JP2018135694A

JP2018135694A - 幕式水中壁

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Publication number: JP2018135694A
Application number: JP2017030971A
Authority: JP
Inventors: 義英土橋; Yoshihide Dobashi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-02-22
Also published as: JP6172830B1; WO2018155140A1

Abstract

【課題】柱と幕とケーブルで、水中にしっかりとした壁を設置する技術を提供する。【解決手段】海底より起立する柱（２）の各所と、海底に打ち込んだ杭（３）とをケーブル（４）で連結し、そのようにして複数以上設けられた柱の間に幕（１）を張ることで壁を形成することを特徴としたものである。【選択図】図１

Description

本発明は水中で安価にしっかりとした壁を作るための幕式水中壁に関する物である。

従来、水中に壁を設けようとした場合、幕を浮体で吊り下げる方法があった。この方法は安価にできる反面、布を張った日よけみたいなもので壁としての強度は低かった。またしっかりとした壁を水中に設けようとするならば、水を抜いて本格的な土木工事が必要であった。

本発明は、柱と幕とケーブルで、水中にしっかりとした壁を設置する技術を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の幕式水路において請求項１に係るものは、水底より起立する柱の各所と、水底に打ち込んだ杭とをケーブルで連結し、そのようにして複数以上設けられた柱の間に幕を張ることで壁を形成したものである。

請求項２に係るものは、請求項１に係るものにおいて、水底より起立する柱にレールを設け、柱の間に張られた幕をレールにより開閉可能にしたものである。

請求項３に係るものは、請求項１に係るものにおいて、水底より起立する柱にベルトを設け、柱の間に張られた幕をベルトにより開閉可能にしたものである。

請求項４に係るものは、請求項１に係るものにおいて、二本の柱の間に張る幕を、一つながりの幕ではなく、多数の幕を連結器で連結することで構成したものである。

請求項５に係るものは、請求項４に係るものにおいて、幕と幕を連結した際にできる隙間を幕の折り返し部分をもって塞いだものである。

請求項６に係るものは、請求項４に係るものにおいて、幕と幕を連結した際にできる隙間を塞ぐためのカバーを幕に取り付けたものである。

請求項７に係るものは、請求項１に係るものにおいて、請求項１で述べた幕の壁を２列設けることで水路を形成したものである。

請求項８に係るものは、請求項７に係るものにおいて、請求項１で述べた幕の壁を２列設け、流体の流出口を流体の流入口より狭くし、流体の流出口に回転式の発電機を設置したものである。

請求項９に係るものは、請求項１に係るものにおいて、幕の最下端に接地板を設けたものである。

請求項１０に係るものは、請求項４に係るものにおいて、流体より軽い浮力部を幕と幕の連結部に設けたものである。

請求項１１に係るものは、請求項１に係るものにおいて、流体より軽い浮力部を柱に設けたものである。

本発明は、以上説明したように構成されており、以下に記載されるような効果を有する。

請求項１に係る仕組みを用いた場合、幕を使うことで水中に安価に強度の高い壁を作ることができる。今までは水中にフロートで幕を吊り下げ、下部を重りで固定するなどといった方法があった。安価には設置できるが強度としては弱いものであった。また強度の強い壁を水中に築く場合は水を抜いてから工事を行うので、費用も期間も莫大なものになってしまっていた。本発明はケーブルの引っ張り強度の強さを最大限に利用するものであり、水中に建てた柱の各所と海底に打ち込んだ杭とをケーブルで連結することで、柱にかかる水圧に耐える構造で柱と柱の間に幕を張ることで水中に壁をつくるものである。柱と海底に張るケーブルは、幕に対して直行方向の両側に張ることで、どの方向からの圧力にも耐えることができる。ただし、一番端の柱は片側しか幕が張られていないので、幕の方向から１２０度の角度をおいて２方向にケーブルを張るか、９０度の角度をおいて３方向にケーブルを張った方がよい。これにより、水中に強度の高い壁を安価に設けることができる。この技術も用いれば港に適さなかった場所を港にすることができる。

