JP2003056772A - 自在継手およびそれを使用した管路の敷設方法 - Google Patents

自在継手およびそれを使用した管路の敷設方法

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JP2003056772A JP2001215142A JP2001215142A JP2003056772A JP 2003056772 A JP2003056772 A JP 2003056772A JP 2001215142 A JP2001215142 A JP 2001215142A JP 2001215142 A JP2001215142 A JP 2001215142A JP 2003056772 A JP2003056772 A JP 2003056772A
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section
flange
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Yutaka Nishikawa
西川  豊
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Toa Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 海底への管路の敷設時には必要な曲がりを得
ることができ、敷設後に自在継手ができるだけ直線状に
戻り、取水時に管路曲がりによる管路内及び継手部内で
の抵抗を減じて取水に要するエネルギーを少なくできる
自在継手およびそれを使用した管路の敷設方法を提供す
る。 【解決手段】 管1の一端に、管の長手方向に対し斜め
に切った切り口2を設け、その切り口2に切り口断面の
外径の最大径以上のフランジ3を設けた管1を、各フラ
ンジ3を介して回転自在に取り付ける自在継手。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、海底に管路を敷設
する時には、任意の方向に管路を曲げることが可能で、
敷設後には、管路をなるべく直線状に戻すことのできる
自在継手およびそれを使用した管路の敷設方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、海底の深層水を汲み上げるために
用いる管路としては、既存の海底通信ケーブル管が転用
されている。この通信ケーブル管は、その外殻を硬質ポ
リエチレンや塩化ビニールで構成し、その中に銅線や光
ファイバー等の芯線を通しており、この通信ケーブル管
を深層水汲み上げに利用する際には、その芯線を取り除
いたチューブ管路で深層水を汲み上げる。
【0003】上記の通信ケーブル管は、硬質でも全体的
には可撓性であり、直径350mmの硬質ビニールホース
であれば海底の凹凸、すなわち不整になじみ、敷設作業
時に可撓性が得られるため、敷設作業が容易である。
【0004】しかしながら、この通信ケーブル管は、敷
設後管外面に外的要因により変形や破損が生じる恐れが
あり、何等かの方法でこれを保護しなければならない。
【0005】また、その管製造設備と、敷設設備の両面
から、管直径350mmが限度とされており、深層水の汲
み上げ用には取水量に限界がある。
【0006】そこで、既存の自在継手を使って管路を海
底に敷設すると、自在継手の部分で折れ曲がった状態で
敷設される可能性があり、敷設後に管路が折れ曲がり、
管路内面に抵抗が発生し、深層水の汲み上げ時の取水効
率が悪くなり、取水時に多くのエネルギーを必要とする
問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、海底への管
路の敷設時には、必要な曲がりを得ることができ、敷設
後には自在継手ができるだけ直線状に戻り、取水時に管
路曲がりによる管路内及び継手部内での抵抗を減じて取
水に要するエネルギーを少なくできる自在継手およびそ
れを使用した管路の敷設方法を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、管の一端に、
管の長手方向に対し斜めに切った切り口を設け、その切
り口に切り口断面の外径の最大径以上のフランジを設
け、そのフランジに対向した同様な形状のフランジを設
けた管を、上記各フランジを介して回転自在に取り付け
た自在継手からなり、また本発明の自在継手は、上記記
載の管の他端に、その管の一端に設けた切り口断面と適
