JPS59203950A - 海洋浮遊構造物係留用平行線ケ−ブルの破断検知方法 - Google Patents

海洋浮遊構造物係留用平行線ケ−ブルの破断検知方法

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JPS59203950A
JPS59203950A JP7827083A JP7827083A JPS59203950A JP S59203950 A JPS59203950 A JP S59203950A JP 7827083 A JP7827083 A JP 7827083A JP 7827083 A JP7827083 A JP 7827083A JP S59203950 A JPS59203950 A JP S59203950A
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高藤 英生
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20Investigating the presence of flaws

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋浮遊構造物を係留する際に用いられる平行
線ケープフレの破断状況を非破壊で検知する方法に関す
るものである。
海底油田の開発等に用いられる海洋浮遊構造物の係留索
は20〜30年にわたる長期間の耐久性力(要求される
一方、吊橋等で使用されている平行線ケーブルは高い破
断強度、疲労強度と大きい縦断性係数をもつため、引張
構造部材として最も優れた性能を有している。そこで、
平行線ケーブルを海洋浮遊構造物の係留索として使用す
ることが°考えられる。
しかしながら、長い年月に及ぶ使用期間中には、海水が
平行線ケーブルに接触するのを防ぐために前記平行線ケ
ーブルの外層に被覆されたプラスチック等の防食層が破
れ海水が侵入し、平行線ケーブルを腐食し、さいてはケ
ーブルの破断を引き起こす可能性、あるいは台風等のた
めケーブルに過大張力゛が加わり一部が破断することが
考えられる。
海洋浮遊構造物が、長期間安全に稼動するのを保証する
ためには、稼動期間中に平行線ケーブルを非破壊的に検
査することによりケーブル素線の破断状況を検知し、必
要に応じて修理、交換等の措置を講する必要がある。
破断の検知方法としては、構造材料が破壊する際に発生
する音を検知するA E (Acoustic Emi
ssion )法や、材料に音波を入射してその反射ま
たは透過状況から材料中の亀裂の有無を知る方法がある
しかし、AE法では、発生する音が極めて微弱であるた
め材料にセンサーを直接密着させることが要求され、か
つ長さが数百mにも及ぶケーブルではセンサーを数十〜
数百ケ所に設けることが必要となる。また、後者の方法
でもケーブル各素線端面への音響振動子の接着の問題や
ケーブル各素線間の音響的絶縁の問題があって実用され
ていない。
さらに、材料を外部よシ磁化して、亀裂部に生じる漏洩
磁束を検出する方法もあるが、数百本の素線から成る平
行線ケーブルでは中心部の破断は検知困難であり、かつ
ケフブル長手方向に磁気センサーを走査することが必要
であって、海中にて使用さ−れる海洋浮遊構造物係留用
平行線ケーブルにこの方法を適用することは構造的にも
困難である。また、各ケーブル素線の電気抵抗から破断
の有無を知ること(破断時、抵抗ω)が考えられるが、
この場合には個々のケーブル素線が電気的に絶縁されて
いることが必要である。しかし、平行線ケーブルでは各
素線に加わる張力を均一にする目的から、各素線は両端
ソケット部においては分岐された状態で結合用合金によ
って鋳込まれるため、素線の一部が破断してもその抵抗
変化は極くわずかである。
例えば、直径7關、長さ500 mのケーブル素線、5
00本で構成された平行線ケーブルの両端ソケット部間
の電気抵抗は、全く破断が無い時で約3(mΩ)であり
、500本のうち10本破断すると3.06(mΩ)に
変化する。従って非常に高精度の測定が要求されるとと
もに、海底にある下端ソケット部から測定器までのリー
ド線の抵抗の変化、海水温の変化による抵抗変化および
風、波浪によって生ずるケーブルの張力変化による抵抗
変化等が問題と彦る。
本発明はこれらの問題点を解決し、抵抗変化から使用中
の平行線ケーブルの破断状況を非破壊で検知し、必要に
応じて修理交換を可能とする方法を提供するものである
