(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後揺動可能に複数の造波板を配列し、隣接する前記造波板の間に形成された隙間を埋めるよう前記造波板に連結される連結ユニット板を有し、当該連結ユニット板は複数の扇型板を積層して形成するとともに扇子状に開閉できるように相互連結して形成し、前記扇型板の積層上下端の外側縁にヒンジを取付け隣接する前記造波板とスネーク運動可能に結合してなることを特徴とする造波用スネーク動作フラップ。
【請求項２】
前記連結ユニット板における各扇型板は、各扇型板間の側縁に前記扇型板間の隙間を覆うプレートを取付け扇子状に開閉可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の造波用スネーク動作フラップ。
【請求項３】
水槽の底部に枢着されて前後揺動可能な複数の造波板と、隣接する前記造波板の間に形成された隙間を埋めるよう前記造波板にヒンジを介して積層上下端の外側縁を連結した複数の扇型板を扇子状に開閉可能とした連結ユニット板とからなるスネーク動作フラップを有し、当該スネーク動作フラップの造波板を前後に揺動させる複数のアクチュエータを備え、配列された前記アクチュエータの位相を順次変えて前記造波板を揺動させることにより前記スネーク動作フラップにスネーク動作を付与させる制御手段を備えたことを特徴とする造波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水槽などの液面に、波を人工的に発生する造波用スネーク動作フラップおよびこれを用いた造波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３次元波を正確に発生する方法として、特公平６−７０５９８号公報に示す造波装置が提案されている。同公報によれば、この造波装置は、水平方向に所定の間隔をもって並設され前後方向に進退する多数の受具と、これら受具のうち相互に隣接する２つの受具に連結され前後方向に揺動する多数の造波板とを備えている。これら造波板は、一方の連結部が前記受具の並列方向に摺動し、他方の連結部が上下方向に延在する軸線の回りに回動する造波板により構成されている。これら造波板のうち相互に隣接する２つの造波板の間隔は、フレキシブルシールプレートによって閉塞し、これらフレキシブルシールプレートは前記造波板に対して一方端部が固定され、他方端部が摺動自在に設けられていることが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平６−７０５９８号公報においては、図７に示すように、それぞれの造波板８１の前面部８１Ａが鉛直を保ちながら駆動装置８３により前後に移動するピストン型運動を行うため、造波板８１で排除される水粒子の速度（Ｖ）が、どの深さでも同一になってしまうという構造特性をもっている。この特性は、港湾分野等、波の波長に比べて水深の浅い水域での波、すなわち、水粒子の運動（Ｖ）がほぼ前後運動であり、しかも水深方向ではあまり運動振幅に差がないような波を発生するのに相応しいものである。しかし、この特性は、造船分野等、波の波長に比べて水深の深い水域での波、すなわち、水粒子の運動が楕円運動で水底に近づくほど、その楕円運動が小さくなるような波とは、かなり異なったものである。このような波は、従来、波の進行方向と水深方向だけを考える２次元波の造波においては、このような比較的水深の深い波の造波においては、水粒子の運動（Ｖｂ）に一致する度合いが高い造波板として、図８に示すような主型造波板９１が使用されて来た。しかるに、図８に示すような造波板９１を単純に並べて、３次元造波機として個別に動作させるときに、図９に示すように造波板９１の前面９１Ａが静水面（Ｓ）と接する線を上から見ると、どうしても隣接する造波板同士が階段状（Ｄ）にならざるを得ないという特性を有しており、実際の波に合っていないという欠点を有している。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、深さ方向について主型運動を保ちつつ、波の幅方向については、より連続性を持ったスネーク動作が可能であり、実際の海洋に倣った３次元波の波を発生することができる造波用スネーク動作フラップおよびこれを用いた造波装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る造波用スネーク動作フラップは、前後揺動可能に複数の造波板を配列し、隣接する前記造波板の間に形成された隙間を埋めるよう前記造波板に連結される連結ユニット板を有し、当該連結ユニット板は複数の扇型板を積層して形成するとともに扇子状に開閉できるように相互連結して形成し、前記扇型板の積層上下端の外側縁にヒンジを取付け隣接する前記造波板とスネーク運動可能に結合してなる構成を特徴としている。この場合において、前記連結ユニット板における扇型板は、各扇型板間の側縁に前記扇型板間の隙間を覆うプレートを取付け扇子状に開閉可能とすればよい。
