JP4093090B2

JP4093090B2 - Gate structure

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Publication number: JP4093090B2
Application number: JP2003075591A
Authority: JP
Inventors: 敬一西村
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004293032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常時に倒伏されている扉体を水を堰き止めるときに起立させるゲート構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
港湾等に設けられるゲート構造として図９に示すタイプ（逆フラップ式ゲート構造）が知られている。図示するように、このゲート構造は、根元部が基盤ｗに回動軸ｘを介して枢支された扉体ｙを有する。扉体ｙは、通常時には倒伏され、水を堰き止めるときには回動軸ｘ廻りに回動されて起立され、基盤ｗに設けられた戸当たり部ｚに当接され、起立角度が保持される。
【０００３】
かかる逆フラップ式のゲート構造は、シリンダやワイヤロープ等の機械的設備で水圧荷重を支持するものではなく、回動された扉体ｙが基盤ｗの戸当たり部ｚに当接して起立角度を拘束するものなので、構造が単純化するという利点があり、頻繁に扉体ｙの角度を変える必要のないドックゲート等に採用されている。
【０００４】
なお、関連する先行技術文献としては、特開平１１−６１７８５号公報が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−６１７８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記逆フラップ式のゲート構造は、力学的には、図１０に示すように、片持部と２つの支点とを有する片側張出梁とみなすことができる。すなわち、水圧を受ける扉体ｙを片持梁とみなし、戸当たり部ｚを第１支点（反力Ｓ１を受ける）とみなし、回動軸ｘを第２支点（反力Ｓ２を受ける）とみなすことができる。そして、扉体ｙに加わる水圧をＦ、第１支点の反力をＳ１、第２支点の反力をＳ２とすると、モーメントのバランス式及び力のバランス式により次式が得られる。
【０００７】
Ｓ１＝Ｆ（ａ＋ｂ）／ｂ …▲１▼
Ｓ２＝Ｓ１−Ｆ＝Ｆ（ａ／ｂ）…▲２▼
通常、第１支点から水圧中心点までの長さａおよび第２支点から水圧中心点までの長さａ＋ｂは、第１支点と第２支点との長さｂの数倍以上ある。よって、第１支点の反力Ｓ１及び第２支点の反力Ｓ２は、水圧加重Ｆよりも大きくならざるを得ない。
【０００８】
ここで、反力Ｓ１を支持する戸当たり部ｚは、図９の紙面裏表方向（水平方向）に連続して設置できるので、反力Ｓ１を分散支持することができる。しかし、反力Ｓ２を支持する回動軸ｘ及びその支持金具は、図９の紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に設けられるので、その間隔に加わる水圧荷重Ｆが反力Ｓ２として回動軸ｘ及びその支持金具に集中することになる。
【０００９】
よって、機械加工部品である回動軸ｘ及びその支持金具等を、上記荷重（反力Ｓ２）に耐えるように丈夫に精度良く製作する必要があり、高コスト化を招く。特に、扉体ｙの高さが数十メートル規模の大型ゲート（防潮ゲート）においては、回動軸ｘ及びその支持金具等が非常に大きくなり、コストアップが著しい。
【００１０】
また、反力Ｓ２を支持する回動軸ｘ及びその支持金具には、波浪による水圧荷重Ｆの変動も作用するため、これも考慮して強度設計・製作しなければならず、さらなるコストアップを招く。
【００１１】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、扉体を基盤に枢支する部分に加わる荷重を小さくできるゲート構造を提供することにある。
【００１２】
【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ゲート構造は、基盤に偏芯ヒンジ機構を介して起立・倒伏自在に設けられ、通常時に倒伏され水を堰き止めるときに起立される扉体と、上記基盤に偏芯ヒンジ機構の上方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部と、上記基盤に偏芯ヒンジ機構の下方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部とを備えたものである。
【００１３】
上記偏芯ヒンジ機構は、上記基盤に設けられた第１ピンと、上記扉体に設けられた第２ピンと、これらピンを偏芯して連結するクランク部材とを有するものであってもよい。
【００１４】
上記第１ピンの外周に第２ピンを軸芯をずらして回動自在に装着し、該第２ピンの中心と上記第１ピンの中心との間を仮想的なクランク部材としてもよい。
【００１５】
上記第２ピンに、従動片を設けると共に、上記扉体側に、扉体が倒伏状態から起立状態に回動するに伴って、上記従動片に当接して第２ピンを回動する駆動片を設けてもよい。
【００１６】
上記扉体の起立時の水圧作用面と、上記偏芯ヒンジ機構の偏芯軸芯同士を結ぶ仮想線と、上記上側戸当たり部の扉体当接面と、上記下側戸当たり部の扉体当接面とを、平行に配置してもよい。
【００１７】
上記上側戸当たり部と起立した扉体との間、および上記下側戸当たり部と起立した扉体との間に、それぞれ弾性材を介設してもよい。
【００１８】
また、基盤に第１ブラケットを介して設けられた第１ピンと、該第１ピンの外周に偏芯して回動自在に装着された第２ピンと、上記第２ピンの外周に回動自在に装着された第２ブラケットと、該第２ブラケットに設けられた扉体と、上記第２ピンに設けられた従動片と、上記第２ブラケットに設けられ、扉体が倒伏状態から起立状態に回動するに伴って、上記従動片に当接して第２ピンを回動する駆動片と、上記基盤に第１ピンの上方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部と、上記基盤に第１ピンの下方に位置して設けられ、倒伏時の扉体の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部とを備えたゲート構造であってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００２０】
図１に本実施形態に係るゲート構造の倒伏時の側断面図を示し、図２に起立時の側断面図を示す。図例は、本発明に係るゲート構造を、港湾等に設置される高さ数十メートルの大型の防潮ゲートに適用した例を示すが、これに限らず湖沼や河川等に設置される小型の可動堰に適用してもよい。
【００２１】
図示するように、このゲート構造（防潮ゲート）は、港湾の海底に設けられた基盤１に装着される。基盤１には、倒伏された扉体２が嵌ると共に扉体２の起立を許容する凹部３が形成されている。凹部３には、偏芯ヒンジ機構４を介して扉体２が起立・倒伏自在に設けられている。凹部３は、倒伏された扉体２が嵌る第１凹部３ａと、その端部にそれより深く形成されて扉体２の起立を許容するための第２凹部３ｂとからなる。
【００２２】
第１凹部３ａには、倒伏された扉体２を支持するため、樹脂やゴム等の弾性体からなる受け台５が設けられている。扉体２は、図１に示すように通常時に倒伏されて凹部３に嵌り込み、図２に示すように水（海水）を堰き止めるときに起立される。扉体２の起立角度は、図例では鋭角（直角以下）であるが、直角でもよく、鈍角（直角以上）でもよい。
【００２３】
扉体２は、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に沿って連続的に成形され、倒伏時にその上面２ａが基盤１（海底）と面一となるように成形されている。また、扉体２は、中空構造となっており、内部に水（海水）と空気（ガス）とが所望の割合で充填され、浮力が調節できるようになっている。すなわち、扉体２は、その内部の水と空気との割合を調節することで、浮力と自重とのバランスを調節し、偏芯ヒンジ機構４を中心として起立・倒伏されるようになっている。
【００２４】
基盤１の第２凹部３ｂには、偏芯ヒンジ機構４の上方に位置して、上側戸当たり部７が設けられている。上側戸当たり部７には、倒伏時の扉体２の上面２ａの一部（上側支持部６）が起立時に当接される。上側戸当たり部７は、扉体２の起立角度を決めるストッパとして機能し、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に沿って連続的に形成されている。他方、扉体２の上側支持部６は、倒伏時の扉体２の上面２ａの一部に、水平から屈曲された部分に水平方向に沿って連続的に形成されている。
【００２５】
基盤１の上側戸当たり部７には、扉体２の上側支持部６が当接されたときの衝撃を吸収する弾性材８（樹脂、ゴム、軟質メタル等）が介設されている。弾性材８は、水平方向に沿って連続的に形成されており、扉体２の左右の水位差を保つための水のシール材を兼ねている。図例では、弾性材８は、図４に示すように、表面が緩やかな凸状に形成されたゴム材からなり、ボルトナット９により上側戸当たり部７に取り付けられている。
【００２６】
