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JPH0259950B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0259950B2
JPH0259950B2 JP58078270A JP7827083A JPH0259950B2 JP H0259950 B2 JPH0259950 B2 JP H0259950B2 JP 58078270 A JP58078270 A JP 58078270A JP 7827083 A JP7827083 A JP 7827083A JP H0259950 B2 JPH0259950 B2 JP H0259950B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cable
measurement
wire
electrical resistance
wires
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58078270A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59203950A (ja
Inventor
Hideo Takato
Tsugio Ishida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP7827083A priority Critical patent/JPS59203950A/ja
Publication of JPS59203950A publication Critical patent/JPS59203950A/ja
Publication of JPH0259950B2 publication Critical patent/JPH0259950B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/20Investigating the presence of flaws

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋浮遊構造物を係留する際に用いら
れる平行線ケーブルの破断状況を非破壊で検知す
る方法に関するものである。
海底油田の開発等に用いられる海洋浮遊構造物
の係留索は20〜30年にわたる長期間の耐久性が要
求される。
一方、吊橋等で使用されている平行線ケーブル
は高い破断強度、疲労強度と大きい縦断性係数を
もつため、引張構造部材として最も優れた性能を
有している。そこで、平行線ケーブルを海洋浮遊
構造物の係留索として使用することが考えられ
る。
しかしながら、長い年月に及ぶ使用期間中に
は、海水が平行線ケーブルに接触するのを防ぐた
めに前記平行線ケーブルの外層に被覆されたプラ
スチツク等の防食層が破れ海水が侵入し、平行線
ケーブルを腐食し、ひいてはケーブルの破断を引
き起こす可能性、あるいは台風等のためケーブル
に過大張力が加わり一部が破断することが考えら
れる。
海洋浮遊構造物が、長期間安全に稼動するのを
保証するためには、稼動期間中に平行線ケーブル
を非破壊的に検査することによりケーブル素線の
破断状況を検知し、必要に応じて修理、交換等の
措置を講ずる必要がある。
破断の検知方法としては、構造材料が破壊する
際に発生する音を検知するAE(Acoustic
Emission)法や、材料に音波を入射してその反
射または透過状況から材料中の亀裂の有無を知る
方法がある。しかし、AE法では、発生する音が
極めて微弱であるため材料にセンサーを直接密着
させることが要求され、かつ長さが数百mにも及
ぶケーブルではセンサーを数十〜数百ケ所に設け
ることが必要となる。また、後者の方法でもケー
ブル各素線端面への音響振動子の接着の問題やケ
ーブル各素線間の音響的絶縁の問題があつて実用
化されていない。
さらに、材料を外部より磁化して、亀裂部に生
じる漏洩磁束を検出する方法もあるが、数百本の
素線から成る平行線ケーブルでは中心部の破断は
検知困難であり、かつケーブル長手方向に磁気セ
ンサーを走査することが必要であつて、海中にて
使用される海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブル
