JPH06347366A - 平面造波水槽 - Google Patents
平面造波水槽Info
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- JPH06347366A JPH06347366A JP25350593A JP25350593A JPH06347366A JP H06347366 A JPH06347366 A JP H06347366A JP 25350593 A JP25350593 A JP 25350593A JP 25350593 A JP25350593 A JP 25350593A JP H06347366 A JPH06347366 A JP H06347366A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水槽の大きさに対する有効面積（有効領域）
の比率を大きくでき、かつ、反射波による波動場の乱れ
の無い平面造波水槽を提供する。 【構成】 複数の方向から任意の波を発生する造波ソー
ス１２を有した平面造波水槽１０であって、造波ソース
は自身から発生された有効な波が形成する波動場を取り
囲むように水槽内に配設され、水槽全周にわたり消波部
１３が配設されてなり、造波ソースは、水槽の底部に連
通する略Ｕ字状の連通管２０と、この連通管の端部に設
けられ該連通管内の水に往復流を与える造波機構とから
構成され、造波機構は水槽の水面よりも低い位置に設け
られている。
の比率を大きくでき、かつ、反射波による波動場の乱れ
の無い平面造波水槽を提供する。 【構成】 複数の方向から任意の波を発生する造波ソー
ス１２を有した平面造波水槽１０であって、造波ソース
は自身から発生された有効な波が形成する波動場を取り
囲むように水槽内に配設され、水槽全周にわたり消波部
１３が配設されてなり、造波ソースは、水槽の底部に連
通する略Ｕ字状の連通管２０と、この連通管の端部に設
けられ該連通管内の水に往復流を与える造波機構とから
構成され、造波機構は水槽の水面よりも低い位置に設け
られている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、海洋・海岸・土木工学
等において波の状態やその影響などを研究する際に好適
に用いられる平面造波水槽にかかり、詳しくは多方向か
ら不規則な波を造波することができる平面造波水槽に関
する。
等において波の状態やその影響などを研究する際に好適
に用いられる平面造波水槽にかかり、詳しくは多方向か
ら不規則な波を造波することができる平面造波水槽に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、海洋・海岸・土木工学等の研究分
野においては、波の状態やその影響などを実験的に調べ
るために、図１１に示すような平面造波水槽１が用いら
れている。
野においては、波の状態やその影響などを実験的に調べ
るために、図１１に示すような平面造波水槽１が用いら
れている。
【０００３】この平面造波水槽（以下、特別の場合を除
き水槽という。）１は、例えば「平口ほか：多方向波造
波システムの効率化とその造波特性、海岸工学論文集、
第３７巻、ｐｐ．１４０〜１４４、１９９０．」に示さ
れるように直方体状の箱型の水槽で、一方の短辺側に造
波部２が他方に消波部３が配設されている。造波部２は
複数の造波板からなり、個々の造波板が水平動すること
などによって多方向への不規則な波を発生させる。すな
わち、個々の造波板の動作をそれぞれ独立して制御する
ことにより、複数の方向に所定の振幅、周期、位相を有
する多方向不規則波を発生させることができる。
き水槽という。）１は、例えば「平口ほか：多方向波造
波システムの効率化とその造波特性、海岸工学論文集、
第３７巻、ｐｐ．１４０〜１４４、１９９０．」に示さ
れるように直方体状の箱型の水槽で、一方の短辺側に造
波部２が他方に消波部３が配設されている。造波部２は
複数の造波板からなり、個々の造波板が水平動すること
などによって多方向への不規則な波を発生させる。すな
わち、個々の造波板の動作をそれぞれ独立して制御する
ことにより、複数の方向に所定の振幅、周期、位相を有
する多方向不規則波を発生させることができる。
【０００４】前記消波部３は、水槽１の底面より上方に
向けて斜めになる面を有したスポンジ等の砂層、あるい
は軟質樹脂などのクッション材からなり、造波部２から
発生された波のうち水槽内に設置した試験体を通過した
波を減衰させ消失させる。
向けて斜めになる面を有したスポンジ等の砂層、あるい
は軟質樹脂などのクッション材からなり、造波部２から
発生された波のうち水槽内に設置した試験体を通過した
波を減衰させ消失させる。
【０００５】このように構成された水槽１を用いて、造
波部２から所望する振幅、周期、位相の波を所定の入射
角θで発生させ、水槽１内の波動場に所定の条件の波を
造り、波が模型に及ぼす影響や模型による波の変化を調
べる。
波部２から所望する振幅、周期、位相の波を所定の入射
角θで発生させ、水槽１内の波動場に所定の条件の波を
造り、波が模型に及ぼす影響や模型による波の変化を調
べる。
【０００６】しかしながら、上記の平面造波水槽１にあ
っては以下に述べるような不都合がある。
っては以下に述べるような不都合がある。
【０００７】すなわち、造波部２から発生する波の入射
角θが大きくなると、図１１に示すように、波の観測等
に利用できる有効領域Ｓが狭くなってしまい、このため
多方向不規則波を発生させての実験を行う際には、水槽
１の大きさに対する有効面積（有効領域Ｓ）が非常に小
さくなってしまう。
角θが大きくなると、図１１に示すように、波の観測等
に利用できる有効領域Ｓが狭くなってしまい、このため
