JP4721084B2 - 浮体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用水を貯留して牽引される浮体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
用水、たとえば飲料水は、将来世界的に不足するものと予測される。飲料水を消費する国において、これを供給するために淡水化プラントを設置することが行われている。しかし、淡水化プラントは一般的に設置コスト並びに運転コストが高くなる。さらに、淡水化プラントの設置場所の確保や運転にあたっての環境の問題も発生する。
【０００３】
そこで、用水をタンカーなどによって海上輸送することも考えられるが、タンカー輸送はコストがかかり過ぎる。一方、用水を大容量のバッグに入れて輸送することが研究されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多量の用水を大容量のバッグに入れて海上輸送するためには、用水を入れたバッグを海水に浮かせなくてはならない。このためバッグの中に空気溜りを設けて浮力をつける。しかし、空気溜りを設けることは用水を貯留する空間を小さくし、用水の輸送効率を低下させる。一方、用水を地上に貯蔵することは、貯蔵設備や場所の問題を解決しなくてはならない。
【０００５】
本発明は、多量の用水を水上輸送または水上貯蔵できることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、用水を貯留する空間を有する構造体と、該構造体に付設させた水より軽い物体と、前記構造体および前記水より軽い物体を覆う水を透さない覆い部材とを備え、前記水に浮かせて前記用水を輸送可能にまたは貯蔵可能にしてなることを特徴とする。
【０００７】
このようにすることによって、構造体が有する空間に用水を貯留することができる。水より軽い物体を構造体に付設させることにより、水を貯留した構造体に浮力を付与することができる。水を透さない覆い部材で構造体および水より軽い物体を覆うことにより、用水を貯留した構造体を浮かせることができる。さらに、貯留した用水が覆い部材の外側に漏れ出すことを防止する。同時に覆い部材の外側の水が用水側に浸入しないようにすることができる。したがって、用水を貯留した構造体を水に浮かせて用水を輸送可能または貯蔵可能にする。本浮体装置を使用することによって、用水を海上または湖水上を輸送したり、海上または湖水上に貯蔵したりすることができる。
【０００８】
構造体は、用水を貯留する空間を有するものであれば、全体が一体的なものや幾つかのサブ構造体を連結したもの、または軽量材料で形成された複数の単位の部材（後述の「単位部材」）を連結したものなどとすることができる。また、構造体は、変形の小さい強固な剛性を持たせても良いし、しなやかに変形するような構造ないし剛性を持たせても良い。構造体の剛性の程度は、使用する材料、使用条件などに応じて適宜選択する。
【０００９】
また、構造体を仕切りで仕切って複数のブロックに区画すると良い。用水を輸送中または貯蔵中に、一つのブロックの外壁が破損して中に貯留していた用水が流出または外の水が浸入してこの用水が使用不能になっても他のブロックの用水は確保される。さらに、構造体に仕切りを設けて複数のブロックに区画しておくことにより、輸送中または貯蔵中に構造体が傾斜することによる用水の移動を防ぎ、浮体装置の安定を確保する。
【００１０】
単位部材を連結して構造体を形成する場合、その単位部材の形状は枠状、箱状、容器状あるいは下記のような基盤に柱状部を突出させた形状などとすることができる。特に箱状、容器状などの場合、用水が単位部材間を移動できるように、箱状、容器状などの単位部材の側壁に通孔を設けておくと良い。要するに、単位部材は内側に外と通ずる空間を有し、かつ必要な強度ないし剛性があれば適宜の形状のものとすることができる。構造体は、重量の小さい単位部材を組み立てるので単位部材の連結施工がやり易い。よって短期間に構造体を組み立てることができる。また、水より軽い物体を構造体の外側に沿って設けると良い。水より軽い物体を構造体の外側に設けるので、構造体は保護されるとともに、構造体に浮力を与えることができる。
【００１１】
