(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き込み係留式のスパーブイの浮力体２を、固定浮力体2aと可変浮力体2bとからなるものとし、固定浮力体2aと可変浮力体2bとを標柱体１に対して反対側となる位置に配置し、前記可変浮力体2bはエアー給排気ラインＬと連通させたことを特徴とする浮沈式スパーブイ。
【請求項２】
可変浮力体2bを少なくとも２つ備え、それらを固定浮力体2aに対して左右対称的に配置したことを特徴とする請求項１記載の浮沈式スパーブイ。
【請求項３】
エアー給排気ラインＬの途中に配置したバルブ11又は12の操作により、可変浮力体2bを膨張あるいは収縮させ、可変浮力体2bの浮力を加減し得るようにした請求項１又は２記載の浮沈式スパーブイ。
【請求項４】
可変浮力体2bをフレキシブルで水密性の良好な素材からなるものとした請求項１〜３のいずれかに記載の浮沈式スパーブイ。
【請求項５】
可変浮力体2bの端末に手動バルブ７を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浮沈式スパーブイ。
【請求項６】
可変浮力体2bの端末に逆止弁を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の浮沈式スパーブイ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の浮沈式スパーブイを海底ｇに複数設置し、各浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn をエアー給排気ラインＬの分岐管Ｐ1 〜Ｐn に接続し、陸上からのエアーの給・排気による一括操作で、複数の浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn を連続的に浮上・沈下させることを特徴とする浮沈式スパーブイの作動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、必要に応じて浮上と沈下とを可能ならしめた引き込み係留式のスパーブイの構造とその作動システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば港湾内で昼間のみに沈埋トンネル工事を行い、夜間にはそれを行わない場合がある。この場合には、海上工事区域の設定が昼間のみに限られ、工事が行なわれない夜間にはそれが解除されて船舶の通行が認められるようになる。
その変更を知らしめるために、工事区域を標示するためのブイを毎朝その付近に設置し、夜になるとその区域からブイを待避させなければならない。
このように、必要に応じて工事区域標示用のブイを海上に設置し、不必要の場合にはその区域からブイを待避させなければならないが、そのための方式として、次の(1) 〜(4) が挙げられる。
(1) ブイの浮力を利用してブイを浮上させたり、索引力などでブイを海中あるいは海底に沈下させる（浮沈式）。
(2) ブイ及び係留装置全てを船で回収する（全回収式）。
(3) 例えば係留装置等一部のもののみを船で回収し、沈錘等他のものはそのまま海底に残しておく（部分回収式）。
(4) 海底にレールなどを敷き、水平移動させる（移動式）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような設置・待避方式を採った場合には、個々の設置と待避とに相当の時間と手間を要する欠点がある。特に、ブイは工事区域の海上に数基以上設標されるから、個々の設置と待避にそれだけの時間と手間を要してしまうと、全てのものに対してはそれらが累積されてきわめて長時間を要することになる。
従って、それらの設置と待避とが短時間のうちに、かつ、容易な操作でそれを確実に行えることが望まれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、引き込み係留式のスパーブイの浮力体２を、固定浮力体2aと可変浮力体2bとからなるものとし、固定浮力体2aと可変浮力体2bとを標柱体１に対して反対側となる位置に配置し、前記可変浮力体2bはエアー給排気ラインＬと連通させてある。