他方、扉体２の上側支持部６には、扉体２が起立したときに、弾性材８に押し付けられる平滑な板体１０が取り付けられており、シール性を高めている。図２にも示すように、板体１０と上側戸当たり部７の扉体当接面１１とは、扉体２の起立時において略平行になるように設定されている。また、扉体２の起立時における水圧作用面１２と上側戸当たり部７の扉体当接面１１とは、略平行になるように設定されている。
【００２７】
なお、図４に示す板体１０は、弾性材８のみで十分なシール性を発揮できれば、省略することもできる。また、図例では、弾性材８は、上側戸当たり部７に設けられているが、これとは逆に上側支持部６に設けてもよい。この場合、上記板体１０は、上側戸当たり部７に設けられる。また、上側戸当たり部７と上側支持部６との双方に、弾性材８を設けてもよい。
【００２８】
また、基盤１の第２凹部３ｂには、偏芯ヒンジ機構４の下方に位置して、下側戸当たり部１４が設けられている。下側戸当たり部１４には、倒伏時の扉体２の下面２ｂの一部（下側支持部１３）が起立時に当接される。下側戸当たり部１４も、上側戸当たり部７と同様に、扉体２の起立角度を決めるストッパとして機能し、水平方向に沿って連続的に形成されている。他方、扉体２の下側支持部１４は、起立時の扉体２の下端に、偏芯ヒンジ機構４を超えて下方に延長された部分に設けられており、水平方向に沿って連続的に形成されている。
【００２９】
基盤１の下側戸当たり部１４には、扉体２の下側支持部１３が当接されたときの衝撃を吸収する弾性材１５（樹脂、ゴム、軟質メタル等）が介設されている。弾性材１５は、水平方向に沿って連続的に形成されており、扉体２の左右の水位差を保つための水のシール材を兼ねている。図例では、弾性材１５は、図５に示すように、表面が緩やかな凸状に形成されたゴム材からなり、ボルトナット１６により下側戸当たり部１４に取り付けられている。
【００３０】
他方、扉体２の下側支持部１３には、扉体２が起立したときに、弾性材１５に押し付けられる平滑な板体１７が取り付けられており、シール性を高めている。板体１７と下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とは、扉体２の起立時において略平行になるように設定されている。また、扉体２の起立時における水圧作用面１２と下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とは、略平行になるように設定されている。
【００３１】
なお、図５に示す板体１７は、弾性材１５のみで十分なシール性を発揮できれば、省略することもできる。また、図例では、弾性材１５は、下側戸当たり部１４に設けられているが、これとは逆に下側支持部１３に設けてもよい。この場合、上記板体１７は、下側戸当たり部１４に設けられる。また、下側戸当たり部１４と下側支持部１３との双方に、弾性材１５を設けてもよい。
【００３２】
扉体２を凹部３に枢支する偏芯ヒンジ機構４は、図１及び図２に示すように、凹部３（第２凹部３ｂ）にブラケット１９を介して設けられた第１ピン２０と、第１ピン２０に偏芯して扉体２に設けられた第２ピン２１と、これら第１及び第２ピン２０、２１を連結すると共に第１ピン２０を中心とした第２ピン２１の回動を許容するクランク部材２２とを有する。
【００３３】
ブラケット１９及び第１ピン２０は、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に複数設けられている。そして、それらに取り付けられるクランク部材２２及び第２ピン２１も、紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に複数設けられている。
【００３４】
第２ピン２１は、扉体２の下面２ｂの根元側に、下側支持部１３より上側に位置して形成された窪み部２３に設けられている。窪み部２３は、ブラケット１９の一部及びクランク部材２２を収容し、扉体２が起立・倒伏するときに、ブラケット１９及びクランク部材２２と干渉しない形状に形成されている。
【００３５】
また、本実施形態では、図２に示すように、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線と、上側戸当たり部７の扉体当接面１１と、下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とは、略平行に配置されている。
【００３６】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００３７】
図１に示すように、扉体２は、通常時には、その中空の内部に水が充填されて、倒伏状態となっている。高潮発生時などのときには、図２に示すように、扉体２の内部には空気が充填されて水が排出される。すると、扉体２は、浮力が自重にうち勝って起立してくる。
【００３８】
扉体２は、ある程度まで起立すると、自重による倒伏方向（図２中時計方向）の回転モーメントよりも、水圧作用面の水圧による起立方向（図２中反時計方向）の回転モーメントの方が大きくなり、上側支持部６が上側戸当たり部７の弾性材８に当接し、下側支持部１３が下側戸当たり部１４の弾性材１５に当接するまで、回動して起立する。他方、扉体２に取り付けられた第２ピンは、扉体２が浮力によって上方に持ち上げられることにより、クランク部材２２を介して凹部３に取り付けられた第１ピン２０に対してその上方に回動する。
【００３９】
この状態において、扉体２に加わる水圧及び波浪による水圧変動は、クランク部材２２が第１ピン２０を中心として回動するため第１ピン２０には加わらず、クランク部材２２が第２ピン２１を中心として回動することで第２ピン２１にも加わらず、全て上側戸当たり部７及び下側戸当たり部１４に支持される。すなわち、扉体２を回動させる力（水圧）は、クランク部材２２が第１ピン２０を中心として回動することによって第１ピン２０から逃がされ、クランク部材２２が第２ピン２１を中心として回動することによって第２ピン２１から逃がされる。
【００４０】
よって、第１ピン２０及び第２ピン２１には、扉体２の浮力と自重の差分の力しか作用しないことになり、極めて小さな力しか作用しない。従って、機械加工部品である第１ピン２０、第２ピン２１、クランク部材２２及びブラケット１９等を小型化でき、低コスト化を推進できる。特に、扉体２の高さが数十メートル規模の大型の防潮ゲートにおいては、各機械加工部品（第１ピン２０、第２ピン２１、クランク部材２２及びブラケット１９等）の小型化による低コスト化のメリットは大きい。
【００４１】
また、図例では、図２に示すように、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線とが略平行に配置されているため、クランク部材２２が第１ピン２０を中心とした接線方向に回動されることになり、第１ピン２０及び第２ピン２１にこじり力が加わることがない。但し、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線とは、必ずしも厳密に平行である必要はない。平行でない場合に第１ピン２０及び第２ピン２１に生じるこじり力は微小だからである。
【００４２】
図２の扉体２に作用する力の模式図を図３に示す。上側戸当たり部７の弾性材８から水圧中心までの距離をａ、上側戸当たり部７の弾性材８から下側戸当たり部１４の弾性材１５までの距離をｂ’、扉体２に加わる水圧をＦ、上側戸当たり部７の反力をＳ１’、下側戸当たり部１４の反力をＳ２’とすると、モーメントのバランス式及び力のバランス式により次式が得られる。
【００４３】
Ｓ１’＝Ｆ（ａ＋ｂ’）／ｂ’ …▲３▼
Ｓ２’＝Ｓ１’−Ｆ＝Ｆ（ａ／ｂ’）…▲４▼
ここで、図９及び図１０に示す先行技術と本実施形態とを比較すると、上側の反力支持点（Ｓ１、Ｓ１’）の位置は実質的に変わらないものの、下側の反力支持点については、先行技術では扉体ｙの回動軸ｘが反力を受ける第２支点となっているのに対して本実施形態は第１ピン２０及び第２ピン２１は反力を受けずその延長部分に設けられた下側支持部１３で反力を受けているので、支点間距離が長くなってｂ’＞ｂとなる。よって、従来技術の欄で述べた▲１▼式▲２▼式と上記▲３▼式▲４▼式とを比較すると、Ｓ１’＜Ｓ１、Ｓ２’＜Ｓ２となり、本実施形態の方が先行技術よりも支点反力を小さくでき、扉体２や凹部３の強度設計上、有利となる。
【００４４】
また、本実施形態では、図２に示すように、扉体２の起立時の水圧作用面１２と、扉体２の起立時の偏芯ヒンジ機構４の第１ピン２０と第２ピン２１とを結ぶ仮想線と、上側戸当たり部７の扉体当接面１１と、下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とが略平行に配置されているため、上側戸当たり部７の扉体当接面１１と、下側戸当たり部１４の扉体当接面１８とには、それぞれ垂直方向に反力が作用することになる。よって、扉体２を効率よく安定して支持できる。
【００４５】
また、本実施形態においては、反力を受ける支点（上側戸当たり部７の弾性材８、下側戸当たり部１４の弾性材１５）は、図１及び図２の紙面裏表方向（水平方向）に沿って連続的に設けられているので、反力を水平方向に分散支持することができる。他方、図９に示す先行技術の場合には、第２支点である回動軸ｘ及びその支持金具は、図９の紙面裏表方向（水平方向）に所定間隔を隔てて間欠的に設けられるので、その間隔に加わる水圧荷重Ｆが反力Ｓ２として回動軸ｘに集中してしまう。
【００４６】
すなわち、本実施形態は、扉体２を枢支する第１ピン２０及び第２ピン２１では反力を支持せず、その上下に配置された上側支持部６と下側支持部１３とで反力を支持するようにしているので、上側支持部６及び上側戸当たり部７の弾性材８を水平方向に連続的に成形すると共に、下側支持部１３及び下側戸当たり部１４の弾性材１５を水平方向に連続的に成形することで、そこに作用する反力を分散支持することができる。また、上記弾性材８、１５は、それぞれ水平方向に沿って連続的に成形されているので、水をシールして扉体２の左右の水位差を保持する。
