JP5767712B2 - 水門 - Google Patents

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Description

本発明は、水門、及び、複数の水門を含む水門システムに関する。
ハリケーン、台風、雷雨、熱帯性低気圧及び集中豪雨は、降水率の増加、降水が継続する時間長の増大、及び全体降水量の増大に繋がることが多い。多数のインフラ洪水コントロール及び地(/泥)滑り防止手段は、これら増大した降雨に対しては実効的では無い。(例えば、過剰水の排水を改良するインフラ整備などの)インフラ整備を介して、このことは克服され得るが、このような整備には時間が掛かり、十分でも実効的でも無いこともある。
このような増大した降雨により生じる洪水は、膨大な量の損害、損失、崩壊、及び不都合に繋がることが多い。例えば、地下駐車場に過剰量の水が流入することにより地下駐車場内部で発生した洪水は、多数の自動車の損害となることが多い。更に、ショッピングモール内部で発生した洪水は、多数の店舗に一時閉鎖を強いることがあり、これらの店舗にとっては金銭的損失となってしまう。
水門(若しくは、防潮壁)は、洪水により起こされうる潜在被害に対する迅速且つ実効的な手段として機能する。特に、水門は、インフラ(例えば、建物若しくは地下駐車場)内に水が入り込むのを防ぐバリアとして、作用する。排水システムを改良するためのインフラ整備が実施されている間、このことは一時的解決方法として機能し得る。
現下利用可能な水門の多くは、手動により若しくは電力利用により、起動する。手動起動水門は、少なくとも一人の指名された人が常時現場にいることを要求することが多い。さもなければ、水門が適時に起動しないリスクがある。電力を利用して起動する水門に対しては、豪雨の期間電力供給が遮断されてこれらの水門が起動しようとすることを妨げるリスクがある。水門により閉じられるギャップが長いならば、指名された人はパネルを指示するための鉛直ポストを設置することもしなければならない。このことは、洪水に抗して保護すべきエリアの大きさに拠って、多大な時間と労力を要することがある。
特許文献1(米国特許第6623209号)は、電力を利用すること無く自動的に起動し得る水門を開示する。この水門は、水圧の作用の下で稼働する。特に、増大する降雨期間には、表面水が水門のパネル下のポータルに入り込みパネルをピボット回旋して上方に浮かせる。特許文献2(シンガポール特許出願第9800134−1号)は、同じ原理を利用して稼働する水門を開示する。これらの水門は、電力を利用すること無く起動するが、十分な水がポータルに入り込んでパネルを持ち上げるのに十分な力を生成するには、水門のパネル下のポータルは深くされる必要がある。パネルが車両交通可能であるのならば、そのようなパネルは通常より重いのでポータルが更により深くされる必要がある。それらシステムを設置するのに要求される広範な建設工事のコストと同様に、それらシステムのためのコストは高くなる。
米国特許第6623209号 シンガポール特許出願第9800134−1号
本発明は、新規且つ有用な水門、及び複数の水門を含む水門システムを提供することを目的とする。
本発明の第1の実施形態は、水門において、開いた位置と閉じた位置との間で動くように構成されたパネルであって前記開いた位置ではパネルは洪水に対して障壁を形成する、パネルと、前記閉じた位置から前記開いた位置へパネルを動かすように構成された少なくとも一つの拡張部材であって前記拡張部材がガス支柱である、拡張部材とを含む水門である。
ガス支柱は、圧縮構成と拡張構成との間で(テレスコープモーションにより)相対的に滑動自在である細長部材のセット(通常は2部材)である。ガス支柱は、圧縮構成では圧縮され、拡張構成ではガス支柱を付勢する、閉じ込められた所定量のガスを含む。水門内で閉じた位置から開いた位置へパネルを動かすには、ガス支柱を利用するのが有利である。モータポンプオイル及び電源を必要とする油圧ポンプとは異なり、ガス支柱は電力供給を使用すること無く、動作し得る。更に、ガス支柱を操作するのに外部エアポンプも必要とされない。外部エアコンプレッサを必要とする空気圧シリンダに対して、これは有利である。高湿潤地域では、空気圧シリンダ内で大量の復水が生じる。この復水が空気圧シリンダ内に現存する潤滑油と混合すると、シリンダを損傷することが多い。更に、空気式シリンダは、復水により損傷し得るペーパーガスケットを採用する。
本発明の第2の実施形態は、水門であって、選択された位置に(例えば、床に)設置するフレームと、少なくとも一つのヒンジよりフレームに接続するパネルと、及び、パネルを開くために少なくとも一つのガス支柱をフレームに接続するための接続手段(例えば、ブラケット)とを含み、前記ガス支柱はパネルの移動自在部分で作用し、前記フレームはヒンジと接続手段の相対位置を維持し、これにより、ガス支柱により生成される力が前記位置に伝達するのを防ぐ。
本発明の第3の実施形態は、水門であって、ヒンジ軸周りで開いた位置と閉じた位置との間で移動自在に構成されたパネルと、及び、ヒンジ軸の方向に関して相互に対向する(即ち、ヒンジ軸の方向で間隙を介して)パネルの縁に設けられた複数のシール要素とを含み、シール要素はパネルの縁沿いに延在し、これにより、パネルの縁を個々の他の物と接触させてパネルを開いた位置に配置する際に、シール要素は他の物に抗して夫々防水シールを設ける。
本発明の第3の実施形態の別の表現は、水門システムにおいて、複数の水門であって、個々の水門は開いた位置と閉じた位置の間で移動自在に構成されたパネルと、及び、複数のシール要素を含み、連続する障壁が、パネルと、オーバーラップするシール要素とにより形成されるように、個々の水門の少なくとも一つのシール要素が別の水門のシール要素とオーバーラップするように構成されている。
本発明の第3の実施形態の水門システムでは、水門のパネル間のギャップを閉じるシール要素をオーバーラップすることにより、連続する障壁が形成され得る。従って、水門システムが動作するとき水門のパネルの間で更なる障壁(例えば、垂直ポスト)が要求されることは無い。このことにより、水門システムのためのより早いセットアップ時間が達成される。
以下の図面を参照して、例示のためにのみ本発明の実施形態を示す。
