JP2020504588A - カソード防食手段を備える基礎インターフェース装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電解腐食の問題を回避する基礎インターフェースに関する。一態様によれば、本発明は、第１金属製の壁を有する沖合基礎構造物又は沖合構造物における壁内開口に係合するよう構成された基礎インターフェース装置を提供する。インターフェース装置は、開口の内側に係合するよう配置された歯又はアームを備える。歯又はアームには、電気防食手段が設けられている。一態様によれば、電気防食手段は、歯又はアーム上に配置された非金属製接触部材を含み、その非金属製部材は、歯又はアーム上で開口の内側に接触している。一態様によれば、非金属製接触部材は、セラミック材料で構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル及び可撓体、特に海底ケーブルを沖合構造物に進入させる際の介在部として機能する引き込みインターフェース装置に関する。

ケーブル、特に海洋産業で使用されるケーブルは、極めて長く重い場合がある。ケーブは通常、ある場所から別の場所に引っ張らなければならず、最大で数トンに達する大きな引張り力を必要とする。ケーブルはしばしば環境及び物理的衝撃から保護されなければならず、また特定の用途において、ケーブルは、そのケーブルと一緒に引っ張られて構造物に固定される保護導管の内側に同心円状に配置される。そのような用途の例としては、洋上風力タービンの間、変電所の間などで引き伸ばされるケーブルを挙げることができる。そのような用途の他の例としては、洋上生産プラットフォームの間で引き伸ばされる可撓体を挙げることができる。

そのような用途においては、導管を基礎構造物の入口に固定し、ケーブルアセンブリの重量や流れ又は他の力により導管が基礎構造物外に引き戻されないように保証するのが望ましい。この問題に対する従来技術の解決策は、特許文献１（欧州特許第2329174号明細書）に開示されている。特許文献１に示すように、係止可能な引き込み部材が導管の端部に配置されている。引き込み部材は、その前端部に可撓性の曲げ制限セクションを有し、その後端部に係止セグメントを有する。可撓性の曲げ制限セクションは、ポリマー材料で構成されているのに対して、係止セグメントは、進入口よりも大きな直径を有すると共に、ベースにおいて当接部が設けられた硬質な円筒状鋼体として構成されている。係止セグメントは更に、当接部よりも前方にて互いに離間するよう配置されると共に、付勢かつばね負荷された複数のフィンガを有する。伸長位置にて付勢されているこれらフィンガは、開口の内側に係合するよう跳ね上がることにより、導管が構造物外に引き戻されるのが回避される。

基礎構造物用の引き込みインターフェースが記載された他の例としては、特許文献２（欧州特許出願公開第2017/063695号明細書）を挙げることができる。特許文献２は、2016年6月9日付の米国特許出願第62/347367号の優先権を主張し、その開示内容の全体が参照により本願明細書に組み込まれると共に、本出願人による発明を開示している。特許文献２に記載されている基礎インターフェース装置は、ケーブルが内蔵された可撓かつ細長な円筒状導管の前端部に接続するための細長な引き込み部材を備える。その引き込み部材は、長手方向中央孔を有する。引き込み部材の後端部には、スライド可能なスリーブが引き込み部材の周方向周りに配置されている。スライド可能なスリーブは、引き込み部材の長手方向にスライドするよう配置されている。スライド可能なスリーブは、そのベースにおいて当接部を有しており、当接部は、引き込み部材が引き込まれる基礎構造物の開口よりも大きな直径を有する。スライド可能なスリーブは、その前端部において、結合部によって伸長可能な歯部材に接続されている。これにより、スリーブの長手方向運動が歯部材の横方向伸長部に伝達され、その歯部材が基礎構造物における開口の内側に係合することによってインターフェース装置の引き抜きが回避される。

