专利名称：水中桁架结构体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水中桁架结构的改进。这种水中桁架结构体是由多根杆体和作为接头用的球体构成的。更具体地说，这种水中桁架结构体是将杆体和球体构成的以球体为顶点的锥体基本结构，连续装配而成的。
这种水中桁架结构体是一种轻量的海洋结构，是用来取代沉箱防波堤和四脚砌块那样的依靠重量的海洋结构，本申请人发明过既适用于砂质的和软弱的地基，也能作为鱼礁使用的低成本海洋结构，而且在日本专利公报3487/77号的“水中桁架结构体”中公开了它的基本构造。为了进一步提高它的消波效果，在杆体上设置凸缘(圆板)在方案在日本专利公报26443/83号的“用于水中桁架的消波结构体”中公开了。虽然这是用来替代鱼礁和四脚砌块的一种消波结构件，但也能用来使在海面上浮动的结构体得以实现，本申请人提出的申请(日本专利公开报告269799/88号“消波稳定海面浮起的结构体”中公开了其中的一例。
这种水中桁架结构体是把由抵抗压力的管子和在管子中沿轴向延伸的、抵抗张力的拉杆构成的杆体和连接杆的端部的球体所构成以球体为顶点的锥体形基本结构，再连续地装配在一起构成的。在以锥体作为基本结构、立体地装配这种结构体时，位于被装配的结构体内部的一个球体上最终要嵌进十二根杆的端部。也就是说，在通过球体中心的一个面内，间隔60度呈放射状地结合六根杆，再在这个面的上侧和下侧、分别与该面倾斜60度地、等间隔地向球的中心各结合三根杆。
这种水中的桁架结构体是通过与波动的流体接触，将其搅乱，导致水流的紊流状态来发挥它的消波能力的。
本申请人先前只想把由杆体和球体构成锥体的立体基本结构中、与水流相接触的各段面积增大，发明了由杆体上装有法兰盘状凸缘的立体基结构(下面，把这种立体基本结构称为“带凸缘的结构”)装配成的水中桁架结构体(在先公开的日本专利公报26443/83号)。利用这个带凸缘结构的发明能增大与每单位容积流体相接触的面积，因而能提高消波能力，也就能使整个结构体的规模缩小。
但是，在水中桁架结构体方面还希望发明一种能使立体装配作业容易进行的水中桁架结构体。
另外，由于这种水中桁架结构体被用在海洋里，因而作用在这种结构体各部分上的张力和压力是极大的，它的强度必须尽可能大。
另外，如上所述，由于各杆体彼此的连接是通过球体来进行的，因此杆体和球体的连接必须使加在管子上的压力和作用在拉杆的张力能一起传递到，其他杆上。为此，在连接杆体和球体时，必须把抵抗张力的杆体的拉杆和球体的抵抗张力的那部分不可分离地牢固地连接固定，而且抵抗压力的管子端部与球体的抵抗压力的那部分必需处于在加压力时不对上述的拉杆和球的抵抗张力的那部分之间的连接部分产生坏影响的相互连接的状态(实质上是无间隙相接的状态，或者通过某种构件相接也可以，下面把这样的连接状态称为合适的连接状态)。
但，实际上，杆体和球体都是有相当重量的物体，而且在进行水中桁架结构体的立体装配时，随着装配作业进展，由于各球体之间的距离被完全确定，因而要使杆体和球体的装配达到上述合适连接状态就有相当大的困难。为了提高立体装配作业的效率，希望开发出一种容易装配的水中桁架结构体。
此外，迄今为止所研究开发出的水中桁架消波结构体被认为对实验室中产生的较小的波，即对每单位空间的动能高的波的成分有相当好的消波效果，但对自然界中所看到的海啸和波涛其耗减，因而进一步提高对这种缓动波的消波效果就成为下面所述的课题。尤其是对海啸的效果，在透过性的消波结构体中是个难题，即使是用以前的重量工艺方法建造的防波堤，在价格和技术方面也都受限制。对此，在降低成本和缩短工期方面具有经时优越性的桁架结构大水防波堤中，对付海啸靠近海岸并且海啸能量过于浓缩前的缓动波是希望将其能量消耗。但，就这点而言，由于透过性防波构体对缓慢的波照旧有大的透过率，会使整体效果下降，因而要求根本解决这问题。
