(57)【要約】【課題】水位の変動に関わらず常に大きな波を発生させることが可能な造波装置および造波方法の提供。【解決手段】水を押圧することにより波を発生させる造波機構１と、造波機構１を水面近傍に浮かせるための浮力を発生する浮力体２と、造波機構１を上下動可能に支持するガイドレール３とを備え、ガイドレール３により造波機構１を上下動可能に支持した状態で、水位の変動に応じて浮力体２により造波機構１を水面近傍に浮かせることにより、造波板１１に加わる水圧が水位の変動に関わらず一定となり、水位の変動に関わらず常に大きな波を発生させることが可能となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を押圧することにより波を発生させる造波機構と、前記造波機構を水面近傍に浮かせるための浮力を発生する浮力体と、前記造波機構を上下動可能に支持する支持体とを備えた造波装置。
【請求項２】
前記造波機構の位置を固定するための固定機構を備えた請求項１記載の造波装置。
【請求項３】
水を押圧することにより波を発生させる造波機構による造波方法において、
前記造波機構を上下動可能に支持して水面近傍に浮かせた状態で前記波を発生させることを特徴とする造波方法。
【請求項４】
前記造波機構を前記水面近傍に固定した状態で前記波を発生させることを特徴とする請求項３記載の造波方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工的に波を発生させるための造波装置および造波方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶や海洋構造物の研究等に造波装置が用いられている。この種の造波装置としては、図７に示すように造波板５１の前面部が鉛直を保ちながら駆動装置（図示せず。）により前後に移動するピストン式のもの（例えば、特許文献１の図７を参照。）や、図８に示すように下部に備えたヒンジ６２を支点として造波板６１の上部が前後に移動するフラップ式のもの（例えば、特許文献１の図８を参照。）が知られている。
【０００３】
図７に示すピストン式の造波装置では、造波板５１の前面部が鉛直であるため、図７に点線で示すように水深が小さい場合であっても造波板５１の前後運動が水槽Ｔ内の水に効果的に作用し、大きな波Ｗを発生させることができる。しかしながら、図７に実線で示すように水深が大きい場合には、造波板５１を前後に運動させるために大きなエネルギが必要となる。
【０００４】
一方、図８に示すフラップ式の造波装置では、造波板６１の下部のヒンジ６２を支点として前後に移動するため、水面近くの運動量が最も大きく、水槽Ｔの底に近づくにつれて運動量が小さくなる。すなわち、フラップ式の造波装置では、水圧が大きい水槽Ｔの底の部分の運動量が小さいため、図８に実線で示すように水深が大きい場合であっても、大きな波Ｗを発生させるのに大きなエネルギは必要ない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３２７００（第２頁、図７、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、フラップ式の造波装置では、図８に点線で示すように水深が小さい場合、造波板６１の下部の運動量が小さいため、造波板６１の前後運動が水に対して効果的に作用しなくなる。その結果、フラップ式の造波装置では、水深が小さい場合には、造波板６１を非常に大きく前後に運動させないと、大きな波Ｗを起こすことができない。
【０００７】
つまり、ピストン式の造波装置では、水深が小さい場合は良いが、大きい場合は大きな波を発生させることができず、フラップ式の造波装置では、水深が大きい場合は良いが、小さい場合は大きな波を発生させることができない。すなわち、従来のピストン式やフラップ式等の一つの造波装置では、水位が大きく変動する水槽において常に大きな波を発生させることは困難である。
【０００８】
そこで、本発明においては、水位の変動に関わらず常に大きな波を発生させることが可能な造波装置および造波方法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】
【０００９】
本発明の造波装置は、水を押圧することにより波を発生させる造波機構と、造波機構を水面近傍に浮かせるための浮力を発生する浮力体と、造波機構を上下動可能に支持する支持体とを備えたものである。なお、造波機構とは、水を押圧することにより波を発生させることができるものであれば種類を問わない。例えば、ピストン式やフラップ式等のものを用いることができる。
【００１０】
本発明の造波装置によれば、支持体により造波機構を上下動可能に支持した状態で、水位の変動に応じて浮力体により造波機構を水面近傍に浮かせることにより、造波板に加わる水圧が水位の変動に関わらず一定となる。この状態において造波機構により水を押圧して波を発生させることにより、水位の変動に関わらず常に大きな波を発生させることができる。
【００１１】
なお、造波機構の動作による波の発生に伴う反作用は、支持体により受け止める。本発明の造波装置は、造波機構の位置を固定するための固定機構を備えたものとするのが望ましい。水位の変動に応じて造波機構を水面近傍に配置した後、その位置を固定機構により固定すれば、造波機構による波の発生に伴い発生する上下力をこの固定機構により受け止めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
