ー
8 3 4 8
・ 2 り＆ ・02
200 以下 只状なし
−30 OK 只状 なしOK
注 【1) Tabcr Method. Rolor n‑ 】8. Weight 500 K， Cycles 500(2) 水没 漬の膨潤牢，ゴ ムM ，布K の密り力 で転 「断 ・
表2.2 −7
原 型 モ デ ル11.2
ナ ■I ロ ン <20 ×<20‑
35xa5
眼¨35″゜Jに 匹に゛NI 宍一匹心匹︒
火贋そデルII.S
‑ ぺ 特 許CR 1.5
65 22
3 ）200 以下 ヌ 状なし
−30 0K 只 状なしOK
ご 考 叉 蔵; ベ 五3j
2.2‑ 23
2.2‑ 24
り 布では特殊な糸を 横糸に 用い てこの方 向に一定 割 合迄 伸び易くした布（ スパンデ ックス!
も 実用化さ れ ている。 表2.2 −7 は当初 に述べ たメンブレ ンに求められる性質に照らし て各種の試験用に選定した材料 の特性を示す 。芯 に合成繊 維（ ナイロ ン）の織り布を用い たゴムシート である。最終的には、現地での作業性 を良 くす る目的 で、ごく限られた範囲 に スパンデ ックスも 用いた 。
（2 ） 材質 の検証
2‑1 耐久試験
メンブ レン が稼働中に受ける張力は大き なも のではない が、 折り返しやし わによる曲げ を多 く受 けるので曲げ変形に対する耐久性を中心 に検証試験を 行っ た。試験条件は表2.2
−3 に示さ れる開発条件に対し て十分余 裕も持 たせて設定し た。
（1 ）試験方法
（a) 試験前のゴム布の強度を測定す る。
(b) スコット形 試験機による揉 み試験そのl ．1 Kg の張 力を かけ た状 態で1000 回揉んだ 後 に強度を測定する。図2. 1 −14 は揉 み試験 の要領 を示す。
（c ）スコット形 試験機による揉み試 験その2 ．無負荷、R 5 角取り で10万 回揉んだ後に 強度 を測定 する。図2. 1 一エ5 は揉み試験の要 領を示す。
（d ）デ マチ ヤ試 験機による屈曲試験。3075 回屈曲した後 に外観を検査する。図2.1 −1 6 は屈曲試 験の要領を示 す。
（? ） 試験 結果
表2.2 −8 は 曲げ変形 についての耐久試験 結果を示す。こ の結果 からは材質的耐久
上 下 勧
K, * I'S c 二二 二r＞
Λ〜りにりり九▽
1 '<sxl ,000回 も み 試 験
図2 . 1‑14
上 下 勧
介ぽりり八▽
無負荷−10万回 もみ試験 図2 . エ ー1 5
勣T上
介ll今
− 30万 回 屈 曲 試 験
図2. 1 −16
性 に 関 し て 問 題 は 見 当 た ら な い 。
試 験 項 n
ゴ ム 圧 （mm') 0.2 0.8 1.2 l.S (a ） 慟 咬（kg/cm ）
㈲ 似 度（kg/c"! ）(c
） 強 瓜（kg/cm)
（d) 外 奴
12.011 . S11.0
異;; ■: な し
沢？ な し 30.028.028.0 ,15.
n3
・1.033.0
火;; ■な し cg.ni;r.