(a)−(b)は、本発明の第1の実施形態に係る水門の斜視図を示す。 (a)−(d)は夫々、図1の水門の平面図、側面図、正面図及び断面図を示す。 図1の水門が停止しているときの、図1の水門の横断側面図を示す。 図3の側横断面図の第1の部分の拡大図を示す。 図3の側横断面図の第2の部分の拡大図を示す。 図1の水門が動作しているときの、図1の水門の横断側面図を示す。 図6の側横断面図の一部分の拡大図を示す。 図1の水門における、ヒンジの斜視図と、管状ドライブの一部と共に配置されたブラケットの斜視図とを示す。 図9(a)は、図8のヒンジとブラケットの間の配置を示す図1の水門の断面斜視図を示す。図9(b)は、図9(a)の一部分の拡大図を示す。 (a)(b)は、本発明の第2の実施形態を示す。 本発明の第3の実施形態に係る水門の斜視図を示す。 図11の水門が停止しているときの、図11の水門の側横断面図を示す。 図11の水門が動作しているときの、図11の水門の側横断面図を示す。 (a)及び(b)は、直線に沿って配置された複数の水門を含む水門システム1300の斜視図を示す。 図15(a)は、図14(a)及び図14(b)の水門システムの一部の横断面図を示す。図15(b)は、図15(a)の横断面図の一部分の拡大図を示す。 (a)及び(b)は、U字形状で配置された複数の水門を含む水門システムの斜視図を示す。 (a)及び(b)は、ファセット状で配置された複数の水門を含む水門システムの斜視図を示す。
図1は、本発明の実施形態に係る水門100の斜視図を示す。図1(a)は、水門が動作しているときの水門100を示し、図1(b)は、水門が停止しているときの水門100を示す。図2(a)−図2(d)は夫々、水門が動作しているときの水門の平面図、側面図、正面図及び断面図を示す。図2(d)の断面図は、図2(c)にてA−Aの付された平面内のものである。水門100は、自動防潮壁システム(AFBS)とも称される。
図1及び図2に示すように、水門100は、パネル102及びガス支柱の形態の複数の拡張部材104、管状ドライブの形態の複数の回転自在ドライブ、並びに、パネル102を保持するベースフレーム108を含む。
パネル102は、開いた位置と閉じた位置との間にて(以下に説明するように)ヒンジ802周りで動作する。図1(a)に示すように水門100が動作しているとき、パネル102は開いた位置にあり洪水の水に対して障壁を形成する。図1(b)に示すように水門100が停止しているとき、パネル102は閉じた位置でロックされ、これにより人は乗り物で通行可能である。言い換えれば、パネル102は閉じた位置にあるとき、その上における予想される交通量に耐えるように構成されている。この交通は、歩行者及び/又は自動車からのものである。実際に道路に設置するには、パネルは、その道路を通過する可能性がある最重量の車両(例えば、連結式ローリー)の重量に耐えられなければならない。それは、少なくとも1メートルトン、好ましくは、少なくとも5メートルトン若しくは10メートルトンなどのかなり多くを耐えることができることを意味する。
個々のガス支柱104は、閉じた位置から開いた位置へパネル102を動かすように構成されている。個々のガス支柱104は、ピストンの形態の第1の部位と、シリンダの形態の第2の部位を含む。シリンダは、ガス(例えば、窒素ガス)で満たされ、ピストンはシリンダ内部を移動する。個々のガス支柱104の長さは、シリンダ内部のピストンの移動により、最小長と最大長の間で変動する。パネル102が閉じた位置でロックされるとき、即ち、水門100が停止しているとき、個々のガス支柱104は最小長にあり個々のガス支柱104のシリンダ内のガスは加圧されている。この圧力は、ロック状態のパネル102に抗して作用する力となる。
水門100が動作しているとき、パネル102はロックされておらず、個々のガス支柱104によりパネル102に抗して作用する力はパネル102を押し、パネル102を図1(a)に示す開いた位置に動かす。管状ドライブ202は、パネル102のこの動作で自在に回転するように構成されている。パネル102上へ個々のガス支柱104により作用する力の要求される規模、及び、パネル102が閉じた位置にあるとき個々のガス支柱104のシリンダ内のガスの要求される圧力は、パネル102の重量に依存する。パネルが強ければ強い程、耐え得るその上の通行量は大きくなり、耐え得るそれに対する洪水の水からの力は大きくなるが、より強いパネル102は通常より重く、閉じた位置から開いた位置までパネル102を持ち上げるのに要求される力は通常大きくなる。一つの例では、ガス支柱104がパネル102に作用する合力は、典型的な洪水の際のパネル102に対する洪水からの作用力に等しくなるように、個々のガス支柱104は選択される。一つの例では、個々のガス支柱102は、Bansbachガス支柱である。
個々のガス支柱104は更に、緩衝機構を含む。この緩衝機構は、ガス支柱104が所定の位置から閉じた位置まで動く速さを下げるように構成されている。ここで所定の位置とは閉じた位置と開いた位置との間にある。これは、パネル102の最後の開口を和らげて速さを落とす。ガス支柱104がパネル102を動かす速さの減少分は、調整可能である。一つの例では、緩衝機構は、ガス支柱104が拡張する際に作用する、ガス支柱104内部で油体を使用するオイル緩衝を採用し、パネルの動作の速さの減少は、緩衝機構により採用されるオイルの量に依存する。一方で、緩衝機構は、他のタイプの緩衝、例えば、トーションばね緩衝を採用してもよい。
管状ドライブ202は、開いた位置から閉じた位置まで管状ドライブ202の回転によりパネル102が動作するように、パネル102と共に配置される。例示の構成では、管状ドライブ202はパネル102に装着され、ロープ312を介してベースフレーム108に接続する(但し、管状ドライブ202がベースフレーム108に装着されロープを介してパネル102に接続する、別途の配置であってもよい。)。水門100を停止した状態にするにあたり、管状ドライブ202がオンされる。これにより、管状ドライブ202の回転が開始し、ガス支柱104からの力に抗して、ロープを介してパネル102に作用し、パネル102を開いた位置から閉じた位置へ動かす。個々の管状ドライブ202内には2つの機械的リミットスイッチが存在する。これらのスイッチの各々は、管状ドライブ202上のねじを用いて独立して調整可能であり、パネル202が開いた位置若しくは閉じた位置に到達した後、管状ドライブ202の回転を停止するように機能する。一つの例では、個々の管状ドライブ202は、オンすると約2000rpmの平均内部回転速度を有し、更にこの回転速度を減じて、パネル102を動かすためのローブ312と連結するドライブの外部表面を約11rpmの回転速度で回転させる外部ギヤ機構を有する、耐候性管状ドライブである。管状ドライブが引くことができる重量/力は、120kgと500kgの間である。
