JP3721635B2 - 造波装置 - Google Patents
造波装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3721635B2 JP3721635B2 JP11205196A JP11205196A JP3721635B2 JP 3721635 B2 JP3721635 B2 JP 3721635B2 JP 11205196 A JP11205196 A JP 11205196A JP 11205196 A JP11205196 A JP 11205196A JP 3721635 B2 JP3721635 B2 JP 3721635B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- plate
- making
- water tank
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は船舶や海洋構造物に及ぼす波の影響等を調べる実験に用いる水槽内に波を発生させる造波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船舶や海洋構造物を対象として波浪の影響などを調べようとする場合に、水槽内に波を発生させて模型などを用いて実験を行うことが行われており、波を発生させる装置として造波装置が用いられている。
【０００３】
この造波装置を用いて水槽内に波を発生する場合には、水槽の一端部に造波装置を設置し、造波板を前後方向に往復駆動することで波を発生させるようにし、造波装置の前方に置いた船舶や海洋構造物などの模型で波の影響を調べるようにしている。
【０００４】
このような造波装置で波を造ろうとすると、造波板の前面だけでなく背面にも波が発生することになる。
【０００５】
ところが、造波板の背面に発生する波は実験に不必要なだけでなく、反射波等が実験に悪影響を及ぼすこともあり、造波板の背面側の水槽の端部に消波装置を設けて波を消すようにしたり、造波板の背面側の水槽内の水を完全に抜いたドライ状態にするようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような造波板の背面にも波を発生させ、消波装置で不要な波を消す造波装置では、造波に要する駆動力は本来必要な造波駆動力の２倍となり、特に大波高の波を発生しようとする場合には、造波力が波高の２乗に比例することから一層大きな駆動力が必要になるという問題がある。
【０００７】
また、造波板の背面をドライ状態にする造波装置では、造波板の前面に加わる水圧をバランスさせるための複雑な機構が必要となるとともに、造波板部分のシールが大変になるという問題がある。
【０００８】
この発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたもので、造波板の背面に水を入れた状態でも造波力を小さくして造波することができる造波装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
造波装置の造波板背面側の波の発生状態や水の動揺状態について実験的に解析したところ、水面の上下動のみで波が発生しない条件があり、この場合の造波に必要なトルクが低減できることが分かった。
【００１０】
すなわち、まず、実験用水槽で、既設の電動ボールねじ式の造波装置を用い、電動機への供給電圧を一定にした状態で、周波数を変化させて動作させ、造り出される波が定常状態になった時点のデータを採取・解析したところ、造波板の背面波の影響で電動機のトルクが変動することが分かった。
【００１１】
さらに、造波板から水槽背面壁までの距離を変化させてデータを採取・解析したところ、水槽背面壁までの距離を造波させる波の長さの約１／３以下にすることで、背面波が発生せず水面が上下するだけで、造波に必要なトルクが従来の約１／２（片側造波分のみ）にまで低減することが分かった。
【００１２】
また、水槽背面壁までの距離が造波させる波の長さの１／３以上では、背面波の波の長さによりスロッシングを起す領域があるが、これは消波スリットなどを使用して波を消すことで避けることができる。なお、このとき、造波に必要なトルクは両面に造波するのとほぼ同一であるが、周波数が低い比較的波力が大きい部分の造波に必要なトルクを低減できるところにこの発明の特徴がある。
【００１３】
また、水波は、周波数が高くなるにしたがい波の長さが短くなり、波の高さも砕波により高くならないことが知られており、これにより波力は、周波数が高くなるにしたがい小さくなって行くのである。
【００１４】
したがって、この発明では、造波板の背面の水槽部分の距離を調整できるようにし、造波力の低減を図るようにしている。
【００１５】
このため、この発明の請求項１記載の造波装置は、水槽内で造波板を往復駆動させる造波装置において、前記造波板の背面と水槽端壁までの距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、水槽内で造波板を往復駆動させる造波装置において、前記造波板の背面と水槽端壁までの距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としており , 造波板の位置を変えることで背面波が発生せず、水面の上下動のみが起こる状態にでき、これにより、水面の上下による位置エネルギを回収しながら造波力の低減を図るようにしている。
【００１７】
また、この発明の請求項２記載の造波装置は、請求項１記載の構成に替え、前記造波板の背面と水槽端壁との間に可動背面板を設けて前記距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたことを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、前記造波板の背面と水槽端壁との間に可動背面板を設けて前記距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としており ,造波板の位置を変えることなく、可動背面板を移動することで造波力の低減を図るようにしている。
【００２１】
また、この発明の請求項３記載の造波装置は、請求項２記載の構成に加え、前記可動背面板に開閉式の消波スリットを設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、造波板の背面の距離が波長の１／３以上の場合に可動背面板に開閉式の消波スリットを設けるようにしており、背面の距離によるスロッシングが生じる場合でも、これにより消すことができるようになり、必要トルクが大きくならないようにしている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の造波装置の実施の態様について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２４】
この発明の造波装置は、造波板背面から水槽端壁までの距離または造波板背面から可動背面板までの距離を調整することで造波に必要な駆動力（トルク）を低減しようとするものである。
【００２５】
このため、次のような実験を行い、造波板を設置すべき距離または可動背面板を設置すべき距離を得るようにした。
【００２６】
まず、実験用水槽で、既設の電動ボールねじ式の造波装置を用い、電動機への供給電圧を一定にした状態で、周波数を変化させて動作させ、造り出される波が定常状態になった時点のデータを採取・解析したところ、造波板の背面波の影響で造波に必要な電動機のトルクが変動することが分かった。
【００２７】
さらに、必要な造波範囲に対応した供給電圧及び周波数を与え、造波板から水槽背面壁までの距離を小（片面造波），中（片面造波）と中央（両面造波）３つに設定し、造り出される波が定常状態になった時点のデータを採取・解析した。
【００２８】
その結果、必要な造波範囲で造波に必要なトルクを調べると、図１に示すように、両面造波の場合が１点鎖線で示すように、背面距離が中程度の片面造波の場合が実線で示すように、背面距離が小さい片面造波の場合が破線で示すように、それぞれ変化し、実線の最大トルクピーク部分および破線の最大から２つ目のトルクピーク部分ではそれぞれスロッシングが生じたことを示している。
【００２９】
なお、これらの造波範囲中に、スロッシング生じる場合があるが、これは消波スリットなどを使用することで簡単に対処できるものであり、背面距離が小さい片面造波の場合を示す破線の状態を２重線のように変化させることができる。
【００３０】
このような模型実験により、１点鎖線で示す両面造波の場合に比べて、スロッシングが生じる場合を除くと、いずれの片面造波の場合にも造波のための電動機の必要トルクを少なくすることができることが分かる。
【００３１】
さらに、水槽端壁までの背面距離が中・小いずれの場合も造波される波の波長に対してある範囲では造波のための電動機の必要トルクの低減が著しく、特に水槽背面壁までの距離が造波される波の波長の約１／３以下の範囲では、背面波が発生せず水面が上下するだけであることが観察され、この範囲では、必要トルクを両面造波の場合の約１／２の片側造波のみの場合に必要なトルクにまで低減すること（実際の実験では、駆動力を伝達するカップリングや減速機など伝達機構で消費されるトルクもあることから必ずしも約１／２にはなっていない。）ができることが分かる。
