JP6790014B2 - Submarine cable, how to use submarine cable and laying structure of submarine cable - Google Patents

Submarine cable, how to use submarine cable and laying structure of submarine cable Download PDF

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Description

本発明は、例えば、深海の無人探査システムなどに電力等を供給するための海洋ケーブル等に関するものである。 The present invention relates to, for example, a marine cable or the like for supplying electric power or the like to an unmanned exploration system in the deep sea.

海洋において、無人探査システムを用いて深海の探査を行う場合には、母船から、海洋ケーブルで接続された無人探査システムが海中に繰り出される。海洋ケーブルを用いることで、母船から無人探査システムへ電力や信号等を送ることができる。 When exploring the deep sea using an unmanned exploration system in the ocean, an unmanned exploration system connected by a submarine cable is delivered from the mother ship into the sea. By using a submarine cable, it is possible to send electric power, signals, etc. from the mother ship to the unmanned exploration system.

このような海洋ケーブルは、所定の軸力が必要であるため、抗張力体からなる外装が設けられる。外装は、電力用心線の外周部に、例えば2層に設けられる。それぞれの層の抗張力体は、互いに逆向きに所定の撚りピッチで配置される(例えば特許文献1)。 Since such a marine cable requires a predetermined axial force, an exterior made of a tensile strength body is provided. The exterior is provided on the outer peripheral portion of the power core wire, for example, in two layers. The tensile strength bodies of each layer are arranged in opposite directions with a predetermined twist pitch (for example, Patent Document 1).

特開2009−199847号公報JP-A-2009-199847

海洋ケーブルは、可撓性を有するものの、製造時にはまっすぐな状態であるため、海中に繰り出しても、周期的なたわみなどは生じることはない。しかし、発明者らは、所定の条件のもとでは、海洋ケーブルをシーブを介して繰り返し使用した際に、海洋ケーブルに周期的なうねりが生じる現象を発見した。このようなうねりを生じると、海中に繰り出した後に、局所的な変形による破損や、シーブを介して巻き戻す際に、シーブの溝から脱落する等のおそれがある。 Although the marine cable is flexible, it is in a straight state at the time of manufacture, so that even if it is extended into the sea, it does not bend periodically. However, the inventors have discovered a phenomenon in which the marine cable causes periodic swells when the marine cable is repeatedly used via a sheave under certain conditions. If such a swell occurs, there is a risk of damage due to local deformation after being fed into the sea, or falling out of the groove of the sheave when rewinding through the sheave.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、うねりの発生を抑制することが可能な海洋ケーブル等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a marine cable or the like capable of suppressing the occurrence of swell.

前述した目的を達成するため、第1の発明は、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に配置される外装部と、前記外装部の外周に配置される外部被覆部と、を具備し、前記外装部は、前記ケーブルコアの外周の周方向に複数本の線材が所定の撚りピッチで配置され、前記線材の撚りピッチをP、前記線材の層心半径をr、海洋ケーブルの曲げ範囲の両切断端面における前記線材のそれぞれの基準線からの配置角度をそれぞれθ、θとし(ただし、θ =θ の場合を除く)
k=(r+(P/2π)1/2
とし
海洋ケーブルを、曲げ半径がRのシーブに沿って曲げた場合に、
最外層に位置する前記線材の内、
k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる前記線材において、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100≦0.06
を満たすことを特徴とする海洋ケーブルである。
In order to achieve the above-mentioned object, the first invention includes a cable core, an exterior portion arranged on the outer periphery of the cable core, and an outer covering portion arranged on the outer periphery of the exterior portion. In the exterior portion, a plurality of wires are arranged at a predetermined twist pitch in the circumferential direction of the outer circumference of the cable core, the twist pitch of the wire is P, the layer core radius of the wire is r, and the bending range of the marine cable is both. The placement angles of the wires on the cut end face from the respective reference lines are set to θ 1 and θ 2 , respectively (except when θ 1 = θ 2 ) .
k = (r 2 + (P / 2π) 2 ) 1/2
And,
When the marine cable is bent along a sheave with a bend radius of R ,
Of the wires located in the outermost layer,
In the wire rod in which k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k), (P / 2π) 2 , ( r / R ), and (sinθ 2- sinθ 1 ) are maximized,
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · ( r / R ) · (sinθ 2 − sinθ 1 )} / {k · (θ 2 −θ 1 )}] × 100 ≦ 0.06
It is a marine cable characterized by satisfying.

前記線材が、樹脂に繊維が添加された繊維補強抗張力体の外面に被覆部が形成されてなる線材であることが望ましい。 It is desirable that the wire rod is a wire rod in which a coating portion is formed on the outer surface of a fiber reinforced tensile strength body in which fibers are added to a resin.

前記外部被覆部が、編組チューブで構成されることが望ましい。 It is desirable that the outer coating is made of a braided tube.

第1の発明によれば、シーブの曲げ半径に対して、最外層の外装部の線材のピッチが所定の条件を満たすため、海洋ケーブルを曲げた際に、線材が要因となる海洋ケーブルのうねりの発生を抑制することができる。 According to the first invention, since the pitch of the wire rod of the outermost layer outer layer satisfies a predetermined condition with respect to the bending radius of the sheave , the swell of the marine cable caused by the wire rod when the marine cable is bent. Can be suppressed.

また、線材が繊維補強抗張力体であれば、軽量であり、十分な軸力を確保することができる。また、抗張力体が被覆部で覆われていることで、抗張力体が損傷することを抑制することができる。また、海洋ケーブルを水中で使用した際に、抗張力体に水分が浸透することを抑制することができる。 Further, if the wire rod is a fiber reinforced tensile strength body, it is lightweight and a sufficient axial force can be secured. Further, since the tensile strength body is covered with the covering portion, it is possible to prevent the tensile strength body from being damaged. In addition, when the marine cable is used in water, it is possible to prevent water from penetrating into the tensile strength body.