多方向不規則波を発生させての実験を行う際には、水槽
１の大きさに対する有効面積（有効領域Ｓ）が非常に小
さくなってしまう。
【０００８】また、発生させた波の一部は水槽１内の試
験体や水槽１の側壁などで反射して造波部２側に戻って
くるが、その波が造波部２（造波板）で再び反射されて
しまい、このため水槽１内の波動場が乱れて正確な観測
等を行うことが困難になる。反射波の情報（例えば、波
高と周期と位置）を検出して造波板の運動を制御し、再
反射を小さくする方法も考えられるが、多方向からの不
規則波の反射をリアルタイムに制御することはきわめて
困難である。
験体や水槽１の側壁などで反射して造波部２側に戻って
くるが、その波が造波部２（造波板）で再び反射されて
しまい、このため水槽１内の波動場が乱れて正確な観測
等を行うことが困難になる。反射波の情報（例えば、波
高と周期と位置）を検出して造波板の運動を制御し、再
反射を小さくする方法も考えられるが、多方向からの不
規則波の反射をリアルタイムに制御することはきわめて
困難である。
【０００９】これらの不都合な点を改良すべく、図１２
に示すような造波水槽４が用いられることがある。この
造波水槽４は底部にピット６を設け、このピット６内に
造波板５を摺動自在に配置したものであり、造波板５に
固定されたロッド７を進退させることによりピット６内
に往復流を生じさせ造波するものである。
に示すような造波水槽４が用いられることがある。この
造波水槽４は底部にピット６を設け、このピット６内に
造波板５を摺動自在に配置したものであり、造波板５に
固定されたロッド７を進退させることによりピット６内
に往復流を生じさせ造波するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の造波
水槽４には次のような不都合がある。
水槽４には次のような不都合がある。
【００１１】すなわち、造波板５の板幅が発生させる波
の波長の整数倍となる波浪条件の場合、造波効率（造波
板の全振幅２ｅに対する発生した波の波高Ｈの比、Ｈ／
２ｅ）がほとんど０になって効率的な造波ができない。
の波長の整数倍となる波浪条件の場合、造波効率（造波
板の全振幅２ｅに対する発生した波の波高Ｈの比、Ｈ／
２ｅ）がほとんど０になって効率的な造波ができない。
【００１２】さらに、発生させる波の波長Ｌに対する水
深ｈの比ｈ／Ｌが大きくなると、造波効率が低下し大き
な加振力が必要となり、一般的にｈ／Ｌが０．５以上の
深海波の条件に対しては造波することが困難になる。
深ｈの比ｈ／Ｌが大きくなると、造波効率が低下し大き
な加振力が必要となり、一般的にｈ／Ｌが０．５以上の
深海波の条件に対しては造波することが困難になる。
【００１３】また、造波板５の振動速度が速い場合（例
えば、周期が短い場合や変位が大きい場合）には、造波
板５が戻り運動（下向きの運動）をするときに、造波板
５の周辺の水がこの運動に追従することができず、キャ
ビテーションが発生し造波は不可能となる。
えば、周期が短い場合や変位が大きい場合）には、造波
板５が戻り運動（下向きの運動）をするときに、造波板
５の周辺の水がこの運動に追従することができず、キャ
ビテーションが発生し造波は不可能となる。
【００１４】さらにまた、造波板５に固定されたロッド
７の水密性を確保することが困難であり、造波板５とピ
ット６の内壁との隙間をできる限り小さくし、かつ、造
波板５が滑らかに運動できるようにするためには、高精
度の加工と構造が必要とされた。
７の水密性を確保することが困難であり、造波板５とピ
ット６の内壁との隙間をできる限り小さくし、かつ、造
波板５が滑らかに運動できるようにするためには、高精
度の加工と構造が必要とされた。
【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、水槽の大きさに対する有効面積（有効領域）の比率
を大きくすることができ、かつ、反射波による波動場の
乱れをほとんど無くすことができ、さらに、各種の造波
条件において造波効率を高めることができ、しかも、高
精度の加工や構造を必要としない平面造波水槽を提供す
ることを目的とする。
で、水槽の大きさに対する有効面積（有効領域）の比率
を大きくすることができ、かつ、反射波による波動場の
乱れをほとんど無くすことができ、さらに、各種の造波
条件において造波効率を高めることができ、しかも、高
精度の加工や構造を必要としない平面造波水槽を提供す
ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の平面造波
水槽は、複数の方向から任意の波を発生する造波ソース
を有した平面造波水槽であって、前記造波ソースが、該
造波ソースから発生された有効な波が形成する波動場を
取り囲むように水槽内に配設され、前記造波ソースを取
り囲んで前記造波ソースから発生された波を消失せしめ
るための消波部が水槽全周にわたり配設されてなり、前
記造波ソースが、前記水槽の底部に連通する略Ｕ字状の
連通管と、該連通管の端部に設けられ該連通管内の水に
往復流を与える造波機構とを備え、該造波機構が、前記
水槽の水面よりも低い位置に設けられていることを特徴
とする。
水槽は、複数の方向から任意の波を発生する造波ソース
を有した平面造波水槽であって、前記造波ソースが、該
造波ソースから発生された有効な波が形成する波動場を
取り囲むように水槽内に配設され、前記造波ソースを取
り囲んで前記造波ソースから発生された波を消失せしめ
るための消波部が水槽全周にわたり配設されてなり、前
記造波ソースが、前記水槽の底部に連通する略Ｕ字状の
連通管と、該連通管の端部に設けられ該連通管内の水に
往復流を与える造波機構とを備え、該造波機構が、前記
