JPH0374296A - 水中曳航ケーブル用フエアリング及びその水中曳航ケーブル - 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〕 この発明は水中被曳航体の曳航ケーブルの水流抵抗低減
用のフェアリング及びその水中曳航ケーブルに関する。

本明細書で「水中被曳航体」とは、水上的から曳航され
るソーナ等を搭載した有索式航走体、或いは母船から吊
り下ろされて使用される有索式無人潜水機など、海水に
対して相対速度を有するあらゆる有索式装置を意味する
。なお、無人潜水機の場合、曳航ケーブルはテザーケー
ブル或いはアンビリカルケーブルなどと呼ばれる。

〔従来の技術〕

近年、技術進歩と相俟って水深２０００ｍ〜６０００ｍ
にも及ぶ深海の鉱物資源や海底遺失物や沈没船等の発見
を目的とした海底地層調査や深海底（地形）探査が脚光
を浴びている。

従来、かかる目的で海洋調査船、海底探査船等の水上の
母船から無人の水中被曳航体（以下「被曳航体ｊともい
う）を曳航して遠隔操作する場合、母船と水中被曳航体
とを連結する曳航ケーブルは、母船から繰り出されてそ
のまま水中に垂れ下げて被曳航体を保持している。この
ため、特に被曳航体の深度が増して曳航ケーブルが長く
なった場合に、波浪や潮流の影響を受けて曳航ケーブル
が大きく揺動したり、その張力が増大するため、被曳航
体の運動制御、および音響による測位が著しく困難にな
るという問題があった。すなわち、第１１図の想像線に
て示す自航型ないし非自航型の水中被曳航体Ｂに使用す
る曳航ケーブルＣは、水流に対して大きな抵抗となって
水流から張力を受けることとなるため、曳航ケーブルＣ
はある形のカテナリ曲線を描いて進行方向と逆方向に大
きく流されてしまう。このため被曳航体Ｂの前後・左右
・上下位置の調整が極めて困難であるとともに、母船Ａ
から被曳航体Ｂの現在位置を音響装置で測位（トラッキ
ング）することも困難となる。もとより、かかる海底地
形、地層調査等においては、通常超音波を発信し海底か
らの反射波を検知して画像処理するものであるから、被
曳航体Ｂを海底から常に一定距離に保持することが極め
て重要となり、これがかかる探査技術における本質的な
課題の一つとなっている。

また、曳航ケーブルＣが大きく流れるということは、そ
れだけ長尺の曳航ケーブルＣが必要ということを意味し
、母船上のケーブル巻き取り装置のスペースも大きくな
る等の問題を生しる。

そこで、第１１図に示すように曳航ケーブルＣに水流抵
抗を低減させるためにフェアリングＦを取り付け、これ
によって水流による張力影響を低減し、被曳航体Ｂが流
される量を抑制する方法が従来から採られている（例え
ば、実公昭５９−１７７５７号公報、特公昭５４−７１
１８号公報等参照）。フェアリングＦは大きい抵抗低減
を得る観点から曳航ケーブルＣの長さ全体にわたり設け
られている。この場合、フェアリングＦの抵抗減少効果
により曳航ケーブルＣは別の形のカテナリ曲線を描き、
被曳航体Ｂは海底Ｇ近く、かつ、母船Ａの真下近くに移
動してくるようになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記フェアリングＦは通常、金属とプラスチックで成形
されたものが使用されており、海水より重いためフェア
リングＦが連続的にしかも曳航ケーブル全体にわたって
装備されているため、下方にあるフェアリングＦがその
上のフェアリングＦの重みで潰れたり、あるいはフェア
リングＦ相互の動きが鈍くなって、被曳航体Ｂや曳航ケ
ーブルＣを拘束する一方、下端部にあるフェアリングＦ
は、水流方向に向かないために却って大きな抵抗を生ず
る原因となっていたまた、フェアリングＦは曳航ケーブ
ルＣの長さ全体にわたり設けられているため、長尺のケ
ーブルの場合にはフェアリング付のままで幾層も母船Ａ
上のウィンチドラム５に巻き取ることができない。従っ
て、巻き取り時にはフェアリングＦを曳航ケーブルＣか
ら取り外す必要がある。従来、フェアリングＦの曳航ケ
ーブルＣへの着脱は、人力で一つずつ或いは数個ずつ行
われているため、深海探査の場合のように曳航ケーブル
Ｃが非常に長くなる場合には、この着脱作業は非常に手
間のかかる煩雑なものとなり、曳航ケーブルＣのハンド
リングの容易／迅速化の大きな妨げとなる。また、フェ
アリング水中重量が大きいため母船Ａの曳航能力やウィ
ンチの巻揚能力も大きなものが必要となる。

