(57)【要約】  【解決手段】  次の工程を有する、複合ロープ構造体を製造する方法。樹脂マトリックス内にファイバーを有する含浸ヤーンを、第１の場所で製造する。前記含浸ヤーンを、前記第１の場所から第２の場所まで輸送する。前記含浸ヤーンを、前記第２の場所で分配する。前記分配された含浸ヤーンの前記樹脂マトリックスを、前記第２の場所で硬化させて（キュアリングして）、前記複合ロープ構造体を生成する。  【選択図】      図４
2010532825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合ロープ構造体を製造する方法であって、
第１の場所で、ファイバー（繊維）を有する含浸ヤーンを樹脂マトリックス（充填材）内に製造する工程と、
前記第１の場所から第２の場所まで前記含浸ヤーンを輸送する工程と、
前記第２の場所で、前記含浸ヤーンを分配する工程と、
前記第２の場所で、前記分配された含浸ヤーンの前記樹脂マトリックスを硬化（キュアリング）させて前記複合ロープ構造体を生成するものである硬化させる工程と、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記第１の場所で、前記含浸ヤーンを組み合わせて未硬化の（キュアリングしていない）ストランドにするものである組み合わせる工程
を有し、
前記含浸ヤーンを輸送する工程は、前記第１の場所から前記第２の場所まで前記未硬化のストランドを輸送する工程を有するものである。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、この方法は、さらに、
前記第１の場所で、前記未硬化のストランドを組み合わせて未硬化のロープ構造体にするものである組み合わせる工程
を有し、
前記含浸ヤーンを輸送する工程は、前記第１の場所から前記第２の場所まで前記未硬化のロープ構造体を輸送する工程を有するものである。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンの前記樹脂マトリックス内の前記ファイバーを加撚する工程を有するものである。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、  この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンを加熱する工程を有するものである。
【請求項６】
請求項４記載の方法において、この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンを加熱して前記樹脂マトリックス内の前記ファイバーの加撚を促進するものである加熱する工程を有するものである。
【請求項７】
請求項２記載の方法において、この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンを加熱して前記含浸ヤーンの組み合わせを前記未硬化のストランドにするのを促進させるものである加熱する工程を有するものである。
【請求項８】
請求項３記載の方法において、この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンを加熱して前記含浸ヤーンの組み合わせを前記未硬化のストランドにするのを促進させるものである加熱する工程と、
前記未硬化のストランドを加熱して前記未硬化のストランドの組み合わせを前記未硬化のロープ構造体にするのを促進させるものである加熱する工程と
を有するものである。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記未硬化のヤーンに剥離剤を適用する工程を有するものである。
【請求項１０】
請求項２記載の方法において、この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンに剥離剤を適用する工程と、
前記未硬化のストランドに剥離剤を適用する工程と
を有するものである。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、前記未硬化のロープ構造体を硬化させる工程は、当該未硬化のロープ構造体を加熱する工程を有するものである。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記未硬化のロープ構造体を成形する工程を有するものである。
【請求項１３】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
少なくとも１つのヤーンボビンに、前記含浸ヤーンを回収する工程を有するものである。
【請求項１４】
請求項２記載の方法において、この方法は、さらに、
少なくとも１つのヤーンボビンに、前記含浸ヤーンを回収する工程と、
少なくとも１つのストランドボビンに、前記未硬化のストランドを回収する工程と
を有するものである。
【請求項１５】
請求項３記載の方法において、この方法は、さらに、
少なくとも１つのヤーンボビンに、前記含浸ヤーンを回収する工程と、
少なくとも１つのストランドボビンに、前記未硬化のストランドを回収する工程と、
少なくとも１つのロープボビンに、前記未硬化のロープ構造体を回収する工程と