単位部材は、一方の側に平坦な面を有する基盤と、この基盤の他方の側に突出させた柱状部とを有し、構造体は、基盤同士および柱状部の先端同士を連結してなると良い。単位部材は、互いに基盤同士が連結されるので、基盤の平坦な面同士と基盤の縁同士が連結される。さらに、単位部材の柱状部の先端同士が連結されるので、基盤と基盤の間に柱状部が位置し、水の貯留される空間が形成される。このように単位部材を連結することにより、構造体全体を単位部材が複数段に積み重なった、かつ平面的に広がったものとなり、３次元的な立体構造体を形成することができる。
【００１２】
また、構造体が上方に開口する凹みを有すると良い。用水を目的地まで輸送し、用水を移送した後に、構造体の凹みに荷を積んでかえりの輸送を行うことができる。
【００１３】
用水は、飲料水や緊急時の水、または特定の成分を含む水などで、特に限定するものではない。水より軽い物体は、合成樹脂、たとえばスチロールなどの合成樹脂発泡体、エアーマットなどである。また、水より軽い物体は、構造体の外側面に沿って付設しても良いが、構造体の内側、たとえば柱状部を筒状に形成して、この筒状に形成された中空部分に充填しても良い。さらに、構造体に浮力を与えるために水より軽い物体として、水より軽い保護材、すなわち不織布などの保護シートを使用して構造体の外側面を囲っても良い。覆い部材は、水を透さないものであれば特に限定されないが、たとえば合成ゴムシート、金属板などで水に対する耐食性に優れるものが好ましい。
【００１４】
単位部材は、強度、剛性を有し、かつ軽量材料で形成されると良い。単位部材を剛性を有するものとすることにより、これを組み立てた構造体も剛性を有するものにし易くできる。また、一つ当たりの単位部材が軽量となるので、運搬が容易となり短期間に組み立てられる。このような単位部材の材質としては、ポリプロピレンなどの合成樹脂、アルミニウム合金などの軽金属、軽量コンクリートなどであるが、特に水に対する耐腐食性を有する材料とすると良い。
【００１５】
単位部材は、先に記したように基盤と柱状部を有するものとすることができる。単位部材の基盤は、この基盤の縁近傍に設けられた縁連結部を有すると良い。縁連結部に係合可能な縁連結部材を使用することにより、この縁連結部材を介して基盤同士が連結される。基盤の形状は、その一方の側が略平坦な面で、他方の側に柱状部を突出させたものであれば特に限定されない。たとえば板部材と、その板部材の縁に沿って他方の側に設けられた縁枠とを有し、さらに縁枠間に補強用のリブを設けて補強したリブ構造が好ましい。
【００１６】
このようにすると基盤の重量が小さくなり、使用される材料の量を少なくする。板部材の形状は、たとえば正方形、長方形などの多角形としても良い。基盤の縁近傍に設けられる縁連結部は、たとえば基盤の一方の側の略平坦な面に設けられた係合孔（または係合穴）とし、縁連結部材の側には、これに係合する突起を設けても良い。縁連結部の設けられる位置は、縁の近くが好ましいが、特に板部材が矩形の場合には、その四隅の位置に孔または突起を設けると良い。四隅の位置に設けられた縁連結部とこれに係合する縁連結部材を使用することにより、１点に上下で八つの単位部材の隅を集合させた状態で連結できる。
【００１７】
基盤は、一方の側と他方の側とを通じさせる通孔を有すると良い。水を貯留するときに、水がこの通孔を通して移動することを可能にする。
【００１８】
単位部材の柱状部は、その外側断面形状は、特に限定されないが円形、多角形などとしても良い。さらに、柱状部の形状が筒状に形成されると良い。筒状に形成された柱状部は軽量であり、かつ剛性があり耐荷重性に優れる。特に、柱状部を先端に向かって漸次径が縮小した筒状に形成されると良い。こうすることにより単位部材を運搬ないし輸送する際に、幾つかの単位部材の筒状の柱状部を重ね合わせて運搬、輸送でき、運搬、輸送の効率を向上させることができる。
【００１９】
基盤に突出ないし延在させる柱状部の数は一つまたは複数とする。特に、柱状部を四つ突出させると、安定した複数段の構造体とすることができる。柱状部は、この先端に端連結部を有すると良い。端連結部に係合可能な端連結部材を使用することにより、この端連結部材を介して柱状部の先端同士を連結できる。端連結部は、たとえば柱状部の先端面に係合孔（または係合穴）を設け、端連結部材の側には、これに係合する突起を形成しても良い。柱状部の先端に設けられる端連結部の係合孔の位置は、柱状部が円柱状または筒状の場合は、その円周上の適宜の位置に設ける。
【００２０】
単位部材の空間率または空隙率Ｓ、すなわち
Ｓ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ１
