JPS61162618A - 深海用沖合構造物の係留要素に用いる組立部品 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は沖合にある構造物、例えば張力付加脚架台（
ｔ＠ｎ５ｉｏｎ　ｌ＠ｇ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　）、とく
に沖合構造物の係留要素として使用される鋼と繊維とか
らなる軽量複合構造物に関する。

（従来技術） 地下や浅瀬において炭化水素類がしだいに涸渇している
ため、沖合の大陸棚の水面から深い所Ｋまで石油の探索
がなされている。そして石油が深海で発見される丸め、
この生産システムが複雑で精巧なものとなってきている
。１９９゜年までには、沖合での探査設備や生産設備と
して６０００フイ一ト以上の深さでも可能なものが計画
されている。現在の技術では一般に必要とする構造物の
せん断寸法に制限がある喪め、構造物の基礎となる底部
は、水深約１５００フイート未満に制限される。このた
めいわゆる軟構造（ｃｏｎｐｌｉａｎｔ　５ｔｒｔｓｃ
ｔｕｒ＊ｓ　）のものが開発されている。

注目される軟構造物の１つとして張力付加脚架台（ＴＬ
Ｐ）がある。ＴＬＰは半潜水タイプのフローティング架
台を備え、この架台は垂直方向部材又は保留ライン（張
力付力脚）を介して、くい打ち固定された基礎に係留し
ている。この張力付加脚には、いかなる環境下でも、Ｔ
ＬＰの浮揚性が操作重量を越えないようにする丸めに、
常に張力が付加されている。このＴＬＰは、構方向の動
きについては揺れ、波動、振動を許容しながら柔軟にこ
れらを抑制している。一方降起、ピッチやａ−ルなどの
垂直面に関しては、張力付加脚によりて堅固に抑制され
ている。

水波に動きがあるため、軟構造物はその弾性を考直して
設計されている。即ち振動を最少とするためＫ、構造物
の固有振動の周期が海の各種状態での波の周期よシ大き
く又は小さくなければならない。固定架台のような固い
構造ではその固有振動の周期が波の周期よ）小さく設計
されている。しかし固定した架台の固有振動の周期は、
水深の増加にともなって増加し、その結果波の周期に近
くなシ架台が大きくゆれることとなる。ＴＬＰのような
軟構造物は、その固有振動の周期を波の周期より大きく
なるように設計している。

現在のＴＬＰは、係留要素に大重量の枠状鋼管を用いて
いる。これらの張力付加脚は浮遊架台のかな〕の重量を
占めることとなるため、この重量を浮遊構造物の浮力と
相殺しなければならない。例えば世界最初に実用化され
たＴＬＰに使用された張力付加脚は、４８５フイートの
英国北海のハラトンフィールドに設置されているが、こ
こには外径１Ｏ１５インチ内径３．０インチの鋼管が用
いられている。従りて深海で使用するために張力付加脚
の係留要素を長くしていくと、係留要素の重量が過剰と
な９、この過剰重量を相殺するために浮遊構造物に所定
の浮力を持たせる！必要があるが、このようにすると浮
遊構造物が大きくなシネ経済となる。更に長く、重い張
力付加脚を取付けま九修繕するための、採作機器が加わ
るため張力付加脚のシステムがより重量過剰となり複雑
となる。浮揚システムを使用することもできるが、この
場合信頼性に問題がある。更に加えてこれらは構造物の
静水圧を増加する原因となる。

重い鋼管の強度を保持しつつ深い所での張力付加脚の重
量を下けるために、炭素繊維やアラミド（ａｒａｍｌｄ
）繊維を用いた高弾性率の複合構造物が提案されている
。複合構造物の張力付加脚を用いれば重量をかなり減少
できるが、このものは衝撃力を受けて損傷しやすいおそ
れがある。

しかも原材料のコストが高匹ため、複合材の使用が著し
く高くりくこととなり、とくに広い海域にある構造物や
深い所の構造物を作る際に不経済となる。

（発明が解決しようとする技術的課題）この発明は、水
中で力の加わらない状態で浮揚する張力付加係留要素の
張力付加係留要素に使用する鋼と繊維の複合構造物を提
供することにある。この構造物は現在の重い壁面の鋼管
より重量が軽く、しかも損傷に対する対抗力が大きく、
繊維補強材よシもコストが低い。

この発明は、浮遊沖合構造物の張力付加要素に使用され
る組立部品であって、これは内側と外側の金属管状部材
の端部を互いに固着し、これらの間ＫＳ状の空間を形成
している。外側の管状部材は環状の空間を有する内壁を
備え、樹脂マトリックス中に長手方向の繊維材を多数配
置してこれを外側の管部材の内面に結合して、その抗張
力を増加させている。