そこで、本発明の目的は、個々のフェアリング自体を海
水比重より小さい比重になるように構成部品の材質を選
択して軽量化し、その取り付けは状況に応じて水中曳航
ケーブルの長さの部分的なものに止めることもできてウ
ィンチドラムへの格納等を容易にし、しかもフェアリン
グによる水流抵抗の低減効果を充分に発揮させることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的達成のため、第一発明の要旨は、水中曳航ケー
ブルの水流抵抗低減のために取り付けられるフェアリン
グであって、該フェアリングの一組を整流片、ケーブル
カバーおよび連結板で構成し、少なくとも前記整流片を
海水より軽比重の材質のもので形成し、この整流片の頭
部にケーブルカバーを設けて全体として流線形断面に形
成すると共に、複数の整流片同士を連結板を介して前記
曳航ケーブルの形成する曲線に追従可能なよう連結する
と共に、前記一組のフェアリング全体比重が海水の比重
よりも小さくなるようにしたことを特徴とする水中曳航
ケーブル用フェアリングにあり、また、第二発明の要旨
は状況に応じて上記フェアリングを水中の曳航ケーブル
の一部分に装備したことを特徴とする水中曳航ケーブル
にある。

〔作用］ 前記構成において、フェアリング全体は海水比重より若
干小さいから上方向に浮力が働き、上方のフェアリング
が下端のものに重く乗しかかることがなく、個々のフェ
アリングが自由な動きができるから曳航ケーブルの描く
カテナリ曲線にスムーズに追従する。また、このときフ
ェアリング全体はその浮力作用で自動的に海面下付近に
位置することとなる。

また、状況に応じてフェアリングを水中曳航ケーブルの
長さの一部に部分的に取り付けた場合には、その最適位
置を選択できるようになる。そして、被曳航体の収納時
には曳航ケーブルをフェアリング付きでそのままウィン
チドラムに巻き取ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図（ａ）は、本発明の実施例に係る一組のフェアリ
ングＦの分解斜視図、同図（ｂ）はその組立状態の平面
図である。

図示するように、一組のフェアリングＦは、整流片１、
ケーブルカバー２、連結板３から主に構成されている。

すなわち、整流片１は、側面視で矩形状、平面視で略船
形状をなしており、頭部にはケーブルカバー２の取付の
ための切欠部１ａを有した段付構造となっている。この
切欠部１ａの上下には取付具１ｄを挿通するための挿通
孔１ｃが設けである。しかも、整流片１の上下端面の中
央部には連結板３を遊挿するための長方形の凹部１ｂが
形設されている。

上記整流片１は、海水比重よりかなり小さい比重を有す
る材料で作られている。例えば、深海における使用に耐
えるため、シンクタックティックフオーム（ガラスマイ
クロバルンなどの微小中空球を成形モールド内に充填し
、別の樹脂槽内に収容された加熱樹脂を前記成形モール
ド内に導入し、微小中空球の間隙に加熱樹脂を充分に行
き亘らせた後に該樹脂を硬化させて得たもの）のような
特殊な浮力材が使用される。

こうして整流片１自体の比重は例えば０．５位になるよ
うにして、他のケーブルカバー２と連結板３を含めた一
組のフェアリングＦ全体の比重が海水比重より若干小さ
い、例えば０．８〜０．９程度になるようにする。そう
すれば、フェアリングＦ全体は海水に浮くように構成さ
れる。

一方、ケーブルカバー２はＵ字状をなしており、整流片
ｌの頭部に取り付けられた状態では、全体として流線形
断面をなすようになっている。かかる形状によって水流
抵抗が低減される。このケーブルカバー２の上下円弧部
２ａはテーパ状に形成されている（第２図参照）。ケー
ブルカバー２の材料は、通常ステンレス鋼のようなメタ
ル材が使用される。２ｂは取付孔を示す。

