JPS6078895A - 水の表層面から汚染層を採取する装置 - 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】 本発明は、波浪に影響されやすい水の表層面に浮遊する
。たとえば炭化水素のような汚染層を選択的に採取する
装置に係る。本装置はとくに事故によって流出した炭化
水素の層に覆われた水域の汚染防止に有効である。

本出願人による特許出願ＷＯ第８３０１７９９号は。

推進手段を備えた船体よシ成るこの種のタイプの装置を
開示している。この船体は２つの側面部分に対して前方
に突出した中央部分を有してお）、２つの側面部分は中
央部分と共に、分離器に達するチャネルを形成し、中央
部分は、向きに応じて船体周囲の表層流の拡散を減少す
る渦を生成するため、たとえば羽根のような偏向手段を
有している。偏向手段は海を２つの流線間で掃引するこ
とが出来、これらの流線は装置の上流側で、これらの偏
向手段がない場合に流線がもつであろう間隔よシはるか
に大きな間隔をもち、且つ分離器に遅するチャネルの入
口において汚染層の濃縮を生起λ１−フ　１口１　）−
／７′１偽綜什　麻窪仕嬰萌す安塾物脣を着分に含有し
た混合物を受取るには不充分でおる。

分離器まで開路流に沿って汚染層の濃縮を増すためには
、特許出ｉｗｏ第８３０１７９９号では、前縁上流の流
れをゆるやかにするため、チャネルの前部に突出す前縁
をもつ偏向器形状のフロアを使用することによって、側
面部分と中央部分の間の液体の捕集を実行することが提
案されている。この解決方法はフロア上のレベルの変化
が制限されている時は充分な結果を与える。実際に、特
許出願ＷＯ第８３０１７９９号では、フロアによって構
成される捕集枠のレベルに深さを減らすことによって捕
集流量を制限し、さらに同時に、水流を保存するためこ
の捕集枠の上部の速度を減少し、これによってフルード
数（ｎｏｍｂｒｅ　ｄｅ　Ｆｒｏｕｄｅ　）　Ｕ／Ｊ￥
Ｅを１未満とする。但し表層流の局部拡散を完全に排除
したからこの減速を実行することは依然として困難であ
る。

本発明はとくに、水面の流線を少しも拡散させずに汚染
層の漸進的濃縮を実行する、先に限定したタイプの装置
を提供することを目的とする。このため、捕集作業は以
下の２つの手順に区別される。

一中央部分よル浅い深さを前部表面で有する側面部分の
船首部によって水の層の自由表面をカットすることによ
シ成る表面捕集ないし隔壁分離。これによって汚染層の
ための障壁を形成するが、但し船体側面部の一方から他
方への水の流れを可能ならしめる深い連通は存続させて
おく。

一中央部分を側面部分に結びつける浸水フロアの前縁か
ら出発して、但し側面部分の船首部のはるか後方での確
定捕集。

中央部分の外壁と側面船体部の内壁とによって浸水フロ
アの上流側で形成される底なしダクトに対して、規則的
に減少する幅を与える仁とによって、側面船体底部の斜
め迂回流によって汚染層の漸進的濃縮とダクトからの排
水とが得られる。

このような装置は別々に使用された場合には側面船首部
の上流側の表層流の拡散と剥離を防ぐことはできな−。

従って、本発明は、各船体側面部の前部の船首部の直後
方に、側面船体の船首部の前部に中央部の浸水部と接続
する翼部を備えることをとくに提案する。この翼部は深
層流を下部外方へ偏向させるためのものである。この具
部は中央部から出発して翼長の大半部にわたって、平坦
な下面をもつ同一形状で形成されるたわみ弧形の羽根に
よシ成ることができる（たとえば翼形ＮＡＣＡ　４５１
５）。

翼部下面は回転円筒の四分の−にらせん状に＠なつき、
これらの翼形下面は円筒のｆ＆線を形成する。

従って流れの偏向は円筒軸線が船体装置の垂直対称面と
水平面に対してなす角度αおよびβに強く左右される。

この羽根形部分はこの側面部分の下降延長部によって側
面部分の前部と結合する。

表層流の拡散を防ぐため、翼部は、特許出願ＷＯ第８３
０１７９９号において側面部分の前方に突゛　出した前
縁をもつ捕集フロアの作用とつシあいをとるため、他の
解決法のうち提案された羽根とは全く異なる形状と役割
をもつことに留意すべきである。

