JP2015077008A

JP2015077008A - ケーブル敷設装置およびケーブル敷設方法

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Publication number: JP2015077008A
Application number: JP2013212091A
Authority: JP
Inventors: 正則太田; Masanori Ota
Original assignee: Viscas Corp
Current assignee: Viscas Corp
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】ケーブルの繰出し速度を制御し易いケーブル敷設装置およびケーブル敷設方法を提供する。【解決手段】ケーブル位置監視部７Ａは、超音波センサ７からの信号に基づいて、ケーブル９の位置を把握する。例えば、２台の超音波センサ７で測定したケーブル９の距離から、監視面１２（超音波センサ７の設置高さ）におけるケーブル９の位置を把握する。記憶部１３には、ケーブル９の位置（方向と距離）に応じた、ケーブル９の入水角度の相関情報があらかじめ格納されている。制御部１７は、記憶部１３から、当該相関情報を読み出し、超音波センサ７によって測定されたケーブル９の位置からケーブル９の入水角度を算出することができる。すなわち、入水角度が適正であるかどうかを判断することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、船から海底にケーブルを敷設するためのケーブル敷設装置およびケーブル敷設方法に関するものである。

海底ケーブルを敷設する際には、図６に示すように、ケーブル敷設船１００から、ケーブル１０１を海底１０５に繰り出して、海底１０５にケーブル１０１を敷設する。この際、ケーブル敷設船１００上でケーブル１０１にかかる張力Ｔや、海底１０５における着底部の残留張力Ｔｒが所定の範囲となるようにケーブル１０１を繰り出す速度を調整する必要がある。

通常、ケーブル１０１の単位長さ当たりの重量をＷ、ケーブル１０１の海面に対する入水角をＣ、水深をＨ、着底部におけるケーブル１０１の曲率半径をＲ、ケーブル敷設船１００から着底部までの水平方向距離をＤとすると、以下（１）〜（４）式の関係が知られている。
Ｔ＝Ｔｒ＋Ｗ・Ｈ（１）
Ｒ＝Ｔｒ／Ｗ（２）
Ｄ＝Ｒ・ａｒｃＣｏｓｈ（（Ｒ＋Ｈ）／Ｒ）（３）
Ｃ＝ａｒｃＣｏｓ（Ｔｒ／Ｔ）（４）

上記関係式を用いれば、入水角Ｃを測定することで、既知のＷおよびＨから、海中におけるケーブル１０１のカテナリー形状を把握することができるとともに、張力Ｔ、Ｔｒをそれぞれ算出することができる。すなわち、水深Ｈごとに、ケーブル１０１の張力Ｔ、Ｔｒが許容範囲となるような入水角Ｃの許容範囲を設定することができる。このように、ケーブル１０１にかかる張力ＴやＴｒを許容範囲内にするために、従来は、ケーブル１０１の海面に対する入水角Ｃを測定していた。

このような、海面１０３に対するケーブル１０１の入水角を知る方法は、各種提案されている。例えば、ケーブル１０１に接触する接触子を用いて、角度計によってケーブルの角度を測定する方法がある（例えば特許文献１、特許文献２）。

また、船尾にカメラを配置し、カメラによってケーブルの入水位置を測定する入水角測定装置がある（特許文献３）。

特開昭５１−７０４８７号公報特開平１１−６３９０９号公報特開２００１−３１７９２５号公報

しかし、特許文献１、特許文献２のように、ケーブルに角度計を接触させる方法は、ケーブル敷設前に、ケーブルに対して角度計を取り付ける必要があるため、作業効率が悪い。また、ケーブルに防護管などを取り付けて敷設する場合には、防護管が邪魔になり、角度計を取り付けることができない場合がある。また、ケーブルの外径に合わせて、角度計のパスラインの大きさを変更する必要がある。

