JP2762152B2 - 係留力を低減させる海洋構造物 - Google Patents

係留力を低減させる海洋構造物

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    • Y02T70/5218Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236Renewable or hybrid-electric solutions

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は沖合いの海上に浮遊させて消波作用を行わせ
るためのもので、波に向って進む特性を有するようにし
て小さい係留力で係留できるようにするための係留力を
低減させる海洋構造物に関するものである。
[従来の技術] 海上に浮遊させて消波機能をもたせるようにしたもの
としては、浮消波堤がある。
従来の浮消波堤のうち、沖合いに設置する外洋型浮消
波堤の一例を示すと、第13図及び第14図の如き構造のも
のがある。すなわち、前面及び後面に鉛直に配置した前
面壁b及び後面壁cと、底部に配して上記前面壁b及び
後面壁cの下端に固定して水平に配置した安定板dとか
らなる箱型の堤本体aを構成し、該堤本体aの中央部上
側に、左右両端にまで達するように浮力体eを設置し、
更に、上記前面壁b及び後面壁cの各上端部に係留索f
を結着し、前面壁bを波の方向に対し直交するような向
きにして堤本体aを係留索fにて係留させ、波を堤本体
aの前面壁bで受けて消波させ、後方の海域を静穏域に
させるようにしてある。gはマンホールである。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記従来の浮消波堤の構造は、堤本体aの
前面壁b及び後面壁cが鉛直になっていて角型形状とし
てあり、大きな波力を前面壁bで直接受けて消波させる
ようにしてあるため、後方へ漂流させられることが大き
く、この大きな波漂流力に対抗させるために大きな係留
力が必要となっている。
そこで、本発明は、前面壁に作用する波力を低減させ
且つ小さい係留力で大きな波をも消波させられるように
しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記課題を解決するために、浮力室を有す
る浮体の前面上部に丸味をつけ且つ該浮体の後側に、浮
体の上面から下り勾配のスロープで海中に没するように
した傾斜板を設けて前後方向の長さを長くし、全体の重
心位置を浮体の浮力室部分とした構成とする。又、上記
浮体の浮力室の前部に空気室を備えて、該空気室の下部
に海水流出入開口部を設け、且つ空気室の上部に空気吹
出用の空気孔を開口させ、波エネルギーを空気室で吸収
して逸散させるようにしてもよい。上記空気室の上部
に、波エネルギーにより動力を発生させるようにエネル
ギー変換させる波エネルギー変換装置を付随させて設置
することができ、又、この波エネルギー変換装置を発電
装置とすることもできる。更に、浮体の下面から傾斜板
の後端までを底板で覆い、少なくとも浮体の底面を前後
方向に丸味を帯びた形状にした構成としてもよい。
[作用] 波は浮体の前面に当ることにより消波される。この
際、浮体の前面上部に丸味が付けてあるため、前面に当
る波の一部は前面上部の曲面に沿い円滑に後方へ逃がさ
れる結果、浮体の前面に作用する波エネルギーを逸散さ
せることができて、浮体を後方へ漂流させようとする波
漂流力を低減させることが可能となる。又、重心位置が
前側となるようにしてあるため、波により浮体が動揺さ
せられるとき、水中に没している傾斜板の後端部では大
きな上下運動となって造波し、前進力、すなわち、推力
が発生し、波に向って進むようになる。大波高時では越
波するとき、傾斜した傾斜板の上面に作用する負の漂流
力により前進力が生じる。したがって、小さい係留力で
係留できる。前部に空気室を設けて、波エネルギーを吸
収させるようにすると、波漂流力をより小さくできるの
で、波に向ってより前進し易くなる。更に、浮体の底面
を前部から後部にかけて丸味を帯びた形状面にすると、
前面に当る波により浮体が動揺させられるとき、波の一
部は底面の丸味を帯びた形状面に沿い円滑に後方へ逃が
されることによって前面に作用する波力をより低減させ
ることが可能となり、消波と同時に係留力の低減が図れ
る。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図乃至第3図は本発明の一実施例として、左右方
向へ延びる浮力室2の前側に空気室3を設けた構成の浮
体1の後側に、後方へ向けて下り勾配のスロープとなる
傾斜板4を設け、上記浮体1の前面上部、すなわち、空
気室3の前面上部のコーナ部を、丸味を帯びた形状に
し、更に、傾斜板4の後端を水中に没入させて全体を浮
遊させるようにした構造物について示す。詳述すると、
浮力室2を有する浮体1の前部に、左右方向へ長く延び
