JPS6028997B2 - 浮き構造体に組立管装置の上端部を分離可能に連結する連結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、海洋工学等で使用される大直径流体流管に関
わり「更に具体的には、組立管装置の上端部と浮き構造
体の連結装置であって、該管装置の連結並びに分離を迅
速且つ簡単に行えるように構成した連結装置に関わるも
のである。

海洋工学の分野では、従釆、複雑な提案が多数なされて
おり、これらの提案では、海面またはその近くから海底
には達しないがその近くに達する非常に長い、大直径の
垂直管を使用することが必要であるとされている。

これらの提案に含まれる基本概念は、海洋熱エネルギー
変換並びにマリカルチヤー（ｍａｒｉｃのｔｍｅ）に関
するものである。海洋熱エネルギー変換（ＯＴＥＣ）概
念では、表層の温度の高い海水と深層の冷水間の熱エネ
ルギーの差を利用して、例えば、電力を発生することを
提案している。しかし、利用できるエネルギー差は小さ
く、従ってこれらの提案では、極めて多量の暖水と冷水
を使用せざるを得ず、深層冷水を所要量即ち多量「非常
に長い超大型垂直管を利用して表層まで運び上げなけれ
ばならない。この管は「上昇流用管（ｕｐｗｅｌｌｉｎ
ｇｄ肌ｔｓ）」と呼ばれるが、この中を上昇する水の速
度は遅く、従って管壁間の圧力差もこれに対応してづ・
さし、。特に、管内の水を海面より余り高く運ばないで
放水する場合が顕著である。海中である程度の長さに亘
つて垂直方向に伸長している構造体であれば、少なくと
も１つの海流に出会うことになる。

海流に会うと、この構造体には抗力が加えられる。構造
体が大きければ大きい程、それだけその海流に曝される
表面積（有効面積）が大きくなり、従ってある特定の海
流によって当該構造体に加えられる抗力も大きくなる。
この抗力によって構造体には曲げ荷重が加えられること
になり、構造体が長ければ長い程、結果として生じる曲
げ荷重も大きくなる。海流抗力及びこれによって生じる
曲げ荷重（応力）の問題は、洋上掘削業にあっては、海
底油井またはガス井掘削中泥を井孔から表層の掘削プラ
ットホームへ運び上げるのに立ち管（ｒｉｓｅｒｐｉｐ
ｅｓ）を使用するから、非常に厄介な問題である。この
立ち管が受ける海流譲動形曲げ応力は非常に大きいから
、管を非常に重くして、即ち管壁を厚くして、大曲げ応
力に耐えられるようにしなければならない。このため、
現在の洋上掘削作業の有効限度は水深約３０仇 ｍ（約
１０００フィート）前後とされている。この限界の主因
は立ち管にある。同一出願人による米国特許同時係属出
願第棚■ ９０４号（１９７８王３月１５日付出願）で
は、個別の合成管（ｓｙｍｔｈｅｔｉｃｐｉｐｅ）を榛
性結合部材によって結合して作ったＯＴＥＣ上昇流用管
が開示されている。

この管（即ち、組立管装置（ｐｉｐｅａｓｓｅｍｂｌｙ
））は、その全重量を支持する細長い引張心部材の周囲
に被綾されている。米国特許同時係属出願第斑■ ９０
７号（１９７８年３月１５日付出願）の記載にあるよう
に、組立管装置の引張心はまた、該管装置の開放状下端
部の下方に垂設される安定化用物体の重量をも支持する
ことができる。この構成は、海流抗力による管での曲げ
応力の発生の問題に関しては効果的なものである。既に
、ＯＴＥＣ上昇流管は、ポリエチレンで作る方法などに
よってその全長に亘つて操性のものにすることが提案さ
れている。

この提案の主な目的は管に対する海流の作用によって該
管内に発生する応力の問題を解決することであり、２次
的には、使用時の管の連結対象である浮き構造体の運動
によって管〜特にその上端部に加えられる応力の問題を
解決することである。また、ＯＴＥＣ上昇流管がポリエ
チレン製であったとしても、この管の上端部を海上浮揚
式構造体（浮き構造体）に連結するのに、該浮き構造体
の縦揺れや横揺れなどの角運動から該管を隔離できる連
結装置を使用することも提案されている。前述の要因を
考慮すれば、ＯＴＥＣ施設には幾つかの問題点があり、
それが上昇流管と浮き構造体の連結に集中していること
が明らかである。

連結部に角運動隔離装置を使用しても、波に応動する浮
き構造体の運動を総て処理することはできない。つまり
、構造体はうねり波（ｓｍ鉾）の影響を受けたり、振動
したり、上下に揺れることもあり、このような運動は、
適切に処理しないと、上昇流管、特にこの運動の影響を
最も受け易い上端部に大きな曲げ及び鱗断応力を生じさ
せる恐れのあるものである。また、連結装置は強力で、
信頼性のあるものでなければならない。更に、上昇流管
を配設したことにより、これを浮き構造体に連結した場
合、激しい嵐などの緊急時、あるいは保守の必要時にも
浮き構造体をその所定のステーションから移動しないで
済むという効果が得られなければならない。以上の説明
から、ＯＴＥＣ上昇流管または立ち管などの上端部と浮
き構造体の間には強力で且つ信頼性のある連結装置を配
設する必要があることが伴る。

最大の効果をあげるためには、連結装置には管と構造体
間に角運動隔離装置を具備してやるのがよい。この連結
装置はまた、波によって引き起される構造体の直線運動
で管内に好ましくない曲げ荷重及び鱒断荷重が生じるの
を防止する上でも役立つものでなければならない。更に
、連結装置は、管と浮き構造体の連結を容易に行えると
同時に、緊急の際管を構造体から迅速且つ確実に分離で
きるものでなければならない。本発明は上記の要望に応
えるものである。

本発明は、ＯＴＥＣ立ち管を浮き構造体に連結するのに
有用な、強力で効果的な連結装置を提供する。本発明装
置は、浮き構造体の角運動を管から隔離する結合装置と
共用することができると共に、うねりや振動などによる
構造体の線運動が許容可能な状態で管に加えられるよう
に構成されている。従って、管製作上の主眼を管自体の
構造及び海流誘導荷重に起因する荷重に置くことができ
る。本装置は、組立てが簡単で、而も緊急の際浮き構造
体から管を迅速且つ確実に分離できるものである。本装
置は、構造が単純であり、従って経済的で且つ信頼性が
ある。一般的には、本発明は、海面に浮上している構造
体の船体に海底の上方に達する下端まで概ね垂直に伸長
している細長い組立管装置の上端部を分離可能に連結す
る装置を提供するものである。

