(57)【要約】【課題】  ケーブルの張力を簡単にかつ正確に測定でき、かつ、メンテナンスが容易なケーブルエンジンを提供することを目的とする。【解決手段】  船首に設けたシーブ７に対してケーブル９を繰り出すドラム１１と、ドラム１１を回転駆動する電動機１３，１５と、電動機１３，１５の駆動軸１９，２１に装着されたトルク検出器２７，２９と、が備えられていることを特徴とする。【選択図】      図２
2007069685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船端に設けたシーブに対してケーブルを繰り出すドラムと、
該ドラムを回転駆動する回転駆動手段と、
該回転駆動手段の駆動軸に装着されたトルク検出器と、
が備えられていることを特徴とするケーブルエンジン。
【請求項２】
前記ドラムと前記回転駆動手段との間に減速手段が介装され、
前記トルク検出器は、前記回転駆動手段側の駆動軸に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルエンジン。
【請求項３】
前記トルク検出器が検出したトルク値から前記ケーブルの張力を演算し、該張力の大きさに応じて前記回転駆動手段の回転数を制御する制御装置を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のケーブルエンジン。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のケーブルエンジンを搭載していることを特徴とするケーブル敷設船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル繰り出し装置であるケーブルエンジンおよびこれを用いたケーブル敷設船に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ケーブル敷設船を用いて海底ケーブル等を敷設する場合、ケーブルエンジンを用いて船倉からケーブルを引き出して船首あるいは船尾のシーブまで送り、ケーブルを船速に合わせて海中に繰り出すようにする。
かかる作業において、ケーブル繰り出し速度と船速とが一致しないと、ケーブルに必要以上の張力がかかり、ケーブルを損傷してしまう可能性がある。
そこで、ケーブル敷設船には、ケーブルエンジンとともにケーブルにかかる張力を測定する機構を設け、ケーブルの繰出速度を制御してケーブルの損傷を防ぐようにしている。
【０００３】
ケーブルの張力を測定する機構としては、例えば、特許文献１に示されるような、ダイナモメータ方式がよく用いられている。また、特許文献２に示されるような、検出精度を向上させ得るインターナルダイナモメータ方式が提案されている。
ダイナモメータ方式は、ケーブルの移動ライン上にケーブルを所定角度持たせて支持するようにダイナモメータを設置し、ダイナモメータの船体側固定部とケーブル支持部との間に設けたロードセルによってケーブルの下向き分力を計測し、このケーブルの下向き分力を換算してケーブルの張力を算出するものである。
インターナルダイナモメータ方式は、ケーブルを繰り出すドラムと船体との間にロードセルを設置し、ロードセルによってドラムが引っ張られる力を計測し、これをケーブルの張力に換算するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５３−８０６９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２５８１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ダイナモメータ方式は、分力を発生させるためにケーブルに持たせる所定角度の精度に基づく誤差、張力に比べて極小となる下向き分力から逆算するための誤差拡大およびロードセルの風袋荷重が船体運動に伴い変動することに基づく誤差等によって張力の検出精度が不十分という問題があった。