を有するものである。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記第１の場所から前記第２の場所まで前記含浸ヤーンを輸送する工程は、前記第１の場所から前記第２の場所まで、前記少なくとも１つのロープボビンに回収された前記未硬化のロープ構造体を輸送する工程を有するものである。
【請求項１７】
複合ロープ構造体を製造する方法であって、
第１の場所で、ファイバーを有する含浸ヤーンを樹脂マトリックス内に製造する工程と、
複数のヤーンボビンに、前記含浸ヤーンを回収する工程と、
前記第１の場所で、前記複数のヤーンボビン上の前記含浸ヤーンを組み合わせて前記未硬化のストランドを生成するものである組み合わせる工程と、
複数のストランドボビンに、前記未硬化のストランドを回収する工程と、
前記第１の場所で、前記複数のヤーンボビン上の前記未硬化のストランドを組み合わせて未硬化のロープ構造体を生成するものである組み合わせる工程と、
１つのロープボビンに、前記未硬化のロープ構造体を回収する工程と、
前記第１の場所から第２の場所まで、前記ロープボビン上に回収された前記未硬化のロープ構造体を輸送する工程と、
前記第２の場所で、前記ロープボビンから前記未硬化のロープ構造体を取り外すことにより前記未硬化のロープ構造体を分配する工程と、
前記第２の場所で、前記樹脂マトリックスを硬化させて前記複合ロープ構造体を生成するものである硬化させる工程と
を有する方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンを加熱させて前記含浸ヤーンの前記樹脂マトリックスを軟化させるものである加熱させる工程と、
前記含浸ヤーンの軟化した樹脂マトリックス内の前記ファイバーを加撚する工程と、
前記含浸ヤーンを加熱して前記含浸ヤーンの組み合わせを前記未硬化のストランドにするのを促進させるものである加熱する工程と、
前記未硬化のストランドを加熱して前記未硬化のストランドの組み合わせを前記未硬化のロープ構造体にするのを促進させるものである加熱する工程と
を有するものである。
【請求項１９】
請求項２記載の方法において、この方法は、さらに、
前記含浸ヤーンに剥離剤を適用する工程と、
前記未硬化のストランドに剥離剤を適用する工程と
を有するものである。
【請求項２０】
請求項１７記載の方法において、前記未硬化のロープ構造体を硬化させる工程は、当該未硬化のロープ構造体を加熱する工程を有するものである。
【請求項２１】
請求項１７記載の方法において、この方法は、さらに、
前記未硬化のロープ構造体を成形する工程を有するものである。
【請求項２２】
複合ロープ構造体を製造するシステムであって、
樹脂マトリックス内のファイバーを加撚して有撚含浸ヤーンを生成する加撚システムと、
前記有撚含浸ヤーンに剥離剤を適用する第１の剥離剤ステージと、
前記有撚含浸ヤーンを組み合わせて未硬化のストランドを生成する第１の撚合（組み合わせ）システムと、
前記未硬化のストランドに剥離剤を適用する第２の剥離剤ステージと、
前記未硬化のストランドを組み合わせて未硬化の複合ロープを生成する第２の撚合（組み合わせ）システムと
を有する複合ロープ構造体の製造システム。
【請求項２３】
請求項２２記載の製造システムにおいて、前記加撚システムは、
無撚含浸ヤーンを格納する第１のボビンと、
前記無撚含浸ヤーンを加熱する加熱ステージと、
前記有撚含浸ヤーンを回収するヤーンボビンであって、撚りの回転軸の回りで回転して前記樹脂マトリックス内の前記ファイバーを加撚するものである前記ヤーンボビンと
を有するものである。
【請求項２４】
請求項２２記載の製造システムにおいて、前記第１の撚合システムは、
複数のヤーンボビンと、
加熱要素と、
第１の成形ダイ（成形金型）と、
ストランドボビンと
を有し、
前記複数のヤーンボビンは第１のシステム軸の回りを回転し、前記複数の含浸ヤーンを組み合わせて前記未硬化のストランドにするものであり、
前記第１の成形ダイは、前記未硬化のストランドを成形し、
前記ストランドボビンは、前記未硬化のストランドを回収するものである。
【請求項２５】
請求項２２記載の製造システムにおいて、前記第２の撚合システムは、
複数のストランドボビンと、
加熱要素と、
第２の成形ダイと、
ロープボビンと
を有し、
前記複数のストランドボビンは第２のシステム軸の回りを回転し、前記複数の未硬化のストランドを組み合わせて前記未硬化のロープ構造体にするものであり、
前記第２の成形ダイは、前記未硬化のロープ構造体を成形し、
前記ロープボビンは、前記未硬化のロープ構造体を回収するものである。
【請求項２６】
複合ロープ構造体を配備するシステムであって、
ファイバーと樹脂マトリックスとを有した未硬化のロープ構造体を支持するロープボビンと、
加熱要素と、
成形ダイと
を有し、
前記加熱要素は、前記未硬化のロープ構造体を加熱して前記未硬化の樹脂マトリックスを硬化させ、
前記成形ダイは、前記未硬化のロープ構造体と係合して、前記樹脂マトリックスが硬化する間前記未硬化のロープ構造体を望ましい幾何学的形状に保つものである
複合ロープ構造体の配備システム。
【請求項２７】
請求項２６記載の配備システムにおいて、この装置は、さらに、
前記ロープボビンから前記加熱要素へ延在する前記未硬化のロープ構造体を支持するように配置された、少なくとも１つの送り込みローラーと、
前記加熱要素から前記成形ダイへ延在する前記未硬化のロープ構造体を支持するように配置された、少なくとも１つの中間ローラーと、
