JP2014148874A

JP2014148874A - 起伏ゲート式防波堤

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Publication number: JP2014148874A
Application number: JP2013019522A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Kimura; 雄一郎木村; Kyoichi Nakaho; 京一仲保; Toshiaki Mori; 俊明森井; Noboru Itagaki; 暢板垣; Zento Yamakawa; 善人山川; Ryoichi Maeda; 涼一前田; Hiroki Sasaki; 広輝佐々木
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Penta Ocean Construction Co Ltd; Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Zosen Corp; Toray Engineering Co Ltd; Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2033-02-04
Also published as: WO2014119173A1; PH12015501695A1; TWI625447B; PH12015501695B1; TW201441452A; JP6077869B2

Abstract

【課題】予備の給気装置を必要とせずに給気構成を二重化する。
【解決手段】航路の幅方向に並列配置した扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂからなる扉体１１を、各扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂに形成した空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａへの給気による浮力で起立させる起伏ゲート式防波堤である。航路の右岸及び左岸に設けた機械室１９ａ，１９ｂの内部に配置され、各空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａに函体１５内を通した給気配管１６ａ〜１８ａ，１６ｂ〜１８ｂを介して給気する給気装置２０ａ，２０ｂ同士を、函体１５内において蓄圧配管２３で接続し、蓄圧配管２３の各給気装置２０ａ，２０ｂ側に開閉弁２４ａ，２４ｂを設ける。
【効果】一方の給気装置に不具合が発生しても、他方の給気装置で一方の給気装置の機能を補え、予備の給気装置を必要とすることなく、給気構成の二重化が可能になる。
【選択図】図１

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。

起伏ゲート式防波堤（例えば特許文献１参照。）において、津波の発生が予測された後に扉体の空気室に給気を行う方式では、津波が到達する迄の短時間で空気室への給気を完了させなければならないので、容量の大きい給気装置が必要になる。また、緊急時に給気装置を使用することになるので、故障に備えて予備の給気装置を設置しておく必要がある。

図６は津波の発生が予測された後に給気を行う方式を説明する図であり、１は空気室１ａを形成した扉体、２ａは給気弁４ａを設けた給気配管３ａを介して前記空気室１ａに給気を行う給気装置である。また、２ｂは給気弁４ｂを設けた給気配管３ｂを介して前記空気室１に給気を行う予備の給気装置を示す。なお、５は前記給気装置２ａ，２ｂを配置する機械室、６は前記給気配管３ａ，３ｂを通す函体である。

一方、通常時に扉体の空気室への給気を完了し、係留装置（例えば特許文献２参照。）により扉体の倒伏状態を保持する方式（図７参照）では、津波の発生が予測された後に給気を行う方式に比べて給気装置２ａの容量が小さくてよく、また、予備の給気装置２ｂが不要である。図７中の７は扉体の係留装置を示す。

しかしながら、点検時に空気室の空気を排気した時や、航路を通行する船舶からの投錨等により空気室が破損して空気が失われた状態で津波が発生した場合は、給気装置の容量が小さいために扉体の浮上が遅れてしまうことも想定される。また、扉体の浮力が不足している時に給気装置が故障した場合、空気室への給気が行えないことも起こり得る。

特開２００７−２１１４５７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、従来の起伏ゲート式防波堤のうち、津波の発生が予測された後に扉体の空気室に給気を行う方式では、容量の大きい給気装置が必要になり、また、故障に備えて予備の給気装置を設置しておく必要があるという点である。

一方、通常時に扉体の空気室への給気を完了し、係留装置により扉体の倒伏状態を保持する方式では、空気室の空気を排気した時や、空気室の空気が失われた状態で津波が発生した場合は、扉体の浮上が遅れてしまうことが想定されるという点である。また、扉体の浮力不足の時に給気装置が故障した場合、空気室への給気が行えないことも起こり得るという点である。

本発明は、上記問題を解決するために、予備の給気装置を必要とすることなく、給気構成を二重化することを第１の目的としてなされたものである。また、大型の蓄圧タンクを備えることなく、給気装置が故障した場合であっても空気室への給気を可能とすることを第２の目的としてなされたものである。