請求項２に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、柱にレールを備えることにより、柱間に容易に幕を張ることができるようになる。本発明は水深５０ｍ程度の深さまで幕を張ることを想定しており、そのような深度で柱の間に幕を張る作業は困難を極める。柱にレールを設け、レールによって幕を上から落とす方式にすれば容易に海底まで幕を張ることができる。また、幕が破損した場合に引き上げることができるので交換も容易になる。

請求項３に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、ベルトにより柱間に容易に幕を張ることができるようになる。効果は請求項３と同じであるがレールを用いるより幕の両端に車輪などが付いていないので容易に幕の開閉が可能になる。

請求項４に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、多数の幕を連結器で連結し、二つの柱の間に張る幕として用いたものである。先述したように本発明は、水深５０ｍ程度の深さまで幕を張ることを想定しており、柱間の長さを１００ｍとしたなら、幅１００ｍ長さ５０ｍ以上の幕が必要になる。そのような一つながりの幕を用意するのはかなり大変なことである。それに万が一、運用中に幕が水圧で破れた場合、そこから破れがどんどん広がってしまい、取り換えるにしても、すべて取り換えなければならなくなる。連結器を用いて幕を連結した場合、その区間より破れが広がるとこはなく、しかも取り換えるのは破れた区間のみでよい。

請求項５に係る仕組みを用いた場合、請求項４に係る仕組みを用いた場合に加え、幕と幕を連結した際にできる隙間を、上側の幕の折り返し部分をもって塞いだものである。幕の下端を上に折りまげ、折った部分に穴をあけ、連結器を取り付け、上に折り曲げた幕を下に垂らし連結部分を隠す。

請求項６に係る仕組みを用いた場合、請求項４に係る仕組みを用いた場合に加え、幕と幕を連結した際にできる隙間を、カバーをもって塞いだものである。効果は請求項６と同じである。

請求項７に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、請求項１で述べた幕の壁を２列設け水路を形成したものである。この水路で陸地と浮体などを繋げば、荒天時においても波を抑えることができ、船の利用が可能になる。

請求項８に係る仕組みを用いた場合、請求項７に係る仕組みを用いた場合に加え、請求項１で述べた幕の壁を２列設け、流体の流出口を流体の流入口より狭くすることで、流体の増速を図り、流体の流出口に発電機を設置することで、海流発電などに用いることができる。海流で発電をしようとする場合問題の一つとして海流の速度が遅いことが上げられる。水は空気の約１０００倍の密度があるが、エネルギーは速度の３乗に比例するので、風力発電の採算ラインである秒速１０ｍに相当するのは水流の秒速１ｍであると考えられる。しかし、海流にそのような早い流れの場所はあまりない。黒潮は速さの条件は満たすが沿岸から離れていることと、流れる海域が移動する点が問題であった。本発明を用いれば、沿岸部に流れの早い海流を人為的に作り発電に利用することができる。ただし、先にも述べたように流体エネルギーは速度の３乗に比例するので、流出口に向かうにつれて柱の間隔を狭くするなりケーブルの本数を増やしたり、海流に対する列の角度を浅くするなどして圧力に耐えられるようにしなければならない。

請求項９に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、幕の最下端に接地板を設けたものである。接地板は水底と接地する板であり、着底時に水底にめり込ませ、水底に隙間を作らせないものである。もし水底との間に隙間があると、その部分から海流が吹き出し、水底が削れ、隙間がどんどん拡大してしまう。陸上であればシートパイルを打ち込むこともできるが水深５０ｍ以上ともなれば困難を伴う。そこで、幕の一番下に先端の鋭い板を設けて水底に着底させるようにする。もし柱の間の水底が水平でないのなら、接地板もその角度に合わせて作成する。

請求項１０に係る仕組みを用いた場合、請求項４に係る仕組みを用いた場合に加え、幕と幕の連結部に流体より軽い浮力部を設けたものである。幕がいくら軽いとはいえ、水圧に破れないような丈夫な幕が幅１００ｍ長さ５０ｍ以上ともなればかなりの重量になる。連結部も加わればなおさらである。そこで、幕に浮力部を取り付けることで重量の一部を浮力で相殺し、幕を張る柱の強度を抑えることができる。