水槽の水面よりも低い位置に設けられていることを特徴
とする。
【００１７】請求項２記載の平面造波水槽は、請求項１
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に水密状態で取り付けられた可撓性を有する
チューブと、該チューブを周期的に変形させる加振機構
とを備えることを特徴とする。
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に水密状態で取り付けられた可撓性を有する
チューブと、該チューブを周期的に変形させる加振機構
とを備えることを特徴とする。
【００１８】請求項３記載の平面造波水槽は、請求項１
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に取り付けられたシリンダと、該シリンダ内
に水密状態で移動可能に配置されたピストンと、該ピス
トンを周期的に移動させる加振機構とを備えることを特
徴とする。
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に取り付けられたシリンダと、該シリンダ内
に水密状態で移動可能に配置されたピストンと、該ピス
トンを周期的に移動させる加振機構とを備えることを特
徴とする。
【００１９】請求項４記載の平面造波水槽は、請求項１
ないし３のいずれかに記載の平面造波水槽において、前
記水槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往
復流が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の該水槽の底面
からの高さを可変としたことを特徴とする。
ないし３のいずれかに記載の平面造波水槽において、前
記水槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往
復流が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の該水槽の底面
からの高さを可変としたことを特徴とする。
【００２０】請求項５記載の平面造波水槽は、請求項１
ないし４のいずれかに記載の平面造波水槽において、前
記水槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往
復流が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の開口面積を可
変としたことを特徴とする。
ないし４のいずれかに記載の平面造波水槽において、前
記水槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往
復流が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の開口面積を可
変としたことを特徴とする。
【００２１】
【作用】請求項１記載の平面造波水槽によれば、造波ソ
ースが該造波ソースから発生された有効な波が形成する
波動場を取り囲むように水槽内に配設されていることか
ら、任意の方向からの波を効率よく発生させることがで
きる。また、造波ソースが、前記水槽の底部に連通する
略Ｕ字状の連通管と、この連通管に設けられ該連通管内
の水に往復流を与える造波機構とから構成されているの
で、水槽内の試験体からの反射波が伝わって造波ソース
に至っても、該反射波は造波ソースを通過し、しかも、
造波ソースを取り囲んで消波部が配設されていることに
より、造波ソースを通過した波は消波部により減衰され
消失せしめられる。また、造波機構が水槽の水面よりも
低い位置に設けられているので、造波機構に作用する水
圧が水槽の水面における水圧よりも大きくなり、この圧
力差により、造波機構が高速で作動しても水槽から連通
管への水の吸い込みが円滑に行われ、正確な造波を行う
ことができる。
ースが該造波ソースから発生された有効な波が形成する
波動場を取り囲むように水槽内に配設されていることか
ら、任意の方向からの波を効率よく発生させることがで
きる。また、造波ソースが、前記水槽の底部に連通する
略Ｕ字状の連通管と、この連通管に設けられ該連通管内
の水に往復流を与える造波機構とから構成されているの
で、水槽内の試験体からの反射波が伝わって造波ソース
に至っても、該反射波は造波ソースを通過し、しかも、
造波ソースを取り囲んで消波部が配設されていることに
より、造波ソースを通過した波は消波部により減衰され
消失せしめられる。また、造波機構が水槽の水面よりも
低い位置に設けられているので、造波機構に作用する水
圧が水槽の水面における水圧よりも大きくなり、この圧
力差により、造波機構が高速で作動しても水槽から連通
管への水の吸い込みが円滑に行われ、正確な造波を行う
ことができる。
【００２２】請求項２記載の平面造波水槽によれば、チ
ューブを加振機構により周期的に変形させることによ
り、連通管内に往復流が発生し水槽に波を発生させる。
ューブを加振機構により周期的に変形させることによ
り、連通管内に往復流が発生し水槽に波を発生させる。
【００２３】請求項３記載の平面造波水槽によれば、加
振機構によりピストンを連通管の端部に取り付けられた
シリンダ内で水密状態を保った状態で移動させることに
より、連通管内に往復流が発生し水槽に波を発生させ
る。
振機構によりピストンを連通管の端部に取り付けられた
シリンダ内で水密状態を保った状態で移動させることに
より、連通管内に往復流が発生し水槽に波を発生させ
る。
【００２４】請求項４記載の平面造波水槽によれば、水
槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往復流