本発明は、
航路の幅方向に並列配置した複数の扉体ブロックからなる扉体を、前記各扉体ブロックに形成した空気室への給気により発生する浮力によって起立させる起伏ゲート式防波堤であって、
航路の右岸側及び左岸側、或いは、右岸側又は左岸側に設けられた機械室の内部に配置され、前記複数の各扉体ブロックの空気室に海中に設けた函体内を通した給気配管を介して給気する対をなす給気装置同士を、前記函体内において蓄圧配管で接続すると共に、前記蓄圧配管の前記各給気装置側に開閉弁を設けたことを最も主要な特徴としている。

上記の本発明では、仮に一方の給気装置に不具合が発生した場合でも、両給気装置を接続する蓄圧配管の各給気装置側に設けた開閉弁を開操作することで、他方の給気装置で一方の給気装置の機能を補うことができる。

その際、給気装置同士を接続する前記蓄圧配管の内径を、前記空気室への送気に必要な最小の内径よりも大きな内径としておけば、この蓄圧配管に蓄圧タンクの役割を兼ねさせることができる。

すなわち、蓄圧配管内に供給した空気を、給気装置が有する上限の元圧まで圧縮した状態で両給気装置近傍の開閉弁を閉じておくことで、給気装置の故障時、或いは緊急給気が必要になった場合に、動力を用いることなく各扉体ブロックへの給気を行うことができる。

なお、前記蓄圧配管の内径を決定する際には、圧力損失を考慮しておくことは言うまでもない。また、前記蓄圧配管の内径は、緊急給気を想定する扉体ブロックの数に応じて決定することが望ましい。

本発明では、仮に対をなす一方の給気装置に不具合が発生した場合でも、他方の給気装置で一方の給気装置の機能を補うことができるので、予備の給気装置を必要とすることなく、給気構成の二重化が可能になる。

また、本発明において、対をなす給気装置同士を接続する蓄圧配管の内径を、空気室への送気に必要な最小の内径よりも大きな内径としておけば、この蓄圧配管に蓄圧タンクの役割を兼ねさせることができる。従って、対をなす給気装置が故障した場合でも扉体への給気が可能となる。

本発明の起伏ゲート式防波堤の第１の例を示した概略構成図である。（ａ）（ｂ）は扉体を構成する扉体ブロックに形成された空気室への給気方法を説明する図である。（ａ）は本発明の起伏ゲート式防波堤の第２の例を示した概略構成図、（ｂ）は蓄圧配管の連結部の拡大図である。本発明の起伏ゲート式防波堤の第３の例を示した概略構成図である。本発明の起伏ゲート式防波堤の第４の例を示した概略構成図である。津波の発生が予測された後に扉体の空気室に給気を行う方式の従来の起伏ゲート式防波堤を説明する概略構成図である。通常時に扉体の空気室への給気を完了し、係留装置により扉体の倒伏状態を保持する方式の従来の起伏ゲート式防波堤を説明する概略構成図である。

本発明は、予備の給気装置を必要とすることなく、給気構成を二重化するという目的を、各扉体ブロックに給気配管を介して給気する対をなす給気装置同士を蓄圧配管で接続することで実現した。また、大型の蓄圧タンクを備えることなく、給気装置が故障した場合であっても空気室への給気を可能とするという目的を、給気装置同士を接続する蓄圧配管の内径を、空気室への送気に必要な最小の内径よりも大きな内径と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は本発明の起伏ゲート式防波堤の第１の例を示した概略構成図である。

図１において、１１は本発明の起伏ゲート式防波堤を構成する扉体であり、例えば、対をなすように計６台の扉体ブロック１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂ、１４ａと１４ｂを、航路の幅方向に、線対称に並列に配置した構成である。

これら扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂの例えば先端側には、図２に示すように、空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａが設けられている。そして、これら空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａへの給気により基端側の回転軸１２ａｂ〜１４ａｂ，１２ｂｂ〜１４ｂｂを支点として先端側が起立する。

これらの空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａへの給気手段は、空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａに給気できるものであれば、どのようなものでも良い。

例えば、図２（ａ）に示した例では、扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂが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に、空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａを外部に開放する開放部１２ａｃ〜１４ａｃ，１２ｂｃ〜１４ｂｃを設けている。