また、特許文献３のように、テレビカメラによってケーブル位置を確認する方法は、ケーブルを一方向から見た視野によるものであるため、３次元的な入水角度を正確に知ることは困難であった。例えば、横方向からのカメラ画像では、その画面内におけるケーブルの左右方向の角度は把握することができるが、カメラ画像の遠近方向（奥行方向）のケーブル位置を把握することができないため、奥行き方向の角度を把握することができない。また、波によって、海面におけるケーブルの位置が変化するため、正確なケーブル位置を把握することが難しかった。
このため、従来はケーブル１０１を繰り出す速度の調整は、難しい作業であった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、ケーブル１０１を繰り出す速度の制御がより容易なケーブル敷設装置およびケーブル敷設方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、船から海底にケーブルを敷設するケーブル敷設装置であって、ケーブルを繰り出すケーブル繰り出し部と、繰り出された前記ケーブルの位置を海面より上方の監視面で検出するケーブル位置監視部と、前記ケーブル繰り出し部からの前記ケーブルの繰り出し速度を制御する制御部と、前記ケーブル繰り出し部から繰り出された前記ケーブルの前記監視面における位置と前記ケーブルの入水角との関係のデータを記憶する記憶部と、を具備し、前記制御部は、前記データに基づき前記監視面における前記ケーブルの位置の許容範囲を求めると共に、前記ケーブル位置監視部で検出した前記ケーブルの位置の情報と前記許容範囲の情報とを比較して、前記ケーブルの位置が前記許容範囲に入るように、前記ケーブル繰り出し部を制御して、前記ケーブルの繰り出し速度を調整することを特徴とするケーブル敷設装置である。

この発明によればケーブルの位置の許容範囲を設定し、ケーブル位置がこの許容範囲内に入るように、ケーブル繰り出し部を制御するため、ケーブルの入水角を直接測定しなくても、ケーブルに適切な張力が加わるようにケーブルを繰り出す速度の調整できるので、当該作業の難度を軽減できる。

前記許容範囲と検出された前記ケーブルの位置を表示部に表示させて、ケーブルの位置と設定された許容範囲との関係を視覚的に把握することができるようにすると、ケーブルを繰り出す速度の調整作業等のストレスをより軽減できる。

第２の発明は、船から海洋にケーブルを敷設するケーブル敷設方法であって、ケーブルを繰り出すケーブル繰り出し部と、繰り出された前記ケーブルの位置を海面より上方の監視面で検出するケーブル位置監視部と、を用い、前記監視面における前記ケーブルの位置が許容範囲に入るように、前記ケーブル繰り出し部からの前記ケーブルの繰り出し速度を調整することを特徴とするケーブル敷設方法である。

このような構成とすることで、ケーブルを敷設する際のケーブル繰出し速度調整の作業負荷を軽減することができる。

前記許容範囲は、水平面内に設定されることが望ましい。

このように、ケーブル位置の許容範囲を、水平面内に設定することで、ケーブルの３次元的な配置に基づいて、ケーブル繰り出し部を制御することができる。

表示部をさらに用い、前記許容範囲と検出された前記ケーブルの位置を前記表示部に表示させることが望ましい。

このような構成とすることで、ケーブルの位置と設定された許容範囲との関係を視覚的に把握することができる。

前記船の傾きを検知するセンサをさらに用い、前記センサによって検知された前記船の傾きによって、前記許容範囲を補正してもよい。

このように、船の傾きに応じて許容されるケーブル位置を変更することで、より正確に、ケーブルの敷設条件を所定範囲に保つことができる。

本発明によれば、ケーブルの繰出し速度を制御し易いケーブル敷設装置およびケーブル敷設方法を提供することができる。

ケーブル敷設装置１を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図。ケーブル敷設装置１を示す平面図。ケーブル敷設装置１を示す側面図。ケーブル敷設装置１を示すブロック構成図。表示画面２３の一例を示す図。従来のケーブル敷設船１００からケーブル１０１を敷設する状態を示す図。

図１、図２に示す本実施形態にかかるケーブル敷設装置１は、主に、ケーブル繰り出し部５、超音波センサ７を備えたケーブル位置監視部、および図示を省略した制御部等から構成される。なお、制御部等の詳細は後述する。ケーブル敷設船の後部には、ケーブル繰り出し部５、船尾シーブ３が設けられる。ケーブル繰り出し部５は、ケーブル９を船尾シーブ３から海面１１に向けて繰り出す部位である。ケーブル繰り出し部５のケーブル繰り出し速度は制御可能である。

船尾には、超音波センサ７が２台配置される。超音波センサ７は、前記繰り出された前記ケーブル９の監視面１２における位置を検出するケーブル位置監視部を構成しており、船の後方に向けて監視面１２内で角度を変化させながら超音波を発信するとともに、反射波を受信することができる。
監視面１２は、海面１１より上方であって船尾シーブ３の下端より下方に設定されている。
なお、超音波センサ７の発信部と受信部は、一体ではなく、それぞれ別の位置に配置してもよい。

