JPS59500713A - ロ−プ張索装置 - Google Patents

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】 ローフ張索装置 技術分野 −本発明は一般的には航海用装具、より詳しくは船がその係船設備に対して動く 場合に、該係船設備に船を固定しているロープあるいはその他弾性のワイヤに加 えられる引張力の、特徴な変化を吸収するために使用しうるテンション緩衝装置 に関する。

背景技術 ホードあるいはその他の船がワイヤローフ０あるいはその仙柔軟ではあるが比較 的非弾性の線によって埠頭あるいはその仙の係船設備に係留される場合、前記線 を緊張させるが一方船とその係船設備との間の相対運動を許容する所定量の弾性 曲びを提供するように線を保持するある種の装置を前＝２線に設けるのが通例で ある。

１線緊張装置（Ｌｉｎｅ　Ｔｅｕｓｉｏｎｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ　）　Ｊとい５ 名称の米国特許第４．０２２．４５０号はそのような従来技術による装置の什表 であって、前駅線に所定量の引張力が加えられるとｆ甲びてさらに伸び切った形 となる２字形の弾性曲げ部を影線に保持するために一対の引張ばねを使用してい る。

それぞれ［ケーゾルバッ７７　（Ｃａｂｌｅ　Ｂｕｆｆｅｒ　）　Ｊおよび１弾 性ホルトクリート（Ｙｉｅｌｄｉｎｇ　Ｂｏａｔｃｌｅａｔ）Ｊという名称の米 国特許第５４６．７８８号および同第８６９．１３０号は係船大綱、ケーブルあ るいはロープに過度の引張あるいは歪が加えられると１個以上のコイルばねが圧 縮されるような従来技術による機械装置を開示している。

それぞれ「巻き上げ機（Ｖ／１ｎｄｌａｓｓｅｓ　）　Ｊおよび［サージ解放装 置の改良（ＩｍＤｒｏｖｅｍｅｎｔｓｉｎ　Ｓｕｒｇｅ−Ｒｅｌｉｅｖｅｒｓ　 ）　Ｊという名称の米国特許第１４３．９９３号および同第１０７．９１７号は 船の運動によってもたらされるケーブルのショックが複数のコゝム製ばねによっ て吸収されるその仙の装置を開示している。

従来技術による前述の緊張吸収装置は直線方向に圧縮あるいは呻びるばね要素を 使用しており、そのためローフ０に加えられる応力と、その結果としてのロープ の有効長の増加との間には概ね直線的な関係がある。

［油貯槽船、係船装置および海上製油用油送り装置（○ｉｌ　Ｓｔｏｒａｇｅ　 Ｖｅｓｓｅｌ　、　Ｍｏｏｒｉｎｇ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ＡｎｄＯｉｌ　Ｄｅ ｌｉｖｅｒｙ　ｆｏｒ　Ｔｈｅ　Ｏｆｆ　−５ｈｏｒｅ　ｐｒｏａｕｃｔｉｏｎ 　ｏｆｏｌｌ）Ｊという名称の米国特許第４．２７３．０６６妥は、特定の用途 に応じて浮遊ロープあるいは重量％エイノである係船用の線と、長さが柔軟な油 送ボースの双方を含む深海潜水係船装置に対して海上で船を係留するための各種 の装置を捺案している。前言１特許はその５と８の欄において手動あるいは自動 制御のテンション解放（自動）係船ウィンチと機械的緩衝装置（緩衝ローラ）に ついて述べている。前＝ａ特許の欄５において係船用線に加えられる周期的なシ ョックによる負荷の一部を吸収するよう設計され、かつ調整されると説明されて いる「ダンパ（Ｔｈｅ　Ｄａｍｐｅｒ　）　Ｊと称する機構を説明している。前 記ダンパはその上を係船用線が通る突合せ端を備えた凹形ローラを含むものとし て説明されており、該ローラは軸心の周りを枢動する２個のアームによってワイ ヤロープウィンチの上方特定の高さで、かつ該ウィンチの後方で保持され、前記 アームの方はばねあるいは油圧制御のラムによって適所に保持されている。また 前記の特許は、サービスタンカーのプロペラを逆転位置にさせ係船用の線に所定 のテンションを発生させそれにより必要なテンションで浮遊貯槽船とサービスタ ンカーの間の弾力的な連結を行うための係船用線の使用について述べており、双 方の、船の間の相対運動が１５０フイート（約４５メートル）まで許容しうるよ う油ホースが配設されている（同特許欄１２）。

また、近代的な原動嗜に付属する各種の付属補助装置を駆動するため使用する場 合のように、無端駆動ベルトにおいである程度一定のテンションを保持するため 機械的な緊張装置が使用されてきた。そのようなベルト緊張装置はその使用寿命 にわたってベルトの長さ変化を補正し、一方ベルトとその周りを運動する各種プ ーリの間のスリップを排除し、同時にベルトに過度のテンションを加えずにベル トに適度のテンションを確実に保持するために使用される。

それぞれ「機械的ベルト緊張装置構造（ＭθｃｈａｎｉｃａｌＢｅｌｔ　Ｔｅｎ ５ｉｏｎｅｒ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　）　Ｊおよび［緊張装置（Ｔｅｎｓ ｉｏｎｉｎｇ　ＡｐｐａｒａｔｕＳ）　Ｊという名称の米国特許第４．２８５． ６７６号およびその再発行特許第３０．８４２号は典型的な従来技術による駆動 ベルト緊張装置を開示しており、そこではベルトが隣接する固定プーリの間を延 びる際、該ベルトの長手方向に対して全体的に垂直の方向にアイドルジーりをレ バーアームの細端で枢動させるよう捩りばねが前言ｅレバーアームの一端に設け られている。前記捩りばねは（例えば特許第４．２８５．６７６号に示すように ）複数のコイルばねを含んでよく、あるいは代替的に（例えば前記特許の再発行 分第３０．８４２号に示すように）弾性材に捩り剪断力がかかる結果必要な回転 力を発生させる、弾性材製の中空シリンダでもよい。

