JP3323808B2 - ケーブルと計器類との接続構造及び海象観測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海や湖などで潮位
や水位、流速、水温、等々の海象を測定する計器に関
し、特に、計器に接続される信号線等のケーブルの保護
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海や湖等における海象状況をリアルタイ
ムで測定する方法として、波高、水位、潮流、水温等々
を検知する多機能型の海象観測装置を海底に固定し、水
底ケーブルで陸上の監視基地と結び、この水底ケーブル
を介して電源の供給や信号線による観測データの回収を
行うものが知られている。この方法によれば、監視基地
から計器類の制御ができ、観測データをリアルタイムで
得ることができる、といった長所を有する。

【０００３】しかし、水底ケーブルが断線する場合があ
り、断線した場合には簡単に修理することができず、ケ
ーブルを交換しなければならない。そのため、復旧に時
間が掛かり、その間は欠測となってしまう。

【０００４】別の方法としては、ブイ式の計測器が知ら
れている。これは、水面に浮かぶブイに加速度計を搭載
し、ブイが上下することで生じる加速度を捉え、二重積
分によって得られる移動距離から波高を観測するもの
で、傾斜計やコンパスも装備して、波向のデータも得ら
れるようになっている。また、無線の送受信機を有し、
得られたデータを陸上の監視基地等に送り、ここで分析
されることになる。

【０００５】この方式は、陸上の監視基地から離れた海
域に設置して、そこの海域でのリアルタイムのデータを
得られるが、一方、ブイの不要な動揺・応答特性、加速
度計の性能の限界（精度・分解能、形状・重量等）等に
よって、長周期波の加速度を検知できない場合があり、
測定できる波高の周期に制限ができる。また、電源とし
て、かなりの重量と容積とを持つバッテリーをブイ内に
設置する必要があり、ブイの形状が大型になる。そし
て、大型化により風波の影響を受けやすく、係留が困難
になる場合もある。さらに、計器類の姿勢を保つため
に、ジンバル装置も必要となり、装置も複雑になる。

【０００６】そこで、多機能型の海象観測装置を水底に
固定し、無線の送受信機を備えた小型のブイを用い、ブ
イと海象観測装置とを補強用のワイヤが入ったケーブル
でつなぎ、ケーブル内に配線された信号線によって電源
供給と信号の授受を行うものが提案されてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水底に固定さ
れた海象観測装置と水面に浮上しているブイとを水深程
度の長さのケーブルで単に接続したのでは、高い波高に
よってブイは大きく揺れ、徐々に岸側に寄せられ、やが
て係留索が少し緩んだ状態で大きな波高が来襲したとき
に、衝撃的な索張力が発生し、ケーブルが切断されるお
それがある。

【０００８】そこで、通常は、ケーブルを水深の１．５
倍程度にして高い波が来ても水没しないようにしている
が、そうするとこんどは、波の谷の部分で弛んで横方向
に引かれ、ケーブルが水底を引きずり、擦られて切断す
るという問題がある。また、横方向に引かれるというこ
とは、ケーブルを海底の海象観測装置に固定した接続部
分に強い折れ曲がりが生じることを意味し、この曲げを
繰り返すと、疲労によりケーブルが破断するという問題
がある。

【０００９】上記の問題の内、ケーブルが水底を引きず
るのは、ケーブルの中間にブイを設けておくことで防止
できる。しかし、繰り返し曲げによる疲労を防止する効
果的な方法はない。本発明は、このような事実から考え
られたもので、ケーブルの接続部に局部的な強い曲げ応
力が加わらないケーブルと計器類との接続構造、及びこ
の接続構造を用いた海象観測装置を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のケーブルと計器類との接続構造は、海象観
測用の計器類と該計器類に接続されるケーブルとの接続
部に使用され、上記計器類の接続部からケーブルの長手
方向に沿って配置された複数の管状部材でケーブルを覆
い、隣接する一方の管状部材が他方の管状部材に隙間を
保持してその端部が重なり合うように順次接続し、各重
なり部を管状部材の長さ方向と直交する回転軸によって
回動自在に結合し、隣接する管状部材の重なり部が相手
側の管状部材に当接する範囲内で回動可能に接続され、
上記回転軸が、ボルトとナットで結合されるとともに、
重なり部の上記隙間にワッシャを嵌挿したことを特徴と
している。

