JPS603626B2 - ケ−ブル検知方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は敷設されているケーブル、特に地中や海底、川
底等に敷設されているケーブルの位置を検知する方式に
関するものである。

陸上では外力からケーブルを保護するため、ケーブルを
地中に埋設することが古くからおこなわれている。

一方、海や川などにケーブルを敷設する場合には、近年
漁網や船のアンカ等によって、ケーブルが破断されるの
を防ぐためケ−ブルを海底下や川底下に埋設することが
盛んになりつつある。このような埋設されたケーブルを
修理のため掘り起したり、修理船上に引上げようとする
場合、従来海底の±砂中に深く〈し、込むよような形状
をした特殊なフックを、ケーブルを横切る方向に曳行し
、ケーブルを引掛け、船上に引き上げるという方法が行
なわれている。しかし、ケーブルは埋設されて、土砂中
に固定された状態にあるため、、フックにケーブルが引
っ掛った時点で即座にフックの曳行を停止させなければ
、フックによってケーブルが切断されてしまう。そこで
フックの曳航を極めて低速でおこなうことになり極めて
長時間の作業を余儀なくされていた。本発明は以上述べ
たような従来の技術の欠点を解決する方法を提供するこ
とを目的とし、それぞれ同一感度の余弦特性の磁界検出
指向性を有する３個の磁界検出器（以後「成分磁界検出
器」という）をその最大検出感度指向性方向を互いに直
交して配置し、（この構成の磁界検出器を以後「直交３
軸磁界検出器」という）該成分磁界検出器のうち１個の
最大検出感度指向性方向が常に鉛直方向を、また他の２
個の成分磁界検出器の最大検出感度指向性方向が常に水
平方向を向くように構成した磁界検出器（以後「鉛直指
向直交３軸磁界検出器」という）を用いて、探索対象ケ
ーブルの端末より印加した探索用電流に起因して発生し
た信号磁界を検出し該鉛直指向直交３軸磁界検出器を構
成する成分磁界検出器の検出信号を演算処理することに
よって、ケーブルの敷設位置に関する情報を取得し、こ
れを表示、もしくはケーブル埋設機械や探線機械を所定
の位置や方向に誘導制御することを特徴とする。

本発明によれば遠方からもケーブルの位置が検知できる
ため、ケーブル検知作業の大幅な効率化が図られるほか
ケ−ブルの位置が正確に検知できるためケーブルを切断
することなく船上に引き上げることが可能である。また
ケーブルを埋設する場合には、ケーブルの正確な検知に
よって安全確実にケーブル埋設機械を誘導制御すること
ができる。第１図は本発明のケーブル検知方式の１実施
例を示す図面である。

第１図を詳細に説明するために、第２図および第３図を
用いて鉛直指向直交３軸磁界検出器１５について説明す
る第２図Ａは直交３錨磁界検出器１０の構成を示す図面
で、それぞれ余弦特性の検出指向性を有する成分磁界検
出器４，６および８を、それぞれの最大検出感度指向性
方向を互いに直交するように配置した構成のものである
。今、成分磁界検出器４の検出指向性が直交３軸×，ｙ
，ｚ軸のｙ軸方向に最大検出感度を有するとした場合同
検出器の検出指向性は、ｙ軸を含むすべての平面上で第
２図Ｂに示すような糸弦特性の指向性を有するものとす
る。また他の成分磁界検出器６および８も同様な余弦特
性の検出指向性を有するものとする。直交３軸磁界検出
器１０を構成するこれら成分磁界検出器４，６および８
は、周辺磁界をそれぞれの検出指向性に応じて検知し、
それに対応した電気信号を出力する。これら成分磁界検
出器４，６および８は、例えばフラックスゲート磁界検
出器や薄膜倍周波発振型磁界検出器などで容易に実現で
きる。第３図は鉛直指向直交３柚磁界検出器１５の１構
成実施例で、第２図を用いて説明した直交３軸磁界検出
器１０をその成分磁界検出器の１個、例えば４の最大検
出感度指向性方向を常に鉛直方向に向くように構成した
ものである。

