Consolidated system and method in the ocean

本発明は、連結システムおよび連結方法に関し、より詳細には、海中において、第１本体を第２本体に連結及び／又は分離を容易にし得る連結システムと連結方法に関する。
本発明は、沖合の環境で第１本体を第２本体に連結する特別な用途を見出し、また、特に、穏やかな海での使用に適合する。

海洋構造物を、その機械式係留設備、電力、通信信号及び／又は流体用の伝送装置に連結することは、一般的な沖合での行為である。 現在の方法は、連結作業が船のデッキ又は海洋構造物自体のいずれかで行うべき連結作業を必要とする。

この連結行為は、天候条件に影響されやすく、また、係留ロープを連結する場合には、大きな負荷の下にぴんと張ったロープでの作業を伴うことがある。 このことは潜在的に危険な作業であり、この作業は船及び設備における限られた範囲、及び天候条件における限られた範囲で行われなければならず、全ての要因はプロジェクトの経費を増大させる。

さらに、その連結プロセスは、係留ロープ、電力、通信信号および流体用の伝送ケーブルをそれぞれ構造物に連結することにより、しばしば時間がかかるプロセスである。 このことは、連結オペレーションに要する良い天候が持続する期間の長さにわたるものであり、作業遅延の可能性が増大し、ひいては費用を増加させる。

場合によっては、海洋構造物は係留設備が既に繋がれた状態で、設置場所まで曳航することがある。 この場合、大型船を使用して現場の所定位置に係留設備のアンカーを引っ張る。

あるいは、海洋構造物が要求された場所に到着するとき、ウィンチロープを海洋構造物から機械式係留設備に連結し、両者を機械的に連結するよう巻き上げる。 ウィンチは、海洋構造物に恒久的に取付けて、各連結プロセスに要する設備費用を増加させる連結を容易にする。 あるいは、ウィンチを曳航船に設け、この場合、連結を行う前に、ウィンチを海洋構造物及び機械式係留設備のそれぞれに連結しなければならない。 上述したように、このことは連結プロセスにかかる時間に悪影響を及ぼす。

本発明は、これら問題に対処することを目的とし、特に、第１本体と第２本体との間、例えば海洋構造物と海中の供給ラインとの間、または浮遊ロープと係船設備との間における、より迅速な連結を、従来の方法にくらべて、より広い範囲の天候条件、船における要件に対するより少ない制約で、促進することを目的とする。

さらに、本発明は、ぴんと張ったロープを取り扱う、又はデッキの上での複雑な連結作業を行う上での要件を排除することを目的とする。 このことは、このようなオペレーションの安全性を大いに改善するものである。

本発明の一態様によれば、第１本体に取り付け可能な第１ラッチ素子と、第２本体に取り付け可能な第２ラッチ素子と、第１ラッチ素子及び第２ラッチ素子をともに引き寄せて、第１本体と第２本体との連結を容易にする引き寄せ手段と、を備えた連結システムを提供し、前記引き寄せ手段は、浮揚型ウィンチシステムを有する構成とする。

好ましくは、前記第１本体及び第２本体のうち一方を海洋構造物とし、浮揚型ウィンチシステムを海洋構造物に取り付け可能とする。

好適には、浮揚型ウィンチシステムを前記海洋構造物に着脱自在に取り付け可能とする。

好ましくは、引き寄せ手段は、さらに、一方の端部を浮揚型ウィンチシステムにおけるウィンチに取り付けたウィンチロープを有する構成とし、またウィンチロープの他方の端部を曳航ロープに連結可能にし、曳航ロープに第２ラッチ素子を連結可能にする。

有利には、ウィンチロープは第１本体のラッチ素子を通過する構成とする。

好適には、ウィンチロープの整然としたスプーリングを維持するための、軸線方向駆動手段をウィンチに設ける。

好ましくは、第１本体を曳航する曳航手段を備え、曳航手段は、第１本体と曳船との間に連結した曳航ロープを有し、また曳航ロープはウィンチロープよりも短くし、これによりウィンチロープの自由端部が曳船に担持するとともに、曳航ロープに緊張状態にするとき、ウィンチロープには張力が作用しない状態となるようにする。

