JP2007125957A - 浮力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外殻を弾性材で形成した可撓性ブイを使用する場合、その可撓性ブイ内の気体充満状態を確実に把握することができるようにする浮力装置を提供する。
【解決手段】可撓性ブイ２内部に気圧センサ６を設けるとともに、下端部に水圧センサ７を設け、水面浮体１３に設置したコンプレッサ１１で給気される可撓性ブイ２の内圧を気圧センサ６で検知し、可撓性ブイ２の下端部の水圧を水圧センサ７で検知して、それぞれのセンサ６、７の検知した内圧と水圧を表示部１２に表示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ブイを用いた浮力装置に関し、さらに詳しくは、外殻を弾性材で形成した可撓性ブイを使用する場合、その可撓性ブイ内の気体充満状態を確実に把握することができるようにする浮力装置に関するものである。

従来から、水中の重量物を引き揚げたり、水中で重量物を移動させる際、水中に沈めたブイで吊下げながら作業することにより、重量物の負荷を軽減するようにした浮力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ブイとしては、海上に設置される石油掘削リグ等の海上構造物を係留する係留索の中途に接続されて使用されることもある。係留索の中途に接続すると、係留索の自重による張力を軽減することができ、また、中途で切り離した係留索の一端部を水底に沈下させることなく保持できるので、再度、係留索を接続する作業が容易になる。

このようなブイとしては、金属等からなる剛性ブイがある。しかし、剛性ブイは水上に引揚げた際に船舶等との衝突により、塑性変形したり、また、船舶等を損傷させるなどの問題がある。

特許文献１では、外殻をゴムで形成し、衝突の衝撃を緩和することができる可撓性ブイを使用し、その下側に排気口を設け、水上の基地から給気手段により、内部に給気を行なって浮力を得るようにしたものが提案がされている。この提案では、排気口を通じて、可撓性ブイの内部と外部とが連通し、水深によらず可撓性ブイの圧力負担を小さくすることができる。そのため、外殻の肉厚を大きくして重厚な耐圧構造にする必要がないという利点がある。しかし、給気の際に可撓性ブイに気体が充満したことを確認するには、排気口から排出される余分な気体（泡）が水面に浮上するのを目視確認しなければならなかった（同文献の図５、段落００３７参照）。

浮上してくる泡を目視確認することは、水面の状態に左右されるため容易ではなく、これを見逃すことにより無駄な給気を続けることになるという問題があった。特に、可撓性ブイが水深の深い位置にあるほど、気体の浮上を目視確認できたとしても、タイムラグがあるため、無駄な給気が多くなるという問題があった。
特開２００４−１２３０８６号公報

本発明の目的は、外殻を弾性材で形成した可撓性ブイを使用する場合、その可撓性ブイ内の気体充満状態を確実に把握することができるようにする浮力装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の浮力装置は、可撓性ブイの下端部に外部と連通する連通口を設けるとともに、該可撓性ブイに気体を給気する給気手段を設けた浮力装置において、前記可撓性ブイ内部の下端部に水の有無を検知する水検知センサを設け、該水検知センサの検知信号を受信する表示部を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の他の浮力装置は、可撓性ブイの下端部に外部と連通する連通口を設けるとともに、該可撓性ブイに気体を給気する給気手段を設けた浮力装置において、前記可撓性ブイの内部に内圧を検知する気圧センサを設けるとともに、前記可撓性ブイの下端部に水圧を検知する水圧センサを設け、これら気圧センサの検知信号および水圧センサの検知信号を受信する表示部を設けたことを特徴とするものである。

本発明の前者の浮力装置によれば、可撓性ブイ内部の下端部に水検知センサを設けたので、給気によって可撓性ブイの内部が気体で充満すると、水検知センサが水を検知しなくなるので、気体が充満したことを確実に把握することができ、無駄な給気をしないようにすることができる。

本発明の他の浮力装置によれば、可撓性ブイの内部に気圧センサを設け、可撓性ブイの下端部に水圧センサを設けたので、それぞれのセンサの検知した内圧と水圧とを比較することで、気体の充填状態を知ることができる。即ち、両検知圧力が同じ圧力になると、可撓性ブイに気体が充満したことを確実に把握することができ、無駄な給気をしないようにすることができる。

連通口が詰まった時には、気圧センサの検知圧力が水圧センサの検知圧力よりも大きくなるので、異常を察知できる。これにより、給気を続けて耐圧性の低い可撓性ブイに過度の内圧をかけてしまうようなことを防止できる。このように、平常時のみならず異常時においても可撓性ブイの圧力負担を軽減することができる。

