JP2015200623A - 津波実験装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 実際の大津波と同一の大津波を再現し、実際に販売する商品を大津波に激突させて実験することが出来る津波実験装置を提供することを課題とする。【解決手段】 建築物の１階の床上と、２階の床上に構築した台座の上部に貯水槽を設置し、２階の貯水槽の底部に放水口を設け、２階の貯水槽から放水した水を１階の貯水槽に流すための実験用水路を２階の床上に構築すると共に、実験用水路の横幅を可変することが出来るように実験用水路の壁を移動可能に構成し、さらに、実験用水路の端の１階貯水槽への落水口に、実験対象物を水面に落下実験させるための過酷落下実験場を構築した津波実験装置を提供する。【選択図】図１
Description
本発明は、津波を模擬する大津波を発生させる津波実験装置に関するものである。
平成２３年３月１１日に発生した東日本大震災と、それに伴って発生した大津波により亡くなった死者と行方不明者の合計は２万人以上にも及び、今後も、東海トラフ地震等の大地震や大津波が発生するおそれのあることが指摘されており、災害時に自ら救命するための対策を準備しておくことが不可欠になっている。
このような実情に鑑みて、大津波発生時において短時間で避難できるシェルターが、例えば、特許文献１、特許文献２で提案されている。
特開２０１３−３６１８０ 特開２０１３−１９９２５９
しかしながら、このようなシェルターを開発しても、販売する実物の商品を大津波に飲み込ませて実験させる、実際の大津波と同様の大津波発生装置を備えた施設がないため、現実には、実物の商品をクレーンで吊り下げ、高所から海面に落下させる落下実験をしたり、急流の河川を流したり、大学等の研究施設で圧縮強度試験を行ってきたが、何れの実験も、実際の大津波の場合の衝撃と同一といった補償は得られないため、消費者が商品を購入するにあたり、シェルターとしての安全性に対して不安が拭い去れず、普及する段階まで至っていない。
津波実験装置としては、例えば特許文献３で、水槽に仕切り板を設置し、仕切り板に開けた穴にプロペラを内蔵したポンプ部を設置し、ポンプ部の両端に拡幅管、拡幅管を取り付け、拡幅管の出口の前方に整流板を設置する。ケーブルを介してコンピュータでモータを制御しつつ、モータでプロペラを回転させて、水槽内に任意の水流を起こし、整流板を通過させる津波実験装置が開示されている。
さらに、例えば特許文献４で、電動モータにより駆動され回転中心線のまわりに回転する支持体と、断面形状が略樋状をなすとともに全体が円環状に形成され支持体に取り付けられる模型水路部を備え、模型水路部の円対称中心線と回転軸の回転中心線を合致させるようにして水平方向に回転させる地震津波実験装置を用い、模型水路部内に、凹部に水が収容されて構成される模擬水域部と、模擬陸域部を設け、地震津波実験装置に、模擬水域部の水に波を発生させる造波装置を設けて、地震による津波を模擬した波を模擬水域部に発生させる地震津波実験装置が開示されている。
しかしながら、いずれの津波実験装置においても、現物の商品を、実際の大津波と同一の環境で実験するものではないため、実験結果に対する疑問が残った。
本発明は、上記の従来技術の問題を解決すべくなされたもので、実際の大津波と同一の大津波を再現し、実際に販売する商品を大津波に激突させて実験することが出来る津波実験装置を提供することを課題とする。
かかる課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、建築物の１階の床上と、２階の床上に構築した台座の上部に貯水槽を設置し、２階の貯水槽の底部に放水口を設け、２階の貯水槽から放水した水を１階の貯水槽に流すための実験用水路を２階の床上に構築すると共に、実験用水路の横幅を可変することが出来るように実験用水路の壁を移動可能に構成し、さらに、実験用水路の端の１階貯水槽への落水口に、実験対象物を水面に落下実験させるための過酷落下実験場を構築したことを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、建築物の１階の床上と、２階の床上に構築した台座の上部に貯水槽を設置し、２階の貯水槽の底部に放水口を設け、２階の貯水槽から放水した水を１階の貯水槽に流すための実験用水路を２階の床上に構築すると共に、実験用水路の横幅を可変することが出来るように実験用水路の壁を移動可能に構成し、さらに、実験用水路の端の１階貯水槽への落水口に、実験対象物を水面に落下実験させるための過酷落下実験場を構築したことにより、これまで、縮尺した模型や、人工的な波で再現していた津波実験を、販売する実物の商品を使って津波実験することが可能となり、実際に安全を確認した津波救命用の商品を販売することが可能になった。
