JP3174900U - 津波及び台風による洪水抑止システム - Google Patents

Abstract

【課題】津波からある量の水を奪い、津波が海岸に到達する前にその推進力を遮断し、海中に新しい空間を提供する津波洪水抑止システムを提供する。
【解決手段】津波洪水抑止システムは、津波抑止モジュールと津波緩衝ゲートとを備える。津波抑止モジュールは、海底に設置された基礎上に固定された略直方体の筐体と、筐体内に配置されたバルーンと、バルーンを破裂させるための起爆装置と、津波による側方からの圧力を感知する津波センサを備える。津波緩衝ゲートは、少なくとも一つの柱状部分を有する基礎と、鋼鉄製の浮動板と、板の下面に設置された半円柱形の外殻と、両端が板の下面と基礎の柱状部分にそれぞれ接続されたケーブルを備える。津波到来時には津波抑止モジュールのセンサが反応することにより起爆装置が作動してバルーンが破裂させられる。
【選択図】図６

Description

この考案は、津波及び台風による洪水抑止システムに関し、特に、津波抑止モジュールと津波緩衝ゲートを備えた津波抑止システムに関する。

津波によって引き起こされた莫大な生命の喪失や破壊を知ったとき、発明者は深い悲しみに包まれた。その次の瞬間から、発明者はどのようにして津波による犠牲者、被害及び苦難を軽減することに貢献できるかを考え、研究を開始した。

（津波の発生源）
地震による海底での巨大な破裂又は爆発が起こる時、莫大な量のエネルギーが海へと放出されることが海水の移動を引き起こす。この移動した海水が、津波を形成する。津波は海底の爆発の中心地からあらゆる方向へと伝わる。海中の奥深くにおいては波の振幅は小さく、波の全長は大きい。この現象により、深海において津波は船員に気付かれ得ない。波が浅瀬に到達すると波の全長は減少し、振幅が上昇する。振幅は極端な場合には、海岸に打ち上がる時には最高３０メートルに及び得る。

これらの巨大な水壁が、前もって備えられていた予防装置の大半を乗り越えて、町を氾濫させ、生命を奪い、家屋や車を押し流し、その進路にくるものが何であれ破壊する。

（単純な事実）
これらの全ての死や破壊の背後には、非常に単純な事実がある。その事実とは、発明者が世界中の数百万人の難民のうちの一人であったように、移動させられた海水は人間の難民のように振る舞うことである。退去させられた人間の難民にせよ、この場合の津波の水にせよ、そこには滞在するための新しい家が必要である。津波の水の質量は非常に巨大であるため、海岸の地域は移動させられた水を収容することができない。移動させられた水は新しい避難場所を見付けるために他の場所へと進む。

我々は、以下のようにすれば恐ろしい津波の力を抑制することができる。
Ａ．我々は、その推進力（momentum）を維持する必要があって、海岸近くにおいてその振幅を増加させる津波からある量の水を奪うことができる。
Ｂ．我々は、津波が海岸に到達する前にその推進力を遮断することができる。
Ｃ．我々は、津波がそこに滞留する必要がある場合に海中に新しい住処（収容空間）を提供することができる。

上記各点は、以下の方法により達成される。
１．我々は一時的な基礎上において、海からいくつかの貯蔵領域を借りることができる。
２．我々は、海が上記貯蔵領域を必要としたときに返還する。
３．我々は、津波の水のために海中に収容施設を用意することができる。

ローンとして海からいくらかの余裕を得るために、我々は占有のためのいくらかの質量と借りた空間を有するべきであり、これらを津波の水のために用意されたまま保持するべきである。

借りた空間を占有するための素材は以下の特性を有するべきである。
１．水による浸食への耐性がある。
２．環境に害を与えない。
３．借りた空間にそれらを挿入するために実用的である。
４．必要とされたときに、借りた空間を一瞬にして明け渡す。
５．海中における津波の水のための新しい収容施設は、津波がその全ての力により海岸に打撃を与えることができないように、津波の力による推進力を遮断し又はこれを衰えさせると共に、津波の水のための空間を保有したままに保つべきである（詳細は次段落において述べる）。

