(57)【要約】耐クリープ性材料は、硬質ポリウレタンのコア層１２を備え、一方の表面に適用される第１の引張補強層１７と、コア層の他の対向表面に適用される第２の引張補強層１７とを有し、第１および第２の引張補強層のそれぞれの全体は、材料のコア層の第１および第２の表面と接触している。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に適用される第１の引張補強層とコア層の他の対向表面に適用される第２の引張補強層とを有する硬質ポリウレタンのコア層を備える耐クリープ性材料であって、前記第１および第２の引張補強層の全体が、前記材料の前記コア層の前記第１および第２の表面のそれぞれと接触している、耐クリープ性材料。
【請求項２】
前記第１および第２の引張補強層は、前記材料の前記コア層のそれぞれの前記第１および第２の表面全体と接触している、請求項１に記載の耐クリープ性材料。
【請求項３】
ポリマー材料は、ナイロンをさらに含む、請求項１または２に記載の耐クリープ性材料。
【請求項４】
前記引張補強層は、前記材料の前記コア層よりも高い引張弾性率および引張強度を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料。
【請求項５】
前記引張補強層は、繊維強化複合材料または耐食金属シートを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料。
【請求項６】
前記引張補強層は、織布または不織布マット材料を含む、請求項４に記載の耐クリープ性材料。
【請求項７】
前記マット材料は、三軸、二軸または一軸織物である、請求項５に記載の耐クリープ性材料。
【請求項８】
各引張補強層は、共におよび／またはコア上に、積層された材料の２つ以上の層を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料。
【請求項９】
前記補強層は、前記材料の前記コアに結合されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料。
【請求項１０】
前記引張補強層は、約３〜２０ｍｍの厚さである、請求項１から９のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料。
【請求項１１】
前記引張補強層は、約５ｍｍの厚さである、請求項１０に記載の耐クリープ性材料。
【請求項１２】
前記材料の前記コアは、６０ショアＤより大きい硬度を有する硬質ポリウレタンを備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料。
【請求項１３】
パイプ、ライザー、アンビリカル、シャフトまたはマンドレルなどの管状部材の周囲に取り付けるためのクランプであって、前記クランプは管状部材を囲むように適合された１つ以上のセグメントを備え、各セグメントは請求項１から１２のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料を組み込む、クランプ。
【請求項１４】
前記クランプセグメントは、１つ以上のスパーから間隔を空けて配置された第１および第２の弓形部分を備える、請求項１３に記載のクランプ。
【請求項１５】
前記１つ以上のスパーは、前記弓形部分の端部に設けられる、請求項１４に記載のクランプ。
【請求項１６】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の耐クリープ性材料は、前記クランプセグメントの前記弓形部分間に延在する、請求項１４または１５に記載のクランプ。
【請求項１７】
前記クランプの前記弓形部分は、ポリウレタンを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のクランプ。
【請求項１８】
前記クランプは、前記管状部材を共に囲む３つのセグメントを備える、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のクランプ。
【請求項１９】
隣接するクランプセグメント間の接続を可能にするために、前記クランプセグメントに設けられた固定手段をさらに備える、請求項１３から１８のいずれか一項に記載のクランプ。