【００１１】また、上記管状部材が３以上あり、隣接す
る回転軸が相互に直交するように配置された構成や、上
記接続部がショック吸収機構を備えている構成や、上記
ショック吸収機構が、上記ケーブルと計器類との間に設
けられたコイルバネを有する構成とすることができる。

【００１２】上記の目的を達成するために本発明の海象
観測装置は、海象観測用の計器類と、陸上の観測基地と
の交信をするための送受信装置を備えたブイと、該ブイ
と上記計器類とを接続するケーブルとからなり、該ケー
ブルと上記計器類とが上記いずれかの接続構造により接
続されたことを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図１は本発明のケーブルと計器類との接
続構造を使用した海象観測装置を示す図である。多機能
型海象観測装置としての計器類１は、海底に固定された
柱２と、この柱２にアーム３で固定された計器本体４
と、柱２の頂部に形成された接続部５とから構成されて
いる。計器本体４は、潮位や水位、流速、水温、等々の
多様な海象の測定が可能なものである。

【００１４】計器本体４には、ケーブル６が接続され、
このケーブル６の他端は海面に浮かぶ小型のブイ８に接
続される。ブイ８の内部には、無線送受信機が内蔵され
ており、外部にはアンテナが設けられている。ケーブル
６には、ブイ側の送受信機に必要な電力を供給する電力
線や、計器類へ指示を出したり、計器類が計測したデー
タをブイ側に送るための信号線や、ケーブル６の強度を
受け持つためのワイヤー等が含まれている。以上の構成
によって、地上の観測基地からの指示をアンテナで受
け、計器本体４に伝達し、計器本体４が計測したデータ
をアンテナを経由してリアルタイムで陸上の観測基地に
送ることができる。

【００１５】図２は、接続部５周辺の詳細を示す断面図
である。図１及び図２に示すように、ケーブル６と計器
類１との接続部５は、柱２の先端に固定された基板５ａ
と、この基板５ａに立設された複数の支柱５ｂと、支柱
５ｂの先端にコイルスプリング５ｃで支持されたほぼ四
角形の支持板５ｄと、ここに設けられたケーブルの固定
具５ｅとを有している。ケーブル６の端部は計器本体４
に接続され、若干のタルミを持たせて固定具５ｅにしっ
かりと把持される。

【００１６】ケーブル６の外側には、多数の管状部材９
（９ａ，９ｂ，９ｃ……９ｋ）が設けられている。実施
例では、これらの管状部材９は、鉄製のパイプを使用し
ているが、さらに、耐腐食性を向上するために、亜鉛メ
ッキされているものを使用している。

【００１７】図２において、一番下方の管状部材９ａ
は、支持板５ｄに固定され、ケーブルの固定具５ｅを囲
うように設けられている。次の管状部材９ｂは、管状部
材９ａとの間に隙間ｓ（図３参照）ができる程度の径で
その下端部を管状部材９ａ内に挿入し、挿入した重なり
部で管状部材９ａと回転軸１０ａで固定される。

【００１８】次の管状部材９ｃは、その下の管状部材９
ｂより小径で、下端部を管状部材９ｂ内に挿入してお
り、両者の重なり部には隙間ｓができている。そして、
管状部材９ｂと９ｃとは、回転軸１０ｂで回動自在に結
合されている。回転軸１０ａ及び１０ｂにはボルトとナ
ットが使用され、回転軸１０ａと１０ｂとを１つのｘ−
ｙ面内に投影したとき、相互に９０度の角度となるよう
な関係となっている。

【００１９】図３は図２の管状部材９の９ｃから９ｅま
での部分を拡大した図である。この実施例における各管
状部材９は皆同じ長さで、９ｃと９ｅ又は９ｄと９ｆの
ように、１つ置きに同じ径のものが配置され、図２の９
ｂから９ｋにまで至っている。そして、小径である９ｅ
や９ｃの上下両端部が、大径である９ｄ、９ｆに進入す
る。また、隣接する管状部材９、たとえば、管状部材９
ｃと９ｄとは重なり部を回転軸１０ａで接続され、管状
部材９ｄと９ｅとは、重なり部を回転軸１０ａと直交す
る回転軸１０ｂにより接続され、これら回転軸１０ａと
１０ｂとは、交互に配置されている。

