(57)【要約】  フレキシブルパイプは、スリーブ形態の剛性の連結用末端継手(2)に両端がそれぞれ連結されている可撓性の円筒形管状パイプ本体(1)からなり、パイプ本体の管壁は、パイプの軸線（Ｘ−Ｘ'）の周囲をラセン巻きされた、高い引張強度を与える小径のフィラメント(4)からなる少なくとも１層の引張り層によって機械的に補強されている。本パイプは、前記の層が、前記２つの末端継手(2)に固定されながら、これらの末端継手(2)の間を、方向を交互に逆向きに変化させつつ連結している、途切れていないフィラメント(4.１、4.2、4.3)の配列から構成されていることを特徴とする。このようなパイプはより具体的には液体またはガスを輸送するための石油産業向けのものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブ形態の剛性の連結用末端継手(2)に両端がそれぞれ連結されている、可撓性の円筒管状パイプ本体(1)からなり、パイプ本体の管壁が、パイプの軸線（Ｘ−Ｘ'）の周囲をラセン巻きされた、高い引張強度を与える太さの小さいフィラメント(4)からなる少なくとも１層の引張り層によって機械的に補強されているフレキシブルパイプにおいて、前記の層が、前記２つの末端継手(2)に固定されながら、これらの末端継手(2)の間を、方向を交互に逆向きに変化させつつ連結している、途切れていないフィラメント(4)の配列から構成されていることを特徴とするフレキシブルパイプ。
【請求項２】
前記フィラメント(4)が末端継手(2)に、継手外周面に設けられた、フィラメントと略同一面内に配置された、その周囲をフィラメント(4)が通って係合するショルダおよび／または一組のピン(3)のような機械的なラッシング部材によって固定されていることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項３】
前記フィラメント(4)が末端継手(2)に、接着剤のような結合剤またはその中にフィラメントが埋め込まれた樹脂によって固定されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項４】
前記フィラメント(4)が、４ｍｍ未満、好ましくは０.５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内の太さを与えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項５】
前記フィラメント(4)が合成材料製であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項６】
前記フィラメント(4)が多数のナノメートル繊維から作られていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項７】
少なくとも管状パイプ本体(1)において、母線に対するフィラメント(4)の巻き角(α)が約５５°であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項８】
末端継手(2)での母線に対するフィラメント(4)の巻き角(α)が５４.７°より大きく、有利には５６°〜６５°の範囲内であって、フレキシブルパイプ内部の内圧の作用下でフィラメントに生じた引張りがこの引張り層を末端継手(2)に対してより密に締めつける傾向を生じ、それによりこの位置でのシール性ならびに各末端継手への機械的固定を改善し、またはさらには確保することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項９】
フィラメント(4)の配列の巻きピッチが、パイプ本体(1)におけるより末端継手(2)でより小さくなるように変動することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項１０】
前記フィラメント(4)が末端継手(2)に、継手外周面に設けられた一組のピン(3)および／またはショルダのような機械的なラッシング部材によって固定されている、請求項９に記載のフレキシブルパイプであって、前記の層がパイプの端部の方に前記ラッシング部材より少し先の帯域まで達していて、フィラメント(4)が該帯域において円周または略円周方向に周回するように巻かれていることを特徴とするフレキシブルパイプ。
【請求項１１】
例えばゴムのような可撓性かつ弾性の材料の壁面(7)中に埋設された複数の同軸のフィラメント(4)の層を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフレキシブルパイプ。
【請求項１２】
スリーブ形態の剛性の連結用末端継手(2)に両端がそれぞれ連結されている可撓性の円筒形管状パイプ本体(1)からなるフレキシブルパイプであって、パイプ本体の管壁は内側から外側に向かって半径方向に見て、
