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技術 浮体式フラップゲート

出願人 日立造船株式会社
発明者 吉識竜太板垣暢佐山真一
出願日 2015年8月10日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-158232
公開日 2017年2月16日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-036595
状態 特許登録済
技術分野 水門
主要キーワード 流入初期 水圧荷重 長径間 浮上動作 等分布荷重 倒伏速度 倒伏方向 テンションロッド
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

カウンタウエイトなどの助力を必要とし、設置場所径間が広い場合であっても扉体先端部にたわみが生じないようにする。

解決手段

増水時に扉体2の先端側2cが基端側を支点として回転浮上可能に構成した浮体式フラップゲート1である。扉体2の先端側2cに取り付けられた上部桁2dと、上部桁2dに内包され、両端部がそれぞれワイヤロープ4の一端と連結される扉体吊用梁3とを備える。ワイヤロープ4の他端側には引張手段としてカウンタウエイト5が連結されている。平常時、扉体吊用梁3にかかるカウンタウエイト5によるワイヤロープ4の張力に対する反力を上部桁2dに等分に作用させるための調整部材として、上部桁2dの上面に設けられたボルト孔6aに差し込むことにより、上部桁2dと扉体吊用梁3の間に介在させるボルト6bを有する。

概要

背景

津波高潮の時、海水流入初期に、扉体浮上動作遅れて海水が陸側越流することがなく、また、水位低下時には容易に倒伏し、かつ急激に倒伏するという危険な挙動もない浮体式フラップゲートがある(例えば特許文献1)。

図5に示す従来の浮体式フラップゲート101は、扉体102の先端部の幅方向全域に例えば1本のロッド103が取付けられ、水圧荷重の支持とワイヤロープ104の一端を取付ける機能を有している。

ワイヤロープ104の他端は、倒伏時の扉体102の先端側102bの上方で戸当り105に設置された定滑車106と、扉体102の基端側102aの上方で設置された定滑車107を介してカウンタウエイト120に取付けられている。よって、平常時、カウンタウエイト120の重量は常に扉体102の先端部に作用するようになっている。なお、図5においてrsは開口部の路面、121は戸当り(格納部)である。

従来の浮体式フラップゲート101は、海水が流入し始めた初期の段階で、カウンタウエイト120が降下し、それによって扉体102は起立方向に引っ張られ、起立補助される(図6(a)〜(b)の動作を参照)。

このような、扉体の先端部の両端にロープ張力を作用させて起立の補助力として利用するタイプの浮体式フラップゲートでは、扉体の幅が長くなるほど、平常時においてロープの張力によって生じる扉体先端部のたわみが大きくなる。そして、扉体先端部のたわみは、平常時、路面からの浮き上がりとなって、人や車両の安全な走行に支障をきたすおそれがある。

なお、たわみ量を許容値以下に収めるために、扉体の厚さを大きくし、剛性を高めることが考えられるが、その場合は扉体の重量が必然的に増加する。扉体の重量増加は、設備全体の重量増加につながりコストアップとなってしまう。

概要

カウンタウエイトなどの助力を必要とし、設置場所径間が広い場合であっても扉体先端部にたわみが生じないようにする。増水時に扉体2の先端側2cが基端側を支点として回転浮上可能に構成した浮体式フラップゲート1である。扉体2の先端側2cに取り付けられた上部桁2dと、上部桁2dに内包され、両端部がそれぞれワイヤロープ4の一端と連結される扉体吊用梁3とを備える。ワイヤロープ4の他端側には引張手段としてカウンタウエイト5が連結されている。平常時、扉体吊用梁3にかかるカウンタウエイト5によるワイヤロープ4の張力に対する反力を上部桁2dに等分に作用させるための調整部材として、上部桁2dの上面に設けられたボルト孔6aに差し込むことにより、上部桁2dと扉体吊用梁3の間に介在させるボルト6bを有する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

津波高潮による増水時に海水が流入する方向に高さ方向の平面内で扉体の先端側が基端側を支点として回転浮上可能に構成した浮体式フラップゲートであって、前記扉体の先端側に取り付けられた上部桁と、前記上部桁に内包され、両端部がそれぞれロープの一端と連結される扉体吊用梁と、前記ロープの他端側に接続された引張手段と、平常時、前記扉体吊用梁にかかる前記引張手段による前記ロープの張力に対する反力を前記上部桁に等分に作用させるための調整部材と、を備えたことを特徴とする浮体式フラップゲート。