【００２０】また、図３に示す回転軸１０ｂは、ダブル
ナットタイプで、外側の管状部材９ｄにはバカ孔が、内
側の管状部材９ｅには雌ねじが形成され、ボルトの先端
が内側の管状部材９ｅを貫通し、内部に若干突出した状
態となっている。また、内外の管状部材間の隙間ｓに
は、ワッシャ１１が挿入され、隙間ｓを一定に保ち、内
外の管状部材が同心円を描くようにされる。回転軸１０
ａの方も図示を省略するが、同じ構成である。

【００２１】以上の構成から、管状部材９ｄと９ｅと
は、管状部材９ｃとの接続部の回転軸１０ａを中心に、
角θだけ傾斜することができる。このとき、ワッシャ１
１が挿入されているので、回転軸１０ａの両側に均等な
角度θで傾斜可能である。θは、重なり部の端部が相手
側に接触するまでの角度であり、隙間ｓと管状部材の端
部が重なる長さＬとによって決まる。また、回転軸１０
ａが１つであれば回転角はθであるが、回転軸１０ａが
２つあれば、θづつ２回となるので、合計２θの回転が
可能であり、回転軸１０ａがｎ個あれば、ｎθの回転が
可能である。図２は、このようにして合計角度α＝ｎθ
の回転（傾斜）がされた状態を仮想線で示している。

【００２２】以上はｚ−ｘ面内での傾斜であるが、回転
軸１０ｂによりｚ−ｙ面内についても、同様のことがで
き、角β＝ｍθ（ｍは回転軸１０ｂの数）だけ傾斜でき
るようになっている。したがって、ケーブル６は、ｚ−
ｘ面内では角αの範囲内で、ｚ−ｙ面内では角βの範囲
内で、それぞれｚ軸の回りを３６０゜いずれの方向にで
も傾斜することができることになる。

【００２３】２つの管状部材９，９の間の隙間ｓと重な
り部の長さＬと、管状部材９の数と長さ等を適当に設定
することによって、角度α、β及び、管状部材９の先端
の位置等を所定の位置に決めることができる。なお、回
転軸１０ａも１０ｂも１個あたりの回転角度を同じθと
したが、上記Ｌの長さを１０ａと１０ｂとで相違させる
ことによって、回転軸１０ａと回転軸１０ｂの回転角度
（角θに該当する角度）を異ならせることもできる。

【００２４】以上のことから、観測地点での通常時にお
ける水位を知り、最大の波の高さとその波の谷の深さと
を設定し、ケーブル６の長さを最大の波の高さでブイ８
が水没しない長さに取る。この長さでは、最大の波の谷
が来たときにケーブル６がたるんで、従来の場合は、接
続部が強く曲げられ、これを繰り返すことで、ケーブル
が疲労して切断するおそれがあった。

【００２５】これに対し、本発明のケーブルと計器類と
の接続構造とすれば、最大の波の谷になっても、管状部
材９がケーブルを海底から持ち上げ、接続部に強い曲げ
は加わらないので、この状態を何回繰り返してもケーブ
ル６の接続部が疲労することがなく、したがって、切断
の心配も無くなる。

【００２６】また、隣接する回転軸１０ａ，１０ｂが相
互に直交するように配置された構成とすれば、ユニバー
サルジョイントのような構成となり、ケーブルを３６０
゜いずれの方向にも傾斜させることができ、海流や波向
などの外力の方向が変化した場合でも、外力の作用する
方向に自由に傾斜できるので、無理な力を受けることを
防止できる。

【００２７】ところで、予め設定されている最大の波よ
りさらに大きい波が来た場合には、ブイ８が水没してケ
ーブル６に予定以上の衝撃力が加わり、ケーブルが切断
するおそれがある。そこで、本発明の接続部５には、シ
ョック吸収機構を設けている。すなわち、コイルスプリ
ング５ｃが基板５ａと支持板５ｄとの間に嵌挿され、シ
ョック吸収機構となっている。設計より大きな波が来る
と、ケーブル６には大きな衝撃力が加わるが、コイルス
プリング５ｃが縮むことによって衝撃力を吸収すること
ができ、ケーブルの切断といった事故を防止することが
できる。コイルスプリングの代わりとして板バネやゴム
などの弾性材でもよいが、特に、コイルスプリングにす
れば、比較的大きな変位が可能なので、ショック吸収に
は最適である。