る空気室3を設けて、該空気室3の前面下部に、海水流
出入開口部5を左右方向に設け、且つ空気室3の前面上
部1aはなだらかな流線型となる丸味形状として、天井部
に空気孔6を開口させ、前面下部の海水流出入開口部5
から流入した海水により空気室3内の空気が圧縮されて
空気孔6から上方へ吹き出されることにより波エネルギ
ーの吸収作用が行われるようにし、又、浮体の後側面に
は、傾斜板4と水平の底板7を後方へ長く突出させるよ
うにして取り付け、傾斜板4の下面と底板7との間に形
成される空間を左右方向に開放させた構成として、全体
の重心位置が浮力室2の部分に来るようにし、更に、上
記傾斜板4の後端部に適数個の浮力タンク8を設置し、
浮体1の前端部と傾斜板4の後端部に結着した係留索9
により係留させるようにする。
上記構成とした本発明の海洋構造物を沖合いの海上に
浮遊させて用いるときは、適数個の海洋構造物を横方向
につなぎ、前面側を波の方向に向けて係留索9にて係留
させる。この状態では前部の空気室3内には吃水線位置
まで海水が入っており、又、傾斜板4の後端側は海水中
に没入し、傾斜板4と底板7との間の空間部にも吃水線
まで海水が入っており、全体はバランスして海上に浮い
ている。
上記海上に浮上している本海洋構造物の前面に向って
来た入射波は、前面に当り、本海洋構造物を波力により
後方へ漂流させようとするが、一部の波は海水流出入開
口部5から空気室3内に流入し該空気室3内の水位を上
昇させることにより空気を圧縮させて空気孔6から吹き
出させることによって波エネルギーが空気室3により吸
収され、又、前面の壁に当った波は、前面の丸味形状に
より円滑に上方へと流されることによって波力が低減さ
せられる結果、本海洋構造物を後方へ漂流させようとす
る波漂流力は、従来の第13図及び第14図に示す浮消波堤
の場合に比してはるかに小さいものとなる。しかも、本
発明の海洋構造物では、重心位置が浮力室2の部分にあ
るような設計としてあることから、押し寄せて来る波に
より浮体1が動揺させられることによって生じる傾斜板
4の後端の大きな上下運動により、傾斜板4の後端の水
面付近で砕波作用が行われ、この砕波(非線形現象)に
よる高調波成分の発生により推力が生じる。この推力が
上記海洋構造物を漂流させようとする波漂流力より大き
いときに、本海洋構造物は波に向って進むことができ
る。
本発明者等は、第1図に示す形状と同じ形状の模型を
作り、水槽実験を行ったところ、波が来る方向へ模型が
進むことが確認された。上記実験は、第4図及び第5図
に示す如く、模型10の運動中心(重心位置)付近から前
後にワイヤー11を張り、該ワイヤー11の両端側を滑車1
2,13にかけた後、スプリング14,15、リングゲージ16,17
を介して固定側18に結着させた状態とし、模型10の前方
より波を発生させて規則波中で実験を行った。ここで、
前方のリングゲージ16の値をFf、後方のリングゲージ17
の値をFrとし、模型10の前進力をFとしたとき、 F=Fr−Ff の式において、プラスの値が前進を意味し、マイナスの
値が後方へ押し流されることを意味する。
実験の結果、第1回目は第6図における○印に示す計
測値が得られ、第2回目では▽印の計測値が得られ、波
長/模型長(λ/L)が1.0付近から4.0の間は模型を前進
させる力が働くことが確認された。ここで、第6図の縦
軸は前進力をρ(流体の密度)、g(重力加速度)、L
(構造物の長さ)、H(波高)を用いて無次元化した値
を示す。
上記の実験結果からも明らかな如く、波エネルギーを
吸収して波による漂流力を低減して推力の方が大となる
ようにすることから、本海洋構造物は波に向って進むこ
とになるので、本海洋構造物を係留する力を大幅に小さ
くすることが可能となる。
次に、大波高時にも本発明の海洋構造物を波に向って
前進させることができる。すなわち、大波高時には、本
海洋構造物の前部で波エネルギーを吸収できるほかに波
が本海洋構造物を越えて後方へ流れる際、浮体1の後方
にある傾斜板4上面を越波するので、この越波が生じた
とき、第7図に示す如く、傾斜板4の上面では波圧力分
布の積分値が波の進行と逆方向の力を発生させるため、
負の波力(前進力)が発生して本海洋構造物を前方へ押
し戻すように作用する。その結果、大波高時にも本海洋
構造物を波に向って進めることができ、係留力を小さく
することができることになる。
なお、上記実施例では浮体1の前部に空気室3を設
け、該空気室3の前面下部に海水流出入開口部5を設け
且つ天井部に空気孔6を設けて、前部で波エネルギーを
吸収させるようにした場合の例を示したが、上記海水流
出入開口部5及び空気孔6を閉塞した構成のものでも、
流線形としてある前面上側の曲面形成により、前面に当
る波の一部を逃がして波力の低減が図れ、更に波により
浮体1が動揺することによって大きく上下動する傾斜板
4後端部による砕波作用で推力が生じさせられるので、
空気室3を閉塞した構成のものとしてもよい。又、第1
