KR20220079956A - 지능형 섬유 로프 종단, 모듈, 및 네트워킹 기술들 - Google Patents

Abstract

인장 섬유 강도 부재에 사용되기 위한 통합된 지능형 케이블 모듈. 모듈은 바람직하게 통합 계기 패키지를 포함한다. 이 계기 패키지는 많은 형태들을 가정하고 또한 많은 목적들을 위해 기능할 수 있다. 모듈은 바람직하게 하중-모니터링, 기록 특성들, 및 디스플레이 특성들을 포함한다. 이 특성들은 인장 섬유 강도 부재에 대하여 "블랙 박스"로서 작동하고, 그 성능을 모니터링하고 성능 또는 구조적 무결성에 있어서 (실시간 또는 추후에) 초과 또는 악화를 리포팅한다. 이 특성들은 작업자가 인장 섬유 강도 부재의 상태를 쉽게 모니터링하도록 허용한다 - 바람직하게 인장 섬유 강도 부재가 서비스 중일 때.

Description

지능형 섬유 로프 종단, 모듈, 및 네트워킹 기술들

이 비-임시 특허 출원은 37 C.F.R. 섹션 1.53(c) 하에서, 이전에 출원된 임시 특허 출원 제 62/300,948호의 우선의 이익을 주장하는, US 특허 출원 제 16/255,913호 및 제 15/445,306호의 부분계속출원(CIP)이다. 이 특허 출원들은 이 출원 시에 출원중인 상태에 있다.

이 발명은 인장 강도 부재들의 분야에 관련된 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 로프 또는 케이블과 같은 인장 강도 부재를 따라 원하는 위치 어디에든 배치될 수 있는 지능형 케이블 모듈을 포함한다. 모듈은 바람직하게 위치 모니터링 및 하중 모니터링과 같은 작업들에 유용한 계기 패키지(instrument package) 뿐만 아니라 계기 패키지에 연결된 다른 구성요소들을 포함한다.

이 개시에 있어서, 매우 중요한 용어 "인장 강도 부재(tensile strength member)"는 주로 장력을 받는 하중을 전달하는 모든 것을 포함하고자 하는 것이다. 용어 "인장 섬유 강도 부재(tensile fiber strength member)"는 주로 장력을 받는 하중을 전달하고자 하는 복수의 섬유들의 조립체를 포함하고자 하는 것이다. 로프 및 케이블은 둘 다 인장 섬유 강도 부재들의 예들이다. 사실상, 용어 "로프" 및 "케이블"은 이 개시에서 상호교체가능하게 사용된다. 이 둘은 "인장 섬유 강도 부재"의 예들이다. 둘 다 장력은 쉽게 전달하지만 압축력은 그렇지 않은 구성요소들이다. 인장 섬유 강도 부재들은 일반적으로 유용하기 위해서는 다른 구성요소들에 연결되어야 한다. 연성 케이블은 좋은 예를 제공한다. 대부분의 케이블들은 하중을 전달하도록 구성되는 일부 유형의 끝단(end-fitting)을 포함한다. 예를 들어, 기중기에 사용되는 케이블은 일반적으로 그 자유단에 리프팅 후크를 포함한다. 이 리프팅 후크는 하중에 설치될 수 있다. 끝단 및 이것이 부착되어 있는 케이블 부분의 조립체는 통상 "종단(termination)"이라고 지칭된다. 종단은 물론 본 발명의 지능형 케이블 모듈이 다른 지점들에 부가될 수 있지만, 이러한 모듈의 부가에 있어서 유용한 지점이다.

본 발명은 인장 섬유 강도 부재들이 사용되는 많은 분야들에 적용된다. 총망라는 아니지만 적용가능한 분야들의 목록은 해양 리프팅(offshore lifting), 선박 계류(ship mooring), 드래그 라인 크레인들(고정식 및 이동식 리깅 모두), 파워 쇼벨들(고정식 및 이동식 리깅 모두), 토목 구조물 줄들(현수교 등), 및 부유식 구조 계류(해양 석유 굴착 장치들과 같은)를 포함한다.

대부분의 고-강도 케이블들은 현재 스틸로 만들어진다. 케이블은 개별 스틸 와이어들의 권선(wound) 또는 편조(braided) 조립체이다. 끝단(리프팅 후크와 같은)은 종종 끝단의 일 부분을 통해 이어지는 공간(cavity) 내에 케이블의 길이를 배치하는 것에 의해 스틸 케이블에 부착된다. 끝단의 와이어들은 벌어져서 포팅 화합물이 그후 끝단에서 와이어들을 고정(lock)하는 데 사용된다. 용어 "포팅 화합물(potting compound)"은 시간에 따라 액체에서 고체로 전이되는 모든 물질들을 의미한다. 예들은 용융 납, 열가소성 수지들 및 UV 경화 또는 열경화성 수지들(2-부분 폴리에스테르들 또는 에폭시들과 같은)을 포함한다. 다른 예들은 석고들, 세라믹들, 및 시멘트들을 포함한다. 용어 "고체(solid)"는 대부분의 금속들에서 발견되는 것과 같은 정렬된 결정 구조에 한정되는 것은 결코 아니다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "고체"는 중력의 영향 하에서 물질이 유의미하게 흐르지 않는 상태를 의미한다. 그러므로, 부드럽지만 안정적인 왁스가 이러한 고체의 또 다른 예이다.

용융 납은 전통적으로 스틸 케이블에 대한 포팅 화합물로서 사용되었다. 개별 와이어들이 끝단의 확장 공간 내에서 벌어지기만 하면, 용융 납이 공간에 부어졌다. 그후 납은 고형화되어 공간 내의 케이블의 일 부분을 고정하였다. 최근에는, 납이 고-강도 에폭시들로 대체되고 있다.

현대의 케이블들은 여전히 스틸로 만들어질 수 있지만, 고-강도 합성 필라멘트들이 점점 더 흔해지고 있다. 용어 "필라멘트(filament)"는 일반적으로 매우 작은 직경을 갖는 구성요소를 지칭한다. 용어 "섬유(fiber)"는 종종 더 큰 직경을 갖는 구성요소에 사용된다. 하지만, 이 개시에 있어서, 용어 "필라멘트"와 "섬유"는 유사하게 사용된다. 둘 다 더 큰 "인장 섬유 강도 부재"의 구축에 사용되는 인장 요소들이다.

현대의 인장 섬유 강도 부재들에 사용되는 필라멘트들은 DYNEEMA (ultra-high-molecular weight polyethylene), SPECTRA (ultra-high-molecular weight polyethylene), TECHNORA (processed terephhthaloyl chloride), TWARON (para-aramid), KEVLAR (para-aramid), VECTRAN (liquid crystal polymer), PBO (polybenzobisoxazole), 탄소 섬유(carbon fiber), 및 유리 섬유(glass fiber)를 포함한다 (많은 것들 중에서). 현대의 케이블들은 또한 NYLON과 같이 더 오래된, 더 낮은-강도의 합성 물질들로 만들어질 수 있다. 고-강도 합성물들의 경우에 있어서, 개별 필라멘트들은 인간의 머리카락보다 더 작은 두께를 가진다. 필라멘트들은 인장에 있어서는 매우 강하지만, 매우 딱딱하지 않다. 필라멘트들은 또한 낮은 표면 마찰을 가지는 경향이 있다. 이 사실들은 이러한 합성 필라멘트들을 종단을 부가하는 절차에서 다루기 어렵고 또한 조직화하는 것을 어렵게 만든다.

하이브리드 케이블 디자인들은 또한 전통적인 물질들(스틸 와이어들과 같은)이 고-강도 합성 물질들과 조합되어 등장하고 있다. 금속 부분들은 매우 뻣뻣하지만 합성 부분들은 그렇지 않을 것이기 때문에, 이것들은 추가적인 문제들을 제시한다.

당업자들은 합성 필라멘트들로부터 만들어진 케이블들이 매우 다양한 구축들을 가짐을 알고 있다. 많은 경우들에 있어서 보호 피복이 합성 필라멘트의 외부에 제공될 것이다. 이 피복은 상당한 인장 하중을 전달하지 않고 또한 이로써 다른 물질로 만들어질 수 있다.

대부분의 더 큰 케이블들은 더 작은 케이블들의 조직화된 그룹핑으로 만들어진다. 더 작은 케이블들은 종종 "스트랜드들(strands)"로서 지칭된다. 일 예는 편조된 필라멘트들의 피복에 의해 둘러싸인 합성 필라멘트들의 병렬 코어이다. 다른 경우들에 있어서 케이블은 완전히 편조될 수 있다. 또 다른 예들에 있어서 케이블 구축은 (1) 다른 물질로 만들어진 피복으로 둘러싸인 완전히 평행한 구성, (2) 나선형 "트위스트" 구성, (3) 다수의 나선들, 다수의 브레이즈(braids), 또는 나선들 및 브레이즈의 일부 조합의 더 복잡한 구성, 또는 (4) 금속 구성성분들을 포함하는 하이브리드 구성일 수 있다.

독자는 더 큰 케이블의 하부-구성요소의 부착 적용에 관해서는 더 상세한 설명을 위해 공통으로 소유하고 있는 미국 특허 제 8,371,015호를 참조한다. '015 특허는 어떻게 개별 앵커들이 스트랜드들에 부착될 수 있는지 그리고 그후 앵커들이 균일한 하중-지지 구조를 생성하기 위해 공통 수집기에 부착될 수 있는지에 대해서 설명한다.

본 발명은 복수-스트랜드들의 종단들에 한정되지 않는다. 예를 들어 단일 소켓과 같은, 어떠한 형태의 종단이든 사용될 수 있다. 도시된 예시적인 실시예들은 모두 복수-스트랜드들의 종단들을 포함하지만 이 사실은 한정으로 보여져서는 안된다. 상세하게 설명된 실시예들은 주로 복수의 스트랜드들을 사용하는 경향이 있는 더 큰 인장 섬유 강도 부재들에 관련된 것이다. 하지만, 본 발명은 복수의 스트랜드들을 갖는 이 인장 강도 부재들에 한정되는 것은 결코 아니다.

현대의 합성 섬유들과 통합된 고-성능 인장 섬유 강도 부재들(순수한 형태든 또는 하이브리드 형태든)은 실질적인 중량 감소와 함께 스틸 케이블들과 동일한 강도를 제공한다. 긴 호이스팅 작업들에 있어서 케이블의 중량은 종종 페이로드의 중량을 초과한다. 케이블의 중량에 있어서의 감소는 직접적으로 페이로드에 있어서의 증가로 귀결된다. 여기서 설명된 진보적인 제품들은 대부분 종종 고-강도 케이블들(5톤 내지 2000톤 또는 그 이상)에 적용될 것이다. 이 적용들은 종종 본질적으로 치명적이다. 그러므로, 작동 중인 케이블의 상황을 모니터링할 수 있는 지능형 케이블 모듈들을 통합하는 것은 유용하다. 본 발명은 이러한 능력을 제공한다.

본 발명은 인장 섬유 강도 부재에 사용되기 위한 통합된 지능형 케이블 모듈을 포함한다. 모듈은 바람직하게 통합된 계기 패키지를 포함한다. 계기 패키지는 많은 형태들을 가정할 수 있고 또한 많은 목적들을 제공할 수 있다.

모듈은 바람직하게 하중-모니터링, 기록 특성, 및 디스플레이 특성을 포함한다. 이 특성들은 인장 섬유 강도 부재에 대하여 "블랙 박스"로서 작용하고, 그 성능을 모니터링하고 성능 또는 구조적 무결성에 있어서의 초과 또는 악화를 보고한다(실시간으로 또는 추후에). 이 특성들은 - 바람직하게 인장 섬유 강도 부재가 서비스 중일 때에도 - 운영자가 쉽게 인장 섬유 강도 부재의 상황을 쉽게 모니터링하도록 허용한다.

도 1은 본 발명에 따라 만들어진 예시적인 지능형 앵커를 보여주는, 분해 사시도이다.
도 2는 사용될 수 있는 한 유형의 스트랜드 종단을 보여주는, 단면 입면도이다.
도 3은 스트랜드 종단에 추가될 수 있는 대표적인 장비를 보여주는, 단면 입면도이다.
도 4는 복수-스트랜드 케이블을 위한 하나의 가능한 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 수집기를 보여주는, 평면도이다.
도 6은 하우징 및 수집기의 추가적인 특성들을 보여주는, 분해 사시도이다.
도 7은 별도의 수집기 및 하우징이 사용되는 버전을 보여주는, 단면 입면도이다.
도 8은 도 7의 구성요소들을 이용하는 완료된 조립체를 보여주는, 단면 입면도이다.
도 9는 진보적인 종단을 위한 대표적인 계기 패키지를 보여주는, 대략도이다.
도 10은 진보적인 종단의 다른 실시예를 보여주는, 단면 입면도이다.
도 11은 추진기들을 갖는 진보적인 종단을 보여주는, 사시도이다.
도 12는 내장된 감지/통신 요소를 갖는 스트랜드 종단을 보여주는, 단면 입면도이다.
도 13은 심해 리프팅 환경에서 페이로드를 배치하기 위한 진보적인 종단의 사용을 보여주는, 사시도이다.
도 14는 도 13의 조립체에 외부 카메라의 부착을 보여주는, 사시도이다.
도 15는 지능형 케이블 종단에 ROV들 및 ROV 차고들의 쌍의 추가를 보여주는, 사시도이다.
도 16은 작동 중인 도 15의 ROV들 중 하나를 보여주는, 사시도이다.
도 17은 다른 페이로드 구성을 보여주는, 사시도이다.
도 18은 편조 케이블을 위한 공통 구성을 보여주는, 입면도이다.
도 19는 개별 스트랜드들 사이의 간격들 및 중심 공간을 노출하기 위해 케이블의 스트랜드들이 어떻게 느슨해질 수 있는지를 보여주는, 사시도이다.
도 20은 편조 케이블들의 중심 공간에 맞도록 구성되는 예시적인 지능형 케이블 모듈을 보여주는, 사시도이다.
도 21은 케이블 내부에 설치되는 도 20의 지능형 케이블 모듈을 보여주는, 컷어웨이를 갖는 입면도이다.
도 22는 도 21의 모듈을 위치에 고정하기 위해 클램핑 칼라들의 사용을 보여주는, 단면 입면도이다.
도 23은 그 위치를 안정화시키기 위해 방사상 프롱들을 포함하는 지능형 케이블 모듈의 일 실시예를 보여주는, 사시도이다.
도 24는 케이블의 외부에 고정하도록 구성된 지능형 케이블 모듈의 일 실시예를 보여주는, 입면도이다.
도 25는 해저 리프팅 적용에서 케이블을 따른 복수의 지능형 케이블 모듈들의 사용을 보여주는, 입면도이다.
도 26은 지능형 케이블 모듈이 어떻게 케이블의 길이를 따라 원하는 위치에 추가될 수 있는지를 보여주는 사시도이다.
도 27은 케이블의 길이에 지능형 케이블 모듈의 추가를 보여주는, 분해 사시도이다.
도 28은 케이블의 길이에 2 개의 지능형 케이블 모듈들의 추가를 보여주는, 입면도이다.
도 29는 지능형 케이블 모듈들 및 다른 시스템들 중 마스터-기반의 네트워크를 보여주는, 대략도이다.
도 30은 지능형 케이블 모듈들 및 다른 시스템들 중 마스터 없는 네트워크를 보여주는, 대략도이다.
도 31은 선박 계류 시스템에 통합된 지능형 케이블 모듈을 보여주는, 사시도이다.
도 32는 도 31의 시스템을 보여주는, 평면도이다.
도 33은 작은 단일-스트랜드 종단에 지능형 케이블 모듈의 통합을 보여주는, 사시도이다.
도 34는 도 33의 실시예의 내부적인 상세를 보여주는, 단면 입면도이다.
도 35는 예시적인 그래픽 사용자 인터페이스를 보여주는, 입면도이다.
도 36은 지능형 케이블 모듈에 압력-기반의 센서의 포함을 보여주는, 분해 사시도이다.
도 37은 케이블 내에 설치되는 도 36의 조립체를 보여주는, 단면도이다.
도 38은 도 35의 예시적인 지능형 케이블 모듈을 캘리브레이션하는 데 사용되는 절차에서 측정된 압력 대 적용된 장력의 플롯이다.
도 39는 도 35의 지능형 케이블 모듈의 다른 실시예를 보여주는, 단면도이다.
도 40은 지능형 케이블 모듈들의 세트를 보여주는, 입면도이고, 각각의 모듈은 개별 케이블 스트랜드 상에 설치된다.
도 41은 도 40의 케이블 모듈들 중 하나를 통한 단면을 보여주는, 부분 단면도이다.
도 42는 한 쌍의 칼라들이 추가된 도 40의 실시예를 보여주는, 입면도이다.
도 43은 통합된 칼라가 추가된 도 42의 실시예를 보여주는, 입면도이다.
도 44는 끝단 종단 근처에 압력-기반의 센서가 추가된, 단면도이다.
도 45는 종래의 계류 라인을 보여주는, 평면도이다.
도 46은 도 45의 계류 라인에 사용되도록 구성된 지능형 케이블 모듈을 보여주는, 평면도이다.
도 47은 도 46의 실시예를 보여주는, 단면도이다.
도 48은 계류 라인 실시예의 추가적인 상세사항들을 보여주는, 분해 사시도이다.
도 49는 계류 라인 실시예의 추가적인 상세사항들을 보여주는, 단면 입면도이다.
도 50은 스트레인 측정들을 이용하도록 구성된 끝단 종단 근처의 지능형 케이블 모듈을 보여주는, 단면도이다.
도 51은 지능형 케이블 모듈들을 이용하는 통신 네트워크를 보여주는, 사시도이다.
도 52는 스트레인-기반의 측정 구성요소를 보여주는, 사시도이다.
도 53은 케이블 내에 설치되는 도 52의 구성요소를 보여주는, 입면도이다.
도 54는 지능형 케이블 모듈 내에 설치되는 도 52의 구성요소를 보여주는, 분해 사시도이다.
도 55는 지능형 케이블 모듈 내에 설치되는 도 52의 구성요소를 보여주는, 입면도이다.
도 56은 직사각형 형태를 갖는 스트레인-기반의 측정 구성요소를 보여주는, 사시도이다.
도 57은 속이 빈 가로 튜브 내에 장착되는 스트레인 게이지들을 갖는 스트레인-기반의 측정 구성요소를 보여주는, 분해 사시도이다.
도 58은 다른 관점에서 도 57의 조립체를 보여주는, 분해 사시도이다.
도 59는 가로 튜브 내부의 스트레인 게이지들 및 가로 튜브의 위치를 보여주는, 단면 입면도이다.
도 60은 케이블 내에 가로 튜브를 장착하려는 다른 접근법을 보여주는, 분해 사시도이다.
도 61은 조립된 상태에서 도 60의 실시예를 보여주는, 사시도이다.
도 62는 케이블 내부의 압력 용기에 연결되고 또한 케이블의 외부에 고정되는 칼라를 보여주는, 단면 입면도이다.
도 63은 도 62의 칼라의 2-피스 버전을 보여주는, 입면도이다.
도 64는 변형된 튜브를 이용하는 측정 시스템을 보여주는, 사시도이다.

도 1은 인장 섬유 강도 부재 -이 경우에 있어서는 케이블의 일 단 근처에 위치되도록 구성된 예시적인 지능형 케이블 모듈의 분해도를 제공한다. 그러므로 이 예의 지능형 모듈은 "지능형 케이블 종단"으로 지칭된다. 지능형 케이블 종단(132)은 도 1의 분해된 조립체로서 도시되어 있다. 도시된 특정 케이블(10)은 코어를 둘러싸는 9 개의 개별 스트랜드들(12)을 가진다. 이 모든 구성요소들은 둘러싸는 피복 내부에 포함된다. 피복의 일 부분은 개별 스트랜드들 및 코어를 노출시키기 위해 제거된다. 스트랜드 종단(30)은 각 개별 스트랜드(12)의 끝단에 부착된다. 각각의 스트랜드 종단(30)은 그후 수집기(34)에 부착된다.

지능형 케이블 종단(132)은 외부 요소(크레인에 의해 리프팅되고 배치되는 페이로드와 같이)에 부착되도록 구성된다. 연결 특성은 수집기(34)에 추가될 수 있다. 하지만, 도시된 버전에서는, 연결 특성(크레비스 구조(76))은 별도 하우징(74)의 일부로서 통합된다. 하우징(74)은 수집기(34)에 연결된다. 이러한 접근법을 이용해, 스트랜드들(12)에 의해 전달되는 장력은 수집기(34)로, 그후 하우징(74)으로 최종적으로는 크래비스 구조(76)를 통해 외부 요소로 전달된다.

