JPS5940987A - 斜め緊張係留型抵抗体付き浮消波堤 - 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】 領海２００カイリ時代となり、新たにわが国の管轄に入
った周辺の海岸面積は４５１万ｋｍ２、国土の約１２倍
の広さです。陸地だけでは既に狭小過密となったわが国
に経済社会にとって、この新領海は、産業発展に必要な
生物、エネルギー、鉱物資源や、利用空間等を供給でき
る潜在的可能性を秘めた新たなフロンティアであります
。このフロンティアの開発利用を経済的にしかも安全に
実施するためには有効な波浪制御システムも開発なくし
ては不可能です。水深３０ｍ以上の海域に固定式防波堤
を設置することは経済的にも問題があるため、そこで注
目され始めたのが浮消波提です。

水産業界に於いては、内海内湾の増養殖魚業が水質汚染
による被害増大の結果、海水交流による水質保全が可能
な沖合い、外海の新たな増養殖魚場を確保するために、
浮消波提の研究開発は活溌で、既に数地具に於いては実
用化されています。それらの浮消波提は、設置海域に水
深に比べて浮体の沒水深は非常に小さく、また殆ど自由
係留方式のようです。従って必要な海面の静穏度を確保
するためには、浮体の中は進入波長の１／２〜１／３の
長さが必要となり、構造物も大型化し、工事費も高額と
なり、占用海面積も広大となります。また係留索にはそ
のたるみに起図する衝専張力が作用して安全性の確保に
不安がある等々、研究開発すべき多くの問題点が内在し
ています。

本発明による斜め緊張係留型抵抗体付き浮消波提の特徴
は、（１）波による水粒子の運動量は表面が最大で海中
深くなるに従って指数画数的に急激に小さくなる波の特
性を利用して、水面付近に位置する運動量の大きい上段
抵抗体と、海底近くに位置する運動量の小さい下段抵抗
体を連結索で一体化し、上段抵抗体の上方及び水平方向
の運動量を拘乗して波高を制御する。（２）両端フロー
トの内側は連結索で上下抵抗体を、外側は係留索で海底
の固定台と斜め緊張係留することによって、自由係留方
式のような係留索の″たるみ″に起因する予知困難な衝
■張力が発生しない。従ってフロート及び固定台に作用
する外力は小さく、またその値も予知可能なため、経済
的な構造物の設計が可能となり、安全に対する信頼性は
格段に向上する。（３）フロートの没水深及びその平面
的な位置が殆ど一定で干満の潮位変動に順応できる設計
が可能であるため、潮位差による消波効率の変動やフロ
ートの位置の変位は殆どない。（４）円筒形フロートに
補強リブと補強リングを装着することによって、円筒形
構造物の特性である内圧力に強く、外圧力に弱い欠点を
改善するとともに、長さ方向の強度増加、外面形状の粗
度増加による消波効率の向上及び漂流物の衝突による被
害の軽減等々の効果が期待できる。