前記成形ダイを出る前記未硬化のロープ構造体を支持するように配置された、少なくとも１つの送り出しローラーと
を有するものである。
【請求項２８】
複合ロープ構造体を製造および配備するシステムであって、
第１の場所にある製造システムであって、
樹脂マトリックス内のファイバーを加撚して含浸ヤーンを生成する加撚システムと、
前記含浸ヤーンを組み合わせて未硬化のストランドを生成する第１の撚合（組み合わせ）システムと、
得前記未硬化のストランドを組み合わせて未硬化の複合ロープを生成する第２の撚合（組み合わせ）システムと
を有する前記製造システムと、
第２の場所にある配備システムであって、
ファイバーと樹脂マトリックスとを有した未硬化のロープ構造体を支持するロープボビンと、
加熱要素と、
成形ダイと
を有し、
前記加熱要素は、前記未硬化のロープ構造体を加熱して前記未硬化の樹脂マトリックスを硬化させ、
前記成形ダイは、前記未硬化のロープ構造体と係合して、前記樹脂マトリックスが硬化する間前記未硬化のロープ構造体を望ましい幾何学的形状に保つものである
前記配備システムと
を有する複合ロープ構造体の製造および配備システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００７年５月１８日付け出願済み米国仮特許出願第６０／９３０，８５３号の優先権を主張するものであり、この内容は参照により本明細書に組み込まれるものである。
【０００２】
本発明は、複合ロープ構造体に関し、特に硬化（キュアリング）した複合ロープ構造体を製造するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
２つの物体の間には、引張を伴ったロープ構造体の構成が必要になることが多い。所与のタイプのロープ構造体の特性がわかると、そのタイプのロープ構造体が特定の使用目的に適しているかどうかが決定する。ロープ構造体の特性としては、破壊強度、伸長度、柔軟性、重量、および耐摩耗性や摩擦係数などの表面特性などがある。また、加熱、冷却、水分、紫外線、摩耗などの環境要因も、ロープ構造体の特性に影響を及ぼす。
【０００４】
そのため、ロープの使用目的により、一般にロープの各特性の許容範囲が決定される。本明細書でロープに適用される用語「破壊（ｆａｉｌｕｒｅ）」は、少なくとも１つのロープ特性に伴う許容範囲を超えた条件下に置かれるロープに言及して使用される。
【０００５】
これまで、複合ロープ構造体は、特定の環境向けに提案されてきている。複合ロープ構造体は、樹脂マトリックス（充填材）内に配置構成されたファイバー（繊維）を有する。その樹脂は、硬化（キュアリング）済みまたは未硬化の状態であってよい。未硬化の前記樹脂は塑性または可鍛性で、硬化済みの前記樹脂は柔軟性が失われており、硬化済み複合ロープ構造体は、比較的剛性である。
【０００６】
複合ロープ構造体の特性が望ましい可能性のある環境の１つは、深海掘削システムである。以下、深海掘削システム用の係留システムの文脈で、本発明について説明するが、本発明の原理は、複合ロープ構造体の特性が望ましい可能性のある他の環境にも使用できる。
【０００７】
このように、改善された複合ロープ構造体と、特に複合ロープ構造体を製造および配備するシステムおよび方法とが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の工程を有する複合ロープ構造製造方法として具体化（具現化）できる。樹脂マトリックス内にファイバーを有する含浸ヤーンを、第１の場所で製造する。前記含浸ヤーンを、前記第１の場所から第２の場所まで輸送する。前記含浸ヤーンを、前記第２の場所で分配する。前記分配された含浸ヤーンの前記樹脂マトリックスを、前記第２の場所で硬化させて（キュアリングして）、前記複合ロープ構造体を得る。
【０００９】
また、本発明は、以下の工程を有する複合ロープ構造製造方法としても具体化（具現化）できる。樹脂マトリックス内にファイバーを有する含浸ヤーンを、第１の場所で製造する。複数のヤーンボビンに、前記含浸ヤーンを回収する。前記第１の場所で、前記複数のヤーンボビン上の前記含浸ヤーンを組み合わせて前記未硬化のストランドにする。複数のストランドボビンに、前記未硬化のストランドを回収する。前記第１の場所で、前記複数のストランドボビン上の前記未硬化のストランドを組み合わせて、未硬化のロープ構造体にする。ロープボビンに、前記未硬化のロープ構造体を回収する。前記第１の場所から第２の場所まで、前記ロープボビン上に回収された前記未硬化のロープ構造体を輸送する。前記ロープボビンから前記未硬化のロープ構造体を取り外すことにより、前記第２の場所で前記未硬化のロープ構造体を分配する。前記第２の場所で、前記樹脂マトリックスを硬化させて、前記複合ロープ構造体を得る。
【００１０】
また、本発明は、複合ロープ構造体を製造するシステムとしても具体化（具現化）でき、当該システムは、加撚システムと、第１の剥離剤ステージと、第１の撚合（組み合わせ）システムと、第２の剥離剤ステージと、第２の撚合システムとを有する。前記加撚システムは、有撚含浸ヤーンを得るため、樹脂マトリックス内のファイバーを加撚する。前記第１の剥離剤ステージは、前記有撚含浸ヤーンに剥離剤を適用する。前記第１の撚合システムは、未硬化のストランドを得るため、有撚含浸ヤーンを組み合わせる。前記第２の剥離剤ステージは、前記未硬化のストランドに剥離剤を適用する。前記第２の撚合システムは、複合ロープを得るため、前記未硬化のストランドを組み合わせる。