個々の管状ドライブ202は、遠心ブレーキも含む。遠心ブレーキは、回転速度が所定の閾値を超えると管状ドライブ202の回転に抗して力を作用するように構成されている。一つの例では、個々の管状ドライブ202は更に管状ドライブチューブを含み、個々の管状ドライブ202内の遠心ブレーキは更に遠心ブレーキの本体から延在するブレーキパッドを含む。管状ドライブ202の回転速度が所定の閾値を超えると、ブレーキパッドは遠心ブレーキの本体から伸長し、管状ドライブチューブの表面に抗して対向する摩擦力を作用する。このことにより、管状ドライブ202の回転速度が落とされ、更には管状ドライブ202の回転が完全に停止し得る。しかしながら、管状ドライブ202の回転速度が減少した後瞬時に、ブレーキパッドは、ブレーキパッドと遠心ブレーキの本体との間に付属する弾性エレメントによって後退する。これらの弾性エレメントは、バネであればよい。これにより、管状デバイスの表面に抗して作用する対向する摩擦力が除去され、管状ドライブ202の回転速度が増加する。
ガス支柱104によりパネル102に作用する力が強すぎるならば、閉じた位置から開いた位置へパネル102が動く速度は速過ぎるものとなり、この動きの運動量によりパネル102の動作の間中ずっとこの速度は増加することを継続し得る。このようにパネル102が不意に開くと、パネル102が開いた位置に到達するときにベースフレーム108が設置位置から転覆する可能性がある。同様に、パネル102が不意に閉じても、水門100を損傷し得る。遠心ブレーキが備わることは有益である。というのは、これは、管状ドライブ202の回転速度を制約する助けとなるからである。また、管状ドライブ202とパネル102とは連結しているので、これは、パネル102が動く速度も制約することになる。
水門100は更に、個々のロック部材が管状ドライブ202と一体的に形成されている、複数のロック部材を含む。個々のロック部材は、ロック状態と非ロック状態の間をスイッチ可能なように構成されている。ロック状態では、ロック部材はパネル102を閉じた位置にロックし、ロック部材が非ロック状態となると、ガス支柱104により作用する力によりパネル102は閉じた位置から開いた位置に動作する。水門100を動作している状態にするためには、ロック部材は停止した状態となる、即ち、ロック状態から非ロック状態へスイッチされる。一つの例では、個々のロック部材は、(24V DC電磁石でよい)高エネルギー電磁石ロックであり、ロック部材への電源供給を妨げることにより停止した状態となる。
図3は、水門100が停止しているとき、すなわち、パネル102が閉じた位置にあるときの、水門100の横断側面図を示す。図4は、図3の横断側面図の第1の部位の拡大図(詳細A参照)を示し、図5は、図3の横断側面図の第2の部位の拡大図(詳細B参照)を示す。
図3〜5に示すように、パネル102は、押し出しアルミニウムサッシフレーム302、中間層304及び上層306を含む。一つの例では、サッシフレーム302、中間層304及び上層306の組み合わせた重量は、1mあたり概略200〜250kgである。
中間層304は、サッシフレーム302と上層306との間に配置される。この中間層304は、パネル102が閉じた位置にあるときにパネル102に掛かる予測交通の重量、及び開いた位置にあるときのパネル102に対する洪水の力に、パネル102が十分に耐えられるように、パネル102を強化するべく機能する。図3、5に示す一つの例では、中間層304は、例えば、砂及びセメントを含むグラウト層で満たされ、亜鉛メッキされたメッシュがグラウト層と一体化される。一方で、中間層304は、アルミニウムプレート、スチールプレート、鉱物繊維絶縁体、砂のみ、セメントのみ、ボード又はコンクリートで満たされてもよい。
上層306は、閉じた位置のパネル102周りの地面領域の表面に適合するように選択された材料で仕上げられている。この材料はタイルでも石でもよい。これにより、パネル102は周囲の土地表面307に溶け込める。この美的機能の他に、上層306は、水門100の内部のための第1の保護層としても機能する。
一つの例では、サッシフレーム302及びベースフレーム108は、不動構造のための、適切な厚みのGrade AA6603 T5形状のアルミニウム押し出しから成る。これらのアルミニウム押し出しは、面取りされ、溶接され砂で平滑にされる。用セイルされるアルミニウム押し出しは、非金属カラーを用いて粉体塗装され、腐食を防ぐ。アルミニウム押し出しを補強するために溶融亜鉛メッキされたスチールが加えられてもよい。
図3〜5に示すように、水門100は、水門100が停止状態であるときに水や外部の物が水門100の内部に入り込まないようにするための、保護カバープレート308も含む。水門100は更に、複数のシール310a、310b、310c、310dも含む。水門100が停止状態にあるとき、これらのシール310a−310dは、水や外部の物が水門100の内部に入り込まないようにするための、更なる障壁として機能する。EDPMガスケットはUV耐性があり沈下率も低いので、これらのシール310a−310dはEDPMガスケットであることが好ましい。
図3〜5に示すように、水門100は更に、複数のねじ、例えば、水門100の異なる要素を共に保持するセルフタップねじ316も含む。水門100は、閉じた位置から開いた位置へパネル102を手動で持ち上げる、パネル102内に埋め込まれた持ち上げハンドル(図3〜5には図示せず)も含む。ガス支柱104が動作しない場合に、これは有用である。
図6は、水門100が動作しているとき、即ち、パネル102が開いた位置にあるときの、水門100の横断側面図を示す。図7は、図6の横断側面図の部位の拡大図(詳細C参照)を示す。
図6〜7に示すように、パネル102が開いた位置にあるとき、シール310aは、ベースフレーム108に抗して押圧し、洪水に対してパネル102による継続性のある障壁を形成する。更に、保護カバープレート308は、パネル102に対して押圧され、洪水に対する更なる保護を与える。水門100は更に、(図3〜7に示されない)複数のシール要素も含み、該シール要素は、パネル102と周囲壁若しくは鉛直ポストとの間にガスを充填し、このことにより、パネル102が開いた位置にあるときにはシール要素及びパネル102で洪水に対する継続性のある障壁が形成される。EDPMガスケットはUV耐性があり沈下率も低いので、これらのシール要素はEDPMガスケットであることが好ましい。
