JP2007285349A - Fluid transfer hose - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沖合の係留施設に係留されたタンカーから原油や精製油を輸送するために使用され、内部の応力状態を検知できるよう構成されたマリンホースに関し、特に、応力状態の検知精度を向上させることのできるものに関する。 The present invention relates to a marine hose used for transporting crude oil and refined oil from a tanker moored at an offshore mooring facility and configured to detect an internal stress state, and in particular, to improve the accuracy of detecting the stress state. Related to what can be.
従来から、内部の歪みを検知するセンサを設け、このセンサからの検知結果を表す信号をホース外の装置に伝送して、検知された歪みの大きさに基づいて、マリンホースの寿命を推定したり、異常に大きな歪みが発生した場合これを異常と判定して警報を発したりするよう構成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。そして、この歪みセンサは、その耐久性を確保する点から、大きな曲げ変形を受けないよう、剛性の高い取付けフランジの基部に貼り付けて用いられていた。
しかしながら、歪みセンサをフランジの基部に貼り付けて配置した場合、耐久性を確保することはできるものの歪みが小さすぎて、ノイズ成分に対するS/N比が大きくとれず、歪みの検知精度が低下し、寿命予測や歪みの異常判定を精度よく行うのが難しいという問題があった。 However, when the strain sensor is placed on the base of the flange, the durability can be ensured, but the strain is too small, and the S / N ratio for the noise component cannot be increased, and the strain detection accuracy decreases. There is a problem that it is difficult to accurately perform life prediction and distortion abnormality determination.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、歪みセンサの耐久性を犠牲にすることなく、高精度な歪みの検知を行うことのできるマリンホースを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a marine hose that can detect strain with high accuracy without sacrificing durability of the strain sensor. To do.
<1>は、一対の取付けフランジと、それらの基部のそれぞれに端部を接合したホース本体と、ホース本体の応力状態を検知する歪みセンサとを具えたマリンホースにおいて、前記歪みセンサを、前記取付けフランジのフランジ面から1.5m以内の距離だけ離れた長さ方向位置に、前記取付けフランジから間隔をおいて配置してなるマリンホースである。 <1> is a marine hose comprising a pair of mounting flanges, a hose body having an end joined to each of the bases, and a strain sensor for detecting the stress state of the hose body, the strain sensor, The marine hose is disposed at a distance from the mounting flange at a position in the length direction separated from the flange surface of the mounting flange by a distance of 1.5 m or less.
<2>は、<1>において、前記歪みセンサを、ホース本体の表面に貼り付けてなるマリンホースである。 <2> is a marine hose obtained by attaching the strain sensor to the surface of the hose body in <1>.
<3>は、<1>において、前記歪みセンサを、ホース本体内部に埋設してなるマリンホースである。 <3> is a marine hose in which the strain sensor is embedded in the hose body in <1>.
<4>は、<1>〜<3>のいずれかにおいて、前記歪みセンサを、周上の4カ所以上に配置してなるマリンホースである。 <4> is a marine hose obtained by arranging the strain sensors at four or more locations on the circumference in any one of <1> to <3>.
<5>は、<1>〜<4>のいずれかにおいて、前記歪みセンサに供給する電源用配線と、前記歪みセンサからの信号を取り出す信号用配線とを配設し、これらの配線を前記取付けフランジに設けられたターミナルコネクタに接続させてなる請求項1〜4に記載のマリンホースである。 <5> is any one of <1> to <4>, wherein a power supply wiring to be supplied to the strain sensor and a signal wiring for taking out a signal from the strain sensor are disposed, and these wirings are It is a marine hose of Claims 1-4 connected with the terminal connector provided in the attachment flange.
<1>によれば、歪みセンサを、前記取付けフランジのフランジ面からの距離が1.5m以内にある長さ方向位置に、前記取付けフランジから離して配置したので、詳細を後述するように、歪み測定を高精度なものにするとともに、曲げ変形による歪みセンサの損傷を防止し、耐久性を確保することができる。 According to <1>, since the strain sensor is arranged at a position in the length direction where the distance from the flange surface of the mounting flange is within 1.5 m away from the mounting flange, as described in detail later, In addition to making the measurement highly accurate, damage to the strain sensor due to bending deformation can be prevented, and durability can be ensured.
