JPH03143216A - フレキシブルライザー線路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は浮上型発電所、海洋浮上型原油貯蔵所、海底油
田用浮上型生産船等の生産型設備が設置されている海中
に布設される電カケープル、流体輸送パイプ等のフレキ
シブルライザー線路に関するものである。

［従来の技術］ 海洋上に浮上設置されて波力発電、潮力発電等を行なう
浮上型発電所や、海洋浮上型の原油貯蔵所、海底油田用
の浮上型発電所等の海上浮上型設備は、これと陸上の設
備との間が、海底に布設される種々の電気ケーブルや流
体輸送パイプたとえば送電用ケーブル、制御用ケーブル
、信号・通信用ケーブル等の電気ケーブルや、送水管、
送油管、液圧ホース、送ガス管等の流体輸送パイプによ
り結ばれるが、この海底ケーブルや流体輸送パイプの終
端の海底機器と海上の浮上型設備との間の海中には、海
底から浮上型設備に立ち上るフレキシブルな電気ケーブ
ルや流体輸送パイプ、すなわち、ライザーケーブルやラ
イザーパイプと称されるいわゆる“フレキシブルライザ
ー”が布設されて浮上型設備と海底機器が結ばれる。

この浮上型設備は海底に延びる係留索で係留されている
が、波浪、潮流、風などを受けると浮」二型設備の船体
が海上で絶えず上下動やローリング、ピッチング等の揺
動を繰り返すので、浮上型設備と海底との間の海中に布
設されているフレキシブルライザーは浮上型設備の揺動
に追随して絶えず揺れ動かされ苛酷な変動荷重、変形を
繰り返し受けることになる。

このため従来は海中に布設されるフレキシブルライザー
にシングルカテナリーもしくはダブルカテナリーを形成
して浮上型設備の揺動による移動量の変動をカテナリー
形状の変化で吸収していた。

たとえば実公昭４０−２３０６７号公報に示された浮上
ブイ用ケーブル装置においては、海上の浮上ブイと海底
ケーブルの間の海中に垂直方向に布設されるケーブルの
中間の複数の箇所に浮体を取付は海中に垂直に立ち上る
ケーブルを縦方向に蛇行させて布設し、立ち上りケーブ
ルに無理な張力がかからないようにしている。

また特公昭６１−２４８９３号公報に示された浮上プラ
ント用ケーブルの立上げ方法においては、海底に引留め
られるケーブルを、チェーンで海底に引留められて海中
に浮く屈曲制限装置付きブイのケーブル把持装置にカテ
ナリーを持たせて係止したのち、ケーブルを再度カテナ
リーを持たせて浮上プラントに係止させることにより、
立ち上りケーブルにかかる張力を軽減するようにしてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 前記公報記載のように、海中に立ち上るケーブルの中間
に浮体、ブイを取付けて立ち上りケーブルを縦方向に蛇
行させたり単に２か所にカテナリーを持たせるだけでは
、立ち上りケーブルにかがる強力をある程度軽減するこ
とはできても、波浪や潮流の厳しい海域に係留される浮
上型発電所等の浮上型設備の場合は、係留索で緩かに係
留されているため海面を大きく移動するので、移動量が
大きいとその移動量の変動を海中におけるカテナリー形
状の変化のみで吸収することはできないという問題点が
ある。

殊に、水深が浅い場合には、前記のように立ち上りケー
ブルの２か所にカテナリーを形成しても、この２つのカ
テナリーの間の山形に湾曲する山部の寸法を、浅い水深
のため大きくとることができなくなり、このため浮上型
設備の移動に追随して動く立ち上りケーブルは、その山
部の曲率半径が変化することによる立ち上りケーブルの
距離変化（屈曲形状長さの変化量）が大きくとれず、し
たがって浮上型設備の挙動が大きいと立ち上りケーブル
に過大な張力（張り過ぎ〉や過大な曲げ（曲がり過ぎ〉
が生ずることになるので、この過大な張力や曲げを避け
る点から、水深が浅い場合には浮上型設備の挙動の許容
範囲は小さく制限されることになる。しかも立ち上りケ
ーブルに過大な張力や曲げをかけないで浮上型設備と海
底のケーブルとの間を立ち上りケーブルで接続しておく
ことは出来ないという問題点がある。