ケーブル位置監視部では、２台の超音波センサ７、７でそれぞれ測定したケーブル９までの距離から、監視面１２におけるケーブル９の位置を把握することができる。図１（ａ）に示すように、海面１１に対するケーブル９の入水角度Ａが変化すると、監視面１２におけるケーブル９の位置が変化する。このため、ケーブル９の位置と、海面１１とケーブル９とのなす角度Ａは互いに関係している。

また、本発明では、図２に示すように、船の進行方向（図中上下方向）に対するケーブル９のなす角度Ｂの変化も把握することができる。角度Ｂが変化することで、超音波センサ７とケーブル９との距離が変化するため、ケーブル９と２台それぞれの超音波センサ７との距離を把握することで、角度Ｂを把握することができる。

図３に示すように、超音波センサ７による監視面１２は、船尾シーブ３の下端からＹ１（例えば１ｍ）下方に配置される。超音波センサ７は、この高さにおけるケーブル９までの距離Ｘ１を測定することができる。超音波センサ７から船尾シーブ３の下端までの距離Ｘ３を把握しておけば、船尾シーブ３下端からケーブル９までの距離Ｘ１−Ｘ３を把握することができる。

また、船尾シーブ３下端から海面１１までの距離Ｙ２は一定である。このため、船尾シーブ３下端から海面１１まで間のケーブル９が略直線であるとすれば、船尾シーブ３下端からＹ２位置（すなわち海面１１）におけるケーブル９の位置Ｘ２を算出することができる。なお、図３の奥行き方向のケーブル９の位置についても、図２で示したように把握することができる。このように、超音波センサ７を海面から所定の高さに設置することで、海面１１におけるケーブル９の位置を直接測定しなくても、ケーブル９の入水位置を知ることもできる。

また、得られたケーブル９の位置に応じて、ケーブル９の入水角度を把握することができる。例えば、予め、監視面１２におけるケーブル９の位置（図３の左右方向および奥行き方向のそれぞれの位置）とケーブル９の入水角度の関係を求めて、そのデータをケーブル敷設装置１に設けた記憶部（後述）に記憶させておくことにより、ケーブル９の位置からケーブル９の入水角度を把握することができる。

次に、ケーブル敷設装置１の構成と機能について説明する。図４は、ケーブル敷設装置１のブロック構成図である。ケーブル敷設装置１は、前述したように、ケーブル繰り出し部５および超音波センサ７を備えたケーブル位置監視部７Ａが制御部１７と接続される。制御部１７には、さらに、記憶部１３、表示部１５が接続される。なお、制御部１７は例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を有するコンピュータであり、記憶部１３は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）などの記録媒体であり、表示部１５は、ディスプレイである。

ケーブル位置監視部７Ａは、超音波センサ７からの信号に基づいて、ケーブル９の位置を把握する。例えば、２台の超音波センサ７で測定したケーブル９の距離から、監視面１２（超音波センサ７の設置高さ）におけるケーブル９の位置を把握する。

記憶部１３には、ケーブル９の位置（方向と距離）に応じた、ケーブル９の入水角度の相関情報があらかじめ格納されている。制御部１７は、記憶部１３から、当該相関情報を読み出し、超音波センサ７によって測定された結果に基づいてケーブル位置監視部７Ａで算出したケーブル９の位置からケーブル９の入水角度を求めることができる。すなわち、入水角度が適正であるかどうかを判断することができる。

制御部１７は、前述した記憶部１３に格納した相関情報を用い、ケーブル９の入水角度が敷設位置の水深に適した所定の範囲となるような、ケーブル９の位置の許容範囲を設定することができる。ケーブル９の位置は、一方向（例えば船の進行方向）に対する範囲のみではなく、２方向（例えば船の進行方向と、これと直交する船の幅方向）によって構成される面内（水平面内）に設定することができる。

制御部１７は、表示部１５に対して、設定された許容範囲と、現在のケーブル９の位置を表示する。図５は、表示部１５に表示された表示画面２３の一例を示す図である。表示画面２３には、船尾２５と、海面または監視面１２における、ケーブル９の位置として許容できる許容範囲２７と、海面または監視面１２内におけるケーブル９の位置を示す現在ケーブル位置２９とが、平面図として表示される。