更にこの発明によれば、組立部品は環状空間の残９の部
分にシンタックチック７オームを有し、このことＫよ〕
組立部品の浮揚性を確保し、更に堅固にするとともに耐
崩壊性を高めている。

更にこの発明によれば、この組立部品の端部相互を接続
して、海のアンカー材と浮遊架台に接続して張力付加状
態で配置されて張力付加係留要素を提供している。

従ってこの発明の目的は、浮遊沖合構造物に用いる低コ
ストで軽い係留要素を提供することにある。

更にこの発明の目的は、軽くて、低コストの係留要素を
提供して、現在実用化されている鋼のみからなる張力付
加係留要素よりも深海で張力付加脚条台を使用できるよ
うにすることにある。

（技術的課題を解決する手段） 以下この発明を図示する実施例を参照して説明する。３
１１１図は沖合張力付加脚条台（ＴＬＰ）ＩＯを示す。

このＴＬＰ　Ｊ　ｏは一般に水１４上に浮遊する架台１
２ｔ−備え、多数の張力付加係留要素１８によって海底
１６に係留されている。

この係留要素１８は浮遊架台１２とアンカー手段２０と
の間にあプ、アンカー手段２０は海底１６上にある。ア
ンカー手段２０は多数の張力付加係留要素１８に接続す
るようになりておυ、海底１０内の多数のくい材によっ
てその位置が固定されている。

この発明の好ましい具体例によれば、張力付加係留要素
１８は多数の軽量の鋼と繊維の複合管組立部品２２から
なり、これら組立部品２２は多数の金属コネクタ２４に
よ〕その端部を互いに接続している。

張力付加係留要素１８は、浮遊架台２０の浮揚性によっ
てアンカー手段２０と浮遊架台１２との間に一定の張力
で保持されている。この架台１２はすべての条件下での
操作重量を過剰として一定に維持されている。

この発明によれば、係留要素１８を構成する鋼と繊維を
複合した管状組立部品２２は、金属製外側管状部材２６
を備え、この外側管状部材２６は一端に雄ねじコネクタ
ー２８を他端に雌ねＣコネクター３０″Ｉ８：形成して
いる。各コネクターは、他の管状組立部品２２と互いに
接続するものである。外側の管状部材２６内には第２の
小径の内側管状部材３２が同軸状に配置されている。そ
して端部近傍のコネクター２８゜３０付近くおいて溶接
３４．３４によって取付けられている。

同軸の内外管状部材３２．２６はそれぞれ、その間に環
状空間３６を形成している。この発−によれば、環状空
間３６の外壁３８には、樹脂マトリックス中にある多数
の長手方向の繊維補強材４０が固着されている。図示す
る好ましい具体例では、工／ｄＰシ樹脂中にアラミド繊
維を配置して、これを外壁３８に固着している。

繊維を加えることＫよ）、管状組立部品２２の抗張力が
著しく増加する。アラミド繊維は抗張力が大きいので好
適であるが、カー？ン、♂口“ン、ガラスなどの他の繊
維あるいは、これらとアラミド繊維とを組合せたもので
もよい。使用される繊維の量や種類は適宜変更でき、こ
のため繊維材が要求する荷重負荷断面積に応じて、繊維
材を譲状空間３６内に設ける。

繊維材４０を環状空間３６の外壁３８に結合して、この
繊維が管状組立部品２２と共同して働くに十分な状態で
保持されている。更に繊維と樹脂の複合材である繊維補
強材４０を管状組立部品２２の構造物の残〕と確実に結
合させるために上部、下部クランプ材４２．４４が設け
られている。第２図に示す好適な例では、上下クランプ
材４２．４４が延びて内外の管状部材２６．３２ととも
に溶接３４によシ固定されている。

この発明の他の好ましい具体例によれば、環状空間３６
の残りの部分には、組立部品２２の剛性や破壊抵抗を付
与する材料が充填されている。環状空間３６にはＩリフ
レタンフオーム、４リスチレンフオーム、エポキシ樹脂
中Ｋｆラス製微小中空球を分散させたシンタクチックフ
オームなど任意の発泡体を充填することができ、その密
度は適宜変えることができる。

