JP6524602B2 - 複合トリプルパワーを用いた自立可動防波堤 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は複合トリプルパワーを用いた自立可動防波堤に関するものである。

近年の地球温暖化による海面上昇や異常気象から大型台風による高波、高潮や、海底地震による津波等の波浪により、世界中の海岸において大きな被害が出ており、特に津波は地震の地殻変動により海全体が持ち上がり想像を絶するような巨大な圧力を保ったまま高速で陸地に襲来して、先の東日本大震災でも被災者の感想の中に、津波の力はとても強く、その音や威力で魂を抜いて行くなどと、大変恐ろしい破壊力を持ちこれを防ぐのは困難を極め非特許文献１の通り巨大な岩手県釜石港湾防波堤が遡上の高さは抑制できたものの、無残な姿で崩壊し大きな被害をもたらしたり、そのほか非特許文献２では、さきの東日本大震災では、観測史上最大規模とされるＭ９がまさか起るとは全く想定できなかったと、反省点や今後の展望がとりだたされており、この巨大地震の原因は海底で重なり合うプレートが極めて大きくずれて起きたものであり、プレート境界にあった粘土層に閉じ込められた水が潤滑油のような役割を果たしたらしいとされ、正に想定できるものでなく、津波を防ぐものでは非特許文献３で、海底に垂直に沈めた鋼管の水門が海底より浮かんで来て、河口からの波浪の遡上を防ぐ直立浮上式防波堤とか、特許文献４では浮力のある扉が陸側に向けて浮くという浮体式陸閘ゲートとか、特許文献５では浮体式フラップゲートとして浮力を持たせた扉をカウンターウエイトとロープにて人為的に作動させる水門もある。また、津波を防いだ例の中に非特許文献６では、頑丈な柱に支えられた堅牢な造りの岩手県下閉伊郡の普代水門や、スマトラ沖地震でのボンディシェリにおいては巨大な石積みの防潮堤を造り、巨礫を積み上げて、津波を防いだとあり、ベネチアでは高潮対策として河口等に動力で作動させる可動堰を作るとのＴＶ報道があったり、また本出願人は双胴の堤防を何層にも積んで潮汐や高低差により発電しながら波浪を防ぎ、津波などの巨大圧力を減衰する役目を持たせるようにしている防波堤の提案もしている。特許文献７参照。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｌｉｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｈａｋｕｓｙｏ／ｍｌｉｔ／ｈ２２／ｈａｋｕｓｈｏ／ｈ２３／ｈｔｍｌ／ｋ１１１２ｃｅ０．ｈｔｍｌ 四国新聞 平成２６年３月６日付けの４面 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｂａｙａｓｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓ／ｎｅｗｓ２０１２０８２９＿０１ 特願２０１２−２３８０９２ 特願２０１１−２４４８５０ ｈｔｔｐ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／％Ｅ９％９８％Ｂ２％Ｅ６％ＢＤ％ＡＥ％Ｅ５％Ａ０％Ａ４（２／４ページ） 特願２０１３−１０５９６

しかし、河口や港湾の船舶などの出入り口などに襲来する津波に対しては、２０１１年に起こった東日本大震災のときに崩壊してしまった非特許文献１は、３１年の歳月を掛けて世界最大水深の６３ｍの海底に設置され、ギネスブックにも登録された釜石港港口防波堤が崩壊したとあり、強度に加えて海底における潮流や離岸流などの浸食作用を防げたかどうか疑問であり、非特許文献２では、東日本大震災より３年目であるから地震発生の観測網拡大を急ぐとしていて、更に平成２６年４月８日のＮＨＫニュースでは防波堤に圧力センサーを設置したことで海底観測網とともに、津波に対する予報はほぼ網羅したとしているが、非特許文献６の頑丈な数本の柱に支えられ持ち堪えたような、堅牢な普代水門のようなものは設置できない場所もあり、堅牢さがないと破壊され、越水して河川を遡上する津波は河川の堤防も破壊しながら大きな被害をもたらし、また、海底に垂直に沈めた物体が浮かび上がってくる非特許文献３の防波堤では、その設置場所を深く掘り下げたり、普段は垂直に沈めて災害時にポンプでエアーを送り込み重い鋼管の連なるものをを浮かび上がらす方法は最新の技術により１０分程度で作動はするが、海底の大地震が原因となる津波は、その場所や地形にも因り、早いものでは僅か数分以内に到達したものがあり、動力がエアーでありその強度の為の重量で作動時間が掛かるなら大津波警報や津波警報が発令されてから完全に立ち上がるまでの作動が立ち遅れたりしたら波浪により作動が鈍るか止まるとかも予想され、強大な動力のコンプレッサーが災害時に必要であり、鋼管部分が損壊して災害後の収納時に収納不能になれば河川の流れにも対応出来ず、二次災害も苦慮され、将来危惧されている南海トラフ巨大地震による津波に対応するのには不充分である。

