JP4219305B2 - スロッシング防止装置 - Google Patents
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また、前記(B)の方法は大きな水位変動を繰り返す上水や農水用貯水槽では、巨大な袋が必要となり適用が困難であり費用も高くなるという課題がある。前記(C)の方法は水位変動が大きく水位が一定しない貯水槽では平面部の設置位置が特定できないという問題がある。
また、前記(E)の方法では、金属製球体が偏った場合には、それ以外の部分についてはエネルギー吸収効果が小さいという問題がある。また、金属製球体であるので、貯留容器内壁の金属製内壁面と衝突すると、騒音公害を生じるという問題がある。
本発明は、前記従来の課題を有利に解決し、簡単な構造でスロッシングを防止できる経済的なスロッシング防止装置を提供することを目的とする。
付けられ、前記支柱は、貯留容器の底板に立設され、貯留液の揺動により前記スロッシング防止部材および支柱は弾性変形領域内で揺動可能にされていることを特徴とする。
第2発明では、第1発明のスロッシング防止装置において、スロッシング防止部材は支柱に対して上下方向に位置調整可能に設けられていることを特徴とする。
第3発明では、第1発明または第2発明のスロッシング防止装置において、スロッシング防止部材は、平板または上下に貫通した側方開口凹部または孔による空隙を有する平板のいずれかの平板状の部材とされていることを特徴とする。
第4発明では、第1発明から第3発明のいずれかのスロッシング防止装置において、スロッシング防止部材は、上下に貫通した開口部による空隙を有する骨組み構造板とされていることを特徴とする。
また、第1発明によると、貯留容器内に立設された支柱により容易にスロッシング防止部材を支持することができ、また、スロッシング防止部材が容器内液による波により作用力を受けた場合に支柱の弾性撓み変形により傾動することができ、大きな反力を容器に作用させることがない。
また、第1発明によると、地震時等の共振によるスロッシング発生状況になる前に、貯留液の揺動により液体の揺動に遅れてスロッシング防止部材は揺動し、スロッシング防止部材を支持する支柱も弾性変形領域内で傾動揺動し、すなわち、スロッシング防止部材はそれ単独で、または支柱と共に傾動揺動して、共振によるスロッシングを防止すると共に共振時以外のスロッシングも防止または軽減するスロッシング防止装置として機能することができる。
第2発明によると、貯留容器内の液体の搬出あるいは貯留容器内への液体の搬入により液面レベルが変化しても、スロッシング防止部材の位置調整して、効果的なスロッシング防止位置に配置させることができる。
参考発明によると、スロッシング防止部材を浮体と重錘を利用して容易に液面より下方にはなれた位置に正確に配置することができる。また、貯留容器内の液体の給排水により液面レベルが変動しても、その液面レベルに対応して、液面下の所定の位置に可動的に対応することができる。
第3発明によると、スロッシング防止部材を軽量にすることができ、製作および搬送設置作業が容易になる。
第4発明によるとスロッシング防止部材が骨組み構造となるので、板状の場合に比べて、より一層軽量化することができるばかりでなく、小さい部品を人孔などから貯留容器内等に搬送して組立設置することができため、組立設置作業が容易になる。
図1(a),(b)は、本発明の第1実施形態のスロッシング防止装置1を示すものであって、この実施形態では、貯留容器2内に収容された水あるいは石油あるいはその他の液体3の液面4から下方に離れた位置に、水平な円板状の板体からなるスロッシング防止部材5が配置されていると共に、前記スロッシング防止部材5はその中心部に同心状に配置された支柱6の上端部に取付けられている。
(1)スロッシング防止部材5を設置することにより、スロッシング防止部材5が邪魔板として作用し、スロッシング防止部材5によりその上下で貯留液が切られように分断され、スロッシング時の波の成長に必要な液(例えば水)がスロッシング防止部材5の上に供給されにくくなる。
(2)容器内の貯留液のスロッシングによる波圧により力を受けスロッシング防止部材5は変位する。スロッシング防止部材5は貯留液の動きに対し、滑りなどによりやや遅れて追従しはじめる。そのためスロッシングの周期とスロッシング防止部材5の周期の間に位相差が生じることになり、スロッシングは自由な振動を阻害される。
図3(a),(b)は本発明の第2実施形態のスロッシング防止装置1を示すものであって、スロッシング防止部材5に周方向に等角度間隔おいて上下に貫通した複数の貫通孔13を設けて、スロッシング防止部材5の空隙率を高めると共に、その軽量化を図り、搬送設置作業を容易にしている。
図4(a),(b)は本発明の第3実施形態のスロッシング防止装置1を示すものであって、この実施形態は、スロッシング防止部材5に貫通孔13ばかりでなく、上下に貫通し側方に開口する凹部でもよいことを示すための実施形態であり、スロッシング防止部材5に周方向外周縁部に、等角度間隔おいて上下に貫通した複数の半円状切り欠き等の側方開口凹部14を設けた形態である。このように周縁部に切り欠き等の側方開口凹部14を設け、空隙率を高め軽量化したスロッシング防止部材5としてもよい。このような側方開口凹部14を貫通孔13を有する前記実施形態のスロッシング防止部材5に設けてもよい。
図5(a)(b)は、本発明の第4実施形態のスロッシング防止装置1を示すものであって、スロッシング防止部材5の中央部に上下方向に貫通する支柱挿通孔15を設けると共に下部にボルト挿通用横孔16を設け、前記スロッシング防止部材5を支持する支柱6側に上下方向に間隔を設けてボルト挿通用横孔17を設け、スロッシング防止部材5のボルト挿通用横孔16と支柱6の最適な位置のボルト挿通孔17とに渡ってボルト18を挿通しこれにねじ込まれるナット19により、スロッシング防止部材5を位置調整可能に設ける形態である。なお、大型のスロッシング防止部材5となる場合には、図示を省略するが、支柱6とスロッシング防止部材5とのいずれか一方に液圧ジャッキなどの位置調整装置を取り付け、他方に連結して、スロッシング防止部材5の上下方向の位置調整をするようにしてもよい。この場合、前記位置調整装置を、貯留液の液面レベルを検知する検知装置により自動的に駆動して、スロッシング防止部材5の位置調整をするとよい。