但し、Ｖ１：空間を形成する部材１個の容積
Ｖ２：空間を形成する部材１個の質量から換算した体積
は、大きいほど良いが、空間率Ｓが大きすぎると、上からかかる荷重に対しての耐荷重性、横からかかる荷重に対する強度が小さくなるおそれがある。
【００２１】
空間率Ｓの上限は９７％までとする。反対に空間率Ｓが小さいと、部材の上記強度を大きくできるが、部材の占める体積が大きくなり、柱状部が形成する空間が小さくなる。基盤および柱状部の大きさ、肉厚などは構造体にかかる荷重を十分支える大きさとする。基盤および柱状部の材質は、同じものとする方が製造上好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る浮体装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図１〜７において、同一または同等の構造、作用部分には同一符号を付けて示す。
【００２３】
図１は、本発明に係る浮体装置の第１実施形態を示す破砕正面図である。図２は、図１の平面図である。第１実施形態の浮体装置１は、用水を貯留する空間を有する構造体３に、水より軽い物体である合成樹脂発泡体６６を付設させて水に浮かせ、たとえば牽引船で引いて内部に貯留された飲料水を海上輸送または海上に貯蔵するようにしたものである。
【００２４】
図３は、図１の I−I 線断面図である。浮体装置１は、構造体３と、この構造体３の外側に沿って付設させた合成樹脂発泡体６６と、構造体３および合成樹脂発泡体６６を覆う覆い部材６８とを備える。構造体３は、要素５を上下方向に６段、左右方向に１０列、をそれぞれ連結したものであるが、本発明はこの大きさに限定されない。
【００２５】
また、構造体３の側面部分には図示していない側部材を配置して、構造体にかかる力を面で受けて構造体自体を保護する。構造体３と合成樹脂発泡体６６との間には、鋼板、アルミニウム合金板などの金属板、合成樹脂板、合成ゴムシートなどの保護材７０が設けられる。保護材７０は、構造体３の保護と剛性を高めるとともに、海水が浸入しないようにする。また、上記合成樹脂発泡体６６を設ける代わりに、保護材７０を水より軽い物体とし、たとえば不織布などの保護シートとしても良い。構造体３は、一枚ものの保護シートで囲われても良いし、複数枚の保護シートを接合したもので囲われても良い。
【００２６】
保護材７０の外側に設けられる合成樹脂発泡体６６は、スチロール樹脂やエアーマットが使われる。合成樹脂発泡体６６は、構造体３の外側に注入などの手段により一体的に設けられても良いし、適宜分割して設けられても良い。合成樹脂発泡体６６の外側には鋼板、アルミニウム合金板などの金属板、合成樹脂板、合成ゴムシートなどの上記覆い部材６８で覆う。浮体装置の上面側に位置する覆い部材６８の縁部分６９は、スペーサー７３および鋼板などの当板７２を介して所定のピッチで締結される。
【００２７】
図４は、図３における斜線で示した要素５を拡大して示したもので、二つの単位部材１０の柱状部３６の先端３７同士を連結した状態である。第１実施形態の構造体３は、このような二つの単位部材の柱状部先端３７同士を合わせて連結した要素５を左右、前後および上下に連結し３次元的に組み立てたものである。
【００２８】
図５は、第１実施形態の浮体装置に使用される単位部材１０を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の II−II 線正面・断面図である。単位部材１０は、一方の側に平坦な面１５を有する基盤１２と、この基盤１２の他方の側に突出させた柱状部３６とを有する。因みに、図５（Ｂ）において、中央線５０より左側は外側図、中央線５０より右側は断面図を示す。単位部材１０は剛性を有する軽量材料で形成され、この実施形態では合成樹脂であるポリプロピレンで形成される。
【００２９】
単位部材の基盤１２は、略平坦な面１５を有する板部材１４と、板部材１４の縁に沿って板部材１４の他方の側に形成された縁枠１８とを有する。板部材１４の他方の側（縁枠１８の設けられた側）には図示していない補強リブが格子状に設けられる。
【００３０】
基盤１２は、その縁近傍の四つの隅２０に縁連結部２２を有する。縁連結部２２は、平坦な面１５から窪ませた面２２ａと、この面２２ａに設けられた中心寄り（または中央寄り）の内側孔２８および外寄り（または縁寄り）の外側孔２９とで形成される。単位部材の基盤１２同士は、この縁連結部２２に係合可能な図示していない縁連結部材を介して連結される。縁連結部２２に縁連結部材を係合する際は、通常中心寄りの内側孔２８が利用される。
