JPH0710080A - 潜水式タンクバージ及び輸送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】海に於いて大量の水や流体的物質を安価に輸送
する装置を提供する。 【構成】枠組構造体と、それの内部空間に納まる可変容
量の伸縮性浮力タンク、貨物タンク及びバランスタンク
を主要構成要素とし、載荷時は貨物に基ずく貨物タンク
とバランスタンクの浮力が、また空荷時は浮力タンクと
バランスタンクの浮力が自重に釣り合い、即ち海面に浮
状し、さらにバランスタンクの浮力を調整することで、
自体を浮上又は潜水させ、潜水状態で海流に任せて移動
し、荷役は海面で、空荷回航は潜水状態で他船に曳航さ
れる潜水式タンクバージとこれによる輸送方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海に於ける水輸送の装
置に係わり、詳しくは、屋久島から多量（数万トン）の
川水を本州の臨海都市へ、黒潮海流中に潜水して輸送す
る装置及び輸送方法。

【０００２】

【従来の技術】海で水を運ぶにはいわゆるタンク船（水
タンカー）が使われるが、せいぜい数百トン程度であ
る。万トン単位の大量の低価格の水を遠距離間運ぶには
大型石油タンカーと同様な方式が考えられるが、船価が
かさみ、また、運航経費即ち、人件費や運航時の燃料費
を必要とするなどコスト上の問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は満載載貨状態
で海流（黒潮）に潜水して、推進動力装置を使わずに水
を大量、安価に運ぶ装置及びこの装置とタグボートから
なる方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】枠組構造体とこの内部上
部に納まる可変容量の伸縮性浮力タンク及び剛性バラン
スタンク、内部下部に納まる可変容量の伸縮性貨物タン
ク、荷役設備、浮力調整制御装置（気蓄タンク、水圧セ
ンサーを含む）及び通信信号装置で構成し、通常は載荷
状態の貨物タンク又は注気状態の浮力タンクの浮力と、
バランスタンクの浮力とにより浮状状態を保持し、かつ
バランスタンクの浮力の調整により空荷状態及び載荷状
態での潜水及び浮上を行うこと、タンクへの浮力調整の
注気を曳航用タグボートから行うこと、及びバランスタ
ンクへの調整注気を気蓄タンクから行う潜水式タンクバ
ージであり、そして、空気圧送装置等を備えたダグボー
トから曳航用ロープ及び注気パイプ、信号・動力線等で
繋いであり、バージの制御、即ち浮力タンクに空気の注
入等が可能であり、載荷時に海流に潜水して移動し、空
荷時も潜水したタンクバージをタグボートが回航曳航す
る潜水式タンクバージによる輸送方法である。

【０００５】

【作用】前記のような構成のタンクバージにおいて、貨
物タンクに貨物である水が入っていない空荷の時、伸縮
性貨物タンクは収縮しており、浮力タンク及びバランス
タンク内の空気に基ずく浮力とバージの構成部材自体の
固有浮力の合計が、バージ自重と釣り合って海面に浮か
ぶ、浮状状態になる。

【０００６】バージ自重からバージ自体の固有浮力を差
し引いたものを、見掛け自重（以下自重とは見掛け自重
を意昧する）とすれば、この自重より、浮力タンクとバ
ランスタンクの合計浮力を大きくしておくことで、バー
ジは海面に浮状状態になる。

【０００７】水をバージに積む荷役の場合、水タンクへ
の注水（積み荷）につれそのタンクは下方向に伸長、拡
大する。同時に海水と積荷である水との小さい比重差
（約０．０３）のために浮力が生じる。そして満載状態
で、この大きな貨物浮力とバランスタンクの小さな浮力
がバージの自重とほぼ釣り合って海面に浮状出来るよう
にしてある。これは、満載時に貨物浮力が浮力タンクの
浮力の肩代わりを出来ることであり、従って浮力タンク
の浮力は余分となり、潜水を妨げるので、浮力タンク内
の空気を放出することになる。

