JP2024522879A - 防波堤 - Google Patents

Abstract

本発明による防波堤は、波が当たる本体（１）であって、各々が異なる傾斜を有する複数の面（１１、１２、１３、１４）を備え、当該傾斜は、水平に対して異なる角度を規定する、本体（１）によって形成される。各面（１１、１２、１３、１４）によって規定される角度は、前面（１１）から後面（１４）に向かって増大し、各面（１１、１２、１３、１４）の長さは、異なり、前面（１１）から後面（１４）に向かって減少する。本発明は、波のエネルギーの大部分が海に戻り、したがって、わずかな部分だけが防波堤で消散される防波堤を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、波のエネルギーの大部分が海に戻ることを可能にし、それによって、わずかな部分だけが防波堤で消散される防波堤に関する。

防波堤は、海の波や天候の作用から沿岸や港を守ることを主な目的とする沿岸構造物である。それらは、通常、所定の再来周期を有する特定の波高に対して計算される。

防波堤は、波の強さを低下させるように設計され、その設計は、主に、様々なサイズの材料の積み上げによって山を構築することに基づく。その山の一部は水没し、別の部分は出現する。

波の大部分は、水没している部分で砕波し、そうして、強さを失う。エネルギーの残りは、出現している部分と衝突するまで、その経路を進み続ける。

現在知られている防波堤は、いくつかの重要な欠点を有する。

まず、波が砕波時に生み出す力は、波が砕波しない場合に比べて数倍大きい。

加えて、砕波時に発生する乱流に閉じ込められた空気は非常に破壊的である。

一方、固定式防波堤は、海流の通過を防ぎ、それが守る沿岸の構成を変えて大きな視覚的影響を引き起こすので、大きな環境的影響を生み出す。

発明の説明
したがって、本発明の目的は、波のエネルギーの大部分が海に戻り、それによって、わずかな部分だけが防波堤で消散される防波堤を提供することである。

本発明の防波堤により、前述の欠点を解決し、以下に説明する他の利点を提示することが可能である。

本発明による防波堤は、波が当たる本体を備え、波が当たる本体は、各々が異なる傾斜を有する複数の面を備え、傾斜は、水平に対して異なる角度を規定する。

有利には、面は、
－前面、
－複数の中間面、及び
－後面である。

好ましくは、各面によって規定される角度は、前面から後面に向かって増大する。

更に、各面の長さは異なることが好ましく、各面の長さは、前面から後面に向かって減少する。

好ましい具体化によれば、前面によって規定される角度は２０°～３０°であり、中間面によって規定される角度は４５°～８０°であり、かつ／又は後面によって規定される角度は９０°である。

好ましい具体化によれば、本体は１～３０ｍの高さを有し、前面の長さは、本体の全高の５０％～１００％であり、中間面の長さは、本体の全高の２０％～５０％であり、後面の長さは２ｍ～６ｍである。

有利には、波が当たる当該本体は、後部位置に位置するチャンバと、水又は空気で満たすことができるいくつかの側方フロート及び／又は後方フロートと、を備え、水では、フロートを使用深度まで水没させ、空気を内部に注入して水を追い出すと、防波堤が浮上し、タグボートによってその位置まで容易に牽引することができる。

本発明による防波堤では、当該本体は、それを海底に固定するためのチェーンなどの固定要素を備え得る。

好ましい具体化によれば、前面は、対応するイリバレン数が２．３よりも大きくなるような傾斜を有し、イリバレン数は、以下の式：
ＮＩ＝Ｐ×１．２５／√Ｈ×Ｔ
によって定義され、式中、
－ＮＩは、イリバレン数であり、
－Ｐは、防波堤が置かれている海岸の傾斜であり。
－Ｈは、本体に当たると予想される波の高さであり、
－Ｔは、本体に当たると予想される波の周期である。

本発明による防波堤は、波が砕波するのを防ぎ、したがって、「サージング」と呼ばれる振動又は底引き流タイプの終結を有することに基づく。
この終結は、波が終結する海岸又は面が、この波に対応するイリバレン数が２．３よりも大きくなるような傾斜を有するときに、自然に生じる。

前述したように、イリバレン数は、海岸の傾斜と、到着波の高さ及び周期／長さとに依存する。

イリバレン数＝海岸の傾斜×１．２５／√Ｈ×Ｔ
式中、
－Ｈは波の高さであり、
－Ｔは波の周期である。

波が砕波するのを防ぐことによって、本発明による防波堤は、波のエネルギーの大部分が海に戻り、それによって、わずかな部分だけが防波堤で消散されることを保証する。

本発明による防波堤の形状は、波の動きを垂直方向に方向転換して、波が砕波するのを防ごうとするものである。

これを行うために、波は、一端から進入することが許され、防波堤の形状によって波は方向を変えさせられ、したがって、水平に進入し、垂直に出て、そして逆戻りする。

非常に単純化された形態では、そして近似的には、波の種類と深度とに応じて、それが得られる：
－８５％～９５％のエネルギー減衰であって、防波堤を通過する波は到着波の１５％～５％（１／７～１／２０）のエネルギーを有する、
－６０％～７０％（４／７～５／７）の反射エネルギー（引き波）、
－１５％～３０％（１／７～２／７）のエネルギーが消散し、１５％（１／７）は防波堤及び摩擦運動で消散し、１５％（１／７）はアンカーチェーンの動きで消散する。