［細長いパッドで弾圧されたアイドルホイル張り装置を備えたチェイン駆動装置 （Ｃｈａｉｎ　Ｄｒｉｖｅ　ｗｉｔｈＩａｌｓｒ　ｗｈｅｅｌ　Ｔｅｎｓｉｏｎ ｉｎｇ　Ｍｅａｎｓ　Ｂｉａｓｅｄ　ｂｙ　Ｋ１ｏｎｇａｔｅ＋ａＰａｄｓ　） 　Ｊという名称の米国特許第３．８１７．１１２号は特に、―搬に停止および再 始動させそのためチェインに著しい歪が加えられる可能性のある織機用チェイン 駆動装置に関している。張り装置が回転するにつれて複数のゴムパッドの断面が 歪むため捩り効果が得られる。

連続ベルトチェインおよびその他類似の駆動装置に使用されてきた緩衝装置は、 特に大きい力や、多くの航海用途に付随する一元の強打への対処には給対に要求 されないことが認められる。したがって、（均衡したトルク偶力ではなく）不均 衡のトルクを加えることによって生じる反力が、前記緩衝装置をその所定の用途 に使用した場合その信頼性に著しい影響を与えることは多分ないであろう。

［特に椅子用の傾動機構（Ｔｉ１ｔｉｎｑ　ＭｅｃｈａｎｉＳｍＥｓｐｅｃｉａ ’ｌｌｙ　Ｆｏｒ　Ｃｈａｉｒｓ　）　Ｊという名称の米国特許第２．０８７． ２５３号は高度に圧縮され、同心の管状部材の間に囲まれるため、事実上肢管状 部材の面に接着されることによって、前記管状部材間の相対回転運動がコゞム本 体を捩り歪ませるゴム製の円筒状本体の使用を示している。ゴムに加えられる捩 り歪を変え、したがって弾性イム装置によって支持される椅子の壁を傾かせるに 要する力を変える調整機構が設けられている。

前述のような構造形態は、隣接する構造要素の間の限定された回転運動を許容し 、同時に該機構を通常位置へ弾圧するために円筒状のイム製ブツシュが使用され る多種の使用例の典型と考えられる。前述のプツ′シュはその形状は円筒形であ るが以下［長手方向の捩り剪断（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｕａｌ　ｆｏｒｓｉｏｎａ ｌ　５ｈｅａｒ　）　Ｊと称するものを使用しておらず、かつさらに半径方向の （ｒａｄｉａｔｉｎｇ　）捩り剪断が均一に分布するのでなくハブ部分に集中す ることに注目すべきである。

発明の開示 新規なロープのテンション緩衝装置はワイヤロープあるいはその他の類似の弾性 線の長さの中間位置に取り付けられるよ５にされている。例えば張索装置はロー プの有効長さを制御するウィンチと、ロープを案内する導索器の間の位置で船の 甲板に取り付けられ、ロープがウィンチに巻かれたり巻き戻される際に嶺ったり もつれないようにできる。代替的に前記装置は好ましくは導索器と、ロープが取 り付けられているクリートとの間でロープの固定端の近くに設置してもよい。

実際の装置は回転可能アームの両端でそれぞれ取り付けられた共平面の対の索車 を含む。２個の索車はそれぞれの回転軸心がアームの回転軸心と平行となるよう 方向づけられ、そのためロープが第１の索車の周囲上のある点に対して接線方向 に緩衝装置へ入り第２の索車の周囲上の第２の点に対して接線方向に該緩衝装置 から出ていくようにさせて、ロープに何らかのテンションを加える前にロープが 緩衝装置から出入りするにつれてアームの長手方向軸心をロープの方向に対して 多少垂直方向とさせることにより緩衝装置内のロープは２個の索車によって案内 されて全体的にＳ字形となり、ロープのテンションがアームに対してトルク偶力 を加えるにつれて徐々に比較的真直な形となり、そのため緩衝装置の外部におい てアームをロープの方向に対してさらに平行となるよう回転させる。１個以上の 弾性捩りばねが回転可能の内側アームを外側の固定フレームに接続させ、弾性材 内部の剪断力が回転している内側アームにトルク偶力を発生させ、アームと索車 の組立体が負荷零の位置から回転するにつれて可変の緩衝力がロープに加わるよ うにする。

本発明の好適実施例によれば、弾性捩りばねは一方が他方の内側に同心状に載置 する一対の中空円筒体の形状であり、同筒体の軸心がアームの回転軸心と共軸心 であって、外側円筒体の第１の端部が内側円筒体の第１の端部に固定され、その ためそれぞれの第２の端部の一方がアームに取り付けられ、それぞれの第２の端 部が外側フレームに取り付けられた場合、内側の弾性円筒体によって発生するト ルクと、外側の弾性円筒体によって発生するトルクとが組み合わされる。載置し た２個の円筒体の各々は外側フレームに対するアームの回転の一部のみを許容す ればよいので、円筒体の各々の対応する長さは弾性材内の所定の最大剪断角度に 対して短くなり、そのため所定の作動パラメータに対してよりコンパクトな構造 を横片できるようにする。

回転可能アームの各側に１個づつ、回転砂石を同心状にさせた一対の前＝ｅ弾弾 性捩部材を設けることが好ましい。

本発明のその他の実施例によれば、弾性部材は一端を回転可能部材に、他端を固 定部材に取り付けた細長い円筒体か、ハブ部分を前記部材の一方に、縁部を前記 部材の他方に取り付げたディスクのいづれかの形状とできる。