【００３２】
したがって、この発明では、造波装置の造波板の背面の水槽背面壁までの距離を調整できるようにし、背面側で波が発生せずに水面の上下動作のみが起こるような状態に保持することで、造波に必要なトルクの低減を図るようにする。
【００３３】
このための造波装置としては、造波装置の造波板を移動できるようにして水槽背面壁までの距離を調整するものと、造波装置の造波板の位置は変えずに、可動背面板を間に入れ、これを移動することで造波板背面の造波の影響を受ける水槽背面壁に相当する距離を調整するものがある。
【００３４】
そこで、まず、造波板を移動できるようにして水槽背面壁までの距離を調整する造波装置について図２〜４により説明する。
【００３５】
この造波装置１０は、直方体状の水槽１の一端側の背面壁２の前方部分に設置されており、この部分の水槽１の両側縁の上面に２本１組のレールが２組敷設され、外側の１組が造波板用レール１１とされるとともに、内側の１組が造波駆動用レール１２としてある。
【００３６】
造波板用レール１１には、平面形状がＨ字状に枠組みされた造波板支持台車１３の４か所の車輪が載置されて水槽１の長手方向に往復移動可能とされ、この造波板支持台車１３の中央部に水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される造波板１４が下方に突き出して取付けられている。この造波板１４は耐水性のステンレス鋼などを用いた枠構造とされ、前面の造波面及び背面が平坦になっている。そして、このような造波板１４の往復距離は、例えば前後にそれぞれ３ｍ程度とされる。
【００３７】
このような造波板１４を造波板支持台車１３ごと往復駆動するため、造波板用レール１１の内側の造波駆動用レール１２の造波支持台車１３の前後に、水槽１を横断して配置される前後２台の駆動用台車１５のそれぞれ４か所の車輪が載置されて水槽１の長手方向に移動できるようになっており、これら駆動用台車１５を移動することで造波板１４の水槽１に対する造波時の中立位置を変え、水槽１の背面壁２から造波板１４の背面までの距離Ｌを変えることができるようにしてある。そして、前後２台の駆動用台車１５の間隔が、造波板１４を往復駆動する往復距離に対して余裕をもった間隔とされるとともに、造波板１４を往復駆動した場合に、造波板１４の前後に突き出して配置される造波板支持台車１３が駆動用台車１５の外側と干渉しないで移動できるようにしてある。
【００３８】
これら前後２台の駆動用台車１５には、水槽１の幅方向（前後に対する左右方向）にそれぞれ４台の減速機付き電動機１６が相対向して搭載され、相対向する減速機付き電動機１６間にカップリング１７を介してボールネジ１８が連結されて駆動するようになっており、各ボールネジ１８にねじ結合されたボールナット１９が造波板１４の頂部に固定してある。
【００３９】
さらに、これら前後２台の駆動用台車１５には、図示しない固定装置が設けられ、水槽１に対して固定状態にできるようにしてある。また、それぞれの駆動用台車１５には、必要に応じて造波駆動用レール１２に沿って自走させるための走行駆動機構が設けられ、造波板１４の水槽１に対する設置位置の変更が容易にできるようにする。
【００４０】
このように構成された造波装置１０では、前後２台の駆動用台車１５を水槽１の背面壁２から所定の距離Ｌのところに固定した後、８台の減速機付き電動機１６を反転しながら４本のボールネジ１８を反転駆動することで、ボールナット１９が固定された造波板１４を造波板支持台車１３ごと水槽１の前後に往復駆動することができ、これによって造波板１４の前面に所定の波を作り出す。
【００４１】
そして、この造波板１４による造波にともなって造波板１４の背面の水にも造波力が加わるが、造波板１４の背面から水槽１の背面壁２までの距離Ｌを造波すべき波長の１／３以下にするようにすることで、造波板１４の背面側の水槽１内の水は上下するだけで波が起こらない状態にもなり、水面の上下によって位置エネルギを回収しながら造波でき、既に説明したように、電動機１６の駆動力を造波板１４の背面で造波させる場合の約半分にすることができる。
【００４２】
このようにして造波板１４の背面の造波を防止するため造波位置を水槽１の背面壁２から波長の１／３以下の距離Ｌにするが、造波すべき波長が短くなると、造波板１４の水槽１の背面壁２までの距離Ｌをそれに応じて小さくしなければならない。
【００４３】
ところが、造波板１４が背面壁２に接近すると、造波に伴う水面の上下が大きくなり、水が水槽１からあふれ出てしまうことから、実際の造波装置１０では、物理的な限界が生じ、造波に伴って造波板１４の背面側の水が水槽１からあふれ出ない距離を最少距離に設定する必要がある。なお、水槽の形状や水位などによって水があふれでない場合もあり、この場合には、造波すべき波長の１／３以下の距離Ｌとなるように造波板１４を移動して造波すれば良い。
【００４４】
このような造波すべき波長が短くなって造波板１４の位置が波長の１／３よりも背面壁２から離れた位置になる場合には、造波板１４の背面でも造波されることになるが、波長が短い波の場合には、波高も低く造波に要するエネルギ自体も小さいことから、背面造波による造波力は大きな問題とならない。
【００４５】
なお、この背面で造られる波は、消波スリット等で簡単に消すことができ、スロッシングの発生も防止することができる（図１の破線と二重線参照）。
【００４６】
次に、この発明の造波装置の他の一実施の形態について図５〜７により説明する。
【００４７】
この造波装置２０は、既に説明した造波装置と主として造波板の駆動機構が異なり、ラック＆ピニオンで構成したものである。
【００４８】
この造波装置２０では、水槽１の両側縁上面に１組のレール２１が敷設してあり、このレール２１上に平面形状が略Ｈ字状に枠組みされた移動枠２２の４か所の車輪が載置されて水槽１の長手方向に移動できるとともに、所定位置で水槽１に対して移動枠２２を固定状態にする図示しない固定装置が設けてある。
【００４９】
この平面形状が略Ｈ字状に枠組みされた移動枠２２のレール２１と平行に位置する部分の相対向する内側に造波に必要な往復長さに対応した長さの造波板ガイドレール２３が取付けてあり、この造波板ガイドレール２３に沿って造波板２４の両側の支持部２５が車輪やリニアガイドなどで走行可能に装着してあり、両側の支持部２５を連結するように水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される造波板２４がＨ字状に配置されて下方に突き出している。
【００５０】
このような造波板２４を移動枠２２の造波板ガイドレール２３に沿って往復駆動するため、造波板２４の両側の支持部２５の上面にそれぞれ造波に必要な往復長さに対応した長さのラック２６が取付けてある。一方、移動枠２２の水槽１を横断する中央連結部２７にぞれぞれのラック２６に噛み合うピニオン２８を備えた減速機付き電動機２９が搭載され、例えばそれぞれのラック２６に４台ずつの減速機付き電動機２９で駆動されるピニオン２８が噛み合うようにしてある。
【００５１】
このように構成した造波装置２０では、水槽１の両側のレール２１に沿って図示しない走行駆動機構等によって移動枠２２を移動し、中立位置の造波板２４の水槽１の背面壁２からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるようにして図示しない固定装置で移動枠２２を水槽１に対して固定状態にする。
【００５２】
こののち、移動枠２２の中央連結部２７に搭載してある減速機付き電動機２９を反転しながらそれぞれのピニオン２８が噛み合うラック２６を介して造波板２４を移動枠２２の造波板ガイドレール２３に沿って往復駆動する。
【００５３】
すると、造波板２４によって水槽１内の水に造波力が加わり、造波板２４の前方に所定の波長の波が作られる一方、造波板２４の背面にも造波力が加わるが、造波板２４の背面から水槽１の背面壁２までの距離Ｌを造波すべき波長の１／３以下にしてあるので、造波板２４の背面側の水槽１内の水は水面が上下するだけで波が起こらない状態になり、水面の上下によって位置エネルギを回収しながら造波でき、既に説明したように、減速機付き電動機２９の駆動力を造波板２４の背面で波が起こる状態にしておく場合の約半分にすることができる。
【００５４】
こうして造波すべき波長を変える場合には、移動枠２２の固定状態を開放し、造波板２４の中立位置が水槽１の背面壁２から造波すべき波長の１／３以下の位置となるように移動枠２２をレール２１に沿って移動したのち固定状態とする。
【００５５】
この後、同様にして造波板２４を往復駆動して造波すれば良く、造波板２４の前方に所定の波長の波が形成されると同時に、背面には波が発生せず水面のみが上下するようにすることができる。
【００５６】
