JP3593568B2 - 海底ケーブルの敷設方法およびその装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、海底観測ステーションの海底分岐機器と、この海底分岐機器から離れた位置に設置されている観測機器との間を、海底ケーブルによって接続する際に好適に用いられる海底ケーブルの敷設方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の海底ケーブルの敷設方法は、海底ケーブルを船上のタンクに収納し、そのケーブル端末を船上で観測機器と接続した状態にして、前記海底ケーブルを、船上から設置したい地点まで順次海底へ向けて送り出して敷設する方法が採られていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の海底ケーブルの敷設方法にあっては、つぎのような改善すべき問題点が残されている。
【0004】
すなわち、設置される観測機器には設置精度を要求されるが、前述した方法では、ケーブルが接続された状態で前記観測機器を海中に降ろさなければならないことから、ケーブルが抵抗となって、前記観測機器の設置位置がずれてしまうことが想定される。
【0005】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、観測機器等の機器を海底に設置する際に、この機器を、予定の設置位置に高精度に設置することの可能な海底ケーブルの敷設方法およびその敷設装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の海底ケーブルの敷設方法は、前述した目的を達成するために、海底に設置される2個の機器間に海底ケーブルを敷設する方法であって、敷設すべき海底ケーブルの一端部が仮着されたアンカー部材と、前記海底ケーブルの残余の部分が巻回された展張ボビンとを、海中操作機器に取り外し可能に装着し、前記海中操作機器を海中に降下させて前記アンカー部材を一方の機器の近傍に位置させ、前記アンカー部材に仮着された前記海底ケーブルの先端部を前記アンカー部材とともに前記海中操作機器から切り離して着底させ、前記海中操作機器を曳航して前記展張ボビンを他方の機器の近傍まで移動させることにより、前記展張ボビンに巻回された前記海底ケーブルを順次送り出して敷設し、前記展張ボビンを前記海中操作機器から切り離して着底させ、前記海底ケーブルの両端部を前記各機器へ接続することを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の海底ケーブルの敷設装置は、敷設すべき海底ケーブルの一端部が仮着されたアンカー部材と、前記海底ケーブルの残余の部分が巻回された展張ボビンとが、海中操作機器に取り外し可能に取り付けられ、前記アンカー部材および前記展張ボビンには、これらのアンカー部材および展張ボビンから、海底に設置される機器まで展張させられる2次展張機構が設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2に記載の前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、海上を移動する作業船によって曳航される曳航体であることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2に記載の前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、有線操作される有索型海中ロボットであることを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2に記載の前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、無線操作される無索型海中ロボットであることを特徴とする。
本発明の請求項6に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2に記載の前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、自動で航行する自立型海中ロボットであることを特徴とする。
本発明の請求項7に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2ないし請求項6の何れかに記載の前記アンカー部材には、前記海底ケーブルの余長部が収納されており、この海底ケーブルの余長部の長さが、前記アンカー部材を前記海中操作機器から切り離して着底させるのに必要な長さ以上に設定されていることを特徴とする。
本発明の請求項8に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2ないし請求項7の何れかに記載の前記2次展張機構が、前記アンカー部材および展張ボビンに取り外し可能に設けられ、前記海底ケーブルが巻回された補助ボビンによって構成されていることを特徴とする。
本発明の請求項9に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2ないし請求項7の何れかに記載の前記2次展張機構が、前記アンカー部材および展張ボビンに設けられ、前記海底ケーブルが、平面視で、8の字状に湾曲した状態で収納されるケーブル収納空間によって構成されていることを特徴とする。