この発明を図面にもとづいて説明します。まず、水深２
０ｍの海域で波長６０ｍの波の水面下６ｍ、１２ｍ、１
８ｍに於ける波高、即ち、水粒子の鉛直方向の変位量を
微小振巾波理論によって計算した結果は、表面波高をＨ
。ｍとすれば、それらは０．５１３Ｈ。ｍ、０．２３５
Ｈ。ｍ、０．０５３Ｈ。ｍとなり、海底付近での波高は
急激に小さくなっていることが解ります。以下単純な機
構の第１図基づいて説明します、上段抵抗体（４）及び
下段抵抗体（５）は、それぞれの位置する付近の水粒子
の平均運動量に等しい運動をしようとしますが、連結索
（７）によってそれらを一体化すれば運動量の大きい上
段抵抗体（４）は運動量の小さい下段抵抗体（５）をそ
の固有運動圏をこえて運動させようとします。それは相
対的にには、下段抵抗体（５）は上段抵抗体（４）の運
動を束縛することであり、その結果表面波高は抑制され
て透過波高は小さくなります。またフロート（１）、（
２）も連結索（７）によって上段抵抗体（４）を経由し
て下段抵抗体（５）と結ばれているため表面波高を抑制
する仂きをします。また水平方向の運動について、下段
抵抗体（５）は上段抵抗体（４）の運動を制禦しますが
、上段抵抗体（４）とフロート（２）を連結索（７）及
び係留索（８）により、海底の固定台（６）と斜め緊張
係留することによって、上段抵抗体（４）の水平方向の
運動量は更に大巾に制禦されます。また進行波の波の山
がフロート（２）を通過する際の水位上昇によるフロー
ト（２）の増加浮力を鉛直力とし、フロート（２）に作
用する波力を水平力として合成されたベクトルの傾斜角
度が係留索（８）の傾斜角度と等しい波高以下の波に対
しては、フロート（２）は固定フロートとしての機能も
発揮して透過率は格段に小さくなります。また波動によ
りだ円運動する上段抵抗体（４）、下段抵抗体（５）は
平面的に２０％以上の空隙を持つことによって平板のす
べり現象による複雑な無効運動を防止することができ、
さらに下段抵抗体（５）はその外面積と空隙率を大きく
することによって波動による降下運動が円滑に行われ、
上段抵抗体（４）の上昇運動を効果的に制禦することが
可能となります。

浮消波提を設置する場合に最も重要な條件は浮消波提が
破損漂流して二次災害を発生させないことです。鉄やコ
ンクリート等の人工材料は均質で強度も既知であるため
、作用外力を知れば構造物の安全設計は可能です。自由
係留方式浮消波提の最大の欠点は波動により係留索には
″たるみ″に起因する非常に大きい衝■張力がいる発生
することです。従って浮体、係留索、固定台等は剛性の
強化や大量化が必要となり不経済な構造物となります。

この係留索″たるみ″に起因する衝■張力を小さくする
ために衝■緩和装置が使用されていますがその効果には
限界があります。斜め緊張係留型抵抗体付き浮消波提は
常時係留索に張力が仂いているため不利なように思われ
ていますが、それは間違いです。

係留索（８）の静水時張力は上段抵抗体（４）と下段抵
抗体（５）の水中重量と連結索（７）、係留索（８）の
傾斜角度及びフロート（１）、（２）の浮力を知れば容
易に計算できます。緊張係留しているため波動による係
留索のたるみは殆ど発生せず、波動による張力増加は水
粒子の速度水頭と浮体の抵抗係数及び係留索の傾斜角度
が既知であるため水理実験より係留張力への変換係数を
求めておけば係留索（８）に作用する最大張力は予測さ
れその値も小さいので、安全性を高く経済的な設計が可
能になります。

本発明の浮消波提は緊張係留で左右対称であるため、潮
位の変動により上段抵抗体（４）及び下段抵抗体（５）
は垂直に上下に変位し、フロート（１）（２）は固定台
（６）を原点とし係留索（８）の長さを半径とする円弧
上を移動します。従がってフロート（１）（２）と上段
抵抗体（４）とを結ぶ連結索（７）の長さを半径とする
円弧と連結索（７）が上段抵抗体（４）に取付けられた
点の垂直線上との交点が上段抵抗体（４）の変位点とな
り、下段抵抗体（５）と上段抵抗体（４）との相関位置
は常時かわりません。これを単純に表現すれば、水位の
上昇によりフロート（１）（２）の水平距離は大きくな
り、水位の下降によりフロート（１）（２）に水平距離
は小さくなり、上段抵抗体（４）、下段抵抗体（５）は
垂直方向に上下に変位し、それらは連結索（７）及び係
留索（８）で常時緊張状態を保っていると言うことです
。従がって潮位差によるフロート（１）（２）の平面的
な位置の変動や潮流、強風等による変位は無視できる程
度であり、またフロート（１）（２）の沒水深は殆ど同
じであるため消波効果の変動は殆どありません。