【００４７】
また、図４に示す上側戸当たり部７に設けた弾性材８の幅を、図５に示す下側戸当たり部１４に設けた弾性材１５の幅よりも広くしているのは、図３から明らかなように、上側戸当たり部７における反力Ｓ１’の方が下側戸当たり部１４における反力Ｓ２’よりも大きいからである。ここで、各弾性材８、１５の幅をそれぞれ更に広くすれば、単位面積当たりの反力（支圧応力）を更に小さくできることは勿論である。
【００４８】
また、本実施形態においては、第１ピン２０及び第２ピン２１が水圧荷重Ｆの反力を支持しないため、構造が不静定にならず静定梁構造となる。よって、製作誤差などによって支点（上側戸当たり部７の弾性材８、下側戸当たり部１４の弾性材１５）の位置が多少ずれても、静定構造であるがゆえ、支点反力は殆ど変わらない。
【００４９】
仮に、第１ピン２０、第２ピン２１及びクランク部材２２が存在せず、ブラケット１９に直接扉体２を枢支する構造であれば、扉体２は３つの支点で支持される不静定梁構造となるため、各支点の僅かな位置誤差によって支持反力が大きく変動する可能性があるが、本実施形態ではそのようなことはない。よって、本実施形態は比較的製造公差を大きく設定でき、低コスト化に繋がる。
【００５０】
別の実施形態を図６乃至図８に示す。
【００５１】
この実施形態は、偏芯ヒンジ機構４のみが前実施形態と異なっており、その他は同様の構成となっているため、相違点のみを説明する。この実施形態の偏芯ヒンジ機構４は、図６乃至図８に示すように、凹部３（基盤１）に第１ブラケット２４を介して取り付けられた第１ピン２５を有する。第１ピン２５には、第１滑り軸受２６を介して、第２ピン２７が偏芯して装着されている。第２ピン２７には、第２滑り軸受２８を介して、円筒状のカラー２９が装着されている。カラー２９には、第２ブラケット３０を介して扉体２が取り付けられている。
【００５２】
すなわち、この実施形態における偏芯ヒンジ機構４は、凹部３（基盤１）に設けられた第１ピン２５と、第１ピン２５に偏芯して扉体２に設けられた第２ピン２７と、これらピン２５、２７を連結すると共に第１ピン２５を中心とした第２ピン２７の回動を許容するクランク部材とを有するものであって、第１ピン２５の外周に第２ピン２７を軸芯をずらして回動自在に装着し、かかる偏芯装着された第２ピン２７自身をクランク部材としたものである。そして、図７にて、第１ピン２５の中心と第２ピン２７の中心とを結んで仮想的にハッチングが施された部分３１がクランク部材に相当する。
【００５３】
詳しくは、第１ブラケット２４は、図８に示すように、カラー２９を左右から挟むように配置され、扉体２の水平方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。各第１ブラケット２４、２４の内側対向面には、図６(b)に示すように、スラスト用の滑り軸受３２が設けられている。そして、各第１ブラケット２４には第１ピン２５が固設され、第１ピン２５には第１滑り軸受２６を介して第２ピン２７が偏芯して装着され、第２ピン２７には第２滑り軸受２８を介してカラー２９が装着され、カラー２９には第２ブラケット３０を介して扉体２が取り付けられている。なお、第１ブラケット２４に第１ピン２５を回転自在に装着し、その第１ピン２５に第１滑り軸受２６を省略して第２ピン２７を固設し、以降同様の構成としてもよい。
【００５４】
第１ピン２５の中心と第２ピン２７の中心との距離（偏芯量）が、第１ピン２５（固定軸）の軸半径よりも大きい場合には図１及び図２に示す前実施形態のようにクランク部材２２を設ける必要があるが、第１ピン２５（固定軸）の軸半径よりも小さい場合には本実施形態のように第１ピン２５（固定軸）に偏芯させて第２ピン２７（移動軸）を回転可能に装着し、第２ピン２７（移動軸）自身をクランク部材とする方が構造を単純化できる。
【００５５】
本実施形態における扉体２の起立・倒伏を図７を用いて説明すると、図７(a)に示すように、扉体２の内部に水を注入した状態では、扉体２はその自重によって倒伏して沈み込み、第１ピン２５の中心の下方に第２ピン２７の中心が位置される。この状態から、扉体２の内部に空気を注入すると、図７(b)に示すように、浮力によって扉体２が第１ピン２５を中心として回動し、起立し始める。
【００５６】
そして、更に扉体２の内部に空気を注入すると、図７(c)に示すように、浮力によって扉体２が第１ピン２５を中心として回動し、同時に第２ピン２７が第１ピン２５及びカラー２９に対して滑って上方に持ち上げられる。その後、扉体２は、図２に示すように、上側戸当たり部７の弾性材８及び下側戸当たり部１４の弾性材１５に当接するまで起立する。そして、本実施形態においても、前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５７】
別の実施形態を図１１〜図１７に示す。
【００５８】
図１１及び図１２に示すように、この実施形態は、前実施形態の偏芯ヒンジ機構４に改良を施したものである。すなわち、本実施形態に係る偏芯ヒンジ機構４０は、基盤１（凹部３）に第１ブラケット４１を介して設けられた第１ピン（固定ピン）４２と、第１ピン４２の外周に偏芯して第１滑り軸受４３を介して回動自在に装着された第２ピン（偏芯ピン）４４と、第２ピン４４の外周に第２滑り軸受４５を介して回動自在に装着された第２ブラケット４６と、第２ブラケット４６に設けられた扉体４７とを備える。ここで、第１ピン４２の中心Ｘと第２ピン４４の中心Ｙとを結ぶハッチング部分が、仮想的なクランク部材Ｚとなる。
【００５９】
第２ピン４４の周面には、従動片（従動ピン）４８が設けられている。ここで、第１ピン４２の中心Ｘから第２ピン４４の中心Ｙに向かう方向（クランク部材Ｚの方向）を偏芯軸の向きとすると、従動片４８は、図例ではその偏芯軸（クランク部材Ｚ）の方向線上に配置されているが、原理的には第２ピン４４の外周上であればどこでもよい。また、第２ブラケット４６の側面には、扉体４７が倒伏状態のときに、従動片４８から少し離れた回転方向後方の位置に、駆動片（駆動ピン）４９が設けられている。駆動片４９と従動片４８とを僅かに離間した理由は、製作誤差や予期せぬ扉体４７の動揺により、不要に駆動片４９と従動片４８とが接触することを防止するためである。
【００６０】
また、図１７に示すように、基盤１（凹部３）には、第１ピン４２の上方に位置して、倒伏時の扉体４７の上面の一部が起立時に当接する上側戸当たり部５０が設けられている。また、基盤１（凹部３）には、第１ピン４２の下方に位置して、倒伏時の扉体４７の下面の一部が起立時に当接する下側戸当たり部５１が設けられている。なお、その他の構成は前実施形態と同様となっている。
【００６１】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００６２】
図１３に示すように、扉体４７が倒伏状態のときは、鉛直下向きに働く扉体４７の自重Ｇ（厳密には扉体４７の自重と浮力との差、扉体４７の倒伏時には自重の方が大きい）により、偏芯軸（クランク部材Ｚ）の向きは鉛直下向きとなっている。このとき、駆動片４９と従動片４８とは僅かに離間している。そして、扉体４７を起立させるときには、扉体４７の内部に空気（ガス）を注入する。
【００６３】
すると、図１４に示すように、扉体４７に生じる浮力Ｆが自重に打ち勝って、扉体４７（即ち扉体４７に設けられた第２ブラケット４６）が回動する。詳しくは、第２ブラケット４６は、その駆動片４９が第２ピン４４に設けた従動片４８に当接するまでは、第２ピン４４の中心（偏芯中心）Ｙ廻りに回動する。このとき、第２ブラケット４６と第２ピン４４との間の摩擦力が第２ピン４４と第１ピン４２との間の摩擦力よりも大きければ、第２ブラケット４６の回動に伴って第２ピン４４も連れ廻るが、摩擦力の関係が逆の場合には、第２ピン４４は回転しない。図１４では、第２ピン４４が回転しないケースを示す。
【００６４】
その後、図１５に示すように、扉体４７が更に回動すると、それに伴って第２ブラケット４６の駆動片４９が第２ピン４４の従動片４８を押すため、第２ピン４４が第２ブラケット４６と一体的に第１ピン４２の中心（固定中心）Ｘ廻りに回動する。ここで、仮に、駆動片４９及び従動片４８がないとすると、第２ピン４４は、図例のように第１ピン４２との摩擦力の方が第２ブラケット４６との摩擦力よりも大きい場合、回動しないことになる。これに対し、本実施形態では、上記駆動片４９が従動片４８を押すことによって、摩擦力の大小関係に拘わらず、第２ピン４４を確実に回動させることができる。
【００６５】
そして、第２ピン４４が回動すると、仮想的なクランク部材Ｚも一体的に回動し、クランク部材Ｚの偏芯軸芯Ｙ（第２ピン４４の中心Ｙ）に、鉛直上向きに扉体の浮力Ｆが作用する。すなわち、扉体４７は、回動しつつ同時に内部に充填された空気によって上方に持ち上げられるため、その浮力が第２ピン４４を持ち上げる方向に作用する。そして、第２ピン４４を持ち上げようとする浮力は、第２ピン４４が第１ピン４２に偏芯装着されているので、クランク部材Ｚの偏芯軸芯Ｙに上向きに作用するのである。これにより、第２ピン４４は、その従動片４８が駆動片４９に押されてある程度回動された後には、図１６に示すように、扉体４７の浮力Ｆによって固定中心Ｘ（第１ピン４２の中心Ｘ）廻りに回動する。
【００６６】