すなわち、本発明は、両端の導電性ソケット部以外では
互いに絶縁されたケーブル素線群と、下端ソケット部を
除いて他の素線から絶縁された複数本の測定用ケーブル
素線によって平行線ケーブルを構成し、前記上端ソケッ
ト部と前記測定用ケーブル素線端部間に定電流発生源を
、および前記上端ソケット部と前記測定用ケーブル素線
とは異なる測定用ケーブル素線端部間に電圧測定器をそ
れぞれ接続することによってケーブル素線群の電気抵抗
を測定し、その信号からケーブル素線の破断状況を非破
壊的に検知できるようにしたことを特徴とし、さらに2
本の測定用ケーブル素線間に定電流発生源と電圧測定器
をそれぞれ接続することによって測定用ケーブル素線の
電気抵抗を測定し、その信号からケーブル素線群電気抵
抗の温度お。よび歪による変化を補正して、ケーブル素
線の破断検知方法の向上を可能としたことを特徴とする
海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブルの破断検知方法に
関するものである。
以下図面によυ本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に使用する平行線ケーブルの横断平面図
を示すもので、1は中心に配置したケーブル素線群、2
は測定用ケーブル素線で各ケーブル素線2は両端ソケッ
ト部を除いてプラスチック等で被覆されることにより、
互いに絶縁されている。また、3はケーブル素線が海水
と接触しないようにするため平行線ケーブルの外層をプ
ラスチック等で被覆した防食層である。
第2図は平行線ケーブルの縦断側面図で、図中1〜3は
第1図の1〜3と同一部分を示し、4゜4′はケーブル
の上下端に結合した上端ソケットおよび下端ソケットで
、これによってケーブルは上端ソケット支持台5および
下端ソケット支持台5′に支持固定される。
なお、ケーブル素線群1は各素線に付加される張力を均
一にするため、ソケツ) 4 、4’内で分岐された状
態で結合用合金によって鋳込まれており、したがって、
各素線は両端ソケット部においてのみ全部導通短絡状態
になっている。また、測定用ケーブル素線2は、下端ソ
ケット4′内でケーブル緊線群1と一緒に結合用合金に
よって鋳込まれているが、上部ソケット4ではケーブル
素線2は他の素線と絶縁された状態で孔6を通ってソケ
ット外表面に導かれており、したがって測定用ケーブル
素線2は下部ソケットにおいてのみ他の素線と短絡導通
状態にある。
定電流発生源7は、スイッチ10の状態によってケーブ
ル素線群1と測定用ケーブル素線2との間、もしくは、
前記測定用ケーブル素線2と、2とは別の測定用ケーブ
ル素線2′との間に接続され、そして、電圧測定器8は
測定用ケーブル素線2と、2とは別の測定用ケーブル素
線2′の端部に接続されている。また、信号解析部9は
定電流発生源7および電圧測定器8からの信号を受けて
、ケーブル素線群1の両下端ソケット部間の電気抵抗・
R□および測定用ケーブル素線2,2′の電気抵抗R2
を演算し、−該電気抵抗R2の変化分から電気抵抗R,
の温度および歪による変化を補正し、ケーブル素線群1
の断線状況を検知する。
第3図は、定電流発生源7および電圧測定器8と各ケー
ブル素線との間の接続状況を示す等価回路で、同図(a
)は定電流発生源7の一端がケーブル素線群lに、第3
図の)は測定用ケーブル素線2′にそれぞれ接続された
場合である。
第3図(a)は、ケーブル素線群1がN本のケーブル素
線から構成されている場合で、rは素線1本の電気抵抗
を示しており、従ってケーブル素線群1の電気抵抗R1
は次式で表わされる。
R1= r /N             fl)定
電流発生源7による電流工1は、電圧測定器8に高入力
インピーダンスのものを使用することによって、ケーブ
ル素線群1と測定用ケーブル素線2の回路に流れ、電圧
測定器8と測定用ケーブル素線2′の回路に流れる電流
は無視できる。従って、電圧測定器8によってケーブル
素線群1の両端の電圧降下V+が測定可能であシ、ケー
ブル素線群1の抵抗R1はR,=Vl/1.として、測
定用ケーブル素線1,1′の抵抗の影響を受けずに正確
に知ることができる。
ケーブル素線群1の抵抗R1は、ケーブル素線群のうち
、n本の素線が破断すると、 R1= r / (N−n )           
(2)に変化し、R1の測定から破断状況を検知できる
しかし、R1はケーブル周囲の海水温やケーブルに加わ