請求項2

前記調整部材は、前記上部桁の長手方向に所要の間隔で設けられたボルト孔に差し込むことにより、前記上部桁と前記扉体吊用梁の間に介在させるボルトであることを特徴とする請求項1に記載の浮体式フラップゲート。

技術分野

0001

本発明は、例えば防潮堤の一部として或いは防潮堤の開口部に設置され、津波高潮の時に海水陸側に流れ込まないように、扉体を浮上させる浮体式フラップゲートに関するものである。本発明は、特に、カウンタウエイトなどの助力を必要とし、設置場所径間が広い場合に適した浮体式フラップゲートに関する。

背景技術

0002

津波や高潮の時、海水の流入初期に、扉体の浮上動作遅れて海水が陸側に越流することがなく、また、水位低下時には容易に倒伏し、かつ急激に倒伏するという危険な挙動もない浮体式フラップゲートがある(例えば特許文献1)。

0003

図5に示す従来の浮体式フラップゲート101は、扉体102の先端部の幅方向全域に例えば1本のロッド103が取付けられ、水圧荷重の支持とワイヤロープ104の一端を取付ける機能を有している。

0004

ワイヤロープ104の他端は、倒伏時の扉体102の先端側102bの上方で戸当り105に設置された定滑車106と、扉体102の基端側102aの上方で設置された定滑車107を介してカウンタウエイト120に取付けられている。よって、平常時、カウンタウエイト120の重量は常に扉体102の先端部に作用するようになっている。なお、図5においてrsは開口部の路面、121は戸当り(格納部)である。

0005

従来の浮体式フラップゲート101は、海水が流入し始めた初期の段階で、カウンタウエイト120が降下し、それによって扉体102は起立方向に引っ張られ、起立補助される(図6(a)〜(b)の動作を参照)。

0006

このような、扉体の先端部の両端にロープ張力を作用させて起立の補助力として利用するタイプの浮体式フラップゲートでは、扉体の幅が長くなるほど、平常時においてロープの張力によって生じる扉体先端部のたわみが大きくなる。そして、扉体先端部のたわみは、平常時、路面からの浮き上がりとなって、人や車両の安全な走行に支障をきたすおそれがある。

0007

なお、たわみ量を許容値以下に収めるために、扉体の厚さを大きくし、剛性を高めることが考えられるが、その場合は扉体の重量が必然的に増加する。扉体の重量増加は、設備全体の重量増加につながりコストアップとなってしまう。

先行技術

0008

特開2012−241449号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明が解決しようとする課題は、カウンタウエイトなどの助力を必要とする浮体式フラップゲートを径間の広い場所に設置する場合、扉体のたわみを抑えるには、扉体の厚さが大きくなって重量が増加し、設備全体の重量増加につながるという点である。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、例えばカウンタウエイトなどの助力を必要とする長径間タイプの浮体式フラップゲートであっても、扉体の厚さを大きくすることなく、ロープの張力によって生じる扉体先端部のたわみ(平常時における路面からの浮き上がり)を防止することを目的としてなされたものである。

0011

本発明は、
津波、高潮による増水時に海水が流入する方向に高さ方向の平面内で扉体の先端側が基端側を支点として回転浮上可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
前記扉体の先端側に取り付けられた上部桁と、
前記上部桁に内包され、両端部がそれぞれロープの一端と連結される扉体吊用梁と、
前記ロープの他端側に接続された引張手段と、
平常時、前記扉体吊用梁にかかる前記引張手段による前記ロープの張力に対する反力を前記上部桁に等分に作用させるための調整部材と、
を備えたことを最も主要な特徴としている。

0012

上記本発明では、扉体の先端側に取り付けられた上部桁に、扉体吊用梁を内包し、この扉体吊用梁の両端部に、他端側が例えばカウンタウエイト、圧縮コイルばね引張りコイルばね等の引張手段と接続されたロープの一端を連結する。