以下、本発明の浮力装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。図１および図２に示すように本発明の浮力装置１は、外殻が内層ゴムと外層ゴムとの間に有機繊維や金属ワイヤ等からなる補強層３を積層して構成されている円筒形状の可撓性ブイ２を有している。可撓性ブイ２の内部には、気圧センサ６が取り付けられ、可撓性ブイ２の上端部には、給気口５が設けられている。

可撓性ブイ２の下端部には、連通口４ａを有する口金部４が設けられ、連通口４ａを通じて可撓性ブイ２の内部と外部とが連通している。口金部４には吊り接続部９が固設され、重量物１５を吊り上げる吊索１６が接続されている。また、口金部４の外側近傍には、連通口４ａの開口端とほぼ同じ高さ位置に、水圧センサ７が取り付けられている。吊り接続部９は、可撓性ブイ２の上下両端部に設けてもよい。

可撓性ブイ２の上方水面には、可撓性ブイ２と連結索１４で連結された水面浮体１３が浮遊している。水面浮体１３には、給気源となるコンプレッサ１１とデータ処理機能を備えた表示部１２とが積載されている。コンプレッサ１１は、給気管１０によって可撓性ブイ２の給気口５とつながり、コンプレッサ１１から可撓性ブイ２の内部へ気体Ａが給気される。

この浮力装置１で海中の重量物１５を引揚げ、または水中移動させる場合は、まず、可撓性ブイ２が沈むように内部の気体を抜いて内容積を小さくしておく。次いで、連結索１４および給気管１０を接続した可撓性ブイ２を重量物１５の付近まで沈下させて、吊索１６で可撓性ブイ２と重量物１５とを接続する。気体を抜いた状態なので、この沈下作業は容易にできる。

その後、コンプレッサ１１により、可撓性ブイ２の内部へ気体Ａを給気すると、図３に示すように、可撓性ブイ２の内部の海水Ｗは連通口４ａを通じて外部に排出されて、可撓性ブイ２の内部の水面位置が徐々に下がってくる。可撓性ブイ２の内部の内圧ＰＡは、気圧センサ６で検知され、その検知信号が無線または有線で表示部１２に送信される。その検知信号を受信した表示部１２は、検知信号に基づいて検知内圧を表示する。

また、可撓性ブイ２の下端部における水圧Ｐ１は、水圧センサ７で検知され、その検知信号が無線または有線で表示部１２に送信される。その検知信号を受信した表示部１２は、検知信号に基づいて検知水圧が表示部１２に表示される。

図３において、寸法Ｌ０は水面から可撓性ブイ２の内部上端部までの距離、寸法Ｌ１は可撓性ブイ２の内部上端部から下端部（水圧センサ７の設置位置）までの距離、寸法Ｌ２は可撓性ブイ２の内部上端部から内部の水面までの距離である。

ここで、海水Ｗの密度をρとし、重力加速度をｇとすれば、水深（Ｌ０＋Ｌ１）の位置にある可撓性ブイ２の下端部の水圧Ｐ１は、Ｐ１＝ρ・ｇ・（Ｌ０＋Ｌ１）となり、この水圧Ｐ１が水圧センサ７の検知水圧となる。

また、可撓性ブイ２の内部の水面位置の気圧Ｐ２は、Ｐ２＝ρ・ｇ・（Ｌ０＋Ｌ２）となり、この気圧Ｐ２は気圧センサ６の検知する内圧ＰＡであるので、ＰＡ＝ρ・ｇ・（Ｌ０＋Ｌ２）となる。これより、可撓性ブイ２の内部上端部から内部の水面までの距離Ｌ２は、Ｌ２＝Ｌ１−（Ｐ１−ＰＡ）／（ρ・ｇ）となる。可撓性ブイ２の内部上端部から下端部の距離Ｌ１は既知であるので、検知した水圧Ｐ１と内圧ＰＡとによりＬ２が算出できる。

水圧Ｐ１と内圧ＰＡとが一致した場合が、Ｌ２＝Ｌ１であり、可撓性ブイ２の内部が気体Ａで充満されたことになる。このように、水圧センサ７と気圧センサ６の検知水圧Ｐ１、検知内圧ＰＡに基づいて、確実にかつ即座に可撓性ブイ２の気体充満状態を把握することができる。尚、水圧センサ７の検知水圧Ｐ１により、その水深（Ｌ０＋Ｌ１）も把握できる。

オペレータは、水面浮体１３に配置した表示部１２の表示に基づいてコンプレッサ１１の稼動、停止を行なうことにより、無駄な給気をしないようにすることができる。水深が深くなるに連れてコンプレッサ１１にかかる負荷が大きくなるので、可撓性ブイ２を深い位置で使用する際には、コンプレッサ１１の大幅な負荷低減が可能となる。