詳しくは、第２ピン４４は、図１５から図１６に回動するに伴って、第２ピン４４を回動させるモーメントの実質的なアーム長（クランク部材Ｚの水平面に対する投影長さ）が大きくなる。よって、第２ピン４４は、途中まではその従動片４８が駆動片４９に押されて回動されるものの、所定角度（上記モーメントが第２ピン４４と第１ピン４２との摩擦力よりも大きくなる角度）以上回動された後には、扉体４７の浮力Ｆによって発生するモーメントによって回動する。
【００６７】
図１７に示すように、扉体４７は、更に回動すると、上側戸当たり部５０及び下側戸当たり部５１によって回動が止められ、所定角度に起立する。このとき、扉体４７は、各戸当たり部５０、５１によって回転が拘束され、各戸当たり部５０、５１の方向（扉体４７面の直角方向）の変位が拘束されるものの、それに対する直角方向（扉体４７面の平行方向）の向きの変位は拘束されない。よって、偏芯軸（クランク部材Ｚ）は、後者の方向（扉体４７面の平行方向）の浮力Ｆの分力Ｆｘによって、この方向に向くことになる。
【００６８】
すなわち、仮に、扉体４７の回動位置が固定されているとすると、第２ブラケット４６の穴の位置が動かないため第２ピン４４は偏芯回動せず、扉体４７が浮力Ｆによって上昇すると共に回動することで、第２ブラケット４６の穴の位置が動き、第２ピン４４が偏芯回動するのである。そして、図１７に示すように、扉体４７が各戸当たり部５０、５１によって回動が規制されて第２ブラケット４６の穴の位置が固定されると、そのときの第２ブラケット４６の穴の位置に合うように第２ピン４４が偏芯回動する。なお、このとき、偏芯軸（クランク部材Ｚ）と扉体４７とは平行となる。
【００６９】
この結果、第２ピン４４は、クランク部材Ｚが扉体４７と平行となるまで回動し、その状態で停止する。よって、扉体４７の左右の水位差による水圧荷重は、全て各戸当たり部５０、５１で支持することになり、第１ピン４２には、上記浮力Ｆの分力Ｆｘのみが働くことになる。なお、その他、基本的な作用・効果は、前実施形態と同様である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るゲート構造によれば、次のような優れた効果を発揮できる。
【００７１】
(1)扉体に加わった水圧荷重の反力を、偏芯ヒンジ機構の各偏芯軸で支持することなく、上側戸当たり部及び下側戸当たり部で支持することができる。よって、扉体を基盤に枢支する部分に加わる荷重を小さくできる。また、扉体に波浪等の水圧荷重の変動が生じても、その変動が扉体を基盤に枢支する部分に影響を与えることはない。
【００７２】
(2)偏芯ヒンジ機構の下方に下側戸当たり部を設けているので、上側戸当たり部との支点間距離ｂ’を長くでき、モーメントバランス式▲３▼及び▲４▼から明らかなように、上側戸当たり部及び下側戸当たり部における反力を小さくできる。
【００７３】
(3)偏芯ヒンジ機構の各偏芯軸が反力荷重を支持しないため、構造が不静定とならず静定構造となる。よって、設計・製作が容易となる。
【００７４】
(4)駆動片及び従動片によって、第２ピンを確実に回動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るゲート構造の倒伏時の側断面図である。
【図２】上記ゲート構造の起立時の側断面図である。
【図３】上記ゲート構造の扉体に加わる力の模式図である。
【図４】上記ゲート構造の上側戸当たり部の側断面図である。
【図５】上記ゲート構造の下側戸当たり部の側断面図である。
【図６】上記ゲート構造の偏芯ヒンジ機構の変形例を示す説明図であり、(a)は側断面図、(b)は正面断面図である。
【図７】上記偏芯ヒンジ機構の作動を示す説明図であり、(a)は扉体の倒伏時、(b)は扉体の起立中、(c)は扉体の起立後の様子を示す図である。
【図８】上記偏芯ヒンジ機構の正面図である。
【図９】従来例を示すゲート機構の側断面図である。
【図１０】上記ゲート機構の扉体に加わる力の模式図である。
【図１１】上記ゲート構造の偏芯ヒンジ機構の変形例を示す側断面図（図１２のXI−XI線断面図）である。
【図１２】図１１のXII−XII線断面図である。
【図１３】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１４】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１５】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１６】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【図１７】上記偏芯ヒンジ機構の作動説明図である。
【符号の説明】
１基盤
２扉体
２ａ上面
２ｂ下面
４ヒンジ機構
７上側戸当たり部
８弾性材
１１扉体当接面
１２水圧作用面
１４下側戸当たり部
１５弾性材
１８扉体当接面
２０第１ピン
２１第２ピン
２２クランク部材
３１クランク部材
４１第１ブラケット
４２第１ピン
４４第２ピン
４６第２ブラケット
４７扉体
４８従動片
４９駆動片
５０上側戸当たり部
５１下側戸当たり部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gate structure that stands up when a door body that is normally lying down is dammed up with water.
[0002]
[Prior art]
As a gate structure provided in a harbor or the like, the type shown in FIG. 9 (reverse flap type gate structure) is known. As shown in the figure, this gate structure has a door body y whose root portion is pivotally supported by a base w via a rotation axis x. The door body y is normally laid down, and when the water is dammed up, the door body y is rotated around the rotation axis x and brought up and brought into contact with a door stop portion z provided on the base w to maintain the standing angle.
[0003]
Such a reverse flap type gate structure does not support a hydraulic load with mechanical equipment such as a cylinder or a wire rope, but the rotated door body y abuts against the door contact portion z of the base w to raise the standing angle. Since it is restrained, there is an advantage that the structure is simplified, and it is adopted for a dock gate or the like that does not need to frequently change the angle of the door body y.
[0004]
As related prior art documents, Japanese Patent Laid-Open No. 11-61785 is known.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-61785
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the reverse flap type gate structure can be regarded as a one-side protruding beam having a cantilever portion and two fulcrums as shown in FIG. That is, the door body y subjected to water pressure is regarded as a cantilever, the door contact portion z is regarded as a first fulcrum (receiving reaction force S1), and the rotation axis x is regarded as a second fulcrum (receiving reaction force S2). be able to. When the water pressure applied to the door y is F, the reaction force of the first fulcrum is S1, and the reaction force of the second fulcrum is S2, the following equation is obtained from the moment balance equation and the force balance equation.