0013

本発明の構成によると、扉体吊用梁の両端部にかかるカウンタウエイトの重量は扉体の自重により作用する力より小さいため、浮力の作用しない平常時においては、釣り合って静止している。この時、扉体吊用梁にかかるカウンタウエイトの重量によるロープの張力に対する反力を調整部材によって上部桁に等分に作用(均等に分布して作用)させることになって、扉体の先端側に取り付けた上部桁の部分にたわみを生じさせることがない。

発明の効果

0014

本発明では、扉体の先端部を構成する上部桁に扉体吊用梁を仕込み、カウンタウエイトの重量によってたわんだ梁から調整部材を介して上部桁に等分布の力(等分布荷重)を伝達させ、たわんだ梁の上に上部桁が平坦に載るように調整可能な構造を採用した。よって、浮体式フラップゲートを径間の広い場所に設置する場合でも、扉体先端部のたわみを抑制できるので、人や車両が安全に走行できる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の浮体式フラップゲートの全体概要図で、側面側から見た図である。
本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体倒伏時の上部桁及び扉体吊用梁の取り付け状態を説明する図である。
本発明の浮体式フラップゲートにおける上部桁及び扉体吊用梁の取り付け状態を説明する図で、(a)は図2のA−A位置における一部切り欠き断面図、(b)は調整部材として用いるボルトの部分の拡大図である。
本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体起立時の扉体吊用梁の状態と、抜け防止材役割を説明する図で、(a)は図2のA−A位置における一部切り欠き断面図、(b)は抜け防止材を設けた部分の拡大図である。
従来の浮体式フラップゲートの概略構成図で、(a)は側面から見た図、(b)は正面から見た図、(c)は平面から見た図である。
カウンタウエイトを助力として利用する従来の浮体式フラップゲートの動作原理を説明する図で、(a)は流入初期、(b)は起立中期、(c)は起立後期を示した図である。

発明を実施するための最良の形態

0016

本発明は、例えばカウンタウエイトなどの助力を必要とする長径間タイプの浮体式フラップゲートであっても、扉体の厚さを大きくすることなく、扉体先端部のたわみを防止するという目的を、扉体吊用梁にかかるカウンタウエイトの重量によるロープの張力に対する反力を調整部材によって上部桁に等分に作用(均等に分布して作用)させることによって実現した。

0017

以下、本発明の実施例を、図1図4を用いて詳細に説明する。図1は本発明の浮体式フラップゲートの概略構成を示した図である。

0018

図1において、1は、例えば防波堤の開口部の路面rsに設置される本発明の浮体式フラップゲートである。この浮体式フラップゲート1は、津波や高潮の発生による増水時、押し寄せてくる海水Wの水圧を利用して、海水が流入する方向(図1中の矢印の方向)に高さ方向の平面内で、基端側2bの回転中心2aを支点として扉体2の先端側2cを浮上揺動させて防潮堤の開口部を水密状態遮断し、海水が陸側の生活空間に流入するのを防ぐものである。なお、扉体2の幅方向の両側には側部水密ゴム(不図示)が取り付けられている。

0019

図1に示す本発明の浮体式フラップゲート1は、扉体2の先端側2cの最も先端の部分に上部桁2dが取り付けられている。上部桁2dは、図2に示すように、扉体2が倒伏状態のときに、上方及び側方に位置する3つの面が鋼板で構成され、下方は開放状態となっている鋼構造の桁である。ここで、図2を参照すると、上部桁2dの「上方に位置する面」は、上部桁2dを構成する3つの面のうち、扉体2の上面と連続するように設けられた1つの面2daである。また、上部桁2dの「側方に位置する面」は、前記上方に位置する面2daにおける扉体2の高さ方向の両側端から下方へ扉体2の厚さ分だけ延ばした2つの面2db及び2dcである。

0020

本実施例では、前記上部桁2dの内側には、両端にロープ連結軸3aを備えた鋼体からなる扉体吊用梁3が内包されている。この扉体吊用梁3と上部桁2を構成する鋼板の内側面の間には隙間が存在している。そして、この扉体吊用梁3の両端部のロープ連結軸3aを、両側の側部戸当り9に設けた案内溝を貫通してその格納部内に突出させ、この突出させたロープ連結軸3aにそれぞれワイヤロープ4の一端を取付けている。

