JP2003051216A - 海底布設長尺体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海底布設長尺体の長尺体コアに加わるトルク
をバランスさせ、長尺体コアに捩れが生じないようにす
ると共に、海底布設長尺体の重量の増加を抑え、長尺体
コアの延性破壊を防止する。 【解決手段】 長尺体コア２１の外周に、内側外装線２
４と外側外装線２５とを撚り方向が互いに逆向きになる
ようにして二層に撚り合わせた外装２２を一重に設けた
海底布設長尺体２０において、前記外装２２の内側外装
線２４と外側外装線２５がそれぞれ鉄素線２６とプラス
チック素線２７とを組み合わせたものからなり、プラス
チック素線２７はその等価比重が１．０以下のものを使
用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、海中に吊
り下げ支持して布設したり、急傾斜の海底面に布設（埋
設を含む）したりする海底ケーブルや海底パイプライン
等の海底布設長尺体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力、通信（光通信を含む）用の海底ケ
ーブルや送水、送油、送ガス用の可撓性を有する海底パ
イプライン等の海底布設長尺体は、水深１００ｍ程度ま
での比較的浅い海域の本土と離島との間、又は、離島と
離島との間等に布設されており、海底布設長尺体を、布
設時又は布設後に作用する張力に対して補強するため
に、又は、布設後に船舶からの投錨による外傷から防護
するために、その最外層には予め外装が施されている。

【０００３】図５に示すものは、従来、例えば、国内の
本土と離島との間等に数多く布設されている海底送水管
からなる海底布設長尺体１の横断面図である。この海底
布設長尺体１は、長期耐水性や機械的強度に優れたポリ
エチレン材を押し出し成形したポリエチレン管からなる
内管３の外周に、内圧補強用ステンレステープを巻き付
けた内圧補強テープ巻層４を設け、その外周に防食用テ
ープ巻層５を設けてなる長尺体コア２の外周に、外傷防
止用の亜鉛鍍金鉄線で出来た外装線７を右撚り（Ｚ撚
り）又は左撚り（Ｓ撚り）方向に撚り合わせた外装６を
一重に設け、その外周に防食塗料塗布層（図示せず）を
介して座床用ポリエチレンヤーン巻層８を設けた構成に
なっている。また、海底ケーブルの場合も、ケーブルコ
アからなる長尺体コアの外周に設けられる外装の構成
は、前記海底送水管の場合と実質上同一である。

【０００４】近年、このような海底布設長尺体１を水深
１００ｍを超える中、深海（以下深海という）に布設す
る例が増えてきている。例えば、現在、実用化が進めら
れている沖合型の深層水取水装置では、図６に示すよう
に、深層水取水管として使用する海底布設長尺体１を洋
上（海上）の浮体９から補強部材１０で防護しながら垂
直に懸垂させて布設し、海中に吊り下げ支持して使用す
る。

【０００５】このような深海に布設して使用される海底
布設長尺体１には、その重量（自重）に加えて波浪によ
る荷重も海底布設長尺体１の上端に集中して作用する。
そこで、該長尺体１の外装６（図５参照）としては、外
傷防止よりも、海底布設長尺体１の重量等による張力を
支持する役割りが重要となる。

【０００６】ところが、図５に示す海底布設長尺体１の
外装６は、長尺体コア２の外周に外装線７を撚り合わせ
た（螺旋巻きした）単層構造になっているので、前記張
力により、海底布設長尺体１の長尺体コア２には、外装
線７の撚りを戻そう（緩めよう）とするトルクが加わ
る。例えば、外装線７を右撚り（Ｚ撚り）方向に撚り合
わせて外装６を設けた場合には、図６において、海底布
設長尺体１の長尺体コア２（図５参照）の上端側と下端
側には、海底布設長尺体１をそれぞれＡ方向及びＢ方向
へ回転させようとするトルクが加わる。このため、海底
布設長尺体１に大きな捩れが生じ、最悪の場合、長尺体
コア２を構成する内管３が捩れにより座屈破壊する。