なお、以上２つの実施の形態について説明したが、いずれの場合も駆動機構となる減速機つき電動機を造波位置の変更に伴って造波板の中立位置となるように移動できるようにしたが、減速機つき電動機を水槽に対して固定状態で設置し、例えばラックを長くしておき、ピニオンの噛み合い位置を変えることで造波板の造波位置を変えるようにすることも可能であり、ボールネジの場合には、ボールナットとのねじ結合される位置を変えることで同様にすることができ、往復駆動に必要な制御装置や電力ケーブルなどを固定状態にできる。
【００５７】
次に、造波板の設置位置を水槽に対して一定とし、造波板の背面と水槽の背面壁との間に可動背面板を設けた造波装置について図８〜９により説明する。
【００５８】
この造波装置３０では、可動背面板３１以外の部分は既に説明した造波装置２０のレール２１及び移動枠２２の車輪を取り除き、移動枠２２に相当するものを固定枠３２として水槽１の造波側の端部に固定して設置するようにしたものであり、固定枠３２の造波板ガイドレール２３に沿って造波板２４を駆動するなど他の造波装置２０と同一構成部分は同一番号を記し説明は省略する。
【００５９】
このように水槽１に対して造波板２４を固定設置する場合の往復駆動の中立位置は、造波すべき最大波長のときに造波板２４の背面から水槽１の背面壁２に接するように移動した可動背面板３１の前面までの距離が最大波長の１／３以下の距離Ｌとなるようにするが、例えば造波すべき最大波長を１００ｍとした場合には、約３３ｍ以下であれば良いが、この部分の水槽の大きさなどを考慮すれば１５ｍ程度とするのが適当である。
【００６０】
こうして造波板２４の中立位置を固定状態とすると、造波すべき波長が短くなると、造波板２４の水槽１の背面壁２までの距離Ｌが波長の１／３以下にできなくなることから、造波板２４の背面と水槽１の背面壁２との間に可動背面板３１を設け、これを移動することで造波板２４の背面の距離Ｌを調整する。
【００６１】
この可動背面板３１は、平面形状が略Ｈ字状に枠組みされた固定枠３２の水槽１の両側と平行する部分の内側に相対向して取付けられた可動背面板ガイドレール３３に沿って両側の支持部３４が車輪やリニアガイドなどで走行可能に装着してあり、両側の支持部２５を連結するように水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される可動背面板３１が配置されて下方に突き出している。
【００６２】
そして、この可動背面板３１を造波板２４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるように移動した後、固定するため固定機構３５が設けられる。
【００６３】
この可動背面板３１の固定機構３５としては、図１０に示すように、可動背面板３１の上下２か所にガイド３６に沿って挿脱される固定ピン３７を水槽１の側壁と対向するように配置し、両側の固定ピン３７をリンク機構３８で連結するとともに、上下のリンク機構３８を送りねじ機構３９を介して駆動するようにし、水槽１の側壁に形成した固定穴４０に固定ピン３７を挿脱することで固定できるようにしてある。
【００６４】
したがって、造波すべき波長によって予め可動背面板３１を固定する位置に固定穴４０を形成しておくことで、可動背面板３１の移動後の固定ができる。
【００６５】
このように構成された造波装置３０では、造波すべき波長に応じて可動背面板３１を可動背面板ガイドレール３３に沿って移動し、造波板２４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるようにした後、固定機構３５の送りねじ機構３９を操作して固定ピン３７を水槽１の側壁に形成した固定穴４０に挿入する。
【００６６】
こうして準備が完了した後、減速機付き電動機２９を反転しながら固定枠３２の造波板ガイドレール２３に沿って造波板２４を往復駆動する。
【００６７】
すると、造波板２４の前面に所定の波長の波が作られる一方、造波板２４の背面では、波が発生せずに水面が上下する状態となる。
【００６８】
これによって、造波力を造波板２４の両面で造波する場合に比べてほぼ半分にすることができるとともに、造波板の背面側の水槽をドライ状態にする場合などに比べ構造の単純化を図ることもできる。
【００６９】
なお、このような可動背面板３１を用いる場合にも造波板２４との距離Ｌが小さくなると、水槽１内の水があふれるため、この場合にも可動背面板３１との距離Ｌに物理的な限界が生じることは、他の造波装置１０，２０の場合と同様である。
【００７０】
一方、このような造波すべき波長が短くなって可動背面板３１のまでの距離Ｌが波長の１／３よりも大きくなる場合には、造波板２４の背面でも造波されることになる。
【００７１】
そこで、造波の影響を極力小さくするとともに、スロッシングの発生を防止するため、可動背面板３１に消波スリット４１を設け、消波するようにする。
【００７２】
この消波スリット４１としては、例えば図１０に示すように、可動背面板３１の水面を挾む上下に円形の貫通孔が所定の配列で形成した固定スリット板４２を設ける一方、この固定スリット板４２に接するように同一の配列の円形の貫通孔が形成された移動スリット板４３を両側の昇降ガイド４４に沿って上下動可能に装着し、可動背面板３１の頂部から送りねじで構成された昇降機構４５で上下に動かすことができるようにしてある。
【００７３】
したがって、固定スリット板４２の貫通孔に対して移動スリット板４３の貫通孔が一致するように送りねじを備えた昇降機構４５で移動スリット板４３を動かすことで、可動背面板３１に消波スリット４１を形成でき、造波板２４の背面で作られる波を通過させることで、消波することができ、背面造波の影響を極力除くことができるとともに、スロッシング発生を防止することができる（図１のスロッシングが発生した破線と消波スリットを用いた二重線とを参照）。
【００７４】
一方、固定スリット板４２の貫通孔に対して移動スリット板４３の貫通孔が一致しないように送りねじで構成された昇降機構４５で移動スリット板４３を動かすことで、可動背面板３１の消波スリット４１を閉じた状態にでき、既に説明した造波装置１０，２０の背面壁２と同様に可動背面板３１を機能させることができる。
【００７５】
また、このような固定スリット板４２と移動スリット板４３とで消波スリット４１を構成することで、貫通孔の上下１ピッチ分のわずかな昇降量で消波スリット４１の開閉ができる。
【００７６】
次に、可動背面板を用いる造波装置の他の一実施の形態について、図１１〜図１３により説明する。
【００７７】
この造波装置５０では、可動背面板５１以外の部分は既に説明した造波装置１０の２組のレールのうち内側の造波駆動用レール１２及び駆動用台車１５の車輪を取り除き、駆動用台車１５に相当するものを固定台５２として水槽１の造波側の端部に固定して設置するようにしたものであり、水槽１の両側の造波板用レール１１に沿って造波板支持台車１３ごと造波板１４を駆動するなど他の造波装置１０と同一構成部分は同一番号を記し説明は省略する。
【００７８】
このように水槽１に対して造波板１４を固定設置する場合の往復駆動の中立位置は、造波すべき最大波長のときに造波板１４の背面から水槽１の背面壁２に接するように移動した可動背面板５１の前面までの距離が最大波長の１／３以下の距離Ｌとなるようにするが、例えば造波すべき最大波長を１００ｍとした場合には、約３３ｍ以下であれば良いが、この部分の水槽の大きさなどを考慮すれば１５ｍ程度とするのが適当である。
【００７９】
こうして造波板１４の中立位置を固定状態とすると、造波すべき波長が短くなると、造波板１４の水槽１の背面壁２までの距離Ｌが波長の１／３以下にできなくなることから、造波板１４の背面と水槽１の背面壁２との間に可動背面板５１を設け、これを移動することで造波板１４の背面の距離Ｌを調整する。
【００８０】
この可動背面板５１は、水槽１の背面壁２の前方両側に可動背面板用レール５３が敷設され、この可動背面板用レール５３に沿って可動背面板５１の両側の支持部５４が車輪やリニアガイドなどで走行可能に装着してあり、両側の支持部５４を連結するように水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される可動背面板５１が配置されて下方に突き出している。
【００８１】
そして、この可動背面板５１を造波板２４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるように移動した後、固定するため図示しない固定機構が設けられ、水槽１に対して固定できるようにしてある。
【００８２】
このように構成された造波装置５０では、造波すべき波長に応じて可動背面板５１を可動背面板用レール５３に沿って移動し、造波板１４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるようにした後、図示しない固定機構で水槽１に対して可動背面板４１を固定状態にする。
【００８３】
こうして準備が完了した後、減速機付き電動機１６を反転しながら造波板支持台車１３を造波板用レール１１に沿って往復することで、造波板１４を往復駆動する。
【００８４】
すると、造波板１４の前面に所定の波長の波が作られる一方、造波板１４の背面では、波が発生せずに水面が上下する状態となる。
【００８５】
これによって、造波力を造波板１４の両面で造波する場合に比べてほぼ半分にすることができるとともに、造波板の背面側の水槽をドライ状態にする場合などに比べ構造の単純化を図ることもできる。
