JP2019504799A - 浮力モジュール及び防汚システムのアセンブリ - Google Patents

Abstract

浮力モジュール１０と防汚システムとのアセンブリにおいて、浮力モジュール１０は、水中環境内で機能デバイス４０をフローティング支持する。具体的には、防汚システムは、浮力モジュール１０の外面１６の少なくとも一部に防汚作用を行う少なくとも１つの防汚機器２３、２４を含む。防汚機器２３、２４は、浮力モジュール１０に機械的に連結される及び／又は機械的デバイス４０に機械的に連結されつつ、浮力モジュール１０に対して外側の配置を有する、浮力モジュール１０の外面１６に配置される、及び／又は、浮力モジュール１０の内側に配置される。実用的な実施形態では、防汚機器は、紫外光源２３と、場合によって、紫外光源２３に連結されるライトガイド２４とを含む。

Description

本発明は、浮力モジュール及び防汚システムのアセンブリに関し、浮力モジュールは、水中環境内で機能デバイスをフローティング支持する。

次に、本発明は、当該アセンブリでの使用向けの防汚システムと、更に、当該アセンブリでの使用向けの浮力モジュールとに関する。

次に、本発明は、機能デバイス及び少なくとも１つの上記浮力モジュールのアセンブリに関し、少なくとも１つの浮力モジュールは、機能デバイスに配置され、機能デバイスは、任意選択的に海洋ライザモジュールである。本発明は更に、海底又は海中から物質を回収する海洋デバイス及び少なくとも１つの上記アセンブリを含む海洋システムに関し、海洋デバイスは、アセンブリの機能デバイスを介して海底又は海中と通じている。

オフショア工業の分野において、浮力モジュールは広く使用され、ライザといったデバイスが沈められた時に波動形状に保持されることを確実にすることを目的としている。ライザは、海底又は海中における油井又はガス井を、海上に浮かぶ水上艦に相互接続させるフレキシブルパイプラインであり、これにより、原油又はガスが海底又は海中から抽出される最も低いレベルから、当該原油又はガスが水上艦内で受け取られる最も高いレベルまで、当該原油又はガスがポンプ送出される。したがって、ライザ長は、数百メートルから数千メートルに及ぶ。この長さの結果、ライザが自身の重み及び／又は深い深度における粉砕及び／又は波や潮流によって引き起こされる対抗力によって折れたり又は破損したりしないように、予防策を取らなければならない。更に、石油をポンプ送出するためにライザが使用される場合、ライザの内圧は３００バールまでになる。この理由から、ライザは、通常、プラスチック又は鋼製の１つ以上の外側マントルによって囲まれ、成分からの保護として機能する厚くて堅い絶縁ポリマーコーティングで仕上げられるテンションワイヤとしての機能を果たす鋼心によって補強される。したがって、深海ライザは非常に重くなる。

ライザは、ライザをロール状で運ぶ水上艦によって海中に設置される。ロールは、ライザを徐々に水中に沈めるために設置工程において広げられる。広げられた／広げられているライザが極端に曲がらないように、また、水上艦を倒壊又は転倒させないように、及び／又は、水上艦を海中に引きずり込まないように、ライザの形状及び実効重量を制御することが重要である。そこで、浮力モジュールが活躍する。実際には、浮力モジュールは、水中環境内でライザ、ケーブル等を支持するように作られている大型フロータである。通常、１つのライザに複数の浮力モジュールが設けられる。浮力モジュールは、ライザの長さの少なくとも一部に亘って概ね等しく分布する。通常のデザインでは、浮力モジュールは概して円筒形で、浮力モジュールがライザの一部を受け入れるのに適している浮力モジュールの開状態と、浮力モジュールが浮力モジュールの中心位置において浮力モジュールを通り延在するライザの一部を取り囲む浮力モジュールの閉状態とを可能とするように、互いにヒンジ連結された２つの半体部を含む。浮力モジュールは、典型的に、直径が２メートル、長さ／高さが１．５乃至３メートルである。浮力モジュールのライザへの固定は、ストラップ及び／又はクランプによって実現される。これらは、浮力モジュール及び浮力モジュールによって取り囲まれるライザの一部が、水上艦から沈められる前に閉位置にされる。

浮力モジュールは、ライザに所定位置で固定される。位置は、ライザの波動形状を所望通りに正確に実現できるように正確に選択される。具体的には、所定位置において、分布した浮力モジュールは、所与の深度における水中であるが中立浮力のプラットホーム又は固定点としての機能を果たし、したがって、ライザの形状は、水中懸架点と海底との間、また、水中懸架点と水上艦との間の自然なアーチの形状となるように導かれる。このようにすると、海の中へと沈められるライザへの機械的ストレスが最小限に抑えられ且つ制御され、その一方で、高波及び天候の影響による水上艦の表面移動だけでなく制御された水上艦の変位が特定の制限内で可能となる。

上記から、水中懸架点が適切な位置及び深度に関して安定していることが非常に重要であることが分かる。浮力モジュールの位置及び深度の制御を維持するために、塩分濃度及び温度勾配といった要因による海水の流れ及び変位による引きずりが制御されるべきであり、同じことが、浮力モジュールの浮力についても言える。しかし、実際には、引きずり及び分布した浮力モジュールの浮力を所望の初期レベルに維持することは不可能とは言えないまでも非常に難しい。この理由は、生物学的な付着物、即ち、バイオファウリングとして知られる現象にある。

一般に、バイオファウリングは、表面への微生物、植物、藻類及び小動物等の蓄積である。ある推計によれば、４，０００を超える有機体を含む１，８００を超える種がバイオファウリングの原因となっている。しがたって、バイオファウリングは、多種多様な有機体によって引き起こされ、フジツボ及び海藻が表面に付着する以上のことを伴う。バイオファウリングは、バイオフィルム形成及び細菌付着を含むマイクロファウリングと、より大きい有機体の付着を含むマクロファウリングとに分類される。有機体が何によって付着しないかを決定する明白な化学的性質及び生物学によって、有機体は、硬質又は軟質とも分類される。硬質ファウリング有機体には、フジツボ、表面を覆うコケムシ、軟体動物、多毛類及び他のハオリムシ並びにゼブラ貝といった石灰質有機体が含まれる。軟質ファウリング有機体は、海藻、ヒドロ虫、藻類及びバイオフィルム「スライム」といった非石灰質有機体が含まれる。これらの有機体は、共に付着生物群集を形成する。