【請求項２０】
各クランプセグメントは、前記セグメントの各端部に増厚領域を備える、請求項１３から１９のいずれか一項に記載のクランプ。
【請求項２１】
前記増厚領域は、前記セグメントの前記端部で肩部を形成する、請求項２０に記載のクランプ。
【請求項２２】
前記固定手段は、隣接するクランプセグメントの前記増厚領域を接続する、請求項２１に記載のクランプ。
【請求項２３】
前記クランプは、各クランプセグメントの内面に取り付けられた１つ以上のクランプエレメントをさらに備える、請求項１３から２２のいずれか一項に記載のクランプ。
【請求項２４】
前記クランプエレメントは、前記クランプセグメントの前記補強層に取り付けられる、請求項２３に記載のクランプ。
【請求項２５】
前記クランプエレメントは、弾性材料を含む、請求項２３または請求項２４に記載のクランプ。
【請求項２６】
前記クランプエレメントは、ゴムを含む、請求項２５に記載のクランプ。
【請求項２７】
クランプの複数のセグメントを形成するように形作られたトラフ金型を提供するステップと、ポリウレタンで前記金型を部分的に充填するステップと、前記ポリウレタンを前記金型内で硬化させるステップと、前記硬化した硬質ポリウレタン材料を前記金型から取り出すステップと、個々のセグメントを切断してセグメントを分離するステップと、前記ポリウレタンセグメントの各側面に第１の引張補強層を適用するステップと、ポリウレタンセグメントの他の対向側面に第２の引張補強層を適用するステップと、を含む、請求項１３から２６のいずれか一項に記載のクランプ部品の形成方法。
【請求項２８】
前記ポリウレタンを前記金型に添加する前に、前記補強材料を前記金型の上に覆う、または前記金型内に圧送することによって、前記金型の内面を被覆する、請求項２７に記載のクランプ部品の形成方法。
【請求項２９】
前記ポリウレタンは、前記金型上の前記補強材で覆われた前記内面上に圧送される、請求項２８に記載のクランプ部品の形成方法。
【請求項３０】
成形部品を間隔を空けて機械切断することにより、前記クランプの前記個々の成形セグメントを分離するステップをさらに含む、請求項２７から２９のいずれか一項に記載のクランプ部品の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料に関し、より具体的には、海中および深海での使用、より具体的には石油およびガス産業での使用のために設計された製品の形成の用途に特に利用できる、耐クリープ性能が向上した材料に関する。本発明はまた、前述の材料を組み込んだクランプ、および前記クランプの部品を形成する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
クランプは通常、さまざまな目的で、炭化水素の回収、特に海中生産施設からの石油とガスの回収に利用される。これは、パイプ、ライザー、フローライン、アンビリカルなどの管状部材の周りに浮力モジュールを取り付けて、部品に浮力を加え、上面負荷または張力負荷を軽減するものであり得る。浮力モジュールはまた、例えば、レイジーウェーブ、スティープウェーブ、レイジーまたはスティープＳなど、周囲の水の中の管状部材の特定の構成を達成するのに役立ち得る。これにより、オペレーターは管状部材を要求される構成でしっかりと保持できる。あるいは、または加えて、クランプは、チョーク、キル、ブースター、油圧ラインなどの補助ラインを、たとえばパイプまたはライザーなどの管状部材の周囲の位置に保持し得、パイプまたはライザーが動作しているときにこれらの補助ラインの座屈を防ぎ得、モジュールアセンブリをパイプまたはフローライン上の所定の位置に保持し得る。
【０００３】
上記のクランプは通常、パイプ、ライザー、またはアンビリカルの外層に直接取り付けられる。これらの海中資産を流れる流体は通常、海水に囲まれているにもかかわらず非常に高い温度と圧力で生成されるため、クランプは特に過酷な環境内で非常に高い負荷の下で確実に動作し、大きな浮力とバラスト負荷の軸方向の動きに抵抗可能でなければならない。
【０００４】