また、公報記載のものでは、海中の浮体やブイが取付け
られている部分の曲率半径が不変のため、浮上型設備の
繰り返し揺動とともに立ち上りケーブルに過大な強力や
無理な屈曲が生じるのを防止することができない。

殊に、水深がきわめて浅く激しい波浪や潮流の影響を大
きく受けるような場合には、立ち上りケーブルの２つの
カテナリー間の山部の寸法を、過大な張力や無理な屈曲
が起きないように大きくとると、この増大した分だけ山
部が受ける波浪や潮流の力が大きくなり、立ち上りケー
ブルに過大な力がかかって過小な曲率半径になってねじ
れ、ねじれ過ぎると輪のようにねじれるキングが発生す
るばかりでなく、さらに、このねじりによりケーブルの
電気的、物理的性能が低下する（ケーブルのかわりに流
体輸送管の場合は流体輸送性能が低下する）という問題
点がある。

本発明は、前記のような問題点を解消するために、浮上
型設備の大きな挙動に対してフレキシブルライザーの挙
動が許容範囲内におさまるようにし、かつ、過大な張力
や曲率半径が過小になるのを防止するとともにねじり力
を低減するようにしたフレキシブルライザー線路を提供
することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明のフレキシブルラ
イザー線路は、 第１に、浮上型設備が設置されている近傍の海中に布設
されるフレキシブルライザーの中間部をほぼ横方向に間
隔をおいて並ぶ複数の海中保持装置により保持すること
により、前記フレキシブルライザーの中間部にほぼ横に
並ぶ複数の湾曲山形部を形成したことを特徴とするもの
であり、第２に、前記の海中保持装置として、複数個の
固定ブイ６ａと翼片付き可動ブイ６ｂにより全体を複数
個に分割した分割ブイ群よりなる分割ブイ群装置６を用
いたものであり、 第３に、前記の海中保持装置として、ブイで海中に保持
され、一定範囲内で移動できるように海底に延びる所定
の長さの係留索１０で係留したアーチ型支持装置７を用
いたものである。

［作用］ 前記のフレキシブルライザーとは、海洋上の浮上型発電
所、海洋浮上型原油貯蔵所、海底油田用浮上型生産船等
の海上の浮上型設備と、陸上の設備に連なり海底に布設
されている電気ケーブルや流体輸送パイプとの間を結ぶ
フレキシブルな電気ケーブルや流体輸送パイ１等のライ
ザーケーブルやライザーパイプ等である。

前記の海中保持装置は、フレキシブルライザーの海中に
おける中間部をほぼ横方向に延びる湾曲山形部に形成す
るように保持する。

前記の海中保持装置を複数個用い、はぼ横方向に間隔を
おいて並べてフレキシブルライザーの中間部を保持する
ことにより、浮上型設備の近傍の海中に布設されるフレ
キシブルライザーの中間部にはほぼ横方向に並ぶ複数の
湾曲山形部が形成されて海中に保持される。

このように海中のフレキシブルライザーにほぼ横方向に
並ぶ複数の湾曲山形部を形成して布設することにより、
波浪、潮流等による浮上型設備の揺動移動に応じて複数
の湾曲山形部がそれぞれ応動する。このためフレキシブ
ルライザーに過大な張力が集中してかからず、かつ曲率
半径が過小になることが防止される。

また海中に布設されるフレキシブルライザーに複数の山
形部がほぼ横方向に並んで形成されることにより、浮上
型設備の大きな挙動に対して１つの山部の寸法を大きく
する必要なしに、フレキシブルライザーの挙動が許容範
囲内におさめられる。

