JP4277969B2

JP4277969B2 - 水底ケーブルの疲労対策工法および装置

Info

Publication number: JP4277969B2
Application number: JP17590899A
Authority: JP
Inventors: 透松尾; 保岩田; 学曽我; 光正浅野
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; Fujikura Ltd; Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; Fujikura Ltd; Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: JP2001001982A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水底（海底）に布設する電力ケーブル、通信ケーブルなどの水底ケーブルを水底に布設あるいは修理するに際して、波等により生じる布設船の揺れによって保持したケーブルの金属シース等の疲労（歪み）を緩和させる水底ケーブルの疲労対策工法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般、海底ケーブル等の水底ケーブルの布設に際しては、水底ケーブルを布設船の船尾シーブから繰り出し、船の速度に応じてケーブルの繰り出し速度をブレーキ装置で制御しながら布設している。また、水底ケーブルの故障が生じた箇所に割り入れケーブル（修理用ジョイント）を接続する際には、水底ケーブルを船上に引き上げて、シーブで支持してブレーキ装置で繰り入れおよび繰り出しを制御している。
従来は、一定時間毎に、海底ケーブルの歪みが発生する箇所を移動させるケーブル繰り出し工法を行っている。
また、船上からシーブ下のケーブルを接線方向に牽引ワイヤーに把持し、ケーブルの歪みを防止する工法（ケーブル把持工法）を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のケーブル送り出し工法では、疲労の対策時間が長くなると繰り出したケーブルの長さが長くなり、特に、図８に示すように、修理用ジョイントａを海底に設置（沈設）するときに、修理用ジョイントａを接続した割り入れケーブルのルートが長くなり、沈設したときに蛇行して横方向に広がってしまい、平行するルートに布設されている隣接ケーブルｂに重なる可能性があった。また、水底ケーブルの余りのＲ分を作業船上に確保する必要があり、また、その設備も必要になる。
これに対してケーブル把持工法を採用するにしても、ケーブル単位重量が重く、かつ、水深が深くなると、ケーブル把持力が大きくなる。このようにケーブル把持力が大きくなると、船上のケーブル把持設備が大型になり、また、把持部で把持した箇所がケーブルが許容側圧を越える可能性がある等の種々の問題点があった。
【０００４】
本発明は、前記の問題点を解消するためなされたものであって、ケーブルによる把持部の荷重を軽減して把持設備を小型化でき、かつ、把持部でケーブルが許容側圧を越えることを確実に防止でき、水底ケーブルの金属シース、鉛被等の疲労を防止できる水底ケーブルの疲労対策工法および装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
本発明の水底ケーブルの疲労対策工法は、布設船から鉛被の設けられた水底ケーブルを送り出して水底に布設するに際して天候待時あるいは修理時等の水底ケーブルを該布設船に保持するときに、
前記布設船のシーブから繰り出した状態の水底ケーブルを該シーブと水面との間の位置でケーブル外周面を一定以上の面積で面状に包む把持部によって把持し、少なくとも水面から初接底箇所に至る間の水底ケーブルに複数の浮力体を分散設置するものである。
また、本発明の水底ケーブルの疲労対策装置は、布設船から鉛被の設けられた水底ケーブルを送り出して水底に布設するに際して天候待時あるいは修理時等の水底ケーブルを該布設船に保持する装置において、
前記布設船のシーブから繰り出した状態の水底ケーブルを該シーブと水面との間の位置で線状体がメッシュを構成して、ケーブル外周面を一定以上の面積で面状に包んで把持するケーブルグリップと、少なくとも水面から初接底箇所に至る間の水底ケーブルに分散設置する複数の浮力体とを有し、
