付設されたブラダ１１４を膨張させるため空気又は他のガスを圧縮する潮汐バリア１００のポンプ１１６に電力を供給するために用いることができる。電磁浮上発電装置８００は、ポンプ１１６に電力を供給する場合を説明しているが、潮汐バリア１００の他の電機部品や他の装置に電力を供給するために用いても良い。この電磁浮上発電装置８００は、ステンレス鋼といった防錆材料で形成された内部チャンバ８０２を有し、銅又は鋼等の金属又は金属合金で形成された導電コイル８０３を収容している。ケーブル又はワイヤ８０４は、導電コイル８０３を電源又はポンプ１１６の入力に電気的に接続する。

内部チャンバ８０２の一端８０５は、ここで説明する電磁浮上発電装置８００のためのハウジング構造にコンクリート杭又は付属装置を介して海底５０に固定される。

更に、電磁浮上発電装置８００は、浮上システム８０６と、浮上システム８０６と接続された外部チャンバ８０８とを有する。浮上システム８０６は、外部チャンバ８０８を電磁浮上発電装置８００が配設された水域５２の波作用に応じて上下に変動させる。外部チャンバ８０８は、鋼又は他の防錆材料により形成されている。浮上システム８０６は、水域５２の水面５４に浮かぶ浮上組立体８１０と、外部チャンバ８０８に浮上組立体８１０を直接接続する防錆材料により形成された構造８１２とを有する。浮上組立体８１０は、外部チャンバ８０８の一面を囲むように又は一面に配設しても良い。

図８で示すように、一又は複数の永久磁石８１４は、外部チャンバ８０８の一又は複数の内壁８１６に配設されている。外部チャンバ８０８は、少なくとも導電コイル８０３が設けられた内部チャンバ８０２が挿入され又は収納している。永久磁石８１４は、導電コイル８０３に対して周期的に相対して位置される。

磁界の中又は内外での導電コイル８０３の動きは、対応するＡＣ電流を導電コイル８０３に生成し、ポンプを駆動するための電気をケーブル８０４に供給する。図８に導電コイル８０３の一端に接続されたケーブル８０４を示す。ケーブル８０４内の一のワイヤは、導電コイル８０３の一端に接続され、ケーブル８０４内の他のワイヤは、導電コイル８０３の他端に接続することができ、ケーブル内の両方のワイヤは、交流電源回路を構成するため電源又はポンプ１１６の入力に電気的に接続される。

一実施例において、電磁浮上発電装置８００は、ステンレス鋼又は他の防錆材料から形成されたハウジング８１８を有する。ハウジング８１８は、内部チャンバ８０２、外部チャンバ８０８及び浮上システム８０６を収納する。ハウジング８１８の一端８２０は、ケーシング８２４に充填されているコンクリート８２６で海底５０に埋め込まれるケーシング８２４を有する耐久性のある基礎システム８２２を介して海底５０に固定され、更に、海底５０に電磁浮上発電装置８００を固定している。この実施例において、内部チャンバ８０２の一端８０５は、ハウジング８１８又はケーシング８２４に固定されている。ハウジング８１８は、ハウジング内に水が流れ込むようにする一又は複数の開口部８２８を形成し、ハウジング内の水位は、浮上システム８０６の上下動がもたらす波作用によって変化し、図８の矢印８３２によって示される波作用によってもたらされる浮上システム８０６及び内部チャンバ８０２の中心軸８３０に沿った永久磁石８１４が設けられた外部チャンバ８０８の上下動によって変化する。ハウジング８１８は、潮汐バリア１００のより大きなパイロンのエンドアンカー１２４Ａ，１２４Ｂに組み込み又は一部とすることができる。複数の電磁浮上発電装置８００やスチール基礎ケーシング８２４は、各パイロン１２４Ａ，１２４Ｂで使用することができる。ハウジング８１８を固定するのに用いる各ハウジング８１８及び基礎ケーシング８２４は、十分な厚みを有する鋼鉄又が他の高強度材料により構築される。そして、電磁浮上発電装置８００は、浅海域５２の電磁浮上発電装置８００において横方向からの波作用や波力に耐性を有する。