幾つかの状況では、バイオファウリングは重要問題を引き起こす。バイオファウリングは、機械を動作不能にし、取水口を詰まらせ、熱交換器の性能を下げてしまう。したがって、防汚のトピック、即ち、バイオファウリングを除去又は防止する工程はよく知られている。浸水面を含む工業的工程では、バイオ分散剤を使用してバイオファウリングが制御される。制御が少ない環境では、ファウリング有機体は、バイオサイドを使用するコーティング、温度処理又はエネルギーパルスで殺される又は撃退される。有機体が表面に付着しないようにする非毒性の機械的ストラテジは、表面を滑りやすくする材料又はコーティングを選択すること、又は、固定する場所がほとんどないサメ及びイルカの皮膚に似たナノスケール表面トポロジを作ることを含む。

浮力モジュールのバイオファウリングは深刻な問題をもたらす。浮力モジュールの引きずりがそのうちに増加し、その一方で、浮力モジュールの浮力が減少する可能性がある。この結果、ライザ及び水上艦の関連コンポーネントの両方にかかる機械的ストレスが、特に悪天候時により多くなる。ライザ及び関連の浮力モジュールの通常の寿命が２５年ほどであることを考えると、ライザ及び関連の浮力モジュールをもはや制御できなくなる状況、即ち、ライザが破損する及び／又は水上艦が倒壊する、更には沈没する可能性のある危険な状況を回避するためには、保守管理が必要である。浮力モジュールの機械的クリーニングは、その直径及び作業深度が比較的大きいことにより、実際には実現することが難しい。作業深度は、通常の潜水活動の範囲、即ち、水面から約１００メートルよりも低い範囲をはるかに超えている。したがって、水中の浮力モジュールをきれいに維持することを目的とした耐久性のある解決策が必要である。

従来では、知られている防汚方法は２つあり、これらは、鋼カテナリーライザの低流速環境に関連する。つまり、１）バイオファウリング種がその上に付着し生存することができない有毒表面を提供し、２）徐放コーティングを塗布する。第１の方法は、海洋環境への有毒種の放出を伴い、明白な理由から、将来は禁止されるであろう。第２の方法は、すぐ近くの水面環境へと殺菌活性薬品を放出するために、バインダー樹脂がゆっくりと溶解又は加水分解する工程を伴い、これも、近い将来に禁止及び中止されることが予想される。これらの２つの方法の性質及びそれらに関連付けられる生化学的毒性及び殺菌活性薬品が海水への放出後に、バイオファウリング有機体だけでなく、他の形態の海洋生物に対しても引き起こす害によって、水中の浮力モジュールをバイオファウリングが形成しないようにきれいに維持するために、別の環境により優しく、無公害の代替案が必要である。

本発明は、水中の浮力モジュールのバイオファウリングを防ぐとは言えないまでも、少なくとも鈍化させる手段を提供することを目的とする。

上記を考慮して、本発明によれば、浮力モジュール及び防汚システムのアセンブリが提供される。浮力モジュールは、水中環境内で機能デバイスをフローティング支持し、防汚システムは、浮力モジュールの外面の少なくとも一部に防汚作用を行う少なくとも１つの防汚機器を含む。防汚機器は、浮力モジュールに対して外側の配置を有する。防汚機器の少なくとも一部は、浮力モジュールに支持されるか、機能デバイスに支持されるか、浮力モジュールの外面に配置されるか、及び／又は、浮力モジュールの内部に配置される。

本発明によるアセンブリでは、浮力モジュールの外面の少なくとも一部にバイオファウリングがないように維持するために、外面の少なくとも一部に影響を与える防汚機器が使用される。完全を期すために、上記浮力モジュールの通常のデザインでは、外面は、浮力モジュールの全体的な輪郭の外面と、浮力モジュールによってフローティング支持されるライザ、ケーブル又は他のデバイスを実際に取り囲む浮力モジュールの中心部の外面との両方を含むことに留意されたい。基本的に、浮力モジュールの外面は、浮力モジュールの寿命の少なくとも一部の間、表面に対してバイオファウリング影響を有する流体に晒されている浮力モジュールの表面である。

好適には、防汚機器は、マクロファウリング有機体の後続の沈着及び付着を促進させる微生物膜の最初の堆積が阻止されるように、浮力モジュールの外面に影響を与える。本発明によれば、防汚機器は、所与の状況において有用であれば、表面上又は表面に近い位置からでも、表面から離れた位置からでも、表面に任意の可能なやり方で、具体的には、直接的、間接的に影響を与える。このために、防汚機器は、表面に対して任意の適切な位置を有し、浮力モジュールに少なくとも部分的に支えられる及び／又は機能デバイスに少なくとも部分的に支えられつつ、浮力モジュールの内部に配置される、表面に配置される、及び／又は、浮力モジュールに対して外側の配置を有する。

本発明による浮力モジュール及び防汚アセンブリのアセンブリの有利な実施形態では、防汚機器は、防汚エネルギーをその動作中に放出する。具体的には、防汚機器は、紫外光をその動作中に放出することが実用的である。防汚を実現するために紫外光を使用することの一般的な利点は、有害な副作用や簡単に中和することのできない副作用がなく、きれいに維持されるべき表面に微生物が付着して根付くことが阻止される点である。