が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の該水槽の底面から
の高さを変えることにより、水深及び波の波長が変わっ
ても効率よく造波することができる。
槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往復流
が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の該水槽の底面から
の高さを変えることにより、水深及び波の波長が変わっ
ても効率よく造波することができる。
【００２５】請求項５記載の平面造波水槽によれば、水
槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往復流
が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の開口面積を変える
ことにより、水深及び波の波長が変わっても効率よく造
波することができる。
槽の底部に設けられていて前記造波ソースからの往復流
が湧き出しかつ吸い込まれる開口部の開口面積を変える
ことにより、水深及び波の波長が変わっても効率よく造
波することができる。
【００２６】
【実施例】以下に、図面を参照して、本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００２７】図１に示す平面造波水槽１０は有底円筒状
の水槽であり周壁１１の内側に複数の造波ソース１２が
周壁１１と同心円弧状に略半周配設されている。また、
造波ソース１２と周壁１１との間には消波部１３が配設
されている。
の水槽であり周壁１１の内側に複数の造波ソース１２が
周壁１１と同心円弧状に略半周配設されている。また、
造波ソース１２と周壁１１との間には消波部１３が配設
されている。
【００２８】水槽１０に配設された造波ソース１２の断
面を図２に示す。造波ソース１２は水槽１０の底部に接
続された略Ｕ字状の連通管２０と、この連通管２０の端
部に水密状態で取り付けられた側面に蛇腹状の可撓性部
を有するチューブ２１と、このチューブ２１上に載せら
れた載荷板２２と、さらに載荷板２２上に設けられた加
振機構２３とから構成されている。
面を図２に示す。造波ソース１２は水槽１０の底部に接
続された略Ｕ字状の連通管２０と、この連通管２０の端
部に水密状態で取り付けられた側面に蛇腹状の可撓性部
を有するチューブ２１と、このチューブ２１上に載せら
れた載荷板２２と、さらに載荷板２２上に設けられた加
振機構２３とから構成されている。
【００２９】この加振機構２３は、前記載荷板２２に当
接するロッド２４と、このロッド２４を上下方向に移動
させるモータ２５と、モータ２５とロッド２４とを連結
するボールネジ２６とから構成される。
接するロッド２４と、このロッド２４を上下方向に移動
させるモータ２５と、モータ２５とロッド２４とを連結
するボールネジ２６とから構成される。
【００３０】この造波ソース１２は、モータ２５を回転
させることによりロッド２４を上下方向に振動させ、チ
ューブ２１を周期的に押圧し、連通管２０内に往復流を
生じさせることによって水槽１０内に造波するものであ
る。
させることによりロッド２４を上下方向に振動させ、チ
ューブ２１を周期的に押圧し、連通管２０内に往復流を
生じさせることによって水槽１０内に造波するものであ
る。
【００３１】図３に示すように造波ソース１２において
は、チューブ２１の上端（Ａ部）は、水槽１０の水面
（Ｂ部）よりもΔｈだけ低く位置するので、Ａ部の水頭
はＢ部の水頭に比べてΔｈ高くなり、載荷板２２の上方
への運動速度が速い場合でもこの水頭差Δｈにより水槽
１０から連通管２０への水の吸い込みが円滑に行われ
る。
は、チューブ２１の上端（Ａ部）は、水槽１０の水面
（Ｂ部）よりもΔｈだけ低く位置するので、Ａ部の水頭
はＢ部の水頭に比べてΔｈ高くなり、載荷板２２の上方
への運動速度が速い場合でもこの水頭差Δｈにより水槽
１０から連通管２０への水の吸い込みが円滑に行われ
る。
【００３２】次に、上記造波ソース１２を用いた実験結
果を図４ないし図６に示す。図４は造波ソース１２によ
り発生させた波を完全反射させたとき、反射波の連通管
２０部分での再反射率ＫRの周期特性（反射率ＫRと波長
Ｌに対する水深ｈの比ｈ／Ｌとの関係）を示す。ここ
で、反射率ＫRとは、反射波高と発生波高との比で、ＫR
が０のときには反射がないことを意味し、ＫRが１．０
のときには１００％反射することを意味する。造波ソー
ス１２においては、反射率 ＫRは、０．０１０〜０．０
９４であり、ほとんど無反射に近い造波を行うことがで
きる。すなわち、水槽１０からの反射波は連通管２０部
分で再反射することがなく、乱れのない波動場を造り出
すことができ、実験精度が向上する。
果を図４ないし図６に示す。図４は造波ソース１２によ
り発生させた波を完全反射させたとき、反射波の連通管
２０部分での再反射率ＫRの周期特性（反射率ＫRと波長
Ｌに対する水深ｈの比ｈ／Ｌとの関係）を示す。ここ
で、反射率ＫRとは、反射波高と発生波高との比で、ＫR
が０のときには反射がないことを意味し、ＫRが１．０
のときには１００％反射することを意味する。造波ソー
ス１２においては、反射率 ＫRは、０．０１０〜０．０
９４であり、ほとんど無反射に近い造波を行うことがで
きる。すなわち、水槽１０からの反射波は連通管２０部
分で再反射することがなく、乱れのない波動場を造り出
すことができ、実験精度が向上する。
【００３３】図５は造波ソース１２により発生させた波
が有する波形の例を示したもので、正弦波形の波が安定
して得られることがわかる。
が有する波形の例を示したもので、正弦波形の波が安定
