JP2017137957A - マリンホースの状態監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】厳しい使用環境下においても、確実にマリンホースの状態を把握することができるマリンホースの状態監視システムを提供する。
【解決手段】内周側から順に、内面層４、補強層５、外面層７を積層して構成されたホース本体３の長手方向両端部に連結金具２を連接したマリンホース１の外面層７の中に導電ゴム８を延在させて、この導電ゴム８の延在方向に間隔をあけた少なくとも２箇所の間の電気抵抗値を抵抗検知機構９により検知して、この検知データを記憶部１０に記憶し、この検知データに基づいてマリンホース１の状態を把握する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マリンホースの状態監視システムに関し、さらに詳しくは、厳しい使用環境下においても、確実にマリンホースの状態を把握することができるマリンホースの状態監視システムに関するものである。

海上のタンカー等と陸上施設等との間を連結して原油等を搬送する際にはマリンホースが使用される。マリンホースは、波、風、潮流等の自然環境が異なる様々な環境下で使用され、また、これら自然環境は刻々と変化する。例えば、台風等が近づいて波が高くなると、マリンホースには様々な方向からより大きな外力が作用する。これに伴ってマリンホースには伸び、曲げ、ねじり等の多様な変形が生じる。マリンホースに作用する外力が過大になって変形が大きくなればマリンホースが損傷する危険性がある。マリンホースに致命的な損傷が生じれば、マリンホースを通じて搬送している原油等が漏出して周辺に拡散することになる。そのため、いかなる使用環境下であってもマリンホースに損傷を生じさせるような過大な外力が作用していないかを監視して、マリンホースの致命的な損傷を事前に把握して回避することが望まれる。

従来、ホース本体を構成する内側ゴム層とその外周側に配置された補強層との間に導電性エラストマー部材を埋設したマリンホースが提案されている（特許文献１参照）。この文献で提案されているマリンホースでは、搬送している流体が内側ゴム層から漏洩すると導電性エラストマー部材が膨潤する。導電性エラストマー部材は膨潤することで抵抗値が大きくなるため、この抵抗値の変化を検出することで内側ゴム層からの流体の漏洩を検知することができる。即ち、このマリンホースでは、内側ゴム層から流体が漏洩していない時点で、マリンホースの状態の異常を事前に把握することができない。しかも、内側ゴム層からの流体の漏洩の有無を検知しているだけなので、マリンホースに常時どのような外力が作用してどのような変形が生じているのかを把握することができない。それ故、マリンホースの致命的な損傷を事前に把握して回避するには改良の余地がある。

特開２００９−２４５７号公報

本発明の目的は、厳しい使用環境下においても、確実にマリンホースの状態を把握することができるマリンホースの状態監視システムを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明のマリンホースの状態監視システムは、内面層と、この内面層の外周側に配置された補強層と、この補強層の外周側に配置された外面層とを有するホース本体と、このホース本体の長手方向両端部にそれぞれ連接された連結金具とを有するマリンホースの状態を把握するマリンホースの状態監視システムであって、
前記外面層の中で延在する導電ゴムと、この導電ゴムの延在方向に間隔をあけた少なくとも２箇所の間の電気抵抗値を検知する抵抗検知機構と、この抵抗検知機構が検知した検知データが記憶される記憶部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ホース本体を構成する外面層の中に導電ゴムが延在しているので、マリンホースに外力が作用してホース本体が変形すると、導電ゴムの電気抵抗値が変化する。したがって、導電ゴムの延在方向に間隔をあけた少なくとも２箇所の間の電気抵抗値を抵抗検知機構により検知し、この検知データを分析することにより、ホース本体に作用した外力の大きさを把握することができる。また、ホース本体における導電ゴムの配置に応じて、作用した外力に起因するホース本体の変形モードを把握できる。即ち、厳しい使用環境下においても、抵抗検知機構による検知データに基づいて、マリンホースの状態を確実に把握できる。これに伴い、マリンホースの致命的な損傷を事前に把握して回避することが可能になる。

例えば、前記導電ゴムが前記ホース本体の長手方向に延在している仕様にする。この仕様では、前記導電ゴムが前記ホース本体の周方向に間隔をあけて複数本配置されていることが好ましい。これにより、ホース本体の伸び変形や膨張変形の大きさだけでなく、曲げ変形の方向および大きさを把握できる。

前記導電ゴムが前記ホース本体に対して螺旋状に巻回して延在している仕様にすることもできる。この仕様では、前記導電ゴムが前記ホース本体に対して巻回方向を反対にして２本配置されていることが好ましい。これにより、ホース本体のねじり変形の方向および大きさを把握できる。

