(57)【要約】      （修正有）【課題】歪みセンサの耐久性を犠牲にすることなく、高精度な歪みの検知を行なうことのできるマリンホースを提供する。【解決手段】一対の取付フランジ２と、それらの基部のそれぞれに端部を接合したホース体５と、ホース本体の応力状態を検知する歪みセンサ１０とを具えたマリンホース１において、前記歪みセンサ１０を、前記取付けフランジ２のフランジ面２ａからの距離が1.5m以内にある長さ方向位置に、前記取付けフランジ２から離して配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の取付けフランジと、それらの基部のそれぞれに端部を接合したホース本体と、ホース本体の応力状態を検知する歪みセンサとを具えたマリンホースにおいて、
前記歪みセンサを、前記取付けフランジのフランジ面からの距離が1.5m以内にある長さ方向位置に、前記取付けフランジから離して配置してなるマリンホース。
【請求項２】
前記歪みセンサを、ホース本体の表面に貼り付けてなる請求項１に記載のマリンホース。
【請求項３】
前記歪みセンサを、ホース本体内部に埋設してなる請求項１に記載のマリンホース。
【請求項４】
前記歪みセンサを、周上の4カ所以上に配置してなる請求項１〜３のいずれかに記載のマリンホース。
【請求項５】
前記歪みセンサに供給する電源用配線と、前記歪みセンサからの信号を取り出す信号用配線とを配設し、これらの配線を前記取付けフランジに設けられたターミナルコネクタに接続させてなる請求項１〜４のいずれかに記載のマリンホース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沖合の係留施設に係留されたタンカーから原油や精製油を輸送するために使用され、内部の応力状態を検知できるよう構成されたマリンホースに関し、特に、応力状態の検知精度を向上させることのできるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内部の歪みを検知するセンサを設け、このセンサからの検知結果を表す信号をホース外の装置に伝送して、検知された歪みの大きさに基づいて、マリンホースの寿命を推定したり、異常に大きな歪みが発生した場合これを異常と判定して警報を発したりするよう構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、この歪みセンサは、その耐久性を確保する点から、大きな曲げ変形を受けないよう、剛性の高い取付けフランジの基部に貼り付けて用いられていた。
【特許文献１】特開平１１−１５３２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、歪みセンサをフランジの基部に貼り付けて配置した場合、耐久性を確保することはできるものの歪みが小さすぎて、ノイズ成分に対するS/N比が大きくとれず、歪みの検知精度が低下し、寿命予測や歪みの異常判定を精度よく行うのが難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、歪みセンサの耐久性を犠牲にすることなく、高精度な歪みの検知を行うことのできるマリンホースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
＜１＞は、一対の取付けフランジと、それらの基部のそれぞれに端部を接合したホース本体と、ホース本体の応力状態を検知する歪みセンサとを具えたマリンホースにおいて、前記歪みセンサを、前記取付けフランジのフランジ面から1.5m以内の距離だけ離れた長さ方向位置に、前記取付けフランジから間隔をおいて配置してなるマリンホースである。
【０００６】
＜２＞は、＜１＞において、前記歪みセンサを、ホース本体の表面に貼り付けてなるマリンホースである。
【０００７】
＜３＞は、＜１＞において、前記歪みセンサを、ホース本体内部に埋設してなるマリンホースである。
【０００８】
＜４＞は、＜１＞〜＜３＞のいずれかにおいて、前記歪みセンサを、周上の4カ所以上に配置してなるマリンホースである。
【０００９】