更にまた特許文献３、４のように浮く水門を海底に設置して対応するものは、先の東日本大震災で起こったように巨大な大型船舶が、いとも簡単に流され陸地のビルの屋上などに置き去りにされたように、アルキメデスの原理である浮力を敵にしてしまうことから浮力が基本の浮くだけの水門では、根本的に軽くて良いが、堅牢さが強調できないのならば、浮力で簡単に損壊することも想定でき、河川の流れや水底における潮流などにより、瓦礫や泥砂が積もったりして浮かなければ、水門に成らない事も考えられ、河口等にモーター動力で作動させる可動堰では緊急を要する津波などにたいして、わが国における基準である１分間に３０センチの対応時間では、間に合わないことも想定され不充分である。

特許文献７については港湾の出入り口や河口部分がそのままになっており、波浪の遡上に対しては無防備な状態であり、わが国の高度成長期より河川に対する護岸工事は急速に進み整備されたことにより、護岸と水底部もなめらかで、河川の流れはよりスムーズになったことの逆作用として、近年の地球温暖化による異常気象である巨大台風などによる豪雨により一気に流れる濁流が多くなり、河口付近は本来の自然の流れに比べ、大きく削り取られ深くなっている所も多く、そこを目掛けて津波が高速で押し寄せることは、まるでレールの上を滑空する列車の如く強烈で、堤防などを破壊して飲み込みながら遡上するので、これを阻止することが本発明の根源であり、自然に逆らわないで素早く、永続性のある可動、並びに早期設置出来るものが双眸として、発明される必要がある。

また、提内に押し寄せる潮流や、海底を流れる潮流及び、陸地に到達後に沖に戻る離岸流などにより、海岸部の水底などは、所詮は水に浸した泥や砂が岩盤の上に蓄積した泥濘のようなものであり、瓦礫や砂等色々な物がそこを流れたり削跡されたりと幾度となく地形を変えていく状態から、諺の如く、雨降って地固まる、の陸地とは全く逆の作用が働き、雨だれ石をうがつ、と、水は方円の器に従うおだやかな性質だが、雨だれのようなものでも硬い石をもうがつような強い力を持っているという、とかく河口付近の水底では岸壁や防潮堤等より回り込んでくる潮流や離岸流が集中する為、浸食作用も高くなってしまう。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題点を解決しようとするものであり、主要動力に油圧やエアー等を使うことで、油圧ポンプ１１、エアーコンプレッサー１２や制御装置１４は配線、配管で遠隔操作できる為、安全場所に設置して、水底のクラッチ付油圧ウインチ９、油圧シリンダー１８は水中保護ケース１０及びウインチ防水カバー３にて収納され、そこはエアーコンプレッサー１２により常時エアーが充満されている。

水面下の浸食作用がケーソン下部の基礎マウンド１７にまで及ばないよう台形の形状で、さらに上部にまで基礎マウンド１７が積み上げられるようにケーソン棚２２を設けた専用ケーソン２に、ケーソン棚２２の側面に、パスカルの原理から側面よりの潮流の流れを取り入れることで流量が解る様にしている流量センサーと、同様にパスカルの原理で該棚の底部にて基礎マウンド１７の重力を測定できるようにしている重量センサーによる二種類のセンサーを複合したものを巨礫センサー１６としてケーソン棚２２に設置して、待機中の自立可動堰１と瓦礫パージ浮標２１を接続する振動可能な柱２０にも、巨礫センサー１６を設置して、基礎マウンド１７が流失したり、異物の流入の有無が解る様にしている。

