(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水における波の振幅を減少させる際に用いられるブイであって、該ブイは、長尺状のブイスタッフに滑動可能に結合されている本体を備え、該ブイスタッフの一端は、海底上に配置された、または海底に埋め込まれたアンカーに移動可能に結合され、
前記ブイスタッフの長尺方向を前記ブイの軸方向と定義し、前記本体は前記ブイスタッフ上において軸方向に滑動する軸方向運動が可能であり、さらに前記ブイは前記アンカーの周りに枢動可能であり、この運動をロッキング運動と定義し、
前記ブイは、複数の垂直フィンと、１つ以上の水平フィンとを前記本体上に備え、波が前記ブイに接触した時に、波の進行方向にかかわらず、前記ブイに軸方向運動およびロッキング運動を生じさせ、波のエネルギーを航跡波のエネルギーおよび乱流のエネルギーに変換する、ブイ。
【請求項２】
前記本体、前記複数の垂直フィン、および前記１つ以上の水平フィンの寸法は、波高または波周期に基づく、請求項１に記載のブイ。
【請求項３】
前記波の一部を前記軸方向運動および前記ロッキング運動により消散させて放射する、請求項１または２に記載のブイ。
【請求項４】
前記垂直フィンのうちの少なくとも１つは、垂直または水平とは異なる角度を有して配向されたフィンである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のブイ。
【請求項５】
前記本体は円筒を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のブイ。
【請求項６】
前記ブイは前記アンカーによって束縛され、前記アンカーは、ボールジョイントまたはスイベルジョイント、ばねその他のフレキシブルジョイントによって前記本体に結合されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のブイ。
【請求項７】
第一のバラストをさらに備え、該第一のバラストは前記本体の内側部分内に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のブイ。
【請求項８】
前記ブイスタッフに取り付けられた第二のバラストをさらに備え、前記本体は該ブイスタッフに沿って滑動する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のブイ。
【請求項９】
前記複数の垂直フィンまたは前記１つ以上の水平フィンは鋭角なエッジを有するか、先の切り取られた三角形形状を有するか、丸いエッジを有するか、又は一様な厚さを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のブイ。
【請求項１０】
前記ブイの前記本体の底部の外形は、鋭角であるか、または丸みを有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のブイ。
【請求項１１】
フローティング防波堤システムであって、互いから所定の間隔を有して配置された複数のブイを備え、各ブイは、長尺状のブイスタッフに滑動可能に結合されている本体を備え、該ブイスタッフの一端は、海底上に配置された、または海底に埋め込まれた１つ以上のアンカーに移動可能に結合されている本体を備え、
前記ブイスタッフの長尺方向を前記ブイの軸方向と定義し、前記本体は前記ブイスタッフ上において軸方向に滑動する軸方向運動が可能であり、さらに前記ブイは前記アンカーの周りに枢動可能であり、この運動をロッキング運動を定義し、
該本体は、波のパラメータに関連して寸法が決定される複数の垂直フィンと１つ以上の水平フィンとを備え、それらのフィンによって、前記フローティング防波堤システムに対する波の進行方向にかかわらず、波が前記ブイに接触した時に、前記ブイに軸方向運動およびロッキング運動を生じさせ、波のエネルギーを航跡波のエネルギーおよび乱流のエネルギーに変換する、システム。
【請求項１２】
前記本体、前記複数の垂直フィン、および前記１つ以上の水平フィンの寸法は、波高または波周期に基づく、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記波の一部を前記軸方向運動および前記ロッキング運動により消散させて放射する、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記垂直フィンのうちの少なくとも１つは、垂直または水平とは異なる角度を有して配向されたフィンである、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記本体は円筒を備える、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ブイは前記１つ以上のアンカーによって束縛され、該アンカーは、ボールジョイントまたはスイベルジョイント、ばねその他のフレキシブル接続によって前記本体に結合されている、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