케이블의 하중 전달에 더하여, 이 실시예에 있어서 하우징(74)은 계기 패키지 또는 패키지들을 수용하기 위한 추가적인 내부 공간을 제공한다. 계기 패키지 또는 패키지들은 이후에 설명되는 바와 같이, 통합된 종단이 "지능형" 종단이 되도록 허용한다.

중간 스트랜드 수집기(64)는 벌어진 스트랜드들 위로 슬라이드하여 수집기(34)의 둘레에 부착된다. 말단 스트랜드 수집기(66)(이 버전에 있어서 2 개의 절반들로 분기된)는, 중간 스트랜드 수집기의 작은 끝단에 고정되고 중간 스트랜드 수집기와 케이블의 피복된 부분 사이의 경계면을 감춘다. 이 구성요소들은 케이블 내부의 그들의 구성으로부터 "벌어진" 상태 근접 수집기(34)로 스트랜드들의 전이를 안내한다.

도 2는 스트랜드 종단(30)을 위한 예시적인 구조를 보여주는 단면 입면도이다. 스트랜드(12) 내의 개별 필라멘트들(백만 개의 필라멘트들일 수 있거나 고급 합성 물질의 경우에 있어서는 그 이상인)은 포티드 영역(22)을 형성하기 위해 공간(20) 내부 필라멘트들의 길이를 포팅하는 것에 의해서처럼, 앵커(18)에 연결된다. 로딩 스터드(24)는 나사산 결합(28)을 통해 앵커(18)에 연결된다. 로딩 스터드에는 적절한 힘-전달 특성 - 이 경우에 있어서는 수나사산(26)이 구비되어 있다. 이 조립체는 이로써 스트랜드(12)로부터 로딩 스터드(24)로 인장 하중들을 전달한다.

도 3은 스트랜드 종단(30)과 수집기(34) 사이의 예시적인 연결을 묘사하는 단면 입면도이다. 이 버전에 있어서 볼-앤-소켓 연결이 사용된다. 개구(46)는 각도를 가지고 수집기(34)를 관통한다. 반구 수신기(38)가 스트랜드에 반대되는 개구의 일 부분에 제공된다. 헤미 베어링(44)은 수신기(38)에 안착한다. 로딩 스터드(24)는 헤미 베어링(44)을 관통한다. 로드 셀(68)은 헤미 베어링(44)의 상부에 배치된다. 너트(40)는 제 위치에 조립체를 고정한다. 각각의 개별 스트랜드 종단은 그 자체의 조정 너트를 포함한다. 너트들은 스트랜드들에 개별적으로 전체 장력을 할당하는 데 사용될 수 있다. 로드 셀(68)은 현재 경험하고 있는 압축 하중 정도에 대응하는 전기적 출력을 제공한다. 각각의 개별 스트랜드 종단에는 바람직하게 로드 셀이 마련되어 각각의 스트랜드 상의 하중이 모니터링될 수 있다. 이 예에 있어서 지능형 케이블 모듈은 로드 셀들로부터 정보를 수신하고 모니터링한다. 또한 적절한 통신 포맷으로 이 정보를 배치하여 외부 모니터링 시스템으로 전달할 수 있다.

이 버전에서 보여진 로드 셀은 케이블 또는 스트랜드의 하중 경로에 통합된 하중/스트레스/스트레인 감지 장치를 나타낸다. 다른 유형의 장치들로 대체될 수 있다. 추가적인 일 예로서, 압력 감지 장치가 앵커 내부 포티드 영역 내에 제공될 수 있다. 또 다른 예로서, 스트레인 게이지가 스트랜드 종단의 외부 표면에 부착될 수 있다. 이 출원의 맥락에서, 용어 "스트레인 게이지(strain gauge)"는 스트레인 게이지가 부착된 물건에 부가되는 스트레인에 반응하는 어떠한 장치든 의미할 수 있다.

도 4는 도 1에 묘사된 유형의 예시적인 케이블 조립체를 통한 단면도이다. 이 특정 케이블은 10 개의 하부-그룹핑들 - 9 개의 스트랜드들(12)에 의해 둘러싸인 코어(72)을 가진다. 선택적 피복(70)이 다른 구성요소들을 둘러싸고 보호하기 위해 마련될 수 있다. 케이블 피복들이 심해 하강 및 승강 분야에서는 흔하지 않지만, 감지 기술들의 추가로, 외부 피복이 유리한 특성이 될 수 있다. 외부 피복들은 다른 적용들에 있어서는 더 흔하다.

도 5는 수집기(34)(도 1에 도시된 것과 동일한 버전)의 평면도를 묘사한다. 중심 개구(50)는 코어(72)를 수신한다. 9 개의 개구들(46)은 9 개의 스트랜드들(12)을 위해 제공된다. 9 개의 관통공들(48)이 하우징에 수집기를 부착하는 데 사용되는 볼트들을 위해 제공된다.

도 6은 수집기(34) 및 하우징(74)의 사시도를 제공한다. 독자는 어떻게 수집기의 9 개의 관통공들(48)이 하우징(74)의 9 개의 수신기들(82)과 정렬되는지 유의해야 한다. 각각의 수신기(82)는 암나사산을 포함한다. 9 개의 볼트들(80)은 수신기를 관통해 하우징의 9 개의 나사산 수신기들(82)로 진입한다. 볼트들은 그후 하우징(74)에 수집기를 고정하기 위해 조여진다.

이 예에 있어서 하우징(74)은 하나의 통합된 피스로서 가공된다. 이것은 가로 홀(78)을 갖는 크레비스 구조(76)를 포함한다. 이것은 일부 외부 요소에 하우징을 부착하기 위해 탕 및 크로스-핀을 수신하도록 구성된다. 외부 요소의 일 예는 진보적인 케이블 종단을 이용해 리프팅되고 움직이게 되는 페이로드일 수 있다. 많은 경우들에 있어서 추가적인 리깅(리프팅 슬링들과 같은) 및 하드웨어가 도시된 크레비스 구조에 추가될 것이다. 이로써, 크레비스 구조는 예시적이고 한정하지 않는 것으로 간주되어야 한다.

하우징(74)은 하나 또는 그 이상의 계기 패키지들을 수용하는 데 사용될 수 있는 하나 또는 그 이상의 내부 홈들(84)을 포함한다. 도 7은 수집기(34) 및 하우징(74)을 관통하는 단면 입면도를 보여준다. 공간(86)은 수집기에 접하는 하우징의 일 부분에 마련된다. 하나 또는 그 이상의 추가적인 홈들은 구조적 강도 요건들의 제한들을 허용하는 위치에 제공될 수 있다. 도시된 예에 있어서, 2 개의 이러한 홈들(84)이 제공된다.

통합된 종단 그 자체 내부에 계기(instrumentation)를 위한 공간을 마련하는 것이 바람직하다. 하지만, 통합된 종단 주변의 이용가능한 영역은 - (이러한 보호가 필요한 적용들에 있어서) 충분히 보호된다면 계기를 위한 공간으로서 채용될 수 있다. 계기를 위한 보호 몸체는 통합된 종단을 위해 사용되는 동일한 몸체일 필요는 없다. 하우징(74)은 바람직하게 매우 견고하고, 일부 경우들에 있어서 물 및/또는 수압으로부터 밀봉되어 있을 수 있다. 대부분의 계기들이 물 및/또는 심해 작업의 압력들에 민감하다고 가정하면, 경계는 통상 해양 리프팅 적용들에 있어서 설립될 필요가 있다(다른 적용들은 압력 저항성은 필요치 않지만 먼지 저항성을 필요로 할 수 있다). 이것은 예로서 하우징(74) 내에서, 또는 계기 패키지 구성요소들 사이에서 개별적으로, 수행될 수 있다. 예를 들어 전원 및 센서들은 이러한 목적으로 독립적으로 밀봉된 패키지들을 가질 수 있다. 하우징(74)은 그후 전체 밀봉을 필요로 하지 않을 수 있다.

사용자는 도 7에서 어떻게 볼트들(80)이 관통공들(48)에 배치되고 수신기들(82)로 나사결합될 수 있는지 유의해야 한다. 도 8은 본 발명에 따라 만들어지는 조립체를 관통하는 단면도이다(이 단면은 도 7을 위해 사용된 동일한 평면 상에서 획득된다). 코어 종단(94)은 이 예에서 코어(72)의 일 단 상에 마련된다. 이것은 수집기(34) 내 중심 개구(50) 내부에 고정된다. 이 버전에서 코어(72)는 중요한 인장력을 전달하고자 하는 것은 아니다. 이것은 전체 길이를 따라, 또는 일부 경우들에 있어서는 케이블의 일부를 따라 연장되는 통신 및/또는 전력 선들을 수용한다.

제1 계기 패키지(88) 및 제2 계기 패키지(90)는 하우징(74) 내에 수용된다. 이 계기 패키지들은 코어(72) 내의 요소들(광섬유 라인들 및 전기 컨덕터들과 같은)에 연결된다. 계기 패키지들은 (이 버전에서) 각각의 개별 스트랜드 상의 하중을 모니터링하는 로드 셀들에 연결된다. 심해 리프팅 분야의 당업자들에 잘 알려진 바와 같이, 전력, 통신, 데이터, 공기, 유체, 또는 어떠한 형태의 보조 서비스 라인의 추가든 지능형 케이블 모듈의 서비스 맥락을 증가시키기 위해 강도 부재 내에 통합될 수 있다. 이 서비스 라인들은 스트랜드들 내부, 스트랜드들 간, 피복 층들 내부, 케이블 외부 근방의 일시적인 감기 및 풀기 등과 같이, 수많은 구성들에 통합될 수 있다. 제안된 발명은 어떠한 특정 케이블 디자인에 한정되지 않는다. 하지만, 보조 서비스 라인들의 추가는 진보적인 종단의 장점들을 상당히 증가시킬 수 있다.

상기의 일 예로서, 광섬유들 및 일부 경우들에 있어서 리프팅 케이블 내부의 전력의 추가는 해저 ROV들 및/또는 AUV들의 작동 또는 위치의 실시간 피드백을 위한 고속 데이터 전송을 허용할 수 있다. 이러한 경우들에 있어서, 지능형 종단은 더 쉽게 깊은 데서 작동하는 추가적인 기계들 및/또는 장치들을 위한 전력 및/또는 통신 허브가 될 수 있다.

독자는 또한 도 8의 예에서 중간 스트랜드 수집기(64)가 수집기(34)의 외부 둘레에 부착되어 있음에 유의해야 한다. 이 요소들의 통합(도 1 참조 - 하우징, 수집기, 중간 스트랜드 수집기, 말단 스트랜드 수집기, 및 케이블)은 고체의 보호 조립체를 생성한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 계기 패키지들 및 연관된 연결들은 매우 단단한 둘러싸는 구조 내부에서 잘 보호된다. 이 구성은, 케이블 종단이 종종 적대적인 환경에 있기 때문에, 바람직하다. 이전에 커버되었기 때문에, 이 하우징은 종단 케이싱 내부에 있지 않을 수 있는 별도의 또는 부착된 하우징들을 포함하여, 많은 형상들 및 형태들을 취할 수 있다.

계기 패키지(들)은 많은 유형들의 전자 장치들을 포함할 수 있다. 도 9는 독자의 이해를 돕기 위해 예시적인 일 실시예를 대략적으로 묘사한다. 독자는 먼저 일부 버전들은 외부 전원 및/또는 통신 연결들을 포함할 수 있지만, 다른 버전들은 그렇지 않음을 명심해야 한다. 연결되지 않은 버전들은 내부 전원으로 운영될 것이고 또한 후속 다운로딩을 위한 정보, 또는 간격을 가지고 또는 요청에 기초하여 다른 소스들로의 펄스 정보(음향 송신기가 외부 수신기와 통신하기 위해 시그널링하는 스트랜드 무결성 위반 경고와 같은)를 저장할 수 있다. 연결된 버전들은 사용되고 있는 케이블(수상 선박 온보드 수신기와 같은)로 정보를 전송할 수 있다. 도 9는 외부로 연결된 버전(케이블로 통신을 유지하도록 설계된 버전을 의미함)을 보여준다.

계기 패키지(들)은 아날로그 장치들만을 포함할 수 있다. 일 예는 감지된 값을 케이블로 보내는 로드 셀 회로일 수 있다. 하지만, 대부분의 경우들에 있어서, 지능형 케이블 모듈 그 자체 내에 하나 또는 그 이상의 프로세서들과 같은 디지털 장치들을 포함하는 것이 바람직하다. 이것들은 정보를 디지털 형태로 변환하는 데 사용될 수 있어 이로써 더 쉬운 저장 및 전송을 제공하게 된다. 도 9의 예는 디지털 회로를 사용한다.

프로세서(102)는 이상적으로 적절한 소프트웨어를 실행할 수 있는 프로그램가능한 장치이다. 이것은 연관된 메모리(104)를 포함한다. 메모리는 바람직하게 비휘발성이어서 전원이 제거되더라도 시간에 따른 데이터를 저장할 수 있다. 전원 공급부(98)는 도시된 모든 구성요소들에 안정적인 전력을 제공한다(전원 연결들은 도시되어 있지 않다). 전원 공급부는 배터리(96)로부터, 외부 커넥터(106)로부터, 또는 둘 다로부터 입력 전력을 인출할 수 있다. 추가적으로 이것은 ROV 밧줄 또는 해저 상의 보조 전원 소스와 같이 교류 소스로부터 전력을 인출할 수 있다.

관성 측정 시스템(Inertial measurement system, "IMS")(100)은 프로세서에게 위치 및 방향 데이터를 제공한다. 이것은 바람직하게 완전한 6 자유도 정보를 제공한다. 종래의 명명법을 이용하면, 이것은 IMS가 X-축 위치, Y-축 위치, Z-축 위치, 롤 각, 피치 각, 및 요 각과 같은 정보를 제공하는 것을 의미한다. IMS는 또한 이 값들에 대한 변화율과 같은 정보도 제공할 수 있다. IMS에 의해 제공되는 정보는 프로세서가 공간에서의 지능형 모듈의 위치 및 그 방향을 "아는" 것을 허용한다. 물론, 이것은 정확한 초기 정보가 제공됨을 가정한다(6 가지 상태 변수들 모두에 대한 초기 값). 초기 상태 정보를 제공하는 것은 업계에 잘 알려져 있다. 일 예로서, 종단은 초기 "제로화(zeroing)" 고정기에 배치될 수 있다. 제로화된 후 종단이 연결된 케이블은 그후 크레인 상의 붐에 의해 리프팅되고 페이로드를 이동시키는 서비스로 변동될 것이다.

IMS는 특정 종류의 시스템에 한정되지 않는다. 이러한 시스템들은 전통적으로 선형 가속도계들과 조합하여 회전 자이로스코프들을 이용해 왔다. 하지만, 종단 내부에서 공간이 다소 한정적이기 때문에, 고체 상태 해법들이 바람직하다. 바람직한 실시예들은 아마도 "링 레이저 자이로들(ring laser gyros)"을 채용할 것이다. 당업자들은 이 장치들이 결코 자이로들이 아님을 알기 때문에, 각각의 개별 링 레이저는 각속도를 감지하기 위해 역-전파 레이저 빔들 간의 간섭을 측정한다. 수학적 함수들이 각속도를 각위치로 변환하는 데 이용된다. 정확도가 덜 요구될 때에는, MEMS(micro electromechanical systems) 장치들이 롤, 피치, 및 요 움직임을 모니터링하는 데 이용될 수 있다.

선형 가속도계들(필수적으로 매우 정확한 힘 검출기들)은 그후 위치(X, Y, 및 Z)를 결정하기 위해 통합되는 선형 가속도를 측정하기 위해 사용된다. 높은 정확도를 필요로 하는 때에는, 3 개의 직교 링 레이저 조립체들이 사용되고 복수의 선형 가속도계들이 사용된다. IMS는 일반적으로 그 자체의 내부 프로세서 및 메모리를 포함한다. 이 유닛들은 6 가지 상태 변수들에 대한 값들을 생성하기 위해 수신된 데이터를 통합한다. 또는, 원본 데이터가 IMS로부터 프로세서로 공급될 수 있고 프로세서가 통합하는 기능들을 수행할 수 있다.

독자는 모든 진보적인 실시예들이 완전한 6 자유도 IMS를 포함하지 않음에 유념해야 한다. 일 예로서, 일부 실시예들은 다른 자세 데이터 없이 단지 위치 데이터만을 제공할 수 있다. 다른 예들은 위치에 대한 참고 없이 자세 데이터를 제공할 수 있다. 또 다른 예들은 IMS 모두를 생략할 수 있다.

복수의 입력/출력 포트들(114, 116, 118, 126)이 프로세서를 위해 제공된다. I/O 포트(114)는 통신 커넥터(108)에 연결을 제공한다. 이 예에 있어서, 통신 커넥터는 케이블의 먼 끝단에 유선 연결(hard-wired connecting)을 제공한다. 예를 들어, 케이블이 선상 크레인에서 나온다면, 케이블의 먼 끝단은 선박에 남아 있고 통신 커넥터는 선박과 종단 간의 실시간 통신을 허용할 것이다(종단이 수면 아래 수천 미터에 있을 수 있을 때 조차도).

I/O 포트(116)는 프로세서(102)를 음향 변환기(112)에 연결한다. 음향 변환기는 음향 안테나(110)에 연결된다. 이것은 해저 통신들을 위한 장치이다. 이것은 음파 유사 신호들이 다른 장치들의 종단에 의해 보내지는 것을 허용한다. 종단은 또한 외부 소스로부터 이 신호들을 수신할 수 있다. 이러한 유형의 통신 장치는, 정보를 송신하거나 또는 수신하는 데 사용될 수 있는 많은 잠재적인 기술들 중 하나이기 때문에, 일 예에 불과하다. 일 예로서, 드래그-라인 크레인 상의 스탠딩 리깅에 있어서, 통신은 바람직하게 적용이 R/F 안테나일 수 있다는 점에서 무선 신호들 및 안테나(110)을 통한다.

I/O 포트(118)는 다수의 로드 셀들(120, 122, 124)(로드 데이터를 개별적인 스트랜드들로부터 공급하는) 프로세서(102)에 연결한다(어떠한 유형의 로드 센서든 대체가능함). I/O 포트(126)는 복수의 센서들을 프로세서에 연결한다. 이 예에 있어서, 이것은 압력 센서(128), 온도 센서(13), 및 염도 센서(136)를 연결한다. 이것들은 단지 계기 패키지에 묶일 수 있는 많은 형태들의 센서들의 예들에 불과하다. 이것들은 하우징 내에 또는 별도로 존재할 수 있다. 일부 경우들에 있어서 이것들은 해저 인프라 상의 센서들과 같이, 완전히 분리되어 있을 수 있고 - 계기 패키지와 단지 데이터를 통신할 수 있다.

도 8로 다시 돌아오면, 독자는 스트랜드 하중들을 모니터링하는 로드 셀들에그리고 코어에의 많은 와이어 연결들(92)에 유의해야 할 것이다. 프로세서는 이러한 연결들을 위치 및 로딩 정보를 모니터링하고 이 데이터를 코어(72) 내의 전기 및/또는 광학 연결들을 통해 다시 케이블의 먼 끝단까지 전송하기 위해 사용할 수 있다. 물론 종단이 케이블로의 전력 및/또는 통신 없는 독립 시스템으로 설계되면, 이 데이터는 단지 선박 측 검색을 위해 저장되거나 또는 요청에 기초하여 전송된다. 이 경우에 있어서의 전력은 충분한 지역 전원을 통해 전달된다.

도 9에 도시된 버전에 있어서 지능형 케이블 모듈은 심해 리프팅 작업들을 위해 구성된다. 예시적인 종단에는 한정된 위치 조정을 제공할 수 있는 - 케이블이 물 기둥 아래로 이동할 때 케이블의 트위스트, 및 해저의 연결 지점에 근접할 때 페이로드의 위치 모두를 제어하는 - 한 쌍의 추진기들이 마련된다. 추진기 컨트롤러(134)는 방향 및 추진기들에 의해 제공되는 추진력을 제어한다. 추진기 컨트롤러는 도시된 바와 같이 프로세서(102)와 통합된다.

