可動式防波堤および可動式防波施設
【課題】施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を配置すること。
【解決手段】上下に長尺に形成され、水底側に開口部１１ａを有して水底地盤Ｅ内に挿入固定された外筒管１１と、外筒管１１の内部に挿入され、外筒管１１の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管１２とを備える可動式防波堤１０において、外筒管１１は、水底面ＧＬに対して開口部１１ａが一致され、浮上管１２は、外筒管１１がかつ水底面ＧＬから下方に所定深さＨ１で埋設された部分に対し、上昇位置の浮上管１２への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材１２ｃを設ける。
【解決手段】上下に長尺に形成され、水底側に開口部１１ａを有して水底地盤Ｅ内に挿入固定された外筒管１１と、外筒管１１の内部に挿入され、外筒管１１の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管１２とを備える可動式防波堤１０において、外筒管１１は、水底面ＧＬに対して開口部１１ａが一致され、浮上管１２は、外筒管１１がかつ水底面ＧＬから下方に所定深さＨ１で埋設された部分に対し、上昇位置の浮上管１２への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材１２ｃを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要に応じて水底から水面上に突出する可動式防波堤および可動式防波施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
水底に昇降可能な防波装置を設置して、津波が発生した場合や荒天時などには、防波装置を水面上まで突出させて、波の影響を低減する可動式防波堤が提案されている。例えば、特許文献１には、海底面に設けたコンクリートを貫通して水底地盤内に鉛直に挿入固定され、かつ密集状態で基礎コンクリートの表面に上端面を開口させて配列された複数の外筒管と、外筒管に昇降可能に挿入され、かつ下端面が開口し、上端面が閉塞された浮上管と、各浮上管内に空気を供給するための給気装置とを備えた可動式防波堤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような可動式防波堤は、図１１に示すように、浮上管５２を上昇させた場合、当該浮上管５２の下端と、外筒管５１の上端との間の重なり部分において、浮上管５２への波の衝突による水平方向の応力を受けることになる。このため、外筒管５１の上端外壁に外筒管側上部補強部材５１ｂが設けられ、当該外筒管側上部補強部材５１ｂに対して水平方向で重なる浮上管５２の内壁に浮上管側上部補強部材５２ｃが設けられるとともに、浮上管５２の下端内壁に浮上管側下部補強部材５２ｄが設けられ、当該浮上管側下部補強部材５２ｄに対して水平方向で重なる外筒管５１の外壁に外筒管側下部補強部材５１ｃが設けられる。特に、外筒管の上端外壁にあっては、剛性を高めるために枠形のダイヤフラムを外管側上部補強部材５１ｂとする。なお、ダイヤフラムとしての外管側上部補強部材５１ｂは、図１１に示す断面矩形枠状に限らず、図には明示しないが、例えば、水底面ＧＬに沿う板材と、当該鋼板から下側で鋼板と外筒管５１の外壁面との間に設けられたリブとで構成されたものもある。
【０００５】
また、施工時において、外筒管５１は、水上から吊り下げられつつ、電動バイブロに固定された上下長尺のヤットコの下端のチャック部で掴まれ、前記電動バイブロによって水底地盤内に鉛直に打設される。このため、外筒管５１は、その上端に、ヤットコのチャック部によって掴まれる掴み代５１ｆが必要である。
【０００６】
しかしながら、上述したように、外筒管５１は、上端外壁に外筒管側上部補強部材（ダイヤフラム）５１ｂが設けられることから、当該外筒管側上部補強部材５１ｂよりも上側に掴み代５１ｆを設けなければならない。このため、掴み代５１ｆが水底面ＧＬから突出してしまうので、外筒管５１を水底地盤内に打設した後に、掴み代５１ｆを除去する作業が必要となる。この結果、施工作業に手間がかかることになる。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を配置することのできる可動式防波堤および可動式防波施設を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の可動式防波堤は、上下に長尺に形成され、水底側に開口部を有して水底地盤内に挿入固定された外筒管と、前記外筒管の内部に挿入され、前記外筒管の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管と、を備える可動式防波堤において、前記外筒管は、水底面に対して前記開口部が一致され、前記浮上管は、前記外筒管が前記水底面から下方に所定深さで埋設された部分に対し、上昇位置の前記浮上管への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この可動式防波堤によれば、外筒管は、外筒管側補強部材よりも上側が開口部まで所定深さで埋設されるため、この部分をヤットコのチャック部で掴む掴み代として利用できる。このため、掴み代を除去する作業が不要となることから、施工作業を容易にすることができる。しかも、浮上管において、上昇位置で水平方向の応力を受ける浮上管側補強部材が、水底面から所定深さの位置に設けられていることから、上端よりも下がった位置で補強するため、断面強度が高くなる。このため、浮上管への水平方向の応力を十分に受けることができる。また、外筒管の断面強度が高くなることから、外筒管側の開口部の補強部材を簡素化し、従前のようなダイヤフラムを用いる必要がなくなるため、製造コストが低減できる。
【００１０】
また、本発明の可動式防波堤は、前記浮上管は、蓄電池を内装するとともに、当該蓄電池に電力を供給するための電力受信部を有し、前記外筒管は、前記浮上管の下降位置において前記電力受信部に電力を送信する電力送信部を有しており、前記電力送信部は、前記外筒管の前記水底面から所定深さで埋設された範囲に配置され、前記電力受信部は、前記浮上管の上端が前記水底面と一致された下降位置において、前記浮上管の上端よりも下方の範囲で前記電力送信部に対向して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この可動式防波堤によれば、浮上管の下降位置において、電力受信部および電力送信部が水底面よりも下方に配置されることから、当該電力受信部および電力送信部が投錨などに接触することがなく、損傷するおそれがない。
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の可動式防波施設は、上述の可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする。
【００１３】
この可動式防波施設によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を設けることができる。特に、可動式防波堤を複数配列した可動式防波施設は、可動式防波堤間の隙間を極力小さくすることが好ましい。この点では、可動式防波堤において外筒管の断面強度が高くなることから、外筒管側補強部材を小型化し、鋼板をリング状にして外筒管の周方向で均一に配置できるので、可動式防波堤間の隙間を極力小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る可動式防波施設の平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ矢視一部断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤を備える可動式防波施設の全体構成図である。
【図５−１】図５−１は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【図５−２】図５−２は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【図５−３】図５−３は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【図６】図６は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図７】図７は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図８】図８は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図９】図９は、図８のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の施工過程の説明図である。
【図１１】図１１は、従来の可動式防波堤の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