また、連結板３は矩形板状に形成され、一つの端部付近
上下に一対の取付は用の長孔３ａを有している。この長
孔３ａは、組立時には整流片ｌの挿通孔１ｃとケーブル
カバー２の取付孔２ｂと一致する。連結板３の材質は通
常ウレタン系樹脂のような耐圧強度も優れた弾力性のあ
るもので作られる。これはフェアリングＦの連続体を屈
曲自在にするためである。

第１図（ｂ）の組立平面図に示すように、整流片１とケ
ーブルカバー２の間の空間には曳航ケーブルＣが導通す
るようになっている。ケーブルカバー２は、整流片１の
外面と面一となるように切欠部１ａに収まるようになっ
ている。

個々のフェアリングＦは第２図（ａ）に示す如く、曳航
ケーブルＣに沿って連結板３を介して連続的に取り付け
られる。すなわち、整流片１の頭部とケーブルカバー２
の空間に曳航ケーブルが導通されている。整流片１の上
下の凹部１ｂに連結板３の一部が遊挿され、取付具１ｄ
でケーブルカバー２と連結板３が同時に整流片ｌに取着
されるようになっている。連結板３．３、・・・で整流
片Ｌ　　Ｉ、・・・同士が連結されても、整流片１相互
は個々に自由に動くことができるようになっている。す
なわち、第２図（ロ）のように曳航ケーブルＣが円弧状
に曲がってもこれにスムーズに追従できるようになって
いる。これは、連結板３の取付孔３ａが長孔に形成され
ており、しかも整流片１の凹部１ｂが連結板３より大き
めに形成されてガタを有しているためであり、しかも、
ケーブルカバー２の上下円弧部２ａがテーバ状に形成さ
れているからである。また、連結板３は弾力性を有する
から第２図（ｂ）の紙面と直角方向の動きもある程度自
由となる。

なお、上記フェアリングＦは水中曳航ケーブルＣの全体
に取り付けたり、或いは部分的に取り付けたりする。

かくして、曳航ケーブルＣが水中でカテナリ曲線を描く
際にフェアリングＦが何ら拘束とならず、曳航ケーブル
Ｃは自由な形をとりうる。

また、フェアリングＦ自体も海水より若干小さい比重を
有しているため、下端部にあるフェアリングＦがそれよ
り上方のフェアリングＦの重量によって特に拘束を受け
ることもない。

第３図は上記フェアリングＦを実際に被曳航体Ｂと母船
Ａとの間をつなぐ曳航ケーブルＣに取り付けた状態を示
す。ＷＬは海面を示している。

上記フェアリングＦを従来のように水中曳航ケーブルＣ
全体に取り付けてもよいが、第二発１ 明のように、水中下の曳航ケーブルＣの一部分に取着す
る、部分的装備によると種々のメリットが得られる。す
なわち、 第５図は部分的装備の一例で、曳航ケーブルＣの上部に
位置させた場合を示し、この位置を選択する時はフェア
リングＦの比重が海水比重より小さいため自然に海面近
くに浮いてきて位置するので、特別な位置固定具を設け
る必要はなく、それだけ手間が省ける。なお、Ｇは海底
を示している。

一方、第６図は曳航ケーブルＣの下端部、つまり、被曳
航体Ｂの近傍にフェアリングＦを位置させた場合である
。この場合にはフェアリングＦの浮き上がり防止のため
の金具（以下、「浮上り防止具」という）４をフェアリ
ングＦの始端（上端）となる位置の曳航ケーブルＣ上に
取着する必要がある。

第７図はこの浮上り防止具４を示す図面である。浮上り
防止具４は環状部４ａと締付部４ｂとからなり、締付部
４ｂには一対の取付孔４Ｃ２ が開設されている。この浮上り防止具４は締付具４ｄを
上下の取付孔４Ｃに挿通して締付けて曳航ケーブルＣに
固定する。

