ケーブルフェアリング

ケーブルフェアリングは、主に海洋環境でケーブル周りの流れを合理化するように設計された、牽引ケーブルに取り付けられた構造です。

ケーブルがフェアリングされる主な理由は2つあります。(1) 通常の抵抗を減らし、一定のケーブル範囲と速度でより深い水深を確保すること。(2)ケーブルストラムと呼ばれる渦放出によって引き起こされるケーブルの振動を排除することです。 ^[1]

もう一つのアプローチは、荷重を弦方向に分散させ、前面断面を縮小するために、流線型のプロファイルを持つケーブルを設計することである。^[2]

ケーブルフェアリングの種類

ケーブルフェアリングにはいくつかの主要なタイプがあります。

• ハードフェアリング：基本的にはケーブル上にセクションごとに固定された流線型の涙滴型シェルです。^[3]
• リボンフェアリング：ケーブルに取り付けられた柔軟なリボンで、流線型の形状をとるか、曳航時に渦放出の一貫性を破ります。 ^{[4] [5]}
• ヘアリーフェアリング：リボンフェアリングに似ていますが、「リボン」は髪の毛のような柔軟な構造になっています。^[6]

すべてのケーブル（フェアリングの有無にかかわらず）は、流体力学的抗力係数と荷重関数を有する。^[7] これらは、抗力係数／揚力係数（または法線力／接線力係数）が流れに対する角度の関数として変化する様子を表す。例えば、柔軟な円筒で表されるフェアリングされていないケーブルの法線抗力係数の荷重関数は、（はケーブルが流れに対して垂直であることを意味する）である。 ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle \textstyle \sin ^{2}{\alpha }}$ ${\displaystyle \alpha =90^{\circ}}$

パフォーマンス

円筒形ケーブルの抗力係数は1.1 以上です (かき鳴らすとさらに高くなります)。

フェアリングのアスペクト比は安定性の問題によって制限されます。海域で試験されたフェアリング断面では抗力係数を0.02まで下げることができますが、海上では抗力係数が0.2程度に達したことが知られています。^[8]

運用上の複雑さ

ケーブルをフェアリングすると、ハンドリングシステムの複雑さが増す可能性があります。フェアリングされていないケーブルは、ウインチドラムに何度も巻き付けられます。フェアリングされたケーブルの種類によっては、1回しか巻き付けられないものもあります。^[要出典]

さらに、多くの種類のハードフェアリングでは、スタッキング防止リングの使用が必須です。^[9] 張力がかかると、鋼鉄製の装甲ケーブルの直径は小さくなります。その結果、スタッキング防止リングを使用しないと、フェアリングの各セクションが緩み、ケーブルに沿って滑り落ちてしまいます（最終的には後端で「スタッキング」します）。^[要出典]

参考文献

1. RD Blevins, 「流体誘起振動」（第2版）. ニューヨーク：Van Nostrand Reinhold, 1990, p. 91.
2. 特許 US1756972A、ワイヤストランド、コナー 1926
3. 特許4,567,841「曳航式水中ケーブル用フェアリングアセンブリ」
4. 特許3,696,599「ケーブルフェアリングシステム」
5. [https://patents.google.com/patent/US11958570B1/en 特許 中央減衰層を備えたサンドイッチケーブルフェアリング装置および方法、US11958570B1、Coakley 2021
6. 特許4,084,065「アンチストラムケーブル」
7. R. Folb、「10個のケーブルフェアリングモデルの流体力学的荷重関数の実験的決定」報告書番号DTNSRDC-R-4610、David W. Taylor海軍船舶研究開発センター、1975年。
8. [https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/ADA071543.pdf セクション型フェアリングの流体力学的荷重関数の実験的決定
9. A. Mech、「二重強度部材電気機械海洋ケーブル用軸方向荷重支持リングの開発」Oceans 17、1001、1985年。