本装置は、船体から下方に開放している船体内の流路と
流体運通式に船体に結合できる開放端状ソケット部材を
具備している。ソケット部材と協働する、中空で端部開
放状のピン部材を、管装置（組立管装置）の上端部に当
該管装置と流体連通式に結合することができる。ピン部
村はソケット部材内に搬入できるようになっている。ピ
ン部材とソケット部材は連動操作式に構成され、ピン部
材のソケット部材への鞍入は、ピン部材をソケット部材
の下方からソケット部村内に上向きに直線的に移動する
だけで達成される。ピン部材とソケット部村の鉄合が達
成された場合、これらを貫通する流路が形成される。選
択操作可能な結合装置を管装置と船体間に取外し式に結
合してピン部材とソケット部材の鉄合状態を保持させる
ことができる。本発明の前記並びにその他の特徴は、添
付図面を参照した本発明の望ましい実施例についての以
下の詳細な説明により完全に記載してある。

図示の実施例の説明第１図は海洋熱エネルギー変換（Ｏ
ＴＥＣ）施設１０を示してある。

第１図は２つの部分からなり、この２つの部分を連結す
る一点鎖線で両者の相互関係を示している。ＯＴＥＣ施
設１０には所望位置の海面に浮かぶ浮き船体構造体１１
が装備されている。

船体構造体１ １はＴ−２タンカーのような船の船体を
ＯＴＥＣ施設１０の主要部の機能を果せるように修正し
たものであっても、あるいはこの目的のために特別に建
造した構造体であってもよい。前述の所望位置とは、水
深が十分深い場所にあるもので、即ち海面より十分に下
にあって海水の温度が海面温度より十分低く、ＯＴＥＣ
施設１０の操作に必要な熱力学的エネルギー（差）を生
じることができる位置のことを言う。一般的には、船体
１１を浮遊させるのに適した位置の水深は、約１，２０
仇ｈ（４，０００フィート）またはそれ以上であると言
える。施設１０１こはまた上昇流用組立管装置１２が装
備ごており、これはその端部１３がジンバル球継手式懸
垂結合装置（ａ ｇｍ協ｌａｎｄ舷１１ Ｐｉｎｔｓ瓜
ｐｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｕｐｌｉｎｇ）１ ４と迅速
分離式組立結合装置１５とを介して船体１１に連結され
ている。前記組立管装置１２の上端部に回収組立装置１
６を連結し、下端の下方に安定化用底部重り１７を垂設
してある。縦穴１８を設け、船体底面を開放状態にして
ある。

使用の際、ジンバル球継手式懸垂結合装置１４は縦穴１
８の下端部に位置付けし、組立管装置１２は縦穴１８の
垂直中心線を概ね同軸式に船体下方に位置付ける。第１
図及び第２図に示すように「懸垂結合装置１４には、内
側及び外側ジンバル・リング２０及び２１が具備されて
いる。

外側ジンバル・リング２１は、当該環の両側の共通軸２
３に沿って同軸式に心合せされた一対のトラニオン（ｔ
ｍｎｉｏｎ）２２によって、船体１１に対し旋回自在に
支持されている。トラニオン２２は、外側ジンバル・リ
ング２１内に配設された適当な軸受並びに軸受ブロック
２４と協働する。この軸受ブロック２４の各々は、縦穴
１８の隣接面に固定された一対の垂直に伸長した案内部
材２５間にあってこれと協働する。該軸受ブロック２４
は、船体内で案内部材２５に沿って垂直方向に移動でき
るようになっている。懸垂結合装置１４の「使用」位置
は第１図に示してある。つまり、軸受ブロック２４は、
船．体に固着された下方ストッパー２６上に支持されて
縦穴１８の直ぐ上で隣り合う一対の案内部材２５間のス
ペースを跨ぐような位置にある。適当な上方ストッパー
２７を縦穴内の案内部材上端部に配談して、案内部材上
の軸受ブロック運動の上限を限定する。一対のトラニオ
ン（ｔｍｎｉｏｎ）２８を設け、内外両ジンバル・リン
グ２０，２１の正反対の位置でこれらのリング２０，２
１を相互連結させてある。

トラニオン２８は、ジンバル軸２３に垂直であって且つ
これと交差する第２のジンバル軸２９上に心合せしてあ
る。一方のジンバル軸は船体１１の縦方向垂直中心面上
にあり、他方は該船体中心面を横断している。内側ジン
バル・リング２０に連結される構造体はいずれも、前記
ジンバルの一方かまたは双方を中心とする船体の角運動
にも拘らず安定位置に止まろうとする懐向にあることは
明らかである。第１図に示すように、内側ジンバル・リ
ング２川こは内側ジンバル軸の下方に垂下する枠体３０
が具備されている。

環状下方開放形雌ソケット部材３２は迅速分離形結合装
置１５の一部材である。ジンバル軸２３と２９とが交差
する点をソケツト部材３２の軸が通るように、ソケット
部村３２が枠体３０１こ結合されている。ソケット部材
３２の下端部は外周面から張開している。上端部近傍で
は、ソケット部材の管形形状部はその長手方向に沿って
短距離間内向きにテーパが付けてあって、球体の一部と
して形成される外面を有する中空球部材３３の下端部と
結合するようになっている。球部材３３の下端部はジン
バル軸交差点の下方にあり、上端部は該点の上方にある
。球部村の曲率中心は環軸交差点上に位置している。球
部材３３は「中空構造であって、上端部が開いている。
球部材３３の内面は流体流路の境界の一部を限定し、そ
の他の境界部分は組立管装置１２の内部と、船体内縦穴
１８の下部に形成された冷水だめ３４とによって限定さ
れる。懸垂結合装置１４の球継手側には、球部材３３の
球状外面と協働する外スリーブ部材３５が具備されてい
る。

