JP2709500B2 - 内部圧力があっても殆ど長さの変化しない複合材料管 - Google Patents
内部圧力があっても殆ど長さの変化しない複合材料管Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、管の内圧の影響で長さが殆ど変化しない新
しい複合材料で形成された管構造に関する。
しい複合材料で形成された管構造に関する。
複合材料とここで呼ぶのは、ガラス繊維、カーボンフ
ァイバー、アラミド繊維等を互いに並行に巻いた繊維群
をたとえばエポキシ樹脂等のような熱可塑性又は熱硬化
性のマトリックス（繊維の回りに充填する充填母体又は
基質のこと）の中に埋め込んで形成する材料のことであ
る。
ァイバー、アラミド繊維等を互いに並行に巻いた繊維群
をたとえばエポキシ樹脂等のような熱可塑性又は熱硬化
性のマトリックス（繊維の回りに充填する充填母体又は
基質のこと）の中に埋め込んで形成する材料のことであ
る。
本発明は、とりわけ、水や炭化水素等の加圧流体を移
送したり貯蔵したりするための管の製造に適用できる。
送したり貯蔵したりするための管の製造に適用できる。
本発明にかかる管は、海底と掘削又は作業プラットフ
ォームや水中ブイ等の海面上の支持体とを結ぶ主要又は
補助の上下連結管柱等として、沖合石油探索・掘削作業
に用いることを目的とするものを含む。こうした柱管
は、通常、ライザー又はチュービングと呼ばれる。（以
後立ち上げ管と呼ぶことにする。） 〔従来の技術〕 固定プラットフォームや複数の配管を常用するプラッ
トフォーム等の生産現場用立ち上げ管は、直接、油床中
の圧力にはさらされないが、生産用の配管を保護するも
のである。しかし、立ち上げ管は、採油管が漏れたり破
損したりした際の内圧には耐えるように設計されてい
る。
ォームや水中ブイ等の海面上の支持体とを結ぶ主要又は
補助の上下連結管柱等として、沖合石油探索・掘削作業
に用いることを目的とするものを含む。こうした柱管
は、通常、ライザー又はチュービングと呼ばれる。（以
後立ち上げ管と呼ぶことにする。） 〔従来の技術〕 固定プラットフォームや複数の配管を常用するプラッ
トフォーム等の生産現場用立ち上げ管は、直接、油床中
の圧力にはさらされないが、生産用の配管を保護するも
のである。しかし、立ち上げ管は、採油管が漏れたり破
損したりした際の内圧には耐えるように設計されてい
る。
上記のような立ち上げ管は、延在する長さが長いの
で、管内の圧力から重量又は温度の変化にも影響する底
面効果により誘発される牽引力によって長さに変化を生
じる。この変化とバランスさせるため、立ち上げ管は牽
引力の下で相当なプレ・ストレスをかけておくか、作業
条件により一定又は最低値に等しい牽引力を生じるよう
な複合引張システムを使って引張っておく。
で、管内の圧力から重量又は温度の変化にも影響する底
面効果により誘発される牽引力によって長さに変化を生
じる。この変化とバランスさせるため、立ち上げ管は牽
引力の下で相当なプレ・ストレスをかけておくか、作業
条件により一定又は最低値に等しい牽引力を生じるよう
な複合引張システムを使って引張っておく。
本発明の管は内圧がない場合はいかなる牽引力にも耐
えるかなり大きな柔軟性をもつので、牽引力をかけて、
立ち上げ管を保持するシステムの全部又はその一部を必
要としないですむ為とりわけこの種の立ち上げ管に適し
ている。
えるかなり大きな柔軟性をもつので、牽引力をかけて、
立ち上げ管を保持するシステムの全部又はその一部を必
要としないですむ為とりわけこの種の立ち上げ管に適し
ている。
引っ張りシステムにおいて管の上端における先端牽引
力を、内圧がない場合は、管の重量を持上げるに要する
力に１よりも大きい係数（たとえば1.7）を乗じたもの
に相当する大きさにしておくと、水中の管にたいする海
流の影響等の外力と関係なく、立ち上げ管の形状を一定
の許容限度内に保つことができる。
力を、内圧がない場合は、管の重量を持上げるに要する
力に１よりも大きい係数（たとえば1.7）を乗じたもの