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0v<;;;
た し
表2.2‑8
2 −2 耐寒性試 験
寒冷地に於ける越冬時の材質 的信頼性を 検証する為に耐寒性試験を行っ た。1.2cini厚さの ゴム布に縦じ わ及び 横じわを 入れた状態 で降温ショ ツパ'1 に入れ、 −10°C に て縦しわは 主に圧縮、 横じわは主 に引張を与 えて、表面ゴム層の状態変化 を観察し、叉、横じわに付 いては引張 をその まま延長し て、 −10°C での引張強度を測定し た。試 験の結果に 異常は 認められな かった。横じわテ スト 後の引張強度は、常温時と同じSSKg ／cm" であっ た。
2 −3 耐老化性
メンブレンは、強度部材とし てのナ イロンキャンバスと、そ れを化学的・ 物理的劣化作 用から保護し、かつ水密機能を与 える被覆ゴムとから構成され ている。従っ て。日光、紫 外線、オゾン、風化等の高分子劣化の外的要因についは。ナ イロンキャンバ スはゴムによ って絶縁され ているといえる。叉、被覆ゴム（ クロロプ レン）の耐寒性に付いては、10 年 以上の使用に耐える特性を十分保持し ており、これら各種試験、デー タ及び 類似品の使 用 実績を勘案し た場合、メンブ レンは10 〜20年の使用に十分耐える性能を持っ ているという ことが言えるので、 検証試験は行わなかっ た。
リ
一君 温s.の 室 円 て 引 つ張 り 試 恥 の て き る 装 置
2.2‑ 25
（3 ） 機 能 検 証
メ ン ブ レ ン 方 式 の 中 間 止 水 機 構 の 通 常 運 転 時 に お け る 作 動 性 と 水 密 性 を 検 証 す る 為 の試 験 で あ る 。 シ リ ン ダ ゲ ー ト の 製 作 実 績 で は シ リ ン ダ 径 は0.5 〜6.5m の 範 囲 で あ る の で、詳 細 な 観 察 用 の 小 型 模 型 （ 図2. 2‑8 ） と 実 機 状 態 を 調 べ る 大 形 模 型 （ 図2 . 2‑10) を 作 っ た 、 作 動 性 は 主 と し て 小 型 模 型 を 使 用 し て 調 べ 、 メ ン ブ レ ン の 挙 動 に 対 す る 縮尺影 響 を 確 認 す る 為 に 大 形 模 型 を 使 用 し た 。 水 密 性 の 検 証 は 。 そ の 性 格 上 、 大 形 模 型 に よ 叫j つ た 。
小型模型試験装置と機能試験条件 通 常 運 転 時 の 作 動 性 ば 取 水 時 の 作 動 性 と 保 守 （0）試験K−
・外局の内径 点 検の際等 の 非取水時の作動性 を考 える必 要が
あ る。 取 水時は シリン ダ内に動圧 に相当 す る負圧
・ 内 褐 の外 径
D 。 ≫= φ^00 mmDi ＝φ350 mm
・ 内isi のス ｝ロー7 ￡−400 mm
・ 内筒の上 下動周朋 r‑<os
( △h ＝100 〜300 叩) が 発 生 す る の で 、 メ ン ブ レ ン (2)
ft ; (1:
て速度'i K°2Z,/r°20 m゜/s‑1.2 m/min」
に圧力が加わった状態での作動性が問題と なる。非 取水時には負圧が発生しないので、メンブ レン に圧 力が加わ らない状態での作動性が問題とな る。以上 の観点か ら表2.2 −9 に示 す小形模型の試験条件 を設定し た。小形模型 のシリン ダ内外の水位差は、
実機条件と同じ△h ＝100〜300mDi （シリン ダ外水位 大）とした。
・ メ ン ブ レ ン 材 ナ イtコン 布 を含 む ゴ ム 賤
・I? さ / = 0.8 mm （ 黒 ゴ ム ）f = 0.2 mm （ 赤 ゴ ム ）
・ 艮 さ Zip. −400 mm
（3) 只験 条件
・ 内外水 位差（ns. 大）^ λ心 ひ0〜300 mm φ0
■内局上下動回玖 N 一駄 十回
It2Sffl
H‑2?l 票
( 副 入 試 験 で は 更 に// ロloooo 回 運 紅 しf‑)a お, i ゛i外 水(i.差 は 実 ≪ 革 性 を そ のl i 使 川 し た.