[0007]
S1 = F (a + b) / b (1)
S2 = S1-F = F (a / b) (2)
Usually, the length a from the first fulcrum to the water pressure central point and the length a + b from the second fulcrum to the water pressure central point are several times the length b between the first fulcrum and the second fulcrum. Therefore, the reaction force S1 of the first fulcrum and the reaction force S2 of the second fulcrum must be larger than the hydraulic pressure F.
[0008]
Here, since the door stop part z which supports reaction force S1 can be installed continuously in the paper back and front direction (horizontal direction) of FIG. 9, reaction force S1 can be distributedly supported. However, since the rotation axis x that supports the reaction force S2 and its support metal fitting are intermittently provided at a predetermined interval in the front and back direction (horizontal direction) of FIG. 9, the hydraulic load F applied to the interval is counteracted. The force S2 is concentrated on the rotating shaft x and its support fitting.
[0009]
Therefore, it is necessary to manufacture the rotating shaft x, which is a machined component, and its support metal fittings, to be strong and accurate so as to withstand the load (reaction force S2), resulting in an increase in cost. In particular, in the case of a large gate (tide gate) having a height of the door body y of several tens of meters, the rotation axis x and its support metal fittings become very large, resulting in a significant increase in cost.
[0010]
In addition, since the hydraulic load F due to the waves also acts on the rotating shaft x and its support fitting for supporting the reaction force S2, it is necessary to design and manufacture the strength in consideration of this, which further increases the cost. Invite.
[0011]
An object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide a gate structure capable of reducing a load applied to a portion pivotally supported by a door body.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a gate structure according to the present invention is provided on a base so as to be able to stand up / fall down via an eccentric hinge mechanism, and is a door body that stands up when it normally falls and blocks water. Provided above the eccentric hinge mechanism on the base, and provided on the base below the eccentric hinge mechanism, with the upper door contact part where a part of the upper surface of the door body in the fall is in contact with when standing And a lower door contact portion with which a part of the lower surface of the door body at the time of lying down abuts when standing.
[0013]
The eccentric hinge mechanism may include a first pin provided on the base, a second pin provided on the door body, and a crank member that eccentrically connects the pins.
[0014]
A second pin may be mounted on the outer periphery of the first pin so as to be pivotable while shifting the axis, and a virtual crank member may be formed between the center of the second pin and the center of the first pin.
[0015]
The second pin is provided with a driven piece, and on the door body side, a drive piece that contacts the driven piece and rotates the second pin as the door turns from a lying state to an upright state. It may be provided.
[0016]
The hydraulic action surface at the time of standing of the door body, a virtual line connecting the eccentric shaft cores of the eccentric hinge mechanism, the door body contact surface of the upper door contact portion, and the door of the lower door contact portion The body contact surface may be arranged in parallel.
[0017]
An elastic material may be interposed between the upper door contact portion and the upright door body, and between the lower door contact portion and the upright door body.
[0018]
Also, a first pin provided on the base via a first bracket, a second pin eccentrically mounted on the outer periphery of the first pin, and a second pin rotatably mounted on the outer periphery of the second pin A second bracket mounted, a door provided on the second bracket, a follower provided on the second pin, and a second bracket provided on the second bracket, the door being rotated from a lying state to an upright state. A driving piece that contacts the driven piece and rotates the second pin as it moves, and a portion of the upper surface of the door body that is provided on the base above the first pin, A gate provided with an upper door contact portion that abuts when standing, and a lower door contact portion that is provided below the first pin on the base and that a part of the lower surface of the door body contacts when standing It may be a structure.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0020]
FIG. 1 shows a side sectional view of the gate structure according to the present embodiment when lying down, and FIG. 2 shows a side sectional view when standing up. The figure shows an example in which the gate structure according to the present invention is applied to a large tide gate with a height of several tens of meters installed in a harbor or the like. You may apply to a movable weir.
[0021]
As shown in the figure, this gate structure (tide gate) is attached to a base 1 provided on the seabed of a harbor. The base 1 is formed with a recessed portion 3 into which the overturned door body 2 fits and allows the door body 2 to stand up. A door body 2 is provided in the recessed portion 3 via an eccentric hinge mechanism 4 so as to be able to stand up and down. The concave portion 3 includes a first concave portion 3a into which the overturned door body 2 is fitted, and a second concave portion 3b that is formed deeper than the first concave portion 3a and allows the door body 2 to stand up.
[0022]
The first recess 3a is provided with a cradle 5 made of an elastic body such as resin or rubber in order to support the fallen door body 2. As shown in FIG. 1, the door body 2 is laid down in a normal state and fitted into the recess 3, and is erected when damming water (seawater) as shown in FIG. 2. The standing angle of the door body 2 is an acute angle (below the right angle) in the illustrated example, but may be a right angle or an obtuse angle (a right angle or more).
[0023]
The door body 2 is continuously formed along the front and back direction (horizontal direction) of FIG. 1 and FIG. 2, and is formed so that the upper surface 2a thereof is flush with the base 1 (sea floor) when lying down. Moreover, the door body 2 has a hollow structure and is filled with water (seawater) and air (gas) at a desired ratio so that the buoyancy can be adjusted. That is, the door body 2 is configured to stand up and fall around the eccentric hinge mechanism 4 by adjusting the balance between buoyancy and its own weight by adjusting the ratio of water and air inside. .
[0024]
In the second recess 3 b of the base 1, an upper door stopper 7 is provided above the eccentric hinge mechanism 4. A part (upper support portion 6) of the upper surface 2a of the door body 2 when lying down is brought into contact with the upper door contact portion 7 when standing. The upper door stopper 7 functions as a stopper that determines the standing angle of the door body 2 and is continuously formed along the front and back sides (horizontal direction) of FIGS. 1 and 2. On the other hand, the upper support portion 6 of the door body 2 is continuously formed along the horizontal direction at a portion bent from the horizontal on a part of the upper surface 2a of the door body 2 when lying down.
[0025]
An elastic material 8 (resin, rubber, soft metal, or the like) that absorbs an impact when the upper support portion 6 of the door body 2 comes into contact is interposed in the upper door contact portion 7 of the base 1. The elastic material 8 is continuously formed along the horizontal direction, and also serves as a water sealing material for maintaining the difference in water level between the left and right sides of the door body 2. In the illustrated example, the elastic material 8 is made of a rubber material having a gently convex surface as shown in FIG. 4, and is attached to the upper door stopper 7 by a bolt nut 9.
[0026]
On the other hand, a smooth plate body 10 that is pressed against the elastic material 8 when the door body 2 stands is attached to the upper support portion 6 of the door body 2 to enhance the sealing performance. As shown in FIG. 2, the plate body 10 and the door body contact surface 11 of the upper door stopper 7 are set so as to be substantially parallel when the door body 2 stands. Further, the hydraulic pressure acting surface 12 and the door body contact surface 11 of the upper door contact portion 7 are set to be substantially parallel when the door body 2 stands.
[0027]
Note that the plate 10 shown in FIG. 4 can be omitted as long as the elastic material 8 alone can provide sufficient sealing performance. Further, in the illustrated example, the elastic material 8 is provided in the upper door stop portion 7, but may be provided in the upper support portion 6 on the contrary. In this case, the plate 10 is provided on the upper door stop 7. Moreover, you may provide the elastic material 8 in both the upper door stop part 7 and the upper side support part 6. FIG.
[0028]
Further, a lower door contact portion 14 is provided in the second recess 3 b of the base 1 so as to be positioned below the eccentric hinge mechanism 4. A part (lower support portion 13) of the lower surface 2b of the door body 2 when lying down is brought into contact with the lower door contact portion 14 when standing. Similarly to the upper door stopper 7, the lower door stopper 14 also functions as a stopper that determines the standing angle of the door body 2 and is formed continuously along the horizontal direction. On the other hand, the lower support portion 14 of the door body 2 is provided at a lower end of the door body 2 at the time of standing, and is provided in a portion extending downward beyond the eccentric hinge mechanism 4 and continuously along the horizontal direction. Is formed.