よシ有利には、確定捕集を実行する浸水フロアに対し凸
形下面の流線形が与えられる。このフロアの前縁はより
有利には、船体中央部から出発して、先ず強いたわみの
水平形状つぎにたわみ角度の減少および同時に、フロア
と結合するため下方にわん曲した船体側面部の垂直なみ
かけ上の輪郭線と前縁とが結合するため上方への傾斜を
呈するであろう。

この構造は翼部の上方を通過する流量はもはや制限され
ないから、翼部をかなフ深く配置することを許可する。

表面捕集の対象をなす流量は特許出願ＷＯ第８３０１７
９９号の場合よフはるかに多い但しこの流量は一方では
ホルダ翼部、他方では偏向フロアによってひきおこされ
る排出流によって漸進的に減らされる。これ−らの部材
は表面捕集の対象をなす流れの深層部において、垂直下
降成分と船体側面部の下側の迂回を容易にする外方へ向
かう構成分の流れを生じさせる。要するに、主すなわち
確定捕集後の流量を翼部の下側を通過する原材の２０乃
至２５チに減らすことは容易に可能であシ、これが翼を
その翼幅の大部分におよんで深く浸水させることを許可
する。深い排出は表面捕集後に実施さ・れるから、汚染
物質の損失も側面部分の船首部周囲での流出も存在しな
い。

角度αおよびβは側面部分の船な部の上流側でかなシの
拡散が生じるのを防ぐように選択されるだろう。その結
果、αおよび／またけβに対して自由表面の流れを翼部
が撹乱しないように充分に限定した正の値が与えられる
。しばしば、夫々２４°と１８°に近いαおよびβの値
が採用され得る。

とくに波浪による水面の撹乱は解決を要するもうひとつ
の問題である。船体の中央部分と側面部分との間の捕集
ダクト内へ砕波の上界する危険がある。この問題は特許
出願ＷＯ第８３０１７９９号では、捕集と放水の間の流
れの進路上に排水口を配置することによって回避されて
いる。但しとの解決法は大幅に可変の負荷と出力で作動
し得るポンプを要求する。本発明はさらに正規作動状態
で一定の速度と出力で作動するポンプを推進用として使
用することを許可する解決法の提供をも目指す。

このため、確定捕集流はフロアの前部によって構成され
る第１捕集粋に付加される２つの捕集枠によって３種の
流量流に分別される。

第２捕集枠は水平に配置された前縁から出発して、流量
の主要部分（通例では平均確定捕集流量の６５乃至７０
％）がこの枠の下側を通過するよう処して配置される。

この主要部分流は定常状態において一定出力および速度
で回転する推進ポンプに直接に達する。それゆえこの主
要部分流は波浪周期中で事実上一定な流量に相当する。

第３捕集枠は、上側の自由表面を通過する部分流が採取
流量の数７９−セントに相当するように配置されている
。この部分流は汚染物質を含有しておシ、特許出願ＷＯ
第８３０１７９９号に記載のタイプと同一であシ得る分
離器内に注入される。

第２および第３捕集枠の間を水圧をもって通過する流量
は分離器への給水流を迂回させる、この流量は接線放流
堰の上側を通過する波の形で波浪補正器のウェル内に達
する。分離器から出る汚染された水流はさらに有利には
第２の放流堰によって同じウェル内に送シ込まれる。

波浪の影響をうけて、船に対する海の相対運動は、船体
各部によって構成されるダクト内江見かけ上の波浪周期
で水圧差の周期的変動をひきおこす。水圧差がダクトの
入口で変化する時、ダクトを下降する圧縮区域の反射を
防ぐため、総捕集水量はチャネル後部の水圧差の関数と
してかなシ速く増加しなければならない。３種の部分流
中の第１流は一定であるから、水圧差の関数として捕集
された流量の変化は他の２つの部分流によって完全に瞬
間的に達成されなければなら外い。これは、補正器のウ
ェル内で開く放流堰に給水するダクトが次の２つの栄件
を満たしていると仮定している。