自立可動堰１の自立する動力源はウインチ防水カバー３の浮力と、波返しプレート４及びウインチ防水カバー３が災害時受ける波浪の圧力と、油圧シリンダー１８の突上げる可動による、複合トリプルパワーによるものであり、さらに強い波浪でそれが直立する為に、左右の両端に大きなステーで支えられた加速度センサー８も内蔵している直立用油圧ダンパー７付の、直立ダンパーステイ５と直立用ヒンジ１３により衝撃を緩衝しながら直立まで到達できるようにしている。

自立可動堰１は複合トリプルパワーで自立した後、越水するほどの波浪が襲来した場合、加速度センサー８がウインチ防水カバー３が損壊するほどの強さを感知することで、制御装置１４により、ウインチ防水カバー３が抵抗にならないように水抜きドレン１５を開くことで波浪の圧力を軽減させ、該自立可動堰自体に掛かる負荷を和らげ、クラッチ付油圧ウインチ９が、ウインチワイヤー２３を巻き取る可動によりその波浪に対して自立可動堰１が自立を保持する為の強度強化を行い、水位が低下すれば水位センサー６を介して自立可動堰１が次の波浪に備えて浮力を出して水面上に伏せ、待機する様に構成されている。

災害時にはわが国においての、ほぼ完全に網羅された非常に素早い警報を出してくれる緊急警報放送を受信できるようにした制御装置１４には気象庁による警報の内、波浪が遡上する大津波警報や津波警報及び高潮警報等を識別するようにして、それが識別できた場合には直ちに稼働するように構成され、識別できない場合でも責任者による任意の電話回線および直接の指令等、任意の指令でも本防波堤を稼働できるようにしている。

巨礫センサー１６を、自立可動堰１の背面上に振動可能な柱２０に支えられて背面一面を覆う様にしている瓦礫パージ浮標２１と、それが振動できるようにしてあるエアー振動装置１９に装着して、１６が異物を確認することで該自立可動堰１が異物の蓄積等で自立可動を阻害されないようにエアー振動装置１９を作動させ、それにより瓦礫パージ浮標２１が振動する様にして、油圧シリンダー１８で自立可動堰１を傾斜可動させることでそこに蓄積した異物を払い落とせるようにしている。

上述の通り本発明の防波堤は、稼働用主要動力源には油圧、エアーを使うことでそれを高台などの安全な場所に設置の上、配管、配線等で遠隔操作できるので、主要動力源を電力にした場合と比べ、水底に電気式モーター等を沈めなくて済み、安全で確実な稼働性があり、水底においてもウインチ防水カバー３の内部を、エアーコンプレッサー１２により常時エアーで充満しておけるうえ、エアー振動装置１９も動力がエアーのためショートも無く、ちょうど塗装用エアーツールのエアーサンダーを逆様にして巨大にした様なものであるから主要部分は密閉しておけることで、腐食および海底生物付着などの問題には及ばず、強力な振動を発生できる、永続性のある、瓦礫パージ浮標２１としている。

休むことのない潮流による浸食作用は恐るべきものであるから、堅牢で永続性のある防波提を設置する為に、専用ケーソン２を台形にして上部にケーソン棚２２を作って、基礎マウンド１７を積み上げ浸食作用が起こりにくくして、基礎マウンド１７がもし砂に沈んだり流れたりしても、潮流の流量や基礎マウンド１７の重量の変化を感知することで、流失したことが巨礫センサー１６により判明できて、即座に補修工事を行うことで津波の圧力に永続的に対応することが出来る防波堤となる。