宜な位相差を有する角度で切った切り口を設け、その切
り口に切り口断面の外径の最大径以上のフランジを設
け、そのフランジに対向した同様な形状のフランジを有
する管をそのフランジを介して回転自在に取り付けるこ
とからなり、また、本発明の自在継手は、上記の管の長
手方向に対し斜めに切った各切り口断面開口が、それら
各切り口断面の最小内径に合わせた真円になるように、
各切り口断面付近の内周面に滑らかに変化させた面を形
成することからなり、さらに本発明の自在継手は、上記
の管の長手方向に対し斜めに切った各切り口断面開口
が、それら各切り口断面の最大内径に合わせた真円にな
るように、各切り口断面付近の内周面の一部を連続した
ラッパ状に拡げることからなり、さらには自在継手端部
のフランジを有する管に、その長手方向を軸として回転
可能な継手を配置する。また、上記の自在継手を使用し
た管路の敷設方法は、海底に敷設する管路の各管の間
に、上記自在継手を適宜配設して海底に敷設する際に、
自在継手に常に引張り力を作用させることからなり、さ
らに本発明の敷設方法は、管路内に、大気圧より高い圧
力の気体を注入して管路内の水位を下げてから、空気抜
き弁を調整して管路を敷設することからなる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の自在
継手およびそれを使用した管路の敷設方法につき説明す
る。図1は、本発明の自在継手の一実施形態における要
部側断面図であり、図2は図1のA−A方向の上面の平
面図、そして図3は図1の自在継手の回転部を示す側断
面図、さらに図4は図1の押えフランジの側断面図で、
図5は図4のB−B方向の下面の平面図である。
【0010】まず、この自在継手は、管1の一端に、管
1の長手方向に対し45°斜めに切った切り口2を設
け、その切り口2に切り口断面の外径の最大径以上の外
径Dのフランジ3を設けた管1を、上記各フランジ3を
介して回転自在に取り付けている。
【0011】すなわち、図3に示すごとく、上部の管1
と下部の管1とは各切り口2のフランジ3を介して矢印
Rの方向に回転自在になっており、各フランジ3部分で
回動されながらシール状態を維持されるように、図4及
び図5で示す押えフランジ15を円周状に配置される六
角ボルト・ナット16によりフランジ3同志を把持して
いる。
【0012】次に、図6及び図7に示す本発明の他の実
施形態の自在継手においては、図1に示す自在継手の管
1の他端に、その管1の一端に設けた切り口2の断面と
適宜な位相差、例えば90°を有する角度で切った切り
口2を設け、その切り口2に切り口断面の外径の最大径
以上の外径のフランジ3を設け、そのフランジ3に対向
した同様な形状のフランジ3を有する管1をそのフラン
ジ3を介して矢印R方向に回転自在に取り付けている。
【0013】図6及び図7の各切り口2の一方の断面と
他方の断面との位相差は、この実施形態のように必ずし
も90°でなくても、切り口2の各断面が回転自在にな
る角度であればかまわないが、位相差を90°にした時
が完全に回転自在になるので好ましい。
【0014】次に、図8は本発明の他の異なる実施形態
の自在継手を切り離した状態の説明用の要部斜視図を示
しており、これは図1と同様な構成からなる自在継手に
おいて、管1の長手方向に対し斜めに切り、その切り口
2A,2Bの切り口断面に設ける図示されていないフラ
ンジに対向した同様な形状のフランジを設けた管1を、
上記のフランジを介して回転自在に取り付けるようにし
ているが、図8の自在継手では、上記のごとく斜めに切
った各切り口2A,2B断面開口がそれら各切り口2
A,2B断面の最小内径Nに合わせた矢印18で示す真
円になるように、各切り口2A,2B断面付近の内周面
に点線で示すごとき滑らかに変化させた面19を形成し
たものである。
【0015】上記の面19を形成した理由としては、管
1の長手方向に対し斜めに切った切り口2A,2Bの断
面開口は当然楕円形状になっており、フランジ3はその
楕円の最大径より大きな外径のものとなっているので、
このフランジ3部分で液体が洩れるという問題はない
が、管1がフランジ3で回転すると、切り口2A,2B
の断面開口の形状が一致せず、切り口2A,2Bの断面
開口に段差が生じ、その部分で液体の流れに抵抗が発生
し、エネルギー損失となる問題がある。また、切り口2
A,2Bに生じた段差に異物が喰い込み、その部分で液
体の流れに抵抗が発生し、エネルギー損失となる問題も
ある。