にこの方法を適用することは構造的にも困難であ
る。また、各ケーブル素線の電気抵抗から破断の
有無を知ること(破断時、抵抗∞)が考えられる
が、この場合には個々のケーブル素線が電気的に
絶縁されていることが必要である。しかし、平行
線ケーブルでは各素線に加わる張力を均一にする
目的から、各素線は両端ソケツト部においては分
岐された状態で結合用合金によつて鋳込まれるた
め、素線の一部が破断してもその抵抗変化は極く
わずかである。
例えば、直径7mm、長さ500mのケーブル素線、
500本で構成された平行線ケーブルの両端ソケツ
ト部間の電気抵抗は、全く破断が無い時で約3
(mΩ)であり、500本のうち10本破断すると3.06
(mΩ)に変化する。従つて非常に高精度の測定
が要求されるとともに、海底にある下端ソケツト
部から測定器までのリード線の抵抗の変化、海水
温の変化による抵抗変化および風、波浪によつて
生ずるケーブルの張力変化による抵抗変化等が問
題となる。
本発明はこれらの問題点を解決し、抵抗変化か
ら使用中の平行線ケーブルの破断状況を非破壊で
検知し、必要に応じて修理交換を可能とする方法
を提供するものである。
すなわち、本発明は、両端の導電性ソケツト部
以外では互いに絶縁されたケーブル素線群と、下
端ソケツト部を除いて他の素線から絶縁された複
数本の測定用ケーブル素線によつて平行線ケーブ
ルを構成し、前記上端ソケツト部と前記測定用ケ
ーブル素線端部間に定電流発生源を、および前記
上端ソケツト部と前記測定用ケーブル素線とは異
なる測定用ケーブル素線端部間に電圧測定器をそ
れぞれ接続することによつてケーブル素線群の電
気抵抗を測定し、さらに2本の測定用ケーブル素
線間に定電流発生源と電圧測定器をそれぞれ接続
することによつて測定用ケーブル素線の電気抵抗
を測定し、その信号からケーブル素線群電気抵抗
の温度および歪による変化を補正して、ケーブル
素線の破断状況、非破壊的かつ高検知精度の検知
を可能としたことを特徴とする海洋浮遊構造物係
留用平行線ケーブルの破断検知方法に関するもの
である。
以下図面により本発明の詳細を説明する。
第1図は本発明に使用する平行線ケーブルの横
断平面図を示すもので、1は中心に配置したケー
ブル素線群、2は測定用ケーブル素線で各ケーブ
ル素線1は両端ソケツト部を除いてプラスチツク
等で被覆されることにより、互いに絶縁されてい
る。また、3はケーブル素線が海水と接触しない
ようにするため平行線ケーブルの外層をプラスチ
ツク等で被覆した防食層である。
第2図は平行線ケーブルの縦断側面図で、図中
1〜3は第1図の1〜3と同一部分を示し、4,
4′はケーブルの上下端に結合した上端ソケツト
および下端ソケツトで、これによつてケーブルは
上端ソケツト支持台5および下端ソケツト支持台
5′に支持固定される。
なお、ケーブル素線群1は各素線に付加される
張力を均一にするため、ソケツト4,4′内で分
岐された状態で結合用合金によつて鋳込まれてお
り、したがつて、各素線は両端ソケツト部におい
てのみ全部導通短絡状態になつている。また、測
定用ケーブル素線2は、下端ソケツト4′内でケ
ーブル素線群1と一緒に結合用合金によつて鋳込
まれているが、上部ソケツト4ではケーブル素線
2は他の素線と絶縁された状態で孔6を通つてソ
ケツト外表面に導かれており、したがつて測定用
ケーブル素線2は下部ソケツトにおいてのみ他の
素線と短絡導通状態にある。
定電流発生源7は、連動スイツチ10の状態に
よつてケーブル素線群1と測定用ケーブル素線2
との間、もしくは、前記測定用ケーブル素線2
と、該ケーブル素線2とは別の測定用ケーブル素
線2′との間に接続され、そして、電圧測定器8
は、連動スイツチ10′の状態によつて測定用ケ
ーブル素線2′とケーブル素線群1との間、もし
くは前記測定用ケーブル素線2′と、該測定用ケ
ーブル素線2′とは別の測定用ケーブル素線2の
端部に接続されている。また、信号解析部9は定
電流発生源7および電圧測定器8からの信号を受
けて、ケーブル素線群1の両下端ソケツト部間の
電気抵抗R1および測定用ケーブル素線2,2′の
電気抵抗R2を演算し、該電気抵抗R2の変化分か
ら電気抵抗R1の温度および歪による変化を補正
し、ケーブル素線群1の断線状況を検知する。
第3図は、定電流発生源7および電圧測定器8
と各ケーブル素線との間の接続状況を示す等価回