図6(a)(b)は、本発明の第5実施形態のスロッシング防止装置1を示すものであって、この形態では、スロッシング防止部材5が骨組み構造の板状とされた骨組構造板とされ、より軽量化されていると共に組立容易にされた形態である。
図7は、スロッシング防止部材5を可動浮き形式とした本発明の参考形態のスロッシング防止装置1を示すものであって、この形態では、円板状のスロッシング防止部材5の上部側に直接または図示のように連結条体あるいは連結棒材等の連結部材27を介して一つまたは複数の浮体28が連結され、また、スロッシング防止部材5の下側に直接または連結部材27を介して重錘29が配置され、これらの浮体28と重錘29とスロッシング防止部材5とがつりあった状態で、液体中にスロッシング防止部材5が液面から所定の距離離れた位置に位置保持するように配置されている。スロッシング防止部材5の部分は図1,3に示す平板状、図2に示す複合構造、あるいは図6に示すような骨組構造板としてもよい。
貯留容器として、外径直径600mm、内径直径580mm、深さ800mm、貯留液として水を用い水深500mmとしたアクリル樹脂管による貯留容器2の模型を振動台に設置し、スロッシング防止部材5を設けた場合と、比較例としてスロッシング防止部材5を設けない場合(ノーマルの場合)について、2galの正弦波の加振を与えた。
スロッシング防止部材5の形状は、図1、3に示す円形等の平板状と、図6に示す2重環状の骨組構造板の2種類とした。
スロッシング防止部材5を平板とした場合は、その平板の直径を345mmとし、平板の板厚を1mmと7mmとの2種類とし、これら2種類について、上下方向の貫通孔13の有無および貫通孔13の平面総面積による平板の空隙率(平板の直径寸法により単純に積算される平面面積に対する貫通孔13の平面総面積の比)を、0%、25%、50%、67.7%と変化させた平板を準備した。
各平板および骨組構造板状のスロッシング防止部材5の設置深さは、想定されるスロッシング波高の2割程度の水面から2cmとした。
また、円板状の2重骨組構造板のスロッシング防止部材5は、円形断面とした外側環状部材(外骨)の外径を335mm、内径を304mm、円形断面とした内側環状部材(内骨)の外径を224mm、内径193mmとした。
いずれも直径5mmの鋼棒製支柱6の上部にスロッシング防止部材5を固定する形式とし、支柱6の上端を水面からわずかに突出させ、全長を500mmの棒を取り付け金具に固定とした。
支柱6の下部は貯留容器2の底板に前記取り付け金具を介して固定した。
前記の各種の平板および骨組構造板(表1と図11では、単に骨組と記した)のスロッシング防止部材5の場合と、比較例としてスロッシング防止部材5を設けない場合について振動台実験をした結果を表1と図11に示す。また、スロッシング防止部材5を設けた場合には、共振によるスロッシングを起こさず、共振によるスロッシングを確実に防止できた。
表1およびその一部の動水圧と波高とスロッシング防止部材について棒グラフとした図11に示す実験結果から、平板状のスロッシング防止装置1を設置することにより、スロッシングによる波高および動圧は、スロッシング防止装置を設けない場合(ノーマルの場合)に比べ、著しく(約40%以下)軽減できることがわかる。
また、平板の厚みが同じであれば空隙率の小さい方が、空隙率が同じであれば厚みの厚い方が良好な軽減効果を示すことがわかる。さらに、スロッシング振動数はほとんど変化せず基本的な動的挙動に影響を与えないことがわかる。
2 貯留容器
3 貯留液
4 液面
5 スロッシング防止部材
6 支柱
9 座板
10 底板
11 充填材
12 内壁面
13 貫通孔
14 凹部
15 支柱挿通孔
16 ボルト挿通用横孔
17 ボルト挿通用横孔
18 ボルト
19 ナット
20 円弧状部材
21 外側環状部材
22 内側環状部材
23 柱連結部材
24 連結梁材
27 連結部材
28 浮体
29 重錘
30 連結条体
31 平板
Claims (4)
- 貯留容器内の液体のスロッシングを軽減するスロッシング防止装置であって、液面から液内に向かって下方に離れた位置までの間に、横向きのスロッシング防止部材が貯留容器内壁から離れた状態を保持されるように設けられ、かつ前記スロッシング防止部材はその中心部に同心状に配置された1本の支柱の上部に取り付けられて支持され、前記支柱は、貯留容器の底板に立設され、貯留液の揺動により前記スロッシング防止部材および支柱は弾性変形領域内で揺動可能にされていることを特徴とするスロッシング防止装置。
- スロッシング防止部材は支柱に対して上下方向に位置調整可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のスロッシング防止装置。
- スロッシング防止部材は、平板または上下に貫通した側方開口凹部または孔による空隙を有する平板のいずれかの平板状の部材とされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスロッシング防止装置。
- スロッシング防止部材は、上下に貫通した開口部による空隙を有する骨組み構造板とされていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のスロッシング防止装置。
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