説明

可動式防波堤及び可動式防波堤の作動方法

【課題】浮上用鋼管を浮上させるための空気を防波堤本体内に貯留可能な可動式防波堤を提供する。
【解決手段】浮上用鋼管6は、本発明の特徴であって、内部に圧縮空気が貯留された空気室6dと、空気室6dの上方に設けられた浮力室6eと、空気室6dの圧縮空気を浮力室6eに供給する第1給気手段7と、浮力室6eの上に設けられ、浮上用鋼管6の上端部に設けられ、上面が開放された開放室6fとを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、昇降可能な可動式防波堤に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、海底面に設けた基礎コンクリートを貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、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鞘鋼管と、鞘鋼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用鋼管と、各浮上用鋼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。この構造においては、凪のときには浮上用鋼管の柱列を海底面に埋伏させて湾外と湾内とを完全開放し、荒天時には地上からコンプレッサや配管等の外部給気装置により各浮上用鋼管内に空気を供給し、その浮力により浮上用鋼管の柱列を海水面上に突出させて湾内への波浪の侵入を防止するものである。
【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】
しかしながら、特許文献1に記載されている可動式防波堤では、地震等の災害で外部給気装置が損傷すると空気を供給できないので、浮上用鋼管を上昇させることができないという問題点があった。
【0005】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、浮上用鋼管を浮上させるための空気を防波堤本体内に貯留可能な可動式防波堤を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的を達成するため、本発明の可動式防波堤は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第1給気手段とを備え、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。
本発明によれば、空気室に充填された圧縮空気が第1給気手段を介して浮力室に供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管を上昇させることができる。
【0007】
また、この空気室を浮上用鋼管内に備えているので、地上に設置されたコンプレッサ等の外部給気装置から空気を供給すること無く、浮上用鋼管を上昇させることができる。したがって、緊急時における可動式防波堤の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
本発明において、前記空気室は、前記浮力室よりも下方に設けられることとすれば、空気室の上方を開放するだけで圧縮空気が浮力室に向かって移動するので、第1給気手段を簡便な装置にすることができる。
【0008】
本発明において、前記空気室は、前記浮上用鋼管の昇降位置にかかわらず前記空気室の上端が常に海水の最低水位よりも低くなる位置に設けられることとしてもよい。
本発明によれば、空気室の上端は、浮上用鋼管の昇降位置にかかわらず常に海水の最低水位よりも低くなる位置に設けられているので、空気室は常に海水面よりも低い位置に存在する。空気室が水面よりも上に突出すると、水面よりも上に存在する空気室内の空気容量は浮力として作用しないが、当該空気室は、浮上用鋼管が海水面から最も突出した状態でも、海水面よりも低い位置に存在しているので、浮上用鋼管には常に空気室による浮力が作用している。
【0009】
本発明において、前記空気室に圧縮空気を供給するための供給手段と、前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第1給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して、前記給気動作及び前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることとしてもよい。
【0010】
本発明によれば、空気室内の圧縮空気を浮力室に供給することによって、圧縮空気が海中へ流出しても、空気室に圧縮空気を供給するための供給手段を備えているので、空気室に圧縮空気を充填することができる。したがって、次回の上昇動作をスムーズに行うことができる。
また、浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段を備えているので、浮力室内の圧縮空気を浮上用鋼管の外部に排出して、海水面より突出している浮上用鋼管を下降させることができる。
そして、第1給気手段による給気動作及び排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段を備えているので、効率良く第1給気手段及び排気手段を作動することができる。
さらに、制御手段に給気動作及び排気動作の指示を伝達する指示手段を備えているので、遠隔地から第1給気手段及び排気手段を作動することができる。
【0011】
本発明において、前記第1給気手段は、2つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記空気室内に連通する空気室側送通管と、前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記第1給気手段の給気動作を開始又は停止することとしてもよい。
本発明によれば、給気用電磁開閉弁を開放することにより空気室内の圧縮空気を浮力室に供給することができる。
【0012】
