膜式水門構造物及び膜式水門
【課題】従来の鋼製で水密性能を有する水門設備に比べて構造が簡単で、重量を軽減できる防波堤を提供する。
【解決手段】この防波堤は、構材の鋼管１１，１２，１３，２１，３１，２２，２３をスリット状に配置した構造体からなる函体であり、半潜水状態で波の砕波・減衰と防塵を行うものである。函体の四角状の断面内には、鋼管間に配置される膜材５０を備えるとともに、両外側には鋼製の砕波スクリーン６０を備える。外洋側から港内へ進入する波は、函体の外洋側に配置されたスクリーン６０で一次砕波される。そこを通過した波は、函体中間部に一定間隔で配置された帯状の繊維シート５０ａ、５０を通過する際に二次砕波され、更に港内側に配置されたスクリーン６０にて三次砕波される。
【解決手段】この防波堤は、構材の鋼管１１，１２，１３，２１，３１，２２，２３をスリット状に配置した構造体からなる函体であり、半潜水状態で波の砕波・減衰と防塵を行うものである。函体の四角状の断面内には、鋼管間に配置される膜材５０を備えるとともに、両外側には鋼製の砕波スクリーン６０を備える。外洋側から港内へ進入する波は、函体の外洋側に配置されたスクリーン６０で一次砕波される。そこを通過した波は、函体中間部に一定間隔で配置された帯状の繊維シート５０ａ、５０を通過する際に二次砕波され、更に港内側に配置されたスクリーン６０にて三次砕波される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波の砕波や減衰並びに流木止めなどの目的をもつ水門（防波堤）であって、特に、膜材を備える函体により波の砕波や減衰並びに防塵を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
高潮や津波などに対応する為の大型水門が数多く設置されている。既設大型水門のほとんどは鋼製の水門扉を用いている。
【０００３】
これに対して、下記特許文献１に記載されているように、膜構造体を用いた膜式水門が提案されている。
【０００４】
また、防波堤その他関連技術を開示するとして、下記特許文献特許文献２乃至特許文献６がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５５３９７９号公報「膜式水門」
【特許文献２】特開平５−２２２７１１号公報「浮体式緩衝装置、他」運輸省第三港湾建設局長、株式会社日本港湾コンサルタント、東レ株式会社
【特許文献３】特開平７−２１６８４４号公報「水中骨組構造物、他」新日本製鐵株式会社、株式会社日本港湾コンサルタント
【特許文献４】特開２０００−２８２４３４号公報「津波防波堤」日立造船株式会社
【特許文献５】特開２００６−２４９９１４号公報「津波防波堤」（個人）
【特許文献６】特開２０１０−２８１１２８号公報「可動式防波堤、他」株式会社大林組、他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、膜材を用いた新規な水門（防波堤）であって、主に、波の砕波と減衰並びに流木などの防塵を目的とする水門（防波堤）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】
【０００７】
この発明に係る膜式水門構造物は、水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して（平面図において）所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第３支持部材対と、
前記第１支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第１水平保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第３支持部材対に対して（平面図において）所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第２支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第２水平保持部材と、を備え、
前記第３支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対乃至前記第３支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されるものである。
【０００８】
この発明に係る膜式水門構造物は、水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して（平面図において）所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対の間隔を保持する水平保持部材とを備え、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対により挟まれる領域を内側とし、
前記第１支持部材対の前記内側又は／及び前記第２支持部材対の前記内側の位置に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記波減衰用膜の設けられていない側に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対及び前記第２支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されるものである。
【０００９】
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に中間水平支持部材又は中間鉛直支持部材を備えるようにしてもよい。
【００１０】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが格子状に配置されたものであってもよい。前記複数の帯状の繊維シートを格子状に配置するために、横方向の定着材を備えてもよい。すなわち、横方向の定着材に前記複数の帯状の繊維シートを取り付けることで格子状に配置してもよい。また、繊維シートを織る過程で格子状とするようにもできる。
【００１１】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが、（平面図において）千鳥状、復列状又は単列状のいずれかに配置されたものであってもよい。
【００１２】
少なくとも、前記第１支持部材対と前記第１鉛直保持部材、及び、前記第２支持部材対と前記第２鉛直保持部材は互いに通気可能に接合され、これらの内部が空気溜まりとなることで浮力を確保できるように構成され、
前記第１鉛直保持部材と前記第２鉛直保持部材の下端は解放され、
前記内部に空気が注入され、あるいは前記内部から空気が排出される際に、前記下端は注排水口として機能するようにしてもよい。
これにより、函体への送気や函体からの排気だけで喫水深を調整でき、また、函体から排気することで海底へ着床し、各々の位置で進行する波を減衰できるようになる。
【００１３】
この発明に係る膜式水門は、上記膜式水門構造物を複数連接してなる浮上式防波堤であって、前記膜式水門構造物同士は分離可能に結合され、さらに、予備としての少なくともひとつの前記膜式水門構造物を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る防波堤の設置状態における平面図、同図（ｂ）は同正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る防波堤の端部の拡大平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る防波堤の側断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の端部の拡大平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の側断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る他の防波堤の設置状態における平面図、同図（ｂ）は同正面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の端部の拡大平面