自立可動堰１は油圧シリンダー１８に直接接続されずに突き上げのみで浮上するから、前記複合トリプルパワーの内、浮力や波浪の圧力の早い可動に翻弄されずに、油圧というトルクの強い安定したパワーで自立を補佐するようにして、直立用ヒンジ１３は直立まで傾斜して、直立ダンパーステイ５の直立用油圧ダンパー７により衝撃を緩衝し、自立可動堰１をしっかりと自立させる。波浪圧力により自立が中途で停止してそれが浮遊した場合、直立ダンパーステイ５の存在により、自立可動堰１の隙間より波浪が遡上するのを防止できることになり、油圧シリンダー１８が水位センサー６を介して浮上補佐することにより、ウインチ防水カバー３が、波浪の圧力によりエアーが無くなり浮力が低下しても、エアーコンプレッサー１２により浮力を回復させ、油圧シリンダー１８も作動するので、その浮力が回復するまでは沈まないことで、本防波堤はどんな波に対しても安定して稼働させることが出来る。

制御装置１４は緊急警報放送を受信して本防波堤を稼働させるようにしたことで、わが国の気象庁における、気象業務法に基づいた世界に誇る緊急警報は、海底観測網によりほぼ完全に網羅されており、それを、大津波、津波、高潮警報と識別して稼働の基準とした事によりあらゆる緊急時に対応できる上、任意でも稼働できることで災害時に素早く確実に対応でき、各センサーを介して制御装置１４の指示により無駄なく正確な稼働をする上、任意でも行えることで不測の災禍にも直ちに対応できるようにしている。

瓦礫パージ浮標２１を支える振動可能な柱２０にも装備されている巨礫センサー１６は、その上下を横方向に流れる流量と瓦礫パージ浮標２１上面部の重量を測ることで、その上下に異物が蓄積したことが解る様にして、その下部にエアー振動装置１９を設置して自立可動堰１と瓦礫パージ浮標２１を、振動できるように接続することで、エアーコンプレッサー１２の圧力によりエアー振動装置１９に強いバイブレーションを発生させ、同時に油圧シリンダー１８にて自立可動堰１を傾斜可動させることで前記異物をそこよりパージするようにしている。

普段は海底部分に水平に設置されていることで、船舶の往来などには問題なく、巨大な圧力で陸地を襲う津波はその地形により陸地に到達する速度や掛かるその圧力が色々場所により異なるため、自立可動堰１に接続されたクラッチ付油圧ウインチ９と油圧シリンダー１８及び直立用ヒンジ１３の数を増やすことや、直立ダンパーステイ５の大きさを変えることで強度計算にも充分対応でき、確実に津波を防ぐように出来て、港湾河口などの海岸部における景観も、目隠しされた様な物に比べ、それほど悪くはならない。

発明を実施する為の最良の形態

以下、本発明の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。

図１、図２において、１は複合トリプルパワーで稼働するようにしている自立可動堰１である。２は、１と一対となって稼働の基礎となる専用ケーソン２である。３は、１に浮力を持たせ、１が自立するために波浪の圧力を受けられるようにして、さらに１が収納されている場合にそこにエアーコンプレッサー１２により、常時エアーが充満されるようにしていることで稼働時まで待機して、下部のクラッチ付油圧ウインチ９と、油圧シリンダー１８を防水するようにしているウインチ防水カバー３である。４は、１が稼働を開始して浮上した場合、水面上に突き出して波浪を受け止め、１を自立するようにしている波返しプレート４である。５は、１が自立の衝撃を緩衝させる、直立用油圧ダンパー７を支えたうえ、１が自立することをを受け止めるようにしている、直立ダンパーステイ５である。６は、３の内部の水位を測ることでそこのエアー不足や、１が自立後に水面上に伏せる場合に水位を測ることで、制御装置１４が１２と９で調整可動して、水面に浮上できるようにするために水位を感知する水位センサー６である。８は１が自立可動を行った時に７が可動する加速度を測定してそれを介して、１４が波浪の規模を見極めて９へウインチワイヤー２２を巻き取る指示を出すための加速度センサー８である。１０は９が水底において自立可動時でも防水することで９に確実な可動をさせるための水中保護ケース１０である。１１は、油圧可動する様にしている７、９、水抜きドレン１５、油圧シリンダー１８を可動させるための油圧ポンプ１１である。

