JP2009281505A

JP2009281505A - マリンホース

Info

Publication number: JP2009281505A
Application number: JP2008134383A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Sakaguchi; 達坂口
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】潮流によってホース本体に加わる径方向の力を低減することのできるマリンホースを提供する。
【解決手段】ホース本体１０の外周面にホース本体１０の軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部１５ａが設けられ、各粗面状部１５ａは互いにホース本体１０の周方向に間隔をおいて配置されているので、潮流によってホース本体１０に径方向の力Ｆｒが加わる際に、各粗面状部１５ａによってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体１０の抗力係数Ｃｄを低減することができる。即ち、潮流によってホース本体１０に加わる径方向の力Ｆｒを低減することができ、口金２０やホース本体１０の耐久性を向上する上で極めて有利であり、口金２０の小型化や軽量化を図る上でも極めて有利である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば原油等の液体燃料を海中の原油給送施設から海上のタンカーに輸送し、また、海上のタンカーから海底パイプラインを通して陸上のプラントに輸送するための液体燃料輸送用のマリンホースに関するものである。

一般に、この種のマリンホースとしては、耐油性の内側ゴム層と内側ゴム層の外側に配置された補強層とが設けられたホース本体と、ホース本体の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金とを備え、口金を介して他のマリンホースと連結され、海中の原油給送施設から海上のタンカーに原油を輸送するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−８５６８４号公報

ところで、前記マリンホースは、ホース本体が０．４〜０．６ｍ程度の大きな直径を有する円筒状に形成され、複数のマリンホースが口金を介して連結されるとともに、連結された各マリンホースが海中に配置され、潮流によって各マリンホースのホース本体に径方向の大きな力が加わるので、マリンホースと原油給送施設との連結部やマリンホース同士の連結部に大きな力が加わる。このため、前記連結部の強度を上げる必要があり、連結部が重くなるとともにコストアップを招くという問題点があった。さらに、過大な力を受けるため、ホースの疲労が促進されるという問題点もあった。

また、流体中において円筒状物体に加わる径方向の力Ｆｒは、Ｆｒ＝０．５×Ｃｄ（抗力係数）×ρ（流体の密度）×Ｖ²（流体の速度の２乗）×Ｓ（基準面積）の式によって求められる。即ち、円筒状のホース本体に加わる径方向の力Ｆｒは抗力係数Ｃｄ及び流体の速度Ｖの２乗に比例し、抗力係数Ｃｄを低下させることによりホース本体に加わる径方向の力Ｆｒを低減することができる。

また、流体中の円筒状物体の抗力係数Ｃｄはレイノルズ数Ｒｅとの間で図９に示す関係があり、レイノルズ数Ｒｅは、Ｒｅ＝Ｖ（流体の速度）×Ｌ（円筒の直径）÷ν（流体の動粘度）によって求まるものである。一方、図９に示すように、レイノルズ数Ｒｅが１０〜１．０×１０³の範囲では、抗力係数Ｃｄが徐々に低下し、レイノルズ数Ｒｅが１．０×１０³〜３．０×１０⁵の範囲では、抗力係数Ｃｄがほぼ一定となり、レイノルズ数Ｒｅが３．０×１０⁵よりも大きい範囲では、抗力係数Ｃｄが急激に低下する。このような抗力係数Ｃｄの変化は円筒状物体の表面近傍または後方に発生する乱流によって生ずると考えられている。

ここで、海水の動粘度νは海水温が５〜２５℃の場合に１．０×１０^-6〜１．７×１０^-6ｍ²／ｓｅｃ程度であり、ホース本体の直径が０．４〜０．６ｍであることから、潮流の速度が０．５ｍ／ｓｅｃ（発生頻度が多いと想定される速度）の場合のレイノルズ数Ｒｅの最小値は、直径が０．４ｍの場合で約１．２×１０⁵となり、直径が０．６ｍの場合で約１．８×１０⁵となる。即ち、発生頻度が多いと想定される海象条件においては、前記マリンホースは抗力係数Ｃｄがほぼ一定となる領域で用いられているので、抗力係数Ｃｄの低下による径方向の力Ｆｒの低減を期待することができず、前記マリンホースのホース本体には流体の速度Ｖの２乗に比例した径方向の力Ｆｒが加わることになる。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、潮流によってホース本体に加わる径方向の力を低減することのできるマリンホースを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、所定の液体燃料に対する耐油性を有する内側ゴム層と内側ゴム層よりも外側に配置された補強層とが少なくとも設けられた多層構造のホース本体と、ホース本体の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金とを備え、海中に配置されて用いられるマリンホースにおいて、前記ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部を設け、各粗面状部を互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置している。