【０００８】そして、浮状状態の満載バージを、バラン
スタンクの空気量、即ち浮力を減らすことで、海面下約
３０ｍに沈め、そのまま海流に任せる。推進用動力装置
が無く燃料不要である。この水深を保持すれば海上を航
行する船との衝突は無く安全である。目的とする臨海都
市近海域に到達すればタイマー自動作動又はタグボート
からの操作指示による浮力調整制御装置の作動で、即ち
高圧気蓄タンクからバランスタンクへ空気を送り浮力を
増し、海面に浮上する。さらに浮力タンクにもタグボー
トから空気を満たし、浮力を付加してから、荷役即ち揚
水する。

【０００９】揚水終了後、バージは空荷状態になり貨物
浮力を失い、浮力タンクとバランスタンクの浮力により
浮状している。このタンクバージを、バランスタンクか
ら一部空気を放出することで再び海面下５ｍ以下に沈め
る。沈むに従って増加する水圧による浮力タンクの体
積、即ち浮力が減少するが、これを防ぐため、この時も
浮力調整制御装置の作動で、タグボートから注気パイプ
により空気を浮力タンクに注入し、タンク内の圧力を高
め、以後その体積（浮力）をほぼ一定に保持する。そし
て潜水した空荷バージを、海上からタグボートが水源地
である屋久島まで曳航する。以後、同様な作動の繰り返
しで安全、安価に水を輸送する装置及びシステムであ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の潜水式タンクバージ及び輸送
システムを図１〜７図に基いて説明する。図１のよう
に、潜水式タンクバージ１は鋼製の枠組構造体２と、フ
レキシブルな、伸縮性浮力タンク３、伸縮性貨物タンク
４及び剛性バランスタンク５を基本構成要素とする。

【００１１】図２のように、枠組体２は鋼材で直方体状
をなすラーメン・ブレース式構造体である。形鋼、有孔
鋼板、ブレース等で上層平面６を構成し、さらにこの上
層平面の下側に、ある間隔をおいて同様の中層平面７が
あり、枠組構造体２を上部空間８、下部空間９に分け
る。この枠組体２の上部外周面８ａには網状面材１０が
全周貼られており、従って内部への海水の出入りが自由
である。下部外周面９ａには中層平面７と底部１１の水
平外周枠材１１ａとの間に、適正な水平方向の間隔をお
いて鉛直状に接合される複数のタンクガイド１２が平行
に並ぶ。底部１１は形鋼等で格子状の平面を構成し、ブ
レース等で補強する。

【００１２】図３のように、このタンクガイド１２は、
二本の形鋼１３を平行に小隙間離し対称的にコの字状に
配置し、小隙間１４を含む側を枠組体の内側に向けて、
前記のように中層水平枠材７ａ，底部水平枠材１１ａに
接合される。このようなタンクガイド１２が枠組体の下
部外周面９ａに適正な水平方向の間隔で平行に幾組も鉛
直に並ぶ。そしてこれらタンクガイド１２の外側に適正
な間隔で幾段もの水平補強材１５が接合される（図２）

【００１３】図２に示したように、このように構成され
た枠組構造体２の上部空間８の大部分を偏平な浮力タン
ク３が占め、この空間の四つの隅角部、即ちバージ上部
の四つのコーナー部１６を小容量の剛性バランスタンク
５が占める。図４に示すようにこのバランスタンクは高
圧気蓄タンク１７と結ぶ連結パイプ１８と空気バルブ１
８ａ、及び海水の出入りする海水バルブ１９が付く。

【００１４】下部空間９に貨物タンク４が納まる。この
タンクは、プラスチック又はゴムの膜で作られ、フレキ
シブルかつ上下方向に伸縮自在であり、空気または水が
満たされると伸展し、直方体状になる。