路で、同図aは定電流発生源7および電圧測定器
8の一端がケーブル素線群1に、第3図bは定電
流発生源7の一端が測定用ケーブル素線2に、電
圧測定器8の一端が測定用ケーブル素線2′にそ
れぞれ接続された場合である。
第3図aは、ケーブル素線群1がN本のケーブ
ル素線から構成されている場合で、rは素線1本
の電気抵抗を示しており、従つてケーブル素線群
1の電気抵抗R1は次式で表わされる。
R1=r/N (1) 定電流発生源7による電流I1は、電圧測定器8
に高入力インピーダンスのものを使用することに
よつて、ケーブル素線群1と測定用ケーブル素線
2の回路に流れ、電圧測定器8と測定用ケーブル
素線2′の回路に流れる電流は無視できる。従つ
て、電圧測定器8によつてケーブル素線群1の両
端の電圧降下V1が測定可能であり、ケーブル素
線群1の抵抗R1はR1=V1/I1として、測定用ケ
ーブル素線2,2′の抵抗の影響を受けずに正確
に知ることができる。
ケーブル素線群1の抵抗R1は、ケーブル素線
群のうち、n本の素線が破断すると、 R1=r/(N−n) (2) に変化し、R1の測定から破断状況を検知できる。
しかし、R1はケーブル周囲の海水温やケーブル
に加わる張力の変動によつても変わるので破断状
況を正確に知るためにはこれらの補正が必要とな
る。
そこで、スイツチ10,10′を切換えて、第
3図bの回路構成にすれば、測定用ケーブル素線
2,2′の次式で表わされる合成抵抗R2が R2=2r (3) 定電流発生源7の出力電流をI2、電圧測定器の
指示をV2とするとV2/I2として求められる。そ
して測定用ケーブル素線2,2′はケーブル素線
群1と同一材質であつて、かつ同一ケーブル内に
内包されているため、海水温や張力の変動によつ
てR2は、R1の場合と全く同じ割合で変化するの
で、R1とR2の比K=R1/R2を求めれば、ケーブ
ルが破断していない場合は、Kは一定値K0とな
る。従つて、R1が変わつてもK=K0であれば、
ケーブルの破断によるもので無いことが判定でき
る。
こゝで、K0は(1),(3)より K0=(r//N)/(2r)=1/2N (4) また、ケーブル素線群に破断が起きた時のKの
値は(2),(3)式から K={r/(N−n)}/(2r) =1/{2(N−n)} (5) として、さらにこれらの式からケーブル素線群の
破断率P=n/Nは次式によつて表わされる。
P=1−K0/K (6) 従つて、信号解析部9で定電流発生源7の電流
I1,I2と電圧測定器の指示V1,V2からそれぞれ
R1,R2を求め(4)〜(6)式の演算を行なうことによ
つてケーブル素線群の破断状況を定量的に検知す
ることができる。
次に本発明の実施例を示す。
第1図に示す構造のケーブルにおいて素線の直
径が7mmφ、ケーブル素線群1が500本の素線か
ら構成されており、ケーブル全長が500m、素線
1本の抵抗rが1.5Ωであり、使用前のケーブル
素線群1の抵抗R2は3mΩ、測定用ケーブル素線
2,2′の合成抵抗R2は3Ω、従つてK0は1×
10-3であつた。このケーブルの防食層3の一部に
亀裂が生じ、海水が侵入してケーブル素線群の一
部に腐食を生じて破断した結果、Kの値がおよそ
1.05×10-3に変化し、Pの値は0.05を示した。そ
こで平行線ケーブルを回収して点検したところ、
上述の防食層亀裂部でケーブル素線群の5%にあ
たる25本の素線が破断していることが検証され
た。
従つて、本発明法によれば、使用中に万一ケー
ブルの一部が破断してもその破断状況が定量的に
検知されるため迅速的確に補修、交換等の対策を
講じることができ、事故を未然に防止することが
可能である。また、海中のみならず陸上における
係留索製造時検査、使用後の中間検査等にも適用
できることは勿論である。
ちなみに、海水温と張力の変動による抵抗変化
について試算する。まず、海水温の温度変動Δt
が10℃とすると、ケーブル素線の抵抗温度係数α
は5×10-3であるから、海水温による抵抗変化率
ΔR/RはΔR/R=α・Δt=0.05となる。一方、
張力変動ΔTを40Kg/mm2とすると、ケーブル素線
の弾性係数E=20000Kg/mm2、ゲージフアクター
β=3であるから、張力変動による抵抗変化率
ΔR/Rは、ΔR/R=β・(Δl/l)=β・
(ΔT/E)=3×(40/20000)=0.006となる。従つ
て、上述の実施例と比較しても、これらに起因す
