(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部デバイス（１８）を水中ケーブル（１４）上の一つの位置で接続するための接続システムであって、特定の位置で前記水中ケーブルに固定されるに適しそして外径を有するレース（３４）を形成する第１の内側カラー（３２）、および外部デバイスを第１のカフ（１０）に取り付けるための取り付け手段を有する前記カフからなり、そこでは前記第１のカフ（１０）は前記第１の内側カラーを水中ケーブルに前記外部デバイスを接続するためにレースに乗って前記第１のカフの内側表面と係合に適しそして前記水中ケーブルを前記第１のカフの内部で回転させる接続システムであり、次を特徴とする：
前記第１のカフ（１０）は、前記カフの全長にわたって延びる間隙を形成するＣ形状の円筒形内面（２６）を有し、前記間隙は前記Ｃの両端部を横切る幅を有し、前記間隙の前記幅は前記水中ケーブルが前記カフ内に入るサイズで、そして前記間隙の前記幅はレースの外径よりも小さい。
【請求項２】
前記第１カフ（１０）は、一体構造である請求項１の接続システム。
【請求項３】
前記取り付け手段（２２）は、前記第１カフ（１０）の直径上の対向した位置に、一対のキー溝を備え、前記間隙（１２）は、前記キー溝のほぼ中間の円周上に位置決めされている請求項１の接続システム。
【請求項４】
前記取り付け手段（２２）は、前記間隙から円周方向に１８０°よりも少なく離れて前記第１カフ（１０）に形成されたキー溝を備える請求項１の接続システム。
【請求項５】
前記水中ケーブル（１４）上の前記第１の内側カラー（３２）から離れた一つの位置に固定されるに適した第２の内側カラー（３２）と、前記第１のカフ（１０）から離れて前記外部デバイスに固定されるに適した第２のカフ（１０）とを更に備え、前記第１のカフは、前記第１の内側カラーに係合し、前記第２のカフは、前記第２の内側カラーに係合する請求項１の接続システム。
【請求項６】
前記外部デバイスから前記第１のカフを通って円周溝（５４）へ延びる引き込み可能なピン（５６）を適合させるためのレースに沿った円周溝を更に含む請求項１の接続システム。
【請求項７】
前記第１の内側カラーが前記第１の内側カラーの末端に前記第１のカフに対して長手方向ストップを形成する円周の肩部（５２）をもつ請求項１の接続システム。
【請求項８】
前記第１の内側カラーが前記第１の内側カラーの端部に傾斜面（５０）を有する請求項１の接続システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、海洋地震予測に関し、特に海洋地震ケーブルに対して装置を着脱するための接続システムに関する。
【０００２】
［従来技術の説明］
海洋地震ストリーマーは、典型的には数１０００メートルの長さのケーブルであり、その長さに沿って、ハイドロホン（水中聴音器）の列と、それに関連する電子装置の列を含んでいる。このストリーマーの１つの目的は、測量域におけるハイドロホンの列を、牽引船に対して既知の深さと方位に位置決めすることである。外部に搭載される装置、例えば「バード」と呼ばれる深度コントローラや、緊急回収ポッド、および音響ポッドは、ケーブルを位置決めし、また制御する機能を果たす。これら種類の外部装置の個別ユニットは、ストリーマーの長さに沿った種々の位置に取り付けられる。これら外部ユニットのそれぞれは、可能な限り迅速に且つ信頼性をもって、ケーブルに対し取り付けおよび取り外し双方共に可能であるべきである。海洋船の操作費用は、これら外部ユニットの迅速な取り付けおよび取り外しを要求する。これら外部ユニットは、典型的には数１０００ドルのコストを要するので、それらはどのような取り付けスキームからも、最高度の信頼性を要求する。コネクタの故障によるか、またはケーブル事故によるケーブル取り付けの失敗は、時間および高価な装置の双方に、有意な経済的損失を生じさせる。
【０００３】
今日の典型的なケーブル取り付け法は、動作用のヒンジおよびラッチ機構に頼るカラー構成からなる。これらの機構の例は、オニールＪウイリアムス等に対する１９９６年４月１６日の米国特許第５，５０７，２４３号「水中ケーブル用コネクタ」に、またデイビッドＷゾック等に対する１９９８年１月２０日の米国特許第５，７０９，４９７号「ラッチ装置」に記載されている。カラーに取り付けられた外部ユニットは、ケーブルが牽引船の後部甲板から繰り出されるときに、ケーブル上のレース（軌道輪）の回りにクランプされる。これらレースは、牽引されるときに、ケーブルがカラーの内側で回転することを可能にする。この間、外部ユニットは回転しない。従来のコネクタスキームは、不便な外部ユニットを正規の位置に位置決めして保持するために、通常は１人のオペレータを必要とする。この間、２人目のオペレータは、しばしば揺れる牽引船の上でバランスを保ちながら、手動ラッチカラーをケーブルに固定する。２人のオペレータを必要とすることは、操作コストを増加させる。