本実施形態に係る可動式防波堤は、海底、川底などの水底に設置されて、例えば、津波や高潮などが発生した場合には、水底から水面上に浮上して、津波や高潮の通過を阻害し、港湾設備などを保護する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る可動式防波施設の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視一部断面図である。この図２は、本実施の形態に係る可動式防波堤が浮上した状態を示している。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。この図３は、本実施の形態に係る可動式防波堤が水底にある状態、すなわち浮上前の状態を示している。図４は、本実施の形態に係る可動式防波堤を備える可動式防波施設の全体構成図である。図５−１〜図５−３は、本実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【００１９】
図１〜図３に示すように、可動式防波施設１は、複数の可動式防波堤１０と、監視・制御システム施設１００とを含んで構成される。本実施形態において、複数の可動式防波堤１０は、岸壁Ｋ１、Ｋ２の間に一列に配置されて、港の内側（港内ＢＩ）と港の外側（港外ＢＯ）とを仕切っている。可動式防波堤１０は、外筒管１１の内側に浮上管１２が配置されるとともに、浮上管１２の内部に気体（本実施の形態では空気）を供給することによって浮上管１２を浮上（上昇）させる構造である。なお、可動式防波堤１０は、岸壁Ｋ１、Ｋ２の間に限らず、防波堤（固定式、杭式、浮体式を含む）での間にも設置可能である。
【００２０】
それぞれの可動式防波堤１０は、各送気管３から空気が送られる。複数の送気管３は、水底に配置される送気管ダクト２にまとめられて、一方の岸壁Ｋ２上の監視・制御システム施設１００内に備えられる気体供給装置に接続される。そして、有事の際、例えば、津波や高潮などの発生時には、前記気体供給装置から送気管３を介して、それぞれの可動式防波堤１０の浮上管１２内へ気体が供給されて、前記浮上管１２が水底から浮上し、一部が水面から突出する。
【００２１】
図２、図３に示すように、可動式防波堤１０は、外筒管１１（可動式防波堤１０の固定部分）と、浮上管１２（可動式防波堤１０の可動部分）とを有する。外筒管１１および浮上管１２は、円筒形状の部材であり、鋼管で構成されている。外筒管１１および浮上管１２は、いずれも防錆処理が施されている。なお、外筒管１１および浮上管１２は、円筒形状に限られるものではない。なお、外筒管１１および浮上管１２は、鋼管に限らず、炭素繊維で構成されていてもよく、あるいは、外筒管１１または浮上管１２の一方が鋼管で、他方が炭素繊維で構成されるような異種材料による構造であってもよい。
【００２２】
外筒管１１は、上下に長尺に形成され、水底地盤Ｅ内に打ち込まれている。外筒管１１は、下層部が水底地盤Ｅ内に挿入固定され、上層部の周囲に捨石５が敷設されている。この捨石５の上面が水底面ＧＬとなる。外筒管１１は、水底側である上端に開口部１１ａを有する。また、外筒管１１は、水底地盤Ｅに挿入された底部から上記送気管３が差し込まれて、内部に気体出口３ａが配置される。
【００２３】
浮上管１２は、外筒管１１の内部に、外筒管１１の開口部１１ａから、外筒管１１の長手方向（管軸方向）に沿って差し込まれ、外筒管１１の長手方向に対して昇降可能に配置されている。この浮上管１２は、その内部に供給される気体によって浮力を発生して、外筒管１１から浮上可能に構成される。具体的に、図３に示すように、浮上管１２は、内部に複数の仕切部材（本実施の形態では板状の部材）１５，１６が設けられている。（以下、仕切部材１５を第１仕切部材といい、仕切部材１６を第２仕切部材という）。第１仕切部材１５は、浮上管１２の上方に配置され、第２仕切部材１６は、第１仕切部材１５の下方に配置される。また、浮上管１２は、上端が蓋１７によって閉塞されている。そして、浮上管１２は、第１仕切部材１５、第２仕切部材１６、および蓋１７によって、内部が複数の部屋に仕切られる。
【００２４】
第１仕切部材１５と第２仕切部材１６と浮上管１２の側壁とで仕切られる空間１３は、送気管３から浮上管１２の内部に供給された気体を溜めて、浮上管１２に浮力を発生させるための空間である。以下、空間１３を気室１３という。蓋１７と第１仕切部材１５と浮上管１２の側壁とで仕切られる空間ＣＲは、可動式防波堤１０の状態を監視したり、送気管３から気体が供給されなかった場合に浮上管１２を浮上させたり、浮上した浮上管１２を下降させて外筒管１１の内部に戻す動作をさせたりするための制御機器２０が配置されている。以下、空間ＣＲを機械室ＣＲという。第２仕切部材１６は、孔１６ａを備える。孔１６ａは、送気管３から浮上管１２の内部に供給される気体を気室１３へ導く。
【００２５】
浮上管１２は、その側壁内面に浮力発生手段１４が取り付けられる。浮力発生手段１４は、例えば、気泡を有する樹脂、例えば、発泡スチロールなどである。また、浮力発生手段１４は、単なる空間に空気や窒素などの気体を充填した構造としてもよい。可動式防波堤１０は、有事の際には浮上管１２の気室１３に気体を供給し、この気体によって浮上管１２に浮力を発生させ、浮上管１２を外筒管１１から浮上させる。浮力発生手段１４を浮上管１２に取り付けることにより、浮上管１２を浮上させる際には、浮上管１２を浮上させるために必要な浮力のうち、浮力発生手段１４が発生する浮力で不足する分を気体によってまかなえばよい。これによって、浮上管１２の内部に供給する気体の量を低減できるので、浮上管１２を迅速に浮上させることができる。
【００２６】
浮上管１２は、その下端に開口部１２ａが設けられている。そして、開口部１２ａの下方に、送気管３の気体出口３ａが配置される。なお、送気管３の気体入口は、上述した気体供給装置に接続されている。
【００２７】
気体供給装置は、図４に示すように、気体ボトル１０４と、気体ボトル１０４と送気管３との間に設けられる開閉弁１１０と、電動機１０３で駆動される圧縮機１０２とを含んで構成される。これらは、監視・制御システム施設１００に備えられる。送気管３の気体入口は、気体供給装置を構成する開閉弁１１０に接続されている。気体ボトル１０４は、圧縮機１０２によって高圧（２０ＭＰａ程度）の気体が充填される。そして、浮上管１２を浮上させる際には、開閉弁１１０が開かれて、気体ボトル１０４内の気体が送気管３を通って浮上管１２の内部に供給される。気体ボトル１０４は、それぞれの可動式防波堤１０に対して設けられており、本実施の形態では、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４が用意される。なお、それぞれの気体ボトル１０４に対して個別に送気管３を設け、２本の送気管３を浮上管１２の開口部１２ａの下方に配置してもよい。
【００２８】
１台の気体ボトル１０４によって、１台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させることができるが、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４を用意することで、一方の気体供給系統に何らかの不具合が発生した場合には、もう一方をバックアップとして用いることにより、より確実に浮上管１２を浮上させることができる。また、２台の気体ボトル１０４から１台の可動式防波堤１０へ気体を供給することにより、気体ボトル１０４を単独で用いるよりも迅速に浮上管１２を浮上させることができる。なお、１台の気体ボトル１０４によって、３台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させるように構成する例として、中央の可動式防波堤１０の浮上管１２にのみ送気間３で送気し、その両側の可動式防波堤１０では、中央の可動式防波堤１０よりも浮力発生手段１４の体積を大きくしてほぼ中性浮力とし、両側の可動式防波堤１０の浮上管１２を、中央の浮上管１２によって吊り上げるように浮上させる構成にすることが好ましい。このように構成することで、送気管３の数を減少させることが可能になる。また、同様の構成により、１台の気体ボトル１０４によって、５台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させるように構成することも可能である。このように、１台の気体ボトル１０４で複数の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させるように構成してもよい。
【００２９】
電動機１０３および圧縮機１０２は、監視・制御装置１０１によって制御される。監視・制御装置１０１は、例えば、気体ボトル１０４内に充填されている気体の圧力を気体圧力センサ１１１によって取得し、規定の圧力よりも低い場合には電動機１０３を駆動して圧縮機１０２を作動させ、規定の圧力になるまで圧縮機１０２から気体ボトル１０４内へ気体を充填する。また、監視・制御装置１０１は、送気管３に設けられた送気管３内の圧力を検出する送気管圧力検出センサ（送気管内圧力検出手段）１０５から送気管３内の圧力を取得して、送気管３に漏洩箇所があるか否かを監視する。
【００３０】
さらに、監視・制御装置１０１は、可動式防波堤１０の機械室ＣＲ内の制御機器２０と通信して、可動式防波堤１０の状態を監視したり、浮上管１２の動きを制御したりする。例えば、浮上した浮上管１２を外筒管１１内に戻す場合、監視・制御装置１０１は、制御機器２０を介して、気室１３と気室１３の外部とを接続する配管の途中に設けられた排気弁１８を開く。これによって、気室１３内の気体が気室１３の外部に放出されるとともに、気室１３内の気体が水に置換されて浮上管１２の浮力が低下するので、浮上管１２は沈降して外筒管１１内に収まる。
