JP5667458B2 - 中層浮魚礁設備 - Google Patents

Description

本発明は、海底に設置したシンカーに係留索によって浮魚礁を海中に浮遊状態で係留する中層浮魚礁設備に関し、さらに詳しくは浮魚礁の回収を容易にするための中層浮魚礁の構造に関する。

近年、設置した海域での魚群誘導礁としての効果も期待できるとして、浮魚礁の開発が注目されている。この浮魚礁は、底魚向けの沈設型魚礁とは異なり、海域の表層、中層域の回遊魚および根付魚を対象とし、魚群の誘導・蝟集効果に優れた浮魚礁が用いられている。浮魚礁は、魚礁本体に浮体を取り付け、これにロープ、人工海藻、網状物などを組合せた柔構造とし、この浮魚礁は、適度な陰影、潮流による渦流で回遊魚の蝟集効果があるとともに、海藻類の付着成長で稚魚の中間育成場としても機能する。

中層浮魚礁は、耐用年数がたとえば１０年として設計され、設置後１０年を経過した浮魚礁は、回収の必要性が生じる場合がある。浮魚礁の浮体に結束された係留索を海底の定位に係留するためのシンカーは、直方体であって、底面が２ｍ×２ｍ程度の正方形の平坦面から成る一定形状とし、高さを１．０ｍ〜１．５ｍの範囲で調整することによってその重量を１０ｔ〜１５ｔの範囲に調整しているので、シンカーを海上から自沈させて海底地盤に設置したとき、シンカーの底部が海底地盤に埋没した状態となり、中層浮魚礁を回収索によって係留索およびシンカーとともに台船に引揚げる際に、シンカーに海底地盤から大きな吸着力および摺動抵抗力が作用しているため、中層浮魚礁設備の構成を簡素化して回収時の引揚げ力を低減し、容易かつ確実に中層浮魚礁設備を回収する技術が求められている。

シンカーを含めた中層浮魚礁設備を引き揚げて回収する場合、回収索に作用する力によっては、途中で回収索が切断されるおそれがある。回収索に作用する力は、シンカーを海底から引抜く際に作用する力Ｆ１、シンカーの引き揚げ開始時に作用する力Ｆ２、回収作業中に作用する力Ｆ３があるが、この中でシンカーを海底から引抜く際に作用する力Ｆ１が最も大きいことが判っている。

このようなシンカーを海底から引抜く際に作用する力Ｆ１を低減する従来技術は、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１では、シンカーにその底面から上面まで貫通する孔を形成する、またはシンカーと水底との間に金網や鉄筋を碁盤状に交差させた格子状部材を設置することによって、引上げの際にシンカーの底面に水を流入し易くし、シンカーの底面と水底との吸着効果を低減している。

特許文献１に記載の貫通孔を形成したシンカーでは、貫通孔に砂などの堆積物が入りこみ堆積した場合には、前記吸着効果の低減効果を得難いという問題がある。また、格子状部材を用いる場合には、シンカーを格子状部材の上に正確に載置して用いる必要があるので、設置が困難になるという問題と、浮魚礁自体の構成が複雑化するという問題がある。

また、前述のように耐用年数が経過した中層浮魚礁は、回収の必要性が生じる場合がある。従来技術の回収方法としては、浮体が海面下に位置していること、シンカーまで含めた回収実績がないことなど、未知な部分が多く、回収技術が確立されておらず、たとえば、耐用年数経過後の回収の際、回収索は回収時に取付ける方法が検討されている。しかしながら、魚礁本体が海面下にある中層浮魚礁は、水深が大きく、潜水士による作業は危険を伴うという問題がある。

そこで、潜水士に代えて遠隔操作の無人潜水機によって回収索を係留索に取付けて回収する方法が検討されている。このような中層浮魚礁を回収する方法に関する従来技術は、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示の中層浮魚礁の回収方法では、作業船から吊り下げた案内索の先端部を移動させながら中層浮魚礁の魚礁本体に対して掛止め、案内索を利用して、回収索の一端側と結合する回収用金具が前方に着脱可能に取付けられた無人潜水機を魚礁本体の近くまで下ろし、無人潜水機を操作して回収用金具をアンカーと魚礁本体とを係留する係留索に結合させて、無人潜水機を引き揚げた後に回収索を巻き上げて中層浮魚礁の回収を行っている。

しかしながら、特許文献２に開示の方法では、回収索を係留索に取付けるために、専用の取付金具である回収用金具が必要となり、その取付けにも特殊技術が必要となるという問題と、取付金具によって係留索の１点を固定して引揚げるため、係留索の１点に大きな荷重が作用し、係留索が切断する可能性があるという問題、さらに魚礁本体と回収索とが繋がった状態で魚礁本体を海面まで引揚げ、海面から台船に回収する際に魚礁本体を回収索から切断するので、回収索に最も大きな負荷が掛かって破断する可能性のある回収索に近づいて、魚礁本体を回収索から切断する必要があり、回収作業に危険性が伴うという問題があり、中層浮魚礁の回収を容易かつ確実で安全に行うことはできない。

特許文献３には、係留構造に関する従来技術が開示されている。特許文献３に開示の係留構造では、１本の組紐ロープの各端を反転し、主ロープ側の側面から挿入し所要長さ先の側面から導出することにより長手方向両端にそれぞれリングを有するタック部を形成し、ロープ各端が長さ調整代部を有するように主ロープ側の側面から導出し、各タック部に締付具を取り付けることによって、使用現場での切断やアイスプライス加工などを要さず、容易かつ確実に長さ調整できるようにしている。