図乃至第3図に示す実施例では空気室3を1つとしたも
のとして示しているが、空気室3を左右に区画して複数
の空気室とし、各空気室ごとの天井部に空気孔6を設け
るようにしてもよい。又、空気室3の上部に、波エネル
ギーを利用して発電を行わせるようにするために発電設
備を搭載した構成としてもよい。この場合は、第8図に
示す如く、空気室3の上部に動力室19を設置して、該動
力室の内部に、発電機20と該発電機20に連結された空気
タービン21とを装備し、空気孔6から噴出される圧縮空
気により空気タービン21を回転させて発電を行わせるよ
うにすればよく、消波作用と同時に波エネルギー利用が
図れる。しかも波浪推進させられる。
次に、第9図及び第10図は本発明の他の実施例を示す
もので、浮力室2の前側に空気室3を設け、該空気室3
の前面上面を丸味を有する形状にすると共に、前面下部
に海水流出入開口部5を設け且つ天井部に空気孔6を設
け、前面に当る波の一部が前面の丸味形状で逃がされる
と共に、一部の波が空気室3に入り内部の空気を圧縮さ
せて噴出させることによって、波エネルギーが吸収させ
るようにしてある構成において、浮体1の底面と傾斜板
4の後端とを水平の底板7でつなぎ、本海洋構造物の底
面を平らな構成にして、浮力室2の後方の傾斜板4と底
板7の間を塞いで内部に空間を設け、該空間部内に浮力
室2aを前後方向へ複数区画形成させた構成とし、更に、
空気室3の上部に、波エネルギー変換装置の一例として
発電設備を搭載させた例を示すものである。
この実施例では海洋構造物の底面が前端から後端まで
段差なく平らに形成されているので、前方より押し寄せ
て来る波が本海洋構造物の前面に当るとき、波の一部は
前面の丸味形状により後方へ逃がされ、又、波の一部は
海水流出入開口部5から空気室3に流入することによっ
てエネルギーが吸収されるほかに、下面に入り込んだ波
の一部は浮体1の底面から底板7に沿い後方へ逃がされ
るため、波力の低減が図れる。又、複数の浮力室2,2aの
バラストを調整して傾斜板4の後端部の上下運動による
水面付近での砕波作用を生じさせることにより推力を生
じさせることができる。
又、第11図及び第12図は本発明の他の実施例を示すも
ので、浮体1の底面を前後方向に丸味を帯びた形状と
し、底板7を傾斜させて、側方から見て全体的に鯨に近
い形状にし、且つ浮力室2の下部に、底面及び後側面に
開口22,23を有する空間部24を形成すると共に、傾斜板
4と底板7との間の空間部を前後に仕切って部屋25と26
を形成し、この部屋25,26を左右方向へ複数個形成さ
せ、左右方向両側に位置する前側の部屋25の底面と後側
の部屋26の底面に各々開口27と28を形成し、その他の個
所の部屋25,26の底面には各々1つ宛の開口29を形成し
たものである。その他の構成は前記実施例のものと同じ
である。30は展望台である。
この実施例では底面も前側から後側にかけて丸味を帯
びた形状にしてあるため、前面にぶつかる波のうち、前
面上部に当る波は前面上部の曲面に沿い後方へ円滑に流
れ、前面下部に当る波は前面下部から底面にかけての曲
面形状に沿い後方へ円滑に流れることになるので、本海
洋構造物を後方へ漂流させようとする波力を低減させる
ことができる。その結果、波漂流力が小さくなって、本
海洋構造物を前進させる力をより付与させることができ
て、係留力を低減させることができることになる。
なお、本発明は上記した実施例のみに限定されるもの
ではなく、たとえば、傾斜板4の後端に、固定式あるい
は可動式のフィンを後方へ向け取り付けて、該フィンを
水中に没入させ、浮体が波により動揺するときにフィン
の上下動作によって前進力を生じさせるようにしてもよ
く、又、波エネルギー変換装置として発電設備の場合を
示したが、波エネルギーを利用して空気室3内の空気が
圧縮されて空気孔6から上方へ噴出されるとき、空気室
3内に入った海水の一部を吸引して噴水させるようにし
て、レジャー施設として利用できるようにしてもよく、
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加
え得ることは勿論である。
[発明の効果] 以上述べた如く、本発明によれば、浮力室を有する浮
体の前面上部を前後方向に丸味を帯びた形状にし、且つ
浮体の後側に、後方へ向けて下り勾配となる傾斜板を取
り付けて、傾斜板の後端を水中に没入し、全体の重心位
置を上記浮力室の部分の如き前側位置にもって来た構成
としてあるので、前面に当る波の一部は前面の丸味形状
に沿い後方へと逃がされることになって波力が低減させ
られると共に、浮体が波により動揺させられることによ
って生じる傾斜板後端の大きな上下運動により、該傾斜
板後端部の水面近くで生じる砕波によって推力が生じる
ことと相俟って、波に向って進む特性を有するものとす
ることができ、又、大波高時でも前面上部の丸味形状に
より抵抗なく越波できて波力を低減でき、且つ越波する