0021

ワイヤロープ4の他端は、それぞれの側部戸当り9の格納部内の、例えば倒伏時の扉体2の先端上方及び基端側に、図1に示すように第1の定滑車7及び第2定滑車8を介して、カウンタウエイト5に接続されている。なお、本発明は、第1の定滑車7及び第2定滑車8を設ける位置や高さについては限定しない。

0022

よって、平常時、カウンタウエイト5の重量はワイヤロープ4を介して扉体吊用梁3に常に作用している。なお、図1において、10は、扉体2の浮上限位置を規定するためのテンションロッドである。

0023

第1の定滑車7は、一例として、扉体2が起立した時の水平面(路面rsと同一平面)に対する傾斜角θが例えば45度になった時にカウンタウエイト5が最下点となるように設置している。この傾斜角θは、10度〜80度の範囲であれば問題はなく、適宜所望の角度に設計できる。

0024

よって、高潮や津波の発生時、押し寄せてきた海水が浮体式フラップゲート1を越えて陸側に流れ込もうとした時に、本発明の浮体式フラップゲート1は、押し寄せてきた海水が扉体2に作用して発生する浮力により、扉体2は無動力かつ人の操作なしに浮上する。その浮上開始時、カウンタウエイト5が降下することで、扉体2の浮上を補助する。そして、水平面に対する扉体2の傾斜角θが45度になると、カウンタウエイト5は最下点の位置となる。水平面に対する扉体2の傾斜角θが45度を超えると、扉体2の起立により、カウンタウエイト5が上昇するので、カウンタウエイト5が抵抗となって扉体2の起立速度を減速し、起立完了時衝撃力緩和する。

0025

なお、この起立完了時に、ワイヤロープ4の張力によって扉体吊用梁3が上部桁2dの開放状態となっている下方側から抜け出してしまうのを防止するために、本実施例では、上部桁2の側方の両端2か所に抜け防止材2eを設けている。

0026

高潮や津波が引いて水位が低下した場合、倒伏初期は、カウンタウエイト5が下降し、扉体2は倒伏方向に引っ張られて水位の低下に追従して倒伏する。そして、水平面に対する扉体2の傾斜角θが45度になると、扉体2とワイヤロープ4が一直線になり、カウンタウエイト5は最下端の位置となる。水平面に対する扉体2の傾斜角θが45度より小さくなると、扉体2の倒伏により、カウンタウエイト5が上昇するので、カウンタウエイト5が抵抗となって扉体2の倒伏速度を減速し、倒伏完了時の衝撃力を緩和する。

0027

次に、図2図4を参照して、上部桁2と扉体吊用梁3の間の距離を調整するための調整部材6bの構造を説明する。図2に示すように、上部桁2dの扉体倒伏時における上面2daには、上部桁2dの長手方向に所要の間隔でボルト孔6aが設けられている。

0028

扉体倒伏時、カウンタウエイト5に連結されたワイヤロープ4は、扉体吊用梁3の両端のロープ連結軸3aに連結されて、扉体吊用梁3を上向きに持ち上げようとする力が常に作用している。カウンタウエイト5の重量によりワイヤロープ4から作用する力は、扉体2の自重により作用する力より小さいため、浮力の作用しない平常時においては、この状態で釣り合い静止している。

0029

本実施例では、ボルト孔6aを介して上部桁2dと扉体吊用梁3の間に介在させるボルト6bを調整部材として使用し、扉体吊用梁3の両端にかかるカウンタウエイト5の重量によるワイヤロープ4の張力Fに対する反力を、図3の複数の矢印fに示すように、ボルト6bを介して上部桁2dに等分に作用(均等に分布して作用)させる。なお、ボルト6bは、上部桁2dと扉体吊用梁3を締結するものではなく、ボルト孔6aに差し込むことで上部桁2dと扉体吊用梁3の間に介在させて、その距離を調整する部材である。