図１−図５に戻り、潮汐バリア１００は、海底５０に関連して固定された複数のパイロン１２４Ａ，１２４Ｂを有していても良く、パイロン１２４Ａ，１２４Ｂは、図２に示すように、水域が所定の深さ（ｄ）を有するとき、水域５２の水面上に所定の高さ（ｈ）に立設される。例えば、所定の深さ（ｄ）は、歴史的に見た平均深さに基づき、所定の高さ（ｈ）は、以前の又は予測された潮汐変化や高潮に基づく水域５２の深さの平均的増加に基づくものである。

図１−図５に示す実施例において、２つのパイロン１２４Ａ，１２４Ｂは、水際又は海岸線の近くの水域５２の向かい合う両岸で使用され配置される。この実施例において、ネット１０２は、図３−図４に最も良く示されているように、張力構造１０４の上端１０６の長さに沿って付設され延在されるトップケーブル１２６を有する。トップケーブル１２６は、一端１２８を一方のパイロン１２４Ａに付設又は固定し、他端１３０を他方のパイロン１２４Ｂに付設又は固定し、一又は複数のブラダ１１４が膨張し、張力構造１０４の上端が水域の水面に浮上すると、張力構造の上端は、（例えば潮汐の変化や高潮に関連した）一方のパイロンから他方のパイロンに亘って水域の潮流によって弧状をなして伸展する。ここで詳述されるように、潮汐バリアは、展開され図３及び図４に示すように潮流でネット１０２の一方の側の水域の水位が上昇したとき、張力構造１０４の上端１０６は、対応して張力構造１０４を浮上させ、潮流の方向（図４中矢印１３６参照）に懸垂線のような弧状をなし、水位の上昇によって潮流がネット１０２の一方の側１３２を超えて他方の側１３４に通過することを抑制する。潮汐の変化又は高潮が起こった場合、ピークに、パイロン１２４Ａ，１２４Ｂの所定の高さ（ｈ）を超える深さ（ｄ）の水位に上昇すると、潮汐バリア１００の展開された張力構造１０４は、内陸運河においてネット１０２の他方の側１３４のピークを「削り落とす」。

張力構造１０４の主な力は、ネット１０２及び張力構造１０４が展開した間、（例えば海側から）受ける潮汐の変化や高潮からネット１０２の一方の側１３２と潮汐の変化や高潮から保護する潮汐バリア１００を支える内陸運河の水域と関連した他方の側１３４との間での（図４に良く示すような）異なる水位に基づく流体静力学的不均衡と同様な抵抗をもたらす。結果として生じる懸垂線の円弧（図３−図５に示す）は、これらの加わった力に対する直接の反応である。ネット１０２や張力構造１０４の湾曲は、潮汐の変化や高潮をネット１０２やパイロン１２４Ａ，１２４Ｂの位置で受けたとき、内陸運河入口深さ（ｄ）に基づく。浚渫は、潮汐の変化又は高潮に対する抵抗となるネット１０２や張力構造１０４の最適なドレープを提供する。結果として、ネット１０２や張力構造１０４で要求される最小の構造材を用いて最大の抵抗をもたらす。

図示しないが、センサは、警戒レベルの高潮の接近を示したとき、潮汐バリア１００は、一又は複数のブラダ１１４が（ポンプ１１６又はストレージタンク１１８を介して）膨張され、続いて、張力構造１０４の上端１０６が水域５２の水面５４に浮上し、張力構造１０４が水際（例えばパイロン１２４Ａ，１２４Ｂの間）から海底５２に亘って懸垂線のような弧状をなすように伸張されることで、展開される。潮汐の変化又は高潮がおさまり、潮汐バリア１００がもはや必要なくなったとき、ブラダ１１４は、（例えばポンプ制御装置１２０によって）収縮され、そして、張力構造１０４（又は少なくとも中央部分）が沈降し、海底５０に留まる。