有利には、第１ラッチ素子は、第１本体に取り付けたソケットを有する構成とし、第２ラッチ素子は、第１ラッチ素子のソケット内に配置可能なプラグを有する構成とする。

好ましくは、第１ラッチ素子及び第２ラッチ素子を、軸線方向及び回転方向に適正に整列させることができる整列手段を備える。

好適には、第２ラッチ素子は、選択した深さで第２ラッチ素子を直立指向状態に維持して浮揚させる浮力を付与する手段を有する構成とする。

好ましくは、ウィンチは遠隔操作可能とする。

いくつかの実施例において、第１ラッチ素子と第２ラッチ素子との間におけるラッチ機構を遠隔操作可能とすることができる。

有利には、浮き型ウィンチシステムは、浮揚型ウィンチシステムは、第１本体又は第２本体の好適な位置に浮揚型ウィンチシステムを設置することを容易にする巻き上げ手段を有する構成とする。

好ましくは、第１ラッチ素子と第２ラッチ素子との間に、機械的ロック手段を備える。

好ましくはまた、第１ラッチ素子と第２ラッチ素子との間に、第１及び第２のラッチ素子の不慮の分離を防止する、他のロック手段を備える。

好適には、特に第１本体が海洋構造物である場合、浮揚型ウィンチシステムは、電源及び／又は通信システムを有する構成とする。

有利には、ウィンチの電源装置は、第１本体のための補助電源として作用する構成とする。

好ましくは、第１本体及び第２本体は、電流を送電するための供給ライン光学的信号を搬送するための光ファイバ、流体伝送装置および機械的係留設備を含む機能のグループから選択した組み合わせ機能、又は単独の機能を含むものとする。

好適には、連結システムは視認システムを有する構成とする。 好ましくは、視認システムは第２本体に対する第１本体の連結を操作するオペレータに画像を中継する。

本発明のさらに別の態様では、第１ラッチ素子を担持する第１本体を、第２ラッチ素子を担持する第２本体の連結方法を提供する。 この連結方法は、ウィンチロープを、ウィンチを有する浮揚型ウィンチシステムから第１ラッチ素子を経由して第２ラッチ素子に取り付けた係留ロープに連結する段階と、ウィンチを操作して、第１ラッチ素子及び第２ラッチ素子を互いに引き寄せて第１本体を第２本体に連結し、ウィンチロープの係留ロープに対する連結は、ウィンチロープに張力が作用しないように行う段階を有する。

第１ロープと係留ロープの連結を行う際、第１ロープに緊張がないことに基因して、本発明による連結方法は、従来使用されている連結方法よりも、より荒れた海でも使用可能であり、したがって、連結が可能な天候の範囲を拡げることができる。

好ましくは、浮揚型ウィンチシステムは前記第１本体に取り付ける。

好ましくは、第１ラッチ素子及び第２ラッチ素子は、互いに引き寄せた後、機械的に互いにロックする。

好適には、本発明方法は、さらに、第１本体及び第２本体が連結した後、ウィンチロープの分離もしくは切り離しの段階を有する。

さらに好適には、本発明方法は、さらに第１本体から浮揚型ウィンチシステムを取り外す段階を有する。

本発明の好適な実施形態を、実施例と、関連する図を用いて説明する。

本発明の一実施形態による水中における連結／分離システムのコンポーネントを示す線図的説明図である。

本発明の一実施形態による水中における連結／分離システムのコンポーネントを示す線図的説明図である。

本発明の一実施形態による水中における連結／分離システムのコンポーネントを示す線図的説明図である。

図１の連結システムにおける浮揚型ウィンチシステムを上方から見た斜視図である。

図２Ａに示す浮揚型ウィンチシステムの端面図である。

図２Ａに示す浮揚型ウィンチシステムの側面図である。

図１に示す連結システムのラッチ機構における第１素子の側面図である。

図３Ａの第１素子における内部構成を示す拡大詳細図である。

図３Ａの第１素子の正面図である。

図３Ａに示す第１素子のロック機構のロック状態を示す線図的説明図である。

図３Ａにおける第１素子のロック機構を解放した状態を示す線図的説明図である。

図１の連結システムにおけるタレットを一方の側から見た側面図である。

図４Ａのタレットを他方の側から見た側面図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける、連結の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける分離の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける分離の順次の段階を示す説明図である。

図１に示す連結システムにおける分離の順次の段階を示す説明図である。

図面につき説明すると、図１には、本発明の一実施形態による連結システム１を示す。 この連結システムは、ウィンチ９を有する浮揚型ウィンチシステム２を備え、このウィンチ９は、タグボート又は他の船で沖合まで曳航するよう構成する。 第１ケーブル又は本体３を第２ケーブル又は本体４に連結するためのラッチ機構を設ける。 ラッチ機構の第１素子５を、第１ケーブル又は本体取り付け、ラッチ機構の第２素子６を、第２ケーブル又は本体に連結し、この第２素子は恒久的に連結位置に配置しておく。