前記導電ゴムは例えば、前記ホース本体の長手方向全体に渡って配置されている仕様にする。この仕様によれば、ホース本体全体の変形を網羅的に把握できる。

前記導電ゴムが前記ホース本体の長手方向中央部のみに配置されている仕様にすることもできる。ホース本体の長手方向中央部は他の領域に比して大きく変形し易い領域なので、この仕様によれば、使用する導電ゴムの量を最小限にしながらも、効果的にホース本体の変形を把握することができる。

前記記憶部に記憶された検知データを無線送信する送信部と、この送信部から送信された前記検知データを受信する受信部とを有する仕様にすることもできる。この仕様によれば、マリンホースから離れた任意の位置でマリンホースの状態をリアルタイムで把握することが可能になる。

本発明のマリンホースの状態監視システムを例示する説明図である。 図１のマリンホースの一部を縦断面視で例示する説明図である。 図１のマリンホースを正面視（一方の連結金具側から他方の連結金具側を見た矢視）で例示し、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃはそれぞれ、導電ゴムが２本、３本、４本延在された場合の説明図である。 マリンホースを連結して形成されたホースラインを例示する説明図である。 図１のマリンホースに曲げ変形が生じている状態を例示する説明図である。 導電ゴムの別の配置例を示す説明図である。 マリンホースの状態監視システムの別の実施形態を例示する説明図である。

以下、本発明のマリンホースの状態監視システムを図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図３に例示する本発明のマリンホースの状態監視システム（以下、監視システムという）は、特別仕様のマリンホース１と、電気抵抗値を検知する抵抗検知機構９と記憶部１０とを備えている。マリンホース１は、ホース本体３と、ホース本体３の長手方向両端部にそれぞれ連接された連結金具２とを有している。

ホース本体３は、内面層４と、内面層４の外周側に配置された補強層５（主補強層５Ａおよび本体ワイヤ層５Ｂ）と、補強層５の外周側に配置された外面層７とを有している。ホース本体３には、その他に必要な部材が適宜設けられる。この実施形態のマリンホース１はフローティングタイプなので、補強層５と外面層７との間にスポンジ等の浮力材で形成された浮力層６が介在している。本発明は、フローティングタイプのマリンホース１だけでなく、浮力層６を有していないサブマリンタイプのマリンホースに適用することもできる。

連結金具２は、円盤状のフランジ２ａとこのフランジ２ａに接合されて先端部側がホース本体３に挿入された筒状のニップル２ｂとで構成されている。ニップル２ｂの外周には外周側に向かって順に、内面層４、主補強層５Ａ、本体ワイヤ層５Ｂが巻付けられて積層され、最外周は外面層７で覆われている。内面層４の内周側が流体流路１ａとなる。図２の線分ＣＬは、マリンホース１の軸方向に延びる中心線である。

マリンホース１を通じて搬送する流体に接する内面層４は、例えば、耐油性に優れたアクリロニトリルゴム等で構成され、本体ワイヤ層５Ｂは、主補強層５Ａの外周のゴム層に金属ワイヤを所定間隔あけて螺旋状に巻付けて構成されている。主補強層５Ａは補強コードをゴムで被覆した複数の補強コード層を積層して構成されている。

主補強層５Ａ、本体ワイヤ層５Ｂのそれぞれの一端部のニップルワイヤ５ａ、５ｂは、ニップル２ｂの外周面に突設された固定リング２ｃ等により、ニップル２ｂに固定されている。外面層７は、ゴム等の非透水性材料で構成されている。

そして、マリンホース１は、さらに外面層７の中で延在する導電ゴム８を備えた特別仕様になっている。導電ゴム８は導電性カーボンを含有したゴム材料である。抵抗検知機構９は、導電ゴム８の延在方向に間隔をあけた少なくとも２箇所の間の電気抵抗値を検知する。記憶部１０は、抵抗検知機構９が検知した検知データが入力されて記憶する。

抵抗検知機構９および記憶部１０は、例えば、連結金具２のニップル２ｂの外周側、フランジ２ａ、またはホース本体３に取り付けられる。この実施形態では、導電ゴム８がホース本体３の長手方向一端部から他端部まで延在し、他端部で折り返して一端部まで戻って延在している。導電ゴム８の長手方向一端部、他端部はそれぞれ、リード線等の金属線によって抵抗検知機構９と接続されている。