完全を期するために、以下では、紫外光を使用した防汚について説明する。防汚機器は、具体的にはＵＶＣ光とも知られているｃタイプの紫外光、より具体的には約２５０ｎｍ乃至３００ｎｍの波長を有する光を放出するように選択される。ファウリング有機体に特定量の紫外光を当てると、ほとんどのファウリング有機体が殺され、不活性にされ又は繁殖不能にされることが見出されている。防汚を実現するのに適切と思われる代表的な強度は、１平方メートル当たり１０ｍＷであり、連続的に又は適切な頻度で当てられてよい。ＵＶＣ光を生成する非常に効率的な光源は、平均で入力電力の３５％がＵＶＣ出力に変換される低圧水銀放電ランプである。別の有用なランプのタイプは、中圧水銀放電ランプである。ランプは、オゾン形成放射線を除去する特殊ガラスの外囲器を具備する。更に、必要に応じて、調光器がランプと共に使用される。他のタイプの有用なＵＶＣランプは、様々な波長において及び高い電気−光出力効率において非常に強力な紫外光を提供することで知られている誘電体バリア放電ランプ、レーザ及びＬＥＤである。ＬＥＤについては、ＬＥＤは概して比較的小さいパッケージに入れられ、他のタイプの光源よりも消費電力量が少ないことに留意されたい。ＬＥＤは、様々な所望の波長の（紫外）光を放出するように製造可能であり、また、それらの動作パラメータ、中でも出力電力は、高度に制御することができる。

紫外光を放出する防汚機器は、よく知られているＴＬ（管蛍光）灯に概ね相当する管状ランプの形で提供されてよい。様々な既知の殺菌管状ＵＶＣランプについて、電気的及び機械的特性は、可視光を生成する管状ランプの特性と同等である。これにより、ＵＶＣランプを、例えば電子又は磁気安定器／起動器回路が使用されるよく知られているランプと同様に操作することができる。

本発明の構想内の第１の可能性によれば、防汚機器は、防汚エネルギーをその動作中に放出し、浮力モジュールの内側に少なくとも部分的に配置される。防汚システムは、防汚エネルギーを通す浮力モジュールの少なくとも一部を含み、また、浮力モジュールの外面の少なくとも一部を含む。浮力モジュールの通常のデザインでは、両方の半体が、少なくとも１つの防汚機器を具備していることが有利であるが、半体間に光学的結合が提供される場合、半体の１つに少なくとも１つの防汚機器があるだけで十分である事実は変わらない。更に、少なくとも１つの防汚機器が、浮力モジュールの内側から浮力モジュールの半体の外面全体を照らすことができれば有利である。実用的な実施形態では、防汚エネルギーを通す浮力モジュールの一部は、浮力モジュールの外面層を含む。「外面」との用語が、浮力モジュールの全体的な輪郭の外面と、浮力モジュールによってフローティング支持されるデバイスを実際に取り囲む浮力モジュールの中心部の外面との両方を対象としていると理解すべきとの事実に関連する記載と一致して、「外面層」との用語は、最初の外面及び後者の外面の一方又は両方の少なくとも一部にある層として使用されることに留意されたい。上記外面層を有することは、浮力モジュールにおいて大きい透明部分を有する必要がないので、本発明による手段を実用化する際に浮力モジュールの製造コスト及び機械的強度等の要素にかかる影響を最小限に抑えることができる利点がある。

外面層が付与されると、防汚システムは、防汚エネルギーをその動作中に放出する複数の防汚エネルギー源を含むことになり、エネルギー源は、層に組み込まれるグリッド又はメッシュに配置される。この場合、エネルギー源は紫外光を放出するＬＥＤであることが実用的である。外面層が最小限のエネルギー源しか含まず、光が層から外側に光ることを可能にするために所定位置を有するライトガイドとして機能を果たすのに適切であるように作られることも可能である。

本発明の構想内の第２の可能性によれば、防汚機器は、浮力モジュールに対して外側の位置における配置のための少なくとも１つの防汚エネルギー源と、その動作中にエネルギー源から防汚エネルギーを受け取り、防汚エネルギーを浮力モジュールの外面に向けて導くエネルギーガイドとを含む。例えば防汚エネルギー源は、水上艦といった離れた場所に配置される。防汚エネルギー源が、紫外光を放出する光源である場合、エネルギーガイドは、光ファイバ又は光ホースといった任意の適切なライトガイドである。したがって、エネルギーガイドは、浮力モジュールの完全に外側の配置に適しているが、そのうちの一部が浮力モジュールの内側の配置に適しているエネルギーガイドを使用することも可能である事実は変わらない。この場合、防汚システムが、エネルギー源によってその動作中に放出され、エネルギーガイドによって浮力モジュールまで運ばれる防汚エネルギーを通す浮力モジュールの少なくとも１つの一部を更に含むことが実用的である。浮力モジュールの当該一部は、浮力モジュールの内側での少なくとも１つの防汚エネルギー源の可能な使用の場合と同様に、浮力モジュールの外面の少なくとも一部を含む。

エネルギーガイドが、浮力モジュールに対して外側の位置における配置に適している場合、エネルギーガイドが細長い外観を有し、エネルギーガイドが浮力モジュールの外面に接触するか又は浮力モジュールの外面から一定距離に延在するように、スパイラル状に浮力モジュールに対して配置されるように作られることが可能である。いずれの場合でも、エネルギーガイドは、浮力モジュールをその輪郭において包囲するように、及び／又は、浮力モジュールによってフローティング支持される機能デバイスを受け入れる浮力モジュールの内部空間にあるように配置される。或いは、防汚システムは、浮力モジュールを包囲するスリーブ状の構造体及び／又は浮力モジュールを通る中心位置に延在するスリーブ状の構造体を含み、エネルギーガイドが構造体に組み込まれることが可能である。スリーブ状の構造体について、この構造体が、浮力モジュールの外面に接触する又は浮力モジュールの外面から一定距離に延在することも可能である。一定距離がある場合、適切なスペーサが使用されてもよい。