<2>によれば、歪みセンサを、ホース本体の表面に貼り付けたので、歪みセンサのメンテナンスを容易にすることができる。 According to <2>, since the strain sensor is attached to the surface of the hose body, maintenance of the strain sensor can be facilitated.
<3>によれば、歪みセンサを、ホース本体内部に埋設したので、歪みセンサと周囲のゴム部分の接着を強固にして歪み測定を正確なものにするとともに、加硫前に歪みセンサを埋設することにより、歪みセンサの取付けを容易なものにすることができる。 According to <3>, since the strain sensor is embedded in the hose body, the strain sensor and the surrounding rubber part are firmly bonded to make accurate strain measurement, and the strain sensor is embedded before vulcanization. By doing so, the strain sensor can be easily attached.
<4>によれば、歪みセンサを、周上の4カ所以上に配置したので、詳細を後述するように複数の方向の応力を求めることができる。 According to <4>, since the strain sensors are arranged at four or more locations on the circumference, stresses in a plurality of directions can be obtained as will be described in detail later.
<5>によれば、歪みセンサに供給する電源用配線と、前記歪みセンサからの信号を取り出す信号用配線とを配設し、これらの配線を前記取付けフランジに設けられたターミナルコネクタに接続させたので、例えば、一点係留ブイに設けた装置でマリンホースの応力状態を集中管理することができる。 According to <5>, the power supply wiring to be supplied to the strain sensor and the signal wiring for taking out the signal from the strain sensor are arranged, and these wirings are connected to the terminal connector provided on the mounting flange. Therefore, for example, the stress state of the marine hose can be centrally managed with an apparatus provided on the one-point mooring buoy.
本発明に係る実施形態のマリンホースを、図に基づいて説明する。図1に概念図で示すように、マリンホース1は、通常、10数本から数10本を、それぞれの取付けフランジ2を介して同軸的に長く連結させてホースライン31を形成し、原油や精製油の輸送に用いられる。このホースライン31は、タンカーなどの船32から海上に浮く一点係留ブイ33までの間に設置される。ここで使用するマリンホース1は、常時浮上したまま使用するフローティングタイプのホースであり、図2は、このタイプのマリンホース1の端部を示す断面図であり、マリンホース1は、ホース本体5の両端のそれぞれに金属製の取付けフランジ2を接合してなり、取付けフランジ2のホース本体5との接合部分であるフランジ基部22は、円筒部24に、その半径方向外側に突出した1個以上のリング部25A、25B、25Cを一体的に設けて構成される。
A marine hose according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in the conceptual diagram in FIG. 1, the
ホース本体5は、輸送する液体を気密に封止するチューブゴム層3と、1層以上の耐圧コード層4A、4B、4Cと、ボディワイヤ13をスパイラル状に配置してなる中間ゴム層9と、外部表面を保護する外皮ゴム層8とを、半径方向内側から外側へこの順に積層して構成され、各耐圧コード層4A、4B、4Cは、ホース本体5の両端に設けられた締結ワイヤ6A、6B、6Cの周囲を折り返すことにより締結ワイヤ6A、6B、6Cに係止される。
The
そして、ホース本体5とフランジ基部22との接合は、チューブゴム層3と、耐圧コード層4A、4B、4Cと、中間ゴム層9と、外皮ゴム層8とのそれぞれをフランジ基部22に接着させるとともに、締結ワイヤ6A、6B、6Cのホース長さ方向の変位をリング部部25A、25B、25Cで拘束することによってなされる。
The
そして、マリンホース1には、ホース本体5の応力状態を検知する歪みセンサ10が、フランジ基部22に直接貼り付けるのではなく、フランジ基部22から離れた位置に設けられる。図1に示した例の場合、前記歪みセンサ10を、ホース本体5の表面に貼り付けて設けられ、この場合、歪みセンサ10が直接外部に露出して損傷しないよう歪みセンサ10の外側にカバーゴムシート19を貼り付ける。また、歪みセンサ10は、フランジ面2aからホース長さ方向に沿って測った1.5m以内の距離に配置する必要がある。