して得られることがわかる。
【００３４】図６は造波ソース１２の造波効率Ｈ／２ｅ
（ただしここでは、Ｈは造波された波高、ｅはチューブ
２１の運動片振幅をチューブ２１の断面と水槽直下での
連通管２０の断面との比から換算した振幅）の周期特性
を示す。図６において計算値とは、図１２に示した従来
の造波装置の理論計算に基づく造波効率であり、造波ソ
ース１２の造波効率はこの計算値と比べて同等もしくは
若干良い値を示している。従来の造波装置においては造
波効率の実験値は計算値の８０％程度といわれており、
本発明の造波ソース１２が優れていることがわかる。
（ただしここでは、Ｈは造波された波高、ｅはチューブ
２１の運動片振幅をチューブ２１の断面と水槽直下での
連通管２０の断面との比から換算した振幅）の周期特性
を示す。図６において計算値とは、図１２に示した従来
の造波装置の理論計算に基づく造波効率であり、造波ソ
ース１２の造波効率はこの計算値と比べて同等もしくは
若干良い値を示している。従来の造波装置においては造
波効率の実験値は計算値の８０％程度といわれており、
本発明の造波ソース１２が優れていることがわかる。
【００３５】以上のように、造波ソース１２が、該造波
ソース１２から発生された有効な波が形成する波動場を
取り囲むように水槽１０内に略半円状に配設されている
ことから、任意の方向からの波を効率よく発生させるこ
とができる。また、発生させた波が水槽１０内の試験体
からの反射波となって伝わり造波ソース１２に至って
も、その波は造波ソース１２を通過し、造波ソース１２
を取り囲んで配設されている消波部１３により減衰され
消失される。したがって、有効面積（有効領域）を広く
とることができ、水槽の小型化を図ることができるとと
もに、長時間連続して造波しても安定した波動場を得る
ことができる。
ソース１２から発生された有効な波が形成する波動場を
取り囲むように水槽１０内に略半円状に配設されている
ことから、任意の方向からの波を効率よく発生させるこ
とができる。また、発生させた波が水槽１０内の試験体
からの反射波となって伝わり造波ソース１２に至って
も、その波は造波ソース１２を通過し、造波ソース１２
を取り囲んで配設されている消波部１３により減衰され
消失される。したがって、有効面積（有効領域）を広く
とることができ、水槽の小型化を図ることができるとと
もに、長時間連続して造波しても安定した波動場を得る
ことができる。
【００３６】また、水密状態で取り付けられたチューブ
２１を加振機構２３により周期的に変形させることによ
り、連通管２０内に往復流を発生させるので、高精度の
加工や構造を必要とせず、安価に製造することができ
る。
２１を加振機構２３により周期的に変形させることによ
り、連通管２０内に往復流を発生させるので、高精度の
加工や構造を必要とせず、安価に製造することができ
る。
【００３７】なお、平面造波水槽は扇形、矩形であって
もよく、また、造波ソース１２も直線状、Ｌ字状、コ字
状に配置しても良い。
もよく、また、造波ソース１２も直線状、Ｌ字状、コ字
状に配置しても良い。
【００３８】また、造波ソース１２のチューブ２１は、
蛇腹状に限られるものではなく、加振方向に変形可能で
あれば適宜の形状を採用することができる。
蛇腹状に限られるものではなく、加振方向に変形可能で
あれば適宜の形状を採用することができる。
【００３９】さらに、本実施例では、チューブ２１によ
り連通管２０の端部を閉塞しているが、チューブ２１と
連通管２０の端部との間にダイヤフラムを介装しダイヤ
フラムの上方のチューブ２１内に空気を充満させた構造
としても良い。この場合、加振機構２３によりチューブ
２１を変形させると、まずチューブ２１内の空気が圧縮
され、この圧力によりダイヤフラムが変形し、連通管２
０内に流れが生じる。
り連通管２０の端部を閉塞しているが、チューブ２１と
連通管２０の端部との間にダイヤフラムを介装しダイヤ
フラムの上方のチューブ２１内に空気を充満させた構造
としても良い。この場合、加振機構２３によりチューブ
２１を変形させると、まずチューブ２１内の空気が圧縮
され、この圧力によりダイヤフラムが変形し、連通管２
０内に流れが生じる。
【００４０】図７は造波ソースの他の例を示す。図７に
示す造波ソースは水槽１０の底部に略Ｕ字状の連通管１
７を接続し、この連通管１７に造波板１８を摺動自在に
配置し、造波板１８に固定されたロッド１９を進退させ
ることにより連通管１７内に往復流を生じさせて造波す
るものである。なお、前記造波板１８は水槽１０の水面
よりも低い位置に設けられており、造波板１８と連通管
１７とは水密構造、すなわち造波板１８の水槽１０と反
対側には水が入らないようになっている。
示す造波ソースは水槽１０の底部に略Ｕ字状の連通管１
７を接続し、この連通管１７に造波板１８を摺動自在に
配置し、造波板１８に固定されたロッド１９を進退させ
ることにより連通管１７内に往復流を生じさせて造波す
るものである。なお、前記造波板１８は水槽１０の水面
よりも低い位置に設けられており、造波板１８と連通管
１７とは水密構造、すなわち造波板１８の水槽１０と反
対側には水が入らないようになっている。
【００４１】次に図８ないし図１０を参照して本発明の
他の実施例を説明する。前述の実施例と同様に、本実施
例における平面造波水槽１０においても底部に連通管２
０が接続され、その連通管２０の一端に配設されている
造波ソース１２により連通管２０内に往復流が生じ、水
槽１０内に波がつくられるようになっているが、本実施
例においては、この往復流が湧き出しかつ吸い込まれる
開口部３０の水槽１０の底面からの高さｄ及び幅Ｗ（す
なわち開口面積）とが可変とされている。
他の実施例を説明する。前述の実施例と同様に、本実施
