JP5414799B2 - 計測用連結器を備えたいかり - Google Patents

Description

本発明はいかりに関し、特に、掘削プラットフォームといった重量のある海洋物体を、何年もにわたる長期の使用の間、係留用地面に係留させるためのいかりに関する。

係留用の索におけるそのようないかりは設置用船舶から係留用地面上に置かれ、その後、設置用船舶は係留索を引っ張っていかりを係留用地面内に移動させる。引いている間に、係留索に作用している引張力が設置用船舶によって計測される。そして、設置用船舶の引張力と引張経路とが、いかりの貫入経路のパラメータと、いかりが発生可能な予想保持力と、を形成する。

重量のある海洋物体の所有者の、予想保持力の信頼性の程度に対する要求は高い。そのため、設置用船舶で計測される引張力の相当の部分が例えばいかりの挿入時に係留索に係合している障害物に起因していることを除外しなければならない。

本発明の目的は、いかりの貫入経路と予想保持力とが許容可能な程度に確定できるいかりを提供することである。

本発明は、いかりであって、いかりに連結されている係留索に引張力を作用させることによって貫入方向に従って係留用地面内に差し込み可能な爪、並びに爪の差し込み中に係留索と爪との間の力の伝達の一部を形成する計測用連結器であって、爪に連結された第一の連結部材、係留索に連結された第二の連結部材、２つの連結部材を互いに連結している中空の連結棒であって２つの連結部材が連結棒を変形させることができるように異なる場所で連結棒の長さ方向において係合している連結棒、および中空の連結棒を通って延び連結棒と一緒に変形するように少なくとも端部で連結棒に連結されている計測体であって該計測体の変形パラメータを記録する変形センサを備えた計測体を備えた計測用連結器を含む、いかりを提供する。

連結棒は、第１と第２の連結部材によって連結棒に作用する力に依存して変形し、特に曲がる。この変形は、計測体に作用し、その変形は変形センサによって記録される。そのため、変形センサによって記録された変形は、係留索のいかりの側で発生する第１と第２の連結部材の間の力の作用のパラメータであり、障害物によって係留索に作用する可能性のある力とは無関係である。このように、いかりの予想保持力は、高い程度の信頼性で予測可能である。力の作用と変形との間の関係は、事前に得られた試験データの補間に基づいて求めたり、例えば有限要素解析を用いた力学の規則に従って計算したりすることができる。

一実施態様において、計測体は連結棒に固定して連結されており、その結果、連結棒の変形を計測体に直接的にそして比例的に作用させることができる。

一実施態様において、計測体は連結棒に連結された端部の間で接触せずに連結棒を通って延びており、その結果、計測体は連結棒内の空洞内に容易に挿入することができる。

連結棒内の空洞は、連結棒を貫通しているまっすぐな孔によって定められてもよい。接触せずに延びている実施態様において、計測体は、その両端部の位置よりもその両端部の間の区間にわたって狭い。

一実施態様において、計測体は、少なくとも１つの細長いストリップまたはプレートを有している。その形状のため、ストリップまたはプレートは力学的な計算にふさわしくなる。

一実施態様において、計測体は、長さ方向にわたって実質的に互いに横切るように配置されている少なくとも２つの細長いストリップまたはプレートを有している。互いに横切る位置によって、デカルト座標系に従って変形を分析することができる。

簡素な実施態様において、ストリップは互いに固定して連結されている。

一実施態様において、ストリップは断面において交差部分を形成している。そして、連結棒の変形を正確に求めるために変形センサを交差部分の全ての脚部に配置することができる。

一実施態様において、計測体は金属、好ましくは鋼でできている。

一実施態様において、変形センサは、計測体の長さ方向を実質的に横切るように延びている少なくとも１つのまっすぐな列にグループ分けされている。そして、計測体の変形を、列の長さ方向にわたる変形の差を含めて、その幅の大部分にわたって記録することができ、これによって計測体全体、すなわち連結棒の変形を正確に求めることが可能になる。

一実施態様において、計測体の幅の大部分に長さ方向にわたって分散しているいくつかの位置での変形を記録できるように、変形センサは計測体の長さ方向に計測体にわたって分散しているいくつかのまっすぐな列にグループ分けされている。

一実施態様において、計測用連結器は、互いに分離されており連結棒上に係合している２つの第１の連結部材を有している。爪に連結された第１の連結部材は第２の連結部材と共に曲がるように連結棒に負荷をかけることが可能で、その結果、曲げとその特定の曲げの形状とは係留索が爪に作用させる力とその力の方向とのパラメータとなる。同様に、計測用連結器は、互いに分離されており連結棒上に係合している２つの第２の連結部材を有していてもよい。