また、外部被覆部が編組チューブで構成されれば、海洋ケーブルの曲げに容易に追従することができるとともに、外部被覆の内部に水が浸透し、外装部まで水が入り込むことができる。このため、外装部における線材には、外周全体から水圧が付与されるため、外装部の外周部からのみ力が付与されることを防止することができる。 Further, if the outer coating portion is composed of a braided tube, the bending of the marine cable can be easily followed, and water can permeate into the outer coating portion and the water can enter the exterior portion. Therefore, since water pressure is applied to the wire rod in the exterior portion from the entire outer circumference, it is possible to prevent the force from being applied only from the outer peripheral portion of the exterior portion.

第2の発明は、シーブに沿って曲げて使用される海洋ケーブルの使用方法であって、海洋ケーブルは、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に配置される外装部と、前記外装部の外周に配置される外部被覆部と、を具備し、前記外装部は、前記ケーブルコアの外周の周方向に複数本の線材が所定の撚りピッチで配置され、前記線材の撚りピッチをP、前記線材の層心半径をr、前記シーブによる曲げ半径をR、前記海洋ケーブルの曲げ範囲の両切断端面における前記線材のそれぞれの基準線からの配置角度をそれぞれθ、θとし(ただし、θ =θ の場合を除く)
k=(r+(P/2π)1/2
とした場合に、
最外層に位置する前記線材の内、
k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる前記線材において、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100≦0.06
を満たすことを特徴とする海洋ケーブルの使用方法である。
The second invention is a method of using a marine cable that is bent along a sheave and is used. The marine cable includes a cable core, an exterior portion arranged on the outer periphery of the cable core, and an outer circumference of the exterior portion. In the exterior portion, a plurality of wires are arranged at a predetermined twist pitch in the circumferential direction of the outer circumference of the cable core, and the twist pitch of the wire is P, and the wire is arranged. The radius of the layer center of the cable is r, the radius of bending by the sheave is R, and the placement angles of the wires from the reference lines on both cut end faces of the bending range of the marine cable are θ 1 and θ 2 , respectively (however, θ 1). ( Except when = θ 2 ) ,
k = (r 2 + (P / 2π) 2 ) 1/2
When
Of the wires located in the outermost layer,
In the wire rod in which k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2- sinθ 1 ) is maximized,
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2 − sinθ 1 )} / {k · (θ 2 −θ 1 )}] × 100 ≦ 0.06
It is a method of using a marine cable characterized by satisfying.

前記線材が、樹脂に繊維が添加された繊維補強抗張力体の外面に被覆部が形成されてなる線材であることが望ましい。 It is desirable that the wire rod is a wire rod in which a coating portion is formed on the outer surface of a fiber reinforced tensile strength body in which fibers are added to a resin.

前記外部被覆部が、編組チューブで構成されることが望ましい。 It is desirable that the outer coating is made of a braided tube.

第2の発明によれば、第1の発明と同様の効果を得ることができる。 According to the second invention, the same effect as that of the first invention can be obtained.

第3の発明は、シーブを介して海洋ケーブルが海中に敷設される海洋ケーブルの敷設構造であって、前記海洋ケーブルは、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周に配置される外装部と、前記外装部の外周に配置される外部被覆部と、を具備し、前記外装部は、前記ケーブルコアの外周の周方向に複数本の線材が所定の撚りピッチで配置され、前記線材の撚りピッチをP、前記線材の層心半径をr、前記シーブによる曲げ半径をR、前記海洋ケーブルの曲げ範囲の両切断端面における前記線材のそれぞれの基準線からの配置角度をそれぞれθ、θとし(ただし、θ =θ の場合を除く)
k=(r+(P/2π)1/2
とした場合に、
最外層に位置する前記線材の内、
k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる前記線材において、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100≦0.06
を満たすことを特徴とする海洋ケーブルの敷設構造である。
A third invention is a structure for laying a marine cable in which a marine cable is laid in the sea via a sheave. The marine cable includes a cable core, an exterior portion arranged on the outer periphery of the cable core, and the above. An outer covering portion arranged on the outer periphery of the outer peripheral portion is provided, and the outer peripheral portion is provided with a plurality of wires arranged at a predetermined twist pitch in the circumferential direction of the outer circumference of the cable core, and the twist pitch of the wire rod is adjusted. P, the radius of the layer core of the wire is r, the radius of bending by the sheave is R, and the arrangement angles of the wire from the reference lines at both cut end faces of the bending range of the marine cable are θ 1 and θ 2 , respectively ( However, except when θ 1 = θ 2 ) ,
k = (r 2 + (P / 2π) 2 ) 1/2
When
Of the wires located in the outermost layer,
In the wire rod in which k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k), (P / 2π) 2 , (r / R), and (sinθ 2- sinθ 1 ) are maximized,
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2 − sinθ 1 )} / {k · (θ 2 −θ 1 )}] × 100 ≦ 0.06
It is a submarine cable laying structure characterized by satisfying.

第3の発明によれば、第1の発明と同様の効果を得ることができる。 According to the third invention, the same effect as that of the first invention can be obtained.

本発明によれば、うねりの発生を抑制することが可能な海洋ケーブル等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a marine cable or the like capable of suppressing the occurrence of swell.