例における平面造波水槽１０においても底部に連通管２
０が接続され、その連通管２０の一端に配設されている
造波ソース１２により連通管２０内に往復流が生じ、水
槽１０内に波がつくられるようになっているが、本実施
例においては、この往復流が湧き出しかつ吸い込まれる
開口部３０の水槽１０の底面からの高さｄ及び幅Ｗ（す
なわち開口面積）とが可変とされている。
【００４２】開口部３０の水槽１０の底面からの高さｄ
を変えるためには、予め高さ寸法の異なる複数の仮設底
面３１を用意しておき、実験条件に対応させて仮設底面
３１を取り付けるようにしたり、開口部３０近傍の水槽
１０底面を可動部として油圧ジャッキ等により上下方向
に動かす構造とする等、適宜の方法を採用し得る。ただ
し、開口部３０を水槽１０の底面よりも高い位置にする
場合、開口部３０が消波斜面の一部をなすようにするな
ど、開口部３０によって波が反射されない構造とする必
要がある。また、開口部３０の幅Ｗ（開口面積）を変え
るためには、連通管２０の開口部３０側の適宜長さの部
分を径の異なる管に交換可能な構造とし実験条件に対応
して付け代えるようにしても良いし、この部分を面積可
変の構造を有する可動部として調整する等、適宜の方法
を採用すれば良い。また、仮設底面３１を水平、鉛直方
向に可動な構造とすることによっても、開口部３０の高
さｄと幅Ｗを調整できる。
を変えるためには、予め高さ寸法の異なる複数の仮設底
面３１を用意しておき、実験条件に対応させて仮設底面
３１を取り付けるようにしたり、開口部３０近傍の水槽
１０底面を可動部として油圧ジャッキ等により上下方向
に動かす構造とする等、適宜の方法を採用し得る。ただ
し、開口部３０を水槽１０の底面よりも高い位置にする
場合、開口部３０が消波斜面の一部をなすようにするな
ど、開口部３０によって波が反射されない構造とする必
要がある。また、開口部３０の幅Ｗ（開口面積）を変え
るためには、連通管２０の開口部３０側の適宜長さの部
分を径の異なる管に交換可能な構造とし実験条件に対応
して付け代えるようにしても良いし、この部分を面積可
変の構造を有する可動部として調整する等、適宜の方法
を採用すれば良い。また、仮設底面３１を水平、鉛直方
向に可動な構造とすることによっても、開口部３０の高
さｄと幅Ｗを調整できる。
【００４３】この造波ソース１２を用いた実験結果を図
９および図１０に示す。図９は、水深ｈ＝２５、４０ｃ
ｍとして開口部３０を水槽１０の底面と同じ位置にした
（共に、ｄ＝０ｃｍ）場合と、水深ｈ＝４４ｃｍとして
開口部３０を水槽１０の底面より１９ｃｍ上方の位置に
した（ｄ＝１９ｃｍ）場合の、造波効率Ｈ／２ｅの周期
特性を示す。
９および図１０に示す。図９は、水深ｈ＝２５、４０ｃ
ｍとして開口部３０を水槽１０の底面と同じ位置にした
（共に、ｄ＝０ｃｍ）場合と、水深ｈ＝４４ｃｍとして
開口部３０を水槽１０の底面より１９ｃｍ上方の位置に
した（ｄ＝１９ｃｍ）場合の、造波効率Ｈ／２ｅの周期
特性を示す。
【００４４】水深ｈ＝４４ｃｍとして開口部３０を水槽
１０の底面より１９ｃｍ上方の位置にした場合（図中の
●印）は、水深ｈ＝４０ｃｍとして開口部３０を水槽１
０の底面と同じ位置にした場合（図中の▲印）よりも、
広い範囲の波長Ｌに対する水深ｈの比ｈ／Ｌ（すなわち
波の周期）に対して造波効率が著しく高くなっている。
特にｈ／Ｌの大きい、すなわち周期の短い深海波に対し
て効率が向上している。
１０の底面より１９ｃｍ上方の位置にした場合（図中の
●印）は、水深ｈ＝４０ｃｍとして開口部３０を水槽１
０の底面と同じ位置にした場合（図中の▲印）よりも、
広い範囲の波長Ｌに対する水深ｈの比ｈ／Ｌ（すなわち
波の周期）に対して造波効率が著しく高くなっている。
特にｈ／Ｌの大きい、すなわち周期の短い深海波に対し
て効率が向上している。
【００４５】また、水深ｈ＝４４ｃｍとして開口部３０
を高くしたｄ＝１９ｃｍの場合と、水深ｈ＝２５ｃｍと
して開口部３０を水槽１０の底面に設けた場合（図中の
△印）とは、開口部３０の水面からの深さｈ′（ｈ′＝
ｈ−ｄ）は等しい（共に、ｈ′＝２５ｃｍ）にもかかわ
らず、前者は後者に比較して広い範囲のｈ／Ｌに対して
造波効率が高くなっている。
を高くしたｄ＝１９ｃｍの場合と、水深ｈ＝２５ｃｍと
して開口部３０を水槽１０の底面に設けた場合（図中の
△印）とは、開口部３０の水面からの深さｈ′（ｈ′＝
ｈ−ｄ）は等しい（共に、ｈ′＝２５ｃｍ）にもかかわ
らず、前者は後者に比較して広い範囲のｈ／Ｌに対して
造波効率が高くなっている。
【００４６】また、図１０は、上記の実験における造波
部からの波の反射率ＫRの周期特性を示す。水深ｈ＝４
４ｃｍとして開口部３０を水槽１０の底面より１９ｃｍ
上方の位置とした場合と、水深ｈ＝２５及び４０ｃｍと
して開口部３０を水槽１０の底面と同じ位置にした場合
とでは、反射率ＫRの値はほぼ同じである。ｈ／Ｌ＝
０．１２の近傍でＫR＝０．１５となっているが、ｈ／
Ｌの全領域に渡る平均値としては、反射率ＫR≦０．１
である。一般に、造波部からの反射が１５％以下であれ
ば、実用的には問題はない（無反射の造波）と言われて
おり、図８に示した造波ソース１２によれば実質的に無
反射の造波が実現できる。
部からの波の反射率ＫRの周期特性を示す。水深ｈ＝４
４ｃｍとして開口部３０を水槽１０の底面より１９ｃｍ
上方の位置とした場合と、水深ｈ＝２５及び４０ｃｍと
して開口部３０を水槽１０の底面と同じ位置にした場合
とでは、反射率ＫRの値はほぼ同じである。ｈ／Ｌ＝
０．１２の近傍でＫR＝０．１５となっているが、ｈ／
Ｌの全領域に渡る平均値としては、反射率ＫR≦０．１
である。一般に、造波部からの反射が１５％以下であれ
ば、実用的には問題はない（無反射の造波）と言われて