なお成分磁界検出器４の最大検出感度指向性方向を常に
鉛直方向に指向させるならば、それに最大検出感度指向
性方向が直交している他の成分磁界検出器６および８の
最大検出感度指向性方向は常に水平方向を指向すること
は当然である。第３図において、第１図、第２図と共通
のものは同一の番号を付している。同図において１０は
直交３軸磁界検出器、１５は鉛直指向直交３軸磁界検出
器、４川ま同容器、４１は直交３軸磁界検出器１０の底
面に付した車錘、４２は比較的粘度の高い流動パラフィ
ンのような液体である。４３は直交３軸磁界検出器１０
の電気信号をとり出すための信号線で、軽量で可とう性
のある線村が使用される。

４４は信号線３１および４４を接続するための接続器で
ある。

第３図の動作について説明する。

液体４２によって直交３軸磁界検出器１川こ浮力が発生
し、該検出器１０および付加重鋒１０の重量と浮力のバ
ランスした位置で該検出器１０は液体４２中に直交３軸
磁界検出器１０に付加された車錘４１を下にした状態で
浮く。この状態で成分磁界検出器４の最大検出感度指向
性方向を鉛直方向に指向させてあれば容器４０がどのよ
うに傾いても同成分磁界検出器４の最大検出感度指向性
方向は常に鉛直方向を、また成分磁界検出器６および８
の最大検出感度指向性方向は常に水平方向を指向し、こ
れら成分磁界検出器４，６および８はその地点における
磁界をそれぞれの検出指向性に応じて検知し、それに対
応した電気信号を出力し、信号線４３、接続器４４およ
び信号線３１を経てその電気信号を外部にとり出すこと
ができる。次に本発明のケーブル検知方式の１実施例を
第１図にもとずいて説明する。

１個の鉛直指向直交３軸磁界検出器１５を母船からの遠
隔操縦により海中を自由に移動できる移動体２に搭載し
ている。

海底に埋設されているケーブル２１に障害が生じ、例え
ば障害点２２で導体が池絡しているものとすれば陸上の
ケーブル端末２３から探索用信号源２４を用いて探索用
の電流が供給でき、探索用電流の帰路は地絡点２２と探
索用信号源２４の接地点２５の間に形成される。探索用
電流によつてケーブルの周囲には磁界が発生する。この
探索用信号磁界の強さは、探索用電流の大きさに比例し
、ケーブルからの距離に反比例する。また探索用信号磁
界の方向は、ケーブルを中心とする円周上の接線方向で
ある。鉛直指向直交３軸磁界検出器１５を搭載した移動
体２をケーブル２１の周辺に配置すると、該鉛直指向直
交３軸磁界検出器１５を構成する成分磁界検出器４，６
および８はケーブル２１に供給した探索用電流に起因す
る磁界の強さをそれぞれの指向性特性に応じて検知し、
それに対応した電気信号を出力する。

それぞれの信号出力は信号線３１によって、母線上の受
信部３２に伝送される。

受信部３２は主として次の４種の機能からなっている。
すなわち‘１）各成分磁界検出器の信号から探索用信号
磁界に相当するそれぞれの信号成分を抽出すること、■
各抽出信号から磁界の強さと磁界の方向を演算により求
めること、【３’演算結果にもとずき、ケーブルの位置
情報を算出すること、【４｝算出結果にもとずきケーブ
ルの位置情報を表示することである。第１図の受信部３
２では、ブロック３３が機能‘１｝、ブロック３４が機
能｛２）、ブロック３５が機能‘３’、ブロック３６が
機能（４’、の役割を果すものである。なお機能ｍ，｛
２），脚および‘４）の役割を演ずるハードウェアを第
１図のブロック３３，３４，３５，および３６のように
明確に区分しないで構成することも当然可能である。以
下に本発明によるケーブル検知方式の動作の１例を第１
図第２図および第３図を参照しながら説明する。