図3〜7に示すように、個々の管状ドライブ202はパネル102に連結され、ロープ312及び馬蹄サドル314を介してベースフレーム108に接続する。ロープ312は、ステンレススチールワイヤロープであってもよい。ロープの一端は管状ドライブ202の周りに巻かれ、ロープ312の他端は馬蹄サドル314に接続され、その馬蹄サドル314はベースフレーム108に接続する。パネル102が閉じた位置から開いた位置へ動くとき、馬蹄サドル314に接続するロープ312の端は管状ドライブ202から引っ張られる。よって、ロープ312は管状ドライブ202から解け、パネル102の動作と共に管状ドライブ202は回転する。管状ドライブ202がオンすると、管状ドライブ202は自らの周りにロープ312を巻き取る方向に回転する。ロープ312は、管状ドライブ202に向かって馬蹄サドル314を(よってパネル102を)引っ張り、開いた位置から閉じた位置へパネル102を動かす。馬蹄サドル312は「ピアノ蓋フラップ」109にカバーされ、該「ピアノ蓋フリップ」はパネル102の閉じた位置の水平構成内に畳まれるが、(図1(a)に示すように)パネル102の開いた位置とする傾向がある。
図1〜2に示す一つの例では、水門100は4個の管状ドライブ202を含み、個々の管状ドライブ202はパネル102に力を作用してパネル102を開いた位置から閉じた位置へ動かす。パネル102の第1の端部からある距離離れた点で個々の管状ドライブ202により作用する力は、上記第1の端部の反対側のパネル102の第2の端部から同じ距離を離れた点で別の管状ドライブ202により作用する力と、等しい。このことは、2本のロープ312をパネル102を介して配置することで達成される。これらロープ312のうちの1本の端部は、外側管状ドライブ202(即ち、パネル102の縁により近い管状ドライブ202)周りに巻かれ、他のロープ312の端部は、内側管状ドライブ202周りに巻かれる。
水門100は更に、複数のヒンジ802とブラケット804を含む。図8(a)はヒンジ802の斜視図を示し、図8(b)はガス支柱104の一部と共に配置されたブラケット804の斜視図を示す。ヒンジ802は、ヒンジ802のヒンジ軸である中心軸を有する伸長ヒンジピン803を含む。ガス支柱104は、ピボット805によりブラケット804と接続する。図9(a)は、個々のヒンジ802と個々のブラケット804の間の構成を示す水門100の断面斜視図を示し、図9(b)は、図9(a)の斜視図の一部の拡大図(DETAIL C1参照)を示す。一つの例では、ヒンジ802は、GRADE SUS 304若しくはSUS 316の、面取り溶接されたステンレススチールからなる。
図9(a)及び図9(b)に示すように、ブラケット804は、ガス支柱104をベースフレーム108に固定するように機能する。ブラケット804には更に、閉じた位置から開いた位置へパネル102を動かすに当たりガス支柱104から要求される力の量を減じる特有のやり方で、ヒンジ802が設けられる。以下においてこれを説明する。
パネル102が動くとき、パネル102の重量はガス支柱104だけでなくヒンジ802によっても支持される。言い換えれば、パネル102の重量は、ガス支柱104とヒンジ802との間に分布する。それゆえに、パネル102の重量負荷に耐えるにはそれら自身では十分に強固ではないガス支柱104を利用可能であり、ガス支柱104からの合力がパネル102を動かすのに十分とはならなくとも更なるハンドリフト力は要求されない。ガス支柱104から要求される力はより低いので、個々のガス支柱104とパネル102の間の最小限の角度は、ガス支柱104がパネル102の全体重量に耐える状況と対比して、少なくされ得る(即ち、ヒンジ周りにパネル102を回転させるように作用するガス支柱104による力の成分に比例する、パネル102に垂直な方向のガス支柱104の長さ方向の成分が、少なくされ得る。)。言い換えれば、ガス支柱104の固定端部がヒンジ802の軸の下方にある、鉛直の距離が、減少する。それゆえに、ガス支柱104全体を保持するのに要求される水門100の深さは、減少し得る。このことは、水門100を設置するのにそれ程深く地面が掘られる必要が無いということである。
ガス支柱104が生成する拡張力は、ガス支柱104の増加する長さで減少する。パネル102が閉じた位置にあるときのガス支柱104とパネル102の間の角度の減少により、ガス支柱104が開いた位置にあるときのガス支柱104の長さは減少する。このことにより、パネル102が開いた位置にあるとき洪水の衝撃に対してパネル102に作用する力がより大きくなる。
更に、図9(a)及び図9(b)に示すように、個々のヒンジ802及びブラケット804は、相互に抗して作用するように配置される。ブラケット804及びヒンジ802は、ベースフレーム108を介して接続され一定の位置関係で維持されるので、ブラケット804とヒンジ802が個別に地面に固定される場合よりも、地面に伝達する力はより小さい。更に、パネル102が動くと、パネル102の力はヒンジ802に作用し、ブラケット804に作用する対向力により相当程度までバランスが取られる。パネル102が動くとき、このことにより、パネル102の重量から、ベースフレーム108が緩衝される。よって、ベースフレーム108は、(開いた位置でも閉じた位置でも)あたかもパネル102が静止しているかのようなパネル102の死荷重を支持すれば良く、パネル102が動いているときのパネル102の動荷重を支持する必要は無い。
一つの例では、重量350のパネル102に対して、ヒンジ802とブラケット804のアセンブリが無いならば、ガス支柱104は、パネル102を閉じた位置から開いた位置まで動かすのに1500kgの力を作用する必要があり、ガス支柱104を保持するのにヒンジ点より下方に300mm以上の深さが要求される。しかしながら、ヒンジ802とブラケットのアセンブリがあれば、750kgの力と約150mmの深さしか、要求されない。