＜５＞は、＜１＞〜＜４＞のいずれかにおいて、前記歪みセンサに供給する電源用配線と、前記歪みセンサからの信号を取り出す信号用配線とを配設し、これらの配線を前記取付けフランジに設けられたターミナルコネクタに接続させてなる請求項１〜４に記載のマリンホースである。
【発明の効果】
【００１０】
＜１＞によれば、歪みセンサを、前記取付けフランジのフランジ面からの距離が1.5m以内にある長さ方向位置に、前記取付けフランジから離して配置したので、詳細を後述するように、歪み測定を高精度なものにするとともに、曲げ変形による歪みセンサの損傷を防止し、耐久性を確保することができる。
【００１１】
＜２＞によれば、歪みセンサを、ホース本体の表面に貼り付けたので、歪みセンサのメンテナンスを容易にすることができる。
【００１２】
＜３＞によれば、歪みセンサを、ホース本体内部に埋設したので、歪みセンサと周囲のゴム部分の接着を強固にして歪み測定を正確なものにするとともに、加硫前に歪みセンサを埋設することにより、歪みセンサの取付けを容易なものにすることができる。
【００１３】
＜４＞によれば、歪みセンサを、周上の4カ所以上に配置したので、詳細を後述するように複数の方向の応力を求めることができる。
【００１４】
＜５＞によれば、歪みセンサに供給する電源用配線と、前記歪みセンサからの信号を取り出す信号用配線とを配設し、これらの配線を前記取付けフランジに設けられたターミナルコネクタに接続させたので、例えば、一点係留ブイに設けた装置でマリンホースの応力状態を集中管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る実施形態のマリンホースを、図に基づいて説明する。図１に概念図で示すように、マリンホース１は、通常、１０数本から数１０本を、それぞれの取付けフランジ２を介して同軸的に長く連結させてホースライン３１を形成し、原油や精製油の輸送に用いられる。このホースライン３１は、タンカーなどの船３２から海上に浮く一点係留ブイ３３までの間に設置される。ここで使用するマリンホース１は、常時浮上したまま使用するフローティングタイプのホースであり、図２は、このタイプのマリンホース１の端部を示す断面図であり、マリンホース１は、ホース本体５の両端のそれぞれに金属製の取付けフランジ２を接合してなり、取付けフランジ２のホース本体５との接合部分であるフランジ基部２２は、円筒部２４に、その半径方向外側に突出した１個以上のリング部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを一体的に設けて構成される。
【００１６】
ホース本体５は、輸送する液体を気密に封止するチューブゴム層３と、1層以上の耐圧コード層４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、ボディワイヤ１３をスパイラル状に配置してなる中間ゴム層９と、外部表面を保護する外皮ゴム層８とを、半径方向内側から外側へこの順に積層して構成され、各耐圧コード層４Ａ、４Ｂ、４Ｃは、ホース本体５の両端に設けられた締結ワイヤ６Ａ、６Ｂ、６Ｃの周囲を折り返すことにより締結ワイヤ６Ａ、６Ｂ、６Ｃに係止される。
【００１７】
そして、ホース本体５とフランジ基部２２との接合は、チューブゴム層３と、耐圧コード層４Ａ、４Ｂ、４Ｃと、中間ゴム層９と、外皮ゴム層８とのそれぞれをフランジ基部２２に接着させるとともに、締結ワイヤ６Ａ、６Ｂ、６Ｃのホース長さ方向の変位をリング部部２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃで拘束することによってなされる。
【００１８】
そして、マリンホース１には、ホース本体５の応力状態を検知する歪みセンサ１０が、フランジ基部２２に直接貼り付けるのではなく、フランジ基部２２から離れた位置に設けられる。図１に示した例の場合、前記歪みセンサ１０を、ホース本体５の表面に貼り付けて設けられ、この場合、歪みセンサ１０が直接外部に露出して損傷しないよう歪みセンサ１０の外側にカバーゴムシート１９を貼り付ける。また、歪みセンサ１０は、フランジ面２ａからホース長さ方向に沿って測った1.5m以内の距離に配置する必要がある。
【００１９】