請求項１１に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、流体より軽い浮力部を柱に設けることにより、柱のコストを抑えることができる。通常、柱を建てようとするならば、自重で倒壊しないように基部に近づくほど頑丈にしなければならない。しかし本発明の柱はケーブルと幕により４方より支えられているのでバランスを崩して倒壊する恐れはない。水中であれば浮力を利用できるので、柱の随所に流体より軽い物質の浮力部を設けることにより自重を相殺し柱の部材を減らし、柱のコストを抑えることができる。

発明を実施するための形態を示す斜視図である。発明を実施するための形態を示すケーブルと杭を省いた側面図である。発明を実施するための形態を示す上面図である。実施例１を示す上面図である。実施例２を示す正面図である。実施例２を示す正面図である。実施例３を示す斜視図である。実施例４を示す斜視図である。実施例４を示す斜視図である。実施例５を示す斜視図である。実施例６を示す斜視図である。実施例７を示す斜視図である。実施例８を示す斜視図である。実施例９を示す側面図である。実施例９を示す横の断面図である。実施例１０を示す上面図である。実施例１１を示す上面図である。

本発明を実施するための形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は発明を実施するための形態を示す斜視図である。海底より海面上まで起立させた柱（２）を複数本一列に並べ、その間を幕（１）で遮蔽する。柱（２）は水流の圧力で折れないように、等間隔をおいてケーブル（４）で水底に打ち込んだ杭（３）と連結する。強度が確保できるならば、一つの杭（３）に複数のケーブル（４）を連結すれば、杭（３）を打つコストを抑えることが出来る。ケーブル（４）は幕（１）が張られている方向と直交するように張るとどの方向からの圧力にも対処することができる。ただし幕（１）の終端の柱（２）には列方向への圧力に対処するために、列の延長線方向にもケーブル（４）を張る。水流の漏れを防ぐため幕（１）の下部には接地板（２８）を設ける。海底の地質上難しい場合はテトラポットを敷き詰める方法もある。

図２は図１から杭（３）とケーブル（４）を省いた側面図である。柱（２）と幕（１）は、海に設置する場合、満潮時の荒天においても海面に沈まないようにするのが好ましい。

図３は図１の上面図である。ケーブル（４）を張る方向を分かりやすく示すために、重なる部分の杭（３）とケーブル（４）は省いている。

実施例１を図４を基に説明する。幕（１）の終端の柱（２）よりＹの字方向にケーブル（３）を張ったものである。図３と比べて１方向少ないため設置コストが若干抑えられる。

実施例２を図５および図６を基に説明する。横長の幕を縦にいくつも連結することにより、巨大な縦に長い幕を作るものである。そのために図５において、幕（１）の上辺と下辺に穴（１０）を多数設ける。左右に車輪（７）を備えたロッド（８）と幕（１）を多数の連結器（９）で連結する。図６は図５の幕をいくつも縦に連結したものである。一番上のロッド（８）の両端にはレールに落ち込まないように車輪（７）の代わりにストッパー（１１）を設ける。ロッド（８）は強度さえ確保できればケーブルを用いても構わない。また、車輪（７）の代わりにレール内をスライドするランナーを用いても構わない。もちろん、幕（１）を縦方向だけではなく横方向にも連結しても構わない。

実施例３を図７を基に説明する。幕（１）とロッド（８）を連結するための連結器（９）の斜視図である。連結ベース金具（１４）の上下にＵ字金具（１３）をナット（１２ｂ）で留める。連結ベース金具（１４）の中央にある穴はロッド（８）を入れるための穴である。ヒンジ部（１５）により開閉ができ、ナット（１２ａ）によって締める。ヒンジ部（１５）を用いているのは、連結作業時に部品を海中に落下させないためである。Ｕ時金具（１３）は落下防止にチェーンを連結ベース金具（１４）との間に装着してもよい。