【００１１】
また、本発明は、複合ロープ構造体を配備するシステムとしても具体化（具現化）でき、当該システムは、ロープボビンと、加熱要素と、成形ダイ（成形金型）とを有する。前記ロープボビンは、ファイバーおよび樹脂マトリックスを有した未硬化のロープ構造体を支持する。前記加熱要素は、前記未硬化の樹脂マトリックスが硬化するよう、前記未硬化のロープ構造体を加熱する。前記成形ダイは、前記未硬化のロープ構造体に係合して、前記樹脂マトリックスが硬化する間、前記未硬化のロープ構造体を望ましい幾何学的形状に保つ。
【００１２】
さらに、本発明は、複合ロープ構造体を製造および配備するシステムとしても具体化（具現化）でき、当該システムは、第１の場所にある製造システムと、第２の場所にある配備システムとを有する。前記製造システムは、加撚システムと、第１の撚合（組み合わせ）システムと、第２の撚合システムとを有する。前記加撚システムは、含浸ヤーンを得るため、樹脂マトリックス内のファイバーを加撚する。前記第１の撚合システムは、未硬化のストランドを得るため、未硬化のヤーンを組み合わせる。前記第２の撚合システムは、未硬化のロープを得るため、前記未硬化のストランドを組み合わせる。前記配備システムは、ロープボビンと、加熱要素と、成形ダイとを有する。前記ロープボビンは、ファイバーおよび樹脂マトリックスを有した未硬化のロープ構造体を支持する。前記加熱要素は、前記未硬化の樹脂マトリックスが硬化するよう、前記未硬化のロープ構造体を加熱する。前記成形ダイは、前記未硬化のロープ構造体に係合して、前記樹脂マトリックスが硬化する間、前記未硬化のロープ構造体を望ましい幾何学的形状に保つ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の硬化済み複合ロープ構造体を使用した深海掘削システムのやや概略的な図である。
【図２】図２は、図１の前記深海掘削システムの一部のやや概略的な図であり、本発明の原理に基づき、前記未硬化の複合ロープ構造体を硬化するため使用される現地硬化システムをさらに示したものである。
【図３】図３は、図１および図２に示した前記硬化済み複合ロープ構造体を製造する工程の一部として使用される加撚システムの例の非常に概略的な図である。
【図４】図４は、図１および図２に示した前記硬化済み複合ロープ構造体を製造する工程の一部として使用できる第１の撚合（組み合わせ）システムの非常に概略的な図である。
【図５】図５は、図１および図２に示した前記硬化済み複合ロープ構造体を製造する工程の一部として使用できる第２の撚合システムの非常に概略的な図である。
【図６】図６は、図２に示した前記現地硬化システムの非常に概略的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず図１を参照すると、本発明の原理に基づいて製造された１若しくはそれ以上の硬化（キュアリング）済み複合ロープ構造体２２を使用する深海掘削システム２０が示されている。この深海掘削システム２０自体は、本発明の一部ではなく、本明細書では、本発明の完全な理解を助けるため必要に応じて説明する。
【００１５】
この深海掘削システム２０は、海底３８に連結された係留システム３６により、海面３４上の望ましい場所３２に固定されたプラットフォーム３０を有する。前記係留システム３６は、前記プラットフォーム３０から放射状に延びた複数の係留索４０を有する。これらの係留索４０は、前記海底３８に打ち込まれた杭４２に固定される。各係留索４０は、引張がかかっている（緊張している）が、若干柔軟性があるため、前記プラットフォーム３０と前記海底３８との間で懸垂線を形成する。図１では係留索４０を２本だけ示しているが、通常は、１２本の錨索４０が提供される。
【００１６】
各錨索は、頂部５０と、底部５２と、中間部５４とを有する。前記頂部５０は、上方連結器アセンブリ５６により前記中間部５４に連結されており、前記底部５２は、下方連結器アセンブリ５８により前記中間部５４に連結されている。この例示した係留システム３６では、前記中間部５４が、本発明の前記硬化済み複合ロープ構造体２２により形成されている。
【００１７】
ここで図２を参照すると、前記プラットフォーム３０に支持された現地硬化システム６０が示されている。この現地硬化システム６０は、ロープボビン６２および硬化アセンブリ６４を有する。前記ロープボビン６２は、未硬化の（または一部硬化済みの）複合ロープ構造体２２ａを格納する。この未硬化の複合ロープ構造体２２ａは、前記ロープボビン６２から引き出され、前記硬化アセンブリ６４内を通過して、前記硬化済み複合ロープ構造体２２を形成する。
【００１８】
以下さらに詳しく説明するように、本発明の複合ロープ構造体は、硬化済みの状態２２でも、未硬化の状態２２ａでも、樹脂マトリックス（充填材）内に埋め込まれた複数のファイバー（繊維）を有する。本発明を連結して使用できる複合ロープ部材の例は、本出願人の同時係属米国特許出願第６０／９３０，８５３号（ドケット番号第Ｐ２１５３０８号）および同時係属米国特許出願第６０／９３１，０８９号（ドケット番号第Ｐ２１５４２２号）に説明されている。
【００１９】
