JP4219989B2 - 海洋アンカー - Google Patents

Description

本発明は埋設海洋アンカー、及びその埋設手段に関するものであり、また特に、国際特許出願PCT/NL92/001144（WO 93/03958として公開）、及び本願人の国際特許出願PCT/GB96/01755（WO 96/39324として公開）に開示された形式のアンカーに関するものである。
索引埋設手段により、又は直接埋設手段により埋設される埋設海洋アンカーは一般に、係留海底上の水中に係留し、又は拘束すべき物体に連結するためのアンカーライン、即ちアンカー索具に取り付けられている。
アンカー索具を有する埋設手段を使用することによって、係留海底上にアンカーを水平に引張る（索引する）ことにより、係留海底の土壌内の湾曲する埋設軌道に沿いアンカーを水平方向と垂直方向の両方向に貫入させて、索引埋設アンカーは埋設される。索引埋設アンカーは平坦な、又は湾曲する板状、又はブレード状のフルーク部材と、アンカー索具の取付けのための取付け点を提供するように配置されてフルーク部材に取り付けられたシャンク手段とを具える。フルーク部材の図心から上記取付け点までアンカー索具方向が生ずるように、上記シャンク手段を構成している。これによりアンカーの対称縦平面内で測って、フルーク部材の前端縁に沿う方向に関し、索具方向はフルーク部材の前方向に対して前方開方角を形成している。これにより、上記アンカーを海底面上に設置した時、アンカー索具によって、上記取付け点でアンカーに加わる索引力により、フルーク部材のほぼ上記前端縁に沿う方向に海底の土壌内に貫入させることによりアンカーを埋設させる。前にも記載したように、このようなアンカー、及びその埋設手段を以後、埋設アンカー、及びその埋設手段と称する。
これに反し、直接埋設アンカーは、埋設手段を使用することによって垂直に、又は垂直に対し傾いてアンカーを係留海底に押圧することによって埋設される。この場合の埋設手段は押圧従動部材材を具え、例えば重力により、液圧により、又は爆発作用により発生する運動量を有する。この直接埋設アンカーは平坦な、又は湾曲した板状、又はブレード状のフルーク部材を具え、このフルーク部材は上記埋設手段を収容するように構成され、アンカー索具を取り付ける取付け点を提供するように配置されている。このアンカーは係留海底土壌内へのアンカーの貫入に対する抵抗が最小になる最小投影面積の方向を有している。また、上記アンカー索具の取付け点を提供しているフルーク部材は、アンカー索具の引張力が上記最小投影面積の方向にほぼ直角に、アンカーを動かす傾向になるように設置されている。前にも記載したように、このようなアンカー、及びその埋設手段を以後埋設アンカー、及びその埋設手段と称する。
通常、海洋アンカーは鋼から造られ、腐食を防ぐため塗料によってコーティングされることが多い。鋼より軟らかいこのようなコーティングは海底の土壌の中の硬い粒子による削摩除去を受け易く、一連の溝を形成し、次第にコーティングが除去される。この削摩作用は、潜水したアンカー上で摺動する海底土壌粒子の材料に対するコーティングされたアンカーの摩擦係数を増大せしめ、コーティングをしていないアンカーの場合に生ずる摩擦係数である0.3〜0.6の範囲を越えるに至る。コーティングされたアンカーの摩擦力の付随する増大は海底の土壌内に埋める時の索引に対するアンカーの抵抗を増大し、従ってアンカーの保持能力を増大するが、削摩によってコーティングが剥離すると、この増大した保持力はコーティングされていないアンカーの保持力まで再び減少してしまう。従って、今まで、アンカーの保持能力を増大することはアンカーの設計者の最も腐心するところであった。
索引埋設アンカーの保持能力の増大は、フルーク面積を最大にすること、安定装置の開発、特定の土壌に対する前方開放角の最適な選択、アンカー索具の直径の最小化、及び海底面でアンカー索具によって加わる引張力ができるだけ水平に近くなるようにしながら、アンカー上に土壌の流れが堆積しないよう流線化することによって達成されていた。
また、直接埋設アンカーの保持能力の増大は、フルーク面積の最大化、流線化、アンカー索具の直径の最小化、及び上記最小投影面積の減少によって達成されていた。
索引埋設アンカーの前方開放角は特定の海底土壌に適するような特殊な大きさである必要があると言う考えが一般に確立していた。このようにして、索引埋設アンカーは前方開放角を約４５°にすれば、砂の中で最大保持能力を発揮し、前方開放角を約６５°にすれば軟質粘土の中で最大保持能力を発揮している。前方開放角がこれ以上になると、保持能力は徐々に減少し、遂には最初の貫入後、索引埋設アンカーのフルークは最終的に海底土壌から抜け出てしまう。しかし、前方開放角を軟質粘土用の６５°にすると、砂の中では保持能力は殆ど無い。砂用の４５°にすると、軟質粘土中では非常に低い保持能力が得られるに過ぎない。砂と、軟質粘土との両方の場合に、最適な性能が得られる中間的な前方開放角が発見されていない。過去において妥協的な角度として５０°〜５６°の前方開放角が使用されたが、砂と、軟質粘土とに対して、最適値から許容できる範囲に納まる性能は得られていない。従って、特定の土壌での許容できる能力を達成するための前方開放角の選択は広範囲の土壌に使用するための索引埋設アンカーの融通性を減少させている。