各ブイの本体は第一のバラストをさらに備え、該第一のバラストは前記本体の内側部分内に配置されている、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ブイスタッフに取り付けられた第二のバラストをさらに備え、前記本体は該ブイスタッフに沿って滑動する、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数の垂直フィンまたは前記１つ以上の水平フィンは鋭角なエッジを有するか、先の切り取られた三角形形状を有するか、丸いエッジを有するか、又は一様な厚さを有する、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
各ブイの本体は底部の外形は、鋭角であるか、または丸みを有する、請求項１１〜１９のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に防波堤に関し、より詳細には、様々な目的で水の波の振幅を減少させるように配置された１つ以上のブイを備えるフローティングシステムに関する（例えば、海岸侵食を最小化すること、湾を保護すること、石油の流出を掃除すること、半水性植物（ＳＡＶ）または潮植物の成長条件のため海岸線における波のエネルギー状態を落ち着かせること、フローティング船舶からの海洋（オフショア）プラットフォームの荷物の揚げ卸しの波のエネルギーを減少させること、チャネルの閉じた場所における船波を減少させることなど）。
【背景技術】
【０００２】
水波の回析集束現象は、波のエネルギーの強化のために考慮されている。詳細には、エネルギー変換ための水波の回析集束現象は、非特許文献１において最初に提案された。その著者らは、この現象を生じさせる小物体を「点−吸収体（ｐｏｉｎｔ−ａｂｓｏｒｂｅｒ）」と呼んだ。本質的には、これは入射波のエネルギーを小物体上に集束させ、１つ以上のモードにおいて入射波と共鳴させることである。要するに、この小物体は流体力学的なアンテナとして働く。非特許文献２では、この現象は「アンテナ集束」と呼ばれている。この集束効果は、入射波に対してこの小物体から放射される波同士の間の干渉相殺による。ＢｕｄａｌおよびＦａｌｎｅｓは、点−吸収がどのように波のエネルギー変換を強化することが可能であるかを示す数々の論文を著している。非特許文献３には、この２人の調査者の発見の要約が含まれている。点−吸収体による波のエネルギー変換では、タービンまたは何らかの他の種類のパワー除去システムを用いる必要があるという意味で、その変換は「活性（アクティブ）」である必要がある。加えて、制御システムが組み込まれる。パワー除去および制御サブシステムの両方における最近の発展は、２００９年９月にスウェーデン国で開催された欧州波および潮汐エネルギー会議（ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ
Ｗａｖｅ  ａｎｄ  Ｔｉｄａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）の議事録に見られる。非特許文献４を参照されたい。
【０００３】
浮漂体の運動によって引き起こされる水波エネルギーの回析集束現象（ヒーブ（ｈｅａｖｉｎｇ）、サージ（ｓｕｒｇｉｎｇ）、またはピッチ（ｐｉｔｃｈｉｎｇ））によって、比較的小さな物体が波頭幅（本体の水平寸法の数倍）からの波のエネルギーを奪う能力を提供することが示された。知られているように、そのような運動する物体は、入射波と破壊的に相互作用する放射波を発生させる「アンテナ」として働き、波頭に沿って（回析によって）物体にエネルギーを伝達する。したがって、そのような物体について、浮き漂う（フローティング）防波堤を形成することが提案されている。様々な種類のフローティング防波堤は、比較的容易に配備されるとともに、岩礁構造と比べ環境上の影響が小さいので、何十年間も存在する。しかしながら、フローティング防波堤の有効性は、沿岸の防護防波堤より幾らか小さい。通常、フローティング防波堤は、風下の水域を保護するように設計されており、設計波の波頭幅に平行な外延長を有する。このユニットは、波頭方向に連続していることもあり、区分されていることもある。
【０００４】
複数のブイからなるブイのアレイも海岸保護の目的で研究されており、この場合、構成要素ブイ同士の間の間隔は比較的小さい。これらの場合の全てにおいて、ユニットはシステムの実際のインピーダンスを考慮することなく、特定の期間（Ｔ）を有する波と共鳴するように設計されている。
【０００５】
ブイのインピーダンスの影響に関する最近の研究は、非特許文献５に見られる。この研
究では、海岸保護のために、ダンパープレートを装備した高揚程の張力舫円柱浮標が提案されている。このブイはヒーブ運動によってエネルギーを吸収し、ダンパープレートの交互跡によりエネルギーを消散させる。この研究の中心は、密に詰められた円柱浮標のアレイにおけるダンパープレートの有効性にある。他のフローティング防波堤構成は、非特許文献６におけるケージ、非特許文献７におけるチューブネットおよび球体である。これらは全て、波のエネルギーを抽出して消散させる「怪力（ｂｒｕｔｅ  ｆｏｒｃｅ）」の方法に依存している。すなわち、インピーダンスに関する限り、設計はほとんど洗練されていない。さらに、設計によって、防波堤は、長く連続しているか、密に詰められたアレイであるかなので、不可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「Ａ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ａｂｓｏｒｂｅｒ  ｏｆ  Ｏｃｅａｎ  Ｗａｖｅｓ」，ＢｕｄａｌおよびＦａｌｎｅｓ、Ｎａｔｕｒｅｓ，Ｖｏｌ２５６，ｐｐ．４７８−４７９（１９７５）