【００３１】
有事の際、例えば、監視・制御装置１０１が津波や高潮などの警報を受信した場合、監視・制御装置１０１は、開閉弁１１０を開き、図５−１に示すように、送気管３を介して気体ボトル１０４内の気体を浮上管１２の内部に供給する。送気管３から浮上管１２内へ供給された気体は、図５−１に示すように、第２仕切部材１６の孔１６ａを通って気室１３へ入る。気室１３の内部の気体によって発生する浮力と、浮力発生手段１４によって発生する浮力との和が水中における浮上管１２全体の重量を超えると、図５−２に示すように、浮上管１２は、水面ＷＬに向かって外筒管１１から浮上を開始する。そして、図５−３に示すように、浮上管１２の一部が水面ＷＬ上に突出する。このとき、気室１３内の余分な気体は、気室１３に設けられた孔Ｄ１から排出される。また、機械室ＣＲ内の水は、機械室ＣＲに設けられた孔Ｄ２から排水される。このようにして、有事の際には、図２に示すように複数の浮上管１２が一列に水面ＷＬから突出して防波堤の機能を発揮し、津波や高潮などから港湾設備などを保護する。
【００３２】
以下、上述した可動式防波施設１に設けられた可動式防波堤１０の詳細について図を参照して説明する。図６は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。この図６は、本実施の形態に係る可動式防波堤が浮上した状態を示している。
【００３３】
図６に示すように、可動式防波堤１０の外筒管１１は、上述のごとく水底側である上端に開口部１１ａを有する。外筒管１１は、開口部１１ａが、捨石５の上面である水底面ＧＬと一致して配置されている。また、外筒管１１は、水底面ＧＬから下方に所定深さＨ１（例えば、７０［ｃｍ］）で捨石５により埋設された外壁に対し、外筒管側上部補強部材（外筒管側補強部材）１１ｂが設けられている。さらに、外筒管１１は、外筒管側上部補強部材１１ｂから下方に所定深さＨ２で水底地盤Ｅ内に埋設された外壁に対し、外筒管側下部補強部材（外筒管側補強部材）１１ｃが設けられている。外筒管側上部補強部材１１ｂおよび外筒管側下部補強部材１１ｃは、鋼板をリング状に形成したもので、外筒管１１の外壁に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。また、外筒管１１は、開口部１１ａの内縁となる内壁に、外筒管開口部揺止部材１１ｄが設けられている。外筒管開口部揺止部材１１ｄは、鋼板をリング状に形成したもので、外筒管１１の内壁に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。また、外筒管１１は、開口部１１ａの外縁となる上端に、外筒管上端揺止部材１１ｅが設けられている。外筒管上端揺止部材１１ｅは、鋼板をリング状に形成したもので、外筒管開口部揺止部材１１ｄと一体に接合され、外筒管１１の上端に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。なお、必要とされる断面強度を確保できれば、外筒管側補強部材としての外筒管側上部補強部材１１ｂおよび外筒管側下部補強部材１１ｃを設けなくてもよい。
【００３４】
図６に示すように、可動式防波堤１０の浮上管１２は、上述のごとく外筒管１１の開口部１１ａから、外筒管１１の長手方向に沿って差し込まれている。浮上管１２は、下降して外筒管１１の内部に収まった状態では、その上端が水底面ＧＬと一致する下降位置を呈する。この浮上管１２は、ストッパ１２ｂが設けられている。ストッパ１２ｂは、浮上管１２の外壁に固定され、浮上管１２が浮上した上昇位置において、外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接することにより、浮上管１２のさらなる浮上を止めるものである。すなわち、ストッパ１２ｂは、浮上管１２の浮上高さを位置決めするものである。また、浮上管１２は、ストッパ１２ｂが外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接した状態で、外筒管１１の外筒管側上部補強部材１１ｂに水平方向で対向する位置となる内壁に、浮上管側上部補強部材（浮上管側補強部材）１２ｃが設けられている。さらに、浮上管１２は、ストッパ１２ｂが外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接した状態で、外筒管１１の外筒管側下部補強部材１１ｃに水平方向で対向する位置となる内壁に、浮上管側下部補強部材（浮上管側補強部材）１２ｄが設けられている。浮上管側上部補強部材１２ｃおよび浮上管側下部補強部材１２ｄは、形鋼をリング状に形成したもので、浮上管１２の内壁に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。これら浮上管側上部補強部材１２ｃおよび浮上管側下部補強部材１２ｄをなす形鋼は、図６では、Ｔ形鋼として示している。その他、浮上管側上部補強部材１２ｃおよび浮上管側下部補強部材１２ｄをなす形鋼には、Ｉ形鋼、Ｈ形鋼、Ｌ形鋼、Ｚ形鋼、山形鋼、溝形鋼、平形鋼、球平形鋼などがある。また、浮上管１２は、その下端の外壁に浮上管下端揺止部材１２ｅが設けられている。浮上管下端揺止部材１２ｅは、鋼板をリング状に形成したもので、浮上管１２の下端に固定されている。
【００３５】
このような可動式防波堤１０は、浮上管１２が浮上した上昇位置において、ストッパ１２ｂが外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接し、浮上管１２の浮上高さが位置決めされる。そして、外筒管開口部揺止部材１１ｄ、外筒管上端揺止部材１１ｅ、および浮上管下端揺止部材１２ｅが外筒管１１と浮上管１２との間のスペーサとなって、波や風の衝突による浮上管１２の揺れが抑えられる。また、波や風の衝突による浮上管１２への水平方向の応力を、外筒管側補強部材１１ｂ，１１ｃおよび浮上管側補強部材１２ｃ，１２ｄにより受ける。なお、外筒管開口部揺止部材１１ｄや外筒管上端揺止部材１１ｅも、波や風の衝突による浮上管１２への水平方向の応力を受ける補強部材として機能する。
【００３６】
図７は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。この図７は、本実施の形態に係る可動式防波堤が浮上した状態を示している。図７に示すように、可動式防波堤１０の浮上管１２は、少なくとも浮上管側上部補強部材１２ｃに対し、さらなる補強のために、長手方向（上下方向）に延在する補強リブ１２ｆを設けてもよい。
【００３７】
図８は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。この図８は、本実施の形態に係る可動式防波堤が水底にある状態、すなわち浮上前の状態を示している。図９は、図８のＣ−Ｃ矢視図である。可動式防波堤１０は、浮上管１２に充電装置および蓄電池が内蔵されている。充電装置および蓄電池は、図には明示しないが、上述した制御機器２０に設けられている。また、図８および図９に示すように、可動式防波堤１０は、電力受信部２１および電力送信部２２を有している。
【００３８】
電力受信部２１は、浮上管１２に設けられており、蓄電池に電力を供給したり、水中通信における送受信をしたりするためのものである。また、電力送信部２２は、浮上管１２の下降時において電力受信部２１に電力を送信したり、水中通信における送受信をしたりするためのものである。これら、電力受信部２１および電力送信部２２は、互いに対向することで、電磁誘導を利用して電力や通信信号を非接触（例えば０ｍｍを超え３０ｍｍ程度の隙間を隔て）で伝送する。
【００３９】
電力送信部２２は、陸上の監視・制御システム施設１００が備える電源（図示せず）と電気的に接続されている。電源は、交流をそのまま、あるいは直流電源をインバータによって交流に変換して、電力送信部２２へ送る。電力送信部２２は、給電側コイルと給電回路とからなり、電力受信部２１は、受電側コイルと受電回路とからなる。すなわち、電力送信部２２の給電側コイルへ交流が流れることにより発生する磁界の変化によって、電力受信部２１の受電側コイルへ誘導起電力を発生させ、非接触で電源から送られる電力を制御機器２０の充電装置へ伝送する。このように、電力送信部２２で電気エネルギを磁気エネルギに変換して伝送し、電力受信部２１でその磁気エネルギを電気エネルギに変換して、非接触で電力を伝送する。なお、充電装置は、電力受信部２１から交流で伝送されてきた電力を直流に変換し、蓄電池へ充電するものである。
【００４０】
電力送信部２２は、外筒管１１において、水底面ＧＬから所定深さＨ１で捨石５により埋設された範囲で、外筒管１１の側壁が切り欠かれた箇所に設けられている。具体的に、電力送信部２２は、外筒管１１の側壁が切り欠かれた箇所で、リブなどで補強されたブラケット２２ａを介して外筒管１１に固定されている。このため、電力送信部２２は、水底面ＧＬよりも下方に配置されることになる。
【００４１】