これにより、ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部が設けられ、各粗面状部は互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置されているので、潮流によってホース本体に径方向の力が加わる際に、各粗面状部によってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体の抗力係数を低減することができる。

また、本発明は、所定の液体燃料に対する耐油性を有する内側ゴム層と内側ゴム層よりも外側に配置された補強層とが少なくとも設けられた多層構造のホース本体と、ホース本体の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金とを備え、海中に配置されて用いられるマリンホースにおいて、前記ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の突出部を設け、各突出部を互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置している。

これにより、ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の突出部が設けられ、各突出部は互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置されているので、潮流によってホース本体に径方向の力が加わる際に、各突出部によってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体の抗力係数を低減することができる。

また、本発明は、所定の液体燃料に対する耐油性を有する内側ゴム層と内側ゴム層よりも外側に配置された補強層とが少なくとも設けられた多層構造のホース本体と、ホース本体の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金とを備え、海中に配置されて用いられるマリンホースにおいて、前記ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の凹状部を設け、各凹状部を互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置している。

これにより、ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の凹状部が設けられ、各凹状部は互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置されているので、潮流によってホース本体に径方向の力が加わる際に、各凹状部によってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体の抗力係数を低減することができる。

本発明によれば、潮流中に配置されたホース本体の抗力係数を低減することができるので、潮流によってホース本体に加わる径方向の力を低減することができ、口金の小型化や軽量化、さらに、ホースの長寿命化を図る上で極めて有利である。

図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１はマリンホースの側面図、図２はマリンホースの要部側面断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は水中に配置された円筒状部材のレイノルズ数と抗力係数との関係の測定結果を示すグラフである。

このマリンホースは、ホース本体１０と、ホース本体１０の軸方向の両側にそれぞれ設けられた口金２０とを備えている。このマリンホースは、例えば海底に設けられたパイプラインのＰＬＥＭ（ＰｉｐｅＬｉｎｅＥｎｄＭａｎｉｆｏｌｄ）から海上のタンカーに原油を輸送するために用いられ、複数のマリンホースが口金２０を介して連結されるとともに、一端側に配置されたマリンホースの口金２０がＰＬＥＭに連結される。

ホース本体１０は、原油に対する耐油性を有する内側ゴム層１１と、内側ゴム層１１の外周面側に配置された第１補強層１２と、第１補強層１２の外周面側に配置されたワイヤー層１３と、ワイヤー層１３の外周面側に配置された第２補強層１４と、内側ゴム層１１、第１補強層１２、ワイヤー層１３及び第２補強層１４を覆うように形成されたカバーゴム層１５とを備えている。即ち、ホース本体１０は各層１１，１２，１３，１４，１５を有する多層構造である。また、ホース本体１０は直径０．４〜０．６ｍ程度の円筒状に形成されている。

第１補強層１２は例えば第１耐圧コード層１２ａと第２耐圧コード層１２ｂとを有する。各耐圧コード層１２ａ，１２ｂはナイロンコード、ポリエステルコード、金属コード等によって補強されたゴム層であり、ホース本体１０に用いられる周知の構造を有するものである。