本考案による津波のための新しい収容施設の鋼鉄の壁は、海中において、振幅を増幅させ推進力を維持するために必要な水の量を最初に波から奪うべきである。津波が海岸に接近したとき、海中の深い場所と比較した水位の減少によって、真空（vacuum）が作られる。巨大な水壁は津波の振幅を形成するために海面の上に上昇するため、この真空に起因して、海岸からの膨大な水の量は作られた真空を埋めるために海中へ押し寄せる。このことは、海が深呼吸を行って膨大な量の水を海岸から吸い上げるように見える。我々は、津波が海岸から海中へと押し寄せている間に空間のそれぞれ一つが水の推進力を減少させる、津波のために必要な空間を保持するために、海中に多数の大きな鋼鉄の筐体又はモジュールを設置することができる。津波の推進力を維持するために津波が必要とする水を津波から奪うことは、津波を弱めるための第一の抵抗として作用する。波が海岸へ接近するにつれて、海中に仮設されたこれらのモジュール全ての個々の壁が津波の外側に向かう流れに抵抗し、これは津波の推進力を遮断するための第二の抵抗である。

本発明の津波洪水抑止システムは、海底に設置された基礎上に固定された略直方体の筐体と、前記筐体内に配置されたバルーンと、前記バルーンを破裂させるための起爆装置と、津波による側方からの圧力を感知する津波センサを備えた津波抑止モジュールと、少なくとも一つの柱状部分を有する基礎と、鋼鉄製の浮動板と、前記板の下面に設置された半円柱形の外殻と、両端が前記板の下面と前記基礎の前記柱状部分にそれぞれ接続されたケーブルを備えた津波緩衝ゲートを備えており、津波到来時には前記津波抑止モジュールの前記センサが反応することにより前記起爆装置が作動して前記バルーンが破裂させられ、これにより津波の水が占有するための空き空間を作り出し、津波の水が空き空間より多い場合には、津波の水の浮力に起因して前記浮動板が平常時の海面に対して７０°以上９０°以下の角度をなす位置に立つ前記津波緩衝ゲートにより津波の水が止められることにより、上記課題を解決する。

本発明の津波抑止モジュールは、略直方体の筐体と、前記筐体内に配置されたバルーンと、前記バルーンを破裂させるための起爆装置と、津波による側方からの圧力を感知する津波センサを備えており、これにより上記課題を解決する。前記津波抑止モジュールは、台風による上方からの圧力を感知する台風センサをさらに備え、前記筐体がファイバーガラスによってコーティングされた波型のアルミニウム合金板を備えており、強化セメントコンクリート基礎上に固定されていてもよい。

本発明の津波緩衝ゲートは、少なくとも一つの柱状部分を有する基礎と、ファイバーガラスによりコーティングされた鋼鉄製の板と、前記板の下面に設置された半円柱形の外殻と、両端が前記板の下面と前記基礎の前記柱状部分にそれぞれ接続されたケーブルを備えており、平常時は前記板の下面と前記基礎の前記柱状部分が接触していて前記板が海面に対して２０°以下の角度をなすように横たわっているが、津波到来時には前記板が津波の水によって平常時の海面に対して７０°以上９０°以下の角度をなす位置に立ち、これにより壁を形成することにより、上記課題を解決する。前記津波緩衝ゲートは、前記板に溶融亜鉛メッキがなされており、前記ケーブルが鋼鉄製であって、前記基礎の前記柱状部分に設置されて前記ケーブルを巻き取ることが可能なリコイラーフックを介して前記柱状部分に接続されていてもよい。

完全な「津波及び任意の海による洪水の抑止」は、以下にように行われる。
１．海中において、移動させられた水のために必要とされた空間を保持する（図１及び図５）。
２．海の外側、海岸上に洪水防壁である「津波緩衝ゲート」を設置する（図６、詳細は図２〜４）。

（１．１ モジュール）
まず、図１に示される、モジュールと呼ばれる多数の強固な鋼鉄構造物を製造する。これらのモジュールは、高層タワー及び非常に重い橋のために使用される高強度構造用鋼（Ｉビーム）から作られる。これらのＩビームの型及び寸法は、好適には４０トン／平方メートルより大きい水平方向の力に耐えるのに十分な強さのものであるべきである。科学者は、東北地方を襲った津波の力を４０トン／平方メートルと見積もったからである。また、前記Ｉビームは、垂直方向において、モジュールの上の動かない海水の重さと、海面の上で活動している津波の重さに耐えられるべきである。

本考案の「津波のための収容施設」が、例えば海水の垂直の高さが２０メートルである場所に設置された場合、これに津波の垂直の高さを加えたものが合計の水位の高さとなる。津波の垂直の高さが３０メートルになると、合計の水位の高さは２０［ｍ］＋３０［ｍ］＝５０［ｍ］の水柱となる。そのため、垂直方向において５０［ｍ］×１０３０［ｋｇ］／立方メートルの荷重に耐えるべきであり、前記荷重は５１５００キログラム／平方メートル（５１．５トン／平方メートル）に等しい。ここで、海水の密度は１０３０キログラム／立方メートルとみなした。