【０００７】このような問題を解決するため、図７に示
すように、長尺体コア２の外周に、亜鉛鍍金鉄線で出来
た内側外装線１３と外側外装線１４とを撚り合わせ方向
が互いに逆向きになるようにして、例えば、内側外装線
１３の撚り合わせ方向が右撚り（Ｚ撚り）方向に、ま
た、外側外装線１４の撚り合わせ方向が左撚り（Ｓ撚
り）方向になるようにして撚り合わせた外装１２を設け
た海底布設長尺体１１を用い、海底布設長尺体１１を布
設等する際、該長尺体１１に作用する張力に伴い該長尺
体１１の長尺体コア２に加わる互いに逆向きのトルクを
相殺してトルクをバランスさせ、海底布設長尺体１１の
長尺体コア２に大きな捩れが生じないようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、内側外装線１３と外側外装線１４とを撚り方向
が互いに逆向きになるように二層に撚り合わせた外装１
２を備えた海底布設長尺体１１は、外装線の本数が大幅
に増えて、外装１２自体の重量（自重）が増加するた
め、海底布設長尺体１１を布設等する際、該長尺体１１
に作用する張力の増加を招く。そうすると、この張力を
支持するためには、更に、太い（横断面積の大きい）内
外側外装線１３、１４を用いる必要が生じ、海底布設長
尺体１１の重量が増加する。この重量の増加に伴い、海
底布設長尺体１１に作用する張力が更に増加するといっ
た悪循環を繰り返すことになる。このように、海底布設
長尺体１１の重量と張力が相互に増加していくと、海底
布設長尺体１１の長尺体コア２が延性破壊して使用でき
なくなる恐れがある。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、海底
布設長尺体の長尺体コアに加わるトルクをバランスさ
せ、長尺体コアに捩れが生じないようにすると共に、海
底布設長尺体の重量の増加を抑え、長尺体コアの延性破
壊を防止する海底布設長尺体を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
された発明は、長尺体コアの外周に、内側外装線と外側
外装線とを撚り方向が互いに逆向きになるようにして二
層に撚り合わせた外装を設けた海底布設長尺体におい
て、前記外装の内側外装線と外側外装線がそれぞれ鉄素
線とプラスチック素線とを組み合わせたものからなり、
プラスチック素線はその等価比重が１．０以下のものを
使用することを特徴とする。

【００１１】上記構成によると、長尺体コアの外周に設
けた外装が二層構成になっているので、海底布設長尺体
を布設等する際、該長尺体に張力が作用しても、海底布
設長尺体の長尺体コアに加わる互いに逆向きのトルクが
大幅に相殺されて、トルクがバランスし、海底布設長尺
体に大きな捩れが生じず、長尺体コアが座屈破壊するの
を防止することができる。また、海底布設長尺体の重量
が増加するのを抑えることができるので、海底布設長尺
体に作用する張力も抑えることができ、長尺体コアが延
性破壊するのも防止することができる。

【００１２】本発明の請求項２に記載された発明は、前
記外装の内側外装線に含まれる鉄素線の本数（Ｎ）が前
記外側外装線に含まれる鉄素線の本数（ｎ）に対して、
ｎ≦Ｎ≦ｎ・（３ｄ+Ｄ）／（ｄ+Ｄ）（但し、Ｄは長尺
体コアの外径、ｄは内外側外装線に含まれる鉄素線の外
径）の範囲に設定されていることを特徴とする。