【００２８】以上の実施例において、計器類１の接続部
５を計器本体４とは別個に形成しているが、計器本体４
に直接ケーブル６を接続する構成としてもよい。また、
管状部材９は中空円筒管を使用しているが、特にこの形
状に限定されるものでもなく、四角、六角、楕円等多様
な形状とすることができる。また、回転軸１０ａ，１０
ｂを９０゜で交互に配置したが、必ずしもこのような配
置に限定されず、回転軸１０ａのみを連続的に使用して
もよいし、また、３つの回転軸を６０゜づつずらして配
置してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
海象観測用の計器類と該計器類に接続されるケーブルと
の接続部に使用され、上記計器類の接続部からケーブル
の長手方向に沿って配置された複数の管状部材でケーブ
ルを覆い、隣接する一方の管状部材が他方の管状部材に
隙間を保持してその端部が重なり合うように順次接続
し、各重なり部を管状部材の長さ方向と直交する回転軸
によって回動自在に結合し、隣接する管状部材の重なり
部が相手側の管状部材に当接する範囲内で回動可能に接
続された構成としたので、計器類の接続されるケーブル
を水底に付かないように持ち上げていることができ、ケ
ーブルを損傷することを防止できる。

【００３０】 また、上記回転軸が、ボルトとナットで結
合されるとともに、重なり部の上記隙間にワッシャを嵌
挿した構成なので、重なり部の内外の管状部材をほぼ同
一の中心上に配置することができ、いずれの方向にも同
じ角度だけ傾斜することができるようになる。

【００３１】 また、上記管状部材が３以上あり、隣接す
る回転軸が相互に直交するように配置された構成とすれ
ば、ケーブルを３６０゜いずれの方向にも傾斜させるこ
とができ、海流などの外力の方向が変化した場合でも、
外力の作用する方向に自由に傾斜できるので、無理な力
を受けることを防止できる。

【００３２】上記接続部がショック吸収機構を備えてい
る構成とすれば、ケーブルに加わる衝撃力などを吸収で
き、予期しない大波でもケーブルが切断されるのを効果
的に防止できる。

【００３３】ショック吸収機構が、上記ケーブルと計器
類との間に設けられたコイルバネを有する構成とすれ
ば、大きな変位量を確保でき、ショックの吸収を確実に
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のケーブルと計器類との接続構造を用い
た海象観測装置の構成図である。

【図２】本発明のケーブルと計器類との接続構造の全体
構成を示す図で（ａ）は上面図（ｂ）は縦断面図であ
る。

【図３】図２（ｂ）の一部を拡大した断面図である。

【符号の説明】

１ 計器類 ５ 接続部 ５ｃ コイルスプリング ６ ケーブル ９ 管状部材 ｓ 隙間 １０ａ，１０ｂ 回転軸 １１ ワッシャ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海象観測用の計器類と該計器類に接続さ
   れるケーブルとの接続部に使用され、上記計器類の接続
   部からケーブルの長手方向に沿って配置された複数の管
   状部材でケーブルを覆い、隣接する一方の管状部材が他
   方の管状部材に隙間を保持してその端部が重なり合うよ
   うに順次接続し、各重なり部を管状部材の長さ方向と直
   交する回転軸によって回動自在に結合し、隣接する管状
   部材の重なり部が相手側の管状部材に当接する範囲内で
   回動可能に接続され、上記回転軸が、ボルトとナットで
   結合されるとともに、重なり部の上記隙間にワッシャを
   嵌挿したことを特徴とするケーブルと計器類との接続構
   造。
2. 【請求項２】 上記管状部材が３以上あり、隣接する回
   転軸が相互に直交するように配置されたことを特徴とす
   る請求項１記載のケーブルと計器類との接続構造。
3. 【請求項３】 上記接続部がショック吸収機構を備えて
   いることを特徴とする請求項１又は２に記載のケーブル
   と計器類との接続構造。
4. 【請求項４】 上記ショック吸収機構が、上記ケーブル
   と計器類との間に設けられたコイルバネを有することを
   特徴とする請求項３記載のケーブルと計器類との接続構
   造。
5. 【請求項５】 海象観測用の計器類と、陸上の観測基地
   との交信をするための送受信装置を備えたブイと、該ブ
   イと上記計器類とを接続するケーブルとからなり、該ケ
   ーブルと上記計器類とが請求項１から４のいずれかに記
   載のケーブルと計器類との接続構造により接続されたこ
   とを特徴とする海象観測装置。