かいようKY 05-09航海 基礎生産計測自動昇降式ブイシステム設置作業

かいよう KY 05-09 航海 基礎生産計測自動昇降式ブイシステム設置作業の概要
地球環境フロンティア研究センター
才野敏郎
同上
笹岡晃征
科学技術振興機構
保坂拓志
日油技研工業
松本 佳
予定設置点，北緯 35 度，東経 135 度 32 分，水深約 4200m 地点において，9 月 12 日及び，9 月
14 日に設置を試みたが，不具合のために正常に設置できず，回収した．
以下，それぞれの作業の経過を記し，不具合の原因に関する船上での検討内容も記す．
第一回目
0621
XBT 投入 (29-59.9776N, 135-34.4951E, D=4188m)
0652
MNBES 開始
0720
MNBES 終了
0830
設置作業開始
0945
重錘投入 (29-59.5355N, 135-32.1860, D=4190m)
0957
L 型用トランスジューサー投入，重錘沈降状況確認
およそ 100m/min で沈降
1011
L 型用トランスジューサー揚収
1022
3 点計測，#1 開始 L 型用トランスジューサー投入
30-01.295N, 135-32.1860E, D=4844m
1032
3 点計測，#1 終了 L 型用トランスジューサー揚収
1101
3 点計測，#2 開始 L 型用トランスジューサー投入
29-59.3609N, 135-30.4409E, D=4920m
1105
3 点計測，#2 終了 L 型用トランスジューサー揚収
1134
3 点計測，#3 開始 L 型用トランスジューサー投入
29-59.4731N, 135-33.4250E, D=4765m
1138
3 点計測，#3 終了 L 型用トランスジューサー揚収
補正位置：29-59.8862N, 135-32.0041E, D=4157,
偏差 335.3 度，距離 713.1m
1214
小型トランスジューサー投入
ブイウインチ状態確認 B00，W06
1221
B00
ウインチケーブル張力 OFF，
W06
ラッチ部マグネットスイッチ ON
S 型切離し指令
3 回，3 回とも切離しからの応答あり
1225
上昇指令
音響リモコンによる．単音二回の応答：ウインチ繰出しせず．
1228
S 型切離し再指令
3 回，今度は切り離しからの応答なし
123X
ブイウインチ状態確認
B00,W06
1235
上昇指令
ウインチから単音 2 回：繰出しせず
1245
S 型切離し指令，
応答なし
1248
上昇指令
ウインチから単音 2 回：繰出しせず
1252 トランスジューサー揚収
CMA061 点に向い回収作業，再びブイ設置点に向う
1436
ブイ設置点に到着
1438
L 型用トランスジューサー投入
1448
L 型用トランスジューサー揚収
1458
L 型用トランスジューサー投入
1500
切離し確認
1508
ブイ浮上確認
1510
L 型用トランスジューサー揚収
1521
スバル投下 設置点より 328 度，2174m 地点
1531 計測ブイ回収
1535
水中ウインチ回収
1558
ADCP 回収
1647
回収終了
問題点と対策
S 型切離し装置
設置時、切離し指令に対し、最初の 3 回は応答したものの、それ以降応答が無かった。回収
後、切離し装置が作動していないことがわかった。船上で分解して調査した結果、内部の基盤
に不具合があると結論した。
このため、第二回目の設置に際しては、M 型切離し装置をウインチに取付けることとした。
設置深度
設置予定点において、XBT を行い、音速補正を実施した。これにより設置水深を 4195m と
求めた。
計測ブイ、ウインチ、ADCP（予定深度各 109m、139m、568m）に取り付けた深度計の記
録を解析した結果、それぞれ、253m、283m、691m 深度（安定深度）に設置されたことがわ
かった。また、重錘着底後に 20－30 分間にわたり計測ブイ、ウインチ、ADCP がそれぞれ
150m、150m、80ｍ程度まで浅くなり、以降 3 時間程度かけて安定深度に達していた。設置
点付近では当時北北西に 500m 以上の深度に達するおよそ５０cm/sec の流れがあったが、こ
れらの挙動はその流れの影響を受けたものと思われる。
第二回目の設置に際して、ガラス球 6 個を取付けるとともに、設置水深を 50m 浅く設定し
15:40:00
15:20:00
15:00:00
14:40:00
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13:40:00
13:20:00
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12:40:00
12:20:00
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11:40:00
11:20:00
11:00:00
10:40:00
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9:20:00
9:00:00
8:40:00
8:20:00
8:00:00
-100
10:00:00
た。
0
100
200
300
400
500
Buoy
Winch
ADCP
W-B
A-W
600
700
800
計測ブイ、水中ウインチ、ADCP の深度、ブイーウインチおよび ADCP-ウインチの深度差の
時間経過。