도 11은 포함된 일련의 추진기들(140)과 완료된 종단의 사시도를 제공한다. 각각의 추진기는 독립적으로 그 트러니언 마운트(142) 주위로 피봇팅될 수 있다. 각각의 추진기는 또한 이 실시예에 있어서 조절되고 역전될 수 있다. 추진기들의 방향 및 소속은 매우 다양할 수 있고, 반드시 종단 하우징에 통합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 이것들은 큰 외부 프레임에 장착될 수 있다. 다른 경우들에 있어서 실제 페이로드에 장착되는 보조 추진기들 또는 위치 조절 장치들이 더 있을 수 있다.

도 13은 심해 리프팅 시나리오에 있어서 개별 페이로드(162)에 부착되는 지능형 종단(132)을 보여준다. 페이로드 상의 리프팅 탕(164)은 크로스-핀에 의해 크레비스 조립체에 연결된다. 케이블(10)은 수상 선박에 위치되는 크레인에서 조립체를 늘어뜨린다. 추진기들(14)은 해저에서 선택적으로 측면 및 비틀림 이동성을 제공할 뿐만 아니라, 교류를 가지는 물기둥을 통해 선박으로/부터 이동할 때 케이블이 꼬이지 않도록 보장한다. 특히 합성 섬유 및 하이브리드 로프들을 이용하면, 로프 무결성이 손상되지 않은 채 남아 있도록 보장하는 데 도움이 된다.

수상 선박 크레인 제어 시스템들은 일반적으로 "흔들림-방지(anti-heave)" 기능들로 지칭되는 안정화 기능들을 포함한다. 이것은 케이블 끝단에서 페이로드의 흔들림으로 인해 유도되는 움직임을 최소화하도록 설계된다. 하지만, 종래 기술에 있어서의 이 흔들림-방지 기능들은 수심에 있을 때 종단 및 그 부착된 페이로드의 정확한 움직임에 대해서는 유용한 정보를 가지지 않는다. 그보다는, 이 기능들은 수상 선박의 움직임에 대한 정보만 이용해 보상을 시도한다. 이것은 심해에서 실행될 때 문제가 된다. 특히 지연된 스프링 응답은 예측하기에 더 어렵기 때문에 합성 섬유들을 이용할 때 심각하다. (실시간 데이터 전송을 포함하는 실시예들을 위한) 본 발명에 있어서, 종단은 그후 선박의 흔들림 방지 시스템들 또는 인라인 장치에 의해 사용될 수 있는 정확한 움직임 및 위치 정보를 전송할 수 있다.

도 10은 케이블을 통한 통신이 없는 다른 실시예를 보여준다. 확장된 하우징(130)은 더 큰 공간(86)을 포함한다. 큰 배터리(96)는 이 공간 내에 제공된다. 배터리는 계기 패키지들, 로드 셀들, 및 기전력을 필요로 하는 다른 아이템들에 기전력을 제공한다. 이 버전에 있어서 계기 패키지들은 항공기의 "블랙 박스"에 더 가깝다(비행 데이터 기록기). 외부 포트(미도시)가 제공되어 종단이 서비스를 위해 도입될 때 배터리가 충전되고 또한 내부적으로 저장된 데이터가 다운로드될 수 있게 된다. 물론, 비-유선 옵션들 또한 배터리 충전 및 데이터 다운로딩을 위해 가능하다(유도성 연결과 같은).

다른 구성요소들이 로드 스트랜드들의 상태를 예방적으로 모니터링하기 위해 제공될 수 있다(이에 적용된 하중들로부터 그 상태를 추론하는 것과는 달리). 도 12는 스트랜드(12)가 내장된 감지/통신 요소들(144)을 포함하는 실시예를 보여준다. 이 요소들은 케이블의 상황을 모니터링하는 데 사용되도록 의도된다(이 요소들이 물론 가능하다면 통신에도 사용될 수 있지만). 도시된 버전에 있어서, 이 요소들은 케이블의 일 단에서 타 단으로 연장되는 광섬유들이다. 광이 케이블의 먼 끝단에 적용된다. 센서(146)는 전송된 광을 측정하고 센서 리드(148)는 프로세서로 이 정보를 전달하기 위해 로딩 스터드를 관통한다(센서 리드(150)는 로드 셀 정보를 전달한다). 광섬유들은 스트랜드가 과응력을 받으면 파손되도록 크기가 정해진다. 또는 스트랜드가 작동 중 손상되거나 또는 절단되면 중지된 광은 잠재적 위험을 표시할 것이다. 광 전달에 있어서의 감소는 이로써 케이블 과응력(overstress)를 표시한다. 이 예는 많은 가능한 구성들 중 하나이다. 광섬유들은 피복을 관통해, 로프의 중심 등으로 이어질 수 있다. 또는, 전기 컨덕터들의 사용은 유사한 기능을 전달할 수 있다 - 스트레인 또는 케이블 손상에 대한 통과/실패 기준 중 하나를 제공한다. 중요한 것은, 모든 경우들에 있어서, 종단은 리프팅 케이블의 상태를 결정하기 위해 관련 정보를 수집하거나 또는 전송하는 데 도움을 줄 수 있다는 것이다. 감지된 문제가 발생한 경우에 있어서, 수상 선박 및/또는 다른 해저 장비에 위험을 통신하는 데 사용될 수 있다.

특히 합성 섬유 케이블들을 갖는, 인장 섬유 강도 부재들에 가장 많은 손상은, 케이블의 마지막 수 미터에서 발생할 수 있다(종단에 도달하기 때문에). 해저 작업들의 경우에 있어서, 손상은 ROV들이 이 영역에서 작동할 것이라는 사실에 기인한다. 이로써, 일부 실시예들에 있어서 감지/통신 요소들(144)은 케이블의 이 부분에만 포함될 수 있다. 한 접근법은 전도 물질의 20 미터 루프를 내장하고 그후 이 물질에 파손을 모니터링하는 것이다(증가된 저항을 모니터링하는 것에 의한 것과 같이).

지능형 케이블 종단 내부에 제공되는 센서들 및 다른 구성요소들은 종단 그 자체에 직접 연결될 필요는 없다. 도 14는 페이로드(162)로부터 하향 가시성이 필요한 배치 시나리오를 보여준다. 카메라(170)는 양호한 하향 시야를 제공하는 위치에 페이로드(162)에 장착된다. 케이블(168)은 지능형 케이블 종단(132) 상의 커넥터(166) 및 카메라(172)에 부착한다. 이 버전에 있어서, 비디오 데이터는 종단 내부의 계기 패키지(들)에 그후 케이블(10)로 수상 선박으로 공급된다. 비디오 데이터는 페이로드의 배치를 안내하는 데 사용된다. 카메라 및 케이블은 페이로드가 지능형 케이블 종단(132)으로부터 해제될 때 페이로드와 함께 남겨질 수 있다. 커넥터(166)는 이러한 분리를 용이하게 할 수 있다(정해진 분리력의 적용 시 신뢰할 수 있게 빠져나오도록 설계되는 것에 의해).

도 15 및 도 16은 ROV들(remotely operated vehicles, 원격 조종 차량들)이 사용되는 또 다른 실시예를 보여준다. 페이로드를 안내하고 배치하기 위해 ROV들을 사용하는 것은 해저 리프팅 작업들에 있어서는 흔하다. 이 ROV들은 통상 페이로드를 리프팅하는 데 사용되는 케이블이 아닌 다른 케이블을 이용해 하강되고 제어된다. 많은 ROV들은 보호용 "ROV 차고"에서 작업 위치로 하강된다. ROV 차고는 ROV에 연결되는 밧줄(tether)을 포함할 수 있다. 밧줄은 종종 필요에 따라 필요치 않다. 밧줄은 기전력, 양방향 데이터 신호들, 및 공기 또는 유체 압력을 전달할 수 있다. 최근에는 무인 잠수정(autonomous underwater vehicles, "AUV's")이 일부 적용들에 있어서 RVO들을 대체하고 있다. 이 개시에 있어서, 용어 "ROV"는 ROV들 및 AUV들 모두를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. AUV는 보통 밧줄을 가질 수 없지만 여전히 차고로부터 배치될 수 있고 종종 그 차고에서 충전된다.

도 15는 2 개의 ROV 차고들(172, 176)이 지능형 케이블 종단(132)에 연결되어 있는 실시예를 보여준다. 각각의 ROV 차고는 ROV(174, 178)를 수용한다. 이 시스템을 이용해, ROV들은 페이로드와 함께 하강된다. ROV들은 페이로드의 위치 및 방향을 조작하는 데 뿐만 아니라 케이블로부터 페이로드를 해제하는 메카니즘과 같은 다른 시스템들을 작동시키는 데 사용될 수 있다. ROV들은 또한 비디오 데이터를 제공할 수 있어 이로써 수상 조작자가 페이로드 및 그 환경들의 상태를 볼 수 있다.

도 16은 그 차고(172)에 남겨진 ROV(174)와 함께 동일한 조립체를 보여준다. ROV(174)는 필요에 따라 조작될 수 있다. 이것은 그 자체를 원하는 방향으로 안내하고 원하는 방향으로 힘을 제공하는 것을 허용하는 복수의 추진기들을 포함한다. ROV의 상태에 관한 정보는 ROV 차고(172)로 다시 밧줄(180)을 통해 보내질 수 있다. 이 정보는 그후 지능형 케이블 종단(132) 내부의 계기 패키지(들)(및 가능하다면 다시 케이블(10))로 공급된다.

페이로드와 지능형 케이블 종단 사이에 직접 통신을 설립하는 것 또한 가능하다. 도 16의 버전에 있어서, 전기 케이블(185)은 종단 상의 커넥터(182)와 페이로드 상의 커넥터(186)를 연결한다. 예를 들어, 페이로드가 해제 메카니즘을 가지고 있다면, 이 연결은 페이로드가 지능형 케이블 종단(132)으로부터 그 자체를 해제하도록 지시하는 데 사용될 수 있다. 케이블(184)은 그후 지능형 케이블 종단이 페이로드로부터 리프팅되기 때문에 그 자체가 분리될 것이다.

도 17은 페이로드에 대한 더 흔한 구성을 묘사한다. 이 버전에 있어서 페이로드(162)는 4 개의 레그들(196)을 갖는 표준 파렛트(194) 위에 안착한다. 리깅(rigging)은 하중을 적절하게 매다는 데 사용된다. 이 경우에 있어서 4 개의 슬링들(190)은 페이로드의 측면들을 따라 파렛트로 연장된다. 4 개의 슬링들은 탕(188)에 결합되고, 이것은 지능형 케이블 종단에 연결된다. 해제 메카니즘(192)은 선택적으로 탕(188)을 해제하도록 제공된다.

조립체가 그 목적지(해저와 같은)에 도달할 때, 해제 메카니즘(192)은 작동되고 탕 및 슬링들은 지능형 케이블 종단으로부터 떨어진다. 해제 메카니즘은 종단에서 계기 패키지에 의해 작동될 수 있다. 또는, 이것은 ROV에 의해 해제될 수 있다. 리깅은 무한정 페이로드와 남아 있을 수 있다. 대안에 있어서, ROV는 리깅을 분리 및 검색하는 데 사용될 수 있다.

처음에 설명된 바와 같이, 진보적인 지능형 케이블 모듈은 케이블을 따라 어떠한 원하는 지점에든 제공될 수 있다. 이전 예들은 케이블의 끝단 근처에 위치되었다. 이하의 예들에 있어서 지능형 케이블 종단은 케이블의 종단들 간의 소정의 지점에 제공된다.

도 18은 12-스트랜드 편조 케이블의 입면도를 보여준다. 개별 스트랜드들(12)은 도시된 패턴을 생성하기 위해 서로 직조된다. 당업자는 알고 있기 때문에, 케이블 내부에의 접근을 제공하기 위해 이러한 케이블의 구축을 느슨하게 하는 것이 가능하다. 이 절차는 아이(eye)를 형성하기 위해 다시 돌아와 케이블의 길이를 직조할 때 사용된다(예를 들어, 공통 소유된 미국 특허 제 9,791,337호 참조).

도 19는 스트랜드들이 케이블 내부에 중앙 공간(198)을 노출하기 위해 느슨해진 후 도 18의 케이블을 보여준다. 많은 개별적인 스트랜드 간 공간들(200) 또한 완화 절차에 의해 생성된다. 도 20은 편조 케이블의 중심에 삽입되도록 구성된 지능형 케이블 모듈의 일 실시예를 보여준다. 지능형 케이블 모듈(202)은 매끈하게 형성되는 모듈 케이싱(208)을 가진다. 이 버전에 있어서 통신 스트랜드(204)는 편조 케이블의 중심으로 이어진다. 커넥터(206)는 모듈 케이싱(208)의 각각의 끝단에 제공된다. 이 커넥터들은 모듈 케이싱(208) 내부의 장치들을 통신 스트랜드(204)에 연결한다.

모듈 케이싱(208)은 통상 프로세서 및 다른 연관된 디지털 장치들 - 도 9의 도면에 도시된 바와 같은 - 을 수용한다. 도 21은 케이블(10) 내부에 설치된 지능형 케이블 모듈(202)의 도면을 보여준다. 케이블은 도면에서 (지능형 모듈 근방에서) 컷어웨이되어 있다. 통신 스트랜드(204)는 케이블의 코어를 지나서 모듈 케이싱(208)에 연결된다. 복수의 지능형 케이블 모듈들이 케이블의 길이를 따라 제공될 수 있고, 통신 스트랜드(204)는 이 모듈들 간에 그리고 케이블 외부의 장치들로 통신을 제공한다. 모듈이 제자리에 있기만 하면, 스트랜드들은 케이블의 나머지에서와 동일한 구성으로 모듈에 배치된다. 케이블의 둘레는 도면에 실점선(볼록 부분(210))으로 도시되어 있다. 케이블의 외부에서, 볼록한 것은 지능형 케이블 모듈의 근방에서 명백하다. 하지만, 지능형 케이블 모듈 그 자체는 스트랜드들 내부에 보호된다.

도 21에 도시된 것과 같은 지능형 케이블 모듈이 설치될 수 있는 수 개의 방법들이 있다. 하나의 접근법은 케이블이 생성될 때 모듈(들)을 설치하는 것이다. 케이블 편조기는 코어 주위에 스트랜드들의 브레이드를 생성한다. 일부 경우들에 있어서 코어는 비어 있다(간격 심축(spacing mandrel)은 제조 절차 동안 사용될 수 있다). 다른 경우들에 있어서 코어는 "필러" 스트랜드를 포함한다. 통신 스트랜드는 브레이드가 생성될 때 코어로 공급될 수 있다. 모듈 케이싱들은 또한 원하는 간격들에 추가될 수 있다. 이 경우에 있어서 지능형 케이블 모듈 근방에 더 큰 코어 지름을 가지도록 편조기를 변형하는 것이 필요할 수 있다.

지능형 케이블 모듈을 설치하는 두번째 접근법은 코어에 케이블이 통신 스트랜드(204)와 함께 편조된 후 모듈을 추가하는 것이다. 도 26은 내부 공간을 노출하도록 분리된 스트랜드들을 갖는 케이블(10)을 보여준다. 통신 스트랜드(204)의 일 부분이 노출되고 그후 도시된 바와 같이 2 개의 절단 끝단들을 남기도록 절단된다. 이 경우에 있어서 통신 스트랜드(204)는 피복 내에 전기 컨덕터들의 단순한 집합이다. 컨덕터들 각각은 커넥터(206)의 일부로 만들어지고(도 21에 도시된 바와 같이) 그후 케이블 내부의 공간으로 다시 미끄러져 들어간다. 지능형 케이블 모듈은 물론 공간으로 미끄러져 들어가고, 2 개의 커넥터들은 그후 도 21에 도시된 바와 같이 조립체를 생성하기 위해 모듈에 부착된다.

도 21에 도시된 바와 같은 조립체의 문제점들 중 하나는 지능형 케이블 모듈이 케이블의 코어 내에서 길이방향으로 움직이는 경향이 있다는 것이다. 다른 구성요소들이 그 위치를 고정하기 위해 추가될 수 있다. 도 22는 한 쌍의 클램핑 칼라들(212)이 추가된, 도 21의 조립체를 보여준다. 각각의 클램핑 칼라(212)는 케이블의 외부에 고정되는 분기 칼라이다. 2 개의 클램핑 칼라들은 보호 커버(214)에 의해 결합될 수 있다. 커버(214)는 2 개의 클램핑 칼라들이 서로로부터 멀어지도록 움직이지 못하게 한다. 그 결과 모듈 케이싱(208)은 2 개의 클램핑 칼라들 사이에 갇힌다.

도 23은 지능형 케이블 모듈의 길이방향 위치를 유지하는 다른 접근법을 보여준다. 이 실시예에 있어서 모듈 케이싱(208)은 방사상 프롱들(214)의 어레이를 특징으로 한다. 이것들은 외측으로 돌출된다. 도 18로 다시 돌아가면, 독자는 어떻게 편조된 스트랜드들(12)이 측면으로 그리고 길이방향으로 규칙적인 간격으로 상호교차점들을 가지는지에 유의해야 한다. 도 19는 어떻게 스트랜드들이 분리될 수 있는지 보여준다. 모듈 케이싱(208)이 케이블의 내부에 배치되기만 하면, 장력이 케이블 상에 점차적으로 배치되고 각각의 방사상 프롱(214)은 2 개의 인접한 스트랜드들의 교차점으로 압박된다. 추가적인 장력이 부가될 때 스트랜드들은 모듈 케이싱(208) 주위에서 팽팽하게 될 것이다. 모듈 케이싱(208)은 그후 각각의 방사상 프롱이 모듈 케이싱 외부를 지나는 스트랜드들을 결합한다는 사실을 통해 제자리에 고정된다.

모듈 케이싱(208)이 케이블 내부에 고정되기만 하면, 모듈 케이싱 상의 내측 압력은 케이블 장력에 상관될 수 있다. 이로써, 케이블의 스트랜드들 중 어느 것도 방해하지 않고 케이블의 길이를 따라 중간 지점들에서 장력을 측정하는 것이 가능하다.

도 24는 지능형 케이블 모듈에 대한 다른 실시예를 보여준다. 이 버전에 있어서 모듈은 케이블 외부에 고정되는 2 개의 절반들(216, 218)로 분기된다. 이 실시예는 드래그라인 크레인을 위한 고정 케이블 상에 사용되도록 구성된다. 지능형 케이블 모듈은 장력 모니터링 계기들 및 프로세서를 포함한다(도 9에 묘사된 것들과 유사한 구성요소들과 함께). 하지만, 이 예는 공기 중에서 작동되기 때문에, 무선 통신이 바람직하다. 안테나(220)가 모듈의 외부에 제공된다. 이것은 무선 신호들을 송수신한다.

일부 적용들에 있어서, 하나의 케이블은 복수의 지능형 케이블 모듈들을 가질 것이다. 도 25는 선박의 온보드 크레인(224)으로부터 해저 근방의 페이로드(162)까지 연장된 하나의 케이블을 보여준다. 복수의 지능형 케이블 모듈들(202)이 케이블의 길이를 따라 설치된다. 모듈들의 밀도는 이 예에 있어서 달라지는데, 더 많은 모듈들이 페이로드에 인접하게 제공된다.

일부 실시예들에 있어서 케이블 내의 중간 지점에서 각각의 스트랜드에 대한 장력 정보를 제공하는 것이 바람직하다. 도 27 및 도 28은 이 적용을 위해 구성된 지능형 케이블 종단의 일 실시예를 묘사한다. 지능형 케이블 종단(202)이 분해된 상태로 도시되어 있다. 하우징(230)은 프로세서, 커넥터들, 및 통신 하드웨어와 함께(도 9에 도시된 바와 같이), 제1 계기 패키지(88)를 포함한다.

도 1의 예에서와 같이, 케이블(10)은 복수의 개별 스트랜드들을 포함한다. 각각의 스트랜드는 스트랜드 종단(30)에 부착된다. 도면의 우측 상의 스트랜드 종단들(30)은 수집기(34)에 부착된다. 각각의 스트랜드를 위한 부착은 스트랜드 상의 장력을 모니터링하는 로드 셀들을 포함한다 .

도면의 좌측 상의 스트랜드들은 스트랜드 종단들(30')에 부착되고, 이것들은 수집기(34')에 부착된다. 하우징(230) 및 수집기(34')는 관통공들(226)의 어레이를 포함한다. 도시된 구성요소들은 관통공들(226)을 볼트들(80)이 관통하고 적용되고 너트들(228)을 조임으로써 함께 고정된다. 이것은 하우징(230), 수집기(34), 및 수집기(34')를 함께 단단히 당긴다. 중간 스트랜드 수집기(64)는 그후 수집기(34)에 고정되고 중간 스트랜드 수집기(34')는 수집기(34')에 고정된다.