【００１５】貨物タンク４の外周側面２０には、長円球
状の突起２２が適正な間隔で上下方向に列をなし、この
突起の列が平行に並ぶ。この突起列２２ａが、それぞれ
前記タンクガイド１２と上下方向に滑動するように係合
する。（図３） 即ち突起列２２ａがコの字状のガイド内凹部２３に納ま
り、隙間１４を抜けることがなく、タンク側壁がガイド
１２から離れることを抑えることになる。これにより貨
物タンクの上下方向の伸縮が自由に行われ、空の時にそ
の外周側面２０が内側に折れ重なることになり、その底
面２１が中層平面７に下から接近して収縮し偏平状にな
る（図５）。また注水・揚水や移動・航行時に不規則な
変形（突出、陥凹）を防止される。そして貨物タンクの
収縮をよりスムーズに行うためにタンク底面２１に薄い
空気層＜図示せず＞を付け、この浮力でタンク底面を押
し揚げることもよい。

【００１６】また貨物タンク４は枠組体の中層平面と接
触状態であり、強固に接合はされてなく、フレキシブル
な注揚水管２４及び注揚水バルブ２４ａを介して繋がっ
ている。（図４）

【００１７】以上の様な基本構造とするタンクバージ１
は、図６に示すように空荷の時、大きな浮力タンク３に
空気を空気圧送装置を備えたタグボート２５からの注気
パイプ２６、注気バルブ２６ａを介して注入し、小さな
バランスタンク５には高圧気蓄タンク１７から注気し
（図４）、これらの浮力を自重より大きくすることで海
上に浮かぶ、浮状状態にする。なお高圧気蓄タンク１７
は潜水前にタグボートから高圧空気が充填されている。
この状態で貨物である水を陸上から、注揚水管２４及び
注揚水バルブ２４ａを介してタンクに注入することにな
る。

【００１８】海水と真水の比重差が約０．０３あるた
め、荷役（水注入）につれて浮力を生じる。満載状態で
の貨物タンク４の大きい浮力とバランスタンク５の小さ
い浮力がバージ自重より少し大きくしてある。従って満
載状態では浮力タンク３の浮力は不要となり、排気バル
ブ２７により空気を放出する（図４）。即ち、浮力タン
ク３の浮力が無くても満載状態のバージが海面に浮か
ぶ、浮状状態になる。

【００１９】荷役完了後満載バージを、バランスタンク
５の空気を放出バルブ２８で放出し、同時に海水バルブ
１９を開き海水を導入する（図４）。即ち浮力を減すこ
とにより、海面下約３０ｍまで潜水させる。これらバル
ブを閉じる。そしてそのまま海流により移動してゆくこ
とになる。この水深を保持すれば、荒天時の波浪の影響
をほとんど受けず、また海上を航行する船との衝突はな
く安全である。目的の臨海都市近海域に到達すれば、タ
イマー作動又はタグボートからの操作指示で、高圧気蓄
タンク１７からバランスタンク５へ連結パイプ１８と空
気バルブ１８ａを介して空気を送り、同時に海水バルブ
１９が開き海水が押し出され、浮力を増してからこれら
バルブは閉じ、海面に浮上してゆくことになる（図
４）。

【００２０】タンクバージから陸へ注揚水管２４及び注
揚水バルブ２４ａを介して揚水する場合、貨物浮力が減
少して行くので、浮力タンク３に空気を充分注入し、最
大浮力を付けてから揚水を開始する。揚水につれて貨物
タンクは収縮し、揚水終了後、貨物浮力を失うので、空
荷状態のバージはバランスタンク５の小さい浮力と浮力
タンク３の大きな浮力により浮く、浮状状態になる。

【００２１】この状態でバランスタンク５から空気を、
放出バルブ２８で放出し、同時に海水バルブ１９を開き
海水を導入すれば、浮力が減少し潜水を開始し、空気の
放出量を調整して海水バルブ１９を閉じれば、水深５ｍ
以下に停留する。この時増加する水圧によるフレキシブ
ルな伸縮性浮力タンク３の浮力、即ち体積の減少を防ぐ
ため、ダグボート２５より注気パイプ２６及び注気バル
ブ２６ａを介して空気を浮力タンクに注入し、タンク内
の圧力をその水圧とバランスさせ、以後その体積（浮
力）をほぼ一定に調整し水深を保持する。