【非特許文献２】「Ｏｃｅａｎ  Ｗａｖｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ」、Ｍ．Ｅ．ＭｃＣｏｒｍｉｃｋ，Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（１９８１年）、再版Ｄｏｖｅｒ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｌｏｎｇ  Ｉｓｌａｎｄ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（２００７年）
【非特許文献３】「Ｏｃｅａｎ  Ｗａｖｅ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｆａｌｎｅｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，２００２年
【非特許文献４】「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｗａｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｃｏｍｐａｃｔ  Ａｒｒａｙ  ｏｆ  Ｓｍａｌｌ  Ｂｕｏｙｓ  ａｎｄ  ｂｙ  ａ  Ｌａｒｇｅ  Ｂｕｏｙ」，議事録，第８回欧州波および潮汐エネルギー会議，スウェーデン国ウプサラ，９月７〜１０日，Ｐａｐｅｒ  ＶＩＩ−Ｃ−１．
【非特許文献５】「Ａ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｓｐａｒ  Ｂｕｏｙ  Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ」、Ｌｉａｎｇ，ＨｕａｎｇおよびＬｉ、Ｏｃｅａｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１，ｐｐ．４３−６０（２００４年）
【非特許文献６】「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  Ｃａｇｅ  Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｂｒｅａｋｗａｔｅｒ」、ＭｕｒａｌｉおよびＭａｎｉ，Ｊｌ．Ｏｆ  Ｗａｔｅｒｗａｙ，Ｐｏｒｔ，Ｃｏｓｔａｌ  ａｎｄ  Ｏｃｅａｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＡＳＣＥ），Ｖｏｌ．１２３，Ｎｏ．４，ｐｐ．１７２−１７９（１９９７年），
【非特許文献７】「Ｗａｖｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｗａｔｅｒ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  Ｎｅｔ  Ｔｕｂｅｓ  ａｎｄ  Ｂｕｏｙａｎｔ  Ｂａｌｌｓ」，ＴｗｕおよびＬｅｅ、議事録，７ｔｈ  Ｃｏｎｆ．  ｏｎ  Ｏｃｅａｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，台北、中国，Ｖｏｌ．ＩＩ，ｐｐ．２６，１−２６，２１（１９８３年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、従来技術の欠点を克服するフローティング防波堤の必要が存在する。本発明はその必要に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、水における波の振幅を減少させる際に用いられるブイが提供される。このブイは、束縛されるように構成されており、共鳴及びインピーダンスマッチするように構成された本体を備える。（すなわち、放射および粘性の損失が等しいとき、ブイは波のエネルギーを吸収し消散させ、それによって伝送波のエネルギーを有意に減少させる）。
【０００９】
本発明の別の態様では、そのように構成された複数のブイが、海岸および水路の保護用の効率的な防波堤を確立するシステムを形成するように、所定の間隔でアレイに配備される。アレイは、１つの線であっても複数の線であってもよく、変化する波周波数に対して調節され、バンドパスフィルタ解決手段であってよい。
【００１０】
ブイの構成に用いられる材料は金属、プラスチック、複合材料、天然材料、およびそれらの組み合わせであってよい。ブイの色は変化してもよい。アンカー技術は、その用途における波高および水深によって異なってよい。フローティングブイの本体は円柱に限定されず、正方形、六角形、三角形などであってよいが、エネルギーの減衰の目的で、外部に取り付けられたフィンを１つ以上有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明により構成されるブイの例示的な一実施形態の斜視図。
【図１Ｂ】図１に示すブイの側面図。
【図１Ｃ】図１および１Ａに示すブイの平面図。
【図２Ａ】本発明により構成されるブイの別の例示的な実施形態の斜視図。
【図２Ｂ】図２Ａに示すブイの側面図。
【図２Ｃ】図２Ｂに示すブイの一部を縮小した斜視図。
【図３Ａ】図３Ｂの線Ａ−Ａに沿った縦部分断面における側面図であり、本発明により構成されるブイの別の例示的な実施形態を示す。
【図３Ｂ】図３Ａに示すブイの平面図。
【図４】本発明により構成される複数のブイを利用するシステムの平面図であり、波環境において配備されるように示されている。