円筒形フロート（１）（２）は上段抵抗体（４）、下段
抵抗体（５）をけん垂する機能の外に消波機能も併せ持
つ方が有利です。円筒形フロート（１）（２）の直径は
要求される消波効果に対して水理学的に最適の大きさが
経済性も考慮して決定されます。構造的には製作、施工
性も考慮して円筒形フロートの長さを定め、連絡索（７
）と係留索（８）の取付け位置を決定すれば作用外力よ
り抵抗モーメントが求められるので必要管厚が決定され
ます。自然界の波は不規則波で複雑な外力を与えるため
、安全に対する信頼性を向上させるべく、管外側に補強
リング（９）補強リブ（１０）を取付けます。

そうすれば、消波効率は進入波向に対する円筒形フロー
ト（１）（２）の投影面積が大きく、その形状も複雑で
粒度が荒い方が有効であるため、補強リング（９）補強
リブ（１０）を管外側に取り付けることは水理的にも構
造的にも有利であります。

浮消波提の一般的な弱点である波長の大きい波に対する
消波効率の悪さを改善するためには波動による水粒子の
運動量の大きい水面付近に位置するフロート（１）、（
２）や上段抵抗体（４）の波高の進行方向の長さを大き
くする対策が考えられます。然し上段抵抗体（４）を大
型化すれば、波動による構造的安全を確保するためには
厚さが大きくなり水中重量は増加するためフロート（１
）（２）の断面積や固定台（６）も大型化して不経済な
構造物となります。第４図の如く経済的大きさのフロー
ト（１）（２）（３）、上段抵抗体（４）、下段抵抗体
（５）中間抵抗体（１１）の組合せを多くすることによ
って、波の進行方向於ける浮体の必要長さは確保でき、
固定台（６）も小型で良く、連結索（７）や係留索（８
）に作用する張力も小さくなり、経済的で安全性が高く
、かつ消波効率の良い浮消波提となります。

この発明は以上の説明のように、これまでに開発された
浮消波提に比べて安全性は高く、広範囲の波浪特性に対
して消波効率は格段に良くしかも経済性の秀ぐれた浮消
波提であります。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フロートが２ヶよりなる浮消波提の（Ａ）−
（Ａ）断面図。 第２図は、フロートが２ヶよりなる浮消波提の平面図。 第３図は、フロートが２ヶよりなる浮消波提の（Ｂ）−
（Ｂ）視側面図。 第４図は、フロートが３ヶよりなる浮消波提の横断面図
。 （１）（２）（３）　フロート。　（４）　上段抵抗体
。 （５）　下段抵抗体　（６）　固定台 （７）　連結索　　　（８）　係留索 （９）　補強リング　（１０）補強リブ（１１）中間抵
抗体 特許出願人　関本秀■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　２ヶ以上のフロートを平行に水面に浮かべ隣接フロ
   ートの内側には連結索で上段抵抗体と下段抵抗体をけん
   垂し、両端フロート外側には係留索で水底に設置した固
   定台と斜め緊張係留した浮消波提 ２　３ヶ以上のフロートを平行に水面に浮かべ隣接する
   フロートは、その内側に連結索で上段抵抗体と下段抵を
   けん垂した組系と、その内側に連結索で中間抵抗体をけ
   ん垂した組系の組合せよりなり、両端フロート外側には
   係留索で水底に設置した固定台と斜め緊張係留した浮消
   波提。 ３　２枚以上の補強リングと補強リブを装着した円筒形
   フロートよりなる特許請求範囲第１項及び第２項記載の
   浮消波提。 ４　２０％以上の空隙率をもった各抵抗体よりなる特許
   請求範囲第１項及び第２項記載の浮消波提。