表2.2 −9
シリン ダゲートは。 取水位置に呑み口を移動する 場合 、及び、保守点 検時に操 作される が、 速度は通常0.3H ／ininである。実験で採用し た速度V ＝1.2n ／min は約4 倍なので、メ ンブ レンに働 く慣性力と流体力（圧力 が主）が非常 に厳し くなっている。隣接し たシリン ダ間の隙間は、一般にG ≒150inn 程度であ り、メンブレ ンの厚さはt ＝1.2 へ‑1. 5ninである ので、G とt の比はG ／t ＝125 〜100 となる。小形 模型 ではG ＝25Dimの隙間厚さ にt ＝o.2
〜0 .8n口のメンブ レンを取り付け たので、G ／t ＝125 〜31.25 となり、 曲げによ るメンブ レン内応力も実機と同程度 か、更に厳しくなっ てい ると 考えられる。尚、小形 模型 に使用 し たメンブレンの厚さはt ＝0.8nn （通称黒ゴ ム）とt ＝0.2inn （通称赤ゴム） の2 種畝で あ る。
2.2‑ 26
以上の水位差とメンブ レンの全組み合わせについ て内筒を数 十回上下動し 、どの場合も メンブレ ンが正常 に作動することを検証し た。大形模型でも チェーンブ ロックを使用し て
メンブレ ンの正常 な機能を確認し たが。メンブレンの状態は小形模型の黒ゴ ム（厚さ 七＝0.8inH
） と類似し ている点 が多 かっ た。以下に試験結果 の詳細を述べる。
3 −1 取水時 の作動性（ 水位 差△h ＝100〜300rain）
図2. 1‑17 及び1 8 はメンブレンの取り付け 状態を示 す。黒ゴム、赤ゴムとも異常 はなかっ た。 メンブレンは断 面がU 字形をしてお り、内 筒側か内筒に押しつけられてし わ
JIL
■W
図2. 1 −17 黒 ゴ ム
ができ、外筒 側は伸び てしわ のない状態であ る、黒ゴムは厚さがt ＝0.811113と厚いため に外 筒へ接触しないが、赤 ゴムは厚さがt ＝0.2 凹と薄い ため外筒へ接 触した。大形模型 では 黒ゴムと同じ くメンブレンが外筒に接触する ことはなかっ た。黒ゴムと赤ゴム では内筒 側 にできるしわ の状態が異なっ てい た。黒ゴム の場合、 巾14nn X 高さ8nirn程度の山形のしわが U 字形に 曲げ られたメンブレンの底から70〜
lOOnnのピッチ でほぼ等間隔に垂直に立ち上か つている。一方、赤ゴ ムの場合、 巾6nn X 高さ 4nn程度の山形のしわが比較的不規則に生じ
2.2‑ 27
図2. エ ー エ8 赤 ゴ ム
図2. 1 −19
てい た。こ の場合も縦しわ がほ とんどでヽ 僅かに斜め のし わが 混じっ ていた 。図 工7 及び1 8 の比較か ら明 らかなよ うに黒ゴムのし わの方 が赤ゴ ムに比 較し てなだら かであ る．R2.