ポリマークランプは、深海環境および超深海環境において大幅な重量削減をもたらすものであり、ポリウレタンは、顧客が提示する特定の要件に合わせてカスタム設計および成形できる、堅牢で耐衝撃性を有する材料を提供すると考えられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポリウレタンを含むポリマーは、海中で使用するためのクランプ部品の形成に特に有用であり、上記の困難な動作条件で特に有用だが、材料は、機械的応力の影響下で固体材料をゆっくりと移動させたり、永久変形させたりする傾向がある、クリープの被害を受け得る。これは、材料の降伏強度をまだ下回っている高レベルの応力と高レベルの温度とに長期間さらされた結果として発生し得る。クランプ部品は通常、使用中に約１〜２０トンの負荷に耐えることができなければならない。
【０００６】
材料は使用中に変形するものであるが、クリープ破断の発生前に荷重が解放される限りは、材料の弾性変形と等しい即時弾性回復が発生し、その後ゆっくりと時間をかけて回復する。ただし、ほとんどの場合、材料は元の形状に回復せず、永久変形が残る。永久変形の大きさは、荷重が加えられる時間の長さ、材料に加えられる応力の量、および使用中の材料の温度に依存する。時間が経つと、材料が元の形状に近い状態に回復する能力が低下するため、材料から形成された部品の動作寿命が短くなり得る。
【０００７】
これは、クランプ部品の著しい変形がクランプの動作を阻害し、クランプが適用される管状部材の周囲にしっかりと接続するのに失敗する可能性があるため、例えば、水柱内のパイプ、ライザー、またはアンビリカルの必要な構成が失われたり、クランプを介して管状部材に接続された補助装置が損傷した場合に、クランプに関してもたらされ得る、大きな問題となる。
【０００８】
したがって、材料のクリープ傾向を低減すると、材料の性能が向上し、材料の寿命を延ばすことができ、特に、沖合や海中の石油およびガス産業で経験するような、過酷または厳しい環境で使用される材料で形成された部品の寿命を延ばすことができる。
【０００９】
クリープは、クランプ部品を形成する材料を、金属や繊維強化プラスチックなどのクリープが非常に少ない、非常に高い弾性率の材料に変更することで軽減できる。しかし、これらの材料から部品を作成するのは非常に高価であり、鉄鋼などの金属部品は浮力モジュールにかなりの重量を追加し、海水からの腐食に対する保護も必要となる。
【００１０】
あるいは、クランプ部品のサイズを増大させ、部品内の応力をクリープ傾向も大幅に低下するレベルまで低下させようと努めてもよい。しかし、実際には、このクリープの低減を達成するためには、クランプ部品を約４〜５倍大きくしなければならず、そのようなサイズのクランプは輸送と使用の両方の観点から非実用的である。
【００１１】
さらなる代替として、材料内のクリープの影響を制御するために、材料が使用される動作温度を下げることができる。海水環境では、周囲温度の制御は不可能である。
【００１２】
したがって、本発明は、特にポリマー材料に関連するクリープの問題に取り組むことを意図し、それを克服しようとするものである。より具体的には、本発明は、ポリマー部品で形成された、またはポリマー部品を組み込んだクランプ部品に関して、クリープに関連する問題に取り組むことを意図し、克服しようとするものである。
【００１３】
したがって、本発明は、材料、好ましくは耐クリープ特性が改善されたポリウレタンベース材料を提供することを目的とし、それにより、沖合および海中環境において使用する材料から形成される部品の寿命および／または能力を延ばそうとするものである。
【００１４】
さらに、本発明の目的は、改善された耐クリープ性能を有するクランプを提供すること、特にクランプが高温および高圧条件を経験する海中での使用において、改善された耐クリープ性能を有するクランプを提供することである。
【００１５】
本発明の目的はまた、材料のクリープ性能に関するこれらの問題を克服し得るクランプシステムの部品を形成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様によれば、一方の表面に適用される第１の引張補強層と、コア層の他方の対向表面に適用される第２の引張補強層と、を有する硬質ポリウレタンのコア層を備え、第１および第２の引張補強層のそれぞれ全体が、材料のコア層の第１および第２の各表面と接触している耐クリープ性材料が提供される。
【００１７】