このスパーブイはエアー給排気ラインＬを通じて可変浮力体2bに空気を供給するとそれが膨らんで浮上し、空気を放出すると可変浮力体2bがしぼんで沈下する形式のものである。
すなわち、可変浮力体2bに空気が送り込まれている状態では、固定浮力体2aと可変浮力体2bの双方の浮力で浮上しており、可変浮力体2bから空気を抜いて行くと徐々に浮力が減衰し、やがて固定浮力体2aのみの浮力に近づくにつれ、可変浮力体2bが下になるようにひねられながら沈下して行き、固定浮力体2aの浮力によりやがて海底ｇに軟着底できる。
【０００５】
図４(a) に示すように、可変浮力体2b内部に空気を供給すると、沈下位置の水頭圧に勝って、可変浮力体2bは図４(b) に示すように膨らみつつ浮上し始める。
このまま空気の供給を続行すると、図４(c) のようにスパーブイは直立した状態となり、完全に浮上せしめられた状態となる。
【０００６】
図４(d) に示すように、可変浮力体2b内の空気を放出すると、可変浮力体2bは水頭圧に負けてしぼみ始め、図４(e) のように徐々に沈下し始め、やがて固定浮力体2aを上にして海底ｇに平行に着底する（図４(f) 参照）。
【０００７】
スパーブイの浮力体２を固定浮力体2aと可変浮力体2bとからなるものとすると、スパーブイ沈下時において固定浮力体2aが上になるようにひねられながら徐々に沈下して行き、やがて可変浮力体2b側が下になるように海底ｇに着底せしめられる。逆に、スパーブイ浮上時には、固定浮力体2a側から浮上して行く。
スパーブイの浮力体２を固定浮力体2aと可変浮力体2bとからなるものとすることにより、沈下時におけるスパーブイ全体の海水中重量を軽減でき、その分、海底ｇへ軟着陸させることが可能となる。
さらに、固定浮力体2aがあってその分だけ可変浮力体2bの大きさを小さくできるから、そこに供給すべき空気の量を節約できるとともに、浮沈動作の時間を短縮できる。
【０００８】
可変浮力体2bを少なくとも２つ備え、それらを固定浮力体2aに対して左右対称的に配置するのが好ましい。
このようにすると、固定浮力体2aに対して左右対称位置にある可変浮力体2b，2bが、スパーブイ沈下時において左右のバランスを保つので、固定浮力体2aと可変浮力体2b，2bとの上下関係をより一定ならしめ、かつ、更なる軟着底を可能ならしめ得る。
【０００９】
エアー給排気ラインＬの途中に配置したバルブ11又は12の操作により、可変浮力体2bを膨張あるいは収縮させ、可変浮力体2bの浮力を加減し得るようにすることが好ましい。
このようにすると、逆止弁等、自動的に作動する機器を用いることなく、また、可変浮力体2bに海水を流入させることなく、空気の給・排気による体積変化で浮沈動作を行うことができるから、その動作が簡単で、しかも、その動作が正確に行われる。
【００１０】
可変浮力体2bをフレキシブルで水密性の良好な素材からなるものとすることが好ましい。
このようにすると、可変浮力体2b内に供給されている空気を放出した時、フレキシブルな可変浮力体2bを水圧により自動的にしぼませることができる。
【００１１】
可変浮力体2bの端末に手動バルブ７を備えておくと良い。可変浮力体2bの端末に手動バルブ７が備えられていると、万が一可変浮力体2b内部に海水が浸水した時、手動バルブ７の操作によりそれを排除できる。
【００１２】
また、可変浮力体2bの端末に逆止弁を備えておくこともできる。可変浮力体2bの端末に逆止弁が備えられていると、万が一可変浮力体2b内に規定を超える圧力が加わっても、逆止弁が安全弁のように作動すると同時に、その際、可変浮力体2b内部に海水が浸水していたとしても、それを自動的に排除できる。
【００１３】
水深が一様でない海底ｇに複数のスパーブイが着底している場合において、エアー給排気ラインＬから各分岐管Ｐ，Ｐに空気が送られると、水頭圧の一番低い所（水深が最も浅い所）に位置するスパーブイの可変浮力体2bが膨らみ始め、その後、水深に応じて順次浮上する。