[0029]
An elastic material 15 (resin, rubber, soft metal, etc.) that absorbs an impact when the lower support portion 13 of the door body 2 comes into contact is interposed in the lower door contact portion 14 of the base 1. . The elastic material 15 is continuously formed along the horizontal direction, and also serves as a water sealing material for maintaining the difference in water level between the left and right sides of the door body 2. In the illustrated example, as shown in FIG. 5, the elastic material 15 is made of a rubber material having a gently convex surface, and is attached to the lower door stopper 14 by a bolt nut 16.
[0030]
On the other hand, a smooth plate body 17 that is pressed against the elastic material 15 when the door body 2 stands up is attached to the lower support portion 13 of the door body 2 to enhance the sealing performance. The plate body 17 and the door body contact surface 18 of the lower door contact portion 14 are set to be substantially parallel when the door body 2 stands. Further, the hydraulic pressure acting surface 12 and the door body contact surface 18 of the lower door contact portion 14 when the door body 2 is set up are set to be substantially parallel.
[0031]
Note that the plate body 17 shown in FIG. 5 can be omitted if the elastic material 15 alone can provide sufficient sealing performance. Further, in the illustrated example, the elastic material 15 is provided in the lower door contact portion 14, but may be provided in the lower support portion 13 on the contrary. In this case, the plate body 17 is provided in the lower door stopper 14. Further, the elastic material 15 may be provided on both the lower door contact portion 14 and the lower support portion 13.
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 2, the eccentric hinge mechanism 4 that pivotally supports the door 2 in the recess 3 includes a first pin 20 provided in the recess 3 (second recess 3 b) via a bracket 19, and A second pin 21 that is eccentric to the first pin 20 and provided on the door body 2 is connected to the first and second pins 20 and 21 and the second pin 21 is rotated around the first pin 20. And a crank member 22 that allows movement.
[0033]
A plurality of the brackets 19 and the first pins 20 are provided intermittently at a predetermined interval in the front and back direction (horizontal direction) of FIG. 1 and FIG. A plurality of crank members 22 and second pins 21 attached thereto are also provided intermittently at a predetermined interval in the front and back direction (horizontal direction) of the drawing.
[0034]
The second pin 21 is provided in a recessed portion 23 formed on the base side of the lower surface 2 b of the door body 2 and positioned above the lower support portion 13. The recess 23 accommodates a part of the bracket 19 and the crank member 22, and is formed in a shape that does not interfere with the bracket 19 and the crank member 22 when the door body 2 stands and falls.
[0035]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the hydraulic pressure acting surface 12 when the door body 2 stands, and the first pin 20 and the second pin 21 of the eccentric hinge mechanism 4 when the door body 2 stands. , A door body contact surface 11 of the upper door contact portion 7, and a door body contact surface 18 of the lower door contact portion 14 are arranged substantially in parallel.
[0036]
The operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
[0037]
As shown in FIG. 1, the door body 2 is normally in a lying state with its hollow interior filled with water. When a storm surge occurs, the door 2 is filled with air and water is discharged as shown in FIG. Then, the door body 2 stands up with its buoyancy winning its own weight.
[0038]
When the door body 2 stands up to a certain extent, the rotational moment in the standing direction (counterclockwise in FIG. 2) due to the water pressure on the hydraulic pressure acting surface is greater than the rotational moment in the lying direction (clockwise in FIG. 2) due to its own weight. Thus, the upper support portion 6 rotates and stands up until the upper support portion 6 contacts the elastic material 8 of the upper door contact portion 7 and the lower support portion 13 contacts the elastic material 15 of the lower door contact portion 14. On the other hand, the second pin attached to the door body 2 rotates upward with respect to the first pin 20 attached to the recess 3 via the crank member 22 when the door body 2 is lifted upward by buoyancy. Move.
[0039]
In this state, the water pressure applied to the door body 2 and the water pressure fluctuation due to waves are not applied to the first pin 20 because the crank member 22 rotates about the first pin 20, and the crank member 22 causes the second pin 21 to move. By rotating as the center, the second pin 21 is not added, but all the parts are supported by the upper door stopper 7 and the lower door stopper 14. That is, the force (water pressure) for rotating the door body 2 is released from the first pin 20 when the crank member 22 rotates about the first pin 20, and the crank member 22 centers on the second pin 21. Is released from the second pin 21.
[0040]
Therefore, only the difference force between the buoyancy of the door body 2 and its own weight is applied to the first pin 20 and the second pin 21, and only a very small force is applied. Therefore, the first pin 20, the second pin 21, the crank member 22, the bracket 19 and the like which are machined parts can be reduced in size, and cost reduction can be promoted. In particular, in a large tide gate having a height of several tens of meters, the cost of the machined parts (first pin 20, second pin 21, crank member 22, bracket 19, etc.) is reduced. The benefits of conversion are great.
[0041]
Further, in the illustrated example, as shown in FIG. 2, the hydraulic pressure acting surface 12 when the door body 2 stands, and the first pin 20 and the second pin 21 of the eccentric hinge mechanism 4 when the door body 2 stand. Since the connecting imaginary line is arranged substantially in parallel, the crank member 22 is rotated in a tangential direction with the first pin 20 as the center, so that a twisting force is applied to the first pin 20 and the second pin 21. There is no participation. However, the hydraulic action surface 12 when the door body 2 is raised and the imaginary line connecting the first pin 20 and the second pin 21 of the eccentric hinge mechanism 4 when the door body 2 is raised are not necessarily strictly parallel. There is no need. This is because the twisting force generated in the first pin 20 and the second pin 21 when they are not parallel is minute.
[0042]
A schematic diagram of forces acting on the door body 2 of FIG. 2 is shown in FIG. The distance from the elastic material 8 of the upper door stopper 7 to the center of hydraulic pressure is a, the distance from the elastic material 8 of the upper door stopper 7 to the elastic material 15 of the lower door stopper 14 is b ′, and is applied to the door body 2. When the water pressure is F, the reaction force of the upper door contact portion 7 is S1 ′, and the reaction force of the lower door contact portion 14 is S2 ′, the following equation is obtained from the moment balance equation and the force balance equation.
[0043]
S1 ′ = F (a + b ′) / b ′ (3)
S2 ′ = S1′−F = F (a / b ′) (4)
Here, when the prior art shown in FIG. 9 and FIG. 10 is compared with the present embodiment, the position of the upper reaction force support point (S1, S1 ′) is not substantially changed, but the lower reaction force support point. In the prior art, the rotation axis x of the door body y is the second fulcrum that receives the reaction force, whereas in the present embodiment, the first pin 20 and the second pin 21 do not receive the reaction force. Since the reaction force is received by the lower support portion 13 provided in the extended portion, the distance between the fulcrums becomes longer and b ′> b. Therefore, comparing the formulas (1), (2) and (3), (4) described in the section of the prior art, S1 '<S1, S2'<S2, and this embodiment is more advanced. The fulcrum reaction force can be made smaller than the technology, which is advantageous in designing the strength of the door body 2 and the recess 3.
[0044]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the hydraulic pressure acting surface 12 when the door body 2 stands, and the first pin 20 and the second pin 21 of the eccentric hinge mechanism 4 when the door body 2 stands. , A door body contact surface 11 of the upper door contact portion 7 and a door body contact surface 18 of the lower door contact portion 14 are arranged substantially in parallel. A reaction force acts on the door body contact surface 11 and the door body contact surface 18 of the lower door contact portion 14 in the vertical direction. Therefore, the door body 2 can be supported efficiently and stably.
[0045]
Further, in the present embodiment, the fulcrum (the elastic material 8 of the upper door stopper 7 and the elastic material 15 of the lower door stopper 14) that receives the reaction force is the back and front direction (horizontal direction) of FIG. 1 and FIG. The reaction force can be distributed and supported in the horizontal direction. On the other hand, in the case of the prior art shown in FIG. 9, the rotation axis x that is the second fulcrum and its support fitting are intermittently provided at predetermined intervals in the front and back direction (horizontal direction) of FIG. The hydraulic load F applied to the interval is concentrated on the rotation axis x as the reaction force S2.
[0046]
That is, in the present embodiment, the first pin 20 and the second pin 21 that pivotally support the door body 2 do not support the reaction force, and the upper support portion 6 and the lower support portion 13 that are arranged above and below the reaction force. Since the force is supported, the elastic material 8 of the upper support portion 6 and the upper door contact portion 7 is continuously formed in the horizontal direction, and the elastic material of the lower support portion 13 and the lower door contact portion 14 is formed. By continuously forming 15 in the horizontal direction, the reaction force acting thereon can be dispersedly supported. Moreover, since the said elastic materials 8 and 15 are each shape | molded continuously along a horizontal direction, water is sealed and the water level difference of the right and left of the door body 2 is hold | maintained.