上記の荷重の見積もりは実用目的のために行われたものではなく、実用目的のためには、モジュールのサイズに依存して海水の高さに推測される津波の高さを加え、モジュールの強度をコンピューターによりシミュレートされた荷重及び応力（stress）計算に加えて安全係数によって計算するべきである。これら全ての場合において、一般に高層タワー、ダム、貨物列車のための重い橋のために使用されるＩビーム、すなわち寸法５００［ｍｍ］×２００［ｍｍ］×１５［ｍｍ］（奥行×幅×厚さ）のＩビームの強度から始めるのが妥当である。

本考案のモジュールは、強化セメントコンクリート（ＲＣＣ）基礎に堅固に固定されており、海水の浮力に対して巨大バルーン（図５左側）を適切な位置に保持すると共に、水、大型の海の生物及び難破船の動かない重量から巨大バルーンを保護する。内側に向かって海に面する壁の側面は、最上部（屋根）と同じく、ファイバーガラスで覆われた強固な波形アルミニウム合金により覆われている。波形アルミニウム合金の厚さは設置された地域及び我々が想定した水の量に依存し、衝撃への耐荷重性能のためにコンピュータシミュレーションにより計算されるべきである。

側面の壁の表面のカバーの目的は、水を海岸から吸引する間と、津波の水の流れが外側に向かって流れる間の両方において、津波の推進力を遮断することである。海岸に面している別の側面と床は、いかなる表面カバーもない空の構造である。四つの側面全ては、強固に溶接された交差アーム支持部と共に設けられている（図１）。容易な運搬のためには、各モジュールの長さは僅か１６メートルであるべきである。殆ど改良されていない低い土台のトレーラーは、１６メートルの長さまでの物を運ぶことができるからである。

製造後に、モジュールの表面は溶融亜鉛メッキ（hot deep galvanizing）後のファイバーガラスによるコーティング又は他の適切な耐浸食表面処理のように適切に処理され、その後設置場所へと運搬される。二つの圧力センサが、各モジュールに設置される。第一に、津波圧力センサが海の内部に面するモジュールの垂直な壁の表面に設置される（図１）。第二の圧力センサは、台風又は任意の他の強力かつ激しい海の活動のためのものであり、モジュールの屋根の表面に設置される。これらの二つのセンサは、以下の１．２節において説明される。

モジュールの高さ、幅、全長は、何百万立方メートルの水に我々が備えたいかに依存する。科学者は、東北地方を襲った移動させられた水の量が、３億立方メートルであると見積もった。今もし我々が３億立方メートルの移動させられた水から海岸地域を守る準備を自分達でするのであれば、３億立方メートルの水のうちの９０％だけのための空間を作るべきである。なぜなら例え緩衝ゲートの保護がなくても、海岸の傾斜が移動させられた水の残りの１０％を収容することができるからである。

幅４メートル、高さ６メートル、長さ１６メートルのモジュールを設計した場合、モジュールは３８４立方メートルの水のための空間（モジュール毎に４［ｍ］×６［ｍ］×１６［ｍ］＝３８４［ｍ^３］の空間）を保持することができる。そうすると３億立方メートルの水の９０％は２，７００，０００，０００立方メートルであるから、一つのモジュールの容積で割ると、上記モジュール７，０３１，２５０台分となり、これがほぼ３億立方メートルの水を保持するための空間の幅、高さ及び全長となる。

全長３００キロメートルの海岸を防御したいのであれば、３００［ｋｍ］×１０００／１６［ｍ］＝１８７５０台のモジュールを一列に設置しなければならない。そうするとこのモジュールの一列は、列毎に１８７５０［台］×３８４［ｍ^３／台］＝７，２００，０００［ｍ^３］の水のための空間を保持することができる。水の合計量は２，７００，０００，０００立方メートルになると想定されるので、海中には３７５列の上記モジュールを直立させるべきである。