그 결과는 각각의 개별 스트랜드 상의 장력을 모니터링하고 외부 모니터링 시스템으로 그 정보를 전송할 수 있는(또는 추후 검색을 위해 이를 기록할 수 있는) 케이블 중간에 있는 지능형 케이블 종단(202)이다. 도 28은 2 개의 지능형 케이블 모듈들(202)이 설치된 케이블(10)을 보여준다. 실제로 2 개의 모듈들은 꽤 멀리 분리될 수 있다(1 km와 같이).

도 25로 돌아가면, 독자는 복수의 지능형 케이블 모듈들이 주어진 설치에 존재할 수 있음을 기억할 것이다(복수의 케이블들 상에 복수의 모듈들을 포함하여). 이것은 네트워크 노드들로 조직화될 수 있다. 도 29는 제어 컴퓨터(234)가 마스터 노드들(230)과 직접 통신하는 예시적인 일 실시예를 보여준다. 각각의 마스터 노드(230)는 그후 수 개의 노드들(232)과 통신한다.

피어-투-피어 네트워크를 사용하는 것 또한 가능하다. 도 30은 복수의 사용자들이 (직접 또는 간접적으로) 지능형 케이블 모듈들에 구체화된 바와 같은 센서 네트워크에 접근하는 이러한 네트워크를 보여준다. 이러한 네트워크는 노드들이 이용가능성에 따라서 들어왔다 나갔다 하는 모바일 애드 혹 네트워크("MANET")일 수 있다. 예를 들어 도 25에 도시를 고려하자. 이 예에 있어서 통신은 음파 펄스들을 통해서일 수 있다. 바닥 근처의 이 모듈들은 페이로드와 양호한 통신을 할 수 있지만, 수상 선박은 아니다. MANET에 있어서, 각각의 노드는 이용가능한 다른 노드들에 정보를 전파하도록 구성될 수 있고, 이용가능한 다른 노드들은 그후 그 정보를 더 전파한다. 이런 방식으로 정보는 수상으로 다시 전달될 수 있다.

다른 좋은 예는 석유 시추 플랫폼들에 사용되는 것과 같은 해양 계류 작업들에서 발견된다. 일반적인 구성에 있어서 16 개의 개별 계류 라인들은 부유 플랫폼으로부터 해저 상의 앵커까지 연장된다. 이 계류 라인들은 플랫폼이 원하는 안정화 레벨에 도달할 때까지 묶여 있다. 이러한 케이블들이 지능형 케이블 모듈들을 포함한다면 그때는 네트워크는 보통은 하나의 케이블에 국한되지 않을 것이다. 그보다는, 네트워크는 모든 16 케이블들에 있는 모든 모듈들을 포함할 수 있다. MANET이 사용되면 그때 하나의 케이블의 모듈은 동일한 케이블 내의 다른 모듈 대신 제2 케이블의 모듈과 더 강한 통신 링크를 가질 수 있다(특히 음향 펄스들이 통신에 사용된다면). 서로 다른 케이블들의 모듈들은 강건한 통신 네트워크를 생성하기 위해 메세지들을 앞뒤로 중계할 수 있다.

도 31 및 도 32는 지능형 케이블 모듈들을 위한 또 다른 적용을 묘사한다. 도 31은 부두를 따라 계류된 대형 선박(240)을 보여준다. 복수의 계류 라인들(244)은 계류 스테이(250)에 고정하는 것에 의해 부두에 대하여 선박을 위치시킨다. 각각의 계류 라인은 부두의 말뚝(242)을 에워싸도록 구성된 슬링(246)을 포함한다. 각각의 계류 라인의 선상 끝은 필요에 따라 장력을 적용하기 위해 제어될 수 있는 윈치에 부착된다. 계류 라인들은 선박을 따라 이동한다. 계류 라인들은 검사되고, 관리되고, 주기적으로 교체되어야 하는, 하드웨어 중 고가의 조각이다. 현재 계류 라인들은 시각적으로만 검사된다.

도 31의 예에 있어서, 지능형 케이블 모듈(202)은 계류 라인(244)과 슬링(246) 사이 전이(248)에 부가되어 왔다. 이 모듈은 (1) 계류 라인 상의 단순 장력, (2) 슬링의 발산 레그들에 의해 부과되는 "핀칭" 힘, (3)모듈의 움직임(온보드 3-축 또는 더 큰 측정 시스템을 통해), (4) 로딩 주기들의 수, 및 (5) 온도 및 습도와 같은 주변 상황들을 포함하는, 많은 다른 값들을 측정 및 전송하도록 구성될 수 있다.

도 32는 도 31의 구성의 평면도를 보여준다. 각각의 계류 라인(244)의 선상 끝은 온보드 선박의 별도 윈치(254)에 연결된다. 각각의 계류 라인의 해양 끝은 부두(252)의 말뚝에 연결된다. 컨트롤러(256)는 계류 스테이(250)에 대하여 적절하게 위치된 선박을 고정하기 위해 (그 연관된 윈치를 통해) 각각의 계류 라인 상의 장력을 조정한다. 이러한 자동 텐셔닝 시스템들은 업계에 알려져 있다. 하지만, 이러한 종래 시스템들은 각각의 계류 라인의 상황을 모니터링하기 위해 지능형 케이블 모듈을 통합하지 않는다.

본 진보적인 시스템은 바람직하게 각각의 계류 라인 상에 지능형 케이블 모듈을 포함한다. 이 모듈들은 원격 프로세서에 (직접 또는 주기적 다운로드들을 통해) 데이터를 제공하고 원격 프로세서는 그후 데이터를 조립하고 이를 사용자에게 표시한다. 사용자 인터페이스는 다양한 형태들을 가정할 수 있다. 도 35는 이러한 인터페이스의 단순화된 묘사를 제공한다. 모니터(270)는 종래의 원도우-형태의 디스플레이(272)를 표시한다. 디스플레이는 사용자에 의해 선택된 특정 계류 라인의 식별을 포함한다(라인 식별 데이터(274)). 디스플레이는 또한 선택된 라인에 관련된 중요 매개변수들의 목록을 제공한다(모니터링 매개변수들(276)). 이 특정 예에 있어서 모니터링 매개변수들은 이하와 같다:

1. 라인이 사용된 계류 주기들의 수;

2. 피로 하중 주기들의 수 (계류 라인 상의 하중이 문제의 라인 종류에 대해 정의된 피로 하중 임계치를 초과하는 경우들의 수를 의미함);

3. 라인에 대한 전체 하중 주기들;

4. 라인 상에 배치된 피크 하중; 및

5. 라인에 대한 남은 계류 주기들의 수에 대한 도출된 값.

다른 많은 매개변수들이 저장되고 디스플레이될 수 있다. 선택된 데이터는 적용에 따라 달라질 것이다. 사용자 인터페이스는 바람직하게 사용자가 선택을 할 수 있는 능력을 포함한다. 일 예로서, 디스플레이된 각각의 매개변수에 대하여 사용자가 매개변수를 선택해서 더 많은 정보를 볼 수 있다. 사용자는, 예를 들어 시간에 따른 피크 하중 주기들의 플롯을 불러오는 것이 허용될 수 있다.

이전의 예들은 큰, 복수-스트랜드의 케이블들에 관련되어 있다. 본 발명은 이러한 큰 케이블들에 결코 한정되지 않고 사실상 작은 케이블들에도 적용될 수 있다. 도 33 및 도 34는 계류 라인보다 작은 케이블에 대한 적용의 일 예를 제공한다.

도 33의 예에 있어서, 케이블(10)은 단일 스트랜드로 구성된다(그 스트랜드는 복잡한 편조 또는 트위스트 구성일 수 있고 또한 피복을 포함하고 있을 수 있지만). 앵커(260)는 종단(258)을 생성하기 위해 케이블(10)의 일 단에 부착된다. 로딩 플랜지(262)는 앵커(260) 상에 제공된다. 앵커는 플레이트를 통해 홀 안에 안착하도록 설계된다. 로딩 플랜지(262)는 앵커에서 플레이트까지 하중을 전달한다. 지능형 케이블 모듈은 앵커(260) 내부에 위치된다. 이것은 안테나(264)를 이용해 무선 주파수 신호들을 전송한다.

도 34는 도 33의 조립체를 관통하는 단면 입면도를 보여준다. 앵커(260)는 이 예에 있어서는 포팅(potting)에 의해 케이블(10)에 부착된다. 케이블의 끝단 근처의 필라멘트들의 길이는 앵커의 내부를 관통하는 속이 빈 통로 내부에 배치된다. 필라멘트들은 그후 벌어지게 된다. 액체 포팅 화합물이 벌어진 필라멘트들에 첨가된다(필라멘트들이 앵커의 빈 공간에 배치되기 전 또는 후에). 용어 "포팅 화합물(potting compound)"은 시간에 따라 액체에서 고체로 전이되는 모든 물질을 의미한다. 2-파트 에폭시(two-part epoxy)는 포팅 화합물의 일 예이다. 포팅 화합물이 고형화되기만 하면, 앵커 공간 내부의 필라멘트들의 길이는 기계적으로 앵커에 연결된다. 포팅 전이(278)는 고형화된 포팅 화합물 내에 고정되는 필라멘트들의 복합덩어리로부터 케이블 내부에서 자유로이 구부러지는 필라멘트들로의 전이를 나타낸다.

이 예에 있어서 추가적인 작업들은 포팅 화합물이 첨가되기 전에 수행된다. 먼저, 하나 또는 그 이상의 스트레인 게이지들(266)이 (빈 중앙 공간 내부) 앵커의 내부 벽에 부착된다. 스트레인 게이지(266)는 전기 연결(268)에 의해 지능형 케이블 모듈(202)에 연결된다. 케이블(10) 끝단 근처의 필라멘트들은 앵커의 공간 내부에 배치되고 벌어져 있다. 필라멘트들은 필라멘트 한계(280)까지만 연장된다. 그 레벨 이상의 앵커의 내부 공간은 빈 부피이다. 지능형 케이블 모듈(202)은 이 빈 부피에 매달려 있다. 포팅 화합물은 그후 (1) 모든 필라멘트들을 포화시키고, (2) 지능형 케이블 모듈(202) 전체 또는 일부를 덮을 때까지 첨가된다. 포팅 화합물은 그후 통합된 조립체를 생성하기 위해 고형화된다(동일한 결과를 여전히 생성하면서 작업들의 순서는 달라질 수 있음에 유의해야 한다).

포팅 화합물이 경화되기만 하면 도 34의 예는 서비스에 제공될 수 있다. 스트레인 게이지(266)는 앵커의 탄성 벽 변형 정도를 모니터링하고, 이 값은 케이블(10)의 장력에 상관될 수 있다. 상관(correlation)이 적절하게 수행되면, 스트레인 게이지 판독은 케이블 상의 장력을 매우 정확하게 제공할 것이다. 장력 값들은 그후 지능형 케이블 모듈(202) 내에 저장되거나 및/또는 별도의 제어 시스템으로 보내질 수 있다.

일부 설치들에 있어서, 이러한 다양한 조립체들은 더 큰 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 일 예로서, 지능형 케이블 모듈(202)은 "초과(exceedance)"의 경우에만 무선 신호를 보내도록 프로그래밍될 수 있다. 초과는 케이블 장력이 정의된 경고 한계를 초과하는 순간을 의미한다.

일부 실시예들을 상세하게 설명하였기 때문에 본 개시는 이제 본 발명 및 그 적용들에 관하여 더 일반적인 개념들로 돌아갈 것이다. 본 발명은 "사물 인터넷(Internet of Things, (IoT))"에 적용된다고 할 수 있다. 적용들은 보통 섬유 로프들, 케이블들, 밧줄들, 코드들, 또는 줄들로 지칭되는, 합성 섬유 인장 강도 부재들을 포함한다. 이것은 또한 금속 및/또는 복합물들을 포함하는 하이브리드 강도 부재들 뿐만 아니라, 원형 슬링들, 권선 슬링들, 로프 그로밋들 및 합성 섬유 슬링들을 포괄한다(총체적으로 "로프/케이블/인장 부재"로 지칭됨). 보다 상세하게, 이 개시는 종단 및/또는 전자 모듈과 관련하여 성능이 중요한 응용 분야들 및/또는 높은 커패시티로 주로 사용되는 합성 섬유-기반의 강도 부재 시스템들에 대한 여러 개념들을 커버한다 - 이로써 다양한 더 지능적으로 연결되는 합성 로프-시스템 기술들 및 전체적인 데이터 축적, 통신, 네트워킹 시스템들이 가능하게 될 수 있다.

전통적인 강도 부재들은 본래 수동적이지만, 본 발명은 중요한 사용 데이터를 수집하려고 한다 - 강도 부재 및/또는 종단 및/또는 연결된 모듈로부터 직접 또는 간접으로. 합성 섬유를 포함하는 전통적인 강도 부재들은 쉽게 광섬유들, 와이어들, 호스들, 및 다른 통신, 전력, 또는 전송하기 위한 수단과 통합될 수 있다. 전통적인 케이블 강도 부재는 사실상 현재 포함된 것보다 훨씬 더 많은 기능을 포함할 수 있다. 로프-고정 모듈, 또는 강체 종단(모든 설계의 - 이하에서는 기계식 종단) 중 어느 하나를 포함함으로써 가능해지는 이 추가적인 기능은 연결, 체결(harness), 및/또는 전송, 전력, 데이터, 유체 이송 등을 위한 안정적인 접합 지점으로서 기능할 수 있다. 이 기능은 전통적으로 고-하중 구조 요소의 일부로서는 포함되지 않고 있다. 예를 들어, 전자-기계적 및 광-기계적 보조연결(umbilical) 케이블들은 일반적인 산업 제품들이다. 하지만, 이 보조연결 케이블들은 상당한 인장 하중들을 전달하지 않는다. 예를 들어 광섬유 또는 전선 케이블은 보통 하중 지지 요소로서 작용하기 위해 합성 섬유를 포함할 수 있지만, 이것은 단지 광섬유 또는 전선을 지지하기 위한 것이지 상당한 외부 하중을 지지하고자 하는 것은 아니다.

"종단"의 일부로서 섬유 로프의 끝단에서 또는 단지 로프-부착 장치로, 본 지능형 케이블 모듈의 개념들은 일반적으로 광범위한 데이터 수집, 저장, 계산, 기계 인터페이싱, 통신, 및/또는 네트워킹 옵션들을 제공하는 다기능 로프 모듈(또는 모듈들)을 포함한다. 이 기능들은 수동적인 강도 부재들을 지능형 데이터 수집 및 전파 장치들로 변환시킨다.

현재 해양 리프팅 작업들은 매우 어려울 수 있다 - 특히 작업자가 수심 3,000 m 이상에서 센티미터의 위치 정확도로 백만 달러 가치를 가질 수 있는 매우 크고, 복잡하고 무거운 모듈을 배치할 필요가 있을 때. 통상 작업자들은 페이로드/리프트 라인 시스템에 직접 연결되지 않은 2차 센서들에 의존해야 한다(별도의 원격 조종 차량들(ROVs)의 이용과 같이). 이 2차 장치들은 물기둥을 통해 이동하여 해저 상에 배치되거나 또는 그 위치에 이미 다른 구조에 연결되어 있기 때문에 감시하고 종종 물리적으로 페이로드를 안내한다. 종종 안내 와이어들 또한 이용된다. 이것들은 오늘날 이용되는 방법들 및 도구들 중 일부일 뿐이다.

리프팅 작업들의 대부분은 절차가 효과적으로 실행되는 것을 보장하기 위해 리프팅 작업 내내 가까이에서 모니터링된다. 선박 상의 크레인을 이용하는 해양 리프팅의 경우에 있어서, 모니터링은 주로 크레인 또는 윈치 시스템과 같은 선박 리프팅 장치 상에 위치되는 계기에 의해 달성된다. 많은 다른 유형들의 센서들이 페이로드의 하강 및 회복 속도 및 착륙을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 또한 페이로드 상의 선박 롤링 및 피칭 움직임들의 효과를 감소시키기 위해 윈치 및 크레인을 제어하는 움직임 기준 센서들을 포함한다. 이 기법은 AHC(active heave compensation)으로 널리 알려져 있다. 이 센서들 모두는 배치함 상에 위치되고 모든 다른 외부 모니터링은 별도의 제어 시스템들 및 이 작업에 할당된 작업자들을 필요로 하는 ROV와 같은 2차 장치들에 의해 수행됨을 기억해야 한다. 때때로 움직임 기준 유닛들의 사용은 하강 중 페이로드를 모니터링하는 방법으로서 페이로드에 부착된다. 하지만, 물기둥을 통한 이 장치들과의 직접 통신에 있어서는 많은 어려움들이 있다.

지능형 케이블 모듈의 가장 단순한 형태는 수동적이고 독립적인 모듈이다. 이것의 일 예는 내장 배터리, 데이터 프로세서, 및 전송기가 사용된다. 대안으로, 이것들은 물론 데이터 저장 장치들일 수 있다. 아마도 명백하게, 이 장치들은 케이블 종단 내부 또는 외부 어디든지 안착될 수 있다(또는 케이블을 따른 일부 중간 지점에). 이 예에 있어서, 스트레인 게이지, 로드 셀, 또는 일련의 장치들이 하중 및/또는 피크 스트레스 상황들을 정확하게 모니터링하기 위해 케이블 모듈에 추가된다.

해양 리프팅 작업들 중 실패 비용은 리프팅 하의 물체와 리프트 라인 인터페이스 간의 인터페이스 지점에서의 작업을 기록하는 능력을 개발할 필요를 발생시킨다(지능형 케이블 모듈은 후크 종단에 근접함). 모듈은 효과적으로 민간 항공기에 사용되는 비행 데이터 기록기와 등가가 된다. 모듈의 존재는 작업자가 페이로드에서의 완전한 작업을 기록하는 것을 가능하게 할 것이다. AHC 시스템들의 성능에 대한 더 나은 이해를 제공하고, 선박 시스템들에 관련된 하중 스윙들 및 모든 변화들및 이의 페이로드에 미치는 영향을 기록하는 것을 포함하여 유리할 수 있는 많은 이유들이 있다. 통합 센서들 또는 기록기들을 이용하는 데이터의 예들은 피크 하중들, 하중 트렌드들, 종단 내부의 스트레스들(스트랜드 종단 하중들과 같은), 페이로드 피치/요/롤, 위치, 가속도, 압력, 온도, 진동, 다른 물체와의 거리, 물질 접촉점 등이다. 위치 및 움직임 센서들은 다축 자이로스코프들(물리적 또는 링-레이저 유형의), 가속도계, 등을 포함할 수 있다. 다른 예로서 다운홀 도구 또는 파이프와 같은 것이면, 이것은 직경, 속도, 거리, 기체들, 물질 조성, 시간, 등을 측정하는 센서들을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 이것은 작업의 비디오를 포함하거나, 또는 소정의 측정들을 수행할 수 있는 3D 카메라 또는 초음파 카메라를 이용할 수 있다. 어떠한 수의 센서들이든 이용될 수 있다.

지능형 케이블 모듈은 또한 더 자동화된 작업들을 위해 통신 도구들을 포함할 수 있다. 리프팅 예들은 위치 핑거(location/position pinger), 광 전송기, 또는 ROV 또는 AUV와 같은, 다른 장치들 또는 기계들과 작업할 수 있는 다른 통신 장치일 수 있다. 이러한 경우에 있어서, ROV는 소정의 기능들을 수행하기 위해 전통적인 비전 또는 카메라 시스템을 이용할 필요가 없다 - 이것은 기계 간 통신 방법으로서 더 쉽게 자동화될 수 있다. 이러한 도구는 다른 기술들과 결합될 때 훨씬 더 정확하고 해저에서 더 많은 자율적인 작업을 가능하게 할 수 있다.

