JPS6148758A - 海洋浮遊構造物係留用平行線ケ−ブルの破断素線検知法 - Google Patents

海洋浮遊構造物係留用平行線ケ−ブルの破断素線検知法

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JPS6148758A
JPS6148758A JP59170451A JP17045184A JPS6148758A JP S6148758 A JPS6148758 A JP S6148758A JP 59170451 A JP59170451 A JP 59170451A JP 17045184 A JP17045184 A JP 17045184A JP S6148758 A JPS6148758 A JP S6148758A
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JP
Japan
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wire
parallel
cable
broken
pulses
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Pending
Application number
JP59170451A
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English (en)
Inventor
Yoichi Toda
戸田 陽一
Kenji Udagawa
宇田川 建志
Masahisa Nakayama
中山 昌久
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS6148758A publication Critical patent/JPS6148758A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025Change of phase or condition
    • G01N2291/0258Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils

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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

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〕 本発明は海洋浮遊構造物を係留する際(ご用いられる平
行線ケーブル中の破断素線を検知する方法(こ関するも
のである。
(従来の技術) 海底油田の開発等(こ用いられる海洋浮遊十14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Aる平行線ケーブルは高い破
断強度、疲労強度と犬きlよ縦弾性係数をもつため、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
、この平行線ケーブルを海洋浮遊構造物の係留索として
使用することが提案されている。このよう(こ平行線ケ
ーブルを海洋浮遊構造物の係留索として使用する場合1
こは、上記の優れた性能を長期間持続させるため(こ、
平行線ケーブルの外層をプラスチック等1こより″4覆
シ、?4水がケーブルの内側素線(こ接触しない構造(
こする必要がある。しかし、長期間の使用中(こは被覆
の劣化が生じ、亀裂が発生してケーブル内(こ海水が浸
入して素線1こ応力腐食割れが生ずることが考えられる
。また、長期間の係留中には浮遊構造物が。
荒天時1こは強風や大きな波浪を受け、ケーブルに過大
の繰9返し張力が働くため、ケーブル中の素線の一部が
疲労破断することが考えられる。
一般に、海α、浮遊構造物係留用の平行線ケーブルの両
端1こはソクノトが取付けられており、上側ノケットは
構造物(こ固定され、下側ンケノトは海底の基礎に固定
される。したがって、構造物が潮流や風で流された場合
には、ケーブルが構造物から張出しているところ、すな
わち上側ソケット端から数十mの部分1こ大きな曲げモ
ーメントが作用する。一方、ケーブルの上端部の各素線
(こは、通常の引張力のほかFこ自重tこもとずぐ応力
が常fこ付加されるため、ケーブル上端部が最も厳しい
負荷条件となり、素線破断が集中的tこ発生する可能性
がある。したがって、この領域における破断素線を検知
することが構造物の安全性を確保する友めに非常に重要
である。
素線の破断検知方法としては、素線が破断するとき1こ
放出される音を検知するAE (AcousticEm
ission)法、ワイヤロープを磁化装置(こよシ部
分的(こ直流飽和磁化し、素線破断部からの漏洩磁束を
検出コイルまたは磁気センサで検知する電磁探傷法、鋼