好ましくは、第１および第２の引張補強層全体が、材料のコア層の第１および第２の表面全体と接触する。
【００１８】
好ましくは、コア層はさらにナイロンを備える。
【００１９】
好ましくは、引張補強層は、材料のコア層よりも高い、好ましくは著しく高い、引張弾性率および引張強度を有する。
【００２０】
材料のコアよりも著しく高い係数により、引張補強層はコアを堅くし、コアの曲げ応力を低減するように働く。
【００２１】
引張補強層は、繊維強化複合材料または耐食性金属シートを備えることが有利となる。
【００２２】
引張補強層は、織布または不織布マット材料を含むことが有利となる。必要に応じて、マット材料は三軸、二軸または一軸織物であってもよい。必要に応じて、マットは織物であっても、縫物であってもよい。
【００２３】
好都合なことには、各引張補強層は、共に堆積されたおよび／またはコア上に積層された材料の２つ以上の層を備えてもよい。
【００２４】
必要に応じて、積層マット材料はポリマー含浸される。
【００２５】
マット材料の繊維重量は一方向に偏っていることが好ましい。
【００２６】
好ましくは、マットは、ガラス、カーボン、アラミド、ダイニーマ（Ｒ）のいずれかまたはそれらの組み合わせの繊維から作られる。
【００２７】
補強層は、材料のコアに接着されることが好都合である。
【００２８】
引張補強層は約３〜２０ｍｍ厚であることが有利となり、好ましくは約５ｍｍ厚であり得る。
【００２９】
材料のコアは、６０ショアＤより大きい硬度を有する硬質ポリウレタンを備えることが好ましい。
【００３０】
いくつかの実施形態では、材料のコアは、硬度が６０ショアＤより大きい硬質ナイロンを備える。
【００３１】
材料のコアは、引張補強層の間に挟まれることが好ましい。
【００３２】
本発明のさらなる態様によれば、パイプ、ライザー、アンビリカル、シャフトまたはマンドレルなどの管状部材の周りに取り付けるためのクランプが提供され、前記クランプは、管状部材を囲むように適合された１つ以上のセグメントを備え、各セグメントは、本発明の第１の態様による材料を組み込む。
【００３３】
クランプセグメントは、１つ以上のスパーから間隔を空けて配置された第１および第２の弓形部分を備えることが有利となる。
【００３４】
１つ以上のスパーが弓形部分の端部に提供されることが好都合である。
【００３５】
本発明の第１の態様による材料は、クランプセグメントの弓形部分間に延在することが好ましい。
【００３６】
クランプの弓形部分は、ポリウレタンを備えることが有利となる。一実施形態では、クランプは、管状部材を共に囲む３つのセグメントを有する。
【００３７】
隣接するクランプセグメント間の接続を可能にするために、クランプセグメントに固定手段が提供されることが好ましい。
【００３８】
各クランプセグメントは、セグメントの各端に、増厚領域を備えることが好都合である。
【００３９】
増厚領域は、セグメントの端部で肩部を形成することが好ましい。
【００４０】
固定手段は、隣接するクランプセグメントの増厚領域を接続することが有利となる。
【００４１】
クランプセグメントの増厚領域を貫通する開口が設けられることが好ましい。
【００４２】
固定手段は、セグメントの端部の肩部に置かれた金属スパーを含むことが好ましい。
【００４３】
固定手段は、１つのクランプセグメントのスパー、増厚領域の開口部、隣接するクランプセグメントの開口部、および隣接するクランプセグメントのスパーを通る金属タイバーと、タイバーを荷重状態に保持するボルトまたはナットと、をさらに備えることが有利となる。
【００４４】
クランプは、各クランプセグメントの内側面に取り付けられた１つ以上のクランプエレメントをさらに備えることが好ましい。
【００４５】
クランプエレメントは、クランプセグメントの補強層に取り付けられることが有利となる。
【００４６】
各セグメントは、３つのクランプエレメントを備えることが好都合である。さらに、各クランプエレメントは、ネジ、ナット、ボルトを含む固定具によって、補強層に固定され得る。
【００４７】
クランプエレメントは、弾性材料を備えることが好ましい。より好ましくは、それらはゴムを備えてもよい。
【００４８】