前記構造形状の結果、ローフ０のテンションの増加によってアームを回転させ、 Ｓ字形血げ部を延すにつれて、対応して、ロープのテノンヨ／によりアームに加 えられるトルク偶力に関係するてこ比は小さくなる。

弾性材がアームの角度運動に概ね比例した逆トルクを発生させるので、緩衝装置 は常にケーブルにおいて少な（ともわづがな曲げ部を保持し、このためクープル に加えられるテンションのそれ以上の瞬間的な増加を吸収することができる。ロ ープが緩衝装置へ出入りするにつれて、ロープの方向に対する、捩り負荷零の状 態の回転可能アームの方向を適当に初期調整することにより、緩衝装置の作動特 性、特にロープの有効長さがテンションの所定増分に対して変化する割合を変え ることができる。

図面の簡単な説明 第１図は船を係船ブイに取り付けるために使用するロープのテノシヲ／の、＠、 激な変化を吸収するた灼船の甲板で使用している、本発明によるローフ０テンン ヨン緩衝装置の概略図；第２図は関連のロープの一部と共に示す第１図の緩衝装 置の斜視図：第３図は第２図に示す緩衝装置の部分的に断面の側面図；第４ａ図 と第４ｂ図は円筒体に捩り剪断力が加わる前後における剪断と捩れとの幾何学的 関係を示す、弾性材製の円筒体の一対の斜視図；第５図は本発明によって構成さ れ、弾性捩り要素が載置され、そのためよりコンパクトな装置を提供しているロ ープテンション緩衝装置の第２の実施例の斜視図；第６図は第５図に示す実施例 の部分的に断面の側面図；第７図はロープテンション緩衝装置の第６実施例の斜 視図ン第８図は第７図に示す実施例の部分的に断面の側面図；第９図から第１４ 図まではアームとロープの外方方向との間の角度がそれぞれマイナス６０度、０ 度、１５度、４５度、９０度および１２０度である場合の、本発明によるロープ テンション緩衝装置を概略的に示す幾何学的図面、および第１５図はロープに対 するアームの負荷零の初期方向がそれぞれ４５度、１５度、０度およびマイナス ６０度である場合の、移動量の関数としてロープに加えられるテンションの関係 を示す一組のグラフである。

発明を実施するための現在の好適実施例係船ロープのテンションの変化を吸収す るために使用する本発明による装置の概略図である図面、特に筑１図を参照する 。船１０は係船ロープ３０により係船ブイ２０に取り付けられる。典型的には、 係船ロープ３０は全体直径が約５センチであって、鋼線を換型したケーブルであ り、著しい引張力に耐えうるが、その他適当な形式のロープあるいはチェインで あってもよい。ケーブル３０は通常その係船ブイ２０に対して、相対的に大きい 船（例えば１００トンオイルタンカー）を取り付けるに十分以上の強度を有する 。しかしながら、公海においては波の作用により船１０を５ねらせ、そのため船 １０とその係船設備の相対運動を生じさせる。したがって、船１０がその係船設 備に向が５につれて、係船ロープ３０にたるみが生じる傾向がある。

逆に、船１０が係船設備３０がら離れるにつれてケーブル３０のたるみが延ばさ れ、過度のテンションを阻止する適当な装置が設けられていなければ、船１ｏの 慣性が今や緊張したローｆ３０を介して係船設備２゜に伝達されるにつれてケー ブル３ｏは、０激な潜在的に大きい力の衝撃に耐えねばならない。ある程度まで は、ローフ０３０に加えられるテンンヨ７の増加による作用は前述した従来技術 によるばね負荷のショックアブソーバによってかわすことはできるが、さらには ケーブル３０が自動的に巻き戻される前にケーブル３ｏ内のテンションの増加に 対して権く限定的に抵抗するようウィンチ４０を設計、かつ作動するようにして もよい。

そのような手段はある限定された作動要件の範囲内では効果はあるが、引張力が ローフ０、あるいはその接続部の引張強度と同じか、それを上廻る点まで上昇す る前にローフ０にかかるテンションを確実に緩衝し、かつ吸収するに適当な装置 を設ける必要性が依然としてあることを認めるべきである。

図示のように、係船設備はブイ２０であって、これも波の作用を受ける。しかし ながら、ブイ２０は通常、その浮力により緊張状態に保たれている錨および（ま たは）バイア″（図示せず）装置により海床に固定されている。シイ２０の容積 のほとんどが所しい波の作用を受けない適当な程度まで深く沈んでいるためブイ ２０に加わる波の作用を最小にすることは可能ではあるが、ブイ２０もまた、船 １０のうねりとは位相のずれたある種の運動が加わり、そのため船１０をその係 船設備２０との間の相対運動に追加されることが認められる。

ケーブル３０の第１の端部は船１０の甲板上のウィンチ４０の周°りに巻きつけ られ、該ケーブル３０の他端は適当な取付具５０によってブイ２０に取り付けら れ、こうしてウィンチ４０は調整自在にケープ３０を船１０に対して固着させる 。新規な張索装置６０がウィンチ４０と、張索装置６０に対するケーブル３０の 出側部分８０の方向を制御するため船の舷縁に設ける導索器７０との間の中間位 置で船１０に装着されて℃・る。張索装置６０へ入るケーブル３００部分９０は 通常、ケーブル３０がウィンチ４０から張索装置６０まで直接に延び、かつウィ ンチ４０と張索装置６０の双方が船１０の甲板上に共に装着されていると（・う 事実からウィンチ４０と張索装置６０との双方に対して適度の方向に向けられる 。さらに、ケーブル３００Å側部分９０と出側部分８０とは相互に対して概ね平 行に向けられるが、テンションがケーブル３０に加えられるにつれて、トルク偶 力が張索装置６０に加えられるよう隔置されている。トルク偶力の大きさはロー プ３０のテンションのみならず、ケーブルの出側部分８０に対する入側部分９０ の垂直距離によって決まる。