に相当する大きさにしておくと、水中の管にたいする海
流の影響等の外力と関係なく、立ち上げ管の形状を一定
の許容限度内に保つことができる。
従来技術の管が予期しない圧力を受けた場合は、圧力
は管頭に働いて相当な力を伝達し、その結果、管を長く
する。この長さの変化は引張システムで吸収して、立ち
上げ管が下側でつぶれるのを防ぐ必要があった。
は管頭に働いて相当な力を伝達し、その結果、管を長く
する。この長さの変化は引張システムで吸収して、立ち
上げ管が下側でつぶれるのを防ぐ必要があった。
本発明による管は内圧を受けた場合にも長手方向の変
化を生じないか生じたとしても極めてわずかであるの
で、引張システムが不要になる利点がある。
化を生じないか生じたとしても極めてわずかであるの
で、引張システムが不要になる利点がある。
本発明による管は、海中ブイまで続く生産用の管とし
ても立ち上げ管としても、使用することができる。この
場合、管は恒久的な引張システムをつけずに上端と下端
で固定することができる。従来技術の管が使用されてい
た圧力ならびに温度の条件下においては座屈が生じがち
であり、座屈に対しては管は周囲のシステム（とりわけ
座屈ガイド）によって下端で大きな曲げ−圧縮応力を生
じたりすることによって対応していた。本発明の管を使
うことによって、ガイドシステムは不要又は縮小するこ
とができ、前もって張力を働かせておくことを省略する
ことができ、下端での曲げ−圧縮応力を減少することが
できる。
ても立ち上げ管としても、使用することができる。この
場合、管は恒久的な引張システムをつけずに上端と下端
で固定することができる。従来技術の管が使用されてい
た圧力ならびに温度の条件下においては座屈が生じがち
であり、座屈に対しては管は周囲のシステム（とりわけ
座屈ガイド）によって下端で大きな曲げ−圧縮応力を生
じたりすることによって対応していた。本発明の管を使
うことによって、ガイドシステムは不要又は縮小するこ
とができ、前もって張力を働かせておくことを省略する
ことができ、下端での曲げ−圧縮応力を減少することが
できる。
本発明にかかる管は、陸上又は海上において、上述の
立ち上げ管の中で、又は直接油井の中で、現場採油管又
は水やガスの注入用管として使用することができる。こ
の時従来技術の管がおかれていた圧力及び／又は温度の
条件の下では座屈が上記同様に生じがちであって、これ
は油井又は立ち上げ管のケーシングに圧力をかけたり下
端で大きな曲げ−圧縮応力を生じたりすることによる。
立ち上げ管の中で、又は直接油井の中で、現場採油管又
は水やガスの注入用管として使用することができる。こ
の時従来技術の管がおかれていた圧力及び／又は温度の
条件の下では座屈が上記同様に生じがちであって、これ
は油井又は立ち上げ管のケーシングに圧力をかけたり下
端で大きな曲げ−圧縮応力を生じたりすることによる。
本発明は、初期の引張り変形を減小又は抑止する、あ
るいは継手に替えてハウジングを使用するか又は下端の
曲げ応力を減ずことにより、下端の継手の滑動を抑止す
る。
るいは継手に替えてハウジングを使用するか又は下端の
曲げ応力を減ずことにより、下端の継手の滑動を抑止す
る。
本発明にかかる管は、掘削用の線索を保護するために
沖合掘削用の管柱の周辺の線路に使用することもでき
る。周辺の線路は安全用で線路（閉止又は停止線）であ
ったり泥水注入用（ブースター）であったりする。従来
管は、端部で滑動し易かった。内圧がかかると座屈に等
しい横方向の不安定要素が発生し、管がガイドシステム
から突然脱けたりしがちであった。本発明の管を端部で
埋没させて使用すると、誘発された牽引力は端部栓で吸
収されて、中間ガイドシステムを使わずにすますことが
できる。
沖合掘削用の管柱の周辺の線路に使用することもでき
る。周辺の線路は安全用で線路（閉止又は停止線）であ
ったり泥水注入用（ブースター）であったりする。従来
管は、端部で滑動し易かった。内圧がかかると座屈に等
しい横方向の不安定要素が発生し、管がガイドシステム
から突然脱けたりしがちであった。本発明の管を端部で