しかしながら、特許文献３の係留構造では、ロープの長さを調整するためには締付具を移動する必要があるので、たとえば中層浮魚礁を海中に設置した後に、係留索や回収索の長さの調整を行いたい場合には、潜水士または無人潜水機によって、締付具を移動させる必要があり、係留索や回収索の長さの調整が海中では困難であるという問題がある。したがって、中層浮魚礁の回収時に回収索の長さを調整することによって、浮体を海面付近まで浮かび上がらせて、回収を行うことができないので、中層浮魚礁の回収を容易に行うことができない。

特開２００２−２１１４８０号公報 特開２０１０−２０７１０６号公報 特開平７−９０７８７号公報

本発明の目的は、構成の簡素化を図り、シンカーを含む設備全体を容易かつ確実に回収することができる中層浮魚礁設備を提供することである。

本発明は、使用後に回収される中層浮魚礁設備であって、
海底に設置されるシンカーと、
浮体が設けられる魚礁本体と、
一端部が前記シンカーに結合され、他端部が前記魚礁本体に結合され、魚礁本体を海面下に係留する係留索であって、中層浮魚礁設備の回収時に予め定める切断位置で切断され、当該予め定める切断位置の両側に結合部を有する係留索と、
前記係留索の予め定める切断位置の両側の結合部に、各端部がそれぞれ結合され、前記係留索の両結合部間の長さよりも長尺の回収索と、
前記回収索を、前記係留索に結合する係止用手段とを含むことを特徴とする中層浮魚礁設備である。
また本発明は、前記係止用手段は、前記浮体の浮力による引張力によって破断可能な係止用索条であって、前記回収索を、前記係留索の前記予め定める切断位置と、前記シンカーに結合される一端部とにわたる部分に結合する係止用索条であることを特徴とする。

また本発明は、シンカーは、直方体状のコンクリート製ブロックから成り、海底に設置された状態から浮上するとき、海底地盤と該海底地盤に接触する部分との間に水を導くための導水部を有することを特徴とする。

本発明によれば、係留索の予め定める切断位置の両側の結合部に、各端部がそれぞれ結合され、係留索の両結合部間の長さよりも長尺の回収索を有するので、中層浮魚礁設備を回収する際に、係留索を切断位置で切断することによって、浮体を海面まで浮かび上がらせることができる。したがって、中層浮魚礁設備が設置されている位置を海上から容易に確認することができるとともに、浮体によって海面まで上がってきた魚礁本体を回収索から切断し、台船に引揚げて回収することができる。また、魚礁本体を回収後、魚礁本体が繋がっていた回収索を用いて係留索とシンカーを回収することができる。このように、魚礁本体が海面に浮上し、魚礁本体が海面に浮遊している状態、すなわち回収索に対して荷重が掛かっていない状態で魚礁本体を回収索から切断することができるので、安全に魚礁本体を回収索から切断して、回収することができる。

また本発明によれば、係止用手段が、浮体の浮力によるせん断力によって破断可能であって、回収索を、係留索の切断位置と、シンカーに結合される一端部とにわたる部分に結合する係止用索条であるので、係留索が切断されていない中層浮魚礁設備の設置時には回収索を折畳み、設置作業の妨げになることを防ぐことができる。また、回収時には潜水士などが各係止用索条を切断することなく、各係止用索条を破断することができるので中層浮魚礁設備を容易に回収することができる。

また本発明によれば、シンカーが、海底に設置された状態から浮上するとき、海底地盤と該海底地盤に接触する部分との間に水を導くための導水部を有するので、導水部が形成されない場合と比べ、海底地盤とシンカーの海底地盤に接触する部分との間に円滑に海水を導くことができる。したがって、海底地盤とシンカーの海底地盤に接触する部分との吸着力にともなう、中層浮魚礁設備を回収する際の引抜き抵抗力を低減することができるので、中層浮魚礁設備の回収中に回収索が破断することなどを防ぐことができ、中層浮魚礁設備の回収を確実に行うことができる。

本発明の一実施形態の中層浮魚礁設備１の構成を示す断面図であり、図１（１）は魚礁本体４が係留索５およびシンカー２によって海中Ｍに係留された状態を示し、図１（２）は係留索５が切断された状態を示し、図１（３）は魚礁本体４が海面Ｓに浮上した状態を示し、図１（４）は魚礁本体４が、台船Ｕ上に引揚げられて回収された状態を示す。 シンカー２の正面図である。 シンカー２の平面図である。 係留索５と回収索６とが係止用索条７によって係止された状態を拡大して示す図である。 シンカー２の引抜き抵抗力を確認するための引抜き試験で用いたシンカー供試体３１〜３５の寸法形状を示す図であり、図５（１）はシンカー供試体３１を示し、図５（２）はシンカー供試体３２を示し、図５（３）はシンカー供試体３３を示し、図５（４）はシンカー供試体３４を示し、図５（５）はシンカー供試体３５を示す。 各シンカー供試体３１〜３５の引抜き試験で用いた引抜き試験設備２５を示す図である。 引抜き試験設備で用いた引抜き力測定器２４を示す図である。 条件１〜３で各シンカー供試体３１〜３５で要した引抜き時間を示すグラフである。 スリットまたはテーパを形成したときのシンカー２の引抜き抵抗力を確認するための引抜き試験で用いたシンカー供試体４１〜４６の寸法形状を示す図であり、図９（１）はシンカー供試体４１を示し、図９（２）はシンカー供試体４２を示し、図９（３）はシンカー供試体４３を示し、図９（４）はシンカー供試体４４を示し、図９（５）はシンカー供試体４５を示し、図９（６）はシンカー供試体４６を示す。 条件１〜３で各シンカー供試体４１〜４６で要した引抜き時間を示すグラフである。 シンカー２の引抜き抵抗力を確認するための引抜き試験で用いたシンカー供試体５１〜５５の寸法形状を示す図であり、図１１（１）はシンカー供試体５１を示し、図１１（２）はシンカー供試体５２を示し、図１１（３）はシンカー供試体５３を示し、図１１（４）はシンカー供試体５４を示し、図１１（５）はシンカー供試体５５を示す。 条件４で各シンカー供試体５１〜５５で要した引抜き時間を示すグラフである。 中層浮魚礁設備１の回収時の安全性を確認するための試験設備を示す図である。 係止用索条７による係留索５への回収索６の取付構造試験で用いた結束構造モデル１〜４を示す図であり、図１４（１）は結束構造モデル１を示す図であり、図１４（２）は結束構造モデル２を示す図であり、図１４（３）は結束構造モデル３を示す図であり、図１４（４）は結束構造モデル４を示す図である。