この点について、オイルタンカーを海中の油井からの立上り導管の上端に設けた ブイに対して固定することにより、弾性の油配管（図示せず）により油井から油 がタンカーへ汲み出される間船を係船ブイに対して位置づけるのに使用するのが 特に適しているが、張索装置６０はまた、埠頭あるいは（例えば大陸棚に沿った 浅瀬区域での）海床へ侵入させたパイルに取り付けた固定プラットフォームのよ うな固定係船設備に船を取り付ける場合や、（例えばタグボートをはしけへ、あ るいはサービスタン力が貯槽船から油を積込んでいる間海中油井近（に保留した 浮遊貯槽船をサービスタンカーへ接続する場合のように）第１の船を第２の船に 接続する場合にも有利に使用しうろことに注目すべきである。

第１図に示す緩衝装置のそれぞれ斜視図および側面図である第２図と第３図とを 参照する。ロープ３０はウィンチ４０と張索装置６０との間を延びる全体的に水 平方向の部分から上部索車１０２の前方部分１０４上を通り下部索車１０８の後 部１０６まで上部索車１０２により案内され、張索装置６０から導索器７０（第 １図）に向かって延びるにつれてロープ３０の下方水平部分まで最終的に導かれ る。

上部索車１０２と下部索車１０８とは回転可能アーム組立体１１０のそれぞれ上 端部と下端部とに回転可能に取り付けられている。図示のように、アーム組立体 １１０の長手方向は体止侍（即ちケーブルにテンションのないとき）は概ね垂直 であって、したがいケーブル３０の入側および出側部分９０．８０のそれぞれの 水平方向に対して概ね垂直である。

第２図と第３図に示す実施例において、アーム組立体１１０は一対の隔置プレー ト、即ちそれぞれの上端において上部索車ぎン１１６、下端にお（・て下部索車 ピン１１８によって相互に接続された左側プレート１１２と右側プレート１１４ とを含む。上部索車１０２は該索車が上部ぎン１１６の周りを共軸線関係で回転 しつるようにする）・ブプッシュ１２０を含み、−ガニ部索車１０８は該索車が 下部ぎン１１８の周りで同様に回転可能に取り付けられるようにする類（Ｌｉｔ の）・ププッシュ１２２を含む。２個の索車ピン１１６．１１８はアーム組立体 １１０を構成する２個の側方プレート１１４の各１個にそれぞれ固定され、その 自由端は対向するプレート１１２の一部として設けられたブツシュを摺動出入り する。この方法により、左側プレート１１２と右側プレート１１４との間の間隔 のある程度の変動は許容されうる。

左側のアームプレート１１２は左側の弾性捩りばね１２６により左側の外方フレ ーム部材１２４に接続されている。同様に右側の弾性捩りばね１２８も右側プレ ート１１４を右側の側方フレーム部材１３０に接続する。第３図を特に参照すれ ば、左側の捩りばね１２６と右側の捩りばね１２８とは柵ね相互に同一であって 、それぞれ円筒形であり、約９０度（１／２πラジアン）でアーム組立体１１０ と交錯する共通軸線１３２０周りで同心状である。

第３図で断面で示す左側の捩りばね１２６を参照すれば、捩りばね組立体は比較 酌厚い外側端プレート１３４と、該端プレート１３４より若干薄い中間部分１３ ６と内側端プレート１３８とを含む。中間ばね部分１３６は、航海環境において 運台する例えば太陽光線、塩水およびその他の関連の劣悪な環境条件に耐えるネ オゾレンあるいはその他のゴム状材料のような適当な弾性材料から成形されてい る。また、中間部分１３６も複数の剛性の補強プレート１４０を含み、該補強プ レートの各々は薄く、比較酌平坦であって、アーム組立体１１０が周りを回転す る軸線１３２に対して全体的に垂直である。弾性ばね１２６．１２８’の弾性材 部分１４２は補強ディスク１４０と２個の端部プレート１３４．１３８に接着さ れており、そのため内側の端部プレート１３８が軸心１３２の周りを回転し、外 側の端部プレート１３４が静止していると、弾性材１４２に対して捩り剪断作用 が加えられ、弾性材の方は外側端プレート１３４に対する内側端プレート１３８ の回転量に概ね比例した量だけ軸心１３２の周りでトルク偶力を発生させる。

補強板１４００機能は円筒体１３６の軸心１３２の周りで捩りばねの一端が他端 に対して巻き上げ巻き戻しができるばね性能を減少することなく弾性ばねに不等 方性を付与し、特に好ましくない撓みがないよう弾性材を強固にすることである （以下の第４図についての説明も参照のこと）。この機能は補強ディスク１４０ を所定の剪断方向に向けることにより達成される。また、補強ディスク１．４０ は単純な外方からの圧縮力および引張力に応答して弾性材の長さや直径が変化し ようとする傾向を最小にする効果を有する。軸心１３２に対して垂直方向に剪断 力を発生させるトルク偶力が補強された弾性組立体１３６に加えられると、個々 の補強プレートには著しい作用が加わらないことが認められる。