本発明の目的は特に、索引埋設アンカーの広範囲の海底土壌に使用できる特性、即ち融通性を増大し、上述したような索引埋設アンカー、及び直接埋設アンカーの両方、及びそれらの埋設手段の貫入抵抗を減少させるにある。
本発明の一態様によれば、上述のようなアンカー、及びその埋設手段において、アンカー装置の外面上で摺動する潜水海底土壌粒子に対する摩擦係数が塗装していない鋼表面、及び塗装した鋼表面の場合のこれに相当する摩擦係数より小さい低摩擦外面を有することを特徴とする。
この外面を低摩擦材料で形成するのが好適である。
このアンカーに付着する固体の低摩擦潤滑材料のコーティングでこの外面を形成するのが好適である。
コーティングはダイヤモンドが最も好適であるが、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体、グラファイト、及びダイヤモンドのうちの少なくとも１つから形成した層から構成されているのが好適である。
流体潤滑剤と、半固体グリース状潤滑剤とのうちの少なくとも一方によってこの外面を形成するのが好適である。
流体潤滑が水、及び植物性油の少なくとも一方であるのが好適である。
植物性油がオリーブ油、菜種油、ひまわり油、ココナツ油、及びヤシ油のいずれか１つから成るのが好適である。
コーティング、低摩擦材料、及び潤滑剤のうちの少なくとも１つにはアンカーのこの外面に海底の土壌が付着するのを防止する疎水性物質を含むのが好適である。
この疎水性物質がシリコーン材料から成るのが好適である。
潤滑剤がポンプで送出可能であり、コーティングを形成するよう、塗布可能であるのが好適である。
潤滑剤が生分解性、及び短期間に消滅する性質の少なくとも一方の性質を有するのが好適である。
所定の時間経過後、潤滑剤の潤滑性が消滅するよう潤滑剤が遅延作用阻害物質を含むのが好適である。
低摩擦外面が潤滑された表面から成るのが好適である。
この外面上で摺動する例えば、砂のような土壌に対するこの外面の摩擦係数が0.27を越えず、更に好ましくは0.2を越えないのが好適である。
アンカーのフルーク、アンカーシャンク、及びアンカー埋設手段の少なくとも１個の上にこの低摩擦外面が位置しているのが好適である。
外面から摺動する海底土壌に潤滑剤が付着することによって前記外面から潤滑剤が失われるのを補給するため、アンカー、及びアンカー埋設手段の少なくとも一方に補給手段を設けるのが好適である。
閉じたチャネルを通じて、潤滑剤をこの外面に送給し、この外面上で摺動する海底土壌にこの潤滑剤を共存させることによってこの外面上に潤滑剤の層を維持するのが好適である。
この外面の前端縁に、この前端縁に沿って離間して潤滑剤用の複数個の出口を設置するのが好適である。
潤滑剤補給手段には供給タンクとして作用する潤滑剤の容器を設けるのが好適である。
アンカーに対し相対的な海底土壌の運動によって作動し得るポンプ手段により供給タンクから排液させ、アンカー、及び埋設手段が海底に貫入する際、この外面の前端縁に潤滑剤を送給するため、海底土壌内でのアンカーの移動に比例して、供給タンク内に含まれる潤滑剤を計量するのが好適である。
本発明の他の態様によれば、アンカーと、アンカー埋設手段との少なくとも一方に取り付けられる潤滑剤供給装置において、アンカー、及び埋設手段の少なくとも一方の外面に潤滑剤を送給する送給手段を潤滑剤供給装置が具え、これにより上記外面上で摺動する海底土壌に潤滑剤が付着することによって、この外面上に潤滑剤の層を生ぜしめることを特徴とする。
この潤滑剤供給装置は潤滑剤を収容するタンク手段と、このタンク手段から潤滑剤を上記外面に汲み出すポンプ手段とを具えるのが好適である。
海底土壌内でのアンカーの移動に比例して上記外面に潤滑剤を送給するため、この潤滑剤供給装置は潤滑剤を計量する計量手段を具えるのが好適である。
上記ポンプ手段、及び計量手段は衝突する土壌によって回転できるブレードを有する土壌タービンを具え、この土壌タービンは駆動軸によってポンプ手段に連結され、これにより、潤滑剤供給装置に対する相対的な土壌の移動に比例して、タンクから外面に潤滑剤を汲み出すよう構成するのが好適である。
潤滑剤を送給する上記送給手段は上記外面の前端縁に取り付けられた閉じた導管チャネルを具え、このチャネルにはこの端縁に沿って離間する孔を形成し、上記外面上で摺動する海底土壌に潤滑剤が付着することによってこの外面上に塗布されるよう上記孔から潤滑油が逸出するよう構成するのが好適である。
タンク手段が可撓性ピロータンクを具えるのが好適である。
アンカーの外面の対をなす左舷、及び右舷に区別して潤滑剤を送給するため差動送給手段を潤滑剤供給装置に設けるのが好適である。
差動送給手段は振子で制御される弁を具え、アンカーが偏揺れを伴って転動することによってこのアンカーが横方向に傾いた時、外面の対をなす上記左舷、及び右舷のうちの最も下の１つへの潤滑剤の流れをこの弁によって減少させ、偏揺れ、即ち傾きに対抗するよう摩擦力を回復させるのが好適である。