海洋ケーブル敷設構造1を示す図。The figure which shows the marine cable laying structure 1. 海洋ケーブル3を示す断面図。Sectional drawing which shows the marine cable 3. 海洋ケーブル3をシーブ4に沿って曲げた状態を示す図。The figure which shows the state which the marine cable 3 was bent along the sheave 4. (a)は、図3のA部における海洋ケーブル3を示す断面概略図、(b)は、図3のB部における海洋ケーブル3を示す断面概略図。(A) is a schematic cross-sectional view showing the submarine cable 3 in the part A of FIG. 3, and (b) is a schematic cross-sectional view showing the submarine cable 3 in the part B of FIG. 外装線軌道長の最大変化率と海洋ケーブル3のうねり高さの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the maximum change rate of the outer wire track length and the swell height of a submarine cable 3. 外装線のピッチと外装線の軌道長の最大変化率の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the pitch of an exterior wire and the maximum rate of change of a track length of an exterior wire.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は海洋ケーブル敷設構造1を示す概念図である。洋上の船体2には、シーブ4が配置される。シーブ4を介して、船体2から海中へ海洋ケーブル3が繰り出されている。すなわち、海洋ケーブル敷設構造1は、船体2からシーブ4を介して海洋ケーブル3が海中に敷設される。例えば、海洋ケーブル3の先端は、無人探査システムと接続されており、無人探査システムへ電力及び信号を送ることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a submarine cable laying structure 1. A sheave 4 is arranged on the hull 2 at sea. The marine cable 3 is extended from the hull 2 into the sea via the sheave 4. That is, in the marine cable laying structure 1, the marine cable 3 is laid in the sea from the hull 2 via the sheave 4. For example, the tip of the submarine cable 3 is connected to an unmanned exploration system and can send power and signals to the unmanned exploration system.

前述したように、海洋ケーブル3を海中へ送り出す際には、海洋ケーブル3は、シーブ4の径に応じた曲げ半径で曲げ変形する。海洋ケーブル3がシーブ4を通過すると、海中においては、海洋ケーブル3には略まっすぐな状態(機械的に曲げ変形が付与されていない状態)となる。なお、海洋ケーブル3の曲げ時の状態の詳細については後述する。 As described above, when the marine cable 3 is sent out into the sea, the marine cable 3 is bent and deformed with a bending radius corresponding to the diameter of the sheave 4. When the marine cable 3 passes through the sheave 4, the marine cable 3 is in a substantially straight state (a state in which bending deformation is not mechanically applied) in the sea. The details of the state of the marine cable 3 at the time of bending will be described later.

次に、海洋ケーブル3について説明する。図2は、海洋ケーブル3の断面図である。海洋ケーブル3は、主に電力用線心5、外装部9、外部被覆部11等から構成される。なお、海洋ケーブル3の構成は、図示した例には限られない。 Next, the marine cable 3 will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view of the submarine cable 3. The marine cable 3 is mainly composed of a power core 5, an exterior portion 9, an outer coating portion 11, and the like. The configuration of the submarine cable 3 is not limited to the illustrated example.

電力用線心5は、導体部15と被覆部17等からなる。なお、被覆部17は、さらに絶縁層、半導電層、シールド層、遮水層等からなる。導体部15は、例えば銅素線を撚り合わせて構成される。 The electric power core 5 includes a conductor portion 15, a covering portion 17, and the like. The covering portion 17 is further composed of an insulating layer, a semi-conductive layer, a shield layer, a water-impervious layer and the like. The conductor portion 15 is formed by, for example, twisting copper strands.

このようにして構成される電力用線心5が、3相交流送電用に3本集合撚りされる。また、3本の電力用線心5の谷部には、通信ケーブルとして光ケーブル7が設けられる。また、3本の電力用線心5及び光ケーブル7の外周の隙間に樹脂紐等の介在層21を形成して略円形のケーブルコア20を形成する。 The electric power core 5 configured in this way is collectively twisted for three-phase AC power transmission. Further, an optical cable 7 is provided as a communication cable in the valley portion of the three power lines 5. Further, an intervening layer 21 such as a resin string is formed in the gaps between the three power cores 5 and the outer periphery of the optical cable 7 to form a substantially circular cable core 20.

ケーブルコア20の外周には、海洋ケーブル3の荷重を支持する外装部9が設けられる。図示した例では、外装部9は、外装線である2層の線材19a、19bで構成される。線材19a、19bは、例えば樹脂に繊維が添加された繊維補強抗張力体10からなる。繊維補強抗張力体10の外面には例えばポリオレフィン等の樹脂製の被覆部12が形成される。 An exterior portion 9 for supporting the load of the marine cable 3 is provided on the outer periphery of the cable core 20. In the illustrated example, the exterior portion 9 is composed of two layers of wire rods 19a and 19b, which are exterior wires. The wire rods 19a and 19b are made of, for example, a fiber reinforced tensile strength body 10 in which fibers are added to a resin. A coating portion 12 made of a resin such as polyolefin is formed on the outer surface of the fiber reinforced tensile strength body 10.

外装部9は、それぞれ周方向に併設された複数本の線材19a、19bがケーブルコアの外周に所定のピッチで隙間なく巻きつけられる。なお、線材19a、19bは、線材19a、19bの外径に対して巻きつけピッチが十分に長くなるように形成される。なお、内周側の線材19aと外周側の線材19bは、ケーブルコアの外周に互いに逆方向に螺旋巻きされる。このように、線材19a、19bを互いに逆向きに螺旋巻きすることで、海洋ケーブル3が曲りや搖動を受ける際に、ねじれが生じることを防止することができる。 In the exterior portion 9, a plurality of wire rods 19a and 19b arranged in the circumferential direction are wound around the outer periphery of the cable core at a predetermined pitch without a gap. The wire rods 19a and 19b are formed so that the winding pitch is sufficiently longer than the outer diameter of the wire rods 19a and 19b. The wire rod 19a on the inner peripheral side and the wire rod 19b on the outer peripheral side are spirally wound around the outer circumference of the cable core in opposite directions. By spirally winding the wires 19a and 19b in opposite directions in this way, it is possible to prevent the marine cable 3 from being twisted when it is bent or swayed.