第２図と第６図に示す実施例においては、外側端プレート１３４の各々は複数の 取付具１４４により対応する外側フレーム部材１２４．１３０に対して適所に固 定される。取付具１４Ａは外側の端プレート１３４の対応する複数の孔１４６と 係合する。取付具１４４とそれぞれの孔１４６は円周の周りで規則的な間隔（例 えば１５度）で隔置されているので、特定の孔１４６に挿入すべき特定のピン１ ４４を選定することによりロープが張索装置６０へ入り８０がっ出てぃく９０際 のロープの方向に対してアーム組立体１１０と２個の索車１０２．１０８の初期 の角度方向を調整することができることが認められる。そのような調整の最小増 分は隣接する取付具１４４の間の角度間隔によって決定される。しかしながら微 調整を要する場合、１回の増分量を減少させるために追加の調整装置を設けるこ とにより前述の必要性が充されることは専門家には明らかであろう。

アーム組立体１１０を形成する左右のプレート１１２．１１４をそれぞれ左右の 弾性捩りばね組立体１２６．１２８のそれぞれ内方の端プレート１３８に固定す るために複数のボルト１４８が設けられている。

図示実施例において、アーム組立体１１０に面する内側の端プレート１３８の各 面には適当な溝が設けられ、該溝へ各アームプレート１１２．１１４が部分的に 埋設され、そのため端プレート１３８と各アームプレート１１２．１１４の間の 滑り回転を阻止する。したがって、２個の端プレート１３８をそれぞれのアーム プレート１１２．１１４に固定する個々のボルト１４Ｂは弾性ばね１２６，１２ ８からアーム組立体１１０へ、かつその逆にトルクが伝達される結果、過度の側 方剪断力にさらされることはない。図示実施例においては、単にアーム固定ボル ト１４８を緩め、ボルト１４８を締めつけ直す希望位置までアーム１１０を内側 の端プレート１３８の前記の溝に沿って摺動させることにより弾性ばね１２６． １２Ｂと外側フレーム１２４゜１３０に対してアーム組立体１１０の高さ調整も 可能である。この点については通常、アーム組立体１１０を円筒形の捩り要素１ ３６の軸心１３２に対して心させ、ウィンチ４０と導索器７０（第１図参照）を ケーブル３０の入側および出側部分９０．８０に対して対称的に方向づけ、その ため純粋なトルク偶力のみが弾性ばね１２６，１２８に加えられ、過度の変移力 が加わらないようにすることが好ましい。

弾性捩り要素により発生するトルクは等式Ｍ二ａＧＩｐ／Ｌ　により表わされ、 ａは他方の端プレートに対する一方の端プレートの角度移動（ラジアン）であり 二Ｇは平方メートル当りキログラム（ｋｇ／ｍ）での弾性材の剪断係数であり＝ 工ｐは平方メートル（ｍ４）での慣性極モーメノトで、Ｌはメートル（ＷＬ）で 表現した弾性材の軸線方向長さである。（中実の円筒体に対しては、慣性極モー メント■ｐは１　／、πＲ４に等しく、Ｒはメートルでの円筒体の半径である） 。

１度は０．０１７４５ラジアンであり、典型的な剪断係数は２２５　ｐｓｉ　（ 約１．６×１０１０５Ｘ／ｍ２）なので、半径が２４インチ（約０．６１メート ル）で長さが４６インチ（約１．１７メートル）の、第２図と第６図とに示す一 対の弾性円筒体は１度の回転当り約５２０メートル、キログラムの組合せトルク 偶力を発生させるものと計算される。

剪断と捩りとの間の幾何学的関係を示すものである第４図を参照すれば、何ら剪 断捩りが加えられる前の弾性円筒体の外周１５２Ａに四角の要素１５０を形成し 、その四角の要素が円筒体１５２の外端および内端１５４．１５６において、か つ円筒体の軸心１５８に対して平行に、点ＡとＢを接続する直線Ａ−Ｂに対して 位置しているのが判る。しかしながら、一端１５４が他端に対しである角度だけ 回転しく円筒体１５．２Ｂ）、そのため点Ａを点Ｂに接続する線がもはや軸心１ ５８に対して平行の直線でなく、むしろらせん状１６０となると、四角の要素１ ５０は（角度αだけ剪断されて）歪み菱形１６２となり、該菱形のそれぞれの頂 点は（１／２π−α）および（ｌ／２π＋α）となる。典型的な弾性材料に対し ては、その弾性を喪失することなく該材料に加わりうる最大剪断角度は控え目に いって４５度に限定される（ｌ／４πラジアン）。前述ノ典型的な値（Ｌ＝１． １７メートル、Ｒ＝０．６１メート、ル）を使用すれば、他方の端グレート１３ ８に対する一方の端プレート１３４の対応する最大回転、θは約１．９ラジアン （１０９度）である。