る張力の変動によっても変わるので破断状況を正確に知
るためにはこれらの補正が必要となる。
そこで、スイッチ10を切換えて、第3図中)の回路構
成にすれば、測定用ケーブル素線2,2′の次式で表わ
される合成抵抗R2が R2= 2 r             (3)定電
流発生源7の出力電流を工2、電圧測定器の指示’rV
zとするとv2/I2として求められる。そして測定用
ケーブル素線2,2′はケーブル素線群1と同一材質で
あって、かつ同一ケーブル内に内包されているため、海
水温や張力の変動によって馬は、R1の場合と全く同じ
割合で変化するので、几とR2の比K −Rt /R2
を求めれば、ケーブルが破断していない場合は、Kは一
定値Koとなる。従って、Rtが変わってもに=に、で
あれば、ケーブルの破断によるもので無いことが判定で
きる。
こ\で、K、は(11、(31よシ Ko = (r/N)/ (2r )=1/2N   
   (41また、ケーブル素線群に破断が起きた時の
Kの値は(2+ 、 +31式から に=(r/(N−n) )/(2r)=1/(2(N−
n))’(51として、さらにこれらの式からケーブル
素線群の破断率P=n/Nは次式によって表わされる。
p=1−Ko/K161 従って、信号解析4部9で定電流発生源7の電流If、
I2と電圧測定器の指示■l、■2からそれぞれ&。
R2を求め(4)〜(6)式の演算を行なうことによっ
てケーブル素線群の破断状況を定量的に検知することが
できる。
次に本発明の実施例を示す。
第1図に示す構造のケーブルにおいて素線の直径が7m
xφ、ケーブル素線群1が500本の素線から構成され
ており、ケーブル全長が5QQm1素線1本の抵抗Rが
1.50であシ、使用前のケーブル素線群1の抵抗R2
は3mΩ、測定用ケーブル素線2゜2′の合成抵抗R2
は3Ω、従ってKOは1×10 であった。このケーブ
ルの防食層3の一部に亀裂が生じ、海水が侵入してケー
ブル素線群の一部に腐食を生じて破断した結果、Kの値
がおよそ1.05 X 10−”に変化し、Pの値は0
.05を示した。そこで平行線ケーブルを回収して点検
したところ、上述の防食層亀裂部でケーブル素線群の5
俤にあたる25本の素線が破断していることが検証され
た。
従って、本発明法によれば、使用中に万一ケーブルの一
部が破断してもその破断状況が定量的に検知されるため
迅速的確に補修、交換等の対策を講じることができ、事
故を未然に防止することが可能である。また、海中のみ
ならず陸上に訃ける係留索製造時検査、使用後の中間検
査等にも適用できることは勿論である。
ちなみに、海水部と張力の変動による抵抗変化について
試算する。まず、海水部の温度変動Δtが10℃とする
と、ケーブル素線の抵抗温度係数αは5×10 である
から、海水部による抵抗変化率ΔR/RはΔR/R−α
・Δt = 0.05となる。一方、張力変動ΔTを4
0F4/−とすると、ケーブル素線の弾性係数E=20
000 ’/、J、ゲージファクターβ−3であるから
、張力変動による抵抗変化率ΔR/Rは、JR/R−β
・(”/z)=β・(ΔTyB ) −3x (40/
20000 ) = 0.006となる。従って、上述
の実施例と比較しても、これらに起因する抵抗変化゛を
補正しない限り、正確な破断検知が不可能であることが
わかる。
なお、ケーブル素線群1を、上端ソケット部4において
複数個の素線”束にわけ、その間をセラミック等の耐熱
絶縁物質によって絶縁し、各素線束と測定用ケーブル素
線2の間に定電流発生源7を切換え、接続すれば上述の
手段と同様にして各素線束毎の破断状況が検知できる。
また、測定用ケーブル素線が破断する場合も考えられる
が、これは第3図中)の測定によつ、て容易に知ること
ができ、測定用ケーブル素線、−を複数本用意しておく
ことによって交換することができる。
以上説明したようにケーブル各素線の破断がその使用性
能を決定的に左右する平行線ケーブルにおいて、本発明
は的確にその状況を検知し得るので海洋浮遊構造物の安
全確保への寄与は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は平行線ケーブルの横断平面図、@2図は同じく
縦断側面図、第3図(a)は本発明において平行線ケー
ブルの電気抵抗を測定する場合の等価回路図、第3図(
b)は同じく測定用ケーブル素線電気抵抗全測定する場
合の等価回路図である。 lはケーブル素線群、2.グは測定用ケーブル素線、3