浮揚型ウィンチシステムを、さらに詳細に図２に示し、この実施形態においては、２個の浮力ユニット８の間に取り付けたフレーム７を有するが、このフレームは他の実施形態においては、１個又はそれ以上の浮力ユニットに取り付けることもできる。 図示の実施形態においては、浮力ユニットはほぼ円筒形であり、フレームを２個の浮力ユニットの長手方向軸線間に取り付ける。 これら浮力ユニットは、フレームに対して、着脱可能に取り付け、ウィンチシステムを輸送するときの保管を容易にし、また損傷したユニットを交換可能にすることができる。 他の実施形態においては、浮揚型ウィンチシステム又はウィンチ構体自体が、もともと浮力を有する構成にすることができる。

ウィンチ９はフレームに担持する。 ウィンチはリール１０を備え、またウィンチロープ１１の一方の端部をリールに連結し、ロープをリールの周りに巻き付け、これにより、以下に説明するように、リールの回転によって選択的に巻き上げ及び繰り出しを行うことができるようにする。 好適には、ウィンチロープは静的な索道器（フェアリード）を経て、リールに送給し、またリールを軸線方向に駆動し、リールに対するウィンチロープの整然とした巻き付け（スプーリング）を維持する。

モータ１２をフレームに取り付け、また好適な実施形態においては、モータをウィンチ９に対して取り付け、リール１０の回転及び軸線方向駆動を行うようにする。 モータは、フレームに取り付けた局所的な電源によって給電する、あるいは船のような離れた位置からの供給ラインを介して給電する。

ヨークを、フレーム又は第１本体の一方の端部、好ましくは使用時での前方端部に設け、ウィンチロープがヨークによって選択的に案内され、フレームを船によって曳航されているとき、ウィンチロープのもつれを防止するようにすることができる。

さらに、連結操作が完了した後に、ウィンチロープを切り放す又は取り外しを行う機構（図示せず）を設けることもできる。

図５に示す実施形態においては、浮揚型ウィンチシステム２を、海洋構造物３の頂部に取り付け、この海洋構造物３は、第２本体に連結すべき第１本体を有する。

この実施形態における、ラッチ機構の第１素子５は、海洋構造物の下側でウィンチ９の真下に取り付ける。 第１素子は、以下に詳細に説明するように、第２ラッチ素子を収容する容器１３を設けたドッキングポートを有する。

この容器には、第２ラッチ素子を軸線方向及び回転方向の双方に整列させる支援を行うよう構成した内側輪郭１４を有する。 その内側輪郭は溝孔により構成することができる。 容器を浮揚型ウィンチシステムのフレームに取付ける手段１５を設けることができる。

この容器は、さらにロック機構１６を有し、このロック機構１６は、第２ラッチ素子が、容器内に収容された後、第１及び第２のラッチ素子を互いに固定するよう、遠隔操作できるようにする。 ロック機構を図４Ｄ及び図４Ｅにおいて詳細に示す。 図４Ｄは開いた状態のロック機構を、図４Ｅは閉じた状態のロック機構を示す。

ロック機構は、容器の頂部に回動可能に取り付けた１対の機械的アーム１７を有する。 各アームは、内側縁端に凹面状の窪み１８を設ける。 これらのアームを互いに対向する向きに取り付け、機械的アームを互いに閉じるとき、凹状内面がほぼ円形の開孔１９を形成するように取り付ける。

開いた位置と閉じた位置とのでアームを操作するための駆動手段を設ける。 図示の実施形態において、駆動手段は液圧又は空気圧式のラム２０とし、このラム２０は、各アームと容器本体との間に取り付けることができる。

さらに、第２の機械的ロック機構２１を容器に設け、第２ラッチ素子の、使用時における不慮のラッチ解除を防止するフェールセーフのシステムにする。

本発明には、ラッチ機構の第２素子が、容器内部へのドッキングの成功を遠隔地から視認できる、又は他の方法で確認するための設備（図示せず）を設けることができる。

さらに、海洋構造物に対するワイヤ、ホース、または他の供給ラインを容器に連結するための手段（図示せず）を設けることができる。

ラッチ機構の第２素子からの海中供給ラインを容器に自動的に連結及び分離するための手段３６を設けることもできる。 この手段は、湿式の整合コネクタまたは海中プラグとすることができる。 コネクタのドッキングは、さらに以下に説明するドッキング操作中又は操作後に行うことができる。