ａ）カーカス(5)；
ｂ）熱可塑性材料またはエラストマー製のライナー(6)；
ｃ）高い引張り強度を有する小径のフィラメント(4)から構築された複数の同軸引張り層から作製され、これらの層が例えばゴムのような可撓性かつ弾性のある材料の壁面中に組み込まれている補強層(7)；ならびに
ｄ）熱可塑性材料またはエラストマー製の保護外被(8)
から構成されるパイプにおいて、
まず各引張り層を構成するフィラメント(4)は、太さが４ｍｍ未満であって、パイプ本体(1)におけるより末端継手の領域(2)でより小さくなる変動するピッチで、パイプの軸線（Ｘ−Ｘ'）の周囲をラセン巻きされており、次に末端継手(2)は、その外周面にラッシング部材および／または結合剤のような固定手段を備え、各引張り層は、前記固定手段によって前記２つの末端継手(2)に固定されながら、これらの末端継手を、方向を交互に逆向きに変化させながら連結している、途切れていないフィラメントの配列から構成されることを特徴とするフレキシブルパイプ。
【請求項１３】
前記パイプ本体において母線に対するフィラメント(4)の巻き角(α)が約５５°であり、末端継手(2)ではこの角度が５６°〜６５°の範囲内であって、こうしてパイプ内部の内圧の作用下でフィラメントに生じた引張りによって、引張り層がライナー(6)および末端継手(2)上に締めつけられる傾向を生じ、それによりこの位置でのシール性ならびに各末端継手の機械的固定が改善または確保されることを特徴とする、請求項１２に記載のフレキシブルパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフレキシブルパイプ（撓み管）、より詳しくは一体化された末端継手を有するフレキシブルパイプに関する。
その構造は、必ずではないが、特に石油産業における液体またはガスの輸送用途に適合している。
【背景技術】
【０００２】
このようなフレキシブルパイプは、一般に比較的短く、長さが約１２メートルを超えることは稀であって、固定された装置部材間の可撓性（撓みが可能な）連結を行うのを可能にする。
【０００３】
入手可能な長さより長い長さが必要な場合、複数のフレキシブルパイプを連結して使用することができる。
これらのフレキシブルパイプは、特に石油産業環境では非常に高レベルの応力またはストレスにさらされることがある。
【０００４】
それらが搬送する流体の圧力は１０００バール（即ち、１００メガパスカル（ＭＰａ））を超えることがあり、その温度は１５０℃を超えることがある。流体は油、芳香族液体、水、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、または二酸化炭素ガス（ＣＯ2）といった非常に腐食性となりうる液体または気体により構成されることがある。
【０００５】
このようなパイプは、特に組立て中にその端部に加わる引張り、−４０℃から＋７０℃の範囲内に及びうる温度への露出、地面との摩耗をはじめとする多様な外部応力を受けることがある。
【０００６】
フレキシブルパイプの寿命は、それらが適用される用途に応じて変動しうるが、一般には１０年より長いことが求められ、敷設により、人的および設備上の安全を保証することができなければならない。
【０００７】
それらは輸送および取り扱いを容易にするために軽量でなければならない。
それらは、曲率半径が小さすぎることにより生じうる損傷を避けるための防護手段を備えていなければならない。
【０００８】
以下の説明において、「フレキシブルパイプ」とは、「パイプ本体」（柔軟性のある円筒形管状主要部分）とこの主要部分の両端のそれぞれに設けられている２つの連結用の末端継手とが一緒になって構成するアセンブリを意味する。
【０００９】
断面において、パイプ本体は一般に内側から外側に向かう順で、「カーカス」、「ライナー」、任意要素の「排出層」、［補強層］、任意要素の１層もしくは２層以上の「引張り層」、ならびに外側の「外被」から構成される。
【００１０】
カーカス（骨組み）は一般に長尺円筒を形成するように止め付けられた、賦形された金属ストリップ（金属帯）により構成される。その機能は、突然の減圧時にライナーに生ずる気泡（いわゆる「膨れ」現象）を防止することであり；それはまた内圧より大きな外圧が加わった時にパイプ本体が潰れるのを避ける作用も果たす。最後に、カーカスはその直径が減少するのを妨げることによりパイプに加わる軸方向荷重を吸収し、こうしてパイプ本体が損傷するのを防止する作用も果たす。このカーカスは、パイプが必要な程度の可撓性を有するのを確保するよう十分に柔軟でなければならない。
【００１１】
「ライナー」（内張り層）は、一般に熱可塑性材料またはエラストマーから作製される。その機能は、内側と外側との間に気密および液密を付与して内部流体の保全性を確保することである。この層は小さな膨潤係数（一般に１０％未満）とやはり低い透過率とを有していなければならない。