（１．２ 巨大バルーン）
本発明に用いられるバルーンは空気が漏れない気密性のゴム、パラシュート材料又は特別に製造された他の適切な材料であり、必要な場合には水圧に耐えるための特別なコーティングを有する（図５右側）。バルーンの直径は、バルーンが膨らまされたときにモジュールの全体の内部の長方形の空間を占有するように、モジュールの幅及び高さより大きくあるべきである。バルーンの全長は、膨張後にバルーンがモジュールの全長を超えないように、モジュールの全長より小さくあるべきである。これらの巨大バルーンの一端は終端と呼ばれ、前記終端は起爆ワイヤが通過する漏れ防止ワイヤ導入ポート、起爆装置及び非軍事用低強度爆発物を収容する。前記非軍事用低強度爆発物は、バルーンを破裂させるのに十分な強さにだけ起爆する。巨大バルーンの内部には、一つの爆薬と二つの起爆装置が存在する。第一の起爆装置は津波起爆装置であり、津波警報システムによって作動させられ、津波がモジュールに当たる正確な時点に起動する。第二の起爆装置は、津波起爆装置が爆薬を起爆させるのに失敗したときの台風又はハリケーン起爆装置である。サイクロン又は台風の場合には津波警報信号は存在せず、この場合には台風圧力センサが、モジュール上の水柱の重量を共有することに起因して働く圧力を感知する。圧力が予め設定された前記センサの圧力限界を超えるとき、前記センサは爆薬を発火させるように台風起爆装置を作動させる。これらの全ての沿岸の地域に洪水を起こす傾向にある激しい海の活動の場合において、本考案のシステムは沿岸の地域を強力なサイクロン、台風、ハリケーンなど、地域の命名により何とでも呼ばれ得るものから保護する。

対向する端のキャップはライブエンドキャップと呼ばれる（図５右側）。ライブエンドキャップは戻らない弁を有し、前記弁は空気がポンプにより内部に注入される（pumped inside）ことを可能にし、空気が外に逃げることを許さない。その起爆装置と関連する起爆装置のためのワイヤを有する爆薬と前記弁は、バルーンを製造する時点においては、製造者によってバルーンの内部に置かれるべきである。

複数の空の（膨張していない）バルーンをそれらの筐体の内部（モジュールの内部）に置き、台風圧力センサを屋根上に固定して、津波圧力センサを各モジュールの海の内側に向かって面する壁面状に固定する。各モジュールは、適切に保護された電池用の耐水性筐体と、ワイヤ導入ポートに接続された配線を有する。

膨張していない複数の巨大バルーンをそれらの筐体の内部に設置した後、複数の前記モジュールを海の内部に沈め、それらの予め準備されたＲＣＣ基礎に堅固に固定する。ファイバーガラスによりコーティングすることができないナット及びボルトのようないくつかの部品は、適切なステンレス鋼から作られる。

内部に巨大バルーンを有する複数のモジュールがそれらの基礎に固定された後、巨大バルーンが海水の内部に向かう圧力を克服するのにちょうど十分に膨張させられるまで、海面の船の内部にある多数の空気圧縮機が長いホースを通じてポンプ注入を行う。これらのモジュールが、水面がモジュールよりも例えば２０メートル上にある海岸の近くに設置された場合、巨大バルーンは水柱の２０［ｍ］×１０３０［ｋｇ／ｍ^３］＝２０６００［ｋｇ／ｍ^２］（２２．４重量ポンド毎平方インチ）の圧力を受ける。通常水深は海岸の近くにおいてはこのように相当深くはないが、水の高さが３０メートルである場合には、巨大バルーンの表面上に働く圧力は３３．７重量ポンド毎平方インチである。これは、乗用車のタイヤのチューブの内部の空気圧よりかなり小さく、そのため前記の複数の巨大バルーンは、水柱が３０メートルの高さであっても容易に膨張させることができる。

（２．１ 津波緩衝ゲート）
津波がモジュールの壁面上の津波圧力センサに当たるとすぐに、モジュールは津波警報システムにより起動される。津波が各モジュールの壁に当たるとき、巨大バルーン内部の津波起爆装置は爆薬に点火し、結果としてバルーンは破裂して加圧された空気は外に逃げ、津波の水のための空間を空ける。津波起爆装置のいずれかが爆薬を爆発させることに失敗した場合には、台風圧力センサが爆薬を爆発させる。あるいは、台風又はハリケーンの場合であって津波警報信号が存在しなければ、台風圧力センサさえ爆薬を爆発させる。