1 −19 は大形 模型 でのメンブレンの取り付け 状態 を示す。大 形模型のしわ は黒ゴム のし わに似 てなだらかで縦し わが多 かっ たが、比較的不 規則 で、メンブ レンを シリン ダに 取り付け た直後は斜めのし わや 横じ わも 一部に生じ てい た。
3 −2 非取水時の作動性（水位差 △h ＝Onini）
黒 ゴム、 赤ゴムとも 異常はな かっ た。 シリン ダの内外の 水位差がない ためにメンブレン は 内筒及び外筒から離れてお り、しわ は非常になだ らか であ る。内筒 が上 下動し てもこの 状態 は保たれてい る。 内筒の上下 に伴う 水位差の変動は △h ＝±5 叩 程度であ っ なが、メ ンブ レンはその影響 を受けず、自重によ りその形状 を保っ ているように 観察さ れ た。
3 −3 水密性
大形模型を使っ て調べたところ、水 密性が非常に良く、 メンブ レンの下 に溜まっ た空気 をも 逃がすことがなかった。そこ でメンブ レンの内筒への 取り付け 部付 近に円周方向に4 ヵ 所約lOnn 径の空気孔 を設け て良 好な 結果を得た。
（4 ） 耐 泥 に 対 す る 安 全 性 検 証
メンブ レンの底部は通常はU 字 形であ ることを述べ たが、 この部分 に堆泥が発生する可 能性があ る。小形模型を使っ て堆 泥に対 する安全性 の検 証試験を行い、 問題がないことを 確認した。 使った泥土は畑 の土 を＃25 のふ るいに掛けて 選別し た物 であ る。U 字形 に曲が っ たメンブレン内に泥土を1 ／2ほ ど入れ、水を張っ て一夜 静定 させ た状 態から徐 々に約30cn
／「in の速度で手動で内筒を引き上げ た。 シリン ダ内 水位は外より100 〜300nn 低くした、
メンブレン の状態は泥土がない状態と 殆ど同様 であっ た。メンブレン に対し て、泥土は単 に水の比重を 大きくする以 外は何の影響も 与えないように 観察され た。 水の比重 が大きく なることにより、外筒 側のメンブ レンが膨 らんでい るよう であ ったが、 僅かであっ た。
2.2‑ 28
（5 ）サージーン グに対す る安全性検証
取水設備 の下流 に発電用水 車が設置される場合、水車のト リップ時に発生する サージン グ圧力がメンブレン に作用す る可能性があ る。これがメンブレンに対し最も 厳し い条件で ある。図2 ．2 −20 はサ ージン グからメンブ レンを保 護する為の止水リン グを示し てい る。この機 能の検証を大形模型を 用いて行った。表2. 2 −10 は試験条件 を示 す。
大 形 模 型 試 験 装 置と ウ ォー タ ハン マ時 の 機 能 試 験条 件
り o o o
一一一 一 一 ‥
(1) μVJKS
・ 外p の 円 径 フ。= (S 2 300 m m
■ 内n のnu D,= φ2 000 mni
・I'i筒 の ストa ー7 ￡ ＝3000mni( 実f3l 乙 ＝6 m ,ご田 さ)i2) 叫 試 体
・ メ ンブ レン 材 ナ イロ ン 布1‑ 含 む ゴ ムn
・ 厚 さ ^ ＝1．5 mm I '.nii'A f ＝1. 2 mm
・ 艮 さ /‑ ．＝3000 mm
（3) 試 恥rTtl>
・ 内 圧 上 昇M ( 圧 力 差 ）
・ti 叔 時 間
■ I n に 置j
)■』2 m
7 s より 十 分 に 大(l')70s) UJjR 上 几 （ 旧r.' 厦)
② 上 几 く3/2 ' ）
○ 中 段 （1/2 ・ ）
（ 中 段 がR (, 貳 しい 条(1‑と な ろ ）
表2 . 2 −10
止木';ング 図2. 2 −20
以下 に そ の 詳 細 を 述 べ る 。
(1）止水リン グの原理
図20 の止水リン グはメンブ レン保 護策とし て新し く立案したものであ る。 止水リン グは図2. 2 −14 に示さ れる様に内筒の下端にセットさ れる。止水リン グは中空ゴム で作られていて、 その比重 は0.99程度 であるから、通常、上板に接触してい ると 同時 に 図20 の様な形 状で挿入さ れているので外筒へも接触し ている。止水リン グは可 挑性 に 富んでお り、僅かの力でも 曲がり得るが、肉厚が厚い（I5nn ）ので潰れにくい。 サージ2.2‑
29