図１は本発明の一実施形態の中層浮魚礁設備１の構成を示す断面図であり、図１（１）は浮魚礁本体４が係留索５およびシンカー２によって海中Ｍに係留された状態を示し、図１（２）は係留索５が切断された状態を示し、図１（３）は魚礁本体４が海面Ｓに浮上した状態を示し、図１（４）は魚礁本体４が、台船Ｕ上に引揚げられて回収された状態を示す。本実施形態の中層浮魚礁設備１は、使用後すなわち耐用期間が経過した後に海中Ｍから回収される中層浮魚礁設備であって、図１（１）に示すように、海底Ｇに設置されるシンカー２と、浮体３が設けられる魚礁本体４と、一端部がシンカー２に結合され、他端部が魚礁本体４に結合され、魚礁本体４を海面Ｓ下に係留して、中層浮魚礁設備１の回収時に予め定める切断位置Ｐで切断される係留索５と、係留索５の予め定める切断位置Ｐの両側に連なる各部分に、各端部Ｊ１，Ｊ２がそれぞれ結合され、係留索５の前記各端部Ｊ１，Ｊ２がそれぞれ結合される部分、すなわち後述の主係留索１０の長さＬ１よりも長尺の回収索６と、浮体３の浮力による引張力によって破断可能であって、回収索６を、係留索５の予め定める切断位置Ｐと、シンカー２に結合される一端部とにわたる部分に結合する係止用手段である係止用索条７とを含む。

本実施形態では、回収索６は、係止用手段である係止用索条７によって係留索５に結合されて固定されているが、回収索６の固定方法は前記方法に限らず、たとえば回収索６の端部に錘を設けることによって実現してもよい。

係留索５は、シンカー２に一端部が結合される主係留索１０と、主係留索１０に魚礁本体４を接続する副係留索１１とを有する。中層浮魚礁設備１の耐用期間が経過すると、図１（２）に示すように、主係留索１０を前記予め定める切断位置Ｐで深海探査機Ｒによって切断することによって、魚礁本体４は、浮体３の浮力によって、図１（３）に示すように、海面Ｓまで浮上し、台船Ｕ上に引揚げられて回収され、図１（４）に示すように魚礁本体４の回収後、回収索６を使用して、係留索５とシンカー２が台船Ｕ上に引揚げられて回収される。

図２はシンカー２の正面図であり、図３はシンカー２の平面図である。シンカー２は、魚礁本体４を海中Ｍに係留するために、水深２００ｍ〜３０００ｍの海底Ｇの地盤上の定位置に載置されて用いられる重錘であり、本実施形態ではシンカー２は、幅＝２０００ｍｍ、奥行き＝２０００ｍｍ、高さ＝１０００ｍｍの直方体状のコンクリート製ブロックから成る。また、シンカー２は、海底Ｇの地盤に設置された状態から浮上させて回収する際に、海底Ｇと該海底Ｇの地盤に接触する部分との間に周囲の海水を導くための導水部８を有する。本実施形態では、導水部８は、シンカー２の４つの側部の中央に、シンカー２の上面および底面間を連通する溝幅＝２００ｍｍ、溝深さ＝２００ｍｍの断面凹状のスリットがそれぞれ形成される形態とした。

このように導水部８を有するので、導水部８が形成されない場合と比べ、海底Ｇとシンカー２の海底Ｇに接触する部分との間に円滑に海水を導くことができる。したがって、海底Ｇとシンカー２の海底Ｇの地盤に接触する部分との吸着などに起因する、中層浮魚礁設備１を回収する際の引抜き抵抗力を低減することができるので、中層浮魚礁設備１の回収中に回収索６が破断することなどを防ぐことができ、中層浮魚礁設備１の回収を確実に行うことができる。

本実施形態では、シンカー２はコンクリート製ブロックから成るが、浮魚礁本体４を海中Ｍに係留することができる重量物であればよく、鋼鉄製または鋼鉄製フレームとコンクリートとを一体化した鉄骨コンクリート製であってもよい。また、本実施形態では、シンカー２の形状は、直方体状に形成されるが、シンカー２の形状は当該形状に限らず、三角錐および四角錐などの多角錐状、三角錐台および四角錐台などの多角錐台状、三角柱および四角柱などの多角柱状、ならびに円柱状のうちから選ばれた一種であってもよい。

再び図１を参照して、前記浮体３は、海中Ｍで魚礁本体４をシンカー２に係留された係留索５を結束した状態で充分な浮力を与えるためのＡＢＳ樹脂製の中空球状である。浮体３は、全体として、魚礁本体４、係留索５および回収索６の全体を浮揚させるに充分な浮力を有する。本発明の他の実施形態の浮体３は、前記中空球状のＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂に代えて、独立気泡の発泡合成樹脂によって形成されてもよい。

魚礁本体４は、繊維強化プラスチックから成る略円筒状の枠体の上部に、浮力を生じさせるための前記中空球状の浮体３が多数、たとえば４〜１３０個取付けられ、無潮流状態における海面Ｓ下で、前記複数の浮体４を上方にした姿勢を維持してほぼ鉛直に浮揚するように構成されている。