本発明のさらに別の態様によれば、クランプの複数のセグメントを形成するように成形されたトラフ金型を提供するステップと、金型内にポリマー材料を充填するステップと、金型内でポリマー材料を効果させるステップと、硬化したポリマー材料を金型から取り出し、個々のセグメントを切断してセグメントを分離するステップと、ポリマー材料セグメントの両側に引張補強層を適用するステップと、を含む、本発明の第２の態様によるクランプ部品を形成する方法が提供される。
【００４９】
ポリマー材料が金型に加えられる前に、補強材料が金型を覆うか、金型に圧送されて金型の内側面を被覆することが有利となる。
【００５０】
ポリマー材料は、金型の内面上を覆う補強材の上へと金型に圧送されることが有利となる。
【００５１】
金型の個々のセグメントは、間隔を空けて成形部品を機械切断することにより分離されることが好都合である。
【００５２】
各クランプセグメントの端部に、開口が切り込まれることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の態様による材料を組み込んだクランプセグメントの断面斜視図。
【図２】３つのクランプセグメントで形成された本発明の第２の態様によるクランプの斜視図。
【図３】１つのスペーサーが取り付けられたクランプセグメントの内側面の図。
【図４】パイプに取り付けられた図２によるクランプの斜視図。
【図５】本発明のさらなる実施形態によるクランプのセグメントを形成する成形体の概略図。
【図６】個々のクランプセグメントに切り分けられた図５の成形体の概略図。
【図７】図６の３つのクランプセグメントで形成されたクランプの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。ここで図面を参照すると、図１は、パイプ、ライザー、アンビリカル、マンドレル、または本発明による耐クリープ性材料を備える他のそのような要素などの管状部材２に取り付けるのに適した、クランプ１の第１の実施形態を示す。
【００５５】
クランプ１は、複数の実質的に弓形のセグメント３で形成される。図示の実施形態では、管状部材を完全に取り囲むように互いに固定できる３つのセグメントがあるが、他の実施形態ではセグメントがより多くても少なくてもよい。
【００５６】
この実施形態では、各セグメント３は、第１および第２の弓形プレート４、５を備える。プレートは、実質的に平坦であり、内側と外側の対向する湾曲縁部６、７を有する。第１および第２のプレートのそれぞれの側縁部８は直線状である。これにより、多数のセグメントが管状部材２の周りに取り付けられたときに、隣接するセグメントの縁部が互いに密接することができる。
【００５７】
図示された実施形態では、垂直スパー９は、第１および第２のプレートの直線側縁部８の間に延在している。以下でさらに説明するように、各垂直スパーの中央に開口１０が設けられている。弓形プレート４、５および垂直スパー９はポリウレタンで形成されている。
【００５８】
図２は、クランプセグメント３の内部の詳細を示すために、第１の弓形プレート４が取り外された切断斜視図である。補強部材１１は、第１および第２の弓形プレート間のセグメント内に設けられ、サイドエッジ８の間のプレートを横切って延在する。補強部材は、垂直スパーの間に延在するポリマーコア１２を備える。コアは、好ましくは、例えばポリウレタンまたはナイロンなどの硬質ポリマー材料を備える。コアは、硬質ポリウレタンやナイロンなどのポリマー材料の組み合わせで形成されていてもよい。
【００５９】
図示された実施形態では、コアは、６０ショアＤより大きい硬度を有する硬質ポリウレタンを備え、ポリウレタンコアは、セグメントの外側湾曲縁部から凹んでいる。コアがナイロンを備える場合、上記のポリウレタン材料と同様の硬度を有する。凹部は、セグメントの垂直スパー９に向かって最大となり、スパー間の中間点まで減少するが、この実施形態では、この中間点１３で、コアはセグメントの外側湾曲縁部から凹んだままである。
【００６０】
開口部１４が、第１および第２の弓形プレート４、５に設けられている。開口部は、プレートの外側湾曲縁部７から補強部材１１の最大凹部点付近に位置合わせされて配置されている。
【００６１】
プレートの内側湾曲縁部７に向かって、ポリウレタンコア１２は、角度付き領域１６を介して互いに接続された３つの直線縁部１５に形成されている。セグメントのポリウレタンコアは、図３に示すように、弓形のプレートが内側のポリウレタンコアに張り出すように、第１および第２プレートの内側の湾曲縁部から凹んでいる。