図３Ａに例示するようにホース本体３の周方向に間隔をあけてホース本体３の長手方向に２本の導電ゴム８ａ、８ｂを延在させることも、図３Ｂに例示するように周方向に間隔をあけて３本の導電ゴム８ａ、８ｂ、８ｃを延在させることも、図３Ｃに例示するように周方向に間隔をあけて４本の導電ゴム８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを延在させることもできる。或いは、導電ゴム８を５本以上延在させることも１本にすることもできる。ただし、延在させる導電ゴム８は、本数が多過ぎると製造工程が煩雑になり、追加的なメリットが期待できないため４本程度が上限となる。複数本の導電ゴム８を延在させる場合は、ホース本体３の周方向に等間隔で配置するとよい。

この実施形態では、さらに、記憶部１０に記憶された検知データを無線送信する送信部１１と、送信部１１から送信された検知データを受信する受信部１２とを有している。抵抗検知機構９は電気抵抗値を定期的に検知して、その検知データが逐次、記憶部１０に入力される。例えば抵抗検知機構９は電気抵抗値を逐次、検知する。送信部１１は定期的に検知データを受信部１２に無線送信する。例えば送信部１１は検知データを逐次、受信部１２に無線送信する。受信部１２は任意の位置に配置することができる。

図４に例示するように、複数のマリンホース１が互いの連結金具２を介して連結されることによりホースラインＬが形成される。この実施形態ではホースラインＬが海に浮いた状態になり、マリンホース１は波、風、潮流等により外力が作用する。これに伴い、マリンホース１には伸び、曲げ、ねじり等の多様な変形が生じる。

以下、この監視システムの使用方法を説明する。

外面層７に埋設されている導電ゴム８は変形することで電気抵抗値が変化する。具体的には、導電ゴム８が伸縮することで含有している導電性カーボンどうしの間隔が変化して電気抵抗値が変化する。したがって、導電ゴム８が伸びると電気抵抗値が大きくなる。

図５に例示するようにマリンホース１に外力が作用してホース本体３が曲げ変形した場合は、ホース本体３に引張力が作用して伸びが生じている範囲（曲げの中立面よりも外周側の範囲）に配置されている導電ゴム８ａの電気抵抗値が、曲げ変形していない場合に比して大きくなる。一方、ホース本体３に圧縮力が作用して収縮が生じている範囲（曲げの中立面よりも内周側の範囲）に配置されている導電ゴム８ｂの電気抵抗値は相対的に小さくなる。

したがって、複数本（より好ましくは３本以上）の導電ゴム８をホース本体３の周方向に間隔をあけて長手方向に延在させておけば、これら導電ゴム８の電気抵抗値を抵抗検知機構９によって検知することで、ホース本体３の曲げ変形の方向および曲げ変形の程度を把握することができる。ホース本体３の周方向に間隔をあけて配置する導電ゴム８の数が多くなる程、曲げ変形の方向をより精度よく把握することができる。

また、ホース本体３が長手方向に伸びた場合は、伸びていない場合に比して、導電ゴム８の電気抵抗値が大きくなる。したがって、ホース本体３が伸びていない中立状態の導電ゴム８の電気抵抗値を事前に検知して把握しておくとよい。抵抗検知機構９によって検知した電気抵抗値と、中立状態の導電ゴム８の電気抵抗値との比較によって、ホース本体３の伸びの発生の有無および伸びの程度を把握することができる。また、ホース本体１が過度に膨張変形した場合も導電ゴム８がホース本体３の長手方向に伸びるので、膨張変形していない場合に比して、導電ゴム８の電気抵抗値が大きくなる。これに伴って、ホース本体３の膨張変形の発生の有無および膨張変形の程度を把握することができる。

複数本の導電ゴム８を周方向に間隔をあけて延在させていると、ホース本体３が単純に伸び変形した場合や、膨張変形した場合には、すべての導電ゴム３の電気抵抗値が大きくなる。したがって、ホース本体３が曲げ変形した場合と区別することができる。ホース本体３の伸びの発生の有無および伸びの程度、ホース本体３の膨張変形の発生の有無および膨張変形の程度は、延在させる導電ゴム８が１本であっても把握することができる。

導電ゴム８は、図６に例示するようにホース本体３に対して螺旋状に巻回して延在させることもできる。この実施形態にように、２本の導電ゴム８ａ、８ｂをホース本体３に対して互いに巻回方向を反対にして配置するとよい。互いの導電ゴム８ａ、８ｂは接触しないようにホース本体３の半径方向に位置を異ならせて外面層７に埋設する。この実施形態では、ホース本体３がねじり変形（中心線ＣＬを中心にしたねじり変形）した場合は、ねじり変形してない場合に比して、ねじり方向に螺旋状に巻回されている導電ゴム８が伸びて電気抵抗値が大きくなる。巻回方向を反対にして２本の導電ゴム８を螺旋状に延在させておくと、ホース本体３のねじり変形の方向(時計回りのねじり変形であるのか反時計回りのねじり変形であるか)および大きさを把握できる。