各スパーブイの水頭圧の差が各ブイへの圧力損失を上回る場合は、一番最初のブイが浮上を完了した後、可変浮力体2bの内圧が次のブイの水頭圧を越えた時点で二番目のブイの可変浮力体2bに空気が回る。
【００１４】
逆に、エアー給排気ラインＬのバルブを開いて空気が排出され始めると、水頭圧の最も高い（水深の最も深い所）に位置するスパーブイの可変浮力体2bの内圧が低下して水圧に押しつぶされ、沈下動作を始める。
そして、固定浮力体2aが上になるようにひねられながら徐々に沈下して行き、やがて可変浮力体2b側が下になるように海底ｇに着底せしめられる。
以下、水頭圧の高いブイから順次沈下動作を行う。
【００１５】
また、本発明では、このような浮沈式スパーブイを図３に示すように海底ｇに複数設置し、各浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn をエアー給排気ラインＬの分岐管Ｐ1 〜Ｐn に接続し、陸上Ｇからのエアーの給・排気による一括操作で、複数の浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn を連続的に浮上・沈下させるものとする。
陸上Ｇからエアー給排気ラインＬに空気を供給すると、各分岐管Ｐ1 〜Ｐn のうち空気源に近いか、あるいは、水頭圧の低い所（水深が浅い所）に位置するスパーブイの可変浮力体2bに空気が供給され、浮上し始める。
この可変浮力体2bに空気が充満してブイが直立し、内圧が高まると、次に空気源に近いか、あるいは、次に水頭圧の低い所（水深が浅い所）に位置するスパーブイの可変浮力体2bに、エアー給排気ラインＬに供給されている空気が回され、そのブイを浮上・直立させる。
以下、順次ブイは浮上せしめられ、最後のブイが浮上した時点でエアー給排気ラインＬへの空気の供給を停止する。
かくして、海底ｇに複数敷設されているブイは空気源に近いもの、あるいは、水深の浅い所にあるものから順に浮上・直立せしめられる。
【００１６】
陸上Ｇの空気源のバルブを開く（大気圧にする）と、水頭圧の最も高い（水深の最も深い所に設置されている）ブイの可変浮力体2bがしぼみ始める。
そして、可変浮力体2bの体積が減少するにつれ、固定浮力体2aが上になるようにひねられながら徐々に沈下して行き、海水中における全体重量が固定浮力体2aの浮力を越すことにより、やがて海底ｇに沈下せしめられ、海底ｇと平行に着底する。
以下、ブイは順次沈下せしめられ、最後のブイが沈下した時点で陸上Ｇの空気源のバルブを閉じる。
かくして、海底ｇに複数敷設されているブイは水頭圧の高いものから順に沈下・着底せしめられる。
このように、陸上Ｇからのエアーの給・排気による一括操作で、複数の浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn を連続的に浮上・沈下させることができる。
【００１７】
次に、水深が一様でない場合の浮沈動作について説明する。
本システムは、上述したように、陸上Ｇからの空気圧と個々のブイＢ1 〜Ｂn が受ける海水圧とのバランスにより浮沈操作を行うものである。
各ブイＢ1 〜Ｂn が位置する水深に応じてそれらが受ける海水圧力に差が生じ、この差で各ブイＢ1 〜Ｂn の浮沈の順序が決まる。すなわち、水頭（水深）の差が浮上初期圧力の差となり、ブイの浮上順序に表れる。
エアー給排気ラインＬから各分岐管Ｐ1 〜Ｐn を経て各ブイＢ1 〜Ｂn に空気を供給すると、初期圧力の低い（水深の浅い所に設置されている）ブイから順次浮上し始め、浮上を完了して次のブイの水頭圧を越すまで昇圧すると、初めて次のブイに空気が回り、それが浮上し始める。
以下同様にして順次浮上せしめられる。
【００１８】
陸上Ｇの空気源のバルブを開く（大気圧にする）と、エアー給排気ラインＬの内圧が下がり、水頭圧の高い（水深の深い所に設置されている）ブイの可変浮力体2bがしぼみ、以下同様にして順次沈下し始める。