また、浮力室の上端部に作用する水圧は、浮力室の下端部に作用する水圧よりも低いので、浮力室側送通管の開口している端面を浮力室の上端部に設けた場合は、浮力室の下端部に設けた場合よりも、端面に作用する水圧が低くなる。したがって、浮力室の下端部よりも上端部に浮力室側送通管の開口している端面を設けることによって、低い圧力で圧縮空気を吐出させることができる。
【0013】
本発明の可動式防波堤は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、前記浮上用鋼管に着脱可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第2給気手段とを備え、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。
【0014】
本発明によれば、蓄圧タンクに充填された圧縮空気が第2給気手段を介して浮力室に供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管を上昇させることができる。
また、この蓄圧タンクは、脱着可能なので、蓄圧タンクを短時間で容易に交換することができる。
【0015】
本発明において、前記蓄圧タンクは、前記浮上用鋼管内に設けられることとすれば、荒天時の波浪による影響を受けにくくなる。
【0016】
本発明において、前記蓄圧タンクは、内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置されることとすれば、海水による腐食等の損傷を受けにくくなる。
【0017】
本発明において、前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第2給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることとしてもよい。
【0018】
本発明によれば、第2給気手段による給気動作及び排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段を備えているので、効率良く第2給気手段及び排気手段を作動することができる。
さらに、制御手段に給気動作及び排気動作の指示を伝達する指示手段を備えているので、遠隔地から第2給気手段及び排気手段を作動することができる。
【0019】
本発明において、前記第2給気手段は、2つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記第2給気手段内に連通する蓄圧タンク側送通管と、前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制とにより、前記第2給気手段の給気動作を開始又は停止することとしてもよい。
本発明によれば、給気用電磁開閉弁を開放することにより蓄圧タンク内の圧縮空気を浮力室に供給することができる。
【0020】
本発明において、前記排気手段は、排気用電磁開閉弁と、前記排気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記浮力室内に連通する送通管とを備え、前記制御手段は、前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記排気手段の排気動作を開始又は停止することとしてもよい。
本発明によれば、制御手段にて排気用電磁開閉弁を開放することにより浮力室内の圧縮空気を排出することができる。
【0021】
本発明において、前記供給手段は、前記浮力室の上方の前記浮上用鋼管内に設けられ、手動で開閉可能な手動開閉弁と、一方は前記手動開閉弁に接続され、他方は前記空気室内に連通する送通管とを備えることとしてもよい。
本発明によれば、圧縮空気の充填されたボンベ等を手動開閉弁に接続し、その手動開閉弁を開放することにより空気室に圧縮空気を充填することができる。また、この充填作業は、誰でも容易に行うことができるとともに、浮上用鋼管を下降させる前に実施する浮上用鋼管の点検作業と同時に行うので、作業員への負担は増えない。
【0022】
本発明において、前記制御手段は、内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置され、前記給気用電磁開閉弁及び前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御する制御装置と、前記隔室内に設置され、前記制御装置の電源を供給する電池とを備えることとしてもよい。
本発明によれば、給気用電磁開閉弁及び排気用電磁開閉弁の開閉動作を制御するための制御装置及びこの制御装置に電源を供給するための電池を備えているので、外部から電源を供給できない場合でも、給気用電磁開閉弁及び排気用電磁開閉弁を確実に開閉することができる。したがって、緊急時における可動式防波堤の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
【0023】
本発明において、前記指示手段は、前記鞘鋼管の前記上端面付近の海底に設置され、地上又は水上に設けられた指示装置と電気的に接続された海底側送受信機と、前記浮上用鋼管の格納時に、前記海底側送受信機に近接するように前記浮上用鋼管の外周側面の上端部に取り付けられ、前記海底側送受信機と非接触状態でデータの送受信が可能で、かつ、前記制御装置に電気的に接続された鋼管側送受信機とを備えることを特徴とする。
【0024】
本発明によれば、非接触でも近接していればデータの送受信が可能な海底側送受信機及び鋼管側送受信機を備えているので、両送受信機同士が接触することが無い。したがって、浮上用鋼管の昇降時における両送受信機同士の衝突による破損を防止することができる。さらに、鞘鋼管内に砂利等が入り込み、浮上用鋼管を完全に格納できなくなっても両送受信機間が近接していればデータの送受信が可能なので、可動式防波堤の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
【0025】
また、指示手段は可動式防波堤から離れた場所に設けられている指示装置に接続されているので、給気用電磁開閉弁、排気用電磁開閉弁の開閉を遠隔操作することができる。
【0026】