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の側断面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の実施の形態に係る他の防波堤の設置状態における平面図、同図（ｂ）は同正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の端部の拡大平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の側断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る防波堤の収納方式の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る防波堤の他の収納方式の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る防波堤の他の収納方式の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る防波堤の他の収納方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１乃至図３は、発明の実施の形態に係る膜式水門構造物（浮上式防波堤）の構造を示す図である。以下に説明する膜式水門及びその構造物は防波堤にも適用することができるので、便宜上、以下の説明では膜式防波堤及び膜式防波堤構造物という用語を用いる。
当該膜式防波堤構造物（浮上式防波堤）は、鋼管を組み合わせてなる格子状の構造体に、２列に設けられた砕波スクリーンと、これらの間に２列（千鳥配置）に設けられた波減衰用膜とを設けたものである。砕波スクリーンは、中間に位置する水平支持部材対に設けられている。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る膜式防波堤構造物（以下「防波堤」）の設置状態における平面図を示し、同図（ｂ）は同正面図を示す。
【００１７】
図２は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図３は、図２の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００１８】
１−１乃至１−３は、それぞれ、膜式防波堤構造物のひとつのユニットである。各ユニットは、曳航するときの抵抗の軽減を目的とする水切り用として防波堤の端に位置する支持注の端面が半球状の部材で塞がれている点を除き、同じものである。なお、図１において、ユニット１−２については砕波スクリーン６０の表示を省略し、波減衰用膜５０を見ることができるようにしている。
【００１９】
ユニット１−１乃至１−３が相互に連結されることでひとつの防波堤を構成している。各ユニット同士は、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。
【００２０】
各ユニットの長さは３２８００ｍｍである。図１では３つのユニットを示しているが、ユニットの数をさらに増やすことができる。例えば、５つのユニットを連結することで防波堤の全長は１６４０００ｍｍとなる（支間長は１６１６００ｍｍとなる）。なお、航路幅は例えば１５７０００ｍｍである。これらの数値（及び以下で例示する数値）は、あくまで、発明の実施の形態に係る構造物のイメージ把握を容易にするための例示である。数値例は設計条件により異なることは言うまでもない（以下の数値についても同じ）。
【００２１】
各ユニットの高さは６５００ｍｍである。図１の例では、海底との間に３５００ｍｍの隙間が生じている。
【００２２】
１１Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材（支持梁）である。１１Ｌは水中に位置する下部水平支持部材である。１１Ｍは、上部水平支持部材１１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌの中間に設けられた中間水平支持部材である。これらの長さは３２８００ｍｍである。
なお、図中、鉛直面に中間支持部材の配置が表記されているが、場合によっては水平面に中間支持部材を配置するようにもできる（他の図においても同じ）。
【００２３】
上部水平支持部材１１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌは、第１支持部材対１１を構成する。
【００２４】
１２は、第１支持部材対１１の上部水平支持部材１１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌ並びに中間水平支持部材１１Ｍの間隔を保持する第１鉛直保持部材である。
【００２５】
２１Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材である。２１Ｌは水中に位置する下部水平支持部材である。２１Ｍは、上部水平支持部材２１Ｕと下部水平支持部材２１Ｌの中間に設けられた中間水平支持部材である。これらの長さは３２８００ｍｍである。
【００２６】
上部水平支持部材２１Ｕと下部水平支持部材２１Ｌは、第２支持部材対２１を構成する。
【００２７】
２２は、第２支持部材対２１の上部水平支持部材２１Ｕと下部水平支持部材２１Ｌ並びに中間水平支持部材２１Ｍの間隔を保持する第２鉛直保持部材である。
【００２８】
３１Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材である。３１Ｌは水中に位置する下部水平支持部材である。これらの長さは３２８００ｍｍである。
【００２９】
上部水平支持部材３１Ｕと下部水平支持部材３１Ｌは、第３支持部材対３１を構成する。
【００３０】
１３Ｕ、１３Ｌは、第１支持部材対１１と第３支持部材対３１の（平面図における）間隔を保持する第１水平保持部材である。第１水平保持部材１３Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にあり、第１水平保持部材１３Ｌは水中に位置する。
【００３１】
２３Ｕ、２３Ｌは、第２支持部材対２１と第３支持部材対３１の（平面図における）間隔を保持する第２水平保持部材である。第２水平保持部材２３Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にあり、第２水平保持部材２３Ｌは水中に位置する。
【００３２】
５０は、第３支持部材対３１の上部水平支持部材３１Ｕと下部水平支持部材３１Ｌの間に互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シート５０ａからなる波減衰用膜である。
【００３３】
繊維シート５０ａは、第３支持部材対３１の両側（図３において水平支持部材の左右それぞれ）に設けられている。この配置は、図２に示されるように（平面図において）千鳥状となっている。これらの図面から明らかなように、波減衰用膜５０自体は水密性を持たず、波の砕波・減衰を目的とするものである。
【００３４】
繊維シート５０ａの両端は、それぞれ上部水平支持部材３１Ｕと下部水平支持部材３１Ｌに、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。繊維シート５０ａは、例えば幅５０ｃｍのアラミド繊維やカーボン繊維からなるシートである。
【００３５】
６０は、第１支持部材対１１及び第２支持部材対２１の上部水平支持部材と下部水平支持部材間に互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材６０ａからなる砕波スクリーン６０である。図面では第１支持部材対１１と第２支持部材対２１の両方に砕波スクリーン６０が設けられているが、どちらか一方にのみ設けるようにもできる。砕波スクリーン６０は、波の砕波・減衰と防塵とともに、波減衰用膜５０の保護も兼ねている。
【００３６】
第１支持部材対１１乃至第３支持部材対３１は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されている。
【００３７】
７０は、公知の防舷材である。８０は、歩廊の手摺りである。
【００３８】