前記未硬化の状態２２ａにおいて、前記樹脂マトリックスは未硬化のため、可鍛性または塑性である。前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａは柔軟で、前記ロープボビン６２に巻きつけ、また当該ロープボビン６２から引き出すことができる。前記硬化済みの状態２２において、前記樹脂マトリックスは硬化しており、可鍛性または塑性が失われている。そのため、前記硬化済み複合ロープ構造体２２は剛性で、前記ロープボビン６２に巻きつけることはできない。
【００２０】
前記プラットフォーム３０上に前記硬化システム６０を支持すると、前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａを１若しくはそれ以上のロープボビン６２に巻いた形態で格納および輸送することが可能になる。前記ロープボビン６２を使うと、数千フィートの前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａを、容易に扱える梱包状態で保持することができる。そして、図１および図２に示すように、前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａの配備直前に、これを前記硬化アセンブリ６４に通過させて硬化させ、比較的剛性の硬化済み複合ロープ構造体にする。このように、前記硬化済み複合ロープ構造体は、前記錨索４０の１若しくはそれ以上の前記中間部５４として機能するよう、設計することができる。
【００２１】
ここで図３〜６を参照すると、未硬化の複合ロープ構造体２２ａの例を製造したのちその未硬化の複合ロープ構造体２２ａを硬化して前記硬化済み複合ロープ構造体２２の例を形成する工程の一例が、詳細に説明されている。前記硬化済み複合ロープ構造体２２の例を製造する工程は、図３に示す加撚工程と、図４に示す第１の撚合（組み合わせ）工程と、図５に示す第２の撚合工程と、図６に示す硬化工程とを有する。前記加撚工程、前記第１の撚合工程、および前記第２の撚合工程は、専用の製造施設で行われる一方、前記硬化工程は、例えば図２で示したように現地で行われる。
【００２２】
まず図３を参照すると、含浸ヤーン１２２を加撚するための加撚システム１２０が示されている。当該含浸ヤーン１２２は、加撚されていない（無撚）状態では参照符号１２２ａで、加撚された（有撚）状態では参照符号１２２ｂで、それぞれ識別される。図２〜６で使用された破線は、前記樹脂マトリックスが未硬化であることを示し、実線は、当該樹脂マトリックスが硬化済みであることを示す。
【００２３】
これら含浸ヤーン１２２は、ファイバー（繊維）および樹脂を有した複合構造である。それらのファイバーは、主に引張荷重下における前記ヤーン１２２の強度特性をもたらす。前記樹脂は、前記ファイバーを取り囲むマトリックス材料（充填材料）を形成し、前記ファイバー間で負荷を伝達する。さらに、この樹脂マトリックスは、周囲環境から前記ファイバーを保護する。その例として、この樹脂マトリックスは、熱、摩耗、紫外線、および他の外的環境要因から前記ファイバーを保護するよう配合することができる。
【００２４】
例示した前記含浸ヤーン１２２の前記樹脂部分は、未硬化の（キュアリングしていない）状態および硬化済みの状態で存在する。前記未硬化の状態において、前記樹脂材料は柔軟であるため、前記マトリックスは、前記含浸ヤーン１２２の曲げや加撚などを可能にする。一般に、前記樹脂マトリックスは、加熱すると硬化温度になるまでは塑性または可鍛性を増す。硬化温度を超えると、前記樹脂マトリックスは硬化し（キュアリングされ）、実質的により剛性になる。この樹脂マトリックスの特性は、最終的な複合ロープ構造体の製造上の利便性および／または意図された特定の作用（動作）環境に応じて調整できる。
【００２５】
例示した前記含浸ヤーン１２２は、約９０重量％のファイバーと、約１０重量％の樹脂とを有する。前記ファイバーの割合は、当該ヤーンの重量に対し実質的に８５％〜９５％の第１の範囲であってよいが、いかなる場合も当該ヤーンの重量に対し実質的に７０％〜９８％の第２の範囲内にしなければならない。前記樹脂の割合は、当該ヤーンの重量に対し実質的に５％〜１５％の第１の範囲であってよいが、いかなる場合も当該ヤーンの重量に対し実質的に１％〜３０％の第２の範囲内にしなければならない。本発明の原理を実施するため、樹脂とファイバーの他の組み合わせを使用することも可能である。
【００２６】
特に、前記含浸ヤーン１２２の別の実施例は、約８０重量％のファイバーと、約２０重量％の樹脂とを有する。前記ファイバーの割合は、当該ヤーンの重量に対し実質的に７５％〜９０％の第１の範囲であってよいが、いかなる場合も当該ヤーンの重量に対し実質的に５０％〜９５％の第２の範囲内にしなければならない。前記樹脂の割合は、当該ヤーンの重量に対し実質的に１０％〜２５％の第１の範囲であってよいが、いかなる場合も当該ヤーンの重量に対し実質的に５％〜５０％の第２の範囲内にしなければならない。
【００２７】
例示した前記ファイバーはガラス繊維であるが、炭素繊維（カーボンファイバー）、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ＨＭＰＥ（超高分子量ポリエチレン）繊維、玄武岩繊維、ベクトラン（登録商標）繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）繊維、およびセラミック繊維のうちの１つ、またはこれらの組み合わせであってもよい。前記樹脂は熱可塑性ポリウレタンであるが、他の熱可塑性材料、または熱可塑性および熱硬化性の樹脂系材料の組み合わせを使用してもよい。使用できる他の適切な熱可塑性材料には、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）およびそれらの混合物などがある。樹脂およびファイバー（繊維）の他の組成を使用しても、本発明の原理を実施することができる。
