JP5373800B2 - 水中ケーブル及び該水中ケーブル用ケーブルセグメント - Google Patents

Description

（背景）
本発明は沖合の地震予知および特に水中聴音器、地中聴音器および加速度計のような多数の検知器を有する海底ケーブルに一般的に関する。

地震調査の１つの従来の形式において、大型船が海底を見通すために水中に音響エネルギーを周期的に放射する空気銃配列のような地震源を牽引する。海底に静止する海底ケーブル（ＯＢＣ）の長さに沿って周期的に間隔をおかれた検知器ノード（ｎｏｄｅｓ）で検知装置に収納された水中聴音器、地中聴音器および加速度計のような検知器は地質的構成の層間の境界を反射する音響エネルギーを検知する。水中聴音器は音響圧力振動を検出する；両方とも運動検知器である地中聴音器および加速度計は反射される地震エネルギーによって引き起こされる粒子の運動を検知する。これらの種類の検知器からの信号は地質的構成を地図にするために使用される。しかし運動検知器は、通常堅固な金属ケーブルである検知器の応力部材に沿って伝達されるＯＢＣの振動に特に敏感である。

あるＯＢＣシステムは検知器から音響的にＯＢＣを切り離すために金属応力部材よりも強固でない構造を使用し、そしてケーブル騒音を減らす。ＯＢＣは各検知器のノード（ｎｏｄｅ）で切断され、その金属応力部材は終結ブロックで終結する。可撓性応力部材は各終結ブロックおよび最も近い検知装置間を接続される。可撓性の応力部材はＯＢＣに沿って伝達される振動を弱める。

このようなＯＢＣの１つの欠点は金属応力部材が各検知器ノードで切断されそして終結されねばならないことである。他の欠点は終結ブロックが比較的大きくそして高価であることである。そして金属応力部材は腐食に曝される。さらに、金属は重く、金属応力部材を伴うＯＢＣの長さは制約される。

（要約）
これらの欠点および他の事柄のいくつかは本発明の特徴を具現化する水中ケーブルおよび検知装置によって克服される。１つのこのような水中ケーブルの変形はケーブルセグメント（ｓｅｇｍｅｎｔｓ）に沿って配置される１つあるいはそれ以上の応力部材を伴う複数のケーブルセグメントからなる。圧力部材はケーブルセグメントに沿って軸方向に延びそしてこれらの反対側両端を通り過ぎる。１つあるいはそれ以上の検知装置が連続するケーブルセグメント間にケーブルに沿って配置される。各検知装置は連続するケーブルセグメントに反対側両端部分で接続される外側検知器筐体を含む。外側筐体は外側表面および内部空洞を有し、その中に検知器モジュールが配置される。外側検知器筐体は、外側検知器筐体に接続される連続するケーブルセグメントの両端から延びる１つあるいはそれ以上の応力部材を受けるために、その内部空洞およびその外側表面間に配置される軸方向の複数の溝を有する。

他の水中ケーブルの変形は、水中ケーブルを形成するために複数のケーブルセグメント、および検知器を収納しそしてケーブルセグメントで交互に配置される複数の検知器筐体からなる。各ケーブルセグメント（ｓｅｇｍｅｎｔ）はその反対側両端を通り過ぎて延びる１つあるいはそれ以上の応力部材を有する。検知器筐体は反対側の筐体部分の向かいあう面に沿って分割されそして検知器を一周する応力部材のための通路を明確にする。

本発明の他の観点で、水中ケーブルセグメントは各端でループ（ｌｏｏｐ）を形成するためにケーブルセグメントの反対側両端を通り過ぎて延びる終わりのない応力部材からなる。

本発明のさらなる観点で、水中ケーブルのための検知装置は外側表面および内部空洞を有する外側検知器筐体からなる。検知器モジュールは内部空洞に懸垂される。外側表面を通る開口は内部空洞内に延びる。検知器モジュールは外側検知器筐体の外側表面を通り過ぎて開口を通って延びる翼を有する。

本発明の優位性と同様これらの特徴および観点は、次の説明、付帯する特許請求項および付帯する図面を参照してより良く理解される。図面は：
本発明の特徴を具現化する水中ケーブルの部分の不等角投影図である。 図１のような水中ケーブルで使用するための検知器モジュールの不等角投影図である。 図２の検知器モジュールのための分割された外側筐体の半分の不等角投影図である。 受け筒（ｃｒａｄｌｅ）に支持される図２におけるような検知器モジュールの不等角投影図である。 図１におけるような水中ケーブル構成に使用可能な１つのケーブルセグメントの不等角投影図である。 線６−６に沿って取られた図５のケーブルセグメントの拡大断面図である。 取り外された１つの外側筐体の部分を伴う図１の検知装置の不等角投影図である。 図１の水中ケーブルにおけるような検知装置の分解図である。 図１におけるような水中ケーブルを構成するために使用できる他のケーブルセグメントの不等角投影図である。 図９におけるようなケーブルセグメントへの接続を示すために取り外された外側筐体の検知装置の不等角投影図である。