部材３５は、施設１０の船体に支持され、ジンバル軸交
差点の上方から下方まで縦穴１８の軸に沿って伸長する
管形部３６を備えている。この管形部３６は、下端部で
は、球部材３３の球状外面と協働して概ね水密なシール
を形成するシール組立装置３７を支持する。但し、この
シールは、球部材３３がシール組立装置３７に対し運動
を行なえるような性質のものである。定置形スリーブ部
材に対する球部材の運動とは、ジンバル軸交差点を中心
とする角運動である。都材３５によって冷水だめ３４の
床を限定するのが好ましい。

このために、部材３５は、球部材３３と協働する管形部
３６の存在を別にすると、概ね平坦であり、軸受ブロッ
ク案内部材２５と協働できるようにするために周囲部に
設けた適切な切除部を含めて縦穴１８の形状と合致する
周囲形状を有している。部材３５は、その操作位置では
、隣り合う軸受ブロック案内部村２５間を除いて縦穴の
壁面から内方に且つその周囲に延設された適当な支持フ
ランジ６１上に支持される。組立管装置１２は非常に長
いものである。本発明の現在の望ましい実施例では、組
立管装置１２の全長、つまり上端からその下端部に配置
された自浄化スクリーン組立装置３８の下部までの長さ
は、約６５６ｈ（２，１８５フィート）である。この管
装置１２はその全長に亘つて操性があり、従って海流の
影響による管装置１２内での曲げ応力の発生を最小限に
抑えられる。望ましくは、管装置１２は、呼び径１．２
ｈ（４フィート）、肇厚約５仇（２インチ）の平行に配
列された３本のポリエチレン管４０で形成するとよい。
第１図に示すように、鋼製ケーブル４１を各管内にその
長手方向全長に亘つて延設する。各ケーブル４１の上端
は、その上端が連結されている横向き結合板４３の底面
から垂下している支持目付け板４２に連結してある。各
管の外周面と密に協働する環状垂下フランジ４４と、各
管の上端からその管に沿うある選択された距離に亘つて
管内周面と協働する細長い管状の緩衝ニツプル（ｂｌｅ
ｎｄｊｎｇｎｉｐｐｌｅ）４５とを仲立ちとして、各管
の上端部と結合板とが連結されている。各管とその緩衝
ニップル４５とは、複数のボルトによって対応の外周面
を有するフランジ４４と結合されているが、これらのボ
ルトはそのフランジ４４、管４０、及び対応の緩衝ニッ
プル４５の最上端を貫通している。第１図に示すように
、緩衝ニップル４５の直径は、全長に亘つて一定という
わけではなく、むしろ、上端から下方に行くにつれてテ
ーパ付けしてあり、望ましくは、下端の直径が対応の管
４０の内径より小径であるような非直線上にするのがよ
い。

重り１７の組立管装置下端部への連続方法、並びに船体
１１からの該管装置のジンバル式懸垂方法を考慮すれば
、当該管装置が船体から垂直垂下状態で垂下しようとす
ることは明らかである。

細部を上記のように設計並びに製作してあるため、組立
警部材１２は、これに加わる海流抗力に応動して生ずる
内部曲げ応力を最小限に抑えることができるようになっ
ている。船体からの管装置上端部の支持をジンバルで行
ったことにより、波動によって生じる横揺れまたは縦揺
れで誘導される浮き構造体（舟合体）の角連動の該管装
置への伝達は最小限に抑えられる。管装置に曲げモーメ
ントを生じさせるような性質の角運動を浮き構造体から
管装置に伝達する場合に、この種の運動、及びこれによ
って生じる荷重は、管装置材料内の危険な曲げ応力の発
生を出来る限り抑えた状態で緩衝ニップルを介して管装
置上端部に加わるようになっている。このように、管装
置の上端部に曲げモ−メントを円滑且つ許容状態で伝達
できるのは、緩衝ニップル４５をテーパ形状にしたもの
である。即ち、使用中の浮き構造体から管装置の上端部
に加えられる曲げモーメントは、その管装置の最上端に
直接印加されるのではなく、むしろ緩衝ニップルの全長
に対応する距離に亘り概ね均一に伝達される。第ｊ図に
示すように、管状鋼製緩和バラスト部（ｔｒａｎｓｉｔ
ｉｏｎａｎｄｂａｎａｓｔｓｅｃｔｉｏｎ）４６を各管
４０の下端に接続してある。

各部４６の一部分は各菅の下端部内に位置し、他の部分
は対応の管の下端部より下方に伸長し、その下端が吸入
流そらせ板４７と接続している自浄化スクリーン組立装
置３９と連結している。バラスト部４６のうちの管４０
内にある部分の形状は緩衝ニップル４５と同じ方法で形
成され、荷重伝達に関しては緩衝ニップルと同じ機能を
果すようになっている。前述のように、組立答装置１２
は非常に長く、現在の好ましい実施例では、船体１１の
竜骨から入口スクリーン３９までの長さが６５ａｈ（２
，１８５フィート）ある。

この装置１２は、使用時、少なくとも１つの海流内を流
過し、海流によって生じる抗力を受ける。直径が大蚤で
あるから、この抗力は些少なものではなくその組立装置
１２内に大きな曲げモーメントを生じさせる。このモー
メントは主に静的なものであるが、組立管装置１２には
、うず流や、波のうねりなどによって生ずる船体１１の
運動に起因する動的荷重が加わるともある。組立管装置
１２が鋼製であると、このような荷重に対して、壁面内
の応力レベルを許容限度内に維持するには、壁の厚い非
常に重いものにする必要があろう。このような問題は、
組立管装置１２では装置全体を榛・性のあるものにする
ことで解決している。可操組立管装置は荷重に対して耐
えるというよりも、むしろ印加される荷重に応じて様み
を生じるものである。このような組立装置は剛性の装置
より壁を薄くして実際上有効である。組立管装置１２は
下記の特性を有する高密度ポリエチレンで形成するのが
望ましい。比重−０．９５土０．００２， ポワソン比一０．３乃至０．５， 熱伝導度−２．由ＴＵ／ｈｒ−ｆゼ−。

Ｆ−ｉｎ．，熱膨咳張係数‐９×１０‐５ｉｎ／ｉｎ−
。Ｆ，見掛け弾性係数（ｐｓｉ×１ぴ）−以下の通り経
過時間 ４６０Ｆ ７３０ＦＩ分間 １４．５
１１．０ １時間 ７．３ ５．３ 千時間 ４．５ ３．４ ５年間 ４．０ ３．０ 各管４０は、長さが６３３．嵐ｈ（２，１１２フィート
）で呼び径が１２２肌（４８インチ）である。