一般に、少なくとも１つの防汚機器がきれいに維持されるべき表面の少なくとも一部に直接的に影響を与える構造体と、少なくとも１つの防汚機器がきれいに維持されるべき表面の少なくとも一部に間接的に影響を与える構造体とは共に、本発明の範囲内で可能である。少なくとも１つの防汚機器は、浮力モジュールの内部に、浮力モジュールの外面に、及び／又は、浮力モジュールに対して外側の位置に配置される。防汚機器の間接的な作用の場合、防汚機器は防汚エネルギーをその動作中に放出すると仮定すると、防汚システムが、防汚エネルギーを浮力モジュールの外面の少なくとも一部に向けて方向付ける反射手段、即ち、１つ以上の反射体を含むことが実用的である。１つ以上の反射体を使用することは、防汚システムのデザインの自由を増加させ、少なくとも１つの防汚機器の適切な位置調整を決定するためのより多くの可能性を実現する。更に、１つ以上の反射体を使用することは、防汚機器が表面に直接的に影響を与える状況において対象となる表面積よりも大きい表面積に亘ってエネルギーを広げる有利な可能性がある。

浮力モジュールに対して外側の配置を有する少なくとも１つの防汚機器が防汚システムに使用される場合、システムの全体効率は、防汚機器によってその動作中に放出されるエネルギーに対する海水の透明度に関する。浮力モジュールの内側に配置される少なくとも１つの防汚機器が防汚システムに使用される場合、エネルギーがその中を進行する浮力モジュールの一部の材料は、システムの全体効率が増加されるように、優れた透明度、即ち、海水の透明度より少なくとも高い透明度を有するように選択される。

浮力モジュールに対して外側の位置に配置される少なくとも１つの防汚機器を有することの可能性について、防汚システムは、浮力モジュールから離れた位置であり、また、エネルギーが浮力モジュールの外面に、特定の場合に適切であるように、直接的及び／又は間接的に到達することを可能にする位置に防汚機器を保持する装置を含むことに留意されたい。防汚機器が、紫外光をその動作中に放出する場合、遠隔構造が、例えば浮力モジュールの付加機器から浮力モジュールの外面を照らす投光源又はスポットライト源を含む。防汚機器は更に、表面をスキャンするように配置されるレーザ光源を含んでもよい。

少なくとも１つのエネルギー源及び／又は少なくとも１つのエネルギーガイドを担持する浮力モジュールの付加機器は、スパイラルバー、任意の適切な形状のリング、リブ又は直径クランプ若しくは包囲構造体の形であってよい。付加機器の他の例には、ストラップ又は他の適切な手段によって浮力モジュール上の適切な位置に置かれるメッシュ、帯具及び網具が含まれる。付加機器は、浮力モジュールの周り又は中に延在するスリーブ状の構造体を含む。この場合、例えば構造体を閉じるためにジッパーが設けられてもよい。防汚システムに付加機器を使用することの一般的な利点は、付加機器が、必要に応じて配置される又は取り除かれることが可能である消費可能又は修理可能な部品である点である。更に、浮力モジュールの全体のデザインを変更する必要がなく、１つのタイプの付加機器が、様々なタイプの浮力モジュールとの使用に適しているようなデザインであってよい。少なくとも１つのエネルギー源及び／又は少なくとも１つのエネルギーガイドを保持する装置は、エネルギー源及び／又はエネルギーガイドの機械的保護を与えることが有利である。

防汚システムが、防汚エネルギーをその動作中に放出する少なくとも１つのエネルギー源を含む場合、当該少なくとも１つのエネルギー源は、具体的には、細長い形状を有し、浮力モジュールに対してスパイラル状に配置されるように作られる。同様に、防汚システムが、防汚エネルギーをその動作中に放出する複数のエネルギー源と、浮力モジュールに対してスパイラル状に配置されるように作られる細長い形状の構造体とを含み、エネルギー源が、構造体に組み込まれることが可能である。したがって、このような構造体のデザインは、その担持機能に対する保護機能を追加するためのものである。或いは、防汚システムが、防汚エネルギーをその動作中に放出する複数のエネルギー源を含む場合、防汚システムは、浮力モジュールの周り又は中に延在するスリーブ状の構造体を具備してもよい。当該構造体は、例えば円形リング又は楕円形リングである少なくとも１つのリングを含む。エネルギー源は、少なくとも１つのリングに組み込まれる。

外向きに延在する引きずり低減バッフルを含む浮力モジュールとの使用に特に意図され、防汚エネルギーをその動作中に放出する防汚エネルギー源を含む防汚システムの一実施形態では、エネルギー源はバッフルに配置されるように作られる。この実施形態の利点は、バッフルがエネルギー源の機械的保護を実現するために使用される点である。この点に関し、エネルギー源はバッフルの一体部分として設けられることに留意されたい。更に、バッフルは、エネルギー源に給電する長持ちする電源又は電力を発生させるデバイスを具備する。同じことが浮力モジュールの本体についても言える。

一般に、防汚システムが、少なくとも１つのエネルギー源及び／又は少なくとも１つのエネルギーガイドを支持するメッシュ、帯具、網具等を含む場合、少なくとも１つのエネルギー源及び／又は少なくとも１つのエネルギーガイドを、浮力モジュールの外面に対して適切な距離に保持するために、スペーサが使用される。上記されたように、浮力モジュールに引きずり低減バッフルが具備される場合、バッフルが当該スペーサとして使用されてもよい。

したがって、上記に基づき、本発明は、浮力モジュールと、浮力モジュールの外面の少なくとも一部に防汚作用を行うように操作される防汚システムとのアセンブリに関する。したがって、本発明を利用することによって、浮力モジュールの外面の汚れた状態に関連する問題が軽減される。浮力モジュールの浮力は、浮力モジュールのデザイン段階で想定されたレベルに留まり、浮力モジュールの引きずりは、所望通りに最小限レベルのままである。本発明は更に、上記アセンブリでの使用を目的とした浮力モジュールの外面の少なくとも一部に防汚作用を行う少なくとも１つの防汚機器を含む防汚システムに関する。更に、本発明は、上記アセンブリでの使用を目的とした水中環境内で機能デバイスをフローティング支持するために機能デバイスに取り付けられる浮力モジュール、及び、機能デバイスと、機能デバイスに取り付けられる少なくとも１つの当該浮力モジュールとのアセンブリに関し、機能デバイスは、水といった流体内での支持のために１つ以上の浮力モジュールが設けられる海洋ライザモジュール又は別のモジュールである。