本发明是为了解决上述各种问题而作出的。其目的是提供一种能提高装配作业效率，容易进行装配的水中桁架结构体。
本发明的另一个目的是提供一种能消除大的张力和压力的、具有充分强度的水中桁架结体。
本发明的再一个目的是提供一种能提高装配作业效率，使杆体和球体以合适的连接状态相连接，并且易于同时装配的水中桁架结构体。
本发明还有一个目的是提供一种能同时解决包含缓慢波动在内的所有的波动进行有效的消波、进一步减轻重量、容易施工、缩短工期、通过减少构件降低成本等所有的课题、也即能有效地使海啸、波涛等的缓慢波动的能量消耗，进一步减轻重量的带凸缘的水中桁架消波结构体。
本发明的水中桁架结构体是在管子端部的接头部分设置沿轴向能移动的部分，把在管子中延伸的拉杆沿长度方向分割成两部分，这两部分分别与管子本体及接头部分结合，由于装配时使接头部分沿轴向一次嵌入就成，因而能提高装配作业的效率。
也即，使管子的接头部分沿轴向一次嵌入、同时使管子的端部与各个球的支承部分嵌接(即作成相互相接的状态)、定位并支承住。此后，通过操作操作构件，使连接构件沿轴向移动，再把拉杆与球的安装部分连接固定。而由于操作构件的另一端是在移动部的端部与球的支承部分嵌接的状态下，从两者之间向外部延伸的，因而能从外部操作该操作构件。
由于根据本发明的实施例制得的带凸缘结构的水中桁架结构体上，凸缘是沿着与杆的轴线大致成直角的方向伸展的，因而就能确保对每单位容积的水流有大的接触面，这是只有杆和球构成的水中桁架结构体不能达到的，这样就能使消波能力进一步提高。
本发明还在凸缘表面上设置多种式样的线状或点状的凹凸模样，因而能使凸缘的表面积增大，使消波能力更进一步提高。而且，这种表面模样还带来这样的效果，即在凸缘对水流的全部阻力中，使粘性阻力大幅度增大，使抗压阻力减少。
又因为本发明在凸缘上设置着由凹凸模样形成边沿的开口，因而由这开口能大幅度减少凸缘的材料，同时凸缘通过这开口边沿上的凹凸模样把水流搅乱，在变成涡流运动再通过开口时会引起大量细微的旋涡，因而能更有效地起消波作用。而且，由于在开口的周缘上形成边沿，因而能补偿凸缘强度的减少。
还由于本发明在凸缘上设置开口，因而能防止发生在凸缘没有开口的情况下引起的气蚀，具有能抑制构件受损伤的效果。
图1是表示本发明的水中桁架结构体的基本结构的立体图，图2是表示根据本发明的实施例作出的水中桁架结构体的杆体的端部和球体的内部结构的断面图。
图3是表示图2所示的杆体的第二拉杆的外端部大致结构的立体图。
图4是表示图2所示的杆体的把第二拉杆和球体的安装部分连接在一起的连接构件的大致结构的立体图，图5是表示图2所示的球内的拉杆的大致结构的立体图，图6是表示图2所示的杆体前端部与球相接状态的断面图，图7是表示图2所示的杆的第二拉杆与球的安装部分相互连接固定状态的断面图，图8是表示凸缘表面上形成的凹凸模样的一个例子的平面图，图9是沿图8上的Ⅸ-Ⅸ线得到的断面图，图10是表示在凸缘上形成的通孔的形状、配置等的平面图，图11是沿图10中的Ⅺ-Ⅺ线得到的断面图，图12是表示图11所示的通孔的细节部分的立体图，图13是表示根据本发明另一个实施例作出的水中桁架结构里所使用的带凸缘的杆体的立体图，图14是把图13所示的开口放大的立体图，
图15是表示根据本发明的上述实施例作出的水中桁架结构体中所使用的带凸缘的杆体的正面图，图16是表示上述实施例中的镶边的凹凸模样的例子的放大立体图，图17是表示开口的镶边的凹凸的另一个例子的放大正面图，图18是详细地表示图17所示的开口镶边的凹凸模样的放大立体图。
下面，参照附图，对本发明的水中桁架结构体的实施例进行说明。图1是表示本发明的水中桁架结构体的基本结构的立体图。