各管の上部４１５．母ｈ（１，３８６フィート）はシリ
ーズ６０管で形成し「下部２１７．８ね（７２６フィー
ト）はシリーズ４５管で形成してある。引張部村（ケー
ブル）４１を教本のＺ５４伽（１．０インチ）のワイヤ
。ープで形成し「 これと雛合せて５醜（２インチ）の
ワイヤローブ（結合ケーブル）４８にする。安定化用重
り事７は〜海中での重量が３４，０５０ｋ９（７５，０
００ポンド）で、組立管装置の下端の下方９皿（３００
フィート）に配置されている。組立管装置１２自体の下
部１９．５ｈ（６５フイ−ト）は緩和部４６と入口スク
リーン藷９で形成されている。上記のような構成では「
管４０を形成するのにポリエチレンを使用したことによ
り〜比較的低コストで幾つかの利点を得ることができる
。

ポリエチレンは海水に浮く。浮力が正万何であるから、
配置手順「分離手順、及び回収手順を単純化でき「その
結果コスト及び船上スペースの節約が図れ、構造の複雑
化を緩和することができる。ポリエチレンは望ましい物
理的特性を有する。つまり、海中で腐食せず「つまり古
典的な意味では耐久限界はないに等しくもその上、表面
が滑らかであるため流体的損失、抗力〜及び生体汚染（
ｂｉｏｆｏのｉｎｇ）率を最小に抑えることができる。

取扱い並びに溶接も容易且つ効果的に行なえる。榛性が
あるためも誘導される運動に対する動力学的反応を大幅
に減少でき「従って曲げ応力レベルを低く抑えることが
できる。分析によれば、上記性質のポリエチレン製組立
管装置は「ハワイ西海岸の大平洋沖「つまり、ケァホー
ル。

ポイントの北西約１球毎里も カヮィノ・ェのやや南の
地点でいわゆるハワイアン８ストーム海流やハワイアン
り・リケーンの発生する海中に設置した場合でも「 ５
年間は環境荷重に十分耐えられ「而もポリエチレンの永
久分子再構成（ｐｅｍａｎｅｎｔｍｏｌｅｃのａｒｒｅ
ａｎａｎｇｅｍｅｎｔ）を生じないことが判っている。

管４０内に引張ケーブル４８を配設したことにより、ポ
リエチレン管の上記設置場所で生じる動力学的荷重に対
する適応能力が向上したことに注目されたい。

第４図に示すように、組立管装置の下端部内、即ち自浄
化スクリーン３９の垂直部内では、教本の鋼製ケーブル
４１を結合してそらせ板４７に貫通する結合鋼製ケーブ
ル４８を形成してある。

このケーブル４８は底部重り１７の海中重量を十分支え
ることができる。ケーブル４８内には音響式の、遠隔操
作式迅速分離形連結装置４９を管装置１２と底部重り１
７との間に配設してある。第４図に示すように、スクリ
ーン３９は主として逆円錐台形の可榛鋼絹７１で構成し
てある。この網７１は、上方支持板７２と環状底部閉鎖
板７４との間に連結されている。なお、支持板７２は、
緩和部４６の下端部に結合していると同時に、ケ−ブル
４１の各々に対して緩和部４６の下端部と同軸式に１つ
の管形案内部材１３を支持するスパィダ（ｓｐｉｄｅｒ
ｓ）部分を除き緩和部４６に形成される流路と運通する
よう概ね開放状態にある。案内部材７５を板７４の中心
に支持したため、重り支持ケーブル４Ｍま、７６の個所
で教本のケーブル４１の下端部と連結するスクリーン内
部から該板を通って伸長できるようになっている。ケ−
ブル４１及び４８‘ま、それぞれ案内部村７３及び７５
内を遊び状態で貫通している。絹７１の構成部品は「鎖
かたびら状に緩く相互結合して絹形状を成している。網
流過面積、多孔度、及びメッシュ‘サイズを適切に選択
して、網を通る水の流過面積が幾つかの緩和部４６を通
る面積よりも大幅に大きくなるようにする。つまり、組
立管装置１２に流入する水に対して網７１が制限を加え
ることがないようにする。望ましい例を挙げると〜絹表
面面積を管装置畳２の流過面積の約５倍とし、多孔度を
約８０％いし「 メッシュ・サイズを約１５×１５狐（
６×６インチ）とするのがよい。該円錐台の開先角度（
ｉｎｃｌｕｄｅｄａｎｇｌｅ）（ワン・ハーフ角度（ｏ
ｎｅ−ｈａｌｆａｎｇｌｅ））は約２００である。組立
管装置１２を使用する際に、装置１２の下端部は、例え
ば海流がこの装置を通過する時のうず流に呼応して振動
したり、種々な方向に移動する。

これによってスクリーン底部閉鎖板７４は重り支持ケー
ブル４Ｍこ当ってがらがら音を立てる。このゆさぶり運
動は鋼絹７１を振動し、また網目の角度と組み合って絹
７１から如何なる発生物をも、また水が絹を流適する際
その上に付着した如何なる物体をも振り落してしまう。
鋼製ケーブル４１は底部重り１７の海中重量を支持でき
るように作られている。

従って、組立管装置１２が、１９７母王３月１５日付米
国特許同時係属出願第８８６，９０４号により詳細に記
載されている引張心、可操壁構造のものであるとは明白
である。底部重り１７の配設理由は米国特許出願第８８
６，９０７号に記載されている。管装置１２の上端にあ
る結合板４３は、中空の端部開放形雄ピン結合部材５０
の下端部と結合している。

またこの結合部材５０の定直径上部は雌ソケット部村３
２の内面と協働できるようになっている。適当なシール
５３を雌部材３２のテーパ部で上記定直径部の上端部及
び下端部に支持する。このシール５３は、雌部村３２と
結合した場合、その内面と協働し、従ってこの２つの部
材３２，５０間には概ね水密な結合が達成される。この
シール５３は、雄部材５０の雌部材３２に対する結合運
動が完了した場合にはじめて有効に作用する。迅速分離
形組立結合装置１５の雄と雌の両結合部材は、上端部が
枠体３０で支持される目付き板に結合され、下端部が雄
結合部村の外面に連結された目付き板に結合されている
複数のつなぎケーブル５１で結合が維持されるようにな
っている。各つなぎケーブル上には遠隔操作分離装置５
２を節設してある。ピン形結合部材５０の長さ、即ち部
材５０がシール６３と接合する位置間の長さは、少なく
とも該ピンのシール間の直径と同じか、望ましくはこれ
より大きいのがよい。