浮力体は水底ケーブルの水中重量が０を越えた状態とする浮力を有するものである。
なお、前記浮力体は、水圧の変化により浮力が変化しない耐圧ブイとすることができる。
【０００６】
本発明者は、水底ケーブル（海底ケーブル）の布設に際して、天候待時あるいは修理時等の水底ケーブルを作業船に保持する場合を考察した。作業船のシーブから繰り出した状態の水底ケーブルでは、波などによる作業船の揺れで作業船と水底ケーブルとは相対的な移動を繰り返し、シーブの位置で水底ケーブルがシーブに接したり離れたりを繰り返してシーブに当たった位置で曲げと延びを繰り返すので水底ケーブルに疲労（金属シースの疲労など）が生じるという知見を得た。
【０００７】
そこで、本発明によれば、把持位置をシーブと水面との間の位置とするので、このシーブ周囲あるいは近辺での水底ケーブルの疲労を低減できる。
また、水面から初接底箇所に至る間の水底ケーブルに浮力ブイを複数設置するので、海面下の水底ケーブルによる把持部への荷重を軽減させることができる。
したがって、ケーブルの把持力は小さくなるので、前記水底ケーブルの歪み抑制効果の外、把持部に係る設備を小型化でき、かつ、既存の把持力の小さな把持設備でも十分に対応可能になる。
また、ケーブル外周面を一定以上の面積で面状に包む把持部によって把持するので、水底ケーブルが許容側圧を越えることを確実に防止してケーブル疲労特に鉛被疲労を防げる。よって、把持部工法により、ケーブル単位重量が重く、かつ、水深のある条件下でも対応可能になる。
【０００８】
また、複数の浮力ブイを分散させて設置するので、水底ケーブルの全体的な張力を軽減することができ、より一層の曲げ歪み対策になる。
また、水底ケーブルの把持時の水中重量が０を越えるように浮力ブイの浮力を設定すれば、水底ケーブルが水中でカテナリーを取った状態で安定し潮流や波浪などによる流さで横方向への振られにくくなる。
なお、浮力体を水圧の変化によって浮力の変化しない耐圧ブイとすれば、水深によって浮力体の浮力が変わらず、水深が深くなってもケーブル重量を安定して軽減でき、安定した布設作業が可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る水底ケーブル（海底ケーブルも含む）の疲労対策工法および装置の説明図、図２は作業船１０の設備および修理用ジョイント作業の説明図、図３は把持部のである。
【００１０】
図１、図２に示すように、作業船１０の船上のターンテーブル１１に水底ケーブル１２が船積みされており、この船上の水底ケーブル１２を水底に布設する際には、ブレーキ１４を通って船尾（および船首）１０ａのシーブ１６に誘導・支持されて水面１８下に投入されている。水中においての水底ケーブル１２の布設では、布設計画にしたがったルートに沿って、水底ケーブル１２を布設して行く。また、水底ケーブルの故障が生じた箇所に割り入れケーブル（修理用ジョイント）１２ｂを接続する際には、水底ケーブル１２を船上に引き上げて、シーブ１６で支持してブレーキ１４で繰り入れおよび繰り出しを制御している。
【００１１】
ブレーキ１４は、水底ケーブル１２を繰り出し・停止させて水底ケーブル１２の繰り出し長さを制御するものである。実施形態ではキャタピラ式のブレーキ１４を用いており、このキャタピラ式ブレーキ１４は水底ケーブル１２を上下からゴム等からなる履帯（無限軌道）で挟みつけ、ブレーキ時には履帯を停止させるものであって、大きな制動力を得るのに適したものである。
【００１２】
また、シーブ１６は、水底ケーブル１２を誘導・支持する周縁部１６ａは概略円弧形状を呈しており、水底ケーブル１２の布設張力で該ケーブル１２がシーブ１６に押し付けられる圧力Ｆ(kg/m)とシーブ１６の半径Ｒ(m)との関係、Ｆ＝Ｗｈ／Ｒにより（Ｗはケーブル水中重量(kg/m)、ｈは水深(m)）水底ケーブル１２が損傷されないような大きさの半径にすることが好ましい。
【００１３】