【００２８】
例示した前記加撚システム１２０は、前記無撚含浸ヤーン１２２ａを格納する第１のボビン１２４ａと、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂを格納する第２のボビン１２４ｂとを有する。前記無撚含浸ヤーン１２２ａは、前記第１のボビン１２４ａから引き出され、加撚されて、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂとして前記第２のボビン１２４ｂに巻き取られる。
【００２９】
この例示した加撚システム１２０では、前記第２のボビン１２４ｂが主回転軸Ａに関し回転し、また前記含浸ヤーン１２２により画成される撚りの回転軸Ｂに関しても回転する。この第２のボビン１２４ｂの前記主軸Ａおよび前記加撚軸Ｂに関する回転により、前記無撚含浸ヤーン１２２ａは、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂに変換されて、前記第２のボビン１２４ｂに巻き取られる。前記無撚含浸ヤーン１２２ａを形成するファイバーは、実質的に直線状で平行である一方、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂを形成するファイバーは、全体としてらせん状の構成になる。
【００３０】
前記無撚含浸ヤーン１２２ａは、室温で加撚することができる。ただし、この加撚工程を容易にするため、当該加撚システム１２０は、さらに任意選択で、前記無撚含浸ヤーン１２２ａの加撚前および／または加撚後に、当該無撚含浸ヤーン１２２ａを加熱する加熱ステージ１２６を有する。前記加熱ステージ１２６は、前記無撚含浸ヤーン１２２ａの樹脂マトリックスを、当該樹脂マトリックスの硬化温度未満の高温に加熱する。
【００３１】
前記無撚含浸ヤーン１２２ａのマトリックス部分を形成している樹脂を軟化させることにより、前記ファイバーは、より容易に前記実質的にらせん状の構成へと加撚することができる。また、加撚前、加撚中、および／または加撚後に加熱したのち、冷却することにより、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂの樹脂マトリックス部分が、前記ファイバーを実質的にらせん状の構成に保つ可能性は高まる。
【００３２】
例示した前記加撚システム１２０は、さらに任意選択で、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂが前記第２のボビン１２４ｂに巻き取られる際、当該有撚含浸ヤーン１２２ｂに剥離剤を適用する剥離剤ステージ１２８を有する。前記剥離剤またはそれと同様な化学物質は、前記有撚含浸ヤーンが高温で結合しあうのを防ぎ、またはその後、後述するように前記有撚含浸ヤーン１２２ｂと他のロープ構成要素とを組み合わせる際の硬化時に前記有撚含浸ヤーンが結合しあうのを防ぐ上で役立つ。
【００３３】
図４は、複数の未硬化の有撚含浸ヤーン１２２ｂを１本の未硬化のストランド１３２へと組み合わせる第１の撚合（組み合わせ）システム１３０を例示したものである。この例示したストランド１３２は、１×７構成と呼ぶ態様で、７本の有撚含浸ヤーン１２２ｂを有する。ただし、これら有撚含浸ヤーン１２２ｂは、これより少数または多数のヤーンを使って、また１×７構成以外の組み合わせ構成で組み合わせることもできる。
【００３４】
例示した前記ストランド１３２を形成するには、第１の回転部アセンブリ１３４で、前記第２のボビン１２４ｂを７つ支持する。前記第１の回転部アセンブリ１３４は、従来のものであり、または従来のものであってよく、本明細書では、単に本発明の完全な理解を助けるため必要に応じて説明する。例示した前記第１の回転部アセンブリ１３４は、中央ボビン取り付け部１３６と、６つの外周ボビン取り付け部１３８とを有する。前記中央ボビン取り付け部１３６上には、前記第２のボビン１２４ｂを取り付けて支持し、当該第２のボビン１２４ｂをその主軸Ａに関し回転させることができる。前記外周ボビン取り付け部１３８は、前記第２のボビン１２４ｂを支持し、これらを各々の主軸Ａに関し回転させる。
【００３５】
さらに、当該外周ボビン取り付け部１３８は、前記第２のボビン１２４ｂを支持し、それら第２のボビン１２４ｂを、前記第１の回転部アセンブリ１３４により画成されるシステム軸Ｃに関し一体的に回転させる。前記中央ボビン取り付け部１３６は、当該中央ボビン取り付け部１３６の支持する前記第２のボビン１２４ｂが、前記外周ボビン取り付け部１３８の支持する前記第２のボビン１２４ｂとともに、前記システム軸Ｃに関し回転するよう、前記外周ボビン取り付け部１３８を使って支持することができる。あるいは、前記中央ボビン取り付け部１３６は、当該中央ボビン取り付け部１３６の支持する前記第２のボビン１２４ｂが、その主軸Ａだけに関し回転し、前記システム軸Ｃに関しては回転しないよう、前記外周ボビン取り付け部１３８とは無関係に支持することができる。
【００３６】