牽引埋設アンカーは低摩擦面と、潤滑手段との少なくとも一方を有し、更に、軟質粘土中で使用するためアンカーは６６°を越す前方開放角βを有し、砂中で使用するため４６°を越す前方開放角βを有するのが好適である。
角度βが軟質粘土に対して６８°〜８０°の範囲にあり、砂に対して５０°〜６８°の範囲にあり、一層好適には軟質粘土に対して７０°〜７７°であり、砂に対して５６°〜６４°であるのが好適である。
砂、及び軟質粘土土壌の両方に使用する牽引埋設アンカーは低摩擦面と、潤滑手段との少なくとも一方を有し、更に、このアンカーは５４°〜６４°の範囲、一層好適には５８°〜６２°の範囲の前方開放角を有するのが好適である。
ここに説明した直接埋設アンカー、及びその埋設手段には上記低摩擦面、及び上記潤滑手段の少なくとも１つを有するのが好適である。
ここに添付図面を参照し、例として本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の索引埋設アンカー、及びその埋設手段の側面図を示す。
図２は図１のアンカーの前面図を示す。
図３は図１のアンカーの平面図を示す。
図４は本発明装置を取付けたＤの方向に見た図１のアンカーを示す。
図５は図４に示す土壌タービンとポンプとの前面図を示す。
図６は図４のアンカーのフルークのＡＡ断面を拡大して示す。
図７は図４のアンカーのシャンクのＢＢ断面を拡大して示す。
図８は本発明直接埋設アンカー、及びその埋設手段の側面図を示す。
図９はアンカーケーブルを引張り、続いて埋設手段を除去した最終状態の図８のアンカーを示す。
本発明の第１実施例において、係留する海底土壌に索引埋設するための索引埋設アンカー１（図１〜図３参照）はシャンク２を具え、このシャンク２の一端をピン４によって板状、又はブレード状のフルーク３に枢着し、シャンク２の孔７にピンで枢着されたシャックル６によって、シャンク２の他端をアンカーライン、即ちアンカー索具５に枢着する。フルーク３は反った形状であり、アンカー１は平面Ｘ−Ｘ（図２参照）に関して対称である。フルーク３の上面８は対称平面Ｘ−Ｘの両側に２０°の反り角αを有する平面である。シャックル６のためのシャンクの孔７の中心とフルーク３の上面の図心Ｃとを結ぶ平面Ｘ−Ｘ内の線はフルーク３の前方向Ｆ（図１参照）に対し前方に開く前方開放角βを形成している。このアンカーを軟質の粘土に使用する時、角度βは６５°を越え、このアンカーを砂に使用する時は角度βは４５°を越える。一般に、この角度βは軟質の粘土の場合、６６°から８０°の範囲に設定され、砂の場合、４６°〜６８°に設定される。前方向Ｆは対称平面Ｘ−Ｘ内の上面８の交線に平行であり、この前方向Ｆはアンカー１が海底の土壌中で引張られる時に、海底土壌中にフルーク３がその端縁に沿って移動する一般方向をほぼ画成している。ロック機構ハウジング９は特定の選択可能な前方開放角βに、フルーク３に対してシャンク２をロックする機構を含む。索引埋設により、アンカーを埋設するため上記に特定した範囲内の前方開放角βを生ずるような図１のＳ１に示す設定から、図１に破線にて示すＳ２の設定まで、シャンクを動かすようハウジング９内の機構を作動させることができる。Ｓ２の設定では、シャンク２はフルーク３に対してほぼ直角であり、この状態でアンカーの係留の設定状態を画成していて、係留力はケーブル５を介してフルーク３にほぼ直角に加わっている。アンカー１がＳ１におけるようにシャンク２を固定設定した場合、前方開放角βは５４°から６４°の範囲にあるのが好適であり、５８°〜６２°の範囲が特に好適であり、この範囲であれば海底の土壌が砂の場合、及び軟質粘土の場合の両方についてアンカーを使用することができる。
対称平面Ｘ−Ｘに両側に離間して、スタビライザ１０をフルーク３の後部１１に取り付ける。フルーク３はそれぞれ上下の外面８、１２を有し、シャンク２は外側面１３を有する。ロック機構ハウジング９は外側面１４を有する。これ等の外面８、１２、１３、１４、及びスタビライザ１０の外面には、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体、グラファイト、ダイヤモンド等の少なくとも１つから成る低摩擦材料をコーティングしている。この低摩擦コーティングが親水性であることによって、効力が無くなり、そのためこれ等の面への海底の土壌の付着力が増大して、土壌の剪断力を越えるようになった場合には、このような付着を防ぐため疎水性物質（例えば、シリコーン材料）をコーティングに含有させる。この低摩擦コーティングによって、潜水したアンカー上で摺動する海底土壌粒子に対する摩擦係数は、塗装を施さない鋼表面、又は塗装した鋼表面に同様に生ずる摩擦係数より確実に小さくすることができる。そのため、このようにして生じた摩擦係数の減少は海底の土壌内への貫入に抵抗するようにアンカー１に加わる摩擦力を確実に減少させる。
前に述べたように、海底の土壌には削摩させる粒子を含んでおり、アンカー１が海底の表面の下に貫入するにつれて、この削摩させる粒子は上述の削摩可能な低摩擦材料を徐々に除去する。或る海底の土壌の場合には、海底の表面の下に希望する深さまでアンカー１を貫入させる前に、軟らかいコーティングの実質的な削摩による除去を生ずる。このため軽減されていない摩擦力が再び生じ、このためアンカーが希望する深さまで貫入するのを妨げる。