【００１２】
存在する場合、「排出層」は、ライナーを通って拡散するガスをフレキシブルパイプの末端継手に設けたガス抜き（ベント）に排出する作用を果たす。これは従って外側の防護外被内に生ずる膨れまたは気泡を避ける作用を果たす。
【００１３】
「強化層」は、ライナーに対して流体により発生する圧力に耐える層であり、一般にラセン巻きされた１または２以上の交差層により構成される。
これらの層の巻きピッチは、短いピッチ（即ち、パイプ軸に対する巻き角が９０°に近い）か、或いは内圧を受けた場合のその構造物に対する巻き角の平衡値、即ち５４.７°、に近い長いピッチのいずれでもよい。
【００１４】
存在する場合の「引張り層」（２枚の交差するシート形態のことが多い）は、パイプ軸に対する巻き角が２０°〜５０°の範囲内である長いピッチで巻かれているラセン巻き補強材により一般に構成され、パイプに加わる軸方向の力を吸収する作用を果たす。この層は補強層の内側または外側に位置しうる。
【００１５】
外側の保護外被（保護カバー）は熱可塑性材料またはエラストマーから作製され、その機能はパイプを外部の攻撃（例えば、水または含塩状態）から保護することである。
上記の各種の層が互いに結合されている「結合型」と呼ばれるものと、各種の層が独立している「非結合型」という２種類のフレキシブルパイプの区別があることは認められるべきである。
【００１６】
本発明の主題は、特に結合型のフレキシブルパイプに適しているが、非結合型パイプにも適用可能である。
末端継手はパイプを装置の各種部分に連結するのを可能にする役目を果たす。それらは高度の応力を受け、パイプ本体の機械的強度より低くない機械的強度を与えなければならない。
【００１７】
パイプ本体は、一般に長さが６〜１２ｍ（メートル）であるが、そのうち長さが長いものは主に熱可塑性プラスチックを利用して連続作製方法を用いて製造され、短い長さのものは、エラストマーを主材料として、しばしば加硫を必要としながら、支持ロッド上の製造方法を使用して製造される。
【００１８】
これらの全ての種類のフレキシブルパイプについて、ほとんどでは、引張り層の巻きピッチがパイプ全長にわたって同一であり、かつパイプ本体を製作し終わった後で末端継手をそれに合体させる。
【００１９】
従って、そのようなフレキシブルパイプを製造するには、まずパイプ本体を所望の長さに切断し、次いでそれに末端継手を装着する必要がある。
そのため、パイプ本体と末端継手との間の連結部では、強化層および引張層の途切れ（中断）があり、従って、パイプ本体から末端継手の構造物への応力の伝達に適した適当な機械的連結（接続）法を、例えば、クリンピング（締付け）、くさび止め、および／または接着結合による方法を用いてそれらの層を末端継手に連結しなければならない。
【００２０】
また、末端継手とパイプのライナーとの間で漏れのない連結（漏れなし連結）を達成することも必要である。
この連結は、フレキシブルパイプの寿命が尽きるまで完全な漏れ防止を維持しなければならないので特に重要である。残念ながら、この連結は当然ながら、特に圧力および温度に関して主要部であるパイプ本体が耐えるのと同じ応力に耐えなければならない。
【００２１】
このような末端継手を作ることは難しく、その設計には、まず関係する機械力の大きさと、次にシール性（密封）維持の問題がからんで非常な困難があることは理解されよう。
内圧により発生する引張り力は非常に高くなることがある。
【００２２】
指標として、この引張り力は、直径１００ミリ（ｍｍ）のパイプについて５５,０００デカニュートン（ｄａＮ）程度の値に達することがあり、そして７００バールの内圧にさらされる。この力に対して、用途に応じた引張力を加える必要がある（例えば、サスペンデッドパイプ＜suspended pipe＞の装着）。従って、末端継手上に引張り層（多くはケーブルまたは金属断片部材）を保持するためのシステムには極めて高レベルの応力が加えられる。この保持システムは従って非常に信頼性が高くなければならず、損傷を伴わずに非常に多くの回数の充填（装入）および抜き取りサイクル（数百万回）を受けることができなければならない。
【００２３】
シール性に関しては、これは強化層を押しつけているライナーによって達成され、末端継手との漏れなし連結は接着剤またはピンチ締めつけ（ピンチング）により達成されることがとても多い。シール性を維持するため、従って接着剤またはライナーの弾性（ピンチ締付け力を維持するための）がパイプの寿命の最後まで持続することが必要である。これらの条件を満たすのに適した末端継手は重く、高価な適切な機械的手段の助けを借りて手作業で組み立てることが必要となることが多い。
【発明の開示】
【００２４】