本発明の可動式防波堤の作動方法は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第1給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。
【0027】
本発明の可動式防波堤の作動方法は、海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管に脱着可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第2給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする。
【0028】
本発明において、前記浮力室内の前記圧縮空気を排出して前記浮上用鋼管の浮力を低下させることにより、前記浮上用鋼管を前記鞘鋼管内に格納することを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明の可動式防波堤を用いることにより、浮上用鋼管を浮上させるための空気を防波堤本体内に貯留することが可能となる。したがって、地震等の災害時に、可動式防波堤から離れた場所に設置されている稼動防波堤の昇降を管理する付帯設備が損傷していても、浮上用鋼管を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の第一実施形態に係る可動式防波堤の平面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1のB−B断面図である。
【図4】浮上用鋼管の縦断面図である。
【図5】浮上用鋼管が下降して鞘鋼管内に格納されている状態を示す縦断面図である。
【図6】可動式防波堤の昇降状態を示す図である。
【図7】可動式防波堤の昇降状態を示す図である。
【図8】可動式防波堤の昇降状態を示す図である。
【図9】可動式防波堤の昇降状態を示す図である。
【図10】可動式防波堤の昇降状態を示す図である。
【図11】可動式防波堤の昇降状態を示す図である。
【図12】可動式防波堤の昇降状態を示す図である。
【図13】浮上用鋼管の他の実施例を示す縦断面図である。
【図14】本発明の第二実施形態に係る浮上用鋼管の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明に係る可動式防波堤の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。下記に示す実施形態においては、地上からコンプレッサや配管等の外部給気装置により浮上用鋼管内に空気を供給し、その浮力により浮上用鋼管を上昇させる一般的な外部給気システムと、浮上用鋼管内に空気室や蓄圧タンクを設け、空気室内や蓄圧タンク内の圧縮空気を浮力室に供給し、その浮力により浮上用鋼管を上昇させるという本発明に係る給気システムとを備えた可動式防波堤の上記外部給気システムが故障により作動せず、バックアップとして本発明に係る給気システムを用いる場合について説明する。
【0032】
図1は、本発明の第一実施形態に係る可動式防波堤1の平面図である。また、図2及び図3は、それぞれ図1のA−A断面図、B−B断面図である。
【0033】
図1〜図3に示すように、港の内外を仕切る可動式防波堤1の海底地盤E内には海底面GLを天端とする所定厚みの基礎コンクリート2が打設され、その周囲には根固め石3が敷設されている。この基礎コンクリート2を鉛直に貫通して、海底地盤Eの深部にまで到達する鞘鋼管4が一直線上に埋設されている。各鞘鋼管4の下端面は水中コンクリート5によって閉塞されるとともに、上端面は基礎コンクリート2よりも上方に開口され、この鞘鋼管4内に浮上用鋼管6が昇降可能に挿入される。
【0034】
可動式防波堤1には、圧縮空気を供給するためのコンプレッサ13と、浮力室6e内(後述する)に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ用送通管14とから構成された一般的な外部給気システムが設けられている。コンプレッサ用送通管14は、浮上用鋼管6の昇降に追随できるように蛇腹状の構成を有しており、変形自在である。そして、浮上用鋼管6の浮力室6e内にコンプレッサ13で圧縮空気を供給すると、その浮力により浮上用鋼管6を上昇させることができる。
【0035】
図4は、浮上用鋼管6の縦断面図である。図4に示すように、浮上用鋼管6は、内部に圧縮空気が貯留された空気室6dと、空気室6dの上方に設けられた浮力室6eと、空気室6dの圧縮空気を浮力室6eに供給する第1給気手段7と、浮力室6eの上に設けられ、浮上用鋼管6の上端部に設けられ、上面が開放された開放室6fとを備えている。
【0036】
空気室6dは、浮上用鋼管6の下部の内周面に全周にわたって溶接等にて接合された隔壁6aと隔壁6bとの間に形成され、圧縮空気が流出しないように密封されている。
【0037】
本実施形態においては、空気室6dは、浮上用鋼管6が昇降しても空気室6dの上端が常に海水の最低水位LWLよりも低くなる位置に設けられている。したがって、浮上用鋼管6が最も上昇して海水面に突出した状態でも、空気室6dは海中に位置しているので、浮上用鋼管6には常に浮力が作用する。この浮力は、浮上用鋼管6が自然に上昇することはできない程度の大きさとなるように、空気室6d内の圧力、容積等を設定する。
【0038】
浮力室6eは、浮上用鋼管6の内周面に全周にわたって溶接等にて接合された隔壁6cと上記隔壁6bとの間に形成されている。浮力室6eの下端部の側面には、この浮力室6e内への海水の出入りが可能となる通水孔6gが設けられている。
【0039】
また、開放室6fの下端部の側面には、浮上用鋼管6が上昇する際に、開放室6f内に貯留する海水を排水して浮上用鋼管6をスムーズに上昇させるための排水孔6hが設けられている。
【0040】
開放室6fには、2つのポートを有する給気用電磁開閉弁7aと、給気用電磁開閉弁7aの一方のポート7bに接続され、隔壁6b及び隔壁6cを貫通して空気室6d内に連通する空気室用送通管7dと、給気用電磁開閉弁7aの他方のポート7cに接続され、隔壁6cを貫通して浮力室6eの上端部に端面を開口させた浮力室用送通管7eとを備えた第1給気手段7が設けられている。