第１支持部材対１１と第２支持部材対２１の間隔は１００００ｍｍであり、上部水平支持部材１１Ｕ、２１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌ、２１Ｌの間隔は５２００ｍｍである。各水平支持部材は中空の鋼管であり、その直径は１３００ｍｍである。
【００３９】
繊維シート５０ａの取付間隔は１５００ｍｍである。棒状の部材６０ａの取付間隔は５００ｍｍ、その直径は約２００ｍｍである。
【００４０】
図４及び図５は、発明の実施の形態に係る防波堤の他の構造を示す図である。図４及び図５では、図１乃至図３と同様に、鋼管を組み合わせてなる格子状の構造体に、２列に設けられた砕波スクリーンと、これらの間に２列（千鳥配置）に設けられた波減衰用膜とを設けたものであるが、砕波スクリーンは、両端に位置する第１支持部材対１１と第２支持部材対２１それぞれに設けられている。
【００４１】
図４は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図５は、図４の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００４２】
図４及び図５において、図２及び図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４３】
図４及び図５では、図２及び図３と比べて波減衰用膜５０の位置が異なっている。すなわち、第１支持部材対１１と第２支持部材対２１により挟まれる領域を内側として、第１支持部材対１１の内側及び第２支持部材対２１の内側に、それぞれ上部水平支持部材１１Ｕ、２１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌ、２１Ｌの間に複数の帯状の繊維シート５０ａを設けることにより波減衰用膜５０を配している。砕波スクリーン６０の位置は変わらない。なお、波減衰用膜５０は、第１支持部材対１１の内側又は第２支持部材対２１の内側いずれか一方に設けるようにしてもよい。
【００４４】
図６乃至図８は、発明の実施の形態に係る防波堤の他の構造を示す図である。この実施例において、波減衰用膜５０は、両端に位置する第１支持部材対１１と第２支持部材対２１それぞれに設けられている。
【００４５】
図６（ａ）は、この発明の実施の形態に係る防波堤の設置状態における平面図を示し、同図（ｂ）は同正面図を示す。
【００４６】
図７は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図８は、図７の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００４７】
図６乃至図８において、図１乃至図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４８】
８１は曳航用転向シーブである。８２は曳航用ロープである。８３は角落としゲート用戸溝である。
【００４９】
図７及び図８を、図４及び図５と比較すると理解できるように、この発明の実施の形態は第３支持部材対３１と、中間水平支持部材１１Ｍ、２２Ｍを備えない点で相違する。
【００５０】
図９乃至図１１は、発明の実施の形態に係る防波堤の他の構造を示す図である。この実施例において、繊維シート５０ａは、第３支持部材対３１に一列に設けられている。
【００５１】
図９（ａ）は、この発明の実施の形態に係る防波堤の設置状態における平面図を示し、同図（ｂ）は同正面図を示す。
【００５２】
図１０は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図１１は、図１０の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００５３】
図９乃至図１１において、図１乃至図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５４】
この発明の実施の形態では、繊維シート５０ａの両端は、それぞれ上部水平支持部材３１Ｕの下側と下部水平支持部材３１Ｌの上側に取り付けられている。
【００５５】
発明の実施の形態に係る防波堤は、波の砕波・減衰と流木止めを目的とするものである。この防波堤は、船舶が出入りする港湾の出入り口を閉塞する設備であり、通常は格納部に収納されて航路を解放しておき、異常な波が予想される場合に格納部から引き出して航路を閉鎖するものである。設置目的は、港湾への進入波を減衰し湾内の静隠度の向上を計り陸揚げ作業を効率化し、船舶の揺れ減少させるとともに、浮遊物の湾内進入を防止し船舶の損傷を防止することである。
【００５６】
発明の実施の形態に係る防波堤は、従来の鋼製で水密性能を有する水門設備ではなく、構材の鋼管１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１をスリット状に配置した構造体と、鋼管間に配置される膜材５０ａ，５０とからなる函体であり、半潜水状態で波の砕波・減衰と防塵を行うものである。
【００５７】
発明の実施の形態に係る防波堤は、半潜水の状態で航行し、格納(航路解放)と閉鎖(航路閉鎖)を行う。航行は船外機による自力航行や船舶での曳航、またはロープによる牽引などで行う。また、格納・閉塞の各位置では係留用ウインチや係留柱と繋留索で位置保持を行う。
【００５８】
断面図から理解できるように、この構造体は、強度を確保する鋼管１１，１２，１３，２１，３１，２２，２３を径間方向の各面に適切な間隔で配置し各々を連結したものである。径間方向の断面形状を例えば四角形とし中間部に空域を設け、この空域に繊維膜５０ａ，５０を設置する。
【００５９】
鉛直方向の鋼管１２，２２の下部は解放し、この鋼管に接続される横方向の鋼管１１，１３，２１，３１，２３を通気可能に接合して水面に浮かべた時、管体（鋼管群）の内部が空気溜まりとなり浮力を確保できるようにしている。鋼管１２，２２の下部の解放部は管内空気量を調整するときの注排水口として機能する。気密を保持するために、穴無しフランジを使用している。
【００６０】
管内の空気量で喫水深を調整し、半潜水状態を保つことができる。調整のために、管体には送排気管と仕切弁を設ける（図示せず）。管体への送気は外部のコンプレッサーより行い、排気は半潜水状態で作用する水圧を利用し弁解放で行う。
上記調整のために以下のようにしている。
（１）各ユニット単独へ気体の送気を行うためのバルブを設ける。
（２）ユニット同士を通気用のフレキシブル管で接合し１箇所の送気口から各ユニットに送気できるようにしている。この場合、空気漏れでの沈下を防ぐためホース接続管にはバルブを配置する。
【００６１】
波は少なくとも２ヶ所以上の隙間を通過する様にし、この過程で砕波・減衰を行なう。すなわち、函体の外洋側と港内側の垂直面に鋼管製のスクリーン６０を取り付け砕波・減衰を行うとともに、函体の中間空域部には繊維性膜５０ａを取り付け砕波・減衰を行う。
【００６２】
函体は、複数のユニット１−１、・・・を分解可能なように接合したブロック構造物（ユニット）である。ブロック化により製作・運搬・メンテナンスが容易になる。
【００６３】
予備ユニットを製作しておいてもよい。一体構造物であれば損傷部の修復期間は使用出来ないが、予備ユニットがあれば短期間で組み換えて復旧することができる。
【００６４】
波の減衰方法について説明する。
例えば、外洋側から港内へ進入する波は、函体の外洋側に配置されたスクリーン６０、６０ａで一次砕波される。そこを通過した波は、波減衰用膜５０（函体中間部に一定間隔で配置された帯状の繊維シート５０ａ）を通過する際に二次砕波され、更に港内側に配置されたスクリーン６０、６０ａにて三次砕波される。砕波されて進行した波は、構造物の下流域に生じる渦と打ち消し合い、消波・減衰が進み、この後に港内に進入することになる。
【００６５】
膜５０、５０ａの形状と配置で減衰の効果が変化する。例えば次のようにする。
（１）所定幅の膜を縫合や治具連結で広域面状とし、格子状膜とし開口部のほぼ全域に設置する。
（２）帯状の膜を一定間隔で縦長および横長方向に設置する。設置形態は千鳥状、復列状、単列状である。
膜は伸縮性を有するため外力を受け、伸びて撓む過程において衝撃力の吸収が期待できる。
【００６６】
膜５０，５０ａの取り付け方法は、例えば次のようにする。
（ア）初期張力を付加し作用荷重で撓むようにする。たわみ量が少なく膜に作用する張力が大きくなるが形状が安定する。