−ダクトが定常状態で導水する水圧損失は基準動圧／）
’Ｖ”／２（但しＶは船体装置の速度）の僅かな部分に
相当するだけでなければならない。

−液体柱の慣性は、流量の変化に対応する流れの加速に
よってダクトの先端間で生じる圧力差が基準動圧ρψ／
２に対して僅かなままでちるため充分に／Ｊ％さくなけ
ればならない。

以上２つの目的は、ダクトのために充分な通過に孟也■
仙斗７ンＬ　Ｗ　？リイ誠虚で優入−従つイ水圧レベル
および水圧差の変動は、笑除に遭遇する波浪周期につい
て夫々のダクトの両端間で事実上同位相にある。

放流堰止部の流量の変化法則から、水圧差ＺＱ　”’　
ｚ　＋　ｖ”　／　２　ｇ　（但しＶは水の流速）に対
する流量ｑの導関数ｃｔｑ　／　ｄｚｏの充分に高い値
を容易に得ることができる。実際に、流量は越流水脈の
厚さの２分の３の水圧につシあう。実際は、放流堰の下
流側、すなわち第２抽集枠と第３捕集枠との間で採取さ
れた可変流量を受取るウェル内の水圧差は、放流堰上側
のフロート数がおよそ０．５以上に保たれるように、常
時かなり低くなっていればよい。

放流堰が有効であるためには、越流水脈が存在するよう
なレベルをウェル内で各瞬間ごとに維持しながら、ウェ
ル内に入る可変流量を排出しなければならないことは明
らかである。しはしげ、との結果を得るためには、スパ
イラル状のダクトによってウェルの底部を海に接続し、
排水オリフィスを後ろ向きに付は雄れは充分である。船
の運動はウェル内に水流を生じさせるのに充分である。

しかし、スパイラル内の運動エネルギの回収では水位を
かな多低く保つためには不充分であシ得るので、モータ
によ）駆動されるロータによって放流堰の上部の接線方
向注水によってひきおこされる回転運動を増幅すること
が好ましい。

しかし、ロータの必要エネルギ出力量は、選定された平
均放水速度があきらかに船の速度に及ばない限シ、中位
に保たれる。ロータは可変流量で作動し、部分的に露出
されることさえでき、堅牢な構造を有していなければな
らない。ロータは水流を下方へ押返す軸流ポンプで構成
されることができる、但しロータは出力が小さくて□よ
いから、非常に初歩的な方法で構成されるこトモできる
。とくに、キャビテーションの危険のない縦方向羽根付
きの単純な羽根車を使用することができる、実線は、波
浪補正器のウェル内に放水される総流量は、波浪周期中
に、１周期に捕集される平均流量のｌＯ乃至４０チの間
で可変であシ、さらに平均流量の７５％が推進ポンプに
よって放出される。

（以下余白） 以下に例として添付図面を参照して、本発明の１具体例
につき詳しく説明する。

例として以下に説明する装置は、沿岸区域で採増、集合
した汚染物質を中間貯蔵するため、このタイプの数基の
装置の運搬船としての収容支持体を備えた作業設備であ
る。本装置は船体要約２０メートル、船釣７メートルで
あシ得る。船体長が短かいため、予想される波浪を考慮
すれば通例ではほぼ３．５０ｍとなる吃水間の比は、船
体長が長く、貯蔵容量の大きい外洋装置の場合よりはる
かに小さくなるであろう。

本装置は中央部分１０と、増水路を構成する相対面が通
常ではスパイラル内を呈している側面部分１１（第２図
）とを含む船体１２よシ成る。船体中央部の壁体を形成
する側面は第１図に示すようにほぼ垂直である。この壁
体は乱流の発生源となる船首波をできるかぎシ制限する
だめのものである。

本装置は特許出願第Ｗ０８３　０１．７９９号にすでに
開示した構造にほぼ同一の構造を有しているので参照さ
れたい。但し本装置は捕集と漸進的分別を次のように達
成することを目指す。