板等の内部欠陥を非破壊的に検知する一手法である超音
波探傷法を適用することなどが考えられる。しかしなが
らこれらの方法は次に述べるような問題点がある。
(発明が解決しようとする問題点〕 例えば、AE法は常時監視法であシ、もし素線が破断し
たときに、偶々装置が故障していた場合;こは検知が不
可能である。また素線同志が擦れ合う音、ちるいはケー
ブル(こ魚、浮遊物等が衝突し几ときの音、またはケー
ブルが構造物の一部Eこ接触したり擦れたときの音と、
素線破断時の音とを確実に判別できないため9頓性が劣
る。また電磁探傷法はワイヤロープを一定速度で送るか
、探傷装置自体を定速で8動させながら検査するもので
あるが、この方法はワイヤロープの直径がせAぜい数十
頭取下の場合fこは有効てらるが、平行線ケーブルの場
合(こは直径が100−以上もあシ、しかも外側は厚さ
10++++n程度の防食層で被覆されておシ、検出コ
イルや磁気セ/すを素線破断部近傍まて接近させること
ができないため検出感度が低下する。
従ってケーブルの表面近くの素線が破断している場合に
は検知可能であるが、内部素線の破断の、場合(こは漏
洩磁束がケーブルの表面fこほとんど出てこないため、
断線検知は困難である。また直径の大きな平行線ケーブ
ルを磁気飽和させるため昏こは、磁化装置が大型かつ大
重量となυ、これをケーブル(こ沿わせて海中数百mの
深さまで移動させて検査を行うことは技術的fこ非常(
こ難しい。また超音波探傷法の場合には、探傷範囲は鋼
板の場合ですら数mが限度とされており、数十mあるい
は数百m(こ及ぶ探傷範囲の適用例は皆無でちる。
(問題点を解決するための手段〕 本発明者らは上記のような問題点を解決するために種々
の手法(こつbて検討を加えた結果、細い丸棒内を超音
波パルスが伝播する態様は、鋼板中を超音波パルスが伝
播する場合と異シ、伝播し易い周波数の音波と、伝播し
にぐい周波数の音波があシ、伝播速度も周波数(こよっ
て変化するとの知見を得た。また伝播し易い周波数は丸
棒の直径と弾性係数番こ依存してお5.IKHzオーダ
ーから1へ’II−Izオーダーの周波数範囲では複数
個存在することがわかった。
これを具体的に説明すると、円柱座標で表示した先棒中
を伝播する縦波の波動方程式 (1)、 (2)を解いて、直径dm+nの鋼の丸棒中
を伝播する周波数f MI−1zの音波の伝播速度を求
めると、伝播速度が極太値を示すfとdの積は次のとお
シてちる。
伝播速度極大1コオける/ −d (MHz−mm)値
:1.4. 4.9゜8.4. l 1.9.14.7
.18.2.22.4.26.6.30.2. ・・・
・・・したがって、いま直径7mmの丸棒を例にとれば
、伝播速度が極太「こなる周波数fは次のよう]こなる
7[MHz):0.2.0.7.1.2.1.7.2.
1.2.6.3.2.3.8゜4.3.・・・・・・・
・・ この伝播速度が極太値をとる周波数の音波か伝播し易い
超音波であり、この周波数からはずれた音波は丸棒中を
伝播しない。一般1こ、丸棒の直径が小さくなると伝播
し易バ周波数は高い方(こ移り、反対に直径が大きくな
ると伝播し易い周波数は低い方へ移る。
従って、平行線ケーブルの素線直径に対応して、伝播し
易い周波数の超音波パルスを利用すれば、数十mあるい
は数百mの範囲1でもケーブル中の素線の破断の検知が
可能である。本発明の要旨とするところは、海洋浮遊構
造物係留用平行線ケーブルの素線端に変換子を取付け、
周波数20KHz〜5MHzの範囲内で、被検査素線の
直径に対応した伝播し易い所定周波数の超音波パルスを
素vA内に投入し、素線破断箇所からの反射パルスを検
出すること1こより海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブ
ルの破断素線を検知することにある。すなわち、被検査
素線が破断していない場合(こは、投入された超音波パ
ルスは素線内を拡散減衰しながら伝播してゆくため、反
射パルスは検出されな込が、被検査素線が途中で破断し
ている場合(こは、該破断箇所から反射パルスが戻って
くるので、これを変換子で受信し、超音波試験装置で増
巾した後、表示装置9こ表示することによって破断素線
を検知しようとするものである。
このよう(こ本発明によれば、海洋浮遊構造物の係留中
1こ、任意の時点1こおいて、ケーブル中の破断素線を
確実1こ検知することができるととも(こ、その破断位
置の判定も可能である。従って本発明により各素線の破
断状況を検知すること(こより、破断素線本数が設計許
容基準fこ達する以前(こケーブルを交換する等の措置
を講することによって構造物の安全性を常に確保するこ
とができる。
以下、本発明を図面1こ基いて詳細に説明する。
第1図は、不発明方法を実施するための装置の一態様を
示す模式図であって、1は平行線ケーブルの内側素線群
であり、2は素線が海水(こ接触しないよう(こするた
め(こプラスチック等て被覆した防食層である。3Aは