なお、沈下の場合には、浮上の場合とは異なって先のブイが完全に沈下するのを待つことなく順次沈下せしめられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を、図面に基いて詳細に説明する。
ここに示すブイは工事区域標示用として必要に応じて海上に設置され、不必要の場合にはその区域から待避させなければならないものである。そのためには、ブイを浮上・沈下させ得る形式のものとし、特に、それらを複数設置した場合にも陸上からの一括操作でそれらを連続的に浮上・沈下させることができるようにする必要がある。
そこで、海上に設置した場合でも振れ回りの小さい引き込み係留式のスパーブイとし、沈錘Ｗと係留するための係留索Ｍにはチェーンリンク式のものを用いている。
スパーブイとは中空状の標柱体１の途中に固定浮力体2aと可変浮力体2bとからなる浮力体２を取り付け、この浮力体２を水面W.L 下に引き込んで標柱体１が直立する力を付与せしめた形式のものである。
標柱体１の上端には工事区域を標示するための昼標板３が施されており、海上に設置された場合においてこの昼標板３を視認することにより、工事区域を認識することができる。
【００２０】
図２に詳示するように、標柱体１を挟む形で１つの固定浮力体2aとそれに対して左右対称的な２つの可変浮力体2b，2bとを標柱体１に対して反対側となる位置に配置し、両可変浮力体2b，2bは図１に示すようにエアー給排気ラインＬから分岐させた分岐管Ｐと連通させてある。
図示例の場合には、標柱体１を中空状とし、前記分岐管Ｐをこの標柱体１の下端付近に連結するとともに、中空状の標柱体１に接続した２本のエアーホース４，４の他端を２つの可変浮力体2b，2bにそれぞれ接続することによって、２つの可変浮力体2b，2bが分岐管Ｐと連通するようにしてある。２つの可変浮力体2b，2bに分岐管Ｐを直接接続しても良い。
【００２１】
このように、スパーブイの浮力体２が１つの固定浮力体2aとそれに対して左右対称的な２つの可変浮力体2b，2bとで構成されていると、スパーブイ沈下時において固定浮力体2aが上になるようにひねられながら徐々に沈下して行き、やがて左右対称的な２つの可変浮力体2b，2b側が下になるように海底ｇに着底せしめられる。逆に、スパーブイが浮上する時、固定浮力体2a側から浮上して行く。
このようにすることにより、沈下時のスパーブイ全体の海水中重量を軽減でき、その分、海底ｇへ軟着陸させることが可能となる。
さらに、固定浮力体2aがあってその分だけ可変浮力体2bの大きさを小さくできるから、そこに供給すべき空気の量を節約できるとともに、浮沈動作の時間を短縮できる。
【００２２】
可変浮力体2bは少なくとも２つあれば良く、それらを固定浮力体2aに対して左右対称的に配置するためには、図２に示すように、それらを左右に１個づつ配置すれば良い。また、それらを左右に２個づつ、３個づつというようにその数を増やしても良い。
要するに、固定浮力体2aに対して可変浮力体2b，2bが少なくとも左右対称的に配置されておれば良い。
このように、可変浮力体2bを少なくとも２つ備え、それらを固定浮力体2aに対して左右対称的に配置してあれば、固定浮力体2aに対し左右対称位置にある可変浮力体2b，2bが、スパーブイ沈下時において左右のバランスを保つので、固定浮力体2aと可変浮力体2b，2bとの上下関係をより一定ならしめ、かつ、更なる軟着底を可能ならしめることができる。
【００２３】
ここに示す場合には、エアー給排気ラインＬの途中に配置したバルブ11又は12の操作により、可変浮力体2bを膨張あるいは収縮させ、可変浮力体2bの浮力を加減し得るようにしてある。
このようにすると、逆止弁等、自動的に作動する機器を用いることなく、また、可変浮力体2bに海水を流入させることなく、空気の給・排気による体積変化で浮沈動作を行うことができるから、その動作が簡単で、しかも、その動作が正確に行われる。
【００２４】