【0041】
空気室6d内の圧縮空気は、浮力室用送通管7eの開口端の位置における水圧よりも高い圧力で貯留されている。このため、給気用電磁開閉弁7aを開放すると空気室6dと浮力室6eとが連通し、圧縮空気が浮力室用送通管7eの開口端から浮力室6e内に供給されるとともに、それまで浮力室6e内に貯留していた海水が通水孔6gから海中へ流出し、浮力室6e内は次第に空気に置換される。そして、浮力室6e内が空気に置換されたことによって生じる浮力により、浮上用鋼管6は上昇を開始する。
【0042】
また、開放室6fには、手動で開閉可能な手動開閉弁8aと、一端は手動開閉弁8aのポート8bに接続され、他端は空気室用送通管7dに接続された空気室用供給管8dとを備えた供給手段8が設けられている。
【0043】
空気室6d内の圧縮空気を浮力室6eに供給すると、圧縮空気が通水孔6gから海中へ流出することがあるので、その場合、空気室6d内に外部から圧縮空気を供給する必要がある。空気室6dに圧縮空気を供給する際は、浮上用鋼管6が海水面より突出しているときに船舶で浮上用鋼管6に近づいて空気ボンベ等を手動開閉弁8aに接続するとともに、給気用電磁開閉弁7aを閉止し、その後、手動開閉弁8aを開放して、圧縮空気を空気室6d内に充填する。
【0044】
さらに、開放室6fには、排気用電磁開閉弁9aと、排気用電磁開閉弁9aに接続され、他端が隔壁6cを貫通して浮力室6e内に連通する排気用送通管9bとを備えた排気手段9が設けられている。
【0045】
浮上用鋼管6が海水面よりも突出している(つまり、浮力室6eに圧縮空気が存在している)状態で排気用電磁開閉弁9aを開放すると浮力室6eと大気とが排気用電磁開閉弁9a及び排気用送通管9bを介して連通するので、浮力室6e内の圧縮空気が大気中に流出して浮力が低下する。そして、浮力が低下することによって浮上用鋼管6が下降を開始するとともに、浮力室6eの下方に設けられている通水孔6gから海水が浮力室6e内に流入し、浮力室6e内は次第に海水に置換される。なお、浮上用鋼管6を降下させる際には、給気用電磁開閉弁7a、手動開閉弁8aは閉止する。
【0046】
また、開放室6f内の隔壁6cの上には、内部に海水が流入しないように密閉された隔室10が設けられている。この隔室10内には、給気用電磁開閉弁7a及び排気用電磁開閉弁9aの開閉を制御するCPU等の制御装置11aと、この制御装置11aの電源を供給する海水電池11bとを備えた制御手段11が設けられている。
【0047】
制御装置11aは、浮上用鋼管6を上昇させる際には、排気用電磁開閉弁9aを閉止し、給気用電磁開閉弁7aを開放する。一方、浮上用鋼管6を下降させる際には、給気用電磁開閉弁7aを閉止し、排気用電磁開閉弁9aを開放する。制御装置11aは電源として海水電池11bを備えており、制御装置11aは、外部からの電源供給無しで作動することができる。また、海水電池11bは海水によって充電され、半永久的に使用できるので、充電や電池の交換が不要である。
【0048】
図5は、浮上用鋼管6が下降して鞘鋼管4内に格納されている状態を示す縦断面図である。
【0049】
図5に示すように、鞘鋼管4の上端面付近の海底に、データ等の送受信が可能な海底側送受信機12aが設置されている。この海底側送受信機12aは、通信線12bを介して地上の指示装置12cに接続されている。また、浮上用鋼管6の外周側面の上端に、浮上用鋼管6が鞘鋼管4内に格納された状態のときに海底側送受信機12aに近接するように鋼管側送受信機12dが取り付けられている。鋼管側送受信機12dは、配線12eを介して制御装置11aに接続されている。海底側送受信機12aは、例えば、非接触型ICカード読み取り装置とし、鋼管側送受信機12dは、例えば、非接触型ICカードとすることで、海底側送受信機12aと鋼管側送受信機12dとは、互いに近接した状態であれば非接触でデータを送受信可能となっている。これにより、浮上用鋼管6が鞘鋼管4内に格納された状態で、地上の指示装置12cから給気用電磁開閉弁7a又は排気用電磁開閉弁9aの開閉の指示を出すと、その指示が海底側送受信機12a及び鋼管側送受信機12dを介して制御装置11aに伝達され、制御装置11aにより給気用電磁開閉弁7a又は排気用電磁開閉弁9aを開閉して、浮上用鋼管6を上昇させることができる。
【0050】
以下に、可動式防波堤1の昇降方法について説明する。本実施形態においては、浮上用鋼管6の空気室6dの上端が常に海水面よりも低くなる位置に存在することが望ましいので、最も条件が厳しくなる最低水位LWL時における昇降状態について説明する。
【0051】
図6〜図12は、可動式防波堤1の昇降状態を示す図である。
図6に示すように、凪のときは浮上用鋼管6を鞘鋼管4の内部に格納して港外と港内とを完全解放することで開放水域となり、海上を航行する船舶は自由に港内外を出入りできる。
なお、浮上用鋼管6には、空気室6dによる浮力が生じているが、この浮力は、浮上用鋼管6の重量よりも小さいので、浮上用鋼管6は、海中に沈んで鞘鋼管4内に格納されている。
このとき、浮上用鋼管6の上端面は開口しているので、開放室6f内は海水で満たされている。また、給気用電磁開閉弁7a、手動開閉弁8a、排気用電磁開閉弁9aは常時閉止した状態である。
【0052】
図7に示すように、凪の状態から荒天状態となり、海上のうねりが強くなると、地上の指示装置12cから制御装置11aを介して給気用電磁開閉弁7aを開放する。そして、空気室6dの圧縮空気を浮力室6e内に供給する。浮力室6eに圧縮空気を供給すると、浮力室6e内の海水が通水孔6gから海中に流出して、次第に圧縮空気に置換される。圧縮空気を継続して供給することにより、浮力室6eに貯留された空気による浮力と、空気室6dによる浮力との合力である上昇合力が、浮上用鋼管6の重量よりも大きくなると、浮上用鋼管6が上昇し始める。
浮上用鋼管6を上昇させるために必要な総空気量は決まっているので、予め空気室6d内に圧縮空気を充填しておくことにより、浮上用鋼管6を上昇させる際に、外部から空気を浮上用鋼管6内に供給しなくてすむ。
【0053】
図8に示すように、浮上用鋼管6の上部が海水面より突出し始めると同時に、開放室6f内の海水が排水孔6hから海中に排出され始める。これにより、浮上用鋼管6の上昇時に開放室6f内に貯留した海水の重量分だけ大きな浮力が必要になるのを防止できる。