【００１３】このような構成によると、外装の内層側の
内側外装線に含まれる鉄素線の総断面積（総重量）と外
層側の外側外装線に含まれる鉄素線の総断面積（総重
量）とが均等化されるので、海底布設長尺体を布設等す
る際、これに作用する張力により、長尺体コアに互いに
逆向きに加わるトルクの差がより小さくなり、トルクが
より一層バランスする。従って、長尺体コアが座屈破壊
するのをより確実に防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１は本発明に係る海底布設長尺体２０
の斜視図である。この海底布設長尺体２０は、例えば、
深層水取水管の例であり、ポリエチレン材を押し出し成
形したポリエチレン製内管の上に必要に応じて内圧補強
テープ巻層及び座床層を設けた長尺体コア２１の外周
に、外装２２を設け、更に、その外周にプラスチックシ
ース２３を被覆して構成されている。

【００１５】外装２２は、複数本の内側外装線２４と複
数本の外側外装線２５とを撚り方向が互いに逆向きにな
るようにして、例えば、内側外装線２４が右撚り（Z撚
り）方向に、また、外側外装線２５が左撚り（Ｓ撚り）
方向になるようにして二層に撚り合わせて構成され、長
尺体コア２１の外周に一重に設けられる。これにより、
海底布設長尺体２０を布設等する際、該長尺体２０の長
尺体コア２１に加わる互いに逆向きのトルクが大幅に相
殺されて、トルクがバランスし、海底布設長尺体２０に
大きな捩れが生じず、長尺体コア２１が座屈破壊するの
を防止することができる。

【００１６】また、外装２２の軽量化手段として、本発
明においては、外装２２を構成する内側外装線２４と外
側外装線２５がそれぞれステンレス鋼線や亜鉛鍍金鋼線
等の複数の鉄素線２６と複数のプラスチック素線２７と
を組み合わせたものからなり、内層及び外層毎に鉄素線
占有率を減少させ、軽量なプラスチック素線占有率を増
加させて対応している。

【００１７】更に、内径１５０ｍｍ、外径１８０ｍｍの
ポリエチレン管からなる長尺体コア２１の外周に、８ｍ
ｍ径の複数本の鉄素線２６及び複数本のプラスチック素
線２７を組み合わせた内側外装線２４と同様構成の外側
外装線２５とを互いに逆向きに二層に撚り合わせた外装
２２を備えた海底布設長尺体２０において、外装２２中
に占める鉄素線占有率と海底布設長尺体２０の重量（自
重）によって鉄素線２６に作用する張力で発生する鉄素
線引張応力との関係を試算すると、図２に示すような結
果になる。なお、図２において、横軸は前記鉄素線占有
率（％）、縦軸は前記鉄素線引張応力（ＭＰａ）であ
り、プラスチック素線２７の等価比重ρをパラメータと
している。

【００１８】この図によると、プラスチック素線２７の
等価比重ρが１．０より大きい場合、例えば、等価比重
ρが２．０の場合には、鉄素線占有率が減少するに伴
い、鉄素線引張応力が漸次大きくなっていくのに対し
て、プラスチック素線２７の等価比重ρが１．０以下の
場合、例えば、等価比重ρが０．８の場合には、鉄素線
占有率が減少するに伴い、鉄素線引張応力も漸次小さく
なっていくことが分かる。

【００１９】換言すると、図２に示す試算結果から明ら
かなように、プラスチック素線２７の等価比重ρが１．
０以下であれば、鉄素線占有率を低減させて、外装２２
を軽量化しても、外装２２を構成する内外側外装線２
４、２５における鉄素線２６に作用する張力で生じる引
張応力が大きくなることがなく、逆に、低減していく傾
向を示している。

【００２０】従って、本発明の海底布設長尺体２０にお
いて、内側外装線２４及び外側外装線２５のそれぞれに
含まれるプラスチック素線２７として等価比重ρが１．
０以下のものを使用することにより、海底布設長尺体２
０の重量増加に伴い、張力の方も一緒に増加していくと
いった悪循環を回避することができ、海底布設長尺体２
０の重量増加で、これに作用する張力が増加し、長尺体
コア２１が延性破壊するのを防止することができる。