【００８６】
なお、このような可動背面板５１を用いる場合にも造波板１４との距離Ｌが小さくなると、水槽１内の水があふれるため、この場合にも可動背面板４１との距離Ｌに物理的な限界が生じることは、他の造波装置１０，２０，３０の場合と同様である。
【００８７】
一方、このような造波すべき波長が短くなって可動背面板５１のまでの距離Ｌが波長の１／３よりも大きくなる場合には、造波板１４の背面でも造波されることになる。
【００８８】
そこで、造波の影響を極力小さくするため、可動背面板５１に造波装置３０の場合と同様に、図示省略したが消波スリットを設け、消波するようにすれば、背面造波の影響を極力除くことができるとともに、スロッシングの発生も防止できる。
【００８９】
なお、可動背面板の移動を容易にするため、車輪などの駆動機構を設けて自走できるようにしても良い。
【００９０】
また、造波板の往復駆動機構としては、電動機とボールネジ機構やラック＆ピニオン機構を組み合わせる場合のほか、油圧シリンダなどの流体圧シリンダを造波板に連結して往復駆動するようにしたり、電動機などで反転駆動されるベルトやチェーンなどの巻掛け伝動機構に造波板を連結して往復駆動するようにしても良い。
【００９１】
【実施例】
模型実験により、造波すべき範囲を▲１▼波長１０２．３ｍで波高２．０ｍから▲２▼波長６４．９ｍで波高３．５ｍ、▲３▼波長４５．２ｍで波高３．５ｍ、▲４▼波長１４．０ｍで波高１．０ｍまでとした場合に、▲１▼から▲２▼の範囲では、背面距離Ｌを１５ｍとし、▲３▼から▲４▼の範囲では背面距離Ｌを８ｍとし、▲２▼から▲３▼の範囲では１５ｍと８ｍとの間の任意の背面距離Ｌとして造波を行った。
【００９２】
その結果、造波板の両側に波を起こさせる場合に比べて造波に必要な電動機の駆動力を約半分できることを確認した。
【００９３】
また、背面距離Ｌを８ｍとした場合で、造波すべき波長が２４ｍ以下では、造波板の背面に波が発生し、水位の上昇が大きくなったが、造波すべき波長がこれ以上の範囲では、造波板の背面の波の発生はほとんどなく、水面のみが上下する状態となり、水槽から水があふれることもなかった。
【００９４】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明したように、この発明の請求項１記載の造波装置によれば、水槽内で造波板を往復駆動させる造波装置において、前記造波板の背面と水槽端壁までの距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたので ,造波板の位置を変えることで造波板の背面に波を発生させずに水面だけを上下させる状態を作り出すことができ、従来の造波板の背面にも造波させる場合に比べて造波力の低減を図ることができるとともに、造波板の背面の水を抜いてドライ状態にする場合に比べ、シール機構の必要もなく、機構の簡素化を図ることができる。
【００９５】
また、この発明の請求項２記載の造波装置によれば、請求項１記載の構成に替え、前記造波板の背面と水槽端壁との間に可動背面板を設けて前記距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたので ,造波板の位置を変えることなく、可動背面板を移動するだけで良く、これによっても同様の効果を得ることができる。
【００９７】
また、この発明の請求項３記載の造波装置によれば、請求項２記載の構成に加え、前記可動背面板に開閉式の消波スリットを設けたので、造波する波長と造波装置の機構の大きさ等との問題で波長の１／３以下の距離にして造波できない場合であっても背面波の影響を極力なくすことやスロッシングの発生を防止することができるとともに、上記発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の造波装置における造波力と背面距離の関係の説明図である。
【図２】この発明の造波装置の一実施の形態にかかる正面図である。
【図３】この発明の造波装置の一実施の形態にかかる平面図である。
【図４】この発明の造波装置の一実施の形態にかかるＡ，Ｂ矢視断面図である。
【図５】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる正面図である。
【図６】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる平面図である。
【図７】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる側面図である。
【図８】この発明の造波装置のさらに他の一実施の形態にかかる正面図である。
【図９】この発明の造波装置のさらに他の一実施の形態にかかる側面図である。
【図１０】この発明の造波装置のさらに他の一実施の形態にかかる可動背面板部分の側面図である。
【図１１】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる正面図である。
【図１２】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる平面図である。
【図１３】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかるＡ，Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 水槽
２ 背面壁
１０ 造波装置
１１ 造波板用レール
１２ 造波駆動用レール
１３ 造波板支持台車
１４ 造波板
１５ 駆動用台車
１６ 減速機付き電動機
１７ カップリング
１８ ボールネジ
１９ ボールナット
２０ 造波装置
２１ レール
２２ 移動枠
２３ 造波板ガイドレール
２４ 造波板
２５ 支持部
２６ ラック
２７ 中央支持部
２８ ピニオン
２９ 減速機付き電動機
３０ 造波装置
３１ 可動背面板
３２ 固定枠
３３ 可動背面板ガイドレール
３４ 支持部
３５ 固定機構
３６ ガイド
３７ 固定ピン
３８ リンク機構
３９ 送りねじ機構
４０ 固定穴
４１ 消す波スリット
４２ 固定スリット板
４３ 移動スリット板
４４ 昇降ガイド
４５ 昇降機構
５０ 造波装置
５１ 可動背面板
５２ 固定題
５３ 可動背面板
５４ 支持部
【発明の属する技術分野】
この発明は船舶や海洋構造物に及ぼす波の影響等を調べる実験に用いる水槽内に波を発生させる造波装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
船舶や海洋構造物を対象として波浪の影響などを調べようとする場合に、水槽内に波を発生させて模型などを用いて実験を行うことが行われており、波を発生させる装置として造波装置が用いられている。
【０００３】
この造波装置を用いて水槽内に波を発生する場合には、水槽の一端部に造波装置を設置し、造波板を前後方向に往復駆動することで波を発生させるようにし、造波装置の前方に置いた船舶や海洋構造物などの模型で波の影響を調べるようにしている。
【０００４】
このような造波装置で波を造ろうとすると、造波板の前面だけでなく背面にも波が発生することになる。
【０００５】
ところが、造波板の背面に発生する波は実験に不必要なだけでなく、反射波等が実験に悪影響を及ぼすこともあり、造波板の背面側の水槽の端部に消波装置を設けて波を消すようにしたり、造波板の背面側の水槽内の水を完全に抜いたドライ状態にするようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような造波板の背面にも波を発生させ、消波装置で不要な波を消す造波装置では、造波に要する駆動力は本来必要な造波駆動力の２倍となり、特に大波高の波を発生しようとする場合には、造波力が波高の２乗に比例することから一層大きな駆動力が必要になるという問題がある。
【０００７】
また、造波板の背面をドライ状態にする造波装置では、造波板の前面に加わる水圧をバランスさせるための複雑な機構が必要となるとともに、造波板部分のシールが大変になるという問題がある。
【０００８】
この発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたもので、造波板の背面に水を入れた状態でも造波力を小さくして造波することができる造波装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
造波装置の造波板背面側の波の発生状態や水の動揺状態について実験的に解析したところ、水面の上下動のみで波が発生しない条件があり、この場合の造波に必要なトルクが低減できることが分かった。
【００１０】
すなわち、まず、実験用水槽で、既設の電動ボールねじ式の造波装置を用い、電動機への供給電圧を一定にした状態で、周波数を変化させて動作させ、造り出される波が定常状態になった時点のデータを採取・解析したところ、造波板の背面波の影響で電動機のトルクが変動することが分かった。
【００１１】
さらに、造波板から水槽背面壁までの距離を変化させてデータを採取・解析したところ、水槽背面壁までの距離を造波させる波の長さの約１／３以下にすることで、背面波が発生せず水面が上下するだけで、造波に必要なトルクが従来の約１／２（片側造波分のみ）にまで低減することが分かった。