図１において符号２０はケーブル把持部であり、把持部２０は船尾１０ａに斜め後方に立設されている櫓２２の先端から繰り出された牽引ワイヤー２４先端に図３に示すフック２４ａにより固定されており、把持部２０で水底ケーブル１２を把持して前記ワイヤー２４により水底ケーブル１２を吊るようになっている。把持部２０としては、ケーブル１２の外周面を一定以上の面積で面状に包むものが好ましく、さらに好ましくは、例えば、図３に示すように、線状体がメッシュを構成して、ケーブル外周面を一定面積以上の箇所を面状に把持する、ケーブルグリップを採用することが望ましい。すなわち、水底ケーブルをクリートのように点で把持するとケーブル許容側圧を満足できない恐れがあるため、ケーブルグリップ等の把持部２０により、ケーブル長手方向に面（面状）で拘束する。
【００１４】
作業船１０では、電力ケーブル通過場所を挟んで対の櫓２２が設けられ、この対の櫓２２先端から牽引ワイヤー２４が延びて、牽引ワイヤー２４の先端部に把持部２０が連結される。櫓２２の牽引ワイヤー２４の繰り出される箇所には、水底ケーブル１２の重量で牽引ワイヤー２４へ加わる牽引力を検出する重量センサー（例えばロードセル）２２ａが設けられている。また、図２に示されるように、作業船１０には、水底ケーブル１２布設設備の外に、修理用ジョイントの接続作業を行う作業ハウス２８が設けられており、この作業ハウス２８では、良品既設ケーブル１２ａに割り入れケーブル１２ｂを、修理用ジョイントの接続箱２６により接続する作業を行う。
なお、図２において、３０はクレーン、３２は発電機、３４はコントロールルーム、３６は作業船１０係留用のワイヤー３８を繰り出し・繰り入れる双胴のウィンチである。
【００１５】
実施形態では、水底ケーブル１２の布設に際して天候待時あるいは修理時等の水底ケーブル１２を作業船１０に保持するときには、作業船１０のシーブ１６から繰り出した状態の水底ケーブル１２を該シーブ１６と水面１８との間の位置で把持する。そして、水面１８から初接底箇所に至る間の水底ケーブル１２には複数の浮力ブイ２６を分散設置している。
この場合、ケーブル修理時に割り入れケーブル１０ｂを接続するときは、予め水底ケーブル１２に浮力ブイ２６分散設置する。このときには、図４に示すように、割り入れケーブルに良品既設ケーブル１２（１２ａ）を修理用ジョイントで割り入れケーブル１２（１２ｂ）に船上で接続するのに必要なケーブル長（Ｉ）と、修理用ジョイント組み立て時のカテナリー長（II）とを船上に引き上げる。そのときのカテナリー長が（III）になる。そして、図５に示すように、浮力ブイ２６をケーブルに設置しつつ水中にケーブル１２を投入し、前記（III）の部分のケーブル１２は水底に設置し、（II）の部分のケーブル１２がカテナリーになる。
【００１６】
上記のように、浮力ブイ２６を設置した後に、把持部２０で水底ケーブル１２把持して牽引ワイヤー２４で牽引して水底ケーブル１２に張力を与える。この把持状態の牽引重量をセンサー２２ａにより検出し、水底ケーブル１２の張力管理を行う。
なお、この浮力ブイ２６設置状態でも水底ケーブル１２水中重量＞０であるが、浮力が強すぎると把持したケーブルが潮流や波などで蛇行するのである程度のカテナリーを維持できる水中重量が必要である。また、浮力ブイ２６は、水圧に耐え得て浮力を維持できる耐圧ブイにすることが好ましい。
また、水底ケーブル１２への複数の浮力ブイ２６の分散設置は、水面１８から初接底箇所に至る間の水底ケーブル１２の曲げアール（カテナリー）をゆるやかにし水中重量を軽くすることが好適である。例えば、浮力ブイ２６の水底ケーブル１２への分散設置は、等間隔であることに限らず水中の水底ケーブル１２が所望のカテナリーになるように浮力ブイ２６の設置間隔を徐々に短くして、シーブ１６に接する箇所で応力を小さくすることが好ましい。
【００１７】
水底ケーブル１２を把持しているときには、図６に示すように、波などによって作業船１０は上下動し、図７に示すように、水底ケーブル１２のカテナリーが変化することから、水底ケーブル１２は作業船１０と相対的に移動を繰り返し、水底ケーブル１２の疲労例えば金属シース疲労（歪み）は水底ケーブル１２が接したり離れたりするシーブ１６周囲あるいは近辺で最も発生する。これに対して、実施形態では把持位置をシーブ１６と水面１８との間の位置とするので、このシーブ周囲あるいは近辺での水底ケーブルの疲労を低減できる。
【００１８】
また、水面１８から初接底箇所に至る間の水底ケーブル１２に浮力ブイ２６を複数分散設置するので、海面下の水底ケーブル１２による把持部２０への荷重を軽減させることができる。