この長さは実用上可能な限り大きくする。つまり、この
長さは、上記結合関係がそれに加わる曲げ荷重に対して
できるだけ感応しないようにするのが望ましく、従って
組立管装置を曲げ荷重から隔離し、同時につなぎケーブ
ル５１が切断した場合ソケット部材と無関係に落下でき
るというピン部材の特徴をそこなうような状態で上記結
合を束縛することのないようにするのが望ましい。回収
浮きカラー５５を雄結合部材５０の下端部外周に被欧す
る。

この下端部は、組立結合装置１５が組付けられた場合雌
部材内に俵入する。カラー５６の浮力は十分に大きいも
のである。つまり、組立管装置１２を船体から切離する
必要がある場合、海底に沈下後の管装置を当該カラー５
５で垂直状態に維持できる程大きい。切離された管装置
の位置付けや回収を容易に行なえるように、位置付け音
響ピンガー（ｐｉｎｇｅｒ）５６及び回収案内柱５７を
浮きカラー５５の上部に取付ける。回収ブィを」柱５７
の底部に隣接する浮きカラー５５の側部に配置した適当
な容器５８の中に配設する適当なブィ線（ｂｕｏｙｌｉ
船）５９を柱５７の上端部から容器５８内のプィまで接
続する。組立管装置のキールホール（ｋｅｅｌｈａｕｌ
）・ラッチ柱６０は、ピン形雄部村５０の上端部で支持
され、ピン部材５０の軸に沿って上方に突出し球部材３
３の中に伸び込んでいる。

浮きカラー５５、ピンガー５６、案内柱５７、及び回収
ブィとその容器５８は、ピン形雄部材５０を介して組立
管装置１２の上端部に支持される回収組立装置１６の要
素部村である。

既述のように、管４０はポリエチレンで作るのが好まし
い。

なぜなら、ポリエチレンは海中で正の浮力を有するから
である。組立管装置１２の長さが大きいことを考慮して
、緩衝ニップル（ｂｌｅｎｄｉｎｇｎｉｐｐｌ）４５は
管装置１ ２に沿ってある距離伸長するようにしてある
。

ある距離とは、管４０とニップル４５の組合せ体が所望
量の純逆浮力（ｎｅｔｎｅ餌ｔｉｖｅｂ肌ｙａｎｃｙ）
を有するように選択できる量（約１９．靴（６５フィー
ト））だけニツプル４５の長さより大きい距離のことで
ある。入口スクリーン組立装置３９もまた逆浮力を有す
る。従って、管４０は、使用中圧縮荷重というよりもむ
しろ適度の軸方向引張荷重を受けることになる。つまり
、上記の構成以外であれば、ポリエチレンの正浮力によ
って圧縮荷重が生じ、その結果管が圧縮される可能性が
あるわけである。管４０とニップル４６の組合せ体の純
逆浮力は、カラー５５の純正浮力と、ピン形雄部材５０
を含む管装置上端部のその他の構造体の純正浮力との合
計よりも小さい。重り１７の純逆浮力は、管装置１２の
うちのケーブル４８より上の部分の純正浮力より大きい
。例えば、上記の望ましい実施例では、これら構成部材
の純浮力は次の通りである。雄部材５０と上方緩衝ニッ
プル４５−９．０が（一２０，０００ポンド） 浮きカラー５５ 十１３．＆（十３０，０００ポンド
）ポリエチレン管４０十２７．２４ｔ（十６０，０００
ポンド）下方混合ニップル４５と入口スクリーン３９一
２９．５１ｔ（一６５ ０００ポンド）ケーブル４１と
４８ −７９．５ｔ（一１７，５００ポンド）安定化用
重り１７ −３４．０５ｔ（一７５，０００ポンド）こ
れらの浮力を合計すると〜３９．７３ｋｇ（８７９ ５
００ポンド）の純逆浮力となり「組立管装置自体（即ち
トスクリーン３９とその懸垂ケーブルの重量を除く）の
浮力は正万向で２２７０ｋｇ（５，０００ポンド）であ
る。

以上の説明から、上記の構造体を第軍図の方法で組立て
る場合、スクリーン組立装置３９に入口を有する流体流
路が、管装置の下端から船体縦穴１８内の袷水だめ３４
まで形成されることは明らかである。

この流路は、海洋深層からＯＴＥＣ施設１０への冷水の
上昇用瀬路である。深層冷水は、冷水だめ３亀内に配設
された管形冷水吸入ダクト６３の開放下端部に位置する
ポンプ羽根車６２の作動によってこの流路を上昇するよ
う導かれるＱ羽根車６２は細長い軸６４の下端に取付け
られ〜また軸６亀の上端は〜縦穴亀８の上端部に位置付
けるのが望ましい駆動モータ６５に連結されている。ポ
ンプ羽根車６２を駆動モータ６５との間には「ダクト６
３内にェルボ６６を配設して「ダクト６３に吸入された
冷水をＯＴＥＣ施設軍Ｑの船体内の適当なタンクまたは
管装置（図示せず）に放水できるようにしてある。添付
図面の構造体を検討すれば明らかなようにｔ この構造
体はしシステム全体を容易且つ好便に組立てることがで
きＬ同時に、緊急の場合などに組立管装置量２を浮き構
造体１１から素早く切離したり回収したりできる。

船体蔓“こ対する組立管装置１２の粗付け並びに初期結
合は、第５図乃至第首２図に段階順に示してあり「管装
置亀２の分離並びに回収は第亀３図乃至第軍２図に段階
順に示してある。組立管装置量２は、海岸などの陸上基
地で製造並びに絹立てるのが望ましい。