また、インターナルダイナモメータ方式は、ロードセルによって張力を直接検出するので、ダイナモメータ方式に比べて検出精度は向上しているが、船体運動に伴うロードセルの風袋荷重の変動の影響は依然として存在する。また、これを除くために傾斜角度センサや加速度計、あるいは補正用ロードセルを装備して補正する必要があるため、装置が複雑でコストがかかるし、複雑な船体運動を確実に補正することは難しい。さらに、ロードセルがドラムの下に設置されているので、ロードセルを交換するためにはドラムを持上げる必要があり、航行中に作業するのは困難であり、メンテナンス性が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、ケーブルの張力を簡単にかつ正確に測定でき、かつ、メンテナンスが容易なケーブルエンジンおよびこれを用いたケーブル敷設船を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるケーブルエンジンは、船端に設けたシーブに対してケーブルを繰り出すドラムと、該ドラムを回転駆動する回転駆動手段と、該回転駆動手段の駆動軸に装着されたトルク検出器と、が備えられていることを特徴とする。
【０００８】
このように、ドラムを回転駆動する回転駆動手段の駆動軸にかかるトルクをトルク検出器によって検出するので、ドラムから繰り出されるケーブルの張力に相当するものを直接検出することができる。これに加えて、トルク検出器の検出値は船体運動に影響されないので、ケーブルの張力を簡単にかつ正確に測定できる。
また、トルク検出器は軸カップリングを外すことにより取り外すことができるので、メンテナンスを容易に行なうことができる。
【０００９】
また、上記発明にかかるケーブルエンジンでは、前記ドラムと前記回転駆動手段との間に減速手段が介装され、前記トルク検出器は前記回転駆動手段側の駆動軸に装着されていることを特徴とする
【００１０】
このように、ドラムと回転駆動手段との間に減速手段が介装され、トルク検出器は回転駆動手段側の駆動軸に装着されているので、トルク検出器はドラムにかかるトルクに比べて小さいトルクを検出することとなる。このため、小型のトルク検出器を用いることができるので、装置を安価にすることができる。
【００１１】
また、上記発明にかかるケーブルエンジンでは、前記トルク検出器が検出したトルク値から前記ケーブルの張力を演算し、該張力の大きさに応じて前記回転駆動手段の回転数を制御する制御装置を備えていることを特徴とする。
【００１２】
このように、トルク検出器が検出したトルク値から前記ケーブルの張力を演算し、張力の大きさに応じて回転駆動手段の回転数を制御する制御装置を備えているので、算出したケーブルの張力が過剰な張力と判断したときに回転駆動手段の回転数を上げ、過小な張力と判断したときに回転駆動手段の回転数を下げる等の制御を行なうことができる。
これにより、ケーブルの繰出速度を制御してケーブルにかかる張力の大きさを所定範囲に維持できるので、ケーブルの損傷を防ぐことができる。
【００１３】
本発明にかかるケーブル敷設船は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のケーブルエンジンを搭載していることを特徴とする。
【００１４】
このように、ケーブルにかかる張力を正確に測定できるケーブルエンジンを搭載しているので、船速等の状況変化に拘わらずケーブルにかかる張力を所定範囲に収めるようにできる。
これにより、ケーブルの損傷を防ぐことができるので、確実なケーブル敷設を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ドラムを回転駆動する回転駆動手段の駆動軸にかかるトルクをトルク検出器によって検出するので、ケーブルの張力を簡単にかつ正確に測定できる。
また、トルク検出器は軸カップリングを外すことにより取り外すことができるので、メンテナンスを容易に行なうことができる。
これにより、ケーブルの損傷を防ぐことができるので、確実なケーブル敷設を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態にかかるケーブル敷設船１について、図１〜図４を用いて説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１は、一部を切り欠いて船首部を示す部分側面図である。
ケーブル敷設船１には、船体３と、ケーブルエンジン５と、シーブ７とが備えられている。
ケーブル敷設船１の図示しない船倉には、ケーブル９が大量に貯蔵されている。
このケーブル９は、船倉から必要な分だけ必要なときにケーブルエンジン５のドラム１１によって巻き取られ、シーブ７に送り出されることになる。
【００１７】
ケーブル９を巻き取るドラム１１は、ケーブル９の曲げ剛性との関係で大きな曲率半径必要になるので、甲板よりも低い位置の船体３に固定されている。
シーブ７は船首に付設された滑車であり、ドラム１１から送り出されるケーブル９を案内して海中に繰り出すように構成されている。
ドラム１１の最上部とシーブ７の最上部とは、同じ高さになるように設置されている。