以上、本発明の様々な実施例を説明したが、当業者であれば、より多くの実施の形態や実施が本発明の主旨に含まれることは明らかであろう。ゆえに、本発明は、添付された請求項とその均等物を考慮すること以外は限定されるものではない。

Claims (27)

1. 上端と下端とを有し、下端に水域の海底に該下端を固定する複数のアンカー点が設けられている張力構造を有するネットと、
   上記上端に固定され、ガスによって膨張されたとき上記水域の水面に上記張力構造の上端を浮上させるだけの十分な容積を有し、選択的に膨張収縮させるバルブが設けられたブラダと、
   上記張力構造の近傍に配設され、上記ブラダのバルブと配管接続されたポンプと
   を備える潮汐バリア
2. 上記張力構造は、２７０ｋｓｉ（１８６５ＭＰａ）と同等若しくは大きい引張強さ有する材料で形成されている請求項１記載の潮汐バリア。
3. 当該潮汐バリアは、鋼線で強化されたゴム、鋼線で強化されたプラスチック、カーボンファイバ、若しくは、ポリ塩化ビニルで被覆されたポリエチレンテレフタレート糸で織られた織物である請求項１記載の潮汐バリア。
4. 上記ネットは、更に、上記張力構造の上端と下端との間に伸展された複数のインナーケーブルを有し、
   上記インナーケーブルは、上記ブラダの容積が膨張し、対応して、上記張力構造の上端が上記水域の水面に浮上したとき上記張力構造の引張強さを補強する請求項１記載の潮汐バリア。
5. 上記ブラダは、上記上端に沿って上記張力構造と一体化されている請求項１記載の潮汐バリア。
6. 上記張力構造は、上記ブラダのバルブと上記ポンプとの間のガス流路を画定する請求項１記載の潮汐バリア。
7. 上記ブラダは、複数のブラダを有しており、上記張力構造の上端に沿って固定され、各ブラダが選択的に膨張収縮するためのバルブを有し、
   上記各ブラダは、全体として、上記各ブラダの容積がガスで膨張されたとき上記水域の水面に上記張力構造の上端を浮上させる容積を有する請求項１記載の潮汐バリア。
8. 上記ポンプは、上記ブラダのバルブと配管接続されており、
   上記ポンプは、上記各ブラダを選択的に膨張収縮させる制御装置を有している請求項７記載の潮汐バリア。
9. 更に、上記水域が所定深さを有するとき、それぞれ海底に固定され互いに関係した構造で上記水域の水面上に所定高さに立設された複数のパイロンを備え、
   上記ネットは、更に、上記上端に固定され上記張力構造の上端の長さを有するトップケーブルを備え、
   上記トップケーブルは、一端が一方の上記パイロンに付設され、他端が他方の上記パイロンに付設され、
   上記ブラダの容積が膨張し、対応して、上記張力構造の上端が上記水域の水面に浮上すると、上記張力構造の上端は、一方のパイロンから他方のパイロンに亘って上記水域の水流によって弧状をなして伸展する請求項１記載の潮汐バリア。
10. 上記ネットの一方の側において上記水域の水位が水流によって上昇したとき、上記張力構造の上端は、対応して、上記張力構造を浮上させて、上記水流の方向に懸垂線のような弧状をなし、水位の上昇によって水流が上記ネットの一方の側へ超えて通過することを抑制する請求項９記載の潮汐バリア。
11. 更に、上記ポンプと上記ブラダのバルブとの間に配管接続されるタンクを備え、
    上記ポンプは、保管のため上記タンクにブラダの容積を膨張させる気体量を供給し、
    上記タンクは、入力に対応して上記ブラダに、保管された気体量を供給する出力バルブを有する請求項１記載の潮汐バリア。
12. 上記ポンプは、該ピストンが作動すると上記タンクにガスとしての空気を圧縮するピストンと、
    上記ピストンと接続され、上記水域に配設される浮上装置とを有し、
    上記浮上装置は、上記ピストンを上記水域の水位の潮汐の変化に応じて作動する請求項１１記載の潮汐バリア。