ワイヤー層１３は第１補強層１２の外周面に金属製のワイヤーが螺旋状に巻回されることにより形成されている。

第２補強層１４はナイロンコード、ポリエステルコード、金属コード等によって補強されたゴム層であり、ホース本体１０に用いられる周知の構造を有するものである。

カバーゴム層１５はスチレンブタジエンゴムやクロロプレンゴム等の耐候性を有するゴム材料から成り、その外周面にはホース本体１０の軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部１５ａが設けられている。各粗面状部１５ａは中心線平均粗さＲａで１．０ｍｍ程度の粗さを有しており、例えばカバーゴム層１５を加硫する際に粗面状の表面を有する当て板を当てることにより設けられる。各粗面状部１５ａはホース本体１０の長さ方向の全体に亘って設けられ、互いにホース本体１０の周方向に所定角度α（例えば３０°）の間隔をおいて配置されている。

尚、内側ゴム層１１、第１補強層１２、ワイヤー層１３、第２補強層１４及びカバーゴム層１５を有するマリンホースは一般的であり、必要に応じてワイヤー層１３や第２補強層１４を省いた構成にすることも可能であり、その他の構成を追加することも可能である。

各口金２０は金属材料から成るとともにマリンホースに用いられる周知の構造を有し、図示しないボルト等によって他のマリンホースの口金２０と着脱自在に接続されるようになっている。

以上のように構成されたマリンホースは、海中に配置されて用いられるので、潮流によってホース本体１０に径方向の力Ｆｒが加わる。

ここで、ホース本体１０の外周面にはホース本体１０の軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部１５ａが設けられ、各粗面状部１５ａは互いにホース本体１０の周方向に間隔をおいて配置されているので、潮流によってホース本体１０に径方向の力が加わる際に、各粗面状部１５ａによってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体１０の抗力係数Ｃｄを低減することができる。前記径方向の力Ｆｒと前記抗力係数Ｃｄとの関係は、Ｆｒ＝０．５×Ｃｄ×ρ（海水の密度）×Ｖ²（潮流の速度の２乗）×Ｓ（基準面積）という式によってあらわすことができる。

ホース本体１０の外周面に粗面状部１５ａを形成することにより、潮流中のホース本体１０の抗力係数Ｃｄを低減できることについては、図４の実験結果から明らかである。図４の実験結果は、ホース本体１０の代わりに円筒状部材を水中に配置し、円筒状部材と水とを速度０．３７ｍ／ｓｅｃ、０．７２ｍ／ｓｅｃ、１．１１ｍ／ｓｅｃで相対的に移動させ、円筒状部材に加わる径方向の力Ｆｒから前述の式によって抗力係数Ｃｄを算出したものである。

ここで、円筒状部材と水とを速度０．３７ｍ／ｓｅｃ、０．７２ｍ／ｓｅｃ、１．１１ｍ／ｓｅｃで相対的に移動させた時に、レイノルズ数Ｒｅがそれぞれ２．２×１０⁴、４．５×１０⁴、６．７×１０⁴となる。レイノルズ数Ｒｅは、Ｒｅ＝Ｖ（潮流の速度）×Ｌ（円筒の直径）÷ν（水の動粘度）によって求まるものである。

レイノルズ数Ｒｅが２．２×１０⁴となるのは、例えばホース本体１０が直径０．４ｍに形成され、海水の動粘度が１．７×１０^-6ｍ²／ｓｅｃである時に、潮流の速度が約０．１ｍ／ｓｅｃ相当となる場合である。また、レイノルズ数が４．５×１０⁴となるのは、前記ホース本体１０の直径及び海水の動粘度である時に、潮流の速度が約０．２ｍ／ｓｅｃ相当となる場合であり、レイノルズ数が６．７×１０⁴となるのは、前記ホース本体１０の直径及び海水の動粘度である時に、潮流の速度が約０．３ｍ／ｓｅｃ相当となる場合である。

また、図４の実験結果は、円筒状部材の外周面に何も設けない場合（比較例）と、円筒状部材の外周面にその軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部を設けた場合（実施例）とを比較したものである。ここで、実施例の円筒状部材は比較例に用いた円筒状部材の外周面に粗面状表面を有するシールを貼り付けることにより形成されている。ここで、各粗面状部は互いに円筒状部材の周方向に３０°の間隔をおいて配置されている。