電力受信部２１は、浮上管１２の下降位置（下降により浮上管１２の上端が水底面ＧＬと一致する位置）において、浮上管１２の上端よりも下方の範囲で浮上管１２の側壁が切り欠かれた箇所にて電力送信部２２に対向して設けられている。具体的に、電力受信部２１は、浮上管１２の側壁が切り欠かれた箇所で、リブなどで補強されたブラケット２１ａを介して浮上管１２に固定されている。このため、電力受信部２１は、水底面ＧＬよりも下方に配置されることになる。また、電力受信部２１は、浮上管１２の上端に設けられた蓋１７により上方が覆われている。
【００４２】
また、図９において符号２３で示す部分は、浮上管１２の外壁に長手方向に沿って設けられ、外筒管１１の内壁に設けられた外筒管開口部揺止部材１１ｄの溝部に嵌合することで、浮上管１２が外筒管１１に対して回転する事態を防止する回転防止部材である。かかる回転防止部材２３により、電力受信部２１と電力送信部２２とは、互いに対向する位置が決められることになる。
【００４３】
図１０は、本実施の形態に係る可動式防波堤の施工過程の説明図である。上述した可動式防波堤１０を施工するには、図１０に示すように、外筒管１１は、外筒管側補強部材１１ｂ，１１ｃが固定された状態で、クレーン１２０で吊り下げられた電動バイブロ１２１によって水底地盤Ｅ内に打ち込まれる。この際、電動バイブロ１２１は、水面ＷＬよりも下方に下げること、すなわち水に浸すことができない。このため、電動バイブロ１２１にヤットコ１２２を取り付け、このヤットコ１２２のチャック部１２２ａで外筒管１１を掴んで打設する。この打設において、ヤットコ１２２のチャック部１２２ａで掴む部分は、外筒管１１の上端であって、施工後に水底面ＧＬから所定深さＨ１の範囲とする。なお、外筒管１１を打設する際、台船１２３に導入部材（図示せず）を取り付け、この導入部材により外筒管１１を鉛直に打ち込めるように導く。その後、浮上管１２に係る全ての構成が取り付けられた浮上管１２をクレーン１２０で吊り下げて外筒管１１内に挿入する。その後、外筒管１１に係る残りの全ての構成を外筒管１１に取り付ける。その後、外筒管１１の周りに捨石５を引き詰めて外筒管１１を埋設し、可動式防波堤１０の施工を終了する。なお、図には明示しないが、台船１２３に代えて導材を設置し、当該導材を使用して外筒管１１を打ち込むようにしてもよい。
【００４４】
このように、本実施の形態の可動式防波堤１０は、上下に長尺に形成され、水底側に開口部１１ａを有して水底地盤Ｅ内に挿入固定された外筒管１１と、外筒管１１の内部に挿入され、外筒管１１の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管１２とを備える可動式防波堤１０である。そして、この可動式防波堤１０において、外筒管１１は、水底面ＧＬに対して開口部１１ａが一致され、浮上管１２は、外筒管１１が水底面ＧＬから下方に所定深さＨ１で埋設された部分に対し、上昇位置の浮上管１２への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材１２ｃが設けられている。
【００４５】
この可動式防波堤１０によれば、外筒管１１は、外筒管側上部補強部材１１ｂよりも上側が開口部１１ａまで所定深さＨ１で埋設されるため、この部分をヤットコ１２２のチャック部１２２ａで掴む掴み代として利用できる。このため、掴み代を除去する作業が不要となることから、施工作業を容易にすることが可能になる。しかも、浮上管１２において、上昇位置で水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材１２ｃが、水底面ＧＬから所定深さＨ１の位置に設けられていることから、上端よりも下がった位置で補強するため、断面強度が高くなる。このため、浮上管１２への水平方向の応力を十分に受けることが可能になる。また、外筒管１１の断面強度が高くなることから、外筒管側上部補強部材１１ｂを簡素化し、従前のようなダイヤフラムを用いる必要がなくなるため、製造コストが低減できる。このように、本実施の形態の可動式防波堤１０によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管１２への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を設けることが可能になる。
【００４６】
ところで、可動式防波施設１として可動式防波堤１０を複数配列する場合、防波性能を得るために可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくすることが好ましい。しかし、外筒管側上部補強部材１１ｂとして径外方向に広がるダイヤフラムを用いると、可動式防波堤１０間の隙間が大きくなるため、可動式防波堤１０間にあるダイヤフラムを切り欠くことになる。これでは、補強の強度が低下し、また、施工時に外筒管１１を吊り下げた状態でバランスが悪く傾いてしまい手間のかかる重心調整が必要になる。この点、本実施の形態の可動式防波堤１０によれば、外筒管１１の断面強度が高くなることから、外筒管側上部補強部材１１ｂを小型化し、上述したように鋼板をリング状にして外筒管１１の周方向で均一に配置できるので、可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくでき、かつ施工時に外筒管１１を吊り下げた状態でバランスよく鉛直になるので施工作業を容易にすることが可能になる。
【００４７】
また、本実施の形態の可動式防波堤１０は、浮上管１２は、蓄電池を内装するとともに、当該蓄電池に電力を供給するための電力受信部２１を有し、外筒管１１は、浮上管１２の下降位置において電力受信部２１に電力を送信する電力送信部２２を有している。そして、電力送信部２２は、外筒管１１の水底面ＧＬから所定深さＨ１で埋設された範囲に配置され、電力受信部２１は、浮上管１２の上端が水底面ＧＬと一致された下降位置において、浮上管１２の上端よりも下方の範囲で電力送信部２２に対向して配置されている。
【００４８】
この可動式防波堤１０によれば、浮上管１２の下降位置において、電力受信部２１および電力送信部２２が水底面ＧＬよりも下方に配置されることから、当該電力受信部２１および電力送信部２２が投錨などに接触することがなく、損傷するおそれがない。
【００４９】
また、本実施の形態の可動式防波施設１は、上述した可動式防波堤１０を水底に複数配列したものである。
【００５０】
この可動式防波施設１によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管１２への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を設けることが可能になる。特に、可動式防波堤１０を複数配列した可動式防波施設１は、可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくすることが好ましい。この点では、可動式防波堤１０において外筒管１１の断面強度が高くなることから、外筒管側上部補強部材１１ｂを小型化し、上述したように鋼板をリング状にして外筒管１１の周方向で均一に配置できるので、可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る可動式防波堤および可動式防波施設は、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を配置することに適している。
【符号の説明】
【００５２】
１ 可動式防波施設
５ 捨石
１０ 可動式防波堤
１１ 外筒管
１１ａ 開口部
１１ｂ 外筒管側上部補強部材（外筒管側補強部材）
１１ｃ 外筒管側下部補強部材（外筒管側補強部材）
１１ｄ 外筒管開口部揺止部材
１１ｅ 外筒管上端揺止部材
１２ 浮上管
１２ａ 開口部
１２ｂ ストッパ
１２ｃ 浮上管側上部補強部材（浮上管側補強部材）
１２ｄ 浮上管側下部補強部材（浮上管側補強部材）
１２ｅ 浮上管下端揺止部材
１２ｆ 補強リブ
２１ 電力受信部
２１ａ ブラケット
２２ 電力送信部
２２ａ ブラケット
２３ 回転防止部材
１２０ クレーン
１２１ 電動バイブロ
１２２ ヤットコ
１２２ａ チャック部
Ｈ１ 水底面からの所定深さ
Ｅ 水底地盤
ＧＬ 水底面
ＷＬ 水面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要に応じて水底から水面上に突出する可動式防波堤および可動式防波施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
水底に昇降可能な防波装置を設置して、津波が発生した場合や荒天時などには、防波装置を水面上まで突出させて、波の影響を低減する可動式防波堤が提案されている。例えば、特許文献１には、海底面に設けたコンクリートを貫通して水底地盤内に鉛直に挿入固定され、かつ密集状態で基礎コンクリートの表面に上端面を開口させて配列された複数の外筒管と、外筒管に昇降可能に挿入され、かつ下端面が開口し、上端面が閉塞された浮上管と、各浮上管内に空気を供給するための給気装置とを備えた可動式防波堤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような可動式防波堤は、図１１に示すように、浮上管５２を上昇させた場合、当該浮上管５２の下端と、外筒管５１の上端との間の重なり部分において、浮上管５２への波の衝突による水平方向の応力を受けることになる。このため、外筒管５１の上端外壁に外筒管側上部補強部材５１ｂが設けられ、当該外筒管側上部補強部材５１ｂに対して水平方向で重なる浮上管５２の内壁に浮上管側上部補強部材５２ｃが設けられるとともに、浮上管５２の下端内壁に浮上管側下部補強部材５２ｄが設けられ、当該浮上管側下部補強部材５２ｄに対して水平方向で重なる外筒管５１の外壁に外筒管側下部補強部材５１ｃが設けられる。特に、外筒管の上端外壁にあっては、剛性を高めるために枠形のダイヤフラムを外管側上部補強部材５１ｂとする。なお、ダイヤフラムとしての外管側上部補強部材５１ｂは、図１１に示す断面矩形枠状に限らず、図には明示しないが、例えば、水底面ＧＬに沿う板材と、当該鋼板から下側で鋼板と外筒管５１の外壁面との間に設けられたリブとで構成されたものもある。