【０００６】
また、本発明に係る造波装置は、水槽の底部に枢着されて前後揺動可能な複数の造波板と、隣接する前記造波板の間に形成された隙間を埋めるよう前記造波板にヒンジを介して積層上下端の外側縁を連結した複数の扇型板を扇子状に開閉可能とした連結ユニット板とからなるスネーク動作フラップを有し、当該スネーク動作フラップの造波板を前後に揺動させる複数のアクチュエータを備え、配列された前記アクチュエータの位相を順次変えて前記造波板を揺動させることにより前記スネーク動作フラップにスネーク動作を付与させる制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る造波用スネーク動作フラップおよびこれを用いた造波装置の具体的実施の形態について図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図１は実施形態に係る造波用スネーク動作フラップを用いた造波装置の全体構成斜視図である。同図において、造波用スネーク動作フラップ１０が水槽１２の１縁部に沿って据え付けられている。この造波用スネーク動作フラップ１０は、ほぼ三角形形状の造波板１４を横方向に一列に連続して一平面を構成するように配列されている。すなわち、三角形状の底辺が直線状に縦列するように水槽１２の底部に配列され、個々の造波板１４の底辺部を水槽１２の底部とヒンジ結合させ、上端部が前後に揺動できるように取着されている。このような造波板１４の各々には電動シリンダ１６が連結され、各々独立して揺動運動ができるようになっている。電動シリンダ１６は水槽１２の躯体上部に据え付けられ、シリンダロッド１８を造波板１４の上端部に連結している。電動シリンダ１６を駆動制御する手段としてのコントローラ２０が設けられており、これは前記造波板１４にスネーク運動を与えるように電動シリンダ１６の位相をずらして運転させるようにしている。すなわち、シリンダロッド１８の先端が正弦波の軌跡上にあるようにシリンダロッド１８のストローク制御をなさしめるのである。
【０００８】
ところで、上記造波板は、正面形状が三角形状とされ、底辺部を水槽１２の底部にヒンジ結合されているため、隣接する造波板１４同士の間には逆三角形状の隙間が生じる。この隙間は造波作用を発揮させる上で埋め込んでおく必要がある。本実施形態では、複数の造波板１４を位相が異なるように前後に揺動させるため、造波板１４間の隙間距離が変動する。このような稼働中における変動隙間が常に閉鎖されて、造波作用に支障を来さないように、扇子状に開閉動作される連結ユニット板２２をもって前記隙間を埋めている。
【０００９】
造波板１４の間の隙間に装着される連結ユニット板２２は、左右の造波板１４に連結されるが、これは複数の扇型板２４（２４Ａ、２４Ｂ、………）を積層して形成するとともに扇子状に開閉できるように相互連結して形成し、積層上下端の扇型板２４Ａ、２４Ｎを隣接造波板１４、１４に結合している。この具体的構成を図２〜図６に示す。
【００１０】
図示のように、実施形態における連結ユニット板２２は、一対の造波板１４，１４の間に装着されるが、図３に示しているように、長さが若干異なる複数の扇型板２４を面スライド可能に相互連結して構成される。より具体的には、前記連結ユニット板２２における各扇型板２４は一方に長穴２６を形成し、他方に当該長穴２６に嵌入される連結ピン２８を備えて相互連結されて扇子状に開閉可能とされているのである。図４は連結ユニット板２２を閉じた状態を示し、図５は開いた状態を示している。積層されている最上面の扇型板２４Ａの外側縁にはヒンジ３０Ｌを取付け、また、最下面の扇型板２４Ｎの外側縁にも同様にヒンジ３０Ｒを取付け（図４参照）、それぞれ左右の造波板１４、１４に連結するようにしている。図６は左右一対の造波板１４，１４が同一面上にある場合の平面図と（同図（１））、上端が最大離隔状態にある場合の平面図（同図（２））とを示している。図６（１）に示しているように、最小の隙間の場合には、連結ユニット板２２は図４の状態となる。また、図６（２）に示しているように、最大隙間が形成されるように左右の造波板１４，１４が作動された場合には、図５（１）の状態の最大に広げられた状態となる。連結ユニット板２２はヒンジ３０Ｌ、３０Ｒにて造波板１４の側縁を中心とした回動が可能となっているので、図６（２）のように造波板１４同士が最大離間したような場合であっても。連結ユニット板２２は造波板１４同士の間に通流隙間を形成することがない。扇型板２４間の隙間からの通水が問題であれば、図５に示すように、各扇型板２４の側縁にテフロン（登録商標）プレート３２を取付け、隙間からの漏れをなくすように調整すればよい。
【００１１】