如图1所示，本发明的水中桁架结构体的立体基本结构是把杆体10和将杆体10的端部连接起来的球体20以球体20为顶点、构成正四面那样地装配的。在杆体10上固定着提高消波效果用的凸缘30。这种凸缘30的个数可以是一根杆体在10上设置一个，而为了提高效果，也可在杆体10的中央设置一个大的，同时在其两侧各设一个较小的。
图2是表示根据本发明的实施例作出的水中桁架体的杆体端部和球的内部结构的断面图。
如公知的那样，上述的杆体110由抵抗压缩力的管体和在这管体中沿轴向延伸的抵抗张力的拉杆构成。在本实施例中，如图2所示，上述的管体111由构成管体111的主要部分的基部112和在这基部112的端部内侧用螺纹与这基部112啮合的移动部113构成的，被做成能使整体长度改变的双重结构;上述的拉杆140在长度方向上被分割成两部分，被分割的第一拉杆141和第二拉杆142分别与上述的被分割的双重结构的管体111的基部112和移动部113相连。
即，由图2可见，上述管体111的基部112，在它的前端有凹部、在这凹部的内侧有沿轴向延伸的圆筒面，在其内表面上设有螺纹112a;上述管体111的移动部113，在其圆筒状外表面上有与螺纹112a啮合的螺纹113a。由此，当上述管体111的移动部113相对于管体111的基部112回转时，就能改变管体111的整体长度。上述的拉杆140沿长度方向被分割成两部分，被这样分割的第一拉杆141和第二拉杆142分别与上述的被分割的双重结构的管体111的基部112和移动部113相结合，由于管体111的基部112和移动部113上分别结合着上述拉杆140的第一拉杆141和第二拉杆142，因而当这个管体111的移动部113相对于基部112沿轴向移动、改变管体111的整体长度时，也能改变拉杆140的实际有效长度。
在管体111的移动部113上还形成沿第二拉杆142朝管体111的外端部延伸的圆筒状延长部113b，在这个延长部113b的外侧上配置着橡胶、弹性体等弹性构件114，这些弹性构件114是嵌在其上设有移动部113外表面上的螺纹113a的圆筒部113c和这个圆筒状延长部113b之间的。在上述圆筒状延长部113b的内侧上可轴向移动地嵌入第一操作构件115的中央圆筒部115b，第一操作构件115由沿弹性构件114前端的外圆周缘延伸的帽状前端部115a和沿上述第二拉杆142的周面延伸的中央圆筒部115b构成。在中央圆筒部115b内端部的外周上形成键115c，这个键115c是能沿轴向移动地嵌接在上述移动部113的延长部113b内周上形成的键槽113d里的，这样，就只能把第一操作构件115的中央圆角部115b的回转传递到移动部113。在上述移动部113的延长部113b的外周面上还适当地设置着沿轴向延伸的增强肋150。
图3是表示图2所示的杆体的第二拉杆外端部的大致结构的立体图，图4是表示连接图2所示的杆体的第二拉杆与球体安装部分的连接构件的大致结构的立体图。
如图2所示，第二拉杆142通过橡胶、弹性体等弹性构件，沿轴向有些游隙地安装在管体111的移动部113上，在它的外端部上有图3所示的切刻着第一螺纹142a的外周面142b。又如图2所示，在第二拉杆142的外端部上、安装着能从这第二拉杆142的外端部出入的圆筒状连接构件117，在这圆筒状连接构件117的内表面上具有刻有与上述第一螺纹142a啮合的第二螺纹117a的沿轴向延伸的内周面117b。如图4所示，在连接构件117的外周面上形成沿轴向延伸的键117c，这个键117c如图2所示地、能沿轴向移动地嵌在第二操作构件118的中央圆筒118b的内周面上所形的键槽118c里，而这个第二操作构件118是相对于第一操作构件115能自由回转地安装的，它是由沿第一操作构件115的前端部115c的外周延伸的帽状前端部118a和沿第一操作构件115的中央圆筒部115b的内周面延伸的中央圆筒部118b构成的。