前記浮体３は、前記ＡＢＳ樹脂製の中空球体以外にも、たとえば内部に発泡ウレタンなどの発泡合成樹脂を充填した鉄パイプまたはポリ塩化ビニルなどの合成樹脂パイプの上下開口部を蓋で塞いだ１つの中空の円柱状体であってもよい。

また、魚礁本体４は、前記構成に限らず、たとえば上部を浮体３をも兼ねた密閉中空柱状の蓋体として構成すると共に、下部を下方に延びる複数本の支柱で檻状に構成してもよい。

係留索５は、主係留索１０と副係留索１１とから成り、魚礁本体４とシンカー２とを接続するために用いられる。係留索５は、耐用期間（たとえば１０年）の間に破断することがない耐久性、および潮流などの影響によって魚礁本体４がシンカー２から離反する方向に動く引張力によって破断することのない引張強度を有するとともに、柔軟に湾曲し得る可撓性を有していればよく、たとえば合成繊維ロープまたは防食被覆を施した金属製ワイヤなどによって実現される。本実施形態では、主係留索１０として、φ２８ｍｍ〜φ４０ｍｍのワイヤ外装ポリエチレン被覆ポリアリレートトエルロープが用いられ、副係留索１１として、φ３０ｍｍ〜φ４５ｍｍのワイヤ外装ポリエチレン被覆ポリエステルトエルロープが用いられる。本実施形態では、主係留索１０と副係留索１１とは、異なる材質で実現されているが、同じ材質から実現されてもよい。

副係留索１１は、主係留索１０に安定して魚礁本体４を接続するためのもので、その一端が主係留索１０に接続され、その他端が魚礁本体４に接続されて、主係留索１０と魚礁本体４の間に複数本、本実施形態では４本設けられる。主係留索１０と副係留索１１とが、同じ材質から実現されている場合、副係留索１１は、主係留索１０と比較してその径が細い。また、前述のように副係留索１１は、複数本設けられるので、各副係留索１１に掛かる力を分散しやすく、主係留索１０と比較して細く形成し易い。

主係留索１０は、その一端が副係留索１１に接続され、その他端が金属製の係留用フック部材１２を介してシンカー２に接続される。この係留用フック部材１２は、たとえば逆Ｕ字状の丸鋼によって実現されてもよい。なお、係留用フック部材１２の周囲には、４つの吊下げ用フック部材１３が設けられる。主係留索１０と副係留索１１とが、同じ材質から実現されている場合、主係留索１０は、副係留索１１と比較してその径が大きい。

主係留索１０は、中層浮魚礁設備１を回収する際には、予め定める切断位置Ｐで前述の深海探査機Ｒに具備した切断装置や潜水士による切断工具、機械式の水中切り離し装置によって切断される。予め定める切断位置Ｐは、主係留索１０と副係留索１１とが接続される位置よりも海底Ｇ側の位置であって、後述する主係留索１０と接続される複数の係止用索条７のうち、最も海面Ｓ側で主係留索１０と接続される係止用索条７の結束位置よりも海面Ｓ側の位置であれば、いずれの箇所が選ばれてもよいが、主係留索１０と副係留索１１とが接続される位置から海底Ｇ側で、かつ主係留索１０と接続される複数の係止用索条７のうち、最も海面Ｓ側で主係留索１０に結束される係止用索条７よりも海面Ｓ側の間であって、なるべく浅い水深、すなわち海面Ｓ側が望ましい。このように浅い水深に切断位置Ｐが選ばれることにより、たとえば無人潜水機を用いて切断を行う場合に、稼働コストの高価な深海用無人潜水機を用いることなく、稼働コストが深海用無人潜水機に比べて格段に安価な１００ｍ〜２００ｍ程度の水深仕様の無人潜水機によって切断を行うことができるので、回収に掛かる費用を低減することができる。

回収索６は、係留索５と同様の材料から成る長尺のロープ状物で、係留索５の予め定める切断位置Ｐの両側の結合部に各端部がそれぞれ結合される。より詳細には、一端が主係留索１０と副係留索１１とが接続される箇所よりもわずかに海底Ｇ側の主係留索１０の部位に結合され、他端が主係留索１０に一端が接続される箇所よりも海底Ｇ側に結合される。本実施形態では、一端は主係留索１０と副係留索１１とが接続される箇所からたとえば１〜３ｍ程度海底Ｇ側の部位に結合され、他端は主係留索１０に一端が接続される箇所からたとえば１〜３ｍ程度海底Ｇ側の部位に結合される。

回収索６は、係留索５の両結合部間の長さよりも長尺であり、本実施形態では、係留索５の両結合部間の長さＬ１は、たとえば５〜１００ｍであり、回収索６の長さＬ２は、たとえば２５〜３００ｍである。このように、係留索５の予め定める切断位置Ｐの両側の結合部に、各端部がそれぞれ結合され、係留索５の両結合部間の長さＬ１よりも長尺（Ｌ２）の回収索６を有するので、中層浮魚礁設備１を回収する際に、係留索５を切断位置Ｐで切断することによって、浮体３を海面Ｓまで浮上させることができる。したがって、中層浮魚礁設備１が設置されている位置を海上から容易に確認することができるとともに、浮体３によって海面Ｓまで上がってきた魚礁本体４を回収索６から切断し、台船Ｕに引揚げて回収することができる。また、魚礁本体４を回収後、魚礁本体４が繋がっていた回収索６を用いて係留索５およびシンカー２をともに回収することができる。