【0054】
図9に示すように、浮上用鋼管6が完全に上昇しても、給気用電磁開閉弁7aは開放しておく。なお、本実施形態においては、給気用電磁開閉弁7aを開放したままとしたが、これに限定されるものではなく、閉止してもよい。
【0055】
このとき、空気室6dは、その上端が最低水位LWLよりも低くなる位置に設けられているので、空気室6dは海中に位置しており、浮上用鋼管6が完全に上昇した状態でも浮上用鋼管6には空気室6dによる浮力が作用しているが、上述したように、この浮力は、浮上用鋼管6が自然に浮上することはできない程度の大きさなので、空気室6dによる浮力だけでは浮上用鋼管6は下降してしまう。これに対し、浮力室6e(海水面より下側)による浮力が、浮上用鋼管6を海面に突出させる程度の大きさを有するので、浮上用鋼管6は海面に突出した状態を維持することができる。
【0056】
図10に示すように、荒天状態が治まり、海上が凪いだと判断された場合は、作業者が圧縮空気の充填された空気ボンベを船舶に積載して、浮上用鋼管6の近くまで運搬し、ボンベを手動開閉弁8aに接続する。そして、給気用電磁開閉弁7aを閉止し、手動開閉弁8aを開放して圧縮空気を空気室6dに充填する。なお、排気用電磁開閉弁9aは閉止したままである。
空気室6d内が設計等により決定された所定の圧力値になったら手動開閉弁8aを閉止し、充填作業を終了する。
【0057】
次に、作業者は、空気ボンベを手動開閉弁8aから取り外し、可動式防波堤1から離れる。そして、可動式防波堤1の周囲に船舶がいないことを確認した後に、指示装置12cから無線等の遠隔操作で制御装置11aに排気用電磁開閉弁9aを開放する指示を出す。指示を受けた制御装置11aが排気用電磁開閉弁9aを開放して、浮力室6e内と大気とが連通すると、図11に示すように、浮力室6e内の圧縮空気が大気中に排出されて、浮力室6eに貯留された圧縮空気による浮力が減少してほとんど無くなり、上記上昇合力が、浮上用鋼管6の重量よりも小さくなって、浮上用鋼管6が下降し始める。
【0058】
また、浮力室6eと大気とが連通すると、通水孔6gから浮力室6e内に海水が流入し始めて、浮上用鋼管6の下降とともに、浮力室6e内は次第に海水で充満される。
さらに、浮上用鋼管6が下降を続けると、排水孔6hから開放室6f内に海水が流入し始めるとともに、浮力室6e内の海水が排気用送通管9b及び排気用電磁開閉弁9aを介して開放室6f内に流入し始める。この開放室6f内に流入した海水がバラストの役割を果たすので、浮上用鋼管6は速やかに降下する。
【0059】
こうして、図12に示すように、浮上用鋼管6が完全に下降して鞘鋼管4内に格納され、開放水域が形成されて船舶が自由に入出航可能となると、排気用電磁開閉弁9aを閉止して浮力室6e内と海中との連通を遮断し、次の上昇に備える。
【0060】
以上説明した本実施形態の可動式防波堤1によれば、空気室6dに充填された圧縮空気が第1給気手段7を介して浮力室6eに供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管6を上昇させることができる。また、この空気室6dを浮上用鋼管6内に備えているので、外部から空気を浮上用鋼管6内に供給すること無く、浮上用鋼管6を上昇させることができる。例えば、浮上用鋼管6内に接続されているコンプレッサ13やコンプレッサ用送通管14が地震等の災害で損傷して、空気を浮上用鋼管6に供給できなくなっても、空気室6d内の圧縮空気を浮力室6eに供給することにより、浮上用鋼管6を上昇させることができる。したがって、緊急時における可動式防波堤1の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
【0061】
そして、空気室6dの上端は、浮上用鋼管6が昇降しても常に海水の最低水位LWLよりも低くなる位置に設けられているので、空気室6dは常に海水面よりも低い位置に存在する。空気室6dが水面よりも上に突出すると、水面よりも上に存在する空気室6d内の空気容量は浮力として作用しないが、当該空気室6dは、浮上用鋼管6が海水面から最も突出した状態でも、海水面よりも低い位置に存在しているので、浮上用鋼管6には常に空気室6dによる浮力が作用している。
【0062】
また、浮力室6eに圧縮空気を供給する際に、浮力室用送通管7eの開口端面を浮力室6eの上端部に設けることによって、浮力室6eの下端部に設置した場合よりも低い圧力で圧縮空気を吐出させることができる。
【0063】
また、空気室6d内の圧縮空気を浮力室6eに供給することによって、圧縮空気が海中へ流出しても、外部から空気室6dに圧縮空気を供給するための供給手段8を備えているので、空気室6dに圧縮空気を充填することができる。したがって、次回の上昇動作をスムーズに行うことができる。この圧縮空気の充填は、圧縮空気の充填されたボンベ等を手動開閉弁8aに接続し、その手動開閉弁8aを開放するだけなので誰でも容易に行うことができる。また、充填作業は、海面が穏やかになって浮上用鋼管6を下降させる際に実施する浮上用鋼管6の点検作業と同時に行うので、作業員への負担は増えない。
【0064】
また、浮力室6eの圧縮空気を排出するための排気手段9を備えているので、浮力室6e内の圧縮空気を浮上用鋼管6の外部に排出して、海水面より突出している浮上用鋼管6を下降させることができる。さらに、排気用送通管9bは、浮力室6eの上部に接続されているので、効率良く浮力室6e内の圧縮空気を排出することができる。
【0065】
そして、給気用電磁開閉弁7a及び排気用電磁開閉弁9aの開閉動作を制御するための制御装置11a及びこの制御装置11aに電源を供給するための海水電池11bを浮上用鋼管6内に備えているので、外部から電源を供給できない場合でも、給気用電磁開閉弁7a及び排気用電磁開閉弁9aを確実に開閉することができる。したがって、緊急時における可動式防波堤1の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
【0066】