そして、函体１５内を通した給気配管１６ａ〜１８ａ，１６ｂ〜１８ｂの吐出口１６ａａ〜１８ａａ，１６ｂａ〜１８ｂａから前記開放部１２ａｃ〜１４ａｃ，１２ｂｃ〜１４ｂｃを介して空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａに給気する。

また、図２（ｂ）に示した例では、回転軸１２ａｂ〜１４ａｂ，１２ｂｂ〜１４ｂｂの近傍から前記開放部１２ａｃ〜１４ａｃ，１２ｂｃ〜１４ｂｃに至る間に導気溝１２ａｄ〜１４ａｄ，１２ｂｄ〜１４ｂｄを設け、扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂの起伏時に位置変化が少ない回転軸１２ａｂ〜１４ａｂ，１２ｂｂ〜１４ｂｂ側から前記給気配管１６ａ〜１８ａ，１６ｂ〜１８ｂを介して給気するものである。

１９ａは航路の右岸側に、１９ｂは航路の左岸側に設けられた機械室であり、これら機械室１９ａ，１９ｂにはそれぞれ給気装置２０ａ，２０ｂが備えられている。

そして、航路の右岸側に設けられた機械室１９ａ内の給気装置２０ａは、前記右岸側の扉体ブロック１２ａ〜１４ａの空気室１２ａａ〜１４ａａと、その途中に給気弁２１ａ〜２１ｃを設けた前記給気配管１６ａ〜１８ａで連結している。

また、航路の左岸側に設けられた機械室１９ｂ内の給気装置２０ｂは、前記左岸側の扉体ブロック１２ｂ〜１４ｂの空気室１２ｂａ〜１４ｂａと、その途中に給気弁２２ａ〜２２ｃを設けた前記給気配管１６ｂ〜１８ｂで連結している。

本発明は、航路の右岸側に設けられた前記給気装置２０ａと、航路の左岸側に設けられた前記給気装置２０ｂを、前記函体１５の内部で蓄圧配管２３によって接続し、この蓄圧配管２３の前記各給気装置２０ａ，２０ｂ側に開閉弁２４ａ，２４ｂを設けている。なお図１中の２６は給気装置２０ａ，２０ｂと各給気配管１６ａ〜１８ａ，１６ｂ〜１８ｂ及び蓄圧配管２３を繋ぐ配管２７に設けた開閉弁である。

前記蓄圧配管２３は、前記給気装置２０ａ，２０ｂから扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂの空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａへの給気に必要な容積を得るための最小の内径よりも大きな内径として蓄圧タンクの役割を兼ねさせておく。その際、送気に伴う圧力損失も考慮し、緊急給気を想定する扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂの数に応じて前記蓄圧配管２３の内径を決定しておく。

図１に示すように、扉体１１の幅Ｌ1と蓄圧配管２３の水平部の長さＬ2はほぼ同じである。従って、緊急時に起立を想定する扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂへの給気を行えるだけの空気容量となるように、扉体１１の幅Ｌ1を蓄圧配管２３の水平部の長さとして、給気装置２０ａ，２０ｂの元圧を勘案した上で、蓄圧配管２３の内径を設定する。

以下、緊急時に、扉体ブロック１４ａのみを起立させることを想定した場合の蓄圧配管２３の内径の決定方法について説明する。

扉体ブロック１４ａに給気する前の、蓄圧配管２３内に閉じ込められた空気が圧縮された状態と、蓄圧配管２３内に閉じ込められた空気を扉体ブロック１４ａの空気室１４ａａ内に開放した後の空気が膨張した状態が同じでなければならない。つまり、蓄圧配管２３内に閉じ込めた空気の圧力をＰ1、扉体ブロック１４ａ内に開放した後の空気の圧力をＰ2、蓄圧配管２３の内容積をＶ1、扉体ブロック１４ａの空気室１４ａａの内容積をＶ2とすると、Ｐ1×Ｖ1＝Ｐ2×（Ｖ1＋Ｖ2）の関係が成立する。