【００１２】
また、水槽背面壁までの距離が造波させる波の長さの１／３以上では、背面波の波の長さによりスロッシングを起す領域があるが、これは消波スリットなどを使用して波を消すことで避けることができる。なお、このとき、造波に必要なトルクは両面に造波するのとほぼ同一であるが、周波数が低い比較的波力が大きい部分の造波に必要なトルクを低減できるところにこの発明の特徴がある。
【００１３】
また、水波は、周波数が高くなるにしたがい波の長さが短くなり、波の高さも砕波により高くならないことが知られており、これにより波力は、周波数が高くなるにしたがい小さくなって行くのである。
【００１４】
したがって、この発明では、造波板の背面の水槽部分の距離を調整できるようにし、造波力の低減を図るようにしている。
【００１５】
このため、この発明の請求項１記載の造波装置は、水槽内で造波板を往復駆動させる造波装置において、前記造波板の背面と水槽端壁までの距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、水槽内で造波板を往復駆動させる造波装置において、前記造波板の背面と水槽端壁までの距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としており , 造波板の位置を変えることで背面波が発生せず、水面の上下動のみが起こる状態にでき、これにより、水面の上下による位置エネルギを回収しながら造波力の低減を図るようにしている。
【００１７】
また、この発明の請求項２記載の造波装置は、請求項１記載の構成に替え、前記造波板の背面と水槽端壁との間に可動背面板を設けて前記距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたことを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、前記造波板の背面と水槽端壁との間に可動背面板を設けて前記距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としており ,造波板の位置を変えることなく、可動背面板を移動することで造波力の低減を図るようにしている。
【００２１】
また、この発明の請求項３記載の造波装置は、請求項２記載の構成に加え、前記可動背面板に開閉式の消波スリットを設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
この発明によれば、造波板の背面の距離が波長の１／３以上の場合に可動背面板に開閉式の消波スリットを設けるようにしており、背面の距離によるスロッシングが生じる場合でも、これにより消すことができるようになり、必要トルクが大きくならないようにしている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の造波装置の実施の態様について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２４】
この発明の造波装置は、造波板背面から水槽端壁までの距離または造波板背面から可動背面板までの距離を調整することで造波に必要な駆動力（トルク）を低減しようとするものである。
【００２５】
このため、次のような実験を行い、造波板を設置すべき距離または可動背面板を設置すべき距離を得るようにした。
【００２６】
まず、実験用水槽で、既設の電動ボールねじ式の造波装置を用い、電動機への供給電圧を一定にした状態で、周波数を変化させて動作させ、造り出される波が定常状態になった時点のデータを採取・解析したところ、造波板の背面波の影響で造波に必要な電動機のトルクが変動することが分かった。
【００２７】
さらに、必要な造波範囲に対応した供給電圧及び周波数を与え、造波板から水槽背面壁までの距離を小（片面造波），中（片面造波）と中央（両面造波）３つに設定し、造り出される波が定常状態になった時点のデータを採取・解析した。
【００２８】
その結果、必要な造波範囲で造波に必要なトルクを調べると、図１に示すように、両面造波の場合が１点鎖線で示すように、背面距離が中程度の片面造波の場合が実線で示すように、背面距離が小さい片面造波の場合が破線で示すように、それぞれ変化し、実線の最大トルクピーク部分および破線の最大から２つ目のトルクピーク部分ではそれぞれスロッシングが生じたことを示している。
【００２９】
なお、これらの造波範囲中に、スロッシング生じる場合があるが、これは消波スリットなどを使用することで簡単に対処できるものであり、背面距離が小さい片面造波の場合を示す破線の状態を２重線のように変化させることができる。
【００３０】
このような模型実験により、１点鎖線で示す両面造波の場合に比べて、スロッシングが生じる場合を除くと、いずれの片面造波の場合にも造波のための電動機の必要トルクを少なくすることができることが分かる。
【００３１】
さらに、水槽端壁までの背面距離が中・小いずれの場合も造波される波の波長に対してある範囲では造波のための電動機の必要トルクの低減が著しく、特に水槽背面壁までの距離が造波される波の波長の約１／３以下の範囲では、背面波が発生せず水面が上下するだけであることが観察され、この範囲では、必要トルクを両面造波の場合の約１／２の片側造波のみの場合に必要なトルクにまで低減すること（実際の実験では、駆動力を伝達するカップリングや減速機など伝達機構で消費されるトルクもあることから必ずしも約１／２にはなっていない。）ができることが分かる。
【００３２】
したがって、この発明では、造波装置の造波板の背面の水槽背面壁までの距離を調整できるようにし、背面側で波が発生せずに水面の上下動作のみが起こるような状態に保持することで、造波に必要なトルクの低減を図るようにする。
【００３３】
このための造波装置としては、造波装置の造波板を移動できるようにして水槽背面壁までの距離を調整するものと、造波装置の造波板の位置は変えずに、可動背面板を間に入れ、これを移動することで造波板背面の造波の影響を受ける水槽背面壁に相当する距離を調整するものがある。
【００３４】
そこで、まず、造波板を移動できるようにして水槽背面壁までの距離を調整する造波装置について図２〜４により説明する。
【００３５】
この造波装置１０は、直方体状の水槽１の一端側の背面壁２の前方部分に設置されており、この部分の水槽１の両側縁の上面に２本１組のレールが２組敷設され、外側の１組が造波板用レール１１とされるとともに、内側の１組が造波駆動用レール１２としてある。
【００３６】
造波板用レール１１には、平面形状がＨ字状に枠組みされた造波板支持台車１３の４か所の車輪が載置されて水槽１の長手方向に往復移動可能とされ、この造波板支持台車１３の中央部に水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される造波板１４が下方に突き出して取付けられている。この造波板１４は耐水性のステンレス鋼などを用いた枠構造とされ、前面の造波面及び背面が平坦になっている。そして、このような造波板１４の往復距離は、例えば前後にそれぞれ３ｍ程度とされる。
【００３７】
このような造波板１４を造波板支持台車１３ごと往復駆動するため、造波板用レール１１の内側の造波駆動用レール１２の造波支持台車１３の前後に、水槽１を横断して配置される前後２台の駆動用台車１５のそれぞれ４か所の車輪が載置されて水槽１の長手方向に移動できるようになっており、これら駆動用台車１５を移動することで造波板１４の水槽１に対する造波時の中立位置を変え、水槽１の背面壁２から造波板１４の背面までの距離Ｌを変えることができるようにしてある。そして、前後２台の駆動用台車１５の間隔が、造波板１４を往復駆動する往復距離に対して余裕をもった間隔とされるとともに、造波板１４を往復駆動した場合に、造波板１４の前後に突き出して配置される造波板支持台車１３が駆動用台車１５の外側と干渉しないで移動できるようにしてある。
【００３８】
これら前後２台の駆動用台車１５には、水槽１の幅方向（前後に対する左右方向）にそれぞれ４台の減速機付き電動機１６が相対向して搭載され、相対向する減速機付き電動機１６間にカップリング１７を介してボールネジ１８が連結されて駆動するようになっており、各ボールネジ１８にねじ結合されたボールナット１９が造波板１４の頂部に固定してある。
【００３９】
さらに、これら前後２台の駆動用台車１５には、図示しない固定装置が設けられ、水槽１に対して固定状態にできるようにしてある。また、それぞれの駆動用台車１５には、必要に応じて造波駆動用レール１２に沿って自走させるための走行駆動機構が設けられ、造波板１４の水槽１に対する設置位置の変更が容易にできるようにする。
【００４０】
このように構成された造波装置１０では、前後２台の駆動用台車１５を水槽１の背面壁２から所定の距離Ｌのところに固定した後、８台の減速機付き電動機１６を反転しながら４本のボールネジ１８を反転駆動することで、ボールナット１９が固定された造波板１４を造波板支持台車１３ごと水槽１の前後に往復駆動することができ、これによって造波板１４の前面に所定の波を作り出す。
【００４１】
