JP3182700B2 - 平面造波水槽 - Google Patents
平面造波水槽Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、海洋・海岸・土木工学
等において波の状態やその影響などを研究する際に好適
に用いられる実験用の平面造波水槽にかかり、詳しくは
多方向から不規則な波を造波することのできる平面造波
水槽に関する。
等において波の状態やその影響などを研究する際に好適
に用いられる実験用の平面造波水槽にかかり、詳しくは
多方向から不規則な波を造波することのできる平面造波
水槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】海洋・海岸・土木工学等の研究分野にお
いては、波の状態やその影響などを実験的に調べるため
従来図７に示すような平面造波水槽１が用いられてい
る。この平面造波水槽１は、たとえば「平口ほか：多方
向波造波システムの効率化とその造波特性、海岸工学論
文集、第３７巻、ｐｐ.１４０〜１４４、１９９０.」に
示されるように直方体状の箱型のもので、短辺側の一方
に造波部２を、他方に消波部３を配設したものである。
造波部２は複数の造波板からなるもので、個々の造波板
が水平動することなどによって多方向へ不規則な波を発
生するものである。すなわち、個々の造波板の動作をそ
れぞれ独立して制御することにより、複数の方向から所
定の振幅、周期、位相を有する多方向不規則波を発生す
ることができるのである。
いては、波の状態やその影響などを実験的に調べるため
従来図７に示すような平面造波水槽１が用いられてい
る。この平面造波水槽１は、たとえば「平口ほか：多方
向波造波システムの効率化とその造波特性、海岸工学論
文集、第３７巻、ｐｐ.１４０〜１４４、１９９０.」に
示されるように直方体状の箱型のもので、短辺側の一方
に造波部２を、他方に消波部３を配設したものである。
造波部２は複数の造波板からなるもので、個々の造波板
が水平動することなどによって多方向へ不規則な波を発
生するものである。すなわち、個々の造波板の動作をそ
れぞれ独立して制御することにより、複数の方向から所
定の振幅、周期、位相を有する多方向不規則波を発生す
ることができるのである。
【０００３】消波部３は、水槽１の中央部側から周壁側
にかけて底面より上方に向けて斜めになる面を有したス
ポンジ等の多孔質体、あるいは軟質樹脂などのクッショ
ン材からなるもので、造波部２から発生された波を減衰
させ消失せしめるためのものである。そして、造波部２
から所望する振幅、周期、位相の波を所定の入射角θで
発生させることにより、水槽内の波動場に予め設定した
波を造り、これの動きや状態、影響を調べるのである。
にかけて底面より上方に向けて斜めになる面を有したス
ポンジ等の多孔質体、あるいは軟質樹脂などのクッショ
ン材からなるもので、造波部２から発生された波を減衰
させ消失せしめるためのものである。そして、造波部２
から所望する振幅、周期、位相の波を所定の入射角θで
発生させることにより、水槽内の波動場に予め設定した
波を造り、これの動きや状態、影響を調べるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記平
面造波水槽にあっては以下に述べる不都合がある。造波
部から発生する波の入射角θが大きくなると、図７に示
すように波の観測等に利用できる有効領域Ｓが狭くなっ
てしまい、このため多方向不規則波を発生させての実験
を行うためには、水槽の大きさに対する有効面積（有効
領域Ｓ）が非常に小さくなってしまう。発生させた波の
一部は水槽内の試験体や水槽の側壁などで反射して反射
波となり造波部側に戻ってきてしまう。しかし、造波板
では反射波を減衰・消失する機能がないため再反射を起
こしてしまい、このため水槽内の波動場が乱れて正確な
観測等を行うことが困難になる。
面造波水槽にあっては以下に述べる不都合がある。造波
部から発生する波の入射角θが大きくなると、図７に示
すように波の観測等に利用できる有効領域Ｓが狭くなっ
てしまい、このため多方向不規則波を発生させての実験
を行うためには、水槽の大きさに対する有効面積（有効
領域Ｓ）が非常に小さくなってしまう。発生させた波の
一部は水槽内の試験体や水槽の側壁などで反射して反射
波となり造波部側に戻ってきてしまう。しかし、造波板
では反射波を減衰・消失する機能がないため再反射を起
こしてしまい、このため水槽内の波動場が乱れて正確な
観測等を行うことが困難になる。
【０００５】すなわち、たとえば前記した「多方向波造
波システムの効率化とその造波特性」に記載されている