図４の実験結果より、レイノルズ数Ｒｅが２．２×１０⁴となる条件では、比較例と実施例とで大きな差は生じていないが、レイノルズ数Ｒｅが大きくなると、比較例に対して実施例の抗力係数Ｃｄが低下している。

ここで、ホース本体１０の直径は０．４〜０．６ｍ程度であることが多く、海水の動粘度は１．０×１０^-6〜１．７×１０^-6ｍ²／ｓｅｃ程度であることから、潮流の速度が０．５ｍ／ｓｅｃの場合の最小値は、直径が０．４ｍの場合で１．２×１０⁵となり、最大値は直径が０．６ｍの場合で２．９×１０⁵となる。即ち、ホース本体１０の外周面に各粗面状部１５ａを設けることにより、ホース本体１０の直径が小さくなる程、または、海水の動粘度が大きくなる程、Ｒｅの数値は小さくなり、外周面に各粗面状部１５ａを設けることによる前述の効果が発揮される。

このように、本実施形態によれば、ホース本体１０の外周面にホース本体１０の軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部１５ａが設けられ、各粗面状部１５ａは互いにホース本体１０の周方向に間隔をおいて配置されているので、潮流によってホース本体１０に径方向の力Ｆｒが加わる際に、各粗面状部１５ａによってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体１０の抗力係数Ｃｄを低減することができる。即ち、潮流によってホース本体１０に加わる径方向の力Ｆｒを低減することができ、口金２０やホース本体１０の耐久性を向上する上で極めて有利であり、口金２０の小型化や軽量化を図る上でも極めて有利である。

また、各粗面状部１５ａは、例えばカバーゴム層１５を加硫する際に粗面状の表面を有する当て板を当てることにより設けられることから、各粗面状部１５ａを設けることによる製造コストの増大を防止することができる。

尚、本実施形態では、各粗面状部１５ａを互いにホース本体１０の周方向に３０°の角度間隔をおいて配置したものを示した。これに対し、各粗面状部１５ａを互いに２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置した場合でも、前述と同様の作用効果を達成することが可能である。また、図５に示すように、各粗面状部１５ａを等角度間隔で配置しない場合でも、各粗面状部１５ａが互いに２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置されていれば、前述と同様の作用効果を達成することができる。これに対し、各粗面状部１５ａを２０°よりも小さい間隔をおいて配置すると、レイノルズ数Ｒｅが２．２×１０⁴よりも小さくなる条件において、各粗面状部１５ａを設けないものより抗力係数Ｃｄが大きくなる可能性がある。また、各粗面状部１５ａの角度間隔を９０°よりも大きい間隔をおいて配置すると、ある方向の潮流では前述と同様の作用効果を達成することができるが、その他の方向の潮流では各粗面状部１５ａが効果的に作用しなくなり、各方向の潮流に対して径方向の力Ｆｒを低減することができない。

また、本実施形態では、各粗面状部１５ａがホース本体１０の長さ方向の全体に亘って設けられたものを示した。これに対し、各粗面状部１５ａをホース本体１０の長さ方向の一部に設けることも可能である。この場合でも、各粗面状部１５ａが互いに２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置されている場合は、前述と同様の作用効果を達成することが可能である。

さらに、図６に示すように、各粗面状部１５ａの代わりに複数の粗面状部１５ｂ及び複数の粗面状部１５ｃを設けることも可能である。この場合、各粗面状部１５ｂはホース本体１０の軸方向に分割された２つの領域を有し、各粗面状部１５ｂと各粗面状部１５ｃとはホース本体１０の周方向に交互に配置されている。この場合でも、各粗面状部１５ｂと各粗面状部１５ｃとが互いに２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置されている場合は、各粗面状部１５ａを設ける場合と同様の作用効果を達成することが可能である。

また、図７に示すように、各粗面状部１５ａの代わりに複数の突出部１５ｄを設けることも可能である。この場合、各突出部１５ｄはホース本体１０の外周面から径方向外側に向かって数ｍｍから数十ｍｍ程度突出し、ホース本体１０の軸方向に延びるように形成されている。また、各突出部１５ｄは互いにホース本体１０の周方向に間隔をおいて配置されている。この場合でも、潮流によってホース本体１０に径方向の力Ｆｒが加わる際に、各突出部１５ｄによってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体１０の抗力係数Ｃｄを低減することができる。また、各突出部１５ｄが互いに２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置されている場合は、各粗面状部１５ａを設ける場合と同様に、抗力係数Ｃｄの低減を効果的に行うことが可能となる。

