JP2020156254A - 摩耗防止プロテクタ - Google Patents

Abstract

【課題】水中の線状構造体のカテナリの部分に１つあるいは少数取り付けるだけで、沈降した線状構造体のカテナリボトムの部分が水底で擦られて摩耗することを的確に防止することが可能な摩耗防止プロテクタを提供する。【解決手段】一部が水中で浮遊した状態に布設された線状構造体１００の周囲に設置される摩耗防止プロテクタ１において、線状構造体１００が設置されているエリアの水の比重より比重が大きく、線状構造体１００の外径より大径の内周面２を有し、内周面２のうち線状構造体１００に接触する部分に低摩擦構造が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、摩耗防止プロテクタに関し、特に水中に布設される電力ケーブル等の線状構造体用の摩耗防止プロテクタに関する。

水上に浮遊する風力発電装置や浮上プラント等の浮遊構造物に接続される電力ケーブルやパイプ等の線状構造体を水中に布設する際、例えば図８に示すように、布設した線状構造体１００の一部をブイ２０１で水中に浮遊させ、浮遊構造物２００とブイ２０１の間に線状構造体１００が垂れ下がった部分（以下、カテナリという。）Ａを設けるようにして布設される場合がある（例えば特許文献１〜３参照）。
このように浮遊構造物とブイの間にカテナリを設けることで、浮遊構造物が水面上で動いても線状構造体に異常な張力が加わらないようになっている。

一方、電力ケーブルやパイプ等の線状構造体が他の物体と擦れ合い、線状構造体が摩耗して損傷することを防止するために、線状構造体の周囲に例えば円筒状の摩耗防止プロテクタが取り付けられる場合がある（例えば特許文献４参照）。

特開平２−２１４４０４号公報 特開２００６−１５８１６０号公報 国際公開第２０１８／０５６０９４号 特開２０１２−１０２７６２号公報

ところで、水中に線状構造体を布設すると、フジツボや貝類等が線状構造体に付着し、線状構造体が徐々に重くなって上記のカテナリの部分が徐々に沈降していき、カテナリの最下部（以下、カテナリボトムという。）が着底する場合がある。
そして、線状構造体が着底した状態で浮遊構造物が動くと、線状構造体のカテナリボトムの部分が水底で擦れられるなどして、線状構造体が損傷する可能性がある。

そこで、例えば、線状構造体に予め特許文献４に記載されたような摩耗防止プロテクタを取り付けて線状構造体を保護することが考えられる。
しかし、この場合、線状構造体のカテナリのうちどの部分が水底と接触するかが分からないため、線状構造体のカテナリの部分に複数の摩耗防止プロテクタを取り付けておき、線状構造体のカテナリの部分の長手方向に広い範囲をカバーするように構成することになるが、このように構成すると、取り付けた多数の摩耗防止プロテクタの重量によって線状構造体が沈降してしまうおそれがある。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、水中の線状構造体のカテナリの部分に１つあるいは少数取り付けるだけで、沈降した線状構造体のカテナリボトムの部分が水底で擦られて摩耗することを的確に防止することが可能な摩耗防止プロテクタを提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
一部が水中で浮遊した状態に布設された線状構造体の周囲に設置される摩耗防止プロテクタにおいて、
比重が、前記線状構造体が設置されているエリアの水の比重より大きく、
前記線状構造体の外径より大径の内周面を有し、
前記内周面のうち前記線状構造体に接触する部分に低摩擦構造が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の摩耗防止プロテクタにおいて、
プロテクタの下側が上側よりも比重が大きくなるように構成されており、
前記内周面のうち上側の部分に前記低摩擦構造が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の摩耗防止プロテクタにおいて、前記内周面のうち下側の部分に高摩擦構造が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の摩耗防止プロテクタにおいて、前記内周面の下側の部分にゴムが取り付けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の摩耗防止プロテクタにおいて、本体部の下側に平面状の構造が形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の摩耗防止プロテクタにおいて、本体部の下側に平板状の部材が取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、一部が水中で浮遊した状態に布設された線状構造体のカテナリの部分に本発明に係る摩耗防止プロテクタを１つあるいは少数取り付けるだけで、沈降した線状構造体のカテナリボトムの部分と水底との間に摩耗防止プロテクタが介在する状態になるため、線状構造体が水底で擦られて摩耗することを的確に防止することが可能となる。