適切な個別のポリエチレン管を溶接結合して可榛組立管
装置本体を形成する。浮揚‘回収組立装置をこの管本体
の一端に結合し「他端に安定化用重りを連結する。管装
置の逆浮力下端部と安定化用重りとをはしけ７８（第６
図参照）に載せ〜管装置の他の部分貝０ち浮揚性のもの
は総てはしけ７８の後に浮かべ、船体１１（浮き構造体
）を予め設置してある据付場所に運ぶ。船体１１は予め
設置してあるから（第５図及び第６図参照）、はしけ７
８が到着するまでに、船体１１に搭載したケーブル７０
とウィンチ７９とを使って船体１１内にジンバル球縦手
結合装置１４を下降させておき、また冷水だめ３４を縦
穴１８内に形成しておく。はしけ７８が船体１１に到着
したら、結合装置１４を船体竜骨近傍の適所に配置する
（第６図参照のこと）。はしけ７８が船体１１の舷側に
着いたら、船体軍貴‘こ搭載したＡ字形枠体８０やウィ
ンチ８１のような適当な装置（第７図参照）を装着して
安定化用重り１７と組立管装置！２の下端部とを連結し
ｔ船体（浮き構造体）１角での昇降を制御できるように
する。

はしけ７８からの荷揚げが済んだらちはしけＴ８を他に
移し、次いでこの荷物をおろす。管装置下端部を降す場
合にはｔ曳船８２を利用して、管装置上端部にラッチ柱
に連結するなどの方法で連結したペンダント線８３を介
して引張力を維持するようにする。この作業中は、管４
０の榛’性と正浮力が役立つ。管装置の降下作業は〜該
装置が垂直になり、且つその純逆浮力がペンダント線８
３で支持されるようになるまで続ける。

この点については第９図を参照されたい。重り宵７と管
装置下端部とに対する連結線を解き「次にケーブル７０
を球継手３６９３７を通して下降させ「 ラッチ柱６０
の直ぐ上にあるペンダント線８３の連結点８４に結合す
る（第ｉｏ図を参照のこと）。管装置の荷重をペンダン
ト線８３からケ−ブル７０‘こ伝達し、該管装置を雌ソ
ケット部材３２下方の適所に移動する。次いで「潜水夫
にペンダント線８３を連結点８４から外させる。この点
についは第蔓１図を参照のこと。次に了管装置１２をケ
ーブル７０で引きしピン部材５０とソケット部材３２に
着座式に結合し、つなぎケーブル５１を潜水夫に固定さ
せる。その後、ケーブル７０をラッチ柱６０から解き放
すと、ダクト６３とェルボ６６と共に管装置は下降して
冷水だめ３４内の適所に位置することができ、同時に管
装置と船体の適正な機械的結合が達成される。しかし、
管装置１２は縦穴１８に対し偏心位置に位置するのが好
ましく、この位置であれば〜管装置１２を回遊させてジ
ンバル球継手懸垂結合装置１４と結合させるとができ、
而も該管装置を冷水だめ３４内の適所に配置することが
できる。ＯＴＥＣ施設１０の稼動中はいつでも、船体（
浮き構造体）１１からの管装置１２の分離は、必要に応
じて、容易に行うとができる。

つまり、適当な分離信号を発生して、つなぎケーブル５
１と連動する遠隔操作式迅速分離形連結装置５２を作動
させる。連結装置５２が作動すると、殆んど同期式につ
なぎケーブル５１が分離する。つなぎケーブル５１が離
れると、船体１１による管装置１２の上端部の支持は総
てなくなる。管装置１２の純浮力は底部重り１７を連結
したことによって負となるから、管装置１２は船体１１
から下方に沈降し、その際雄ピン部材５０は一緒に運ん
でいくが、ジンバル装置を介して浮き構造体１１に連結
された雌ソケット部材３２と球部材３３は後に残る。一
旦底部重り１７が海底に衝突すると、管装置１２はその
上端部にあるカラー５５の正浮力によって垂直位置に維
持される。この様子は第１３図乃至第１６図に順序通り
示されている。入口スクリーンと安定化用重り１７との
間のケーブル４８の長さを決めるに際しては、管装置１
２が、分離される時も、海底に沈む時も、そして次に重
りで係留された且つ回収し易い概ね直立浮遊状態となる
時も、損傷を生じないということを考慮しなければなら
ない。

迅速分離形装置５２の作動と同時に、逆浮力管装置はソ
ケット部材３２から沈下し、次第に加速してついにその
限界自由沈降速度に達する。上記のパラメータ及び特性
を有するように構成した本実施例では、この速度は毎秒
約２．４ｍ（８フィート）である。重り１７は水平断面
形状が十字形であるのが望ましいが、ケーブル４１及び
４８による懸垂位置は入口スクリーン３９より十分下方
にあるのがよい。つまり、重り１７が海底沈澱物に当っ
てその中に埋没した場合、重り１７以外の自由沈降構造
体の純正浮力と、粘性抗力が組合つて、ケーブル４８の
長さの範囲内で管装置の下降を緩め且つ停止させられる
位置にあるように配置する。現在の望ましい実施例では
、ケーブル４８の長さは９仇ｈ（３００フィート）で、
管装置の限界自由沈降速度から停止するまでの距離は、
重り１ ７の海底衝突後約６仇ｈ（２００フィート）以
内である。それ以後は、管装置は、重り１７に係留され
た完全潜水状態で概ね垂直方向に直立して浮遊し、海流
が通過する場合にのみ遊動する（第１６図参照のこと）
。ケーブル４８上端部と結合している構造体（管装置）
の下端部が海底に接触することは決してない。標識ブィ
を容器５８内に格納してあるが、このブィは、管装置の
浮き構造体（船体）からの分離時に解放できるようにす
るか、あるいは、望ましい例としては、容器５８内に係
留したま）にして、後述の第１７図の適当な遠隔操作式
分離装置で連続分離を行えるようにすることもできる。

この標識ブィは分離された管装置（分離管装置）の上端
部の際役立つ。分離管装置の海底からの回収は、底部重
り１７と該管装置の下端部との間に遠隔操作式連結装置
４９を介在させたために、容易に行えるようになってい
る。