機能デバイスと、機能デバイスに取り付けられる少なくとも１つの浮力モジュールとのアセンブリに関し、当該アセンブリは、海底から石油といった物質を回収する海洋デバイスを更に含む海洋システムの一部であることに留意されたい。海洋デバイスは、アセンブリの機能デバイスを介して海底と通じている。具体的には、当該海洋システムのコンテキストでは、機能デバイスは、海洋デバイスを、海底油井といった海底レベルにおける固定海洋物体と接続する機能を有する。少なくとも１つの浮力モジュールにバイオファウリングが生じる度合いを著しく減少させることによって、海洋システムの機械的連結構造体に生じる応力が少なくなり、連結構造体への損傷が回避され、連結構造体の寿命に有益となる。

本発明の上記及び他の態様は、浮力モジュールと共に使用される防汚システム、具体的には、紫外光を放出する１つ以上の光源を含む防汚システムの幾つかの実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなり、当該説明を参照して説明される。

本発明について、図面を参照してより詳細に説明する。図面中、同じ又は同様の部分は、同じ参照符号によって示される。

図１は、浮力モジュールの一般的なデザインを示す。 図２は、浮力モジュールの内部に配置された管状紫外線ランプが具備された浮力モジュールを模式的に示す。 図３は、紫外ＬＥＤが分布する外面層が具備された浮力モジュールを模式的に示す。 図４は、紫外レーザ源に結合された細長いライトガイドが具備された浮力モジュールを模式的に示す。ライトガイドは、コイル状の外観を有し、浮力モジュールの周りに巻き付けられている。 図５は、浮力モジュールと共に使用するＩ字形バーを模式的に示す。Ｉ形材は、紫外光源及び反射体を収容する。 図６は、図５に示されるＩ字形バーの代替実施形態を示す。 図７は、図５に示されるＩ字形バーの代替実施形態を示す。 図８は、浮力モジュールを包囲するリングを含む構造体が具備された浮力モジュールを模式的に示す。リングは紫外光源を収容する。 図９は、引きずり低減バッフル及びバッフル上に配置された光源を含む浮力モジュールを模式的に示す。

本発明は、通常、海洋環境において、水上艦又は水面構造体から海底まで延在するケーブル及びパイプといった細長いデバイスを懸架するために使用され、水中の浮きの機能を果たすように作られる浮力モジュールの分野にあり、細長いデバイスは、通常、その長さに沿って分布する複数の浮力モジュールが設けられる。図１は、浮力モジュールの一般的なデザインを示す。このデザインでは、浮力モジュール１０は、概して円筒形であり、２つの半体１２、１３を有する本体１１を含む。半体は、図１に示されるように、本体１１が細長いデバイス（図示せず）の一部を受け入れるのに適している本体１１の開状態と、本体１１が、本体１１内の中心位置において本体１１を通り延在する細長いデバイスの一部を取り囲む本体１１の閉状態とを可能とするように互いにヒンジ連結される。浮力モジュール１０の細長いデバイスへの固定は、任意の適切な方法で実現される。図示される例では、浮力モジュール１０は更に、本体１１の端位置において細長いデバイスを包囲するリング状部を有する２つの末端部１４、１５を含む。このデザインでは、浮力モジュール１０の細長いデバイス上への配置には、１）細長いデバイスの一部を受け入れることができるように、末端部１４、１５を細長いデバイス上に配置し、開状態において浮力モジュール１０の本体１１を細長いデバイスに対して位置決めするステップと、２）本体１１を閉状態にし、末端部１４、１５を本体１１上の適切な位置に置くステップとを含む。

図２乃至図９は、浮力モジュール１０と共に使用される防汚システムの実施形態を示し、これらは本発明の範囲内である。本発明は、図１に示され、上で説明された浮力モジュール１０のデザインに限定されない。図２乃至図９に示される防汚システムの実施形態は、本発明の構想内に存在する多数の可能性のうちの幾つかの例に過ぎない。

一般に、本発明では、防汚システムは、浮力モジュール１０の外面１６上で防汚効果を実現するように作られている。この説明のコンテキストにおいて、「外面」との用語は、浮力モジュール１０が水中環境にあるときに、水に晒されている浮力モジュール１０のすべての領域を含むと理解されるべきである。防汚対策が取られていない状況では、外面１６は、時間の経過と共にバイオファウリング層で覆われる。バイオファウリング層によって、浮力モジュール１０の浮力及び他の特性の値が、浮力モジュール１０のデザイン時に想定された初期値から外れる。本発明が利用されると、当該不利な状況は回避される。本発明では、浮力モジュール１０の外面１６の少なくとも一部にバイオファウリングがないようにするために、外面１６の少なくとも一部に影響を与える１つ以上の防汚機器を含む防汚システムが提供される。１つ以上の防汚機器は、浮力モジュール１０に対して任意の適切な位置を有し、浮力モジュール１０の内部、浮力モジュール１０の外面１６及び／又は浮力モジュール１０の外側の位置に配置される。１つ以上の防汚機器は、具体的には、その動作中に防汚エネルギーを放出する１つ以上の防汚エネルギー源を含む。１つ以上の防汚機器は更に、防汚エネルギーを運び、当該エネルギーを、効率よく浮力モジュール１０の外面１６に防汚効果を実現するのに適切である位置において出力させる１つ以上のエネルギーガイドを含む。１つ以上のエネルギー源及び／又は１つ以上のエネルギーガイドを担持するために、外部構造体又は付加機器を浮力モジュール１０と共に使用してよい。１つ以上のエネルギー源が、浮力モジュール１０の中、上又は近くに配置される場合、エネルギー源に給電する適切な手段を使用することが有利である。当該適切な手段には、エネルギー源から水面まで延在する電気ケーブル等が含まれる。エネルギー源は電気ケーブルに有線形式又は無線形式で電気的に結合されるか、又は、温度差に基づいて電流を発生させる、いわゆるペルティエ素子といった必要電力をローカルで発生させるデバイスを含んでもよい。以下において、ほんの一例として、１つ以上のエネルギー源は、その動作中に、紫外光、特にｃタイプの紫外光を放出する１つ以上の光源であると想定する。ＵＶＣ光は、ファウリング有機体を殺す、当該有機体を不活性にする又は繁殖不能にするのに適したエネルギーの一形態である。

