JP5695189B2 - 少なくとも一つの硬化性固着剤コートされた糸をコア要素上に巻き付けることによって細長い物体を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、硬化性固着剤と共に少なくとも一つの糸又はバンド（紐）をコア要素上に巻き付けることによって細長い物体を製造する方法であって、糸又はバンドがスプールによって担持され、スプールがコア要素の周囲を回転すると同時に細長い物体又はスプールが主に一つの特定の長さ方向に移動して、細長い物体がコア要素から絶えず引き出されるようにした方法に関する。そこで糸又はバンドは、所定の長さの管の内径から外径までの三次元ウェブ（編物）を構成する。

この方法は、管ならびに管及び／又はケーブルの束のための保護スリーブ又は補強カバーを製造する場合に特に適しているが、強度が決定的要素である有限形状の物体、たとえば飛行機の翼又は風車の羽根を製造するために使用することもできる。

保護スリーブは、海底に敷設される管及びケーブルの束にとってきわめて重要である。理由は、そのような管及びケーブルは、海底に沿って引きずられる仕上げ器具、いかり及び他の物体によって容易に損傷されるおそれがあるからである。今日、数メートルの長さに製造される保護スリーブが使用されている。これらの保護スリーブは、管又はケーブルが海中に敷設されるとき、管又はケーブルに締め付けられる。この一例がＮＯ３２３３８１に示されている。保護スリーブを適合させるこの方法は非常に手がかかり、敷設をかなり遅らせると同時に品質保証を非常に困難にする。

管を敷設しながら管を連続的に製造する例がいくつかある。この例は、ＧＢ１４８９１８６、ＵＳ２６０５２０２、ＵＳ３５３２１３２、ＵＳ４７２１４１０、ＵＳ４１８３７２４、ＵＳ１０８４１５８、ＵＳ４３４５８５４、ＵＳ２７１８６８４、ＵＳ４６５１９１４及びＵＳ５０６２７３７に示されている。

これらの例の大部分はコンクリートパイプの流し込みに関連する。多くの場合、保護スリーブを製造するためのコンクリートの使用は良い解決手段とはいえない。コンクリートは、硬化するためにかなりの時間を要し、これが敷設を遅らせる。また、コンクリートは重く、そのような敷設のために大きな船舶の必要性を生じさせる。

ＵＳ４５５８９７１はプラスチック管の連続製造を記載している。この方法によると、内部軸の周囲を循環する樹脂固着剤中にバンドを有するいくつかのスプールによってバンドを内部軸の周囲に巻き付ける。スプールはバンドを反対方向に巻き、それによって交差バンドパターンができあがる。

バンドは、スプール中の最初のリールがバンドを管の最内部分に配置し、スプール中の最後のリールがバンドを最外部分に供給するような方法で巻き付けられる。これは、相対的に低い強度の管につながる管壁の剥離の危険を生じさせる層状構造を管に与える。

さらには、内部軸のせいで、管又はケーブルを覆う保護スリーブとして管を巻き付けることは不可能である。したがって、完成した管は、既存の物体の補強材としてしか使用することができない。

公開公報ＧＢ１２２８２４４は、基本的に、繊維管を製造するために今日使用されている普通の機械を記載している。管は、円錐形であることもできるし、まっすぐであることもできる。この公開公報には、たとえば照明ポールのための円錐管を与える円錐形コア要素の図面がある。これらの製品は、コア要素の長さと同一である特定の長さを有する。図示において、コア要素は両端（支持ピン１４及び１６）で取り付けられ、１６はさらにエンジンに取り付けられている。

ＧＢ１２２８２４４によれば、糸は一端から他端へと巻かれ、そこで方向転換し、出発点に戻りながらもう一つの層を直前の層の上に巻く。コア要素１０が円錐形であるという事実は影響しないが、円錐形の製品を作り出す。コア要素がまっすぐであるならば、同じ作用を得ることになる。これは、調節することができる唯一のものが製品の別々の層の間の交差角である静的なクロスパターンを与える。

ＧＢ１２２８２４４は、コア要素１０に回転を加えて繊維を製品に巻き付けることができるようにする、支持ピン１６に接続されたエンジン１８を有する。そのような回転の使用は、海中又は地中に直接敷設するための管を製造することを不可能にするであろう。