【００６２】
補強部材は、プレートの内側湾曲縁部および外側湾曲縁部６、７に近接するポリウレタンコアの各側面に適用される引張補強層１７をさらに備える。各側面の引張補強層１７全体が材料のコアと接触している。したがって、コアの表面と引張補強層１７の間に他の材料や構造部品は存在しない。好ましい実施形態では、コアの両側の表面積全体が、引張補強材料のそれぞれの層によって覆われている。言い換えると、引張補強材料層は、材料のコアの表面より小さくなく、それらが適用されるコアの表面と同じ形状および寸法を有する。
【００６３】
引張補強層は、例えば、繊維強化エポキシ複合材料または耐食金属シートであるがこれらに限定されない、任意の高引張強度、高引張弾性率材料で作られる。材料間の結合強度を最大化するためには、エポキシ複合材料が好ましい。
【００６４】
代表的な値が０度／４５度／４５度、重量が６００／３００／３００ｇｍ／ｍ２の三軸不織布／ステッチマットも適している。三軸、二軸または一軸の、織布または不織布マットもまた引張補強層に使用でき、複合材料の繊維強化が取り付け後のライザーの方向における重量の偏りおよび／または軸方向の強度に少なくとも等しいことが好ましく、著しく大きいことが好ましい。０度／４５度／４５度、６００／３００／３００ｇｍ／ｍ２の２層の三軸不織布／ステッチマットが使用され、両方のマットの０度方向における主な補強が軸方向に揃えられていることが好ましい。
【００６５】
適切なマット材料は、ガラス、カーボン、アラミド、Ｄｙｎｅｅｍａ（Ｒ）、またはその他の高強度、高弾性率の繊維、もしくはこれらの組み合わせである。ガラスマットを補強層として使用する場合、マット補強の総重量は４５０ｇｍ／ｍ２を超える必要があり、７２００ｍｇ／ｍ２ほどに高い値でもよい。他の繊維マット重量は、その引張特性に比例する量で使用されるべきである。
【００６６】
好ましくは、引張補強層は積層され、積層はその補強特性において指向性を有する。好ましくは、積層は、軸方向の配列に向かって、すなわち、ライザーの方向へ、およびクランプの前縁部に平行な偏りを有する。必要に応じて、引張補強層は、積層によってその場で作成されるのではなく、事前に製造され、ポリウレタンコアに接着されてもよい。
【００６７】
積層材料は、樹脂、例えばポリマー樹脂またはエポキシ樹脂を含んでもよい。積層材料は、ポリマー含浸マット材料、例えば、ポリマー含浸織布マット材料を含んでもよい。他の積層樹脂または含浸樹脂、例えば不飽和ポリエステル、ビニルエステルまたはフェノール系熱硬化性樹脂および／または熱可塑性樹脂であるがこれらに限定されないものを、本発明の引張補強層と共に使用してもよい。使用する樹脂の種類は、積層が起きるクランプ本体の性質と、事前に製造された積層の接着に適した接着剤を使用できるかどうかによって異なる。
【００６８】
引張補強層は、ポリウレタンコアに薄い層で塗布される。引張補強層は、約３ｍｍから２０ｍｍの厚さであってよいが、好ましくは約５ｍｍの厚さであってよい。補強の厚さは、特定のクランプの曲げ荷重と必要な剛性のバランスを取るように調整される。ポリウレタンの厚さは、形状の制約、浮力の支持面積要件、および外側引張補強層の外径のはみだしに完全に依存し、これにより断面弾性率が向上し、性能が向上する。
【００６９】
層は、ポリウレタンコア１２上に結合されてもよい。
【００７０】
代替的に、ポリウレタンコアを用意し、引張補強層を各側面に置いて、以下でさらに説明するようにクランプを管状部材に取り付けた後、所定の位置に保持してもよい。
【００７１】
開口部１８は、第１および第２の弓形プレートの内側湾曲縁部６に隣接する側の引張補強層に設けられる。引張補強層の３つの直線部分１５のそれぞれに、一方が第１の弓形プレートに隣接し、他方が第２の弓形プレートに隣接する一対の開口が設けられる。
【００７２】
以下にさらに説明するように、弓形プレートの対応する開口を通して伸長金属棒１９が取り付けられている。金属棒の長さは、各棒の端が第１および第２のプレート４、５の表面のすぐ下または同じ高さに位置するようになっている。
【００７３】