【０００５】
また、施工時において、外筒管５１は、水上から吊り下げられつつ、電動バイブロに固定された上下長尺のヤットコの下端のチャック部で掴まれ、前記電動バイブロによって水底地盤内に鉛直に打設される。このため、外筒管５１は、その上端に、ヤットコのチャック部によって掴まれる掴み代５１ｆが必要である。
【０００６】
しかしながら、上述したように、外筒管５１は、上端外壁に外筒管側上部補強部材（ダイヤフラム）５１ｂが設けられることから、当該外筒管側上部補強部材５１ｂよりも上側に掴み代５１ｆを設けなければならない。このため、掴み代５１ｆが水底面ＧＬから突出してしまうので、外筒管５１を水底地盤内に打設した後に、掴み代５１ｆを除去する作業が必要となる。この結果、施工作業に手間がかかることになる。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を配置することのできる可動式防波堤および可動式防波施設を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の可動式防波堤は、上下に長尺に形成され、水底側に開口部を有して水底地盤内に挿入固定された外筒管と、前記外筒管の内部に挿入され、前記外筒管の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管と、を備える可動式防波堤において、前記外筒管は、水底面に対して前記開口部が一致され、前記浮上管は、前記外筒管が前記水底面から下方に所定深さで埋設された部分に対し、上昇位置の前記浮上管への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この可動式防波堤によれば、外筒管は、外筒管側補強部材よりも上側が開口部まで所定深さで埋設されるため、この部分をヤットコのチャック部で掴む掴み代として利用できる。このため、掴み代を除去する作業が不要となることから、施工作業を容易にすることができる。しかも、浮上管において、上昇位置で水平方向の応力を受ける浮上管側補強部材が、水底面から所定深さの位置に設けられていることから、上端よりも下がった位置で補強するため、断面強度が高くなる。このため、浮上管への水平方向の応力を十分に受けることができる。また、外筒管の断面強度が高くなることから、外筒管側の開口部の補強部材を簡素化し、従前のようなダイヤフラムを用いる必要がなくなるため、製造コストが低減できる。
【００１０】
また、本発明の可動式防波堤は、前記浮上管は、蓄電池を内装するとともに、当該蓄電池に電力を供給するための電力受信部を有し、前記外筒管は、前記浮上管の下降位置において前記電力受信部に電力を送信する電力送信部を有しており、前記電力送信部は、前記外筒管の前記水底面から所定深さで埋設された範囲に配置され、前記電力受信部は、前記浮上管の上端が前記水底面と一致された下降位置において、前記浮上管の上端よりも下方の範囲で前記電力送信部に対向して配置されていることを特徴とする。
【００１１】
この可動式防波堤によれば、浮上管の下降位置において、電力受信部および電力送信部が水底面よりも下方に配置されることから、当該電力受信部および電力送信部が投錨などに接触することがなく、損傷するおそれがない。
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の可動式防波施設は、上述の可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする。
【００１３】
この可動式防波施設によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を設けることができる。特に、可動式防波堤を複数配列した可動式防波施設は、可動式防波堤間の隙間を極力小さくすることが好ましい。この点では、可動式防波堤において外筒管の断面強度が高くなることから、外筒管側補強部材を小型化し、鋼板をリング状にして外筒管の周方向で均一に配置できるので、可動式防波堤間の隙間を極力小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る可動式防波施設の平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ矢視一部断面図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤を備える可動式防波施設の全体構成図である。
【図５−１】図５−１は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【図５−２】図５−２は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【図５−３】図５−３は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【図６】図６は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図７】図７は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図８】図８は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図９】図９は、図８のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る可動式防波堤の施工過程の説明図である。
【図１１】図１１は、従来の可動式防波堤の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
本実施形態に係る可動式防波堤は、海底、川底などの水底に設置されて、例えば、津波や高潮などが発生した場合には、水底から水面上に浮上して、津波や高潮の通過を阻害し、港湾設備などを保護する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る可動式防波施設の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視一部断面図である。この図２は、本実施の形態に係る可動式防波堤が浮上した状態を示している。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。この図３は、本実施の形態に係る可動式防波堤が水底にある状態、すなわち浮上前の状態を示している。図４は、本実施の形態に係る可動式防波堤を備える可動式防波施設の全体構成図である。図５−１〜図５−３は、本実施の形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。
【００１９】
図１〜図３に示すように、可動式防波施設１は、複数の可動式防波堤１０と、監視・制御システム施設１００とを含んで構成される。本実施形態において、複数の可動式防波堤１０は、岸壁Ｋ１、Ｋ２の間に一列に配置されて、港の内側（港内ＢＩ）と港の外側（港外ＢＯ）とを仕切っている。可動式防波堤１０は、外筒管１１の内側に浮上管１２が配置されるとともに、浮上管１２の内部に気体（本実施の形態では空気）を供給することによって浮上管１２を浮上（上昇）させる構造である。なお、可動式防波堤１０は、岸壁Ｋ１、Ｋ２の間に限らず、防波堤（固定式、杭式、浮体式を含む）での間にも設置可能である。
【００２０】
それぞれの可動式防波堤１０は、各送気管３から空気が送られる。複数の送気管３は、水底に配置される送気管ダクト２にまとめられて、一方の岸壁Ｋ２上の監視・制御システム施設１００内に備えられる気体供給装置に接続される。そして、有事の際、例えば、津波や高潮などの発生時には、前記気体供給装置から送気管３を介して、それぞれの可動式防波堤１０の浮上管１２内へ気体が供給されて、前記浮上管１２が水底から浮上し、一部が水面から突出する。
【００２１】
図２、図３に示すように、可動式防波堤１０は、外筒管１１（可動式防波堤１０の固定部分）と、浮上管１２（可動式防波堤１０の可動部分）とを有する。外筒管１１および浮上管１２は、円筒形状の部材であり、鋼管で構成されている。外筒管１１および浮上管１２は、いずれも防錆処理が施されている。なお、外筒管１１および浮上管１２は、円筒形状に限られるものではない。なお、外筒管１１および浮上管１２は、鋼管に限らず、炭素繊維で構成されていてもよく、あるいは、外筒管１１または浮上管１２の一方が鋼管で、他方が炭素繊維で構成されるような異種材料による構造であってもよい。
【００２２】