したがって、ケーブル１２の把持力は小さくなるので、前記水底ケーブル１２の歪み抑制効果の外、把持部２０、櫓牽引ワイヤー等に把持部２０に係る設備を小型化でき、かつ、既存の把持力の小さな把持設備でも十分に対応可能になる。また、水底ケーブル１２が許容側圧を越えることを確実に防止できる。
よって、把持部工法により、ケーブル単位重量が重く、かつ、水深のある条件下でも対応可能になる。
【００１９】
また、複数の浮力ブイ２６を分散させて設置するので、水底ケーブル１２の全体的な張力を軽減することができ、より一層の曲げ歪み対策になる。
【００２０】
また、水底ケーブル１２への浮力ブイの分散の設置のさせ方により、水面１８から初接底箇所に至る間の水底ケーブルの曲げアールを任意に調整できるが、ケーブル水中重量は軽くし過ぎないようにすることが潮流や波の影響を受けにくくする点で好ましい。
【００２１】
なお、前記の実施形態では本発明の好適例を説明したが、本発明はこれに限定されないことはもちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、把持位置をシーブと水面との間の位置とするので、このシーブ周囲あるいは近辺での水底ケーブルの疲労を低減できる。
また、水面から初接底箇所に至る間の水底ケーブルに浮力ブイを複数設置するので、海面下の水底ケーブルによる把持部への荷重を軽減させることができる。
したがって、ケーブルの把持力は小さくなるので、前記水底ケーブルの歪み抑制効果の外、把持部に係る設備を小型化でき、かつ、既存の把持力の小さな把持設備でも十分に対応可能になる。
また、ケーブル外周面を一定以上の面積で面状に包む把持部(ケーブルグリップ）によって把持するので、水底ケーブルが許容側圧を越えることを確実に防止して、ケーブル疲労、特に鉛被疲労を防げる。
よって、把持部工法により、ケーブル単位重量が重く、かつ、水深のある条件下でも対応可能になる。また、複数の浮力ブイを分散させて設置することにより、水底ケーブルの全体的な張力を軽減することができ、より一層の曲げ歪み対策になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る水底ケーブルの疲労対策工法および装置の説明図である。
【図２】実施形態の疲労対策工法および装置が採用された作業船の一例の説明図であり、（ａ）は平面視図、（ｂ）は側面視図である。
【図３】実施形態の疲労対策工法および装置に係る把持部の説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）正面図である。
【図４】実施形態の疲労対策工法および装置においての浮力体取り付け時のケーブル引き上げ状態の説明図である。
【図５】実施形態の疲労対策工法および装置に係る浮力体取り付け後のケーブル状態の説明図である。
【図６】実施形態の疲労対策工法および装置においてのケーブル把持状態の説明図である。
【図７】実施形態の疲労対策工法および装置においてのケーブルのカテナリー変化の説明図である。
【図８】従来工法における割入ケーブルルートの説明図である。
【符号の説明】
１０作業船
１２水底ケーブル
１６シーブ
２０ケーブル把持部
２４牽引ワイヤー
２６浮力ブイ

Claims

布設船から鉛被の設けられた水底ケーブルを送り出して水底に布設するに際して天候待時あるいは修理時等の水底ケーブルを該布設船に保持するときに、
前記布設船のシーブから繰り出した状態の水底ケーブルを該シーブと水面との間の位置でケーブル外周面を一定以上の面積で面状に包む把持部によって把持し、少なくとも水面から初接底箇所に至る間の水底ケーブルに複数の浮力体を分散設置することを特徴とする水底ケーブルの疲労対策工法。
布設船から鉛被の設けられた水底ケーブルを送り出して水底に布設するに際して天候待時あるいは修理時等の水底ケーブルを該布設船に保持する装置において、
前記布設船のシーブから繰り出した状態の水底ケーブルを該シーブと水面との間の位置で線状体がメッシュを構成して、ケーブル外周面を一定以上の面積で面状に包んで把持するケーブルグリップと、少なくとも水面から初接底箇所に至る間の水底ケーブルに分散設置する複数の浮力体とを有し、
浮力体は水底ケーブルの水中重量が０を越えた状態とする浮力を有することを特徴とする水底ケーブルの疲労対策装置。
浮力体は、水圧の変化により浮力が変化しない耐圧ブイであることを特徴とする請求項２に記載の水底ケーブルの疲労対策装置。