そして、この造波板１４による造波にともなって造波板１４の背面の水にも造波力が加わるが、造波板１４の背面から水槽１の背面壁２までの距離Ｌを造波すべき波長の１／３以下にするようにすることで、造波板１４の背面側の水槽１内の水は上下するだけで波が起こらない状態にもなり、水面の上下によって位置エネルギを回収しながら造波でき、既に説明したように、電動機１６の駆動力を造波板１４の背面で造波させる場合の約半分にすることができる。
【００４２】
このようにして造波板１４の背面の造波を防止するため造波位置を水槽１の背面壁２から波長の１／３以下の距離Ｌにするが、造波すべき波長が短くなると、造波板１４の水槽１の背面壁２までの距離Ｌをそれに応じて小さくしなければならない。
【００４３】
ところが、造波板１４が背面壁２に接近すると、造波に伴う水面の上下が大きくなり、水が水槽１からあふれ出てしまうことから、実際の造波装置１０では、物理的な限界が生じ、造波に伴って造波板１４の背面側の水が水槽１からあふれ出ない距離を最少距離に設定する必要がある。なお、水槽の形状や水位などによって水があふれでない場合もあり、この場合には、造波すべき波長の１／３以下の距離Ｌとなるように造波板１４を移動して造波すれば良い。
【００４４】
このような造波すべき波長が短くなって造波板１４の位置が波長の１／３よりも背面壁２から離れた位置になる場合には、造波板１４の背面でも造波されることになるが、波長が短い波の場合には、波高も低く造波に要するエネルギ自体も小さいことから、背面造波による造波力は大きな問題とならない。
【００４５】
なお、この背面で造られる波は、消波スリット等で簡単に消すことができ、スロッシングの発生も防止することができる（図１の破線と二重線参照）。
【００４６】
次に、この発明の造波装置の他の一実施の形態について図５〜７により説明する。
【００４７】
この造波装置２０は、既に説明した造波装置と主として造波板の駆動機構が異なり、ラック＆ピニオンで構成したものである。
【００４８】
この造波装置２０では、水槽１の両側縁上面に１組のレール２１が敷設してあり、このレール２１上に平面形状が略Ｈ字状に枠組みされた移動枠２２の４か所の車輪が載置されて水槽１の長手方向に移動できるとともに、所定位置で水槽１に対して移動枠２２を固定状態にする図示しない固定装置が設けてある。
【００４９】
この平面形状が略Ｈ字状に枠組みされた移動枠２２のレール２１と平行に位置する部分の相対向する内側に造波に必要な往復長さに対応した長さの造波板ガイドレール２３が取付けてあり、この造波板ガイドレール２３に沿って造波板２４の両側の支持部２５が車輪やリニアガイドなどで走行可能に装着してあり、両側の支持部２５を連結するように水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される造波板２４がＨ字状に配置されて下方に突き出している。
【００５０】
このような造波板２４を移動枠２２の造波板ガイドレール２３に沿って往復駆動するため、造波板２４の両側の支持部２５の上面にそれぞれ造波に必要な往復長さに対応した長さのラック２６が取付けてある。一方、移動枠２２の水槽１を横断する中央連結部２７にぞれぞれのラック２６に噛み合うピニオン２８を備えた減速機付き電動機２９が搭載され、例えばそれぞれのラック２６に４台ずつの減速機付き電動機２９で駆動されるピニオン２８が噛み合うようにしてある。
【００５１】
このように構成した造波装置２０では、水槽１の両側のレール２１に沿って図示しない走行駆動機構等によって移動枠２２を移動し、中立位置の造波板２４の水槽１の背面壁２からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるようにして図示しない固定装置で移動枠２２を水槽１に対して固定状態にする。
【００５２】
こののち、移動枠２２の中央連結部２７に搭載してある減速機付き電動機２９を反転しながらそれぞれのピニオン２８が噛み合うラック２６を介して造波板２４を移動枠２２の造波板ガイドレール２３に沿って往復駆動する。
【００５３】
すると、造波板２４によって水槽１内の水に造波力が加わり、造波板２４の前方に所定の波長の波が作られる一方、造波板２４の背面にも造波力が加わるが、造波板２４の背面から水槽１の背面壁２までの距離Ｌを造波すべき波長の１／３以下にしてあるので、造波板２４の背面側の水槽１内の水は水面が上下するだけで波が起こらない状態になり、水面の上下によって位置エネルギを回収しながら造波でき、既に説明したように、減速機付き電動機２９の駆動力を造波板２４の背面で波が起こる状態にしておく場合の約半分にすることができる。
【００５４】
こうして造波すべき波長を変える場合には、移動枠２２の固定状態を開放し、造波板２４の中立位置が水槽１の背面壁２から造波すべき波長の１／３以下の位置となるように移動枠２２をレール２１に沿って移動したのち固定状態とする。
【００５５】
この後、同様にして造波板２４を往復駆動して造波すれば良く、造波板２４の前方に所定の波長の波が形成されると同時に、背面には波が発生せず水面のみが上下するようにすることができる。
【００５６】
なお、以上２つの実施の形態について説明したが、いずれの場合も駆動機構となる減速機つき電動機を造波位置の変更に伴って造波板の中立位置となるように移動できるようにしたが、減速機つき電動機を水槽に対して固定状態で設置し、例えばラックを長くしておき、ピニオンの噛み合い位置を変えることで造波板の造波位置を変えるようにすることも可能であり、ボールネジの場合には、ボールナットとのねじ結合される位置を変えることで同様にすることができ、往復駆動に必要な制御装置や電力ケーブルなどを固定状態にできる。
【００５７】
次に、造波板の設置位置を水槽に対して一定とし、造波板の背面と水槽の背面壁との間に可動背面板を設けた造波装置について図８〜９により説明する。
【００５８】
この造波装置３０では、可動背面板３１以外の部分は既に説明した造波装置２０のレール２１及び移動枠２２の車輪を取り除き、移動枠２２に相当するものを固定枠３２として水槽１の造波側の端部に固定して設置するようにしたものであり、固定枠３２の造波板ガイドレール２３に沿って造波板２４を駆動するなど他の造波装置２０と同一構成部分は同一番号を記し説明は省略する。
【００５９】
このように水槽１に対して造波板２４を固定設置する場合の往復駆動の中立位置は、造波すべき最大波長のときに造波板２４の背面から水槽１の背面壁２に接するように移動した可動背面板３１の前面までの距離が最大波長の１／３以下の距離Ｌとなるようにするが、例えば造波すべき最大波長を１００ｍとした場合には、約３３ｍ以下であれば良いが、この部分の水槽の大きさなどを考慮すれば１５ｍ程度とするのが適当である。
【００６０】
こうして造波板２４の中立位置を固定状態とすると、造波すべき波長が短くなると、造波板２４の水槽１の背面壁２までの距離Ｌが波長の１／３以下にできなくなることから、造波板２４の背面と水槽１の背面壁２との間に可動背面板３１を設け、これを移動することで造波板２４の背面の距離Ｌを調整する。
【００６１】
この可動背面板３１は、平面形状が略Ｈ字状に枠組みされた固定枠３２の水槽１の両側と平行する部分の内側に相対向して取付けられた可動背面板ガイドレール３３に沿って両側の支持部３４が車輪やリニアガイドなどで走行可能に装着してあり、両側の支持部２５を連結するように水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される可動背面板３１が配置されて下方に突き出している。
【００６２】
そして、この可動背面板３１を造波板２４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるように移動した後、固定するため固定機構３５が設けられる。
【００６３】
この可動背面板３１の固定機構３５としては、図１０に示すように、可動背面板３１の上下２か所にガイド３６に沿って挿脱される固定ピン３７を水槽１の側壁と対向するように配置し、両側の固定ピン３７をリンク機構３８で連結するとともに、上下のリンク機構３８を送りねじ機構３９を介して駆動するようにし、水槽１の側壁に形成した固定穴４０に固定ピン３７を挿脱することで固定できるようにしてある。
【００６４】
したがって、造波すべき波長によって予め可動背面板３１を固定する位置に固定穴４０を形成しておくことで、可動背面板３１の移動後の固定ができる。
【００６５】
このように構成された造波装置３０では、造波すべき波長に応じて可動背面板３１を可動背面板ガイドレール３３に沿って移動し、造波板２４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるようにした後、固定機構３５の送りねじ機構３９を操作して固定ピン３７を水槽１の側壁に形成した固定穴４０に挿入する。
【００６６】
こうして準備が完了した後、減速機付き電動機２９を反転しながら固定枠３２の造波板ガイドレール２３に沿って造波板２４を往復駆動する。
【００６７】
すると、造波板２４の前面に所定の波長の波が作られる一方、造波板２４の背面では、波が発生せずに水面が上下する状態となる。
【００６８】
これによって、造波力を造波板２４の両面で造波する場合に比べてほぼ半分にすることができるとともに、造波板の背面側の水槽をドライ状態にする場合などに比べ構造の単純化を図ることもできる。