−水面の捕集によシ採取された水流は、確定捕集に先立
って、深い層の偏向によジ出発流量の２０乃至２５％に
徐々に減らされる。

−第１捕集枠を構成するクロアの確定捕集の対象をなす
水流が次ぎに分別される。平均確定補集水流の６５乃至
７０％に相当する深い水流部分は第１捕集枠とその上方
後部に配置された第２捕集枠との間で圧力をかけて探り
される。この部分流は推進ポンプに達し、従ってポンプ
は定常状態において一定の圧力と速度で作動する。この
水流はきわめて大巾に可変の瞬間値で、第２捕集枠上を
通過し、第３捕集枠によって分離される。２つの捕集枠
間を通過する部分流は措定捕集水量の２０乃至３０％に
相当し、サイホンによって、砕波の上昇を防ぐだめの排
水口に達し、ここから水中に放水される。

最後に、第３捕集枠上部を通過する、捕集水量の数、ｅ
−セントに相当する流量は、特許出願用ＷＯ８３０１’
７９９号に記載のものと同一形式であり得るセノぐレー
タ内で遠心分離を受け、七ノｑレータの底部で採取され
る汚染水は第２捕集枠と第３捕集枠の間で採取される水
に合流する。

次に汚染液層の濃縮を達成し、次に採取流量の分別を実
行する手段について説明する。この濃縮と分別に関わる
母材を船首から船尾に向かって説明する。

前部偏向手段　：　第１図では、これらの手段は特許出
願用ＷＯ８３０１７９９号にすでに記載の“巻付け形の
前方翼部１７ｅ含む。

層の濃縮と捕集手段　：　水面捕集は側面部分１１の船
首！＋１１３と船首部と結合する翼部１４によって達成
される。

船首部１３の直後部の各側面部分の前部は、船首部１３
の直前部の中央部分１０の下部と結合するＪｌｌｉ１４
とつながるひげのように巻いた部分によって下部方向に
延伸することが第１図、第２図、第３図および第６図で
わかる。水流を下部方向および外部方向に偏向させるた
めの翼部１４は平坦な下面をもつ一定弦曲の異形をもつ
。この下面は、およそ４分の１回転円筒（図示せず）に
わたってらせん状に巻きつけられてお９、この回転円筒
の軸線は水平面および対称垂直面と共に角度（χおよび
βを形成する。翼部１４の前縁１５は１ず船体中央部１
０から水平で出発１．て、かなりの屈曲率をもってお９
、つぎに前縁が垂直部分１１のみかけ上の輪郭線とむす
びつくために上昇すると同時にこの曲がシは減少する。

船体中央部との接続部において、翼部１４は船体装置の
吃水に近い最大水深にある（第３図）が、その理由は翼
部上方を通過する流量がもはや制限されないためである
。

船体側面部の船首部１３とｇｌｌｌ１４との協働は、第
２Ｂ図および第３図に矢印ｆ。で示す深層流の偏向をひ
きおこし、この偏向は確定捕集流量を船体各部と翼部と
によ多構成される断面内への流入量の２５−未満に減少
させる。

確定捕集は、フレームＸ３７およびＸＲａ間で側面部分
１１と結合する第１捕集枠１８の上方で実行される（第
３図）。先に説明したように、この捕集枠はフロア１９
の前部によって構成される。第１捕集枠の上方に位置し
、第１捕集枠の後方にある前Ｒ２１を有する第２捕集枠
２０は確定捕集流量の第１分別を実行する。第４図では
、第２捕集枠はフレームＸ４ＧとＸ４２の間、すなわち
第１捕集枠のはるか後方に位置することがわかる。ダク
ト２２はこのようにして構成され、凹部２４内に配置さ
れた主推進ポンプ２３への給水をおこなう（第２Ｂ図お
よび第６図）。この推進ポンプは船体後部に達する排水
ダクト２６によって水を押返す。