海中保持装置として固定ブイ６ａと翼片付き可動ブイ６
ｂの複数個の分割ブイ群よりなる分割ブイ群装置６を用
いることにより、浮上型設備の揺動移動に応じて各分割
ブイ群装置６の複数個の分割されたブイ群が個々に自由
に応動する。このためそれぞれの湾曲山形部の曲率半径
が自由に変化するので、フレキシブルライザーに過大な
張力がかかることが防止され、かつ曲率半径が過小にな
ることが防止されてキングの発生がなくなる。

また、翼片付き可動ブイ６ｂは波浪や潮流に追随してフ
レキシブルライザーを回転軸として可動であり、翼片が
スタビライザーとなるので、フレキシブルライザーの湾
曲山形部に水平方向に発生する力が減少し、ねじり力が
低減する。

また、海中で一定範囲内で移動できるように係留したア
ーチ型支持装置７を用いることにより、フレキシブルラ
イザーの湾曲山形部がアーチ型支持装置７の湾曲面７ａ
で支持されるので、浮上型設備の揺移動に応じてフレキ
シブルライザーの湾曲山形部が海中を揺移動しても湾曲
山形部の曲率半径が過小にならず、キングの発生が防止
される。

また、アーチ型支持装Ｍ７は海底に延びる所定長さの係
留索１０で係留されて移動範囲が一定範囲内に制限され
ていることにより、アーチ型支持装置７に支持されてい
るフレキシブルライザーの湾曲山形部の挙動が許容範囲
内におさめられ、かつねじり力が低減される。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面により説明する。第１図は本
発明の第１の実施例を示し、第２図乃至第４図は第１の
実施例に使用する分割ブイ群装置を示し、第５図は第２
の実施例に使用するアーチ型支持装置を示す。

第１図において、１は浮上型設備であり、これ０ は海洋上に浮上設置され海底に延びる係留索で係留され
て波力、潮力等による発電を行なう浮上型発電所や、海
洋浮上型の原油貯蔵所、海底油田用の浮上型発電所等で
ある。２はこの浮上型設備１上に設けられている浮上型
設備上機器で、電気ケーブルや流体輸送パイプ用の接続
箱等である。Ａは海面、Ｂは海底を示す。

３は前記の浮上型設備１と陸上設備の間の海底に布設さ
れている海底ケーブルや流体輸送パイプ、たとえば海底
に布設される送電用ケーブル、制御用ゲーブル、信号・
通信用ケーブル等の電気ケーブルや、送水管、送油管、
液圧ホース、送ガス管等の流木輸送パイプであり、４は
この海底ケーブルや流体輸送パイプ等３の端末における
接続箱等の海底機器である。

５は両端が前記の浮上型設備上機器２と海底機器４に＃
続されて両機器２．４の間の海中に布設されるフレキシ
ブルライザーであり、これはフレキシブルな前記の電気
ケーブルや流体輸送パイプ、すなわちライザーケーブル
やライザーパイプ等の１ いわゆるフレキシブルライザーである。

６．６は複数個に分割されたブイ群よりなる分割ブイ群
装置であり、前記の浮上型設備上機器２と海底機器４と
の間の海中に布設されるフレキシブルライザー５の中間
の適宜箇所にほぼ横方向に適宜間隔をおいて並べて装着
される。この分割ブイ群装置６．６は、フレキシブルラ
イザー５を海中においてほぼ横方向に間隔をおいて１Ｌ
ぶ複数の湾曲山形部を形成するように保持する本発明に
おける海中保持装置の１つの実施例となる。

前記の分割ブイ群装置６の複数個に分割されたブイ群は
、第２図示のようにフレキシブルライザー５に固定して
取付ける二つ割り筒型の固定ブイ６ａの複数個と、フレ
キシブルライザー５の周りに回転可能に取付ける二つ割
りの翼片付き可動ブイ６ｂの複数個とにより構成される
。

二つ割り筒型の固定ブイ６ａは、第３図示のように、内
周面が前記フレキシブルライザー５の外径（点線円Ｃ）
に接する内径の円筒を二つ割りにした形状の二つの中空
な半筒体６１．６２よりなり、こ２ れを前記のフレキシブルライザー５に装着するには、両
中空半筒体６１．６２でフレキシブルライザー５を挾み
ボルト６３、ナツト６４で締めつけてフレキシブルライ
ザー５に固定する。