In the
本発明は、歪みセンサを貼り付ける位置に特徴があり、もし、これをフランジ基部22に直接貼り付けた場合には、金属製のフランジ2の剛性が高いため、同じ応力に対して得られる歪みが小さく、その分、歪みセンサ10からの信号レベルが弱くなりS/N比を高くすることができず、歪みデータの精度が悪化する。これに対して、本発明においては、フランジ基部22から離れて位置する、同じ応力に対しても大きな変形量を得ることのできるゴム部分に歪みセンサを配置したのでS/N比を十分高くとることができ、高精度に歪みを測定することができる。
The present invention is characterized by the position where the strain sensor is attached. If the strain sensor is directly attached to the
また、この歪みセンサ10を、1.5mを超える距離にある長さ方向位置に配置した場合には、剛性の高いフランジ2から離れているため、局所的曲げ変形を受けやすく、歪みセンサを壊してしまう可能性があり、また、ホース本体5における疲労度のもっとも高くなる点の応力との相関が低くなってしまい、ホース本体5の寿命予測等に利用するのが難しくなってしまう。
In addition, when the
ここで、歪みセンサ10は周方向4カ所以上相互に離隔して配置するのが好ましく、例えば、周方向に90°ずつ、間隔を開けて配置することにより、長さ方向に直交する面内の、相互に直交する2方向の曲げ歪みと、長さ方向の引張、圧縮歪みと検出することができ、これらの歪みと、ホース本体における疲労度のもっとも高くなる点の応力との相関関係を予め求めておくことにより、疲労度のもっとも高くなる点に作用するそれぞれの方向の応力を随時推定することができる。
Here, the
この場合のマリンホース1の製造方法としては、マリンホース1全体を加硫して完成させたあと、歪みセンサ10をホース本体5の表面に貼り付け、そのあとカバーゴムシート19を貼り付けるのが好ましく、歪みセンサ10が故障してもすぐ交換修理することが容易になる。
As a manufacturing method of the
また、歪みセンサ10への電源供給や歪みセンサ10からの信号の出力を取り出すための配線27を外皮ゴム8に埋設し、配線27の、歪みセンサ10側と反対側の端を、最寄りのフランジ2に配置したターミナルコネクタ16に接続するのが好ましい。直列的に連結されたすべてのマリンホース1の歪みセンサ10に対して、一点係留ブイ33から電源を供給したり、これらの歪みセンサ10からの信号を一点係留ブイ33に集めたりすることができる。
A
さらに、取付けフランジ2には、情報処理部15を取り付けるのが好ましい。ここで、情報処理部15は、中央処理部(CPU)と時計部と記憶部とから構成されており、時計部は、時刻データを出力し、記憶部は、歪ゲージ10による応力値の情報を時刻データとともに記憶する。また、記憶部は、マリンホース1毎に固有の識別情報を記憶している。情報処理部15とターミナルコネクタ16とは信号線で接続されているが、これらは、一体化されていてもよい。
Furthermore, it is preferable to attach the
なお、この配線28は、ホースの曲げに耐えるために、スパイラル状に巻かれて、あるいはジグザグ形状でホース内に埋め込まれているのが好ましい。また、係留施設から最も遠いマリンホース1のターミナルコネクタ16は、マリンホース1からの情報収集に影響がなければ開放のままでも良いが、影響があればターミナルコネクタ16に終端装置を付けるのがよい。
The
図3は、図2に示した実施形態のマリンホース1における歪みセンサ10の配置を変えた変形例であり、マリンホース1Aにおいては、歪みセンサ10Aは、ホース本体5の表面に貼付けられるのではなく、ホース本体5内部、例えば、中間ゴム層9や外皮ゴム層8に埋設されて配置される点だけが、上記実施形態のマリンホース10と異なっており、その他の点、例えば、歪みセンサ10Aが、フランジ基部22に直接貼り付けられているのではなく、フランジ基部22から離れた位置に設けられている点、また、これが、フランジ面2aから1.5m以内の位置に配置されている点については、前記実施形態のマリンホース1と全く同じである。
FIG. 3 is a modified example in which the arrangement of the
上記変形例の場合には、歪みセンサ10Aは、マリンホース全体を加硫する前のゴムに埋設しておき、この状態のまま加硫するのがよく、このことによって歪みセンサ10Aを確実にゴム部分と一体化することができ、また、埋設に要する作業を容易にすることができる。
In the case of the above-described modification, the
図4は、マリンホース1を管理する管理システムにおいて、ホースライン31が係留施設である一点係留ブイ33に接続される部分の拡大図であり、図5は、マリンホース1を管理する管理システムのブロック線図である。一点係留ブイ33は、ホースライン31の一方の端にあるマリンホース1のフランジ2と連結するための連結部34を備え、また、一点係留ブイ33の内部に、各マリンホース1からの配線28が接続された連結部34のターミナルコネクタ36を介して、各マリンホース1の歪ゲージ10から伝達される情報を集積する情報集積装置35と、情報集積装置35を作動させ、さらに配線27、28を介して各マリンホース1内の歪ゲージ10および情報処理部15に電力を供給するための電力供給装置39とを備え、さらに、一点係留ブイ33の上面に、携帯型のコンピュータ41を接続して、情報集積装置35に集積されている歪ゲージ10の情報をデータとして外部に取り出すための外部接続部40を備える。外部接続部40は、コンピュータ41を接続しないときは、内部に海水が入らないように蓋で覆われるようになっている。