[0047]
Also, the width of the elastic material 8 provided in the upper door contact portion 7 shown in FIG. 4 is wider than the width of the elastic material 15 provided in the lower door contact portion 14 shown in FIG. This is because the reaction force S1 ′ at the upper door contact portion 7 is greater than the reaction force S2 ′ at the lower door contact portion 14, as is apparent from FIG. Here, it goes without saying that the reaction force (supporting stress) per unit area can be further reduced if the widths of the elastic members 8 and 15 are further increased.
[0048]
Moreover, in this embodiment, since the 1st pin 20 and the 2nd pin 21 do not support the reaction force of the hydraulic load F, the structure does not become indefinite but becomes a static beam structure. Therefore, even if the position of the fulcrum (the elastic material 8 of the upper door stopper 7 and the elastic material 15 of the lower door stopper 14) is slightly deviated due to manufacturing errors, the fulcrum reaction force is almost constant because of the static structure. does not change.
[0049]
If the first pin 20, the second pin 21, and the crank member 22 do not exist and the door body 2 is pivotally supported directly on the bracket 19, the door body 2 is supported by three fulcrums. Because of the beam structure, the support reaction force may fluctuate greatly due to a slight positional error of each fulcrum, but this is not the case in this embodiment. Therefore, this embodiment can set a manufacturing tolerance comparatively large, and leads to cost reduction.
[0050]
Another embodiment is shown in FIGS.
[0051]
In this embodiment, only the eccentric hinge mechanism 4 is different from that of the previous embodiment, and the rest of the configuration is the same, so only the differences will be described. The eccentric hinge mechanism 4 of this embodiment has the 1st pin 25 attached to the recessed part 3 (base | substrate 1) via the 1st bracket 24, as shown in FIG. 6 thru | or FIG. A second pin 27 is eccentrically attached to the first pin 25 via a first sliding bearing 26. A cylindrical collar 29 is attached to the second pin 27 via a second sliding bearing 28. The door 2 is attached to the collar 29 via the second bracket 30.
[0052]
That is, the eccentric hinge mechanism 4 in this embodiment includes a first pin 25 provided in the recess 3 (base 1), and a second pin 27 provided in the door body 2 eccentric to the first pin 25. And a crank member that connects the pins 25 and 27 and allows the second pin 27 to rotate around the first pin 25. The second pin 27 is disposed on the outer periphery of the first pin 25. The second pin 27 itself, which is eccentrically mounted, is used as a crank member. In FIG. 7, a portion 31 that is virtually hatched by connecting the center of the first pin 25 and the center of the second pin 27 corresponds to the crank member.
[0053]
Specifically, as shown in FIG. 8, the first bracket 24 is disposed so as to sandwich the collar 29 from the left and right, and a plurality of the first brackets 24 are provided at predetermined intervals in the horizontal direction of the door body 2. As shown in FIG. 6B, thrust bearings 32 for thrust are provided on the inner facing surfaces of the first brackets 24 and 24, respectively. A first pin 25 is fixed to each first bracket 24, and a second pin 27 is eccentrically attached to the first pin 25 via a first sliding bearing 26. A collar 29 is attached via a second sliding bearing 28, and the door 2 is attached to the collar 29 via a second bracket 30. Note that the first pin 25 may be rotatably mounted on the first bracket 24, the first sliding bearing 26 may be omitted from the first pin 25, and the second pin 27 may be fixed.
[0054]
When the distance (eccentricity) between the center of the first pin 25 and the center of the second pin 27 is larger than the axial radius of the first pin 25 (fixed shaft), the previous embodiment shown in FIGS. It is necessary to provide the crank member 22 as described above. However, when it is smaller than the shaft radius of the first pin 25 (fixed shaft), the first pin 25 (fixed shaft) is eccentric to the first pin 25 (fixed shaft) as in this embodiment. The structure can be simplified by mounting the 2 pin 27 (moving shaft) rotatably and using the second pin 27 (moving shaft) as a crank member.
[0055]
When standing up and lying down of the door body 2 in this embodiment will be described with reference to FIG. 7, as shown in FIG. 7A, the door body 2 is caused by its own weight when water is injected into the door body 2. The center of the second pin 27 is located below the center of the first pin 25. When air is injected into the inside of the door body 2 from this state, as shown in FIG. 7 (b), the door body 2 rotates about the first pin 25 by buoyancy and starts to stand.
[0056]
When air is further injected into the door body 2, as shown in FIG. 7 (c), the door body 2 is rotated about the first pin 25 by buoyancy, and at the same time, the second pin 27 is moved to the first pin. 25 and the collar 29 are slid and lifted upward. Thereafter, as shown in FIG. 2, the door body 2 stands up until it comes into contact with the elastic material 8 of the upper door contact portion 7 and the elastic material 15 of the lower door contact portion 14. And also in this embodiment, there exists an effect similar to previous embodiment.
[0057]
Another embodiment is shown in FIGS.
[0058]
As shown in FIGS. 11 and 12, this embodiment is an improvement of the eccentric hinge mechanism 4 of the previous embodiment. That is, the eccentric hinge mechanism 40 according to the present embodiment is eccentric to the first pin (fixed pin) 42 provided on the base 1 (recess 3) via the first bracket 41 and the outer periphery of the first pin 42. The second pin (eccentric pin) 44 mounted rotatably via the first sliding bearing 43 and the second pin 44 mounted rotatably via the second sliding bearing 45 on the outer periphery of the second pin 44. A second bracket 46 and a door body 47 provided on the second bracket 46 are provided. Here, the hatched portion connecting the center X of the first pin 42 and the center Y of the second pin 44 is a virtual crank member Z.
[0059]
A driven piece (driven pin) 48 is provided on the peripheral surface of the second pin 44. Here, if the direction from the center X of the first pin 42 toward the center Y of the second pin 44 (the direction of the crank member Z) is the direction of the eccentric shaft, the driven piece 48 has its eccentric shaft ( Although it is arranged on the direction line of the crank member Z), it may be anywhere on the outer periphery of the second pin 44 in principle. In addition, a drive piece (drive pin) 49 is provided on the side surface of the second bracket 46 at a position slightly behind the follower piece 48 in the rotational direction when the door body 47 is in a lying state. The reason why the driving piece 49 and the driven piece 48 are slightly separated is to prevent the driving piece 49 and the driven piece 48 from being unnecessarily brought into contact with each other due to manufacturing errors or unexpected movement of the door body 47.
[0060]
Further, as shown in FIG. 17, the base 1 (recess 3) is located above the first pin 42, and a part of the upper surface of the door body 47 at the time of lying down contacts the upper door stopper 50. Is provided. Further, the base 1 (recess 3) is provided with a lower door contact portion 51 that is located below the first pin 42 and that a part of the lower surface of the door body 47 at the time of lying down abuts when standing. Other configurations are the same as those of the previous embodiment.
[0061]
The operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
[0062]
As shown in FIG. 13, when the door body 47 is in the fallen state, the weight G of the door body 47 that works vertically downward (strictly, the difference between the weight of the door body 47 and the buoyancy, The direction of the eccentric shaft (crank member Z) is vertically downward. At this time, the drive piece 49 and the driven piece 48 are slightly separated. When the door body 47 is raised, air (gas) is injected into the door body 47.
[0063]
Then, as shown in FIG. 14, the buoyancy F generated in the door body 47 overcomes its own weight, and the door body 47 (that is, the second bracket 46 provided on the door body 47) rotates. Specifically, the second bracket 46 rotates around the center (eccentric center) Y of the second pin 44 until the drive piece 49 contacts the driven piece 48 provided on the second pin 44. At this time, if the frictional force between the second bracket 46 and the second pin 44 is larger than the frictional force between the second pin 44 and the first pin 42, the second bracket 46 is rotated to rotate the second bracket 46. The second pin 44 is also rotated, but the second pin 44 does not rotate when the frictional force relationship is reversed. FIG. 14 shows a case where the second pin 44 does not rotate.