本発明の目的は、従来のフレキシブルパイプより軽量で、より強く、パイプ本体の製作において一体部分を構成する末端継手と、補強層と、両末端のそれぞれの周囲に巻付けられた、途切れていないヤーンまたはケーブルの配列（アレイ）から構成される層とを備え、これらのヤーンまたはケーブルが場合により変動し、かつライナーに対する漏れ防止性と末端継手に対する機械的締付けを同時に確保する作用を果たす、上記種類のフレキシブルパイプを提供することである。
【００２５】
図１は、代表的な従来技術の図である。
この図は、従来のフレキシブルパイプの一部分を示し、上半分の図は軸方向断面図であり、下半分はパイプの「外被破断（カッタウェイ）」図である。
【００２６】
図中の符号ａ，ｂ，ｃ，およびｄは、それぞれ、カーカス（骨組み）、ライナー（内張り層）、強化層（図示例では重ねられた２層のフィラメント層により構成）、および外側保護外被（保護カバー）を示す。
【００２７】
この図は排出層（層ａと層ｂとの間に配置されうる）を示しておらず、また引張り層も示していない。
以下の記載および特許請求の範囲において、「フィラメント」なる総称は、ケーブル、ヤーン、ロービング、繊維またはナノメーター繊維を等しく包含する慣用の意味で使用される。
【００２８】
これらの用語の意味は次の通りである。
・「繊維」：一般に合成、有機または鋼材料製の非常に小径の個々の円筒状物体、通常は他の繊維と一緒に、ヤーンまたはロービングを形成している。この「繊維」なる用語は「ナノメートル繊維」の用語をも包含する。ナノメートル繊維（またはナノ繊維）は、それぞれ直径がナノメートル、即ち、１０−6ｍｍのオーダーで、例えば、カーボンナノチューブのように多数のナノ繊維から構成される。
・「ロービング」：並行な多数の繊維から構成される小断面の長いストランド。
・「ヤーン」：一緒に撚られて紡糸された多数の繊維により構成される小径の長いストランド。
【００２９】
・「ケーブル」：一緒に綱状に編まれた合成または鋼材料の複数ヤーンの束。
本発明の主題を構成するフレキシブルパイプは、スリーブ形態の剛性の連結用末端継手に両端がそれぞれ連結されている可撓性の円筒形管状パイプ本体からなり、パイプ本体の管壁が、パイプの長手軸線の周囲をラセン巻きされた、高い引張強度を与える細いフィラメントの少なくとも１層によって機械的に補強されている種類のパイプである。
【００３０】
本発明の目的は、上に概略を述べたように、前記の層が、前記２つの末端継手に固定されながら、これらの末端継手の間を、方向を交互に逆向きに（１方向、次に逆方向というように）変えながら連結している、途切れていないフィラメントの配列から構成されることによって達成される。
【００３１】
この配置によって、末端継手はパイプ本体の構造中に一体に組み込まれ、パイプは非常に高い引張り力に耐えることが可能となる。
また、有利ではあるが、制限を意図しない本発明の態様をいくつか挙げると、次の通りである。
【００３２】
・前記フィラメントが末端継手に、継手外周面に設けられた、ほぼフィラメントと同一面内に配置された、その周囲をフィラメントが通って係合するショルダおよび／または一組のピンのような機械的なラッシング（繋索）部材によって固定されている。
【００３３】
「フィラメントと同一面内に配置」とは、フィラメントを抜け落ちの危険性を伴わずに末端継手の周りに周回させることができるラッシング部材［例えば、ピン、フック、歯および／または凹凸］が、フィラメント層が内接している円筒形包囲層の表面内に実質的に位置していて、それから著しく逸脱していないことを意味する。
【００３４】
・前記フィラメントが末端継手に、接着剤のような結合剤またはその中にフィラメントが埋め込まれた樹脂によって固定されている。
・前記フィラメントの太さが４ｍｍ未満であり、好ましくは０.５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内である。
【００３５】
・前記フィラメントが合成材料製である。
・前記フィラメントが多数のナノメートル繊維から作られている。
・少なくとも管状パイプ本体において、母線に対するフィラメントの巻き角が約５５°である。
【００３６】
・末端継手での母線に対するフィラメントの巻き角が５４.７°より大きく、有利には５６°〜６５°の範囲内であることにより、フレキシブルパイプ内部の内圧の作用下でフィラメントに生じた引張りがこの引張り層を末端継手に対してより密に締めつける傾向を生じ、それによりこの位置でのシール性ならびに各末端継手の機械的締付けを改善し、またはさらには確保するようになる。
【００３７】
・フィラメントの配列の巻きピッチが、パイプ本体におけるより末端継手でより小さくなるように変動する。