また、ここに示す可変浮力体2bはフレキシブルで水密性の良好な素材からなるものとしてある。
このような素材からなる可変浮力体2b内に供給されている空気を放出すると、フレキシブルな可変浮力体2bを水圧により自動的にしぼませることができる。
フレキシブルで水密性の良好な素材としては、例えば、強化繊維入りゴムシートなどが考えられる。
なお、このような素材からなる２つの可変浮力体2b，2bを１つの固定浮力体2aに対して左右対称的に配置するためには、例えば、図２に示すように、固定浮力体2aから２本の取付腕５，５を左右対称的に伸び出させ、両取付腕５，５の先端に固定されている保持部材６，６で可変浮力体2b，2bをそれぞれ保持する場合などを挙げることができる。
【００２５】
また、ここに示す場合には、図２に示すように、可変浮力体2bの端末に手動バルブ７が備えられている。この場合には、万が一可変浮力体2b内部に海水が浸水した時、手動バルブ７の操作によりそれを排除できる。
【００２６】
可変浮力体2bの端末に逆止弁（図示しない）を備えることもできる。この場合には、万が一可変浮力体2b内に規定を超える圧力が加わっても、この逆止弁が安全弁のように作動すると同時に、その際、可変浮力体2b内部に海水が浸水していたとしても、それを自動的に排除できる。
ただし、全スパーブイが浮上を完了する前に一部の逆止弁が仮に作動してしまうと、空気の消費量が増えて水頭圧の高い所にあるブイに空気が回らないこともある。そのため、逆止弁の作動圧力が可変浮力体2bの耐圧の範囲内で、全スパーブイの中で水頭圧の高い所の圧力を上回るようにしておく必要がある。
【００２７】
このような浮沈式スパーブイはこれ一基でも用いることができるが、本発明では図３に示すように海底ｇに複数設置し、各浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn をエアー給排気ラインＬの分岐管Ｐ1 〜Ｐn に接続し、陸上Ｇからのエアーの給・排気による一括操作で、複数の浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn を連続的に浮上・沈下させることができるようにしてある。駆動源はエアーコンプレッサー８とすることができ、これを制御装置であるバルブヘッダー９とともに陸上Ｇに設置する。なお、図３において、図面符号10は圧力計である。
バルブ12を開いて陸上Ｇに設置されているエアーコンプレッサー８からエアー給排気ラインＬに空気を供給すると、各分岐管Ｐ1 〜Ｐn のうち空気源に近いか、あるいは、水頭圧の低い（水深の浅い）ブイの可変浮力体2b，2bに空気が供給され、浮上し始める。
固定浮力体2aに対し左右対称位置にある２つの可変浮力体2b，2bに空気が充満してブイが直立し、内圧が高まると、次に空気源に近いか、あるいは、次に水頭圧の低いブイの可変浮力体2b，2bに空気が回され、そのブイを浮上・直立させる。以下、順次ブイは浮上せしめられ、最後のブイが浮上した時点でエアー給排気ラインＬへの空気の供給を停止する。
かくして、海底ｇに複数設置されているブイは空気源に近いか、あるいは、水深の浅い所にあるものから順に浮上・直立せしめられる。
【００２８】
陸上Ｇの空気源のバルブ11を開く（大気圧にする）と、水頭圧の最も高い（水深の最も深い所に設置されている）ブイの可変浮力体2b，2bがしぼみ始める。そして、２つの可変浮力体2b，2bの体積が減少するにつれ、固定浮力体2aが上になるようにひねられながら徐々に沈下して行き、海水中の全体重量が固定浮力体2aの浮力を越すことにより、やがて海底ｇに沈下せしめられ、海底ｇと平行に着底する。
以下、ブイは順次沈下せしめられ、最後のブイが沈下した時点で陸上Ｇの空気源のバルブ11を閉じる。
かくして、海底ｇに複数設置されているブイは水頭圧の高いものから順に沈下・着底せしめられる。
このように、陸上Ｇからのエアーの給・排気による一括操作で、複数の浮沈式スパーブイＢ1 〜Ｂn を連続的に浮上・沈下させることができる。
【００２９】