第８図はその取付状態の平面図を示し、浮上り防止具４
の環状部４ａがケーブルカバー２の円弧部２ａの径とほ
ぼ同じに形成しである。

なお、この浮上り防止具４は曳航ケーブルＣを巻き出す
時に取り付けるようにする。浮上り防止具４の取付位置
によってフェアリングＦの位置を適宜調整できるように
なる。

ところで、一般に海面下の鉛直方向の流速分布は第４図
に示す如く、海面付近は流速が大きく、これより深度が
大きくなるにつれて急激に流速は小さくなり、一定深度
以下ではほぼ一定の流速となる傾向にある。従って、第
５図のようにフェアリングＦを海面近くに位置させた場
合、フェアリングＦによる水流抵抗減少効果が大きく、
曳航ケーブルＣは母船Ａ近くに垂下することとなる。し
かし、フェアリングＦがない部分では後方に多少流れて
カテナリ曲線を描くから、被曳航体Ｂが母船Ａから離れ
た位置に保持されることになる。

一般的にはフェアリングＦを第６図に示すように曳航ケ
ーブルの下端位置にもってくることが被曳航体Ｂを所定
の位置に保持するために効果的であることが多い。第６
図のような取付位置では流速が小さいため、フェアリン
グＦによる水流抵抗低減効果によって、あたかも被曳航
体Ｂに推力を与えた如く前進するから、母船Ａとの関係
ではフェアリングＦの効果が大きく現れることとなる。

もっとも、フェアリングＦの最適位置は種々のパラメー
タの影響を受けるものであり、上記に限定されるもので
はない。結局、曳航ケーブルＣにフェアリングＦを取着
した時に曳航ケーブルＣのカテナリ曲線がどのようなも
のになるかによってフェアリング効果が判断される。す
なわち、曳航ケーブルＣのカテナリ曲線を決定するパラ
メータには■曳航ケーブルの外径、■同比重、■間開性
、■フェアリングの水流抵抗係数、■同長さ、■被曳航
体（水中船）の水中重量、■同深度、■母船の曳航速度
、■流速の垂直分布などがあり、これらのパラメータの
うち幾つかは予めデータとして持っており、また曳航速
度等の他のパラメータは母船Ａでその都度測定し、これ
らのデータに基づき計算によってどのようなカテナリ曲
線になるかを推定できるので、その結果からフェアリン
グの最適位置を決めるようにする。

次に、曳航ケーブルＣの巻き出し要領について第９図（
ａ）〜（ｅ）に基づき説明する。

曳航ケーブルＣは母船Ａ上のウィンチドラム５にフェア
リングＦとともにガイドシーブ６を介して巻き取られて
いる（第１０図参照）。

まず、図（ａ）のように、ウィンチドラム５を巻き出す
方向に回転させて、曳航ケーブルＣを巻き出して被曳航
体Ｂを海面ＷＬ上に着水させる。それから図（ｂ）（Ｃ
）のようにフェアリングＦ付の曳航ケーブルＣを巻き出
すと被曳航体Ｂは海面ＷＬ下徐々に深度を増していく。

図（ｄ）は所定の５ 巻き出しが完了した状態で、この場合フェアリングＦは
浮上り防止具４で位置固定していないため、その浮力作
用で海面付近に自動的に位置することになる。そして母
船Ａが図（ｅ）の如く航走して被曳航体Ｂを曳航してい
くと海面付近での水流抵抗はフェアリングＦにより低減
され、曳航ケーブルＣは垂直に近い状態に垂下する。

そしてフェアリングＦ取付位置後の曳航ケーブルＣはカ
テナリを描いて後方に多少流れ、被曳航体Ｂは母船Ａの
真下位置より幾分後方に保持される。このように被曳航
体Ｂを一定の位置に保持しつつ超音波を発信させて深海
の海底地形等の調査や海底下の地層調査などを行う。