・前記フィラメントが末端継手に、継手外周面に設けられたショルダおよび／または一組のピンのような機械的なラッシング部材によって固定されていて、前記の層がパイプの端部の方に前記ラッシング部材より少し先端側の帯域まで達していて、フィラメントが該帯域において円周または略円周方向に周回するように巻かれている。
【００３８】
・フィラメントに加わる力が末端部材の先端に向かって「キャプスタン」効果によって次第に低減するように、フィラメントの群が有利には末端部材の周囲を少なくとも半回転（例えば、１回転または１.５回転）するように巻かれている。
【００３９】
・例えばゴムのような可撓性かつ弾性の材料の壁面中に埋設された複数の同軸のフィラメントの層を備える。
本発明の好適態様において、パイプはスリーブ形態の剛性の連結用末端継手に両端がそれぞれ連結されている可撓性の円筒形管状パイプ本体からなり、パイプ本体の管壁は内側から外側に向かって半径方向に見て、
ａ）カーカス；
ｂ）熱可塑性材料またはエラストマー製のライナー；
ｃ）高い引張り強度を有する太さの小さいフィラメントから構築された複数の同軸引張り層から作製され、これらの層が例えばゴムのような可撓性かつ弾性のある材料の壁面中に組み込まれている補強層；ならびに
ｄ）熱可塑性材料またはエラストマー製の保護外被
から構成され、
このパイプは、まず各引張り層を構成するフィラメントが、太さ４ｍｍ未満であって、パイプ本体におけるより末端継手の領域でより小さくなる変動するピッチで、パイプの長手軸線の周囲をラセン巻きされており、次に前記末端継手は、その外周面にラッシング部材および／または結合剤のような固定手段を備え、各引張り層は、前記固定手段によって前記２つの末端継手に固定されながら、これら２つの末端継手の間を、方向を交互に逆向きに変えながら連結している、途切れていないフィラメントの配列から構成されることを特徴とする。
【００４０】
有利には、パイプ本体において母線に対するフィラメントの巻き角が約５５°であり、末端継手ではこの角度が５６°〜６５°の範囲内であって、こうしてパイプ内部の内圧の作用下でフィラメントに生じた引張りが、引張り層をライナーおよび末端継手上に締めつける傾向を生じ、それによりこの位置でのシール性ならびに各末端継手の機械的固定が改善または確保される。
【００４１】
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照した以下の説明から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図２は、本発明の原理を示す図である。この図は、それぞれスリーブ形態の２つの末端継手２に固定されているフレキシブルパイプ（撓み管、撓みパイプ）のパイプ本体１の壁面を示す。
【００４３】
各末端継手２は、その外周面に設けられた多数のラッシング（繋索）部材を備える。図示の態様では、ラッシング部材はパイプの長手軸線Ｘ−Ｘ'に対して半径方向に、規則的な角度方向の分布で配置された短いフィンガーまたはピン３である。
【００４４】
この図は、補強層（または複数の引張り層の１層）を構成する１本のフィラメント４が、パイプの円筒形パイプ本体の周囲にその両端まで巻かれているのを示している。巻かれている過程（途中）における、前進ストランド４.１、後進ストランド４.２、および新たな前進ストランド４.３を見ることができる。
【００４５】
フィラメントはパイプ本体に所定の一定ピッチで連続的に配置される。
各ストランド（一端から他端への巻き部分）はラセン状に巻かれ、既に巻かれた別のストランドに隣接する。
【００４６】
パイプ端部での各方向逆転部では、フィラメントのストランドはピン３の周囲を回って、それをピンにつなぎ止めるループを形成し、引張り層ができあがってしまうまでそれが繰り返される。フィラメントの両方の自由端はそれぞれピンに取り付けられる。
【００４７】
これによって、パイプ本体とその末端継手との間に連続的な連結ができ上がる。
図示例では、フィラメントは各端部で完全にターンして、既に巻かれたフィラメントに平行に配置されるようにその回転方向（周回方向）が変化する。
【００４８】
この図は１本のフィラメントが巻かれるのを示しているが、本発明の範囲を逸脱せずに複数本のフィラメントを平行に巻き付けることも可能である。
図３は、図２に似た図であるが、この図では、フィラメント４はその回転方向を変化させずに配置されるので、前に巻かれた同じフィラメントと規則的な間隔で交差する。
【００４９】
図４は、パイプの全表面を覆った強化層を構成するフィラメントの巻付け状態を示す。
図５は非常な概略図であるが、パイプ軸に沿った位置に応じて巻きピッチが異なる１または２以上のフィラメントによって構成される引張り層の具体的な巻き方の１例を示す。
【００５０】
１層の引張り層が作られたら、それを、逆方向に巻かれた同様の層により包囲し、それを繰り返す。