は防食層、4 、4’は上端及び下端ソケット、5,5
′は上端及び下端ソケット支持台、6は測定用ケーブル
素線の取出孔、7は定電流発生源、8は電圧測定器、9
は信号解析部、10は切換スイッチ。 次2日 大3囚(の) う1B @ <b) 手続補正書(自発) 昭和59年4月5日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 特願昭58〜78270号2、発明の
名称 海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブルの破断検知
方法 3、 補正をする者 事件との関係 出 願 人 (665)新日本製鉄株式会社 4、代 理 人 東京都港区虎ノ門−丁目1番18号5
、 補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明及び図面
の簡を「定電流発生源7は、連動スイッチ10の状態に
よってケーブル素線群1と測定用ケーブル素線2との間
、もしくは、前記測定用ケーブル素線2と、該ケーブル
素線2とは別の測定用ケーブル素線τとの間に接続され
、そして、電圧測定器8は、連動スイッチ10′の状態
によって測定用ケーブル素線2′とケーブル素線群1と
の間、もしくは前記測定用ケーブル素線2と、該測定用
ケーブル素線τとは別の測定用ケーブル素線2の端部に
接続されている。」と補正する。 (2)明細書オ9頁1行乃至3行「路で、同図(JL)
4− それぞれ接続された場合である。」とを「路で、
同図(a)は定電流発生源7およ一一圧測定器8の一端
がケーブル素線群lに、第3図(b)は定電流発生源7
の一端が測定用ケル素線2に、電圧測定器8の一端が測
定−プル素線7にそれぞれ接続された場合る。」と補正
する。 廁書第10頁6行「スイッチ10」とあるを「スイッチ
10.10′」と補正する。 (4)明細書第10頁15行「RとR2Jとちるを[R
1とR2Jと補正する。 (5)明細書第14頁11行乃至12行「10は切換ス
イッチ」とあるを「10.10′は連動の切換スイッチ
」と補正する。 (6)「第2図」を別紙図面のとおシ補正する。 以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  両端の導電性ソケット部以外では互いに絶縁
    されたケーブル素線群と、下端ソケット部を除き他の素
    線から絶縁された複数本の測定用ケーブル緊線から構成
    される海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブルにおいて、
    上端ソケット部と測定用ケーブル素線の端部に定電流発
    生源を、および該上端ソケット部と前記画定用ケーブル
    素線とは異なる測定用ケーブル素線の端部に電圧測定器
    をそれぞれ接続して、ケーブル素線群の電気抵抗を測定
    することにより、海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブル
    の破断状況を検知する方法。
  2. (2)  両端のソケット部以外では互いに絶縁された
    ケーブル素線群を、上端ソケット部において互いに絶縁
    された複数個の素線束に分割し、各素線束と測定用ケー
    ブル素線の端部に定電流発生源を、また各素線束と前記
    測定用ケーブル素線とは一異なる測定用ケーブル素線の
    端部に電圧測定器をそれぞれ接続して、各素線束の電気
    抵抗を測定することによシ、海洋浮遊構造物係留用平行
    線ケーブルの破断状況を検知する方法。
  3. (3)2本の測定用ケーブル素線の端部に定電流発生源
    と′d電圧測定器それぞれ接続することによって、該測
    定用ケーブル素線の電気抵抗を測定し、それによってケ
    ーブル素線群または、素線束の温度および歪による電気
    抵抗変化を補正し、該ケーブル素線群または素線束の電
    気抵抗からケーブルの破断状況を検知可能としたことを
    特徴とする特許請求範囲(i)および(2)記載の海洋
    浮遊構造物係留用平行線ケーブルの破断検知方法。
JP7827083A 1983-05-06 1983-05-06 海洋浮遊構造物係留用平行線ケ−ブルの破断検知方法 Granted JPS59203950A (ja)

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