以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態］
［発明の実施の形態］
図１乃至図３には、この発明の実施の形態を示す。
図１は、本発明の津波実験装置１を立体図で示す。建築物２の１階床１０に、周囲をＨ型鋼の柱と軽量溝形鋼と鉄製の鋼板で形成した１階貯水槽壁１４で１階貯水槽１１（この発明の実施の形態では、建物形状と敷地面積の都合により、１階部分に略Ｌ字形の貯水槽を構築しているが、土地、建物の面積に余裕があれば、もちろん長方形の形状をした貯水槽でもかまわない）を構築し、さらに１階貯水槽１１の中に大容量水中ポンプ９を設置し、大容量水中ポンプ９に圧送パイプ７を配管して１階貯水槽１１の水を２階貯水槽６に送水するように構成し、建築物２の２階床１２にＨ型鋼で概ね１．５ｍの高さの台座２２を構築し、その台座２２の上に、縦が概ね７ｍ、横が概ね１５ｍの鋼板で底部を成形し、周囲をＨ型鋼の柱と軽量溝形鋼と鋼板で、高さが概ね３ｍの枡形状に形成した２階貯水槽壁５を構築し、２階貯水槽６の底部に水を放水するための放水口４を構築し、さらに放水口４の下部から１階貯水槽１１の端部まで、２階貯水槽６の放水口４から放水した水を流すため、長さが概ね２５ｍの実験水路３を構築し、実験水路３の一方の壁は、Ｈ型鋼の柱と軽量溝形鋼と鋼鉄製の鋼板で、高さ約３ｍの固定式の２階実験水路壁２０を構築すると共に、他方の、移動可能に構成した水路可動壁２５は、移動を容易に行うことが出来るように３分割してＨ型鋼の柱とＬ形鋼と鋼鉄製の鋼板で高さ約３ｍに構成し、３分割した壁の両端のＬ形鋼（図示せず）に穴を開け、３分割した隣り合う壁の両端のＬ形鋼（図示せず）をボルトとナットで結合し、水路可動壁２５を構成したことにより、水路可動壁２５を、点線で示した水路可動壁２５ａと水路可動壁２５ｂの位置に移動する際は、隣り合うＬ形鋼（図示せず）を結合しているボルトとナットを取り外し、３分割に構成した水路可動壁２５を一枚づつクレーンで吊って水路可動壁２５ａと水路可動壁２５ｂの位置に移動させ、移動した位置で、再び、隣り合う壁の両端のＬ形鋼（図示せず）をボルトとナットで結合することにより、点線で示すように水路可動壁２５ａ、又は水路可動壁２５ｂが構築される。実験水路３の水路幅は、水路可動壁を水路可動壁２５の位置に配置した場合は約３ｍ、水路可動壁２５ａの位置に移動した場合は約４ｍ、水路可動壁２５ｂの位置に移動した場合は約５ｍに変更することが可能となり、津波実験する商品（実験対象物）の大きさ、形状により、無駄なく津波実験が出来るようになると共に、２階貯水槽６に貯水する水の量を増減させることにより、津波の高さを変化させることが可能となった。約２５ｍの実験水路３に商品（実験対象物）を置いて実験をする際は、放水口４から概ね１０ｍの位置に商品（実験対象物）を置くことにより、商品（実験対象物）が津波に飲み込まれた後の、商品が横転したり損傷する状態も、鮮明にビデオカメラ等に記録することが出来るようになり、商品（実験対象物）の問題点を容易に改良することが可能となった。
さらに、このように実験水路３で津波衝突実験をした商品（実験対象物）を、実験水路３の端の落水口１９から１階貯水槽１１の端に構築した、縦と横が概ね７ｍ、実験水路３の底面から１階貯水槽１１の底部までの深さが概ね３ｍの過酷落下実験場１６に、水１８と共に落下させることにより、商品（実験対象物）が水面に衝突した際の衝撃による損傷をテストすることも同時に可能となった。
図２は、２階貯水槽６の水を放水口４から落水させるための落水装置２９を示す。放水口４の上部の２階水槽底部３７に、縦、横共に約３ｍの正方形の開口部を形成し、その開口部の形状に合わせた、縦、横共に概ね３ｍの落水口鋼板３６の左右中心線の両端に、落水口鋼板３６が回動することが出来るように支点３５を取付け、放水口４の反対側の中央端部に回動自在に形成した力点３４を取付け、力点３４に上下作動アーム３３を取付け、上下作動アーム３３の上端の作用点３２は、支点３９により回動自在に２階貯水槽壁５に取付けられたアーム３１の一方の作用点３２に回動自在に取付けられると共に、アーム３１の他方は、油圧シリンダー３０のピストンロッド４０の先端の力点４１に回動自在に取付けられる。