帯域ｚ３は、パイプ本体１のうち、末端継手２付近のその末端帯域を除いた実質的に全体に対応しているが、この帯域ｚ３では、パイプ内部に加わる内圧による円周方向力と軸方向力とをバランスさせるように、１または２以上のフィラメント４３はパイプ本体の母線（これは軸線Ｘ−Ｘ'に対応する）に対して５４.７°の角度で巻かれている。
【００５１】
この５４.７°という値が、このように配向されたフィラメントから構成された引張り層にとっての平衡値であることは、当業者には周知である。それは、パイプ内部に存在する加圧流体により発生する内圧の作用下で長さまたは直径のいずれについても変形傾向を示さない。
【００５２】
両端部に位置する帯域ｚ２では、４２で示されるフィラメントの巻き角は５４.７°の値からより大きな値、例えば、６５°に次第に変化する。この巻き角度の増大は、後述するように、ライナーとの接続において良好なシール性を与える作用を果たす。
【００５３】
ピン３を超えて、ピンと末端との間に位置する帯域ｚ１では、４１で示されるフィラメントの巻きピッチは、端部を周回し、パイプ本体の周囲の巻きを続けるように、０に近づく。
【００５４】
図６は、パイプ内部の圧力およびフィラメントの配置角度（巻き角）からフィラメントに加わる力を算出する方法を説明する図である。
ピッチＬ及び巻き直径Ｄのラセン巻きされたフィラメント４について、ＦａおよびＦｃは、フレキシブルパイプ内部の圧力Ｐの作用下でフィラメントに加わる力Ｆのそれぞれ軸方向及び円周方向成分を示す。αはフレキシブルパイプの軸に対するフィラメントの配置角度（巻き角）である。
【００５５】
フィラメントの巻き直径と同じ直径にわたって加えられた内圧を受けた、両端が閉じたフレキシブルパイプの場合、繊維（フィラメント）は、次の関係を満たした、パイプ軸に対する平衡角度αで配向するようになる：
ｔａｎα＝√２
この式は５４.７°の角度を与える。
【００５６】
フィラメントがこの平衡角度で配向している場合、パイプは平衡状態にあり、フレキシブルパイプ内部の負荷圧力にかかわらず（もちろん、素材が受容することができる応力によって決まる限度内において）、長さと直径のいずれも変形することはない。
【００５７】
図７は、それぞれ角度α１またはα２で配置されたフィラメントに加わる力Ｆ１およびＦ２の平面上への投影図である。この図は、配置角度の影響を示している。フィラメントの配置角度がα１からα２に向かうように増大すると、円周方向の力はＦｃ１からＦｃ２に向かって増大する。これらの力が１本のフィラメントに加わる場合、力Ｆ１およびＦ２は同じ値であるが、異なる方向に向かう。
【００５８】
このような状況下で、力Ｆｃ１およびＦｃ２は下記の関係にある：
Ｆｃ２＝Ｆｃ１×ｓｉｎα２／ｓｉｎα１
また、パイプ軸Ｘ−Ｘ'に対するフィラメントの密度は、角度αの増大につれて増大する。
【００５９】
それぞれ角度α１およびα２で配置された繊維の密度の比をΔ2/1とすると、この比は次の関係式で求められる：
Δ2/1＝ｃｏｓα１／ｃｏｓα２
帯域ｚ２の端部での締付け比（clamping ratio）を表す比Ｐ２／Ｐ１は、上記２つの関係式の関数であり、従って次式で示される：
Ｐ２／Ｐ１＝ｓｉｎα２／ｃｏｓα２×ｃｏｓα１／ｓｉｎα１
＝ｔａｎα２／ｔａｎα１。
【００６０】
角度α１＝５４.７°で、角度α２が次の表に示すように変化するなら、比Ｐ２／Ｐ１は次の通りとなる。
【００６１】
【表１】
2009532637.tif 000003
【００６２】
このように、フィラメントの配置角度の増大により、フレキシブルパイプの内部に対して該フィラメントにより加えられる圧力が増大する(締付けに等価であるＰ２／Ｐ１比が増大する)。
【００６３】
従って、これはシールすべき圧力が増大した時にシール力（ライナーと末端継手との間で補強層により発揮される）を増大させることを可能にする自己締付け現象を発揮する。
これは、内圧Ｐにさらされている本発明に係るパイプの末端継手を示す図８に示されている。
【００６４】
帯域ｚ３においては、フィラメントの配置角度は５４.７°である。この帯域では、パイプは形状が安定していて、内圧で直径が増大することも、長さが短くなることもない。力Ｆｃ１は圧力Ｐと釣り合っている。この平衡は下記の関係式により表される：
Ｆｃ１＝ｋ×Ｐ
式中、Ｋは定数である。Ｆｃ１は圧力Ｐに比例する。
【００６５】
帯域ｚ２では、フィラメント配置角度は５８°である。そこでの力Ｆｃ２は力Ｆｃ１より１.１３倍の比率だけ大きい。
そのため、力Ｆｃ２は次式で与えられる半径方向圧力ｑをライナーに加える：
ｑ＝０.１３×Ｐ
例えば、パイプ内の圧力が３５０バール（３５ＭＰａ）である場合、５８°で配置されたフィラメント構造物によってライナーと末端継手との間の界面に帯域Ｚ２内で加えられる圧力は、指標として０.１３×３５０＝４５バールとなる。
【００６６】
この力は、締付けリングおよび／または接合のような外部手段に頼らずにライナーと末端継手との間の優れたシール性を保持するのに十分である。
