JPH0449303A - なぎさ型浮き防波堤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、側盤と傾斜した上盤と平らな下盤とで形成さ
れた中空で気密性の浮体ケーソンから成る構造物で、砕
波部及び多数の水抜き孔を備えた様式のなぎさ型浮き防
波堤に間する。

［従来の技術〕 従来の浮き防波堤においては、風や海潮流による流動に
対して、主に係留装置、例えばアンカーチエンによって
エネルギーを吸収する方法が知られている。さらに複雑
な波エネルギーによる様々な運動、例えばピッチング、
ヨーイング等の動揺に対しては、この浮き防波堤自体で
吸収しなればならなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような浮き防波堤では、膨大かつ複
雑な波エネルギーを防波堤自体だけで吸収することがで
きない。その結果、残りのエネルギーによって防波堤自
体が動揺し、防波堤の岸側に二次波を造成することにな
る。この場合、波の周期と防波堤に打ち寄せる波の周期
とが共鳴状態になると大きな二次波が造成される可能性
が高く、浮き防波堤の構造に支障を来す問題が残されて
いた。

本発明の目的は、上述した欠点を解消するため、波浪に
よるエネルギーに対応できるように構成されたなぎさ型
浮き防波堤を擾供することにある。

ＣＲＮを解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明によるなぎさ型浮き
防波堤にあっては、エアダンパーを内蔵した鋼製の少な
くとも一つの深水柱を静穏水域に到達するほどの長さの
上記の構造物の岸側又は沖側の壁面に沿って並列して設
けられる。

また、本発明によるなぎさ型浮き防波堤番こは、エアダ
ンパーを内蔵した鋼製の深水柱が空気コラム及び水コラ
ムを有していることが、後述の理由から好都合である。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。

第１図には、本発明によるなぎさ型浮き防波堤の全体の
斜視図を示したもので、この防波堤は、水抜き孔５を有
した防波堤本体１、砕波部となる本体１の上盤３、岸側
１２でこの本体１の上盤３に形成された波返し部２、こ
の本体１中に固定された深水柱６，６′及びアンカーチ
ヱン１０によって構成されている。

この防波堤本体１は、基本的に側盤、上盤３及び下盤４
に囲まれた中空で気密性の浮体ケーソンで構成され、深
水柱６．６′の浮力を加えた全浮力と全重量とによって
釣り合い平均水面に対して水平に浮かぶ。この場合、岸
側１２０側盤は、平均水面から約３ｍ程度に浮上し、沖
側１１の側盤は、平均水面から約１．５ｍ程度に沈んで
いる。この防波堤本体１の上盤３は、第１図で明らかな
ように一定勾配で沖側１１から岸側１２にかけて高く、
平均水面１７に対して中間辺りｎに位置付けられている
。また防波堤本体１に装備しである内径約５０ＣＩＩの
水抜き孔５は、例えば前後方向に複数列に、且つ１ｒｒ
ｌ当たり１孔の割合で配設され、上盤３から下盤４に向
かって貫通されている。

例えば、内径５０１．長さ２０ｍからなる深水柱６．６
′は、防波堤本体１の沖側１１及び岸側１２から１．５
〜２．０ｍの位置に固定され、この上部に閉鎖部８、下
部に開放部７或いはこの開放部の位置に抵抗板９が配設
されている。

第２図には、波浪による水粒子の円運動が示されている
。平均水面１７に発生した波長λの波浪による水粒子の
円運動１９は、垂直方向に水粒子自体が回転１８しなが
ら連鎖的に進み、その間第２図で明らかなように水深Ｈ
０の増加に伴って、水の粘性及びＨ擦等により急激にこ
の円運動が小さくなる。この水深Ｈと水粒子の円運動１
９との関係が、第３図のグラフから知ることができる。

また波長λの半分の水深Ｈ，（％λ）の付近における円
運動１９は、平均水面付近の円運動の約４％程度に減衰
することが知られている。この水域がほぼ静穏水域であ
ることがわかる。

第４図及び第５図には、本発明の特徴とする深水柱の拡
大図が示されている。深水柱６，６′の作用は後で述べ
るが、この深水柱６．６′の長さは、上述した静穏水域
に到達するほどの長さＨに設定されている。第４図に示
すように深水社内の空気コラム１５の圧力が大気圧に等
しい場合、この深水柱６の下端水深Ｈの上述した静穏水
域と連動しながら水コラム１６の平均水面１７が、水域
の平均水面１７を保持している。また、第５図に示され
たように空気コラム１５′と水コラム１６′との圧力が
大気圧以上の圧力で釣り合っている（水深り分だけ圧力
が高い）場合、この深水柱６′の開放部の下端部分を通
常の開放部７の面積より１／１０程度に狭隘するために
、例えば数枚の抵抗板９が数ｃｔｅの間隔で第５図に示
しすように交互に固定されている。この時、空気コラム
１５′の水深り部分の圧力変化に伴う水コラム１６′の
容積変化が容易に行われることができないので、波の周
期３〜５秒程度の短時間、この水コラムの水面の位置は
殆ど変化しない。