（イ）支間以上の膜長で当初から緩みを付加し所定のたわみ量(ザグ比)を確保、荷重が作用したら更に撓むようにする。ザグ比を確保できることで膜に作用する張力を低減できる。
膜５０ａは、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。
【００６７】
図１２乃至図１５は、発明の実施の形態に係る防波堤の収納方式の説明図である。
【００６８】
ドッグ式格納で出入り口を角落としゲートで締め切り充水・排水可能とする方法がある（図１２、図１４参照）。
【００６９】
この方法には、次のようなメリットがある。
・格納部の水を排水すれば大気中での保管（ドライな状態の保管）となるため、装置の点検、部品交換が容易になる。
・ドライな状態の保管すれば海洋生物の付着を防止できる。
・格納部に併設した一定のスペースを設け予備ユニットを配置すれば損傷したユニットとの組換えが可能となる。
・組み換え時に格納部に充水すれば函体が半潜水状態となり使用する重機が小型化できる。
【００７０】
反面、次のようなデメリットも生じる。
・ドライ状態からの航路閉鎖は、充水→同一水面(函体浮上)→角落しゲート撤去→曳航(航行)→閉塞→係留、となり充水と角落とし撤去に時間が必要で航路閉鎖までの時間が長くなる。
・ドッグヘの充排水設備が必要になる。もっとも、充排水設備を無くすることもできる。
【００７１】
港湾の防波堤に併設したり近隣の格納庫にて半潜水状態で係留する方法がある（図１３、図１５参照）。組立て・分解、または予備ユニットとの組換えは大型重機の使用かドッグへ曳航し行う。予備ユニットを準備する時は本体と共に水中格納か陸上保管となる。各ユニットは、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。
【００７２】
この方法には、次のようなメリットがある。
・防波堤に沿って設置できるため最小限のスペースで済む。
・即移動できるため航路閉鎖時間が短い。
【００７３】
反面、次のようなデメリットも生じる。
・半潜水状態での係留であるため点検・メンテナンスは潜水夫による水中作業となる。
・海洋生物の付着が進むため定期的な排除が必要になる。
【００７４】
航路の閉鎖と解放は以下の方法による。
・陸上設置のウインチで航行を行う。
ウインチドラムに巻き付けたロープの一端を、シーブを介し函体に固定する。他端をウインチドラムから直接函体に固定する。ドラムの回転でロープの巻き取りと送り出しを同時に行い函体を移動させる。進行方向の調整を行うために函体へ操舵用船外機を設置しても良い。
・函体に取り付けた船外機により自力航行を行う。
・船舶を利用し曳航する。
・航路部の移動に船舶を使用し曳航、格納方法によっては船舶が使用できない区間も生じるため、船外機で定位置まで航行する。
【００７５】
なお、格納する際に、半潜水の状態ではなく函体内空気を抜き海底へ着床させておき使用時に函体へ送気し浮上させる方法もある。この場合、函体が砕波・減衰に必要な高さを確保し海底へ着床させた時に海面から函体上面までの水深が航行船舶の喫水以上となることが条件となる。この条件が満たされれば格納部の確保や閉鎖解放時の曳航などを必要とせず、海底を格納ヶ所として利用でき函体への送気で浮上させて航路を閉鎖し防波堤として機能させることができる。航路を解放する場合は函体から排気し沈降着床させる。
【００７６】
発明の実施の形態に係る防波堤によれば、膜を用いて砕波を行っているので、従来の鋼製で水密性能を有する水門設備に比べて構造を簡単にできるとともに、重量を大幅に軽減できる。これによりコストダウンを実現することができる。
【００７７】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７８】
１−１〜１−３ 浮上式防波堤構造物（各ユニット）
１１Ｕ 上部水平支持部材（支持梁）
１１Ｌ 下部水平支持部材（支持梁）
１１Ｍ 中間水平支持部材
１１ 第１支持部材対
１２ 第１鉛直保持部材
１２Ｕ 水平保持部材
１２Ｌ 水平保持部材
１３Ｕ 第１水平保持部材
１３Ｌ 第１水平保持部材
２１Ｕ 上部水平支持部材（支持梁）
２１Ｌ 下部水平支持部材（支持梁）
２１Ｍ 中間水平支持部材
２１ 第２支持部材対
２２ 第２鉛直保持部材
２３Ｕ 第２水平保持部材
２３Ｌ 第２水平保持部材
３１Ｕ 上部水平支持部材（支持梁）
３１Ｌ 下部水平支持部材（支持梁）
３１ 第３支持部材対
５０ 波減衰用膜
５０ａ 帯状の繊維シート
６０ 砕波スクリーン
６０ａ 棒状の部材
７０ 防舷材
８０ 歩廊の手摺り
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波の砕波や減衰並びに流木止めなどの目的をもつ水門（防波堤）であって、特に、膜材を備える函体により波の砕波や減衰並びに防塵を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
高潮や津波などに対応する為の大型水門が数多く設置されている。既設大型水門のほとんどは鋼製の水門扉を用いている。
【０００３】
これに対して、下記特許文献１に記載されているように、膜構造体を用いた膜式水門が提案されている。
【０００４】
また、防波堤その他関連技術を開示するとして、下記特許文献特許文献２乃至特許文献６がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５５３９７９号公報「膜式水門」
【特許文献２】特開平５−２２２７１１号公報「浮体式緩衝装置、他」運輸省第三港湾建設局長、株式会社日本港湾コンサルタント、東レ株式会社
【特許文献３】特開平７−２１６８４４号公報「水中骨組構造物、他」新日本製鐵株式会社、株式会社日本港湾コンサルタント
【特許文献４】特開２０００−２８２４３４号公報「津波防波堤」日立造船株式会社
【特許文献５】特開２００６−２４９９１４号公報「津波防波堤」（個人）
【特許文献６】特開２０１０−２８１１２８号公報「可動式防波堤、他」株式会社大林組、他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、膜材を用いた新規な水門（防波堤）であって、主に、波の砕波と減衰並びに流木などの防塵を目的とする水門（防波堤）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】
【０００７】
この発明に係る膜式水門構造物は、水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して（平面図において）所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第３支持部材対と、
前記第１支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第１水平保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第３支持部材対に対して（平面図において）所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第２支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第２水平保持部材と、を備え、
前記第３支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対乃至前記第３支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されるものである。
【０００８】
この発明に係る膜式水門構造物は、水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して（平面図において）所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対の間隔を保持する水平保持部材とを備え、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対により挟まれる領域を内側とし、