図５(a) は、水深が一様でない所にブイを設置した場合のブイの浮上概念図である。図５(a) においてバルブ12を開くと、空気がエアー給排気ラインＬを通じて、水頭圧の低い（図５(a) ではＢ1 で示す）ブイの可変浮力体2bが膨らみ、以下同様にしてＢ2 、Ｂ3 というように順次浮上し始める。
【００３０】
図５(b) は、水深が一様でない所にブイを設置した場合のブイの沈下概念図である。図５(b) においてバルブ11を開くと、エアー給排気ラインＬの内圧が下がり、水頭圧の高い（図５(b) ではＢ3 で示す）ブイの可変浮力体2bがしぼみ、以下同様にしてＢ2 、Ｂ1 というように順次沈下し始める。
なお、沈下の場合には、浮上の場合とは異なって先のブイが完全に沈下するのを待つことなく順次沈下せしめられる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載のスパーブイを用いた場合には、設置と待避とを短時間のうちに、かつ、容易な操作でそれを確実に行い得る効果がある。
特に、浮上ならびに沈下時における固定浮力体2aと可変浮力体2bとの上下関係を一定ならしめ得る効果がある。
また、沈下時のスパーブイ全体の海水中重量を軽減でき、その分、海底ｇへ軟着陸させることが可能となる効果がある。
さらに、固定浮力体2aがあってその分だけ可変浮力体2bの大きさを小さくできるから、そこに供給すべき空気の量を節約できるとともに、浮沈動作の時間を短縮できるという効果もある。
【００３２】
請求項２記載のスパーブイによれば、固定浮力体2aと可変浮力体2b，2bとの上下関係をより一定ならしめ、かつ、更なる軟着底を可能ならしめ得る効果がある。
【００３３】
請求項３記載のスパーブイによれば、逆止弁等、自動的に作動する機器を用いることなく、また、可変浮力体2bに海水を流入させることなく、空気の給・排気による体積変化で浮沈動作を行うことができるから、その動作が簡単で、しかも、その動作を正確に行うことができる効果がある。
【００３４】
請求項４記載のスパーブイによれば、可変浮力体2b内に供給されている空気を放出した時、フレキシブルな可変浮力体2bを水圧により自動的にしぼませ得る効果がある。
【００３５】
請求項５記載のスパーブイによれば、万が一可変浮力体2b内部に海水が浸水した時、手動バルブ７の操作によりそれを排除できる効果がある。
【００３６】
請求項６記載のスパーブイによれば、万が一可変浮力体2b内に規定を超える圧力が加わっても、逆止弁が安全弁の様に作動すると同時に、その際、可変浮力体2b内部に海水が浸水していたとしても、それを自動的に排除できる効果がある。
【００３７】
請求項７記載の作動システムによれば、陸上Ｇからのエアーの給・排気による一括操作で、複数の浮沈式スパーブイを連続的かつ正確に浮上・沈下させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による浮沈式スパーブイの一例を示すもので、(a) は使用状態を示す概略図、(b) は浮力体付近の概略平面図、(c) は着底状態を示す概略側面図である。
【図２】浮力体付近のみを示す拡大斜視図である。
【図３】図１に示すブイを複数海底に設置した状態を示す概略図である。
【図４】ブイの浮沈動作を工程順に示す概略図である。
【図５】水深が一様でない所にスパーブイを設置した場合の浮沈動作を説明するためのもので、(a) は浮上する場合を、(b) は沈下する場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１…標柱体、２…浮力体、2a…固定浮力体、2b…可変浮力体、４…エアーホース、７…手動バルブ、11，12…バルブ、Ｂ1 〜Ｂn …ブイ、Ｌ…エアー給排気ライン、Ｐ1 〜Ｐn …分岐管、Ｇ…陸上、ｇ…海底。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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