複数のクランプ部材２０が、セグメントの内側湾曲縁部６に隣接して取り付けられている。図示した実施形態では、３つのクランプ部材２０が設けられ、それぞれが補強部材の直線縁部１５の１つに固定されている。クランプ部材は、管状部材の外面とクランプセグメントの内面との間に緊密に嵌め込まれることを保証する。
【００７４】
各クランプ部材は、ゴムなどの弾性材料の実質的に長方形のブロック２１を備える。ゴムに適した材料は、応力緩和率が低く、海水耐性が高く、耐熱性が高いだけでなく、荷重下で液体のような挙動をもたらす、つまり荷重下で実質的に体積が変化しない材料（ポアソン比およそ０．５）である。ほとんどのグレードの天然ゴムの値は０．４９９９５を超えている。また、弾力性が非常に高いため、荷重が軽減されるとゴムが急速に回復する。これが発生しなかった場合、ライザーの収縮時にスリップが発生し得る。好ましくは、ゴムはＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＶｕｌｃａｎｚａｔｅＴＭなどの天然ゴムである。
【００７５】
図３に最も明確に示されているように、クランプ部材は、ねじまたはボルト２３などの固定部材がクランプ部材を通り抜けて補強部材１１の開口部に入り、それらを補強部材の内面の所定の位置にしっかりと固定することを可能にする開口部２２を有する。クランプ部材２４の外面は、管状部材の外面に従い、管状部材２の外面の任意の不規則性を考慮した形状であり得る。クランプ部材は、クランプセグメントの弓形プレートの突出部の間に実質的に延在する。
【００７６】
使用中、３つのクランプセグメントが管状部材２の周りに配置され、クランプ部材２０が弓形プレートの内側湾曲縁部６に隣接して管状部材の外面に当接する。
【００７７】
次に、標準のボルト留め具をクランプ部品の側面の開口部に通して、金属棒を接続し、セグメントを共に保持する。
【００７８】
図４に示すように、隣接するセグメント３の縁部は互いに密接して引き寄せられ、所定の位置に強固に保持されて、管状部材の外面に対してクランプ部材２０を強固に保持する。クランプ部材は、管状部材の周りのゴムばねとして機能する。この位置では、プレート７の外側湾曲縁部に近接した補強部材１１の外層１７は張力が保持され、一方、第１および第２プレートの内側湾曲縁部６に近接した補強部材の内面は圧縮されたまま保持される。
【００７９】
クランプ部品のポリウレタンコア１２のそれぞれの側を引張補強層で支持することにより、ポリウレタンコアは表面全体にわたって引張補強層の間に効果的に挟まれ、それにより、ポリウレタンコアが補強材から独立して折り曲げられたり、可撓性を有して曲げられたりできるままで、クランプの外面と内面の両方で曲げられる際の荷重が制限され、こうしてコアが硬くなり、結果としてコアの曲げ応力が減少し、ポリウレタンコア内のクリープが減少することとなる。
【００８０】
これにより、クランプ部品のサイズ、ひいてはクランプのサイズを大きくすることなく、クランプ部品の耐クリープ性の向上をもたらす。
【００８１】
本発明によるクランプ部品の第２の実施形態は、図５〜図７に示されている。この実施形態では、複数のクランプセグメント３０が成形プロセスで共に形成される。金型の底部が第１の実施形態のセグメントの内側弓状縁部に対応するクランプ部品の内縁部を形成する、トラフ金型（図示せず）が用意される。金型の底部は、テーパー状の側縁部を有する隆起中央部を有する。これにより、クランプセグメントの内面の３つの直線縁部３１が形成される。
【００８２】
トラフ金型の上部は、各セグメントの外縁部３２が実質的に弓形であることを保証し、各クランプ部分の各端部に増厚領域３３を提供するように形作られている。
【００８３】
第１の実施形態に関連して上述したような、引張補強材料３４のコーティングは、金型の底部に適用される。引張補強層は、金型を覆ってもよく、または圧送されてもよい。材料の厚さは約３〜２０ｍｍであってもよい。
【００８４】
次に、上述のポリウレタン３５またはナイロンを金型に圧送して、引張補強層を覆い、金型を実質的に充填する。次に、金型内のポリウレタンの上に、さらに引張補強層を適用する。次に、ポリウレタンを金型内で硬化させ、引張補強層の間に効果的に挟み込む。
【００８５】