ように、図８に示す縦４５ｍ、横３５ｍ、深さ１.１ｍ
の水槽で、４８枚の造波板が全長１９.２ｍとなるよう
並べられて構成された造波機（造波部）を有する平面造
波水槽４にあっては、入射角を１２０°および１３５°
で、波周期を１.０秒、水深を０.５ｍとして２４枚（長
さ９.６ｍ）の造波板によりそれぞれ波を発生させた場
合、図９（ａ）、（ｂ）に示す波高分布が得られてい
る。なお、造波板については高さ約１.２ｍ、幅約０.４
ｍのものが用いられている。
波システムの効率化とその造波特性」に記載されている
ように、図８に示す縦４５ｍ、横３５ｍ、深さ１.１ｍ
の水槽で、４８枚の造波板が全長１９.２ｍとなるよう
並べられて構成された造波機（造波部）を有する平面造
波水槽４にあっては、入射角を１２０°および１３５°
で、波周期を１.０秒、水深を０.５ｍとして２４枚（長
さ９.６ｍ）の造波板によりそれぞれ波を発生させた場
合、図９（ａ）、（ｂ）に示す波高分布が得られてい
る。なお、造波板については高さ約１.２ｍ、幅約０.４
ｍのものが用いられている。
【０００６】図９（ａ）、（ｂ）において縦軸は実測さ
れた波高Ｈと設定波高Ｈ0との比であり、●が実験値、
実線と波線が計算値である。また、これらの図において
Ｌは入射波長１.５ｍであり、ｂは造波板の幅０.４ｍで
ある。これらの図から分かるように、設定波高に近い波
高が得られる領域（Ｈ／Ｈ0がほぼ１となる領域）はか
なり狭く、また入射角が大きいほど設定波高と実際の波
高（測定波高）との差が大きくなる。
れた波高Ｈと設定波高Ｈ0との比であり、●が実験値、
実線と波線が計算値である。また、これらの図において
Ｌは入射波長１.５ｍであり、ｂは造波板の幅０.４ｍで
ある。これらの図から分かるように、設定波高に近い波
高が得られる領域（Ｈ／Ｈ0がほぼ１となる領域）はか
なり狭く、また入射角が大きいほど設定波高と実際の波
高（測定波高）との差が大きくなる。
【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、水槽の大きさに対する有
効面積（有効領域）の比率を大きくすることができ、か
つ反射波による波動場の乱れをほとんどなくすことので
きる平面造波水槽を提供することにある。
で、その目的とするところは、水槽の大きさに対する有
効面積（有効領域）の比率を大きくすることができ、か
つ反射波による波動場の乱れをほとんどなくすことので
きる平面造波水槽を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載の平面造内水槽では、造波ソースが、該造波ソース
から発生された有効な波が形成する波動場を取り囲むよ
う該波動場を囲繞して水槽内に配設され、かつ該造波ソ
ースが波を通過させる手段によって構成され、該造波ソ
ースを囲繞して前記造波ソースから発生された波を消失
せしめるための消波部が配設されてなることを前記課題
の解決手段とした。請求項２記載の平面造波水槽では、
前記造波ソースが、水供給源に連結され、かつ水中に開
口部を配する管によって形成されたことを前記課題の解
決手段とした。請求項３記載の平面造波水槽では、前記
造波ソースが、空気圧変動部と、この空気圧変動部に連
結されかつ水中に開口部を配する管によって形成されて
なることを前記課題の解決手段とした。請求項４記載の
平面造波水槽では、前記造波ソースが、水槽底面の一部
を構成しかつ上下動可能に配設された板体によって形成
されたことを前記課題の解決手段とした。
記載の平面造内水槽では、造波ソースが、該造波ソース
から発生された有効な波が形成する波動場を取り囲むよ
う該波動場を囲繞して水槽内に配設され、かつ該造波ソ
ースが波を通過させる手段によって構成され、該造波ソ
ースを囲繞して前記造波ソースから発生された波を消失
せしめるための消波部が配設されてなることを前記課題
の解決手段とした。請求項２記載の平面造波水槽では、
前記造波ソースが、水供給源に連結され、かつ水中に開
口部を配する管によって形成されたことを前記課題の解
決手段とした。請求項３記載の平面造波水槽では、前記
造波ソースが、空気圧変動部と、この空気圧変動部に連
結されかつ水中に開口部を配する管によって形成されて
なることを前記課題の解決手段とした。請求項４記載の
平面造波水槽では、前記造波ソースが、水槽底面の一部
を構成しかつ上下動可能に配設された板体によって形成
されたことを前記課題の解決手段とした。
【０００９】
【作用】本発明における請求項１記載の平面造波水槽に
よれば、造波ソースが、該造波ソースから発生された有
効な波が形成する波動場を取り囲むよう該波動場を囲繞
して水槽内に配設されていることから、任意の方向から