13. 上記ブラダのバルブは、上記バルブを開放することを制御する制御入力を有し、
    ポンプ制御装置は、上記水域で潮汐の変化のおそれが過ぎたことを反映した入力信号に応じて上記ブラダを収縮させる上記バルブを開放する上記制御入力が供給される請求項１１記載の潮汐バリア。
14. 上記ブラダは、上記張力構造の上端の一部を少なくとも収縮させたとき、上記海底に留まるために沈降する請求項１記載の潮汐バリア。
15. 上記ブラダは、複数のブラダを有しており、それぞれが上記張力構造の上端に沿って固定され、各ブラダが選択的に膨張収縮ためのバルブを有し、
    上記各ブラダは、全体として、上記各ブラダの容積がガスで膨張されたとき上記水域の水面に上記張力構造の上端を浮上させる容積を有し、
    当該潮汐バリアは、更に、
    一の入力と複数の出力とを有し、各出力が上記複数のブラダのそれぞれと配管接続されたマニホールドと、
    上記ポンプと上記マニホールドの入力とを配管接続し、上記ポンプが、保管のため上記タンクにブラダの容積を膨張させる気体量を供給し、上記マニホールドを経由して、入力に応じて上記ブラダに、保管された気体量を供給する出力バルブを有するタンクと
    を備える請求項１記載の潮汐バリア。
16. 更に、潮汐バリアのネットから所定距離離れた水面に浮かぶ測定ブイタンクを備え、
    上記測定ブイタンクは、潮位の変化を検出し出力する検潮センサと、
    無線送信器と、
    上記検潮センサと上記無線送信器とに接続され、上記検潮センサからの潮位変化出力を受信するようにプログラムされ、上記潮位変化出力が所定の閾値を超えるかどうかを判定し、所定の閾値を超えるとき、警告信号を上記無線送信器を介して送信する制御装置と
    を有する請求項１記載の潮汐バリア。
17. 上記ポンプは、上記無線送信機からの上記警告信号を受信し、対応警告信号を上記ポンプ制御装置に出力する無線受信器を有し、
    上記ポンプ制御装置は、上記対応警告信号を受信すると、上記ブラダを膨張させるためポンプを駆動する請求項１５記載の潮汐バリア。
18. 更に、上記海底に沿って配設される連続的なコンクリート製基礎システムを備え、
    上記連続的なコンクリート製基礎システムは、上記張力構造の下端を上記海底に実質的に差し込み固定している請求項１記載の潮汐バリア。
19. 上記ネットは、更に、上記張力構造の上端と下端との間に伸展された複数のインナーケーブルを有し、
    上記インナーケーブルは、上記ブラダの容積が膨張し、対応して、上記張力構造の上端が上記水域の水面に浮上したとき上記張力構造の引張強さを補強し、
    上記コンクリート基礎システムは、上記海底に沿って成形されたコンクリート基礎と、
    上記コンクリート基礎に埋設されたボールソケット形継手とを有し、
    上記各ボールソケット形継手の各ソケットは、上記コンクリート基礎の長さに沿った連続開口部の各部に設けられ、
    上記各ボールソケット形継手のソケットの保持されるボールは、上記張力構造の下端が上記コンクリート基礎の連続開口部に配設されるように、上記各インナーケーブルの下端に固定される請求項１８記載の潮汐バリア。
20. 更に、上記ポンプを駆動するため上記ポンプに電気的に接続された太陽光発電装置と風力タービンの一つを有する請求項１記載の潮汐バリア。
21. 更に、上記ポンプに電力供給する電磁浮上発電装置を備え、
    上記電磁浮上発電装置は、一端に上記ポンプに電気的に接続された導電性コイルが設けられ、一端が上記海底に固定された内部チャンバと、
    上記水域の水面に浮かぶ浮上組立体が設けられた浮上システムと、
    上記電磁浮上発電装置が配置された上記水域の波作用に応じて上下に変動する上記浮上システムに接続された外部チャンバと、