【００２２】潜水前にダグボート２５にロープ（乃至
鎖）２９、制御用信号線・動力線３０及び注気パイプ２
６で繋いでおき（図６）、そしてこのまま海上から、水
源地である屋久島へタンクバージを曳航する輸送方法で
ある。潜水したタンクバージには高波の影響が不安定要
因となり、即ち高波により水深、水圧の増加がフレキシ
ブルな浮力タンク３の圧縮、浮力減少をもたらし、バー
ジの一層の沈下を生ずる。この場合も前記と同様に、ダ
グボート２５から注気パイプ２６により空気を浮力タン
ク３に注入し浮力を保持する。一方、貨物タンク４は収
縮しており、水抵抗は小さく、燃費は小さい。

【００２３】満載状態で潜水しているバージの水深と水
平姿勢の保持には、バージの四コーナー部１６の水圧セ
ンサー３１の測定する水圧をもとに各々のバランスタン
ク５の空気量、イコール浮力を夫々調整することにより
行う。

【００２４】水深は、各水圧センサー３１の測定水圧を
処理して、各バランスタンクの空気バルブ１８、放出バ
ルブ２８及び海水バルブ１９の開閉を制御する水密耐圧
性浮力調整制御装置３２により制御する（図４）。即
ち、水深は少なくとも四隅にある水圧センサー３１によ
り測定し、タンクバージ１が約３０ｍ沈むと高圧気蓄タ
ンク１７からバランスタンク５へ連結パイプ１８、空気
バルブ１８ａを介して自動的に送り込まれる。同時に海
水バルブ１９が開き海水が押し出され、浮力を増してか
らこれらバルブは閉じ、その水深を保持する（図４）。
この浮力調整制御装置３２は、すべてのバルブの開閉制
御を行い、バージの状態を微調整し、またタグボートか
らの有線又は非有線遠隔操作及び自動作動への切り替え
が可能である。（図７）

【００２５】また姿勢の水平保持や波浪の影響も、バー
ジの四コーナー部の水圧センサーが測定する各水圧の一
定時間平均値の差で、タンクバージの傾きを浮力調整制
御装置３２が検出し、四個のバランスタンク５の空気量
を調節することでタンクバージを水平に保持することに
なる（図４）。

【００２６】空荷状態で潜水しているバージの水深の保
持も、上記

【００２４】のように浮力タンク３への空気注入、また
水平姿勢の保持にも、

【００２５】と同様に四個のバランスタンク５の浮力の
調整で行う。

【００２７】以上は枠組構造体に貨物タンク１個を納め
た場合であるが、複数個の貨物タンクを納めてもよく、
この場合略長方形の枠組構造体の長手方向に並べる。タ
ンクガイドは下部外周部のみならず各貨物タンクの間に
も、上記とほぼ同様に設置される。更に枠組構造体の形
状は直方体状に限定されず、円柱、楕円柱状でもよい＜
これらは図示せず＞。

【００２８】なお、設定貨物容量が比較的小さい場合、
自重が相対的に大きくなるが、この場合付加浮力を考慮
する。また貨物タンクの設定容量が小さい（数千トン）
場合は、枠組構造体の下部構造（タンクガイドも含め）
は無くともよい場合がる。これはバージの自重が減るこ
とであり、場合によっては前記の付加浮力の配慮が不要
になる。

【００２９】浮力タンクへの空気注入はタグボートから
行う方式の他に、バージにシュノーケル式ディーゼル駆
動空気ポンプを備えても良い。バランスタンクの浮力の
調整において、空気を海中に放出せずに、この空気を高
圧気蓄タンクへ圧送する方式でもよい。またバランスタ
ンクへもタグボートから空気注入する方式もよい。なお
タグボート側の関連装置（バージの搭載諸機器の遠隔操
作装置、通信、曳航等）、また浮力制御、信号通信、航
行、荷役、曳航、係留等の諸装置の詳細は省略する。