埋没させて使用すると、誘発された牽引力は端部栓で吸
収されて、中間ガイドシステムを使わずにすますことが
できる。
本発明は、地表から掘削する井戸の採油管又はチュー
ビングを形成するために使用することができる。
ビングを形成するために使用することができる。
さらに、本発明による管は、地表又は海中の井戸の中
で、又は海中立ち上げ管の中で、採油用チュービングと
して使うこともできる。
で、又は海中立ち上げ管の中で、採油用チュービングと
して使うこともできる。
本発明は、また、航行中の船による損害のリスクを回
避するために、海溝の底に配置する、埋設用の水中回収
ダクトにも使用できる。
避するために、海溝の底に配置する、埋設用の水中回収
ダクトにも使用できる。
従来のダクトは一度埋設しても、圧力を受けるたびに
細長く変形し海溝から浮きあがってきがちであり、折角
埋設した効果を十分にあげられないきらいがあった。
細長く変形し海溝から浮きあがってきがちであり、折角
埋設した効果を十分にあげられないきらいがあった。
本発明の管は、こうしたリスクをかなり減少すること
ができる。
ができる。
上記の使用例は、例として示したものであって用途を
限定するものではない。
限定するものではない。
一般に、管の軸に対して等しい即ち対称的な角度で巻
かれた繊維をマトリックス中に埋めこんで形成する補強
層を複数層重ね合わせて構成する複合管によって上記の
課題を解決することができる。マトリックスは繊維に、
付着させる。
かれた繊維をマトリックス中に埋めこんで形成する補強
層を複数層重ね合わせて構成する複合管によって上記の
課題を解決することができる。マトリックスは繊維に、
付着させる。
上記の層のうちいずれかが管の内部の圧力すなわち内
圧に対する抵抗力が大きく、他のいずれかが牽引力に対
する耐性が大きいように構成することも有効である。耐
圧性の層は管の軸に対して大きい角度で巻かれている繊
維の複数のグループから成り、一方牽引力の耐性が大き
い層は管軸に対して小さな角度で巻かれた繊維から成
る。
圧に対する抵抗力が大きく、他のいずれかが牽引力に対
する耐性が大きいように構成することも有効である。耐
圧性の層は管の軸に対して大きい角度で巻かれている繊
維の複数のグループから成り、一方牽引力の耐性が大き
い層は管軸に対して小さな角度で巻かれた繊維から成
る。
従来技術の複合管は、牽引力にも内圧にも耐えるよう
に構成されているが内圧の影響下で長さが変化すること
を防ぐようにはなっていない。
に構成されているが内圧の影響下で長さが変化すること
を防ぐようにはなっていない。
実際に、カーボンファイバー、アラミドファイバー、
ガラス繊維等で作られ、内圧に耐える従来管であって
も、内圧の影響を受けると各材料の作業圧力限界のそれ
ぞれ約0.4％、0.6％、0.8％で長手方向に変形する。
ガラス繊維等で作られ、内圧に耐える従来管であって
も、内圧の影響を受けると各材料の作業圧力限界のそれ
ぞれ約0.4％、0.6％、0.8％で長手方向に変形する。
本発明の複合管は、これに対して、ずっと低い程度、
ゼロ又はマイナスの長手方向変形しか生じない。本発明
の複合材料管は、複合材料管の応用範囲を拡張するもの
であり、上述の欠陥を減少することができる。
ゼロ又はマイナスの長手方向変形しか生じない。本発明
の複合材料管は、複合材料管の応用範囲を拡張するもの
であり、上述の欠陥を減少することができる。
特に別記しないかぎり、以下の説明において、繊維グ
ループとはマトリックス中に埋設された同一組成の互い
に並行な繊維の集合を意味し、層とは巻き軸に対して絶
対値でほぼ一定の角度で一方向に巻かれた繊維と、同じ
角度で反対の方向に巻かれた繊維とを等しい分量で含
み、マトリックスを回りに充填した一つ又は一つ以上の
繊維のグループを意味する。
ループとはマトリックス中に埋設された同一組成の互い
に並行な繊維の集合を意味し、層とは巻き軸に対して絶
対値でほぼ一定の角度で一方向に巻かれた繊維と、同じ
角度で反対の方向に巻かれた繊維とを等しい分量で含