さらに、非接触でも近接していればデータの送受信が可能な海底側送受信機12a及び鋼管側送受信機12dを備えているので、両送受信機12a、12d同士が接触することが無い。したがって、浮上用鋼管6の昇降時における両送受信機12a、12d同士の衝突による破損を防止することができる。さらに、鞘鋼管4内に砂利等が入り込み、浮上用鋼管6を完全に格納できなくなっても両送受信機12a、12d間が近接していればデータの送受信が可能なので、可動式防波堤1の作動に対する信頼性を大幅に向上させることができる。また、海底側送受信機12aは指示装置12cに接続されているので、地上から給気用電磁開閉弁7a、排気用電磁開閉弁9aの開閉指示を出すことができる。
【0067】
なお、本実施形態においては、第1給気手段7の空気室用送通管7dに供給手段8の空気室用供給管8dを接続して、空気室用送通管7dを空気室6d内に連通させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図13に示すように、例えば、浮力室6e内に給気用電磁開閉弁7aを設け、この給気用電磁開閉弁7aの一方のポート7bに接続され、隔壁6bを貫通して空気室6d内に連通する空気室用送通管17dと、給気用電磁開閉弁7aの他方のポート7cに接続され、浮力室6eの上端部に端面を開口させた浮力室用送通管17eと、手動開閉弁8aの一方のポート8bに接続され、隔壁6c及び隔壁6bを貫通して空気室6d内に連通する空気室用供給管18dとをそれぞれ設けてもよい。
【0068】
また、本実施形態においては、水位が最低水位LWLの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、水位が最低水位LWLよりも高い最高水位HWL時や波浪時であれば、海水面水位は常に空気室6dの上端よりも高い位置となるので本発明の適用が可能である。
【0069】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
第二実施形態は、空気室6dの代わりに蓄圧タンク26dから圧縮空気を浮力室6eに供給するものである。
【0070】
図14は、本発明の第二実施形態に係る浮上用鋼管6の縦断面図である。図14に示すように、浮上用鋼管6は、内部に圧縮空気が貯留された蓄圧タンク26dと、蓄圧タンク26dの圧縮空気を浮力室6eに供給する第2給気手段27とを備えている。特に、蓄圧タンク26dは、開放室6fの隔室10内に脱着可能に設置されている。
【0071】
隔室10内には、給気用電磁開閉弁7aと、給気用電磁開閉弁7aの一方のポート7bに接続され、蓄圧タンク26d内に連通する蓄圧タンク用送通管27dと、浮力室開閉弁27eと、給気用電磁開閉弁7aの他方のポート7cと浮力室開閉弁27eの一方のポート27fとを連通する接続用送通管27aと、浮力室開閉弁27eの他方のポート27gに接続され、隔壁6cを貫通して浮力室6eの上端部に端面を開口させた浮力室用送通管27bとを備えた第2給気手段27が設けられている。
【0072】
浮力室開閉弁27eは、制御装置11aに接続されており、この制御装置11aにより開閉される。
給気用電磁開閉弁7a及び浮力室開閉弁27eを開放すると蓄圧タンク26dと浮力室6eとが連通し、圧縮空気が浮力室用送通管27bの開口端から浮力室6e内に供給されるとともに、それまで浮力室6e内に貯留していた海水が通水孔6gから海中へ流出し、浮力室6e内は次第に空気に置換される。そして、浮力室6e内が空気に置換されたことによって生じる浮力により、浮上用鋼管6は上昇を開始する。
【0073】
蓄圧タンク26d内の圧縮空気を浮力室6eに供給して蓄圧タンク26d内の圧力が所定の値以下になると、蓄圧タンク26dを交換する必要がある。蓄圧タンク26dを交換する際は、浮上用鋼管6が海水面より突出しているときに船舶で浮上用鋼管6に近づいて、隔室10の蓋10aを開いて、給気用電磁開閉弁7aを閉止した後、使用済み蓄圧タンク26dを取り外して、新しい蓄圧タンク26dを設置する。
【0074】
また、隔室10内には、一方が接続用送通管27aの途中に接続され、他方が開放室6fに連通する開放用送通管28と、開放用送通管28の途中に設けられ、蓄圧タンク26dの圧縮空気を開放室6fに排気するための蓄圧タンク排気弁29と、開放用送通管28の途中に設けられ、蓄圧タンク26dの圧縮空気を隔室10内に給気するための隔室充気弁30と、隔室10内の気圧を測定するための隔室用圧力計31と、開放室6f内の水圧を測定するための開放室用圧力計32と、隔室10内の圧力を開放するための隔室排気弁33とが更に設けられている。
【0075】
蓄圧タンク排気弁29、隔室充気弁30、隔室排気弁33は、それぞれ制御装置11aに接続されており、この制御装置11aにより開閉される。また、隔室用圧力計31、開放室用圧力計32も、それぞれ制御装置11aに接続されており、計測結果に基づいて各弁が開閉される(詳細は後述する)。
【0076】
浮上用鋼管6を浮上させる必要が無い場合に、給気用電磁開閉弁7aが誤作動等で開放すると、蓄圧タンク排気弁29を開放して圧縮空気を海中に放出する。なお、蓄圧タンク排気弁29を開放する際には、隔室充気弁30は閉止する。
【0077】
また、隔室10内の圧力と開放室6f内の水圧との差が大きいと、隔室10が水圧で潰されたり、隔室10が膨張したりして隔室10が破損する可能性がある。そこで、隔室用圧力計31及び開放室用圧力計32で計測した値に基づいて、制御装置11aによって隔室10内の圧力と周囲の水圧との差を無くすように、以下の方法にて調整する。
【0078】
隔室10内の圧力が周囲の水圧よりも低い場合は、給気用電磁開閉弁7a及び隔室充気弁30を開放して、蓄圧タンク26d内の圧縮空気を隔室10内に供給して隔室10内の圧力を増加させる。なお、圧縮空気を隔室10内に供給する際には、浮力室開閉弁27e及び蓄圧タンク排気弁29は閉止する。また、隔室10内の圧力が周囲の水圧よりも高い場合は、隔室排気弁33を開放して、隔室10内の圧縮空気を海中に排気して隔室10内の圧力を低下させる。
【0079】
なお、浮上用鋼管6を降下させる場合は、第1実施形態と同様に、制御装置11aが排気用電磁開閉弁9aを開放して、浮力室6e内と大気とが連通すると、浮力室6e内の圧縮空気が大気中に排出されて、浮力室6eに貯留された圧縮空気による浮力が減少してほとんど無くなり、浮上用鋼管6が下降し始める。