の波がほぼ同じ性能で発生する。また、造波ソースが波
を通過させる手段によって構成されていることから、水
槽内の試験体からの反射波や対向する側の造波ソースに
よって発生した波が伝播して造波ソースに至っても、該
波が造波ソースを通過することにより該造波ソースで反
射することがなく、しかも造波ソースを囲繞して消波部
が配設されていることにより、造波ソースを通過した波
が消波部によって減衰され消失せしめられる。請求項２
記載の平面造波水槽によれば、前記造波ソースが、水供
給源に連結され、かつ水中に開口部を配する管によって
形成されていることにより、例えば水供給源から管に水
を周期的に流すことにより、水槽内に波を発生させるこ
とができる。請求項３記載の平面造波水槽によれば、前
記造波ソースが、空気圧変動部と、この空気圧変動部に
連結されかつ水中に開口部を配する管によって形成され
てなることにより、空気圧変動部で適宜空気圧を変動さ
せることによって水槽内に波を発生させることができ
る。請求項４記載の平面造波水槽によれば、前記造波ソ
ースが、水槽底面の一部を構成しかつ上下動可能に配設
された板体によって形成されていることから、該板体を
上下動させることによって水槽内に波を発生させること
ができる。
よれば、造波ソースが、該造波ソースから発生された有
効な波が形成する波動場を取り囲むよう該波動場を囲繞
して水槽内に配設されていることから、任意の方向から
の波がほぼ同じ性能で発生する。また、造波ソースが波
を通過させる手段によって構成されていることから、水
槽内の試験体からの反射波や対向する側の造波ソースに
よって発生した波が伝播して造波ソースに至っても、該
波が造波ソースを通過することにより該造波ソースで反
射することがなく、しかも造波ソースを囲繞して消波部
が配設されていることにより、造波ソースを通過した波
が消波部によって減衰され消失せしめられる。請求項２
記載の平面造波水槽によれば、前記造波ソースが、水供
給源に連結され、かつ水中に開口部を配する管によって
形成されていることにより、例えば水供給源から管に水
を周期的に流すことにより、水槽内に波を発生させるこ
とができる。請求項３記載の平面造波水槽によれば、前
記造波ソースが、空気圧変動部と、この空気圧変動部に
連結されかつ水中に開口部を配する管によって形成され
てなることにより、空気圧変動部で適宜空気圧を変動さ
せることによって水槽内に波を発生させることができ
る。請求項４記載の平面造波水槽によれば、前記造波ソ
ースが、水槽底面の一部を構成しかつ上下動可能に配設
された板体によって形成されていることから、該板体を
上下動させることによって水槽内に波を発生させること
ができる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の平面造波水槽の概略構成を示
す図であり、この図において符号１０は平面造波水槽
（以下、水槽と略称する）である。この水槽１０は、有
底円筒状のものであって、周壁１１側に複数の造波ソー
ス１２…が周壁１１と同心円状に配設されている。ま
た、造波ソース１２…と周壁１１との間には消波部１３
が配設されている。造波ソース１２…は、それぞれ周壁
１１側に配設されたことによって波を水槽１０の中心方
向に進行させ得るよう構成されたもので、具体的には図
２、３、４に示す構成などからなっている。
す図であり、この図において符号１０は平面造波水槽
（以下、水槽と略称する）である。この水槽１０は、有
底円筒状のものであって、周壁１１側に複数の造波ソー
ス１２…が周壁１１と同心円状に配設されている。ま
た、造波ソース１２…と周壁１１との間には消波部１３
が配設されている。造波ソース１２…は、それぞれ周壁
１１側に配設されたことによって波を水槽１０の中心方
向に進行させ得るよう構成されたもので、具体的には図
２、３、４に示す構成などからなっている。
【００１１】図２は請求項２記載の造波ソースに対応す
る一例を示すもので、この例において造波ソース１２
は、水供給源１４に連結され、かつ水中に開口部１５…
を配する管１６が水深方向に二段配設されることによっ
て形成されたものである。ここで上下の管１６、１６
は、個々の造波ソース１２にそれぞれ対応するべく複数
対が水槽１０内に設けられたもので、これら複数対の管
１６、１６…が周壁１１と同心円状の円周をなすよう配
列せしめられたものである。そして、このような構成に
より造波ソース１２…となる管１６、１６…は、発生し
た有効な波が形成する波動場Ｗを取り囲むよう該波動場
Ｗを囲繞して水槽１０内に配設されたものとなる。ま
た、これら管１６…にはそれぞれその上下左右に開口部
１５…が形成されており、水供給源１４から送られた水