緩衝装置２２を容器本体に取り付け、ドッキングプロセス中における衝撃荷重を吸収する。

索道器（フェアリード）２３を容器１３の底部に又は底部に隣接させて取り付け、連結操作中にウィンチロープの食い込みを防止する。

ラッチ機構の第２素子を、 図４により詳細に示す。 第２素子は、テーパ付きの上側表面２５を有する、整形した本体２４を有し、この本体２４は、第１素子の容器１３内に収容するよう構成する。

係留ロープ２６の連結を可能にするアイボルト（図示せず）を、第２素子に、好ましくは整形した本体の頂部に設ける。

ラッチ機構の第１素子に機械的な連結を行うための手段を、第２ラッチ素子の本体に設ける。 図示の実施形態において、整形した本体は、腰部２７を形成する縮径領域を有し、この腰部２７は、この実施形態において、テーパ付き本体の上側表面の下方に示す。

キー２８およびテーパ付き支柱２８′を本体の側面に、容器の内側輪郭１４に整列させて設け、第２素子を容器内での回転方向の整列を支援するようにする。

第２素子の本体の下側部分には、機械的に係留ロープを取り付ける手段を設ける。 図示の実施形態における取り付け手段は、本体の下側部分に貫通する開孔２９とする。

さらに、供給ラインもしくはケーブルを取り付けるための、１個又はそれ以上のポート３０を、第２素子の本体の下側部分に設ける。 さらにまた、ポート内にドッキングする、供給ラインをラッチ機構の第１素子に連結および分離するための手段３１を、第２素子の本体に設けることができる。 この連結物としては、電気的接続部又は水中プラグとすることができる。 連結及び分離手段は、曳航船から遠隔操作することができる。

ラッチ機構の第２素子には、使用していない時に海底を離れながらも水面よりも下側の所望の深さに第２素子を維持するために、元々のまたは内包させた浮力を持たせる、又は１個若しくはそれ以上の浮力モジュールを第２素子の本体に設ける。

ラッチ機構の第１及び第２の要素を互いに連結する好適な方法における段階を、図５Ａ〜５Ｈに示す。

図５Ａに示すように、最初の段階で、ケーブル又は本体４をラッチ機構の第２素子６に連結する。 このケーブル又は本体４は、第２素子の本体の下側部分における開孔２９又はポート３０のうち１つにドッキングさせる。

ラッチ機構の第２素子６は、係留ロープ２６を使用して、位置表示ブイ３２に連結する。 位置表示ブイは、単に第２素子の位置を認識させるだけで、第２素子の重量を支持しない。 係留ロープは、遠隔操作の運搬手段を使用して、第２素子の本体の頂部におけるアイボルトに挿通する。 第２素子の浮力は、この第２素子を海底よりも上方であるが海面よりも下方の所望の位置に浮揚させることができる。

図５Ｂに示す段階おいて、浮揚型ウィンチシステム２を海洋構造物の頂部に取り付け、またラッチ機構の第１素子５を海洋構造物の下側に、好ましくは、ウィンチのリール１０の直下に取り付ける。 ウィンチロープ１１は、リールに取り付け、リールの周りに巻き付け、海洋構造物、及びラッチ機構の第１素子における容器１３の双方に通過させる。 海洋構造物に貫通する、ウィンチロープが通過できるＩ管を設けることができる。

図５Ｃに示す次の段階では、曳航ロープ３３により海洋構造物３から、タグボートのような船３４に連結する。 回収のための第２ロープ３５により、後述するように浮揚型ウィンチシステム２から船まで連結する。 ウィンチロープ１１により、浮揚型ウィンチ構体と船を連結する。 ウィンチロープの自由端部は、船の固定ポイントに連結することができる。 図５Ｂ及び図５Ｃに示す段階は、好適には沿岸又は港湾で行うが、穏やかな天候の日に海上で行うこともできる。

曳航ロープ３３は、回収ロープ３５及びウィンチロープ１１の引き出された長さよりも短くし、ウィンチロープ及び回収ロープが弛み、ピンと張ったロープが曳航ロープのみとなるようにする。 海洋構造物３は曳航ロープによって船から最適な距離に維持され、連結操作中、ウィンチロープ及び回収ロープが弛んだ状態を確実に保つようにする。

曳船は、位置表示ブイ３２によって認識される連結位置まで、海洋構造物３を曳航する。 曳船は、位置表示ブイ３２を回収し、取り外し、そして係留ロープ２６の端部を図５Ｄに示すように、船上のウィンチロープ１１の端部に連結する。