１３は、１を水底収納から直立可動まで可動するようにしている、直立用ヒンジ１３である。１４は各センサー類の情報や緊急警報放送も受信して各作動装置を働かし、本防波堤を稼働させる為の中枢機能を持った、制御装置１４である。１５は波浪の加速度を８が感知して越水するほどの波浪であると１４が判断することで、波浪に対して３が抵抗にならないように１４により開かれる水抜きドレン１５である。１６は水底の潮流の流量を測定する流量センサーと基礎マウンド１７や水底を流れる瓦礫、泥砂等の重量を測定できる重量センサーの複合により、その測定値が変化することでそれらの移動状態が解る様にしている巨礫センサー１６である。１８は、１を浮上させたり収納する場合の補佐をさせたり、１に蓄積した異物を取る為に傾斜可動する、油圧シリンダー１８である。

２０は、瓦礫パージ浮標２１が、１の背面部分で、振動するように接続設置する為と、２１に異物が蓄積されたことが解る１６も備えている振動可能な柱２０である。１９は、１２により２１に振動を発生させ異物を取る、エアー振動装置１９である。２２は２の棚にあたる、ケーソン棚２２である。２３は、９の構成部品であり、１を可動させたり収納させたりしている、ウインチワイヤー２３である。

災害時に、１４により稼働指令が出た場合、３により浮力を持ったまま９の２３により水底に収納されて待機している１は、その浮力と１８の突き上げにより水面に４を突き出しながら浮上する。やがて押し寄せてくる波浪の圧力を４と３により受け止めて、水位に合わせて浮上していく。この場合５により１の隙間からは波浪が遡上しないように防げた上、そこで浮遊している場合にも、下部より突き上げ可動している１８により、３の内部のエアー不足により１が水没することは無く、１２により浮力は回復できるようにしているから、水面の色々な状況にも対応できた上、さらに強い波浪が襲来した場合には、５と１３によりがっしりと直立して、その際８が加速度を計測しながら、衝撃を７が緩衝することで各所が損壊しないようにしている。越水するような、もっと強い波浪が襲来したことを８が測定した場合、１４は１５を開くことで３が波浪の抵抗にならないようにした上、９の２３を巻き取る可動をして、掛かる水圧が増しても、それに打ち勝つように１を保護強化させることで、前記のがっしりと直立した状態で損壊を免れるようにしている。波浪の圧力も低下して、水位が低下していくことを６が感知することで、１４は水位と１８の高さを測り、前記の状態の１を、９と２３を可動させる事で水面に伏せ固定した上、待機するようにしている。１が待機中において２の２２の部分の１７が流失などで無くなった場合には、それが１６によりすぐに解る事から補修工事を行うことで、水底における浸食作用に対応した、永続性のある防波堤とすることが出来る。水底における浸食作用に対して１２の動力により可動する１９は２０に支えられ、２１に強いバイブレーションを起こすことと、１８を傾斜可動させることにより、２１に蓄積する異物を取り除き、１をいつでも即座に稼働させるようにしている。

産業上の利用の可能性

本発明によると、素早い運転制御性の浮力と、災害時におこる波浪の自然エネルギーを利用した上で、作動は鈍いが大変強力な力を出す油圧可動という複合トリプルパワーの動力源により波浪の遡上を防ぐようにした上、浸食作用にたいする防御を考慮したケーソンと１対にすることで、かなり強度がアップするようにしている。さらに泥濘の様な水底を垂直深く掘り進めるばかりではなく、安定した強度が出せるように潮流や河川の流れに水平にも対応した、専用ケーソンとすることで、工期や部品点数の低減、予め組める壱対式により素早くあらゆる水底に設置できるようにしたことで従来のもつ欠点を解消している。