本発明は、歪みセンサを貼り付ける位置に特徴があり、もし、これをフランジ基部２２に直接貼り付けた場合には、金属製のフランジ２の剛性が高いため、同じ応力に対して得られる歪みが小さく、その分、歪みセンサ１０からの信号レベルが弱くなりS/N比を高くすることができず、歪みデータの精度が悪化する。これに対して、本発明においては、フランジ基部２２から離れて位置する、同じ応力に対しても大きな変形量を得ることのできるゴム部分に歪みセンサを配置したのでS/N比を十分高くとることができ、高精度に歪みを測定することができる。
【００２０】
また、この歪みセンサ１０を、1.5mを超える距離にある長さ方向位置に配置した場合には、剛性の高いフランジ２から離れているため、局所的曲げ変形を受けやすく、歪みセンサを壊してしまう可能性があり、また、ホース本体５における疲労度のもっとも高くなる点の応力との相関が低くなってしまい、ホース本体５の寿命予測等に利用するのが難しくなってしまう。
【００２１】
ここで、歪みセンサ１０は周方向４カ所以上相互に離隔して配置するのが好ましく、例えば、周方向に90°ずつ、間隔を開けて配置することにより、長さ方向に直交する面内の、相互に直交する２方向の曲げ歪みと、長さ方向の引張、圧縮歪みと検出することができ、これらの歪みと、ホース本体における疲労度のもっとも高くなる点の応力との相関関係を予め求めておくことにより、疲労度のもっとも高くなる点に作用するそれぞれの方向の応力を随時推定することができる。
【００２２】
この場合のマリンホース１の製造方法としては、マリンホース１全体を加硫して完成させたあと、歪みセンサ１０をホース本体５の表面に貼り付け、そのあとカバーゴムシート１９を貼り付けるのが好ましく、歪みセンサ１０が故障してもすぐ交換修理することが容易になる。
【００２３】
また、歪みセンサ１０への電源供給や歪みセンサ１０からの信号の出力を取り出すための配線２７を外皮ゴム８に埋設し、配線２７の、歪みセンサ１０側と反対側の端を、最寄りのフランジ２に配置したターミナルコネクタ１６に接続するのが好ましい。直列的に連結されたすべてのマリンホース１の歪みセンサ１０に対して、一点係留ブイ３３から電源を供給したり、これらの歪みセンサ１０からの信号を一点係留ブイ３３に集めたりすることができる。
【００２４】
さらに、取付けフランジ２には、情報処理部１５を取り付けるのが好ましい。ここで、情報処理部１５は、中央処理部（ＣＰＵ）と時計部と記憶部とから構成されており、時計部は、時刻データを出力し、記憶部は、歪ゲージ１０による応力値の情報を時刻データとともに記憶する。また、記憶部は、マリンホース１毎に固有の識別情報を記憶している。情報処理部１５とターミナルコネクタ１６とは信号線で接続されているが、これらは、一体化されていてもよい。
【００２５】
なお、この配線２８は、ホースの曲げに耐えるために、スパイラル状に巻かれて、あるいはジグザグ形状でホース内に埋め込まれているのが好ましい。また、係留施設から最も遠いマリンホース１のターミナルコネクタ１６は、マリンホース１からの情報収集に影響がなければ開放のままでも良いが、影響があればターミナルコネクタ１６に終端装置を付けるのがよい。
【００２６】
図３は、図２に示した実施形態のマリンホース１における歪みセンサ１０の配置を変えた変形例であり、マリンホース１Ａにおいては、歪みセンサ１０Ａは、ホース本体５の表面に貼付けられるのではなく、ホース本体５内部、例えば、中間ゴム層９や外皮ゴム層８に埋設されて配置される点だけが、上記実施形態のマリンホース１０と異なっており、その他の点、例えば、歪みセンサ１０Ａが、フランジ基部２２に直接貼り付けられているのではなく、フランジ基部２２から離れた位置に設けられている点、また、これが、フランジ面２ａから1.5m以内の位置に配置されている点については、前記実施形態のマリンホース１と全く同じである。
【００２７】
上記変形例の場合には、歪みセンサ１０Ａは、マリンホース全体を加硫する前のゴムに埋設しておき、この状態のまま加硫するのがよく、このことによって歪みセンサ１０Ａを確実にゴム部分と一体化することができ、また、埋設に要する作業を容易にすることができる。
【００２８】