ＷＯ９８０３３２６の機械は、上記ＧＢ１２２８２４４のパターンとほぼ同一であるパターンを有する管を製造し、これもまた、３Ｄパターンには巻き付けない。

（目的）
本発明の目的は、保護を要する製品と同じ直径を有しない管／保護を製造することである。保護される製品の周囲の水又は冷却液の循環を可能にするためには、二つの間にかなりの距離がなければならず、保護コーティングは同時に物理的保護としても機能しなければならない。これは、保護管が、コア要素を包囲することなく、製造されるべきであることを意味する。

本発明は、高い強度の細長い物体を製造することを可能にする方法を提供することを目的とする。これは、より薄い壁、ひいてはより低い重量の物体の製造を可能にする。

（本発明）
これは、本発明による、糸又はバンドが、主に物体の内側面から外側面まで供給されるような方法において、特定の長さ方向の移動に加えて、コア要素／管の長さの一部上における、スプールとコア要素／管との間の前後動によってできあがる。

特定の長さ方向は、本発明によれば、スプールと細長い物体との間の相対的な動きの結果を意味している。

より具体的には、本発明は、請求項１によって定義される方法及び請求項１３に係わる装置に関する。

スプールが、物体に対して特定の方向と同様に物体に対して前後に動かされるように示される場合、物体が静止しているときスプールが動かされるのか、逆にスプールが静止しているとき物体が動かされるのか、のいずれの場合をも任意に選択可能である。一例として、スプールには前後動が加えられているときに、物体には一つの特定の方向の動きが加えられるようにしてもよい。

物体に対するスプールの１回の前後動の間に実施される巻き付けの動作シーケンスは、巻き付けの１サイクルとも称される。

本発明の一つの実施態様においては、管もしくはケーブル又はそれらの束の周囲に連続的な保護スリーブを供給することが可能であり、その場合、スリーブは、必ずしも管又はケーブルに近接した状態には配置されなくてもよく、それらとの間に距離をとって供給することもできる。

この方法は、ケーブル又は管の敷設の間にケーブル、管又はケーブル及び／又は管の束の周囲に保護スリーブを供給する場合に好適である。

この方法はまた、様々に直径が変化する細長い物体、たとえば受振器を備えた地震探査海底ケーブルの周囲に保護スリーブを供給することを可能にする。

この方法はまた、ストラップ（紐）の締め付け力が加えられることが意図されていない、又は、ケーブルに直接供給される保護スリーブの引っ張り力には耐えることができないような、ケーブル又は管の周囲に、保護スリーブを供給する場合にも非常に適している。

ケーブル／管と保護スリーブとの間の空間には、ケーブル／管をスリーブ内の定位置に保持するのに適した発泡体又は別の材料の層があってもよい。

この方法はまた、限られた長さ及び無制限の長さの細長い物体の製造にも適している。

以下、本発明の可能な構成レイアウトを示す添付図面を参照しながら、本発明の原理を詳細に説明する。

製造中の保護スリーブの形態を有する物体を通しての縦断面を示す。 製造中の図１の保護スリーブを通しての横断面を示す。 一つの完全な前後動（１サイクル）の間に糸が保護スリーブ中に配置される様子を示す。 展開状態にある保護スリーブの１サイクル分の糸パターンを示す。 図４ａの糸パターンを保護スリーブの該当部分を通しての縦断面で示す。

図１は、製造中の、保護スリーブの形態にある物体を通しての縦断面を示す。これにはリング又はスプール２が使用され、そのリング又はスプールに対し、糸のための多数のリール３が供給されている（図２をも参照）。スプール２は、糸のリール３が好ましくは円運動するような方法で回転する。スプール２に対して同心的に、支持管４の形態のコア要素が配設されている。糸のリール３が支持管４の周囲で円運動するとき、各リールから糸５が支持管に供給される。スプール２はまた、管４の長さ方向の一部において、管４に沿って前後方向にも動く。

糸は、硬化可能な固着剤、たとえば熱硬化性又は化学的硬化性接着材又は樹脂で覆われている。熱硬化性接着材又は樹脂を使用することにより、管４を、所定期間内に接着材を硬化させる温度にまで加熱することができる。接着材が硬化するに従い、巻き付けられたスリーブ１は管４から連続的に引き出される。すると、糸５は管４上で円錐形６をつくる。完成したスリーブ１を引き出す代わりに、管４及びスプール２を反対方向に移動させることもできる。支持管４は、硬化した接着材に接着しない表面を有する。接着材は、好ましくは、完成したスリーブを引き出すことを容易にする滑り層を形成する。