（詳細説明）
２つの連続するケーブルノードを示すＯＢＣの部分が図１に図示される。ケーブル２０は一連の軸方向に接続されるケーブルセグメント２２から構成される。検知装置２４は連続するケーブルセグメント間の線に接続される。検知装置は２５ｍ、５０ｍ、あるいは７５ｍ毎のようなＯＢＣに沿って一定の間隔で典型的に分離される。ＯＢＣは海床に設置される。この実施例では、検知装置は検知器と海床間の地震波の連結を改善するために海床内に掘り込む１つあるいはそれ以上の翼２６とともに示される。

各検知装置の構成の１つは図２に示されるような検知器モジュール２８である。検知器モジュールは端板３０、３１によって反対側両端で閉じられる通常円筒状管である。各端板上の電気コネクタ３２は、検知器モジュール内にそして検知器モジュールを通して、ケーブル電力、信号、データおよびＯＢＣの配線ハーネス（ｈａｒｎｅｓｓ）中の制御線あるいは光ファイバーを供給するために使用される。検知装置中に収納されるものは粒子運動検知器のような１つあるいはそれ以上の検知器である。例えば、地中聴音器あるいは３軸デジタル加速度計３４のような加速度計が反射地震波によって引き起こされる運動を検知するために使用される。図２の検知器は音響圧を検知するための水中聴音器３６をともなってまた示される。水中聴音器は端板３０のコネクタ３８を通して検知器モジュールに接続される。例えば、検知器、電力供給、制御および通信回路あるいは論理回路を含む検知装置電子部品は、コネクタおよび端板を通して供給されるＯＢＣ配線内に終端するかあるいはタップ接続する１つあるいはそれ以上の回路盤４０上の検知器モジュール中に設置される。示される検知器モジュールは、強固な地震波の連結に対して海床内に検知器モジュールの留保を助けるために、その周囲から外側へ延びる４つの軸方向に長い翼２６を有する。

検出器モジュールは、その１つが図３に示される２つの半殻からなる外側筐体あるいは甲皮に収納される。他の半殻と同一である半殻４２は、検出器モジュールが殻に強固な接続なく存在する内部空洞４６を取り囲む外側表面４４を有する。軸方向に長い開口４８は内部空洞から半殻の厚さを通して延びそして外側表面上に開く。検知器モジュールの２つの翼は海床と接触し半殻の２つの開口を通して突き出る。半殻の各端で内部円周の細長い凹部５０は支持リングを保持する。軸方向の溝５２は内部空洞の半殻内に直径の反対両側に形成される。２つの軸方向の溝５２は半殻の端部５６に形成される連接溝５４によって連接される。連接溝は半殻の各端で出入り口５８に開く。溝および出入り口の機能は図７および図８を参照してさらに詳細に説明される。

図４に示されるように、検出器モジュール２８は支持リング６２に反対側両端に取り付けられるスリーブ状受け筒６０中に支持される。受け筒は検出器モジュールの翼２６が通って延びる細長い隙間６４をもち合成網あるいは布状織物から望ましくは作られる。支持リングは図３の半殻の凹部５０に保持される。受け筒は検出器筐体の内部空洞４６中に検出器モジュールを支持しそしてＯＢＣの振動騒音から検出器モジュールを機械的に遮断する。受け筒は、空洞中に検出器モジュールを中心にすることを助けるために、ニトリルゴムあるいはポリウレタンのような硬い材料から二者択一的に作られる。

２つの連続する検知装置を結びつけるケーブルセグメントの１つの変形が図５および図６に示される。ケーブルセグメント６６は水を外に保つために材料で充填された内側コア７０を覆う外側外套６８で構成される。外側外套は望ましくはポリウレタンで作られる：コア材料は望ましくはポリエチレンである。検知器および関連する電子機器へ電力を供給し、制御しそして読み取るための電気ケーブルの束７２はケーブルセグメントを通って走りそして各端のコネクタ７３で終端する（電気ケーブルは図６に示される２つの束以外の代わりとして１つの束あるいは多くの束の構造とされることもできる）。各ケーブルセグメントを通る走行はまた１つあるいはそれ以上の応力部材７４であり、それはケーブルに張力を掛ける。応力部材は最小の延びをもつ強度、軽量、そして可撓性のために望ましくは高規格化の繊維ロープである。これらは望ましくはＫｅｖｌａｒ（商標）、Ｖｅｃｔｒａｎ（商標）およびＤｙｎｅｅｍａ（商標）のような合成材料から作られる。合成ロープは長いケーブルに対して取扱易く、高い騒音遮断を要求しない応用においてまた使用することができる多くの市販のワイヤーロープよりもケーブルからのより良い音響遮断を提供する。ケーブルセグメントの両端は外側検知器筐体との接続部での破壊からケーブルセグメントを防ぐために張力軽減スリーブ７６によってさらに補強される。圧壊からの被害を最小とするために、ケーブルセグメントはさらに金属製防護具で捲かれる。図５に示されるように、実施例の応力部材は、長さがケーブルセグメント外套の反対側両端間で測定されるケーブルセグメントの２倍を超える１つの終わりのないロープである。ケーブルセグメントの両端から延びる終わりのないロープの部分はループ７８を形成する。