上述したインターフェース装置が差し込まれる沖合基礎構造物は、典型的には金属、例えば炭素鋼で構成されている。開口の内側に係合する上述したインターフェース装置の歯又はアームも、やはり金属で構成されている。海水の塩分環境により、インターフェースの歯と基礎構造物の内壁との間における金属同士が接触すると、（バイメタル腐食とも称する）電解腐食が引き起こされる。上述したようなインターフェース装置は、20年以上の期待寿命を有することが多いため、電解腐食が生じれば開口近傍における壁領域の弱体化につながる可能性がある。極端な引張り力が海底ケーブルからかかることがあるため、インターフェース装置の壊滅的な不具合がもたらされる可能性がある。

欧州特許第2329174号明細書 欧州特許出願公開第2017/063695号明細書

本発明は、電解腐食の問題を回避できる基礎インターフェースを提供することを目的としている。一態様によれば、本発明は、第１金属製の壁を有する沖合基礎構造物又は沖合構造物における壁内開口に係合するよう構成された基礎インターフェース装置を提供する。インターフェース装置は、開口の内側に係合するよう配置された歯又はアームを備える。歯又はアームには、電気防食手段が設けられている。

一態様によれば、電気防食手段は、歯又はアーム上に配置された非金属製接触部材を含み、その非金属製部材は、歯又はアーム上で開口の内側に接触している。

一実施形態において、非金属製部材はセラミック材料、例えば、Frialit（登録商標）F99.7などの酸化アルミニウム（Al₂0₃）セラミックで構成されている。代替的な材料には、ジルコニア（Zr0₂）、炭化ケイ素（SIC）、窒化ケイ素（SI₃N₄）、又は酸化マグネシウムが添加された部分安定化ジルコニア（Zr0₂，MgO）が含まれる。

一態様によれば、セラミック製接触部材は、歯又はアームの上端部に統合された１個以上のセラミックボールとして構成されている。他の態様によれば、セラミック製接触部材は、歯又はアームの上端部に統合されたロッドとして構成されている。更に他の態様によれば、セラミック製接触部材は、歯又はアーム上のキャップ又はカバーとして構成されている。

第２実施形態において、非金属製接触部材は、例えば、ゴム、ポリウレタン、エラストマー、エポキシで構成されている。

第３実施形態においては、歯又はアームの全体が非金属材料で構成されている。

第４実施形態においては、歯又はアームが基礎構造物の壁と同じ金属材料で構成されている。

上述した実施形態の何れかと共に適用可能な他の態様によれば、本発明は、歯又はアームが後退位置にあるときに、その歯又はアーム上に配置されるフラップ付きエラストマーシースを提供する。各フラップは、歯又はアーム上に配置されることにより、歯又はアームが延びるときに外方に向けて押され、アームの上端部と壁開口の内側との間に挟み込まれる。この態様において、フラップ付きエラストマーは、主な電気防食手段として機能可能であるか、又は上述した実施形態の１つに対する補完であることにより付加的な保護を提供するバンパーとして機能可能である。

第５実施形態において、インターフェース装置の歯又はアームは、保持リングに代替されている。この場合に保持リングは、その周方向に間隔を置いて埋設された非金属製接触部材を有する。

電気防食用接触部材の付加的機能（異なるガルバニ電位差を有する金属間における絶縁以外の機能）は、負荷が大きく、かつ接触面が小さいと共に不均一又は角度が未知或いは異なる場合に、接触点として機能することである。電気防食材料は、小さな領域において大きな衝撃力に晒される。電気防食材料は更に、緩衝機能を有することによりピーク負荷を低減することができる。

防食材料が取り付けられる機械的部分（例えば保持歯又はアーム）は、典型的には高強度鋼で構成される。機械的部分は更に、（一部又は全部）が防食材料自体で構成可能である。

金属部分への防食部材の取り付けは、幾つかの方法で行うことができる。セラミックボールが使用される場合、金属部分に対する負荷を効果的に分散させるために、シート部はボールと同じ形状を有するのが好適である。セラミックボールは、クリンプカラー、溶接リング、ねじ付きリング、ボルト締めフランジ、又は接着剤を使用することにより、対応の孔に固定することができる。重要なのは、セラミックボールを金属部分に固定する装置に負荷が作用するのではなくシート部に負荷が作用することである。