一つの例では、パネル102が閉じた位置にあるとき、ガス支柱104の第1の端部がパネル102の端部の実質的に直接下方にあり、第1の端部と対向するガス支柱104の第2の端部がパネル102の端部からパネル102長の3分の2にあるパネル102の点の直接下方にある、というように、個々のガス支柱104が配置される。開いた位置から閉じた位置までパネル102を動かすためにパネル102の重量が、ガス支柱104に抗する全体力に実質的に寄与するので、この配置は利点がある。しかしながら、この配置であっても、上述のヒンジ802とブラケット804のアセンブリにより、パネル102が閉じた位置にあるときガス支柱104とパネル102との間の角度を増大することなく閉じた位置から開いた位置へパネル102を動かすのに、ガス支柱104は更に十分な力を作用することができる。ガス支柱104に抗する力に寄与するためにパネル102の重量を用いることの利点は、管状ドライブ202が持ち上げる/引く必要があるけん引力/負荷は、ガス支柱104により生成される全体の力よりもずっと小さいものであり、ガス支柱104の全体の力と適合させる必要も無い、ということである。
図3〜7に示すように、水門100は地面内に導入される。地面領域は、洪水に対して保護すべき土地のアパーチャ、開口、若しくは戸口の前にあればよい。パネル102が閉じた位置にあるとき、パネル102がアパーチャ、開口、若しくは戸口に垂直になるように、水門100がアパーチャ、開口、若しくは戸口に関して設けられればよい。この場合、パネル102が開いた位置にあるとき、保護すべき土地のアパーチャ、開口、若しくは戸口をブロックする障壁を形成する。言い換えれば、パネル102は、浸水に対する単開き若しくは両開きの戸の位置を採用する。
水門100を設置するに当たり、地面領域の一部が最初に空にされ(若しくは切り刻まれ)水門100が設置された後にパネル102の上方層306が周囲の地面の表面のレベルとなるように、水門100のための十分な深さを形成する。図3〜7に示すように、グラウト318が水門100と周囲の地面領域320との間に配置される。これは、時間とともに地面内へ水門100が沈むことを最小限にするために、水門100のベースフレーム108のための支持を与える。更に、水門100をグラウト318及び周囲の地面領域320にアンカするために、複数のアンカ320が用いられる。一つの例では、グラウト318は、メークアップセメントグラウトを含む。
水門100が動作しておりパネル102が開いた位置にあるとき、ブレース、例えばスチールクロスブレースは、パネル102に対して手動で支えられ、洪水若しくは他の物(例えば、洪水により運ばれるがらくた内の負荷)の衝撃により生じる静水力及び流体力
に抗する、パネル102の抵抗を増大させる。
水門100は切迫した洪水を感知するセンサからの信号に応答して動作しキースイッチコントロール若しくはコントロールパネルのリセットボタンを利用して停止するように、水門100は構成されている。センサは、水門100が設置された地面上の水位を検出することにより、稼働してもよい。一方で、水門100は、キースイッチコントロールや押しボタンを用いてロック部材を停止することにより、手動で動作するようにしてもよい。水門100は、ロック部材により作用する力に抗してパネル102を手動で持ち上げることにより、動作するようにしてもよい。
水門100は、(例えば、UPSシステムなどの)バッテリバックアップシステムと連結される。切迫した洪水が無い場合であっても、閉じた位置から開いた位置へパネル102を動かすロック部材を停止する停電(主インカム電源の停止)の場合に、このことは、水門100へのバックアップ動力を提供するように機能する。バッテリバックアップシステムは、ユーザの要求に依存して、1時間、2時間、4時間、8時間若しくは他の時間のバックアップ動力を提供するように選択され得る。バッテリバックアップシステムが利用されて水門100が動作する場合に、ロック部材が停止しているように、ロック部材は構成される。水門100システム100は、水門100の内部に入る水を排出する排水システムと更に連結し得る。
図10(a)、(b)は、水門100の変形例であり、本発明の第2の実施形態である、水門100bの図である。図10(a)は水門100bが動作しているときの水門100bを示し、図10(b)は水門100bが停止しているときの水門100bを示す。水門100bは水門100と非常に類似した構造を有する。よって同様の要素には同じ参照番号を付する。水門100とは対照的に、水門100bは、スチールプレート501を支持するスチールフレーム503を有し、該スチールプレート501上にはワイヤメッシュ505や頂部層507が形成される。これらはコンクリートでも、タイルでも、石でも良い。スチールプレート501及びフレーム503は、水門100bが停止しているときに水門100b上を通過する乗り物を支持する、更なる強度を水門100bに与える。
図11は、水門100の別の変形例であり、本発明の第3の実施形態である、水門1000の斜視図を示す。図11(a)は水門1000が動作しているときの水門1000を示し、図11(b)は水門1000が停止しているときの水門1000を示す。図12及び13は夫々、水門1000が停止しているときの水門1000の側断面図と、水門1000が動作しているときの水門1000の側断面図を示す。水門1000は水門100と同様のものであり、同じ部分は、ダッシュを伴う同じ参照番号を備える。
水門1000は、水門100、100bと同様に稼働する。しかしながら、夫々が統合されたロック部材を備える、複数の管状ドライブ202を含む水門100、100bとは違い、水門1000は電磁気ロック1102の形態で、複数の独立のロック部材を含む(図12、13参照)。個々の電磁気ロック1102は、アーマチャ1102bの形態の第1の部分と、磁気コイル1102aの形態の第2の部分を含む。個々の電磁気ロック1102は、水門100内に各々の管状ドライブ202を統合した電磁気ロックと同じ機能を果たす。同様に、電磁気ロック1102がロック状態にあるとき電磁気ロック1102はパネル102‘を閉じた位置にロックし、電磁気ロック1102が非ロック状態にあるときパネル102’は閉じた位置から開いた位置へ動くように、個々の電磁気ロック1102はロック状態と非ロック状態との間をスイッチ可能なように構成されている。個々の電磁気ロック1102に対して、アーマチャプレート1102b及び磁気コイル1102aは(図12に示すように)ロック状態で相互に押圧し、磁気コイル1102a及びアーマチャプレート1102bは(図13に示すように)非ロック状態で相互に離れる。
水門1000を停止するにあたり、パネル102‘は開いた位置から閉じた位置へ手動で動かされる。ガス支柱104’からの力に対して、パネル102‘へ力を作用することにより、このことは為される。水門1000が遠心ブレーキを伴う管状ドライブを含んでいなくとも、パネル102’が閉じた位置から開いた位置へ動く速度は尚、前述のガス支柱104の緩衝機構と同様のガス支柱104‘の緩衝機構により、制御される。