なお、本実施形態ではシーブ７は船首に設けられているが、船尾に設けるようにしてもよい。
【００１８】
図２はケーブルエンジン５の概略構成を示す平面図であり、図３は側面図である。
ケーブルエンジン５には、ケーブル９を巻き取り、送り出すドラム１１と、ドラム１１を回転駆動する一対の電動機（回転駆動手段）１３，１５と、制御装置１７と、が備えられている。
電動機１３，１５の駆動軸１９，２１には、先端部に駆動ギア２３，２５が固定され、中間部にトルク検出器２７，２９が介装されている。
【００１９】
駆動ギア２３，２５は、ドラム１１の軸端に取り付けられたドラムギア３１と噛合されている。
ドラムギア３１のピッチ円は駆動ギア２３，２５のピッチ円よりも大きく構成されているので、ドラムギア３１と駆動ギア２３，２５とによって、本発明の減速手段を構成していることになる。
なお、減速手段として、これに加えて減速機を介装するようにしてもよい。
制御装置１７は、トルク検出器２７，２９から検出信号を用いて張力を演算し、この演算結果に基づいて電動機１３，１５（ドラム１１）の回転数を制御するものである。
【００２０】
トルク検出器２７，２９について図４に基づいて説明する。トルク検出器２７，２９は、同一構造をしているので、ここではトルク検出器２７について説明することとする。
図４は、トルク検出器２７の取付構造を示す正面図である。
トルク検出器２７には、トーションバー３３と、第一歯車３５と、第二歯車３７と、第一電磁検出器３９と、第二電磁検出器４１と、が備えられている。
【００２１】
第一歯車３５および第二歯車３７は、トーションバー３３の両端に固定されている。
第一歯車３５はドラム１１側の駆動軸１９に、第二歯車３７は電動機１３側の駆動軸１９にそれぞれ固定されている。
第一電磁検出器３９は、第一歯車３５の周面に近接して設置され、第一歯車３５の回転に伴う磁気抵抗の周期的変化を検出している。
第二電磁検出器４１は第二歯車３７の周面に近接して設置され、第二歯車３７の回転に伴う磁気抵抗の周期的変化を検出している。
【００２２】
以上、説明したケーブル敷設船１によるケーブル９の敷設作業について説明する。
ケーブル敷設船１は、ケーブル敷設ラインに沿って航行する。
その航行中に、電動機１３，１５を作動して、駆動軸１９、駆動ギア２３，２５およびドラムギア３１を介してドラム１１を回転させる。
このようにケーブルエンジン５を駆動してケーブル９を船倉から引き出し、ドラム１１に巻取る。ドラム１１では、ケーブル９は略一周巻かれて、シーブ７に向けて送り出される。ケーブル９はシーブ７から海中に繰り出され、海底に沈め、敷設される。
【００２３】
この時、ケーブル９の繰り出し速度と船速とが一致しないと、ケーブル９に必要以上の張力がかかり、ケーブル９が損傷してしまう可能性がある。
そこで、ケーブル９にかかる張力を所定範囲内に収めるようにケーブルエンジン５の動作を制御している。
この制御方法について説明する。
【００２４】
まず、ケーブル９にかかる張力Ｔの検出方法について説明する。
トルク検出器２７，２９によって、電動機１３，１５の駆動軸１９，２１に作用するトルクを検出する。
すなわち、例えば、駆動軸１９が回転すると、作用するトルクによって、トーションバー３３がねじれ、第一歯車３５の回転位相が第二歯車３７の回転位相よりも遅れる。この回転位相の遅れはトルクに比例するので、第一歯車３５および第二歯車３７の回転位相を比較してトルクを算出する。
このようにして、トルク検出器２７，２９によって駆動軸１９，２１に作用するトルクＴｒ１，Ｔｒ２が検出される。
【００２５】
駆動ギア２３，２５のピッチ円半径をＤｄと、ドラムギア３１のピッチ円半径をＤｇと、ドラム１１の半径をＤｒとする。
ドラム１１とドラムギア３１とは一体であるので、同一トルクが作用している。ドラム１１の表面にはケーブル９の張力Ｔが作用しているので、同一トルクが作用しているドラムギア３１のピッチ円に作用する力Ｆｇは、
【数１】
2007069685.tif 000003
となる。
【００２６】
一方、駆動ギア２３，２５のピッチ円に作用する力Ｆ１，Ｆ２は
【数２】
2007069685.tif 000004
となる。
駆動ギア２３，２５のピッチ円に作用する力（Ｆ１＋Ｆ２）とドラムギア３１のピッチ円に作用する力Ｆｇとは、同一であるので、次の関係式が成立する。
【００２７】
【数３】
2007069685.tif 000005
このように、トルク検出器２７，２９によって駆動軸１９，２１に作用するトルクを測定することによって、ケーブル９に作用する張力を算出することができる。
