(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型船や流木を含む水面上の小流物が、大型船を含む非接近設備に接近するのを防止する小流物接近防止方法であって、
前記非接近設備の喫水部から水面側に向けて気泡を放出して、水面近傍では前記非接近設備から離れ、水中では前記非接近設備側に向かう深さ方向の還流を発生させ、前記還流により前記非接近設備寄りの水面近傍に気泡の塊を形成する、ことを特徴とする小流物接近防止方法。
【請求項２】
前記気泡の粒径は、前記非接近設備から離れる水流の方向に、水面近傍に気泡が留まる表面水流影響範囲および表面水流層厚が形成されるように設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の小流物接近防止方法。
【請求項３】
小型船や流木を含む小流物が、大型船を含む非接近設備に接近するのを防止するための小流物接近防止装置であって、
水中で気泡を発生させる気泡発生手段と、
前記非接近設備の喫水部に配設され、前記気泡を水面側に向けて放出して、水面近傍では前記非接近設備から離れ、水中では前記非接近設備側に向かう深さ方向の還流を発生させ、前記還流により前記非接近設備寄りの水面近傍に気泡の塊を形成する気泡放出手段と、
を備えることを特徴とする小流物接近防止装置。
【請求項４】
前記気泡発生手段は、前記非接近設備から離れる水流の方向に、水面近傍に気泡が留まる表面水流影響範囲および表面水流層厚が形成されるように、前記気泡の粒径が設定されている、ことを特徴とする請求項３に記載の小流物接近防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型船や流木等の漂流物などの小流物が、大型船等に接近、さらには衝突して大型船等を損傷させるのを防止する小流物接近防止方法および小流物接近防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所関連設備の建設に伴って海上で工事を行う場合、環境への負荷・影響や建設費用を軽減したり、あるいは建設期間の短縮化などを図るために、大型船舶重機が使用されている。ところが、大型船舶重機による航行中や工事中に、誤って、あるいは何らかの要因により、小型船や流木等の漂流物などが大型船に危険接近してしまう場合がある。そして、小型船や漂流物などが大型船に危険接近すると、大型船の航行や工事に支障が生じるばかりでなく、小型船の安定・安全な航行が損なわれるおそれがある。
【０００３】
一方、火力発電所の取水口などに海洋生物が流入するのを防止するために、プロペラで水流を発生させるとともに、水流に気泡を混入させて小魚等を驚かす、という技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９８９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、大型船舶重機に小型船が危険接近しようとした場合に、大型船から小型船に対して放水などを行うと、小型船が転覆したり、小型船の乗員に損傷・傷害を与えたりするおそれがある。また、特許文献１の技術では、海洋生物が取水口などに流入するのを防止することは可能であるが、大型船への小型船の危険接近を防止することはできない。
【０００６】
そこでこの発明は、小型船の安全を確保しつつ、小型船や流木等の漂流物などの小流物が、大型船等に接近するのを防止することができる、小流物接近防止方法および小流物接近防止装置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】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、小型船や流木を含む小流物が、大型船を含む非接近設備に接近するのを防止する小流物接近防止方法であって、前記非接近設備の喫水部から水面側に向けて気泡を放出して、水面近傍では前記非接近設備から離れ、水中では前記非接近設備側に向かう深さ方向の還流を発生させ、前記還流により前記非接近設備寄りの水面近傍に気泡の塊を形成する、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、小型船や流木を含む小流物が、大型船を含む非接近設備に接近するのを防止するための小流物接近防止装置であって、水中で気泡を発生させる気泡発生手段と、前記非接近設備の喫水部に配設され、前記気泡を水面側に向けて放出して、水面近傍では前記非接近設備から離れ、水中では前記非接近設備側に向かう深さ方向の還流を発生させ、前記還流により前記非接近設備寄りの水面近傍に気泡の塊を形成する気泡放出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これらの発明によれば、水面近傍