スプール２は、周知の技術の使用により、回転するとともに円錐に沿って前後に移動する。円錐６は、常に糸でコートされているスリーブ上の区域、すなわち、スプール２が管４の縦軸に沿って連続的に前後動する両外側の限界位置の間の区域である。このようにして、編み込みパターンができあがる。糸５はスリーブ１の支持管４（内側面）の位置において方向転換し、完成した外側面から戻るため、この編み込みパターンは、スリーブ構造の中に、外面側に動こうとする引っ張り力が捕らえている。したがって、各糸は、スリーブの周囲に引き回されるだけでなく、スリーブ１の内側壁から外側壁まで綾織り状にも延びる。このようになっているので、すべての糸が同時に切れた場合でさえ、形成されるスリーブに欠陥を生じさせることなく、巻き付けを続けることができる。スプール２の移動及びスリーブ１の引き出し速度は、好ましくはコンピュータによって制御される。

図１に示すように、複数のスプールを並行に取り付けて糸を互いに対して平行に供給することができる。

図３は、スプールによる１回の一端から他端までの移動の間に、スリーブ１中に一本の糸５がどのように配置されるかの様子を示す。糸の供給はＡ地点から始まり、糸は矢印７の方向に敷設されてゆく。Ａ地点とＢ地点との中間で、スプールは１回転したことになる。Ｂ地点で、スプール２はたとえば２回転し、前後動の一方の端部に移動したことになる。同時に、糸５は、支持管４の直径からスリーブ１の外径まで供給されたことになる。スプールが反対方向に戻るとき、糸５は、たとえばスリーブ１の周囲を２回転しながらスリーブ１の外径から支持管４の直径まで再び供給されて、Ｃ地点で終端する。一つの方向（図においては右方向）へ一端から他端まで移動しているため、Ｃ地点はＡ地点よりもわずかに左になる。各糸は、直前の糸に比べて相応に移動する。戻り行程で、糸５は複数の地点で自らと交差する。この方法で複数の糸が互いの上に供給されると、その結果、強いスリーブの壁が得られる。

各前後動におけるスプールの回転数は調節することができ、各前後動の回転数は整数である必要はない。また、前後動の距離（長さ）を変化させることもできる。

図４ａは、完成した壁を展開した横断面を示し、図４ｂは、スリーブ壁の縦断面を示す。

糸の硬化は、熱的に代えて化学的に実施することもでき、移動の速度は、スリーブが支持管４から引き出される前に安定な形状を保持するのに十分な時間を得るために必要な時間に適合される。

既存のケーブル又は管の周囲にスリーブ１を供給するためには、ケーブル又は管（図示せず）を、支持管４に通したのち、スリーブ１を支持管４から引き出す速度と同じ速度で引く。スリーブ１の製造がケーブル敷設船舶上で行われるならば、スリーブの連続製造中にスリーブが十分に硬化するとただちにケーブル及びスリーブを敷設することができる。製造が陸上で行われるならば、輸送を待つ間にケーブル及びスリーブ１をドラムに巻き付けることができる。

既存／新規ケーブル上に保護スリーブを巻き付けることに加えて、この方法は、既存の管又は他の物体を補強するために使用することもできる。

この方法は、長さが無制限になりうる物体を巻き付けるためのものである。方法はまた、巻き付けられる物体のサイズに関しても柔軟に対応できる。物体を一つの主方向に移動させる代わりに、スプール２を移動させることもできる。これは、大きな直径の物体を製造する場合に適切である場合がある。限られた長さの物体を製造する場合、物体は、すべての移動、すなわち一般的な前後の移動及び回転動の両方を受けることができる。

硬化性固着剤は、糸をスリーブに供給する前に糸を湿らすことによって供給することができる。あるいはまた、好ましくは糸が巻かれたスプールと同じスプールによって担持される別個の供給手段によって別個に供給することもできる。

この技術は、規則的な形状及び不規則な形状の物体を製造することを可能にする。後者の場合、巻き付け中に直径を変えるために、二つ又はいくつかのステップにおいて、個別に伸長及び収縮させることができるように、相互に移動可能なパーツを有するアセンブリされたコア要素が使用される。

無制限の長さと同様に限られた長さの物体を製造することができる。

コア要素は、円形の断面を有する必要はなく、類似した断面形状の物体を形成するのに適した楕円形の断面又は他の非対称断面形状を有することもできる。

この技術は、織物、ガラス繊維、プラスチック、セラミックス、ケブラー及び様々な金属のような数多くの天然及び合成材料を用いて巻き付けることに適している。

この技術に基づく巻き付け機は、据え付け式であることもできるし、船、車又は他の輸送手段に搭載された状態で移動式であることもできる。この機械のロボットベースのバージョンは、宇宙空間、深海又は他の厳しい環境において構造物に巻き付けることができるであろう。