也即，利用这样的结构，当使上述第一操作构件115和第二操作构件118一起相对于管体111的基部112回转时，上述的移动部113就相对于基部112回转，由此回转，借助于上述螺纹113a、120a的啮合，就使移动部113相对于基部112的端部沿轴向移动。这时，由于连接构件117、第二操作构件118和第二拉杆142与移动部113一起相对于基部一同回转，因而连接构件117相对于第二拉杆142就不回转，使上述第一螺纹142a与第二螺纹117a的啮合不起作用。另一方面，当使第一操作构件115不回转而只使第二操作构件60相对于第一操作构件115回转时，由于第二拉杆142不与移动部113一起回转，因而就连接构件117相对于第二拉杆142回转，由此回转，借助于上述第一螺纹142a与第二螺纹117a的啮合，连接构件117就相对于第二拉杆142的外端部沿轴向移动。
另一方面，把球体120做成如下所述的结构。图5是表示图2所示的球内的张紧块的大致结构的立体图。
球体120是由如图5所示的从中心部朝外延伸的十二根抵抗张力的安装部121的张紧块122和将张紧块122的周围加固的混凝土制的周围部分123构成的。这个周围部分123被由支撑构件124支撑的环状的加强肋125增强。
在球体120的周围部分123上形成凹状的支承部分123a和筒状部分123b。凹状支承部分123a是在与张紧块122的安装部121相对应的位置上，与上述管体111的移动部113的前端相嵌接，将其定位并支撑住的;筒状部123b是在支承部分123a的中央部位沿上述安装部121的外周面呈凹状地设置的。张紧块122的安装部121具有朝外伸到上述筒状部123b内、在其外端部上有如图8所示地切割着与第二拉杆142的第一螺纹142a相同形状的第二螺纹121a的沿轴向延伸的外周面121b。而且，在安装部121的前端内凹地设置着十字状的凹部121c，这是与第二拉杆142前端凸起地设置的十字状凸部142b嵌接的。
下面，对具有上述结构的本实施例的水中桁架结构体的杆体与球体的连接方法加以说明。图6和图7是说明图2所示的杆体与球体的连接方法的断面图，图6表示杆体的前端与球体相接的状态，图7表示杆体的第二拉杆与球体的安装部相互连接固定的状态。
杆体110与球体120的连接是如下所述地进行的。由图2所示的状态，使第一操作115与第二操作构件118一起相对于管体111的基部112回转，使移动部113从基部112的端部伸出，同时如图6所示地把管体111的长度调节到管体111的前端部(详细地说是安装在移动部113前端部上的第二操作构件118的前端部118a)与球体120的支承部分123a嵌接并定位。这时，使第二拉杆142与移动部113一起回转，同时相对于基部112的前端部向外移动、使移动部113的前端部与球体120的支承部分123a呈大致相接状态，通过其前端部的凸部142b与球体120的安装部121前端部的凹部121c嵌接，被暂时装在安装部分121上。当第二拉杆142被暂时装在球体120的安装部分121上时，第二拉杆142的回转被阻止，因此，基部112相对于移动部113的回转也被阻止。
从图6所示的状态开始，使第二操作构件118相对于第一操作构件115回转，使连接构件117相对于第二杆142回转，同时相对于第二拉杆142的外端部向外移动。一边相对于第二拉杆142回转、一边从这个第二拉杆142的外端部向外移动的连接构件117，在与球体120的安装部121啮合的同时沿上述球体120的周围部分123的筒状部分123b的轴向进入到它里边，从而将第二拉杆142与安装部分121连接固定。在把杆体110从球体120卸下时，只要按照与上述的顺序相反的顺序进行就可以了。为了使机械的回转容易进行，在上述的第一操作构件115的外周和第二操作构件118的内周上都经过滚花加工。
在本实施例中，连接构件117和第二操作构件118都安装在杆体110上，也可把它们安装在球体120上。