なお、減速手段としてさらに減速機を介装する場合には、減速比ｉは、（Ｄｇ／Ｄｄ）×（減速機の減速比）となる。
【００２８】
このように、ドラム１１を回転駆動する電動機１３，１５の駆動軸１９，２１にかかるトルクＴｒ１，Ｔｒ２というドラム１１から繰り出されるケーブル９の張力Ｔと直接関係するものを検出し張力Ｔを算出するので、ケーブル９へかかる張力を簡単にかつ正確に算出することができる。
また、トルク検出器２７，２９の検出値は船体運動に影響されないので、ケーブル９の張力を一層正確に測定できる。
【００２９】
さらに、トルク検出器２７，２９は電動機１３，１５の駆動軸１９，２１に装着されているので、ドラム１１との間に減速手段としての駆動ギア２３，２５およびドラムギア３１が介装されている。このため、トルク検出器２７，２９はドラム１１にかかるトルクに比べて小さいトルクを検出することとなるので、小型のトルク検出器を用いることができ、その分装置を安価にすることができる。
【００３０】
制御装置１７は、トルク検出器２７，２９で検出したトルクＴｒ１，Ｔｒ２からケーブル９に作用する張力Ｔを算出し、張力Ｔが所定範囲を超える値である場合には、電動機１３，１５の回転数を上げるように指令信号を送る。
これにより、ドラム１１の回転速度が上昇し、ケーブル９が速く繰り出されるので、ケーブル９にかかる張力が減少することとなる。
一方、算出されたケーブル９の張力Ｔが所定範囲に満たない値である場合には、電動機１３，１５の回転数を下げるように指令信号を送る。
これにより、ドラム１１の回転速度が減少し、ケーブル９が遅く繰り出されるので、ケーブル９にかかる張力が増加することとなる。
【００３１】
このように、制御装置１７は、算出したケーブル９の張力Ｔが過剰な張力と判断したときに電動機１３，１５の回転数を上げ、過小な張力と判断したときに電動機１３，１５の回転数を下げる制御を行なうので、ケーブル９の繰出速度を調整し、ケーブル９にかかる張力Ｔの大きさを所定範囲内に収まるように維持できる。このため、ケーブル９に異常な張力Ｔがかかることがなくなるので、ケーブル９の損傷を防ぐことができる。
これにより、ケーブル敷設船１は確実なケーブル９の敷設を行なうことができる。
【００３２】
トルク検出器２７，２９は、駆動軸１９と第一歯車３５との軸カップリングおよび駆動軸１９と第二歯車３７との軸カップリングを外せば、取り外すことができるので、電動機１３，１５を停止させ、トルク検出器２７，２９を取り外すことによってメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、電動機１３，１５の２台でドラム１１を駆動するようにしているが、これは、１台で駆動するようにしても、３台以上で駆動するようにしてもよい。
また、複数台備えている場合でも、その一部で駆動し、残りのものは予備とするようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施形態では、回転駆動手段として電動機を用いているが、これは油圧モータ、ディーゼルエンジン等の各種エンジンとしてもよい。
さらに、本実施形態では、トルク検出器２７，２９として位相差検出式を用いているが、歪ゲージ式、磁気式等を用いたものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態にかかるケーブル敷設船の一部を破断して示す部分側面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるケーブルエンジンの概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるケーブルエンジンの概略構成を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるトルク検出器の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ケーブル敷設船
５  ケーブルエンジン
７  シーブ
９  ケーブル
１１  ドラム
１３，１５  電動機
１７  制御装置
１９，２１  駆動軸
２３，２５  駆動ギア
２７，２９  トルク検出器
３１  ドラムギア
【図１】
2007069685.tif 000006
【図２】
2007069685.tif 000007
【図３】
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【図４】
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