探索用電流をケーブル２１に供給すると該ケーブルの周
囲に該ケーブルを中心として同心円状に分布する磁界が
発生する。この磁界の大きさ日（ガウス）は該ケーブル
からの距離Ｒ（ｍ）、ケーブル２１に印加する電流を１
（Ａ）とするとＨ＝ａ‐葦（ただしａは比例定数） なる強さの磁界が発生し、その磁界の方向はケーブルを
中心とする円周上の接線方向である。

鉛直指向直交３軸磁界検出器１５の成分磁界検出器４，
６および８はそれぞれケーブル２１からの距離に対応し
た強さの探索用信号磁界をそれぞれの検出指向性に応じ
て検知し、検知したそれぞれの信号は信号線３１を経て
、受信部３２に伝送される。受信部３２では、各成分磁
界検出器４，６および８の各出力信号から探索用信号磁
界に相当するそれぞれの電気信号を抽出（３３）し、抽
出信号から探索用信号磁界の強さと報向が後述するよう
な演算処理によって算出（３４）され、この算出された
磁界の強さと方向の結果からさらに後述するような演算
処理によって、ケーブル２１の位置および埋設深度が求
められ（３５）、この結果が例えばブラウン管ディスプ
レー上に時々刻々表示（３６）される。このようにして
、ケーブルの検知を極めて容易ならしめることができ、
ケーブル探索作業の効率化を図り、ひいてはケーブル探
索の為の作業時間の短縮や、経費節減化を図ることがで
きる。また検出器としては１個の鉛直指向直交３軸磁界
検出器でよいため装置を安価に製作することができる。
第４図は第１図の実施例をさらに詳しく説明するための
もので同図Ａは平面図、同図Ｂは側面図、同図Ｃは磁界
ベクトルの概念図を示している。

第４図において第１図と共通のものは同一の番号を付し
ている。今、鉛直指向直交３軸磁界検出器１５を搭載し
た移動体２が海底面とほぼ平行に曳航されているものと
し、鉛直指向直交３軸磁界検出器１５とケーブル２１と
の距離が第４図Ｂに示すようにＲであるとし、該検出器
１５とケーブル２１の水平距離をＬ、ケーブルの埋設深
度をＤとする。

鉛直指向直交３軸磁界検出器１５の位置する地点におけ
るケーブル２１に供給された電流に起因する探索用信号
磁界の強さを上Ｈｆ、その方向の水平面に対する角度を
８とし、各成分磁界検出器４，６および８によって検出
された探索用信号磁界の強さをそれぞれ、凡，日６およ
び日８とする。成分磁界検出器４，６および８が同一感
度の余弦特性の磁界検出指向性を有すること、また成分
磁界検出器４の最大検出感度指向性方向が常に鉛直方向
を向くように構成されていることから例え鉛直指向直交
３軸磁界検出器１５が振動やピッチング・ローリングを
受けたとしても成分磁界検出器４はその位置する地点の
信号磁界日の鉛直方向の磁界成分を検知する。また成分
磁界検出器６および８は信号磁界日のそれぞれの指向性
方向の成分を検知する。前記磁界検出器１５の点におけ
る探索用信号磁界ベクトル（強さと方向）は鉛直指向直
交３軸磁界検出器１５とケーブル２１との位置関係およ
びケーブル２１に供給した探索用電流の大きさにのみ関
係するものであり、したがってこれらは以下のような関
係がある。ただしａは比例定数、１はケーブルへ供給し
た探索用電流である。