と傾斜板の上面に作用する負の波力により前進力が発生
して波に向って前進させることができ、これにより係留
力を従来方式に比して大幅に低減できて、小さい係留力
で消波を行わせることができる。又、浮力室の前部に空
気室を設け、該空気室の前面下部に海水流出入開口部を
設けると共に天井部に空気を外部へ噴出させる空気孔を
設けた構成とすることにより、前面に当る波を空気室に
とり込んで空気エネルギーに変換させることができて波
エネルギーを吸収させることができ、前面上部を丸味形
状にして波力低減を図るようにしてあることと合わせ
て、波により海洋構造物を後方へ漂流させようとする
力、すなわち、波漂流力を低減させることができ、傾斜
板後端による砕波による推力の方を大きくすることが容
易にできて、波に対し前進させることができ、係留力を
低減できて係留を容易に行わせることが可能となる。
又、浮体の底面と傾斜板の後端とを底板で覆い、少なく
とも浮体の底面を前後方向に丸味を帯びた形状にするこ
とにより、浮体の底面下に入り込んだ波を円滑に後方へ
流すことができて、波力の低減をより効果的に図ること
ができる、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略側面図、第2図は
第1図の平面図、第3図は第1図の正面図、第4図は実
施例を示す側面図、第5図は第4図の平面図、第6図は
実験結果を示す図、第7図は大波高時で越波したときの
波圧力分布を示す図、第8図は第1図における空気室上
部に発電設備を設置した例を示す側面図、第9図は本発
明の他の実施例を示す概略側面図、第10図は第9図の平
面図、第11図は本発明の更に他の実施例を示すもので第
12図のXI-XI方向より見た概略側面図、第12図は第11図
の平面図、第13図は従来の浮消波堤の平面図、第14図は
第13図の側面図である。 1……浮体、1a……前面上部、2……浮力室、3……空
気室、4……傾斜板、5……海水流出入開口部、6……
空気孔、7……底板、8……浮力タンク、9……係留
索、10……模型、19……動力室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷲尾 幸久 神奈川県横須賀市夏島町2―15 海洋科 学技術センター内 (72)発明者 鶴岡 正敬 東京都江東区豊洲2丁目1番1号 石川 島播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 薄葉 茂美 東京都江東区豊洲2丁目1番1号 石川 島播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 朝田 宏 東京都江東区豊洲2丁目1番1号 石川 島播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 粟島 裕治 東京都江東区豊洲2丁目1番1号 石川 島播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 山下 誠也 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−176711(JP,A) 特開 昭53−115534(JP,A) 特開 昭53−47133(JP,A) 特開 昭52−135192(JP,A) 特開 昭58−194688(JP,A) 特開 昭58−81888(JP,A) 実開 昭63−1029(JP,U) 実開 昭60−76598(JP,U) 実開 昭57−10996(JP,U) 特公 昭60−55352(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B63B 35/00 B63B 35/44 B63B 35/34 E02B 3/06 302 B63H 19/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】浮力室を有する浮体の前面上部を、波を後
    方へ流し易くするよう丸味をつけた形状とし、且つ上記
    浮体の後側に、該浮体の上面から後方へ向けて下り勾配
    となるようなスロープとして後端部を水中に没入するよ
    うにした傾斜板を取り付け、重心位置を浮力室の部分と
    してなることを特徴とする係留力を低減させる海洋構造
    物。
  2. 【請求項2】浮体の浮力室の前部に空気室を設け、該空
    気室の前面下部に海水流出入開口部を設けると共に空気
    室の天井部に空気孔を設けてなる請求項(1)記載の係
    留力を低減させる海洋構造物。
  3. 【請求項3】浮体の底面から傾斜板の後端までを底板で
    覆い、且つ少なくとも浮体の底面を前後方向に丸味を帯
    びた形状にしてなる請求項(1)又は(2)記載の係留
    力を低減させる海洋構造物。
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