気体Ａが充満した可撓性ブイ２は、その浮力によって、重量物１５を浮上させ、所定の場所まで移動させ、または、所定水深で保持することができる。急激に可撓性ブイ２が浮上しても、内部の気体Ａが自然に連通口４ａから排出されるので、過度の内圧がかかることがない。

気体Ａが充満した可撓性ブイ２の内部上端部の水深Ｌ０における水圧Ｐ０は、Ｐ０＝ρ・ｇ・Ｌ０であり、この水深Ｌ０において、可撓性ブイ２の内部と外部との圧力差が最大となり、最大圧力差ΔＰ＝ρ・ｇ・Ｌ１となる。連通口４ａを通じて可撓性ブイ２の内部と外部とが連通しているので、この最大圧力差ΔＰは、可撓性ブイ２の水深によらず、一定となる。したがって、気体密閉型の可撓性ブイのように、外殻を使用水深に応じた外水圧に耐えるように、肉厚を大きくして重厚な耐圧構造にする必要がなく、この最大圧力差ΔＰを基準にして耐圧強度を決定することができる。即ち、可撓性ブイ２の外殻の耐圧強度は、使用水深ではなく、主に可撓性ブイ２の内部上端部から下端部までの距離Ｌ１に基づいて決定することができる。

本発明は、このように簡易で、外殻の耐圧性を低下させた可撓性ブイ２を用いることができるという利点がある。外殻の耐圧性を低下させると、内圧が異常に上昇した際に外殻が破損する危険性が増加することになるが、本発明では、連通口４ａが詰まった時に、気圧センサ６の検知圧力が水圧センサ７の検知圧力よりも大きくなる。したがって、表示部１２の表示によって異常を察知でき、即座に給気を止めることで耐圧性の低い可撓性ブイ２に過度の内圧をかけないようにすることができる。このように、平常時のみならず異常時においても可撓性ブイ２の圧力負担を軽減することができる。

図４に可撓性ブイ２の別の例を示す。この可撓性ブイ２内部の下端部には、水の有無を検知する水検知センサ８が取り付けられている。これによれば、給気にしたがって可撓性ブイ２の内部の水面が下がってゆき、内部に気体Ａが充満すると、いままで海水Ｗの存在を検知していた水検知センサ８が海水Ｗを検知しなくなるので、直接的に気体Ａが充満したことが検知でき、より確実な把握ができる。

水検知センサ８を可撓性ブイ２の内部に、高さ方向に所定の間隔で複数配置すると、それぞれの水検知センサ８の検知信号により、可撓性ブイ２内部の水面位置、即ち、気体Ａの充填状態を把握することができる。
また、図２に示した可撓性ブイ２内部の下端部に水検知センサ８を取り付けてもよい。

本発明の可撓性ブイ２は、複数を連結して用いることもできる。また、水中の重量物１５の移動、保持等だけでなく、石油掘削リグ等の海上構造物を係留する係留索の中途に接続して使用することもできる。

本発明の浮力装置の実施形態を例示する全体図である。 図１の可撓性ブイの一例を示す縦断面図である。 図１の浮力装置において可撓性ブイに気体を充填している状態を例示する説明図である。 図１の可撓性ブイの別の例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 浮力装置
２ 可撓性ブイ
３ 補強層
４ 口金部 ４ａ 連通口
５ 給気口
６ 気圧センサ
７ 水圧センサ
８ 水検知センサ
９ 吊り接続部
１０ 給気管
１１ コンプレッサ（給気源）
１２ 表示部
１３ 水面浮体
１４ 連結索
１５ 重量物
１６ 吊索

Claims (4)

1. 可撓性ブイの下端部に外部と連通する連通口を設けるとともに、該可撓性ブイに気体を給気する給気手段を設けた浮力装置において、前記可撓性ブイ内部の下端部に水の有無を検知する水検知センサを設け、該水検知センサの検知信号を受信する表示部を設けた浮力装置。
2. 可撓性ブイの下端部に外部と連通する連通口を設けるとともに、該可撓性ブイに気体を給気する給気手段を設けた浮力装置において、前記可撓性ブイの内部に内圧を検知する気圧センサを設けるとともに、前記可撓性ブイの下端部に水圧を検知する水圧センサを設け、これら気圧センサの検知信号および水圧センサの検知信号を受信する表示部を設けた浮力装置。
3. 前記可撓性ブイ内部の下端部に水の有無を検知する水検知センサを設け、該水検知センサの検知信号を受信する表示部を設けた請求項２に記載の浮力装置。
4. 前記可撓性ブイと連結索で連結される水面浮体を水面に設け、該水面浮体に前記給気手段の給気源と、前記それぞれのセンサの検知信号を受信する表示部とを配置した請求項１〜３のいずれかに記載の浮力装置。

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