JP5345727B1

JP5345727B1 - 消波装置

Info

Publication number: JP5345727B1
Application number: JP2012279696A
Authority: JP
Inventors: 加一郎亀井
Original assignee: 加一郎亀井
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: US20140178130A1; US9085865B2; JP2014122506A

Abstract

【課題】従来の消波装置は、巨大な津波に対しては、設置強度などが弱く、消波シートが機能しないという課題があった。
【解決手段】海面に沿って敷設される海面シート１１と、海面シート１１の下方の海中に、海面シートと略平行状態で敷設される海中シート１２と、両シートの間を接続する接続ロープ１３とを有する。海面シート１１は、所定の面積を有し、敷設された状態で海面に浮く浮き機能１４を有する。海中シート１２は、海面シート１１と等しい面積を有している。
【効果】津波により海面シート１１が移動されようとしたとき、海中シート１２が重りとして作用し、海面シート１１の動きが海中シート１２で阻止され、その結果、消波が実現できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、地震により生じる津波の影響を軽減するための消波装置に関する。

津波は甚大な人的被害および経済的被害をもたらす。そこで、従来より、津波の影響を軽減するための消波装置が種々提案されている。

実開平６−４３０２５号公報特開平７−２４７５２８号公報特開平９−２１１２２号公報特開平９−１２５３３８号公報特開２００８−２６５３９６号公報

従来提案されている消波装置は、いずれのものも、海面に敷設する消波シートや消波部材に対し、ロープ等の一端を接続し、ロープ等の他端は海底に固定したり、アンカー重りで固定するという構成が採用されている。
ところが、東日本大震災の教訓により周知されたように、津波の高さ・大きさやそのエネルギー量は、想定を超える場合がある。巨大な津波が起こった場合、従来の消波装置では、消波シートをつなぎ止めた海底の固定部が破壊されたり、津波のエネルギーが重りを軽々と持ち上げてしまい、消波シートが機能しないといった課題が存在する。

この発明は、このような背景のもとになされたもので、簡易な構成でありながら、津波の有するエネルギーを確実に軽減し得る消波装置を提供することを主たる目的とする。

この発明の消波装置は、
海面に沿って敷設される所定の面積を有する柔軟な海面シートと、
前記海面シートの下方の海中に、前記海面シートと略平行状態で敷設される所定の面積を有する柔軟な海中シートと、
前記海面シートと前記海中シートとの間を接続し、両シートの少なくとも周縁部が略平行状態の間隔に保たれるように保持する紐状接続部材と、
前記海中シートに一端が接続され、他端は海底に固定されることにより、前記海中シートを海中の敷設された位置に維持するための紐状接続部材とを有し、
前記海面シートは、所定の面積を有し、敷設された状態で海面に浮くための浮き機能を有しており、
前記海中シートは、前記海面シートの面積と等しいか、それ以上の面積を有することを特徴とする消波装置である。

この発明は、波の進行に伴い、水面は急上昇するが、波高以下の水中での上昇は少ないという現象を利用するものである。すなわち、上記の構成において、海面シートおよび海中シートは、それぞれ、海水の動きにより海面シートの下面に荷重が加わり海面の上昇と共に海面シートが上昇しようとする際に、海中シートの上面には海面シートに加わる荷重と逆方向の荷重が加わり、海面シートの上昇に対する抵抗として海中シートが機能する。このため、当該機能が発揮し得る強度の素材で、海面シート、海中シートおよび紐状接続部材が構成されている。

海面シートの面積（大きさ）としては、一例として、長さＬが２０ｍ以上、幅Ｗが３ｍ以上の長手長方形状を例示できる。また、海中シートの面積（大きさ）は、海面シートの面積（大きさ）と等しいか、それより大きなものであればよく、一例として、長さＬが２０ｍ以上、幅Ｗが３ｍ以上の長手長方形状を例示できる。
敷設時には、シートの長さ方向に交差方向（好ましくは直交方向）から海水のうねり（津波などの波）が到来するように敷設される。

海水の動き（津波のエネルギー）は海面付近において海水が上昇する動きを起こし、それに伴い、海面シートは海水の動き（波）とともに上昇しようとする。
一方、海中においては、海水は海面ほど大きく動かないか、その動きよりも遅れて動こうとするので、海中シートは海面シートと比べると、上昇しないか、上昇する場合でもその動きが遅れる。

このため、海水の動き（波）により海面シートが押し上げられて上昇しようとした時、海中シートに対しては、海水の圧力が加わることになり、上昇しようとする海面シートに対し、海中シートは重りの役目をする。そして、海面シートを押し上げる力が強ければ、それに比例して海中シートには大きな海水の圧力が加わる。従って、結果的には、海面シートを押し上げる波のエネルギーと海中シートに加わる海水の圧力とが拮抗して、海水の動き（波）が緩和される。