上述したように、本発明では外面層７の中に導電ゴム８が延在しているので導電ゴム８の延在方向に間隔をあけた少なくとも２箇所の間の電気抵抗値を抵抗検知機構９により検知して、この検知データを分析することでホース本体３に作用した外力の大きさを把握することができる。また、ホース本体３における導電ゴム８の配置に応じて、作用した外力に起因するホース本体３の変形モードを把握できる。即ち、厳しい使用環境下においても、抵抗検知機構９による検知データに基づいて、マリンホース１の状態を確実に把握できる。これに伴い、マリンホース１の致命的な損傷を事前に把握して回避することが可能になる。

導電ゴム８は例えば、この実施形態にようにホース本体３の長手方向全体に渡って配置されている仕様にする。この仕様によれば、ホース本体３全体の変形を網羅的に把握できる。

或いは、導電ゴム８をホース本体３の長手方向中央部（例えば、ホース本体３の長手方向中心位置を中心にしたホース本体３の全長の３０％の範囲）のみに配置することもできる。ホース本体３の長手方向中央部は他の領域に比して大きく変形し易い領域なので、この仕様によれば、一般的なゴムよりも高価な導電ゴム８の量を最小限にしながらも、効果的にホース本体３の変形を把握することができる。この場合、導電ゴム８の長手方向一端部、他端部のそれぞれと、抵抗検知機構９とはリード線等の金属線とにより接続する。

この実施形態では、送信部１１および受信部１２を備えているので、受信部１２を例えば船舶や陸上の施設に配置できる。これによって、マリンホース１から離れた任意の位置でマリンホース１の状態をリアルタイムで把握することが可能になる。

送信部１１および受信部１２を備えていない監視システムにした場合は、適宜、記憶部１０を交換してマリンホース１から取り外す。そして、取り外した記憶部１０から検知データを読み込んでマリンホース１の状態を把握する。

図７に例示する実施形態では、導電ゴム８ａ、８ｂがホース本体３の長手方向一端部から他端部まで延在している。それぞれの導電ゴム８ａ、８ｂの長手方向両端部それぞれと抵抗検知機構９とはリード線等の金属線によって接続されている。この金属線は例えば外面層７に埋設される。この実施形態では、導電ゴム８ａ、８ｂの使用量を削減できるが、抵抗検知機構９と接続するためのリード線等が必要になる。

１ マリンホース
１ａ 流体流路
２ 連結金具
２ａ フランジ
２ｂ ニップル
２ｃ 固定リング
３ ホース本体
４ 内面層
５ 補強層
５Ａ 主補強層
５ａ ニップルワイヤ
５Ｂ 本体ワイヤ層
５ｂ ニップルワイヤ
６ 浮力層
７ 外面層
８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ） 導電ゴム
９ 抵抗検知機構
１０ 記憶部
１１ 送信部
１２ 受信部
Ｌ ホースライン

Claims (8)

1. 内面層と、この内面層の外周側に配置された補強層と、この補強層の外周側に配置された外面層とを有するホース本体と、このホース本体の長手方向両端部にそれぞれ連接された連結金具とを有するマリンホースの状態を把握するマリンホースの状態監視システムであって、
   前記外面層の中で延在する導電ゴムと、この導電ゴムの延在方向に間隔をあけた少なくとも２箇所の間の電気抵抗値を検知する抵抗検知機構と、この抵抗検知機構が検知した検知データが記憶される記憶部とを備えたことを特徴とするマリンホースの状態監視システム。
2. 前記導電ゴムが前記ホース本体の長手方向に延在している請求項１に記載のマリンホースの状態監視システム。
3. 前記導電ゴムが前記ホース本体の周方向に間隔をあけて複数本配置されている請求項２に記載のマリンホースの状態監視システム。
4. 前記導電ゴムが前記ホース本体に対して螺旋状に巻回して延在している請求項１に記載のマリンホースの状態監視システム。
5. 前記導電ゴムが前記ホース本体に対して巻回方向を反対にして２本配置されている請求項４に記載のマリンホースの状態監視システム。
6. 前記導電ゴムが前記ホース本体の長手方向全体に渡って配置されている請求項１〜５のいずれかに記載のマリンホースの状態監視システム。
7. 前記導電ゴムが前記ホース本体の長手方向中央部のみに配置されている請求項１〜５のいずれかに記載のマリンホースの状態監視システム。
8. 前記記憶部に記憶された検知データを無線送信する送信部と、この送信部から送信された前記検知データを受信する受信部とを有する請求項１〜７のいずれかに記載のマリンホースの状態監視システム。

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