が該開口部１５…から水槽１０内に送出されるようにな
っている。
る一例を示すもので、この例において造波ソース１２
は、水供給源１４に連結され、かつ水中に開口部１５…
を配する管１６が水深方向に二段配設されることによっ
て形成されたものである。ここで上下の管１６、１６
は、個々の造波ソース１２にそれぞれ対応するべく複数
対が水槽１０内に設けられたもので、これら複数対の管
１６、１６…が周壁１１と同心円状の円周をなすよう配
列せしめられたものである。そして、このような構成に
より造波ソース１２…となる管１６、１６…は、発生し
た有効な波が形成する波動場Ｗを取り囲むよう該波動場
Ｗを囲繞して水槽１０内に配設されたものとなる。ま
た、これら管１６…にはそれぞれその上下左右に開口部
１５…が形成されており、水供給源１４から送られた水
が該開口部１５…から水槽１０内に送出されるようにな
っている。
【００１２】そして、この例ではたとえばポンプ等の水
供給源１４から所望する位置の管１６、１６…に水を周
期的に流すことにより、水槽１０内に多方向からの不規
則波を発生させることができる。なおここで、多方向不
規則波を構成する各成分波の振幅、周期、位相について
は、管１６…に供給する水の流量の調節によって行うこ
とができる。また、管１６…からなる造波ソース１２と
周壁１１との間に配設された消波部１３は、図７で示し
た従来の平面造波水槽１における消波部３と同様の構成
からなるもので、管１６の下方から周壁１１にかけて底
面より上方に向けて斜めになる面１３ａを有したスポン
ジ等の多孔質体、あるいは軟質樹脂などのクッション材
からなるものである。
供給源１４から所望する位置の管１６、１６…に水を周
期的に流すことにより、水槽１０内に多方向からの不規
則波を発生させることができる。なおここで、多方向不
規則波を構成する各成分波の振幅、周期、位相について
は、管１６…に供給する水の流量の調節によって行うこ
とができる。また、管１６…からなる造波ソース１２と
周壁１１との間に配設された消波部１３は、図７で示し
た従来の平面造波水槽１における消波部３と同様の構成
からなるもので、管１６の下方から周壁１１にかけて底
面より上方に向けて斜めになる面１３ａを有したスポン
ジ等の多孔質体、あるいは軟質樹脂などのクッション材
からなるものである。
【００１３】そして、このような構成により管１６…か
ら波を発生させると、造波ソース１２…内の波動場Ｗを
進行した波は対向する側の造波ソース１２…に至る。し
かし、造波ソース１２…は水中に配置された管１６、１
６…によって形成されているため、波は管１６、１６…
から反射することがほとんどなくそのまま管１６の上あ
るいは下を通過して消波部１３に至り、ここで減衰し消
失せしめられる。したがって、造波ソース１２によって
発生した波はいずれの方向に進んでも造波ソース１２を
通過して消波部１３に至ることから、反射波が生じて波
動場を乱すといった不都合が極めて少なくなる。また、
造波ソース１２…となる管１６…が、発生する有効な波
が形成する波動場Ｗを取り囲むよう該波動場Ｗを囲繞し
て水槽１０内に配設されていることから、任意の方向か
らの波をほぼ同じ性能で発生することができ、したがっ
て図７に示した従来の水槽１のように一方からのみ波を
発生するものに比べ、水槽の大きさに対する有効面積
（有効領域）の比率を大きくすることができる。
ら波を発生させると、造波ソース１２…内の波動場Ｗを
進行した波は対向する側の造波ソース１２…に至る。し
かし、造波ソース１２…は水中に配置された管１６、１
６…によって形成されているため、波は管１６、１６…
から反射することがほとんどなくそのまま管１６の上あ
るいは下を通過して消波部１３に至り、ここで減衰し消
失せしめられる。したがって、造波ソース１２によって
発生した波はいずれの方向に進んでも造波ソース１２を
通過して消波部１３に至ることから、反射波が生じて波
動場を乱すといった不都合が極めて少なくなる。また、
造波ソース１２…となる管１６…が、発生する有効な波
が形成する波動場Ｗを取り囲むよう該波動場Ｗを囲繞し
て水槽１０内に配設されていることから、任意の方向か
らの波をほぼ同じ性能で発生することができ、したがっ
て図７に示した従来の水槽１のように一方からのみ波を
発生するものに比べ、水槽の大きさに対する有効面積
（有効領域）の比率を大きくすることができる。
【００１４】図３は請求項３記載の造波ソースに対応す
る一例を示すもので、この例において造波ソース１２
は、空気圧変動部１７と、この空気圧変動部１７に連結
されかつ水中に開口部１８を配する管１９によって形成
されている。空気圧変動部１７は、ピストンが進退する