【０００４】
これらの従来の機構はまた、カラーと接触する異種金属を有したスプリングやピンを組み入れている。海水と接触する異種金属は、ガルバーニ反応によって腐食する。従来のヒンジおよびラッチ型カラーは、新しいときには、迅速な取り付け、取り外しを提供するが、塩水へ曝されることによって、それらの性能は劣化し、完全な故障へとつながることがある。故障したカラーは、結果的に、外部電子ユニットの損失や、海洋ケーブル上でジャム状態となったコネクタを生じ、それらは、ケーブルが巻き込まれるときに、外部ユニットを取り除く時間コストを必要とする。
【０００５】
従来のラッチ機構をカラー内に安全に埋め込むためには、厚い断面（典型的にはアルミニウム）が必要とされる。そのように大きな断面は、地震ケーブルが水中を牽引されるときに、その上に水力学的雑音と横方向加速度を生成する。これらの望ましからぬ特徴は、ハイドロホンによる地震音響信号の高感度測定をだめにする。
【０００６】
明らかに、海における地震測量のコストを有意に増加させるこれら深刻な欠点を回避するための装置および方法に対するニーズがある。
【０００７】
［発明の要約］
本発明の特徴を有する革新的なケーブル接続システムによって、このニーズは満足され、そして他の欠点は克服される。この接続システムは、ストリーマーケーブルに接続される１台の装置に対し、既知の位置で固定されるカフを備える。Ｃ形状の円筒形カフは、間隙によって中断された円形の内面を有する。この間隙によって、カフの長さだけ延びるスロートが、カフに形成されている。このスロートを横切る前記Ｃの両端部間の空間は、前記間隙の幅を規定する。この間隙の幅は、ストリーマーケーブルの直径よりも僅かに大きので、カフはケーブル上にスリップして嵌ることができる。レースを有する内側カラーがケーブルの既知の位置に固定される。このレースの直径は、カフのスロートによって形成される前記間隙の幅より大きい。カフの内面は、内側カラーのレース上の定位置までスライドさせられる。レースの直径がスロートの間隙の幅を越えているので、カフと、取り付けられた装置は、内側カラーから半径方向に離れることができない。このカラー上の構造要素は、更に内側カラーに沿うカフの長手方向の変位を防止する。このようにして、装置はケーブルの既知の位置に接続される。
【０００８】
このシステムの好ましい例では、内側カラーは、カフの開口を通して外部ユニットから延びた引き込み可能なピンを挿入する円周溝を有する。この溝は、ピンを束縛し、そして外部ユニットがケーブルに沿って長手方向に移動して内側カラーから外れることを防止する。１人のオペレータは、手でピンを引き込め、カフを長手方向に内側カラーから外れるまでスライドさせ、そこで半径方向にケーブルから外れるまでスライドさせることによって、このユニットをカフと共に内側カラーから取り外すことができる。変形例では、内側カラーは、カフに対する精密な長手方向ストップとして作用する突状の円周肩部を、レースのすぐ後方に有する。水中でのケーブルの前進運動は、カフを前記肩部に保持する。
【０００９】
かくして、新規な接続システムは、移動する部分も接触する異種金属も有しないカフを備え、海水に長期間曝されてさえも有意な信頼性を保つコネクタを提供する。この接続システムは、従来のシステムのように２人のオペレータを必要としない。この接続システムは、安全取り付け用のラッチの起動を必要としないので、１人のオペレータで十分である。
【００１０】
本発明の、これらおよび他の特徴、形態および利点は、以下の説明、添付の請求の範囲、および添付した図面を参照することによって、よりよく理解される。
【００１１】
［詳細な説明］