る抵抗変化を補正しない限り、正確な破断検知が
不可能であることがわかる。
なお、ケーブル素線群1を、上端ソケツト部4
において複数個の素線束にわけ、その間をセラミ
ツク等の耐熱絶縁物質によつて絶縁し、各素線束
と測定用ケーブル素線2の間に定電流発生源7を
切換え、接続すれば上述の手段と同様にして各素
線束毎の破断状況が検知できる。
また、測定用ケーブル素線が破断する場合も考
えられるが、これは第3図bの測定によつて容易
に知ることができ、測定用ケーブル素線を複数本
用意しておくことによつて交換することができ
る。
以上説明したようにケーブル各素線の破断がそ
の使用性能を決定的に左右する平行線ケーブルに
おいて、本発明は的確にその状況を検知し得るの
で海洋浮遊構造物の安全確保への寄与は大なるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は平行線ケーブルの横断平面図、第2図
は同じく縦断側面図、第3図aは本発明において
平行線ケーブルの電気抵抗を測定する場合の等価
回路図、第3図bは同じく測定用ケーブル素線電
気抵抗を測定する場合の等価回路図である。 1はケーブル素線群、2,2′は測定用ケーブ
ル素線、3は防食層、4,4′は上端及び下端ソ
ケツト、5,5′は上端及び下端ソケツト支持台、
6は測定用ケーブル素線の取出孔、7は定電流発
生源、8は電圧測定器、9は信号解析部、10,
10′は連動の切換スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 両端の導電性ソケツト部以外では互いに絶縁
    されたケーブル素線群と、下端ソケツト部を除き
    他の素線から絶縁された複数本の測定用ケーブル
    素線から構成される海洋浮遊構造物係留用平行線
    ケーブルにおいて、上端ソケツト部と測定用ケー
    ブル素線の端部に定電流発生源を、および該上端
    ソケツト部と前記測定用ケーブル素線とは異なる
    測定用ケーブル素線の端部に電圧測定器をそれぞ
    れ接続して、ケーブル素線群の電気抵抗を測定
    し、2本の測定用ケーブル素線の端部に定電流発
    生源と電圧測定器をそれぞれ接続することによつ
    て、該測定用ケーブル素線の電気抵抗を測定し、
    それによつてケーブル素線群の温度および歪によ
    る電気抵抗変化を補正し、該ケーブル素線群の電
    気抵抗からケーブルの破断状況を検知可能とした
    ことを特徴とする海洋浮遊構造物係留用平行線ケ
    ーブルの破断検知方法。 2 両端のソケツト部以外では互いに絶縁された
    ケーブル素線群を、上端ソケツト部において互い
    に絶縁された複数個の素線束に分割し、各素線束
    と測定用ケーブル素線の端部に定電流発生源を、
    また各素線束と前記測定用ケーブル素線とは異な
    る測定用ケーブル素線の端部に電圧測定器をそれ
    ぞれ接続して、各素線束の電気抵抗を測定し、2
    本の測定用ケーブル素線の端部に定電流発生源と
    電圧測定器をそれぞれ接続することによつて、該
    測定用ケーブル素線の電気抵抗を測定し、それに
    よつてケーブル素線束の温度および歪による電気
    抵抗変化を補正し、該ケーブル素線束の電気抵抗
    からケーブルの破断状況を検知可能としたことを
    特徴とする海洋浮遊構造物係留用平行線ケーブル
    の破断検知方法。
JP7827083A 1983-05-06 1983-05-06 海洋浮遊構造物係留用平行線ケ−ブルの破断検知方法 Granted JPS59203950A (ja)

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JPS59203950A JPS59203950A (ja) 1984-11-19
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Cited By (1)

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JPH0529761U (ja) * 1991-09-30 1993-04-20 日本電気株式会社 用紙送り機構

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