本発明の請求項10に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2ないし請求項9の何れかに記載の前記展張ボビンには、この展張ボビンから引き出された海底ケーブルが挿通される漏斗状のガイド部材が設けられており、このガイド部材が、線状体を螺旋状に湾曲させることによって構成されていることを特徴とする。
本発明の請求項11に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2ないし請求項10の何れかに記載の前記展張ボビンには、巻回されている海底ケーブルの最外部を弾性的に押圧して、その緩みを防止するケーブル押さえ機構が設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項12に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2ないし請求項11の何れかに記載の前記展張ボビンには、この展張ボビンの、前記海底ケーブルの引き出し方向と逆方向の回転を防止する逆転防止機構が設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項13に記載の海底ケーブルの敷設装置は、請求項2ないし請求項12の何れかに記載の前記展張ボビンには、前記海底ケーブルの引き出し時に、前記展張ボビンの過回転を防止するための摩擦付与機構が設けられていることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図1および図2を参照して説明する。
ここでは、たとえば、既設の海底ケーブルに設けられた海底分岐機器13と、海底の所定位置に設置される地震計等の観測機器16との間に海底ケーブルを敷設する場合に適用した例を示し、かつ、前記海底分岐機器13がすでに設置されている場合について説明するが、この海底分岐機器13を新たに設定する必要がある場合には、既設の海底ケーブルの一部を、一旦、作業船に引き上げて、その途中に前記海底分岐機器13を取り付けた後に、この海底分岐機器13を海底の所定位置に沈降させて設置する方法が採られる。なお、この海底分岐機器13は、海底観測システムの海底中継ステーション(図示せず)と、その近傍に設置された観測機器16とを海底ケーブルで接続するときに、この海底ケーブルを中継する機能を備えている。
これらの図において、符号10は、海底ケーブル11を敷設する作業船を示し、敷設装置12を備えている。
まず、図1に示すように、観測機器16の設置位置に作業船10を移動させ、前記観測機器16のみを、敷設装置12によって海底の所定位置に着底させる。
【0008】
ついで、図2に示すように、前記敷設装置12によって、ボビン15に巻回された海底ケーブル11を前記ボビン15とともに前記海底分岐機器13に向けて降下させた後に、このボビン15に巻回された海底ケーブル11の先端部を切り離す。
【0009】
ついで、前記ボビン15を前記作業船10によって、前記海底分岐機器13から離れて設置されている観測機器16へ向けて移動することにより、前記ボビン15に巻回されている海底ケーブル11を順次送り出して敷設する。
【0010】
これより、前記海底ケーブル11の両端部を、海中ロボット等によって、前記海底分岐機器13や観測機器16へ接続することにより、敷設を完了する。
【0011】
このような本実施形態に係わる海底ケーブルの敷設方法によって海底ケーブル11の敷設を行うと、観測機器16を着底させる際に、観測機器16のみを海中に降ろすものであるから、その抵抗が少なく、この結果、観測機器16を設置目標位置に精度よく設置することができる。
また、海底ケーブル11は、ボビン15とともに海中へ降下させられることから、降下中に海底ケーブル11に外力が作用することがなく、また、敷設中に、前記海底ケーブル11は、その殆どの部分が海底に着底させられていることから、敷設中においても海底ケーブル11に作用する外力が小さい。
【0012】
したがって、前記海底ケーブル11に要求される張力強度が小さくてすみ、海底ケーブル11の細径化ならびに軽量化が可能となる。
また、海底ケーブル11の敷設に際して、ボビン15から送り出された海底ケーブル11は、その直後に海底に着底させられることから、敷設中において海底ケーブル11が潮流の影響を受けることが少なく、したがって、設定された敷設ルートに精度よく敷設することが可能となる。
【0013】
ついで、本発明の他の実施形態について、図3ないし図8を参照して説明する。
まず、本実施形態に用いられる海底ケーブル11の敷設装置について図3ないし図5を参照して説明する。
なお、以下の説明中、前記実施形態と共通する部分については同一符号を用いて説明を簡略化する。
【0014】
これらの図において符号20で示す海底ケーブルの敷設装置(以下、敷設装置と略称する)は、敷設すべき海底ケーブル11の一端部が仮着されたアンカー部材21と、前記海底ケーブル11の残余の部分が巻回された展張ボビン22と、これらのアンカー部材21と展張ボビン22とが取り外し可能に取り付けられた海中操作機器23とを備え、前記アンカー部材21および前記展張ボビン22には、これらのアンカー部材21および展張ボビン22から、海底に設置されている機器(海底分岐機器13や観測機器16)まで展張させられる2次展張機構24・25が設けられた概略構成となっている。