倒伏状態にある前記扉体ブロック１４ａを浮上させるために必要な空気量をＱ（m³）、倒伏状態にある扉体ブロック１４ａの空気室１４ａａの設置位置の水圧をＰt（PaG）とする。また、扉体ブロック１４ａの全幅をＢ（m）、扉体ブロックの総数をｎ、給気装置２０ａ，２０ｂの元圧をＰc（PaG）、前記蓄圧配管２３の内径をｄ（m）、蓄圧配管２３の全長をＬ1（＝ｎ×Ｂ）とする。

上記の場合、蓄圧配管２３内に閉じ込めた空気の状態（Ｐ1×Ｖ1）は下記(1)式で、扉体ブロック１４ａ内に開放した後の空気の状態｛Ｐ2×（Ｖ1＋Ｖ2）｝は下記(2)式で表される。

蓄圧配管２３内に閉じ込めた空気の状態：（πｄ²／４）×Ｌ1×Ｐc …(1)
扉体ブロック１４ａ内に開放した後の空気の状態：｛（πｄ²／４）×Ｌ1＋Ｑ｝×Ｐt …(2)

そして、上記(1)式と(2)式が等しくなければならないことから、下記(3)式のようになる。

｛（πｄ²／４）×Ｌ1＋Ｑ｝×Ｐt＝（πｄ²／４）×Ｌ1×Ｐc …(3)

従って、上記(3)式より蓄圧配管２３の内径ｄは、下記(4)式のようになる。

ｄ＝［（４・Ｑ／π・Ｌ1）×｛Ｐt／（Ｐc−Ｐt）｝］^0.5 …(4)

なお、蓄圧配管２３の内径ｄを求める際に、給気後の圧力を、倒伏状態にある扉体ブロック１４ａの空気室１４ａａの設置位置の水圧Ｐtとしているのは、以下の理由による。

空気を封入している蓄圧配管２３の両側に設けた開閉弁２４ａ，２４ｂを開放することで、蓄圧配管２３内の空気が膨張して空気室１４ａａに給気されるが、開閉弁２４ａ，２４ｂの開放時には、空気室１４ａａも蓄圧配管２３も海中にある。従って、蓄圧配管２３内の空気には海水からの水圧が作用しており、自由に膨張できるわけではない。

つまり、蓄圧配管２３には、海水の水圧に打ち勝って膨張できるだけの高い圧力の空気を予め封入しておく必要があるため、給気後の圧力を倒伏状態にある扉体ブロック１４ａの空気室１４ａａの設置位置の水圧Ｐtとしている。

また、緊急時に、全ての扉体ブロックの起立を想定した場合における蓄圧配管２３の内径ｄは下記(5)式のようになる。

ｄ＝［（４・ｎＱ／π・Ｌ1）×｛Ｐt／（Ｐc−Ｐt）｝］^0.5
＝［（４・ｎＱ／π・ｎＢ）×｛Ｐt／（Ｐc−Ｐt）｝］^0.5
＝［（４・Ｑ／π・Ｂ）×｛Ｐt／（Ｐc−Ｐt）｝］^0.5 …(5)

上記(5)式は、全ての扉体ブロックを起立させるために必要な空気の総容積はｎ×Ｑ（m³）、ｎ×ＢがＬ1と等しいことを用いて、(4)式を整理したものである。

本実施例では、対をなすように計６台の扉体ブロック１２ａと１２ｂ、１３ａと１３ｂ、１４ａと１４ｂを、航路の幅方向に、線対称に並列に配置した構成であるが、例えばｎ＝５台（５×Ｂ）の場合もあり得る。

上記(4)式或いは(5)式から内径ｄを決定した蓄圧配管２３の内部に、給気装置２０ａ，２０ｂを構成するコンプレッサにより圧送した空気を、前記コンプレッサの上限の元圧まで圧縮した状態で両開閉弁２４ａ，２４ｂを閉じておく。

上記した状態の起伏ゲート式防波堤では、開閉する給気弁２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃを選択することによって給気する扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂを選択することができる。

その際、どちらか一方の給気装置２０ａ又は２０ｂに不具合が生じても、前記蓄圧配管２３の両側に設けた開閉弁２４ａ，２４ｂを開くことで、他方の給気装置２０ｂ又は２０ａで一方の給気装置２０ａ又は２０ｂの機能を補うことができる。

ところで、前記蓄圧配管２３を設置する本発明の起伏ゲート式防波堤では、蓄圧配管２３に供給する空気によって生じる浮力分だけ函体１５の重量が減少することになるので、この減少する重量を蓄圧配管２３の厚さを増加することによって補完することが望ましい。