なお、２階水槽底部３７の開口部と、落水口鋼板３６が当接する外周の部分には防水用のパッキンゴムを取付け、２階貯水槽６に溜めた水が漏れないように構成する。このように落水口鋼板３６の左右中心線の両端部に支点３５を取付けることにより、大きな水圧で押さえ付けられている落水口鋼板３６を小型の油圧シリンダー３０で開口（約１秒で開口することが可能となったため、２階貯水槽６に溜めた水を一気に放水口４から流すことが可能となった）することが出来るようになり、大量の水を何回も使い回しをして短時間で何回でも津波実験を行うことが出来るようになり、経費を節減と、短時間で多くの実験を行うことが可能となった。
図３は、図２で説明した落水装置２９の油圧シリンダー３０を動作させて落水口鋼板３６を開口させた状態を示す。油圧シリンダー３０を動作させるとピストンロッド４０が伸びてアーム３１の力点４１を下方に押し下げることにより支点３９で回動自在に支えられたアーム３１の作用点３２が上方に持ち上げられ、それに伴い上下作動アーム３３も上方に持ち上げられることにより、落水口鋼板３６に取付けられた力点３４が上方に持ち上げられるため、支点３５で回動自在に構成された落水口鋼板３６が回動して開口し、２階貯水槽６の中に貯水された水３８は放水口４より落水して実験通路３に流される。
このように構成することにより、１階貯水槽１１に溜めた水を２階貯水槽２に大容量水中ポンプ９で給水する際、給水する水量を増減させることにより、放水口４から放水する水量が増減して水の勢いを変えることが出来るようになり、商品（実験対象物）が受ける津波の強さ（強弱）を調整することが可能となった。
以上、実施の形態に基づいて、本発明に係る津波実験装置について詳細に説明してきたが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種の改変をなしても、本発明の技術的範囲に属するのはもちろんである。
図１において、１階貯水槽１１の壁を鋼板で構築すると説明したが、鋼板に限定せず、コンクリート製の壁で構築することも、もちろん可能である。
１ 津波実験装置
２ 建築物
３ 実験水路
４ 放水口
５ ２階貯水槽壁
６ ２階貯水槽
７ 圧送パイプ
８ 水中ポンプ設置ボックス
９ 大容量水中ポンプ
１０ １階床
１１ １階貯水槽
１２ ２階床
１３ 点検用階段
１４ １階貯水槽壁
１５ 点検用階段
１６ 過酷落下実験場
１７ 過酷落下実験場壁
１８ 水
１９ 落水口
２０ ２階実験水路壁
２１ 水路可動壁移動方向
２２ 台座
２３ 点検用階段
２４ 水取込口
２５ 水路可動壁
２５ａ 水路可動壁
２５ｂ 水路可動壁
２９ 落水装置
３０ 油圧シリンダー
３１ アーム
３２ 作用点
３３ 上下作動アーム
３４ 力点
３５ 支点
３６ 落水口鋼板
３７ ２階水槽底部
３８ 水
３９ 支点
４０ ピストンロッド
４１ 力点
２ 建築物
３ 実験水路
４ 放水口
５ ２階貯水槽壁
６ ２階貯水槽
７ 圧送パイプ
８ 水中ポンプ設置ボックス
９ 大容量水中ポンプ
１０ １階床
１１ １階貯水槽
１２ ２階床
１３ 点検用階段
１４ １階貯水槽壁
１５ 点検用階段
１６ 過酷落下実験場
１７ 過酷落下実験場壁
１８ 水
１９ 落水口
２０ ２階実験水路壁
２１ 水路可動壁移動方向
２２ 台座
２３ 点検用階段
２４ 水取込口
２５ 水路可動壁
２５ａ 水路可動壁
２５ｂ 水路可動壁
２９ 落水装置
３０ 油圧シリンダー
３１ アーム
３２ 作用点
３３ 上下作動アーム
３４ 力点
３５ 支点
３６ 落水口鋼板
３７ ２階水槽底部
３８ 水
３９ 支点
４０ ピストンロッド
４１ 力点
Claims (1)
- 建築物の１階の床上と、２階の床上に構築した台座の上部に貯水槽を設置し、２階の貯水槽の底部に放水口を設け、２階の貯水槽から放水した水を１階の貯水槽に流すための実験用水路を２階の床上に構築すると共に、実験用水路の横幅を可変することが出来るように実験用水路の壁を移動可能に構成し、さらに、実験用水路の端の１階貯水槽への落水口に、実験対象物を水面に落下実験させるための過酷落下実験場を構築したことを特徴とする津波実験装置。
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|---|---|---|---|---|
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