外装部9の外周には、外部被覆部11が設けられる。外部被覆部11は、線材19a、19bの外周に押出被覆される樹脂製であってもよいが、複数の繊維が織り込まれた編組チューブであること望ましい。すなわち、外部被覆部11は、完全に遮水性のある被覆部ではなく、海水が外装部9へ容易に浸透することが可能である。 An outer covering portion 11 is provided on the outer periphery of the exterior portion 9. The outer coating portion 11 may be made of resin that is extruded and coated on the outer circumferences of the wires 19a and 19b, but it is desirable that the outer coating portion 11 is a braided tube in which a plurality of fibers are woven. That is, the outer covering portion 11 is not a covering portion having a completely water-shielding property, and seawater can easily permeate into the exterior portion 9.

なお、外装部9は、必ずしも2層でなくてもよいが、複数層で構成されることが望ましい。また、内層の線材19aと外層の線材19bの外径は同じでなくてもよい。 The exterior portion 9 does not necessarily have to have two layers, but it is desirable that the exterior portion 9 is composed of a plurality of layers. Further, the outer diameters of the wire rod 19a in the inner layer and the wire rod 19b in the outer layer do not have to be the same.

次に、海洋ケーブル3を曲げた状態について説明する。図3は、海洋ケーブル3をシーブ4に沿って曲げた際の概念図である。前述したように、海洋ケーブル3が曲げられた際に、海洋ケーブル3を構成する外装線も、同様に曲げ変形する。ここで、発明者らは、前述したうねりの原因は、シーブによる繰り返しのしごきによって生じることを見出した。 Next, a state in which the marine cable 3 is bent will be described. FIG. 3 is a conceptual diagram when the marine cable 3 is bent along the sheave 4. As described above, when the submarine cable 3 is bent, the exterior wire constituting the submarine cable 3 is also bent and deformed in the same manner. Here, the inventors have found that the cause of the above-mentioned swell is caused by repeated squeezing by the sheave.

前述したように、外装部9は、ケーブルコアの外周の周方向に複数本の線材19a、19bが所定の撚りピッチで配置される。 As described above, in the exterior portion 9, a plurality of wire rods 19a and 19b are arranged at a predetermined twist pitch in the circumferential direction of the outer circumference of the cable core.

ここで、図1に示すように、海洋ケーブル3を使用する際には、船体2に設けられたシーブ4を介して海洋ケーブル3が海中に繰り出される。この際、海洋ケーブル3は、シーブ4に沿って移動するため、シーブ4の径に応じて曲げ変形する。海洋ケーブル3が曲げられると、外装部9を構成する線材19a、19bには、その周方向の位置によって、引張力又は圧縮力が加わる。このため、線材19a、19bは、一部が伸ばされ、他の一部が縮められる。すなわち、外装線の周方向の位置によって、伸ばされる外装線と縮められる外装線とが存在する。 Here, as shown in FIG. 1, when the marine cable 3 is used, the marine cable 3 is fed into the sea via the sheave 4 provided on the hull 2. At this time, since the marine cable 3 moves along the sheave 4, it bends and deforms according to the diameter of the sheave 4. When the marine cable 3 is bent, a tensile force or a compressive force is applied to the wire rods 19a and 19b constituting the exterior portion 9 depending on their positions in the circumferential direction. Therefore, a part of the wire rods 19a and 19b is stretched and the other part is shrunk. That is, depending on the position of the exterior wire in the circumferential direction, there are an exterior wire that is stretched and an exterior wire that is contracted.

このように、海洋ケーブル3の周方向の位置によって、線材19a、19bの長さが変化しても、海洋ケーブル3がシーブ4を通過した後に、線材19a、19bが元の状態に戻れば、海中に繰り出された海洋ケーブル3は、略まっすぐな状態になる。しかし、この長さ変化が部分的に残ってしまうと、海洋ケーブル3には、この線材19a、19bの長さの差に応じたうねりを生じることとなる。 In this way, even if the lengths of the wires 19a and 19b change depending on the position in the circumferential direction of the submarine cable 3, if the wires 19a and 19b return to their original states after the marine cable 3 passes through the sheave 4, The marine cable 3 that has been unwound into the sea is in a substantially straight state. However, if this length change remains partially, the marine cable 3 will swell according to the difference in length between the wire rods 19a and 19b.

発明者らは、うねりの生じた海洋ケーブル3について調査したところ、外装部9における最外層の線材19bが、周方向の位置に応じて長さに差が生じていることを見出した。すなわち、シーブ4によって繰り返しのしごきを受けた後、各々の線材19bに生じた伸び量と縮み量の差が次第に復元しにくくなり、結果、その軌道長の差が蓄積していくことがうねりの原因であることを発見した。 The inventors investigated the wavy marine cable 3, and found that the wire rod 19b of the outermost layer in the exterior portion 9 had a difference in length depending on the position in the circumferential direction. That is, after being repeatedly squeezed by the sheave 4, the difference between the amount of elongation and the amount of contraction generated in each wire 19b gradually becomes difficult to restore, and as a result, the difference in orbital length accumulates. I found it to be the cause.