（１）造波機構を上下動可能に支持して水面近傍に浮かせた状態で波を発生させることにより、水位の変動に関わらず常に大きな波を発生させることが可能となる。また、水深が大きい場合であっても大きな波を発生させるのに大きなエネルギは不要となる。
【００１３】
（２）造波機構を水面近傍に固定した状態で波を発生させることにより、波の発生に伴い発生する上下力を受け止め、造波機構による造波のエネルギを無駄なく水に伝えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１実施形態におけるピストン式の造波装置の斜視図である。
図１に示すように、本発明の第１実施形態における造波装置は、水を水平方向に押圧することにより波を発生させるピストン式の造波機構１と、造波機構１に浮力を与える浮力体２と、実験用の水槽Ｔの壁Ｆに造波機構１を上下動可能に支持する支持体としてのガイドレール３とを備える。
【００１５】
造波機構１は、前面部を鉛直とした造波板１１と、造波板１１を水平方向に移動可能に支持する水平支持フレーム１２と、水平支持フレーム１２に固定されガイドレール３と組み合わされることにより上下方向に移動可能な上下支持フレーム１３と、造波板１１を水平方向に駆動する駆動装置としてのサーボモータ１４とを備える。
【００１６】
浮力体２は、造波機構１を水面近傍に浮かせるための浮力を発生するものである。本実施形態においては、浮力体２は造波機構１と別体に構成され、上下支持フレーム１３に固定されているが、造波機構１と一体に構成したり、造波機構１が浮力体２を兼ね備える構成としたりすることも可能である。
【００１７】
ガイドレール３は、上下支持フレーム１３を上下に滑らかにスライドさせるためのスライダ（図示せず。）を備える。このスライダの作用によって、上下支持フレーム１３は少ない抵抗で上下にスライドするようになる。これにより、上下支持フレーム１３を含む造波機構１は、水面の変動に滑らかに追従して上下に移動する。
【００１８】
また、本実施形態における造波装置は、造波機構１の上下方向の位置を固定するための固定機構として、ストッパピン４およびピンホール５を備える。ピンホール５は、ガイドレール３、または、ガイドレール３が固定される水槽Ｔの壁Ｆの上下方向に所定間隔で複数個設けられている。ストッパピン４は、造波機構１側のフレーム、例えば上下支持フレーム１３に設けられる。
【００１９】
図２は図１の造波装置による造波の様子を示す縦断面図である。
上記構成の造波装置では、図２に実線で示すように造波機構１が浮力体２の浮力により水面Ｓの近傍に浮いた状態となる。そして、ストッパピン４をピンホール５に挿入し、造波機構１を水面Ｓ0の近傍に固定する。この状態において、サーボモータ１４を駆動し、造波板１１を水平方向（水槽Ｔの壁Ｆに対して前後方向）に移動させ、水を押圧して波Ｗを発生させる。
【００２０】
また、水位が変化する場合、ストッパピン４をピンホール５から外して固定状態を解除しておくと、図２に点線で示すように水位の変化に応じて造波機構１は浮力体２の浮力により変化後の水面Ｓ1の近傍に移動する。そして、再びストッパピン４をピンホール５に挿入し、造波機構１を水面Ｓ1の近傍に固定し、造波機構１により波Ｗを発生させる。
【００２１】
以上のように、本実施形態における造波装置では、ガイドレール３により造波機構１を上下動可能に支持した状態で、水位の変動に応じて浮力体２により造波機構１を水面Ｓ0，Ｓ1近傍に浮かせることにより、造波板１１に加わる水圧が水位の変動に関わらず一定となる。そのため、ピストン式の造波装置であるにも関わらず、水深が大きい場合であっても大きな波Ｗを発生させるのに大きなエネルギは不要であり、水位の変動に関わらず常に大きな波Ｗを発生させることができる。
【００２２】
また、本実施形態においては、造波機構１をストッパピン４およびピンホール５により水面Ｓ0，Ｓ1近傍に固定した状態で波Ｗを発生させるため、波Ｗの発生に伴い発生する上下力をこのストッパピン４に働く剪断力により受け止める。これにより、造波機構１による造波のエネルギを無駄なく水に伝えることが可能となる。
【００２３】
なお、浮力体２による造波機構１の水面Ｓ0，Ｓ1への追従のみではストッパピン４とピンホール５の位置が合わない場合には、手動力または機械力によって造波機構１を持ち上げるか、あるいは造波機構１を押し下げるかしてストッパピン４とピンホール５の位置を合わせることができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２実施形態におけるフラップ式の造波装置の斜視図、図４は図３の造波装置による造波の様子を示す縦断面図である。
【００２５】
本発明の第２実施形態における造波装置は、第１実施形態における造波機構１の造波板１１に代えて、図３に示す造波板２１としたフラップ式の造波機構６を備える。造波板２１は、その下部端がヒンジ（図示せず。）により上下支持フレーム１３に支持され、上部端がサーボモータ１４によって水平方向に駆動されるものである。他の構成については、第１実施形態と同様であるため、同一符番を付して説明を省略する。
【００２６】
本実施形態における造波装置でも、第１実施形態における造波装置と同様に、図４に実線で示すように造波機構６が浮力体２の浮力により水面の近傍に浮いた状態となる。そして、ストッパピン４をピンホール５に挿入し、造波機構６を水面Ｓ0の近傍に固定する。この状態において、サーボモータ１４を駆動し、造波板２１を下部端のヒンジを支点として水平方向（水槽Ｔの壁Ｆに対して前後方向）に移動させ、水を押圧して波Ｗを発生させる。
【００２７】