この発明の特徴を具体化した、外部ユニットを水中ケーブルに接続するためのシステムの一例が、図１〜４に示されている。このシステムの主要部品は、外側カラーとして機能するＣ形状の円筒形リング、すなわちカフ１０であり、これは地震ケーブルに対して、信頼性のある機構不要な接続を実現する。このカフは、前記Ｃの両端部間に、カフの長さに沿ったカフの隙間によって形成された開口、すなわちスロート１２を有する。前記Ｃの両端部間のスロートを横切る隙間の幅は、水中地震ケーブル１４の直径１６より僅かに大きい。このカフは、長期間海水に曝されても残存し、しかも機械的な伸張負荷に耐えうる素材から組み立てられた一体構造であり、異種金属や移動する部分がないことが好ましい。このカフは、ジャーナル軸受けの外側レースと同様に、ケーブルの回りを自由に回転するので、摩擦、特にその内面２６に沿う摩擦は、最小化されなければならない。アルミ、チタン、およびエンジニアリング級プラスチックのような素材は、カフ用に好ましい。図２および４に図示したようなケーブル水平化バードや、音響送信機、受信機または送受信機、あるいはケーブル回収デバイス、または浮き輪等の、ケーブルに接続される各外部ユニット１８は、典型的には、２つのカフを要する２つの取り付け点を有している。（勿論、単一のカフを有する外部ユニットもまた可能である）。カフは、例えば図４Ｄに一部切断した部分が示された従来の外部デバイスハードウエア２０を使用した取り付け手段によって、外部ユニットに取り付けられる。この外部デバイスハードウエア２０については、例えばアンドリューＷオリバー等に対する１９９３年５月２５日の米国特許第５，２１４，６１２号「揺動板ラッチ機構」に記載されているので、その開示を参照によりここに組み入れる。図示の例では、カフの円周回りに１８０°離れて機械加工された２本のキー溝２２は、外部ユニットから延びた１本の蟻継ピン２４を、カフの外面２７を通して受け入れる。このキー溝は、蟻継ピンの頭部を受け入れるための円形開口２８を一端に有し、またこの円形開口からキー溝の他端に延びる狭いスロット部分３０を有する。蟻継ピンは、自己心出しガイドおよびスイベル（回り継ぎ手）として作用する。２本のキー溝は、地震ケーブル上の接続位置毎に、バードや浮き輪のような２つの外部デバイスを搭載できるように設けられている。スロートは、上向きでないケーブルの方位をとることができるように、２本のキー溝の中間付近に位置決めされていることが好ましい。重要な点は、スロートは、取り付けられた外部ユニットに対して、カフ上で直径方向に対向して位置決めされるべきでない、ということである。換言すれば、スロートは、取り付けられた外部ユニットからカフの円周方向に１８０°よりも少なく離れて配置されるべきである。
【００１２】
図３に示すように、内側カラー３２は、ケーブル１４の回りに半永久的にクランプされて、ケーブルの長さに沿った長手方向の搭載位置を確立し、またカフ用の内側軸受け面３４を形成している。この内側カラーは、２つの対称的な半体３６からなり、これらは一緒に、ネジまたはボルト３８によってケーブル回りに、典型的にはケーブル内に配置されたケーブルスペーサ４０の上または前方に、ネジ止めされている。カラー半体の一側のネジ孔４２は、ネジの頭部を挿入させる。この頭部は、カラー半体の他側のネジ切りされた孔４４に螺入する。構造要素、例えば一対の突出した円周リブ４６は、内部表面４８に沿って包含されている。構造要素は、異なる地震ケーブルに適合させるために、異なるサイズにすることができる。構造要素は、カラー、従って取り付けられた外部ユニットが、ケーブルに沿って長手方向に移動することを防止する。図３に示すように、リブは、クランプされた内部レースを定位置に保持するための固定されたケーブルスペーサを丁度跨ぐように離れて配置されている。内部カラーの前端の傾斜面５０は、カフの自己心出しを容易にする。後端の肩部５２は、一度設置された外部ユニットが長手方向に平行移動することを防止する。円周溝５４は、外部ユニットから延びた従来の引込み可能なピン５６を受け入れる。スプリングでバイアスされた自己起動式のピンは、カフを取り付けた外部ユニットが、レース内の定位置にスナップすることを可能にし、さらに外部ユニットがケーブルに沿って前方へ平行移動することを防止する。内側カラー３２は、過酷な機械的接触や海水に曝されても耐えることができるプラスチックによって組み立てられていることが好ましい。低摩擦および摩耗には、エンジニアリング級プラスチック、例えばアセタル、ナイロン、およびポリエチレンが好ましい。
【００１３】
図４Ａに示すように、内側レース３２の外径５８は、地震ケーブルの直径１６より僅かに大きい。カフの内径６０は、内側レースの直径より僅かに大きい。カフのスロート１２における隙間の幅は、ケーブル径より僅かに大きいが、内側レースの直径よりは小さい。これらの直径上の違いは、インターロックする条件と、信頼性の高いフォールトトレランス型の接続を作り出す。
【００１４】