弾性捩り要素を載置させた結果第１図に示すものよりさらにコンパクトな装置が 提供される本発明の別の実施例を示す第５図と第６図とを参照する。

第４図についての説明から、控え目に設計しても弾性材のどの部分も４５度以上 の剪断歪がな−・ことが想起される。したがって、第２図と第６図に示す実施例 においては、アーム組立体１１０にその休止位置からいづれかの方向に１０９度 ずれることができるようにするには、円筒体の直径はその長さに概ね等しくする 必要がある。さらに、弾性要素がその軸心の周りで捩られるにつれて該弾性要素 によって発生するトルクに関する前述の公式から、トルクは該軸心の周りの慣性 の極モーメントの関数であることが判る。したがって、円筒体の内部が全体トル クに比較的関係することが少ない。前述の要件を考慮すれば、外側の円筒体の第 １の端部を内側の円筒体の第１の端部に固着させて２個の中空弾性円筒体を一方 を他方の内側に載置させれば、内側の弾性円筒体によって発生するトルクと、外 側の弾性円筒体によって発生するトルクとは、外側フレームに対するアーム組立 体１１０の回転の椿一部のみが２個の載置した円筒体の各々によって許容すれば よいように組み合わされる。第５図と第６図に示す実施例はこれらの考えを利用 している。これらの図面においては、第１図と第２図に示す実施例について前に 使用した種々の参照番号を残しているが、２つの実施例における類似の要素を区 別するためにプラーイム符号（′）を追加している。（同様のことが二重プライ ム符号（“）を使用した第７図と第８図に示す実施例についてもいえる。） 詳しく第５図と第６図とを参照するが、第５図は（アーム組立体１１０をよく示 すため特に破断した）斜視図で、第６図は第５図の線６−６よりみた部分酌に断 面の側面図であり、ある所定の作動７′ｅラメータに対して全体の高さはケーブ ルの入側部分９０と出側部分８０との間の垂直方向のずれによって決定され、し たがって前述の実施例の対応する垂直方向寸法と概ね同一ではあるが、長手方向 軸線１３２′の方向でははるかにコンパクトになっていることが判る。中実の円 筒形の弾性捩り要素１２６（第２図と第３図）の機部は載置した対の中空捩り要 素即ち内側の中空円筒形要素１７０と外側の中空円筒形要素１７２とによって達 酸される。中央の基部１７６にしっかりと取り付けられた外側の管状外被１７４ は前の実施例の左側の外方プレート１２４と機能的に対応する。

第６図の断面図から、内方へ突出した環状リム１７８が適当な機械的取付具１８ ２により外側の弾性要素１７２の内側珊状端プレート１８０に取り付けられて（ ・るのが判る。図面ではざルト１８２で表わしているが、例えば溶接および（ま たは）リベットのようなその他の取付手段を用いて外被１７４と内側端プレート １８０との間の必要な相対的にしつかりした接続を提供してもよいことが認めら れる。外側の弾性要素１７２の外端は外側の珊状端プレート１８４で終っており 、該フ・レートは複数のボルト（あるいはその他の適当な取付装置）により内側 弾性要素１７０の外側の環状端プレート１８８にしっかりと取り付けられている 。内側弾性要素１７０の内端は内側端プレート１３８’で終っており、該プレー ト１３８′には回転可能アーム組立体１１０′の左側アーム１１２′が固定され ている。また図面から、内側の中空円筒体１７００半径方向の厚さは外側の中空 円筒体１７２０半径方向厚さより若干大きいことが判る。前述のように、長手方 向軸心の周りでの所定の捩れに対して弾性要素が発生するトルクは慣性極モーメ ントの直線的な関数であって、実際半径の４乗で増加する。外側の捩れ要素１７ ２は内側の捩れ要素１７０と等しくアーム組立体１１０のトルクおよび回転運動 を分は合うので、内側の弾性要素と略同じ剛性であって、若干薄くあるべきであ る。内側および外側弾性要素１７０．１７２の双方共第６図に示す弾性要素１３ ６と同じ補強した一体成形構造を採甲しており、（例えばネオプレンのような） 航海環境での過酷な作用に耐えうるイム状材料から成形するこ・とが好ましく、 ゴムは例えばステンレス鋼、アルミニウムのような適当な補強材の複数のプレー トによって補強するか、成形過程中に弾性材中に埋設させ、張索装置２ の回転の主軸心１３２′に対して垂直に方向づげたケプ。

ラー（Ｋｅｖｌａｒ　）によって補強する。しかしながら、個々の補強要素はデ ィスク状ではなく、むしろそれぞれ外側環状体１９０および内側環状体１９２の 形状である。（この点についていえば、ディスク１４０の補強機能は円筒体の中 央よりもむしろその周囲に向かう方がより要求されるので、第２図と第６図に示 す実施例は同図に示すディスク状要素１４０に対して環状補強要素で代替させ任 童に修正してよいことが認められる）。

右側の環状外被１９０の内側にあり、かつ右側の基部１９２によって支持されて いる、第２の実施例６０′の右側弾性はねは張索装置の左側部分について前述し た対応構造と対称形であることが認められる。さらに剛性を付与するため、左側 の管状外被１７Δと右側の管状外被１９０の対応する上部分を接続するために、 上部接続リンク１９４を設げるのが有利である。また、そのような接続部材１９ ４は全体装置６０′の吊り上げを便利にさせる手段を提供し、かつアーム組立体 １１０′が休止位置にあり、ケーブル３０がたるむ可能性のある場合ケーブルの 入側部分９０を上部素意１０２’に対して適度な関係に保持するための案内装置 としく作用する。

第７図と第８図を参照するがこれらは、捩り要素の一端を回転可能アームに固定 させ、捩り要素の他端を固定フレームに取り付け、該捩り要素の軸線（長手）方 向に捩れ剪断、が分配される円筒形本体の弾性緩衝効果を利用している点で前述 の二実施例とは著しく相違する本発明のさらに別の実施例を示している。対照的 に、第７図と第８図とに示す実施例はテーパ付きディスクの形状で異った形状の 弾性捩り要素を使用しており、ディスクの厚さをそのハブから周囲に向かって著 しいテーパをつけたため剪断歪みがディスクの軸心近くのハブ部分からディスク の周囲の円周部分へ半径方向に分配されるため、剪断作用は弾性材全体にわたり 均一である。前者の剪断形式は「長手方向の捩れ剪断」と考えられるのに対し、 後者の剪断形式は［半径方向の捩れ剪断」と称することができる。