み、マトリックスを回りに充填した一つ又は一つ以上の
繊維のグループを意味する。
それ故、同一層においては、巻き軸に対してある角度
テータ（θ）で巻かれた繊維と該軸に対してマイナステ
ータ（−θ）で巻かれた繊維の数とは等しい。
テータ（θ）で巻かれた繊維と該軸に対してマイナステ
ータ（−θ）で巻かれた繊維の数とは等しい。
単数又は複数の該層は、繊維に付着してほぼ連続した
充填母体を形成するマトリックスによって結合されてい
る。
充填母体を形成するマトリックスによって結合されてい
る。
内圧の影響下においても長手方向の変形をほとんどし
ない本発明にかかる複合材料管は、強化繊維のｎ層の安
定化層から成り、各層（ｉ）の繊維は管の軸に対してθ
度（絶対値）の巻き角度で一方向（｜θ｜）に巻きつけ
られているものとこれと反対の方向（−｜θ｜）に同じ
角度に巻きつけられているものとを含む。各層の繊維
は、繊維に付着するマトリックス中に埋設されており、
同じ層の繊維とこれを結合するマトリックスとを含む体
積をＹとする。又、１つの層の並行の繊維とこれに付着
しているマトリックスとが繊維の自然の方向に対しても
つ弾性率をＥとすると、本発明のｎ層の繊維は全体とし
て次の式で示す関係で表わすことができる。
ない本発明にかかる複合材料管は、強化繊維のｎ層の安
定化層から成り、各層（ｉ）の繊維は管の軸に対してθ
度（絶対値）の巻き角度で一方向（｜θ｜）に巻きつけ
られているものとこれと反対の方向（−｜θ｜）に同じ
角度に巻きつけられているものとを含む。各層の繊維
は、繊維に付着するマトリックス中に埋設されており、
同じ層の繊維とこれを結合するマトリックスとを含む体
積をＹとする。又、１つの層の並行の繊維とこれに付着
しているマトリックスとが繊維の自然の方向に対しても
つ弾性率をＥとすると、本発明のｎ層の繊維は全体とし
て次の式で示す関係で表わすことができる。
0.35≦Ａ≦0.60 ここでＡは次の式で表すものである。
ここでｉは、異なる繊維層のそれぞれを指し、積算す
るための指数である。
るための指数である。
一つのグループの繊維を巻く際の角度の誤差の影響を
少なくするため、換言すれば、この製造パラメータにつ
いて許容度を増すために次の式で表せるような構造が好
ましい。
少なくするため、換言すれば、この製造パラメータにつ
いて許容度を増すために次の式で表せるような構造が好
ましい。
0.40≦Ａ≦0.60 さらに、次の式で表せる構造の方がよい。
0.43≦Ａ≦0.52 強化繊維は、ガラス、アラミド、カーボンその他の材
料を単独で使用しても組合せて使用して製造してもよ
い。強化繊維のグループは同一の繊維のグループを一対
として組合せてあり、一方のグループは管軸に対して
（＋）θ度の角度をなし他方のグループは（−）θ度の
角度をなしている。
料を単独で使用しても組合せて使用して製造してもよ
い。強化繊維のグループは同一の繊維のグループを一対
として組合せてあり、一方のグループは管軸に対して
（＋）θ度の角度をなし他方のグループは（−）θ度の
角度をなしている。
本発明の管によれば、少なくとも一つの層の強化繊維
が、ガラス、カーボン、アラミドから成る繊維でもよ
い。
が、ガラス、カーボン、アラミドから成る繊維でもよ
い。
本発明の管は少なくとも二つの層から成り、その内一
層は管の軸に対して小さな角度で巻きつけられた繊維か
ら成り、他方は管の軸に対して大きな角度で巻きつけら
れた繊維から成る。角度の小さい巻きかたの層の繊維の
自然な方向における弾性率は、巻き角度の大きい層の繊
維の自然な方向における弾性率よりも大きいようにす
る。
層は管の軸に対して小さな角度で巻きつけられた繊維か
ら成り、他方は管の軸に対して大きな角度で巻きつけら
れた繊維から成る。角度の小さい巻きかたの層の繊維の
自然な方向における弾性率は、巻き角度の大きい層の繊
維の自然な方向における弾性率よりも大きいようにす
る。
本発明の管の１例は少なくとも二つの層から成り、一
つの層は55゜と90゜との間の角度で巻かれた繊維から成