圧力が増大するほど、ライナーと末端継手との間の連結がよりしっかりシールされる。
【００６７】
さらに、図７を参照すると、角度がα１からα２に変化すると、軸方向力の値がＦａ１からＦａ２に変化する。これらの２つの値の差は、その支持体上、例えば、ゴム上で、末端継手上のその位置でのフィラメントの密着によって吸収される。
【００６８】
さらに、各フィラメントに加えられた力は、末端継手上を周回するよう巻かれたとたんに、「キャプスタン」効果によって減少する。
この効果は次のように説明される。
【００６９】
末端継手２のような円筒形支持体上にラセン巻きされたフィラメントを考える。それは支持体の軸、即ち、パイプ本体の軸に対してある角度で巻かれている。それは一定の摩擦係数μを有する支持体材料上に配置されている。
【００７０】
βは末端継手の軸Ｘ−Ｘ'の周囲での巻き角の値である。
フィラメントの両端の一方に一定の引張り力Ｆｔが加えられていると仮定する。
フィラメントが静止状態に（その支持体上で動くことなく）とどまるためには、Ｆｔに逆向きの抵抗力Ｆｒをフィラメントの他端に加えなければならない。
【００７１】
両方の力ＦｔおよびＦｒは、該円筒体に対して接線方向に作用するので、その母線に対してある角度を形成する。
このフィラメントの平衡は次の関係式により表される：
Ｆｒ＝Ｆｔ／ｅμβ
式中、ｅは自然対数の底である（ｅ＝２.７１８２８２）。
【００７２】
例えば、フィラメントが円筒体に１.５回転だけ巻かれているなら、β＝３π。
円筒体が摩擦係数μ＝０.８のゴムで被覆されていると仮定すると、次のようになる：
Ｆｒ＝Ｆｔ／ｅ0.8ｘ3π＝Ｆｔ／約１９００。
【００７３】
これは、力Ｆｒが力Ｆｔより１９００倍も小さいことを意味する。
指標として、この法則を、７００バール（７０ＭＰａ）の内圧にさらされている、直径１００ｍｍのフレキシブルパイプにあてはめると、パイプ本体において全体としてフィラメントに加えられる引張力は９６,０００デカニュートン（ＤａＮ）である。各末端継手の入口部では、この力は、フィラメントが末端継手の周囲を１.５回転周回するよう巻かれた後はわずか５０デカニュートン（ｄａＮ）となる。
【００７４】
結論として、フィラメントの配列によりラッシング部材に加えられる力は、末端継手に巻かれたフィラメントに適用される「キャプスタン」効果によって著しく低減する。
図９および１０は、上述したように設計された、巻きピッチが変動するフレキシブルパイプの末端継手の一方を示す。
【００７５】
末端継手２は、内部部分またはインサート（差し込み部）２０と、これを被覆する保護外殻（シェル）を構成する外部部分２１と、嵌め込まれて溶接により固定されている雄型連結部材２２とを備える。この連結部材は、対応する雌型末端継手に連結するのを可能にする標準化された外形形状を与える。
【００７６】
これらの要素は、５で示されるカーカスと同様に金属製である。
参照番号７は、フレキシブルパイプのパイプ本体１の管壁内に埋設された補強層を示し、上述したように１組の複数フィラメント層から構成される。
【００７７】
補強層７は、いずれの熱可塑性材料またはエラストマーから作られたライナー６と外側保護外被８との間に位置する。
カーカス５、ライナー６、補強層７、および外被８は、好ましくは互いに結合されている。
【００７８】
パイプ本体１と末端継手との間の連結帯域の部分でも流体流れの直径が一定となるように、カーカス５の端部はインサート２０の壁面内に設けた内部セットバック部２００の中で接合される。
【００７９】
ライナー６および外被８の端部帯域は、末端継手２のそれぞれ部分２０および２１の適当に薄くされた環状連結領域２０１および２１１の上へのオーバーモールド（上層被覆成形）により形成され、この環状領域を被覆している。ライナー６および外被８は、それぞれの薄くされた環状帯域６０および８０によって末端継手２内まで延設されていて、これらの環状帯域はそれぞれインサート２０の外壁の周囲および外殻２１の内壁の周囲の被覆部を構成している。これらの被覆部は環状の列状に設けたラッシングピン３に実質的に達する位置まで延在している。
【００８０】
パイプ本体内および末端継手２との移行領域内（ピン３に近い位置）の両方において、フィラメント４３、４２の異なる同軸層はそれぞれゴム層９によって隔てられている（図１０を参照）。
【００８１】
隣接する２層におけるフィラメントの巻き方向は好ましくは逆向きである。
この多層の補強構造物はライナー６と外側保護外被８との間に挟まれている。末端継手２との移行帯域では、補強層は上述した被覆部６０と８０との間に挟まれている。
【００８２】
ピン３を超えると、フィラメント４１が円周方向の巻き部を形成し、この部分は追加の繊維巻き線部４１０により被覆されていてもよく、場合によってはその上にプラスチックもしくは樹脂材料の層がオーバーモールドされていてもよい。