【００３１】
基盤１２の縁辺中間位置に形成された四箇所の縁連結部２５は、たとえばこの基盤１２の大きさの二分の一の大きさの別の単位部材を連結する際に利用される。縁連結部２５は、縁連結部２２と同様に、平坦な面１５から窪ませた面２５ａと、この面２５ａに設けられた中心寄り（または中央寄り）の二つの内側孔２８および外寄り（または縁寄り）の二つの外側孔２９とを有する。通常上記の別の構造部材を連結する際には外寄りの外側孔２９を利用する。
【００３２】
さらに、基盤１２は、一方の側（平坦な面１５の位置する側）と他方の側（補強リブのある側）とを通じさせる通孔３１を有する。通孔３１は、基盤の中心４９に対して点対称に長方形の孔が１６箇所、補強リブを避けた位置に設けられる。通孔３１の設けられる位置とその形状、大きさは、本実施形態に限定されず、単位部材１０の強度と剛性が確保されれば適宜の位置と形状、大きさに設けられる。
【００３３】
柱状部３６は、基盤１２の他方の側に中心４９を点対称に四つ突出させて二重筒状に設けられる。柱状部３６は、先端３７に向かって漸次径が縮小する外筒４４と、先端３７から内側に折り返して平坦な面１５位置まで漸次径が縮小して延在させた内筒４５とを有する。内筒４５の板部材１４側端面は閉塞され、内筒４５の内側に補強リブ４７が形成される。このように、柱状部３６は外筒４４と内筒４５とを有するので、平坦な面１５の外筒４４と内筒４５との間に環状の開口が形成される。また、柱状部３６の先端３７の面には円形の開口が形成される。
【００３４】
図６は、第１実施形態における単位部材の連結状態を示す要部断面図で、単位部材１０ａ〜１０ｃの相互の連結関係を示す。破砕部分Ｐは、基盤１２同士の連結状態を示す。柱状部３６ａ、３６ｂは、その先端３７に設けられた端連結部３９を有する。単位部材１０ａと単位部材１０ｂとは、端連結部の係合孔４０に係合可能な端連結部材５８を介して柱状部の先端３７同士が係合され連結される。
【００３５】
端連結部３９は、柱状部の先端３７の平坦な面と、この面の円周方向に等間隔に設けられた八つの係合孔（図示せず）とで形成される。この第１実施形態はこの八つの係合孔の内の二つの係合孔４０に端連結部材５８の突起６０、６１を挿入し係合させる。突起６０と突起６１とは９０度のずれを持たせているので、突起６１の方を２点鎖線で示している。単位部材１０ｂと単位部材１０ｃとは、破砕部分Ｐに示すように、基盤１２ｂ、１２ｃに設けられた内側孔２８ｂ、２８ｃに縁連結部材５２の突起５４を挿入して係合させ連結させる。
【００３６】
図１、２に示すように、第１実施形態の浮体装置１は、全体の形状が略船形の形状をしている。上記構造体３を五つのブロック３ａ、３ｂ…に仕切り、ブロックの間に仕切り９ａ、９ｂ…を設ける。各ブロックからは飲料水を取り出すための枝管７４ａ、７４ｂ…と副バルブ７６ａ、７６ｂ…を設ける。さらに枝管７４ａ、７４ｂ…は主管７５に接続される。主管７５には主バルブ７７が設けられる。
【００３７】
浮体装置１は、先端と後端に牽引されるための孔７８を有する。さらに、牽引される場合には、牽引力が牽引方向の後端側を押すように、たとえば鋼帯７９が設けられる。鋼帯７９は長手方向（または進行方向）８２に直角な方向に適宜の間隔で設けられた鋼帯８０で固定される。
【００３８】
以上の構造を有する第１実施形態の浮体装置１は、次のように作用する。すなわち、図６に示したように、単位部材１０は、基盤１２同士および柱状部の先端３７同士が連結されるので、基盤と基盤の間に柱状部が位置し空間４が形成される。このようにして形成された空間４には飲料水を貯留することができる。
【００３９】
図１に示すように、構造体３の外側に沿って合成樹脂発泡体６６を付設することにより、構造体３に浮力を付与することができる。さらに、海水を透さない覆い部材６８で構造体３および合成樹脂発泡体６６を覆うことにより、構造体を海水に浮かせることができる。同時に、貯留した用水が覆い部材６８の外側に漏れ出すことを防止する。また、覆い部材６８の外側の海水が用水側に浸入することを防止する。よって、海水に浮かせて用水を輸送することを可能にする。
【００４０】