[0064]
Thereafter, as shown in FIG. 15, when the door body 47 further rotates, the drive piece 49 of the second bracket 46 pushes the driven piece 48 of the second pin 44 accordingly, so that the second pin 44 is moved to the second bracket. Rotate around the center (fixed center) X of the first pin 42 together with 46. Here, if there is no drive piece 49 and follower piece 48, the second pin 44 has a greater frictional force with the first pin 42 than with the second bracket 46 as shown in the figure. In this case, it will not rotate. On the other hand, in the present embodiment, when the drive piece 49 pushes the driven piece 48, the second pin 44 can be reliably rotated regardless of the magnitude relationship of the frictional force.
[0065]
When the second pin 44 is rotated, the virtual crank member Z is also rotated integrally, and the door body is vertically upwardly directed to the eccentric axis Y of the crank member Z (the center Y of the second pin 44). The buoyancy F is applied. That is, since the door body 47 is rotated and lifted upward by the air filled therein, the buoyancy acts in the direction of lifting the second pin 44. The buoyancy for lifting the second pin 44 acts upward on the eccentric axis Y of the crank member Z because the second pin 44 is eccentrically mounted on the first pin 42. Thereby, after the driven piece 48 is pushed by the drive piece 49 and rotated to some extent, the second pin 44 is fixed to the fixed center X (first pin by the buoyancy F of the door body 47 as shown in FIG. It rotates about the center X) of 42.
[0066]
Specifically, as the second pin 44 rotates from FIG. 15 to FIG. 16, the substantial arm length of the moment for rotating the second pin 44 (projection length of the crank member Z with respect to the horizontal plane) increases. Become. Therefore, the second pin 44 is rotated by the driven piece 48 being pushed by the drive piece 49 until halfway, but the predetermined moment (the moment is greater than the frictional force between the second pin 44 and the first pin 42). After being rotated more than an angle, it is rotated by a moment generated by the buoyancy F of the door body 47.
[0067]
As shown in FIG. 17, when the door body 47 is further rotated, the rotation is stopped by the upper door contact portion 50 and the lower door contact portion 51, and the door body 47 stands at a predetermined angle. At this time, the rotation of the door body 47 is restricted by the door contact portions 50 and 51, and the displacement in the direction of the door contact portions 50 and 51 (the direction perpendicular to the surface of the door body 47) is restricted, but the direction perpendicular thereto ( The displacement in the direction in the direction parallel to the surface of the door body 47 is not restricted. Therefore, the eccentric shaft (crank member Z) is directed in this direction by the component force Fx of the buoyancy F in the latter direction (the parallel direction of the surface of the door body 47).
[0068]
That is, if the rotation position of the door body 47 is fixed, the position of the hole of the second bracket 46 does not move, so the second pin 44 does not rotate eccentrically, and the door body 47 is moved by the buoyancy F. By moving up and rotating, the position of the hole of the second bracket 46 moves, and the second pin 44 rotates eccentrically. Then, as shown in FIG. 17, when the door body 47 is restricted from rotating by the door contact portions 50 and 51 and the position of the hole of the second bracket 46 is fixed, the hole of the second bracket 46 at that time is fixed. The second pin 44 rotates eccentrically so as to match the position. At this time, the eccentric shaft (crank member Z) and the door body 47 are parallel to each other.
[0069]
As a result, the second pin 44 rotates until the crank member Z is parallel to the door body 47 and stops in that state. Therefore, the hydraulic pressure load due to the difference between the right and left water levels of the door body 47 is all supported by the door contact portions 50 and 51, and only the component force Fx of the buoyancy F acts on the first pin 42. Other basic operations and effects are the same as those in the previous embodiment.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the gate structure of the present invention, the following excellent effects can be exhibited.
[0071]
(1) The reaction force of the hydraulic load applied to the door body can be supported by the upper door contact portion and the lower door contact portion without being supported by each eccentric shaft of the eccentric hinge mechanism. Therefore, the load applied to the part pivotally supporting the door body on the base can be reduced. Further, even if a hydraulic load such as a wave fluctuates in the door body, the fluctuation does not affect the part pivotally supported on the door body.
[0072]
(2) Since the lower door contact portion is provided below the eccentric hinge mechanism, the distance b 'between the fulcrum with the upper door contact portion can be increased, as is apparent from the moment balance formulas (3) and (4). Moreover, the reaction force in the upper door contact portion and the lower door contact portion can be reduced.
[0073]
(3) Since each eccentric shaft of the eccentric hinge mechanism does not support the reaction force load, the structure is not indeterminate but becomes a static structure. Therefore, design and production become easy.
[0074]
(4) The second pin can be reliably rotated by the driving piece and the driven piece.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a gate structure according to an embodiment of the present invention at the time of lodging.
FIG. 2 is a side sectional view of the gate structure when standing.
FIG. 3 is a schematic diagram of a force applied to a door body of the gate structure.
FIG. 4 is a side sectional view of an upper door stop portion of the gate structure.
FIG. 5 is a side sectional view of a lower door contact portion of the gate structure.
6A and 6B are explanatory views showing a modified example of the eccentric hinge mechanism of the gate structure, wherein FIG. 6A is a side sectional view, and FIG. 6B is a front sectional view.
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the operation of the eccentric hinge mechanism, where FIG. 7A shows the door body lying down, FIG. 7B shows the door body standing, and FIG. 7C shows the state after the door body stands. FIG.
FIG. 8 is a front view of the eccentric hinge mechanism.
FIG. 9 is a side sectional view of a gate mechanism showing a conventional example.
FIG. 10 is a schematic diagram of a force applied to a door body of the gate mechanism.
FIG. 11 is a side sectional view (sectional view taken along line XI-XI in FIG. 12) showing a modification of the eccentric hinge mechanism of the gate structure.
12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
FIG. 13 is an operation explanatory diagram of the eccentric hinge mechanism.
FIG. 14 is an operation explanatory diagram of the eccentric hinge mechanism.
FIG. 15 is an operation explanatory diagram of the eccentric hinge mechanism.
FIG. 16 is an operation explanatory view of the eccentric hinge mechanism.
FIG. 17 is an operation explanatory diagram of the eccentric hinge mechanism.
[Explanation of symbols]
1 foundation
2 Door
2a Top view
2b bottom
4 Hinge mechanism
7 Upper door stop
8 Elastic material
11 Door contact surface
12 Hydraulic working surface
14 Lower door stop
15 Elastic material
18 Door contact surface
20 Pin 1
21 Pin 2
22 Crank member
31 Crank member
41 First bracket
42 Pin 1
44 2nd pin
46 Second bracket
47 Door
48 Follower
49 Drive piece
50 Upper door stop
51 Lower door stop

Claims

The base is provided so as to be able to stand and fall freely via an eccentric hinge mechanism, and is provided at a position above the eccentric hinge mechanism on the base, and a door body that is normally stood up when standing and blocking water. A part of the upper surface of the door body at the time of lying down is provided on the above-mentioned base so as to be positioned below the eccentric hinge mechanism, and a part of the lower surface of the door body at the time of standing is placed at the time of standing. A gate structure comprising a lower door contact portion that abuts.

2. The eccentric hinge mechanism includes a first pin provided on the base, a second pin provided on the door body, and a crank member that eccentrically connects the pins. Gate structure.

The second pin is mounted on the outer periphery of the first pin so as to be pivotable with the axis shifted, and a virtual crank member is formed between the center of the second pin and the center of the first pin. The described gate structure.

The second pin is provided with a driven piece, and on the door body side, a drive piece that contacts the driven piece and rotates the second pin as the door turns from a lying state to an upright state. The gate structure according to claim 3 provided.

The hydraulic action surface at the time of standing of the door body, a virtual line connecting the eccentric shaft cores of the eccentric hinge mechanism, the door body contact surface of the upper door contact portion, and the door of the lower door contact portion gate structure according to any one of the body contact surface, from claim 1 which is arranged parallel to 4.

The gate according to any one of claims 1 to 5 , wherein an elastic material is interposed between the upper door contact portion and the standing door body, and between the lower door contact portion and the standing door body. Construction.

A first pin provided on the base via a first bracket, a second pin eccentrically mounted on the outer periphery of the first pin, and a second pin rotatably mounted on the outer periphery of the second pin A second bracket, a door provided on the second bracket, a follower provided on the second pin, and a second bracket provided on the second bracket, the door rotating from a lying state to an upright state. Accordingly, a driving piece that abuts on the driven piece and rotates the second pin, and is provided on the base so as to be positioned above the first pin. An upper door contact portion that abuts and a lower door contact portion that is provided below the first pin on the base and that a part of the lower surface of the door body at the time of lying down abuts when standing. And gate structure.