また、前記の二つ割りの翼片付き可動ブイ６ｂは、第４
図示のように、内径が前記フレキシブルライザー５の外
径（点線円Ｃ）よりも大なる径の円筒を二つ割りにした
形状の二つの中空な半筒体６５．６６の各々の半筒体に
もしくは一方の半筒体に翼片６７を突出させて設けたも
のであり、これを前記のフレキシブルライザー５に装着
するには、両中空半筒体６５．６６でフレキシブルライ
ザー５を囲みボルト、ナツト６８で結合する。

このようにフレキシブルライザー５に装着された翼片付
き可動ブイ６ｂの内径はフレキシブルライザー５の外径
よりも大であり両者の間には若干の間隙があるので、こ
の翼片付き可動ブイ６ｂはフレキシブルライザー５を軸
としてその周りに自由に回転可能である。このように海
中でフレキシブルライザー５の周りに回転可能な可動ブ
イ６ｂの翼片３ ６７はフレキシブルライザー５が波浪や潮流を受けたと
きのスタビライザーとなる。

この翼片付き可動ブイ６ｂと固定ブイ６ａは１個乃至数
個づづ交互にもしくは適宜個数を交互に配列し、両側の
最外側位置には固定ブイ６ａ、６ａを配置し翼片付き可
動ブイ６ｂが最外側にならないようにしてフレキシブル
ライザー５に装着する。

前記のようにフレキシブルライザー５に装着された固定
ブイ６ａと翼片付き可動ブイ６ｂの複数個によって複数
個に分割されたブイ群の分割ブイ群装置６．６は、この
ブイ群が海中に保持しているフレキシブルライザー長さ
部分すなわちフレキシブルライザーの海中保持部分５ｂ
、５ｄのそれぞれ長さが所定の海中保持長さＤになるよ
うに装着する。

この各々の海中保持部分５ｂと５ｄのそれぞれの海中保
持長さＤは同等もしくは各部ごとに適宜の長さにする。

このように２つの分割ブイ群装置６．６がほぼ横方向に
適宜間隔をおいて並べられて装着された海中におけるフ
レキシブルライザー５の海中保持４ 部分５ｂ、５ｄは、第１図示のように、その海中保持長
さＤの中間部分が上方に浮き、海中保持長さＤ外のブイ
が装着されていない両側部分が重く下方に湾曲垂下した
形状の湾曲山形部を呈し、この湾曲山形部がほぼ横方向
に間隔をおいて２つ並んだ状態に保持されてフレキシブ
ルライザー５か海中に布設される。

前記のように分割ブイ群装置６．６が海中におけるフレ
キシブルライザー５の中間部分にほぼ横方向に間隔をお
いて並べて装着されると、フレキシブルライザー５の海
中における布設形状は、浮上型設備上機器２から海中に
懸垂されて湾曲釜炒に垂下する湾曲谷形部５ａと、これ
に続く第１の海中保持部分５ｂの湾曲山形部と、これに
続いて湾曲釜炒に垂下する湾曲谷形部５Ｃと、これに続
き前記第１の湾曲山形部から間隔をおいてほぼ横方向に
並ぶ第２の海中保持部分５ｄの湾曲山形部と、これに続
いて海底機器４に向けて垂下湾曲する部分５ｅとよりな
る形状になる。

前記のように分割ブイ群装Ｗ６．６が装着され５ た海中のフレキシブルライザー５は、海洋上に浮上設置
されている浮上型設備１が波浪、潮流などにより繰り返
し揺動移動すると、この揺動移動に応じて各分割ブイ群
装置６．６のそれぞれの複数個の分割されたブイ群が個
々に自由に応動して海中保持部分５ｂ、５ｄの２つの湾
曲山形部の各曲率半径がそれぞれ変化し、このためフレ
キシブルライザー５に過大な張力がかかることがなく、
曲率半径が過小になることもなく、キンクの発生が防止
される。