図５に示すように、基盤の縁連結部２２として略平坦な面１５に内側係合孔２８を設け、縁連結部材５２（図６）の側には、これに係合する突起５４を設けることにより、簡便に連結できる。四隅の位置に設けられた縁連結部２２とこれに係合する縁連結部材５２を使用することにより、１点に上下で八つの単位部材の基盤隅を集合させた状態で連結できる。また、基盤１２に設けた通孔３１は、水を貯留するとき、または貯留された水がこの通孔３１を通して上下方向に移動することを可能にする。
【００４１】
また、柱状部の外筒４４と内筒４５は、先端に向かって漸次径が縮小した筒状に形成されるので、柱状部３６は軽量になり、かつ剛性があり耐荷重性に優れる。また、単位部材１０を運搬ないし輸送する際に、幾つかの単位部材１０の筒状の柱状部を重ね合わせて運搬、輸送でき、運搬、輸送の効率を向上させることができる。柱状部３６を四つ突出させると、安定した複数段の構造体３とすることができる。
【００４２】
また、複数の軽量材料で形成された単位部材１０が連結されてなる構造体３は、重量の小さい単位部材１０を連結し、組み立てるので施工が容易である。したがって、短期間に構造体３を組み立てることができる。また、構造体３に仕切り９ａ、９ｂ…を設け五つのブロック３ａ、３ｂ…に区画することにより、何らかの予期しない原因により一つのブロックの外壁が破損して、このブロックの用水が流出または海水が浸入しても、他のブロックの飲用水は確保される。さらに、構造体３に仕切り９ａ、９ｂ…を設け飲用水の移動を防ぐことにより浮体装置１の安定を確保する。
【００４３】
図７は、本発明に係る浮体装置の第２実施形態を示す断面図である。第２実施形態の浮体装置１は、構造体３が上方に開口する凹み６を有するものである。凹み６は、両側壁と底部分に単位部材を設けた構造体３とする。この場合、構造体３の両側壁上部を繋ぐ補強部材７を設けると構造体３の剛性が増すので好ましい。補強部材７の形状はビーム状、板状など適宜の形状のものとする。
【００４４】
浮体装置の上面側に位置する覆い部材６８の縁部分６９および保護材７０の縁部分７１は、スペーサー７３および鋼板などの当板７２を介して所定のピッチで締結される。構造体３が上方に開口する凹み６を有することにより、用水を構造体３の空間に貯留して目的地まで輸送し、用水を移送した後には、この構造体の凹み６に荷を積んでかえりの輸送ができる。図７におけるその他の部分の構造と作用は、第１実施形態の浮体装置と同じであるので、その説明を省略する。
【００４５】
本実施形態において、単位部材同士の連結は、縁連結部材や端連結部材を介して突起と孔による嵌入係合であるが、ボルト、ナットなどのねじを利用して締結する手段を用いても良い。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、多量の用水を水上輸送または水上貯蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浮体装置の第１実施形態を示す破砕正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の I−I 線断面図である。
【図４】第１実施形態における二つの単位部材の柱状部先端同士を連結した状態の断面図である。
【図５】第１実施形態における単位部材を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の II−II 線正面・断面図である。
【図６】第１実施形態における単位部材同士の連結状態を示す要部断面図である。
【図７】本発明に係る浮体装置の第２実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 浮体装置
３、３ａ〜３ｃ 構造体
４ 空間
６ 凹み
８ 外側
１０、１０ａ〜１０ｃ 単位部材
１２、１２ａ〜１２ｃ 基盤
１５ 平坦な面
３６、３６ａ〜３６ｃ 柱状部
３７ 先端
６６ 合成樹脂発泡体（水より軽い物体）
６８ 覆い部材

Claims (1)

1. 用水を貯留する空間を有する構造体と、該構造体に付設させた水より軽い物体と、前記構造体および前記水より軽い物体を覆う水を透さない覆い部材とを備え、前記用水を輸送可能にまたは貯蔵可能にしてなる浮体装置において、前記構造体は、複数の単位部材が連結され、当該単位部材は、一方の側に平坦な面を有する基盤と、該基盤の他方の側に突出させた柱状部とを有し、前記基盤同士および前記柱状部の先端同士を連結してなる浮体装置。

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