一方、第６図のようにフェアリングＦを被曳航体Ｂの近
くに位置させたい時には巻き出し時に浮上り防止具４を
曳航ケーブルＣの所定位置に取り付ければよい。

次に、曳航ケーブルＣの収納時には上記と逆の要領でウ
ィンチドラム５に巻き取るようにすればよい。この場合
、本発明のように部分的に６ フエアリングＦを装備した場合には、第１０図に示すよ
うにウィンチドラムの径りと長さＬを適当に設定すれば
、フェアリングＦがある部分の曳航ケーブルＣが最外層
に来るようにできるため、フェアリングＦを付けたまま
でウィンチドラム５に巻き取ることができ、従来のよう
にフェアリングＦを一々取り外したりするような手間の
かかる煩雑な作業をしなくても済む。これは、また巻き
出し時においてもフェアリングＦの取付は作業がなくな
ることを意味するから、結局被曳航体Ｂを海面下の所定
位置まで降ろしたり、また母船Ａ上に収納する際の一連
の作業を容易かつ迅速化できることになる。

なお、水中においてフェアリングＦを構成する個々の整
流片１は曳航ケーブルＣのカテナリ曲線に追従して自由
に動くことができることは前述した通りである（第２図
（ｂ）参照）。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、次のような効果
が得られる。すなわち、 （ａ）フェアリングを海水の比重より若干小さくしたこ
とにより、フェアリング全体重量の大幅軽減ができ、そ
の分曳航ケーブルのハンドリングが容易かつ迅速化され
る。これによって、深海調査に最適なフェアリングを提
供できることとなる。また、従来のように下端位置にあ
るフェアリングを破損したりするようなことはなくなる
０））フェアリングを曳航ケーブルに部分的に装備した
場合には、母船上での保管スペースが著しく減少できる
と共に、ウィンチドラムの最外層にフェアリング付のま
ま巻き取ることができるようになり、巻き取り／巻き出
し時にｍ個々人力で取り外し／取り付けるといった煩雑
な作業が不要となる。結局、その分調査作業の迅速化が
図られることとなり、省力、省人化にも寄与する。

（Ｃ）フェアリングの部分的装備によって、その時推定
される曳航ケーブルのカテナリの状態に応じて水流抵抗
の低減効果を図る上でその最適設置位置を適宜選択する
ことができ、このようなフェアリングの部分的装備によ
っても充分被曳航体を所望位置に保持することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１０図は、本発明の実施例を示す図面であ
って、第１図（ａ）は一組のフェアリングの分解斜視図
、第１図（ｂ）はフェアリングの構成部品を取り付けた
状態の平面図、第２図（ａ）はフェアリングを連続的に
取り付けた状態（曳航ケーブルが直線状態）、第２図（
ｂ）は曳航ケーブルが曲がった時のフェアリングの追従
状態を示す図面、第３図はフェアリングを海面近くに部
分的設置した時の被曳航体の曳航状態図の斜視図、第４
図は流速の垂直分布図、第５図は第４図の側面図、第６
図はフェアリングを曳航ケーブルの下端部に部分的設置
した場合の曳航状態図、第７図は浮上り防止具の斜視図
、第８図は同取付平面図、第９図（ａ）〜（ｅ）は曳航
ケーブルの巻き出し要領図、第１０図は曳航ケーブルの
ウィンチドラムへの収納（巻き取り）状態図をそれ９ ０ ぞれ示す。 第１１図は従来技術にかかる被曳航体の曳航状態図であ
る。 １・・・整流片、２・・・ケーブルカバー、３・・・連
結板、４・・・浮上り防止具、５・・・ウィンチドラム
、Ａ・・・母船、Ｂ・・・（水中）被曳航体、Ｃ・・・
曳航ケーブル、Ｆ・・・フェアリング。 区 第 ５ 図 第 ７図 第６図 第８図 つ の 城 Ｃ 第１０図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水中曳航ケーブルの水流抵抗低減のために取り付
   けられるフェアリングであって、該フェアリングの一組
   を整流片、ケーブルカバーおよび連結板で構成し、少な
   くとも前記整流片を海水より軽比重の材質のもので形成
   し、この整流片の頭部にケーブルカバーを設けて全体と
   して流線形断面に形成すると共に、複数の整流片同士を
   連結板を介して前記曳航ケーブルの形成する曲線に追従
   可能なよう連結すると共に、前記一組のフェアリング全
   体比重が海水の比重よりも小さくなるようにしたことを
   特徴とする水中曳航ケーブル用フェアリング。
2. （２）請求項１記載のフェアリングを水中の曳航ケーブ
   ルの一部分に設けたことを特徴とする水中曳航ケーブル
   。