【００３０】また、浮力タンクは、非弾性的な柔軟な材
料、例えば布地にゴム又はプラスチックを接着、含浸さ
せたものとし、タンク内を連通性の隔壁で多数区画して
おけば、空気を浮力タンクに注入、加圧してもほぼ一定
の偏平形状となる。従って、潜水深度の圧力に相当する
以上の圧力まで加圧しても、タンク全体の形状と体積は
ほぼ一定である。この加圧状態で潜水し、予定潜水深度
に達してもタンクは水圧により圧縮されず、即ち浮力を
一定に保つことになり、一定深度を保持しやすくなる。
この場合はもちろんダグボートから空気を浮力タンクに
注入することを必要としない。

【００３１】さらに、浮力タンクは必ずしもフレキシブ
ルでなくとも、これが納まる上部空間を水圧によりほと
んど変形しない鋼製の浮力タンクとしてもよい。そして
この非フレキシブタンクを枠組構造体の側面、タンクガ
イドの外側に設けてもよい（潜水艦方式）。ただし、こ
れらタンクは空気用バルブの他に海水用バルブも必要と
する。

【００３２】本発明に関連する出願に、名称を「水上輸
送の装置及び方法」として、・特願平 ４−３３０８８
０、 ・特願平 ４−３６２０８３、 がある。

【００３３】

【発明の効果】枠組構造体とそれの内部空間に可変容量
の浮力タンク、四個のバランスタンク、貨物タンクを納
めて構成される潜水式タンクバージは、大量の水や流体
的物質を収容し、海流を利用することで、遠距離を安価
に輸送することが出来る。さらに、海中を移動するの
で、他の船の航行を妨げず安全であり、かつ波の影響が
少ないので、構造が簡素で良く、建造コストが低くな
り、そして空荷時に貨物タンクは収縮し、タグボートに
よる回航曳航の燃費が小さい輸送方法である。またこの
バージは移動せずに水や比重約１の流体の貯蔵装置とし
て利用も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の潜水式タンクバージの斜視図である。

【図２】本発明の潜水式タンクバージの詳細斜視図であ
る。

【図３】本発明の潜水式タンクバージのタンクガイド斜
視図である。

【図４】本発明の潜水式タンクバージの上部の内端部詳
細斜視図である。

【図５】本発明の潜水式タンクバージの貨物タンクの収
縮状態断面図である。

【図６】本発明の潜水式タンクバージ輸送方法の空荷状
態及び満載状態の潜水曳航及び移動状況を示す。

【図７】本発明の潜水式タンクバージの制御関連図であ
る。

【符号の説明】

１ 潜水式タンクバージ ２ 枠組構造体 ３ 浮
力タンク ４ 貨物タンク ５ バランスタンク １２ タン
クガイド １７ 気蓄タンク １８ 連結パイプ １８ａ 空
気バルブ １９ 海水バルブ ２２ 突起 ２２ａ 突起列
２５ タグボート ２６ 注気パイプ ２６ａ 注気バルブ ２７ 排
気バルブ ２８ 放出バルブ ３１ 水圧センサー ３２ 浮
力調整制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】枠組構造体とこの内部上部に納まる可変容
   量の伸縮性浮力タンク及び剛性バランスタンク、内部下
   部に納まる可変容量の伸縮性貨物タンク、荷役設備、浮
   力調整制御装置（気蓄タンク、水圧センサーを含む）及
   び通信信号装置で構成し、通常は載荷状態の貨物タンク
   又は注気状態の浮力タンクの浮力と、バランスタンクの
   浮力とにより浮状状態を保持し、かつバランスタンクの
   浮力の調整により載荷状態及び空荷状態での潜水及び浮
   上を行うこと、浮力タンクへの浮力調整の注気を曳航用
   タグボートから行うこと、及びバランスタンクへの浮力
   調整注気を気蓄タンクから行うことを特徴とする潜水式
   タンクバージ。
2. 【請求項２】載荷時に海流に潜水して移動し、空荷時に
   タグボートが回航曳航することを特徴とする潜水式タン
   クバージによる輸送方法。