即ち、分離管装置をその底部重りの無い状態で回収した
い場合は、適当な信号を発生して分離形連結装置４９に
底部重りと管装置の連結を切断させると、管装置を海面
に浮上させることができる。他方、分離管装置をその底
部重りと一緒に回収したい場合は、回収案内柱５７とキ
ール・ホール・ラツチ柱６０を使用すると容易に回収で
きる。なぜなら、この両柱５７，６０は、適当な回収装
置８６（第１８図乃至第２０図参照）を分離管装置にし
っかりと連結し、その分離管装置を回収する際に仲立ち
の役割を果すからである。標識ブィ線５９は、回収装置
８６を案内して案内柱５７及びラツチ柱６０と連結する
機能を果す。一度分離した組立管装置を安定化用重り１
７と共に船体１１に回収するための望ましい手順を第１
７図乃至第２１図に示してある。

Ａ字形枠体８０を船体１１の側部（第１７図）に装着し
、標識ブィ（第１６図）を分離した後に、ブィ線５９を
船体上に取り込めるようにする。ブィ線５９を回収装置
８６に挿通し、次にこの装置を線５９に沿って下降させ
て案内柱５７と接触させる。この回収装置８６は、引上
げケーブル８８をラッチ柱６０と連動式の底部搭載のリ
ーガン（Ｒｅｇａｎ）・フッチで支持するりーガン（Ｒ
ｅｇａｎ）回収装置であるのが好ましい。回収装置８６
は、案内柱５７に達すると、これを柱５７に正しく方向
付ける方向付けカムと協働し、従って柱５７上を更に下
降して行くと、引上げケーブル８８が柱６０と連結する
ことになる（第１８図及び第１９図参照）。次に、ケー
ブル７０と潜水夫とを利用して管装置を第１０図及び第
１１図に関して既述した通りに取扱い、ピン形結合部材
５０をソケット部材３２に再結合する。このようにして
完全に回収並びに再連結した管装置を第２１図に示して
ある。組立管装置１２は、使用条件に耐えられる限りで
きるだけ軽量に製作する。

船体１１内に冷水だめ３４を設けるのはこの目的に適う
ものである。冷水だめ３４の通常の水位は船体１１の満
載吃水線より下にある。冷水だめ３４の水位は、ポンプ
６５の作動によって海面より低い位置に維持されている
。この海面と水だめ３４水位間の差によって十分な駆動
水頭差（ｄｒｉｖｉｎｇ ｈｅａｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｉａｌ）が生じる。つまり、この駆動水頭差と管装置の
水流面積（ｗａにｒｆｌｏｗａｒｅａ）を適切に絹合せ
ると、水は該管装置内を所望の流量で上方に流れること
ができる。しかし、船体１１は波作用を受けることもあ
り、これによって既述の横揺れ縦揺れとは別に、船体１
１が上下に揺れる、即ち垂直方向に周期運動を行う場合
がある。通常水位以下の水だめ３４の容積は、‘１｝最
大船体上下揺れ振幅（２重振幅）と、‘２ｌ管装置の流
面積との頭で得られる容積値よりも数倍大きい。例えば
、図示の好ましい構成では、水だめ容積は、最大上下揺
れ期待振幅２，血（６．６フィート）と管流面積約４．
５の（５び平方フィ−ト）の積の約１３音である。この
ようにして、管装置は船体上下揺れ運動中常に満水状態
であり、管壁を圧壊しようとする管装置の壁面間の差圧
は許容限度の範囲内に維持できることが確認された。従
って、より高い圧嬢荷重に耐える必要があると仮定した
場合に比べて、管装置をより軽量なものにすることがで
きるようになった。水だめ３４内に適当な水位センサを
配談しこれを利用すると、ポンプ６５の作動を制御する
だけで水だめの水位を所望のレベルに維持することがで
きる。

以上の説明から明らかなように、浮き構造体（船体）と
水中に沈み且つ懸垂式に支持された管装置との間の垂直
荷重は総てジンバル装置で受止められる。

球継手は、ジンバルの回転の中心に位置しているため管
荷重は一切受止めず、単に、冷水をジンバル・船体界面
の両端間に運ぶジンバル運動に通した通路の働きをする
だけである。管装置の荷重は総てジンバル構造体に直接
伝達されるから「談管装置上部での運動譲動形曲げ応力
の発生は最小限に抑えられる。ジンバル装置と共に球継
手シールを使用したことにより、本施設内の−次冷水だ
めを浮き構造体（船体）に固定することが可能になった
。冷水ダクトでは、球継手以外には操性継手は全く必要
とされない。球継手の適当な密封は簡単なものでよく、
１００％有効な密封を行うことを目的とするわけではな
い普通の加圧式密封法を使用して達成できるものである
。球継手シ‐ル両端間での圧力降下が小さい（約１．弧
（５フィート）水頭）ため、この球継手からの漏れは非
常に小さい。管装置上端部に雄ピンを配設し、これをジ
ンバル装置下方の雌ソケットと競合させて使用すること
により、緊急時に管装置を分離する装置の簡単化が達成
された軸受と密封リングを雄ピンと雌ソケット間に配設
したが、これらは、据付完了時ジンバルと管装置との間
に生じることのある最小モーメント並びに鱒断荷重を支
持する。垂直荷重はつなぎケーブル５１で支持する。つ
なぎケーブル５１上の前記遠隔操作式分離形連結装置（
電気式、水圧式、音響式のいずれでもよい）を作動させ
た場合、管装置上端部で支持されている雄ピンはジンバ
ル式雌ソケットから容易に分離、落下することができる
。使用の際、ジンバル装置を浮き船体の吃水線より下に
配置すると、これによって引き起される船体の運動を最
小限に抑えることができる。ジンバル装置全体をその縦
穴内で特上げて船体の満載吃水線より高くすれば、保守
を行うことができる。本発明の分野の当業者であれば、
以上の説明が添付図面に図示の本発明の現在の望ましい
実施例に関してなされたものであることを当然理解でき
るであろう。