線状構造体のカテナリの部分に配置された摩耗防止プロテクタを表す図である。 （Ａ）本実施形態に係る摩耗防止プロテクタの基本的な構造を説明する斜視図であり、（Ｂ）側面図である。 （Ａ）着底時にカテナリボトムの位置以外の位置に固定されている摩耗防止プロテクタを表す図であり、（Ｂ）線状構造体と水底との間に摩耗防止プロテクタが介在する本発明の状態を表す図である。 （Ａ）着底時に線状構造体が摩耗防止プロテクタの内周面の下側の部分に接触する状態になることを表す正面図であり、（Ｂ）側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）摩耗防止プロテクタのバリエーションの構成例を示す側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）摩耗防止プロテクタのバリエーションの構成例を示す側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）摩耗防止プロテクタのバリエーションの構成例を示す側面図である。 一部が水中で浮遊した状態に布設された線状構造体の例を表す図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る摩耗防止プロテクタについて説明する。ただし、以下に述べる各実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態や図示例に限定するものではない。

本実施形態では、図１に示すように、摩耗防止プロテクタ１は、一部が水中で浮遊した状態に布設された線状構造体１００の周囲に設置され、特に浮遊構造物２００とブイ２０１の間のカテナリＡの部分に配置される。
なお、図１や以下の各図では、摩耗防止プロテクタ１が１つだけ配置された状態が示されているが、複数配置されていてもよい。また、図示を省略するが、特許文献３に示されているように線状構造体１００を水中の複数箇所で浮遊した状態で布設させる場合には、摩耗防止プロテクタ１をブイとブイの間のカテナリの部分に配置することも可能である。

摩耗防止プロテクタ１は、その比重が、線状構造体１００が設置されているエリア（例えば海中）の水（例えば海水）の比重より小さいと、線状構造体１００に沿って浮遊構造物２００やブイ２０１の所まで上昇してしまうため、摩耗防止プロテクタ１全体の比重が当該エリアの水の比重より大きくなるように形成される。
摩耗防止プロテクタ１は、例えば樹脂や金属等で形成することができる。
ただし、摩耗防止プロテクタ１の比重（重量）が大き過ぎると線状構造体１００を下方に引っ張ってしまうため、摩耗防止プロテクタ１の比重（重量）は、線状構造体１００を下方に引っ張らない程度に適宜設定される。

［基本構造］
図２（Ａ）は、本発明に係る摩耗防止プロテクタの基本的な構造を説明する斜視図であり、（Ｂ）は側面図である。
図２（Ａ）、（Ｂ）では、摩耗防止プロテクタ１が円筒状に形成されている場合が示されているが、必ずしも円筒状でなくてもよい。
また、摩耗防止プロテクタ１を布設後の線状構造体１００に取り付けることができるようにするために、例えば、摩耗防止プロテクタ１を例えば上側部分１Ａと下側部分１Ｂとに分割することができるように構成することが可能である。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）では、摩耗防止プロテクタ１の上側部分１Ａと下側部分１Ｂとを固定するボルト等の固定具の記載が省略されている。

摩耗防止プロテクタ１は、線状構造体１００の外径より大径の内周面２を有している。そして、内周面２のうち線状構造体１００に接触する部分に低摩擦構造が設けられている。
なお、摩耗防止プロテクタ１の内周面２の径は適切な大きさに設定される。図２（Ａ）、（Ｂ）に示した径が必ずしも線状構造体１００の外径に対する最適な径であるわけではない。また、低摩擦構造とは、線状構造体１００が上下方向に傾斜している場合に摩擦防止プロテクタ１が線状構造体１００に内周面２を接触させながら自重で下降し得るような構造をいい、具体的には、凹凸がなく表面が滑らかな構造をいう。なお、表面を滑らかにするためにコーティング等が施されていてもよい。

