‑べ/
2. 周期6 秒、トラス底板の頂板空気孔は200φ、背板空気孔は300 φ2個である。
板で置き換えた。
（4）造波条件：図3. 2 −56 は実験水位を示す。波高は0.5〜2ni、 周期は5、6、8 秒 の3 ケースである。
（5）計測方法
上・下向力：ロードセル（全荷重として計測）
扉体内気圧：圧力計（上下向力と同時計測）
水路内波高：抵抗線式波高計（進入波高と直前波高）
扉体内水位:8mra 映写機で撮影
（4 ） 実 験 結 果
実験結果のうち、ト ラス底板 に関す るものを中心 に、 その要約を示す 。
（1 ）表3. 2 −51 は浮力 、下 降力 及び衝撃力の最大値 を示す。
波 高 底 板 傾 斜a 上 昇 カトン 下 降 カトン 衝 撃 カトン 2.On ト ラ ス 0 ° 208(3.0
） 100(1.0) 0 板張り 15 ° 288(0.7) 184
にO ） 1120(0.7) l.On ト ラ ス 00 °° 92(3.0)
92(3.0)
48(3.8)48(3.8)
00
15 °15° 100(3.0)
100(3.0) 52(3.8)
52(3.8) 00
板 張 り 0 ° 66(1.0) 116(2.0) 156(
←0.3)
15° 120(0.7) 104(2.7) 192(0.7)
注記1. （ ） 内は水位（OP ＝大阪ポイント）を示す。
（2 ）上昇 力、下降力、衝撃力 の定義 は次の図の通りであ る。ト ラス底板では衝撃力が発 生 するケースは希であ る。 空気孔が波動で閉鎖さ れた後は空気が間欠的 に孔 を通過 す るので上下向力（ ＝上昇力と下降力）の波 に激しい振動波 が載る。叉、空気孔が 扉 体内水で瞬時に閉鎖され た場合も振動波 が発生する。これらの振動波 は上昇・ 下 降力としてカウントした。水位が高いと波の山が頂板上に乗り上げるが、こ れは下 降力としてカンウトした。振動波 を含まない上昇力と下降力を浮力と定義する。
破 圧 力 − 般 り
じ
戊 象
︑ニ知迅
仰? 巡
≫
現
政 圧力 一 般 町
象
ト
二蹴﹂
下降 ヵ 十
■㎜rk‑‑l ←‑a‑−
ぞ
ザノ
板張り底板 ト ラス底板
（3 ）頂板空気孔（ト ラス底板）： 衝撃力は主 とし て頂板孔に左右さ れる。大き過ぎると 波面が頂板に激突する。小さ過ぎると上昇力が大きくなる。200 φが適当。下降力は 大きいほど減少する。
（4 ）背板空気孔（ト ラス底板）：上昇力と下降力は主とし て背板孔に左右さ れる。孔而 積が大きい程力は小さ くなるが、300 φを2 個以上としてもあ まり変わ らない。孔 面 積がO の場合、0P‑0.3 口で大きな衝撃的上昇力が作用し 、0P2.0nイi近 で大きな下降力 が発生する。衝撃的上昇力は急 激な内部圧力変動の結果であり、大きな下 降力は波 面と内部水面の上下運動の差が大きくなる結果であ ると考えられる。
j5
ぐ 水位の影響（ト ラス底板）： 水位が若干高くなると上下向力は若干上昇傾向となる。3.2‑
61