本具体例では、レベル２６およびｚ６の間に第２捕集枠
よす高いレベルに配置された第３捕集枠２７は、ダクト
２２によって採取されない水流の分別を実行する。捕集
枠１８の上部で採集された総流量の数７９−セントに相
当する表層流は、第２八図および第２Ｂ図に２つの異な
るレベルで示す接線方向注入形遠心分離器２８に送られ
る。第４図では、上部に分離器への給水ダクト２９、下
部に汚染水の採取ダクト３０が示されている。分離器内
への接線方向注入および抽出によって生じる渦の高部お
よび中央部で採取される汚染物質は後で説明する貯蔵手
段に送られる。

分離器２８から生じる汚染水の排水ダクト３０は第２お
よび第３捕集枠２０および２７と波浪補正器３１の間で
採取される水も供給する。この補正器は、２個の接線方
向給水放流堰３２および３３を備えるほぼ円筒形の垂直
ウェル（Ｆｌ’ｐ　２　Ａ　＋　２　Ｂ、５および６図
）を含む。放流層３２は捕集枠２０および２７の間に上
流に開くダクト３４によって給水される。斜め排水口３
３は、分離器の下部から出発して船体装置の対称面の近
傍に立上シ、つぎに排水口３３に対して斜めに口を開く
汚染水排出ダクト３０の供給をうける。第６図だけに示
したロータ３５は波浪補正器のウェル３１内に、このウ
ェル内の水位を越流水脈が常時存在し得るため充分に僅
かな値に維持するよう配置されている。

水は波浪補正器のウェル３１の下部に接線方向に船体装
置の後方に排出される。

ダクト３６によって放出された水流が、自由水面のレベ
ルがウェル内を上昇すると直ちに上昇するためには、ロ
ータに対し中位の出力を与えれば足シる。この出力はロ
ータに一定回転速度を与え、ウェル内の水面の上昇はレ
ベルの変化を抑制しようとする。もしレベルがロータを
部分的にむき出しにするまで下がれば、スビイラルダク
ト３６から出る水が小泡として空気を誘導し、従ってダ
クト３６の排水ノズルが短かく、水平または僅かに上昇
する天井を有している限り、不都合はない。

先に説明したように、ロータはきわめて初歩的な構造で
あってよく、軸方向羽根の付いた車に限ることもできる
。

遠心分離器２８外へ汚染物を全部抽出するためには、同
時に高い比率で水を採取する必要があり、この水は後工
程でデカンテーションにより部分的に分離することがで
きる。そのため、第７図に示す装置を使用することがで
きる。分離器２８から生じる汚染物の詰った水の貯蔵槽
４０は夫々排水管４１と、汚染物質の濃厚な上部層をこ
の排水管によって押返すため槽の底部に水を注入するこ
とを可能にする浸水管４２とを備えている。浸水管４２
上の分岐４３は停止弁と復水ポンプ４４とを備えておシ
、つぎに水の層に汚染物質を除去［７だ水を放水するこ
とを可能にする。船体装置がトン数の大きな船の収容支
持体と共に作業するように設計されている場合は、浸水
管４２および排水管４１は単に接続継手を備えるだけで
よく、作業に要する動力は支持船によって提供される。