外筒管１１は、上下に長尺に形成され、水底地盤Ｅ内に打ち込まれている。外筒管１１は、下層部が水底地盤Ｅ内に挿入固定され、上層部の周囲に捨石５が敷設されている。この捨石５の上面が水底面ＧＬとなる。外筒管１１は、水底側である上端に開口部１１ａを有する。また、外筒管１１は、水底地盤Ｅに挿入された底部から上記送気管３が差し込まれて、内部に気体出口３ａが配置される。
【００２３】
浮上管１２は、外筒管１１の内部に、外筒管１１の開口部１１ａから、外筒管１１の長手方向（管軸方向）に沿って差し込まれ、外筒管１１の長手方向に対して昇降可能に配置されている。この浮上管１２は、その内部に供給される気体によって浮力を発生して、外筒管１１から浮上可能に構成される。具体的に、図３に示すように、浮上管１２は、内部に複数の仕切部材（本実施の形態では板状の部材）１５，１６が設けられている。（以下、仕切部材１５を第１仕切部材といい、仕切部材１６を第２仕切部材という）。第１仕切部材１５は、浮上管１２の上方に配置され、第２仕切部材１６は、第１仕切部材１５の下方に配置される。また、浮上管１２は、上端が蓋１７によって閉塞されている。そして、浮上管１２は、第１仕切部材１５、第２仕切部材１６、および蓋１７によって、内部が複数の部屋に仕切られる。
【００２４】
第１仕切部材１５と第２仕切部材１６と浮上管１２の側壁とで仕切られる空間１３は、送気管３から浮上管１２の内部に供給された気体を溜めて、浮上管１２に浮力を発生させるための空間である。以下、空間１３を気室１３という。蓋１７と第１仕切部材１５と浮上管１２の側壁とで仕切られる空間ＣＲは、可動式防波堤１０の状態を監視したり、送気管３から気体が供給されなかった場合に浮上管１２を浮上させたり、浮上した浮上管１２を下降させて外筒管１１の内部に戻す動作をさせたりするための制御機器２０が配置されている。以下、空間ＣＲを機械室ＣＲという。第２仕切部材１６は、孔１６ａを備える。孔１６ａは、送気管３から浮上管１２の内部に供給される気体を気室１３へ導く。
【００２５】
浮上管１２は、その側壁内面に浮力発生手段１４が取り付けられる。浮力発生手段１４は、例えば、気泡を有する樹脂、例えば、発泡スチロールなどである。また、浮力発生手段１４は、単なる空間に空気や窒素などの気体を充填した構造としてもよい。可動式防波堤１０は、有事の際には浮上管１２の気室１３に気体を供給し、この気体によって浮上管１２に浮力を発生させ、浮上管１２を外筒管１１から浮上させる。浮力発生手段１４を浮上管１２に取り付けることにより、浮上管１２を浮上させる際には、浮上管１２を浮上させるために必要な浮力のうち、浮力発生手段１４が発生する浮力で不足する分を気体によってまかなえばよい。これによって、浮上管１２の内部に供給する気体の量を低減できるので、浮上管１２を迅速に浮上させることができる。
【００２６】
浮上管１２は、その下端に開口部１２ａが設けられている。そして、開口部１２ａの下方に、送気管３の気体出口３ａが配置される。なお、送気管３の気体入口は、上述した気体供給装置に接続されている。
【００２７】
気体供給装置は、図４に示すように、気体ボトル１０４と、気体ボトル１０４と送気管３との間に設けられる開閉弁１１０と、電動機１０３で駆動される圧縮機１０２とを含んで構成される。これらは、監視・制御システム施設１００に備えられる。送気管３の気体入口は、気体供給装置を構成する開閉弁１１０に接続されている。気体ボトル１０４は、圧縮機１０２によって高圧（２０ＭＰａ程度）の気体が充填される。そして、浮上管１２を浮上させる際には、開閉弁１１０が開かれて、気体ボトル１０４内の気体が送気管３を通って浮上管１２の内部に供給される。気体ボトル１０４は、それぞれの可動式防波堤１０に対して設けられており、本実施の形態では、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４が用意される。なお、それぞれの気体ボトル１０４に対して個別に送気管３を設け、２本の送気管３を浮上管１２の開口部１２ａの下方に配置してもよい。
【００２８】
１台の気体ボトル１０４によって、１台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させることができるが、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４を用意することで、一方の気体供給系統に何らかの不具合が発生した場合には、もう一方をバックアップとして用いることにより、より確実に浮上管１２を浮上させることができる。また、２台の気体ボトル１０４から１台の可動式防波堤１０へ気体を供給することにより、気体ボトル１０４を単独で用いるよりも迅速に浮上管１２を浮上させることができる。なお、１台の気体ボトル１０４によって、３台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させるように構成する例として、中央の可動式防波堤１０の浮上管１２にのみ送気間３で送気し、その両側の可動式防波堤１０では、中央の可動式防波堤１０よりも浮力発生手段１４の体積を大きくしてほぼ中性浮力とし、両側の可動式防波堤１０の浮上管１２を、中央の浮上管１２によって吊り上げるように浮上させる構成にすることが好ましい。このように構成することで、送気管３の数を減少させることが可能になる。また、同様の構成により、１台の気体ボトル１０４によって、５台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させるように構成することも可能である。このように、１台の気体ボトル１０４で複数の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させるように構成してもよい。
【００２９】
電動機１０３および圧縮機１０２は、監視・制御装置１０１によって制御される。監視・制御装置１０１は、例えば、気体ボトル１０４内に充填されている気体の圧力を気体圧力センサ１１１によって取得し、規定の圧力よりも低い場合には電動機１０３を駆動して圧縮機１０２を作動させ、規定の圧力になるまで圧縮機１０２から気体ボトル１０４内へ気体を充填する。また、監視・制御装置１０１は、送気管３に設けられた送気管３内の圧力を検出する送気管圧力検出センサ（送気管内圧力検出手段）１０５から送気管３内の圧力を取得して、送気管３に漏洩箇所があるか否かを監視する。
【００３０】
さらに、監視・制御装置１０１は、可動式防波堤１０の機械室ＣＲ内の制御機器２０と通信して、可動式防波堤１０の状態を監視したり、浮上管１２の動きを制御したりする。例えば、浮上した浮上管１２を外筒管１１内に戻す場合、監視・制御装置１０１は、制御機器２０を介して、気室１３と気室１３の外部とを接続する配管の途中に設けられた排気弁１８を開く。これによって、気室１３内の気体が気室１３の外部に放出されるとともに、気室１３内の気体が水に置換されて浮上管１２の浮力が低下するので、浮上管１２は沈降して外筒管１１内に収まる。
【００３１】
有事の際、例えば、監視・制御装置１０１が津波や高潮などの警報を受信した場合、監視・制御装置１０１は、開閉弁１１０を開き、図５−１に示すように、送気管３を介して気体ボトル１０４内の気体を浮上管１２の内部に供給する。送気管３から浮上管１２内へ供給された気体は、図５−１に示すように、第２仕切部材１６の孔１６ａを通って気室１３へ入る。気室１３の内部の気体によって発生する浮力と、浮力発生手段１４によって発生する浮力との和が水中における浮上管１２全体の重量を超えると、図５−２に示すように、浮上管１２は、水面ＷＬに向かって外筒管１１から浮上を開始する。そして、図５−３に示すように、浮上管１２の一部が水面ＷＬ上に突出する。このとき、気室１３内の余分な気体は、気室１３に設けられた孔Ｄ１から排出される。また、機械室ＣＲ内の水は、機械室ＣＲに設けられた孔Ｄ２から排水される。このようにして、有事の際には、図２に示すように複数の浮上管１２が一列に水面ＷＬから突出して防波堤の機能を発揮し、津波や高潮などから港湾設備などを保護する。
【００３２】
以下、上述した可動式防波施設１に設けられた可動式防波堤１０の詳細について図を参照して説明する。図６は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。この図６は、本実施の形態に係る可動式防波堤が浮上した状態を示している。
【００３３】
図６に示すように、可動式防波堤１０の外筒管１１は、上述のごとく水底側である上端に開口部１１ａを有する。外筒管１１は、開口部１１ａが、捨石５の上面である水底面ＧＬと一致して配置されている。また、外筒管１１は、水底面ＧＬから下方に所定深さＨ１（例えば、７０［ｃｍ］）で捨石５により埋設された外壁に対し、外筒管側上部補強部材（外筒管側補強部材）１１ｂが設けられている。さらに、外筒管１１は、外筒管側上部補強部材１１ｂから下方に所定深さＨ２で水底地盤Ｅ内に埋設された外壁に対し、外筒管側下部補強部材（外筒管側補強部材）１１ｃが設けられている。外筒管側上部補強部材１１ｂおよび外筒管側下部補強部材１１ｃは、鋼板をリング状に形成したもので、外筒管１１の外壁に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。また、外筒管１１は、開口部１１ａの内縁となる内壁に、外筒管開口部揺止部材１１ｄが設けられている。外筒管開口部揺止部材１１ｄは、鋼板をリング状に形成したもので、外筒管１１の内壁に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。また、外筒管１１は、開口部１１ａの外縁となる上端に、外筒管上端揺止部材１１ｅが設けられている。外筒管上端揺止部材１１ｅは、鋼板をリング状に形成したもので、外筒管開口部揺止部材１１ｄと一体に接合され、外筒管１１の上端に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。なお、必要とされる断面強度を確保できれば、外筒管側補強部材としての外筒管側上部補強部材１１ｂおよび外筒管側下部補強部材１１ｃを設けなくてもよい。