前述の実施例におけるように、上部索車１０ｚ′と下部索車１０８“とが設けら れ、前記２個の索車の各々は上部枢動ビン１１Ｃ′と下部枢動ピン１１８”とに よりアーム組立体の両端にそれぞれ枢着され、そのため２個の索車１０７’、１ ０８″はそれぞれの軸線の周りで、かつ２個の索車の間の領域でアーム組立体１ １σ′と交錯する軸心１３ｚ′に対して平行に回転自在である。

左側のテーパ付きディスク状弾性要素２００は回転可能アーム１１σ′の左側プ レート１１γに取り付けられ、そのため弾性要素２００のハブ部分２０２はアー ム組立体１１σ′の回転にしたがって張索装置の主軸心１３１′の周りで回転す る。弾性装置２００の周囲部分２０４は適当なボルト、あるいはその他の取付装 置２１０によって対応する左側の側部フレーム１２４“に固定された外周ストラ ップ２０８により締付けられている。同様に、概ね同一のテーパ付きディスク状 弾性要素２０６がそのハブ部分をアーム組立体の右側）０レ−ト１１４”に固定 させ、その周囲部分を第２の取り付はストラップ２０８により右側フレーム部材 １３０”に固定させて張索装置の右側に設けられている。第８図の左側に見られ る左側の弾性要素の断面図を特に参照すれば、弾性要素２００．２０６の各々に は、それぞれ張索装置の軸心１３γの周りで同心状の複数の管状補強要素２１２ が設けられている。

本発明により構成したロープ張索装置の作動特性を第９図から第１４図までの幾 何学的線図と、第１５図のグラフとを特に参照して以下説明する。

第９図から第１４図までは不発明による典型的なロープ張索装置６０　、６０’ または６０″を概略的に示すものであって、アーム１］０゜１１０’、１１σ′ とロープ８０．９０の外方方向との間の角度がそれぞれマイナス３０度（第９図 ）、零度（第１０図）、１５度（第１１図）、４５度（第１２図）、９０度（第 １３図）および１２０度（第１４図）に回転している。

第９図を詳しく参照すれば、第９図は下部索車１０２、下部索車１０８、アーム １１０、（ロープ３０がウィンチからロープ張索装置へ入る上部分９０と、ロー プ導索器７０に至る途中で張索装置から出ていく下部の出側部分８０とを含む） ロープ３００部分とを象徴的に示しているのが判る。上部索車１０２と下部索車 １０８の双方は半径ｒＲＪが同じであって、一定距離ｊＡＪで回転口」能アーム １１０に沿って相互に隔置されている。ケーブル３０の入側部分９０と出側部分 ８０とは張索装置の所期の使用中（第１図参照）は概ね水平方向を向いているの で、テンションがケーブルの入側部分および出側部分の間の垂直方向ずれ「ｖ」 にテンションＩＴＪを掛けたものに等しい大きさのトルク偶力をロープ張索装置 に加えることが判る。第９図から第１４図まではアームを垂直方向に対する種々 の領斜角において使用している本発明のロープ張索装置に対応する。しかしなが ら全体的に、テンションＴは必ずしも水平方向で張索装置に加えられるのではな く、交錯角はロープの入側部分９０と出側部分８０の方向に対して垂直の線に対 して（あるいは前駅ロープの部分が平行でない場合はそれらの間の角度の半分に 対して垂直の線に対（７て）測定される。

アームが垂直方向から３０度後方に傾斜している場合のロープ張索装置の幾何学 的特性を示す第９図を特に参照すれば、垂直距離Ｖはアーム１１０が垂直方向に 向いている第１０図に示す場合よりも若干少ない。

簡単に幾何学的計算をすれば第１０図における垂直圧２　Ｒ＋　Ａｃｏｓ　（６ ０°）に等しいことを示す。さらに、ケーブル３０の有効長さは第９図に示すマ イナスθラジアンの位置と第１０図に示ｊＯ位置との間（あるいは０とプラスθ ラジアンとの間）で Ｓ　＝　８１　＋ｓ２＝　２　Ｒθ十Ａｓ１ｎ（θ）の量だけ増加する。

アーム１１０が垂直方向に対してプラス１５度の角度で向いている第１１図を参 照すれば、垂直距離■はる。

テンションＴが連続して増加した結果アーム１１０がさらに回転したことを示す 第１２図および第１３図に対して対応した計算をすれば、対応する垂直距離Ｖは それぞれｐ−ｃｏｓ　（４５°）＋２Ｒと２Ｒであって、−第１４図を参照すれ ば、ケーブル３０のテンションは角度が１２０度まで増加した点まで、即ち（少 なくとも第２図と第３図に示す実施例に関して示した数字例について）想起され るように１０９度の通常最大回転偏向である弾性捩れ要素の通常の作動範囲を越 えた値まで増加していることが判る。いづれにしても、垂直距離Ｖは２　Ｒ−Ａ ｓｘｎ　（３０°）に等しい量まで減少し、伸びＳは（’／３）πＲである。

第１５図を参照するが、同図は４不の曲線がそれぞれアーム１１０が休止状態（ 即ちケーブル３０のテンションＴが零であって）初期傾斜がマイナス３０度の場 合（下方の曲線３００）、零度（曲線３０２）、プラス１５度（曲線３０４）お よびプラス４５度（曲線３０６）の場合の張索装置６０の作動特性にそれぞれ対 応しており長手方向の捩れ剪断作用が加えられる弾性捩れ要素を使用したロープ テンンヨン緩衝装置の作動特性を示すグラフである。これらの曲線は第９図、第 １０図、第１１図および第１２図に線図で示す幾何学的形状にそれぞれ対応する 。したがって、第１の曲線３００が最も直線的であって約５０メートルトンのテ ンションがケーブル３０に加えられた場合垂直距離Ｓは約４メートルである（あ るいは逆に約５０トンのテンションがかかれば約４メートルの垂直距離をもたら す）ことが判る。対照的に０度の曲線３０２は垂直距離Ｓが３メートルを越え、 および（または）テンションＴが４０トンを越えた場合急激に立ち上り始める。