そこで、以下、最外層に位置する線材19bについて、曲げた際の軌道長の変化量について検討する。図3に示すように、線材19bの撚りピッチ(海洋ケーブル3を伸ばした状態における線材19bの巻き付けピッチ)をPとする。また、シーブ4による曲げ半径(シーブ4の中心から海洋ケーブル3の中心線までの長距離)をRとする。また、海洋ケーブル3の曲げ長さ(シーブ4との接触によって海洋ケーブル3が曲げられている範囲の長さ)をaとする。 Therefore, the amount of change in the orbital length when the wire rod 19b located in the outermost layer is bent will be examined below. As shown in FIG. 3, the twist pitch of the wire rod 19b (the winding pitch of the wire rod 19b in the state where the marine cable 3 is extended) is P. Further, let R be the bending radius of the sheave 4 (the long distance from the center of the sheave 4 to the center line of the marine cable 3). Further, let a be the bending length of the marine cable 3 (the length of the range in which the marine cable 3 is bent by the contact with the sheave 4).

また、図4(a)は、図3のA部(曲げ部の端面)における海洋ケーブル3を示す断面概略図、図4(b)は、図3のB部(曲げ部の端面)における海洋ケーブル3を示す断面概略図である。図4(a)、図4(b)に示すように、線材19bの層心半径(周方向に併設される線材19bの中心を結ぶ円の半径)をrとする。なお、海洋ケーブル3の外径はdとする。 Further, FIG. 4A is a schematic cross-sectional view showing the submarine cable 3 at the portion A (end face of the bent portion) of FIG. 3, and FIG. 4 (b) is the ocean at the portion B (end face of the bent portion) of FIG. It is sectional drawing which shows the cable 3. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), let r be the radius of the layer center of the wire rod 19b (the radius of the circle connecting the centers of the wire rod 19b provided in the circumferential direction). The outer diameter of the marine cable 3 is d.

また、海洋ケーブル3がシーブ4と接触する範囲(曲げ範囲)の線材19bの両切断端面(A位置、B位置)における線材19bのそれぞれの基準線からの配置角度θ、θとする。すなわち、θ、θは、それぞれの線材19bの周方向位置を示す。例えば、線材19bが36本の場合には、それぞれの線材19bのθは、10度ずつずれることとなる。 Further, the arrangement angles θ 1 and θ 2 of the wire rod 19b from the reference lines at both cut end faces (position A and position B) of the wire rod 19b in the range where the marine cable 3 contacts the sheave 4 (bending range) are set. That is, θ 1 and θ 2 indicate the circumferential positions of the respective wire rods 19b. For example, when there are 36 wire rods 19b, θ 1 of each wire rod 19b is displaced by 10 degrees.

ここで、基準線は、径方向の断面における、シーブ4の径方向の外方とする。したがって、θ、θは、シーブ4の中心に最も遠い側が0度となり、最も近い側が180度となる。また、θは、θとPとaによって算出することができる。 Here, the reference line is the radial outer side of the sheave 4 in the radial cross section. Therefore, for θ 1 and θ 2 , the side farthest from the center of the sheave 4 is 0 degrees, and the side closest to the center is 180 degrees. Further, θ 2 can be calculated by θ 1 and P and a.

この場合において、海洋ケーブル3に曲げ変形のない状態におけるそれぞれの線材19bの軌道長lは、すべて同一であり、k=(r+(P/2π)1/2と定義すると、
={k・(θ−θ)}
で表される。
In this case, the orbital length l S of each wire rod 19b in the state where the marine cable 3 is not bent and deformed is the same, and if k = (r 2 + (P / 2π) 2 ) 1/2 is defined,
l S = {k · (θ 2- θ 1 )}
It is represented by.

また、海洋ケーブル3がシーブ4によって曲げられた状態におけるそれぞれの線材19bの軌道長lは、
=k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)で表される。
Further, the orbital length l R of each wire rod 19b in a state where the marine cable 3 is bent by the sheave 4 is
l R = k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2- sinθ 1 ).

この場合、外装線の軌道長の変化率は、{(l−l)/l}×100(%)であるため、外装線の軌道長の変化率は、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100(%)・・・(1)式
と表すことができる。
In this case, the rate of change in the track length of the exterior line is {(l R- l S ) / l S } x 100 (%), so the rate of change in the track length of the exterior line is
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2- sinθ 1 )} / {k · (θ 2- θ 1 )}] × 100 (%) ... It can be expressed as equation (1).

ここで、外装線の変化率が大きくなると、これに伴い、発生し得るうねり高さが大きくなる。特に、うねり高さが海洋ケーブル3の外径の5%を超えると、例えば、シーブ4から海洋ケーブル3が外れてしまう恐れがある。したがって、海洋ケーブル3のうねり高さを5%以下に抑制する必要がある。 Here, as the rate of change of the exterior wire increases, the swell height that can occur increases accordingly. In particular, if the swell height exceeds 5% of the outer diameter of the marine cable 3, for example, the marine cable 3 may come off from the sheave 4. Therefore, it is necessary to suppress the swell height of the marine cable 3 to 5% or less.

海洋ケーブル3のうねり高さを5%以下にするためには、外装線軌道長の最大変化率を0.06%以下とすればよい。すなわち、最外層に位置する線材19bの内、l=k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる外装線、すなわち外装線の変化量(l−l)が最大になる外装線において、(1)式が、0.06%以下となる条件を満たせばよい。 In order to reduce the swell height of the marine cable 3 to 5% or less, the maximum rate of change of the outer wire track length may be 0.06% or less. That is, among the wire rods 19b located in the outermost layer, l R = k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sin θ 2 − sin θ 1 ) In the exterior wire that maximizes, that is, the exterior wire that maximizes the amount of change (l R- l S ) in the exterior wire, the condition that Eq. (1) is 0.06% or less may be satisfied.