以下、添付図面を参照しながら本発明を詳述する。

歯又はアームの上端部に統合されたセラミックボールを備える本発明の実施形態を示す斜視図である。 図１における実施形態を示す断面図である。 図２における実施形態を示す詳細断面図である。 歯又はアームの上端部に統合されたセラミックロッドを備える代替的な実施形態を示す詳細斜視図である。 歯又はアームの上端部に統合されたセラミック製の先端部又はキャップを備える代替的な実施形態の詳細斜視図である。 歯又はアームの上端部に統合されたボール又はロッドを示す断面図である。 図7A及び図7Bは、歯又はアームの上端部に統合された複数のセラミックボールを備える代替的な実施形態を示す斜視図である。 図8A及び図8Bは、それぞれ、セラミックボールを備える実施形態とセラミックボールを備えない実施形態に使用されるフラップ付き弾性スリーブを示す斜視図である。 統合されたセラミックボールが設けられた保持リングを備える代替的な実施形態を示す斜視図である。 図９における実施形態を示す断面図である。 金属カラーが固定された円筒状本体を金属部材とともに示す斜視図である。

図１に示すように、本発明の一態様によれば、構造物における水中壁22の開口を通過するよう構成された基礎インターフェース装置20が提供される。そのような構造物の例としては、例えば、洋上風力タービンの基礎構造物又は類似の沖合基礎構造物が含まれる。インターフェース装置は通常、ケーブルを構造物の内部に通過させるための引き込み装置として使用される。そのようなインターフェース装置は、開口の内壁に係合するための手段を有しており、これによりケーブルがインターフェース装置を開口外に引き抜くことが回避される。図１に示すように、そのような手段は、インターフェース装置における典型的には円筒状本体が開口内に引き込まれたときに、円筒状本体から外方に向けて延びるよう配置された複数の歯又はアーム24として構成することができる。図１の実施形態において、歯又はアーム24は、その歯又はアーム24を可動スリーブ26に接続する結合部を介して延びている。スリーブ26の後端部には、開口よりも大きな直径を有する当接部28が設けられている。インターフェース装置は、当接部26が壁22の外側に接触するまで、基礎構造物内に引き込まれる。更なる引張り力が作用すると、歯又はアーム24がその延長位置に回転する。

図１に示すように、１本以上の歯又はアーム24は壁22の内側に時々接触する。壁22は、典型的には第１金属、例えば炭素鋼で構成されている。歯又はアーム24は、典型的には第２金属、例えば高強度鋼で構成されている。２種の金属は異なるガルバニ電位差を有する異なる材料であるため、両者間で電解腐食が生じる恐れがある。従って、歯又はアームは、その端部に配置された非金属製接触部材を有し、歯又はアームの金属部分ではなく、非金属製接触部材が内壁に接触する構成とする。

図１に示す実施形態において、接触部材は、セラミックボール30として構成されている。図２及び図３は、セラミックボール30と壁22との間の接触点を示す。

図４に示す実施形態において、非金属製接触部材は、セラミックロッド32として構成されている。

図５に示す実施形態において、非金属製接触部材は、歯又はアーム24の端部に配置されたキャップ又は先端部34として構成されている。

セラミックボール30又はセラミックロッド32は、図６に示すように、アーム24の端部に統合されている。一態様によれば、ボールは、凹部内に配置されている。この場合、歯又はアーム24の端部は、ボール周りにクリンプさせることによってボールを所定位置に保持している。代替的に、ボール又はロッドは、接着又は当該技術分野で既知の他の手段で固定することができる。

図7A及び図7Bは、歯又はアーム24の端部に統合された複数のセラミックボール30を示す。

図8A及び図8Bに示すように、本発明の一態様によれば、インターフェース装置の周方向に配置されると共に、アーム24とオーバーラップする複数のフラップ38を有するスリーブ36が提供される。フラップ38は、アーム24が後退位置にあればアーム24上に位置決めされている。図8A及び図8Bに示すように、アーム24が延びるに伴いフラップ38が押され、アームと壁22の内側との間に挟み込まれる。スリーブ36は、図8Aに示すように、接触部材を備える本発明の実施形態に使用可能であり、又は図8Bに示すように、アーム24が接触部材を備えない本発明の実施形態に使用可能である。図8Bに示す実施形態の場合、フラップの材料により電気防食が実現され、図8Aに示す実施形態の場合、フラップにより少なくともバンパー効果が得られるため、接触部材が保護又は緩衝される。

他の態様によれば、非金属製接触部材は、第１金属部材が第２金属部材に接触する全ての状況で使用することができる。図９及び図10は、金属部材47の開口を通過する円筒状本体40を示す。円筒状本体40に固定された金属カラー44により、本体40が部材47を通過するよう引っ張られたり押されたりすることが回避される。電解腐食を回避するため、カラー44には、その前面に複数のセラミックボール30が統合されている。

接触部材のセラミック材料は、所与の用途における力に耐え得る限り、任意の適切なセラミック材料とすることができる。そのようなセラミック材料には、酸化アルミニウム（Al₂O₃）セラミック、例えばFrialit（登録商標）F99.7が含まれる。代替的な材料には、ジルコニア（Zr0₂）、炭化ケイ素（SIC）、窒化ケイ素（SI₃N₄）、又は酸化マグネシウムが添加された部分安定化ジルコニア（Zr0₂，MgO）が含まれる。所与の状況下においては、他の非金属材料、例えば、ゴム、ポリウレタン、エラストマー、エポキシも使用することができる。スリーブ36は、任意の適切な弾性材料、例えば、エラストマー材料、プラスチック、ゴムで構成することができる。

Claims (9)

1. 海底基礎構造物における壁（22）の開口内に引き込まれるよう構成された円筒状本体を備える基礎インターフェース装置（20）であって、該インターフェース装置が、前記壁（22）の内側部分に係合するよう配置された１個以上の保持部材（24，44）を更に備え、これにより前記インターフェース装置が前記開口外に引き戻されるのを回避する基礎インターフェース装置において、
   前記１個以上の保持部材が、１つ以上の非金属製の電気防食手段（30，32，34，38）を有し、前記１つ以上の非金属製の電気防食手段（30，32，34，38）が、前記壁の内表面側にて、前記１個以上の保持部材間の接触点又は接触位置に配置されていることを特徴とする基礎インターフェース装置。
2. 請求項１に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、前記保持手段が、複数の延長可能なアーム又は歯（24）として構成されている基礎インターフェース装置。
3. 請求項２に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、前記電気防食手段が、前記歯又はアームの端部に配置されたセラミック製接触部材（30，32，34）として構成されている基礎インターフェース装置。
4. 請求項３に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、前記セラミック製接触部材が、前記歯又はアームの端部におけるソケット内に配置されたセラミックボール（30）として構成されている基礎インターフェース装置。
5. 請求項３に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、前記セラミック製接触部材が、セラミックロッド（32）として構成されている基礎インターフェース装置。
6. 請求項３に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、前記セラミック製接触部材が、セラミックキャップ（34）として構成されている基礎インターフェース装置。
7. 請求項１に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、前記保持部材が、保持リング（44）として構成され、前記電気防食手段が、前記リングの面に統合された複数のセラミックボール（30）を含む基礎インターフェース装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、弾性材料を更に備え、前記材料は、前記１個以上の保持部材が第１後退位置にある場合は前記１個以上の保持部材上に配置され、前記材料は、前記１個以上の保持部材が第２延長位置にある場合は前記１個以上の保持部材と前記壁の内表面との間に挟み込まれるよう構成されている基礎インターフェース装置。
9. 請求項３〜８の何れか一項に記載の基礎インターフェース装置（20）であって、前記セラミック製接触部材が、酸化アルミニウム（Al₂0₃）セラミック、又はジルコニア（Zr0₂）セラミック、炭化ケイ素（SIC）、窒化ケイ素（SI₃N₄）、又は酸化マグネシウムが添加された部分安定化ジルコニア（Zr0₂，MgO）で構成されている基礎インターフェース装置。

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