一実施態様において、計測用連結器内の２つの第１の連結部材または２つの第２の連結部材は、連結棒への最も外側の係合を形成している。それらの間で、他方のまたは他の連結部材は、連結棒に曲がるための負荷をかけられるように係合することができる。

一実施態様において、いかりは爪に固定して連結されているシャンクを有し、第１の係合部材はシャンクの一部を形成しており、より好ましくは、第１の連結部材は爪とは別の方向を向いているシャンクの端部に位置している。

その一実施態様において、連結棒は、その回転に対して、シャンクに固定して連結されており、その結果、第２の連結部材によって連結棒に作用する力の方向はシャンクと爪とに関連させることができる。

一実施態様において、第２の連結部材は、係留索に連結された係留索結合部分の端部を形成している。係留索結合部分は、連結棒を中心に揺動可能な例えば弓形の掛け金であってもよい。

貫入方向と貫入力は、いかりを左右対称に切断する縦断面に実質的に並行である。一実施態様において、連結棒はいかりを左右対称に切断する縦断面を横切るようにその長さ方向に延びており、その結果、左右対称に切断する縦断面を横切って延びている連結棒に、力の作用を測定するよう曲がるための適切な負荷を作用させることができる。

一実施態様において、計測用連結器は連結棒内に収容されている傾斜計をさらに備えており、連結棒への力の作用に加えて、いかりの傾斜度と回転のパラメータである、架空の平面に対する連結棒の傾斜も求めることができる。

一実施態様において、計測用連結器は連結棒内に収容されている加速度計を備えており、時間についての瞬間的な加速度の積分によって、係留用地面内のいかりの貫入経路のパラメータである連結棒の経路を求めることが可能である。

一実施態様において、計測用連結器は、計測用連結器の位置で水圧を記録する圧力センサを備えている。水圧は喫水線に対するいかりの深さのパラメータであり、それから係留用地面内の深さを導出することができる。たとえば傾斜度と組み合わせることによって、係留用経路の水平成分も深さから導出することができる。

計測用連結器が、変形センサに、より好ましくは傾斜計、加速度計、圧力センサの少なくとも１つに接続された電子回路を有しており、電子回路が計測データを処理して遠隔の計算および処理ユニットに送信する場合、計測装置のデータは、いかりから離れて、例えば設置用船舶から処理し解釈することが可能である。

傾斜計、加速度計、および電子回路の少なくとも１つは、計測体と共に１つの構成済みのユニットとして中空の連結棒内に配置され、計測体に固定して連結されるときにそこに取り付けられてもよい。

本明細書と本出願の特許請求の範囲に記載され、および／または本出願の図面に示された態様と手段は、可能な場合、個別に使用してもよい。それら個別の態様は、それらに関連する分割特許出願の対象であってもよい。これは、従属請求項にそれ自体が記述されている手段と態様とに特に該当する。

計測用連結器によって係留索に連結されている本発明のいかりの等角前面図である。 係留用地面内に差し込まれている図１のいかりの側面図である。 図１，２の計測用連結器の横断面図である。 図１，２の計測用連結器の縦断面図である。 図１，２の計測用連結器の詳細図である。 図１，２の計測用連結器の詳細図である。 係留用地面へのいかりの挿入時の、先行する図面の計測用連結器に対する力の作用の例を示す図である。 係留用地面へのいかりの挿入時の、先行する図面の計測用連結器に対する力の作用の例を示す図である。 係留用地面へのいかりの挿入時の、先行する図面の計測用連結器に対する力の作用の例の図である。

本発明を、添付の図面に示された複数の実施態様に基づいて説明する。

図１，２は本発明の実施形態に係る鋼製のいかり１を示している。いかり１は、係留用地面２に、図示されていない掘削プラットフォームといった重量のある海洋物体を、何年もにわたる長期の使用の間、係留させることを意図している。いかり１は爪１０と、爪１０に対して斜め前方に傾斜していかり１を係留索４に連結する計測用連結器５０を端部に備えているシャンク３０と、を有している。いかり１は、いかりを左右対称に切断する縦断面Ｍについて実質的に対称である。いかり１は、貫入順方向Ｐに係留用地面２中に左右対称に切断する縦断面Ｍに実質的に平行に差し込まれるように形成されている。