上端ノケットてち、j2.3Bは下端ンケノトであるが
、ンヶント内ては素線群は結束が解かれて、竿状(こさ
ばかれて、各素線間(こは鋳込利料7を充填することに
よってンヶソト(こ固着されている。
4は被検査素線の上端(こ取付けられた変換子である。
5は超音波試験装置でちり、所定の試験周波数に調整さ
れた超音波パスルを発信し、変換子41こ送信する。変
換子4ではこの電気信号が機械振動に変換されて、被検
査素線中(こ超音波パルスが投入される。素線が破断じ
ている場合ζこは、超音波パルスは破断点で反射し、こ
の反射パルスは素線を伝わって再び変換子4fこ到達し
、電気信号に変換されて超音波試験装置5(こ送られた
後、増巾され、フィルター回路(こよシノイズ除去され
た後、表示装置6に送られて表示される。この表示装置
6では最初の送信パルスと破断位置からの反射パルスが
共fこ表示されるため、この両バルヌの時間間隔と、超
音波の伝播速度から破断位置を求めることができる。
このよう(こして、各素線分順次検査すること番こよっ
て、ケーブル中のすべての素線の破断の有無および破断
位置等、ケーブルの断線状況が確実]こ把握できる。
次に、実施側番こより本発明の効果をさら1こ具体的(
こ示す。
第1図(こ示す構造のケーブル9こおいて、素線の直径
が7瓢φ、素線本数500本、ケーブル全長が500m
の平行線ケーブルtこ対して本発明方法を適用した。こ
れらの素線のヤング率Eは2.lXl0’K12= +
  ボアンン比μは0.29てちシ、波動方程式より伝
播し易い超音波周波数とその伝播速度を求めた結果を第
1表(こ示す。
このケーブルを、周波数2.6 MHzの蔗音波パルス
を使用して全素線を検査した結果、1本の素線て第2図
(すの表示が得られた。図のTは送信パルス信号てあり
、B1は破断点からの反射パルスであシ、Tと81パル
スの時間間隔tは12m5てあった。次1こ同一素線を
周波数0.2 MHzの超音波パルスを使用して検査し
た結果、第2図(b)の表示が得られた。ここで、′v
は送信パルス、毘は破断点からの1回目の反射パルス、
B2は2回目の反射パルスてあり、”3 + 84はそ
れぞれ3回目、4回目の反射パルスを示す。またTとB
1パルスの時間間隔および、膓と132. B2とB3
.B3とB4との時間間隔はすべて同じてあり、12m
5であった。この素    線の上端から破断点まての
距離をLmとし、超音波パルスの伝播速度Vを5000
”/sとして(1)式fこよ)破断位置を求めた結果、
L==3Qmとなった。
−t L=□  ・・・・・・・・・・・・・・(1)平行線
ケーブルを乃7体して素線の断線状況を調査した結果、
上記素線がケーブル上端から丁度30mの位置で破断じ
ているのが確認された。また、上記の周波数0.2MH
2の超音波パルス(こよる破断素線の検査で、4回目ま
ての反射エコーが得られたことから、この周波数を使用
すると素線端から120mの長さまでの破断素線を検知
てきることを示すものでちる。
以上のよう1こ、本発明の方法によれば、海洋浮遊構造
物係留用平行線ケーブルの実動中において、周波数20
KHz〜s MHzの範囲内の所定周波数の超音波パル
スを素線端から投入し、破断点からの反射エコーを検知
すること(こよって平行線ケーブル中の破断索線を確実
(こ検知できる。すなわち、上側ソケット内での破断は
もとより、平行線ケーブルの外側素線てあっても内側素
線てあっても、上側素線端から100m以上の範囲(こ
わたって破断素線とその破断位置を検知することが可能
であυ、特(こ素線破断の発生し易いと考えられるケー
ブル上端部数十mの領域における断線を確実tこ検知可
能であるため、構造物の安全性を確保するため(こ極め
て有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
@1図は本発明の一実施態様の構成を示す図、第2図は
第1図に示した装置による破断素線の検知記録の一例で
ある。 1:素線群、2:防食層、3.3Gソケツト、4:変換
子、5:超音波試験装置、6:表示装置、7:ζ1込材
料。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 平行線ケーブルの素線端に設置した変換子より、周波数
    20KHz〜5MHzの範囲内で素線直径に応じた伝播
    し易い所定周波数の超音波パルスを素線内に投入し、素
    線破断箇所からの反射パルスを検出することを特徴とす
    る海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブルの破断素線検知
    方法。
JP59170451A 1984-08-17 1984-08-17 海洋浮遊構造物係留用平行線ケ−ブルの破断素線検知法 Pending JPS6148758A (ja)

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