では非接近設備から離れ、水中では非接近設備側に向かう深さ方向の還流が発生し、この還流により非接近設備寄りの水面近傍に気泡の塊が形成されるため、小流物が非接近設備に接近することが困難となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の小流物接近防止方法において、前記気泡の粒径は、前記非接近設備から離れる水流の方向に、水面近傍に気泡が留まる表面水流影響範囲および表面水流層厚が形成されるように設定されている、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の小流物接近防止装置において、前記気泡発生手段は、前記非接近設備から離れる水流の方向に、水面近傍に気泡が留まる表面水流影響範囲および表面水流層厚が形成されるように前記気泡の粒径が設定されている、ことを特徴とする。
【００１２】
これらの発明によれば、非接近設備から離れる水流の方向で、水面近傍に所定の大きさの表面水流影響範囲および表面水流層厚が形成される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１および３の発明によれば、水面近傍では非接近設備から離れ、水中では非接近設備側に向かう深さ方向の還流を発生させ、この還流により非接近設備寄りの水面近傍に気泡の塊を形成させるようにしたので、気泡の塊が形成された水面近傍（気泡が混在した水）の比重・密度を低くして、浮力が低下させることが可能となる。これにより、小流物の喫水が増加し、小流物が水面近傍の流れ（水平流）の影響を受けやすくなるので、小型船や流木等の小流物が非接近設備に接近することが困難となる。しかも、非接近設備の喫水部から水面側に向けて気泡を放出するだけで、小型船に直接放水などを行うものではないため、小型船を転覆させたり、小型船の乗員に損傷を与えたりすることがない。このように、小型船の安全を確保しつつ、小型船や流木等の小流物などが非接近設備に接近するのを防止することができる。この結果、非接近設備による航行や工事などを支障、遅滞なく行うことができるとともに、小型船の安定・安全な航行を確保、維持することができる。
【００１４】
請求項２および４の発明によれば、非接近設備から離れる水流の方向に気泡が留まる表面水流影響範囲および表面水流層厚を形成したので、水の比重・密度が低くなって浮力が低下し、小型船などの小流物の喫水が増加し、小流物が水面近傍の流れ（水平流）の影響を受けやすくなるので、小流物が非接近設備に接近することが困難になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に係る小流物接近防止装置を示す概略斜視図である。
【図２】図１の小流物接近防止装置による小流物接近防止方法を示す概略図である。
【図３】図２の小流物接近防止方法による作用を示す図である。
【図４】この発明において、気泡の粒径が比較的小さい場合の表面水流影響範囲と表面水流層厚とを示す図である。
【図５】この発明において、気泡の粒径が比較的大きい場合の表面水流影響範囲と表面水流層厚とを示す図である。
【図６】この発明における第２の気泡発生手段を示す概略構成図である。
【図７】この発明における第３の気泡発生手段を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態に係る小流物接近防止装置１を示す概略斜視図であり、図２は、この小流物接近防止装置１による小流物接近防止方法を示す概略図である。この小流物接近防止装置１は、小型船１０１や流木等の漂流物などの小流物が、大型船（非接近設備）１００に危険接近するのを防止するための装置であり、主として、エアーコンプレッサ（気泡発生手段）２と、ノズル体（気泡放出手段）３と、制御コンピュータ（制御手段、図示せず）とを備えている。
【００１８】
ここで、大型船１００が大型船舶重機、小流物が小型船１０１で、小型船１０１が大型船１００に危険接近する場合について説明するが、非接近設備がその他の船舶や、海上フェンス等の施工区域を明示する設備であってもよく、また、海以外の湖や川などであってもよいことは勿論である。さらに、小流物が流木等の漂流物であってもよく、また、小型船１０１は、一人または二人乗り程度の大きさで、例えば、平常時の喫水が２０ｃｍ程度であり、エンジン等の駆動機関を有しない船舶を想定する。
【００１９】
エアーコンプレッサ２は、海水Ｗ中（水中）で気泡を発生させるための空気圧縮機であり、圧縮空気を生成して、エアーパイプ２１を介して圧縮空気をノズル体３に送る。このようなエアーコンプレッサ２は、大型船舶重機１００に設置されている。
【００２０】