【００２１】図３に示す海底布設長尺体２８では、長尺
体コア２１の外周に一重に設けられる外装２９におい
て、内側外装線３０及び外側外装線３１にそれぞれ含ま
れるプラスチック素線２７として、比重が０．９５程度
の完全充実断面を有する高密度ポリエチレン線を使用し
ている。また、二層構成の外装２９の内層径と外層径と
が異なるため、通常は、図１に示す実施形態のものと同
様に、内層の内側外装線３０に含まれる鉄素線２６の本
数が外層の外側外装線３１に含まれる鉄素線２６の本数
よりも少なくなるが、図３に示す実施形態のものにおい
ては、内層の内側外装線３０に含まれる鉄素線２６の本
数（Ｎ）を外層の外側外装線３１に含まれる鉄素線２６
の本数（ｎ）よりも少し多く設定してある。即ち、ｎ・
（３ｄ+Ｄ）／（ｄ+Ｄ）（但し、Ｄは長尺体コア２１の
外径、ｄは内外側外装線３０、３１に含まれる鉄素線２
６の外径）に設定してある。なお、内側外装線３０に含
まれる鉄素線２６の本数（Ｎ）が外側外装線３１に含ま
れる鉄素線２６の本数（ｎ）と同数か、又は、ｎ・（３
ｄ+Ｄ）／（ｄ+Ｄ）までの範囲に入る本数に設定しても
よい。その他の構成は図１に示す実施形態のものと実質
同一である。

【００２２】このように、内側外装線３０に含まれる鉄
素線２６の本数（Ｎ）を前記外側外装線３１に含まれる
鉄素線２６の本数（ｎ）に対して、ｎ≦Ｎ≦ｎ・（３ｄ
+Ｄ）／（ｄ+Ｄ）の範囲に設定することにより、内側外
装線３０と外側外装線３１にそれぞれ含まれる鉄素線２
６の総断面積（総重量）がほぼ均等化される。その結
果、海底布設長尺体２８を布設等する際、これに作用す
る張力により、長尺体コア２１に互いに逆向きに加わる
トルクの差がより小さくなり、トルクがより一層バラン
スし、長尺体コア２１が座屈破壊するのをより確実に防
止することができるので好ましい。

【００２３】更に、図４に海底布設長尺体３２では、長
尺体コア２１の外周に一重に設けられる外装３３におい
て、内側外装線３４及び外側外装線３５に含まれるプラ
スチック素線３６として中空断面形状（パイプ形状）の
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）線を使用したも
のである。ＰＥＴ線の比重は通常１．３程度であるが、
中空断面形状（パイプ形状）に形成することにより、単
位長さあたりの重量を軽減させ、等価比重（実行比重）
ρが１．０以下になるようにしてある。比重が１．０を
超える上記以外のプラスチック材や繊維強化樹脂（ＦＲ
Ｐ）でも、上記のような断面形状に形成することによ
り、等価比重ρを１．０以下に小さくすることができ
る。

【００２４】なお、重量を軽減させる断面形状は上記中
空断面形状だけに限定されるものではなく、例えば、断
面歯車形状に形成してもよい。更に、プラスチック材と
軽量金属材料の複合材料で形成するようにしてもよい。
このようなものでも、等価比重ρが１．０以下になるも
のであれば、プラスチック素線３２として十分に適用す
ることができる。その他の構成は図１に示す実施形態の
ものと実質同一である。