制御部１７は、現在ケーブル位置２９が許容範囲２７内に入るように、または、現在ケーブル位置２９が許容範囲２７の略中央に来るように、ケーブル繰り出し部５のケーブル繰り出し速度を制御する。また、現在ケーブル位置２９が許容範囲２７を超えた場合には、警報を発してもよい。

なお、適正な許容範囲２７は、水深とケーブル重量から、カテナリー計算（例えば特開２００１−３１７９２５号公報参照）に基づいて算出することができる。すなわち、カテナリー計算に基づいて、水深とケーブル重量から算出される適正な入水角度となるように、ケーブル９の許容範囲２７が設定される。したがって、制御部１７は、現在の水深に基づいて、許容範囲２７を適時修正することが望ましい。以上により、適切な条件を維持した状態で、ケーブル９を海底に繰り出すことができる。

以上、本実施の形態によれば、所定の面におけるケーブルの位置を監視し許容範囲に入るように、ケーブルの繰り出し速度を調整するので、ケーブルの入水角を角度計などで測定する必要がないため、作業性が良い。また、防護管を取り付けるような場合でも、本発明は適用可能である。

また、ケーブル９の入水角度が適正となるように、ケーブル９の位置の許容範囲を設定し、ケーブル９が許容範囲内に入るように、ケーブル繰り出し部５を制御するため、ケーブル９の入水角度を適正に保つことができる。

また、表示部１５に許容範囲２７と現在ケーブル位置２９を表示させることで、視覚的に、現在の状況を把握することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、ケーブル敷設装置１に対して、さらに、船の傾きを検出するセンサを接続してもよい。センサは、例えば３軸搖動センサであり、船の揺れをリアルタイムで検出することができる。制御部１７は、船の傾きに応じて、許容範囲２７を補正することができる。

例えば、船の船尾が下がる方向に傾いた場合には、図３で示したように、海面１１までの距離Ｙ２が変化する。また、船の傾き分だけ、距離Ｘ２が変化する。したがって、制御部１７は、船の傾きに応じて、船尾シーブ３から海面１１まで距離Ｙ２や、超音波センサ７から入水部までの距離Ｘ２を補正することで、正確な入水角度を算出することもできる。

１………ケーブル敷設装置
３………船尾シーブ
５………ケーブル繰り出し部
７………超音波センサ
７Ａ………ケーブル位置監視部
９………ケーブル
１１………海面
１２………監視面
１３………記憶部
１５………表示部
１７………制御部
２３………表示画面
２５………船尾
２７………許容範囲
２９………現在ケーブル位置
１００………ケーブル敷設船
１０１………ケーブル
１０３………海面
１０５………海底

Claims

船から海底にケーブルを敷設するケーブル敷設装置であって、
ケーブルを繰り出すケーブル繰り出し部と、
繰り出された前記ケーブルの位置を海面より上方の監視面で検出するケーブル位置監視部と、
前記ケーブル繰り出し部からの前記ケーブルの繰り出し速度を制御する制御部と、
前記ケーブル繰り出し部から繰り出された前記ケーブルの前記監視面における位置と前記ケーブルの入水角との関係のデータを記憶する記憶部と、
を具備し、
前記制御部は、前記データに基づき前記監視面における前記ケーブルの位置の許容範囲を求めると共に、前記ケーブル位置監視部で検出した前記ケーブルの位置の情報と前記許容範囲の情報とを比較して、前記ケーブルの位置が許容範囲に入るように、前記ケーブル繰り出し部を制御して、前記ケーブルの繰り出し速度を調整することを特徴とするケーブル敷設装置。
表示部をさらに具備し、
前記制御部は、前記許容範囲と検出された前記ケーブルの位置を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項１記載のケーブル敷設装置。
船から海洋にケーブルを敷設するケーブル敷設方法であって、
ケーブルを繰り出すケーブル繰り出し部と、
繰り出された前記ケーブルの位置を海面より上方の監視面で検出するケーブル位置監視部と、
を用い、
前記監視面における前記ケーブルの位置が許容範囲に入るように、前記ケーブル繰り出し部からの前記ケーブルの繰り出し速度を調整することを特徴とするケーブル敷設方法。
前記許容範囲は、水平面内に設定されることを特徴とする請求項３記載のケーブル敷設方法。
表示部をさらに用い、
前記許容範囲と検出された前記ケーブルの位置を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のケーブル敷設方法。
前記船の傾きを検知するセンサをさらに用い、
前記センサによって検知された前記船の傾きによって、前記許容範囲を補正することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載のケーブル敷設方法。