FIG. 4 is an enlarged view of a portion where the
情報集積装置35は、連結部34のターミナルコネクタ36から各マリンホース1の情報処理部15に対して、歪ゲージ10の情報を読み出す指示を出して情報処理部15から情報を集積する中央処理部(CPU)37と、各マリンホース1から伝達された信号を記録する記録部38とを備えている。
The
電力供給装置39には、ソーラーバッテリーやバッテリーを用いることも可能である。電力供給装置39にソーラーバッテリーを用いた場合には、太陽光により常時充電が行われので、各マリンホース1の歪ゲージ10に連続して電力を供給でき、各マリンホース1において、連続してホース内に生ずる歪を検出することができる。
As the
上述した形態では、係留施設である一点係留ブイ33に、各マリンホース1の歪ゲージ10に電力を供給するための電力供給装置39を設置するので、各マリンホース1に電力供給装置を備える場合と比べて、大きな電力を歪ゲージに安定して供給できるため、マリンホースの情報を安定して得ることができる。さらに、係留施設にのみ電力供給装置39を設置するので、各マリンホース1に電力供給装置を備える場合と比べて、電力供給装置のメンテナンスが容易となる。
In the embodiment described above, since the
次に、このようなマリンホース1の管理システムの動作を図2および図5を参照して説明する。各マリンホース1内の歪ゲージ10は、常にマリンホース1内の歪を検出しており、情報処理部15の中央処理部は、歪ゲージ10が最小設定値以上の歪を検出した時は、その応力値を時計部の時刻データと共に記憶部に記憶する。
Next, operation | movement of the management system of such a
情報集積装置35の中央処理部37は、記憶部38に記憶されているプログラムを呼び出して実行し、一定周期で配線28を介して各マリンホース1の情報処理部15に順に固有の識別情報と情報読み出し命令を出力する。
The
各マリンホース1の情報処理部15は、配線28から固有の識別情報と情報読み出し命令を受信し、受信した固有の識別情報と情報処理部15内の記憶部に記憶されているマリンホース1の固有の識別情報と比較し、識別情報が一致すれば、一致したマリンホース1の情報処理部15は、記憶部から、歪の情報を時刻データの情報と共に読み出し処理を行い、これらの情報を固有の識別情報と共に配線28を介して一点係留ブイ33の情報集積装置35に出力する。
The
情報集積装置35の中央処理部37は、各マリンホース1から歪の情報および時刻データの情報を受信すると、記憶部38にマリンホース1毎にその情報を記憶する。
When the
このようにして、記憶部38には、マリンホース1毎に歪ゲージ10の情報を過去の一定期間にわたって記憶しておく。
In this manner, the
この情報を、マリンホースの保守作業員が、船でブイ33まで行って、ブイ33の外部接続部40に情報取得手段である携帯型のコンピュータ41を接続して、コンピュータ41内に取り込む。そして、コンピュータ41が、この情報を表示部に表示することにより、異常な外力が加わったマリンホース1を検知することができ、これに基づいてマリンホース1が破壊する前の適当な時期に新しいホースに交換しておくことが可能となる。
A marine hose maintenance worker goes to the
上述のように、保守作業員が、個々のマリンホース1に近づいて個々のマリンホース1から歪ゲージの情報を読み出す必要がなく、一点係留ブイ33からマリンホースの情報を一括して読み出して、損傷のあるマリンホース1を検知するので、保守作業員の作業時間を少なくし、労力を軽減することができる。
As described above, it is not necessary for the maintenance worker to approach the individual
図5に示した管理システムおける外部接続部40の代わりに、図6に示すように、送受信装置42を設け、中央処理装置37から出力される歪ゲージ10からの情報を無線により陸上に設置された送受信装置43を経由して外部の情報取得手段であるコンピュータ41に出力することもできる。この場合、送受信装置42には、電力供給装置39から電力が供給される。送受信装置42および送受信装置43に、携帯電話機を用いることも可能である。なお、図6において、図5に示す一点係留ブイと同等部分は同一の符号を付して示したが、これらの部分についての説明は重複を避けるため省略する。
As shown in FIG. 6, a transmission /
送受信装置42、43を用いた場合には、一点係留ブイ33からマリンホース1の情報を一括して読み出すことによって、保守作業員の作業時間を少なくし、労力を軽減するだけでなく、一点係留ブイ33から無線により直ちに送受信装置42、43を介してコンピュータ31に送られてくるので、異常な外力が加わったマリンホース1をリアルタイムに検知することができる。