【0080】
以上説明した本実施形態の可動式防波堤21によれば、蓄圧タンク26dに充填された圧縮空気が第2給気手段27を介して浮力室6eに供給されることによって生じる浮力により、浮上用鋼管6を上昇させることができる。また、この蓄圧タンク26dは、脱着可能なので、短時間で容易に交換することができる。
【0081】
そして、蓄圧タンク26dは、隔室10内に設けられているので、荒天時の波浪による影響を受けないので、荒天時にも外れることは無い。また、海水による腐食等の損傷を受けないので、メンテナンスが容易となる。
【0082】
なお、上述した各実施形態においては、浮上用鋼管6内に接続されているコンプレッサ用送通管14やコンプレッサ13等からなる外部給気システムが地震等の災害で損傷して、空気を浮上用鋼管6に供給できなくなったときに、本発明に係る空気室6d内や蓄圧タンク26d内の圧縮空気を浮力室6eに供給するという給気システムをバックアップとして用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明に係る給気システムをメインのシステムとし、上記外部給気システムをバックアップとして用いたり、本発明に係る給気システムを単独で用いてもよい。
【0083】
なお、上述した各実施形態においては、電池として海水電池11bを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、一般的なバッテリーを用いてもよい。
【符号の説明】
【0084】
1 可動式防波堤 2 基礎コンクリート
3 根固め石 4 鞘鋼管
5 水中コンクリート 6 浮上用鋼管
6a、6b、6c 隔壁 6d 空気室
6e 浮力室 6f 開放室
6g 通水孔 6h 排水孔
7 第1給気手段 7a 給気用電磁開閉弁
7b、7c ポート 7d 空気室用送通管
7e 浮力室用送通管 8 供給手段
8a 手動開閉弁 8b ポート
8d 空気室用供給管 9 排気手段
9a 排気用電磁開閉弁 9b 排気用送通管
10 隔室 10a 蓋
11 制御手段 11a 制御装置
11b 海水電池 12a 海底側送受信機
12b 通信線 12c 指示装置
12d 鋼管側送受信機 12e 配線
13 コンプレッサ 14 コンプレッサ用送通管
17d 空気室用送通管 17e 浮力室用送通管
18d 空気室用供給管 21 可動式防波堤
26d 蓄圧タンク 27 第2給気手段
27a 接続用送通管 27b 浮力室用送通管
27d 蓄圧タンク用送通管 27e 浮力室開閉弁
27f、27g ポート 28 開放用送通管
29 蓄圧タンク排気弁 30 隔室充気弁
31 隔室用圧力計 32 開放室用圧力計
33 隔室排気弁 E 海底地盤
LWL 最低水位 HWL 最高水位
GL 海底面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、
前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、
前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、
前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第1給気手段とを備え、
前記空気室の圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤。
【請求項2】
前記空気室は、前記浮力室よりも下方に設けられ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】
前記空気室は、前記浮上用鋼管の昇降位置にかかわらず前記空気室の上端が常に海水の最低水位よりも低くなる位置に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の可動式防波堤。
【請求項4】
前記空気室に圧縮空気を供給するための供給手段と、前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第1給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して、前記給気動作及び前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることを特徴とする請求項1〜3のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
【請求項5】
前記第1給気手段は、
2つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、
前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記空気室内に連通する空気室側送通管と、
前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、
前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記第1給気手段の給気動作を開始又は停止することを特徴とする請求項1〜4のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
【請求項6】
海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管とを備えた可動式防波堤において、
前記浮上用鋼管に着脱可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、
前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、
前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第2給気手段とを備え、
前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤。
【請求項7】
前記蓄圧タンクは、前記浮上用鋼管内に設けられることを特徴とする請求項6に記載の可動式防波堤。