前記第１支持部材対の前記内側又は／及び前記第２支持部材対の前記内側の位置に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記波減衰用膜の設けられていない側に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対及び前記第２支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されるものである。
【０００９】
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に中間水平支持部材又は中間鉛直支持部材を備えるようにしてもよい。
【００１０】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが格子状に配置されたものであってもよい。前記複数の帯状の繊維シートを格子状に配置するために、横方向の定着材を備えてもよい。すなわち、横方向の定着材に前記複数の帯状の繊維シートを取り付けることで格子状に配置してもよい。また、繊維シートを織る過程で格子状とするようにもできる。
【００１１】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが、（平面図において）千鳥状、復列状又は単列状のいずれかに配置されたものであってもよい。
【００１２】
少なくとも、前記第１支持部材対と前記第１鉛直保持部材、及び、前記第２支持部材対と前記第２鉛直保持部材は互いに通気可能に接合され、これらの内部が空気溜まりとなることで浮力を確保できるように構成され、
前記第１鉛直保持部材と前記第２鉛直保持部材の下端は解放され、
前記内部に空気が注入され、あるいは前記内部から空気が排出される際に、前記下端は注排水口として機能するようにしてもよい。
これにより、函体への送気や函体からの排気だけで喫水深を調整でき、また、函体から排気することで海底へ着床し、各々の位置で進行する波を減衰できるようになる。
【００１３】
この発明に係る膜式水門は、上記膜式水門構造物を複数連接してなる浮上式防波堤であって、前記膜式水門構造物同士は分離可能に結合され、さらに、予備としての少なくともひとつの前記膜式水門構造物を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る防波堤の設置状態における平面図、同図（ｂ）は同正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る防波堤の端部の拡大平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る防波堤の側断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の端部の拡大平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の側断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る他の防波堤の設置状態における平面図、同図（ｂ）は同正面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の端部の拡大平面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の側断面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の実施の形態に係る他の防波堤の設置状態における平面図、同図（ｂ）は同正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の端部の拡大平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る他の防波堤の側断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る防波堤の収納方式の説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る防波堤の他の収納方式の説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る防波堤の他の収納方式の説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る防波堤の他の収納方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１乃至図３は、発明の実施の形態に係る膜式水門構造物（浮上式防波堤）の構造を示す図である。以下に説明する膜式水門及びその構造物は防波堤にも適用することができるので、便宜上、以下の説明では膜式防波堤及び膜式防波堤構造物という用語を用いる。
当該膜式防波堤構造物（浮上式防波堤）は、鋼管を組み合わせてなる格子状の構造体に、２列に設けられた砕波スクリーンと、これらの間に２列（千鳥配置）に設けられた波減衰用膜とを設けたものである。砕波スクリーンは、中間に位置する水平支持部材対に設けられている。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る膜式防波堤構造物（以下「防波堤」）の設置状態における平面図を示し、同図（ｂ）は同正面図を示す。
【００１７】
図２は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図３は、図２の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００１８】
１−１乃至１−３は、それぞれ、膜式防波堤構造物のひとつのユニットである。各ユニットは、曳航するときの抵抗の軽減を目的とする水切り用として防波堤の端に位置する支持注の端面が半球状の部材で塞がれている点を除き、同じものである。なお、図１において、ユニット１−２については砕波スクリーン６０の表示を省略し、波減衰用膜５０を見ることができるようにしている。
【００１９】
ユニット１−１乃至１−３が相互に連結されることでひとつの防波堤を構成している。各ユニット同士は、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。
【００２０】
各ユニットの長さは３２８００ｍｍである。図１では３つのユニットを示しているが、ユニットの数をさらに増やすことができる。例えば、５つのユニットを連結することで防波堤の全長は１６４０００ｍｍとなる（支間長は１６１６００ｍｍとなる）。なお、航路幅は例えば１５７０００ｍｍである。これらの数値（及び以下で例示する数値）は、あくまで、発明の実施の形態に係る構造物のイメージ把握を容易にするための例示である。数値例は設計条件により異なることは言うまでもない（以下の数値についても同じ）。
【００２１】
各ユニットの高さは６５００ｍｍである。図１の例では、海底との間に３５００ｍｍの隙間が生じている。
【００２２】
１１Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材（支持梁）である。１１Ｌは水中に位置する下部水平支持部材である。１１Ｍは、上部水平支持部材１１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌの中間に設けられた中間水平支持部材である。これらの長さは３２８００ｍｍである。
なお、図中、鉛直面に中間支持部材の配置が表記されているが、場合によっては水平面に中間支持部材を配置するようにもできる（他の図においても同じ）。
【００２３】
上部水平支持部材１１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌは、第１支持部材対１１を構成する。
【００２４】
１２は、第１支持部材対１１の上部水平支持部材１１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌ並びに中間水平支持部材１１Ｍの間隔を保持する第１鉛直保持部材である。
【００２５】
２１Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材である。２１Ｌは水中に位置する下部水平支持部材である。２１Ｍは、上部水平支持部材２１Ｕと下部水平支持部材２１Ｌの中間に設けられた中間水平支持部材である。これらの長さは３２８００ｍｍである。