り、他方の層は絶対値が10゜と45゜との間の角度で巻か
れた繊維から成る。管が二つの層だけで構成されている
場合は、一方の層の全体にたいする体積比は、35％と65
％の間である。
つの層は55゜と90゜との間の角度で巻かれた繊維から成
り、他方の層は絶対値が10゜と45゜との間の角度で巻か
れた繊維から成る。管が二つの層だけで構成されている
場合は、一方の層の全体にたいする体積比は、35％と65
％の間である。
本発明による管の他の例では、繊維の管の軸にたいす
る巻き角度が略70゜に等しい層を含み、繊維の自然な方
向のこの層全体としての弾性率は50,000〜56,000MPaの
範囲に近い。更に繊維を管軸に対して略26゜に等しい巻
き角度で巻いた層も含み、繊維の自然な方向26゜に対す
るこの層全体としての弾性率は140,000MPaに近い。70゜
の層と26゜の層の割合は、体積比で約55％対45％であ
る。
る巻き角度が略70゜に等しい層を含み、繊維の自然な方
向のこの層全体としての弾性率は50,000〜56,000MPaの
範囲に近い。更に繊維を管軸に対して略26゜に等しい巻
き角度で巻いた層も含み、繊維の自然な方向26゜に対す
るこの層全体としての弾性率は140,000MPaに近い。70゜
の層と26゜の層の割合は、体積比で約55％対45％であ
る。
本発明による複合層は、管軸にたいする巻き角度が略
70゜である繊維を含み、その全体としての弾性率が自然
な方向で50,000〜56,000MPaに近い範囲にある層と、管
軸にたいする巻き角度が略30゜である繊維を含み、その
全体としての弾性率が約100,000MPaである層とから成る
ものでもよい。この場合、70゜の層と30゜の層の割合は
体積比で、略50％対50％である。
70゜である繊維を含み、その全体としての弾性率が自然
な方向で50,000〜56,000MPaに近い範囲にある層と、管
軸にたいする巻き角度が略30゜である繊維を含み、その
全体としての弾性率が約100,000MPaである層とから成る
ものでもよい。この場合、70゜の層と30゜の層の割合は
体積比で、略50％対50％である。
本発明の管は、管軸に対して絶対値が38゜に略等しい
角度で巻かれた少なくとも１つの強化繊維の層と、管軸
に対して絶対値が62゜に略等しい角度で巻かれた少なく
とも１つの強化繊維の層とから成り、上記の38゜の層と
62゜の層の割合が体積比で略45％対55％であるようなも
のでもよい。
角度で巻かれた少なくとも１つの強化繊維の層と、管軸
に対して絶対値が62゜に略等しい角度で巻かれた少なく
とも１つの強化繊維の層とから成り、上記の38゜の層と
62゜の層の割合が体積比で略45％対55％であるようなも
のでもよい。
上記のとおり、本発明による管は、掘削又は採油プラ
ットフォーム用の立ち上げ管の建造に使用することがで
きる。また、地上又は海上の井戸の中の採油管または海
中立ち上げ管の中の採油管として使用することもでき
る。
ットフォーム用の立ち上げ管の建造に使用することがで
きる。また、地上又は海上の井戸の中の採油管または海
中立ち上げ管の中の採油管として使用することもでき
る。
本発明による管は、内側シース１と、その上に順番に
積載されていて強化繊維のグループをそれぞれ含む一連
の複合層２、３、４、５、６、７、８とを含む。グルー
プは例えば圧力による力に耐えるグループ２、４、６、
８と張力に耐えるグループ３、５、７とを交互に巻き重
ねて行く。
積載されていて強化繊維のグループをそれぞれ含む一連
の複合層２、３、４、５、６、７、８とを含む。グルー
プは例えば圧力による力に耐えるグループ２、４、６、
８と張力に耐えるグループ３、５、７とを交互に巻き重
ねて行く。
このように二種類の複合層をもつ管を実施例として説
明する。第一の実施例では、第一の複合層シリーズ３、
５、７は管軸９に対して（＋）／（−）26゜の角度で対
称的な方向に巻かれているカーボンファイバーから成
り、複合材としての繊維軸沿いの弾性率すなわちヤング
率E1が140,000MPaである。