本発明の第２実施例（図４〜図７参照）では、低摩擦コーティングの削摩による除去の問題に対する解決を与えており、アンカーの外面上で摺動する削摩性の海底土壌によってコーティングが除去されると、低摩擦のコーティングを補給する装置１５（図４参照）をアンカー１に取り付ける。
装置１５はフルーク３の下面１２の後部に取り付けられて流体潤滑剤１７を収容するタンク１６を具え、軸２１を介して土壌タービン２０によって駆動される回転流体ポンプ１９の入口に、導管１８によってタンク１６を連結する。フルーク３の下面１２の前部に取り付けられた支柱２２に流体ポンプ１９（図４、及び図５参照）を取り付ける。アンカー１が海底の土壌の中を動く時、タービン２０に海底の土壌が衝突することによって、軸２１を回転し、ポンプ１９を駆動する。フルーク３の下側に固着された２個の出力ポートを有し、振子で制御される弁１９Ａに第１導管２３によって流体ポンプ１９の出口を連結する。シャンク２が垂直平面内にあって、アンカー１が垂直な方位を占めている時のみ、この弁１９Ａによって各出口ポートに同じように潤滑剤を指向させる。弁１９Ａの出口ポートを管２３Ｐ、２３Ｓによって厚い肉厚の管２４Ｐ、２４Ｓに連結する。この管２４Ｐ、２４Ｓは軸線方向に配列され、フルーク３のそれぞれの前端縁２５Ｐ、２５Ｓにおける左舷（Ｐ）、及び右玄（Ｓ）に平行に、これ等左舷（Ｐ）、及び右玄（Ｓ）に取り付けられている。更に、シャンク２の前端縁２８に軸線方向に平行に配列され、この前端縁２８に取り付けられた厚い肉厚の管２７に（一部可撓性の）第２導管２６によって、流体ポンプ１９の出口を連結する。厚い肉厚の管２４Ｐ、２４Ｓ、２７はシールされた端部２９を有し、各管に沿って縦方向に離間する直径的に対向して対をなす小孔３０を設け、ポンプ１９によって内部でポンプ作用を受ける潤滑剤１７をそれぞれフルーク３、及びシャンク２の前端縁２５Ｐ、２５Ｓ、２８の全長に沿って各肉厚の管の各側部に逸出させる（図６、及び図７参照）。
シャンク２が垂直平面内にあって、海底の土壌内に索引埋設アンカー１が動いている時、小孔３０から逸出する潤滑剤１７は砂に乗って、即ち砂に付着して表面８、１２、１３、１４上に拡がり、潤滑油１７をタンク１６から供給している間、アンカー１の表面の摩擦力を減少させる。海底面の下方にアンカー１の希望する貫入を達成するまで、表面８、１２、１３、１４の完全な潤滑を行うだけの十分な容量をタンク１６は有する。同様にアンカー索具５の外面の部分にも潤滑剤１７を供給してもよい。小孔３０の寸法が非常に小さく、ポンプ１９によって生ずる流体圧力が高いことに起因し、小孔３０に土壌が詰まることが実質的に防止される。
アンカー１が転動し、それにより偏揺れし、シャンク２が垂直平面の外に動いた時、振子で制御される弁１９Ａは厚い肉厚の管２４Ｐ、２４Ｓの最下部への潤滑剤の供給を減少させるように作用し、これにより、潤滑剤の欠乏に起因し、フルーク３の最下部の摩擦力を増大させる。これにより、アンカーの転動によって生じた偏揺れの反対方向にアンカーが回転する傾向を生ぜしめる。この作用は、同様に、スタビライザ１０の外面を異なるように潤滑することによって増大することができる。従って、適切な表面に潤滑剤を異なるように供給することによりアンカー１の転動、及び偏揺れを自動的に制御することができる。
フルーク３の下面１２の後部にクランプにより取り付けられた可撓性シート材料から成るピロー形タンクによってタンク１６を形成するのが有利である。このように構成すれば、潤滑剤１７はタンク１６の外で発生する圧力と同一の圧力を受け、可撓性材料の両側に異なる圧力が存在しない。従って、タンク１６を軽量な構造にすることができる。軸２１を介して土壌タービン２０によって流体ポンプ１９を駆動するから、アンカー１の外面への潤滑剤の送給割合は海底土壌内のアンカーの移動に比例する。
アンカーの移動の単位長さ当たり、ポンプから送出される潤滑剤容積は上記外面上に潤滑剤１７の一定フィルム厚さを維持するように選択される。従って、通過する土壌に潤滑剤が付着する損失はあるが、１３リットルのタンクの流体容量があれば、５０ｍの貫入軌道長さにわたり、１０ｍ²のフルーク面積のアンカー１の外面（全潤滑面積は２６ｍ²）上に0.1mm厚さの潤滑剤層を維持することができる。適切に特定された潤滑剤は0.3〜0.6の範囲の摩擦係数を0.05までも減少させることができ、従って土壌の種類によっては１／１２まで摩擦力を減少させることができる。
索引埋設アンカーの海底土壌内への貫入最大深さは前方開放角、アンカー索具の埋設部の直径、海底面での水平面に対するアンカー索具の上昇角、及び土壌の剪断力の関数である。貫入最大深さで最終的に水平になる湾曲通路に、貫入軌道は従う。アンカーの外面上で摺動する海底土壌によって生ずる摩擦力が低摩擦疎水性潤滑剤の使用によって減少すれば、貫入軌道上の所定の貫入深さに達するよう、アンカーの設置中、アンカー索具の張力の減少が実現する。しかし、貫入軌道自身の形状は摩擦力の値によって影響を受けない。