爪１０は、複数の板部材を使用して構成され、その後部側にその幅にわたってベースプレート１１を有しており、中央の縦断面Ｍの両側のベースプレートは２つの３角形の前端部１２に合流している。ベース１１の両側に、下向きに方向付けられた、互いに平行に延びる２つのサイドプレート１３が設けられており、前端部１２の下方に２つの平行な縦方向梁１５が両先端１４から延びている。爪１０の上側には、シャンク３０用の固定ピン１８，１９を有する上向きの固定リップ１６，１７が設けられている。

シャンク３０は上向きの方向に互いの方へ向かって斜めにテーパー状になっているプレート形状の２つのシャンク脚３１から構成されている。シャンク脚３１はその長さに沿って複数の横方向プレート３４によって互いに連結されている。シャンク脚３１は、それらの下側に、固定リップ１６，１７の間に収容されている曲がった部分３７を有しており、固定ピン１８，１９は曲がった部分３７内の不図示の固定孔を貫通して延びている。後部側に位置する固定孔は、曲がった部分３７上の補強部分３２内に形成されており、補強部分３２は、爪１０とシャンク３０との間の角度を調整するための一連の予備孔３３を備えている。シャンク脚３１は、上側端部の位置に、互いに並行に伸び、係留索４に連結する計測用連結器５０のための固定孔３６を有する端部耳３５を備えている。

計測用連結器５０は、図３Ａ〜３Ｄにも詳細に示されており、端部耳３５の固定孔３６を通って延びる、一直線で円柱形状の鋼製の連結ペン５４を有している。連結ペン５４の中心線Ｓは、左右対称に切断する縦断面Ｍに対して実質的に垂直方向に方向付けられている。２つの端部耳３５の間で、連結ペン５４は、係留索４に結合されている弓形の掛け金５１の穴５２も貫通して延びている。連結ペン５４は、正の公差のもとで固定孔３６および穴５２の中に収容されており、不図示の割り出し部が設けられており、シャンク３０に対する中心線Ｓ周りの連結ペン５４の回転を妨げている。弓形の掛け金５１は連結ペン５４周りを左右対称に切断する縦断面Ｍ内で揺動することができる。

連結ペン５４は、端部の位置で溶接部分５７によって全周にわたって一緒に溶接された端部キャップ５６によって閉じられている円柱状の孔つまり内側空間５５を備えており、その結果、内側空間５５は防水閉塞されている。内側空間５５内には、細長い計測体６０が閉じ込められている。

計測体６０は、実質的に一定の厚さを有している細長い垂直方向の鋼製プレート６１および細長い水平方向の鋼製プレート６２を有している。鋼製プレート６１，６２はこの例では同一である。プレート６１，６２は、２つのまっすぐな先端部縁６５を共に備えており、先端部縁６５は、４つの一直線の長さ方向端部縁６３を経て、端部縁６３から引っ込んでそれぞれのプレート６１，６２の長さ方向端部縁６３に対して狭くなっている部分を形成している２つの一直線の長さ方向側部縁６４に変わっている。プレート６１，６２は、両先端部縁６５の一方からそれぞれのプレート６１，６２の半分の長さにわたって延びている中央スロット６６を共に備えており、２つのプレート６１，６２が互いのスロット６６内に挿入された後に全長にわたって１つに溶接されている。そのため、計測体６０は形状を維持する角柱形状を有しており、長さにわたる断面は垂直に交差している形状である。その長さ方向の溶接によって、交差部のリブは互いに固定されている。

計測体６０の先端部縁６５と長さ方向端部縁６３とは内部空間５５の境界壁５８と端部キャップ５６の内側表面５９とにそれぞれ当接しており、長さ方向端部縁６３と境界壁５８との間は計測体６０を連結ペン５４に固定するために溶接されている。その結果、連結ペン５４の弾性変形は、端部では計測体６０に作用するが、長さ方向側部縁６４によって定められている狭くなっている部分にわたって境界壁５８からは離れたままである。

図３Ａおよび４Ｃに示しているように、中心分割線の両側および左右対称に切断する縦断面Ｍの両側で、計測体６０の両方のプレート６１，６２は、中心線Ｓに対して横向きに延びる全部で８つの支持帯７１〜７８をこの例では備えている。各支持帯７１〜７８は一連の、この例では１２個の、電気歪みゲージ８０を備えている。計測体６０は、垂直方向の鋼製プレート６１に連結されている支持プレート６７を備えている。支持プレート６７は、歪みゲージ８０の各々に接続された電子回路を有するプリント基板８１を支持している。