本发明的水中桁架结构体也可做成具有凸缘的带凸缘结构。图1表示了这样的例子。这种带凸缘的结构是将在轴向的中央部位固定着凸缘30的杆体10和球体20构成的以球20为顶点的正三角锥体组装而成的。图1中，凸缘30被做成固定的，但是，也可以把凸缘30弹性地安装在杆体10上。另外，也可把安装在杆体10上的凸缘30的数量增加一些。本申请人提出的日本实用新型公报实开平1-180530号里已详细地公开了把凸缘30弹性地安装在杆体10上的方案。
在杆体10的表面上还可以形成多条沿杆体10的轴向延伸的突条。这种实条能使杆10对水流的接触面积增大，同时使对水流的粘性阻力增大，使抗压阻力减少。
在凸缘30的表面上还可形成多种式样的线状的凹凸模样。
图8是表示在凸缘30表面上形成的凹凸模样的一个例子的平面图，图9是沿图8上的Ⅸ-Ⅸ线得到的断面图。
在凸缘30的表面上形成如图所示的多种样式的线状凹凸模样。通过在凸缘30表面上形成这样的线状凹凸模样，能使凸缘30与水流的接触面积进一步增大，而且起到增大对水流的粘性阻力和减少抗压阻力的效果。也可把线状的凹凸模样做成点状的凹凸模样。
下面，对在凸缘上形成通孔的问题加以说明。图10是表示在凸缘上形成的通孔的形状、配置等情况的平面图，图11是沿图10中的Ⅺ-Ⅺ线取得的断面图，图12是表示图11所示的通孔的细节部分的立体图。
在凸缘30上可形成多个如图12所示的通孔280(282是螺栓通孔)。通过设置这样的通孔280能起如下的作用。与凸缘30接触的水流的流速较慢时，各个通孔280就成为水流的通道，借助于水流通过通孔280，促进水流的紊流化。在水流的流速较快时，防止由于气蚀作用使凸缘30的表面受损伤。而且也可以在上述的拱形叶片240上形成这样的通孔280。
图13是表示在本发明另一个实施例的水中桁架结构体上所使用的带凸缘的杆体的立体图，图14是图13中的开口的放大图。如图13所示，成一体地或者做成分体地紧固在杆30上的凸缘330的特征是在其上设置着由凹凸形成边沿的开口331。这种开口是圆形或者椭圆形的，在一个凸缘330上可设置十二个。
由凹凸级构成的边缘，可在开口331的周缘部上形成，即如图13和图14详细所示，在开口331的内周面上形成，也可设置在开口331的周围的凸缘里外表面的任意一面上、或设置在两面上。
图15、16、17和18表示在开口331周围的凸缘里外表面的任何一面上或在两面上设置有例子。
图15是从凸缘330的正面看的图，是在六个开口331的周缘的凸缘面上设置环状的凹凸。图16是它的放大立体图。在图16所示例子中，凹凸只在凸缘面的一个面上形成，它也可以设置在两个面上。图17和图18表示在两面上设置多个三角锥状凹凸的例子。图17是开口331的部分正面放大图，图18是它的放大立体图。在这个例子中，凹凸设置在凸缘面的两面上。
这种凹凸的断面形状包含多个连续的三角形，最好由具有锐角的连续三角形构成。图17和图18就表示这种例子。图18所示的例子还正像鉋萝卜丝的工具那样，在表面上设置多个开，而这些开口是带有凹凸边沿的。
在杆体310上的轴向中央部位上安装着直径较大的凸缘330，这个凸缘330是可以里外两个形状相同的构件相互结合构成的，通过用弹性材料做成的衬垫有弹性地安装在杆体310上。
上面说明了本发明的水中桁架结构体的各种实施例，但本发明的水中桁架结构体并不局限于这些实施例所表示的具体式样，而是能够在本发明的范围内进行种种变更的。
权利要求
1.一种水中桁架结构体，它是将由抵抗压力的管子和在这些管子中沿轴向延伸、抵抗张力的拉杆构成的多根杆体，和在杆体的端部将这些杆体相互连接在一起的多个球体构成以上述球体为顶点的锥体基本结构，再把这些基本结构连续地装配在一起构成的，其特征在于，上述的管子具有在其端部能沿轴向相对移动的接头，这个接头被做成相对于管子能沿轴向移动；上述的拉杆沿长度方向至少被分割成两部分，这些被分割的部分分别与上述管子和能移动的接头结合。