이러한 장치를 이용하면, ROV 또는 다른 외부 장치들의 능력들 및 서비스들을 제공하기 위한 지능형 케이블 모듈의 능력을 확장할 수 있는 기회가 있다. 예를 들어 모듈은 ROV들 또는 AUV들에 대한 출구 또는 충전 스테이션으로 사용될 수 있는 상당한 전원을 포함할 수 있다. 이것은 해양 리프팅 작업 중 배치되는 2차 장비의 양에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

가장 일반적인 상태에서, 이전의 실시예들에 기술된 것은 인장 섬유 강도 부재 시스템들을 위한 지능형 케이블 모듈이고, 센서들, 통신 장치들, 및/또는 독립 형태의 전원을 포함한다. 이 장치들은 모듈 내부에서 전원이 공급될 수 있거나(예를 들어 배터리들을 이용하는 것과 같이), 또는 대안으로 전력이 별도의 소스로부터 발생할 수 있다. 이것은 예를 들어 섬유 로프로 이어지는 와이어, 또는 앵커에서 포트되어 전원까지 별도로 이어지는 와이어일 수 있다. 후자의 구성이 해양 리프팅에는 명확하게 바람직하지 않을 수 있지만, 구조적 펜던트와 같은, 다른 응용 분야들에서, 이것은 종종 종단 모듈에 전력을 공급하는 가장 바람직한 수단일 수 있다. 유사하게, 센서들 또는 통신 장치들은 바람직하게 견고한 하우징 내부에 장착된다. 하지만, 일부 경우들에 있어서 일부 관련 외부 부착이 있을 수 있다. 예를 들어 종단은 내장 배터리들을 포함할 수 있지만 위험하지 않은 영역 내에 외부 3D 카메라 또는 레이저 센서들이 장착될 수 있다.

다음 단계의 기술은 "능동" 지능형 케이블 모듈이다. 이러한 모듈은 실시간 기반으로, 능동 데이터/전력/통신을 제공하거나, 및/또는 소정의 상황들에 자체적으로 반응할 수 있다. 예를 들어 음향 핑거는 다른 기계들/도구들이 소정의 기능을 작동시키도록 압력 달성, 깊이, 위치 등을 시그널링할 수 있다. 종단 모듈이 다른 장치들에 반응하는 일 예로서, 종단 후크 또는 로드 핀이 다른 장치/기계로부터 신호를, 또는 해상의 작업자로부터 통신된 신호를 수신할 때 해제될 수 있다.

실시간 데이터를 위한 사용자 인터페이스의 일 예로서, 그래픽 사용자 인터페이스가 현재 로딩 및 최근 피크 로딩을 12 개의 스트랜드 로프의 모든 스트랜드에 대하여 표시할 수 있다. 이 예에 있어서 로프의 주요 스트랜드들 각각은 로드 셀을 가지고, 이 종단에 유선으로 연결하여 실시간 상태 모니터링 도구를 제공한다.

상기의 예들 중 어느 것이라도 능동 구성요소들의 추가로 더 개선될 수 있고 이로써 기계들(AUV 또는 다른 데이터 수집 장치들과 같은) 또는 작업자(선박 크레인 작업자 또는 ROV 파일럿과 같은) 간의 통신이 가능해진다. 종단 모듈로부터 나오는 이 실시간 정보는 산업 절차들을 자동화하고, 안전, 작업 속도를 향상시키고, 시스템 무결성/상태 데이터를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

많은 경우들에 있어서 실시간 데이터, 전력, 통신, 또는 다른 능력을 실현 가능하게 만들기 위해서는, 이러한 유형들의 서비스들을 고하중 인장 부재와 인라인으로 실행하는 것이 가장 유리하다 - 라인들이 종종 상당히 길기 때문에. 고하중 강도 부재 주위에 이러한 구성요소들의 나선형 감기 또는 외부 부착은, 구조적 펜던트들과 같은, 일부 정적인 경우들에 있어서는 가능하다. 하지만, 가능한 가장 바람직한 방법은 이 서비스 라인들을 강도 부재 자체와 통합하는 것이다. 이 개시의 목적을 위해, "서비스 라인"은 - 한 줄의 상호연결된 계류 라인들에서 하나의 지능형 케이블 모듈에서 다음으로 데이터를 통신하는 데 사용되는 광섬유 라인과 같은 - 강도 부재 및 종단의 서비스 컨텍스트를 확장하기 위해 추가되는 강도 부재가 아닌 모든 라인이다. 어떠한 수의 서비스 라인들도 종단 및 전체로서 시스템의 능력을 향상시키는 데 사용될 수 있다.

이 서비스 라인들이 어떻게 강도 부재에 포함되는지는 강도 부재 구축 및 적용에 완전히 의존한다. 예를 들어 다발 주위의 매우 높은 하중들에서 실행되는 크레인 라인은 거의 항상 선형인 해양 계류 로프 또는 반정적 펜던트 라인과는 다른 구축을 필요로 할 것이다. 이에 유념하면, 이하는 서비스 라인들을 강도 부재에 통합하기 위한 몇 가지 다른 가능성들이다:

1. 데이터 전송, 통신, 가스 또는 유체 교환 등을 위한 - 광섬유들, 유체 또는 압력 호스들, 전선들 등

2. 강도 부재의 외부에 부착되는 서비스 라인들

3. 강도 부재 주위를 나선형으로 감싸는 서비스 라인들

4. 강도 부재의 중심에 위치되는 서비스 라인들

5. 강도 부재의 주요 스트랜들 중 하나 또는 그 이상의 중심에 위치되는 서비스 라인들(12 개의 스트랜드 편조 로프에 있어서 이것은 12 스트랜드들 마다 하나의 라인일 수 있다)

6. 강도 부재의 소정의 스트랜드들 대신 또는 스트랜드들과 나란한 서비스 라인들.

대부분의 경우들에 있어서 추가적인 외장 또는 구성요소들은 강도 부재 내부의 서비스 라인을 보호하거나, 또는 서비스 라인들 상에서 강도 부재가 마모되지 않도록 보호하기 위해 필요할 것이다. 해양 리프팅 예를 다시 참조하면, 매우 높은 스트레스들이 서비스 라인들 및 이 라인들과 섬유들 간의 인터페이스 모두에 배치될 것이다. 이것은 일반적으로 서비스 라인이 사용시 손상되지 않거나 또는 강도 부재의 성능을 손상시키지 않는 것을 보장하기 위해 세심한 엔지니어링을 필요로 할 수 있다.

전체적으로 인장 부재 시스템을 더 총체적으로 모니터링하기 위해 종단 지점에서 상태를 모니터링하는 것 이상으로 사용되는 기술은 쉽게 상상할 수 있다. 구체적인 일 예로서, 이전에 설명된 와이어들, 광학계들, 또는 다른 통신 장치들이 종단으로/부터 통신하는 데 반드시 사용되지는 않고, 그보다는 강도 부재의 상태 또는 무결성을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 지능형 케이블 모듈은 또한 다른 근처의 장치들로부터 데이터를 수집하고 이 데이터를 포함된 서비스 라인으로 통해 통신하는, 수신기로서 유익할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 고 하중 인장 부재는 단지 강도 부재 그 자체가 아니라, 장치들의 더 큰 네트워크를 위한 허브가 된다. 이것은 한 줄의 로프 제품들, 또는 AUV들과 같이 완전히 다른 기계들, 실시간 데이터를 보고하는 데 필요한 해저 스테이션, 등일 수 있다.

해양 리프팅 분야에서, 이 유형의 장치는 또한 능동적인 계측 후크로 고려될 수 있다. 이 유형의 배치는 후크로부터 데이터를 수집하여 실시간으로 선박의 작업자들에게 보내기 위해 활용 시 후크와의 지속적인 통신 및 회복을 허용할 것이다. 실시간 후크로부터의 데이터를 이용해, AHC(active heave compensation) 성능을 향상시키고 또한 페이로드 상에서 실제 하중 스윙들을 감소시키는 것이 가능할 수 있다. 이것은 또한 하중 포지셔닝 및 많은 다른 계기들을 모니터링할 기회를 제공한다.

상기의 구성요소들에 기초한 또 다른 매우 강력한 구성은 섬유 로프 종단이 생성/서비스 도구 - 많은 잠재적인 서비스 기능들을 포함하는 로프 상의 기계 - 가 되도록 하는 능력이다. 해양 리프트 예를 다시 참조하면, 이제 수상으로 공급되는 실시간 데이터 및 위치/방향 등을 감지하는 능력을 이용해, 페이로드 위치 추진기들의 통합(종단 또는 페이로드 상에 또는 그 근방에)은 실제적이고 고유한 옵션이 된다. 물에서 합성물들의 초저 중량 덕분에, 페이로드는 물 기둥에서 더 쉽게 조작될 수 있다. 나아가, 라인 중량의 부족은 ROV 또는 AUV 충전을 위한 배터리 팩들, ROV 차고, 액츄에이터들이 통합된 도구들 등과 같이, 로프의 끝단에 더 많은 도구가 추가되도록 허용한다. 예를 들어, 추진기들이 페이로드를 위치시키기 위해 종단에 부가되면, 섬유 로프가 스틸-섬유 변환으로 상당한 질량으로 대체되기 때문에, 이 추진기들은 배터리 소스에 의해 내부적으로 전력이 공급될 수 있다. 또는, 이전에 제공된 예들에 기초하여, 전력 또는 다른 주요 서비스 라인들은 강도 부재로 이어질 수 있다. 이러한 구성은 일부 경우들에 있어서 현재 ROV 구성을 대체할 수 있다.

이 능동적인 페이로드 포지셔닝은 상기의 개념들을 위한 다음 논리적 단계가 된다. 이 버전에 있어서의 지능형 케이블 모듈은 중요 정보를 수집하고 또한 페이로드를 안내하는 데 모두 사용된다. 추진기들이 종단 모듈에 부가되면, 추진기들은 오늘날 절차에서 사용되는 ROV들과 같이 수동으로, 또는 AUV와 같이 완전히 자동으로 구동될 수 있고, 기계 간 통신은 더 높은 수준의 생산 및 안전을 제공할 수 있다. 이후의 예에 있어서, 해저 기계들 간의 통신은 페이로드 위치 안내, 페이로드 조작, 및/또는 더 자동화된 연결들이 가능하도록 하는 데에 도움을 줄 수 있다.

지능형 종단 또는 모듈은 다양한 형태의 센서 기술들 - 거의 셀 수 없이 많은 형태들의 데이터를 생성하는 -을 포함할 수 있다. 이하는 그 예들이다:

1. 움직임/위치/방향/G-쇼크/관성 센서들

2. 가속도계

3. 자력계들

4. 자이로스코프들

5. GPS 장치들

6. TIMU 장치들

7. MEMS 장치들

8. 음향/초음파 센서들

9. 압력 센서들(대기, 액체, 고체)

10. 스트레인 센서들

11. 하중 센서들

12. 토크/비틀림 센서들

13. 습도 센서들

14. 온도 센서들

15. 근접 센서들

16. 비전 또는 이미지 센서들(2D/3D)

17. 상대적 움직임 센서들(3D 카메라, 레이저 등)

18. 광 센서들(UV 또는 기타)

19. 거리/변위 측정 센서들(레이저 선형 엔코더, 카메라, 라이다 등)

20. 로터리 센서들

21. 코드 리더/OCR 센서들

22. 광전 센서들

23. 포토마이크로 센서들

24. 광섬유 센서들

25. 가스 센서들

26. 유량/마이크로-유량 센서들

27. 액체 누출 센서들

28. 접촉 센서들

29. 유전체 센서들

30. 전기 전도/저항 센서들

31. 데이터 전송/통신 예들

32. 전체적으로 케이블 또는 그 하부구성요소들을 위한 토크 센서들.

지능형 케이블 모듈과의 데이터 통신은 이하를 포함하는 다양한 형태들을 가정할 수 있다:

1. 와이파이, 블루투스, 수동 또는 능동 RFID, 지그비, BAW, LTE, LTE-A, 또는 다른 무선 또는 마이크로파들과 같은 무선 통신들. 셀룰라, 위성, 음향 에너지, 음파, 전자기 유도, FSO(free-space optical), 라이다, 또는 기타.

2. 전도성 요소들, 광섬유 요소들, 등과 같은 유선 통신들.

3. 추후 검색을 위해 데이터를 저장하기 위한 전자적 또는 기타 데이타 저장 장치들의 이용.

데이터는 푸쉬/송신만 되거나, 단지 풀/수신만 되거나, 또는 둘 다 일 수 있다. 송신 대 수신 능력은 모듈 용량 및 적용 필요에 따라 달라질 수 있다. 로프 모듈들은 데이터 전송/통신의 하나 또는 복수의 방법들을 포함할 수 있다. 무선 설계의 경우에 있어서, 유선-접근 구성요소의 추가는 통상 예를 들어 시스템 중복, 백업, 빅데이터 전송, 프로그래밍, 또는 디버깅과 같은 아이템들에 바람직할 수 있다.

지능형 케이블 모듈들은 이하를 포함하는 광범위한 소스들에 의해 전력이 공급될 수 있다:

1. 저장된/배터리 전력: 배터리들은 유도 충전, 정기적인 교체, 또는 영구-사용을 위해 설계될 수 있다. 시스템은 초저전력 소비를 위해 설계될 수 있어 다년간 사용가능하다.

2. 파워 셀(power cell)과 같은 자가 에너지공급 시스템들

3. RFID 또는 다른 장치에 의해 에너지를 공급받는 유사한 것

4. 태양열, 풍력과 같은, 세류 충전 시스템들 또는 다른 작은 소형 보조 장치

5. 주 배터리를 충전하는 사용되고 제거되는 보조 배터리

로프 모듈(들)이 항상 전원에 직접 연결되어 있을 수 있지만(끝단에서 또는 로프 주위 또는 이어지는 컨덕터들을 이용해), 지역적 배터리 또는 저장장치 또한 있을 수 있는 것이 가장 흔하다. 예를 들어, 유선 전원은 도구들에 전원을 공급하고 충전을 유지하는 데 사용될 수 있다. 배터리 또는 저장된 전력은 데이터 무결성을 유지하고 또한 가볍고 지속적인 기능들을 작동시키는 데에 일반적일 수 있다.

CPU 또는 유사한 데이터-처리 장치(들)은 모듈의 지능 및 로직을 정의하는 데 사용될 수 있는 프로그래밍가능한 장치로서 기능한다. 이것은 이하와 같은 정보 관리를 포함한다:

1. GPS(Global Positioning System) 위성 수신기

2. 데이터 입력 디지털화

3. 데이터 계산

4. 데이터 압축

5. 데이터 암호화

6. 데이터 저장

7. 모듈 시간/일자 스탬프

8. (센서들과 같은 다양한 입력들로부터) 신호 조절 및 처리

9. 정의된 정보 패키지들의 전송 및 수신 (예. 이메일 경고, 패키지되거나 또는 실시간의 네트워크 통신들, 등)

10. 정의된 한계들의 측정(장력, 압력, 충격 등) - 네트워크 통신을 위해 인접한 도구들 또는 수신기들에게 응답 신호들을 배포한다.

11. 소정의 상황들(로우 배터리, 과사용된 로프 등)에 기초한 광, 음향 및 다른 작업자 또는 네트워킹 신호들의 결정

12. 저전력 소비를 위한 최대절전/절전 모드들의 관리

13. 스트랜드-무결성 데이터의 분석 (광섬유들 전도성 요소들 등을 통해)

모듈들은 이하를 포함하는 다양한 작업자/시스템 경고들을 포함할 수 있다:

1. 상태 표시등과 같은 시각적 경고들(도 27의 외부 디스플레이(222) 참조)

전자적 설계는 원하는 기능에 따라서, 셀수 없이 많은 형상들/형태들을 취할 수 있다.

2. 칼라 스택/상태 표시등, 다른 상태들을 전달하기 위한 깜빡이는 표시등 패턴 등

3. LCD 또는 모듈 상의 또는 그 근방의 또는 이에 삽입가능한 다른 전자적 데이터 패널

4. 음향적 경고들

5. 음향적 새소리(Acoustic chirps) 또는 핑들(pings)

지능형 모듈들은 이하를 포함하는 다양한 방식들로 기계 간 인터페이싱을 달성할 수 있다:

1. 기계 간 인터페이싱

2. 레이저, UV 광, 무선 또는 유선 전송, 초음파, 무선, 또는 전체적으로 장비의 더 큰 부분 또는 작업자에게 경고를 주기 위한 데이터 네트워크 상의 또는 다른 기계에게 통신하기 위한 다른 방법

3. 스마트 태블릿 또는 지역 네트워크에의 통신으로 컴퓨터들은 상태들(예를 들어 전자적 스택 표시등들, 또는 별도의 기계 기능을 작동시키기 위한 신호)을 다른 위치로 전송할 수 있다.

4. 실시간 통신, 또는 소정의 사건들(충격 하중, 시간 간격 등) 주위의 조건적 데이터-통신

이 전체의 개시의 목적을 위해, 지능은 센서들을 수용하고 데이터가 관리되도록 허용하는 몸체들의 일부 형태를 포함하는 많은 잠재적인 형태들로부터 나올 수 있다. 일반적으로, 이것은 끝단(종단 지점) 내부, 또는 로프를 따른 어디든, 또는 둘 다에 있을 수 있다. 종단이 종종 끝단에 있고 또한 하중 연결 지점(아이, 후크, 또는 정지와 같은)을 이용해 하중을 전달하는 데 사용될 때, 모듈/IoT 모듈은 근접에 무관하게, 로프 조립체에 연결되는 모든 장치이다. 이것은 종단에 또는 그 주변에 있을 수 있지만, 많은 경우들에 있어서 지능을 제공하기 위해 로프를 따라 있는 것이 바람직하다. IoT 모듈은 가능하게 만들어질 수 있지만, 통상적으로 하중을 전달하는 데 사용되지 않는다. 이 개시 전체에서 종단 또는 모듈은, 다른 최종-목적을 가질지라도, 개시된 스마트 서비스들/지능을 제공하는 능력에 있어서는 유사한 것으로 고려되어야 함을 가정해야 한다. 일부 로프들은 스마트 모듈만을 필요로 하고, 일부는 스마트 종단을, 일부는 둘 다를 필요로 한다. 많은 경우들에 있어서 스마트 모듈은 종단 내부에 안착하거나 또는 이에 인접한다. 이전의 개시는 종단 지점에 더 집중하였지만, 이 부분은 다른 수단을 구체화할 것이고 이에 의해 더 일반적인 모듈 또는 모듈들이 주요 및/또는 2차 장치들로 고려될 수 있다. 이것들은 지능형 종단 대신에 사용되거나 또는 이러한 장치를 지원하는 데 사용될 수 있다.

지능형 케이블 모듈에 대한 변형들은 이하를 포함한다:

1. 지능형 케이블 모듈은 로프 또는 스트랜드들 상에 또는 그 내부에 어디든 적용(장착/삽입/부착)될 수 있다. 이것은 끝단들에, 중간(로프를 따라 어디든), 일 단 근처에, 또는 세그먼트들에 있을 수 있다. 개시된 예들에 있어서, 모듈은 전체 인장 섬유 강도 부재, 그 개별 스트랜드, 또는 전체의 일부 다른 부분집합에 대한 하중들을 측정하기 위해 적용될 수 있다.

2. 다른 기능들을 제공하거나 또는 서로 통신하는 하나 또는 수 개의 모듈들이 있을 수 있다. 모듈은 CPU를 가질 필요가 없거나 또는 독립적이다 - 이것은 다른 더 지능적인 장치들 또는 하나의 중앙 장치를 지원하기 위해 웹으로 기능하도록 제공할 수 있다.

3. 종단에 있는 모듈은 다른 데이터를 수집하는 수 개의 중간 모듈들을 위한 말단-허브로서 기능할 수 있다. 중간 모듈들은 단지 하중, 위치, 온도를 제공할 수 있다 - 이것들은 센서들만일 수 있고 CPU와 인터페이스하는 데 사용될 수 있거나(종단에서와 같이), 또는 그렇지 않다면 다른 소스로 데이터 전송 수단을 위한 허브일 수 있다(유선일 때와 같이).

지능형 케이블 모듈은 이하를 포함하는 많은 다양한 방식들로 케이블에 연결될 수 있다:

1. 로프 내부에 장착되어

2. 로프 외부에 장착되어 (대칭적 또는 비대칭적 형태로)

3. 로프의 소정의 스트랜드들에 장착되어 (주요 하위-로프들 각각의 내부에서와 같이)

4. 부가된 노드로서 로프에 묶여서

5. 로프의 일 단 또는 양 단들 상에 장착되어

6. 전형적인 로프 이음부의 일 레그 또는 양 레그들에 장착되어

7. 이어진 종단의 보호관 내에 장착되어

8. 종단의 다른 형태에 부착되거나 또는 내부에 장착되어

9. 로프에 영구히 장착되거나(변조 방지), 또는 보편적으로 부착 또는 클립 온/오프하도록 설계되어.

복수의 모듈들은 또한 단 하나의 위치에 존재할 수 있다. 도 21은 케이블 중심에 배치되는 단일 모듈 케이싱(208)의 일 예를 제공한다. 이 예에 있어서 도시된 케이블은 12 개의 별개 스트랜드들의 브레이드이다. 일부 경우들에 있어서 이 스트랜드들 각각은 그 자체가 12 개보다 적은 하위-스트랜드들의 브레이드일 수 있다. 더 작은 모듈 케이싱은 하위-스트랜드들의 일부를 분리시킴으로써 12 개의 스트랜드들 각각 내부에 배치될 수 있다. 이 모듈들의 일부는 제거가능한 데이터 카트리지를 포함할 수 있다.