【００６９】
なお、このような可動背面板３１を用いる場合にも造波板２４との距離Ｌが小さくなると、水槽１内の水があふれるため、この場合にも可動背面板３１との距離Ｌに物理的な限界が生じることは、他の造波装置１０，２０の場合と同様である。
【００７０】
一方、このような造波すべき波長が短くなって可動背面板３１のまでの距離Ｌが波長の１／３よりも大きくなる場合には、造波板２４の背面でも造波されることになる。
【００７１】
そこで、造波の影響を極力小さくするとともに、スロッシングの発生を防止するため、可動背面板３１に消波スリット４１を設け、消波するようにする。
【００７２】
この消波スリット４１としては、例えば図１０に示すように、可動背面板３１の水面を挾む上下に円形の貫通孔が所定の配列で形成した固定スリット板４２を設ける一方、この固定スリット板４２に接するように同一の配列の円形の貫通孔が形成された移動スリット板４３を両側の昇降ガイド４４に沿って上下動可能に装着し、可動背面板３１の頂部から送りねじで構成された昇降機構４５で上下に動かすことができるようにしてある。
【００７３】
したがって、固定スリット板４２の貫通孔に対して移動スリット板４３の貫通孔が一致するように送りねじを備えた昇降機構４５で移動スリット板４３を動かすことで、可動背面板３１に消波スリット４１を形成でき、造波板２４の背面で作られる波を通過させることで、消波することができ、背面造波の影響を極力除くことができるとともに、スロッシング発生を防止することができる（図１のスロッシングが発生した破線と消波スリットを用いた二重線とを参照）。
【００７４】
一方、固定スリット板４２の貫通孔に対して移動スリット板４３の貫通孔が一致しないように送りねじで構成された昇降機構４５で移動スリット板４３を動かすことで、可動背面板３１の消波スリット４１を閉じた状態にでき、既に説明した造波装置１０，２０の背面壁２と同様に可動背面板３１を機能させることができる。
【００７５】
また、このような固定スリット板４２と移動スリット板４３とで消波スリット４１を構成することで、貫通孔の上下１ピッチ分のわずかな昇降量で消波スリット４１の開閉ができる。
【００７６】
次に、可動背面板を用いる造波装置の他の一実施の形態について、図１１〜図１３により説明する。
【００７７】
この造波装置５０では、可動背面板５１以外の部分は既に説明した造波装置１０の２組のレールのうち内側の造波駆動用レール１２及び駆動用台車１５の車輪を取り除き、駆動用台車１５に相当するものを固定台５２として水槽１の造波側の端部に固定して設置するようにしたものであり、水槽１の両側の造波板用レール１１に沿って造波板支持台車１３ごと造波板１４を駆動するなど他の造波装置１０と同一構成部分は同一番号を記し説明は省略する。
【００７８】
このように水槽１に対して造波板１４を固定設置する場合の往復駆動の中立位置は、造波すべき最大波長のときに造波板１４の背面から水槽１の背面壁２に接するように移動した可動背面板５１の前面までの距離が最大波長の１／３以下の距離Ｌとなるようにするが、例えば造波すべき最大波長を１００ｍとした場合には、約３３ｍ以下であれば良いが、この部分の水槽の大きさなどを考慮すれば１５ｍ程度とするのが適当である。
【００７９】
こうして造波板１４の中立位置を固定状態とすると、造波すべき波長が短くなると、造波板１４の水槽１の背面壁２までの距離Ｌが波長の１／３以下にできなくなることから、造波板１４の背面と水槽１の背面壁２との間に可動背面板５１を設け、これを移動することで造波板１４の背面の距離Ｌを調整する。
【００８０】
この可動背面板５１は、水槽１の背面壁２の前方両側に可動背面板用レール５３が敷設され、この可動背面板用レール５３に沿って可動背面板５１の両側の支持部５４が車輪やリニアガイドなどで走行可能に装着してあり、両側の支持部５４を連結するように水槽１の底面及び両側壁とわずかな隙間をあけて配置される可動背面板５１が配置されて下方に突き出している。
【００８１】
そして、この可動背面板５１を造波板２４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるように移動した後、固定するため図示しない固定機構が設けられ、水槽１に対して固定できるようにしてある。
【００８２】
このように構成された造波装置５０では、造波すべき波長に応じて可動背面板５１を可動背面板用レール５３に沿って移動し、造波板１４からの距離Ｌが造波すべき波長の１／３以下となるようにした後、図示しない固定機構で水槽１に対して可動背面板４１を固定状態にする。
【００８３】
こうして準備が完了した後、減速機付き電動機１６を反転しながら造波板支持台車１３を造波板用レール１１に沿って往復することで、造波板１４を往復駆動する。
【００８４】
すると、造波板１４の前面に所定の波長の波が作られる一方、造波板１４の背面では、波が発生せずに水面が上下する状態となる。
【００８５】
これによって、造波力を造波板１４の両面で造波する場合に比べてほぼ半分にすることができるとともに、造波板の背面側の水槽をドライ状態にする場合などに比べ構造の単純化を図ることもできる。
【００８６】
なお、このような可動背面板５１を用いる場合にも造波板１４との距離Ｌが小さくなると、水槽１内の水があふれるため、この場合にも可動背面板４１との距離Ｌに物理的な限界が生じることは、他の造波装置１０，２０，３０の場合と同様である。
【００８７】
一方、このような造波すべき波長が短くなって可動背面板５１のまでの距離Ｌが波長の１／３よりも大きくなる場合には、造波板１４の背面でも造波されることになる。
【００８８】
そこで、造波の影響を極力小さくするため、可動背面板５１に造波装置３０の場合と同様に、図示省略したが消波スリットを設け、消波するようにすれば、背面造波の影響を極力除くことができるとともに、スロッシングの発生も防止できる。
【００８９】
なお、可動背面板の移動を容易にするため、車輪などの駆動機構を設けて自走できるようにしても良い。
【００９０】
また、造波板の往復駆動機構としては、電動機とボールネジ機構やラック＆ピニオン機構を組み合わせる場合のほか、油圧シリンダなどの流体圧シリンダを造波板に連結して往復駆動するようにしたり、電動機などで反転駆動されるベルトやチェーンなどの巻掛け伝動機構に造波板を連結して往復駆動するようにしても良い。
【００９１】
【実施例】
模型実験により、造波すべき範囲を▲１▼波長１０２．３ｍで波高２．０ｍから▲２▼波長６４．９ｍで波高３．５ｍ、▲３▼波長４５．２ｍで波高３．５ｍ、▲４▼波長１４．０ｍで波高１．０ｍまでとした場合に、▲１▼から▲２▼の範囲では、背面距離Ｌを１５ｍとし、▲３▼から▲４▼の範囲では背面距離Ｌを８ｍとし、▲２▼から▲３▼の範囲では１５ｍと８ｍとの間の任意の背面距離Ｌとして造波を行った。
【００９２】
その結果、造波板の両側に波を起こさせる場合に比べて造波に必要な電動機の駆動力を約半分できることを確認した。
【００９３】
また、背面距離Ｌを８ｍとした場合で、造波すべき波長が２４ｍ以下では、造波板の背面に波が発生し、水位の上昇が大きくなったが、造波すべき波長がこれ以上の範囲では、造波板の背面の波の発生はほとんどなく、水面のみが上下する状態となり、水槽から水があふれることもなかった。
【００９４】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明したように、この発明の請求項１記載の造波装置によれば、水槽内で造波板を往復駆動させる造波装置において、前記造波板の背面と水槽端壁までの距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたので ,造波板の位置を変えることで造波板の背面に波を発生させずに水面だけを上下させる状態を作り出すことができ、従来の造波板の背面にも造波させる場合に比べて造波力の低減を図ることができるとともに、造波板の背面の水を抜いてドライ状態にする場合に比べ、シール機構の必要もなく、機構の簡素化を図ることができる。
【００９５】
また、この発明の請求項２記載の造波装置によれば、請求項１記載の構成に替え、前記造波板の背面と水槽端壁との間に可動背面板を設けて前記距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたので ,造波板の位置を変えることなく、可動背面板を移動するだけで良く、これによっても同様の効果を得ることができる。
【００９７】
また、この発明の請求項３記載の造波装置によれば、請求項２記載の構成に加え、前記可動背面板に開閉式の消波スリットを設けたので、造波する波長と造波装置の機構の大きさ等との問題で波長の１／３以下の距離にして造波できない場合であっても背面波の影響を極力なくすことやスロッシングの発生を防止することができるとともに、上記発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の造波装置における造波力と背面距離の関係の説明図である。
【図２】この発明の造波装置の一実施の形態にかかる正面図である。
【図３】この発明の造波装置の一実施の形態にかかる平面図である。