このように、シーブ4に沿って海洋ケーブル3を曲げる際、上記関係を満たすような海洋ケーブル3の使用方法であれば、うねりを所定以下とすることができる。このため、海洋ケーブル3のうねりによる不具合が生じることを抑制することができる。 As described above, when the marine cable 3 is bent along the sheave 4, the swell can be set to a predetermined value or less as long as the marine cable 3 is used so as to satisfy the above relationship. Therefore, it is possible to prevent a problem due to the swell of the marine cable 3 from occurring.

以上説明したように、本実施形態によれば、海洋ケーブル3の外装部9における最外層の線材19bの撚りピッチPを、所定の条件を満たすように設計することで、シーブ4を介した海洋ケーブル3の繰り返しの使用においても、海洋ケーブル3にうねりが生じることを抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the twist pitch P of the outermost wire rod 19b in the exterior portion 9 of the marine cable 3 is designed so as to satisfy a predetermined condition, so that the ocean via the sheave 4 is provided. Even when the cable 3 is used repeatedly, it is possible to prevent the marine cable 3 from waviness.

また、線材19a、19bが繊維補強抗張力体10で構成され、繊維補強抗張力体10が、保護層及び遮水層としての被覆部12で覆われるため、線材19a、19bが損傷することを抑制することができるとともに、繊維補強抗張力体10に水分が浸透することを抑制することができる。 Further, since the wire rods 19a and 19b are composed of the fiber reinforced tensile strength body 10 and the fiber reinforced tensile strength body 10 is covered with the covering portion 12 as a protective layer and a water-impervious layer, damage to the wire rods 19a and 19b is suppressed. At the same time, it is possible to suppress the permeation of water into the fiber reinforced tensile strength body 10.

また、外部被覆部11が編組チューブで構成されるため、水分がケーブルコアの外周まで容易に浸透する。このため、外装部9が外周からのみ水圧を受けることがなく、それぞれの線材19a、19bは全周から水圧を受ける。すなわち、外装部9が外周からのみ圧縮力を受けることがない。 Further, since the outer coating portion 11 is composed of a braided tube, moisture easily permeates to the outer periphery of the cable core. Therefore, the exterior portion 9 does not receive water pressure only from the outer circumference, and the respective wire rods 19a and 19b receive water pressure from the entire circumference. That is, the exterior portion 9 does not receive the compressive force only from the outer circumference.

所定の条件の海洋ケーブルを、シーブに相当する円形のローラに掛け、40kNの張力で、U字状にしごき試験を行った。U字しごき試験後の海洋ケーブルをまっすぐに伸ばした際の、海洋ケーブルのうねりにおける浮き上がり高さをうねり高さとして評価した。 A marine cable under predetermined conditions was hung on a circular roller corresponding to a sheave, and a U-shaped ironing test was performed with a tension of 40 kN. The swell height of the swell of the marine cable when the marine cable after the U-shaped ironing test was straightened was evaluated as the swell height.

なお、海洋ケーブル3の外径d=43.9mmとし、外装部9における最外層の線材19bの層心半径(周方向に併設される線材19bの中心を結ぶ円の半径)r=18.725mmとし、シーブ4による曲げ半径R=696.95mmとし、線材19bの本数は36本とした。 The outer diameter d of the marine cable 3 is 43.9 mm, and the radius of the core of the outermost wire 19b in the exterior portion 9 (radius of the circle connecting the centers of the wires 19b provided in the circumferential direction) r = 18.725 mm. The bending radius R of the sheave 4 was 696.95 mm, and the number of wires 19b was 36.

最外層の線材19bの撚りピッチPを変化させて、各条件におけるうねり高さを評価した。また、それぞれの条件においてθ=0度〜350度(10度ピッチ)として、この際の変化率を、前述した(1)式によって算出した。なお、θはθから計算で求めた。 The swell height under each condition was evaluated by changing the twist pitch P of the outermost wire rod 19b. Further, under each condition, θ 1 = 0 degree to 350 degree (10 degree pitch), and the rate of change at this time was calculated by the above-mentioned equation (1). Note that θ 2 was calculated from θ 1 .

図5は、各条件において計算によって算出した外装線の軌道長の最大変化率と、それぞれの条件における海洋ケーブル3のうねり高さ(海洋ケーブル3の外径に対するうねり高さの比)の関係を示す図である。 FIG. 5 shows the relationship between the maximum rate of change of the track length of the exterior wire calculated under each condition and the swell height of the submarine cable 3 (ratio of the swell height to the outer diameter of the submarine cable 3) under each condition. It is a figure which shows.

図5に示すように、海洋ケーブル3のうねり高さを5%(図中C)以下にするためには、外装線軌道長の最大変化率を0.06%以下(図中D)とする必要があることが分かる。すなわち、前述したように、最外層に位置する線材19bの内、l=k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる外装線において、(1)式が、0.06%以下を満たせばよい。 As shown in FIG. 5, in order to reduce the swell height of the marine cable 3 to 5% (C in the figure) or less, the maximum rate of change of the outer line track length is set to 0.06% or less (D in the figure). I know I need to. That is, as described above, among the wire rods 19b located in the outermost layer, l R = k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sin θ In the exterior wire having the maximum 2- sinθ 1 ), the equation (1) may satisfy 0.06% or less.