本発明では、このように、摩耗防止プロテクタ１は、その比重が、線状構造体１００が設置されているエリアの水の比重より大きく、線状構造体１００の外径より大径の内周面２を有しており、内周面２のうち線状構造体１００に接触する部分に低摩擦構造が設けられている。そのため、通常の状態では、摩耗防止プロテクタ１は、図１に示すように、線状構造体１００のカテナリＡの部分の最下部、すなわちカテナリボトムα（図１参照）の部分に位置している。
線状構造体１００の傾斜が非常に緩やかな部分で摩耗防止プロテクタ１がその位置で下降しなくなりカテナリボトムαに位置しない場合もあり得るが、その場合でも、潮流等の水の流れに押されて摩耗防止プロテクタ１が線状構造体１００の長手方向に移動したりそれに直交する方向に揺すられたりするうちに次第にカテナリボトムαの位置に移動していく。

前述したように、水中に布設された線状構造体１００にフジツボや貝類等が付着して線状構造体が重くなると、カテナリＡの部分が徐々に沈降していき、カテナリボトムαが着底する場合がある。
その場合、例えば、摩耗防止プロテクタ１０１を、線状構造体１００のカテナリボトムαの位置に線状構造体１００の長手方向に移動しないように固定すると、線状構造体１００が沈降するにつれてカテナリボトムαの位置が移動する場合があるが、摩耗防止プロテクタ１０１の位置は変わらないため、図３（Ａ）に示すように、線状構造体１００のカテナリボトムαが着底した際に摩耗防止プロテクタ１０１がカテナリボトムαの位置以外の位置に固定されている状態になる可能性がある。

しかし、これでは、浮遊構造物２００が動くなどして線状構造体１００が水中で動くと、線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が水底で擦れられて線状構造体１００が摩耗により損傷する可能性があり、線状構造体１００の摩耗防止の点では摩耗防止プロテクタ１０１が全く機能していない状態になる。
また、このような状態を回避するために、線状構造体１００のカテナリＡの全域（あるいは大半の部分）に複数の摩耗防止プロテクタを取り付けると、取り付けた多数の摩耗防止プロテクタの重量によって線状構造体１００が沈降してしまうおそれがあることは前述したとおりである。

それに対し、本発明の摩耗防止プロテクタ１を用いれば、線状構造体１００が徐々に沈降するにつれてカテナリボトムαの位置が移動すると、摩耗防止プロテクタ１もそれに追従して線状構造体１００の長手方向に移動し、常にカテナリボトムαの位置に配置された状態になる。
そのため、線状構造体１００のカテナリボトムαが着底する際には、図３（Ｂ）に示すように、線状構造体１００のカテナリボトムαより先に摩耗防止プロテクタ１が着底し、線状構造体１００のカテナリボトムαと水底との間に摩耗防止プロテクタ１が介在する状態になる。そのため、摩耗防止プロテクタ１により線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が水底に直接接触することが防止される。

そして、その状態で、浮遊構造物２００が動くなどして線状構造体１００が水中で動いても、線状構造体１００のカテナリボトムαと水底との間に摩耗防止プロテクタ１が介在しているため、カテナリボトムαの部分が水底で擦れられることが的確に阻止される。
そのため、本発明では、摩耗防止プロテクタ１により、線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が摩耗により損傷することを的確に防止することが可能となる。

以上のように、本発明に係る摩耗防止プロテクタ１によれば、一部が水中で浮遊した状態に布設された線状構造体１００の周囲に設置される摩耗防止プロテクタ１において、線状構造体１００が設置されているエリアの水の比重より比重が大きく、線状構造体１００の外径より大径の内周面２を有し、内周面２のうち線状構造体１００に接触する部分に低摩擦構造を設けるように構成した。