海面シートと海中シートとを接続する前記紐状接続部材の長さは、津波の波高値以上の長さ、一例として、１０〜５０ｍ程度とすることができる。
海面シートは、その素材の特性上、海面に浮くものであれば、別途浮きを取り付ける必要はない。しかし、海面シートが、海面に浮かない素材であれば、海面シートに必要に応じて浮きを取り付け、浮き機能を持たせればよい。

また、海面シートは、完全に液密的なシート（液体を全く透過させない材料で出来たシート）であることは要求されず、高圧がかかった時に、一定量の海水を透過させるものであってもよい。かかる材質の海面シートとすることにより、過大なエネルギーがかかった時に、津波を良好に減衰させながらも、海面シートはエネルギーを一部逃がすことができ、破れたり、紐状接続部材との接続部が壊れたりすることを防止できる。

海中シートには、海面シートと逆方向の圧力が加わるので、材質的には海面シートと同じもので構成するのが望ましい。その場合において、海中シートの材質が、水に浮くものである場合には、海中シートには、海中シートを海中に維持するための重りを適宜装着すればよい。
あるいは、海中シートの材質を、海面シートの材質と異なり、海中に留まる材質で構成することもできる。

この発明によれば、津波により海面付近の海水が急激に著しく動き、海面シートを持ち上げたり移動させようとする場合に、海面シートに加わる圧力と反対の圧力が海中シートに作用して、海面シートの移動に対する抵抗として海中シートが作用する。このため、海面シートの動きが海中シートで阻止され、波の動き、すなわち海水の急激な移動を緩和できる。

このように、簡単な構成で、消波機能に秀れた実用的な消波装置とすることができる。

図１は、この発明の一実施形態に係る消波装置の敷設状態（設置状態）を模式的に示す斜視図である。図２は、津波に対する消波装置の作用を説明するための図解的な断面図であり、（Ａ）は海水の水平方向への動きに対する対応を示す図、（Ｂ）は海水の垂直方向への動きに対する対応を示す図である。図３は、湾周辺におけるこの発明に係る消波装置の設置状況の一例を説明するための図解図である。

以下には、図面を参照して、この発明の一実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る消波装置１０が海に設置された状態を示す図解的な斜視図である。
消波装置１０は、海面シート１１と、海中シート１２と、海面シート１１および海中シート１２の間を接続している紐状接続部材としての接続ロープ１３と、海面シート１１に取り付けられた浮き玉１４と、海中シート１１に取り付けられた重り玉１５と、海中シート１２に一端（上端）が取り付けられ、他端（下端）は海底に固定された紐状接続部材としてのアンカーロープ１６とを有している。

海面シート１１は、この実施形態では、長さＬが２０ｍ以上で、幅Ｗが３ｍ以上の横長長方形状をしており、津波Ｔの進行方向に対して長さ方向Ｌが直交する状態で、海面に沿って敷設される。海面に沿って敷設されるとは、海面に完全に浮いた状態であってもよいし、海面からわずかに沈んだ状態であってもよい。海面シート１１の材質としては、合成樹脂の織布を用いることができる。たとえば、テントシートや熱気球などのシート材またはそれらにカーボン繊維等を織り込んで強度（引っ張り強度）が強化されたシート材を用いることができる。

この実施形態では、海面シート１１の周縁部に沿って、適当な間隔で複数個の浮き玉１４が取り付けられた例を示しているが、海面シート１１自体に海面に浮くための浮き機能が備わっている場合には、浮き玉１４は省略することが可能である。
海中シート１２は、海面シート１１の下方の海中に、海面シート１１と略平行状態で敷設される。海中シート１２の大きさは、海面シート１１の大きさと等しい大きさで、一例として、長さＬは２０ｍ以上、幅Ｗは３ｍ以上であり、横長長方形状をしている。

なお、海中シート１２は、海面シート１１に対して重りの役目をする特性上、海面シート１１の大きさと同じものとせず、海面シート１１よりも一回り大きな大きさとしてもよい。
海中シート１２の素材は、海面シート１１の素材と同様に、合成樹脂の織布またはそれを強化したものを用いることができる。あるいは、海中シート１２は、カーボン繊維などで強化されたゴムシートで構成することも可能である。

この実施形態では、海中シート１２が、確実に、かつ常に海中の所定位置に維持されるよう、海中シート１２の周縁部には、適宜間隔で複数の重り玉１５が取り付けられた例が示されている。なお、海中シート１２が、その素材の特性上、海中に沈んで留まるものであれば、重り玉１５は省略することが可能である。
接続ロープ１３は、一例として、ナイロン系などを主体とする合成樹脂製の編ロープで構成することができる。あるいは、接続ロープ１３は、耐塩水加工が施された金属製ワイヤーやチェーンで構成することもできる。