一方第４図Ｂを参照して明らかなように、鉛直指向直交
３軸磁界検出器１５とケーブル２１の水平距離と、垂直
距離（埋設深度）Ｄは以下のように示される。

Ｌ＝Ｒ・ｓｉｎａｌ Ｄ＝Ｒｌｃｏｓａｌ ‘２’式ｍ
■よりＬおよびＤは次のように表わされる。

ただし、ＩＨＩ＝ノ日葦十日奪十日費より求められる。

結局、成分磁界検出器４の最大検出感度指向性方向を常
に鉛直方向を指向せしめた鉛直指向直交３軸磁界検出器
１５（成分磁界検出器４，６および８）を用いて、ケー
ブル２１の発生する探索用信号磁界の強さと方向を検出
し、これに上記｛１｝，‘３’式の演算処理を行うこと
によって、ケーブルの位置（移動体２とケ−ブル２１と
の水平距離）Ｌおよび埋設深度（移動体２とケーブル２
１との垂直距離）Ｄを同時に得ることができる。またＬ
を一定距離、例えばＤすなわち移動体２をケーブルの真
上になるように譲導制御することによって、ケーブルの
トラツキング（ケーブルの真上をトレースすること）も
可能である。なおＬの値は船の移動と共に変化するので
、その変化からもケーブルの存在位置を知ることができ
る。第５図は受信部３２の一部分についての一例を説明
するためのものである。

受信部３２では各成分磁界検出器４，６および８の検出
電圧Ｖ４，Ｖ６およびＶ８を用いて、上記‘１１および
制式で示される演算を実行する。第５図で検出信号Ｖ４
，Ｖ６およびＶ８はまず各々２乗回路５０１こよって２
案した後加算回路５１で加算し、平方根回路５２により
前記‘１１式で示した探索用信号磁界の強さＩＨＩに相
当する電圧ｌＶＩを得る。一方Ｖ４および平方根回路５
２の出力電圧ｆＶｌ（＝ソＶ葦十Ｖ奪十Ｖ萱）を割算回
路５３に送りさらに逆正薮回路５４により前記【１）式
で示した探索用信号磁界の方向の水平面とのなす角度ａ
が得られる。

この８を正弦回路５５および余弦回路５６に送り、ｓｉ
ｎｏおよびｃｏｓｏの絶対値を得る。平方根回路５２の
他方の出力量Ｖｌは割算回路５７に送られ一定信号ａを
除算した後一定信号１と乗算回路５８において乗算され
ａｌ／隼Ｖｌが得られる。乗算回路５９においては正弦
回路５５の出力信号ｓｉｎひと乗算回路５８の出力信号
ａｌ／ＩＶＩが乗算され、ケーブルの位置を示すＬなる
信号を出力する。一方乗算回路６０においては余弦回路
５６の出力信号ｃｏｓ８と乗算回路５８の出力信号ａｌ
／ｆＶＩが乗算され、ケーブルの埋設深度を示すＤなる
信号を出力する。以上のようにして鉛直指向直交３軸磁
界検出器１５の成分磁界検出器４，６および８の検出出
力Ｖ４，Ｖ６およびＶ８を用いて、ケーブルの位置、埋
設深度の２つの情報を同時に得ることができる。

第３図の例では直交３藤磁界検出器１０を液体４２の上
に浮かせた場合について述べたが、鉛直指向直交３鞠磁
界検出器１５に不規則な外力が加わる場合、直交３鞠磁
界検出器１０に、不規則な振動が加わりケーブルの検知
が難かしい場合がある。このような場合第６図の実施例
に示すごとく直交３鞠磁界検出器１０を完全に液体に埋
没させるとよい。同図において第３図と共通のものには
同一の番号を付している。４５は液体で液体４２より比
重の小さいものを使用する。