このように、魚礁本体４が海面に浮上し、魚礁本体４が海面に浮遊している状態、すなわち回収索６に対して荷重が掛かっていない状態で魚礁本体４を回収索６から切断することができるので、安全に魚礁本体４を回収索６から切断して、回収することができる。また、たとえばウインチドラムを用いて回収作業を行う場合に、魚礁本体４を切断してから、回収索６をウインチドラムへ取り付けることができる、すなわち回収索６に荷重が掛からない状態でウインチドラムに回収索６を取り付けることができるので、安全に回収索６をウインチドラムに取り付けることができる。また、このように魚礁本体４と回収索６、係留索５およびシンカー２とを分けて回収することができるので、たとえばウインチドラムを用いて台船Ｕ上に引き上げる場合に、巻き上げ作業の途中で魚礁本体４の切断などを行う必要がなく、巻き上げ作業のみを行えばよいので、安全かつ効率よく回収作業を行うことができる。

図４は係留索５と回収索６とが係止用索条７によって係止された状態を拡大して示す図である。係止用索条７は、回収索６の海中Ｍにおいて略Ｕ字状に弛緩した状態で垂下する余剰の折返し部分を、係留索５の切断位置Ｐと、シンカー２に結合される一端部とにわたる部分に結合する紐、ロープまたはワイヤであって、複数設けられ、本実施形態では、図４に示すように、８本設けられる。

係止用索条７の材質は、中層浮魚礁設備１を回収する際の浮体３の浮力による引張力によって破断する強度であればよく、たとえばポリエステル、ナイロン、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの合成繊維全般や生分解性素材のポリ乳酸やポリブチレンサクシネートであってもよい。

また、係止用索条７の設けられる本数は特に制限されないが、耐用期間が経過する前に海中Ｍの浮遊物が衝突することによって、あるいは劣化によって破断する可能性があるので、複数本以上設けられることが好ましい。

係止用索条７の係留索５との結束の手法は、特に限定されないが、本実施形態では、一端が巻き結びで強固に結束され、他端がもやい結びによって弛緩状態で結束される。もやい結びは、索条体の端部に固定した輪を形成する結び方であるので、たとえば当該輪の内側に回収索６を通して結束した場合であっても、回収索６は自由に動くことが可能である。

したがって、主係留索１０および魚礁本体４に近接する側の回収索６Ａと魚礁本体４と離反する側の回収索６Ｂとを係止用索条７で結合する場合、主係留索１０および魚礁本体４に近接する側の回収索６Ａに結束される端部を巻き結びとし、魚礁本体４と離反する側の回収索６Ｂに結束される端部をもやい結びとし、さらに海面Ｓに最も近接する位置で回収索６Ａと回収索６Ｂとを係止用索条７によって結合し、海面Ｓから最も離反する位置で回収索６Ｂと主係留索１０とを係止用索条７によって結合し、海面Ｓに最も近接する位置に配置される係止用索条７と海面Ｓから最も離反する位置に配置される係止用索条７との間に、回収索６Ａと回収索６Ｂとを結合する係止用索条７と、回収索６Ｂと主係留索１０とを結合する係止用索条７とを交互に配することによって、海面Ｓに近い側の係止用索条７から遠い側の係止用索条７の順で、１本ずつ係止用索条７に浮体３の浮力による引張力を個別に作用させることができるので、浮体３の浮力によって確実に破断させて、中層浮魚礁設備１の回収を確実に行うことができる。

また、係止用索条７は、中層浮魚礁設備１を回収する際に、主係留索１０が予め定める切断位置Ｐで切断されると、浮体３の浮力による引張力によって海面Ｓに近いものまたは海底Ｇに近いものから順次破断する。

このように浮体３の浮力による引張力によって破断可能であって、回収索６を、係留索５の切断位置Ｐと、シンカー２に結合される一端部とにわたる部分に結合する係止用索条７とを含むので、係留索５が切断されていない状態、たとえば中層浮魚礁設備１の設置時には回収索６を折畳んでその長さを短くした状態にすることができ、設置作業の妨げになることを防ぐことができる。

また、中層浮魚礁設備１の回収時には潜水士などが各係止用索条７を切断することなく、係留索５を切断するのみで、浮体３の浮力による引張力によって各係止用索条７を破断することができるので、中層浮魚礁設備１を容易に回収することができる。

＜シンカーの引抜き試験＞
（実験１）
図５はシンカー２の引抜き抵抗力を確認するための引抜き試験で用いたシンカー供試体３１〜３５の寸法形状を示す図である。図５（１）はシンカー供試体３１を示し、図５（２）はシンカー供試体３２を示し、図５（３）はシンカー供試体３３を示し、図５（４）はシンカー供試体３４を示し、図５（５）はシンカー供試体３５を示す。図５（１）〜図５（５）において、上段は各シンカー供試体３１〜３５の正面図を示し、下段は各シンカー供試体３１〜３５の平面図を示す。図６は各シンカー供試体３１〜３５の引抜き試験で用いた引抜き試験設備２５を示す図であり、図７は引抜き試験設備で用いた引抜き力測定器２４を示す図である。

引抜きやすいシンカーの形状を確認するために、図５（１）〜図５（５）に示す形状の異なるシンカー供試体３１〜３５を作成して、底部の形状の変化のみで引抜き力がどのように異なるかを確認するための実験を行った。シンカー供試体３１〜３５は、いずれも実際に海洋に設置されるシンカー２の１／１０の大きさに縮小したコンクリートモルタル製の中実ブロックから成る。