ここで、海中操作機器23とは、アンカー部材や展張ボビンを海底の所定位置に着底させるための曳航体である。この海中操作機器23からアンカー部材21や展張ボビン22を切り離す方法としては、例えば、吊り下げ用のフックが駆動モータによって回転自在に設けられたモータ駆動型の機械的な切り離し装置を用いる方法が考えられる。すなわち、この切り離し装置を2つ海中操作機器23に固定し、各切り離し装置のフックにそれぞれアンカー部材21およびと展張ボビン22を吊り下げておく。そして、駆動モータに通電してフックを回転させれば、アンカー部材21や展張装置22はフックから外れ、海中操作機器23から切り離されて海底の所定位置に着底する。
本実施形態においては、前記海中操作機器23を曳航体として示したが、作業船10等から有線操作される有索型海中ロボットや、無線操作される無索型海中ロボット、あるいは、自動で航行する自立型海中ロボット等を用いることができる。
【0015】
次いで、これらの詳細について説明すれば、前記アンカー部材21は、型鋼を組み上げて構成された枠体26と、この枠体26に着脱可能に装着され、前記2次展張機構24を構成する補助ボビン27とによって構成され、さらに、前記枠体26の上部には、前記海底ケーブル11の余長部11aが積層状態で収納される余長部収納枠28が設けられている。
【0016】
そして、前記余長部11aの長さは、前記アンカー部材21を前記海中操作機器23から切り離して着底させるのに必要な長さ以上に設定されており、平面視で略8の字状に湾曲させられた状態で積層されている。
このように略8の字状に積層するのは、この余長部11aの海底ケーブル11を引き出す際に、海底ケーブル11に捻れが生じることを防止するための処置である。
【0017】
前記補助ボビン27は、前記海底ケーブル11の端部に設けられた水中着脱式コネクタ29が着脱可能に取り付けられているとともに、前述したように、前記枠体26から取り外し可能となされている。
【0018】
一方、前記展張ボビン22は、型鋼を組み上げてなる枠体30に回動可能に装着されており、その軸芯部分が、図4に示すように、空洞となされ、この空洞部分に、前記2次展張機構25を構成する補助ボビン31が着脱可能に装着されている。
【0019】
この補助ボビン31の側部には、前記海底ケーブル11の端部に取り付けられている水中着脱式コネクタ32が着脱可能に取り付けられている。
【0020】
また、前記展張ボビン22が装着された枠体30の側部には、前記展張ボビン22から引き出された海底ケーブル11が案内される漏斗状のガイド部材33が設けられており、このガイド部材33は、線状体を螺旋状に湾曲させることによって構成されている。
このように前記ガイド部材33を線状体を螺旋状に湾曲させることによって構成するのは、ガイド部材33を、全方向への弾性変形を可能にして、ガイド部材33に挿通される海底ケーブル11の保護を行うためであり、また、海底ケーブル11の端部に、前述したような水中着脱式コネクタ32が設けられ、その外径が、前記海底ケーブル11に比して大きいことから、この海底ケーブル11を前記展張ボビン22に巻回する際に、前記海底ケーブル11の途中を、前記螺旋の端部からその隙間に沿って送り込んで中心部まで移動させて海底ケーブル11をガイド部材33の中心に位置させるようにして、前記水中着脱式コネクタ32をガイド部材33を通過させることなく、前記海底ケーブル11のセットを可能にするための処置である。
【0021】
また、前記枠体30には、前記展張ボビン22に巻回されている海底ケーブル11の最外部を弾性的に押圧して、その緩みを防止するケーブル押さえ機構34が設けられている。
このケーブル押さえ機構34は、図3に示すように、前記枠体30に揺動自在に装着された押さえアーム35と、この押さえアーム35の揺動端部に一体設けられるとともに、前記展張ボビン22の長さ方向に沿って配設されて、前記海底ケーブル11に当接させられる押圧ロッド36と、この押さえアーム35と前記枠体30との間に介装されて、前記押さえアーム35を、前記押圧ロッド36を海底ケーブル11へ向けて押圧する方向に付勢する付勢部材37とによって構成されている。
【0022】
さらに、本実施形態においては、前記展張ボビン22の、前記海底ケーブル11の引き出し方向と逆方向の回転を防止する逆転防止機構38が設けられているとともに、前記海底ケーブル11の引き出し時に、前記展張ボビン22の過回転を防止するための摩擦付与機構39が設けられている。
【0023】
前記逆転防止機構38は、前記展張ボビン22の内面に取り付けられたリングギア40と、前記枠体30に、ワンウェイクラッチ41を介して支持されるとともに前記リングギア40に噛合させられるピニオンギア42とによって構成されている。
また、前記摩擦付与機構39は、前記ピニオンギア42と同軸上に取り付けられたディスク43と、前記枠体30に取り付けられて、前記ディスク43に摩擦を与えるブレーキシュー44とによって構成されている。
【0024】
このように構成された敷設装置20によって海底ケーブル11を敷設する方法について説明する。
【0025】