図４は、マリンホース１を管理する管理システムにおいて、ホースライン３１が係留施設である一点係留ブイ３３に接続される部分の拡大図であり、図５は、マリンホース１を管理する管理システムのブロック線図である。一点係留ブイ３３は、ホースライン３１の一方の端にあるマリンホース１のフランジ２と連結するための連結部３４を備え、また、一点係留ブイ３３の内部に、各マリンホース１からの配線２８が接続された連結部３４のターミナルコネクタ３６を介して、各マリンホース１の歪ゲージ１０から伝達される情報を集積する情報集積装置３５と、情報集積装置３５を作動させ、さらに配線２７、２８を介して各マリンホース１内の歪ゲージ１０および情報処理部１５に電力を供給するための電力供給装置３９とを備え、さらに、一点係留ブイ３３の上面に、携帯型のコンピュータ４１を接続して、情報集積装置３５に集積されている歪ゲージ１０の情報をデータとして外部に取り出すための外部接続部４０を備える。外部接続部４０は、コンピュータ４１を接続しないときは、内部に海水が入らないように蓋で覆われるようになっている。
【００２９】
情報集積装置３５は、連結部３４のターミナルコネクタ３６から各マリンホース１の情報処理部１５に対して、歪ゲージ１０の情報を読み出す指示を出して情報処理部１５から情報を集積する中央処理部（ＣＰＵ）３７と、各マリンホース１から伝達された信号を記録する記録部３８とを備えている。
【００３０】
電力供給装置３９には、ソーラーバッテリーやバッテリーを用いることも可能である。電力供給装置３９にソーラーバッテリーを用いた場合には、太陽光により常時充電が行われので、各マリンホース１の歪ゲージ１０に連続して電力を供給でき、各マリンホース１において、連続してホース内に生ずる歪を検出することができる。
【００３１】
上述した形態では、係留施設である一点係留ブイ３３に、各マリンホース１の歪ゲージ１０に電力を供給するための電力供給装置３９を設置するので、各マリンホース１に電力供給装置を備える場合と比べて、大きな電力を歪ゲージに安定して供給できるため、マリンホースの情報を安定して得ることができる。さらに、係留施設にのみ電力供給装置３９を設置するので、各マリンホース１に電力供給装置を備える場合と比べて、電力供給装置のメンテナンスが容易となる。
【００３２】
次に、このようなマリンホース１の管理システムの動作を図２および図５を参照して説明する。各マリンホース１内の歪ゲージ１０は、常にマリンホース１内の歪を検出しており、情報処理部１５の中央処理部は、歪ゲージ１０が最小設定値以上の歪を検出した時は、その応力値を時計部の時刻データと共に記憶部に記憶する。
【００３３】
情報集積装置３５の中央処理部３７は、記憶部３８に記憶されているプログラムを呼び出して実行し、一定周期で配線２８を介して各マリンホース１の情報処理部１５に順に固有の識別情報と情報読み出し命令を出力する。
【００３４】
各マリンホース１の情報処理部１５は、配線２８から固有の識別情報と情報読み出し命令を受信し、受信した固有の識別情報と情報処理部１５内の記憶部に記憶されているマリンホース１の固有の識別情報と比較し、識別情報が一致すれば、一致したマリンホース１の情報処理部１５は、記憶部から、歪の情報を時刻データの情報と共に読み出し処理を行い、これらの情報を固有の識別情報と共に配線２８を介して一点係留ブイ３３の情報集積装置３５に出力する。
【００３５】
情報集積装置３５の中央処理部３７は、各マリンホース１から歪の情報および時刻データの情報を受信すると、記憶部３８にマリンホース１毎にその情報を記憶する。
【００３６】
このようにして、記憶部３８には、マリンホース１毎に歪ゲージ１０の情報を過去の一定期間にわたって記憶しておく。
【００３７】
この情報を、マリンホースの保守作業員が、船でブイ３３まで行って、ブイ３３の外部接続部４０に情報取得手段である携帯型のコンピュータ４１を接続して、コンピュータ４１内に取り込む。そして、コンピュータ４１が、この情報を表示部に表示することにより、異常な外力が加わったマリンホース１を検知することができ、これに基づいてマリンホース１が破壊する前の適当な時期に新しいホースに交換しておくことが可能となる。
【００３８】
上述のように、保守作業員が、個々のマリンホース１に近づいて個々のマリンホース１から歪ゲージの情報を読み出す必要がなく、一点係留ブイ３３からマリンホースの情報を一括して読み出して、損傷のあるマリンホース１を検知するので、保守作業員の作業時間を少なくし、労力を軽減することができる。