そのため、線状構造体１００にフジツボや貝類等が付着して重くなりカテナリＡの部分が徐々に沈降していく際に、摩耗防止プロテクタ１が線状構造体１００の長手方向に移動してカテナリボトムαの位置に配置された状態が維持されるため、線状構造体１００のカテナリボトムαが着底する際も摩耗防止プロテクタ１がカテナリボトムαの位置に配置される。
そのため、線状構造体１００が沈降しても摩耗防止プロテクタ１により線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が水底に直接接触することが防止されるため、線状構造体１００が水中で動いても摩耗防止プロテクタ１によりカテナリボトムαの部分が水底で擦れられることが的確に阻止される。そのため、摩耗防止プロテクタ１により、線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が摩耗により損傷することを的確に防止することが可能となる。

なお、摩耗防止プロテクタ１は、上記のように表面にフジツボや貝類等が付着した線状構造体１００に沿って移動する状態になる。
その際、摩耗防止プロテクタ１の内周面２の開口部の周縁部が角張っていると、摩耗防止プロテクタ１が移動する際にフジツボや貝類等が引っかかるおそれがあるため、図２に示したように、摩耗防止プロテクタ１の内周面２の開口部の周縁部をテーパ状に形成したり、角を丸めたりするように構成することが望ましい。

［バリエーション］
次に、本発明に係る摩耗防止プロテクタ１のバリエーション（変形例）について説明する。

摩耗防止プロテクタ１は、潮流等により揺すられたり線状構造体１００の周りをその周方向に回転したりする可能性がある。その場合、摩耗防止プロテクタ１の内周面２の全面が線状構造体１００に接触する可能性がある。
そのため、このように摩耗防止プロテクタ１が線状構造体１００の周囲で回転することを許容するように構成する場合は、摩耗防止プロテクタ１の内周面２の周方向の全域に低摩擦構造が設けられるように構成される。

一方、摩耗防止プロテクタ１が線状構造体１００の周囲で回転しないようにするために、例えば、摩耗防止プロテクタ１の下側が上側よりも比重が大きくなるように構成することが可能である。
このように構成すると、摩耗防止プロテクタ１の内周面２のうち上側の部分が線状構造体１００と接触するようになる。そのため、この場合は、内周面２のうち少なくとも上側の部分に低摩擦構造が設けられる。

摩耗防止プロテクタ１の下側が上側よりも比重が大きくなるように構成する方法としては、例えば、摩耗防止プロテクタ１の下側を肉厚に形成したり、下側の壁面内部に錘を入れたり、あるいは下側の外周部分に錘を付けるように構成することが可能である。
また、摩耗防止プロテクタ１の上側を肉薄に形成したり、上側の壁面内部に空洞（水が入っていてもよい。）を形成したり、あるいは上側の外周部分に浮きを付けるように構成することが可能である。
また、摩耗防止プロテクタ１の上側部分１Ａ（図１参照）を主に樹脂で形成し、下側部分１Ｂを主に金属で形成するなど、上側部分１Ａと下側部分１Ｂを構成する材料として異なる材料を用いることで摩耗防止プロテクタ１の下側が上側よりも比重が大きくなるように構成することも可能であり、種々の方法を採用し得る。

ところで、上記のように摩耗防止プロテクタ１の下側が上側よりも比重が大きくなるように構成して、摩耗防止プロテクタ１の上下方向の向きを決めておくと、線状構造体１００が着底した際に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、摩耗防止プロテクタ１は、その下面が水底に接触する状態になる。
また、それとともに、線状構造体１００が摩耗防止プロテクタ１の内周面２の下側の部分に接触する状態になる。