ロープキャニスター
今回の係留系では、設置水深の調整のために M 型切離し装置を取り付けたロープキャニス
ター（50m ロープ、および 100m ロープを装着）を使用した。第 1 回の係留ではこれらを作
動せず回収したが、回収時に水面に数分滞在しているときに、ふたがはずれ、ロープがケース
からはみ出してしまった。
第二回目の設置に当たっては、ふたをビニールテープ(細）で 4 箇所固定した。
第 2 回目
0603
作業開始 30-01.3351N, 135-32.3227E D=4152
0604
計測ブイ投入
0605
ウインチ投入
0623
ADCP 投入
0625
増速
0650
減速
0722
重錘投入 (29-59.5112N, 135-31.9700E D=4187)
0730
トランスジューサー投入
重錘沈降状況確認、30 秒おき、2544, 2602, 2657, 2712m (~110m/min)
0741
トランスジューサー揚収
0802
3 点計測，#1 トランスジューサー投入
29-59.2677N, 135-30.6010E, D=4769m
0811
3 点計測，#1 トランスジューサー揚収
0833
3 点計測，#2 トランスジューサー投入
30-01.3962N, 135-31.8792E D-5026m
0838
3 点計測，#2 トランスジューサー揚収
0901
3 点計測，#3 トランスジューサー投入
29-59.1857N, 135-33.5076E D=4991m
0906
3 点計測，#3 トランスジューサー揚収
補正位置：29-59.8286N, 135-31.9373E, D=4154,
偏差 354.8 度，距離 588.6m
0924
トランスジューサー投入 29-59.9309N, 135-32.0769E
ブイ・ウインチ状態確認 B00, W06
0926
M 型切離し、測距 20 秒置き
ウインチ
866, --, 885, 892, 897m
キャニスター 920, 920, 922m
ウインチ
900, 908, 906m
0934
M 型切離し 切離し指令 応答確認
0938
上昇指令
ウインチ繰出し、
単音 1 回（ウインチ 10 回転で 1 回の単音）
、自動的に停止
ウインチ状態 W00 （正常：張力あり、マグネットスイッチ OFF）
再び上昇指令、約 15 秒後に自動停止
ウインチ状態 W04 （正常：張力なし、マグネットスイッチ OFF）
下降指令 単音 3 回、後停止
ウインチ状態 W06 （正常：張力なし、マグネットスイッチ ON）
上昇指令 最初の単音まで 40 秒、1 分後停止
ウインチ状態 W00 （正常：張力あり、マグネットスイッチ OFF）
下降指令 単音１回
ウインチ状態 W06 （正常：張力なし、マグネットスイッチ ON）
0959
リハーサル動作開始 #H,01,00,
#D,00,008 計測ブイの CTD 深度８ｍ
ウインチ＞ブイへの信号をハイドロフォンで聞いた
テンショナー緩む、ウインチ停止(記録あり）
イリジウム通信開始 (記録なし、工場に電話で確認）
、
通信終了後のブイ＞ウインチの信号、聞こえなかった。
ウインチ状態確認 W30 （上昇後停止、張力あり、MS-OFF；記録あり）
30 分の時間制限により、ウインチ巻きこみ
（これを 10 回リトライする）
1034
ウインチ巻き込み停止
それまでに、パルス 4 回、48 秒間隔
1036 状態確認
B00 (正常：次の起動待ち）
W06 (ウインチスタンバイ、張力なし、MS ON)
1100
2 回目リハーサル
1103
状態確認
B00 (正常：次の起動待ち）
W06 (ウインチスタンバイ、張力なし、MS ON)
1104
リハーサルコマンド
深度０ｍ
1107
通信終了 （ブイ＞ウインチへの信号、ブイ下降した模様。要確認）
1108
状態確認
B00,
W00 （異常：ウインチ S/B, 張力あり、MS OFF)
どうして止まったか理由不明 ソフトウエア開発者に問い合わせ
ウインチ巻き込むも、閉じたラッチのため、停止時に再びブイ浮上？
1121
単独下降指令
1126
状態確認
W06 （正常？：ウインチスタンバイ、張力なし、MS ON）
注：プッシャーがラッチの上に乗っていた可能性あり
1134
キャニスター、ウインチ測距
キャニスター 20s 毎、648,644,641,637m
ウインチ
1134
1208
1210
20s 毎、611,610,608,606m
ブイ浮上目視確認
注：ブイが下降していなかったため、ウインチのリトライにより下降
ブイ沈下目視
1226
第 3 回リハーサル
深度 1m、テンショナーで停止
通信、工場から、スケジュール書き換えコマンド送信
自動的に下降したはず
ウインチ状態確認、W00, W00, W00 （張力あり、MS-OFF)
下降指令
ウインチ状態確認、W00
下降指令
ウインチ状態確認、W00
下降指令
ウインチ状態確認、W00
下降指令
ウインチ状態確認、W00
1258
キャニスター測距 360,363,366m 30sec
1259
キャニスター開放
1301
キャニスター測距 433,429,424m, 30sec 間隔
1308
L 型切り離し測距 4191,4154m 30sec 間隔
1322
スバル投下 設置位置から、337 度方向、946m
1328
計測ブイ回収
1347
水中ウインチ回収
1410
ADCP 回収
1505
切離し回収
問題点と対策
係留深度