外部ユニットをストリーマーケーブルに取り付ける方法が、図４Ａ〜４Ｄに示されている。まず、蟻継ピン２４によってカフ１０に保持された外部デバイス１８は、各外部カフを内側レースの前方または側方に位置決めすることによって、設置される（図４Ａおよび４Ｂ）。その後、ケーブルと直交する、矢印６２によって示された、半径方向の運動が、カフとそのスロートを、ケーブル上をスリップさせるために必要とされる。これは、外部ユニットをケーブルから吊すためである。この構成において、オペレータがデバイスを支持する既存の方法とは異なり、ケーブルが一時的にユニットを支持する。ケーブルの長さに沿った二次的な、矢印６４によって示された、長手方向の運動（図４Ｃ）は、このユニットを内側カラー３２上に配置する。このとき、カフ１０の内面２６は内側レース３４内に乗って、ケーブルがカフ内部で回転できるようにする。軸受け肩部５２は、スラスト負荷とプラス位置を支持する。外部デバイス内に配置されたスプリング装荷されたピン５６は、内側レース３４の溝５４内に自動的に延びて、外部ユニットの前方運動を防止する。このデバイスは、図４Ｄに示されるように配備されるために準備されている。外部ユニットをケーブルから取り外すためには、先ず、外部デバイス内の垂直スロット６８を通して、ピンから垂直に延びたスタブ６６に、下向きの圧力を加えることによって、引き込み可能なピンが、溝から下げられる。この取り外し工程の残りの部分は、取り付け手順と丁度逆の順序である。
【００１５】
詳細に説明された好ましい例によって示されるように、他の利点の中で、この発明は、移動する部分を持たない故に、従来の接続よりも信頼性ある海洋ケーブル接続；真新しくても、長期間海水に曝されて古くなっても、同じことを行う海洋ケーブル接続；安全な操作をするために少ないオペレータで済む海洋ケーブル接続；突出した取り付け機構がないために水力学的雑音プロフィールが少ない海洋ケーブル接続；既存の地震ケーブルと新規な技術のケーブルの双方に容易に適用できる海洋ケーブル接続；既存のコネクタよりも軽量小型な海洋ケーブル接続；機構的にではなく、幾何学的特徴によって係合される内側レースおよび外側カラーからなる海洋ケーブル接続；および従来技術のコネクタよりも有意に迅速に動作する海洋ケーブル接続を提供することは明らかである。
【００１６】
本発明は、好ましい例を参照して詳細に説明されてきたが、他の例も可能である。例えば、単一のカフおよび内側レースを使用する単一の取り付け点を必要とする外部デバイスは、本発明によって可能である。２つのカフ取り付けでは、後方内側レースは必要ではないが、円周溝と、協働する引き込み可能なピンまたは長手方向ストップとして作用する肩部とを持つことができる。スロートを形成する隙間は、図示のように一定幅であるか、その代わりに一端が他端よりも狭いものでもよい。２つの外部ユニットを共通の位置に取付けることが必要でない場合は、カフは単一のキー溝だけを持つことができる。キー溝に保持された蟻継ピンによる外部ユニットへの取付の代わりに、他の取り付け手段も可能である。例えば、カフは、ネジまたは他の締結具によって半永久的に外部ユニットに締結されるか、あるいは接着剤によって永久的に取り付けられるか、さらには外部ユニットの一体的部分として形成されうる。取付の方法は、説明されたように手動で行うことか、あるいは自動化されたデバイス操作システムによって行うことができる。ケーブルを包囲するカラーの代わりに、他の接続構造がケーブル上に使用できる。例えば、液体が充填されたケーブルのジャケット内側の堅固な構造は、ケーブルを膨張させるが、その構造は、カフによって受け入れられる。あるいは、ケーブルセクションの前後に挿入されたインライン本体が、カフに係合することができる。この発明はまた、同様の外部ユニットが取り付けられる非牽引式の海底配備ケーブルへも適用することができる。従って、請求の範囲の精神および範囲は、好ましい例の説明に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の特徴を具体化したものである、水中ケーブルに装置を接続するための接続システムに使用するコネクタの一例の斜視図である。
【図２】  図１に示された２つのコネクタが、外部ユニット、本例ではケーブル水平化バードに取り付けられた斜視図である。
【図３】  水中ケーブルの一部に取り付けられた内部カラーを示す分解斜視図である。
【図４】  水中ケーブルの部分正面図（図４Ａ）および立側面図（図４Ｂ〜Ｄ）であり、この発明のシステムと、それに関連して前記ケーブルの既知の位置に外部ユニットを取り付ける手順とを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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