そして、この状態で浮遊構造物２００（図１参照）が動くと、線状構造体１００が水中で長手方向に移動する場合がある。その際、図４（Ａ）に示した状態で、摩耗防止プロテクタ１は線状構造体１００の長手方向（図中の左右方向）には動かず、線状構造体１００のみがその長手方向に移動すると、線状構造体１００のカテナリボトムαが摩耗防止プロテクタ１から外れる（すなわちカテナリボトムαが図中の右側あるいは左側に移動する）可能性がある。
そして、この状態になると、線状構造体１００のカテナリボトムαが摩耗防止プロテクタ１を介さずに直接水底に接触してしまい、カテナリボトムαの部分が水底で擦れられて線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が摩耗により損傷する可能性がある。

そこで、線状構造体１００や摩耗防止プロテクタ１が着底した後は、浮遊構造物２００が動くなどして線状構造体１００が移動した場合には、摩耗防止プロテクタ１もそれに追従して線状構造体１００と一体となって移動するように構成されていることが望ましい。
すなわち、本発明では、上記のように、線状構造体１００が着底していない状態では、摩耗防止プロテクタ１が線状構造体１００に対して常にそのカテナリボトムαの位置に移動するようになっているが、線状構造体１００が着底した後は、摩耗防止プロテクタ１は線状構造体１００に対しては移動せずに線状構造体１００の移動とともに移動するように構成されていることが望ましい。

このように構成すれば、線状構造体１００が移動してカテナリボトムαの位置が移動しても、それに追従して摩耗防止プロテクタ１が移動するため、カテナリボトムαの位置には必ず摩耗防止プロテクタ１が存在することになる。
そのため、浮遊構造物２００が動くなどして線状構造体１００が移動しても、線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が摩耗防止プロテクタ１を介さずに直接水底に接触する状態になることが的確に防止されるため、線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が水底で擦れられて摩耗により損傷することを確実に防止することが可能となる。

線状構造体１００が移動する際にそれに追従して摩耗防止プロテクタ１を確実に移動させるための構成としては、例えば、以下のような構成を採用することが可能である。
なお、以下に示す各構成を組み合わせた構成とすることも可能である。

線状構造体１００や摩耗防止プロテクタ１が着底した際、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように線状構造体１００が摩耗防止プロテクタ１の内周面２の下側の部分に接触する状態になる。
そこで、例えば図５（Ａ）に示すように摩耗防止プロテクタ１の内周面２の下側の部分にシート状のゴム３を貼り付けるなどして取り付けておいたり、あるいは図５（Ｂ）に示すように摩耗防止プロテクタ１の内周面２の下側の部分（例えば下側部分１Ｂ）を内側に肉厚に形成して、内周面２の下側の部分に移動した線状構造体１００が嵌り込む構造４を設けるなどして、摩耗防止プロテクタ１の内周面２の下側の部分に高摩擦構造を設けるように構成することが可能である。

ゴム３（図５（Ａ）参照）を用いることで摩擦係数が高くなるため静止摩擦力が大きくなり、また、線状構造体１００が嵌り込む構造４（図５（Ｂ）参照）を設けると線状構造体１００との接触面積が大きくなるため静止摩擦力が大きくなる。
このように、摩耗防止プロテクタ１の内周面２の下側の部分に高摩擦構造（ゴム製のシート３や線状構造体１００が嵌り込む構造４）が設けられていると、浮遊構造物２００が動くなどして線状構造体１００が長手方向に移動した場合に、それに追従して摩耗防止プロテクタ１が線状構造体１００と一体的に線状構造体１００の長手方向に移動しやすくなり、線状構造体１００のカテナリボトムαの部分が摩耗により損傷することを防止することができる。

また、摩耗防止プロテクタ１を線状構造体１００の長手方向に移動しやすくするための構成として、例えば、摩耗防止プロテクタ１の外周の底面を平面状に形成したり、あるいは図６（Ａ）に示すように摩耗防止プロテクタ１の外周の底面を下方に延ばして船底状の構造５とすることが可能である。
また、例えば図６（Ｂ）に示すように、摩耗防止プロテクタ１の底面に、下方に車輪６Ａが取り付けられ上面にゴム製のシート６Ｂが貼り付けられた例えば金属製の板状部材６を取り付けて、摩耗防止プロテクタ１が車輪６Ａで水底を移動できるように構成することも可能である。