前記有撚含浸ヤーン１２２ｂが前記第１の回転部アセンブリ１３４から引き出されるに伴い、前記外周ボビン取り付け部１３８の前記第２のボビン１２４ｂから引き出された前記有撚含浸ヤーン１２２ｂは、前記中央ボビン取り付け部１３６の前記第２のボビン取り付け部１２４ｂから引き出された前記有撚含浸ヤーン１２２ｂと組み合わされて、前記ストランド１３２を形成する。この例示したシステム１３０では、前記ストランド１３２がストランドボビン１４０に巻き取られる。
【００３７】
前記中央ボビン取り付け部１３６の前記第２のボビン取り付け部１２４ｂから引き出された前記有撚含浸ヤーン１２２ｂは、前記ストランド１３２のコア含浸ヤーンを形成する。このコア含浸ヤーン中のファイバーは、前記加撚システム１２０で生成された実質的にらせん状の構成を保つ。コアヤーンの周囲の前記有撚含浸ヤーン１２２ｂは、外周ヤーンと呼ばれる。これら外周ヤーン中のファイバーは、前記加撚システム１２０で生成された前記実質的にらせん状の構成を保つが、前記コアヤーンを中心とした二次的ならせん状の構成も有する。これにより、当該外周ヤーン中のファイバーは、実質的に二重らせん状の構成を有する。
【００３８】
前記有撚含浸ヤーン１２２ｂは、室温で組み合わせて前記ストランド１３２を形成することができる。ただし、この組み合わせ工程を容易にするため、当該第１の撚合システム１３０は、さらに任意選択で、前記無撚含浸ヤーン１２２ａの加撚前および／または加撚後に、当該無撚含浸ヤーン１２２ａを加熱する加熱ステージ１４２を有する。この加熱ステージ１４２は、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂの樹脂マトリックスを、当該樹脂マトリックスの硬化温度未満の高温に加熱する。
【００３９】
前記有撚含浸ヤーン１２２ｂのマトリックス部分を形成している樹脂を軟化させることにより、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂは、前記コアヤーンのファイバーが実質的にらせん状構成で、かつ前記外周ヤーンのファイバーが実質的に二重らせん状構成に維持された状態で、前記ストランド１３２に組み入れることがより容易になる。また、加撚前、加撚中、および／または加撚後に加熱したのち、冷却することにより、前記有撚含浸ヤーン１２２ｂの樹脂マトリックス部分が、前記コア含浸ヤーンのファイバーをらせん状の構成に保ち、前記外周含浸ヤーンのファイバーを実質的に二重らせん状の構成に保つ可能性は高まる。
【００４０】
例示した前記撚合システム１３０は、さらに任意選択で、前記ストランド１３２が前記ストランドボビン１４０に巻き取られる際、前記ストランド１３２に剥離剤を適用する剥離剤ステージ１４４を有する。前記剥離剤またはそれと同様な化学物質は、前記ストランド１３２が高温で結合しあうのを防ぎ、またはその後、後述するように前記ストランド１３２と他のロープ構成要素とを組み合わせる際の硬化時に前記ストランド１３２が結合しあうのを防ぐ上で役立つ。
【００４１】
例示した前記第２の撚合システム１３０は、さらに、任意選択の成形ダイ（成形金型）１４６を有する。この成形ダイ１４６は、端部が加撚および結合（接合）される箇所に配置される。
【００４２】
図５は、複数のストランド１３２を１本のロープ構造体１５２へと組み合わせる第２の撚合（組み合わせ）システム１５０を例示したものである。この例示したロープ構造体１５２は、７×７構成と呼ぶ態様で、７本のストランド１３２を有する。ただし、これらのストランド１３２は、これより少数または多数のヤーンおよび／またはストランドを使って、また７×７構成以外の組み合わせ構成で組み合わせることもできる。
【００４３】
例示した前記ロープ構造体１５２を形成するには、第２の回転部アセンブリ１５４で、前記ストランドボビン１４０を７つ支持する。前記第２の回転部アセンブリ１５４は、従来のものであり、または従来のものであってよく、本明細書では、単に本発明の完全な理解を助けるため必要に応じて説明する。例示した前記第２の回転部アセンブリ１５４は、中央ボビン取り付け部１５６と、６つの外周ボビン取り付け部１５８とを有する。前記中央ボビン取り付け部１５６上には、前記ストランドボビン１４０を取り付けて支持し、当該ストランドボビン１４０をその主軸に関し回転させることができる。前記外周ボビン取り付け部１５８は、前記ストランドボビン１４０を支持し、これらを各々の主軸に関し回転させる。
【００４４】
さらに、当該外周ボビン取り付け部１５８は、前記ストランドボビン１４０を支持し、それら前記ストランドボビン１４０を、前記第２の回転部アセンブリ１５４により画成されるシステム軸Ｄに関し一体的に回転させる。前記中央ボビン取り付け部１５６は、当該中央ボビン取り付け部１５６の支持する前記ストランドボビン１４０が、前記外周ボビン取り付け部１５８の支持する前記ストランドボビン１４０とともに、前記システム軸Ｄに関し回転するよう、前記外周ボビン取り付け部１５８を使って支持することができる。あるいは、前記中央ボビン取り付け部１５６は、当該中央ボビン取り付け部１５６の支持する前記ストランドボビン１４０が、その主軸Ａだけに関し回転し、前記システム軸Ｄに関しては回転しないよう、前記外周ボビン取り付け部１５８とは無関係に支持することができる。
【００４５】