【図４】この発明の造波装置の一実施の形態にかかるＡ，Ｂ矢視断面図である。
【図５】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる正面図である。
【図６】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる平面図である。
【図７】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる側面図である。
【図８】この発明の造波装置のさらに他の一実施の形態にかかる正面図である。
【図９】この発明の造波装置のさらに他の一実施の形態にかかる側面図である。
【図１０】この発明の造波装置のさらに他の一実施の形態にかかる可動背面板部分の側面図である。
【図１１】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる正面図である。
【図１２】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかる平面図である。
【図１３】この発明の造波装置の他の一実施の形態にかかるＡ，Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 水槽
２ 背面壁
１０ 造波装置
１１ 造波板用レール
１２ 造波駆動用レール
１３ 造波板支持台車
１４ 造波板
１５ 駆動用台車
１６ 減速機付き電動機
１７ カップリング
１８ ボールネジ
１９ ボールナット
２０ 造波装置
２１ レール
２２ 移動枠
２３ 造波板ガイドレール
２４ 造波板
２５ 支持部
２６ ラック
２７ 中央支持部
２８ ピニオン
２９ 減速機付き電動機
３０ 造波装置
３１ 可動背面板
３２ 固定枠
３３ 可動背面板ガイドレール
３４ 支持部
３５ 固定機構
３６ ガイド
３７ 固定ピン
３８ リンク機構
３９ 送りねじ機構
４０ 固定穴
４１ 消す波スリット
４２ 固定スリット板
４３ 移動スリット板
４４ 昇降ガイド
４５ 昇降機構
５０ 造波装置
５１ 可動背面板
５２ 固定題
５３ 可動背面板
５４ 支持部
Claims (3)
- 水槽内で造波板を往復駆動させる造波装置において、
前記造波板の背面と水槽端壁までの距離を、波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたこと特徴とする造波装置。 - 前記造波板の背面と水槽端壁との間に可動背面板を設けて前記距離を波が起こらず水面のみが上下する、造波する波の波長の１／３以下の長さに調整可能としたことを特徴とする請求項１記載の造波装置。
- 前記可動背面板に開閉式の消波スリットを設けたことを特徴とする請求項２記載の造波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11205196A JP3721635B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 造波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11205196A JP3721635B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 造波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280997A JPH09280997A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3721635B2 true JP3721635B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=14576803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11205196A Expired - Lifetime JP3721635B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 造波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3721635B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102680205B (zh) * | 2012-05-31 | 2014-04-02 | 重庆华渝电气仪表总厂 | 一种正弦摇摆机构 |
| CN104266819A (zh) * | 2014-09-03 | 2015-01-07 | 河海大学 | 一种模拟随机波浪作用下液体晃荡的装置及其造波方法 |
| CN106959203A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-07-18 | 南昌大学 | 一种滑动型无极变速多连杆式变频造波机 |
| CN109253858B (zh) * | 2018-10-18 | 2023-09-26 | 浙江大学 | 一种不完全齿轮齿条造波机装置及其造波方法 |
| CN109238647B (zh) * | 2018-10-26 | 2020-11-10 | 河海大学 | 一种研究海床壁面效应的综合试验水槽 |
| CN110274748B (zh) * | 2019-07-19 | 2024-01-23 | 中国海洋大学 | 定常流稳态波造波装置及对应波的波长和波高的获取方法 |
| CN111238770B (zh) * | 2020-03-04 | 2021-11-12 | 宁波大学科学技术学院 | 造波机 |
| CN114508071B (zh) * | 2022-03-08 | 2023-05-26 | 郝玉鹏 | 一种水利水电用堤坝防冲击模拟装置 |
-
1996
- 1996-04-09 JP JP11205196A patent/JP3721635B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09280997A (ja) | 1997-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3721635B2 (ja) | 造波装置 | |
| CN108279706B (zh) | 具有齿轮滚筒的可移动伸缩太阳能电池板 | |
| JP2005147754A (ja) | 造波装置および造波方法 | |
| CN216746693U (zh) | 一种能模拟一阶和二阶模态内孤立波的实验装置 | |
| CN214939879U (zh) | 一种水利水电用闸门 | |
| CN111254871B (zh) | 一种用于波浪水池的升降消波装置 | |
| CN211094191U (zh) | 一种x射线源组件固定调节装置 | |
| CN212978483U (zh) | 一种xps挤塑板加工用异型材切割装置 | |
| CN213896836U (zh) | 一种高速路用太阳能声屏障 | |
| CN218676088U (zh) | 一种地铁闸机电源控制模块 | |
| CN217036629U (zh) | 一种节能型电缆敷设结构 | |
| CN212900028U (zh) | 一种防冻电液动腭式闸门 | |
| CN219004019U (zh) | 一种二沉池水力冲洗装置 | |
| CN218757312U (zh) | 一种水库闸门清理装置 | |
| CN216339349U (zh) | 一种稳固型一体化泵闸专用泵结构 | |
| CN220414149U (zh) | 一种具有太阳能结构的启闭机闸门 | |
| CN115037237B (zh) | 一种水上跟踪式光伏支架 | |
| CN214993588U (zh) | 一种便于调节的水利工程用闸门 | |
| CN214993579U (zh) | 一种船闸用拦污装置 | |
| CN219508695U (zh) | 一种水利工程用水沟清淤设备 | |
| CN218997956U (zh) | 一种节能型自励式磁控软启动柜 | |
| CN220580167U (zh) | 一种伸缩式污水池加盖 | |
| CN218233381U (zh) | 水电安装用闸门控制装置 | |
| CN218920703U (zh) | 一种光伏逆变器 | |
| CN219886702U (zh) | 一种水利工程用升降式水利工程闸门 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050517 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050712 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050823 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050905 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |