(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素線切れした張力のかかる金属より線に巻き付けて補修するための金属より線補修用アーマロッドの設計方法において、
補修用アーマロッド長をＬ（ｍｍ）、撚りによる金属より線素線の引張荷重の低下係数をα、金属より線素線の引張強さをｔ（N/mm２）、金属より線素線の断面積をａ（ｍｍ２）、金属より線素線の切れ本数をＮ（本）、金属より線外径をＤ０（ｍｍ）、補修用アーマロッドと金属より線素線間に発生する摩擦力をＴ（N/mm2）としたとき、Ｌが下記の式を満たすように設計することを特徴とする金属より線補修用アーマロッドの設計方法。
Ｌ≧（α×ｔ×ａ×Ｎ）／（Ｄ０×π×Ｔ）  ・・・式１
【請求項２】
引張荷重試験値と、摩擦力Ｔをパラメータとして下記の式により求めた引張荷重計算値Ｅとの相関係数を求め、最も高い相関係数を有する摩擦力Ｔを前記式１の摩擦力Ｔとすることを特徴とする請求項１記載の金属より線補修用アーマロッドの設計方法。
Ｅ≦−α×ｔ×ａ×Ｎ＋Ａ＋Ｄ０×π×Ｌ×Ｔ  ・・・式２
ここで、Ａは素線切れの無い金属より線が有している引張荷重とする。その他の符号は、前記式１と同様とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張力のかかる金属より線の素線切れ補修に用いる金属より線補修用アーマロッドの設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
架空送電線などの金属より線は、雷撃によってその素線が切れることがある。このような素線の断線を放置すると架空送電線の引張荷重が低下するため、特に張力がかかっている場合には他の素線にも破断が進行し、やがて架空送電線全体が断線するおそれがある。また断線に至らないまでも、素線が垂下して相間短絡を生じたりするおそれもある。このような素線切れを生じた架空送電線は、当該径間を新線に張り替えることが最も望ましいが、そのような張替えを直ちに行うには困難な場合がある。
ところで、架空送電線を保護するための部材として、アーマロッドがしばしば用いられる。アーマロッドはアルミ合金などからなり、螺旋状に成型された部材であって、架空送電線に巻き付けることによって取り付けられる。アーマロッドの主目的は架空送電線のねじり強度や曲げ強度を向上させることにある。
アーマロッドに関する技術については、従来からも検討されている。特許文献１には、歪低減用アーマロッドの設計方法が提案されている。特許文献１によれば、架空送電線とアーマロッドの断面係数に基づいて所定の式を満たすようにアーマロッドを設計することにより、所望の歪低減目標を達成できるとしている。
また、このようなアーマロッドを振動疲労に対する架空送電線の保護ばかりでなく、補修の際に用いることも検討されている。特許文献２には、素線切れを生じた架空送電線に対し、架空送電線に嵌合させるスリーブと、そのスリーブを架空送電線に固定するアーマロッドとを用いる補修方法が提案されている。特許文献２によれば、１人でも宙乗機を使用して補修を行うことができ、断線部からの雨水浸入による架空送電線の腐食や相間短絡などの障害を防止することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４５０３９
【特許文献２】特開平１−１３３５０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにアーマロッドは、架空送電線のねじり強度や曲げ強度の強化、スリーブの支持体などとして利用されているが、これをさらに素線切れの際、引張荷重の補填にも使用したいという要請がある。しかしその場合に、どの程度のアーマロッドを使用すべきかが問題となるが、これを決定するための指標ないし設計方法は存在しないのが現状である。