実施例４を図８および図９を基に説明する。幕（１）の上辺と下辺に穴（１０）を多数設ける。左右に車輪（７）を備えたロッド（８）と幕（１）を実施例３で示した連結器（９）を用いて連結する。また、水圧が来る方向の幕（１）の下部には幕の折り返し部分（１７）を作る。図９において幕の折り返し部分（１７）で連結部分の隙間を覆っている実施例を示す。柱の間隔が広くロッド（８）を用いることが困難であるならば、代わりにケーブルを用いてもよいし、ロッド（８）を用いずに幕（１）同士を直接連結してもよい。

実施例５を図１０を基に説明する。幕の折り返し部分（１７）の代わりにカバー（２５）を用いたもので、効果は実施例４と同じである。

実施例６を図１１を基に説明する。実施例４のロッド（８）の水路の外側方向に流体より軽い浮力部（２６ａ）を取り付けたものである。これにより、幕（１）やロッド（８）および連結器（９）の重量の一部を浮力によって相殺し、柱にかかる重量を軽減させる。ロッド（８）と浮力部（２６ａ）を一体化させてもよい。

実施例７を図１２を基に説明する。幕の巻軸（２０）に巻きつけた幕（１）をベルト（１８）によって幕（１）を海底深くまで張ることができる。柱（２）に取り付けられたベルト（１８）は両端のベルトの軸（２１）により回転し、ベルト（１８）表面に設けられた突起（１９）は幕（１）に設けられた穴にかみ合うことで幕（１）のたわみを抑える仕組みである。

実施例８を図１３を基に説明する。幕（１）の最下部に接地板（２８）を設けたものである。接地板（２８）の下部は鋭利にし、自身の重量によって水底に突き刺さるようにする。もし、幕（１）だけの場合。隙間を完全に塞ぐことが難しく、隙間があるとそこから水流が噴出し、水底をどんどん削ってしまい壁としての機能が弱くなってしまう。接地板（２８）は柱間の地形に応じて形状を決める。

実施例９を図１４および図１５を基に説明する。柱（２）と杭とをケーブルで繋ぐ場合はどちらかにウインチを設置する方法があるが、各杭にウインチ（２９）を設置するのは、海底に杭を打ち込んだ後に設置することになり困難である。その点、柱（２）ならば製造中に設置でき、動力の確保においても簡単である。ただし、重量がかさみ強度が必要になる。仮に５０ｍの柱に２ｍ間隔でウインチ（２９）を設置した場合、両面合わせて５０個のウインチが柱（２）に設置されることになる。この重量を浮力部（２６ｂ）で相殺するにはよほど柱（２）を太くせねばならず、そうなると水流に対する柱（２）の抗力が増大するので、柱（２）の形状は水流に対して流線型を取るなどの工夫が必要になる。さらに抵抗を減らすためにウインチ（２９）を柱（２）に埋めてもよい。また、柱（２）の設置後ケーブルを張っただけでは、直交方向からの強い圧力があれば倒れてしまうので、幕を張るまでは浮体などで保持する必要があると思われる。図１４は上記の側面図であり、図１５はその断面図である。

実施例１０を図１６を基に説明する。幕式水中壁を２列作り、水流（３０）の流出口を流入口より狭め、流出口に抗力型の発電機（２３）を２機設置した上面図である。水圧は海流の速度の３乗に比例するので、幕（１）の水流（３０）に対する角度を浅くすることで強度を確保させている。強度がさらに必要な場合は柱（２）の本数を多くしたり、柱（２）を海底に固定するケーブル（４）と杭（３）の本数を増やす。

実施例１１を図１７を基に説明する。柱（２）を建造しながら沈めていく柱建造用浮体（２２）の上面図である。柱建造用浮体（２２）の両端にくぼみがあり、そこで柱（２）を建造する。柱（２）が２本とも設置できたならば幕を両柱に設置する。柱建造用浮体（２２）は直方体の浮体を連結して大型化するメガフロートなどを用いれば比較的安価に建造できる。