【００３９】
図５に示した管理システムおける外部接続部４０の代わりに、図６に示すように、送受信装置４２を設け、中央処理装置３７から出力される歪ゲージ１０からの情報を無線により陸上に設置された送受信装置４３を経由して外部の情報取得手段であるコンピュータ４１に出力することもできる。この場合、送受信装置４２には、電力供給装置３９から電力が供給される。送受信装置４２および送受信装置４３に、携帯電話機を用いることも可能である。なお、図６において、図５に示す一点係留ブイと同等部分は同一の符号を付して示したが、これらの部分についての説明は重複を避けるため省略する。
【００４０】
送受信装置４２、４３を用いた場合には、一点係留ブイ３３からマリンホース１の情報を一括して読み出すことによって、保守作業員の作業時間を少なくし、労力を軽減するだけでなく、一点係留ブイ３３から無線により直ちに送受信装置４２、４３を介してコンピュータ３１に送られてくるので、異常な外力が加わったマリンホース１をリアルタイムに検知することができる。
【００４１】
なお、上述のような、連結した複数のマリンホースの全てについて、歪ゲージ等の損傷検知センサを備える場合のほか、１つおきのマリンホースに損傷検知センサを備える場合や、２つおきのマリンホースに損傷検知センサを備える場合についても適用でき、すなわち、複数のマリンホースのうちの少なくとも１つのマリンホースに損傷検知センサを備える場合であれば、このような場合のいずれについても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上、マリンホースが、常時浮上したまま使用するフローティングタイプの場合について説明したが、本発明は、海面下で使用するサブマリンタイプや、使用時には海面に浮かせ、非使用時には海底に沈めておく浮沈タイプの場合にも適用できるものである。
【００４３】
また、本発明は、陸上のタンク等と繋がれて、海底に敷設若しくは埋設されたパイプラインの先端側のマニフォールド（PLEM：Pipe Line End Manifold）と一点係留ブイとの間に使用されているブイ下ホースにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】マリンホースの設置例を示す概念図である。
【図２】本発明に係る実施形態のマリンホースの端部を示す断面図である。
【図３】変形例のマリンホースの端部を示す断面図である。
【図４】マリンホースを直列に繋いでなるホースラインが一点係留ブイに接続される部分の拡大図である。
【図５】マリンホースを管理する管理システムを示すブロック線図である。
【図６】管理システムの変形例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１Ａ      マリンホース
２    取付けフランジ
２ａ    フランジ面
３    チューブゴム層
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ    耐圧コード層
５    ホース本体
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ    締結ワイヤ
８    外皮ゴム層
９    中間ゴム層
１０、１０Ａ    歪みセンサ
１３    ボディワイヤ
１５    情報処理部
１６    ターミナルコネクタ
１８    フロータ
１９    カバーゴムシート
２２    フランジ基部
２４    フランジの円筒部
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ    リング部
２７、２８    配線
３１    ホースライン
３２    船
３３    一点係留ブイ
３４    連結部
３５    情報集積装置
３７    中央処理部
３８    記憶部
３９    電力供給装置
４０    外部接続部
４１    コンピュータ
４２、４３    送受信装置
【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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