まず、アンカー部材21と展張ボビン22に海底ケーブル11を巻回した状態とし、これらのアンカー部材21および展張ボビン22とを、それぞれの枠体26・30を介して海中操作機器23に装着する。
【0026】
ついで、図6(a)に示すように、前記海中操作機器23をワイヤー45によって海中に降ろし、さらに前記海中操作機器23を継続して降下させることにより、前記海中操作機器23を海底分岐機器13の近傍に位置させる。
【0027】
これより、図6(b)に示すように、アンカー部材21を海中操作機器23から切り離して着底させた後に、図7に示すように、前記海中操作機器23に取り付けられた状態にある展張ボビン22を観測機器16へ向けて曳航し、前記展張ボビン22を観測機器16の近傍まで移動させた後に、この展張ボビン22を海中操作機器23から切り離して着底させる。
このように、前記アンカー部材21を切り離した際に、このアンカー部材21に海底ケーブル11の余長部11aが収納されていることにより、前記アンカー部材21の落下とともに、前記余長部11aが引き出されることにより、前記アンカー部材21が海底に着底する間において、前記各2次展張機構24・25に余分な力が作用することがない。
【0028】
そして、前記展張ボビン22を観測機器16の近傍まで曳航した時点で、この展張ボビン22を海中操作機器23から切り離して、前記観測機器16の近傍の海底に着底させる。
【0029】
これより、海中ロボットによって、各補助ボビン27・31を引き出して、それぞれ海底分岐機器13および観測機器16へ向けて移動させることにより、図8に示すように、海底ケーブル11の2次展張を行った後に、これらの補助ボビン27・31に取り付けられている水中着脱式コネクタ29・32を取り外して、それぞれ海底分岐機器13と観測機器16とに接続する。
以上の作業によって海底分岐機器13と観測機器16とを海底ケーブル11により接続する。
【0030】
そして、海底ケーブル11の前述した敷設作業に際して、展張時における展張ボビン22に巻回されている海底ケーブル11が、ケーブル押さえ機構34によって押圧されていることにより、この海底ケーブル11に緩みが生じることがなく、また、海中操作機器23の移動に変動があった場合にあっても、逆転防止機構38の作用により、前記展張ボビン22の逆転が防止されて、海底ケーブル11に不要な力が作用することが防止され、さらに、敷設途中において、前記海中操作機器23の移動が緩やかになった場合にあっても、摩擦付与機構39によって前記展張ボビン22の過回転が防止され、これによって海底ケーブル11の過剰な送り出しが防止される。
したがって、前記海底ケーブル11の敷設が円滑に行われる。
【0031】
このように、本実施形態において示した敷設装置20を用いて海底ケーブル11の敷設を行うと、前記実施形態において示した海底ケーブル11の敷設方法を確実に実施することができる。
【0032】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
たとえば、前記2次展張機構24・25を補助ボビン27・31によって構成した例について示したが、これに代えて、これらの2次展張分を、前記余長部11aと同様に、8の字状に湾曲させて前記枠体26・30や、展張ボビン22の内側に収納しておくようにしてもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の海底ケーブルの敷設方法およびその装置によれば、観測機器を着底させる際に、観測機器のみを海中に降ろすものであるから、その抵抗が少なく、この結果、観測機器を設置予定位置に精度よく設置することができる。
また、海底ケーブルを、ボビンとともに海中へ降下させることにより、降下中に海底ケーブルに外力が作用することを防止し、また、海底ケーブルをボビンから送り出した直後に海底に着底させることにより、敷設中においても海底ケーブルに作用する外力を小さく抑えることができる。
したがって、海底ケーブルに要求される張力強度を小さく抑え、これによって海底ケーブルの細径化ならびに軽量化を図ることができる。
また、海底ケーブルの敷設に際して、ボビンから送り出された海底ケーブルを、即座に海底に着底させることにより、敷設中において海底ケーブルが潮流の影響を受けることを防止し、この結果、設定された敷設ルートに精度よく敷設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すもので、海底ケーブルの敷設方法を示す概略図である。
【図2】本発明の一実施形態を示すもので、海底ケーブルの敷設方法を示す概略図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る海底ケーブルの敷設方法を実施するための敷設装置の一例を示す正面図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係る海底ケーブルの敷設方法を実施するための敷設装置の一例を示すもので、展張ボビンの縦断面図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係る海底ケーブルの敷設方法を実施するための敷設装置の一例を示すもので、アンカー部材を切り離した状態を示す正面図である。
【図6】本発明の他の実施形態を示すもので、海底ケーブルの敷設方法を示す概略図である。