本発明による防波堤の形状は、その内部の水の速度を増大させ、防波堤の下を通過する波の部分に影響を与える吸引効果を下部に生じさせることに留意されたい。このようにして、理論的減衰が大幅に増大される。

８５％の減衰を仮定すると、防波堤を通過する波の周期は到着波と同じ頻度を有し、波のエネルギーは高さの２乗に比例する：
－１メートルの波は３０ｃｍの波になる。

－２メートルの波は７５ｃｍの波になる。

－３メートルの波は１．２０ｍの波になる。

－４メートルの波は１．５０ｍの波になる。

本発明による防波堤は、固定式（支持式）又は浮体式の設置に使用することができる。

固定式又は支持式設置では、簡単な解決策は、耐久性のある金属又はコンクリートプレハブ構造物の杭に載置することであり、杭は、防波堤の背後にあって、防波堤自体によって守られる。

杭打ち作業は、従来の防波堤の建設よりもはるかに速く、侵襲性が低い。

防波堤は、地面に静置する必要がなく、したがって、海流が防波堤の下を通過し続けることができ、従来の防波堤よりも生態系擾乱は大幅に少ない。

視覚的な影響に関しては、満潮時、防波堤は完全に水没し、干潮時に突出する部分は潮の流れに依存する。

浮体式設置では、本発明による防波堤は、現在知られている浮体式防波堤とは異なり、最小限の視覚的な影響で、固定式設置の防波堤と同様の波浪減衰結果（８５％～９５％）を達成する。

加えて、部分的水没可能設置であるので、非常に容易にあちこち移動させることが可能である。

特に、本体を空にすることができ、したがって、浮体式防波堤を、船のように浮かせて、ある場所から別の場所へ移動させることが非常に容易である。これは、永久的な防波堤は必要ない用途にとって、例えば洋上風力発電所の建設やメンテナンスにとって、特に興味深いものである。

記載されていることをよりよく理解するために、いくつかの図面を添付し、それには、概略的に、非限定的な例としてのみ、実用的な具体化ケースを表す。

本発明による防波堤の側面図である。 本発明による防波堤の正面図である。 本発明による防波堤の特定の実施形態の側面図である。 本発明による防波堤の位置の関数としての水面の高さの比較グラフである。 本発明による防波堤の位置の関数としての水面の高さの比較グラフである。

好ましい具体化の説明
図１及び図２に示されたように、本発明による防波堤は、波が当たる本体（１）であって、示された具体化では４つの、各々が異なる傾斜を有する複数の面（１１、１２、１３、１４）を備え、当該傾斜は、水平に対して異なる角度を規定している、本体（１）から形成されている。

提示された具体化によれば、面は、
－前面（１１）、
－複数の中間面（１２、１３）、Ｙ
－後面（１４）である
しかしながら、単一の中間面又は２つを超える中間面が存在し得ることに留意されたい。

図１に見ることができるように、各面（１１、１２、１３、１４）によって規定される角度は、前面（１１）から後面（１４）に向かって増大し、各面（１１、１２、１３、１４）の長さは、異なり、前面（１１）から後面（１４）に向かって減少している。

非限定的な実施例によれば、前面（１１）によって規定される角度は２０°～３０°、例えば、２５°であり、中間面（１２、１３）によって規定される角度は４５°～８０°、例えば４５°及び７０°であり、後面（１４）によって規定される角度は９０°である。

一方で、非限定的な実施例によれば、前面（１１）の長さは５～７ｍ、例えば６ｍであり、中間面（１２、１３）の長さは３～２ｍ、例えば２．８ｍ及び２．１ｍであり、後面（１４）の長さは２ｍ以下である。

更に、当該本体（１）は、側方フロート（２）と、それを海底に固定するための固定要素（３）とを備える。

波が最初に当たる面である前面（１１）は、対応するイリバレン数が２．３よりも大きいような傾斜を有し、イリバレン数は、以下の式：
ＮＩ＝Ｐ×Ｔ×１．２５／√Ｈ
によって定義され、式中、
－ＮＩは、イリバレン数であり、
－Ｐは、防波堤が設置されている海岸の傾斜であり、
－Ｈは、本体に当たると予想される波の高さであり、
－Ｔは、本体に当たると予想される波の周期である。