巨礫センサーを設置することで、いつでもどの場所でも水底における浸食作用を監視できて、何が流れてくるかわからない水底において、瓦礫パージ浮標と油圧シリンダーにより瓦礫、泥砂などを排除させ、浸食作用をいつでも監視することが出来る本願によりあらゆる場合でも応用できて、創めて安心して水底に設置できる防波堤と出来る。

本発明の実施形態を示す防波堤の海側の正面から見た自立可動堰を自立させた状態の断面構成図 本発明の実施形態を示す防波堤の横側から見た自立可動堰を自立させた状態の断面構成図

１、自立可動堰
２、専用ケーソン
３、ウインチ防水カバー
４、波返しプレート
５、直立ダンパーステイ
６、水位センサー
７、直立用油圧ダンパー
８、加速度センサー
９、クラッチ付油圧ウインチ
１０、水中保護ケース
１１、油圧ポンプ
１２、エアーコンプレッサー
１３、直立用ヒンジ
１４、制御装置
１５、水抜きドレン
１６、巨礫センサー
１７、基礎マウンド
１８、油圧シリンダー
１９、エアー振動装置
２０、振動可能な柱
２１、瓦礫パージ浮標
２２、ケーソン棚
２３、ウインチワイヤー
２４、水底

Claims (1)

1. 水の自然エネルギーを堰き止める堤において、その出入り口に遡上する水を阻止するために自立可動堰、各センサー類、クラッチ付油圧ウインチ、油圧ポンプ、油圧シリンダー、エアーコンプレッサー、エアー振動装置、制御装置、専用ケーソンで構成され、水底の浸食作用に影響されない形状で基礎マウンドを設置するケーソン棚付の該専用ケーソンに、その基礎マウンドが確認できるようにした巨礫センサーを備えて、該専用ケーソン上部に一対で該自立可動堰を直立用ヒンジで設置し、それが直立可動したり堤外に伏せ収納するようにして、伏せる側の内面部分に、水位センサーと水抜きドレンを備えて波浪を受け止めるようにしてあるウインチ防水カバーを装着して、該自立可動堰の上端に波返しプレートを装着して、左右それぞれの両下端に加速度センサーを内蔵した直立用油圧ダンパー付の直立ダンパーステイを装着して、該自立可動堰が収納時に該ウインチ防水カバー内にエアーコンプレッサーによりエアーを常時充満出来る様にして、その浮力により該自立可動堰が該波返しプレートを水面上に突き出して浮上出来る様にして、該専用ケーソン上に油圧シリンダーを独立設置し、該油圧シリンダーを伸長することで、該自立可動堰を傾斜可動可能とし、その背面上に、下部に該エアー振動装置を装着した上、その背面一面を覆うようにしている瓦礫パージ浮標を設置して、それを支えるために該巨礫センサーを備え、該エアー振動装置で振動可能な柱を、その背面上の随所に設置したことで、該瓦礫パージ浮標を振動可能とし、該クラッチ付油圧ウインチを水中保護ケースに収納し、該クラッチ付油圧ウインチと該自立可動堰とをウインチワイヤーで接続し、該ウインチワイヤーを巻き取ることで該自立可動堰を伏せ固定、送出することで浮上させるようにし、気象庁の緊急警報放送を受信の上、識別できるようにしている該制御装置が識別及び任意の指令を受ける事で、そのクラッチは解除され、該自立可動堰は浮力と該油圧シリンダーの伸長により浮上して更に波浪の圧力を受け、その圧力の強さに因り該直立用油圧ダンパーで衝撃を緩衝しながら、該直立用ヒンジと該直立ダンパーステイにより直立するようにし、該加速度センサーが更に強い波浪の加速度を感知すれば、該制御装置が該ウインチワイヤーの巻取り指令を出し直立保持を行い、かつ水抜きドレンを開くことで越水してくる波浪の水圧を軽減させ該自立可動堰の強度強化を行い、波浪が治まると波浪の高さを該水位センサーで感知しながら該ウインチワイヤーと該油圧シリンダーで該自立可動堰を水面に伏せるようにした、複合トリプルパワーを用いた自立可動防波堤。

Images