第二回目の係留に当たり、係留索を 50m 延ばし、さらに 6 連のガラス球を取り付けた。このた
め、ブイ、ウインチ、ADCP の設置予定水深はそれぞれ 44m、76m、463ｍとなった。それら
に取り付けた深度計のデータによると重錘着底時にそれぞれ 210、230、550ｍに達した後 3 時
間程度で安定水深（0m、37m、430m）を保った。
13:40:00
13:20:00
13:00:00
12:40:00
12:20:00
12:00:00
11:40:00
11:20:00
11:00:00
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10:20:00
10:00:00
9:40:00
9:20:00
9:00:00
8:40:00
8:20:00
8:00:00
7:40:00
7:20:00
7:00:00
6:40:00
6:20:00
6:00:00
-100
0
100
200
300
400
500
Buoy
Winch
ADCP
A-W
W-B
600
本自動昇降ブイシステムでは、当初ウインチを 100-150ｍに設置することを目指していたが、
第一回の設置時に予想外の深い流れのために計測ブイが 250m 深に達していたことが判った。
計測ブイに取り付けた FRRF の耐圧深度(400m）を考慮して、目標設置深度を 50m 浅く設定す
ることにした。これによって、強流下でもブイが表面に達し、データ伝送と運用スケジュール
変更指令の頻度を増すことを期待した。
しかしながら、現実には予定水深より 30-40ｍ程度浅めに設置されたため計測ブイが海面に
浮上してしまい。設置に失敗した。
この原因としては、１）ベクトランロープの伸びの見積もりの誤り、２）ベクトランロープ
の測定精度の不足、３）設置水深の見積もりの誤り、などの可能性がある。
１）に関しては、我々は１％の伸びを見積もっている。仕様によれば破断時においても 3.9%
の伸びであり、1%の伸びは我々の使用条件では最大の見積もりと思われる。しかし、この可能
性に関しては、２）と併せて実験をおこなう予定である。
２）ロープの長さに関しては、納入業者に長さを指定したものをそのまま使用した。特に計
測の困難な 500m のロープを 6 本使用しているために、1 本当たり 5m の誤差があるとすると
全体で 30m の誤差を生じることとなる。この可能性に関しては、１）と併せて荷重負荷条件下
での線長計測をおこなう予定である。
３）船の音響計測に関しては、設置予定点において XBT を行い音速補正をした。実際には過
去のシービーム計測の等深図で平坦な位置を選んで設置点を選択してあり、今回の計測とも一
致しているので、今回の音速補正済みのシービーム深度に大きな誤差があるとは考えられない。
5 秒おきの SOJ 深度データと併せて、
微細な地形の効果があるかどうかを検討する予定である。
ウインチ
回収時にラッチ部からプッシャーがはずれた状態で浮上し、前部でスバルをかけて後部に回
して回収する途中でケブラーロープが切断した。ケブラーロープ接続部を分解してみたところ、
内部のロープ取り付けバーのところでケブラーロープが破断していた。
またプッシャーにラッチバーによる 3 箇所の引っかき傷が観察された。これは、ラッチがか
かった状態で、強い力によってプッシャーが引き抜かれたことにより発生したものと思われる。
この現象が起こった場合に、これ以降ラッチは閉じたままの状態になる。これによりウインチ
が巻き込まれた場合、プッシャーは閉じたラッチの上に乗った状態になる。このときのマグネ
ットスイッチも ON の状態を示す。
計測ブイの深度の時間経過を見ると、11 時頃に海面直下に達しており、11 時 4 分のリハーサ
ルコマンドで直ちに海面に浮上したものと思われる。浮上したブイは直ちに通信を開始したが、
データ量がほんのわずかであったためすぐに通信を終了した。そののちウインチに巻き込みを
指令して、すぐにウインチは動作を停止した。その直後の 11 時 8 分にはウインチは、W00、
（張
力があり、マグネットスイッチが OFF の状態）つまり、本来停止したときにありえない状態を
示した。リハーサル前のウインチは W06（張力ありマグネットスイッチ ON）を示し、ラッチ
がかかった正常な状態であったと思われる。まだ、いつの時点でラッチからプッシャーが外れ
たかを特定することができないが、もしも 11 時 3 分前にブイが海面付近で動揺をうけたために
プッシャーが外れたとすると、プッシャーがラッチの上に乗った状態で W06 ステータス信号を
与えたものと推定される。
8:30:00
0
10
20
30
40
50
60
70
80
8:50:00
9:10:00
9:30:00
9:50:00
10:10:00 10:30:00 10:50:00 11:10:00 11:30:00 11:50:00 12:10:00 12:30:00 12:50:00 13:10:00
ロープキャニスター
第二回目の係留においては、50ｍのロープを収納したキャニスターを取り付けた。回収前に
切離しを作動して 50m のロープを繰り出した状態で回収した。このとき、回収作業を容易にお
こなうためのリングが取り付けられていなかったため、ロープを切断して回収をおこなった。
この点に関する改善が必要である。
以下に第１回目および 2 回目の係留系の構成を記す。
Configuration of the Mooring #1
Buoy
Kodevel 12φ