上述の国際特許出願に開示された形式の索引埋設アンカーはその設置中にアンカー索具の張力のこの減少の利益が得られる。このようなアンカーは索引埋設後、前方開放角βを９０°まで増大することによって、フルークに対し９０°に負荷を受ける（図１参照）。フルークに対し９０°に負荷が加わった時、アンカーのプルアウト能力は潤滑剤の存在でもあまり影響を受けない。しかし、プルアウト能力対アンカー索具５の（潤滑剤によって減少した）設置張力の比は増大する。特に、アンカー１に低摩擦疎水性のコーティングを使用することによって、軟質の粘土内において、プルアウト能力対アンカー索具５の張力の水平分力の比を５０％、又はそれ以上増大することができる。従って、アンカー敷設船から必要な係船柱の引張力を相当に減らすことができ、アンカー設置コストを大きく減少させる。
索引埋設アンカーの潤滑は貫入軌道の全ての点においてアンカー索具張力を減少させるから、アンカーの保持能力を減少させる。従って、索引埋設アンカーの潤滑は退歩と考えられるかもしれない。しかし、アンカーの外面に潤滑剤をコーティングした時、特定の土壌で、貫入、及び保持能力が急激に減少するような従来、限界値と考えられていた値より一層大きな前方開放角を採用することができ、砂、及び軟質粘土において、一層高い保持能力を得ることができる。
この限界値はアンカーの表面で摺動する海底土壌粒子によって発生する摩擦力の大きさに逆比例する関係にある。潤滑剤に基因する摩擦力のいかなる減少も前方開放角の限界値を減少させる。従って、潤滑剤を使用することに起因して、所定の貫入深さでのアンカー索具張力の減少があるにも拘らず、潤滑剤を使用しない索引埋設アンカーにおいて従来可能であった角度より一層大きな前方開放角を採用することによって、一層大きな最大貫入深さ、従って一層高い保持能力を得ることができる。
タンク１６内の潤滑剤１７の量は索引埋設アンカー１の貫入軌道の特定の点で排出されるように選択される。この点を越えると、アンカー上の摩擦力は完全に復活し、潤滑剤が無ければ、達成されなかった貫入深さにおいて、保持能力の大きな増大が得られる。
更に、環境上許せるような、又は生分解性のもの、即ち短期間で消滅するようなものであるように潤滑剤１７を選択する。即ち、オリーブ油、菜種油、ひまわり油、ココナツ油、ヤシ油のような植物油は砂、及び粘土質の土壌の両方に一層良好であるが、粘土質の土壌には水を利用することができる。また、所定の期間後、潤滑剤の潤滑性を消滅させる遅延作用阻害物質も潤滑剤に加えることができ、別個のタンクからポンプ１９において潤滑剤に加えてもよい。潤滑剤のこのような選択、又は改質により、アンカーの背後の海底土壌内に、恒久的に潤滑された滑り平面を生ずるのを防止し、海底面の下に所定の深さに、設置を完了した後、短期間の摩擦力の回復により、索引埋設アンカーの保持能力を増大することができる。粘土質の土壌の場合、潤滑剤として水を使用した場合、装置１５から水噴射によって生ずる潤滑滑り面内の土壌の過剰な細孔圧力がアンカー１の通過後、消滅する。これは細孔圧力平衡が徐々に再回復するからである。
更に、潤滑剤のコーティングを行えば、従来、軟質の粘土内でしか使用できなかったような大きな前方開放角で、索引埋設アンカーを砂の中へ貫入させることができる。５６°〜６４°の範囲、特に５８°〜６２°の範囲の単一前方開放角を有する潤滑されるアンカーはいかなる形式の土壌内で使用された時でも、砂、及び軟質粘土について最適値から許容されるずれの範囲内で性能を発揮することができ、従ってアンカーの融通性を増大することができる。
更に、潤滑剤でコーティングされる索引埋設アンカーは、砂と下にある軟質粘土との間の相互面にフルークが拘束されることなく、砂と軟質粘土の交互の層に貫入し得る能力を発揮する。このような能力は過去の索引埋設アンカーには無い。しかし、一つの提案は、１９９８年１月２２日に「海洋アンカー」の発明の名称で本願人が出願した国際特許出願PCT/GB98/00109に開示されている。
本発明の第３実施例では、垂直方向に係留海底に端縁に沿って埋設する直接埋設アンカー１Ａ（図８参照）は図１〜図７のアンカーからスタビライザ１０を除去し、シャンク２Ａを著しく短く変更したものである。図８のアンカー１Ａのその他の全ての態様は図１〜図７のアンカー１と同一であり、同一部分を同一符号にて示した。