図２は、１つのオプションに関する。このオプションでは、防汚システムは、浮力モジュール１０の内部に配置される少なくとも１つの管状紫外線ランプ２０を含む。図示される例では、管状紫外線ランプ２０は、浮力モジュール１０の一端からもう一端まで延在し、これにより、浮力モジュール１０の長さ／高さ全体に沿って紫外光が放出される。浮力モジュール１０は、管状紫外線ランプ２０によってその動作中に放出された紫外光が、浮力モジュール１０の外面１６の少なくとも一部に到達するように、紫外光を通す材料を含む。図２では、例示のために、１つの透明半体１２と、半体１２の透明材料に埋め込まれている１つの管状紫外線ランプ２０とを有する浮力モジュール１０が示される。図から明らかなように、管状紫外線ランプ２０によってその動作中に放出される紫外光は、半体１２の外側にある外面１６の一部と、浮力モジュール１０の内部から半体１２の内側にある外面１６の一部との両方に到達する。後者の外面１６の一部は、半体１２の透明材料を通り、浮力モジュール１０に設けられる細長いデバイスに直接面する外面１６の一部である。したがって、管状紫外線ランプ２０は、浮力モジュール１０の半体１２の外面１６全体を、バイオファウリングがなくきれいに維持することができるように、浮力モジュール１０の外面１６全体に影響を与えることができる。実際の実施形態では、浮力モジュールの両方の半体１２、１３が、それらの内部に少なくとも１つの管状紫外線ランプ２０を収容し、浮力モジュール１０の外面１６全体を、バイオファウリングがなくきれいに維持することができるように紫外光を通す材料を含むように作られていることが実用的である。その一方で、１つの半体１２、１３だけが少なくとも１つのランプ２０を具備し、半体１２、１３が任意の適切なやり方で光学的に結合される実施形態も可能である。

図３は、１つのオプションに関する。このオプションでは、防汚システムは、紫外ＬＥＤ２２が分布する外面層２１を含む。紫外ＬＥＤ２２は外面層２１に埋め込まれている。外面層２１は、ＬＥＤ２２によってその動作中に放出される紫外光が浮力モジュール１０の外面１６（必然的に外面層２１の外面でもある）に到達するように、紫外光を通す材料を含む。図３では、例示のために、浮力モジュール１０の１つの半体１２の外側に置かれた外面層２１を有する浮力モジュール１０が示される。図面から明らかなように、ＬＥＤ２２によってその動作中に放出される紫外光は、浮力モジュール１０の内側から半体１２の外側にある外面１６の一部に到達する点において非常に効果的である。したがって、外面１６のこの部分において、防汚効果が実現される。当然ながら、実際の実施形態では、浮力モジュールの両方の半体１２、１３が、上記されたようにＬＥＤ２２が分布する外面層２１を有するように作られていることが実用的である。両方の半体１２、１３の外側及び内側の両方に外面層２１が存在すると、浮力モジュール１０の外面１６全体は、バイオファウリングがなくきれいに維持される。外面層２１を使用することの１つの利点は、外層面２１は、浮力モジュール１０の外側及び／又は内側において、浮力モジュール１０に単純に追加することができ、したがって、浮力モジュール１０の内部のデザインを変更する必要がない点である。更に、複数のＬＥＤ２２を利用することにより、何れかの有限数のＬＥＤ２２が故障しても、所望通りに外面１６上に防汚効果が得られることが可能である。更に、ＬＥＤはエネルギー消費量が少ないことが知られている。全体的に見て、図３に示され且つ上記された防汚システムの実施形態は、多くの有利な特徴を有し、非常にフェイルセーフであり、この理由から保守管理なしでよいことから、水中環境での使用に非常に適している。

図４は、１つのオプションに関する。このオプションでは、防汚システムは、細長いデバイス４０に取り付けられた浮力モジュール１０に対して外側の配置を有する紫外レーザ源２３を含み、また、紫外レーザ源２３に結合された細長いライトガイド２４を更に含む。ライトガイド２４は、コイル状の外観を有し、浮力モジュール１０の周りに巻き付けられる。本発明のこの実施形態では、紫外レーザ源２３は水上の位置にあってよい。細長いライトガイド２４は、全反射といった既知の原理に基づいて最小限の損失しか有さずに紫外光を運ぶ任意の適切なタイプの光ファイバ等を含む。図４に示される構成では、細長いライトガイド２４は、浮力モジュール１０の外側にある外面１６の一部上に、当該外面１６の当該部分の防汚を実現するように、紫外光を当てることができる。ＬＥＤ２２が分布する外面層２１を含む実施形態と同様に、浮力モジュール１０から離れた場所に配置される紫外レーザ源２３と、紫外レーザ源２３によってその動作中に放出される紫外光を浮力モジュール１０の外面１６まで運ぶライトガイド２４とを含む実施形態は、保守管理、つまり、水中環境では行われる必要のある保守管理なしで済む。紫外レーザ源２３が故障しても、防汚システムは、アクセスしやすい紫外レーザ源２３を交換することによって簡単に修理することができる。