１５度の曲線３０４は手直距離Ｓおよび（または）テンションＴがさらに少ない 場合でも急速に立ち上る。

４５度の曲線３０６ではさらに桁端である。約６５メートルトンに相等する水平 の点線３０８と６メートルをわづかに上廻ったところに相等する垂直の点線３１ ０は典型的な設計パラメータのセットを示す。各種のグラフから、アーム１１０ の初期方向が０度とグラス１５度との中間の角度であれば、設計パラメータに到 達するにつれて著しい抵抗性の増加をもたらす滑かな変移状態をもたらすが、作 動パラメータが過度に高速度なテンションＴの増加をもたらさないよう制限され ているのであれば若干の付加的な垂直距離をも許容することが判る。

新規なローブチ／ジョン緩衝装置の三種の実施例を詳細に説明してきたが、前述 の説明に照してみれば専門家には、本発明の検流をなす種々の発明概念から逸脱 しないでその仙の変更やその他の実施例を行なうことが明らかである。したがっ て、請求の範囲の精神と広義の範囲内に入る代替、修正および変更も本発明に網 羅する意図である。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　ワイヤロープあるいはその他の比較的非弾力性であるが柔軟な線に対する テンション緩衝装置において、 フレームと； 第１の回転軸心を有する回転可能アームと；前記アームを前記フレームに接続す るために前言ｅアームの前記第１の回転軸心の周りで方向づけられた弾性捩りば ねと； 前記アームの前記第１の回転軸心と平行であって、かつ第１の位置において前記 アームと交錯する第２の回転軸心を有し前記アームに対して回転可能に取り付け られている第１の索車と； 前記第１の位置から隔置した第２の位置において前記アームに回転可能に取り付 けられ、前言ｅアームの前記第１の回転軸心に対して平行の第３の回転軸心を有 する第２の索車とを含み墨前記ロープが前言ｅ緩衝装置を通過するにつれて、該 ロープが第１の索車と第２の索車とにより案内されて全体的ＫＳ字形となり、前 ？ロープに加えられるテンションが増加するにつれて前２　ｓ字形が比較的真直 な形状へ徐々に歪み、前記アームが前言ｅｌＥ１の回転軸心の周りで回転するよ うにされることを特徴とするテンション緩衝装置。 ２　請求の範囲第１項に１軟の装置におし・て、前＝２０ 弾性捩りばねは円筒形の本体を含み、該本体内で捩り剪断が該捩り要素の長手方 向に分配されて長手方向の捩り剪断作用を発生させ、前記円筒体は前記アームと 共に回転する第１の端部と前記フレームに対して回転しないよう固定されている 第２の端部とを有することを特徴とするテンション緩衝装置。 ３　請求の範囲第２項に記１の装置において、さらに第２のフレームと第２の弾 性捩りばねとを含み、前記第２の弾性捩りばねは作動特性において前記第１の弾 性捩りばねと概ね同一であり、前記第２の弾性捩りばねの一端は前記アームと共 に回転するようにされ、前記第２の弾性捩りばねの他端は前記第２のフレームに 対して回転しないよう固定されており、前記第２のフレームは前記第１のフレー ムから隔置され、かつ前記アームにより分離されていることを特徴とするテンシ ョン緩衝装置。 ４　請求の範囲第１項に記載の装置において、前記弾性捩りばねは少なくとも一 対の円筒形の弾性捩り要素を含み、前記捩り要素の少なくとも一方は中空であっ て同心状の載置関係で第２の前記捩り要素ケ受入れるようにされ、前記中空の円 筒形要素の第１の端部は選定した方の前記フレームと前記アームに対してしっか りと固定され、前記中空の円筒形要素の第２の端部は前記第２の円筒形要素の第 １の端部（ＣＬっがりと固定され、前記第２の円筒形要素の第２の端部は前肥ア −ムに接続されていることを特徴とするテンション緩衝装置。 ５、請求の範囲第４項に記載の装置において、前記円筒形要素の前記第２の端部 と前記アームとの間の接続はしつかりした接続であることを特徴とするテンショ ン緩衝装置。 ６　請求の範囲第５項に記載の装置において、前記第２の円筒形要素の前記第２ の端部と前記アームとの間の前記接続は少なくとも１個の別の弾性要素を含む柔 軟な接続であることを特徴とするテンション緩衝装置。 ７　請求の範囲第６項に記載の装置において、前記第１のフレームから隔置され 、かつアームによって前記第１のフレームから分離された第２のフレームに前記 アームを固定するために第２の載置関係の装置が設けられていることを特徴とす るテンション緩衝装置。 ８　請求の範囲第１項に記載の装置において、前記弾性捩りばねがハブ部分と周 囲部分とを有し前記ハブ部分が前記周囲部分に相対して回転し、前記弾性捩り要 素内の弾性材に該弾性材を通して基本的に均一な半径方向の捩り剪断作用が加え られ、前記ハブと前記周囲部分との一方が前駅アームに接続され、前駅ハブと前 記周囲部分との仙方が前記フレームに接続されていることを特徴とするテンショ ン緩衝装置。 ９　請求の範囲第１垣に記載の装置において、前記弾性捩りばねが複数の剛性の 環状ディスクにより補強されていることを特徴とするテンション緩衝装置。 １０請求の範囲第１項に記載の装置において、前記弾性捩りばねが複数の剛性の チューブにより補強されていることを特徴とするテンシン緩衝装置。