（実施例） 第２図に示す複合組立部品では、外側の管状部材は外径
２４インチ、壁厚０．２５インチであプ、内側の管状部
材は外径１０．７５インチ、壁厚０．２５インチである
。ケツラー（ｋ・マｊａｒ）アラミド繊維は外側の管状
部材の内面に結合している。環状空間の残りの個所には
先に述べた固い発泡材の１つが充填されている。仮に張
力負荷を構造物の鋼部分でのみ支え、この構造物に降伏
強度５００００　ｐａｌが加えられるとすると、構造物
の許容張力は約１３４５０００／ンドである。この発明
の複合材は７２平方インチ（断面積）のアラミド繊維を
有し、５００００　ｐａｌの降伏強度を加えた場合３６
０００００／ンドの許容張力を有する。これはアラミド
繊維カーの面積と弾性率の積の関数であるという仮定に
もとづく。各材料の断面積は各種用途に応じて適宜選定
される。

環状空間の残は１立方フィート当り１５／ンドの密度を
有する発泡体が充填されている。１立方フィート当り９
０４ンドの密度のアラミド繊維を用いた場合、空気中で
の複合組立部品の１ブイ−下当シの重量は１６４．７ポ
ンドである。

管状体の内部が満たされている場合、水中での組立部品
はｌフィート当り１６４４／ンドの密度となる。従って
この発明に係る鋼と繊維の複合係留要素は、実質的に水
中での浮揚力が力の加わらない二為−トラルの状態とな
る。

内側及び外側の管状部材は好ましくは鋼であ・るが、他
の材料的複合材虻使用できる。更によごれ止め及び／又
は陰極保護被膜を構造物にほどこしてもよい。

以上この発明の好適な具体例について述べたが、この発
明はこれに限らず特許請求の範囲に記載された発明の範
囲で各、種変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る混合複合係留要素中の張力付加
脚架台を示す側面図、第２図はこの発明に係る係留組立
部品の断面図である。 １０・・・ＴＬＰ、ＺＪ・・・架台、Ｉ４・・・水、１
６・・Φ海底、１８・・・係留要素、２０・・・アンカ
ー手段、２２・・・組立部品、２４・・・コネクター、
２６・・・外側管状部材、２８・・・雄ねじコネクター
、３０・・・雌ねじコネクター、３２・・・内側管状部
材、３４・・・溶接、３６・・・環状空間、３８・・・
外□壁□４０・・・繊゛維補強材、４ｊ１．４４・・・
クランプ材。　、。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦≠巨ｉξう・
≦１ ４巨ｉ弓う・？ジ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側管状部材と外側管状部材とを備え、両管状部
   材の端部を互いに固定して取付け、両管状部材間に環状
   空間を形成して、この空間内のうち外側管状部材の内面
   に多数の縦方向の繊維材を結合して、組立部品の引張強
   度を高めるようにした深海用浮遊沖合構造物の張力付加
   係留要素に用いる組立部品。
2. （２）内側管状部材及び外側管状部材が金属で形成され
   ている特許請求の範囲第１項記載の組立部品。
3. （３）内側及び外側の金属製管状部材は鋼製である特許
   請求の範囲第２項記載の組立部品。
4. （４）繊維材が樹脂マトリックス内にあり、このマトリ
   ックスが外側管状部材の内側表面に結合している特許請
   求の範囲第１項記載の組立部品。
5. （５）繊維材はアラミド繊維である特許請求の範囲第１
   項記載の組立部品。
6. （６）繊維材は炭素繊維である特許請求の範囲第１項記
   載の組立部品。
7. （７）繊維材はポロン繊維である特許請求の範囲第１項
   記載の組立部品。
8. （８）繊維材はグラスファイバーである特許請求の範囲
   第１項記載の組立部品。
9. （９）繊維材を堅固に結合するクランプ手段を備え、こ
   のクランプ手段が内側管状部材と外側管状部材とに固着
   している特許請求の範囲第１項記載の組立部品。
10. （１０）環状空間に堅い発泡体充填物を入れている特許
    請求の範囲第１項記載の組立部品。
11. （１１）堅い発泡体充填物はポリウレタンフォームであ
    る特許請求の範囲第１０項記載の組立部品。
12. （１２）堅い発泡体充填物はポリスチレンフォームであ
    る特許請求の範囲第１０項記載の組立部品。
13. （１３）堅い発泡体充填物はエポキシ樹脂中にガラス製
    微小中空球を分散させたシンタクチックフォームからな
    る特許請求の範囲第１０項記載の組立部品。
14. （１４）特許請求の範囲第１項に記載された組立部品を
    多数接続して構成され、アンカー手段と浮遊構造との間
    にある係留材。