지능형 케이블 모듈은 희생 테일(일 단이 종단을 가지고 반대 단이 이후에 다른 로프로 이어지는 것과 같은) 상에만 안착할 수 있다. 이 구성은 수동 로프를 지능형으로 만드는 데 사용될 수 있다. 이것은 또한 지능이 공장-제어 세팅에서 로프에 캘리브레이션되는 것을 허용한다.

모니터링 예는 이하를 포함한다:

1. 종단 하강들 또는 최대 충격. 충격의 비율, 듀티 사이클들, 절단 스트랜드들, 로프 계수, 로프 유전체 특성들, 로프 길이 변화 등. 붐잭(기계 충격), 공진, 고유 주파수, 로프 또는 스트랜드 토크, 로프 또는 스트랜드 불균형, 로프 직경, 나선 변경, 로프 근접-다발 또는 근접 센서를 통한 관련 장치. 유전체 등을 통한 다른 장치에의 연결 주기, 화학적 오염, 라인 보안, 온도 등. 화학적 노출, 스트랜드 무결성, 로프 수명 관리.

2. 주기 카운팅: 로프 내의 기계 주기들을 카운팅하기 위해 관성 모듈 또는 RFID 또는 다른 위치 센서를 이용. 예를 들어 상하로 움직이는 호이스트 장치.

3. 움직임/하중/등을 통해 시간을 기록(log)하는 모듈 - 수명/사용을 기록. 데이터 저장/수집 - 그후 필요에 따라 패키지 전송.

4. 적절한 연결 및 하중 평가(rating): 리프팅 슬링 및 쇠고랑 조합과 같은, 적절한 로프 및 하드웨어가 소정의 작업을 위해 사용되었는지 검출 및 표시하는 데 사용됨.

5. 칩 또는 통신 데이터는 작업자 또는 원하는 상태의 기계에게 시그널링할 수 있다 (하중, 깊이, 추천 작업 시간, 온도 초과 등)

6. LCD 패널 또는 이웃 태블릿은 검사/시스템 상태의 분석을 위한 피크 상태들을 식별할 수 있다(로프 수명, 최대 작업 수신 하중, 로딩 주기 카운트, 등)

진보적인 지능형 케이블 모듈들을 위한 예시적인 응용들은 이하를 포함한다:

1. 크레인/윈치 라인들 (해양 또는 육상 크레인들, 깊은 갱도 광산들, 등)

2. 대형 선박의 선박-해양 및 선박 간 계류들 (L&G 탱커들, 바지선들, 등)

3. 구조적 붐 펜던트들 (크레인들, 드래그라인들, 쇼벨들, 등)

4. 토목 구조물 줄들(브릿지 스테이, 포스트 텐션 콘크리트 구조물들, 케이블-철근 시스템들, 등)

5. 예인선 (상업용 어선들, 그물 등)

6. 교량들 (트롤 도어들, 리프팅 조립체들 등)

7. 부유식 구조물 계류들 (석유 플랫폼들, 선박들, 풍력 발전소들, 파랑 에너지, 상업용 부두, 보트들 등)

8. 타이-다운들 (화물, 항공기, 지면 앵커들, 유틸리티 고정 등)

9. 리프팅 또는 견인 슬링들(무거운 리프트 라운드 슬링들, 로프 그로밋들 또는 가벼운 공장 패브릭 슬링들)

10. 기술은 또한 피트니스 장비, 항공기 제어 케이블들, 자동차 제어 케이블들, 안전 밧줄들, 보트 리프트들, 의료용 장치들 등에 사용되는 것과 같이, 소형으로 및/또는 작은 케이블 조립체들로 단순화된 형태로 사용될 수 있다.

11. 이 개시 전체에서 다루는 것과 같이, 지능형 모듈(들) 및/또는 종단들은 보통 더 큰 장치들의 네트워크에 연결될 것이다. 원칙적으로, 어떤 방식으로 연결될 때 장치들은 로프 네트워킹 모듈들로 보일 수 있다 - 물리적 로프 시스템이 디지털 도구로 변환되고 이로써 완전히 새로운 서비스 기능들이 유도될 수 있다. 예를 들어, 디지털화된 선박 계류 시스템은 작업자가 각각의 개별 유닛 뿐만 아니라, 어떻게 윈치들 및 다른 선박 구성요소들에 부과되는 스트레스 뿐만 아니라 시스템 전체가 기능하는지 이해하는 것을 허용한다. 일련의 로프들은 전체 기계/작동에 중요한 데이터에 대한 입력이 된다.

12. 광산 드래그라인(mining dragline)에서 복수의 모듈들은 하나의 중앙 수집 장치와 통신할 수 있다. 이 모듈들은 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.

13. 지능형 케이블 모듈들과의 작동 또는 기계 상의 모든 로프-관련 장치들은 이후에 더 정교한 분석을 수행하도록 완전한/폐루프 데이터 세트를 생성하도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 하중 장거리 분포 및 4 개의 붐 지지 펜던트 케이블들 간의 상호작용이 평가될 수 있거나, 또는 소정의 연결된 선박 계류 라인들의 전체 하중이 관리될 수 있다. 이 매크로-데이터가 자산 또는 필드 전체의 - 단지 각각의 개별 인장 부재가 아니라 - 더 나은 관리를 위해 사용될 수 있다.

15. 이하의 도면에 도시된 전기 시스템과 유사하게, 로프 네트워크는 스포크 앤 허브(spoke and hub), 피어 투 피어(pier to pier), 부스터들을 갖는 멀티-허브, 상호연결된, 게이트웨이 IoT 모듈을 통한 작업, 하이브리드 등과 같이, 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 이것은 분산 감지 네트워크로서 고려될 수 있고, 또한 스마트 허브, 소정의 기능들을 수행하기 위한 디지털화된 작업자 태블릿과 같은 아이템들을 포함할 수 있다. 이것은 - 수집되고, 푸쉬되고, 또는 풀되는 데이터, 및 전체 시스템 목표에 따라 - 슬레이브 또는 마스터 네트워크 설계일 수 있다.

16. 스캐너들은 데이터를 위한 핑(ping)에 사용될 수 있다. RFID와 같은 기술들은 소정의 데이터를 수집하기 위해 수동 시스템이 지역적 네트워크을 핑하는 것을 허용한다. 예를 들어, 이것은 시간에 기초한 피크 하중들을 통신하기 위한 핑일 수 있는 한편, 다른 데이터는 다른 방식으로 저장되고 제거된다.

17. 네트워크 로프 IoT 장치들은 전세계적으로 다른 사이트들 또는 위치들과 네트워킹하기 위해 데이터를 클라우드 또는 지역 서버로 푸쉬하도록 모두 상호연결되거나 및/또는 독립적으로 설계될 수 있다. 다시 말하면, 네트워크는 그후 지역, 국가, 회사, 장비 유형, 운영 유형 등의 시스템 성능 또는 활동을 훨씬 더 넓게 평가하는 데 사용될 수 있다. 조직은 중요한 장비 또는 작업들의 회사-전체의 성능에 대한 가시성을 획득할 수 있다. 인장 부재들(섬유 로프들과 같은)은 일반적으로 수행된 활동들(예를 들어 페이로드 값들, 작업 시간 등)을 나타내므로 중공업에 유의미한 데이터를 통신하는 것과 관련된다. 대형/중장비 및 작업들에 있어서 인장 부재들로부터의 데이터를 디지털화하고 통신할 수 있는 것은 많은 방식으로 중요하다. 수많은 사용자 인터페이스들 및 주요 성능 지표의 분석들이 가능하다.

18. 상기의 대부분은 광범위한 분포를 제안하지만, 많은 경우들에 있어서 네트워크는 필요에 따라 역사적/저장된 데이터를 추출하거나 또는 실시간으로 데이터를 모니터링하기 위해 특정 사이트로 가져올 수 있는 견고한 태블릿과 같은, 단지 하나의 작업자 인터페이스일 수 있다. 추가적으로, 이 장치들은 네트워킹된 모듈들을 프로그래밍 또는 재프로그래밍하는 데 사용될 수 있다.

정보가 지능형 케이블 모듈로부터 케이블로 전송되는 실시예들에 있어서, 독자는 이 정보를 위한 추출 지점은 서로 다른 위치들에 있을 수 있음에 유념해야 한다. 케이블의 "페이로드 끝단"은 종단이 부착되는 끝단이다. 케이블은 종종 수상 선박 상의 드럼에서 나온다. 페이로드 끝단에서 케이블에 적용되는 정보는 페이로드 끝단에서 먼 일부 지점에서 추출되어야 한다. 이 추출 지점은 단순히 케이블의 반대 끝단일 수 있다. 하지만, 이것은 또한 케이블의 정보 전달 구성요소들이 하중 전달 구성요소들을 이탈하는 일부 중간 지점일 수 있다.

많은 실시예들에 대하여 진실일 수 있는 본 발명에 관한 몇 가지 일반적인 진술들을 할 수 있다:

1. 페이로드 해제 지점 위에 계기 패키지(들)을 배치하는 것을 추천한다. 본 발명의 목적은 복수의 페이로드들의 배치에 있어서 계기 패키지를 여러 번 이용하는 데 있다. 이로써 페이로드가 해제될 때 종단이 "집으로 돌아오기" 힘든 위치에 계기 패키지를 배치하는 것은 바람직하지 않다. 페이로드 해제 지점은 지능형 케이블 종단(도 17에 도시된 바와 같이) 근방에 있을 수 있다. 하지만, 이것은 또한 종단 꽤 아래일 수 있다. 일부 예들에 있어서 해제 메카니즘은 종단 아래 20 미터에 놓일 수 있다. 이것은 긴 슬링들이 종단을 페이로드에 연결하고 해제 메카니즘이 긴 슬링들의 페이로드 끝단 상에 위치될 때 진실일 수 있다.

2. 힘 감지 장치들(로드 셀들, 스트레인 게이지들, 등)을 포함하는 버전들에 있어서, 계기 패키지는 감지된 힘들을 직접 전송하거나 또는 추후 전송을 위해 기록될 수 있다.

3. 바람직한 실시예들은 모두 프로세서 및 디지털 신호들을 전송하는 능력을 포함할 것이다. 하지만, 단지 아날로그 구성요소들만 이용하고 프로세서를 이용하지 않고 본 발명을 구현하는 것이 가능하다. 일 예로서, 매우 단순한 버전은 단지 로드 셀들, 지역적 배터리, 및 가능하다면 증폭기 세트를 통합된 종단에 포함할 수 있다. 이 아날로그 장치들은 그후 아날로그 신호들을 직접 케이블로 보낼 수 있고 모든 처리는 통합된 종단의 외부에서 수행될 것이다.

4. 계기 패키지는 이상적으로 관성 측정 시스템을 포함한다. 다시 해상으로의 실시간(또는 거의 실시간) 데이터 전송과 조합된, 이러한 시스템은, 해상 작업자가 통합된 종단(및 간섭에 의해 페이로드 자체)의 정확한 위치 및 방향을 알 수 있도록 허용한다.

5. 케이블에 합성 필라멘트들의 이용은 종래의 스틸 케이블들과 비교하면 큰 중량 절약을 제공한다. 이 중량 절약들은 추가적인 중량이 종단에(또는 그 근방에) 전달되도록 허용한다. 배터리들은 케이블로 전력을 보내지 않고도 충분한 전원을 제공하기 위해 지능형 종단에 추가될 수 있다. 데이터는 여전히 이 시나리오에서 케이블을 통해 보내질 수 있지만, 케이블을 통해 전력을 보낼 때 더 큰 문제는 제거될 것이다.

6. 도 14에 도시된 것과 같은 카메라는 스테레오 카메라, 레이저 스캐너, 또는 지능형 종단이 목표 상으로 "돌아오기(home)"를 허용할 수 있는 다른 적절한 장치일 수 있다. 일 예로서, 시각적 기준이 해저 플랫폼 상의 원하는 배치 지점으로서 제공될 수 있다. 스테레오 카메라는 페이로드를 이 목표로 안내하는 데 사용될 수 있다. 3D 물체는 레이저 스캐너를 위한 목표로서 사용될 수 있다. 카메라는 또한 지능형 종단 자체 상에(아마도 측면 붐에 오프셋되어) 제공될 수 있다

7. 시각적 안내 시스템이 제공되면, 관성 측정 시스템은 매우 정확할 필요는 없다. 관성 시스템은 "대충" 페이로드를 획득하는 데 사용될 수 있고, 시각적 안내 시스템이 그후 최종 배치를 대신할 수 있다. 2 가지 시스템들의 조합은 비용을 억제하면서 더 큰 정확도를 허용한다.

많은 다른 특징들이 이하의 하나 또는 그 이상을 포함하여, 진보적인 종단에 포함될 수 있다:

1. 메모리는 필요한 케이블 유지관리 및 가능한 서비스에서의 제거에 관한 추후 분석을 위해 스트랜드 하중들을 저장하는 데 사용될 수 있다.

2. 통신 및 전선들은 케이블의 코어를 통해 이동하지 않을 수 있지만 외부로 이동할 수 있다. 일 예로서, 통신 및 전선들은 케이블의 피복 내에 내장되거나 또는 케이블 주위에 나선형으로 둘러싸일 수 있다.

3. 수집기 및 하우징은 하나의 통합 유닛으로 만들어질 수 있다.

4. 계기 패키지 기능은 (수집기를 포함하는 복수-스트랜드 케이블보다는) 단지 하나의 스트랜드를 갖는 케이블에 적용될 수 있다.

5. 계기 패키지는 견고한 ROV 차고의 일부로서 포함될 수 있다.

도 36 내지 도 39는 지능형 통합 케이블 모듈에 대한 추가적인 실시예들을 보여준다. 도 36에는 구성요소들이 분해된 상태로 도시되어 있다. 조립된 상태에서 전이 캡(284)은 압력 용기(282)의 우측에 놓이고 전이 캡(286)은 압력 용기의 좌측에 놓인다. 이 실시예들은 - 케이블의 끝단들 상의 종단들에서 먼 - 케이블의 중심에 설치를 위해 구성된다. 모듈은 도 26에 도시된 바와 같이 스트랜드들의 조밀한 배치를 "업세팅"함으로써 선택된 위치에 설치된다. 구성요소들은 그후 스트랜드 간극들 중 하나를 통해 케이블의 내부로 삽입된다. 도 26의 예와는 달리, 통신 스트랜드(204)에의 연결은 선택사항이다. 많은 예들에 있어서, 도 36의 실시예는 통신 스트랜드가 존재하지 않을 때 설치될 것이다. 파선들은 그 내부에 설치된 구성요소들(282, 284, 286) 주위를 지나기 때문에 케이블(10)의 "볼록한" 프로파일을 나타낸다.

압력 용기(282)는 속이 빈 용기이다. 이것은 - 스테인레스 스틸 또는 알루미늄과 같은 - 금속으로 만들어질 수 있다. 이것은 또한 - 수지 내에 내장된 감긴 섬유와 같은 - 합성 물질들로 만들어질 수 있다. 전이 캡들(284, 286)은 케이블(10)의 정상(방해되지 않은) 단면으로부터, 압력 용기(282)를 덮는 부분을 거쳐, 다시 정상 단면까지의 전이를 완만하게 하도록 제공된다. 각각의 전이 캡은 바람직하게 압력 용기(282)의 구 형태의 일 부분에 맞도록 구성되는 오목한 부분을 포함한다. 각각의 전이 캡은 또한 도시된 바와 같이 가늘어지는 외부를 포함한다. 돌출부들(288)의 방사상 어레이는 각각의 전이 캡의 외부 표면 상에 제공될 수 있다. 이 돌출부들은 케이블 스트랜드들의 간극들 내부에 놓이도록 위치된다. 이 돌출부들은 이로써 전이 캡들의 회전을 억제한다.

도 37은 케이블의 중심에 설치되는 도 36의 구성요소들을 갖는 단면도를 보여준다. 독자는 어떻게 전이 캡들(284, 286)의 오목한 끝단 부분들이 압력 용기(282)의 구형 외부 주위에 꼭 맞는지 유의해야 한다. 이 예에 있어서 압력 용기는 속이 비어 있고 뉴톤형 유체(296)를 포함한다. 선택된 뉴톤형 액체는 부식성이 없는 것이 바람직하다. 실리콘 오일이 일 예이다. 압력 용기(282)는 도시된 바와 같이 케이블의 중심축을 따라 위치되도록 의도되는 2 개의 보스들(298, 300)을 가진다. 보스(300)는 나사산 홀을 포함한다. 압력 변환기(290)는 이 홀에 나사결합되고 제 자리에 고정된다. 이 예에 있어서, 계기 패키지(292)는 압력 변환기(290)와 통합되어진다. 안테나(294)는 계기 패키지(292)를 위한 하우징의 일부로서 만들어질 수 있거나 또는 도시된 바와 같이 외부로 연장될 수 있다. 계기 패키지(292)는 바람직하게 안테나(294)를 통해 데이터를 송수신할 수 있는 무선 송수신기를 포함한다.

케이블의 스트랜드들은 압력 용기(282) 주위를 원만하게 지나간다. 장력이 케이블에 적용될 때, 압력 용기를 둘러싸는 스트랜드들은 외부 압착력을 적용한다. 이 압착력은 압력 변환기(290)에 의해 모니터링되는 내부 압력 상승을 생성한다. 압력 용기(282)는 장력에 의해 케이블에 가해지는 압착력이 압력 용기 내부에 수용된 유체에 있어서의 압력 상승을 생성하도록 형태가 주어진다. 도시된 예는 구이다. 당업자는 구가 여기에 수용된 유체의 주어진 부피에 대한 최소 표면적을 나타냄을 알 것이다. 케이블 상의 장력은 구를 압착하여 도 37의 압력 용기(282)의 단면이 더 타원으로 되도록 하는 경향이 있다. 구 형태를 벗어나면 내부 부피에 있어서의 감소 및 내부 압력에 있어서의 최종 상승을 생성한다.

도 37의 예에 있어서, 뉴톤형 액체는 압력 용기(282)를 완전히 채우는 데 사용된다. 당업자는 뉴톤형 액체의 밀도는 약간 압력이 증가함에 따라서만 증가함을 알 것이다. 따라서, 압력 용기(282)의 형태에 있어서의 약간의 압축은 압력 변환기(292)에 의해 읽히는 내부 압력에 있어서의 상당한 변화를 생성할 것이다.

대부분의 관심 케이블들은 복수의 스트랜드의 복잡한 구축을 가진다. 변환기(290)에 의해 측정되는 압력과 케이블에 적용되는 장력 간의 관계는 이러한 케이블 구축에 있어서 상당히 복잡하다. 따라서, 적용되는 장력과 측정된 압력이 관련되는 수학적 표현을 개발하는 것은 어렵다. 이러한 관계를 개발하는 것은 불가능함은 두말할 필요가 없다. 하지만, 케이블 단위의 변경들은 이러한 정의된 관계를 이용하는 데 있어서의 불확실성이 매우 커서 실용적이지 않게 만든다. 보다 더 실용적인 해법은 특정 케이블 설계에 있어서, 또한 가능하다면 특정 케이블에 있어서 케이블 장력 대 측정되는 압력을 캘리브레이션하는 것이다.

많은 케이블 기하구조에 있어서 캘리브레이션 절차는 단순하지 않을 것이다. 복수-스트랜드의 합성 케이블은 와이어 로프만큼 예측가능하게 행동하지 않는다. 종단들이 추가된 후, 합성 케이블은 이를 상당한 장력 스케쥴에 종속시킴으로써 "설치(bedded)"되어야 한다. 이 설치 절차는 더 최종적이고 컴팩트한 형태로 섬유들을 안착시킨다. 이 절차 중 케이블의 기하구조는 약간 변경된다 - 더 긴 스트랜드 나선형들 및 더 작은 직경 및 더 높은 패키징 밀도와 같이. 일부 예들에 있어서, 각각의 종단된 스트랜드의 개별적인 길이를 조정하는 것이 필요하다. 그렇지 않다면, 스트랜드들 사이의 하중 분포는 고르지 않게 될 수 있다. 일부 경우들에 있어서 제1 설치 절차가 진행되고 그후 스트랜드 길이들을 재조정하고, 그후 제2 설치 절차를 진행할 필요가 있다. 캘리브레이션 절차를 진행하기 전에 적절하게 케이블을 설치하는 것이 추천된다. 그렇지 않다면, 캘리브레이션은 정확하지 않을 수 있다.