重く細長い円筒従動部材３３はその重量によってアンカー１Ａを海底内へ垂直に駆動する剛強押圧部材として作用する。従動部材３３（図８参照）はその下端に円錐クレビス３４を有し、アンカー１Ａのフルーク３の後部３５を円錐クレビス３４に収容する。シャックル３８によって、昇降索具３７に従動部材３３を連結するため、従動部材３３の上端にラグ３６を設ける。フルーク３のラグ３１の孔３２にクレビス３４の剪断ピン３９を通し（図８、及び図９参照）、海底にアンカーと従動部材とを下降させている間、この剪断ピンによってクレビス３４内にフルーク３を保持させるが、土壌の抵抗により剪断ピン３９を破断させ、アンカー１Ａを従動部材３３から解放し、アンカー１Ａの埋設が完了した後、従動部材３３の回収を行う。単一のアンカー施設船（AHV）上の一方のウインチから索具３７を緩めて繰り出し、この施設船上の他のウインチにより、同調して他の索具５を緩めて繰り出して弛緩させることにより、アンカー１Ａと従動部材３３とを海底上に下降させることによって埋設作業を達成する。索具の繰り出しを継続し、アンカー１Ａと従動部材３３との潜水した重量の増大する部分を土壌の貫入抵抗が支持し、索具３７の張力を軽減するから、索具３７の張力は徐々に減少する。土壌の貫入抵抗がアンカー１Ａ、及び従動部材３３の潜水した重量の全部を支持した時、索具３７は弛緩し、アンカー１Ａの埋設は完了する。索具３７を引き上げることによって、従動部材３３はアンカー１Ａのフルーク３から、及び海底から後退する。次に、アンカー索具５によって加えられる負荷に対しフルーク３を直角にさせるためのアンカー１Ａの回転は単に索具５を引っ張るだけで達成でき（図９参照）、これによりアンカー１Ａは最大プルアウト能力を達成する。従動部材３３は低摩擦外面４０を有し、アンカー１Ａはアンカー１について上に説明したような低摩擦面を有する。一般に、低摩擦面、及び特にアンカー１Ａ、及び従動部材３３上に送給される潤滑剤の存在は、海底面４１の下方に所定の深さにアンカー１Ａを埋設する際に遭遇する貫入抵抗を著しく減少させる（図８参照）。従って、重量のみによって埋設するのに必要な従動部材３３の重量を十分に減らすことができ、今世紀を通じて通常実施されたパイル駆動ハンマの使用に依存することがない。例えば、剪断強度勾配1.6kPa/m、感度２の普通の圧密粘土において、負荷安全係数1.25で、１２ｍ²のフルーク面積、及び８トンの重量を有する７００トンプルアウト能力の直接埋設アンカーを埋設するのに必要な0.86m直径の従動部材に潤滑を加えた場合と加えない場合の比較は次の通りである。

直接埋設アンカー、及びその従動部材の表面を潤滑することによって、設置作業に課される重量と力とに非常に大きな相違を生ずることが明らかである。潤滑しない場合には、従動部材の長さ、及び重量は過大となり、アンカーの直接埋設を実施不可能にする程であり、従動部材を回収する力は現在世界中で入手できる殆ど全てのアンカー施設船上のウインチの容量を越えている。
本発明海洋アンカーの詳細な構造を変更することはもちろん可能である。特に、潤滑剤タンクには、ばね、又は気体で作動するピストンを含む金属シリンダを設け、潤滑剤を加圧することができるようにしてもよい。また、海底面の上方のアンカー索具５に潤滑剤タンクを取り付けてもよく、潤滑剤タンクをアンカー施設船に設けてもよく、タンクからアンカーまでアンカー索具に沿って取り付けた管によって潤滑油を供給されるアンカー上の装置に潤滑剤タンクを設けてもよい。更に、本発明アンカーは複数個のワイヤロープによって形成されたシャンクと、図１〜図４に示すものとは異なる形状のフルークとを有することもできる。この場合、シャンクを構成している各ワイヤロープに表面１３を設ける。

Claims (41)

1. アンカー（１）単独、またはアンカー（１）とこのアンカー（１）のための埋設手段（３３）との双方を具える海洋アンカー装置であって、このアンカー装置は海底の土壌内に貫入するように構成されており、更にアンカー索具（５）をこのアンカー装置に取り付けるための取付け手段（６，７）を具える海洋アンカー装置において、前記アンカー装置の外面上で摺動する潜水海底土壌粒子に対する摩擦係数が、塗装していない鋼表面、及び塗装した鋼表面の場合の潜水海底土壌粒子に対する摩擦係数より小さい低摩擦外面（８，４０）を有することを特徴とする海洋アンカー装置。
2. 前記外面（８，４０）を低摩擦材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載のアンカー装置。
3. 前記装置に付着する固体の低摩擦潤滑材料のコーティングで前記外面（８，４０）を形成したことを特徴とする請求項２に記載のアンカー装置。
4. 前記コーティングがポリテトラフルオロエチレン、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体、グラファイト、及びダイヤモンドのうちの少なくとも１つから形成された層から構成したことを特徴とする請求項３に記載のアンカー装置。
5. 流体潤滑剤と、半固体グリース状潤滑剤とのうちの少なくとも一方によって前記外面を形成したことを特徴とする請求項２に記載のアンカー装置。
6. 前記流体潤滑剤が水、及び植物性油の少なくとも一方であることを特徴とする請求項５に記載のアンカー装置。
7. 前記植物性油がオリーブ油、菜種油、ひまわり油、ココナツ油、及びヤシ油のいずれか１つから成ることを特徴とする請求項６に記載のアンカー装置。
8. 前記コーティング、低摩擦材料、及び潤滑剤のうちの少なくとも１つには前記装置の前記外面に海底の土壌が付着するのを防止する疎水性物質を含むことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のアンカー装置。
9. 前記疎水性物質がシリコーン材料から成ることを特徴とする請求項８に記載のアンカー装置。