【図５Ａ】本発明により構成されるブイの別の例示的な実施形態の側面図。
【図５Ｂ】図５Ａに示すブイの実施形態の平面図。
【図５Ｃ】例示的な一用途を示す図５Ａおよび５Ｂにおけるように構成される２つのブイの間の間隔の平面図。
【図６Ａ】本発明により構成されるブイのフィン用の様々な代替構成の部分断面図。
【図６Ｂ】本発明により構成されるブイのフィン用の様々な代替構成の部分断面図。
【図６Ｃ】本発明により構成されるブイのフィン用の様々な代替構成の部分断面図。
【図６Ｄ】本発明により構成されるブイのフィン用の様々な代替構成の部分断面図。
【図７Ａ】本発明により構成されるブイの底部用の様々な代替構成の部分断面図。
【図７Ｂ】本発明により構成されるブイの底部用の様々な代替構成の部分断面図。
【図８】本発明により構成される複数のブイを利用するシステムの平面図であり、波環境において船舶用の防波堤または港を作るべく配備されるように示されている。
【図９】本発明の別の態様により構成される、泥線下アンカー構成の側面図。
【図１０Ａ】本発明の別の態様により構成される、アンカーに対するブイライザパイプの多バネアタッチメントを有する泥線下アンカー構成の側面図。
【図１０Ｂ】図１０Ａの線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図１１Ａ】本発明の別の態様により構成される、アンカーとブイライザパイプとの間における泥線下アンカーおよび多バネアタッチメントの構成の側面図。
【図１１Ｂ】図１１Ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図。ばねの数または組立品の形状や、ばねの材料は、各用途の設計において考慮される。
【図１２Ａ】本発明の別の態様により構成される、ブイライザおよびアンカープラットフォーム接続用のバネアタッチメントアセンブリを有する底部アンカープラットフォームの側面図。図１１Ａおよび１１Ｂに示す多バネアセンブリアタッチメントは、この用途においても利用可能である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示す実施形態の平面図。
【図１３Ａ】ばねを有する底部プラットフォームの別の可能な構成の側面図。ここでは、単一のバネアタッチメントアセンブリがアンカー技術とブイライザとの間に配置されている。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す実施形態の平面図。
【図１４Ａ】本発明の別の態様により構成される図２に示すアンカー技術に対する変形形態の斜視図。
【図１４Ｂ】図１４Ａのものと同様のブイの干潮高さの斜視図。クランプアンカーは床に置かれている。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、類似の参照符号が類似の部材を参照する図面の様々な図を参照する。図１に示すのは、本発明により構成される１つの例示的な装置である。この装置は、共鳴およびインピーダンスマッチされたフローティング「アンテナブイ」であり、水の波のエネルギーを奪って消散させるように設計されている。この装置は、単独で、または２以上からなるアレイにより配備されて、海岸線、港湾、水路および舫船を保護するために用いられることの可能なシステムを形成することが可能である。また、この装置は石油流出（風による荒海のために遅れている、メキシコ湾における最近の油災害など）を軽減するために利用することも可能である。この目的のため、本発明により構成される複数のブイからなるシステムは、沖合の部分防波堤として働くことが可能であり、このシステムの風下にある比較的エネルギーの小さい海における油掃除を可能とする。
【００１３】
本発明のブイの重要さを決定する特徴は、それらがインピーダンスマッチされていることであるすなわち、波のエネルギーは奪われて失われ、ブイの鋭角または鈍角なエッジのうちの１つ以上やその水中の付属物及び同等物において粘性の作用のために減衰され、エネルギーはブイ運動のために放射して失われる。ブイは、１つ以上のモード（径または角度）により動作することが可能である。本発明のブイは所望のエネルギー散逸システムをサポートする多くのアンカー技術を利用することができるが、それらの技術は、潮の上下によって引き起こされる周波数スペクトルにおける変化に対し、それらのブイが自己調節することを可能とする。
【００１４】
浮漂体の運動によって引き起こされる水波エネルギーの回析集束は、比較的小さな物体の小〜中規模のエネルギー変換に水波を活用する能力を高めることが示されているが、本発明のブイ（この集束現象に基づく）も深層水における波高を有意に減少させるために用いられることが可能である。すなわち、本発明により構成されるブイは、深層水の部分防波堤として働くことが可能である。波のエネルギー変換領域では、同様の物体を「点−吸収体」と呼ぶ。点−吸収体の運動（通常、ヒーブ、サージ、ピッチ、またはそれらの組み合わせ）によって、破壊的に入射波と相互作用する放射波が発生し、波頭に沿って物体にエネルギー伝達（回析）をもたらす。物体が入射波と放射との両方と共振状態にあり、吸収インピーダンスが一致する場合、フローティングシステムの有効性は最大である。ブイは波のエネルギーを吸収して消し、それによって伝送波のエネルギーを減少させる。したがって、共鳴及びインピーダンスマッチしたブイは、フローティング防波堤として働くことが可能である。従来では、フローティング防波堤は、インピーダンスマッチを考慮することなく共鳴するように設計されていた。