図12〜13に示すように、水門1000は、前述の水門100と同様に設置される。更に、水門1000が動作しておりパネル102‘が開いた位置にあるとき、ブレース、例えば、スチールクロスブレースは、パネル102’は手動で支えられる。水門1000も、水門100及び100bがバッテリバックアップシステムに連結するのと同様に動作状態になるように、構成される。
以下では、水門100、100b若しくは1000を手動で動作させる例示のプロセス、及び、水門100、100b若しくは1000を自動的に動作させる例示のプロセスを記載する。
水門100、100b若しくは1000を手動で動作させる例示のプロセス
水門100、100b若しくは1000は、パネル102若しくは102‘が閉じた位置でロックされていると、通常停止した状態にある。この例では、水門100、100b若しくは1000は、キースイッチコントロール若しくは押しボタンなどの手動コントロールユニットに連結しており、この手動コントロールユニットを用いて手動で動作させる必要がある。
例えば、キースイッチコントロールをターンすることにより若しく押しボタンを押下することにより、手動コントロールユニットを動作すると、音声映像アラームシステムが動作して水門100、100b若しくは1000が動作しようとしているという警報を送信する。ビーコンが継続して点滅している間、音声サウンダは予め記録されたメッセージを継続して放送する。手動コントロールユニットの動作から所定の時間後、水門100、100b若しくは1000内のロック部材への電源供給が中断され、パネル102若しくは102‘がアンロックされる。ガス支柱104若しくは104’は、制御された速度で閉じた位置から開いた位置へパネル102若しくは104‘を動かす。
水門100、100b若しくは1000を自動的に動作させる例示のプロセス
水門100、100b若しくは1000は、パネル102若しくは102‘が閉じた位置でロックされていると、通常停止した状態にある。この例では、水門100、100b若しくは1000は、保護される土地周りの水位を検出するように機能する一つ以上の導電性レベルコントローラに連結している。
水位が第1の閾値に達すると、音声映像アラームが動作して洪水が発生するかもしれないという警報を示す。ビーコンが継続して点滅している間、音声サウンダは予め記録されたメッセージを継続して放送する。
水位が第1の閾値より下がると、所定の期間後、音声映像警報は中断する。この例では、音声映像警報の間欠的な動作及び停止を回避するため、プレセットのタイマコントロールが用いられる。
水位が上昇し続け第2の閾値に達すると、例えば、水門100、100b若しくは1000のロック部材への電源供給を中断し、よってパネル102若しくは102‘をアンロックすることにより、水門100、100b若しくは1000は動作する。個々のガス支柱104若しくは104’により作用する力は、制御された速度で閉じた位置から開いた位置へパネル102若しくは102‘を動かす。水位が第2の閾値に到達すると、第2の予め記録されたメッセージが動作し差し迫った水門の開門について警告する。所定の時間後、水門100が開く。
図14〜17は水門システムを示し、個々の水門システムは異なる構成の複数の水門(水門100及び/又は水門100b、及び/又は水門1000)を含む。
図14(a)及び図14(b)は、直線沿いに配置された複数の水門1000a−1000eを含む水門システム1300の斜視図を示す。図14(a)は水門システム1300が停止しているときの水門システム1300を示し、図14(b)は水門1300が動作しているときの水門システム1300を示す。
図15(a)は、水門システム1300の一部の横断面図を示し、図15(b)は、図15(a)の横断面図の部分の拡大図(詳細D、詳細E、詳細F参照)を示す。水門100と同様に、個々の水門1000も複数のシール要素を含む。水門システム1300では、個々の水門1000a−1000eの少なくとも一つのシール要素は、もう一つの水門1000a−1000eのシール要素とオーバーラップするように構成されており、このようにすることで、水門1000a−1000eのパネルと、オーバーラップするシール要素とにより連続する障壁が形成される。言い換えれば、水門1000a−1000eのパネル間のギャップは、オーバーラップするシール要素により閉じられて連続する障壁が形成される。図15(b)にこの例を示しており、ここでは水門1000eのシール要素1402e1が水門1000dのシール要素1402d2とオーバーラップする。更に、水門1000eのシール要素1402e2は、水門システム1300が動作しているとき、壁若しくは垂直ポストに対して押圧して水門1000eのパネルにより連続する障壁を形成するように構成されている。1401、1403等の空間は、内部排水を設ける。
図16(a)及び図16(b)は、U字形状に配置された複数の水門1000f−1000jを含む水門システム1300の斜視図を示す。図16(a)は水門システム1500が動作しているときの水門システム1500を示し、図16(b)は水門1600が停止しているときの水門システム1600を示す。水門システム1500では、水門1000g、1000h及び1000iは直線沿いに配置されるが、水門1000fと1000jとは、その直線に関して対向する側部で、その直線に垂直に配置される。同様に、水門システム1500では、個々の水門1000f−1000jの少なくとも一つのシール要素は、もう一つの水門1000f−1000jのシール要素とオーバーラップするように構成されており、このようにすることで、水門1000f−1000jのパネルと、オーバーラップするシール要素とにより連続する障壁が形成される。
図17(a)及び図17(b)は、ファセット状で配置された複数の水門1000k−1000oを含む水門システム1600の斜視図を示す。図17(a)は水門システム1600が停止しているときの水門システム1600を示し、図17(b)は水門1700が動作しているときの水門システム1700を示す。水門システム1600では、水門1000k−1000oの夫々の対の間の角度が同じであるように水門1000k−1000oはファセット状で配置される。同様に、水門システム1600では、個々の水門1000k−1000oの少なくとも一つのシール要素は、もう一つの水門1000k−1000oのシール要素とオーバーラップするように構成されており、このようにすることで、水門1000k−1000oのパネルと、オーバーラップするシール要素とにより連続する障壁が形成される。