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、図３に示すように、函体１５が例えば右側函体１５ａと左側函体２５ｂで構成されて海中で連結される場合は、各給気装置２０ａ，２０ｂに連結した蓄圧配管２３ａ，２３ｂの端部に前記開閉弁２４ａ，２４ｂを設け、扉体１１の格納部において両蓄圧配管２３ａ，２３ｂの端部を柔軟性のあるフレキシブル管２５で連結すればよい。この場合、両蓄圧配管２３ａ，２３ｂを連結した後は、開閉弁２４ａ，２４ｂは常時開放した状態としておく。

また、右岸側の給気装置２０ａと左岸側の給気装置２０ｂを接続する蓄圧配管２３は、図１或いは図３に示したように単系統である必要はなく、図４に示すように複数系統（図は２系統）設けても良い。

蓄圧配管を例えば蓄圧配管２３ａと２３ｂの２系統とした場合、一方の蓄圧配管２３ａ又は２３ｂが損傷して内部の空気が流出しても、他の蓄圧配管２３ｂ又は２３ａから扉体ブロック１２ａ〜１４ａ，１２ｂ〜１４ｂの空気室１２ａａ〜１４ａａ，１２ｂａ〜１４ｂａに給気することができる。

また、図５に示すように、給気装置２０ａ，２０ｂが右岸側か左岸側の何れか一方のみに配置される場合であっても良い（図５では左岸側）。この場合も、函体１５の内部空間を利用して蓄圧配管２３を設置すれば良い。このとき、蓄圧配管２３は、末端が閉じたものであっても、両給気装置２０ａ，２０ｂに連結するように環状に繋がったものでも良い。また、単系統でなくても他系統でも良い。

１１扉体
１２ａ，１２ｂ扉体ブロック
１２ａａ，１２ｂａ空気室
１３ａ，１３ｂ扉体ブロック
１３ａａ，１３ｂａ空気室
１４ａ，１４ｂ扉体ブロック
１４ａａ，１４ｂａ空気室
１５，１５ａ，１５ｂ函体
１６ａ，１６ｂ給気配管
１７ａ，１７ｂ給気配管
１８ａ，１８ｂ給気配管
１９ａ，１９ｂ機械室
２０ａ，２０ｂ給気装置
２３，２３ａ，２３ｂ蓄圧配管
２４ａ，２４ｂ開閉弁

Claims

航路の幅方向に並列配置した複数の扉体ブロックからなる扉体を、前記各扉体ブロックに形成した空気室への給気により発生する浮力によって起立させる起伏ゲート式防波堤であって、
航路の右岸側及び左岸側、或いは、右岸側又は左岸側に設けられた機械室の内部に配置され、前記複数の各扉体ブロックの空気室に海中に設けた函体内を通した給気配管を介して給気する対をなす給気装置同士を、前記函体内において蓄圧配管で接続すると共に、前記蓄圧配管の前記各給気装置側に開閉弁を設けたことを特徴とする起伏ゲート式防波堤。
給気装置同士を接続する前記蓄圧配管の内径を、前記空気室への送気に必要な最小の内径よりも大きな内径とし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。
前記空気室への送気に必要な最小の内径は、一台の扉体ブロックを浮上させるために必要な空気量をＱ（m³）、倒伏状態にある扉体ブロックの空気室設置位置の水圧をＰt（PaG）、扉体ブロックの幅をＢ（m）、給気装置の元圧をＰc（PaG）とした場合に、前記蓄圧配管の内径を［（４・Ｑ／π・Ｂ）×｛Ｐt／（Ｐc−Ｐt）｝］^0.5として設定することを特徴とする請求項２に記載の起伏ゲート式防波堤。
前記給気装置同士を接続する蓄圧配管に代えて、前記対をなす給気装置それぞれに末端が閉じた蓄圧配管を接続し、これら蓄圧配管の給気装置側に開閉弁を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の起伏ゲート式防波堤。
前記蓄圧配管を海中に設置したことによる前記函体の重量低下を、前記蓄圧配管の厚みを増加することで補完することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の起伏ゲート式防波堤。