エアシリンダ等の機構からなるもので、これに連結され
た管１９を介して水槽１０中の水面に圧力変化を与え、
これによって水槽内に波を発生させるものである。管１
９は、空気圧変動部１７に連結された小径部１９ａと、
この小径部１９ａの先端側に設けられた大径部１９ｂと
からなるもので、大径部１９ｂ中の水面上に前記空気圧
変動部１７からの圧力変動を伝え、波を発生させるもの
である。ここで、水中に漬かった状態で配置された管１
９は、その水中に漬かっている部分が波の通過を妨げる
ことなく、したがってこれを反射することなく通過させ
るように配設されたものである。すなわち、一般に水中
に漬かっているものは、その深さ（喫水）および幅が波
の波長に比べ例えば数パーセント程度と十分に小さけれ
ば、波を遮断してこれを反射することがほとんどないこ
とが従来の研究によって明らかにされているが、本例に
おいても、このように管１９の水中に漬かっている部分
の深さとその幅とを予め適宜に設定しておくことによ
り、管１９は波の伝播を阻害せずにこれを通過させるも
のとなるのである。
る一例を示すもので、この例において造波ソース１２
は、空気圧変動部１７と、この空気圧変動部１７に連結
されかつ水中に開口部１８を配する管１９によって形成
されている。空気圧変動部１７は、ピストンが進退する
エアシリンダ等の機構からなるもので、これに連結され
た管１９を介して水槽１０中の水面に圧力変化を与え、
これによって水槽内に波を発生させるものである。管１
９は、空気圧変動部１７に連結された小径部１９ａと、
この小径部１９ａの先端側に設けられた大径部１９ｂと
からなるもので、大径部１９ｂ中の水面上に前記空気圧
変動部１７からの圧力変動を伝え、波を発生させるもの
である。ここで、水中に漬かった状態で配置された管１
９は、その水中に漬かっている部分が波の通過を妨げる
ことなく、したがってこれを反射することなく通過させ
るように配設されたものである。すなわち、一般に水中
に漬かっているものは、その深さ（喫水）および幅が波
の波長に比べ例えば数パーセント程度と十分に小さけれ
ば、波を遮断してこれを反射することがほとんどないこ
とが従来の研究によって明らかにされているが、本例に
おいても、このように管１９の水中に漬かっている部分
の深さとその幅とを予め適宜に設定しておくことによ
り、管１９は波の伝播を阻害せずにこれを通過させるも
のとなるのである。
【００１５】図４は請求項４記載の造波ソースに対応す
る一例を示すもので、この例において造波ソース１２
は、水槽１０の底面１０ａの一部を構成しかつ上下動可
能に配設された板体２０によって形成されている。板体
２０は、水槽１０の底面１０ａの一部が切り欠かれてな
る切欠部２１内と、この切欠部２１の下方に該切欠部２
１と同一寸法・形状の開口部を有した筒体からなるガイ
ド２２内とに摺動自在でかつ液密に配設されたもので、
その下面側にエアシリンダのピストンあるいはカム等か
らなる駆動機構２３に連結され、これによって上下動自
在に構成されたものである。
る一例を示すもので、この例において造波ソース１２
は、水槽１０の底面１０ａの一部を構成しかつ上下動可
能に配設された板体２０によって形成されている。板体
２０は、水槽１０の底面１０ａの一部が切り欠かれてな
る切欠部２１内と、この切欠部２１の下方に該切欠部２
１と同一寸法・形状の開口部を有した筒体からなるガイ
ド２２内とに摺動自在でかつ液密に配設されたもので、
その下面側にエアシリンダのピストンあるいはカム等か
らなる駆動機構２３に連結され、これによって上下動自
在に構成されたものである。
【００１６】ここで、図３および図４に示した造波ソー
ス１２を構成する管１９あるいは板体２０は、いずれも
図２に示した管１６と同様に、個々の造波ソース１２に
それぞれ対応するべく水槽１０内に設けられたもので、
これら管１９…あるいは板体２０…が周壁１１と同心円
状の円周をなすよう配列せしめられている。そして、こ
のような構成により管１９…あるいは板体２０…は、発
生した有効な波が形成する波動場Ｗを取り囲むよう該波
動場Ｗを囲繞して水槽内に配設されたものとなる。
ス１２を構成する管１９あるいは板体２０は、いずれも
図２に示した管１６と同様に、個々の造波ソース１２に
それぞれ対応するべく水槽１０内に設けられたもので、
これら管１９…あるいは板体２０…が周壁１１と同心円
状の円周をなすよう配列せしめられている。そして、こ
のような構成により管１９…あるいは板体２０…は、発
生した有効な波が形成する波動場Ｗを取り囲むよう該波
動場Ｗを囲繞して水槽内に配設されたものとなる。
【００１７】このような水槽１０において、設定した造