船体装着にはさらに、汚染物質の詰った水の採取を開始
する分離器２８の採取管上に真空口４５が付加されてい
る。

船体内部の各種部材の配置を第６図に示す。図には汚染
物質を含む水を貯蔵するためのスペース４９および推進
ポンプ３５の駆動手段が見分けられる。これらの駆動手
段はポンプ１基毎に発電装置４６とモータ４７よシ成る
。ジェットの逆転用フラップ４８は、船体装置の制動ま
たは舵増勺を可能にする排水ダクト２６上に備えること
ができる。垂直安定板５０は船体装置の横揺れを安定化
するため船体の後部に備えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は船体装置の左側の半分で、３０儒の間隔で格子
状に形成したフレームとレベルをあられす斜視図、第２
Ａ図は第１図の吃水線（レベルｚｇ）と、さらにレベル
ｚ６でのダクト断面も同時に示す断面図、第２Ｂ図は第
２Ａ図と同様、第１図のレベルｚ４の断面図、第３図は
第１図のフレームＸ３６ト、さらにフレーム３８のレベ
ルの形状も同時に示す断面図、第４図および第５図は第
３図と同様、第１図のフレームＸ４０およびＸ４６と、
さらにフレームＸ４２およびＸ４Ｂのレベルの形状も同
時に示す断面図、第６図は船内部材の配置を示す船体装
置の立面図、第７図は汚染物質の濃度を増加するだめの
デカンテーション装置を示す説明図である。 １０・・・船体中央部、１１　、１２・・・船体側面部
、１３・・・船首部、１４・・・接続翼剖、　１７・・
・羽根、代理人弁理士今　村　元 第１頁の続き ｏ発明者　ジャン・ル・フォル ０発　明　者　ジャン−エリ−・カト ウー フランス国、６１２３・ギヤセール、ルΦメニル・ユベ
ール・タンネクスム（番地なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉ＋　波浪に影響されやすい水の層の表面に浮遊する
   たとえば炭化水素のような汚染物質の層を選択的に採取
   する装置であって、推進手段を備え、且つ２つの側面部
   分に対して前方に突出する中央部分をもつ船体より成シ
   、前記側面部分は前記中央部分と共に、分離器に導水す
   るチャネルを構成し、前記中央部分は船体周囲の表層流
   の拡散をその向きに応じて減少させる渦を生成するため
   たとえば羽根のような偏向手段を備えており、各側面部
   分が、第１捕集枠の前方に位置する部分に船体側面部の
   １方から他方へ深い連通を形成して水の向流をうながす
   開路を構成すること、および各船体側面部の前方先端部
   が、船体中央部の浸水部と接続する、深い層流を下部外
   方に偏向させるための翼部と、船体側面部の船首部の前
   方で結合することを特徴とする装置。 （２）　前記翼部が、前記中央部分から出発して翼長の
   大半部分におよんで、四分の一円筒上にらせん形に巻き
   つけられた平坦な下面をもつ形状によ多構成され、はぼ
   一定にたわんだ弦の形状の羽根よシ成シ、翼形の下面が
   円筒の母線を形成することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 （３）円筒の軸線が、装置の水平面および垂直対称面と
   共になす角が正の値をもつことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の装置。 （４）第１捕集枠が、凸状下面をもつ流線形の主確定捕
   集用浸水フロアの前部によυ構成され、前記枠の前縁は
   船体中央部の近傍部分で強い曲がｐを呈することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載の装置。 （５）　中央部分と、各側面部分と、これに対応する第
   １捕集枠との間の流れが上方後部に配置された第２捕集
   枠および第３捕集枠によって分別され、第１および第２
   捕集枠間で採取された平均確定捕集流量の６５乃至７０
   ％に相当する部分゛　流は推進ポンプに送られ、第２お
   よび第３捕集枠間を通過する流量は波浪補正器に送られ
   、第３捕集枠の上方を通過する部分流は分離器に送られ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれかに記載の装置。 （６）　波浪に影響されやすい水の層の表面に浮遊する
   たとえば炭化水素のような汚染物質の層を選択的に採取
   する装置であって、推進手段を備え。 且つ２つの側面部分に対して前方に突出する中央部分を
   もつ船体よシ成シ、前記側面部分は前記中央部分と共に
   、分離器に導水するチャネルを構成し、前記中央部分は
   船体周囲の表層流の拡散をその向きに応じて減少させる
   渦を生成するためたとえば羽根のよう外側向手段を備え
   てお）、夫々のタリトが第１捕集枠で始まるフロアを°
   含んでいること、および第２および第３捕集枠が採取流
   の分別のだめ第１抽集枠の上部および後部に配置されて
   お多、第２および第３捕集枠間に含まれる部分流が波浪
   補正器に送られ、第３捕集枠の上部を通過する部分流が
   分離器に送られることを特徴とする装置。 （７）波浪補正器が、給２および第３捕集枠間で採取さ
   れた部分流の入る接線放流堰と、船体装置の後部に通じ
   る出口ダクトと、および導水手段をもつロータとを備え
   るウェルよシ成り、前記ウェル内の水位が充分に低く維
   持されて、越流水脈が常時存在し得るような速度で導水
   が笑施されることを特徴とする特許請求の範囲第５項ま
   たけ第６項に記載の装置。