次に、最外層の線材19bの撚りピッチPを、200〜500mmの範囲で変化させて、前述した式(1)によって、外装線軌道長の最大変化率を算出した。図6は、外装線の撚りピッチPに対する、前述の外装線軌道長の最大変化率の関係を示す図である。すなわち、縦軸は、最外層に位置する線材19bの内、l=k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる線材19bにおける、[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100(%)の値である。 Next, the twist pitch P of the outermost wire rod 19b was changed in the range of 200 to 500 mm, and the maximum rate of change of the outer wire track length was calculated by the above-mentioned equation (1). FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the above-mentioned maximum rate of change of the outer wire track length with respect to the twist pitch P of the outer wire. That is, the vertical axis is l R = k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sin θ 2 ) in the wire rod 19b located in the outermost layer. In the wire rod 19b in which −sinθ 1 ) is maximized, [{(1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2 −sinθ 1 )} / {k · (θ 2 −θ) It is a value of 1 )}] × 100 (%).

図6において、外装線の軌道長の最大変化率が、0.06%以下を満たすように、線材19bの撚りピッチPを設定すればよい。すなわち、図6に示すように、線材19bの撚りピッチPを、外装線軌道長の最大変化率が0.06%(図中E)以下となる範囲で設定すればよい。 In FIG. 6, the twist pitch P of the wire rod 19b may be set so that the maximum rate of change of the track length of the exterior wire satisfies 0.06% or less. That is, as shown in FIG. 6, the twist pitch P of the wire rod 19b may be set within a range in which the maximum rate of change of the outer wire track length is 0.06% (E in the figure) or less.

ここで、海洋ケーブル3は、使用状態を考慮して各仕様が設計される。例えば、海洋ケーブル3の外径は、使用されるシーブ4のサイズ(シーブ4による曲げ半径R)も考慮されて設定される。したがって、一般的には、海洋ケーブル3の外径dは、シーブ4の曲げ半径Rの約1/16程度で設定される(海洋ケーブル3の外径dは、シーブ4の外径(=2R)の1/32程度で設定される。)。 Here, each specification of the marine cable 3 is designed in consideration of the usage state. For example, the outer diameter of the marine cable 3 is set in consideration of the size of the sheave 4 used (bending radius R by the sheave 4). Therefore, in general, the outer diameter d of the marine cable 3 is set to be about 1/16 of the bending radius R of the sheave 4 (the outer diameter d of the marine cable 3 is the outer diameter of the sheave 4 (= 2R). ) Is set to about 1/32.).

すなわち、前述したように、最外層に位置する線材19bの内、l=k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/16d)・(sinθ−sinθ)が最大となる線材19bにおいて、海洋ケーブル3が、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/16d)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100(%)≦0.06(%)
を満たせば、海洋ケーブル3のうねりの発生を抑制することができる。
That is, as described above, among the wire rods 19b located in the outermost layer, l R = k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / 16d) · (sin θ In the wire rod 19b where 2- sinθ 1 ) is maximized, the submarine cable 3 is
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / 16d) · (sinθ 2- sinθ 1 )} / {k · (θ 2- θ 1 )}] × 100 (%) ≦ 0. 06 (%)
If the above conditions are satisfied, the occurrence of swelling of the marine cable 3 can be suppressed.

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。本発明を、船体に設けられたシーブを介して海洋ケーブルを海中に繰り出す実施の形態を例に説明したが、海岸設備や海上設備から海洋ケーブルを海中に繰り出してもよい。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiment of the present invention has been described above with reference to the attached drawings, the technical scope of the present invention does not depend on the above-described embodiment. Although the present invention has been described as an example of an embodiment in which a marine cable is fed into the sea via a sheave provided on a hull, the marine cable may be fed into the sea from a coastal facility or a marine facility. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

1………海洋ケーブル敷設構造
2………船体
3………海洋ケーブル
4………シーブ
5………電力線心
7………光ケーブル
9………外装部
10………繊維補強抗張力体
11………外部被覆部
12………被覆部
15………導体部
17………被覆部
19a、19b………線材
20………ケーブルコア
21………介在層
1 ………… Marine cable laying structure 2 ………… Hull 3 ………… Marine cable 4 ………… Sheave 5 ………… Power line core 7 ………… Optical cable 9 ………… Exterior part 10 ………… Fiber reinforced tensile strength 11 ……… External coating 12 ……… Coating 15 ……… Conductor 17 ……… Coating 19a, 19b ……… Wire 20 ……… Cable core 21 ……… Intervening layer

Claims (7)