空気 容積の減少 によ るバネ常数の増加の結果 であ ると考 えられる。水位 が更 に高く なり、 空気 孔 が波 で塞がれる状態が発生 すると間 欠的な 空気 の通過による振 動が発 生し、 上昇 力が増加 する。この減少は0P3.0ni付近 で最も 激し くなりそれを越 えると
減少する。
（6 ）波 高の影響（ ト ラス底板）：波高 に対し波 圧力は単 調増加の関 係にあ るが、水位が 扉高 の中間付近の上下向力（振動を 除く）が顕著であ る範囲で は直線関 係、OP3.0n 付近 で衝撃現象が現れると級数的関 係、扉 底及び扉頂付 近では上下向力と 衝撃力が 共 に小さ くて収斂曲線 的な関係を示す 。
(7 ）周 期の影響（ト ラス底 板）：上 昇力は水位 が高い 範囲 では6 秒が5 及び8 秒よ り大き な傾向を示し ている 。間欠的な空 気の移動が 発生し てい る範 囲であ り、そ の影響で 一般的傾向が掴 み難い。下 降力 はほぼ一定 である る。0P3.0 付近で8 秒 が大きな値を 示し ているが、 これも空気 の間 欠的移動による可 能性がある。
（8 ）前面波 高と上下 向力 の関 係： ト ラ ス底板では上昇力 及び下降力 の最大値はゲ ートの 前面波 高の 腹の位置より若 干早め に現れる。これ らの力は扉体内 の空気 圧に原因し てい ているの で、そ の位置 は扉 体内水位 の移動速度 が最大となる点に一 致するもの と考えられる。尚、以 上は空気の間 欠的移動 によ る振 動波がない場合の一般 的傾向 であ り、振動波 が載る とこ の傾 向が見え難 くなる。こ れに対し 、板張り底板 では前 面波高の山・ 谷の位置 で最大となる。扉体内 の水 位は固定さ れてお り、外部 の水位 が上下向力 を支配し てい るからであ る。更に、以 上に対し て、 衝撃力はトラ ス及び 板張りとも、 各々、扉 体内水位 及び前面波高 の節 の位 置で最 大となる。これは衝撃 が運動エネル ギーの短時 間の発 散現象であ るから であ る。
（9 ）扉 体内空気圧と上下向力 の関係（ト ラ ス底板）： 上 下向力は マクロ的 には内部空気 圧 に支配さ れ ている 。
（10 ）周期 と内部水位変化量 の関 係（ト ラ ス底板）： 周期 が長い程内 部水位 の変化量が大 きい。
（11 ）周期と 扉体 内空気圧と の関 係（ト ラ ス底板）： 圧縮 側の空気圧は周期の長い 程人き い。水 粒子 の速度は周期 の短い 程大きいと 考えられる ので、こ の 結果は 奇異である、
原 因は 空気孔 の水没 によ る空気 の閻欠的通 過にあ るも のと考 えられる。事実、上述 の傾向 は水位 の高い 場合 であり、低い場合 には穏や かな 減少傾 向にあ る。空気の聞 欠的 な通過が、この 様に、波圧力の一般的傾向を 攬乱し てい る場合が多 い。
3.2‑ 62
ト ラ 入 仙 え oi = o ぐ屈ll/j ff7）
＿Ji 土仁・
四 っ
ー
<J・と5D
述 八え
図3 . 2 −51 トラス底板
爽 卜卜
り P ‑ O ^ O C マ
K＼ 引・ ト ラ ス 乱Ml 白 ぐ/so）
1 Ak. y・
ヨii ＼(ll]￨
ビC ‑IS.