この場合、直交３藤磁界検出器１０と付加量錘４１の重
量と液体４２，４５の浮力とがバランスした状態で該磁
界検出器１川ま液体中に浮き、第３図の例と同様に成分
磁界検出器４の最大検出感度指向性方向を常に鉛直方向
を指向させることができる。本例の場合容器４０１こは
液体が充満しているため、不規則な外力が加わっても直
交３鞄磁界検出器１川こ不規則な振動が加わることが軽
減される。第７図は直交３軸磁界検出器１０の成分磁界
検出器４の最大検出感度指向性方向を常に鉛直方向を指
向させるための別の実施例である。

同図において、第３図，第６図と共通のものには同一の
番号が付されている。本例においては、直交３鞠磁界検
出器１０および付加童錘４１の重量が液体４２による浮
力よりもはるかに大きくなるように構成した場合で、第
６図と同様の特性と特徴を持っている。第８図は、直交
３軸磁界検出器１０の成分磁界検出器４の最大検出感度
指向性方向を常に鉛直方向を指向させるための別の実施
例である。

同図において第３図、第６図第７図等と共通のものには
同一の番号を付している。同図において、直交３鶴磁界
検出器ＩＤにはシャフト４６が固定され、このシャフト
はアーム４７の軸受Ａ，Ａ′において自由に回転するこ
とができる。

さらにアーム４７はアーム４８の軸受Ｂにおいて自由に
回転することができる。アーム４８は同図には記載され
ていない容器４０の内壁に固定される。付加車錘４１に
より直交３鞠磁界検出器１０の成分磁界検出器４の最大
検出感度指向性方向は常に鉛直方向を指向させることが
できる。本例の場合においても不規則に加わる外力から
直交３藤磁界検出器１０に加わる不規則な振動を軽減さ
せる目的で容器４川こ充満した比較的粘度の高い液体中
に第８図の部分全体を埋没させるとよい。第９図、第１
０図、第１１図おび第１２図は本発明のケーブル検知方
式の適用例を示したもので、第９図は、ケーブル検知器
をケーブルシップによって曳航しながらケーブル検知を
おこなう場合、第１０図は海底を自由に移動できるヴィ
ークル上にケーブル検知器を搭載してケーブル検知をお
こなう場合、第１１図は、ケーブルの埋設をおこなう際
にケーブル埋設機械によって、ケーブル検知器を曳航し
ながらケーブル検知（特に埋設深度の計測）をおこなう
場合、第１２図はケーブルの埋設をおこなう場合に、ケ
ーブル埋設機械をケ−ブル上に誘導制御するためのケー
ブル検知（特にケーブル位置計測）をおこなう場合のそ
れぞれの適用例を示している。

第９図において、８０はケーブルシップ、８１は内部に
信号線がはいった曳素、８２はケーブル検知器８６と特
殊フック８３へのそれぞれの信号線と曳黍を分岐する結
合器、２１はケーブル、８４は海水面、８５は海底面で
ある。ケーブル検知器８６は前記第３図〜６図に示した
ごとき鉛直指向直交３麹磁界検出器で構成される。ケ−
ブル検知器８６は同図のように特殊フックと共にケーブ
ルシップによって曳航され、陸錫局からケーブルへ供Ｖ
給した探索用電流によって発生した磁界（図の点線）を
検出し、その検出信号を曳素８１内の信号線を通じてケ
ーブルシップ８０内の受信部へ伝送する。ケーブルシッ
プ上では伝送されてきた信号の処理結果に基づいてケー
ブルの存在するはるか手前からケーブルの位置、埋まっ
ている深さがわかるため必要に応じて曳航速度を調整す
ることがおこなわれる。第１０図において、第７図と共
通のものは同一番号を付している。同図において８７は
自走できるヴイーグル、８８はケーブルトラツキング用
制御機器で第７図の場合と同機にケーブル検知器８６は
陸揚局からケーブル２１へ供給した探索用電流によって
発生した磁界（図の点線）を検出しその検出信号を受信
部８８に送り、前記式‘１｝および‘３’式にもとずし
、て演算処理した後ケーブルトラツキング用制御機器８
８においてケーブルまでの水平距離Ｌを一定（例えば０
）になるように例えばステアリング機構を制御してヴィ
ークル８７を誘導制御するものである。第１１図は本発
明をケーブル埋設深度の測定に適用した場合の実施例で
第９図等と共通のものには同一番号が付されている。