明する。第一の実施例では、第一の複合層シリーズ３、
５、７は管軸９に対して（＋）／（−）26゜の角度で対
称的な方向に巻かれているカーボンファイバーから成
り、複合材としての繊維軸沿いの弾性率すなわちヤング
率E1が140,000MPaである。
第二の複合層シリーズ２、４、６、８は管軸９に対し
て（＋）／（−）70゜の角度で対称的方向に巻かれてい
るガラス繊維から成り、複合材としての繊維軸沿いの弾
性率E2が56,000MPaである。管の内径は、23cmである。
て（＋）／（−）70゜の角度で対称的方向に巻かれてい
るガラス繊維から成り、複合材としての繊維軸沿いの弾
性率E2が56,000MPaである。管の内径は、23cmである。
各シリーズの層の集積した厚味は、第一シリーズが、
0.75cm、第二シリーズが0.91cmである。
0.75cm、第二シリーズが0.91cmである。
複合層の各シリーズの樹脂の積比は、第一シリーズで
は40％であり、第二シリーズでは33％である。第一シリ
ーズ層は３層から成り、４層から成る第二シリーズの層
の間に交互に挿入されている。
は40％であり、第二シリーズでは33％である。第一シリ
ーズ層は３層から成り、４層から成る第二シリーズの層
の間に交互に挿入されている。
複合ガラス材料とカーボン複合材との体積比は55％対
45％である。
45％である。
この管は、350バールの圧力を受けると 3.10-4長手方向に伸びる。
上記の例の中のガラス繊維を弾性率の低いアラミドフ
ァイバー（ケブラー29）で代替すると、長手方向の変形
がきわめて小さい第２の実施例の管が得られる。複合材
の割合、巻き角度は上記の例と同じである。
ァイバー（ケブラー29）で代替すると、長手方向の変形
がきわめて小さい第２の実施例の管が得られる。複合材
の割合、巻き角度は上記の例と同じである。
また、軸に対して70゜の角度で巻いたガラス複合材と
弾性率の高いアラミド複合材（ケブラー49）を管軸に対
して30゜の角度で巻いたものとを使うと、長手方向の変
形がきわめて低い第３例の管を得ることができる。この
場合の複合ガラス材と複合ケブラー材との割合は50％対
50％である。
弾性率の高いアラミド複合材（ケブラー49）を管軸に対
して30゜の角度で巻いたものとを使うと、長手方向の変
形がきわめて低い第３例の管を得ることができる。この
場合の複合ガラス材と複合ケブラー材との割合は50％対
50％である。
また、上記例のガラス繊維を弾性率の低いアラミド繊
維（たとえばケブラー29）で置き替えても、長手方向の
変形の小さい管（第４例）を得ることができる。この場
合、複合材の割合と巻きつけ角度は変わらない。
維（たとえばケブラー29）で置き替えても、長手方向の
変形の小さい管（第４例）を得ることができる。この場
合、複合材の割合と巻きつけ角度は変わらない。
複合材ケブラー49の長手方向のヤング率は約100,000M
Paであり、ケブラー29のヤング率は約50,000MPaであ
る。ケブラー（KEVLAR）49と29はデュポン社の登録商標
である。
Paであり、ケブラー29のヤング率は約50,000MPaであ
る。ケブラー（KEVLAR）49と29はデュポン社の登録商標
である。
上の実施例の数字を下の表にまとめる。
２種類の複合材料を使うかわりに単一の複合材料を使
っても、長手方向の変形の小さい管を製造することがで
きる。この場合、たとえば、繊維の巻き角度は管軸に対
して（＋）／（−）38゜と（＋）／（−）62゜とする。
38゜で巻く繊維と62゜で巻く繊維とのマトリックスを含
めた体積比は、45％と55％である。繊維の種類により管
の性質が変わることはない。
っても、長手方向の変形の小さい管を製造することがで
きる。この場合、たとえば、繊維の巻き角度は管軸に対
して（＋）／（−）38゜と（＋）／（−）62゜とする。
38゜で巻く繊維と62゜で巻く繊維とのマトリックスを含
めた体積比は、45％と55％である。繊維の種類により管
の性質が変わることはない。
一般に二つの層を使用しそれぞれの層が異なる種類の