【００１５】
さらにまた、本発明の各アンテナブイは、単独でまたは他の同様のブイと組み合わされて、バイモーダル（ヒーブおよびピッチまたはロック（ｒｏｃｋｉｎｇ））波を減衰させるシステムを形成する。このシステムは、小領域しか占めないものの、入射水波のエネルギーを奪い消散させる性能を有する。ブイはアレイに配備されてもよく、その場合、ブイユニットの分離距離は入射波長に応じて設計される。各ブイは簡単に配備されて取り出され、単位原価は、波の損傷からの保護に通常用いられる捨石構造に対してわずかである。したがって、本発明のシステムは、強安定化技術に対してコスト有意な代替案である。
【００１６】
本発明に対する有意な寄与は、ブイの硬質アンカー部材の上の移動を可能とする取り付け技術である。潮周期において水位が変化するにつれ、アンテナブイシステムは、その場所における設計パラメータ内の波に対して自己調節する。この特徴は、図１，２，３に示す設計の振り子効果による。
【００１７】
図１に示すブイの例示的な実施形態は参照符号２０によって表され、防波堤としての使用に特に適合している。例えば、この構成は、海岸及び港湾保護用のアレイの１つのユニットであるように設計される。見られるように、ブイ２０は、バイモーダルで（径および角運動）、浮力を有する、垂直な円柱または物体を含み、垂直慣性減衰フィン２４および１つ以上の環状慣性減衰フィン２６を装備している。図１Ａ及び１Ｂに示す実施形態では、２つの環状慣性減衰フィン２６が示されている。本発明のアンテナブイは任意の数のそうしたフィンを有することができるので、これは単なる例である。フィンの名称の一部として用いられる用語「慣性」は、付加質量（ブイの直線および角運動によって影響を受ける周囲の水の質量）と、付加質量の慣性モーメントとの両方に対するフィンの影響を意味する。さらにまた、フィンの名称の一部として用いられる用語「減衰」は、フィンに対する粘性流体作用のエネルギー散逸による減衰を意味する。フロート及びフィンの形状は、両方とも付加質量及び放射減衰に影響を与える。したがって、それらは特定の波周期について設計される必要がある。
【００１８】
設計海（ｄｅｓｉｇｎ  ｓｅａ）では、設計波の周期においてブイの底部による粘性減衰が放射減衰と一致する場合、フィンは存在しない。この周期は、平均周期であるか、またはモード周期（海の最大エネルギーに対応する周期）であってよい。幾何学的な設計は共振およびインピーダンスマッチの要件を満たすように行われる必要があり、その場合、マッチ（一致）したインピーダンスは粘性作用および放射によるものである。
【００１９】
以下の説明から分かるように、本発明により構成されるブイは、直線運動及び回転運動を同時有するように設計される。直線運動はブイの軸方向における疑似ヒーブ運動である。回転運動はサージとピッチとの組み合わせ運動であり、ロック運動と呼ばれることがある。これらの運動における捕捉幅（波のエネルギーが集束される波頭幅）は、励起モードの数に応じて、λ／２π〜３λ／πの範囲にある。波長（λ）は波周期（Ｔ）および水深度（ｈ）の両方の関数であるので、無作為海（ｒａｎｄｏｍ  ｓｅａ）における設計波周期は、スペクトルの平均波周期またはモード（ピークエネルギ）周期のいずれかとなる。
【００２０】
ここで図１Ａ及び１Ｂを参照し、本明細書において示されるブイ２０の構成および動作についてのさらなる詳細を示す。この目的で、ブイは、円筒２２の底部にある浮力を有するカラー２８と、自在ボールジョイントまたはスイベルジョイント、またはばねその他のフレキシブル接続を介して結合されているブイスタッフ３０とを備える。自在ジョイントは、アンカー３４にブイを接続するように働く。アンカーは海底にブイを固定する。自在ジョイントは、アンカーの上の移動を可能とする。なお、アンカーは、ブロック、マット、アンカー内ジェット噴射部（ｊｅｔ）、螺旋形接続アンカー、フレーム式または三脚式のベース、または他の取り付けベースなど、様々な形態を取ることが可能であるアンカーは海底上に配置されてもよく、海底に埋め込まれてもよい（例えば、クランプアンカー）。
【００２１】
ブイがどのように固定されるかに拘わらず、入射波は、ブイスタッフ３０の軸方向（双頭の矢印３６によって示される）と、ジョイント３２の周りを回転する角度方向（双頭の矢印３８によって示される）との両方においてブイ２０を励起する。ブイ２０の直線および角運動によって周囲の水が励起される。ブイ２０、スタッフ３０、水平フィン２６、および垂直フィン２４の運動によって励起される水塊（付加質量）の大きさは、各々の形状
に依存する。したがって、それらのフィンは様々な形状および寸法を取ってよい。例えば図６Ａ〜６Ｅを参照すると、水平フィン２６および垂直フィン２４は、鋭角なエッジ（図６Ａに示す）、円錐台エッジ（図６Ｂに示す）、丸いエッジ（図６Ｃに示す）、または四角いエッジ（図６Ｄに示す）を有することが可能であるさらにまた、ブイ円筒２２の底部は、設計要件に応じて、鋭角なエッジ（図７Ａに示す）を有してもよく、丸いエッジ（図７Ｂに示す）を有してもよい。
【００２２】