同図において９０は海底を掘削しながらケーブルを埋設
するケーブル埋設機械でありケーブル検知器８６はケー
ブル埋設機械９０に搭載されるか、あるいは曳航される
。本例においては第９図において述べたと同様の原理に
よって、ケーブル２１の埋設深度がケ−ブルシップ８０
内の受信部において表示される。第１２図は本発明をケ
ーブル埋設をおこなうときのケーブルトラッキングに適
用した場合の実施例で第９図等と共通のものには同一番
号が付されている。同図において、ケーブル埋設機械９
０‘こよってケーブル２１を埋設するにはケーブル２１
の位置を検知しケーブル埋設機械を忠実にケーブル２１
上に謙導制御する必要がある。したがってケーブル検知
器８６はケーブル埋設機械９０の前部に搭載されること
になる。本例においては、第１０図を用いて説明したの
と同様の原理にもとずきケーブル検知器８６、および受
信部８８によってケ−ブルの位置を検知し、その結果に
もとずき、ケーブル埋設機械９０を誘導するため、ケー
ブルトラッキング制御機器８８のステアリング機構を制
御するものである。磁界検出器としては余弦特性の検出
指向性を有するものであればその種類は問わない。

また前記ではケーブルが海底にある場合について述べた
が、海底に限定することなく、陸上に埋設されているケ
ーブルあるいは河川に敷設埋設されているケーブルまた
は屋内の架線等の位置検知にも適用できるのは言うまで
もない。

以上のとおり本発明によると、埋設されたケーブルの位
置を正確に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるケーブル検知方式の構成例、第２
図Ａは直交３軸磁界検出器の構成図、第２図Ｂは成分磁
界検出器の検出指向特性図、第３図は本発明の鉛直指向
直交３柚磁界検出器の構造例、第４図Ａ，ＢおよびＣは
本発明によるケーブル検知方式の原理説明図、第５図は
第１図における受信部３２の主要部のブロックダイヤグ
ラム、第６図、第７図、および第８図は本発明の鉛直指
向直交３軸磁界検出器の構造の変形例、第９図、第１０
図「第１１図および第１２図は本発明のケーブル検知方
式の適用例を示す図である。 ２…・・・移動体、４，６，８・・・・・・成分磁界検
出器、１０・・・・・・直交３軸磁界検出器、１５・・
・・・・鉛直指向直交３軸磁界検出器、２１・・・・・
・ケーブル、２２・・・・・・障害点、２３…・・・接
地点、２４・・・・・・探索用信号源、２３・・・・・
・ケーブル端末、３１・・・・・・信号線、３２・・・
・・・受信部、３８・・・・・・制御信号線。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 繁Ｔ図 第８図 第１２図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 余弦特性の磁界検出指向性を有する少なくとも３個
   の磁界検出器を最大検出感度指向性方向を相互に直交さ
   せかつ１個の磁界検出器の最大検出感度指向性方向が鉛
   直方向となるごとく構成した鉛直指向直交３軸磁界検出
   器を探索対象ケーブルの近傍に移動させ、ケーブルの電
   流に起因する磁界を各磁界検出器により検出し、前記磁
   界の強さがケーブルとの間の距離の逆数に比例し磁界の
   方向がケーブルを中心とする円周上の接線方向であるこ
   とから前記鉛直指向直交３軸磁界検出器からケーブルま
   での水平距離とケーブルの埋設深度を検知することを特
   徴とするケーブル検知方式。 ２ 鉛直指向直交３軸磁界検出器が重錘を有することに
   より１個の磁界検出器の最大検出感度指向性方向を鉛直
   方向とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項のケ
   ーブル検知方式。