【００２５】前記各実施形態の海底布設長尺体２０、２
８、３２は、長尺体コア２１の外周に外装２２、２９、
３３を一重に設けて構成されるものであるが、必要に応
じて２重以上に設けるようにしてもよい。また、上記海
底布設長尺体２０、２８、３２はいずれも深層水取水管
の例であるが、それ以外の流体輸送管や、電力、通信
（光通信を含む）、又は電力通信複合海底ケーブル等に
適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載された海底布設長尺体によると、長尺体コアの外
周に、内側外装線と外側外装線とを撚り方向が互いに逆
向きになるようにして二層に撚り合わせた外装を設けた
ものにおいて、前記外装の内側外装線と外側外装線がそ
れぞれ鉄素線とプラスチック素線とを組み合わせたもの
からなり、プラスチック素線はその等価比重が１．０以
下のものを使用するので、海底布設長尺体を布設等する
際、該長尺体に張力が作用しても、海底布設長尺体の長
尺体コアに加わる互いに逆向きのトルクが大幅に相殺さ
れて、トルクがバランスし、海底布設長尺体に大きな捩
れが生じず、長尺体コアが座屈破壊するのを防止するこ
とができる。

【００２７】また、海底布設長尺体の重量が増加するの
を抑えることができるので、海底布設長尺体に作用する
張力も抑えることができ、長尺体コアが延性破壊するの
も防止することができる。

【００２８】本発明の請求項２に記載された海底布設長
尺体によると、前記外装の内側外装線に含まれる鉄素線
の本数（Ｎ）が前記外側外装線に含まれる鉄素線の本数
（ｎ）に対して、ｎ≦Ｎ≦ｎ・（３ｄ+Ｄ）／（ｄ+Ｄ）
（但し、Ｄは長尺体コアの外径、ｄは内外側外装線に含
まれる鉄素線の外径）の範囲に設定されているので、外
装の内層側の内側外装線に含まれる鉄素線の総断面積
（総重量）と外層側の外側外装線に含まれる鉄素線の総
断面積（総重量）とが均等化される。その結果、海底布
設長尺体を布設等する際、これに作用する張力により、
長尺体コアに互いに逆向きに加わるトルクの差がより小
さくなり、トルクがより一層バランスし、長尺体コアが
座屈破壊するのをより確実に防止することができるので
好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。

【図２】図１の海底布設長尺体において、鉄素線占有率
と鉄素線引張応力との関係をプラスチック素線の等価比
重をパラメータとして示す図である。

【図３】本発明の図１のものとは異なる実施形態の一部
を示す横断面図である。

【図４】本発明の図１のものとは更に異なる実施形態の
一部を示す横断面図である。

【図５】従来の海底布設長尺体を示す横断面図である。

【図６】図５の海底布設長尺体を布設して使用する状態
を示す説明図である。

【図７】図５のものとは外装の異なる海底布設長尺体を
示す斜視図である。

【符号の説明】

２０、２８、３２ 海底布設長尺体 ２１ 長尺体コア ２２、２９、３３ 外装 ２３ プラスチックシース ２４、３０、３４ 内側外装線 ２５、３１、３５ 外側外装線 ２６ 鉄素線 ２７、３６ プラスチック素線

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H001 DD07 DD09 KK06 KK07 MM09 PP01 3H111 AA03 BA02 BA15 BA34 CA52 CB04 CB29 CC04 DA26 DB23 EA04 5G311 FA05 FB02 FB03 5G313 AA02 AB10 AC09 AD08 AE01 AE08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺体コアの外周に、内側外装線と外側
   外装線とを撚り方向が互いに逆向きになるようにして二
   層に撚り合わせた外装を設けた海底布設長尺体におい
   て、前記外装の内側外装線と外側外装線がそれぞれ鉄素
   線とプラスチック素線とを組み合わせたものからなり、
   プラスチック素線はその等価比重が１．０以下のものを
   使用することを特徴とする海底布設長尺体。
2. 【請求項２】 前記外装の内側外装線に含まれる鉄素線
   の本数（Ｎ）が前記外側外装線に含まれる鉄素線の本数
   （ｎ）に対して、ｎ≦Ｎ≦ｎ・（３ｄ+Ｄ）／（ｄ+Ｄ）
   （但し、Ｄは長尺体コアの外径、ｄは内外側外装線に含
   まれる鉄素線の外径）の範囲に設定されていることを特
   徴とする請求項１記載の海底布設長尺体。