【００８３】
同様の構成がパイプの反対側の端部にももちろん設けられる。
図９を見ると、パイプの末端領域の直径は、連結用の末端継手と段差がなく、パイプ本体の直径よりほんのわずか大きいだけである。
【００８４】
この著しいコンパクトさは、特に、ラッシングピンが軸Ｘ−Ｘ'に対して半径方向に配置され、インサート２０から外側に限られた長さだけ（補強層の厚みに実質的に等しい長さ）しか突き出ていないことに伴う。フィラメントは、単にピンの周囲を回されることにより繋ぎ止められており、それらは、あったとしても非常に少ししか層が存在しない円筒形包囲層からは離れている。
【００８５】
図９から、ピン３を備えた環状帯域より先端側では、末端継手２の部分２０の外径は該環状帯域の外径より若干小さくなっていることがわかる。
こうして、これらの帯域間の移行帯域は、部分２０上の円筒巻き部分の保持に適した−または保持に寄与するのに適した−ショルダ部を構成する。この帯域は直径が減少しているので、フィラメント４１および包囲する繊維４１０の巻き線の存在は、末端継手の半径方向のコンパクトさに影響を及ぼさない。
【００８６】
ピン３の数および寸法は当然、パイプにより要求される特性、ならびに特にフィラメントの直径および施工されるシート（層）の数の関数として選択される。
ラッシング部材は必ずしもピンでなくてもよく、また必ずしも円筒フィンガー形状でなくてもよい。例えば、該部材は、特にフック、歯、および／または凹凸により構成することもできよう。
【００８７】
ピン（または類似の他のラッシング部材）を１組だけ単一の横断面に配置する代わりに、２組以上の同様なセット、例えば、軸方向にいくらかずらした２または３組のセットを設けることも当然可能である。
【００８８】
上述したように、ラッシング部材に対してフィラメントにより加えられる力は「キャプスタン効果」のために非常に低い。このことが、ラッシング部材が小直径のものでもよい理由である。実際、ラッシング部材は、フレキシブルパイプの製造中にフィラメントを巻き付ける際に、フィラメントを案内するのに特に有用である。フィラメントが適正に巻かれた後は、フィラメントは、結合剤、樹脂または他の結合剤中への埋め込み、または締付けのような他の手段によって末端継手に固定されるだけでもよい。
【００８９】
従って、ピン３のようなラッシング手段は取り外し可能にしてもよい。
それらは、フィラメントの巻付けを容易にするために、パイプの製造前に、末端継手に穿孔された半径方向の受け入れ穴の中に、遊びがないように挿入され、末端継手へのフィラメントの巻付けと接合（例えば、結合剤による）操作が済んだ後、取り外されてもよい。そのようにしても、結合手段の存在は、フィラメントを末端部材上に保持して脱け落ちを回避するのに十分であるので、フィラメントは末端継手上のそれらの所定位置に分断されたまま固定される。
【００９０】
フィラメントは断面が円形でよいが、それは不可欠ではない。
それらは引張り強度の高い材料から作製される。
適当な材質としては、合成材料、特にアラミド、ならびに炭素、ガラス、および鋼（スチール）を挙げることができる。これはナノメーター繊維（例えば、カーボンナノチューブ）を包含する。
【００９１】
フィラメントは、ラッシング部材のピンまたは存在すれば他の部材の周囲にできるだけ密着するよう巻き付けることができ、かつ異なるピッチでの巻付けを許容するのに十分な細さと可撓性のものでなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】代表的な従来技術のフレキシブルパイプを示す図。
【図２】補強層を構成するためのフィラメントの可能な巻き方を示す略式斜視図。
【図３】補強層を構成するためのフィラメントの別の可能な巻き方を示す略式斜視図。
【図４】フレキシブルパイプの表面を完全にカバーする、補強層を構成するフィラメントの巻き構造を示す同様の図。
【図５】フレキシブルパイプの軸方向に沿った位置により巻きピッチが異なるフィラメントにより構成された引張り層の特定の巻き構造を説明するための同様の図。
【図６】パイプ内部の内圧およびフィラメントの配置角度から、フィラメントに加わる力を算出する方法を説明するための図。
【図７】フィラメントの配置角度の影響を示す、角度αで配置されたフィラメントに加わる力Ｆの平面への投影図。
【図８】巻きピッチが変動するフィラメントを示す、フレキシブルパイプの一端の断面の略式半面図。
【図９】本発明に係るフレキシブルパイプの一方の端部の軸方向断面図。
【図１０】図９の円Ａで囲まれた部分の拡大詳細図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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