接続ロープ１３の長さ、言い換えれば海面シート１１と海中シート１２との垂直方向の間隔Ｈは、一例として、１０〜５０ｍを例示することができる。海面シート１１と海中シート１２との高さＨの差が１０ｍ以上であれば、津波の波高値以上であり、海面における水の動き（波）と海中における水の動きとの間で差異があり、海中シート１２が海面シート１１に対する重りとして機能し得る。また、海面シート１１と海中シート１２との高さＨの差が５０ｍを超えて長くなれば、海中シート１２に加わる荷重が大きくなり過ぎ、海面シート１１または海中シート１２が破れたり、接続ロープ１３とのつなぎ目や接続ロープ１３自体が切れたりする可能性がある。

アンカーロープ１６は、接続ロープ１３と同様の素材で形成することができる他、鎖等で構成することもできる。アンカーロープ１６の上端は海中シート１２の一端縁に接続固定されており、アンカーロープ１６の下端は、海底に固定されている。アンカーロープ１６に加わる張力は、海中の海水の緩やかな動きにより海中シート１２が流されるのを係止するのに必要な張力でよく、海面シート１１に加わる圧力に抗するための強力な張力を有する必要はない。従って、アンカーロープ１６の下端にたとえば船舶の錨のようなものを接続し、海底に沈めた状態としてもよい。

図２は、波の動き（水の移動）に対する消波装置１０の作用を説明するための図解的な断面図で、図１に示す消波装置１０を矢印Ａ１方向から見た状態を示している。
図２（Ａ）に示すように、矢印Ａ２で示す水平方向の波（海面の移動）に対しては、海面ＳＳの移動とともに海面シート１１の下面に荷重Ｌｕがかかる。一方、海中にある海中シート１２は、海中での海水の移動がゆっくりとやってきたり、移動が少ないため、荷重Ｌｕに対する反荷重Ｌｄが加わる。言い換えれば、海面ＳＳが水平方向へ移動すると、海面シート１１は海面ＳＳの動きに合わせて動こうとする。しかし、海中シート１２に反力が加わり、海中シート１２は海面シート１１に対する重りとして作用し、海面シート１１が水平方向へ移動するのを阻止する。

結局、この作用により、海面ＳＳに生じる波が打ち消されるかまたは減衰される。
図２（Ｂ）は、海面ＳＳの垂直方向（上方向）に対する消波装置１０の作用を示す図解図である。
矢印Ａ３で示す垂直方向の波（海面の移動）の場合も、水平方向の波（海面の移動）と同様、海面シート１１の下面に荷重Ｌｕがかかる。反対に、海中シート１２には、その上面に反荷重Ｌｄが加わる。よって、海中シート１２は海面シート１１に対する重りとして作用し、海面シート１１は波の動きとともに上昇することができず、波の動きを打ち消すかまたは減衰する。

図３は、湾Ｂ周辺における消波装置１０の設置状況の一例を示す図解図である。
消波装置１０は、湾Ｂの入口の外側に、船舶の航行等を妨げないようにして設置するのが好ましい（Ｅ１）。設置にあたっては、湾Ｂ入口の長さ等に応じ、消波装置１０を長手方向に連設して設置してもよい。
また、湾Ｂの内海中央部に消波装置１０を設置してもよい（Ｅ２）。湾Ｂの中央部は、沿岸部で反射した波が集まってくるため、かかる反射波を消波できる点で好ましい。湾Ｂの中央部に設置する消波装置１０は、周囲のいずれの方向からの波を受けても消波できるよう、海面シートおよび海中シートの平面視の形状が正方形状や円形状であるのが好ましい。

消波装置１０は、さらに、湾Ｂ内の集落に面した沿岸部近傍に設置してもよい（Ｅ３）。
さらには、湾Ｂの外方の外海に、比較的長い距離にわたって設置してもよい（Ｅ４）。
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。この発明の消波装置は、海ではなく、川や湖などにも設置することができ、強風や地震などにより河川や湖などに生じる大きな波の消波に対しても適用することができる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１０消費装置
１１海面シート
１２海中シート
１３接続ロープ
１４浮き玉
１５重り玉
１６アンカーロープ

Claims

海面に沿って敷設される所定の面積を有する柔軟な海面シートと、
前記海面シートの下方の海中に、前記海面シートと略平行状態で敷設される所定の面積を有する柔軟な海中シートと、
前記海面シートと前記海中シートとの間を接続し、両シートの少なくとも周縁部が略平行状態の間隔に保たれるように保持する紐状接続部材と、
前記海中シートに一端が接続され、他端は海底に固定されることにより、前記海中シートを海中の敷設された位置に維持するための紐状接続部材とを有し、
前記海面シートは、所定の面積を有し、敷設された状態で海面に浮くための浮き機能を有しており、
前記海中シートは、前記海面シートの面積と等しいか、それ以上の面積を有することを特徴とする、消波装置。
前記「海面」は「水面」で、前記「海中」は「水中」で、前記「海底」は「水底」であることを特徴とする請求項１記載の消波装置。