また、図８に示すように、各粗面状部１５ａの代わりに複数の凹状部１５ｅを設けることも可能である。この場合、各凹状部１５ｅは数ｍｍから数十ｍｍ程度の深さに形成され、ホース本体１０の軸方向に延びるように形成されている。また、各凹状部１５ｅは互いにホース本体１０の周方向に間隔をおいて配置されている。この場合でも、潮流によってホース本体１０に径方向の力Ｆｒが加わる際に、各突出部１５ｅによってその後方に乱流が形成され、潮流中に配置されたホース本体１０の抗力係数Ｃｄを低減することができる。また、各凹状部１５ｅが互いに２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置されている場合は、各粗面状部１５ａを設ける場合と同様に、抗力係数Ｃｄの低減を効果的に行うことが可能となる。

尚、本実施形態では、カバーゴム層１５を加硫する際に粗面状の表面を有する当て板を当てることにより各粗面状部１５ａが設けられている。これに対し、カバーゴム層１５の表面に粗面状表面を有する部材を貼り付けることにより、ホース本体１０の外周面に各粗面状部１５ａを設けることも可能である。

本発明における一実施形態を示すマリンホースの側面図マリンホースの要部側面断面図図２におけるＡ−Ａ線断面図水中に配置された円筒状部材のレイノルズ数と抗力係数との関係の測定結果を示すグラフ本実施形態の第１変形例を示すマリンホースの断面図本実施形態の第２変形例を示すマリンホースの側面図本実施形態の第３変形例を示すマリンホースの断面図本実施形態の第４変形例を示すマリンホースの断面図流体中に配置された円筒状部材のレイノルズ数と抗力係数との関係を示すグラフ

符号の説明

１０…ホース本体、１１…内側ゴム層、１２…第１補強層、１２ａ…第１耐圧コード層、１２ａ…第２耐圧コード層、１３…ワイヤー層、１４…第２補強層、１５…カバーゴム層、１５ａ…粗面状部、１５ｂ…粗面状部、１５ｃ…粗面状部、１５ｄ…突出部、１５ｅ…凹状部、２０…口金。

Claims

所定の液体燃料に対する耐油性を有する内側ゴム層と内側ゴム層よりも外側に配置された補強層とが少なくとも設けられた多層構造のホース本体と、ホース本体の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金とを備え、海中に配置されて用いられるマリンホースにおいて、
前記ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の粗面状部を設け、
各粗面状部を互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置した
ことを特徴とするマリンホース。
前記粗面状部を互いにホース本体の周方向に２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置した
ことを特徴とする請求項１記載のマリンホース。
所定の液体燃料に対する耐油性を有する内側ゴム層と内側ゴム層よりも外側に配置された補強層とが少なくとも設けられた多層構造のホース本体と、ホース本体の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金とを備え、海中に配置されて用いられるマリンホースにおいて、
前記ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の突出部を設け、
各突出部を互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置した
ことを特徴とするマリンホース。
前記各突出部を互いにホース本体の周方向に２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置した
ことを特徴とする請求項３記載のマリンホース。
所定の液体燃料に対する耐油性を有する内側ゴム層と内側ゴム層よりも外側に配置された補強層とが少なくとも設けられた多層構造のホース本体と、ホース本体の軸方向の両端にそれぞれ設けられた口金とを備え、海中に配置されて用いられるマリンホースにおいて、
前記ホース本体の外周面にホース本体の軸方向に延びるように形成された複数の凹状部を設け、
各凹状部を互いにホース本体の周方向に間隔をおいて配置した
ことを特徴とするマリンホース。
前記各凹状部を互いにホース本体の周方向に２０°以上９０°以下の間隔をおいて配置した
ことを特徴とする請求項５記載のマリンホース。