岑 ￡が゜゛か?'べ
趾了^ 息!/,,)し
二 診
/ j∂ぺ
帥n ・と 止
千 千 ︑
図3. 2−52 トラス底板
( 賎 山 萌
コTi ■＼kop ?i f＼oo
こ と'^Z 包
1 舅
し
'. ＿J<・ぬ ．
︷
Q 戸 J ? 〃 マ
Of ‑血 ぴ
乙己 ニーぞ・ o さ ・ J , ‑
〃 ・ 皿←〃
図3. 2−5)3 板張り底板3.2‑
63
矢 巾 。
立 瑞代
−；︲
ト 〜 巾 川
^‑ 一一 一 一
言
6心 ．一二．． L・．● W ＝・．
半 ヽ?C
3S Tn
図3. 2 −54 実験装置
;t ix. 加、ダI a
図3 . 2 −55 模 型
1 。
／φ2 ごo
正 fit 図
∩ 血白 豆
図3 . 2−56 実験水位3.2‑
64
上川川﹂ 一
ロ ート・'セ> レ
☆
添 付 資 料3.2‑2 水 理 実 験2
底 板 を ト ラ ス 構 造 と し た2 段 式 シ ェ ル 構 造 ゲ ー ト の 実 施 設 計 を 行 う に 当 た っ て 、 そ の 耐 波 浪 性 を 左 右 す る 詳 細 部 の 構 造 を 固 め 、 最 終 的 な 波 圧 力 減 殺 能 力 を 確 認 す る 為 に 行 っ た 水
理 実 験 の 内 容 と 結 果 の 要 約 を 示 す 。
（1 ） 直 接 目 的
(1) 頂 板空気孔の最適位置と寸法を決める。
(2) 最 終案 での確認
・ 波高の影響 ・ 潮位 の影響 ・ 周期の影響
（2 ）対象 ゲートと造波条件
図3 . 2 −57 及び5 8 は実験対象とするゲート の形状を示す。空気孔の径とi'l置及び 造波条件は次の通りである。空気孔位 置は頂板下流端からの距離であり、図3. 2 −59 は位置を示す。背板 空気孔の径は肋板 間隔の変更などの理由で300 から285に縮小された。
実 験 の 直 接 目 的
造 波 条 件 空 気 孔 径 叩 空 気 孔 位IS a
潮位肝n 波 高0 周 期s 背 板 頂 板 頂 板
(1) 頂 板 空 気 孔
危 険 潮 位 2.0〜3.8 2、1 6 300 200、300 2.15
最適位置 3.0 2 6 300 100、200
、300 0.85
、1.5.2.15 1 5、6 、8
最適直径 3.0、3.8 2 6 285 150〜300 0.85
(2) 最 終 案 で の 影 響 の 確 認
波 高 3.8 1〜2 6 285 200 0.85
潮位 ‑0.3〜4.1 2、1 6 j 周期 2.0〜3.8 1 5、6 、8
3.2‑ 65
イに
0 刀 び ）
力 域 塑以
／f'ZOO
< Ξ 匹 ］Jj ヱjZJ2!
図3 . 2 −57 対 象 ゲー ト ㈲ 面）
卒,ご吐 町 皿ゴV.]
A ‑ A ^ill卵L
①
/L μ∂・/久］
r ‑ r 鴫 皿j
‑P こ ￡ 凹 ■L μ
図3 . 2 −58 対 象 ゲ ート （ ト ラ ス 底板 ）
J ： い J.1 ‑ 千‑ ￣ ￣I
七
耳 鉄 勉 玉 置 こ こ c 応 戦 モ行'n｀・凡う 戸卜 司J)
・
−11111４−︱
I ／夕‑ ア ノl "‑ ヌ ズ り ・ン
二 夕 こ に̲ ・I
ー ‑
洋でロ コ ..:二‑ ダ 汚 ご 1 l̲ ■ ！ l
i 上ぐ りr>: ・片り ざ 甘^ ・IT;柚 こラ キ‑"） 下秤 り 町I ^飛がヽギT べ 乙祝
図3. 2 −59 頂 板 空 気 孔 の 位 置
Z,'i!‑S,.‑,タ小乱‑ ゴ,ぴ二iL や加・り ■>『
払 回 返 泣工
一一
回:
図3. 2 −60 二次元造波水槽3.2‑
67
3.2‑ 68
J 匹 乙U ごL