【００２６】
上部水平支持部材２１Ｕと下部水平支持部材２１Ｌは、第２支持部材対２１を構成する。
【００２７】
２２は、第２支持部材対２１の上部水平支持部材２１Ｕと下部水平支持部材２１Ｌ並びに中間水平支持部材２１Ｍの間隔を保持する第２鉛直保持部材である。
【００２８】
３１Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材である。３１Ｌは水中に位置する下部水平支持部材である。これらの長さは３２８００ｍｍである。
【００２９】
上部水平支持部材３１Ｕと下部水平支持部材３１Ｌは、第３支持部材対３１を構成する。
【００３０】
１３Ｕ、１３Ｌは、第１支持部材対１１と第３支持部材対３１の（平面図における）間隔を保持する第１水平保持部材である。第１水平保持部材１３Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にあり、第１水平保持部材１３Ｌは水中に位置する。
【００３１】
２３Ｕ、２３Ｌは、第２支持部材対２１と第３支持部材対３１の（平面図における）間隔を保持する第２水平保持部材である。第２水平保持部材２３Ｕは水面の位置又は水面よりも上の位置にあり、第２水平保持部材２３Ｌは水中に位置する。
【００３２】
５０は、第３支持部材対３１の上部水平支持部材３１Ｕと下部水平支持部材３１Ｌの間に互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シート５０ａからなる波減衰用膜である。
【００３３】
繊維シート５０ａは、第３支持部材対３１の両側（図３において水平支持部材の左右それぞれ）に設けられている。この配置は、図２に示されるように（平面図において）千鳥状となっている。これらの図面から明らかなように、波減衰用膜５０自体は水密性を持たず、波の砕波・減衰を目的とするものである。
【００３４】
繊維シート５０ａの両端は、それぞれ上部水平支持部材３１Ｕと下部水平支持部材３１Ｌに、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。繊維シート５０ａは、例えば幅５０ｃｍのアラミド繊維やカーボン繊維からなるシートである。
【００３５】
６０は、第１支持部材対１１及び第２支持部材対２１の上部水平支持部材と下部水平支持部材間に互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材６０ａからなる砕波スクリーン６０である。図面では第１支持部材対１１と第２支持部材対２１の両方に砕波スクリーン６０が設けられているが、どちらか一方にのみ設けるようにもできる。砕波スクリーン６０は、波の砕波・減衰と防塵とともに、波減衰用膜５０の保護も兼ねている。
【００３６】
第１支持部材対１１乃至第３支持部材対３１は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されている。
【００３７】
７０は、公知の防舷材である。８０は、歩廊の手摺りである。
【００３８】
第１支持部材対１１と第２支持部材対２１の間隔は１００００ｍｍであり、上部水平支持部材１１Ｕ、２１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌ、２１Ｌの間隔は５２００ｍｍである。各水平支持部材は中空の鋼管であり、その直径は１３００ｍｍである。
【００３９】
繊維シート５０ａの取付間隔は１５００ｍｍである。棒状の部材６０ａの取付間隔は５００ｍｍ、その直径は約２００ｍｍである。
【００４０】
図４及び図５は、発明の実施の形態に係る防波堤の他の構造を示す図である。図４及び図５では、図１乃至図３と同様に、鋼管を組み合わせてなる格子状の構造体に、２列に設けられた砕波スクリーンと、これらの間に２列（千鳥配置）に設けられた波減衰用膜とを設けたものであるが、砕波スクリーンは、両端に位置する第１支持部材対１１と第２支持部材対２１それぞれに設けられている。
【００４１】
図４は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図５は、図４の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００４２】
図４及び図５において、図２及び図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４３】
図４及び図５では、図２及び図３と比べて波減衰用膜５０の位置が異なっている。すなわち、第１支持部材対１１と第２支持部材対２１により挟まれる領域を内側として、第１支持部材対１１の内側及び第２支持部材対２１の内側に、それぞれ上部水平支持部材１１Ｕ、２１Ｕと下部水平支持部材１１Ｌ、２１Ｌの間に複数の帯状の繊維シート５０ａを設けることにより波減衰用膜５０を配している。砕波スクリーン６０の位置は変わらない。なお、波減衰用膜５０は、第１支持部材対１１の内側又は第２支持部材対２１の内側いずれか一方に設けるようにしてもよい。
【００４４】
図６乃至図８は、発明の実施の形態に係る防波堤の他の構造を示す図である。この実施例において、波減衰用膜５０は、両端に位置する第１支持部材対１１と第２支持部材対２１それぞれに設けられている。
【００４５】
図６（ａ）は、この発明の実施の形態に係る防波堤の設置状態における平面図を示し、同図（ｂ）は同正面図を示す。
【００４６】
図７は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図８は、図７の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００４７】
図６乃至図８において、図１乃至図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４８】
８１は曳航用転向シーブである。８２は曳航用ロープである。８３は角落としゲート用戸溝である。
【００４９】
図７及び図８を、図４及び図５と比較すると理解できるように、この発明の実施の形態は第３支持部材対３１と、中間水平支持部材１１Ｍ、２２Ｍを備えない点で相違する。
【００５０】
図９乃至図１１は、発明の実施の形態に係る防波堤の他の構造を示す図である。この実施例において、繊維シート５０ａは、第３支持部材対３１に一列に設けられている。
【００５１】
図９（ａ）は、この発明の実施の形態に係る防波堤の設置状態における平面図を示し、同図（ｂ）は同正面図を示す。
【００５２】
図１０は、防波堤端部の拡大平面図を示す。図１１は、図１０の右端から左側を見た側断面図を示す。
【００５３】
図９乃至図１１において、図１乃至図３と同一又は相当部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５４】
この発明の実施の形態では、繊維シート５０ａの両端は、それぞれ上部水平支持部材３１Ｕの下側と下部水平支持部材３１Ｌの上側に取り付けられている。
【００５５】
発明の実施の形態に係る防波堤は、波の砕波・減衰と流木止めを目的とするものである。この防波堤は、船舶が出入りする港湾の出入り口を閉塞する設備であり、通常は格納部に収納されて航路を解放しておき、異常な波が予想される場合に格納部から引き出して航路を閉鎖するものである。設置目的は、港湾への進入波を減衰し湾内の静隠度の向上を計り陸揚げ作業を効率化し、船舶の揺れ減少させるとともに、浮遊物の湾内進入を防止し船舶の損傷を防止することである。
【００５６】
発明の実施の形態に係る防波堤は、従来の鋼製で水密性能を有する水門設備ではなく、構材の鋼管１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１をスリット状に配置した構造体と、鋼管間に配置される膜材５０ａ，５０とからなる函体であり、半潜水状態で波の砕波・減衰と防塵を行うものである。
【００５７】
発明の実施の形態に係る防波堤は、半潜水の状態で航行し、格納(航路解放)と閉鎖(航路閉鎖)を行う。航行は船外機による自力航行や船舶での曳航、またはロープによる牽引などで行う。また、格納・閉塞の各位置では係留用ウインチや係留柱と繋留索で位置保持を行う。
【００５８】