垂直方向のプレート６２も、プリント基板８１に電気的に接続された電子傾斜計および加速度計を有するユニット８２を備えている。プリント基板８１は、部分的に外付けの、水圧を計測する圧力センサ９０にさらに接続されている。さらに、プリント基板８１は、プルリリーフ８４によって連結ペン５４に挿入され、シャンク３０上の図示していない電池ハウジングにさらに連結されている電力ケーブル８３に接続されている。プリント回路８１は、プルリリーフ８６によって端部キャップ５６に挿入され、水中でデータの音響伝送８８のための公知の音声モデム８７に接続された通信ケーブル８５にさらに接続されている。このプルリリーフ８６は端部キャップ５６に溶接されているケース８９によって密封されている。プリント基板８１上の電子回路は、歪みゲージ８０、傾斜計、加速度計および圧力センサ９０からの電気信号を受信し、処理し、そして送信するように構成されている。計測体６０の方向がシャンク３０に対して固定されているため、架空の水平面Ｈと架空の垂直平面Ｖとに対するいかり１の位置を計測することができ、したがっていかり１の傾斜度と回転とを求めることが可能である。圧力センサ９０によって、連結ペン５４の上方の水柱の高さ、したがって喫水線に対するいかり１の深さを求めることができる。

図２は、喫水線５上に位置しており図示されていない設置用船舶から、海中３の、海底といった係留用地面２内に差し込み中のいかり１を示している。設置用船舶は、いかり１の位置にあるモデム８７と通信する不図示の音響モデムが備わっており、そのモデムは計算およびデータ処理のユニットに接続されている。先行するステップにおいて、いかり１は設置用船舶から、深さＤの係留用地面２上に爪１０の両先端１４が設置用船舶の方向に向くように配置されている。そして、音響モデム８７と通信ケーブル８５とは依然として水３中にある。その後、設置用船舶は力Ｆを係留索４を通していかり１に作用させ、その結果、いかり１は貫入経路Ｊを通って係留用地面２内のある深さＥに達する。

貫入経路Ｊを通る間に、一方ではシャンク３０の端部耳３５が、他方では弓形の掛け金５１の穴５２が曲げ力および曲げモーメントを連結ペン５４に作用させており、関連する変形が計測体６０に作用している。これは、連結ペン５４と計測体６０の弾性範囲内で発生する。そして、歪みゲージ８０は、例えば図４Ｃに複数のベクトルで示されているように分布Ｑに従ってプレート６１，６２ごとに、計測体６０のプレート６１，６２を介して変形を受けている。個々の歪みゲージ８０の変形並びに傾斜計および加速度計のデータは、電子回路によって登録され、設置用船舶上の計算とデータ処理のユニットに直接伝達される。計算とデータ処理のユニットは、これらのデータ、およびいかり１と係留索４の間の力Ｆ１〜Ｆ３の関連する動作から、例えば既知の試験データの補間や有限要素解析によって貫入経路Ｊを導出することができる。例えば、力は力Ｆ１で示されているように水平方向に向けられていたり、または力Ｆ２で示されているように角度Ａ，Ｂで上向きに傾斜していたり、角度Ｋ，Ｎで下向きに傾斜していてもよい。貫入経路Ｊに関する力Ｆ１〜Ｆ３の大きさと方向とに基づいて、許容可能な信頼性でいかり１が適切に設置されたかどうかと、いかり１が指定された保持力を実現できるかどうかを判断することができる。

説明されたいかり１において、連結ペン５４は弓形の掛け金５１と爪１０との間に結合を構成している。あるいは、連結ペン５４はシャンク３０を爪１０に結合しているピン１８，１９のうちの１つの代わりに使用されてもよい。

説明したいかり１は、爪１０と、爪１０に固定されて爪１０と係留索４との間の連結を確保しているシャンク３０とを備えている。あるいは、爪１０は、固定リップ１６，１７によって、計測用連結器５０の位置で１つになっている引張ケーブルに連結されていてもよい。

これまでの説明は、本発明の範囲を限定するためではなく、本発明の好適な実施形態の動作を説明するために含まれている。以上の記述から本発明の精神と範囲に含まれる多くの変形例が当業者には明らかになるであろう。

Claims (26)