シンカー供試体３１は、幅ａ＝２００ｍｍ、幅ｂ＝２００ｍｍ、高さｈ＝１００ｍｍの直方体であり、これを基準形状とした。またシンカー供試体３２は、上記の基準形状のシンカー供試体３１と同様な直方体部分の底部に、高さｈ１＝２０ｍｍ、テーパ角度θ＝４５°の１つの円錐台状のスパイク部３２ａが一体に形成される形態とした。シンカー供試体３３は、上記の基準形状のシンカー供試体３１と同様な直方体部分の底部に、４つの円錐台状のスパイク部３３ａが２行２列で一体に形成され、各スパイク部３３ａの軸線がシンカー供試体３３の直方体部分の底面の対角線上に並ぶ形態とした。シンカー供試体３４は、上記の基準形状のシンカー供試体３１と同様な直方体部分の底部に、９つの円錐台状のスパイク部３４ａが３行３列で一体に形成され、各スパイク部３４ａの軸線がシンカー供試体３４の直方体部分の底面の対角線上に並ぶ形態とした。シンカー供試体３５は、上記の基準形状のシンカー供試体３１と同様な直方体部分の底部に、１６つの円錐台状のスパイク部３５ａが４行４列で一体に形成され、各スパイク部３５ａの軸線がシンカー供試体３５の直方体部分の底面の対角線上に並ぶ形態とした。なお、各シンカー供試体３２〜３５の各スパイク部３２ａ〜３５ａは、すべて底面からの高さｈ１が等しい円錐台状の相似形とした。

図６に示すように、天井クレーン２０にφ１６ｍｍのＰＥＴエイトロープ２１が巻き掛けられた滑車２２を取付け、前記エイトロープ２１の一端を床面に固定し、他端にラチェット式伸縮器２３と、バネ測りによって実現される引抜き力測定器２４とを接続し、バネ測りの先端に各シンカー供試体３１〜３５を接続した。各シンカー供試体３１〜３５は、砂２６を堆積させ、砂２６の上面から１ｃｍの高さまで水２７が満たされた容器２８内で砂２６に埋込み深さｄまで埋込まれた状態とした。この状態で、ラチェット式伸縮機２３のレバー２３ａを操作し、シンカー供試体３１〜３５に定荷重を加え、定荷重を加えてからバネ測りの値が１０ｋｇになるまでの時間（秒数）を計測した。計測は以下の各条件１〜３で、各シンカー供試体３１〜３５について、それぞれ３回行った。

表１は、加えた定荷重が１５ｋｇで、シンカー供試体３１〜３５の埋込み深さｄが８ｃｍのとき（条件１）の各シンカー供試体３１〜３５の計測結果をまとめた表であり、表２は、加えた定荷重が３０ｋｇで、シンカー供試体３１〜３５の埋込み深さｄが８ｃｍのとき（条件２）の各シンカー供試体３１〜３５の計測結果をまとめた表であり、表３は、加えた定荷重が１１ｋｇで、シンカー供試体３１〜３５の埋込み深さｄが３ｃｍのとき（条件３）の各シンカー供試体３１〜３５の計測結果をまとめた表である。

表１および表２に結果を記載した条件１，２では、スパイク数が９個のシンカー供試体３４が最も引抜き力測定器２４の値が１０ｋｇを切るまでの時間が短く、表３に結果を記載した条件３では、スパイク数が４個のシンカー供試体３３が引抜き力測定器２４の値が１０ｋｇを切るまでの時間が短くなった。

図８は条件１〜３で各シンカー供試体３１〜３５で要した引抜き時間を示すグラフである。図８に示すように、表１および表２に結果を記載した条件１，２では、スパイク数が９個のシンカー供試体３４が、基準形状のシンカー供試体３１に比べて引抜き抵抗力が最も低く、表３に結果を記載した条件３では、スパイク数が４個のシンカー供試体３３が、基準形状のシンカー供試体３１に比べて引抜き抵抗力が最も低いことが確認された。

（実験２）
図９はスリットまたはテーパを形成したときのシンカー２の引抜き抵抗力を確認するための引抜き試験で用いたシンカー供試体４１〜４６の寸法形状を示す図である。図９（１）はシンカー供試体４１を示し、図９（２）はシンカー供試体４２を示し、図９（３）はシンカー供試体４３を示し、図９（４）はシンカー供試体４４を示し、図９（５）はシンカー供試体４５を示し、図９（６）はシンカー供試体４６を示す。図９（１）〜図９（６）において、上段は各シンカー供試体４１〜４６の正面図を示し、下段は各シンカー供試体４１〜４６の平面図を示す。シンカー供試体４１〜４６は、いずれも実際に海洋に設置されるシンカー２の１／１０の大きさに縮小したコンクリートモルタル製の中実ブロックから成る。

シンカー供試体４１は、幅ａ＝２００ｍｍ、幅ｂ＝２００ｍｍ、高さｈ＝１００ｍｍの直方体であり、これを基準形状とした。またシンカー供試体４２は、上記の基準形状のシンカー供試体４１の４つの側部の中央に、シンカー供試体４２の上面および底面間を連通する溝幅ｂ１＝２０ｍｍ、溝深さｂ２＝２０ｍｍの断面凹状のスリット４２ａがそれぞれ形成される形態とした。またシンカー供試体４３は、上記の基準形状のシンカー供試体４１の４つの側部の中央に、シンカー供試体４３の上面および底面間を連通する溝幅ｂ１＝１０ｍｍ、溝深さｂ２＝１０ｍｍの断面凹状のスリット４３ａがそれぞれ形成される形態とした。またシンカー供試体４４は、上記の基準形状のシンカー供試体４１の底面に高さｈ２＝２０ｍｍ、テーパ角度θ＝４５°の四角錐台状の１つのスパイク部４４ａが形成される形態とした。またシンカー供試体４５は、上記の基準形状のシンカー供試体４４の４つの側部の中央に、シンカー供試体４４の上面および底面間を連通する溝幅ｂ１＝２０ｍｍ、溝深さｂ２＝２０ｍｍの断面凹状のスリット４２ａがそれぞれ形成される形態とした。またシンカー供試体４６は、上記の基準形状のシンカー供試体４１と同様な直方体部分に、シンカー供試体４６の上面および底面間を連通する幅ｂ３＝５０ｍｍ、ｂ４＝５０ｍｍの断面が正方形の４つの透孔４６ａが形成される形態とした。