本発明の実施形態における水門100、100b、1000の利点は以下の通りである。
本発明の実施形態における水門100、100b、1000は、電力供給を利用すること無く動作する。これらの水門100、100b、1000を動作するには、これらの水門の各々のロック部材(即ち、水門100、100bの管状ドライブ202と統合した電磁気ロック、若しくは、水門1000の電磁気ロック1102)を停止するだけでよい。これらの水門100、100b、1000のパネル102、102‘は、個々のガス支柱104、104’により作用する力によって、閉じた位置から開いた位置へ動かされる。
水門100、100b、1000では、ガス支柱104、104‘は、閉じた位置から開いた位置へパネル102、102’を動かすために用いられる。モータポンプオイル及び電源を要求する油圧ポンプとは異なり、ガス支柱104は電源供給を利用すること無く動作し得る。更に、これは、ガス支柱を動作するのに外部のエアポンプは要求されない。外部のエアコンプレッサを要求する空気圧シリンダに対して、有利である。高湿潤地域では、空気圧シリンダ内で大量の復水が生じる。この復水が空気圧シリンダ内に現存する潤滑油と混合すると、シリンダを損傷することが多い。更に、空気式シリンダは、復水により損傷し得るペーパーガスケットを採用する。
水門100、100b、1000では、個々のガス支柱104、104‘は、パネル102、102’が所定の位置から閉じた位置へ動く速度を減じるように構成されている緩衝機構を含む。よって、ガス支柱104、104‘は、パネル102、102’を徐々にしかし力強く動かすことができる。更に、水門100、100bでは、遠心ブレーキが管状ドライブ202内に含まれ、このことは、パネル102が動く速度を制限する助けとなる。このことにより、パネル102の非常に不意な若しくは非常に急速な動きが防がれ、水門100、100bの損傷が防がれる。
水門100、100b、1000は、アパーチャ、開口、又は、片開き戸口、両開き戸口、家の正門、高層ガレージの入口、コンパウンドへの入口若しくは2つの建物の間の戸口などの、戸口の側に、設置され得る。これらの水門100、100b、1000は、独立ユニットであり、現存の建物構造への拡張変形は、通常要求されない。水門100、100b、1000を設置すべく地面の一部を空にしなければならない場合でも、水門100、100b、1000のために要求される深さは低いものであり、よって建物構造のインテグリティは影響されない。更に、水門100、100b、1000は、操作上の迅速性を保証する以外には、最小限の修理及びメンテナンスを要求するに過ぎない。
更に、水門システムは、複数の水門(100、100b及び/又は1000)を用いて容易に構築され得る。水門100、100b、若しくは1000は、水門100、100b及び/又は1000のパネルの間のギャップを閉じるためにオーバーラップするシール要素を含むので、連続する障壁が形成される。よって、水門システムが動作するときにギャップを閉じるために、水門100、100b及び/又は1000のパネルの間にて、更なる障壁(例えば、垂直ポスト)が要求されることは無い。このことにより、水門システムのためのより早いセットアップ時間が達成される。
当業者には明白である、更なる変形が本発明の範囲内で可能である。
例えば、ガス支柱ではなく、拡張部材は油圧ポンプ若しくは空気ポンプの形態であってもよい。しかしながら、前述の利点によりガス支柱を用いることが好ましい。本発明のある実施形態では、拡張部材を完全に省くことも可能であるが、水門パネルの自動式開口若しくはアシスト式開口でアシストするためにそのような部材が用いられないならば、水門パネルを開いた位置に持ち上げるのに人の介入が要求されるのであり、水門パネル自身により若しくは洪水の力/圧力により、水門パネルが閉じてしまうることを防ぐためには支えが求められる。特に、前述の実施形態にて手動適用の支えも利用可能であり、この場合実施形態は、支えの端部を受ける接続要素(例えば、ソケット)と共に形成され、このことにより、支えは、開いた位置で水門パネルを保持する構成(例えば、傾斜した「斜めの」構成)にあることになる。
更に、図1〜9は、2本のガス支柱を含む個々の水門を示しているが、個々のガス支柱により作用する力に拠っては、1本のガス支柱が用いられてもよく、それ以上のガス支柱が含まれてもよい。
水門100、100b内の、統合されたロック部材を伴う管状ドライブの数は変動し得る。実施には、管状ドライブは完全に省かれてもよい。しかしながら、この場合、水門は手動で閉める必要があり、このことは、所与の閉じる力を加えることができる所与の数の対応可能な人のために、パネルは(ヒンジ自句の方向の)ある長さまでとしかなし得ない、ということを意味する。これは、水門を開くのに要求されるガス支柱が、水門を閉じるのに抗して人が作用し得る力よりも大きい力を加える、というようには長さを設定し得ないからである。更に、水門が長すぎると、長さに沿って均等に広がらない位置に人が力を加えてしまうリスクがあり、これにより水門は歪んでしまう。言い換えれば、ワイヤロープ312は水門の長さ沿いに均等に力を加えるので、本管状ドライブにより水門はより長いものとなり得る。
水門100、100b、1000は、前記ロック部材と共に、水門を動作させる信号を受信すると同時に停止する、より多くのロック部材を含んでもよい。ロック部材は、電磁気ロックで無くてもよく、他のタイプのロックで有ってもよい。例えば、動作していないときに水門パネルが開くのを防ぐのに、ラッチやボルトを用いてもよい。更に、これらのロック部材の幾つかが、パネル102、102‘のコーナに配置されてもよい。
更に、図3〜7、図10(a)及び図12〜13は、地面に水平に設置された水門100、100b、1000を示すが、パネル102、102‘が開いた位置にあるときに洪水が保護する土地のアパーチャ、開口若しくは戸口に入るのを防ぐ障壁を形成するように、アパーチャ、開口若しくは戸口に実質的に垂直なパネル102、102’と共に、水門100、100b、1000が地面に垂直な壁内に鉛直状に配置されてもよい。一方、水門100、100b、1000は、石積み/フィシュテールアンカなどの適切なアンカを用いてグランドの表面に設置されてもよく、水密性のためのポリサルファイドシーラントなどのシーラント内で覆われてもよい。このように設置されたときに人や車両交通が水門100、100b、1000上を通過できるように、水門100、100b、1000の前後の地面をコンクリートで埋め戻しして傾斜をつけてもよい。