上記の全てが失敗した場合、海による洪水はモジュールを横断して海岸地域に浸水し、緩衝ゲートはそれらが壁を形成するまで海による洪水によって直立させられ、海による洪水が海の外に流れるのを止める（図４）。海による洪水が弱まったとき、緩衝ゲートは緩衝ゲートの元のほぼ平坦な位置を取るまでゆっくりと水によって倒れる（図６）。緩衝ゲートは、容易に直立させられるように、海面に対して２０°以下の角度、好適には１０〜１５°の角度にて横たわる。洪水が弱まったとき、緩衝ゲートは水によって倒れ、鋼鉄のケーブルはバネにより負荷を与えられたリコイラーによって巻き取られる。津波緩衝ゲートは強固な鋼鉄の構造であり、閉じられたときに津波緩衝ゲートは鋼鉄の壁を作って、津波の水又は任意の海による洪水が津波のような激しい海の活動、サイクロン、台風又はハリケーンに起因して海の外に出られないようにする。これらの巨大な鋼鉄のゲートの下面には、ゲートの浮上傾向を増加させるのに役立つ、空気力学的に設計された半円柱形の厚みのある強固な耐候性の特別なプラスチック／ファイバーガラスが設置されている。通常の状況において、これらの緩衝ゲートは海の美観を損なわないように、海岸上にほぼ平坦に横たわる。津波緩衝ゲートのそれぞれ一つは、津波緩衝ゲートのＲＣＣ基礎に固定された強固なヒンジの補助により、底面の縁から津波緩衝ゲートのＲＣＣ基礎に対して独立して保持される。上端の縁から中間点（mid pints）まで、津波緩衝ゲートは多数の格納可能な鋼鉄のケーブルによって保持されている。格納可能な鋼鉄のケーブルは、緩衝ゲートが海面に対して７０〜９０°の角度、好適には７５〜８５°の角度を作るまで緩衝ゲートの他の終端が海の洪水によって上昇させられることを可能にし、これにより壁が海による洪水の外側への流れを止めるように直立する（図２、図３及び図４）。これらの鋼鉄の壁は、溶融亜鉛メッキにより処理され、ファイバーガラス又は地域の技術標準及び地域の環境法に依存した他の任意の適切な材料によりコーティングされる。

本考案による津波抑止モジュールの外観及び内部構造を示す一部切欠き斜視図である。 平常時における本考案による津波緩衝ゲートの平面図である。 図２の津波緩衝ゲートを裏側から見た場合の平面図である。 津波到来時における本考案による津波緩衝ゲートの概略側面図である。 本考案による津波抑止モジュールに巨大バルーンが格納されている状態を示す説明図である。 本考案による津波緩衝ゲートと津波抑止モジュールを含む津波洪水抑止システムの概略側面図である。

Claims (5)

1. 海底に設置された基礎上に固定された略直方体の筐体と、前記筐体内に配置されたバルーンと、前記バルーンを破裂させるための起爆装置と、津波による側方からの圧力を感知する津波センサを備えた津波抑止モジュールと、
   少なくとも一つの柱状部分を有する基礎と、鋼鉄製の浮動板と、前記板の下面に設置された半円柱形の外殻と、両端が前記板の下面と前記基礎の前記柱状部分にそれぞれ接続されたケーブルを備えた津波緩衝ゲート
   を備えており、
   津波到来時には前記津波抑止モジュールの前記センサが反応することにより前記起爆装置が作動して前記バルーンが破裂させられ、これにより津波の水が占有するための空き空間を作り出し、
   津波の水が空き空間より多い場合には、津波の水の浮力に起因して前記浮動板が平常時の海面に対して７０°以上９０°以下の角度をなす位置に立つ前記津波緩衝ゲートにより津波の水が止められる、
   津波洪水抑止システム。
2. 略直方体の筐体と、
   前記筐体内に配置されたバルーンと、
   前記バルーンを破裂させるための起爆装置と、
   津波による側方からの圧力を感知する津波センサ
   を備えた津波抑止モジュール。
3. 台風による上方からの圧力を感知する台風センサをさらに備え、
   前記筐体がファイバーガラスによってコーティングされた波型のアルミニウム合金板を備えており、
   強化セメントコンクリート基礎上に固定された、請求項２に記載の津波抑止モジュール。
4. 少なくとも一つの柱状部分を有する基礎と、
   ファイバーガラスによりコーティングされた鋼鉄製の板と、
   前記板の下面に設置された半円柱形の外殻と、
   両端が前記板の下面と前記基礎の前記柱状部分にそれぞれ接続されたケーブル
   を備えており、
   平常時は前記板の下面と前記基礎の前記柱状部分が接触していて前記板が海面に対して２０°以下の角度をなすように横たわっているが、津波到来時には前記板が津波の水によって平常時の海面に対して７０°以上９０°以下の角度をなす位置に立ち、これにより壁を形成する、津波緩衝ゲート。
5. 前記板に溶融亜鉛メッキがなされており、
   前記ケーブルが鋼鉄製であって、前記基礎の前記柱状部分に設置されて前記ケーブルを巻き取ることが可能なリコイラーフックを介して前記柱状部分に接続されている、請求項４に記載の津波緩衝ゲート。