シンカー供試体４１〜４６について、前記実験１と同様の条件で実験を行った。表４は、加えた定荷重が１５ｋｇで、シンカー供試体４１〜４６の埋込み深さｄが８ｃｍのとき（条件１）の各シンカー供試体４１〜４６の計測結果をまとめた表であり、表５は、加えた定荷重が３０ｋｇで、シンカー供試体４１〜４６の埋込み深さｄが８ｃｍのとき（条件２）の各シンカー供試体４１〜４６の計測結果をまとめた表であり、表６は、加えた定荷重が１１ｋｇで、シンカー供試体４１〜４６の埋込み深さｄが３ｃｍのとき（条件３）の各シンカー供試体４１〜４６の計測結果をまとめた表である。

表４および表５に結果を記載した条件１，２では、シンカー供試体４２が最もバネばかりの値が１０ｋｇを切るまでの時間が短く、表３の結果を記載した条件３では、シンカー供試体４４が引抜き力測定器２４の値が１０ｋｇを切るまでの時間が短くなった。

図１０は条件１〜３で各シンカー供試体４１〜４６で要した引抜き時間を示すグラフである。図１０に示すように、スリットまたはテーパを形成することによって、基準形状のシンカー供試体４１に比べて引抜き抵抗力が低減することが確認された。

（実験３）
図１１はシンカー２の引抜き抵抗力を確認するための引抜き試験で用いたシンカー供試体５１〜５５の寸法形状を示す図である。図１１（１）はシンカー供試体５１を示し、図１１（２）はシンカー供試体５２を示し、図１１（３）はシンカー供試体５３を示し、図１１（４）はシンカー供試体５４を示し、図１１（５）はシンカー供試体５５を示す。図１１（１）〜図１１（５）において、上段は各シンカー供試体５１〜５５の正面図を示し、下段は各シンカー供試体５１〜５５の平面図を示す。シンカー供試体５１〜５５は、いずれも実際に海洋に設置されるシンカーの１／１０の大きさに縮小したコンクリート製の中実ブロックから成る。

シンカー供試体５１は、幅ａ＝２００ｍｍ、幅ｂ＝２００ｍｍ、高さｈ＝１００ｍｍの直方体であり、これを基準形状とした。またシンカー供試体５２は、上記の基準形状のシンカー供試体５１の４つの側部の中央に、シンカー供試体５２の上面および底面間を連通する溝幅ｃ１＝２０ｍｍ、溝深さｃ２＝２０ｍｍの断面凹状のスリット５２ａがそれぞれ形成される形態とした。またシンカー供試体５３は、上記の基準形状のシンカー供試体５１の底面に、高さｈ３＝２０ｍｍ、テーパ角度θ１＝４５°の四角錐台状の１つのスパイク部５３ａが形成される形態とした。またシンカー供試体５４は、上記の基準形状のシンカー供試体５３の４つの側部の中央に、シンカー供試体５４の上面および底面間を連通する溝幅ｃ１＝２０ｍｍ、溝深さｃ２＝２０ｍｍの断面凹状のスリット５４ａがそれぞれ形成される形態とした。またシンカー供試体５５は、上記の基準形状のシンカー供試体５１と同様な直方体部分に、シンカー供試体５５の上面および底面間を連通する幅ｃ３＝５０ｍｍ、ｃ４＝５０ｍｍの断面が正方形の４つの透孔５５ａが形成される形態とした。

本実験では、実験１および２と同様の図６に記載の測定器具を使用して実験を行った。シンカー供試体５１〜５５は、砂２６を堆積させ、砂２６の上面から５ｃｍの高さまで水２７が満たされた容器２８内で砂２６に完全に埋没した状態とし、この状態で、ラチェット式伸縮器２３のレバー２３ａを操作し、シンカー供試体５１〜５５に定荷重１５ｋｇを加えた（条件４）。定荷重を加えてからバネ測りの値が６ｋｇになるまでの時間（秒数）を計測した。計測は同じ条件で、各シンカー供試体５１〜５５について、それぞれ３回行った。表７は、実験３における各シンカー供試体５１〜５５の計測結果をまとめた表である。なお、シンカー供試体５１については、定荷重を加えてからバネ測りの値が６ｋｇになるまでの時間が３００秒を超えたため、途中で計測を中止した。そのため平均および標準偏差は算出していない。

図１２は、条件４で各シンカー供試体５１〜５５で要した引抜き時間を示すグラフである。図１２に示すようにスリット５２ａのみを形成したシンカー供試体５２が、引抜き力測定器２４の値が６ｋｇを切るまでの時間が短くなった。したがって、シンカー供試体５２のようにスリット５２ａのみを形成することによって、最も引抜き抵抗力が低減することが確認された。

このように導水部８として、スリットを形成することによって、最も引抜き抵抗力を低減することができる。また、シンカー２を複雑な形状とすることなく、スリットを設けるのみで上記効果を得ることができるので、製造コストを抑えることができる。

＜回収索６の結束構造＞
次に、回収索６の係留索５への最適な結束構造を確認するために、実験４，５を行った。

（実験４）
図１３は中層浮魚礁設備１の回収時の安全性を確認するための試験設備を示す図である。本実験では、水深１０ｍの海域に中層浮魚礁設備１の簡易モデルである図１３に示す試験設備を設置し、係留索５を切断することによる、中層浮魚礁設備１の回収時の安全性の確認を行った。係留索５の切断は、潜水士または無人潜水機で行うことが可能であるが、本実験では潜水士によって係留索５を切断した。