ノズル体３は、大型船舶重機１００の喫水部１００ａに配設され、気泡Ｂを海水面（水面）Ｗ１側に向けて放出するものである。すなわち、大型船舶重機１００の船底近くの側面に、水平方向に延びるノズル管３１が配設され、このノズル管３１は、エアーパイプ２１と連結されている。また、ノズル管３１には、海水面Ｗ１側に向って気泡Ｂを噴射・放出するノズル３２が複数配設され、エアーパイプ２１を介して送られた圧縮空気が、ノズル管３１を通って各ノズル３２から気泡Ｂとして噴射されるようになっている。
【００２１】
また、各ノズル３２から噴射された気泡Ｂによって、図２に示すように、海水面Ｗ１近傍における反大型船舶重機１００側（大型船舶重機１００から離れる方向）への水流Ｆ１が形成されるとともに、大型船舶重機１００寄りの海水面Ｗ１近傍に、気泡Ｂの塊である残泡Ｂ１が形成されるように、ノズル管３１の位置・深さや、各ノズル３２の噴射方向が設定されている。具体的には、図３に示すように、各ノズル３２から気泡Ｂが噴射されることで、海水面Ｗ１近傍で水流Ｆ１が形成され、さらに水流Ｆ１によって、水深部・海中部では大型船舶重機１００側に向かう（連行される）水流Ｆ２が発生する。つまり、大型船舶重機１００近傍において深さ方向の還流が発生し、このような水流Ｆ１、Ｆ２によって、大型船舶重機１００寄りの海水面Ｗ１上に、乾舷１００ｂ側に上昇した水面上昇部Ｗ２が形成され、この水面上昇部Ｗ２内および水面上昇部Ｗ２上に、残泡Ｂ１が形成されるようになっている。
【００２２】
また、ノズル３２から所定の大きさの気泡Ｂが噴射されるように、ノズル３２の口径などが設定されている。すなわち、気泡Ｂの粒径の違いによって、気泡Ｂが流れたり留まったりする範囲（表面水流影響範囲）や、気泡Ｂの層の厚み（表面水流層厚）が異なる。例えば、気泡Ｂの粒径が比較的小さい場合には、図４に示すように、表面水流影響範囲Ｒ１が大きく、かつ、表面水流層厚Ｒ２も大きい。一方、気泡Ｂの粒径が比較的大きい場合には、図５に示すように、表面水流影響範囲Ｒ１が小さく、かつ、表面水流層厚Ｒ２も小さい。従って、所定の大きさの表面水流影響範囲Ｒ１および表面水流層厚Ｒ２が形成され、小型船１０１が大型船舶重機１００に危険接近するのをより確実に防止できるような、粒径の気泡Ｂが好まく、このような粒径になるように、ノズル３２の構造や口径などが設定されている。
【００２３】
同様に、後述するようにして、小型船１０１が大型船舶重機１００に危険接近するのをより確実に防止できるように、気泡Ｂの量（空気混入量）やノズル管３１の深さ（気泡発生水深）が設定されている。
【００２４】
このようなノズル体３が大型船舶重機１００のほぼ全周囲に沿うように複数配設され、気泡Ｂがノズル体３ごとに供給されるようになっている。すなわち、各ノズル体３は、制御弁（図示せず）を介してエアーパイプ２１に接続され、各制御弁は、制御コンピュータによって制御されるようになっている。例えば、大型船舶重機１００の全方位から小型船１０１が危険接近する可能性がある場合には、すべての制御弁を開弁し、全ノズル体３から気泡Ｂを噴射させる。また、大型船舶重機１００が前進中で、大型船舶重機１００の船尾側から小型船１０１が危険接近する可能性がある場合には、船尾（進行方向の反対側）に配設されたノズル体３の制御弁を開弁し、このノズル体３から気泡Ｂを噴射させる。
【００２５】
このように、小型船１０１の接近方向に応じて、大型船舶重機１００の進行方向の反対側から気泡Ｂを噴射することで、後述するように、大型船舶重機１００に進行方向への推進力が作用するものである。また、制御コンピュータによる制御弁の制御は、開閉する制御弁を手動で選択・入力してもよいし、大型船舶重機１００の進行方向や小型船１０１の接近方向などに応じて、自動で行うようにしてもよい。
【００２６】
次に、このような構成の小流物接近防止装置１による小流物接近防止方法などについて説明する。
【００２７】
まず、大型船舶重機１００による航行中や工事中に、小型船１０１が大型船舶重機１００に危険接近した場合、あるいは危険接近する可能性がある場合に、エアーコンプレッサ２を起動させるとともに、接近方向に配設されたノズル体３の制御弁を制御コンピュータによって開弁する。これにより、ノズル体３の各ノズル３２から気泡Ｂが噴射され、図２に示すように、海水面Ｗ１近傍において反大型船舶重機１００側への水流Ｆ１が形成される。つまり、大型船舶重機１００から小型船１０１側への水の流れが形成されるため、小型船１０１が大型船舶重機１００に接近することが困難となる。
【００２８】
さらに、上記のように、大型船舶重機１００寄りの海水面Ｗ１近傍に、気泡Ｂの塊である残泡Ｂ１が形成される。このため、大型船舶重機１００近傍、つまり水面上昇部Ｗ２および残泡Ｂ１における海水（気泡Ｂが混在した海水）の比重・密度が低くなり、浮力が低下する。この結果、図２中の矢印Ｄに示すように、小型船１０１の喫水が増加し、小型船１０１が海水面Ｗ１近傍の流れ（水平流）の影響を受けやすくなり、小型船１０１が大型船舶重機１００に接近することが困難となる。
【００２９】