図７および図８に示されるように、隣接のケーブルセグメント６６、６６’のループ７８、７８’は筐体の中心線７９の反対両側で型取りされた外側検知器筐体半殻４２に形成される軸方向でそして連接溝５２、５４でお互いに重なる。連接溝は応力部材のための通路を形成するが、しかし溝は検知器モジュールを取り囲む連続する応力部材通路を明確にするために十分な不連続なセグメントである。張力軽減スリーブ７６を含むケーブルセグメントの両端は半殻の各端で出入り口５８中に受け止められる。応力部材および電気ケーブルは出入り口および支持リング６２の内部を通って延びる。電気ケーブルコネクタ７３は検知器モジュール２８の端板でコネクタ３２と嵌合する。２つの半殻が閉じられるとき、これらの直面する面７５は分割された甲皮を形成しそして溝を閉じるためにお互いにねじ込みするかあるいは同様な方法によって元のように固定される。半殻はケーブルセグメント両端および支持リング６２を位置に緊密に締めつける。受け筒６０は閉じられた外側検出器筐体の内部空洞中に検知器モジュール２８を支持する。受け筒はケーブルセグメントからのある程度の地震波の遮断を提供する。さらなる地震波の遮断は検知器モジュールを取り捲く溝中の応力部材によって提供される。可撓性の応力部材は検知器の騒音を減らすためにケーブルからの振動を弱める。さらに、個々のケーブルセグメントおよび分割される検知器筐体の内外のケーブル構造は被害を受けた検知装置あるいはケーブルセグメントを修理あるいは置き換えることを容易にする。そして閉じられた溝に沿って僅かに前後に動く応力部材の自由度は張力荷重を分散するために応力部材をそれ自身で調節する。

本発明の特徴を具現化するＯＢＣのいくつかの異なる変形が図９および図１０に示される。この変形で、ケーブルセグメント８０は分離できない。これらは海中ケーブルの長さを走る２つの応力部材８２、８３によって連結される。歪軽減を初めから終わりまでするケーブルセグメントの断面は図５のケーブルセグメントと同じものであり；これは図６に与えられると同様である。同じ外側筐体半殻４２は図９のケーブルとともに使用できる。各応力部材は検知器モジュール２８の両反対側の溝で外側検知器筐体を通る。さもなければ、検知装置は分離できるケーブルセグメントに対すると同様な方法でこれらのケーブルセグメントに取り付ける。

かくして前に記載された両方のＯＢＣ変形は図５および図９の両方の特徴を具現化する混成変形を提案する。このような混成ケーブルはケーブルの１端あるいは両端で図５のようなループを含む図９のような一連の分離できないケーブルセグメントを含む。２つのこのようなケーブルのループされた両端は図８におけるような検知装置で結合される。これは多くのセグメントケーブル部分を大変長いＯＢＣの長さに沿って接続されたりあるいは切り離されることを可能とする。

図１０はまたコネクタを接触しそして腐食する腐食性の海水を防ぐために油充填ブーツ（ｂｏｏｔｓ）８４、８５によって覆われた検知管の両端上のコネクタおよび水中音響器を示す。油充填ブーツは図７の検知装置で同様に使用される。

本発明はいくつかの望ましい変形に関して詳細に記載されてきたけれども、他の変形が可能である。例えば、各ケーブルセグメントの両端から外へ延びる２つの分離される撚線をもつ単一、多くの撚線応力部材が図７および図１０に記載される終りのない応力部材あるいは２つの並んだ応力部材の代わりに使用される。他の実施例は分割される外側検知器筐体が２つの補足的であるがしかし同一でない部分から形成される。２つの部分がお互いに締め付けられるとき、１組の溝は、部分の第一の１つの部分に完全に形成されそして他の第二の部分によって覆われ、そして他の組の溝が第二の部分に完全に形成されそして第一の部分によって覆われる。それで、これらのいくつかの実施例が提案するように、特許請求の精神および範囲は望ましい変形の詳細に限定されることを意図しない。