1. いかり（１）であって、前記いかりに連結されている係留索（４）に引張力（Ｆ）を作用させることによって貫入方向（Ｐ）に従って係留用地面（２）内に差し込み可能な爪（１０）、並びに前記爪の差し込み中に前記係留索と前記爪との間の力の伝達の一部を形成する計測用連結器（５０）であって、前記爪に連結された第一の連結部材（３１）、前記係留索（４）に連結された第二の連結部材（５２）、前記第一および第二の連結部材を互いに連結している中空の連結棒（５４）であって前記第一および第二の連結部材が前記連結棒を変形させることができるように異なる場所で前記連結棒の長さ方向において係合している連結棒、および前記中空の連結棒を通って延び前記連結棒と一緒に変形するように少なくとも端部（６３，６５）で前記連結棒に連結されている計測体（６０）であって該計測体の変形パラメータを記録する変形センサ（８０）を備えた計測体（６０）を備えた計測用連結器（５０）を含む、いかり（１）。
2. 前記計測体（６０）は、前記連結棒（５４）に固定して連結されている、請求項１に記載のいかり（１）。
3. 前記計測体（６０）は、前記連結棒に連結された前記端部の間で接触せずに前記連結棒（５４）を通って延びている、請求項１または２に記載のいかり（１）。
4. 前記計測体（６０）は、該計測体の前記両端部（６３，６５）の位置よりも前記端部（６３，６５）の間の区間にわたって狭い、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のいかり（１）。
5. 前記計測体（６０）は、少なくとも１つの細長いストリップまたはプレート（６１，６２）を有している、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のいかり（１）。
6. 前記計測体（６０）は、長さ方向にわたって互いに横切るように配置されている少なくとも２つの細長いストリップまたはプレート（６１，６２）を有している、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のいかり（１）。
7. 前記ストリップ（６１，６２）は互いに固定して連結されている、請求項６に記載のいかり（１）。
8. 前記ストリップ（６１，６２）は断面において交差部分を形成している、請求項６または７に記載のいかり（１）。
9. 前記計測体（６０）は金属でできている、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のいかり（１）。
10. 前記変形センサ（８０）は、前記計測体（６０）の長さ方向を横切るように延びている少なくとも１つのまっすぐな列にグループ分けされている、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のいかり（１）。
11. 前記変形センサ（８０）は、前記計測体の長さ方向に前記計測体（６０）にわたって分散しているいくつかのまっすぐな列にグループ分けされている、請求項１０に記載のいかり（１）。
12. 前記計測用連結器（５０）は、互いに分離されており前記連結棒（５４）上に係合している２つの前記第一の連結部材（３１）を有している、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のいかり（１）。
13. 前記計測用連結器（５０）は、互いに分離されており前記連結棒（５４）上に係合している２つの前記第二の連結部材（５２）を有している、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のいかり（１）。
14. 前記計測用連結器（５０）内の２つの前記第一の連結部材（３１）または２つの前記第二の連結部材（５２）は、前記連結棒（５４）への最も外側の係合を形成している、請求項１２または１３に記載のいかり（１）。
15. 前記爪に固定して連結されているシャンク（３０）を有し、前記第一の連結部材（３１）が前記シャンクの一部を形成している、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のいかり（１）。
16. 前記第一の連結部材（３１）は、前記爪（１０）とは別の方向を向いている前記シャンクの端部に位置している、請求項１５に記載のいかり（１）。
17. 前記連結棒（５４）は、前記シャンク（３０）に回転しないように固定して連結されている、請求項１５または１６に記載のいかり（１）。
18. 前記第二の連結部材（５２）は、前記係留索（４）に連結された係留索連結部分（５１）の端部を形成している、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載のいかり（１）。
19. 前記連結棒（５４）は、いかりを左右対称に切断する縦断面（Ｍ）を横切るように該連結棒の長さ方向に延びている、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のいかり（１）。
20. 前記計測用連結器（５０）は、前記連結棒（５４）内に収容されている傾斜計を備えている、請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のいかり（１）。
21. 前記傾斜計は前記計測体（６０）に固定して連結されている、請求項２０に記載のいかり（１）。
22. 前記計測用連結器（５０）は、前記連結棒（５４）内に収容されている加速度計を備えている、請求項１ないし２１のいずれか１項に記載のいかり（１）。
23. 前記加速度計は前記計測体（６０）に固定して連結されている、請求項２２に記載のいかり（１）。
24. 前記計測用連結器（５０）は、前記計測用連結器の位置における水圧を示す圧力センサ（９０）を備えている、請求項１ないし２３のいずれか１項に記載のいかり（１）。
25. 前記計測用連結器（５０）は、前記変形センサ（８０）に接続された電子回路（８１）を有しており、前記電子回路（８１）は、計測データを処理し、遠隔の計算処理ユニットに該電子回路から送信するように構成されている、請求項１ないし２４のいずれか１項に記載のいかり（１）。
26. 前記電子回路（８１）は、前記計測体（６０）に固定して連結されている、請求項２５に記載のいかり（１）。

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