도 38은 측정된 압력 대 적용된 장력에 대한 예시적인 캘리브레이션 곡선을 보여준다. 케이블 - 도 37에 도시된 것과 같은 지능형 케이블 모듈을 갖는 -은 적절히 설치되고 그후 캘리브레이션 고정장치에 배치된다. 캘리브레이션 고정장치는 압력 판독값들이 기록되는 동안 구체적인 장력 스케쥴을 적용한다. 수 개의 로딩 주기들이 일관성을 보장하기 위해 통상적으로 사용된다.

"1"로 표시되는 영역에 있어서 곡선의 기울기는 상당히 달라지고 또한 하나의 로딩 주기에서 다음 주기로의 반복가능성은 거의 없다. "2"로 표시되는 영역에 있어서 - 상기의 영역들에 있어서 - 곡선은 일관되고 반복가능한 경향이 있다. 이것은 캘리브레이션 곡선의 유용한 부분이다. 캘리브레이션 곡선은 더 높은 하중 영역에 대하여 측정된 압력과 적용된 장력 간에 더 정확한 상관관계를 생성하는 경향이 있다. 이것은 케이블 수명 및 성능을 결정하는 데 있어서 최대의 관심 영역이기 때문에, 더 낮은 하중 영역에 대하여 종종 존재하는 부정확성은 큰 단점은 아니다.

캘리브레이션 절차가 완료되기만 하면 지능형 케이블 모듈은 측정된 압력 대 적용된 하중 곡선을 적절한 형태로(고차의 다항식 또는 보간을 이용한 룩업 테이블과 같은) 저장할 수 있다. 현장에서 사용 시, 지능형 케이블 모듈은 측정된 압력 또는 캘리브레이션된 하중 데이터 중 하나를 전송할 수 있다. 모듈은 또한 추후 검색을 위해 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는 유용한 정보를 제공할 수 있다. 일부 예들은 이하와 같다:

1. 케이블 상에 배치된 최대 하중 (뿐만 아니라 최대 하중일 때의 일자/시간 및/또는 주기)

2. 정의된 임계치를 초과한 로딩 주기들의 수 (하중 값 또는 누적 시간 값); 및

3. 초과의 수 및 각 초과 동안 유지된 최대 하중.

도 39는 2 개의 전이 캡들이 하나의 오버몰딩된 전이 캡(302)에 의해 대체되는 다른 일 실시예를 보여준다. 압력 용기(282)는, 압력 센서, 계기 패키지, 및 안테나와 함께, 몰딩 공간 내부에 배치되고 단단한 물질이 그 위에 몰딩되어 통합된 케이블 모듈(304)을 생성하게 된다. 오버몰딩 물질은 적절한 내구성을 제공하도록 선택된다. 일 예는 상대적으로 낮은 온도에서 몰딩될 수 있는, 적당히 유연한 폴리우레탄이다.

종래 예들은 케이블의 중심에 위치되는 지능형 케이블 모듈들을 보여주었다. 케이블의 외부 또는 하나 또는 그 이상의 개별 케이블 스트랜드들에 고정되는 지능형 케이블 모듈을 제공하는 것 또한 가능하다. 도 40은 각 스트랜드에 고정되는 분기 모듈 커버(306)를 갖는 단순한 3-스트랜드 케이블을 보여준다. 일부 버전들에 있어서 지능형 케이블 모듈 내부의 감지 및 통신 기술은 모듈 커버 자체에 있을 것이다. 다른 예들에 있어서 감지 구성요소들은 케이블 내부에 수용될 수 있지만 전력 및 통신 구성요소는 케이블의 외부에 고정된다.

도 41은 통합된 케이블 모듈들 중 하나를 관통하는 단면도를 보여준다. 통합된 케이블 모듈(304)의 작은 버전은 개별 스트랜드의 중간에 위치된다. 분기 모듈 커버(306)는 통합된 케이블 모듈의 도입으로 야기되는 볼록한 부분 근처 케이블 스트랜드의 외부에 고정된다. 전력 및 통신 장비는 모듈 커버에 위치될 수 있다(작은 컨덕터들은 통합된 케이블 모듈(304)과 모듈 커버(306) 내의 전자장치들 사이의 스트랜드를 통해 측면으로 지나갈 수 있다). 표시 패널(374)은 모듈 커버(306)의 외부에 제공될 수 있다. 이 표시 패널은 하나 또는 그 이상의 LED 상태 표시등들 또는, 관련 데이터를 갖는 LCD 디스플레이를 선택적으로 포함할 수 있다. 또는, 패널은 상태를 표시하기 위한 가청 소음 경고를 포함할 수 있다 (로우 배터리를 통한 새소리, 주의/조건적 검사 통지 등을 위한 2 개의 새소리들과 같이). 플러그 포트(또는 충전 또는 데이터)의 추가 또는 사용자-조작 기능 버튼들은 또한 기능을 추가하기 위한 패널 또는 모듈의 일부일 수 있다. 이 장치들은 경고들을 제공하거나 또는 관찰자에게 케이블 스트랜드 또는 케이블의 상태를 표시하는 데 사용될 수 있다.

개별 스트랜드들 상의 지능형 케이블 모듈들은 도 41에 도시된 만큼 근접하지 않을 수 있다. 다른 실시예들에 있어서 모듈들은 다른 간격들로 분리될 수 있고 모듈들의 최근접한 이웃 모듈은 상당히 멀리 - 10 미터 또는 그 이상과 같이 있을 수 있다. 개별 케이블 스트랜드 상의 지능형 케이블 모듈의 개념은 도 41에 도시된 유형의 모듈에 한정되지 않고, 사실상 이 개시에서 발견된 어떠한 지능형 케이블 모듈 유형들이라도 적용될 수 있다.

도 42 및 도 43은 도 41의 실시예를 위해 사용될 수 있는 선택적 보호 커버를 보여준다. 도 42에서 한 쌍의 칼라들(308)은 모듈 커버들(306) 근처의 케이블 외부에 고정되었다. 도 43에서 통합된 칼라(310)는 도 42에 도시된 구성요소들 상에 부착되었다. 표시 패널(374)은 통합된 칼라(310)의 외부에 제공될 수 있다. 이 표시 패널은 상기에서 제안된 예들과 같이, 케이블의 상태 또는 히스토리에 관한 정보를 제공한다.

도 44는 통합된 지능형 케이블 모듈이 중간 대신 케이블의 일 끝단 근처에 제공되는 일 실시예를 보여준다. 이 예에 있어서 각각의 케이블 스트랜드(12)는 앵커(18)에 포팅된다. 수집기(335)는 이 모든 앵커들을 장착하고 또한 - 아이(336)와 같은 - 외부 로딩 특성을 제공한다. 케이블 스트랜드들(12)은 압력 용기(354) 주위를 지나도록 외측으로 꺾여야 한다. 압력 용기는 전이 캡(340) 및 전이 캡(342)에 의해 위치된다. 피복(338)은 스트랜드들을 수용한다. 압력 변환기(290) 및 계기 패키지(292)는 종래 예들에서와 같이 제공된다. 적절한 케이블 설치 절차 후 측정되는 압력은 적용되는 장력에 대하여 다시 캘리브레이션된다. 독자는 도 44의 예에 대하여 하나의 대형 모듈보다는, 도 41에 도시된 바와 같이 개별 스트랜드 모듈들을 제공하는 것 또한 가능함에 유의해야 한다.

독자는 도 36 내지 도 44의 예들에 대하여 가스와 같이, 비-뉴톤형 유체로 압력 용기를 채우는 것이 가능함에 유의해야 한다. 가스의 사용은 압력 용기가 더 꺽이도록 허용하고 더 큰 밀폐 문제들을 도입한다. 하지만, 동일한 가스가 캘리브레이션 절차 동안 존재하는 한, 정확한 압력 대 장력 상관 곡선은 생성되고 사용될 수 있다(비록 온도 보상이 일부 환경들에서는 추가될 필요가 있을 수 있지만).

도 45 내지 도 49는 계류 라인들에 매우 적절한 일 실시예를 보여준다. 도 45는 종래의 계류 라인(244)을 보여준다. 루프(314)는 케이블(10)의 일 끝단 근처에 형성된다. 케이블은 복수-스트랜드 구축을 가진다. 케이블의 끝단 근처의 스트랜드들의 길이는 상호직조된 부분(312)을 형성하기 위해 케이블로 다시 짜여져 있다. 상호직조 방법은 리깅 분야에서 잘 알려져 있고 이 개시의 범위를 벗어난다.

슬링(246)은 루프(314) 주위에 배치되는 터치 피복 물질이다. 이것은 통상 상호직조된 부분 근처 바인딩으로 고정된다. 슬링은 루프가 계류 말뚝 주위를 지나갈 때 마모 및 절단 저항성을 제공한다. 도 46은 슬링을 이용하도록 구성된 통합된 케이블 모듈(202)의 일 실시예를 보여준다.

도 47은 이 실시예의 작동의 개념적 묘사를 제공한다. 분리기(326)는 몸체(316) 내부에 제공된다. 분리기는 계류 라인 내에서 발견되는 루프의 2 개의 레그들을 벌어지게 한다. 케이블 상에 배치되는 장력은 분리기 상에 "핀칭" 힘(F_N)을 초래한다. 도 48은 이 개념을 실행하기 위한 예시적인 일 실시예를 보여준다. 몸체(316)는 중앙 분리기(326)를 포함한다. 입구(320)는 제1 채널(322) 및 제2 채널(324)로 분리된다(각각은 계류 루프의 하나의 레그를 수용한다). 커버(318)는 장치를 케이블 상에 고정하기 위해 몸체(316)에 볼트결합된다. 웹(330)은 공간(382)과 공간(332) 사이에 제공된다. "콜 아웃들(call outs)" 부분은 도 49의 단면도의 위치를 위해 제공된다.

도 49는 웹(330)의 입면도를 제공한다. 하나 또는 그 이상의 스트레인 게이지들(334)은 웹(330) 상에 배치된다. 안테나(294)는 무선 외부 통신을 허용한다. 종래 예들에 있어서와 같이, 스트레인 게이지들에 의해 측정되는 스트레인은 캘리브레이션 단계에서 케이블에 적용되는 장력에 대하여 상관될 수 있다. 이 캘리브레이션 곡선은 그후 현장에서의 스트레인 게이지 측정들을 케이블 장력으로 변환하는 데 사용될 수 있다(독자는 구절 "캘리브레이션 곡선"이 룩업 테이블 및 고차 다항식의 이용을 포함하는, 캘리브레이션 관계를 저장하는 종래의 방법을 포함함에 유념해야 한다).

도 50은 지능형 케이블 모듈에 대한 또 다른 실시예를 보여준다. 이 실시예는 케이블 일 끝단 주위 부착을 위해 구성된다. 도 44의 예에 있어서와 같이, 개별 스트랜드들(12)에는 앵커들(18)이 마련된다. 수집기(344)는 각각의 앵커(18)를 부착하기 위한 수신기를 가진다.

칼라(346)는 곡면 숄더(348)를 따라 내측으로 스트랜드들을 강제하는 강력한 구조이다. 케이블에 적용되는 장력은 칼라(346)에 대하여 외측으로의 힘(후프 스트레스)를 초래한다. 하나 또는 그 이상의 스트레인 게이지들(334)은 이 외측으로의 힘에 의해 생성되는 스트레인을 측정하도록 위치된다. 각각의 스트레인 게이지는 계기 패키지(292)에 연결되는데, 이것은 스트레인 게이지들을 모니터링한다. 캘리브레이션 단계는 적용된 케이블 장력에 대하여 스트레인 게이지들에 의해 측정되는 스트레인을 상관하기 위해 수행될 수 있다. 종래 예들에서와 같이, 이 캘리브레이션 곡선은 그후 현장에서의 스트레인 게이지 측정들을 케이블 장력으로 변환하는 데 사용될 수 있다.

독자는 도 29 및 도 30과 관련된 종래 네트워크 설명들로부터 복수의 지능형 케이블 모듈들을 유용한 네트워크로 그 자체를 조직화할 수 있음(또는 외부적으로 조직화할 수 있음)을 기억할 것이다. 도 51은 이 네트워킹 접근법의 유용한 적용을 보여준다. 도 51에 있어서, 오일 플랫폼(350)은 복수의 앵커 케이블들(352)에 의해 해저에 고정된다. 각각의 케이블은 복수의 지능형 케이블 모듈들(304)을 포함한다. 이 모듈들은 네트워크를 형성하여 통신이 하나의 케이블 상의 제1 모듈에서 완전히 다른 케이블 상의 제2 모듈 등으로 관통할 수 있다.

도 52 내지 도 56은 압력 용기 개념을 이용한 추가적인 실시예들을 보여준다. 도 52에서, 압력 용기(354)는 가스를 수용하는 속이 빈 구이다. 길이방향 축(362)은 케이블의 중심축을 따라 배치되도록 의도된다. 측면 축(366)은 길이방향 축에 수직한다. 수직 축(364)은 길이방향 축과 측면 축 모두에 수직한다.

2 또는 그 이상의 스트레인 게이지들(358)은 구의 외부 표면 상에 배치된다. 도시된 예에 있어서, 2 개의 스트레인 게이지들은 길이방향 축(362) 상에 배치된다. 작동 개념은 복수-스트랜드의 케이블의 중심에 구가 배치되는 데 있다. 장력이 케이블에 적용될 때, 케이블 스트랜드들은 구 상에서 내측으로 압착된다. 이 압착 력은 구를 압축하고 스트레인 게이지들(358)에 의해 측정되는 스트레인을 생성한다.

당업자들은 스트레인 레이지들(358)은 케이블 장력이 유도되는 스트레인의 측정에 편리한 위치들에 (케이블의 중심 축을 따라) 배치됨을 이해할 것이다. 종래 예들에 있어서와 같이, 스트레인 게이지 판독값들은 캘리브레이션 절차에서 적용된 케이블 장력에 대하여 상관될 것이다. 하지만, 독자는 또한 케이블 내의 구의 방향(orientation)이 중요함을 이해할 것이다. 캘리브레이션이 완료되고 저장되면, 이어지는 중요한 압력 용기(354)의 재배치(reorientation)가 상관관계를 무효화할 수 있을 것이다. 따라서, 압력 용기(354)의 방향은 케이블 내에서 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 이를 위해 위치추적 날개들(356)이 제공된다.

각각의 위치추적 날개(356)는 구의 표면으로부터 외측으로 연장되는 돌출부이다. 이 위치추적 날개들은 설치될 때 구 위에 놓인 케이블의 스트랜드들 간의 간극들에 배치되도록 위치되고 방향이 지정된다.

도 53은 케이블(10) 내부에 놓인 압력 용기(354)(점선으로 표시된)를 보여준다. 독자는 어떻게 위치추적 날개들(356)이 스트랜드들(12) 간의 간극들로 돌출되는지 관찰할 것이다. 장력이 케이블에 적용되기만 하면, 압력 용기(354)는 회전할 수 없다. 일부 예들에 있어서 위치추적 날개들은 거의 도 53에 도시된 만큼 크지는 않을 것이다. 일부 예들에 있어서 이 날개들은 짧은 핀들 또는 범프-유사 돌출부들일 수 있다.

도 52 및 도 53의 구에는 원한다면 전이 캡들 및 다른 외부 구성요소들이 제공될 수 있다. 도 54는 이 실시예의 분해도를 제공한다. 계기 패키지(368)는 스트레인 게이지들을 모니터링하고 안테나(370)를 통해 데이터를 송신(및 가능하다면 수신)한다. 별도의 전이 캡들(284, 286)이 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 또는, 오버몰딩된 커버링이 이전에 설명된 바와 같이 제공될 수 있다. 도 55는 고정된 한 쌍의 칼라들(308)의 추가를 갖는 조립체를 보여준다. 이 고정된 칼라들은 케이블을 안정화시켜 압력 용기(354)는 고정된 위치를 유지한다. 압력 용기 자체의 위치에 하나의 고정된 칼라를 제공하는 것 또한 가능하다.

도 62 및 도 63은 도 53의 버전의 다른 일 실시예를 보여준다. 도 62에서, 압력 용기(354)는 케이블 내부에 남아 있다. 하지만, 이것은 외부에서 장착되는 칼라(418)에 의해 제 자리에 고정된다. 이 예에 있어서의 고정장치는 기계적인 것이고, 칼라(418) 내 홈들(420)에 안착하는 위치추적 날개들(356)을 가진다. 이것은 항상 이 경우일 필요는 없다.

도 64는 동일한 조립체의 비-단면도를 보여준다. 도시된 버전에 있어서 칼라(418)는 조인트(422)를 따라 결합되는 2 개의 절반들로 분리되어 있다. 독자는 어떻게 필요에 따라 위치추적 날개(356) 주위에서 조인트가 "살짝 움직이는지(jog)" 유의해야 한다. 이 예에 있어서 스트레인 게이지들은 압력 용기(354) 상에 위치된다. 전기 컨덕터들은 이 스트레인 게이지들로부터 계기 패키지(292)로 연장된다. 계기 패키지는 칼라(418) 내에 위치되고 전기 연결들은 위치추적 날개들(356) 중 하나 또는 그 이상을 통해 만들어질 수 있다.

도 56은 압력 용기(372)에 대한 다른 형태를 보여준다. 긴 사각 형태가 사용되고, 긴 축은 길이방향 축(362)을 따라 놓여 있다. 스트레인 게이지들(358)은 (케이블 중심에 위치될 때) 압력 용기 주위를 지나는 케이블 스트랜드들의 압축에 의해 유도되는 스트레인을 측정하는 데 다시 한번 사용된다. 위치추적 날개들(356)은 안정적인 위치를 유지하기 위해 선택적으로 제공된다. 긴 형태는 전이 캡들의 필요를 최소화한다. 이것은 또한 로딩 주기들 중 재배치되는 압력 용기의 경향성을 감소시킨다.

도 56에 도시된 것과 동일한 형태를 사용하는 상당히 다른 버전 또한 가능하다. 이 다른 버전에 있어서 단단하지만 잘 휘어지는 물질이 압력 용기의 벽에 사용된다. 일 예는 단단한 천연 또는 합성 고무이다. 용기는 그후 가스보다는 뉴톤형 액체(실리콘 오일과 같은)로 채워진다. 압력 센서가 스트레인 게이지들 대신 채용된다. 이 버전이 케이블의 중심에 배치될 때, 테이블 상에 배치되는 장력은 스트랜드들을 내측으로 압착하고 압력 용기를 상당히 변형시킨다. 용기 내부에서 측정된 압력은 이전에 설명된 바와 같이 적용된 장력에 상관된다. 이 설계는 벽 물질의 본래 강성을 고려하지는 않는다. 그보다는, 상대적으로 잘 휘어지는 벽 물질이 압력 용기가 상당히 변형되어 케이블 중앙 공간 내부의 이용가능한 공간을 채우도록 허용할 것으로 가정된다. 이 접근법은 또한 벽 물질의 마모를 증가시키는 경향이 있지만, 가스가 사용될 수 있다.

도 57 내지 도 59는 케이블의 스트랜드를 포함하여, 케이블을 따라 원하는 위치에 추가될 수 있는 지능형 케이블 모듈의 다른 유형을 보여준다. 도 57은 점선으로 케이블 자체를 묘사한다. 개념은 케이블 스트랜드들을 관통해 측면으로 가로 측정 요소를 삽입하는 것이다. 도시된 예에 있어서 속이 빈 가로 튜브(376)는 가로 측정 요소로서 사용된다. 속이 빈 튜브는 - 내부 또는 외부에 한 쌍의 스트레인 게이지들의 포함에 의해서와 같이, 계측된다. 장력이 케이블에 적용될 때, 스트랜드들은 튜브를 압착하고 계측에 의해 모니터링되는 최종 변화(스트레인 게이지에서의 교류 전압 강하와 같이)는 적용된 장력에 상관될 수 있다.

캘리브레이션을 유지하기 위해 가로 측정 요소를 안정적인 배치로 유지하는 것이 바람직하고 또한 도 57에 도시된 조립체가 이를 수행한다. 칼라(384)는 케이블의 외부에 적용된다. 단단한 칼라(384)가 케이블의 일 끝단 위로 슬라이딩하는 것에 의해 부가될 수 있다. 종단들이 케이블의 끝단 모두에 부가된 후 지능형 케이블 모듈이 부가된다면, 분기 칼라가 바람직하다. 도 57은 분기 칼라(384)를 갖는 일 예를 보여준다(칼라의 2 개의 절반들의 이음매에 유의해야 함). 칼라는 케이블을 위한 속이 빈 통로(386)를 포함한다. 홀(394)은 칼라(384)를 가로로 관통한다.