断面図から理解できるように、この構造体は、強度を確保する鋼管１１，１２，１３，２１，３１，２２，２３を径間方向の各面に適切な間隔で配置し各々を連結したものである。径間方向の断面形状を例えば四角形とし中間部に空域を設け、この空域に繊維膜５０ａ，５０を設置する。
【００５９】
鉛直方向の鋼管１２，２２の下部は解放し、この鋼管に接続される横方向の鋼管１１，１３，２１，３１，２３を通気可能に接合して水面に浮かべた時、管体（鋼管群）の内部が空気溜まりとなり浮力を確保できるようにしている。鋼管１２，２２の下部の解放部は管内空気量を調整するときの注排水口として機能する。気密を保持するために、穴無しフランジを使用している。
【００６０】
管内の空気量で喫水深を調整し、半潜水状態を保つことができる。調整のために、管体には送排気管と仕切弁を設ける（図示せず）。管体への送気は外部のコンプレッサーより行い、排気は半潜水状態で作用する水圧を利用し弁解放で行う。
上記調整のために以下のようにしている。
（１）各ユニット単独へ気体の送気を行うためのバルブを設ける。
（２）ユニット同士を通気用のフレキシブル管で接合し１箇所の送気口から各ユニットに送気できるようにしている。この場合、空気漏れでの沈下を防ぐためホース接続管にはバルブを配置する。
【００６１】
波は少なくとも２ヶ所以上の隙間を通過する様にし、この過程で砕波・減衰を行なう。すなわち、函体の外洋側と港内側の垂直面に鋼管製のスクリーン６０を取り付け砕波・減衰を行うとともに、函体の中間空域部には繊維性膜５０ａを取り付け砕波・減衰を行う。
【００６２】
函体は、複数のユニット１−１、・・・を分解可能なように接合したブロック構造物（ユニット）である。ブロック化により製作・運搬・メンテナンスが容易になる。
【００６３】
予備ユニットを製作しておいてもよい。一体構造物であれば損傷部の修復期間は使用出来ないが、予備ユニットがあれば短期間で組み換えて復旧することができる。
【００６４】
波の減衰方法について説明する。
例えば、外洋側から港内へ進入する波は、函体の外洋側に配置されたスクリーン６０、６０ａで一次砕波される。そこを通過した波は、波減衰用膜５０（函体中間部に一定間隔で配置された帯状の繊維シート５０ａ）を通過する際に二次砕波され、更に港内側に配置されたスクリーン６０、６０ａにて三次砕波される。砕波されて進行した波は、構造物の下流域に生じる渦と打ち消し合い、消波・減衰が進み、この後に港内に進入することになる。
【００６５】
膜５０、５０ａの形状と配置で減衰の効果が変化する。例えば次のようにする。
（１）所定幅の膜を縫合や治具連結で広域面状とし、格子状膜とし開口部のほぼ全域に設置する。
（２）帯状の膜を一定間隔で縦長および横長方向に設置する。設置形態は千鳥状、復列状、単列状である。
膜は伸縮性を有するため外力を受け、伸びて撓む過程において衝撃力の吸収が期待できる。
【００６６】
膜５０，５０ａの取り付け方法は、例えば次のようにする。
（ア）初期張力を付加し作用荷重で撓むようにする。たわみ量が少なく膜に作用する張力が大きくなるが形状が安定する。
（イ）支間以上の膜長で当初から緩みを付加し所定のたわみ量(ザグ比)を確保、荷重が作用したら更に撓むようにする。ザグ比を確保できることで膜に作用する張力を低減できる。
膜５０ａは、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。
【００６７】
図１２乃至図１５は、発明の実施の形態に係る防波堤の収納方式の説明図である。
【００６８】
ドッグ式格納で出入り口を角落としゲートで締め切り充水・排水可能とする方法がある（図１２、図１４参照）。
【００６９】
この方法には、次のようなメリットがある。
・格納部の水を排水すれば大気中での保管（ドライな状態の保管）となるため、装置の点検、部品交換が容易になる。
・ドライな状態の保管すれば海洋生物の付着を防止できる。
・格納部に併設した一定のスペースを設け予備ユニットを配置すれば損傷したユニットとの組換えが可能となる。
・組み換え時に格納部に充水すれば函体が半潜水状態となり使用する重機が小型化できる。
【００７０】
反面、次のようなデメリットも生じる。
・ドライ状態からの航路閉鎖は、充水→同一水面(函体浮上)→角落しゲート撤去→曳航(航行)→閉塞→係留、となり充水と角落とし撤去に時間が必要で航路閉鎖までの時間が長くなる。
・ドッグヘの充排水設備が必要になる。もっとも、充排水設備を無くすることもできる。
【００７１】
港湾の防波堤に併設したり近隣の格納庫にて半潜水状態で係留する方法がある（図１３、図１５参照）。組立て・分解、または予備ユニットとの組換えは大型重機の使用かドッグへ曳航し行う。予備ユニットを準備する時は本体と共に水中格納か陸上保管となる。各ユニットは、交換、メンテナンスが容易に行えるようにピンやボルトナットで取り付けられている。
【００７２】
この方法には、次のようなメリットがある。
・防波堤に沿って設置できるため最小限のスペースで済む。
・即移動できるため航路閉鎖時間が短い。
【００７３】
反面、次のようなデメリットも生じる。
・半潜水状態での係留であるため点検・メンテナンスは潜水夫による水中作業となる。
・海洋生物の付着が進むため定期的な排除が必要になる。
【００７４】
航路の閉鎖と解放は以下の方法による。
・陸上設置のウインチで航行を行う。
ウインチドラムに巻き付けたロープの一端を、シーブを介し函体に固定する。他端をウインチドラムから直接函体に固定する。ドラムの回転でロープの巻き取りと送り出しを同時に行い函体を移動させる。進行方向の調整を行うために函体へ操舵用船外機を設置しても良い。
・函体に取り付けた船外機により自力航行を行う。
・船舶を利用し曳航する。
・航路部の移動に船舶を使用し曳航、格納方法によっては船舶が使用できない区間も生じるため、船外機で定位置まで航行する。
【００７５】
なお、格納する際に、半潜水の状態ではなく函体内空気を抜き海底へ着床させておき使用時に函体へ送気し浮上させる方法もある。この場合、函体が砕波・減衰に必要な高さを確保し海底へ着床させた時に海面から函体上面までの水深が航行船舶の喫水以上となることが条件となる。この条件が満たされれば格納部の確保や閉鎖解放時の曳航などを必要とせず、海底を格納ヶ所として利用でき函体への送気で浮上させて航路を閉鎖し防波堤として機能させることができる。航路を解放する場合は函体から排気し沈降着床させる。
【００７６】
発明の実施の形態に係る防波堤によれば、膜を用いて砕波を行っているので、従来の鋼製で水密性能を有する水門設備に比べて構造を簡単にできるとともに、重量を大幅に軽減できる。これによりコストダウンを実現することができる。
【００７７】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７８】
１−１〜１−３ 浮上式防波堤構造物（各ユニット）
１１Ｕ 上部水平支持部材（支持梁）
１１Ｌ 下部水平支持部材（支持梁）
１１Ｍ 中間水平支持部材
１１ 第１支持部材対
１２ 第１鉛直保持部材
１２Ｕ 水平保持部材
１２Ｌ 水平保持部材
１３Ｕ 第１水平保持部材
１３Ｌ 第１水平保持部材
２１Ｕ 上部水平支持部材（支持梁）
２１Ｌ 下部水平支持部材（支持梁）
２１Ｍ 中間水平支持部材
２１ 第２支持部材対
２２ 第２鉛直保持部材
２３Ｕ 第２水平保持部材
２３Ｌ 第２水平保持部材
３１Ｕ 上部水平支持部材（支持梁）
３１Ｌ 下部水平支持部材（支持梁）
３１ 第３支持部材対
５０ 波減衰用膜
５０ａ 帯状の繊維シート
６０ 砕波スクリーン
６０ａ 棒状の部材
７０ 防舷材
８０ 歩廊の手摺り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第３支持部材対と、
前記第１支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第１水平保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第３支持部材対に対して所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第２支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第２水平保持部材と、を備え、