前記ストランド１３２が前記第２の回転部アセンブリ１５４から引き出されるに伴い、前記外周ボビン取り付け部１５８の前記ストランドボビン１４０から引き出された前記ストランド１３２は、前記中央ボビン取り付け部１５６の前記ストランドボビン１４０から引き出された前記有撚含浸ストランド１３２と組み合わされて、前記ロープ構造体１５２を形成する。この例示したシステム１３０では、前記ロープ構造体１５２がロープボビン６２に巻き取られる。
【００４６】
前記中央ボビン取り付け部１５６の前記ストランドボビン１４０から引き出された前記ストランド１３２は、前記ロープ構造体１５２のコアストランドを形成する。前記コアストランド内のファイバーは、前記第１の撚合システム１３０により生成された形状を保つ。前記コアストランドの周囲の前記ストランド１３２は、外周ストランドと呼ばれる。これら外周ストランドの外周ヤーン中のファイバーは、前記第１の撚合システム１３０で生成された形状を保つが、前記コアストランドを中心とした三次的ならせん状の構成も有する。これにより、当該外周ヤーン中のファイバーは、実質的に三重らせん状の構成を有する。
【００４７】
前記ストランド１３２は、室温で組み合わせて前記ロープ構造体１５２を形成することができる。ただし、この組み合わせ工程を容易にするため、当該第２の撚合システム１５０は、さらに任意選択で、前記ストランド１３２が組み合わされる前および／または後で、当該ストランド１３２を加熱する加熱ステージ１６２を有する。この加熱ステージ１６２は、前記ストランド１３２の樹脂マトリックスを、当該樹脂マトリックスの硬化温度より低い高温に加熱する。
【００４８】
前記ストランド１３２のマトリックス部分を形成している樹脂を軟化させることにより、当該ストランド１３２は、そのファイバーが適切ならせん状の構成を維持した状態で、より容易に組み合わせることができる。また、加撚前、加撚中、および／または加撚後に加熱したのち、冷却することにより、前記ストランド１３２の樹脂マトリックス部分が、前記ファイバーを前記適切ならせん状の構成に保つ可能性は高まる。
【００４９】
例示した前記第２の撚合システム１５０は、さらに、任意選択の成形ダイ（成形金型）１６４を有する。この成形ダイ１６４は、端部が加撚および結合（接合）される箇所に配置される。
【００５０】
ここで図６を参照すると、図２を参照して上述した前記現地硬化システム６０がより詳しく示されている。この現地硬化システム６０については、深海掘削システム２０に使用する錨索を配備する文脈で上記説明したが、この現地硬化システムを使用すると、他の環境、他の目的、および他の場所で、硬化済み複合ロープ構造体を配備することができる。
【００５１】
この例示した硬化アセンブリ６４は、送り込みローラー１７０と、加熱要素１７２と、中間ローラー１７４と、成形ダイ（成形金型）１７６と、送り出しローラー１７８とを有する態様で示されている。
【００５２】
前記ロープボビン６２から引き出された前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａは、まず前記送り込みローラー１７０を通過する。この送り込みローラー１７０は、前記ロープボビン６２から引き出された前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａを支持し、誘導する。
【００５３】
次に、前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａは、前記加熱要素１７２へ送られ、これを通過する。前記加熱要素１７２は、通常、前記未硬化のロープ構造体２２ａの樹脂マトリックスの温度を、当該樹脂マトリックスの硬化温度を超えて上昇させることのできる細長いオーブンである。この加熱要素１７２は、前記樹脂マトリックスの硬化に影響を及ぼす圧力および/または他の環境要因を制御することができる。
【００５４】
前記未硬化のロープ構造体２２ａが前記加熱要素１７２を離れるまでには、前記樹脂マトリックスが、その硬化温度を超えて加熱されており、当該樹脂マトリックスの硬化を生じる化学過程が開始している。前記樹脂マトリックスが完全に硬化するには、若干の時間が必要となる。そのため、前記複合ロープ構造体２２ａは、図６において前記加熱要素１７２を離れる時点でも、前記未硬化の状態であると識別される。
【００５５】
前記加熱要素１７２を離れた前記未硬化の複合ロープ構造体２２ａは、前記中間ローラー１７４を通過して、その方向を変える。図６に示した例では、まだ未硬化の複合ロープ構造体２２ａは、成形ダイ１７６を通過して送られ、この成形ダイ１７６により、前記樹脂マトリックスが完全に硬化するまでの間、望ましい幾何学的形状に保たれ、望ましい方向へ送られる。前記複合ロープ構造体は、前記成形ダイ１７６を通過した後、図の実線で示すように、硬化済みの状態となっている。この硬化済み複合ロープ構造体２２は、前記硬化アセンブリ６４から送り出され配備される際、送り出しローラー１７８により支持される。
【００５６】
以上を考慮すると、本発明は、上記以外の形態で具体化（具現化）できることが明確に理解されるべきである。本発明の範囲は、本発明の例に関する前述の詳細な説明ではなく、本明細書に添付された請求項を参照して決定されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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