繊維から成る時は、角度55゜と90゜の間の角度で巻いた
繊維の層と、角度10゜と45゜との間の角度で巻いた繊維
の層とで構成するのが好ましい。
繊維から成る時は、角度55゜と90゜の間の角度で巻いた
繊維の層と、角度10゜と45゜との間の角度で巻いた繊維
の層とで構成するのが好ましい。
異なる二種の繊維を使う層の場合は、自然の方向にお
けるヤング率の一番高い繊維を使う層を小さい角度で、
ヤング率が一番低い繊維を使う層を大きい角度で巻いた
方がよい。
けるヤング率の一番高い繊維を使う層を小さい角度で、
ヤング率が一番低い繊維を使う層を大きい角度で巻いた
方がよい。
さらに、同一層を一つ又は二つ以上の異なる繊維グル
ープの繊維を巻いて形成してもよい。この場合、異なる
グループの繊維が相隣接するように巻きつける方が好ま
しいということに注意すべきである。
ープの繊維を巻いて形成してもよい。この場合、異なる
グループの繊維が相隣接するように巻きつける方が好ま
しいということに注意すべきである。
図面は１つで、本発明を適用した複合管の等角投影図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエール オドル フランス国 94120 フォントネイ ス ボワ リュー パブロ ピカソ ７番 (72)発明者 マルセル オベロン フランス国 33160 ル ミラン アレ デュ パッスン レジデンス オリオ ン 14番 (72)発明者 ジャン―フランソワ フュッチ フランス国 33480 カストルノ メド ラ ランド セント エレン 211番 (56)参考文献 特公 昭62−1812（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (12)
- 【請求項１】内側を通る流体の内部圧力の影響下でも殆
ど長さの変化しない複合材料管において、該管が補強用
繊維から成る複数の安定化層を含み、各安定化層が補強
用繊維を管の縦軸に対して絶対値で同一巻き角度θで一
方向に巻きつけ、これと同じ量の繊維を同じ巻き角度で
反対方向に巻きつけて、該繊維の回りに巻きつけて、該
繊維の回りに樹脂マトリックスを充填して該繊維に付着
させたものから成り、各安定化層の体積をＹ、該層を形
成する平行な繊維とマトリックスとを含む各層の繊維の
自然方向に対する弾性率をＥとする時、該複数の安定化
層の全部に対して で表わされるＡの値が 0.35＜Ａ＜0.60 の範囲にあることを特徴とする、複合材料管。 - 【請求項２】0.40≦Ａ≦0.60であることを特徴とする、
特許請求の範囲第１項に記載の管。 - 【請求項３】0.43≦Ａ≦0.52であることを特徴とする、
特許請求の範囲第２項に記載の管。 - 【請求項４】少なくとも一つの安定化層の強化繊維がガ
ラスかカーボンかアラミドから成る繊維であることを特
徴とする、特許請求の範囲第１内至３項のいずれか１項
に記載の管。 - 【請求項５】少なくとも二種類の安定化層から成り、内
一方の層は管軸に対して小さい角度で巻かれた繊維から
成り、他方の層は管軸に対して大きい角度で巻かれた繊
維から成っていて、繊維の自然の方向に対する層として
の全体の弾性率が、大きい巻き角度で繊維を巻いた層よ
りも低い巻き角度で繊維を巻いた層の方が大きいことを
特徴とする、特許請求の範囲第１内至４項のいずれか１
項に記載の管。 - 【請求項６】該安定化層の一方が55゜内至90゜の角度で
巻かれた繊維から成り、他方の層が絶対値10゜内至45゜
の角度で巻かれた繊維から成ることを特徴とする、特許
請求の範囲第１内至第５項のいずれか１項に記載の管。 - 【請求項７】二つの安定化層だけから成り、二つの層全
体の体積に対する一方の層の体積比が35内至65％の間に
あることを特徴とする、特許請求の範囲第６項に記載の
管。 - 【請求項８】前記一方の安定化層が管の軸に対して略70
゜の巻き角度で巻かれる繊維を含み、該層の自然な方向
に対する全体の弾性率が50,000〜56,000MPaの範囲に近