ブイ２０の運動振幅は、水平フィン２６、垂直フィン２４、およびブイのエッジのために制限されることが当業者には認められる。それらの形状によって抗力係数が決定され、それによってエネルギー消散が決定される。図１Ｃにより最もよく分かるように、ベアリング４０はブイ円筒２２とスタッフ３０との間に位置し、ブイ円筒がスタッフに沿って自由に滑動することを可能としている。詳細には、ベアリングはそれらの物体を分離するとともに、滑らかな軸方向運動（スタッフ３０の長手方向軸に沿った運動）を可能とする。図１Ｂおよび１Ｃにより最もよく分かるように、例示的な波４２の方向は矢印４４によって示されており、それは垂直フィン２４（４）の配向に対して任意である。本発明により構成されるブイの適切な設計を導く分析が複雑である。すなわち、共振およびインピーダンスマッチングの要件を同時に満たす必要がある。正しく設計された場合、バイモーダル運動は、理論的には波長（λ）をπ≒３．１４１６で除した値に等しい波頭幅からブイに対し波のエネルギーを集束させることが可能である。この重要性は、十分に離間して配置されるブイのアレイによって保護が供給されることである。
【００２３】
図２Ａ〜２Ｃには、本発明により構成されるブイ’２０の２つの代替実施形態が示されている。それらのブイは、浮力を有するカラーが円筒の上部に配置されることを除いて図１のブイ２０と同様である（所望の場合、底部に配置されてもよい）。図２Ａにはブイが示されている。ブイ’２０の第１の用途は深層水における使用であり、その場合、水深度は２０メートルより大きく、深層水波長は５秒間の平均波周期において約４０メートルである。そうした１つの例示的な用途は、メキシコ湾における利用である。第２の用途（図３Ａ及び３Ｂに示す）は、深度１０メートルの水中におけるものである。これらの両用途において、ブイのシャフトは、直接的にボールまたは他のスイベルジョイントを介してアンカーに接続される（図１Ａおよび１Ｂに示すように）ことに代えて、フレキシブルなアンカーケーブルまたは鎖４６によってアンカーに接続されている。さらにまた、これらの用途では、ブイ’２０は１つの水平フィン２６しか備えていない。しかしながら、これは例であるので、ブイ’２０は任意の数の水平フィンを備えてよい。アンカーが配置される海底は、参照符号４８によって表されている。
【００２４】
航行ビーコンＢ（例えば、ランプまたは他の何らかの視覚的および／または聴覚的な警告装置またはインジケータ）がスタッフ３０の上部に提供されてよい。このビーコンまたはデバイスは、手段（図示せず）によって太陽光発電されてもよく、バッテリ（図示せず）によってもよい。
【００２５】
水の集合（メキシコ湾のような）に配備されるブイの潜在的な有効性を示すべく、図２Ａ〜２Ｃに示すブイは、水平慣性減衰フィンを有するが、垂直慣性減衰フィンは有しない（以下では「湾デザイン（Ｇｕｌｆ  Ｄｅｓｉｇｎ）」と呼ぶ）。ブイの集合は環状のフロートをなし、ここで、板半径および設計深度は共振およびインピーダンスマッチ条件を同時に満たすことによって決定される。
【００２６】
湾デザインのブイの動作の分析では、入射波がモノクロマチックであると仮定する。このシステムは、１．５メートルの平均波高および５秒の平均波周期を仮定して設計されている。用いたデータと最適化された設計の結果は次の通りである：
Ｈ（設計波高さ）＝１．５メートル
Ｔ（設計波周期）＝５．０秒
ｈ（設計水深）＝２０メートル
ａ１（ブイ半径）＝０．７５メートル
ａ２（板半径）＝１．２メートル
ｄ１（ブイ高さ）＝４．０メートル
ｄ２（板深さ）＝１．９５メートル。
【００２７】
これらの値の場合、放射インピーダンスと粘性インピーダンスとは、ほぼ一致する。波の集束（ブイがヒーブ運動のみを受けると仮定する）は、λ／２π＝６．２１メートルの波頭幅から生じ、この波頭幅はブイ半径の８倍、板（フィン）半径の５倍である。したがって、湾デザインのブイは、６．２１メートル（２０．３フィート）間隔で配置されることが可能である。ブイにて集束された波高は３．０５メートルになり、ブイのヒーブ運動は、２．１メートルの振幅を有する。平均波力は４３％だけ減少し、平均波高１．１３メートルの下方波（ｄｏｗｎ−ｗａｖｅ）が生じる。
【００２８】
実際には、図２Ａ〜２Ｃに示すブイは、ヒーブおよびロック運動の両方を経験する。その結果、集束は、理論的にはλ／π＝１２．４２メートル（４０．７フィート）の波頭幅から生じる。したがって、アレイのブイユニットは１２．４２メートルだけ隔てられることが可能である。バイモーダル集束を考慮すると、減衰板の半径は、ａ２＝１．５メートルであり、板深さは、ｄ２＝２．２メートルである。ブイ半径ａ１＝０．７５メートルの場合、その高さはｄ１＝２．５メートルである。この条件における領域図を図４に示す。この図では、アレイにおけるブイユニットはスケールによって離間されており、ブイユニットの分離は、各ユニットがヒーブ及びピッチなど２つの運動モードを経験するという仮定に基づく。
【００２９】
中層水用途（例えば、水深度が１０メートルで、海象は上述の通り）の場合、ブイは図３Ａ及び３Ｂに示すように構成され、次の寸法を有する：
ｈ（設計水深）＝１０メートル
ａ１（ブイ半径）＝０．８５メートル
ａ２（板半径）＝１．５メートル
ｄ１（ブイ高さ）＝２．５メートル
ｄ２（板深さ）＝１．９５メートル。
【００３０】
この構成のブイによる波力減衰の割合は約４７％であり、波高は１．５メートルの深層水値から約２７％だけ減少される。ブイは、１０メートルの水深度において８メートルだけ分離されている。
【００３１】