次に、第６図において、この防波堤本体１は、平均水面
１７に対してこの本体１の上盤３の中間辺りｎの位置に
水平に浮かび、この場合、第６図から分かるように重心
Ｇと浮力の中心点Ｆとが平衡状態になる。Ｍはメタセン
ター（Ｍｅｔａｃｅｎｔｅｒ）を表わす。

この平衡状態において、一定波長λの波がこの上盤３の
水中部分の面、即ち下半分の面に、衝撃力Ｕを与える。

この際、浮き防波堤本体１は沖側に傾き、第６図のよう
に浮力の中心点（浮心）ＦはＦ′に、メタセンターＭは
Ｍ′に移動する。この衝撃力Ｕが、防波堤本体ｌを岸側
に押し流す力Ｖと上盤３．を押し下げる力Ｗとに分力さ
れ、押し流す力Ｖに対してはアンカーチェン１０よって
抑止することができるが、上盤３を押し下げる力Ｗは、
防波堤本体１のメタセンターＭ′を中心にして回転させ
ようとする力２に変わる。この場合、メタセンターＭ′
に関する回転モーメントの式は、Ｗ・１゜＝Ｄ−１，＋
Ｇ−１゜ Ｗ　：押し下げる力 １０　：押し下げる力Ｗの作用点と メタセンターＭ′との距離 Ｄ　＝水コラム１６の氷塊重量 １、：Ｄの中心点とメタセンターＭ′ との距離 Ｇ　：重心点に働く力 】、二重心点ＧとメタセンターＭ′ との距離 として、成り立つ。

第７図には第１図を１−１の線に沿って切断した図が示
され、また第８図には第１図を■−■の線に沿って切断
した図が示され、連結部材２５．２６を介して深水柱が
並列に連接される。

〔作用〕

更に、本発明よる防波堤における消波作用を説明する。

上述した防波堤の構成においては、波浪による水平運動
の場合、アンカーチェン１０によって吸収され、極めて
少ない移動量の範囲内で極めて緩慢な移動のみを許すこ
とは周知である、また波浪による垂直運動の場合、防波
堤本体ｌに設けられた水抜き孔５によって揚力の一部（
約２０％）を吸収することができ、特に本発明の特徴に
よる深水柱の作用により揚力の３０〜５０％を吸収する
ことができる。

この深水柱６．６′は、第４図及び第５図で説明したよ
うに、特に水深Ｈ１即ち静穏水域までの長さを有してい
ることが消波作用に有利である。

この理由として、波長λの波浪によって生じた揚力は防
波堤本体を上下運動させ、これに伴って深水柱が上下運
動しても、第４図で示した実施例のように空気コラム１
５の圧力が大気圧に等しい場合において、第２図及び第
３図で説明した特性から明らかなように、深水柱が静穏
水域に連動しているために、深水柱自体が上下に移動し
ても水コラムの水面が常に一定に保たれる。このことか
ら、この深水柱が上下移動することで、空気コラム１５
のみが膨張及び圧縮を繰り返す。この空気コラムが膨張
する場合、負圧となり、水コラムに対して防波堤本体に
下方に引き戻す力が作用する。また、圧縮の場合、逆に
防波堤本体に上方に押し上げる力が作用する。

さらに、第５図で示した実施例のように空気コラム１５
′の圧力が大気圧以上で釣り合っている場合において、
波浪揚力により防波堤本体が上方に持ち上げられる時、
空気コラム１５′の容積が著しく増大し圧力が減少して
も、前に述べた深水柱の構造（第５図）により、水コラ
ム１６’の水面の位置を常に保持しようとするため、こ
の空気コラム１５′の相対的負圧は、水コラムの水圧を
基準として、防波堤本体に下方に引戻す力が著しく大き
く作用する。また、逆に防波堤本体を引下げるように働
く波の作用に対しては、空気コラムが圧縮され、防波堤
本体に揚力を与える。即ち、深水柱は、静穏水域の特性
を利用することにより、水コラムの水位を変えず、空気
コラムの容積又は圧力のみを変える、即ち空気ダンパー
として作用する。従って空気ダンパーとして作用する深
水柱は、防波堤本体に対して揚力が必要とする時にに供
給し、不必要時には逆に抵抗力として作用することがで
きる。