波ソース１２…となる管１９…の空気圧変動部１７ある
いは板体２０…の駆動機構２３を作動させると、水槽１
０内に多方向からの不規則波を発生させることができ
る。なおここで、多方向不規則波を構成する各成分波の
振幅、周期、位相については、空気圧変動部１７あるい
は駆動機構２３の作動条件を適宜変化させることによっ
て行うことができる。
波ソース１２…となる管１９…の空気圧変動部１７ある
いは板体２０…の駆動機構２３を作動させると、水槽１
０内に多方向からの不規則波を発生させることができ
る。なおここで、多方向不規則波を構成する各成分波の
振幅、周期、位相については、空気圧変動部１７あるい
は駆動機構２３の作動条件を適宜変化させることによっ
て行うことができる。
【００１８】このような管１９…あるいは板体２０…を
造波ソース１２…とする水槽１０にあっても、造波ソー
ス１２…から発生した波が、造波ソース１２…が囲繞す
る波動場Ｗを進行しさらに対向する側の造波ソース１２
…に至った際、管１９…あるいは板体２０…を通過し、
消波部１３に至ってここで減衰し消失せしめられること
から、反射波が生じて波動場Ｗが乱されるといった不都
合が極めて少なくなる。また、図２に示した水槽１０と
同様に、造波ソース１２…となる管１９…あるいは板体
２０…が、発生する有効な波が形成する波動場Ｗを取り
囲むよう該波動場Ｗを囲繞して水槽１０内に配設されて
いることから、任意の方向からの波をほぼ同じ性能で発
生することができ、したがって図７に示した従来の水槽
１に比べ、水槽の大きさに対する有効面積（有効領域）
の比率を大きくすることができる。
造波ソース１２…とする水槽１０にあっても、造波ソー
ス１２…から発生した波が、造波ソース１２…が囲繞す
る波動場Ｗを進行しさらに対向する側の造波ソース１２
…に至った際、管１９…あるいは板体２０…を通過し、
消波部１３に至ってここで減衰し消失せしめられること
から、反射波が生じて波動場Ｗが乱されるといった不都
合が極めて少なくなる。また、図２に示した水槽１０と
同様に、造波ソース１２…となる管１９…あるいは板体
２０…が、発生する有効な波が形成する波動場Ｗを取り
囲むよう該波動場Ｗを囲繞して水槽１０内に配設されて
いることから、任意の方向からの波をほぼ同じ性能で発
生することができ、したがって図７に示した従来の水槽
１に比べ、水槽の大きさに対する有効面積（有効領域）
の比率を大きくすることができる。
【００１９】なお、前記実施例では造波ソース１２…の
具体的構成として、図２、３、４に示した管１６…、管
１９…、板体２０を主とする手段を挙げたが、本発明は
これらに限定されるものではなく、またこれらを組み合
わせて造波ソースを構成してもよいのはもちろんであ
る。
具体的構成として、図２、３、４に示した管１６…、管
１９…、板体２０を主とする手段を挙げたが、本発明は
これらに限定されるものではなく、またこれらを組み合
わせて造波ソースを構成してもよいのはもちろんであ
る。
【００２０】（計算例）図１に示した水槽１０を対象と
して、造波ソース１２…と消波部１３からの反射がない
ものと仮定して水槽１０の有効領域Ｓを計算により求め
た。まず、図１に示すように水槽１０内に半径Ａの円弧
状となるよう造波ソース１２…を配列し、そのときの有
効領域Ｓの半径をａと定義した。ここで、このように有
効領域Ｓを定義したのは、該有効領域Ｓの面積が造波ソ
ース１２…からの波の入射角と無関係になるからであ
る。
して、造波ソース１２…と消波部１３からの反射がない
ものと仮定して水槽１０の有効領域Ｓを計算により求め
た。まず、図１に示すように水槽１０内に半径Ａの円弧
状となるよう造波ソース１２…を配列し、そのときの有
効領域Ｓの半径をａと定義した。ここで、このように有
効領域Ｓを定義したのは、該有効領域Ｓの面積が造波ソ
ース１２…からの波の入射角と無関係になるからであ
る。
【００２１】そして、造波ソース１２…から入射波長Ｌ
の波を発生させ、半径Ａと入射波長Ｌとの比Ａ／Ｌに対
する有効半径比ａ／Ａの特性を求め、その結果を図５に
示した。ここで、εは波高の許容誤差であり、例えば半
径Ａを入射成分波の最大波長の２倍に設定すればＡ／Ｌ
≧２．０であり、ε＝５％（０．９５≦Ｈ／Ｈ0 ≦１．
０５）のときａ＝０．５３Ａ、ε＝１０％（０．９≦Ｈ
／Ｈ0 ≦１．１）のときａ＝０．７５Ａとなる。
の波を発生させ、半径Ａと入射波長Ｌとの比Ａ／Ｌに対
する有効半径比ａ／Ａの特性を求め、その結果を図５に
示した。ここで、εは波高の許容誤差であり、例えば半
径Ａを入射成分波の最大波長の２倍に設定すればＡ／Ｌ
≧２．０であり、ε＝５％（０．９５≦Ｈ／Ｈ0 ≦１．
０５）のときａ＝０．５３Ａ、ε＝１０％（０．９≦Ｈ