図４を参照するに、浮力モジュール１０の周りに巻き付けられた紫外光源を有することも可能であることに留意されたい。少なくとも１つのライトガイド及び／又は少なくとも１つの光源が巻かれた構造は、任意の適切なやり方で実現される。図４に示されるようなスパイラル状の構造以外に、スリーブ状の構造を有することも可能である。例えば当該スリーブ状の構造は、浮力モジュール１０の周りに巻き付けられるように作られるストリップでできているか、又は、例えばジッパーのような密封装置によって、任意の適切な方法で開状態及び閉状態にすることができるスリーブ状の部品を含む。スリーブ状の部品は、塊状材料の層を含むか、又は、例えばネット状の構造を有する。

図５は、１つのオプションに関する。このオプションでは、防汚システムは、複数の光源及び関連のコンポーネントを支持する構造体を含む。当該構造体は更に、光源及びコンポーネントの保護を提供するのにも適している。このオプションの一例として、図５は、浮力モジュール１０と共に使用するＩ字形バー３０を示す。Ｉ字形バー３０は、紫外光源２５と反射体２６とを収容する。Ｉ字形バー３０は、浮力モジュール１０の外側の任意の適切な位置に配置可能であり、例えばスパイラル状に浮力モジュール１０の外側にある浮力モジュール１０の湾曲外面１６に従うように湾曲していてもよい。図示される例では、光源２５は、Ｉ字形バー３０の中央ビーム３１に沿って延在するプリント回路基板２７上に配置されるＬＥＤを含む。

光源２５、反射体２６及びプリント回路基板２７の組み合わせは、中央ビーム３１の片側だけに設けられてもよいが、図示される例の場合のように、所与の状況において適切であるならば、当該組み合わせを中央ビーム３１の両側に有することも可能である。Ｉ字形バー３０は、実際には反射体２６がなくてもよい。しかし、反射体２６を利用すると、Ｉ字形バー３０内で光源２５が安全且つ保護された位置を有し、更に、光源２５によって行われる防汚処理の高い有効性を達成することを可能にする。反射体２６は、光線を整形する機能を果たす。図示される例では、反射体２６は、湾曲形状を有し、光源２５の位置に対応する位置に穴が設けられている。Ｉ字形バー３０に配置される様々なコンポーネントの最適な保護のために、Ｉ字形バー３０内の空間を覆うために、中央ビーム３１の両側に光学出射窓３２を持たせ、これにより、コンポーネントを収容する閉構造が実現されることが好適である。図示される例ではＩ字形バー３０の両側にある反射体２６と光学出射窓３２との間の空間は、シリコーンといった固体又は液体、空気若しくは圧縮ガスといった流体で満たされていてよい。

図６及び図７は、Ｉ字形バー３０の可能な代替実施形態の１つを示す。この代替実施形態では、光源２５は、Ｉ字形バー３０の横ビーム３３、３４の１つに配置され、湾曲反射体２６は、光源２５の背後の位置に配置され、中央ビーム３１と、光源２５を支える横ビーム３３とは反対側の横ビーム３４との両方を覆う。なお、光源２５を支える横ビーム３３とは反対側の横ビーム３４については、この横ビーム３４は、図７に模式的に示されるように、浮力モジュール１０と一体となるように構成されてもよい。図６では、光源２５の動作中にＩ字形バー３０から光る（光源２５から直接的に光る又は光源２５から反射体２６を介して間接的に光る）方向が幾つかの矢印によって示されている。

図８は、１つのオプションに連する。このオプションでは、防汚システムは、浮力モジュール１０から特定の距離に懸架される少なくとも１つの紫外光源を含む。図示される例では、浮力モジュール１０を包囲する構造体３５が提供される。当該構造体３５は、複数の光源２８を、特に構造体３５の一部である少なくとも１つのリング３６内又は上に収容するのに適している。構造体３５は、図８に示されるように、１つ以上のリング３６が組み込まれるスリーブ状のネット３７を含む。少なくとも１つのリング３６は、例えば光ホース又は図５乃至図７に示され、リング状構造に曲げられたＩ字形バー３０を含む。構造体３５は、浮力モジュール１０が取り付けられた細長いデバイス４０に接続されるが、構造体３５が、浮力モジュール１０に直接的に接続されるように作られることが可能である事実は変わらない。浮力モジュール１０の外周面全体に沿った浮力モジュール１０の外面１６上での効果的な防汚作用を確実とするために、少なくとも１つのリング３６を浮力モジュール１０とほぼ同心位置に維持するために、適切なスペーサ（図示せず）が使用されてもよい。少なくとも１つのリング３６は、スナップロックといった任意の適切なロック機構を具備してもよい。

図９は、１つのオプションに関する。このオプションでは、防汚システムは、浮力モジュール１０に引きずり低減バッフル１７を具備することが知られているという事実を利用する。具体的には、図９は、バッフル１７に光源２９が配置される１つの可能性について説明する。光源２９は、バッフル１７と一体にされているか、及び／又は、バッフル１７に付加機器として配置される。いずれの場合でも、バッフル１７内／上の光源２９の構造は、光源２９がバッフル１７によって機械的に保護されるように作られる。なお、浮力モジュール１０のオプションのバッフル１７に関して更に、バッフル１７は、図８に示される構造体３５のように、少なくとも１つの光源及び／又は少なくとも１つのライトガイドを支持する構造体のスペーサとして使用されてもよく、また、バッフル１７には、浮力モジュール１０と共に使用する光源及び／又は少なくとも１つのライトガイドに給電する電源又は電力生成器が具備されていてもよいが、当該電源又は電力発生器が本発明の構想内で浮力モジュール１０に対して任意の適切な位置に配置できる事実は変わらないことに更に留意されたい。