【0016】そこで、図8の自在継手では、各切り口2
断面付近の内周面に適宜な材料の肉盛りや一体型の鋳物
などにより滑らかに変化させた面19を形成することに
より、楕円形状であった切り口2の断面開口を真円形状
にすることによって、上記のごとき異物の喰い込みをな
くすると共に、エネルギーロスを少なくしている。
【0017】次に、図9は本発明のさらに異なる他の実
施形態の自在継手の要部を破断で示す側断面図を示して
おり、これは図6と同様に、管1の他端に、その管の一
端に設けた切り口2の断面と適宜な位相差を有する角度
で切った切り口2を設け、その切り口にもフランジを設
け、それぞれのフランジ3を介して管1と管1とを回転
自在に取り付けたものであるが、図9の自在継手におい
ては、楕円形状の各切り口2断面開口が、その楕円形の
最大内径に合わせた真円18になるように、各切り口2
断面付近の内周面の一部、即ち小径部の部分を連続した
ラッパ状に拡げており、これにより図8と同様に、各切
り口2断面部分における異物の喰い込みや、液体の抵抗
をなくし、エネルギー損失を少なくしている。
【0018】次に、上記図1または図6及び図7、さら
には図8及び図9に示す本発明の自在継手4を使用して
海底に管路5を敷設する方法の一実施形態につき、図1
0、図11、図12及び図13により順次説明する。
【0019】まず、図10において、水面上の揚荷船1
0及び11により運ばれた複数の管路5を自在継手4で
連結した取水管の1番目管列12の先端の取水口6の位
置は、先端にウエイト8を有するテンションレグガイド
7のワイヤに沿って海底Kに移されることになる。
【0020】その際、所定の長さの浮遊状態の取水管の
1番目管列12は所定の位置に誘導され、目くら蓋付き
の両管端を両揚荷船10及び11により僅か吊り上げて
保持し、次いで1番目管列12の揚荷船10側管端の目
くら蓋を外して、揚荷船11側管端の目くら蓋に配置さ
れた空気抜き弁17を開く。
【0021】それにより、揚荷船10のウインチを巻き
降し、テンションレグガイド7に沿って取水口6を海底
Kに沈める。
【0022】ここで、矢印Oは沖進方向を,そして矢印
Lは陸進方向を示しており、取水口6の沈降する水深H
を300mとしている。
【0023】次に、図11において、揚荷船11の操船
ウインチにより、1番目管列12の取水管の管後端の動
きに追従し、矢印O方向に揚荷船11を沖進させて、取
水口6を海底Kに着底させる。
【0024】つづいて、揚荷船10が矢印L方向に陸進
し、1番目管列12の後端を図示のごとく揚荷船11か
ら受け継ぐ。
【0025】その後、図12に示すごとく、複数の管路
5を自在継手4で連結した取水管の2番目管列13を所
定の位置へ誘導し、2番目管列13の沖端を揚荷船10
に係留索14により係留し、揚荷船10のクレーンを利
用し、1番目管列12の陸端と2番目管列13の沖端と
の間に、前記自在継手4を介設接続し、揚荷船11を自
航させ矢印L方向に陸進し、2番目管列13の陸端を保
持する。
【0026】さらに、図13に示すごとく、揚荷船11
を自航させ矢印L方向に陸進し、揚荷船10はウインチ
を矢印W方向に巻き下げながら追従陸進して、1番目管
列12は海底Kに着底する。
【0027】その後引続き、図11、図12及び図13
の手順を順次繰り返し行ない、陸側へ各管路を海底Kに
敷設するが、その間各管路5の管列の間に、前記の自在
継手4を適宜配置することにより、各管路5を海底Kの
不整になじませて敷設するが、その間、管路列の曲折れ
や外力に十分対応できる。
【0028】なお、各管列を敷設する際に水圧により管
内に一気に海水が侵入するのを防止するために、空気抜
き弁が配置された目くら蓋から大気圧より高い圧力の気
体、例えば空気、チッ素、ヘリウム等を注入して管内水
位を下げてから、空気抜き弁を調整して敷設することも
できる。
【0029】以上図12および図13で説明した各手順
においては、各管列の管は、敷設時には常に引張られた
状態となるので自在継手4に常に引張力を作用させなが
ら管路5の各管列が敷設され、敷設後には、自在継手4
の切り口2の角度が、引張力が作用した時に自在継手4
が直線状に戻る形状となっているので、管路5をできる
だけ直線状に敷設することができる。
【0030】また、図12および図13で説明した各手
順では、揚荷船11で管列12およひ13の陸端を保持
しているが、この状態で管列を敷設すると管例12およ
び13の陸端と取水口6が固定されているため、自在継