10. 前記潤滑剤がポンプで送出可能であり、前記コーティングを形成するよう塗布可能であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のアンカー装置。
11. 前記装置を展開して作用させている間の終わりに、前記低摩擦外面（８，４０）がその低摩擦特性をほぼ失うものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアンカー装置。
12. 前記潤滑剤が生分解性、及び短期間に消滅する性質の少なくとも一方の性質を有することを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項に記載のアンカー装置。
13. 所定の時間経過後、前記潤滑剤の潤滑性が消滅するよう、前記潤滑剤が遅延作用阻害物質を含むことを特徴とする請求項１２に記載のアンカー装置。
14. 前記低摩擦外面が潤滑された表面から成ることを特徴とする請求項１に記載のアンカー装置。
15. 前記外面上で摺動する砂に対する前記外面の前記摩擦係数が0.27を越えず、更に好ましくは0.2を越えないものであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のアンカー装置。
16. 前記アンカーのフルーク（３）、アンカーシャンク（２）、及びアンカー埋設手段（３３）の少なくとも１個の上に前記低摩擦外面（８）が位置していることを特徴とする請求項１〜１５のうちいずれか１項に記載のアンカー装置。
17. 前記外面（８）上で摺動する海底土壌に前記潤滑剤が付着することによって前記外面（８）から潤滑剤が失われるのを補給するため、前記アンカー（１）、及び前記アンカー埋設手段（３３）の少なくとも一方に補給手段（１６）を設けたことを特徴とする請求項３、又は５に記載のアンカー装置。
18. 閉じたチャネル（１８）を通じて前記潤滑剤を前記外面（８）に送給し、この外面（８）上で摺動する海底土壌にこの潤滑剤が付着することによって、この外面（８）上に潤滑剤の層を維持することを特徴とする請求項１７に記載のアンカー装置。
19. 閉じたチャネル（２６）を通じて前記アンカーフルーク（３）、及び前記アンカーシャンク（１３）の少なくとも一方の上の前記外面（８）の前端縁（２８）に前記潤滑剤を送給し、前記外面上で摺動する海底土壌にこの潤滑剤を付着させることによって、この外面（８）上に潤滑剤の層を維持することを特徴とする請求項１７に記載のアンカー装置。
20. 前記外面の前記前端縁（２５、２８）に、この前端縁に沿って離間して潤滑剤用の複数個の出口（３０）を設置したことを特徴とする請求項１９に記載のアンカー装置。
21. 前記潤滑剤補給手段には供給タンクとして作用する潤滑剤の容器（１０）を設けることを特徴とする請求項１９、又は２０に記載のアンカー装置。
22. 前記アンカーに対し相対的な海底土壌の運動によって作動し得るポンプ手段（１９）により前記タンク（１６）から排液させ、前記アンカーが前記海底に貫入する際、前記外面の前記前端縁（２５、２８）に潤滑剤を送給するため、前記海底土壌内でのアンカーの移動に比例して、前記タンク（１６）内に含まれる前記潤滑剤を計量することを特徴とする請求項２１に記載のアンカー装置。
23. 前記アンカーシャンク（２）に対する前記アンカーフルーク（３）の設定を調整するための調整手段（９）を前記アンカー（１）に設け、これにより、海底土壌内の前記アンカー（１）の作動位置において、前記アンカーケーブル（５）を介して前記アンカー（１）に作用する引張力が前記フルーク（３）の前記上面にほぼ垂直になるよう前記シャンク（２）を前記フルーク（３）に対して設定することを特徴とする請求項１〜２２のうちいずれか１項に記載のアンカー装置。
24. 請求項１に記載のアンカー装置であって、索引埋設アンカーの形式としたアンカー装置において、軟質粘土中で使用するため前記アンカーは６６°を越す前方開放角βを有し、砂中で使用するため前記アンカーは４６°を越す前方開放角βを有することを特徴とするアンカー装置。
25. 前記アンカーが５４°〜６４°の範囲、一層好適には５８°〜６２°の範囲の前方開放角βを有することを特徴とし、砂と軟質粘土質土壌との両方に使用し、固定シャンクを有する索引埋設アンカーの形状の請求項１に記載のアンカー装置。
26. 請求項１に記載のアンカー装置において、アンカー及びこのアンカーを係留海底に押圧する埋設手段の双方を有する、直接埋設アンカーの形式として構成したアンカー装置。
27. アンカー（１Ａ）と、アンカー埋設手段（３３）との少なくとも一方に取り付けられる潤滑剤供給装置において、前記アンカー（１Ａ）、及び前記埋設手段（３３）の少なくとも一方の外面に潤滑剤（１７）を送給する送給手段（１８、１９、２６）を前記潤滑剤供給装置が具え、これにより前記外面上で摺動する海底土壌に潤滑剤が付着することによって前記外面（８）上に前記潤滑剤の層を生ぜしめることを特徴とする潤滑剤供給装置。