ただし、大型船舶重機１００から小型船１０１側への水の流れＦ１や残泡Ｂにより浮力の低下が発生する範囲、および水面上昇部Ｗ２の範囲は、気泡が海面上ではじけ水塊内に存在しなくなる範囲には及ばないため、大型船舶重機１００の航行により危険な影響（衝突）を受ける範囲より外側では、小型船１０１の航行に支障を与える横方向水流や浮力の低下などは発生しないことから、本方法によって小型船１０１の安全性は低下しない。
【００３０】
一方、ノズル体３から気泡Ｂを噴射することによって発生する水面部の水流により、図３に示すように、噴射方向とは逆方向の、つまり小型船１０１から離れる方向の推進力Ｐが、大型船舶重機１００に作用する。さらに、上記のように、水深部では大型船舶重機１００側に向かう水流Ｆ２が発生するため、この水流Ｆ２によって、小型船１０１から離れる方向の推進力Ｐが、大型船舶重機１００に作用する。
【００３１】
以上のように、この小流物接近防止装置１および小流物接近防止方法によれば、海水面Ｗ１近傍における反大型船舶重機１００側への水流Ｆ１と、大型船舶重機１００寄りの海水面Ｗ１近傍に形成された残泡Ｂ１とによって、小型船１０１が大型船舶重機１００に接近することが困難となる。しかも、大型船舶重機１００の喫水部１００ａから海水面Ｗ１側に向けて気泡Ｂを噴射するだけで、小型船１０１には直接放水などを行うものではないため、小型船１０１を転覆させたり、小型船１０１の乗員に損傷を与えたりすることがない。
【００３２】
このように、小型船１０１の安全を確保しつつ、小型船１０１が大型船舶重機１００に危険接近するのを効果的に防止することができる。この結果、大型船舶重機１００による航行や工事などを支障、遅滞なく行うことができるとともに、小型船１０１の安定・安全な航行を確保、維持することができる。
【００３３】
さらに、上記のように、気泡Ｂの噴射による反力・反作用や、水深部での水流Ｆ２などによって、大型船舶重機１００に推進力Ｐが作用する。このため、この推進力Ｐが大型船舶重機１００の進行方向と一致する場合には、大型船舶重機１００の推進に要する動力・エネルギーを軽減することが可能となる。
【００３４】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、エアーコンプレッサ２から圧縮空気を送ることで、ノズル体３から気泡Ｂを生成、噴射させているが、他の気泡発生手段によって気泡を生成してもよい。例えば、図６に示すように、海水Ｗを汲み上げ、気泡発生装置５１によって海水Ｗ中に気泡を発生させ、気泡を含む海水Ｗ３を水槽５２に貯留する。そして、必要に応じて、水槽５２中の海水Ｗ３をノズル体３に送ることで、気泡を噴射させるものである。この方法によれば、気泡を含む海水Ｗ３を噴射するため、空気自体を噴射する場合に比べて海水Ｗからの水圧に対抗でき、エネルギー効率が高く、均等かつ安定して気泡を噴射することができる。
【００３５】
また、電気分解によって気泡を生成してもよい。すなわち、図７に示すように、燃料電池（発電機）６１を大型船舶重機１００に設置し、喫水部１００ａに配設した複数の電極（電極群６２）による電気分解によって、気泡を生成するものである。この方法によれば、高いエネルギー効率で気泡を生成することができる。なお、この方法では、気泡発生手段と気泡放出手段とが、一体的に構成されている。
【００３６】
一方、上記の実施の形態では、ノズル体３を深さ方向に一段・一層のみ設けているが、必要な気泡Ｂの量などに応じて、二段以上設けてもよい。また、エアーコンプレッサ２を大型船舶重機１００に設置しているが、大型船舶重機１００とは異なる船や岸にエアーコンプレッサ２を設置してもよい。さらに、気泡放出手段がノズル体３の場合について説明したが、その他の手段・機構であってもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
１        小流物接近防止装置
２        エアーコンプレッサ（気泡発生手段）
３        ノズル体（気泡放出手段）
３１      ノズル管
３２      ノズル
１００    大型船舶重機（非接近設備）
１００ａ  喫水部
１０１    小型船（小流物）
Ｗ        海水
Ｗ１      海水面（水面）
Ｗ２      水面上昇部
Ｂ        気泡
Ｂ１      残泡（気泡の塊）
【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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【図６】
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【図７】
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