／O ／
R c3i
ヤj
●1 二 ふふ".‑‑‑ ゛'>ニ ￢
M
I il
−一 一− ‑
犬 上 。 レ
戸々 こ
ペヘ ロ一
j Σ:^
太良且 辻 心 し
図3 . 2 −6 1 実 験 模 型 装 着 図
I− I︱
,L̲̲‑一 一 ・−
（3 ） 実 験 方 法
（1 ）相 似 則： フル ード の相似則、縮尺比率は1/lO ．
（2 ）実験装置： 図3. 2‑60 は装置の配置を示す。長さx 巾x 高さ＝45nxO. 8nxl. Inの2 次元水槽であ る。
(3 ）模 型： 図3 . 2 −61 は模型 が試験装 置にセ ットさ れた状態を示 す。上段扉の 肋 板間を2 スペース取り出したアルミ製 模型 で、全閉位 置に固定し た。下段扉は平 板 で置き換えた。上段扉と水路 壁の間には、波動の二 次元性を保つ為に、同じ断面 形状 をした補助 ゲート を挿入し た。
（4 ）計 測方法
上・下 向力： ロ ード セル（ 設定潮位の荷重をO として全荷重 を計測）
扉 体内気圧： 圧力計（6Hn の銅管に接続）
水路内波高： 容量式波高計（ 進入波高と 直前波高）
（4 ）実験 結果
（1) 危 険潮位： 頂板空気孔の寸法と位 置の最適化は肝3.0 及び3.8 の潮位に於ける波圧力 を考 慮し て行う必要があ る。0P3.0 は空気の間欠流による振動波 が顕著な水位 であ り、0P3.8 は水面が頂板に衝突する現象が顕著な水位であ る。
（2 ）最適 空気孔位 置： 頂板上の空気孔の位置は0.85n が最適であ る。頂板下に残る空気魂 の量 が最も多 く、扉体内の水面が頂板空気孔を開 鎖し た唱問 の圧力の上昇が和らぐ から である。
(3 ）最適空 気孔寸法： 頂板空気孔の最適径は200〜230nn ／2.7n 程度 である。こ の状態で は内 部水面は頂板に衝突 するこ とは無く、空気に閥 欠的 流れによる振動現象は比椴 的穏や かであ る。下降力に振動波は現れない。
(4) 波 高 の 影 響 ： 波 高 ＝2r]付 近 で 最 大 のJ
波 圧 力 が 生 じ る 。 ∩ 皮高
り5
ぐ
潮位の影響： 最大の波圧力は右表の1
‑
最 大 上 昇 カトン/n , 最 人 下 降 カトン/n
ご 一 一 一一Ji l
潮位 1 値 潮位 i 値 ｜
i
‑㎜ l J｜
−‑ ● ●‑‑‑‑ ‑‑ i 2.0 n 0F3.25 4.9 I 0P3.8 ， 2.1 1
通 り ． 扉 体 が 大 き く 露 出 し た り ， 水 一 一一一一 二 − − −〃￣￣〃 ￣￣￣⇒〃 ・‑〃 〃皿‑皿‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑ ‑ ・‑‑ 〃 う
］.0 n J 0P3.00 万 2.8 ． 0P3.4 万 1.3 11 1 l d 1 没 し た 状 態 で の 波 圧 力 は 小 さ い 。 I 一 一 二.̲ 二 ・̲ ＿.‑ 一一̲.̲̲̲＿̲＿....̲̲̲ ＿ ＿. 二3.2‑
回
（6 ）周 期の影響： 周 期の変 化は波圧力 に対し て顕著な影 響を示さな かっ た。
(7 ）波圧 力及び扉体 内圧力 の典 型的波 形を次の図に示す。 例1 は水面が頂板に 衝突する 場 合、 例2 は浮力の上 に振動波が 載った場 合であ る。 振動波 は空気孔の瞬間的閉鎖 及び 空気孔 が波動で塞がれ て空気が間欠的に通 過する場 合など がある 。間欠流によ る振 動波は下降力の上に現れるこ ともあ る。 例3 は衝突や振動波 の影響 のない場合
であ る。上昇 力、下 降力。 衝撃力、 浮力 は水理実験1 での定義を適用す る。