２２，６６，６６’８０ ケーブルセグメント
２４ 検知装置
２６ 翼
２８ 検知器モジュール
３０、３１ 端板
３２，３８，７３ コネクタ
３４ デジタル加速度計
３６ 水中聴音器
４０ 回路盤
４２ 半殻
４４ 外側表面
４６ 内部空洞
４８ 開口
５０ 凹部
５２、５４ 溝
５６ 端部
５８ 出入り口
６０ 受け筒
６２ 支持リング
６４ 隙間
６８ 外側外套
７０ 内側コア
７２ 電気ケーブルの束
７４ 応力部材
７５ 面
７６ 張力軽減スリーブ
７８ ７８’ ループ
７９ 筐体の中心線
８２、８３ 応力部材
８４、８５ 油充填ブーツ（ｂｏｏｔｓ）

Claims (12)

1. ケーブルセグメントに沿って軸方向に配置され、該ケーブルセグメントの反対側両端を通り過ぎて延びる少なくとも１以上の応力部材を含む複数のケーブルセグメントと、 連続する該ケーブルセグメント間にケーブルに沿って配置される少なくとも１以上の検知装置とを備えてなる水中ケーブルであって、
   前記検知装置は、連続する前記ケーブルセグメントに反対側両端部分で接続され、外側表面および内部空洞を有する外側検知器筐体と、該内部空洞に配置される検知器モジュールとを含み、
   前記外側検知器筐体は、該外側検知器筐体に接続される連続する前記ケーブルセグメントの両端から延びる少なくとも１以上の応力部材を受けるために、前記内部空洞および前記外側表面間に配置される軸方向の複数の溝を有すると共に、
   前記ケーブルセグメントが、該ケーブルセグメントの反対側両端を通り過ぎて延びる応力部材ループを含んでいる
   ことを特徴とする水中ケーブル。
2. 前記外側検知器筐体がさらに前記外部表面を通して前記内部空洞内に延びる軸方向の長い開口を有すると共に、前記検知器モジュールが前記外側検知器筐体の前記外側表面を通り過ぎて開口を通って延びる軸方向の長い翼を有することを特徴とする請求項１に記載の水中ケーブル。
3. 前記検知装置が、前記内部空洞内に前記検知器モジュールを懸垂するために、前記外側検知器筐体に反対側両端で固定される受け筒を含むことを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の水中ケーブル。
4. 前記ケーブルセグメントが該ケーブルセグメントの両端の外へ延びる電気ケーブルを含み、前記検知器モジュールは該電気ケーブルが接続される各端でコネクタを含むと共に、前記検知装置がさらに該コネクタを覆う油充填ブーツを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水中ケーブル。
5. 前記各ケーブルセグメントが、前記応力部材ループを形成するために、該セグメントの長さの２倍を超える長さで各ケーブルセグメント中に入れられる１つの終わりのない前記応力部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の水中ケーブル。
6. 前記軸方向の溝が前記外側検知器筐体中に互いに全く反対側に形成され、前記検知装置の一端で前記ケーブルセグメントの前記応力部材ループおよび他端で前記ケーブルセグメントの前記応力部材ループが、該応力部材ループの内部に前記検知器モジュールをもって、同じ前記溝に存在することを特徴とする請求項１又は５に記載の水中ケーブル。
7. 前記外側検知器筐体がさらに前記応力部材ループの末端を反対側端部分の前記ケーブルセグメントから受けるために全く反対側の軸方向の溝と連結する前記検知器モジュールの各端部分に連接溝を含むことを特徴とする請求項６に記載の水中ケーブル。
8. 前記ケーブルセグメント中に入れられる少なくとも１以上の前記応力部材が、水中ケーブルの長さを走る一対の応力部材からなると共に、
   前記軸方向の溝が前記外側検知器筐体に互いに全く反対側に形成され、前記対の各前記応力部材が異なる軸方向の溝に存在する、ことを特徴とする請求項１に記載の水中ケーブル。
9. 前記外側検知器筐体が２つの補足的部分からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の水中ケーブル。
10. 前記応力部材が繊維ロープであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の水中ケーブル。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の水中ケーブル用ケーブルセグメントであって、
    該ケーブルセグメントが、各端でループを形成するために該ケーブルセグメントに沿ってかつ該ケーブルセグメントの反対側両端を通り過ぎて延びる終わりない応力部材からなる、ことを特徴とするケーブルセグメント。
12. 前記ケーブルセグメントが、該ケーブルセグメントの長さに沿って延びかつループを形成しない終わりのない前記応力部材の部分を入れる長い外側外套をさらに備えてなることを特徴とする請求項１１に記載のケーブルセグメント。

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