가로 튜브(376)는 그 내부에 속이 빈 통로를 포함한다. 도 57에서 관찰자에서 가장 먼 이 통로의 일 부분은 피메일 나사산을 포함한다. 천공기(382)는 나사산 있는 섀프트(384)를 포함하고, 이것은 가로 튜브(376)의 피메일 나사산으로 나사결합되도록 구성된다. 천공기는 가로 튜브(376)의 먼 끝단에 부착된다. 칼라(384)가 제 자리에 있다면, 가로 튜브(및 그에 부착된 천공기)는 케이블 스트랜드들을 관통해 가로로 세심하게 밀어넣어지고 칼라(384)의 먼 면으로 나온다. 당업자들은 케이블 스트랜드들이 꽉 조여 있다면 천공기(382)의 존재가 상당히 이 절차를 보조함을 알 수 있다. 케이블 스트랜드들이 열릴 수 있다면, 이것은 필요한 구성요소는 아닐 수 있다.

도 58은 칼라(384)의 반대 면을 보여준다. 천공기(382)는 가로 튜브(376)로부터 나사결합이 풀어지고, 이로써 가로 튜브 내부의 피메일 나사산을 노출하게 된다. 이 지점에서 가로 튜브의 끝단은 클립 수신기(396) 내부에서 같은 높이로 배치된다. 와셔(398)가 볼트(400)의 나사산 있는 섀프트 위에 배치되고 볼트(400)는 그후 가로 튜브(376)로 나사결합되고 조여진다.

다시 도 57로 돌아가면, 독자는 볼트(400)를 꽉 조이면 방향 캡(378)을 캡 수신기(392)로 단단히 당김을 관찰할 수 있다. 방향 캡(378)은 제 자리에 고정되고 회전할 수 없다. 가로 튜브(376)는 방향 캡에 고정되어 역시 회전할 수 없다.

도 58을 다시 보면, 볼트(400)가 적절히 조여지기만 하면 유지 클립(402)은 클립 수신기(396) 상의 제 자리에 클립된다. 이것은 다른 물체들에 걸리지 않는 경향일 수 있는 완만한 외부를 생성한다.

도 59는 조립체의 중간을 관통하는 단면도를 보여준다. 케이블의 스트랜드들은 가로 튜브(376)(이것은 물론 칼라(384)에 고정되는) 주위를 지난다. 하나 또는 그 이상의 스트레인 게이지들(404)이 가로 튜브 상의 적절한 위치들에 제공된다. 도시된 예에 있어서, 스트레인 게이지들은 스트레인 게이지의 내부 벽에 위치된다.

도 57로 돌아가면, 전기 리드들은 속이 빈 튜브 상의 스트레인 게이지(들)을 방향 캡(378) 상의 전기 접촉점들(380)에 연결한다. 전기 접촉점들의 대응하는 세트가 캡 수신기(392)의 측벽에 제공되어 방향 캡(378)이 캡 수신기(392)로 당겨질 때, 전기 연결이 스트레인 게이지들(404)과 칼라(384)에 위치되는 계기 패키지(388) 사이에 만들어진다. 계기 패키지는 스트레인 게이지들에 의해 측정되는 스트레인을 모니터링한다. 이것은 안테나(390)를 이용해 외부 장치들과 통신할 수 있다.

가로 측정 요소는 원형 단면을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 많은 다른 형태들이 사용될 수 있다. 케이블의 스트랜드들의 배치에 덜 방해를 초래하는 경향이 있기 때문에 타원형 또는 필렛 다이아몬드 형태가 선택될 수 있다. 가로 측정 요소는 또한 속이 비어 있기 보다는 단단할 수 있다. 일부 예들에 있어서 측정 요소는 축을 따라 달라지는 기하구조를 가질 수 있다. 예를 들어 중심에서는 타원형이고, 2 개의 말단들에서는 원형 또는 사각형일 수 있다. 또는, 이것은 완전히 계란형일 수 있다. 이것은 하나 또는 복수의 조각들일 수 있다. 구형 설계들과 유사하게, 이것은 단단하거나 또는 잘 휘어지는 물질들로 만들어진 주머니-타입의 구조를 가질 수 있다.

가로 측정 요소는 설치된 스트레인-측정 장치들(스트레인 게이지들)로 도시되었다. 압력 용기인 가로 측정 요소를 제공하는 것 또한 가능하다. 이 접근법의 일 예로서, 속이 빈 튜브에는 반구 끝단 캡들이 마련될 수 있다. 압력 센서가 그후 속이 빈 실린더가 케이블 장력에 의해 압축될 때 압력 변화를 측정하는 데 사용될 수 있다. 그 내부 또는 외부 표면 상의 일부 지점에 스트레인 게이지 또는 게이지들을 갖는 압력 용기를 사용할 수 있다. 스트레인 게이지는 예를 들어 반구 끝단 캡 상에 배치될 수 있다. 압력-기반의 시스템이면, 부드러운 주머니-타입의 가로 요소들이 바람직할 수 있다.

도 60 및 도 61은 가로 감지 요소 개념을 이용한 다른 예를 보여준다. 가로 튜브(376)는 다시 스트레인 게이지들을 수용하는 속이 빈 튜브이다. 계기 하우징(406)은 스트레인 게이지 모니터링 계기들, 전원 공급, 및 통신 하드웨어를 포함한다. 계기 하우징은 도시된 바와 같이 길다. 2 개의 가로 채널들(408, 410)이 계기 하우징에 제공된다. 천공기(382)는 제 자리에 나사결합되고 이전에 설명되었다. 가로 튜브(376)는 그후 케이블(10)의 스트랜드들의 중심으로 신중하게 밀어넣어진다(제거가능한 고정장치가 적절한 정렬을 보장하기 위해 사용될 수 있다). 천공기(382)는 그후 제거된다. 브라켓(412) - 한 쌍의 채널들을 포함하는 -이 홀(413)을 통해 가로 튜브(376) 내의 나사산 있는 수신기로 볼트(400)를 나사결합함으로써 가로 튜브(376)의 먼 측에 부착된다.

도 61은 설치된 구성을 보여준다. 밴드들(414)이 조립체 주위를 지나가고 조여진다. 밴드들은 채널들(408, 410) 내부에 배치된다. 계기 하우징(406)은 회전할 수 없고 튜브(376) - 계기 하우징에 고정되는 - 도 회전할 수 없다. 보호 피복은 도 61에 도시된 조립체 위에 적용될 수 있다. 그 결과는 언제든지 케이블을 따라 원하는 위치에 추가될 수 있는 지능형 케이블 모듈이다.

도 60 내지 도 61의 예가 전체적으로 케이블 상에 설치되는 것으로 도시되어 있지만, 이 버전은 특히 개별 스트랜드와 같은 케이블 하위-구성요소 상에의 설치에 매우 적절하다. 계기 하우징(406) 및 브라켓(412)은 작고 매끄럽게 만들어질 수 있어, 이 구성요소들은 케이블의 외부에 혼합될 수 있다. 일부 예들은 외부 밴드들이 필요치 않고 대신 하우징(406) 및 브라켓(412) 위에 매끄러운 둘러싸는 슬리브(smooth, encapsulating sleeve) 또는 피복을 이용할 수 있다(또는 엔클로져가 없을 수 있음).

도 64는 지능형 케이블 모듈 개념에 대한 또 다른 변형을 보여준다. 변형된 튜브(416)는 도시된 바와 같이 매끄럽게 곡면 형태를 갖는 단단한 금속 튜브이다. 케이블(10)은 이 튜브를 관통한다. 하나 또는 그 이상의 스트레인 게이지들(404)이 튜브에 부착되고 이것들은 계기 패키지(292)에 의해 모니터링된다. 장력이 케이블에 적용될 때, 케이블은 변형된 튜브를 자연스럽게 곧게 하려는 경향이 있다. 이 작용은 변형된 튜브에 계기 패키지들에 의해 측정되고 기록되고 및/또는 어딘가로 통신될 수 있는 스트레인을 생성할 것이다. 계기 패키지(및 가능하면 스트레인 게이지들)는 바람직하게 커버링(도면에 점선들로 도시된)에 의해 보호된다.

용어 "변형된 튜브(deformed tube)"는 구성요소(416)가 만들어진 후 가소적으로 실제로 변형되는 것을 의미하는 것으로 이해되어서는 안된다. 그보다는, 이 예에서 용어 "변형된"은 구성요소(416)의 중심선이 직선에서 벗어났음을 의미한다. 어떠한 소성 변형(plastic deformation)을 생성할 필요 없이 중심선에서 벗어나도록 구성요소(416)를 생성하는 것이 전적으로 가능하다.

당업자는 도 64에 도시된 예시적인 실시예가 양단 종단들이 적용되기 전에 케이블에 설치되어야 한다는 점에서(끝단 종단들이 케이블 자체의 직경보다 클 것이기 때문에), 다소 비실용적임을 또한 알게 될 것이다. 좀 더 실용적인 실시예에서, 변형된 튜브(416)는 케이블 주위에 함께 결합되는 2 개의 절반들로 생성될 수 있다. 2 개의 절반들을 위한 "분리 평면(parting plane)"은 그후 케이블의 중심선에 있어서의 원하는 편차를 가지고 벗어날 수 있다. 가로 볼트들 또는 다른 고정 방법들이 2 개의 절반들을 함께 결합하는 데 사용될 수 있다.

캘리브레이션 단계의 사용은 설명된 다양한 실시예들에서 획득되는 센서의 판독값들은 지능형 케이블 모듈이 부착된 인장 강도 부재 상에서 측정되는 장력을 바람직하게 캘리브레이션한다는 점에서 중요하다. 이 캘리브레이션 단계는 전용 고정장치에서 수행될 수 있다(제조 절차 자체에 존재할 수 있는 것과 같은). 하지만, 독자는 캘리브레이션 단계는 또한 현장에서 수행될 수 있음에 유념해야 한다. 일 예로서, 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈은 케이블 설치 장소까지 가져갈 수 있다. 이 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈은 그후 지능형 케이블 모듈을 수용하는 케이블과 일렬로 연결될 수 있다. 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈은 지능형 케이블 모듈에 무선 연결되도록 구성될 수 있다.

이 시스템을 이용해, 지능형 케이블 모듈은 현장에서 실제로 겪게 되는 하중 주기들을 이용해 현장에서 캘리브레이션될 수 있다. 계류 라인은 부두까지 선박을 계류하는 데 이를 이용함으로써 캘리브레이션될 수 있다. 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈은 계류 라인과 일렬로 연결되고 계류 라인의 지능형 케이블 모듈(들)에 연결된다. 장력 사이클들은 선박이 움직임에 따라 계류 라인에서 자연스럽게 발생할 것이다. 지능형 케이블 모듈은 측정들을 기록한다(도 56의 실시예에 있어서 스트레인 게이지 판독과 같은). 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈은 캘리브레이션된 로드 셀과 같은, 정확한 장력-감지 요소를 포함한다. 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈은 로드 셀 판독값들을 수집하고, 이를 실제 장력으로 변환하고, 계류 라인의 지능형 케이블 모듈(들)로 전송한다. 각각의 지능형 케이블 모듈은 그후 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈에 의해 획득되는 정확한 장력 측정들에 그 내부 측정들을 상관시킨다.

장력 측정 및 캘리브레이션 모듈은 지능형 케이블 모듈에 대해 초기 캘리브레이션에서만 사용되어야 하기 때문에, 고가의 장치일 수 있다. 하나의 장력 측정 및 캘리브레이션 모듈이, 수천의 "스마트 케이블" 조립체이 아니라면, 수백번 캘리브레이션에 사용될 수 있다.

이전의 설명들이 중요한 상세사항들을 포함하고 있지만, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안되고 그보다는 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 설명을 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 일 예로서, 전체 케이블 상에서의 사용을 위해 설명된 실시예들은 더 큰 케이블의 하나의 스트랜드 상에서의 사용을 위해 조정될 수 있고, 그 역도 마찬가지다. 당업자는 본 발명을 실행하는 많은 다른 실시예들을 생각해낼 수 있다. 그러므로, 제공된 구체적인 실시예들보다는 청구항들에서 사용된 언어가 본 발명을 정의해야 한다.

10 케이블 12 스트랜드
18 앵커 20 공간
22 포티드 영역 24 로딩 스터드
26 수나사산 28 나사산 결합
30 스트랜드 종단 34 수집기
38 수신기 40 너트
44 헤미 베어링 46 개구
48 관통공 50 중앙 개구
64 중간 스트랜드 수집기 66 말단 스트랜드 수집기
68 로드 셀 70 피복
72 코어 74 하우징
76 크레비스 구조 78 가로 홀
80 볼트 82 수신기
84 홈 86 공간
88 제1 계기 패키지 90 제2 계기 패키지
92 연결 94 코어 종단
96 배터리 98 전원 공급부
100 관성 측정 시스템 102 프로세서
104 메모리 106 외부 전원 커넥터
108 외부 데이터 커넥터 110 음향 안테나
112 음향 변환기 114 I/O 포트
116 I/O 포트 118 I/O 포트
120 로드 셀 122 로드 셀
124 로드 셀 126 I/O 포트
128 압력 센서 130 온도 센서
132 지능형 케이블 종단 134 추진기 컨트롤러
136 염도 138 연장 하우징
140 추진기 142 트러니언 마운트
144 감지/통신 요소 146 센서
148 센서 리드 150 센서 리드
160 포팅 표면 162 페이로드
164 리프팅 탕 166 커넥터
168 케이블 170 카메라
172 ROV 차고 174 ROV
176 ROV 차고 178 ROV
180 밧줄 182 커넥터
184 케이블 186 커넥터
188 탕 190 슬링
192 해제 메카니즘 194 파렛트
196 레그 198 중앙 공간
200 스트랜드 간 공간 202 지능형 케이블 모듈
204 통신 스트랜드 206 커넥터
208 모듈 케이싱 210 볼록 부분
212 클램핑 칼라 214 방사상 프롱
216 케이싱 절반 218 케이싱 절반
220 안테나 222 외부 디스플레이
224 선박 226 관통공
228 너트 230 마스터 노드
232 노드 234 제어 컴퓨터
240 선박 242 말뚝
244 계류 라인 246 슬링
248 전이 250 계류 스테이
252 부두 254 윈치
256 컨트롤러 258 종단
260 앵커 262 로딩 플랜지
264 안테나 266 스트레인 게이지
268 연결 270 모니터
272 윈도우즈 디스플레이 274 라인 확인 데이터
276 모니터링 매개변수들 278 포팅 전이
280 필라멘트 한계 282 압력 용기
284 전이 캡 286 전이 캡
288 돌출부 290 압력 변환기
292 계기 패키지 294 안테나
296 뉴톤형 유체 298 보스
300 보스 302 오버몰딩된 전이 캡
304 통합 케이블 모듈 306 모듈 커버
308 칼라 310 통합 칼라
312 상호직조 부분 314 루프
316 몸체 318 커버
320 입구 322 제1 채널
324 제2 채널 326 분리기
328 공간 330 웹
332 공간 334 스트레인 게이지
335 수집기 336 아이
338 피복 340 전이 캡
342 전이 캡 344 수집기
346 칼라 348 곡선 숄더
350 오일 플랫폼 352 앵커링 케이블
354 압력 용기 356 위치추적 날개
358 스트레인 게이지 360 가로 평면
362 길이방향 축 364 수직 축
366 측면 축 368 계기 패키지
370 안테나 372 압력 용기
374 표시 패널 376 가로 튜브
378 방향 캡 380 전기적 접촉
382 천공기 384 나사산 섀프트
386 통로 388 계기 패키지
390 안테나 392 캡 수신기
394 홀 396 클립 수신기
398 와셔 400 볼트
402 유지 클립 404 스트레인 게이지
406 계기 하우징 408 채널
410 채널 412 브라켓
414 밴드 416 변형된 튜브
418 칼라 420 홈
422 조인트

Claims (20)

1. 섬유 강도 부재에 부착을 위한 지능형 모듈에 있어서,
   (a) 상기 섬유 강도 부재 외부에 장착되는 칼라, 상기 칼라는 상기 섬유 강도 부재가 이를 통해 길이방향으로 통과하는 데 이용되는 통로를 포함하고;
   (b) 측정 요소, 상기 측정 요소의 적어도 일 부분은 복수-스트랜드의 상기 섬유 강도 부재 내부에 배치되고;
   (c) 상기 측정 요소는 상기 칼라에 의해 제위치에 고정되고; 및
   (d) 상기 섬유 강도 부재에 의해 상기 측정 요소 상에 배치되는 힘을 모니터링하도록 구성되는 계기 패키지를 포함하는, 지능형 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 요소는 상기 섬유 강도 부재의 길이방향 축을 가로질러 장착되는, 지능형 모듈.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 칼라는 분기되어 이로써 상기 섬유 강도 부재에 복수 조각들로 추가될 수 있는, 지능형 모듈.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 가로 측정 요소에 부착되도록 구성되는 분리가능한 천공기를 더 포함하고 이로써 상기 섬유 강도 부재를 통한 상기 가로 측정 요소의 측면 통로를 보조하는, 지능형 모듈.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 프로세서 및 상기 계기 패키지에 의해 측정된 스트레인 정보를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하는, 지능형 모듈.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 외부 장치로 정보를 전송하기 위한 무선 전송기를 포함하는, 지능형 모듈.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 상기 섬유 강도 부재의 상태를 표시하기 위한 외부에서 볼 수 있는 표시 패널을 포함하는, 지능형 모듈.
8. 섬유 강도 부재에 부착을 위한 지능형 모듈에 있어서,
   (a) 상기 섬유 강도 부재의 스트랜드의 외부에 장착되는 칼라;
   (b) 측정 요소, 상기 측정 요소의 적어도 일 부분은 상기 스트랜드 내부에 배치되고;
   (c) 상기 측정 요소는 상기 칼라에 의해 연결되고; 및
   (d) 상기 스트랜드에 의해 상기 측정 요소 상에 배치되는 스트레인을 모니터링하도록 구성되는 계기 패키지를 포함하는, 지능형 모듈.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 측정 요소는 상기 스트랜드를 통해 가로질러 배치되는, 지능형 모듈.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 칼라는 분기되어 이로써 상기 스트랜드에 복수 조각들로 추가될 수 있는, 지능형 모듈.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 측정 요소에 부착되도록 구성되는 분리가능한 천공기를 더 포함하고 이로써 상기 스트랜드를 통한 상기 측정 요소의 측면 통로를 보조하는, 지능형 모듈.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 프로세서 및 상기 계기 패키지에 의해 측정된 스트레인 정보를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하는, 지능형 모듈.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 외부 장치로 정보를 전송하기 위한 무선 전송기를 포함하는, 지능형 모듈.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 상기 스트랜드의 상태를 표시하기 위한 외부에서 볼 수 있는 표시 패널을 포함하는, 지능형 모듈.
15. 섬유 강도 부재에 부착을 위한 지능형 모듈에 있어서,
    (a) 상기 섬유 강도 부재를 가로질러 통과하는 측정 요소, 상기 측정 요소는 제1 단 및 제2 단을 가지고;
    (b) 상기 측정 요소의 제1 단에 부착되는 계기 하우징;
    (c) 상기 측정 요소 상에 장착되는 스트레인 게이지, 상기 스트레인 게이지는 상기 측정 요소의 스트레인을 측정하도록 구성되고;
    (d) 상기 계기 하우징 내에 장착되는 계기 패키지, 상기 계기 패키지는 상기 스트레인 게이지를 모니터링하도록 구성되고; 및
    (e) 상기 측정 요소의 제2 단에 부착되는 브라켓을 포함하는, 지능형 모듈.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 계기 하우징 및 상기 브라켓은 상기 섬유 강도 부재 외부에 배치되는, 지능형 모듈.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 계기 브라켓 및 상기 하우징은 복수의 밴드들에 의해 상기 섬유 강도 부재에 고정되는, 지능형 모듈.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 측정 요소에 부착되도록 구성되는 분리가능한 천공기를 더 포함하고 이로써 상기 섬유 강도 부재를 통한 상기 측정 요소의 측면 통로를 보조하는, 지능형 모듈.
19. 제 15 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 프로세서 및 상기 계기 패키지에 의해 측정된 스트레인 정보를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하는, 지능형 모듈.
20. 제 15 항에 있어서, 상기 계기 패키지는 외부 장치로 정보를 전송하기 위한 무선 전송기를 포함하는, 지능형 모듈.

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