本発明による防波堤が所定の位置に設置されると、波は、開放前部を通して進入し、上記したように、水平に対して２０°～３０°の第１の傾斜面又は前面（１１）に遭遇する。

次に、波は、４０°～４５°の中間面（１２）に出会い、次いで、例えば６０°の中間面（１３）に出会い、次いで、８０°の別の中間面に行き着き、そして最後に、垂直後面（１４）に行き着くことができる。

本体（１）は、その後部に、すなわち、波の入口とは反対側の部分に、水で満たすことができるチャンバ（４）を備えることができることに留意されたい。

このチャンバ（４）は３つの任務を有する。
水で満たされると、アセンブリの慣性が増大する。このチャンバ（４）の大きさは、好都合とみなされる場合は、本体（１）を後部から延長することによって、容易に増大させることができる。

加えて、水は非圧縮性であるので、到着波が傾斜面に当たったときにその圧力に抵抗するのを助け、それ自体を後ろから強化する
一方、波の進入により本体（１）が下に向けられようとするとき、慣性及び重量分布がそれを妨げる。

アセンブリの浮力及び剛性は、空の側方フロート（２）によって達成され、かつ任意選択的には、後方フロート（５）によって達成される。

その浮揚性は、アセンブリ全体が、通常は完全水没である設計深度になるように計算される。防波堤は、環境上の理由からできるだけ水から突出しないことが意図される。

本発明による防波堤は、それが浮遊しているとき、チェーンのような固定要素（３）によって、例えば底部に静置しているアンカーチェーン（３）を有する単一のメインアンカーによって、係留することができる。このチェーン（３）は、高い安全係数を有する。

このチェーンの端部には、３／５のチェーンが出てくるヨーク（図には表されていない）が存在し、それは、底部から防波堤に接続し、対応する懸垂曲線を形成するものである。これらのチェーンは、防波堤の前部下側に接続する。加えて、１つ又は２つの後ろ向きサイドチェーンが、固定された防波堤の位置を保持する。

本発明による防波堤は、通常、以下の３つの目的で、波の優勢な方向について約１０°の角度で配置されることに留意されたい：
－波が膨張するタイプであるような場所では、静止波の形成を避けること、
－波に一方向に力を加えることによって、より安定した位置を得ること、
－２つではなく１つの位置決めチェーンのみを使用することを可能にすること。

図３は、本発明による防波堤の具体的な具体化を示し、各面の傾斜及び長さの値を示す。

図４及び図５は、図３に示された値を有する、本発明による防波堤の位置の関数としての水面の高さの比較グラフを示す。

具体的には、図４には、防波堤の前方の位置における水面の高さが示され、図５には、水面の高さに及ぼす防波堤の減衰効果、防波堤の後方の位置における水面の高さが示されている。

Claims (13)

1. 防波堤であって、波が当たる本体（１）であって、前記波が当たる前記本体（１）は、各々が異なる傾斜を有する複数の面（１１、１２、１３、１４）を備え、前記傾斜は水平に対して異なる角度を規定し、前記面は、
   －前面（１１）、
   －複数の中間面（１２、１３）、及び
   －後面（１４）であることを特徴とする、本体（１）を備え、
   各面（１１、１２、１３、１４）によって規定される角度が、前記前面（１１）から前記後面（１４）に向かって増大することを特徴とする、防波堤。
2. 各面（１１、１２、１３、１４）の長さが異なる、請求項１に記載の防波堤。
3. 各面（１１、１２、１３、１４）の前記長さは、前記前面（１１）から前記後面（１４）に向かって減少する、請求項２に記載の防波堤。
4. 前記前面（１１）によって規定される前記角度は２０°～３０°である、請求項１に記載の防波堤。
5. 前記中間面（１２、１３）によって規定される前記角度は４５°～８０°である、請求項１に記載の防波堤。
6. 前記後面（１４）によって規定される前記角度は９０°である、請求項１に記載の防波堤。
7. 前記本体（１）は１～３０メートルの高さを有する、請求項１に記載の防波堤。
8. 前記前面（１１）の前記長さは、前記本体（１）の全高の５０％～１００％である、請求項７に記載の防波堤。
9. 前記中間面（１２、１３）の前記長さは、前記本体（１）の全高の２０％～５０％である、請求項７に記載の防波堤。
10. 前記波が当たる前記本体（１）は水チャンバ（４）を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の防波堤。
11. 前記本体（１）は、側方フロート（２）及び／又は後方フロート（５）を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の防波堤。
12. 前記本体（１）は、それを海底に固定するための固定要素（３）を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の防波堤。
13. 前記前面（１１）は、対応するイリバレン数が２．３よりも大きくなるような傾斜を有し、前記イリバレン数は、次の式：
    ＮＩ＝Ｐ×Ｔ×１．２５／√Ｈ
    によって定義され、式中、
    －ＮＩは、イリバレン数であり、
    －Ｐは、前記防波堤が設置されている海岸の傾斜であり、
    －Ｈは、前記本体に当たると予想される波の高さであり、
    －Ｔは、前記本体に当たると予想される波の周期である、請求項１に記載の防波堤。

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