なお、特許文献１に記載の設計方法は、架空送電線の機械的歪を低減させるのに適したアーマロッドを設計するものであり、架空送電線の引張荷重を補強するものではない。すなわち、かかる力の方向が異なるため、特許文献１に記載の技術は利用することができない。
また、特許文献２は断線した素線が垂れ下がることを防止するものであって、アーマロッドは架空送電線に対してスリーブを保持しているに過ぎない。すなわち機械的強度はほとんど要求されない用法であるから、当然に、架空送電線の引張荷重を補強するための具体的手法は開示されていない。
よって従来は、素線切れした金属より線と同数の素線を切った試験用金属より線を用意し、これに異なる長さのアーマロッドを巻き付けて引張試験を行っていた。このため、金属より線の線種、素線切れ本数に応じた補修用アーマロッド長を決定するのに、多大な労力やコストを必要としていた。また、迅速な補修ができないという問題があった。
従って、本発明の目的は、上記の課題を解決するため、金属より線の素線切れ本数に応じて、補修に必要な補修用アーマロッド長を、計算により決定する設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にかかる補修用アーマロッドの設計方法は、素線切れした張力のかかる金属より線に巻き付けて補修するための金属より線補修用アーマロッドの設計方法において、補修用アーマロッド長をＬ（ｍｍ）、撚りによる金属より線素線の引張荷重の低下係数をα、金属より線素線の引張強さをｔ（N/mm２）、金属より線素線の断面積をａ（ｍｍ２）、金属より線素線の切れ本数をＮ（本）、金属より線外径をＤ０（ｍｍ）、補修用アーマロッドと金属より線素線間に発生する摩擦力をＴ（N/mm2）としたとき、Ｌが下記の式を満たすように設計することを特徴とする。
Ｌ≧（α×ｔ×ａ×Ｎ）／（Ｄ０×π×Ｔ）  ・・・式１
【０００６】
また、引張荷重試験値と、摩擦力Ｔをパラメータとして下記の式により求めた引張荷重計算値Ｅとの相関係数を求め、最も高い相関係数を有する摩擦力Ｔを前記式１の摩擦力Ｔとしてもよい。
Ｅ≦−α×ｔ×ａ×Ｎ＋Ａ＋Ｄ０×π×Ｌ×Ｔ  ・・・式２
ここで、Ａは素線切れの無い金属より線が有している引張荷重とする。その他の符号は、前記式１と同様とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、金属より線の素線切れ本数に応じて、補修に必要な補修用アーマロッド長を、計算により決定することができる。
これにより、補修用アーマロッド長を求める労力やコストを大幅に削減でき、迅速な補修が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】アーマロッドの構造及び寸法を説明する図である。
【図２】金属より線の例としてのＯＰＧＷの断面図である。
【図３】ＯＰＧＷの引張試験結果を示す図である。
【図４】アーマロッド補修した素線切れＯＰＧＷ６０ｍｍ２の引張荷重計算値と引張荷重試験値との相関関係を示す図である。
【図５】素線切れＯＰＧＷ６０ｍｍ２の引張荷重を、実力値まで回復させるための補修用アーマロッド長を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１０】
図１は金属より線およびアーマロッドの構造を説明する図、図２は金属より線の例としてのＯＰＧＷの断面図である。本実施形態においては、金属より線の例としてＯＰＧＷ（Optical Ground Wire）を用いて説明する。