Vectran Rope 30m 9φ
Shackle 12φ stainless
Winch
Bridle
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Acoustic Release MMC
Rope Canister 50m doubler,
Shackle 12φ
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Acoustic Release MMC
Rope Canister 100m doubler
Shackle 12φ
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 50m 10φ
Shacke 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shacke 16φ + Ring
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x5 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
ADCP
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x2 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
Acoustic Release Type L Dual
Shackle 16φ (Fe)
Ring (Fe)
Shackle 16φ(Fe)
Chain 8m(Fe)
Shackle 16φ(Fe)
Rope Eight, 17m
Shackle 16φ(Fe)
Chain 5m(Fe)
Shackle 16φ(Fe)
Swivel(3t)
Shackle 16φ(Fe)
Ring(Fe)
Shackle 16φ(Fe)x2
Chain 2m(Fe) x 4
Shackle 16φ(Fe)x 4
Lead 1000kg
Weight (air)
Shackle 12
Shackle 16
Kodevel 12
Kodevel 16
Ring
；0.19kg
；0.48kg
；0.56kg
；1.34kg
；0.34kg
Configuration of the Mooring #2
Buoy
Kodevel 12φ
Vectran Rope 30m 9φ
Shackle 12φ stainless
Winch
Bridle
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Acoustic Release MMC
Rope Canister 50m doubler,
Shackle 12φ
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ
1m Rope(Sus-Fe) Vectran
Shackle 16φ (Fe)
Ring
Shackle 16φ(Fe)x2
Glass Spheres x2
Glass Spheres x2
Glass Spheres x2
Shackle 16φ(Fe)x2
Ring
Shackle 16φ (Fe)
1m Rope(Sus-Fe) Vectran
Shackle 16φ
Vectran Rope 50m 10φ
Shacke 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shacke 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x5 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
ADCP
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 100m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 12φ
Glass Spheres x2 w/chain
Kodevel 12φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ
Vectran Rope 500m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Glass Spheres x3 w/chain
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
Shackle 16φ + Ring
Vectran Rope 50m 10φ
Shackle 16φ + Ring
Shackle 16φ
Kodevel 16φ
Shackle 16φ
Acoustic Release Type L Dual
Shackle 16φ (Fe)
Ring (Fe)
Shackle 16φ(Fe)
Chain 8m(Fe)
Shackle 16φ(Fe)
Rope Eight, 17m
Shackle 16φ(Fe)
Chain 5m(Fe)
Shackle 16φ(Fe)
Swivel(3t)
Shackle 16φ(Fe)
Ring(Fe)
Shackle 16φ(Fe)x2
Chain 2m(Fe) x 4
Shackle 16φ(Fe)x 4
Lead 1000kg