手4は完全には直線状にはならず、多少のねじれが残っ
てしまう。そこで自在継手端部のフランジを有する管
に、その長手方向を軸として回転可能な継手を配置すれ
ば、ねじれが解消されるので、自在継手4はより直線状
に敷設することができる。
【0031】
【発明の効果】以上に説明した本発明の自在継手を使用
した管路の敷設方法によれば、管路と管路との間にこの
自在継手を配置し、しかもその敷設時に常に引張力を作
用させて敷設することにより、管路敷設時には必要な曲
がりを得ることができ、管路の敷設後は、自在継手が引
張力の作用により直線状に戻る形状となっているので、
管路をできるだけ直線状に敷設することができ、取水時
の曲がりによる管路内抵抗が減じて取水に要するエネル
ギー消費が少なくなる。
【0032】さらに、本発明の自在継手においては、自
在継手の切り口の断面開口を楕円形状から真円形状に形
成することにより、その断面開口部での液体の流れを円
滑にして抵抗を少なくでき、エネルギー損失を少なくす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自在継手の一実施形態における要部側
断面図である。
【図2】図1のA−A方向の上面を示す平面図である。
【図3】図1の自在継手の回転部を示す側断面図であ
る。
【図4】図1の押えフランジの側断面図である。
【図5】図4のB−B方向の上面を示す平面図である。
【図6】本発明の自在継手の他の実施形態における側面
図である。
【図7】図6のC−C方向の側面図である。
【図8】本発明の他の異なる実施形態の自在継手におけ
る説明用の要部斜視図である。
【図9】本発明のさらに異なる他の実施形態の自在継手
における要部破断で示す側断面図である。
【図10】本発明の自在継手を使用して管路を海底に敷
設する方法の一実施形態における取水口を海底に沈める
手順の説明図である。
【図11】図10に続く1番目管列の管端を着底させる
手順の説明図である。
【図12】図11に続く管列間に自在継手を介設し接続
する手順の説明図である。
【図13】図12に続く2番目管列を巻き下げる手順の
説明図である。
【符号の説明】
1 管 2,2A,2B 切り口 3 フランジ 4 自在継手 5 管路 18 真円 19 滑らかに変化させた面 20 ラッパ状 K 海底

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管の一端に、管の長手方向に対し斜めに
    切った切り口を設け、その切り口に切り口断面の外径の
    最大径以上のフランジを設け、そのフランジに対向した
    同様な形状のフランジを設けた管を、上記各フランジを
    介して回転自在に取り付けた自在継手。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の管の他端に、その管の一
    端に設けた切り口断面と適宜な位相差を有する角度で切
    った切り口を設け、その切り口に切り口断面の外径の最
    大径以上のフランジを設け、そのフランジに対向した同
    様な形状のフランジを有する管をそのフランジを介して
    回転自在に取り付けた自在継手。
  3. 【請求項3】 管の長手方向に対し斜めに切った各切り
    口断面開口が、それら各切り口断面の最小内径に合わせ
    た真円になるように、各切り口断面付近の内周面に滑ら
    かに変化させた面を形成した請求項1または2記載の自
    在継手。
  4. 【請求項4】 管の長手方向に対し斜めに切った各切り
    口断面開口が、それら各切り口断面の最大内径に合わせ
    た真円になるように、各切り口断面付近の内周面の一部
    を連続したラッパ状に拡げた請求項1または2記載の自
    在継手。
  5. 【請求項5】 自在継手端部のフランジを有する管に、
    その長手方向を軸として回転可能な継手を配置した請求
    項1、2、3または4記載の自在継手。
  6. 【請求項6】 管路の管の間に請求項1、2、3、4ま
    たは5記載の自在継手を適宜配置して海底に敷設する際
    に、自在継手に常に引張り力を作用させる管路の敷設方
    法。
  7. 【請求項7】 管路内に、大気圧より高い圧力の気体を
    注入して管路内水位を下げてから、空気抜き弁を調整し
    て管路を敷設する請求項6記載の管路の敷設方法。
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