【００３４】
図６に示すように、可動式防波堤１０の浮上管１２は、上述のごとく外筒管１１の開口部１１ａから、外筒管１１の長手方向に沿って差し込まれている。浮上管１２は、下降して外筒管１１の内部に収まった状態では、その上端が水底面ＧＬと一致する下降位置を呈する。この浮上管１２は、ストッパ１２ｂが設けられている。ストッパ１２ｂは、浮上管１２の外壁に固定され、浮上管１２が浮上した上昇位置において、外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接することにより、浮上管１２のさらなる浮上を止めるものである。すなわち、ストッパ１２ｂは、浮上管１２の浮上高さを位置決めするものである。また、浮上管１２は、ストッパ１２ｂが外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接した状態で、外筒管１１の外筒管側上部補強部材１１ｂに水平方向で対向する位置となる内壁に、浮上管側上部補強部材（浮上管側補強部材）１２ｃが設けられている。さらに、浮上管１２は、ストッパ１２ｂが外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接した状態で、外筒管１１の外筒管側下部補強部材１１ｃに水平方向で対向する位置となる内壁に、浮上管側下部補強部材（浮上管側補強部材）１２ｄが設けられている。浮上管側上部補強部材１２ｃおよび浮上管側下部補強部材１２ｄは、形鋼をリング状に形成したもので、浮上管１２の内壁に固定され、好ましくは周方向で均一に配置された状態で固定されている。これら浮上管側上部補強部材１２ｃおよび浮上管側下部補強部材１２ｄをなす形鋼は、図６では、Ｔ形鋼として示している。その他、浮上管側上部補強部材１２ｃおよび浮上管側下部補強部材１２ｄをなす形鋼には、Ｉ形鋼、Ｈ形鋼、Ｌ形鋼、Ｚ形鋼、山形鋼、溝形鋼、平形鋼、球平形鋼などがある。また、浮上管１２は、その下端の外壁に浮上管下端揺止部材１２ｅが設けられている。浮上管下端揺止部材１２ｅは、鋼板をリング状に形成したもので、浮上管１２の下端に固定されている。
【００３５】
このような可動式防波堤１０は、浮上管１２が浮上した上昇位置において、ストッパ１２ｂが外筒管開口部揺止部材１１ｄに当接し、浮上管１２の浮上高さが位置決めされる。そして、外筒管開口部揺止部材１１ｄ、外筒管上端揺止部材１１ｅ、および浮上管下端揺止部材１２ｅが外筒管１１と浮上管１２との間のスペーサとなって、波や風の衝突による浮上管１２の揺れが抑えられる。また、波や風の衝突による浮上管１２への水平方向の応力を、外筒管側補強部材１１ｂ，１１ｃおよび浮上管側補強部材１２ｃ，１２ｄにより受ける。なお、外筒管開口部揺止部材１１ｄや外筒管上端揺止部材１１ｅも、波や風の衝突による浮上管１２への水平方向の応力を受ける補強部材として機能する。
【００３６】
図７は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。この図７は、本実施の形態に係る可動式防波堤が浮上した状態を示している。図７に示すように、可動式防波堤１０の浮上管１２は、少なくとも浮上管側上部補強部材１２ｃに対し、さらなる補強のために、長手方向（上下方向）に延在する補強リブ１２ｆを設けてもよい。
【００３７】
図８は、図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。この図８は、本実施の形態に係る可動式防波堤が水底にある状態、すなわち浮上前の状態を示している。図９は、図８のＣ−Ｃ矢視図である。可動式防波堤１０は、浮上管１２に充電装置および蓄電池が内蔵されている。充電装置および蓄電池は、図には明示しないが、上述した制御機器２０に設けられている。また、図８および図９に示すように、可動式防波堤１０は、電力受信部２１および電力送信部２２を有している。
【００３８】
電力受信部２１は、浮上管１２に設けられており、蓄電池に電力を供給したり、水中通信における送受信をしたりするためのものである。また、電力送信部２２は、浮上管１２の下降時において電力受信部２１に電力を送信したり、水中通信における送受信をしたりするためのものである。これら、電力受信部２１および電力送信部２２は、互いに対向することで、電磁誘導を利用して電力や通信信号を非接触（例えば０ｍｍを超え３０ｍｍ程度の隙間を隔て）で伝送する。
【００３９】
電力送信部２２は、陸上の監視・制御システム施設１００が備える電源（図示せず）と電気的に接続されている。電源は、交流をそのまま、あるいは直流電源をインバータによって交流に変換して、電力送信部２２へ送る。電力送信部２２は、給電側コイルと給電回路とからなり、電力受信部２１は、受電側コイルと受電回路とからなる。すなわち、電力送信部２２の給電側コイルへ交流が流れることにより発生する磁界の変化によって、電力受信部２１の受電側コイルへ誘導起電力を発生させ、非接触で電源から送られる電力を制御機器２０の充電装置へ伝送する。このように、電力送信部２２で電気エネルギを磁気エネルギに変換して伝送し、電力受信部２１でその磁気エネルギを電気エネルギに変換して、非接触で電力を伝送する。なお、充電装置は、電力受信部２１から交流で伝送されてきた電力を直流に変換し、蓄電池へ充電するものである。
【００４０】
電力送信部２２は、外筒管１１において、水底面ＧＬから所定深さＨ１で捨石５により埋設された範囲で、外筒管１１の側壁が切り欠かれた箇所に設けられている。具体的に、電力送信部２２は、外筒管１１の側壁が切り欠かれた箇所で、リブなどで補強されたブラケット２２ａを介して外筒管１１に固定されている。このため、電力送信部２２は、水底面ＧＬよりも下方に配置されることになる。
【００４１】
電力受信部２１は、浮上管１２の下降位置（下降により浮上管１２の上端が水底面ＧＬと一致する位置）において、浮上管１２の上端よりも下方の範囲で浮上管１２の側壁が切り欠かれた箇所にて電力送信部２２に対向して設けられている。具体的に、電力受信部２１は、浮上管１２の側壁が切り欠かれた箇所で、リブなどで補強されたブラケット２１ａを介して浮上管１２に固定されている。このため、電力受信部２１は、水底面ＧＬよりも下方に配置されることになる。また、電力受信部２１は、浮上管１２の上端に設けられた蓋１７により上方が覆われている。
【００４２】
また、図９において符号２３で示す部分は、浮上管１２の外壁に長手方向に沿って設けられ、外筒管１１の内壁に設けられた外筒管開口部揺止部材１１ｄの溝部に嵌合することで、浮上管１２が外筒管１１に対して回転する事態を防止する回転防止部材である。かかる回転防止部材２３により、電力受信部２１と電力送信部２２とは、互いに対向する位置が決められることになる。
【００４３】
図１０は、本実施の形態に係る可動式防波堤の施工過程の説明図である。上述した可動式防波堤１０を施工するには、図１０に示すように、外筒管１１は、外筒管側補強部材１１ｂ，１１ｃが固定された状態で、クレーン１２０で吊り下げられた電動バイブロ１２１によって水底地盤Ｅ内に打ち込まれる。この際、電動バイブロ１２１は、水面ＷＬよりも下方に下げること、すなわち水に浸すことができない。このため、電動バイブロ１２１にヤットコ１２２を取り付け、このヤットコ１２２のチャック部１２２ａで外筒管１１を掴んで打設する。この打設において、ヤットコ１２２のチャック部１２２ａで掴む部分は、外筒管１１の上端であって、施工後に水底面ＧＬから所定深さＨ１の範囲とする。なお、外筒管１１を打設する際、台船１２３に導入部材（図示せず）を取り付け、この導入部材により外筒管１１を鉛直に打ち込めるように導く。その後、浮上管１２に係る全ての構成が取り付けられた浮上管１２をクレーン１２０で吊り下げて外筒管１１内に挿入する。その後、外筒管１１に係る残りの全ての構成を外筒管１１に取り付ける。その後、外筒管１１の周りに捨石５を引き詰めて外筒管１１を埋設し、可動式防波堤１０の施工を終了する。なお、図には明示しないが、台船１２３に代えて導材を設置し、当該導材を使用して外筒管１１を打ち込むようにしてもよい。
【００４４】
このように、本実施の形態の可動式防波堤１０は、上下に長尺に形成され、水底側に開口部１１ａを有して水底地盤Ｅ内に挿入固定された外筒管１１と、外筒管１１の内部に挿入され、外筒管１１の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管１２とを備える可動式防波堤１０である。そして、この可動式防波堤１０において、外筒管１１は、水底面ＧＬに対して開口部１１ａが一致され、浮上管１２は、外筒管１１が水底面ＧＬから下方に所定深さＨ１で埋設された部分に対し、上昇位置の浮上管１２への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材１２ｃが設けられている。