また翼片付き可動ブイ６ｂは、水深が浅くフレキシブル
ライザー５が激しい波浪や潮流を受けるとこれに翼片６
７が追随してフレキシブルライザー５を軸としてその周
りに可動ブイ６ｂが回動し翼片６７がスタビライザーと
なり、フレキシブルライザーの海中保持部分５ｂ、５ｄ
における湾曲山形部の水平方向の力を減少させ、ねじり
力を低減させる。

また、前記のように２か所の海中保持部分５ｂ、５ｄに
ほぼ横方向に間隔をおいて並ぶ２つの湾曲山形部が形成
されることによりフレキシブルライザ６ −５の挙動を許容範囲内におさめることができる。

第５図示の本発明の第２の実施例は、フレキシブルライ
ザー５を海中に保持する海中保持装置として、前記の分
割ブイ群装置６のかわりに、海中にブイで吊下げ保持し
係留索で海底から係留したアーチ型支持装置７を用い、
海中におけるフレキシブルライザー５の中間部分を、は
ぼ横方向に間隔をおいて並ぶ複数の湾曲山形部が形成さ
れるように保持したものである。

第５図において、前記第１の実施例と同様に１は浮上型
設備、２は浮上型設備上機器、３は電気ケーブルや流体
輸送パイプ、４はこの端末における海底機器であり、５
は海中に布設されるフレキシブルライザーである。

７．７はアーチ型支持装置であり、それぞれの上面は、
フレキシブルライザー５の中間部分が載置され掛けられ
て所望の曲率半径で支持されるように、所望の曲率半径
の湾曲面７ａに形状される。

８は前記の各アーチ型支持装置７をそれぞれ海中で吊下
げ保持するブイであり、９はその吊下げ７ 索である。なおこのブイ８とアーチ型支持装置７は適宜
に一体に連結してもよい。

１０は前記アーチ型支持装置７から海底に延びる係留索
であり、１１はこの係留索１０の下端に取付けたコンク
リート製その他適宜の錘りとなるシンカーである。

前記のアーチ型支持装置７．７をほぼ横方向に間隔をお
いて並べ、それぞれの上面の湾曲面７ａにフレキシブル
ライザー５の中間の適宜の箇所を適宜間隔をおいて保持
させてブイ８で吊下げ、海底のシンカー１１を錘りにし
て所定長さの係留索１０によりアーチ型支持装置７．７
を一定範囲内で移動し得るように係留して図示のように
海中に布設する。これがフレキシブルライザー５を海中
ににおいてほぼ横方向に間隔をおいて並ぶ複数の湾曲山
形部を形成するように保持する本発明における海中保持
装置の第２の実施例となる。

このようにほぼ横方向に適宜間隔をおいて海中に並べら
れた２つのアーチ型支持装置７．７の各湾曲面７ａに、
中間部分の２か所が支持されたフレ８ キシプルライザー５の布設形状は、浮上型設備上機器２
から海中に懸垂されて湾曲釜炒に垂下する湾曲谷形部５
ｆと、これに続く第１のアーチ型支持装置７に掛けられ
て海中で湾曲山形に保持される第１の海中保持部分５ｇ
の湾曲山形部と、これに続いて湾曲釜炒に垂下する湾曲
谷形部５ｈと、これに続き前記第１の湾曲山形部から間
隔をおいて横方向に並んで配置されている第２のアーチ
型支持装置Ｅ７による第２の海中保持部分５１の湾曲山
形部と、これに続いて海底機器４に向けて垂下湾曲する
部分５Ｊとよりなる形状になる。

このようにアーチ型支持装Ｗ７．７により支持されて海
中に布設されたフレキシブルライザー５は、海洋上に浮
上設置されている浮上型設備１が波浪、潮流などにより
繰り返し揺動移動するとこれに応じて移動するが、この
ときアーチ型支持装ｒａ７の湾曲面７ａに掛けられて湾
曲山形に保持されているフレキシブルライザー５の海中
保持部分５ｇおよび５１の湾曲山形部は湾曲面７ａの曲
率半径よりも小さくなることがないから、フレキシブル
ライ９ ザー５の曲率半径が過小になることが防止され、したが
ってキングの発生が防止される。