／Ｈ0 ≦１．１）のときａ＝０．７５Ａとなる。
【００２２】この結果から、図１に示した水槽１０は、
造波ソース１２…から発生する波の入射角にかかわらず
有効面積を非常に大きくとることができることが分か
る。また、図６は図８および図９に示した従来の水槽の
場合の条件と同様の条件のもとで、図１に示した水槽１
０を対象に計算した結果を示すもので、水槽１０内の波
高比分布Ｈ／Ｈ0を示したものである。なお、造波ソー
ス１２…が形成する円周の直径２Ａは、図８の場合に合
わせて９.６ｍとしており（Ａ／Ｌ＝３.２）、また波周
期は１.０秒、水深は０.５ｍとしている。図６に示すよ
うに、本発明の水槽ではε＝４％（０.９６≦Ｈ／Ｈ0≦
１.０４）を満たす領域が造波ソース１２…内のほぼ全
域を占めており、図９（ａ）、（ｂ）に示す従来の方法
による結果と比較してみると、本発明の水槽の性能が非
常に高いことが分かる。
造波ソース１２…から発生する波の入射角にかかわらず
有効面積を非常に大きくとることができることが分か
る。また、図６は図８および図９に示した従来の水槽の
場合の条件と同様の条件のもとで、図１に示した水槽１
０を対象に計算した結果を示すもので、水槽１０内の波
高比分布Ｈ／Ｈ0を示したものである。なお、造波ソー
ス１２…が形成する円周の直径２Ａは、図８の場合に合
わせて９.６ｍとしており（Ａ／Ｌ＝３.２）、また波周
期は１.０秒、水深は０.５ｍとしている。図６に示すよ
うに、本発明の水槽ではε＝４％（０.９６≦Ｈ／Ｈ0≦
１.０４）を満たす領域が造波ソース１２…内のほぼ全
域を占めており、図９（ａ）、（ｂ）に示す従来の方法
による結果と比較してみると、本発明の水槽の性能が非
常に高いことが分かる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明における請求
項１記載の平面造波水槽は、造波ソースが、該造波ソー
スから発生された有効な波が形成する波動場を取り囲む
よう該波動場を囲繞して水槽内に配設されていることか
ら、任意の方向からの波がほぼ同じ性能で発生し、この
ため従来の一方のみに造波部を配置した水槽に比べ、波
の入射角による有効領域の狭小化がなく、したがって水
槽の面積に対する有効領域の比率を高めることができ
る。また、造波ソースが波を通過させる手段によって構
成されていることから、水槽内の試験体からの反射波や
対向する側の造波ソースによって発生した波が伝播して
造波ソースに至っても、該波が造波ソースを通過するこ
とにより該造波ソースで反射することがなく、しかも造
波ソースを囲繞して消波部が配設されていることによ
り、造波ソースを通過した波が消波部によって減衰され
消失せしめられるため、従来の水槽のごとく造波板から
の再反射波によって波動場が乱されるといった不都合を
軽減することができる。請求項２、３、４記載の平面造
波水槽は、いずれも水槽内に所望する振幅、周期、方
向、位相の波を水槽内に発生することができるものであ
るから、前記請求項１記載の平面造波水槽の効果を確実
に奏し得るものとなる。
項１記載の平面造波水槽は、造波ソースが、該造波ソー
スから発生された有効な波が形成する波動場を取り囲む
よう該波動場を囲繞して水槽内に配設されていることか
ら、任意の方向からの波がほぼ同じ性能で発生し、この
ため従来の一方のみに造波部を配置した水槽に比べ、波
の入射角による有効領域の狭小化がなく、したがって水
槽の面積に対する有効領域の比率を高めることができ
る。また、造波ソースが波を通過させる手段によって構
成されていることから、水槽内の試験体からの反射波や
対向する側の造波ソースによって発生した波が伝播して
造波ソースに至っても、該波が造波ソースを通過するこ
とにより該造波ソースで反射することがなく、しかも造
波ソースを囲繞して消波部が配設されていることによ
り、造波ソースを通過した波が消波部によって減衰され
消失せしめられるため、従来の水槽のごとく造波板から
の再反射波によって波動場が乱されるといった不都合を
軽減することができる。請求項２、３、４記載の平面造
波水槽は、いずれも水槽内に所望する振幅、周期、方
向、位相の波を水槽内に発生することができるものであ
るから、前記請求項１記載の平面造波水槽の効果を確実
に奏し得るものとなる。
【図１】本発明の一実施例を示す平面図。
【図２】請求項２記載の造波ソースの一例の概略構成を
示す側断面図。
示す側断面図。
【図３】請求項３記載の造波ソースの一例の概略構成を
示す側断面図。
示す側断面図。
【図４】請求項４記載の造波ソースの一例の概略構成を
示す側断面図。
示す側断面図。
【図５】半径Ａと入射波長Ｌとの比Ａ／Ｌに対する有効