図５Ｅにて示すように、次の段階において連結した係留ロープ２６及びウィンチロープ１１を船外に投ずる。 船上のオペレータは、海洋構造物上のウィンチ９を遠隔操作で動作させて、係留ロープおよび連結したウィンチロープをウィンチのリール１０に対する巻き付けを開始し、これにより、ラッチ機構の第２素子６を第１素子の容器１３に向けて上方に引き上げる。 好ましい実施形態においては、ウィンチリールをモータ１２によって軸線方向に駆動し、リールに対する整然としたスプーリングを維持する。

第２ラッチ素子が第１ラッチ素子の容器に接近するにつれて、第１素子のテーパ付きの頂部表面２５が容器に進入し、第２ラッチ素子の本体におけるキー２８が容器の内側輪郭１４内に係合する。 したがって、第１及び第２のラッチ素子の軸線方向および回転方向の位置は、これら素子が一緒に引き寄せるとき制御される。

第１ラッチ素子の容器に、第２ラッチ素子をドッキングさせる際、機械的アーム１７を動作させ、第２ラッチ素子の本体におけるくびれた腰部領域２７の部分を包囲して、第１及び第２ラッチ素子を確実に連結する。 つぎに、第２ロック機構を動作させ、より一層安全性を高める。

図５Ｆに示す容器内への第２素子の整形した本体２４のドッキングは、近傍の遠隔視認システムにより確認する。 電力、信号、流体源用の供給ラインの連結が同時に行われる。

ウィンチ９は、ウィンチロープに対して緊張状態を保って引っ張り続ける。 張力は、ウィンチロープにおける脆弱な連結部が破壊する、又はウィンチロープが断裂するまで上昇する。

つぎに、曳航ロープ３３を、船上のオペレータが遠隔操作することにより海洋構造物３から釈放する（図５Ｇ参照）。

浮揚型ウィンチシステム２は、ウィンチ回収ロープ３５を使用し、海洋構造物３から引き離し、船３３に回収する、又は代案として、船の後方で沿岸または港湾に帰還するまで曳航し、帰還した沿岸または港湾で次の海洋構造物に設置することができるようにする。 （図５Ｈ及び５Ｆ参照）。

以下、連結システムの分離について説明する。

船は、海洋構造物３の場所に航行し、曳航ロープ３３を既知の方法により、船とフレームとの間に取り付ける。

船上のオペレータは、遠隔操作によりラッチトリガーを動作させ、ラッチ機構の第２素子６を、第１素子の容器１３から釈放する。 ラッチ機構の第２素子の固有の浮力によって、ラッチ機構が、上述したように海底よりも上方で海面よりも下方の所望の深さを維持することができる。 つぎに、海洋構造物３を曳航して沿岸または港湾に帰還する（図５Ｋ参照）。

当業者には、本発明が、第１ケーブル又は本体を第２ケーブル又は本体に、弛んだロープを使用して連結でき、穏やかな海で運用できる、連結方法及び連結システムを提供することは明らかであろう。 このことは、連結方法および連結システムを運用可能な天候範囲を相当拡大する。

さらに、浮遊プラットホームに着脱自在にウィンチを取り付けることによって、第１本体体と第２本体との連結を行った後、ウィンチは曳船に回収し、これにより他の連結作業に再利用することができるようになる。 このことは、多数回の連結作業に必要なコンポーネントの個数を減らすことによって、連結作業にかかる全体の費用を低減する。

さらに、曳船から遠隔操作できる本発明の連結システムは、現在利用可能なシステムに比べて、より荒れた海、又は作業に適した天候期間がより短い場合でも使用できる。

本発明に変更及び改変を加えることができ、例えばいくつかの実施形態では、フレーム上に局部的なモータを設ける代わりに、遠隔の船から供給ラインを通して電力を供給することができる。

本発明の他の実施形態において、位置表示ブイは、整形した本体を容器から釈放する際に、ラッチ機構の第２素子に自動的に取り付けることができる。

本発明のさらに他の実施形態において、ウィンチ構体および／または浮揚型ウィンチシステムには、オペレータによる制御の下で、海洋構造物における好適な位置に、自身を巻き上げる手段を設ける。

浮揚型ウィンチシステム及び特に浮遊ウィンチは、連結および分離システムの一部として説明したが、この浮遊ウィンチは、他の海洋作業に使用することができ、この他の海洋作業においては、ウィンチを一時的に海洋構造物に取り付け、必要とされる操作をし、そして、海洋構造物から取り外すことができる。 場合によっては、ウィンチを曳航する、又は必要に応じて場所を移動するよう駆動することができる。