また、アーチ型支持装置７．７は所定長さの係留索１０
で海底から係留されてその移動範囲が一定範囲内に制限
されているので、このアーチ型支持装置７．７に支持さ
れているフレキシブルライザー５のアーチ型支持装置７
による海中保持部分５ｇおよび５１の湾曲山形部の挙動
は許容範囲内におさめられることになり、ねじり力が低
減される。

なお、前記の各実態例において海中のフレキシブルライ
ザー５を保持する分割ブイ群装置６およびアーチ型支持
装置７の数と、これにより形成される海中保持部分５ｂ
、５ｄ、および５ｇ、５１の湾曲山形部の数は、前記の
ように２か所だけでなく必要に応じて適宜の複数個にす
ることができる。

また、前記の各海中保持装置と各湾曲山形部はほぼ横方
向に並ぶが、このほぼ横方向とは、完全な水平線上に整
列するような横方向だけに限られるのではなく、海中の
情況に応じである程度上下に変動するものである。

０ またフレキシブルライザー５は海底機器４を介さずに海
底ケーブルや流体輸送パイプ等３が直接延長するもので
あってもよい。

［発明の効果］ 前述のように本発明は、フレキシブルライザーをほぼ横
方向に間隔をおいて並ぶ複数の海中保持装置で保持して
複数の湾曲山形部がほぼ横に並ぶように布設したので、
浮上型設備が大きく揺移動してもフレキシブルライザー
の過大な張力の集中や曲率半径が過小になるのを防止す
ることができ、かつ、１つの山部の寸法を大きくする必
要なしに、フレキシブルライザーの挙動を許容範囲内に
おさめることが可能となる。

また、海中保持装置として固定ブイと翼片付き可動ブイ
の複数個の分割ブイ群よりなる分割ブイ群装置を用いる
ことにより、浮上型設備の揺移動に応じて複数個の分割
されたブイ群が個々に自由に応動するので、湾曲山形部
の曲率半径が別々に自由に変化し過大な張力と曲率半径
の過小を防ぎキングの発生を防止することができる。

１ また、翼片付き可動ブイはスタビライザーとなるので、
フレキシブルライザーの湾曲山形部の水平方向の力を減
少するとともに、ねじり力を低減させることができる。

また、海中で一定範囲内で動き得るように係留したアー
チ型支持装置を用いることにより、フレキシブルライザ
ーの湾曲山形部の挙動を許容範囲内におさめることがで
き、ねじり力を低減ことかでき、海中に布設されるフレ
キシブルライザーの寿命が長くなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は分割
ブイ群装置の斜視図、第３図は分割ブイ群装置の固定ブ
イの斜視図、第４図は分割ブイ群装置の翼片付き可動ブ
イの斜視図、第５図は第２の実態例を示す図である。 １：浮上型設備 ５：フレキシブルライザー ６：海中保持装置＝分割ブイ群装置 ２ ６ａ：固定ブイ ６ｂ：翼片付き可動ブイ ６７：翼片 ：海中保持装置 アーチ型支持装置 ８　： ブイ １０： 係留索

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）浮上型設備の近傍の海中に布設されるフレキシブ
   ルライザーの中間部をほぼ横方向に間隔をおいて並ぶ複
   数の海中保持装置で保持し、前記フレキシブルライザー
   中間部にほぼ横に並ぶ複数の湾曲山形部を形成したこと
   を特徴とするフレキシブルライザー線路。
2. （２）海中保持装置として、固定ブイと翼片付き可動ブ
   イの分割ブイ群よりなる分割ブイ群装置を用いたことを
   特徴とする請求項１記載のフレキシブルライザー線路。
3. （３）海中保持装置として、ブイを備え海中で一定範囲
   内で移動可能に係留したアーチ型支持装置を用いたこと
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルライザー線路
   。