前記第３支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対乃至前記第３支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されることを特徴とする膜式水門構造物。
【請求項２】
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対の間隔を保持する水平保持部材とを備え、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対により挟まれる領域を内側とし、
前記第１支持部材対の前記内側又は／及び前記第２支持部材対の前記内側の位置に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記波減衰用膜の設けられていない側に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対及び前記第２支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されることを特徴とする膜式水門構造物。
【請求項３】
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に中間水平支持部材又は中間鉛直支持部材を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の膜式水門構造物。
【請求項４】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが格子状に配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の膜式水門構造物。
【請求項５】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが、千鳥状、復列状又は単列状のいずれかに配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の膜式水門構造物。
【請求項６】
少なくとも、前記第１支持部材対と前記第１鉛直保持部材、及び、前記第２支持部材対と前記第２鉛直保持部材は互いに通気可能に接合され、これらの内部が空気溜まりとなることで浮力を確保できるように構成され、
前記第１鉛直保持部材と前記第２鉛直保持部材の下端は解放され、
前記内部に空気が注入され、あるいは前記内部から空気が排出される際に、前記下端は注排水口として機能することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の膜式水門構造物。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６いずれかに記載の膜式水門構造物を複数連接してなる浮上式防波堤であって、前記膜式水門構造物同士は分離可能に結合され、さらに、予備としての少なくともひとつの前記膜式水門構造物を備えることを特徴とする膜式水門。
【請求項１】
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第３支持部材対と、
前記第１支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第１水平保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第３支持部材対に対して所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第２支持部材対と前記第３支持部材対の間隔を保持する第２水平保持部材と、を備え、
前記第３支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対乃至前記第３支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されることを特徴とする膜式水門構造物。
【請求項２】
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなる第１支持部材対と、
前記第１支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第１鉛直保持部材と、
水面の位置又は水面よりも上の位置にある上部水平支持部材と水中に位置する下部水平支持部材からなり、前記第１支持部材対に対して所定間隔を空けて互いに略並行に設けられる第２支持部材対と、
前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間隔を保持する第２鉛直保持部材と、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対の間隔を保持する水平保持部材とを備え、
前記第１支持部材対と前記第２支持部材対により挟まれる領域を内側とし、
前記第１支持部材対の前記内側又は／及び前記第２支持部材対の前記内側の位置に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の帯状の繊維シートからなる波減衰用膜と、
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記波減衰用膜の設けられていない側に、前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材間に、互いに所定間隔を空けて設けられた複数の棒状の部材からなる砕波スクリーンとを備え、
前記第１支持部材対及び前記第２支持部材対は、いずれも流水や船舶の水路を横切るように配置されることを特徴とする膜式水門構造物。
【請求項３】
前記第１支持部材対又は／及び前記第２支持部材対の前記上部水平支持部材と前記下部水平支持部材の間に中間水平支持部材又は中間鉛直支持部材を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の膜式水門構造物。
【請求項４】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが格子状に配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の膜式水門構造物。
【請求項５】
前記波減衰用膜は、前記複数の帯状の繊維シートが、千鳥状、復列状又は単列状のいずれかに配置されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の膜式水門構造物。
【請求項６】
少なくとも、前記第１支持部材対と前記第１鉛直保持部材、及び、前記第２支持部材対と前記第２鉛直保持部材は互いに通気可能に接合され、これらの内部が空気溜まりとなることで浮力を確保できるように構成され、
前記第１鉛直保持部材と前記第２鉛直保持部材の下端は解放され、
前記内部に空気が注入され、あるいは前記内部から空気が排出される際に、前記下端は注排水口として機能することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の膜式水門構造物。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６いずれかに記載の膜式水門構造物を複数連接してなる浮上式防波堤であって、前記膜式水門構造物同士は分離可能に結合され、さらに、予備としての少なくともひとつの前記膜式水門構造物を備えることを特徴とする膜式水門。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−２８９０１（Ｐ２０１３−２８９０１Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３７６８（Ｐ２０１１−１６３７６８）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（５９２０００８８６）八千代エンジニヤリング株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（５９２０００８８６）八千代エンジニヤリング株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
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