図３Ａには、本発明により構成されるアンテナブイ２０”の別の実施形態が示されている。このブイは、１２枚の板５０から構成される針（ｓｔｉｎｇ）バラストを利用しており、各板の直径は０．６メートル、厚さは５．１ｃｍである。実際、これらの板は、ボディビルにおいて用いられる典型的な従来の自由な重量板であってよい。いずれの場合にも、全針バラストは、ほぼ３，０００Ｎ、または１．３５メートルトンである。このバラストはピッチ（または、ロック運動）を強め、それによって、放射損失および入射波域との干渉相殺を増大させる。ブイ２０”は、６つの垂直な減衰板（ダンパープレート）またはフィン２４と、１つの水平ダンパープレート２６（円筒２２の底部に位置する）とを備える。円筒２２は中空で、砂バラスト５２を含む。ブイスタッフ３０は円筒の内部を通じて延びており、図１及び２の実施形態に関して記載したようなスタッフに沿って円筒が滑ることが可能であるようにベアリングまたは他の手段が提供される。所望の場合、上述のように、航行補助装置またはビーコンＢがブイに含まれてもよい（例えば、スタッフの上部に配置されてもよい）。この実施形態では、ブイ２０”は可撓性ケーブルまたは鎖４６を
介してアンカーに接続される。
【００３２】
深層水および有限深度水設計の両方において、本発明のブイはアレイに配備され、ここでアレイにおけるユニットの分離はバイモーダルキャプチャ幅、λ／πに等しい。そのようなアレイの平面図は、図４に示したものに類似する。
【００３３】
明らかであろうように、フローティング防波堤に関する限りでは、波力における減少の量は極めて有意である。上述の平均の海に本発明のブイを配備することによって、深層水においては４０％以上、１０メートルの水においては４７％の波力の減少を達成することが可能である。したがって、生じる船の下方波運動（疑似保護水域）は有意に減少されるであろう。言うまでもなく、そのような作用は油掃除（メキシコ湾におけるディープウォーター・ホライズン（Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ  Ｈｏｒｉｚｏｎ）プラットフォームの沈降によるＢＰ漏れのために現在発生しているような）用途において油の上澄みを掬う能力を非常に強化するであろう。
【００３４】
チェサピーク（Ｃｈｅｓａｐｅａｋｅ）湾における海岸線保護の用途では、湾デザインのブイとはブイの構成がわずかに異なる。その差は次の通りである：配備は約３メートルの水中に行われる。これによってブイのガイドスタッフ（底部に係留された）によるアンカーチェーン／ケーブルの交換が可能となる。チェサピーク湾における波候の低減のため、場所の条件に応じては、複数の水平減衰版が必要な場合がある。チェサピーク湾における使用に特に適合したブイは図５Ａ及び５Ｂに示されており、図１に示すブイのわずかな変形形態を構成する。ブイは参照符号２０Ａによって表されており、２メートルの水の中における配備のために構成されている。ここで、平均波高が０．５メートルであり、平均周期は３秒である。この構成は、入射波エネルギーの５０％以上を消散させて放射し、バイモーダル（ヒーブ及びロック）で動作する。浮力を有する針の寸法が決定される。ブイは砂でバラストされ、ブイ及び針は合成材料から製造される。水平慣性／減衰板および垂直フィンは金属（例えば、鋼またはアルミニウム）から製造される。
【００３５】
複数のブイ２０（または本発明により構成される他のブイ）からなる防波堤システムの用途を示すべく、長さ１５０メートルの船１００について考える（図８に示す）。船１００は深層水において舫船されており、８秒の入射波の深層水波長は約１００メートルである。船のビームは３０メートルである。８秒の設計波について、約３１．８メートルの波頭幅によるエネルギーがブイ（１０メートル以下の直径（Ｄ）を有する）に対し集束される。この例では、直径１０メートルのユニットを用いて示す。３１．８メートル間隔で配置された４つのユニットのアレイでは、ほぼ４λ／π≒１２７メートルの保護影（シャドー）が提供される。このアレイは、次いで、船に仮想のオフショア港湾を提供する。
【００３６】
ここで図９を参照すると、本発明の一態様により構成されるアンカーシステム３４Ａの一実施形態が示されている。このアンカーシステムは、アンカー部５４を有する。アンカー部５４は、可撓ばねアセンブリ５６によってスタッフ３０の底部に接続されており、ブイがアンカーに対して全方向に旋回することを可能とする。アンカー部５６は、水の噴射によって海床の１つの点（ばねアセンブリ５６の直下）まで押しやられる。ブイライザシャフトは中空であり、底部は可撓ホースに取り付けられている。このホースはバネアセンブリの中心を通り、アンカー部に取り付けられる。加圧された水は、ブイシャフトの上部にて導入され、アンカーの底部から放出されるかアンカーアセンブリにおける選択された孔（図示せず）から放出されて、泥床または砂床を液化する。この作用によって、アンカーをその適切な深度に据え付けることが可能となる。アンカーアセンブリは、該アセンブリに安定性を提供するべく、複数のパドル（図示せず）を備える。ブイライザシャフトはバネアセンブリの上部へ取り付けられており、水用途において適用可能な場合、ブイが潮範囲を横切ることを可能とする。ブイライザシャフトの高さは水深度と潮範囲に依存する
。図９に示すバネアセンブリは単一のばねの構成である。このバネアセンブリは、抵抗と静的な垂直状態に復帰する能力とを提供する。ばねの数、ばねの種類、ばねの材料は全て、このアンカーシステムに適切な水深度について最適化されたアンテナブイの設計の一部である。
【００３７】