【図7】本発明の他の実施形態を示すもので、海底ケーブルの敷設方法を示す概略図である。
【図8】本発明の他の実施形態を示すもので、海底ケーブルの敷設方法を示す概略図である。
【符号の説明】
10 作業船
11 海底ケーブル
11a 余長部
12 敷設装置
13 海底分岐機器(機器)
15 ボビン
16 観測機器(機器)
20 (海底ケーブルの)敷設装置
21 アンカー部材
22 展張ボビン
23 曳航体(海中操作機器)
24・25 2次展張機構
26 枠体
27 補助ボビン(2次展張機構)
28 余長部収納枠
29 水中着脱式コネクタ
30 枠体
31 補助ボビン(2次展張機構)
32 水中着脱式コネクタ
33 ガイド部材
34 ケーブル押さえ機構
35 押さえアーム
36 押圧ロッド
37 付勢部材
38 逆転防止機構
39 摩擦付与機構
40 リングギア
41 ワンウェイクラッチ
42 ピニオンギア
43 ディスク
44 ブレーキシュー
45 ワイヤー

Claims (13)

  1. 海底に設置される2個の機器間に海底ケーブルを敷設する方法であって、
    敷設すべき海底ケーブルの一端部が仮着されたアンカー部材と、前記海底ケーブルの残余の部分が巻回された展張ボビンとを、海中操作機器に取り外し可能に装着し、
    前記海中操作機器を海中に降下させて前記アンカー部材を一方の機器の近傍に位置させ、
    前記アンカー部材に仮着された前記海底ケーブルの先端部を前記アンカー部材とともに前記海中操作機器から切り離して着底させ、
    前記海中操作機器を曳航して前記展張ボビンを他方の機器の近傍まで移動させることにより、
    前記展張ボビンに巻回された前記海底ケーブルを順次送り出して敷設し、
    前記展張ボビンを前記海中操作機器から切り離して着底させ、
    前記海底ケーブルの両端部を前記各機器へ接続することを特徴とする海底ケーブルの敷設方法。
  2. 敷設すべき海底ケーブルの一端部が仮着されたアンカー部材と、前記海底ケーブルの残余の部分が巻回された展張ボビンとが、海中操作機器に取り外し可能に取り付けられ、前記アンカー部材および前記展張ボビンには、これらのアンカー部材および展張ボビンから、海底に設置される機器まで展張させられる2次展張機構が設けられていることを特徴とする海底ケーブルの敷設装置。
  3. 前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、海上を移動する作業船によって曳航される曳航体であることを特徴とする請求項2に記載の海底ケーブルの敷設装置。
  4. 前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、有線操作される有索型海中ロボットであることを特徴とする請求項2に記載の海底ケーブルの敷設装置。
  5. 前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、無線操作される無索型海中ロボットであることを特徴とする請求項2に記載の海底ケーブルの敷設装置。
  6. 前記海中操作機器が、前記アンカー部材および展張ボビンが着脱可能に装着され、自動で航行する自立型海中ロボットであることを特徴とする請求項2に記載の海底ケーブルの敷設装置。
  7. 前記アンカー部材には、前記海底ケーブルの余長部が収納されており、この海底ケーブルの余長部の長さが、前記アンカー部材を前記海中操作機器から切り離して着底させるのに必要な長さ以上に設定されていることを特徴とする請求項2ないし請求項6の何れかに記載の海底ケーブルの敷設装置。
  8. 前記2次展張機構が、前記アンカー部材および展張ボビンに取り外し可能に設けられ、前記海底ケーブルが巻回された補助ボビンによって構成されていることを特徴とする請求項2ないし請求項7の何れかに記載の海底ケーブルの敷設装置。
  9. 前記2次展張機構が、前記アンカー部材および展張ボビンに設けられ、前記海底ケーブルが、平面視で、8の字状に湾曲した状態で収納されるケーブル収納空間によって構成されていることを特徴とする請求項2ないし請求項7の何れかに記載の海底ケーブルの敷設装置。
  10. 前記展張ボビンには、この展張ボビンから引き出された海底ケーブルが挿通される漏斗状のガイド部材が設けられており、このガイド部材が、線状体を螺旋状に湾曲させることによって構成されていることを特徴とする請求項2ないし請求項9の何れかに記載の海底ケーブルの敷設装置。
  11. 前記展張ボビンには、巻回されている海底ケーブルの最外部を弾性的に押圧して、その緩みを防止するケーブル押さえ機構が設けられていることを特徴とする請求項2ないし請求項10の何れかに記載の海底ケーブルの敷設装置。
  12. 前記展張ボビンには、この展張ボビンの、前記海底ケーブルの引き出し方向と逆方向の回転を防止する逆転防止機構が設けられていることを特徴とする請求項2ないし請求項11の何れかに記載の海底ケーブルの敷設装置。
  13. 前記展張ボビンには、前記海底ケーブルの引き出し時に、前記展張ボビンの過回転を防止するための摩擦付与機構が設けられていることを特徴とする請求項2ないし請求項12の何れかに記載の海底ケーブルの敷設装置。
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