半径比ａ／Ｌの特性を示すグラフ。
半径比ａ／Ｌの特性を示すグラフ。
【図６】波高比分布の計算例の結果を平面的に示した分
布図。
布図。
【図７】従来の平面造波水槽の一例を示す平面図。
【図８】従来の平面造波水槽の他の例を示すもので、実
験条件を加えた平面図。
験条件を加えた平面図。
【図９】（ａ）は入射角が１２０°のときの波高比の分
布を示すグラフ、（ｂ）は入射角が１３５°のときの波
高比の分布を示すグラフ。
布を示すグラフ、（ｂ）は入射角が１３５°のときの波
高比の分布を示すグラフ。
１０ 平面造波水槽 １２ 造波ソース １３ 消波部 １４ 水供給源 １５ 開口部 １６ 管 １７ 空気圧変動部 １８ 開口部 １９ 管 ２０ 板体 ２３ 駆動機構 Ｗ 波動場
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 10/00
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の方向から任意の波を発生する造波
ソースを有した実験用の平面造波水槽であって、前記造
波ソースが、該造波ソースから発生された有効な波が形
成する波動場を取り囲むよう該波動場を囲繞して水槽内
に配設され、かつ該造波ソースが波を通過させる手段に
よって構成され、該造波ソースを囲繞して前記造波ソー
スから発生された波を消失せしめるための消波部が配設
されてなることを特徴とする平面造波水槽。 - 【請求項２】 請求項１記載の平面造波水槽において、
前記造波ソースが、水供給源に連結され、かつ水中に開
口部を配する管によって形成されたことを特徴とする平
面造波水槽。 - 【請求項３】 請求項１記載の平面造波水槽において、
前記造波ソースが、空気圧変動部と、この空気圧変動部
に連結されかつ水中に開口部を配する管によって形成さ
れたことを特徴とする平面造波水槽。 - 【請求項４】 請求項１記載の平面造波水槽において、
前記造波ソースが、水槽底面の一部を構成しかつ上下動
可能に配設された板体によって形成されたことを特徴と
する平面造波水槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10146092A JP3182700B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 平面造波水槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10146092A JP3182700B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 平面造波水槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296877A JPH05296877A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3182700B2 true JP3182700B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=14301319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10146092A Expired - Fee Related JP3182700B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 平面造波水槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182700B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109243271B (zh) * | 2018-11-12 | 2024-03-08 | 湖州师范学院 | 波的干涉演示装置 |
| CN113984330B (zh) * | 2021-10-09 | 2023-07-18 | 济南大学 | 一种推摇板式造波及波浪表征实验台及方法 |
-
1992
- 1992-04-21 JP JP10146092A patent/JP3182700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05296877A (ja) | 1993-11-12 |
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Legal Events
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