0030

上記構成の本発明では、扉体吊用梁3は上部桁2の内部でたわんだ状態となるが、上部桁2は、たわんだ扉体吊用梁3からボルト6bを介してカウンタウエイト5の重量によるワイヤロープ4の張力Fに対する反力が径間方向にわたって均等に分散されるので、たわみが生じず、路面rsとの間を平滑に保つことが可能となる。よって、本発明の浮体式フラップゲート1は、平常時における扉体2のたわみを抑制することができ、平滑な路面が形成されて、人や車の安全な走行に寄与できる。
なお、カウンタウエイト5の重量は、扉体2の自重により作用する力より小さくしており、扉体吊用梁3はカウンタウエイト5の重量によりたわんでいるが、それ以上にたわまない剛な梁としている。

0031

以上の説明では、扉体倒伏時における扉体吊用梁3のたわみと調整部材として用いるボルト6bの作用について述べたが、扉体吊用梁3のたわみは、扉体倒伏時が最大であり、津波、高潮による増水時は、扉体2が回転浮上するにつれて扉体2の自重による扉体吊用梁3のたわみは徐々に小さくなる。そして、扉体2が起立完了したときには、図4に示すように、扉体吊用梁3のたわみは殆ど認められない状態になっている。

0032

補足すると、起立完了時に扉体吊用梁3の撓みは完全に0になる訳ではなく、扉体中心位置のボルト6bと抜け防止材2eを支持点としてロープ連結軸3aを作用点とした撓みが僅かに生じているが、図4(a)に示すように、2eと3aの間は距離が短いために、起立完了時には、実用上問題にならない小さなレベルの撓みしか生じていない。よって、扉体2が起立完了した時点では、調整部材の機能は不要である。なお、起立完了時は、前述の抜け防止材2eが扉体吊用梁3の抜け出しを防止しており、この抜け防止材2eがカウンタウエイト5の重量を受けている。

0033

また、上部桁2dに設けたボルト孔6aとこのボルト孔6aに螺合されるボルト6bからなる調整手段6を用いた上記実施例の構成によれば、ボルト6bのねじ込み量を変更するだけで、上部桁2dと扉体吊用梁3の距離を自在に調整できるので好適である。

0034

すなわち、扉体先端部のたわみを防止する構成としては、あらかじめ逆向きに反るように製作されたアーチ状のキャンバーを利用することも考えられるが、本発明の場合は、扉体吊用梁3は自然に反る状態にまかせておけばよく、調整部材として設けたボルト6bにより上部桁2dと扉体吊用梁3の距離を最適なものに調整できる。よって、上部桁と扉体吊用梁を用いる本発明の構成は、キャンバーを製作する前記構成と比較すると、製作の手間が少なくて済み、コスト面においても有利である。

0035

本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

0036

例えば、側部戸当り9の格納部における第1の定滑車7、第2の定滑車8の設置態様図1に示した実施例に限らない。また、必要に応じて、動滑車を用いても良い。

0037

また、上記に示した実施例では、扉体2の浮上限位置を規定するテンションロッド10を設置しているが、このテンションロッド10は必ずしも必須の部材ではない。

0038

また、上記実施例では、ワイヤロープ4を使用しているが、扉体吊用梁3のロープ連結軸3aに連結されるロープは、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、アラミド系ポリアリレート系、超高密度ポリエチレンなどの繊維ロープを使用しても良い。

0039

また、上記実施例においては、ワイヤロープ4を引っ張る手段として、カウンタウエイト5を用いる例を示したが、引張手段はこれに限らない。例えば、圧縮コイルばね、引張りコイルばね等の、ばね機構を用いた引張手段でも良い。

0040

また、上記に示した実施例では、扉体倒伏時に下方のみが開放状態となっている上部桁2dを用いる例を示したが、上部桁2の形状はこれに限らない。例えば、横断面がL字状の鋼体で上部桁2を構成しても良い。

0041

また、ボルト孔6aは、上部桁2dの長手方向に等間隔に設ける望ましい一例を示したが、間隔を等しくすることは必ずしも必要でない。また、ボルト孔6aを設ける数は、図3の例に限るものではない。

0042

1浮体式フラップゲート
2扉体
2a回転中心
2b基端側
2c 先端側
2d 上部桁
3 扉体吊用梁
3aロープ連結軸
4ワイヤロープ
5カウンタウエイト(引張手段)
6 調整手段
6aボルト孔
6bボルト(調整部材)
7 第1の定滑車
8 第2の定滑車
9側部戸当り
10 テンションロッド

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