図１０Ａ、１０Ｂ、１１Ａ、および１１Ｂを参照すると、図９のブイの実施形態の変形例が示されている。詳細には、これらの変形例は、上述のブイシャフト、アンカーアセンブリ、及びバネアセンブリを含むが、バネアセンブリを通じてブイシャフトおよびアンカーシャフトを取り付ける可撓ホースも含む。図１０Ａ及び１０Ｂには、複数（例えば、４つ）のばね５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃを含むバネアセンブリ５６の一例を示す。ばねは、１対の板５８の間に配置されている。示した実施形態では、板の外形は円形であるが、他の形状であってもよい。図１１Ａ及び１１２Ｂには、一対の三角形の板の間に配置されているばね５６Ａ、５６Ｂおよび５６Ｃから構成される３バネアセンブリを示す。この接続では、ばねの数およびばねの種類は特定の用途に適合するように選択または調節されることが指摘される。さらにまた、ブイに用いられる材料、およびブイの構成要素の形状は、アンテナブイ性能設計の一部である。したがって、場所毎の条件に対して適切であるように、それらは変更されてよい。その意図は、変数、形状、材料、ばね寸法、およびプラットフォームのうちの任意のものを最適化することである。
【００３８】
図１２Ａには、床高さより下に固定することは不可能である用途用の本発明の別の態様による構成される底部アンカープラットフォーム６０の例示的な一実施形態が示されている。この実施形態では、ブイライザおよびアンカープラットフォーム接続用に、図９に示すようなバネアタッチメントアセンブリを利用する。この実施形態では、ブイシャフト間における、アンカーアセンブリを通じた、またアンカープラットフォームまでの、フレキシブル高圧ホースの取り付けは不要である。
【００３９】
図１２Ａなどの一実施形態では、図１０Ａ及び１１Ａに示す多バネアセンブリ取り付けのうちのいずれかも利用されることが可能である。アンカープラットフォーム６０はベース６２を含み、ベース６２から複数の支柱６４がプラットフォームの頂点に到る角度で上向きに突出し、その頂点から、垂直柱６６が上方にバネアセンブリ５６まで延びている。プラットフォーム寸法は、転覆に対抗するのに十分である必要がある。さらにまた、材料、重量、寸法は、設置場所や、ブイシャフトおよびバネアセンブリを取り付け可能な許容可能なアンカープラットフォームを建造する利用可能な物質の条件に対し調節されることが意図される。
【００４０】
図１３Ａ及び１３Ｂには、底部アンカープラットフォーム７０の別の代替形態を示す。バネアセンブリ及びブイライザシャフトは、図１２Ａ及び１２Ｂの実施形態のバネアセンブリおよびブイライザシャフトを用いるのと同様にして構成される。したがって、アンカープラットフォーム７０は、共通のベースを含まないことを除き、プラットフォーム６０と同様に構成される。代わりに、アンカープラットフォーム７０は、それぞれの複数の円形パッド（例えば、支柱６４の底部に取り付けられる円板）を備える。この実施形態では、単一のバネアタッチメントアセンブリがアンカープラットフォームとブイライザとの間に配置されている。なお、この場合、図１０Ａおよび１１Ａに示す多バネアセンブリも用いられることが可能である。
【００４１】
図１４Ａ及び１４Ｂを参照すると、本発明の一態様によるアンカー技術が示されており、これは図２に示すアンカー技術の一変形例である。特に、図１４Ａ及び１４Ｂには、クランプアンカー８０Ａおよび８０Ｂの使用を示す。クランプアンカー８０Ａおよび８０Ｂはアンカー線／鎖４８に取り付けられ、潮の条件に対した何らかの調整を行うことを可能とし、アンテナブイの独立したフローティング変化を調節する変形例である。図１４Ａは
、高潮環境における本発明により構成されるアンカーシステムの配備の一例であり、図１４Ｂは、干潮状態における本発明により構成されるアンカーシステムの一例である。これらの技術のいずれにおいても、線の弛んだクランプアンカーを調節することによって、ブイ２０が様々な潮差中に相対的な配置領域に留まることが可能となる。
【００４２】
当業者には認められるように、本発明の減衰ブイシステムは、潮に影響される水の集合において用いられ、潮の水位の上下との共鳴周波数の自己調節／調整を行う。浅い水では、より短い波、高潮ではより長い波が海岸に到達する。振り子運動は、浅い水、短い波ではより短く、より深い水、より長い波ではより長い。
【００４３】
この接続では、上述の例示的な実施形態は、本発明により構成することが可能である多数のブイのうちの少数の例を構成することが指摘される。したがって、本発明のアンテナブイは異なる寸法および形状を有することが可能であり、任意の数の水平および／または垂直および／または角度を有して配向されるフィンを有することが可能である。ブイの特定の寸法、形状、構成、および間隔は、そのブイが置かれる特定用途に応じて異なる。任意の特定用途用の任意の特定のシステムの開発において、最も優勢だと思われる３つのパラメータが存在する。それらは、付加質量、放射減衰係数、および時間依存粘性抵抗係数である。これらのパラメータは、２つの運動の周波数および振幅に加えて、システムのブイ部分の形状に依存する。さらにまた、任意のシステムの各ブイユニットの設計は特定の波周期（平均、モードなど）に基づくので、アレイの個々のブイユニットはその設計周期における捕捉幅に従って分離される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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