更に、水門システム1300、1500、及び1600の水門1000a−1000e、1000f−1000j、1000k−1000oの一部若しくは全ては、夫々、同じように構成されたシール要素と共に水門100及び/又は100bで置き換えられても良い。水門(100、100b、1000若しくはこれらの組み合わせ)を異なる構成で配置することにより、別の水門システムが構成されてもよい。更に、水門システム内の水門のパネルは、異なる方向で、閉じた位置から開いた位置へ動いてもよい。しかしながら、水門(100、100b、1000若しくはこれらの組み合わせ)の構成又はパネルが動く方向に拘わらず、個々の水門の少なくとも一つのシール要素は、パネル及びオーバーラップするシール部材により連続する障壁が形成されるように、別の水門のシール要素によりオーバーラップするように構成されている。
100・・・水門、102・・・パネル、104・・・ガス支柱、108・・・ベースフレーム。

Claims (15)

  1. 開いた位置と閉じた位置との間で動くように構成されたパネルであって、前記開いた位置ではパネルは洪水に対して障壁を形成する、パネルと、
    前記パネルの一つの縁における少なくとも一つのヒンジ周りにて、前記閉じた位置から前記開いた位置へパネルを動かすべく十分な力を発揮するように構成された少なくとも一つの拡張部材であって、前記拡張部材がガス支柱である、拡張部材と
    少なくとも一つの接続手段であって、前記ガス支柱が、前記少なくとも一つの接続手段と前記パネルとの夫々に付属する第1と第2の端部を有している、少なくとも一つの接続手段と
    を含み、
    前記パネルが閉じた位置にあるとき前記ガス支柱の第1の端部は前記ガス支柱の第2の端部よりも前記パネルの縁に近接しており前記ガス支柱の第2の端部は前記パネルの縁からパネル長の3分の2のポイントの真下に位置する、
    水門。
  2. 個々の前記拡張部材は、前記拡張部材が所定の位置から前記閉じた位置までパネルを動かす速度を減じるように構成されている緩衝機構を含む
    請求項1に記載の水門。
  3. 前記拡張部材がパネルを動かす速度の減少が調整自在である
    請求項2に記載の水門。
  4. 利用時には、水平地面内に設置され、前記ガス支柱の第1の端部はヒンジの軸の真下に位置しヒンジの軸から横方向に間隔が開けられている
    請求項1乃至3のうちのいずれか一に記載の水門。
  5. 更に、パネルに付属する複数のヒンジと、ガス支柱に付属する複数のブラケットを含み、ヒンジ及びブラケットは、フレームにより一定の相対位置関係で維持され、個々のヒンジ及びブラケットは、パネルが動くときヒンジに作用するパネルの重量がブラケットに作用する対向力により少なくとも部分的にバランスが取られるように、パネルと配置される
    請求項1乃至4のうちのいずれか一に記載の水門。
  6. 少なくとも一つのロック部材がロック状態にあるとき前記少なくとも一つのロック部材がパネルを閉じた位置にロックし、前記少なくとも一つのロック部材が非ロック状態にあるとき前記少なくとも一つのロック部材がパネルが閉じた位置から開いた位置に動かすように、ロック状態と非ロック状態との間でスイッチ自在である前記少なくとも一つのロック部材を、更に含む
    請求項1乃至5のうちのいずれか一に記載の水門。
  7. 少なくとも一つの回転自在ドライブの回転がパネルを開いた位置から閉じた位置へ動かすように、パネル設置された前記少なくとも一つの回転自在ドライブを、更に含む
    請求項1乃至6のうちのいずれか一に記載の水門。
  8. 個々のロック部材が前記少なくとも一つの回転自在ドライブの一つと統合して形成される、請求項6を引用する請求項7に記載の水門。
  9. 個々の回転自在ドライバが、回転の速度が所定の閾値を超えたときに回転ドライブの回転に抗して力を作用するように構成されたブレーキを更に含む
    請求項7又は8に記載の水門。
  10. パネルを保持するように設置されたベースフレームと、パネルが開いた位置にあるときに前記ベースフレームに抗して押圧し洪水に対してパネルにより連続する障壁を形成するように配置されたシールと
    を更に含む請求項1乃至9のうちのいずれか一に記載の水門。
  11. パネルが閉じた位置にあるときにパネル上の自動車の重量を耐えるように、パネルが構成されている、請求項1乃至10のうちのいずれか一に記載の水門。
  12. 個々の回転自在ドライブが、パネルに力を作用してパネルを開いた位置から閉じた位置へ動かすように構成され、パネルの第1の端部から所定の距離離れた点にて個々の回転自在ドライブにより作用する力が、前記第1の端部に対向するパネルの第2の端部から同じ距離離れた点にて別の回転自在ドライブにより作用する力と等しい
    請求項7乃至11のうちのいずれか一に記載の水門。
  13. 前記ガス支柱は、前記接続手段を用いてヒンジに接続され、
    前記ガス支柱は、ヒンジを含む平面内に位置する、
    請求項1乃至12のうちのいずれか一に記載の水門。
  14. 洪水を受ける位置に設置する水門において、
    前記位置に設置するフレームと、
    少なくとも一つのヒンジにより前記フレームに接続するパネルであって、前記パネルの一つの縁におけるヒンジ周りにて移動可能である、パネルと、及び、
    ガス支柱をフレームに接続するための少なくとも一つの接続手段と
    を含み、
    前記接続手段と前記パネルは、夫々、前記ガス支柱の第1と第2の端部への付属のためのものであり、
    第1と第2の端部の夫々に付属する際、前記パネルが閉じた位置にあるとき前記ガス支柱の第1の端部は前記ガス支柱の第2の端部よりも前記パネルの端に近接しており前記ガス支柱の第2の端部は前記パネルの端からパネル長の3分の2のポイントの真下に位置する、
    水門。
  15. 第1と第2の端部の夫々に付属する際、前記ガス支柱は、前記接続手段を用いてヒンジに接続され、前記ガス支柱は、ヒンジを含む平面内に位置する、
    請求項14に記載の水門。
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