    上記外部チャンバの内壁に設けられる永久磁石とを備え、
    上記外部チャンバは、上記導電性コイルが設けられた内部チャンバの少なくとも一部を収納すると共に相対的に変位し、少なくとも上記導電性コイルの一部は、上記水域の波作用に応じて上下に変動する上記外部チャンバの上記永久磁石によって生成された磁界中で効果的に変位し、上記導電コイルに電流を生成する請求項１記載の潮汐バリア。
22. 更に、上記内部チャンバと上記外部チャンバと上記浮上システムとを収納するハウジングを備え、
    上記ハウジングは、一端が上記海底に固定され、該ハウジング内に水が流入するようにする一又は複数の開口部が形成され、上記ハウジング内での水域の高さは、波作用によってもたらされる上記浮上システム及び内部チャンバの中心軸に沿った上記永久磁石が設けられた上記外部チャンバの上下動によって変化する請求項２１記載の潮汐バリア。
23. 上端と下端とを有し、下端に水域の海底に該下端を固定する複数のアンカー点が設けられている張力構造を有するネットと、
    上記上端に固定され、ガスによって膨張されたとき上記水域の水面に上記張力構造の上端を浮上させるだけの十分な容積を有する該ブラダを選択的に膨張収縮させるバルブが設けられたブラダと、
    上記張力構造近傍に配設され、上記ブラダのバルブと配管接続されたポンプと、
    上記ポンプと上記ブラダのバルブとの間に配管接続されるタンクとを備え、
    上記ポンプは、保管のため上記タンクにブラダの容積を膨張させる気体量を供給し、
    上記タンクは、入力に対応してブラダに、保管された気体量を供給する出力バルブを有する潮汐バリア。
24. 水域に配設されたブラダを膨張させるポンプにおいて、
    上記ポンプは、ピストンと、
    上記水域に配設され上記ピストンと接続され、上記水域での潮汐の変化に対応させて上記ピストンを作動する浮上システムと
    を備えるポンプ。
25. 上記ピストンの一端に設けられ、上記浮上システムを介して上記ピストンを作動させる圧縮空気を収容するシリンダを備え、
    上記シリンダは、上記ブラダに圧縮空気を分配するバルブを有し、
    上記浮上システムは、上記水域の水面に浮かぶ浮上組立体を有すると共に、上記ピストンに上記浮上組立体を直接接続する構造を有する請求項２４記載のポンプ。
26. ブラダを膨張させるポンプに電力供給する電磁浮上発電装置において、
    上記電磁浮上発電装置は、一端に上記ポンプに電気的に接続された導電性コイルが設けられ、一端が海底に固定された内部チャンバと、
    上記水域の水面に浮かぶ浮上組立体が設けられた浮上システムと、
    上記電磁浮上発電装置が配置された上記水域の波作用に応じて上下に変動する上記浮上システムに接続された外部チャンバと、
    上記外部チャンバの内壁に設けられる永久磁石とを備え、
    上記外部チャンバは、上記導電性コイルが設けられた内部チャンバの少なくとも一部を収納すると共に相対的に変位し、少なくとも上記導電性コイルの一部は、上記水域の波作用に応じて上下に変動する外部チャンバの上記永久磁石によって生成された磁界中で効果的に変位し、上記導電コイルに電流を生成する電磁浮上発電装置。
27. 更に、上記内部チャンバと上記外部チャンバと上記浮上システムとを収納するハウジングを備え、
    上記ハウジングは、一端が上記海底に固定され、該ハウジング内に水が流入するようにする一又は複数の開口部が形成され、上記ハウジング内での水域の高さは、波作用によってもたらされる上記浮上システム及び内部チャンバの中心軸に沿った上記永久磁石が設けられた上記外部チャンバの上下動によって変化する請求項２６記載の電磁浮上発電装置。

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