図１３に示す試験設備では、シンカー２として土嚢シンカー（重量４０ｋｇ）、係留索５および回収索６としてポリエステルエイト被覆ロープ、係止用索条７としてナイロンテグス３号、浮体３としてフロート（浮力２０ｋｇ）を用いた。
本実験では、潜水士が係留索５を切断すると、係止用索条７が連続して破断し、浮体３が海面Ｓに浮上した。その際に、回収索６が激しく動くことはなく、係留索５の切断を行う潜水士や無人潜水機に危険性がないことが確認された。

（実験５）
図１４は係止用索条７による係留索５への回収索６の取付構造試験で用いた結束構造モデル１〜４を示す図であり、図１４（１）は結束構造モデル１を示す図であり、図１４（２）は結束構造モデル２を示す図であり、図１４（３）は結束構造モデル３を示す図であり、図１４（４）は結束構造モデル４を示す図である。本実験では、係留ロープを２箇所で折り返し、第１の折返し箇所までの係留ロープ（以下、「係留ロープＡ」と称する）と第１の折返し箇所から第２の折返し箇所までの係留ロープ（以下、「係留ロープＢ」と称する）とを補助ロープで結合し、係留ロープＢと、第２の折返箇所以降の係留ロープ（以下、「係留ロープＣ」と称する）とを補助ロープで結合している。

本実験では、係留ロープ（係留索５および回収索６に相当）としてポリエステルエイト被覆ロープ（外形３１ｍｍ）、補助ロープ（係止用索条７に相当）としてφ６ｍｍのポリエステルエイトロープ（設計強度：５．６４ｋＮ）を使用し、速度３６０ｍｍ／分で図１４の矢符方向に引張ることによって、図１４に示す結束構造モデル１〜４について、係止用索条の結束構造の違いによる引張強度の相違を確認した。引張強度は、引張試験機（小浜製網株式会社製）を用いて測定した。表８は、結束構造モデル１〜４の結束条件をまとめた表であり、表９は、結束構造モデル１〜４の引張強度の測定結果を示す表である。なお、表９に示す基準は、２本の補助ロープをもやい結び同士で結束した場合の引張強度である。

結束構造モデル１および２の結果から、巻き結びの場合には、本数／２に略比例して引張強度が高くなることがわかる。また、結束構造モデル３および４の結果から一端が巻き結びで、他端がもやい結びの場合であっても、結束位置を変更することによって、引張強度が変化することがわかる。

結束構造モデル３の場合には、引張方向に最も近接する位置に形成される補助ロープと引張方向から最も離反する位置に形成される補助ロープとを除いた補助ロープにおいて、係留ロープＡ（回収索６Ａに相当）と係留ロープＢ（回収索６Ｂに相当）とを結ぶ補助ロープの他端の結び目（係留ロープＢに形成される）が、係留ロープＢと係留ロープＣ（回収索５に相当）とを結ぶ補助ロープの他端の結び目（係留ロープＢに形成される）よりも引張方向に近接する位置で結ばれている。

結束構造モデル４の場合には、引張方向に最も近接する位置に形成される補助ロープと引張方向から最も離反する位置に形成される補助ロープとを除いた補助ロープにおいて、係留ロープＢと係留ロープＣとを結ぶ補助ロープの他端に形成される結び目（係留ロープＢに形成される）が、係留ロープＡと係留ロープＢとを結ぶ補助ロープの他端の結び目（係留ロープＢに形成される）よりも引張方向に近接する位置で結ばれている。

結束構造モデル３の場合には、引張方向に最も近い位置に配される係留ロープＡを介して作用する引張力が、順番に１つのもやい結びに作用するのに対して、結束構造モデル４の場合には、係留ロープＡを介して作用する引張力が、係留ロープＡと係留ロープＢとを結ぶ補助ロープの他端に作用するとともに、当該引張力が当該他端よりも係留ロープＢと係留ロープＣとを結ぶ補助ロープの他端にも作用するので、引張力が順番に１つのもやい結びに作用しないものと考えられる。

このことから、結束構造モデル３の場合には、係留ロープの本数に関わらず、引張方向に最も近接する位置に形成される補助ロープと引張方向から最も離反する位置に形成される補助ロープとによって、引張強度が決定されるので、引張強度は一定であると考えられ、係留ロープの本数に関わらず一定の引張力で全ての係留ロープを確実に破断することができる。

１ 中層浮魚礁設備
２ シンカー
３ 浮体
４ 魚礁本体
５ 係留索
６ 回収索
７ 係止用索条

Claims (3)

1. 使用後に回収される中層浮魚礁設備であって、
   海底に設置されるシンカーと、
   浮体が設けられる魚礁本体と、
   一端部が前記シンカーに結合され、他端部が前記魚礁本体に結合され、魚礁本体を海面下に係留する係留索であって、中層浮魚礁設備の回収時に予め定める切断位置で切断され、当該予め定める切断位置の両側に結合部を有する係留索と、
   前記係留索の予め定める切断位置の両側の結合部に、各端部がそれぞれ結合され、前記係留索の両結合部間の長さよりも長尺の回収索と、
   前記回収索を、前記係留索に結合する係止用手段とを含むことを特徴とする中層浮魚礁設備。
2. 前記係止用手段は、前記浮体の浮力による引張力によって破断可能な係止用索条であって、前記回収索を、前記係留索の前記予め定める切断位置と、前記シンカーに結合される一端部とにわたる部分に結合する係止用索条であることを特徴とする請求項１に記載の中層浮魚礁設備。
3. 前記シンカーは、直方体状のコンクリート製ブロックから成り、海底に設置された状態から浮上するとき、海底と該海底に接触する部分との間に水を導くための導水部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の中層浮魚礁設備。

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