When the transmission /
なお、上述のような、連結した複数のマリンホースの全てについて、歪ゲージ等の損傷検知センサを備える場合のほか、1つおきのマリンホースに損傷検知センサを備える場合や、2つおきのマリンホースに損傷検知センサを備える場合についても適用でき、すなわち、複数のマリンホースのうちの少なくとも1つのマリンホースに損傷検知センサを備える場合であれば、このような場合のいずれについても適用することができる。 In addition to the case where a damage detection sensor such as a strain gauge is provided for all of a plurality of connected marine hoses as described above, every other marine hose is provided with a damage detection sensor, or every other marine hose. The present invention can be applied to a case where a hose is provided with a damage detection sensor, that is, if a damage detection sensor is provided to at least one of the plurality of marine hoses, it can be applied to any of such cases. it can.
以上、マリンホースが、常時浮上したまま使用するフローティングタイプの場合について説明したが、本発明は、海面下で使用するサブマリンタイプや、使用時には海面に浮かせ、非使用時には海底に沈めておく浮沈タイプの場合にも適用できるものである。 The marine hose has been described as a floating type that is always used while floating. However, the present invention is a submarine type that is used under the sea surface, and a floating type that is floated on the sea surface when used and submerged when not in use. This can also be applied to the case.
また、本発明は、陸上のタンク等と繋がれて、海底に敷設若しくは埋設されたパイプラインの先端側のマニフォールド(PLEM:Pipe Line End Manifold)と一点係留ブイとの間に使用されているブイ下ホースにも適用できるものである。 The present invention also relates to a buoy used between a pipe line end manifold (PLEM: Pipe Line End Manifold) connected to an onshore tank or the like and laid or buried on the seabed and a one-point mooring buoy. It can also be applied to the lower hose.
1、1A マリンホース
2 取付けフランジ
2a フランジ面
3 チューブゴム層
4A、4B、4C 耐圧コード層
5 ホース本体
6A、6B、6C 締結ワイヤ
8 外皮ゴム層
9 中間ゴム層
10、10A 歪みセンサ
13 ボディワイヤ
15 情報処理部
16 ターミナルコネクタ
18 フロータ
19 カバーゴムシート
22 フランジ基部
24 フランジの円筒部
25A、25B、25C リング部
27、28 配線
31 ホースライン
32 船
33 一点係留ブイ
34 連結部
35 情報集積装置
37 中央処理部
38 記憶部
39 電力供給装置
40 外部接続部
41 コンピュータ
42、43 送受信装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記歪みセンサを、前記取付けフランジのフランジ面からの距離が1.5m以内にある長さ方向位置に、前記取付けフランジから離して配置してなるマリンホース。 In a marine hose comprising a pair of mounting flanges, a hose body having an end joined to each of their bases, and a strain sensor for detecting the stress state of the hose body,
A marine hose in which the strain sensor is disposed away from the mounting flange at a longitudinal position where the distance from the flange surface of the mounting flange is within 1.5 m.
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