おり、図８に示した造波ソース１２によれば実質的に無
反射の造波が実現できる。
【００４７】このように、水深ｈおよび波長Ｌに対応し
て開口部３０の水槽１０の底面からの高さｄを変えるこ
とにより、ｈ／Ｌの大きい波（深海領域の波）に対して
も、造波効率を向上させることができる。また、開口部
３０の幅Ｗ（開口面積）が大きいほど造波効率も大きく
なるので、開口部３０の幅Ｗも変えることにより、さら
に造波効率を向上させることができる。
て開口部３０の水槽１０の底面からの高さｄを変えるこ
とにより、ｈ／Ｌの大きい波（深海領域の波）に対して
も、造波効率を向上させることができる。また、開口部
３０の幅Ｗ（開口面積）が大きいほど造波効率も大きく
なるので、開口部３０の幅Ｗも変えることにより、さら
に造波効率を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の平
面造波水槽は、複数の方向から任意の波を発生する造波
ソースを有した平面造波水槽であって、前記造波ソース
が、該造波ソースから発生された有効な波が形成する波
動場を取り囲むように水槽内に配設され、前記造波ソー
スを取り囲んで前記造波ソースから発生された波を消失
せしめるための消波部が水槽全周にわたり配設されてな
り、前記造波ソースが、前記水槽の底部に連通する略Ｕ
字状の連通管と、該連通管の端部に設けられ該連通管内
の水に往復流を与える造波機構とを備え、該造波機構
が、前記水槽の水面よりも低い位置に設けられているの
で、水槽の大きさに対する有効面積（有効領域）の比率
を大きくすることができ、かつ、反射波による波動場の
乱れをほとんど無くすことができ、さらに、各種の造波
条件において造波効率を高めることができ、しかも、高
精度の加工や構造を必要とせず安価に製造することがで
きる。
面造波水槽は、複数の方向から任意の波を発生する造波
ソースを有した平面造波水槽であって、前記造波ソース
が、該造波ソースから発生された有効な波が形成する波
動場を取り囲むように水槽内に配設され、前記造波ソー
スを取り囲んで前記造波ソースから発生された波を消失
せしめるための消波部が水槽全周にわたり配設されてな
り、前記造波ソースが、前記水槽の底部に連通する略Ｕ
字状の連通管と、該連通管の端部に設けられ該連通管内
の水に往復流を与える造波機構とを備え、該造波機構
が、前記水槽の水面よりも低い位置に設けられているの
で、水槽の大きさに対する有効面積（有効領域）の比率
を大きくすることができ、かつ、反射波による波動場の
乱れをほとんど無くすことができ、さらに、各種の造波
条件において造波効率を高めることができ、しかも、高
精度の加工や構造を必要とせず安価に製造することがで
きる。
【００４９】請求項２記載の平面造波水槽は、請求項１
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に水密状態で取り付けられた可撓性部を有す
るチューブと、該チューブを周期的に変形させる加振機
構とから構成されるので、高精度の加工や構造を必要と
せず安価に製造することができる。
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に水密状態で取り付けられた可撓性部を有す
るチューブと、該チューブを周期的に変形させる加振機
構とから構成されるので、高精度の加工や構造を必要と
せず安価に製造することができる。
【００５０】請求項３記載の平面造波水槽は、請求項１
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に取り付けられたシリンダと、該シリンダ内
に水密状態で移動可能に配置されたピストンと、該ピス
トンを周期的に移動させる加振機構とから構成されるの
で、効率の良い造波を行なうことができる。
記載の平面造波水槽において、前記造波機構が、前記連
通管の端部に取り付けられたシリンダと、該シリンダ内
に水密状態で移動可能に配置されたピストンと、該ピス
トンを周期的に移動させる加振機構とから構成されるの
で、効率の良い造波を行なうことができる。
【００５１】請求項４及び５に記載の平面造波水槽は、
造波ソースからの往復流が湧き出しかつ吸い込まれる開
口部の水槽底面からの高さや開口面積が可変とされてい
るので、水深と波長との比の大きい深海領域の波に対し
ても、造波効率を向上させることができる。また、造波
部からの反射も少なく無反射の造波が実現できる。
造波ソースからの往復流が湧き出しかつ吸い込まれる開
口部の水槽底面からの高さや開口面積が可変とされてい
るので、水深と波長との比の大きい深海領域の波に対し
ても、造波効率を向上させることができる。また、造波
部からの反射も少なく無反射の造波が実現できる。
【図１】本発明の一実施例である平面造波水槽を示す平
面図である。
面図である。
【図２】同平面造波水槽に用いられる造波ソースの一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】同造波ソースの要部を示す図である。
【図４】同造波ソースが有する反射率の周期特性を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】同造波ソースにより発生させた波が有する波形
の例を示すグラフである。
の例を示すグラフである。
【図６】同造波ソースが有する造波効率の周期特性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】造波ソースの他の例を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施例である平面造波水槽を示す
断面図である。
断面図である。