次に、第６図に示したようにメタセンターＭ′周りの回
転力Ｗを除去、即ち消波作用について説明する。前に述
べたように、防波堤本体１の上盤３の下半分の面に衝突
する波長λΦ波の場合、防波堤を岸側に押流す力■と押
し下げる力Ｗとが発生する。後者の押下げる力Ｗが回転
力Ｚに変わる時、今まで防波堤の重量として寄与してい
ない深水柱の水コラム１６が、突然に水コラム１６の氷
塊重量として作用する。こめ場合、前記に表した式、メ
タセンターＭ′周りの回転モーメントＷ・１、＝Ｄ・１
．＋Ｃ；・１９として、成り立つことから、回転モーメ
ントＤ−１，は回転モーメントＷ’　１ｏを相殺するこ
とになる。従って、この防波堤は波長λの波による回転
力Ｚを阻止することができる。

一方、この復元力と回転力とがこの波浪の周期と関係し
て、この防波堤に特有の固有周期と波の周期とが共鳴状
態になると、防波堤の揺れ、例えばピッチング及びヨー
イングが増幅され、大きな二次波を造成することになる
。ここで、この二次波を未然に防ぐために、深水柱は、
波による回転力に対して抵抗力として作用する。また抵
抗力を増大するためには、深水柱の形状を、例えば楕円
形の断面積からなる深水柱としてもよい。さらに本発明
のなぎさ型浮き防波堤に対して第８図のように複数の深
水柱を構成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明のなぎさ型浮き防波堤では、エアダンパーを内蔵
した鋼製の少なくとも一つの深水柱を静穏水域に到達す
るほどの長さの上記の構造物の岸側の壁面に沿って並列
して設けているので、この深水柱の水面が常に一定であ
ることから、ダンパー効果として働き、防波堤の上下運
動を容易に吸収することができ、防波堤の回転及び水平
運動の場合、この深水柱が質量として働き、また深水柱
が海水に当接する面積に対して抵抗力として働くことに
より、回転及び水平運動を阻止することができる。

さらに、エアダンパーを内蔵した鋼製の少なくとも一つ
の深水柱を沖側に同様にして並列して設けているので、
より一層のダンパー効果によってなぎさ型浮き防波堤を
効果的にすることができる。

また上記のエアダンパーを内蔵した鋼製の深水柱は、開
放部の付近に抵抗板を備えているので、空気コラムの容
積を大きくすることにより、エアダンバー力を大きくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるなぎさ型浮き防波堤の全体の斜視
図、第２図は波浪による水粒子の円運動を示す図、第３
図は水深と水粒子の円運動との関係を示すグラフ、第４
図及び第５図は本発明の特徴とする深水柱エアダンパー
の拡大図、第６図は防波堤のメタセンターＭ′を回転す
る様子を示した図、第７図は第１図を１−１方向に沿っ
て切断した図、第８図は第１図を■−■方向に沿って切
断した図。 図中の参照符号 １・・・・・・・・・・・・防波堤本体２・・・・・・
・・・・・・波返し部 ３・・・・・・・・・・・・上盤（砕波部）４・・・・
・・・・・・・・下盤 ５・・・・・・・・・・・・水抜き孔 ６．６′・・・深水柱 ７・・・・・・・・・・・・開放部 ８・・・・・・・・・・・・閉鎖部 ９・・・・・・・・・・・・抵抗板 １１・・・・・・・・・・・・沖側 １２・・・・・・・・・・・・岸側 １５．１５　’・・・空気コラム １６．１６　’・・・水コラム １７・・・・・・・・・・・・平均水面ｎ・・・・・・
・・・・・・中間辺り

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）側盤と傾斜した上盤と平らな下盤とで形成された
   中空で気密性の浮体ケーソンから成る構造物で、砕波部
   及び多数の水抜き孔を備えた様式のなぎさ型浮き防波堤
   において、エアダンパーを内蔵した鋼製の少なくとも一
   つの深水柱（６、６′）を静穏水域に到達するほどの長
   さ（Ｈ）で上記の構造物の岸側（１２）の壁面に沿って
   並列して設けたことを特徴とする、なぎさ型浮き防波堤
   。
2. （２）上記のエアダンパーを内蔵した鋼製の少なくとも
   一つの深水柱（６、６′）を沖側（１１）に同様にして
   並列して設けたことを特徴とする、請求項（１）記載の
   なぎさ型浮き防波堤。
3. （３）上記のエアダンパーを内蔵した鋼製の深水柱（６
   、６′）は、空気コラム（１５、１５′）及び水コラム
   （１６、１６′）を有していることを特徴とする、請求
   項（１）記載のなぎさ型浮き防波堤。
4. （４）上記のエアダンパーを内蔵した鋼製の深水柱（６
   ′）は、開放部（７）の付近に抵抗板（９）を備えてい
   ることを特徴とする、請求項（３）記載のなぎさ型浮き
   防波堤。