【００４５】
この可動式防波堤１０によれば、外筒管１１は、外筒管側上部補強部材１１ｂよりも上側が開口部１１ａまで所定深さＨ１で埋設されるため、この部分をヤットコ１２２のチャック部１２２ａで掴む掴み代として利用できる。このため、掴み代を除去する作業が不要となることから、施工作業を容易にすることが可能になる。しかも、浮上管１２において、上昇位置で水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材１２ｃが、水底面ＧＬから所定深さＨ１の位置に設けられていることから、上端よりも下がった位置で補強するため、断面強度が高くなる。このため、浮上管１２への水平方向の応力を十分に受けることが可能になる。また、外筒管１１の断面強度が高くなることから、外筒管側上部補強部材１１ｂを簡素化し、従前のようなダイヤフラムを用いる必要がなくなるため、製造コストが低減できる。このように、本実施の形態の可動式防波堤１０によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管１２への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を設けることが可能になる。
【００４６】
ところで、可動式防波施設１として可動式防波堤１０を複数配列する場合、防波性能を得るために可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくすることが好ましい。しかし、外筒管側上部補強部材１１ｂとして径外方向に広がるダイヤフラムを用いると、可動式防波堤１０間の隙間が大きくなるため、可動式防波堤１０間にあるダイヤフラムを切り欠くことになる。これでは、補強の強度が低下し、また、施工時に外筒管１１を吊り下げた状態でバランスが悪く傾いてしまい手間のかかる重心調整が必要になる。この点、本実施の形態の可動式防波堤１０によれば、外筒管１１の断面強度が高くなることから、外筒管側上部補強部材１１ｂを小型化し、上述したように鋼板をリング状にして外筒管１１の周方向で均一に配置できるので、可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくでき、かつ施工時に外筒管１１を吊り下げた状態でバランスよく鉛直になるので施工作業を容易にすることが可能になる。
【００４７】
また、本実施の形態の可動式防波堤１０は、浮上管１２は、蓄電池を内装するとともに、当該蓄電池に電力を供給するための電力受信部２１を有し、外筒管１１は、浮上管１２の下降位置において電力受信部２１に電力を送信する電力送信部２２を有している。そして、電力送信部２２は、外筒管１１の水底面ＧＬから所定深さＨ１で埋設された範囲に配置され、電力受信部２１は、浮上管１２の上端が水底面ＧＬと一致された下降位置において、浮上管１２の上端よりも下方の範囲で電力送信部２２に対向して配置されている。
【００４８】
この可動式防波堤１０によれば、浮上管１２の下降位置において、電力受信部２１および電力送信部２２が水底面ＧＬよりも下方に配置されることから、当該電力受信部２１および電力送信部２２が投錨などに接触することがなく、損傷するおそれがない。
【００４９】
また、本実施の形態の可動式防波施設１は、上述した可動式防波堤１０を水底に複数配列したものである。
【００５０】
この可動式防波施設１によれば、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管１２への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を設けることが可能になる。特に、可動式防波堤１０を複数配列した可動式防波施設１は、可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくすることが好ましい。この点では、可動式防波堤１０において外筒管１１の断面強度が高くなることから、外筒管側上部補強部材１１ｂを小型化し、上述したように鋼板をリング状にして外筒管１１の周方向で均一に配置できるので、可動式防波堤１０間の隙間を極力小さくすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る可動式防波堤および可動式防波施設は、施工作業を容易に行うことができ、かつ浮上管への水平方向の応力を十分に受け得る補強部材を配置することに適している。
【符号の説明】
【００５２】
１ 可動式防波施設
５ 捨石
１０ 可動式防波堤
１１ 外筒管
１１ａ 開口部
１１ｂ 外筒管側上部補強部材（外筒管側補強部材）
１１ｃ 外筒管側下部補強部材（外筒管側補強部材）
１１ｄ 外筒管開口部揺止部材
１１ｅ 外筒管上端揺止部材
１２ 浮上管
１２ａ 開口部
１２ｂ ストッパ
１２ｃ 浮上管側上部補強部材（浮上管側補強部材）
１２ｄ 浮上管側下部補強部材（浮上管側補強部材）
１２ｅ 浮上管下端揺止部材
１２ｆ 補強リブ
２１ 電力受信部
２１ａ ブラケット
２２ 電力送信部
２２ａ ブラケット
２３ 回転防止部材
１２０ クレーン
１２１ 電動バイブロ
１２２ ヤットコ
１２２ａ チャック部
Ｈ１ 水底面からの所定深さ
Ｅ 水底地盤
ＧＬ 水底面
ＷＬ 水面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に長尺に形成され、水底側に開口部を有して水底地盤内に挿入固定された外筒管と、前記外筒管の内部に挿入され、前記外筒管の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管と、を備える可動式防波堤において、
前記外筒管は、水底面に対して前記開口部が一致され、前記浮上管は、前記外筒管が前記水底面から下方に所定深さで埋設された部分に対し、上昇位置の前記浮上管への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材が設けられていることを特徴とする可動式防波堤。
【請求項２】
前記浮上管は、蓄電池を内装するとともに、当該蓄電池に電力を供給するための電力受信部を有し、前記外筒管は、前記浮上管の下降位置において前記電力受信部に電力を送信する電力送信部を有しており、
前記電力送信部は、前記外筒管の前記水底面から所定深さで埋設された範囲に配置され、
前記電力受信部は、前記浮上管の上端が前記水底面と一致された下降位置において、前記浮上管の上端よりも下方の範囲で前記電力送信部に対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の可動式防波堤。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする可動式防波施設。
【請求項１】
上下に長尺に形成され、水底側に開口部を有して水底地盤内に挿入固定された外筒管と、前記外筒管の内部に挿入され、前記外筒管の長手方向に昇降移動可能に配置されるとともに、自身の内部に供給された気体により浮力を生じて上昇可能に設けられた浮上管と、を備える可動式防波堤において、
前記外筒管は、水底面に対して前記開口部が一致され、前記浮上管は、前記外筒管が前記水底面から下方に所定深さで埋設された部分に対し、上昇位置の前記浮上管への水平方向の応力を受ける浮上管側上部補強部材が設けられていることを特徴とする可動式防波堤。
【請求項２】
前記浮上管は、蓄電池を内装するとともに、当該蓄電池に電力を供給するための電力受信部を有し、前記外筒管は、前記浮上管の下降位置において前記電力受信部に電力を送信する電力送信部を有しており、
前記電力送信部は、前記外筒管の前記水底面から所定深さで埋設された範囲に配置され、
前記電力受信部は、前記浮上管の上端が前記水底面と一致された下降位置において、前記浮上管の上端よりも下方の範囲で前記電力送信部に対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の可動式防波堤。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする可動式防波施設。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２２３０８（Ｐ２０１２−１２２３０８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６２０１（Ｐ２０１０−２７６２０１）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（５０６１２２２４６）三菱重工鉄構エンジニアリング株式会社 (111)
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（５０１２４１９１１）独立行政法人港湾空港技術研究所 (84)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（５０６１２２２４６）三菱重工鉄構エンジニアリング株式会社 (111)
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（５０１２４１９１１）独立行政法人港湾空港技術研究所 (84)
【Ｆターム（参考）】
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