いことと前記他方の層が管軸に対して略26゜の巻き角度
で巻かれる繊維を含み、繊維の自然な方向に対する層の
弾性率が約140,000MPaに近いことと、この70゜の層と26
゜の層との割合がほぼ55％対45％の体積比であることと
を特徴とする、特許請求の範囲第１内至第７項のいずれ
か１項に記載の管。 - 【請求項９】前記一方の層が管の軸に対して略70゜の巻
き角度をもつ繊維を含み、該層が繊維の自然の方向に対
してもつ弾性率が約50,000〜56,000MPaの範囲にあり、
他方の層が管の軸に対して略30゜の巻き角度をもつ繊維
を含み該層が繊維の自然な方向に対してもつ弾性率が約
100,000MPaであることと、この70゜の層と30゜の層が体
積比で50％対50％の割合であることとを特徴とする、特
許請求の範囲第１内至第７項のいずれか１項に記載の複
合管。 - 【請求項１０】管軸に対して絶対値が38゜である角度で
巻かれている強化繊維から成る少なくとも一層と、絶対
値が62゜である角度で巻かれている強化繊維から成る少
なくとも１つの他の層とを含み、両方の層を合わせた全
体に対するこの38゜の層と62゜の層の体積比がそれぞれ
ほぼ45％と55％であることを特徴とする、特許請求の範
囲第１内至第４項のいずれか１項に記載の管。 - 【請求項１１】掘削又は採油プラットフォームの立ち上
げ管の建設に用いることを特徴とする、特許請求の範囲
第１内至第10のいずれか１項に記載の管。 - 【請求項１２】地上又は海上の井戸の中のチュービング
として又は海中立ち上げ管の中において使うことを特徴
とする、特許請求の範囲第１内至第10項のいずれか１項
に記載の管。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR88/02500 | 1988-02-29 | ||
| FR8802500A FR2627840B1 (fr) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Tube en materiaux composites peu sensible a la variation d'allongement sous l'effet de la pression interne |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0276989A JPH0276989A (ja) | 1990-03-16 |
| JP2709500B2 true JP2709500B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=9363746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1048397A Expired - Fee Related JP2709500B2 (ja) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | 内部圧力があっても殆ど長さの変化しない複合材料管 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5110644A (ja) |
| EP (1) | EP0333532B1 (ja) |
| JP (1) | JP2709500B2 (ja) |
| CA (1) | CA1320455C (ja) |
| DE (1) | DE68900034D1 (ja) |
| DK (1) | DK170580B1 (ja) |
| ES (1) | ES2022753B3 (ja) |
| FR (1) | FR2627840B1 (ja) |
| GR (1) | GR3001837T3 (ja) |
| IN (1) | IN171732B (ja) |
| NO (1) | NO176529C (ja) |
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