造波装置は、図１に示すように、電動シリンダ１６の全部一体の作動により、全部の造波板１４が水槽の底部に対して一体で前後方向に揺動されるが、コントローラ２０が各電動シリンダ１６のストローク制御を行い、連結された造波板１４に位相差が生じるように揺動させ、これにより上方から見た場合に、正弦波に沿った動きをなすように作動される。各造波板１４の間には連結ユニット板２２が介装されており、これは左右の造波板１４の動きに応じて、図６（１）の最小離間位置と、同（２）に示す最大離間位置との形態を限度として扇子状の開閉動作をなす。これにより、上面から造波板１４と連結ユニット板２２からなる造波用スネーク動作フラップ１０見た場合、スネーク運動をなすのである。これにより、全般の造波用スネーク動作フラップ１０の作動により、図１、図８に示すような水底を起点とした造波板１４の前後運動と、電動シリンダ１６によるストローク制御による造波用スネーク動作フラップ１０の上縁側のスネーク運動により、波の波長に比べて水深の深い水域での波、すなわち、水粒子の運動が楕円運動で水底に近づくほど、その楕円運動が小さくなるような波の速度が与えられ、また、このとき波は、図１に示すよう、造波用スネーク動作フラップ１０の造波板１４に対して傾斜した波の波長（Ｗａ）を発生することができる。
【００１２】
また、従来の階段状に形成された段差を設けた造波板に比較して、造波板１４は段差がなく連続しているため段差エッジ部近傍に発生していたリングウエイブを防止でき、連続した波を発生することができる。
また、造波板１４間には間隙を埋め扇子状の開閉運動をなす連結ユニット板２２をを設けているため、水の浸入を防止することができるとともに、段差を少なくすることができ連続性を持った折れ線状に接続する造波板にすることができる。また、深さ方向について主型運動を保ちつつ、波の幅方向については、より連続性を持った折れ線状に接続する造波板を有し、実際の海洋に適した３次元波の波を発生することが行われる。
【００１３】
造船分野など実験する波の波長に比べて、比較的水深の深い水槽実験においては、水粒子の運動に合致した主運動型の造波板が相応しいとされている。従来では、このために造波板の数を増して造波板の幅を極力狭くすることによって段差を少なくし滑らかな造波面を得ていた。これに比べて、本実施形態に係る造波用スネーク動作フラップおよびこれを用いた造波装置によれば、三角形状の造波板１４を互いに揺動自在にしつつ、これらの隙間を埋める連結ユニット板２２を連結している構成を採用しているため、フラップ１０に接している静水に上下方向の水粒子の速度（Ｖ）を与え、この速度は主造波板および接続造波板の底面の近傍で小さく、液面に近づくにしたがって大きくなる主型運動となるので、３次元の方向性を持った波を、より正確に、かつ、経済的に連続した波を発生することができるとともに、段差エッジ部近傍に発生していたリングウエイブを有効に防止できるものとなる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水槽の底部に枢着されて前後揺動可能な複数の造波板と、隣接する前記造波板の間に形成された隙間を埋めるよう前記造波板にヒンジを介して積層上下端の外側縁を連結した複数の扇型板を扇子状に開閉可能とした連結ユニット板とからなるスネーク動作フラップを有し、当該スネーク動作フラップの造波板を前後に揺動させる複数のアクチュエータを備え、配列された前記アクチュエータの位相を順次変えて前記造波板を揺動させることにより前記スネーク動作フラップにスネーク動作を付与させる制御手段を備えた構成としているので、深さ方向について主型運動を保ちつつ、波の幅方向については、より連続性を持ったスネーク動作が可能であり、実際の海洋に倣った３次元波の波を発生することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る造波装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスネーク動作フラップの一部の正面図である。
【図３】同フラップの分解図である。
【図４】同フラップの閉じ込み状態の正面図である。
【図５】同フラップの開いた状態の部分正面図およびその部分平面図である。
【図６】同フラップの閉じ込み状態と最大位相差のときの平面図である。
【図７】従来の造波装置の側面概念図である。
【図８】他の従来例に係る造波装置の側面概念図である。
【図９】更に他の従来例に係る造波装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０………造波装置、１２………水槽、１４………造波板、１６………電動シリンダ、１８………シリンダロッド、２０………コントローラ、２２………連結ユニット板、２４………扇型板、２６………長穴、２８………連結ピン、３０Ｌ，３０Ｒ………ヒンジ、３２………テフロン（登録商標）プレート。
【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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【図８】
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【図９】
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