2.一种水中桁架结构体，它是将由抵抗压力的管子和在这些管子中沿轴向延伸的抵抗张力的拉杆构成的多根杆体，和在杆体的端部把这些杆体相互连接在一起的球体，构成以球体为顶点的锥体基本结构，再把这些基本结构装配在一起而构成的，其特征在于，上述的拉杆端部被安装在朝球中心延伸并设置在球中的安装上述拉杆端部的安装构件里;上述的拉杆的端部被做成能自由地从管子端部出入的。
3.如权利要求2所述的水中桁架结构体，其特征在于设置在上述的球体上的安装拉杆端部的构件是能自由松开拽紧地安装上述拉杆端部的构件。
4.一种水中桁架结构体，它是将由抵抗压力的管子和在这管子中沿轴向延伸的、抵抗张力的拉杆构成的杆体，和在杆体的端部将这些杆体相互连接在一起的球体，构成的球体为顶点的锥体基本结构，再把这些基本结构装配在一起而构成的，其特征在于上述的管子在其轴向端部上被分割成基部和在这基部的端部上的相对于该端部能沿轴向移动地安装的移动部;上述的拉杆沿长度方向被分割成结合在上述被分割的管子基部上的第一拉杆和结合在移动部上的第二拉杆;上述的球体具有与上述被分割的移动部的外端部嵌接并将该端部定位支承的抵抗压力的支承部分和与上述的第二拉杆相连的、朝球中延伸的、抵抗张力的安装部分;在上述的移动部的外端部或上述的支承部分上设置着连接构件和该连接构件的操作构件，上述的连接构件相对于该端部能轴向移动的安装在第二拉杆的外端部或上述球体的安装部的端部上、将第二拉杆与该安装部连接固定;上述连接构件的操作构件是一端装在连接构件上，另一端处在使球体的支承部分与移动部的端部相嵌接的状态、从球体的支承部分与移动部的端部之间向外部延伸的。
5.如权利要求4所述的水中桁架结构体，其特征在于上述的连接构件是能相对于第二拉杆的外端部沿轴向移动地装在该端部上的;在相对于该端部向外移动的状态下，把该端部与上述球的安装部连接固定;在相对于该端部向里移动的状态下，把该部与安装的连接解除。
6.如权利要求5所述的水中桁架结构体，其特征在于上述的操作构件是能绕移动部的轴相对于移动部回转地安装在移动部外端部上的，通过使这操作构件相对于移动部回转，就使上述的连接构件相对于上述的第二拉杆的外端部沿轴向移动。
7.如权利要求5或6所述的水中桁架结构件，其特征在于上述的操作构件被做成包覆上述移动部的外端部的形状，而且做成能沿该移动部的轴向相对于移动部位移;在操作构件和移动部之间设置着弹性构件。
8.如权利要求1所述的水中桁架结构体，其特征在于在杆体上设置着大致与该杆体的轴线垂直的法兰盘状凸缘。
9.如权利要求1所述的水中桁架结构体，其特征在于在上述的凸缘表面上形成多种式样的线状或点状的凹凸模样。
10.一种水中桁架消波结构体，含有多个相互不平行的凸缘的倾斜构件，其特征是上述的凸缘具有多个开口，这些开口有带凹凸的边沿。
11.如权利要求10所述的水中桁架消波结构体，其特征在于上述的凹凸含有多个锐角部分。
12.如权利要求1所述的水中桁架消波结构体，其特征在于上述的管子具有凸缘;该凸缘具有多个开口;该开口具有带凹凸的边沿。
13.如权利要求12所述的水中桁架消波结构体，其特征在于上述的凹凸含有多个锐角部分。
全文摘要
一种水中桁架结构体，它是将由抵抗压力的管子和在这些管子中沿轴向延伸、抵抗张力的拉杆构成的多根杆体，和在杆体的端部将这些杆体相互连接在一起的多个球体构成以上述球体为顶点的锥体基本结构，再把这些基本结构连续地装配在一起构成的，其中，上述的管子具有在其端部能沿轴向相对移动的接头，这个接头被做成相对于管子能沿轴向移动；上述的拉杆沿长度方向至少被分割成两部分，这些被分割的部分分别与上述管子和能移动的接头结合。
文档编号E02B3/06GK1113986SQ9410697
公开日1995年12月27日 申请日期1994年5月13日 优先权日1994年5月13日
发明者小野泰三郎 申请人:小野泰三郎