28. 前記潤滑剤を収容するタンク手段（１６）と、このタンク手段（１６）から潤滑剤を前記外面（８）に汲み出すポンプ手段（１９）とを具えることを特徴とする請求項２７に記載の潤滑剤供給装置。
29. 前記海底土壌内での前記アンカーの移動に比例して前記外面（２５、２８）に潤滑剤を送給するため、潤滑剤を計量する計量手段（１９、２０）を具えることを特徴とする請求項２７、又は２８に記載の潤滑剤供給装置。
30. 衝突する土壌によって回転できるブレードを有する土壌タービン（２０）を具え、この土壌タービンは駆動軸によって前記ポンプ手段（１９）に連結されており、これにより、前記潤滑剤供給装置を取り付けた前記アンカーに対する相対的な土壌の移動に比例して前記潤滑剤を汲み出すよう構成したことを特徴とする請求項２８に記載の潤滑剤供給装置。
31. 前記潤滑剤を送給する前記送給手段は前記外面の前端縁に整列し、この前端縁に取り付けられた閉じた導管チャネル（２８）を具え、このチャネル（２８）には前記端縁に沿って離間する孔（３０）を形成し、前記外面上で摺動する海底土壌に潤滑剤が付着することによって前記外面上に塗布されるよう前記孔（３０）から前記潤滑油が逸出するよう構成したことを特徴とする請求項２７〜３０に記載の潤滑剤供給装置。
32. 前記タンク手段（１６）が可撓性ピロータンクを具えることを特徴とする請求項２８に記載の潤滑剤供給装置。
33. 前記アンカーの外面の対をなす左舷、及び右舷に区別して潤滑剤を送給するため差動送給手段（１９Ａ）を設けたことを特徴とする請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の潤滑剤送給装置。
34. 前記差動送給手段（１９Ａ）は振子で制御される弁を具え、前記アンカー（１）が偏揺れを伴って転動することによってこのアンカー（１）が横方向に傾いた時、外面の対をなす前記左舷、及び右舷のうちの最も下の１つへの潤滑剤の流れをこの弁によって減少させ、前記偏揺れ、即ち前記傾きに対抗するよう摩擦力を回復させることを特徴とする請求項３２に記載の潤滑剤供給装置。
35. 軟質粘土中で使用するため前記アンカーは６６°を越す前方開放角βを有し、砂中で使用するため前記アンカーは４６°を越す前方開放角βを有することを特徴とする請求項２７に記載の潤滑剤供給装置を有する索引埋設アンカー。
36. 前記角度βが軟質粘土に対して６８°〜８０°の範囲にあり、砂に対して５０°〜６８°の範囲にあり、一層好適には軟質粘土に対して７０°〜７７°であり、砂に対して５６°〜６４°であることを特徴とする請求項２４、又は３５に記載の索引埋設アンカー。
37. 砂と軟質粘土質土壌との両方に使用する固定シャンクを有する索引埋設アンカーであって、請求項２７の潤滑剤供給装置を有し、前記アンカーが５４°〜６４°の範囲、一層好適には５８°〜６２°の範囲の前方開放角βを有することを特徴とする索引埋設アンカー。
38. 請求項２７に記載の潤滑剤供給装置を含む直接埋設アンカー。
39. フルーク（３）と、このフルーク（３）に取り付けられたシャンク（２Ａ）とを具えるアンカー（１Ａ）をアンカー埋設手段（３３）によって展開する方法において、
    ａ）前記アンカー（１Ａ）、及びアンカー埋設手段（３３）のいずれか一方に低摩擦面（８、４０）を設け、
    ｂ）前記アンカー（１Ａ）、及びアンカー埋設手段（３３）から成る組合せ体を形成するよう、前記アンカー埋設手段（３３）上の支持装置（３９）を介して、前記アンカー埋設手段（３３）により前記アンカー（１Ａ）を支持し、
    ｃ）前記アンカー（１Ａ）を展開すべき海底に向け、前記組合せ体（１Ａ、３３）を下降させるため、前記アンカー埋設手段（３３）に支持ケーブル（３７）を取り付け、前記アンカー（１Ａ）の前記シャンク（２Ａ）にアンカーケーブル（５）を取り付け、
    ｄ）海底面上の接触位置に、前記組合せ体（１Ａ、３３）の制御された下降を行い、
    ｅ）前記接触位置から前記海底内に、前記アンカー埋設手段（３３）の重量により、前記アンカー（１Ａ）を直接、埋設し、
    ｆ）前記アンカー（１Ａ）を前記アンカー埋設手段（３３）から釈放し、
    ｇ）前記アンカーケーブル（５）によって、海面に、物体を係留するため、海底の作動位置に、前記アンカー（１Ａ）を設定するよう、このアンカー（１Ａ）を調整し、
    ｈ）前記支持ケーブル（３７）によって、前記海底から前記アンカー埋設手段（３３）を回収することを特徴とするアンカー（１Ａ）の展開方法。
40. アンカーの展開を海面の単一のアンカー敷設船により行い、前記組合せ体（１Ａ、３３）の制御された下降を行う工程中、前記支持ケーブル（３７）、及び前記アンカーケーブル（５）を前記敷設船から繰り出すことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
41. 前記アンカー（１Ａ）の前記作動位置において、前記アンカーケーブル（５）に加わる引張力を前記アンカー（１Ａ）の前記フルーク（３）にほぼ垂直にすることを特徴とする請求項３９、又は４０に記載の方法。

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