また、水位が変化する場合、ストッパピン４をピンホール５から外して固定状態を解除しておくと、図４に点線で示すように水位の変化に応じて造波機構６は浮力体２の浮力により変化後の水面Ｓ1の近傍に移動する。そして、再びストッパピン４をピンホール５に挿入し、造波機構６を水面Ｓ1の近傍に固定し、造波機構６により波Ｗを発生させることができる。
【００２８】
以上のように、本実施形態における造波装置では、ガイドレール３により造波機構６を上下動可能に支持した状態で、水位の変動に応じて浮力体２により造波機構６を水面Ｓ0，Ｓ1近傍に浮かせることにより、造波板２１に加わる水圧が水位の変動に関わらず一定となる。そのため、フラップ式の造波装置であるにも関わらず、水深が小さい場合であっても大きな波Ｗを発生させることが可能であり、水位の変動に関わらず常に大きな波Ｗを発生させることができる。
【００２９】
以上、第１および第２実施形態において説明したように、本発明の造波装置によれば、ガイドレール３により造波機構１，６を上下動可能に支持した状態で、水位の変動に応じて浮力体２により造波機構１を水面Ｓ0，Ｓ1近傍に浮かせることにより、造波板１１，２１に加わる水圧が水位の変動に関わらず一定となり、ピストン式やフラップ式等の一つの造波装置により、水位が大きく変動する水槽Ｔにおいて水位の変動に関わらず常に大きな波Ｗを発生させることができる。
【実施例１】
【００３０】
上記第１実施形態におけるピストン式の造波装置と従来のピストン式の造波装置との比較試験を行った。図５の（ａ）は本発明の第１実施形態におけるピストン式の造波装置による造波例を示す概略断面図、（ｂ）は従来のピストン式の造波装置による造波例を示す概略断面図である。なお、図示例では簡単のために造波板１１，５１しか示していない。
【００３１】
水深５ｍの試験水槽Ｔで波高０．３ｍの波Ｗを造ろうとした場合、図５（ｂ）に示す従来のピストン式の造波装置では、水槽幅１ｍ当たり約９ｋＷのモータ動力が必要であった。一方、図５（ａ）に示す本発明の第１実施形態における造波装置では、水槽幅１ｍ当たり約０．６ｋＷのモータ動力で十分であった。
【００３２】
なお、図示していないが、従来のフラップ式の造波装置では、同条件で約１．５ｋＷのモータ動力が必要であった。つまり、本発明の第１実施形態における造波装置は、水深が大きい場合であってもフラップ式の造波装置よりも小さいエネルギで大きな波Ｗを発生させることが可能であることが確認できた。
【実施例２】
【００３３】
上記第２実施形態におけるフラップ式の造波装置と従来のフラップ式の造波装置との比較試験を行った。図６の（ａ）は本発明の第２実施形態におけるフラップ式の造波装置による造波例を示す概略断面図、（ｂ）は従来のフラップ式の造波装置による造波例を示す概略断面図である。なお、図示例では簡単のために造波板２１，６１しか示していない。
【００３４】
同水槽Ｔで水深１ｍの場合に波高０．３ｍの波Ｗを造ろうとした場合、図６（ｂ）に示す従来のフラップ式の造波装置では、造波板６２の上端位置で約１．８ｍ、造波板６２を前後に移動させなければならなかった。一方、図６（ａ）に示す本発明の第２実施形態における造波装置では、造波板２１の上端位置で約０．５ｍ、造波板２１を前後に移動させるだけで十分であった。
【００３５】
つまり、本発明の第２実施形態における造波装置では、水深が小さい場合であっても造波板２１の小さな動作で大きな波Ｗを発生させることが可能であり、造波装置を大幅に小型化することが可能であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、船舶や海洋構造物の研究等を目的として人工的に波を発生させる装置および方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態におけるピストン式の造波装置の斜視図である。
【図２】図１の造波装置による造波の様子を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態におけるフラップ式の造波装置の斜視図である。
【図４】図３の造波装置による造波の様子を示す縦断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第１実施形態におけるピストン式の造波装置による造波例を示す概略断面図、（ｂ）は従来のピストン式の造波装置による造波例を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施形態におけるフラップ式の造波装置による造波例を示す概略断面図、（ｂ）は従来のフラップ式の造波装置による造波例を示す概略断面図である。
【図７】従来のピストン式の造波装置を示す縦断面図である。
【図８】従来のフラップ式の造波装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，６  造波機構
２  浮力体
３  ガイドレール
４  ストッパピン
５  ピンホール
１１，２１  造波板
１２  水平支持フレーム
１３  上下支持フレーム
１４  サーボモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005147754.tif 000006
【図５】
2005147754.tif 000007
【図６】
2005147754.tif 000008
【図７】
2005147754.tif 000009
【図８】
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