図１に示すアーマロッド１は、ＯＰＧＷ２が断線しないよう補強するためのものである。アーマロッド１は、螺旋状に形成した複数本（例えば１２本）のアーマロッド素線４からなる。ＯＰＧＷ２への装着は、各アーマロッド素線４をＯＰＧＷ２の外周に巻き付けることにより行う。
図２に示すＯＰＧＷ２は、光ファイバ複合架空地線のことをいい、架空地線を兼ねるＯＰＧＷ素線３の内側に、光ファイバを収容するアルミ管５を内蔵している。
以下、本発明の実施形態を説明する。
まず、ＯＰＧＷ２の引張荷重を要求される値まで回復させるために必要なアーマロッド長を、計算で求める方法を示す。
素線切れしたＯＰＧＷ２の引張荷重をＦ、素線切れによるＯＰＧＷ２の引張荷重の低下値をＢ、素線切れの無いＯＰＧＷ２が有している引張荷重（以下、実力値）をＡとすると、引張荷重Ｆは式３で表される。
Ｆ＝−Ｂ＋Ａ  ・・・式３
【００１１】
また、撚りによるＯＰＧＷ素線３の引張荷重の低下係数をα、ＯＰＧＷ素線３の引張強さをｔ、ＯＰＧＷ素線３の断面積をａ、ＯＰＧＷ素線３の切れ本数をＮとしたとき、低下値Ｂは式４で表される。
Ｂ＝α×ｔ×ａ×Ｎ  ・・・式４
【００１２】
式３及び式４より、引張荷重Ｆは式５で表される。
Ｆ＝−α×ｔ×ａ×Ｎ＋Ａ  ・・・式５
【００１３】
この素線切れしたＯＰＧＷ２にアーマロッド１を巻き付けることによるＯＰＧＷ２の引張荷重増加値をＣ、アーマロッド１を巻き付けて補修したＯＰＧＷ２が有する引張荷重をＥとしたとき、補修後の要求引張荷重Ｅは式６を満たす必要がある。
Ｅ≦Ｆ＋Ｃ  ・・・式６
【００１４】
また、式５及び式６より、補修後の要求引張荷重Ｅは式７を満たす必要がある。
Ｅ≦−α×ｔ×ａ×Ｎ＋Ａ＋Ｃ  ・・・式７
【００１５】
ここで、アーマロッド１の巻き付けによるＯＰＧＷ２の引張荷重増加値Ｃは、巻き付けたアーマロッド１の把持力によって与えられ、このアーマロッド１の把持力は、アーマロッド１とＯＰＧＷ素線３間との接触面積と、その間に発生する摩擦力で決定するものと考えられる。よって、ＯＰＧＷ２の外径をＤ０、ＯＰＧＷ２に巻き付けるアーマロッド長をＬ、アーマロッド１とＯＰＧＷ素線３間に発生する摩擦力をＴとすると、引張荷重増加値Ｃは式８により表される。
Ｃ＝Ｄ０×π×Ｌ×Ｔ  ・・・式８
【００１６】
式７、式８より、補修後の要求引張荷重Ｅは式２を満たす必要がある。
Ｅ≦−α×ｔ×ａ×Ｎ＋Ａ＋Ｄ０×π×Ｌ×Ｔ  ・・・式２
【００１７】
したがって補修に必要なアーマロッド長Ｌは式９を満たす必要がある。
Ｌ≧（Ｅ−Ａ＋α×ｔ×ａ×Ｎ）／（Ｄ０×π×Ｔ）  ・・・式９
【００１８】
ここで、アーマロッド１を巻き付けて補修したＯＰＧＷ２が有する引張荷重Ｅを、ＯＰＧＷ２の実力値Ａに設定した場合、Ｅ＝Ａとなり、式９は式１により与えられる。
Ｌ≧（α×ｔ×ａ×Ｎ）／（Ｄ０×π×Ｔ）  ・・・式１
【００１９】
上記説明した如く、式１を用いることにより、金属より線（ＯＰＧＷ２）の素線切れ本
数に応じて、補修に必要な補修用アーマロッド長を、計算により決定することができる。
これにより、補修用アーマロッド長を求める労力やコストを大幅に削減でき、迅速な金属より線の補修が可能となる。
【実施例】
【００２０】
素線切れＯＰＧＷ２を補修するために必要なアーマロッド長の計算手法を検証するため、引張試験を行った。線種はＯＰＧＷ６０ｍｍ２を選定した。
ここで、ＯＰＧＷ２に模擬的に素線切れ状態を作り、アーマロッド１を巻き付けたものを供試体とした。アーマロッド１は、図１および表１に示すように、螺旋状に形成した１２本のアーマロッド素線４からなる。ＯＰＧＷ２への装着は、各アーマロッド素線４をＯＰＧＷ２の外周に巻き付けることにより行った。
また、ＯＰＧＷ２は、図２に示すように８本のアルミ覆鋼線からなるＯＰＧＷ素線３を有し、外径１１．４ｍｍ、素線合計断面積が６４．３４ｍｍ２である。