ケーブルコアと、
前記ケーブルコアの外周に配置される外装部と、
前記外装部の外周に配置される外部被覆部と、
を具備し、
前記外装部は、前記ケーブルコアの外周の周方向に複数本の線材が所定の撚りピッチで配置され、
前記線材の撚りピッチをP、前記線材の層心半径をr、海洋ケーブルの曲げ範囲の両切断端面における前記線材のそれぞれの基準線からの配置角度をそれぞれθ、θとし(ただし、θ =θ の場合を除く)
k=(r+(P/2π)1/2
とし
海洋ケーブルを、曲げ半径がRのシーブに沿って曲げた場合に、
最外層に位置する前記線材の内、
k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる前記線材において、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100≦0.06
を満たすことを特徴とする海洋ケーブル。
With the cable core
An exterior portion arranged on the outer circumference of the cable core and
An external covering portion arranged on the outer periphery of the exterior portion and
Equipped with
In the exterior portion, a plurality of wires are arranged at a predetermined twist pitch in the circumferential direction of the outer circumference of the cable core.
The twist pitch of the wire is P, the radius of the layer of the wire is r, and the placement angles of the wire from the reference lines on both cut end faces of the bending range of the marine cable are θ 1 and θ 2 , respectively (however, θ). 1 = θ 2 ) ,
k = (r 2 + (P / 2π) 2 ) 1/2
And,
When the marine cable is bent along a sheave with a bend radius of R ,
Of the wires located in the outermost layer,
In the wire rod in which k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k), (P / 2π) 2 , ( r / R ), and (sinθ 2- sinθ 1 ) are maximized,
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · ( r / R ) · (sinθ 2 − sinθ 1 )} / {k · (θ 2 −θ 1 )}] × 100 ≦ 0.06
A marine cable characterized by meeting.
前記線材が、樹脂に繊維が添加された繊維補強抗張力体の外面に被覆部が形成されてなる線材であることを特徴とする請求項1記載の海洋ケーブル。 The marine cable according to claim 1, wherein the wire rod is a wire rod having a coating portion formed on an outer surface of a fiber reinforced tensile strength body in which fibers are added to a resin. 前記外部被覆部が、編組チューブで構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の海洋ケーブル。 The marine cable according to claim 1 or 2, wherein the outer coating portion is composed of a braided tube. シーブに沿って曲げて使用される海洋ケーブルの使用方法であって、
海洋ケーブルは、
ケーブルコアと、
前記ケーブルコアの外周に配置される外装部と、
前記外装部の外周に配置される外部被覆部と、
を具備し、
前記外装部は、前記ケーブルコアの外周の周方向に複数本の線材が所定の撚りピッチで配置され、
前記線材の撚りピッチをP、前記線材の層心半径をr、前記シーブによる曲げ半径をR、前記海洋ケーブルの曲げ範囲の両切断端面における前記線材のそれぞれの基準線からの配置角度をそれぞれθ、θとし(ただし、θ =θ の場合を除く)
k=(r+(P/2π)1/2
とした場合に、
最外層に位置する前記線材の内、
k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる前記線材において、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100≦0.06
を満たすことを特徴とする海洋ケーブルの使用方法。
A method of using a submarine cable that is bent along a sheave.
Submarine cable
With the cable core
An exterior portion arranged on the outer circumference of the cable core and
An external covering portion arranged on the outer periphery of the exterior portion and
Equipped with
In the exterior portion, a plurality of wires are arranged at a predetermined twist pitch in the circumferential direction of the outer circumference of the cable core.
The twist pitch of the wire is P, the layer core radius of the wire is r, the bending radius of the sheave is R, and the placement angle of the wire from each reference line on both cut end faces of the bending range of the marine cable is θ. 1 and θ 2 (except when θ 1 = θ 2 ) ,
k = (r 2 + (P / 2π) 2 ) 1/2
When
Of the wires located in the outermost layer,
In the wire rod in which k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k), (P / 2π) 2 , (r / R), and (sinθ 2- sinθ 1 ) are maximized,
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2 − sinθ 1 )} / {k · (θ 2 −θ 1 )}] × 100 ≦ 0.06
How to use submarine cables, characterized by meeting.
前記線材が、樹脂に繊維が添加された繊維補強抗張力体の外面に被覆部が形成されてなる線材であることを特徴とする請求項4記載の海洋ケーブルの使用方法。 The method for using a marine cable according to claim 4, wherein the wire rod is a wire rod having a coating portion formed on the outer surface of a fiber reinforced tensile strength body in which fibers are added to a resin. 前記外部被覆部が、編組チューブで構成されることを特徴とする請求項又は請求項に記載の海洋ケーブルの使用方法。 The method of using a submarine cable according to claim 4 or 5 , wherein the outer coating portion is composed of a braided tube. シーブを介して海洋ケーブルが海中に敷設される海洋ケーブルの敷設構造であって、
前記海洋ケーブルは、
ケーブルコアと、
前記ケーブルコアの外周に配置される外装部と、
前記外装部の外周に配置される外部被覆部と、
を具備し、
前記外装部は、前記ケーブルコアの外周の周方向に複数本の線材が所定の撚りピッチで配置され、
前記線材の撚りピッチをP、前記線材の層心半径をr、前記シーブによる曲げ半径をR、前記海洋ケーブルの曲げ範囲の両切断端面における前記線材のそれぞれの基準線からの配置角度をそれぞれθ、θとし(ただし、θ =θ の場合を除く)
k=(r+(P/2π)1/2
とした場合に、
最外層に位置する前記線材の内、
k(θ−θ)+(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)が最大となる前記線材において、
[{(1/k)・(P/2π)・(r/R)・(sinθ−sinθ)}/{k・(θ−θ)}]×100≦0.06
を満たすことを特徴とする海洋ケーブルの敷設構造。
A submarine cable laying structure in which a submarine cable is laid under the sea via a sheave.
The marine cable
With the cable core
An exterior portion arranged on the outer circumference of the cable core and
An external covering portion arranged on the outer periphery of the exterior portion and
Equipped with
In the exterior portion, a plurality of wires are arranged at a predetermined twist pitch in the circumferential direction of the outer circumference of the cable core.
The twist pitch of the wire is P, the layer core radius of the wire is r, the bending radius of the sheave is R, and the placement angle of the wire from each reference line on both cut end faces of the bending range of the marine cable is θ. 1 and θ 2 (except when θ 1 = θ 2 ) ,
k = (r 2 + (P / 2π) 2 ) 1/2
When
Of the wires located in the outermost layer,
In the wire rod in which k (θ 2- θ 1 ) + (1 / k), (P / 2π) 2 , (r / R), and (sinθ 2- sinθ 1 ) are maximized,
[{(1 / k) · (P / 2π) 2 · (r / R) · (sinθ 2 − sinθ 1 )} / {k · (θ 2 −θ 1 )}] × 100 ≦ 0.06
Submarine cable laying structure characterized by satisfying.
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