しかし、本発明は上記実施例以外の実施例でも明示でき
ることも明らかである。つまり、上記の説明では本発明
の現在考え得る最良の実施例について記載してはあるが
、必ずしもそれが可能な例の総てではない。このような
わけで、当業者であれば、本発明の基本概念を逸脱する
ことなく前述の構成及び手順に修正、変更を加えること
が可能であることは容易に理解できる所であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＯＴＥＣ施設の冷水上昇用組立管装置と、該
管装置を浮き構造体に連結する装置との部分断面正面図
である。 第２図は第１図の線２−２に沿って切られた部分断面図
である。第３図は第１図の線３−３に沿って切られた断
面図である。第４図は組立管装置下端部の入口スクリー
ンの拡大断面図である。第５図乃至第１２図は、組立管
装置の配置並びに浮き構造体への連結の手順の各段階を
示す簡略正面図並びに簡略斜面図である。第１３図乃至
第２１図は、組立管装置の浮き構造体からの分離、分離
後の管装置の回収、及び回収後の管装置の浮き構造体へ
の再連結の手順の各段階を示す簡略正面図である。１
０……海洋熱エネルギー変換（ＯＴＥＣ）装置、１１・
・・・・・浮き船体構造体、１２・・・・・・上昇流用
組立管装置、１４・・…・ジンバル球継手式懸垂結合装
置、１５・・・・・・迅速分離式組立結合装置、１６・
・・・・・回収組立装置、１７・・・・・・安定化用底
部重り、１８・・・・・‘縦穴、２０・・・・・・内側
ジンバ・ルリング、２１…・・・外側ジンバ・ルリング
、２２，２８・・・…トラニオン、２３・・・・・・共
通軸、２４・・・…軸受ブロツク、３０・・・・・・枠
体、３２・・・・・・環状下方開放形雌ソケット部材、
３３・・・・・・中空球部材、３４・・・…冷水だめ、
３５・・・…外スリーブ部材、３６…・・・管形部、３
７・・・・・・シール組立装置、３８・・・・・・自浄
化スクリーン組立装置、３９・・・・・・入口スクリー
ン、４０……ポリエチレン管、４１……鋼製ケーブル、
４３・・・・・・横向き結合板、４５・・・・・・緩衝
ニップル、４６・・・・・・管状鋼製緩和バラスト部、
４７……吸入流そらせ板、４８…・・・重り支持ケーブ
ル、４９・・・・・・遠隔操作式迅速分離形連結装置、
５０・・・・・・端部開放形雄ピン結合部材、５１・・
・・・・つなぎケーブル、５２…・・・遠隔操作分離装
置、５３……シール、５５……回収浮力ラー、５７・・
…・回収案内柱、５８…・・・容器、６０・・・・・・
ラッチ柱、６１・・…・支持フランジ、６３…・・・管
形冷水吸入ダクト、６５・・・・・・モータ、７０・・
・…ケーブル、７１・・・・・・可榛鋼網、７２・・…
・支持板、７３・・…・管形案内部村、７４・・・・・
・環状底部閉鎖板、７５・・・・・・案内部材、７９，
８１・…・・ウィンチ、８０・・・・・・Ａ字形枠体、
８２・・・・・・曳船、８３・・・・・・ペンダント線
、８６・・・・・・回収装置、８８・・・・・・引上げ
ケーブル。 多勢２多多夕 多段〆 ｊ多′グ 〆多′〆 そ′グ Ｊ多′夕 Ｊ多′夕 多′夕 〆多′汐 ′／乙？ Ｊ多′汐 ｊＺ′汐 多多′汐 力′々 多′杉 み〆 み′汐 ク多′汐 ′′ク 多′′勿

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 海面に浮揚している浮き構造体の船体に且つ該構造
   体への流路に隣接する場所に、該船体から海底の上方に
   配置される下端部まで概ね垂直に垂下する細長い組立管
   装置の上端部を分離可能に連結する装置であつて、当該
   装置が、 上記構造体の通路と流体連通関係で且つ概ね垂直方向に
   上記構造体に連結可能な下端部開放形ソケツト部材３２
   と、上記管装置と概ね共軸で且つ流体連通の関係で、上
   記管装置の上端部に連結可能な中空の下端部開放形ピン
   部材５０と、上記ピン部材とソケツト部材とが協働すべ
   く設けられていて、ピン部材はソケツト部材と合致し且
   つ合致を行なうためにはピン部材が上記構造体の下方か
   らソケツト部材内へ上向きの直線移動をするだけでよく
   、それによつて上記管装置からピン部材及びソケツト部
   材を経て上記通路と連通する流路を限定すべく構成して
   あることと、上記ピン部材とソケツト部材との嵌合状態
   を分離可能に保持するための選択的且つ迅速に作動可能
   な結合装置５１，５２と、を含むことを特徴とする浮き
   構造体に組立管装置の上端部を分離可能に連結する連結
   装置。 ２ 前記選択的且つ迅速に作動可能な結合装置が、前記
   流路の外側でピン部材に連結する特許請求の範囲第１項
   に記載の連結装置。 ３ 前記ピン部材及びソケツト部材の外側の迅速分離式
   連結装置５２が、連結が外れるまでピン部材とソケツト
   部材との嵌合状態を保持する特許請求の範囲第２項に記
   載の連結装置。 ４ 前記ソケツト部材が、前記構造体の下に垂下する作
   動部から、概ね構造体内に配置される第二の位置へ、前
   記構造体に対して垂直に移動可能である特許請求の範囲
   第１項に記載の連結装置。 ５ 前記ピン部材の上端部に隣接してピン部材内に設け
   られ且つ前記管装置を支持する協働式連結装置８８と嵌
   合可能なラツチ柱部材６０を含む特許請求の範囲第１項
   に記載の連結装置。 ６ 前記協働式連結装置を前記ラツチ柱部材と結合する
   ように案内するための前記管装置で支持されている案内
   柱５７を含む特許請求の範囲第５項に記載の連結装置。 ７ 前記ソケツト部材を概ね垂直に配置し且つその上下
   両端部間部分を伸長形状とし、前記ピン部材を前記管装
   置の伸長形状部と平行に配置し且つ上下両端部間を伸長
   形状とし、このソケツト及びピンの両部材を、ピン部材
   の外周から突出し且つその伸長形状に沿つて離間してい
   る二つの位置のみで密着接合するように構成した特許請
   求の範囲第１項に記載の連結装置。８ 前記ソケツト部
   材を概ね垂直に配置し且つその上下両端部間部分を伸長
   形状とし、前記ピン部材を前記管装置の伸長形状部と平
   行に配置し且つその上下両端部間を伸長形状とし、この
   ソケツト及びピンの両部材を連動するように限定して、
   ピン部材がソケツト部材に嵌入する際の最後の小増大運
   動中に、ピン部材が、ピン部材の外周から突出し且つそ
   の伸長形状に沿つて離間している二つの位置のみでソケ
   ツト部材と密着接合するように構成した特許請求の範囲
   第１項に記載の連結装置。