【請求項8】
前記蓄圧タンクは、内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置されることを特徴とする請求項6又は7に記載の可動式防波堤。
【請求項9】
前記浮力室の圧縮空気を排出するための排気手段と、前記第2給気手段による給気動作及び前記排気手段による排気動作の開始及び停止を制御するための制御手段と、前記制御手段に対して前記給気動作及び前記排気動作の指示を伝達する指示手段とを更に備えることを特徴とする請求項6〜8のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
【請求項10】
前記第2給気手段は、
2つのポートを有する給気用電磁開閉弁と、
前記給気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記蓄圧タンクに連通する蓄圧タンク側送通管と、
前記給気用電磁開閉弁の他方のポートに接続され、前記浮力室の上端部に端面を開口させた浮力室側送通管とを備え、
前記制御手段は、前記給気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記第2給気手段の給気動作を開始又は停止することを特徴とする請求項6〜9のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
【請求項11】
前記排気手段は、
排気用電磁開閉弁と、
前記排気用電磁開閉弁の一方のポートに接続され、前記浮力室内に連通する送通管とを備え、
前記制御手段は、前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御することにより、前記排気手段の排気動作を開始又は停止することを特徴とする請求項4又は9に記載の可動式防波堤。
【請求項12】
前記供給手段は、
前記浮力室の上方の前記浮上用鋼管内に設けられ、手動で開閉可能な手動開閉弁と、
一方は前記手動開閉弁に接続され、他方は前記空気室内に連通する送通管とを備えることを特徴とする請求項4に記載の可動式防波堤。
【請求項13】
前記制御手段は、
内部に海水が流入しないように密閉された隔室内に設置され、前記給気用電磁開閉弁及び前記排気用電磁開閉弁の開閉を制御する制御装置と、
前記隔室内に設置され、前記制御装置の電源を供給する電池とを備えることを特徴とする請求項4、5、9〜11のうち何れか一項に記載の可動式防波堤。
【請求項14】
前記指示手段は、
前記鞘鋼管の前記上端面付近の海底に設置され、地上又は水上に設けられた指示装置と電気的に接続された海底側送受信機と、
前記浮上用鋼管の格納時に、前記海底側送受信機に近接するように前記浮上用鋼管の外周側面の上端部に取り付けられ、前記海底側送受信機と非接触状態でデータの送受信が可能で、かつ、前記制御装置に電気的に接続された鋼管側送受信機とを備えることを特徴とする請求項4又は9に記載の可動式防波堤。
【請求項15】
海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管内に設けられ、圧縮空気が密閉された空気室と、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記空気室の圧縮空気を前記浮力室に供給する第1給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、
前記空気室の圧縮空気を前記第1給気手段を介して前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤の作動方法。
【請求項16】
海底面を貫通して海底地盤内に鉛直に挿入され、海中に上端面を開口させて直線配列された複数の鞘鋼管と、前記鞘鋼管内に昇降可能に挿入された浮上用鋼管と、前記浮上用鋼管に脱着可能で、圧縮空気が密閉された蓄圧タンクと、前記浮上用鋼管内に設けられ、海水の出入りが可能であるとともに、気体を貯留可能な浮力室と、前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記浮力室に供給する第2給気手段とを備えた可動式防波堤の作動方法において、
前記蓄圧タンクの圧縮空気を前記第2の給気手段を介して前記浮力室へ供給することによって生ずる浮力により、前記浮上用鋼管を上昇させて海水面上に突出させることを特徴とする可動式防波堤の作動方法。
【請求項17】
前記浮力室内の前記圧縮空気を排出して前記浮上用鋼管の浮力を低下させることにより、前記浮上用鋼管を前記鞘鋼管内に格納することを特徴とする請求項15又は16に記載の可動式防波堤の作動方法。

【図1】
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【図2】
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【図4】
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【図13】
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【図14】
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【図3】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2009−281131(P2009−281131A)
【公開日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−78958(P2009−78958)
【出願日】平成21年3月27日(2009.3.27)
【出願人】(000000549)株式会社大林組 (1,758)
【出願人】(306022513)新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【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】(000219406)東亜建設工業株式会社 (177)
【Fターム(参考)】