当業者には明らかであるように、本発明の範囲は、上記例に限定されず、幾つかの変更態様及び修正態様が、添付の請求項において規定される本発明の範囲から逸脱することなく可能である。本発明は、すべての当該変更態様及び修正態様を、それらが請求項又はその等価物の範囲内に該当する限り含むと解釈されることを意図している。本発明は、図面及び説明において詳細に例示及び説明されたが、当該例示及び説明は、例示的に見なされるべきであり、限定的に見なされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。図面は、概略に過ぎず、本発明の理解には不要である詳細は省略され、縮尺通りに描かれていない。開示された実施形態の変形態様は、図面、開示内容及び従属請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。本文において使用される「含む」との用語は、「〜からなる」との用語も対象とするとして当業者によって理解されるであろう。したがって、「含む」との用語は、ある実施形態では、「〜からなる」を意味する場合があるが、別の実施形態では、「少なくとも規定された種と、任意選択的に１つ以上の他の種とを包含する／含む」を意味する場合がある。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

特定の実施形態について又は関連して説明された要素及び態様は、特に断らない限り、他の実施形態の要素及び態様と適切に組み合わされてもよい。したがって、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。

本発明は、次の通りにまとめることができる。浮力モジュール１０と防汚システムとのアセンブリにおいて、浮力モジュール１０は、水中環境内で機能デバイス４０をフローティング支持する。具体的には、防汚システムは、浮力モジュール１０の外面１６の少なくとも一部に対して防汚作用を行う少なくとも１つの防汚機器２０、２１、２２、２３、２４、２５、２８、２９を含む。防汚機器２０、２１、２２、２３、２４、２５、２８、２９は、浮力モジュール１０に対して外側の配置を有する一方で、浮力モジュール１０に機械的に結合される、及び／又は、機能デバイス４０に機械的に結合される、及び／又は、浮力モジュール１０の外面１６に配置される、及び／又は、浮力モジュール１０の外面１６に配置される。防汚エネルギーが、外面１６に、直接的に又は間接的に供給される。実用的な実施形態では、防汚機器２０、２１、２２、２３、２４、２５、２８、２９は、紫外光源２０、２１、２２、２３、２５、２８、２９と、場合によっては、紫外光源２０、２１、２２、２３、２５、２８、２９に結合されるライトガイド２４とを含む。

Claims (15)

1. 浮力モジュール及び防汚システムのアセンブリであって、前記浮力モジュールは、水中環境内で機能デバイスをフローティング支持し、前記防汚システムは、前記浮力モジュールの外面の少なくとも一部に防汚作用を行う少なくとも１つの防汚機器を含み、前記防汚機器は、
   前記浮力モジュールに対して外側の配置を有し、前記防汚機器の少なくとも一部は、前記浮力モジュールに支持されるか、機能デバイスに支持されるか、前記浮力モジュールの前記外面に配置されるか、及び／又は、前記浮力モジュールの内部に配置される、アセンブリ。
2. 前記防汚機器は、防汚エネルギーを動作中に放出し、前記防汚機器は、前記浮力モジュールの内部に少なくとも部分的に配置され、前記防汚システムは、前記防汚エネルギーを通す前記浮力モジュールの少なくとも一部を含み、前記浮力モジュールの前記外面の少なくとも一部を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記防汚エネルギーを通す前記浮力モジュールの前記少なくとも一部は、前記浮力モジュールの外面層を含み、前記防汚システムは、任意選択的に、防汚エネルギーを動作中に放出する複数の防汚エネルギー源を含み、前記複数の防汚エネルギー源は、前記外面層に組み込まれるグリッド又はメッシュに配置される、請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記防汚機器の少なくとも一部は、細長い外観を有し、前記浮力モジュールに対してスパイラル状に配置される、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記防汚システムは、前記浮力モジュールの周り又は中に延在する構造体であって、前記浮力モジュールから少し離れた位置に、前記防汚機器の少なくとも一部を保持する構造体を含む、請求項１又は４に記載のアセンブリ。
6. 前記構造体は、スリーブ状の外観を有し、前記構造体は、任意選択的に、少なくとも１つのリングを含み、前記防汚機器の少なくとも一部は、前記少なくとも１つのリングに組み込まれる、請求項５に記載のアセンブリ。
7. 前記構造体は、細長い形状を有し、前記浮力モジュールに対してスパイラル状に配置される、請求項５に記載のアセンブリ。
8. 前記構造体は、前記防汚機器の少なくとも一部の機械的保護を提供する、請求項５乃至７の何れか一項に記載のアセンブリ。
9. 前記防汚機器は、防汚エネルギーを動作中に放出し、前記防汚システムは、前記防汚エネルギーを、前記浮力モジュールの前記外面の少なくとも一部に向けて方向付ける反射手段を含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載のアセンブリ。
10. 前記浮力モジュールは、外向きに延在する引きずり低減バッフルを具備し、前記防汚システムは、防汚エネルギーを動作中に放出する防汚エネルギー源を含み、前記防汚エネルギー源は、前記引きずり低減バッフルに配置される、請求項１に記載のアセンブリ。
11. 前記防汚システムは、防汚エネルギーを動作中に放出する少なくとも１つのエネルギー源を含み、前記防汚エネルギーは紫外光である、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のアセンブリ。
12. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載のアセンブリでの使用のための、浮力モジュールの外面の少なくとも一部に防汚作用を行う少なくとも１つの防汚機器を含む、防汚システム。
13. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載のアセンブリでの使用のための、水中環境内で機能デバイスをフローティング支持するために前記機能デバイスに取り付けられる、浮力モジュール。
14. 機能デバイスと、前記機能デバイスに配置される少なくとも１つの請求項１３に記載の浮力モジュールとのアセンブリであって、前記機能デバイスは、任意選択的に、海洋ライザモジュールである、アセンブリ。
15. 海底又は海中の物質を回収する海洋デバイスと、少なくとも１つの請求項１４に記載のアセンブリと、を含み、前記海洋デバイスは、前記少なくとも１つのアセンブリの前記機能デバイスを介して海底又は海中と通じている、海洋システム。

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