【図９】同平面造波水槽における造波ソースが有する造
波効率の周期特性を示すグラフである。
波効率の周期特性を示すグラフである。
【図１０】同造波ソースが有する反射率の周期特性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図１１】従来の平面造波水槽の一例を示す平面図であ
る。
る。
【図１２】従来の平面造波水槽の他の例を示す断面図で
ある。
ある。
１０ 平面造波水槽 １２ 造波ソース １３ 消波部 １７ 連通管 １８ 造波板（ピストン） ２０ 連通管 ２１ チューブ ２２ 載荷板 ２３ 加振機構 ２４ ロッド ２５ モータ ２６ ボールネジ ３０ 開口部
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の方向から任意の波を発生する造波
ソースを有した平面造波水槽であって、前記造波ソース
が、該造波ソースから発生された有効な波が形成する波
動場を取り囲むように水槽内に配設され、前記造波ソー
スを取り囲んで前記造波ソースから発生された波を消失
せしめるための消波部が水槽全周にわたり配設されてな
り、前記造波ソースが、前記水槽の底部に連通する略Ｕ
字状の連通管と、該連通管の端部に設けられ該連通管内
の水に往復流を与える造波機構とを備え、該造波機構
が、前記水槽の水面よりも低い位置に設けられているこ
とを特徴とする平面造波水槽。 - 【請求項２】 請求項１記載の平面造波水槽において、
前記造波機構が、前記連通管の端部に水密状態で取り付
けられた可撓性を有するチューブと、該チューブを周期
的に変形させる加振機構とを備えることを特徴とする平
面造波水槽。 - 【請求項３】 請求項１記載の平面造波水槽において、
前記造波機構が、前記連通管の端部に取り付けられたシ
リンダと、該シリンダ内に水密状態で移動可能に配置さ
れたピストンと、該ピストンを周期的に移動させる加振
機構とを備えることを特徴とする平面造波水槽。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の平
面造波水槽において、前記水槽の底部に設けられていて
前記造波ソースからの往復流が湧き出しかつ吸い込まれ
る開口部の該水槽の底面からの高さを可変としたことを
特徴とする平面造波水槽。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の平
面造波水槽において、前記水槽の底部に設けられていて
前記造波ソースからの往復流が湧き出しかつ吸い込まれ
る開口部の開口面積を可変としたことを特徴とする平面
造波水槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25350593A JP3166095B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-10-08 | 平面造波水槽 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-87645 | 1993-04-14 | ||
| JP8764593 | 1993-04-14 | ||
| JP25350593A JP3166095B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-10-08 | 平面造波水槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347366A true JPH06347366A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3166095B2 JP3166095B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=26428895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25350593A Expired - Fee Related JP3166095B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-10-08 | 平面造波水槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3166095B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109060298A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种带主动式反馈消波功能的智能造波水槽 |
-
1993
- 1993-10-08 JP JP25350593A patent/JP3166095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109060298A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种带主动式反馈消波功能的智能造波水槽 |
| CN109060298B (zh) * | 2018-10-08 | 2023-10-27 | 哈尔滨工程大学 | 一种带主动式反馈消波功能的智能造波水槽 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3166095B2 (ja) | 2001-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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