なお、浮遊構造物２００が動くなどした際に線状構造体１００が長手方向ではなく、それに直交する方向に移動する場合もある。
その場合、例えば摩耗防止プロテクタ１が円筒状であると、線状構造体１００が長手方向に直交する方向に移動して摩耗防止プロテクタ１がそれに追従して移動する際に、摩耗防止プロテクタ１が回転してしまい、摩耗防止プロテクタ１の上下が逆になってしまう場合があり得る。

そこで、線状構造体１００が長手方向に直交する方向に移動しても摩耗防止プロテクタ１が回転しないようにするために（すなわち摩耗防止プロテクタ１の上下が逆にならないようにするために）、摩耗防止プロテクタ１の本体部の下側に平面状の構造が形成されていることが望ましい。
具体的には、例えば図７（Ａ）に示すように、摩耗防止プロテクタ１をいわゆるかまぼこ型（略半円型）に形成し、摩耗防止プロテクタ１の本体部１Ｃの底面に平面７を形成するように構成することが可能である。
また、例えば図７（Ｂ）に示すように、摩耗防止プロテクタ１の本体部１Ｃの下側に平板状の部材８を取り付けるように構成することも可能である。

摩耗防止プロテクタ１の底面の平面７や、平板状の部材８の下面は、摩擦係数が低い状態に形成されていることが望ましい。
そして、上記のように構成すれば、線状構造体１００が長手方向に直交する方向に移動して摩耗防止プロテクタ１がそれに追従して移動する際に、摩耗防止プロテクタ１の本体部１Ｃの平面７や平板状の部材８で水底上を滑る状態になる。そのため、摩耗防止プロテクタ１が回転せずに平行移動するような状態で移動するようになるため、摩耗防止プロテクタ１が移動する際にその上下の向きが逆にならないようにすることが可能となる。

なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。

例えば、摩耗防止プロテクタ１をセラミックで形成することも可能である。
また、上記の実施形態では、摩耗防止プロテクタ１を上側部分１Ａと下側部分１Ｂに分割できる場合を示したが、例えば左右の各部分に分割できるように構成することも可能であり、また、３つ以上の部分に分割できるように構成することも可能である。
さらに、例えば摩耗防止プロテクタ１の内周面２の下側部分の摩擦係数を上げるために、その部分に凹凸を設けるように構成することも可能である。
また、摩耗防止プロテクタ１の外周面や側面等に付属部品を取り付けることも可能である。

１ 摩耗防止プロテクタ
２ 内周面
３ ゴム（高摩擦構造）
４ 線状構造体が嵌り込む構造（高摩擦構造）
７ 平面（平面状の構造）
８ 平板状の部材（平面状の構造）
１００ 線状構造体

Claims (6)

1. 一部が水中で浮遊した状態に布設された線状構造体の周囲に設置される摩耗防止プロテクタにおいて、
   比重が、前記線状構造体が設置されているエリアの水の比重より大きく、
   前記線状構造体の外径より大径の内周面を有し、
   前記内周面のうち前記線状構造体に接触する部分に低摩擦構造が設けられていることを特徴とする摩耗防止プロテクタ。
2. プロテクタの下側が上側よりも比重が大きくなるように構成されており、
   前記内周面のうち上側の部分に前記低摩擦構造が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の摩耗防止プロテクタ。
3. 前記内周面のうち下側の部分に高摩擦構造が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の摩耗防止プロテクタ。
4. 前記内周面の下側の部分にゴムが取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の摩耗防止プロテクタ。
5. 本体部の下側に平面状の構造が形成されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の摩耗防止プロテクタ。
6. 本体部の下側に平板状の部材が取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の摩耗防止プロテクタ。

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