【００２１】
【表１】
0005413804.tif 000002
【００２２】
図３はＯＰＧＷ２の各供試体に対する引張試験結果を示す図である。引張荷重は、素線切れが２本以上（損傷率：25%）で規格値未満となった。ここで、損傷率とは素線合計断面積に対する素線切れの割合をいう。
【００２３】
図３を参照すると、アーマロッド１を長くするほど引張荷重が回復することがわかる。そして、素線切れの本数に応じた長さのアーマロッド１を巻き付けることにより、その引張加重は実力値程度まで回復させられることがわかる。図中の各種供試体の素線切れに伴う引張荷重低下の傾きについては、表２に示すようにアーマロッドの長さに依存せず、素線切れの本数に応じて低下していた。なお、素線切れに伴う引張荷重の低下は、式５の通りであった。
【００２４】
【表２】
0005413804.tif 000003
【００２５】
次に、アーマロッド１により補修した素線切れＯＰＧＷ２の引張試験を複数回行い、その引張荷重試験値を求めた。そして、摩擦力をパラメータとして、式２により求めた引張荷重計算値と引張荷重試験値との相関係数を計算した。図４は、アーマロッド補修した素線切れＯＰＧＷ６０ｍｍ２の引張荷重計算値と引張荷重試験値との相関関係を示す図である。この結果、摩擦力０．３（N/mm2）を用いたとき相関係数が０．８３と最も高かったため、この値を式１の摩擦力Ｔとした。
ここで、ＯＰＧＷの種類ごとに、上記方法により最も高い相関係数を有する摩擦力を求め、下記の表３のようなテーブルをあらかじめ作成することが考えられる。これにより、各種ＯＰＧＷの素線切れに対して個別に実験を行うことなく、補修用アーマロッド長を式１により求めることができる。なお、表３のα、β、γは、それぞれの摩擦力の値が入ることを表す。なお表３では断面積のみに応じて摩擦力を求めているが、さらにＯＰＧＷの材質やＯＰＧＷ素線の本数などに応じて摩擦力のテーブルを作成しておくことが好ましい。
【００２６】
【表３】
0005413804.tif 000004
【００２７】
そして、摩擦力０．３（N/mm2）を用いて、ＯＰＧＷ２の素線切れ本数に応じて、実力値まで引張荷重を回復させるために必要なアーマロッド長を式１より求めた。ここで、ＯＰＧＷ素線３がアルミ覆鋼素線の場合、撚りによるＯＰＧＷ素線３の引張荷重の低下係数αが０．９となること知られている。
図５は、素線切れＯＰＧＷ６０ｍｍ２の引張荷重を、実力値まで回復させるための補修用アーマロッド長を示す図である。図５から判るように、全体として試験値と計算値が良く一致しており、式１が有効であることが判る。
また、ＯＰＧＷ２の素線切れ発見時に迅速に補修すべく、アーマロッド汎用品（長さ１，６００ｍｍ）にて対応する場合、素線切れ２本（損傷率：２５%）まで可能であることが判る。
【００２８】
なお、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２９】
例えば、金属より線としてＯＰＧＷを例に用いて説明したが、内部に光ファイバを有しない架空送電線や架空地線、電柱の支持線やつり線など、張力のかかる金属より線であれば本発明を好適に適用し、その効果を享受することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  アーマロッド
２  ＯＰＧＷ
３  ＯＰＧＷ素線
４  アーマロッド素線
５  アルミ管
【図１】
0005413804.tif 000005
【図２】
0005413804.tif 000006
【図３】
0005413804.tif 000007
【図４】
0005413804.tif 000008
【図５】
0005413804.tif 000009