１幕
２柱
３杭
４ケーブル
５水底
６水面
７車輪
８ロッド
９連結器
１０穴
１１ストッパー
１２ａナット
１２ｂナット
１３Ｕ字金具
１４連結ベース金具
１５ヒンジ部
１６ボルト
１７幕の折り返し部分
１８ベルト
１９突起
２０巻軸
２１ベルトの軸
２２柱建造用浮体
２３発電機
２４レール
２５カバー
２６ａ浮力部
２６ｂ浮力部
２７ランナー連結ケーブル
２８接地板
２９ウインチ
３０水流

特開平２−２４３８１５特開２００８−６３８２６特開２０１６−１２１４３４特開２０１６−１７２９５３特開平９−５３２２１特願２０１６−１５９８４７

上記目的を達成するために、本発明の幕式水路において請求項１に係るものは、水底より起立する柱の各所と、水底に打ち込んだ杭とをケーブルで連結し、そのようにして複数以上設けられた柱の間に幕を張ることで壁を形成し、水より軽い浮力部を柱に設けたものである。

請求項２に係るものは、請求項１に係るものにおいて、水より軽い浮力部を幕と幕の連結部に設けたものである。

また、水より軽い浮力部を柱に設けることにより、柱のコストを抑えることができる。通常、柱を建てようとするならば、自重で倒壊しないように基部に近づくほど頑丈にしなければならない。しかし本発明の柱はケーブルと幕により４方より支えられているのでバランスを崩して倒壊する恐れはない。水中であれば浮力を利用できるので、柱の随所に水より軽い物質の浮力部を設けることにより自重を相殺し柱の部材を減らし、柱のコストを抑えることができる。

請求項２に係る仕組みを用いた場合、請求項１に係る仕組みを用いた場合に加え、幕と幕の連結部に水より軽い浮力部を設けたものである。幕がいくら軽いとはいえ、水圧に破れないような丈夫な幕が幅１００ｍ長さ５０ｍ以上ともなればかなりの重量になる。連結部も加わればなおさらである。そこで、幕に水より軽い浮力部を取り付けることで重量の一部を浮力で相殺し、幕を張る柱の強度を抑えることができる。

実施例６を図１１を基に説明する。実施例４のロッド（８）の水路の外側方向に水より軽い浮力部（２６ａ）を取り付けたものである。これにより、幕（１）やロッド（８）および連結器（９）の重量の一部を浮力によって相殺し、柱にかかる重量を軽減させる。ロッド（８）と浮力部（２６ａ）を一体化させてもよい。

Claims

水底より起立する柱の各所と、水底に打ち込んだ杭とをケーブルで連結し、そのようにして複数以上設けられた柱の間に幕を張ることで壁を形成した、幕式水中壁。
水底より起立する柱にレールを設け、柱の間に張られた幕をレールにより開閉可能にした、請求項１記載の幕式水中壁。
水底より起立する柱にベルトを設け、柱の間に張られた幕をベルトにより開閉可能にした、請求項１記載の幕式水中壁。
二本の柱の間に張る幕を、一つながりの幕ではなく、多数の幕を連結器で連結することで構成した、請求項１記載の幕式水中壁。
幕と幕を連結した際にできる隙間を幕の折り返し部分をもって塞いだ、請求項４記載の幕式水中壁。
幕と幕を連結した際にできる隙間を塞ぐためのカバーを幕に取り付けた、請求項４記載の幕式水中壁。
請求項１で述べた幕の壁を２列設けた、請求項１記載の幕式水中壁。
請求項１で述べた幕の壁を２列設け、流体の流出口を流体の流入口より狭くし、流体の流出口に回転式の発電機を設置した、請求項７記載の幕式水中壁。
幕の最下端に接地板を設けた、請求項１記載の幕式水中壁。
流体より軽い浮力部を幕と幕の連結部に設けた、請求項４記載の幕式水中壁。
流体より軽い浮力部を柱に設けた、請求項１記載の幕式水中壁。