成形されたストリップは、通常１５〜４５分後に金型から取り出され、図５に示すように約２４〜４８時間自然冷却され、図６に示すように個々のクランプセグメントへと機械切断される。ストリップへとカットされた縁部は、クランプが組み立てられたときに、クランプセグメントの上端と下端を形成する。
【００８６】
あるいは、金型を使用してセグメントのポリウレタンコアを成形してもよく、引張補強層を個別に用意して個別のサイズに切断し、分離したセグメントの各面に適用してもよく、ポリウレタンコアに接着するか、ポリウレタンコアの側面に自由に浮かせることができる。上述のように、補強層全体は、材料のコアの対向する表面全体と直接接触している。図５および図６に示すように、各クランプセグメントは、ガラス繊維または炭素繊維ポリマー材料の内層および外層を有するポリウレタンのコアで形成された、実質的に弓形の本体を備える。使用中、内側層は管状部品２の外面に近接し、外側層は管状部品から離れている。
【００８７】
クランプセグメントは、部品の端部に増厚領域３３と、この増厚領域のすぐ後ろの外面に凹部３７とを有する。スロット３８は、クランプセグメントの各端で増厚領域に切り込まれている。この実施形態では、第１の実施形態の第１および第２の弓形プレートは、クランプセグメントの補強体と一体に形成されている。これにより、クランプセグメントの重量が削減され、また製造時間と材料コストも削減される。
【００８８】
この実施形態の使用において、３つのクランプセグメントは、セグメントの成形ストリップから調製される。セグメントの各端部の増厚領域３３にスロット３８が形成され、クランプ部材の内面にクランプ部品が取り付けられている。第１の実施形態と同様に、３つのクランプ部品２０がクランプセグメントの内面に取り付けられ、１つの部品がクランプセグメントの３つの直線縁部のそれぞれに設けられる。クランプ部品は、第１の実施形態で説明したものとしてもよく、適切な固定手段（図示せず）を介してクランプセグメントの内縁分に取り付けてもよい。
【００８９】
金属棒（図示せず）は、クランプセグメントの端部の増厚領域の後ろの凹部に配置される。金属棒の長さは、クランプセグメントの高さと同等か、わずかに短くなっている。タイバー（図示せず）、ボルト、またはネジ付きバーを金属バーとスロットに通して、２つの隣接するクランプセグメントの金属バーを接続する。
【００９０】
第１の実施形態と同様に、ガラス繊維ポリマーまたは炭素繊維ポリマーによって提供される補強層は、改善された耐クリープ特性をポリウレタンコアに提供する。これは、クランプが管状部品を囲むときにクランプセグメントに荷重を加えて、クランプを管状部品の所定の位置にしっかりと保持できることを意味し、そのような材料で形成されたクランプ部品の予想寿命を延ばすことができるように、ポリウレタンの経時的な変形率が減少する。加えて、クランプ部品は、大きな浮力モジュールが作られることを可能にする大きな軸方向荷重に対応するように設計され得る。これはクランプ部品に、部品が極端な動作圧力と温度にさらされる海岸および海中の石油およびガス産業の厳しい環境条件で使用するための、大きな利点を提供する。
【００９１】
第２の実施形態を参照して説明したクランプセグメントの成形は、内部補強コアを有するクランプセグメントを形成するよりも時間がかからず、したがって製造がより効率的であり、時間とコストの節約につながることを、当業者は理解するであろう。補強された内層および外層がポリウレタン内部コアで直接形成される上述の実施形態では、コアの成形および機械加工のコストが削減され、したがって効率が良くなる。さらに、複数のクランプセグメントが単一の成形作業で形成されるため、これにより、隣接するクランプ部品間の材料の違いが制限され、効率と信頼性がさらに向上する。
【００９２】
説明において、管状部材のいくつかの例が与えられており、当業者は、この用語が例えばジャンパーおよび鋼カテナリーライザーを含む多くの他の部品をカバーすることを理解するであろう。
【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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【国際調査報告】
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