この技術は、極小の寸法の物体の製造を可能にする寸法にスケールダウン又は数メートルの寸法の物体の製造を可能にする寸法にスケールアップすることができる。

糸が切れるとしても、製造される完成品の強度が落ちることはない。

この技術は、海底又は陸上にすでに敷設されたケーブル又は管の事後処理的保護に適している。

特に沖合における使用に関連して、本発明によって可能になるように、敷設船舶によって運ばれ、連続的に敷設される、完成し、品質保証された６０００メートル以上のケーブル長を提供することができることは有意な利点である。敷設作業は有意に簡素化され、耐候性及び耐波性は大きく改善し、敷設されたケーブルに関する安全度は現在とは全く異なるレベルに達する。

この技術はまた、他の可能性を提供する。望むならば、巻き付け機は、敷設船舶又は沖合パイプ敷設リグに設置することができ、敷設と関連させながら物体／保護管を巻き付けすることができる。全体として、これは、優れた方法及び優れた製品を提供する。より簡単、より迅速かつより安全な敷設作業における潜在的な節約は多大となる。同じく、より良く保護された海底の管／ケーブルの付加価値が得られる。

本発明は、オーダーメイドの性質、厚さ、強度、導電性、分離、気密性、液密性などを有する管を製造するために使用することができる。したがって、石油ガス産業以外の多くの関連において使用することもできる。

非腐食性の液密管を製造することができるため、そのような管は、様々な接続での水の輸送及び高圧水の輸送に適している。

物体はまた、気密性にすることもでき、極限条件下、たとえば深海又は宇宙空間における荷重に耐えることができる。

これを少なくとも含むわけではないが、重要なこととして、本発明が、たとえば、後日になりさらなるケーブルを中に引いて通すか、及び／又は、冷却液をケーシング内に循環させるかができるための、内部の隙間を適合させることができるように、保護されるケーブル又は物体に対して独立している保護ケースを製造する能力を提供するということを強調する。

Claims (10)

1. コア要素（４）上に硬化性固着剤と共に少なくとも一つの糸（５）又はバンドを巻き付けることによって物体（１）を製造する方法であり、
   前記糸（５）又は、前記バンドがスプール（２）によって担持され、
   前記スプールが、前記コア要素／物体（４／１）に対して回転すると同時に物体（１）に対して主に一つの特定の長さ方向に移動して、
   前記物体（１）が、前記コア要素（４）から連続的に引き出される方法であって、
   前記特定の長さ方向の移動に加えて、
   前記コア要素／（４／１）の長さの所定の部分に沿って、前記スプール（２）と前記コア要素／管（４／１）との間の前後動を有し、
   前記糸（５）又は前記バンドが、三次元構造を形成するように主に内側面から外側面まで供給される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記コア要素（４）が、その長さ方向に貫通開口を有する、
   請求項１記載の方法。
3. 物体（１）が、無制限の長さの物体が製造されるような方法で前記コア要素（４）から引き出される、又は、前記コア要素（４）が、無制限の長さの物体が製造されるような方法で、特定の長さ方向に移動する、
   請求項１又は２記載の方法。
4. ケーブル、管又はケーブル及び／又は管の束が、前記特定の長さ方向の移動と同じ速度で前記コア要素（４）を通して引き出される、又は、前記スプール（２）が、前記束の周囲に保護層が巻き付けされるような方法で、前記ケーブルの束の前記長さ方向に移動する、
   請求項１又は２記載の方法。
5. 前記物体（１）が、前記特定の長さ方向に移動し、
   前記スプール（２）が、物体（１）に対して前後に移動する、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
6. 前記スプール（２）が、前記特定の長さ方向に移動し、かつ、前記物体（１）に対して前後にも移動する、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
7. 複数のリール（３）が、前記物体（１）の周囲を回転するスプール（２）上に配設されて、
   各リール（３）が、少なくとも一つの前記糸（５）又は前記バンドを三次元編み込みパターンで物体（１）に供給する、
   請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 硬化性である前記固着剤が、化学反応によって硬化するか、又は特定の温度で硬化する接着材である、
   請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
9. 前記巻き付け工程中、前記コア要素（４）の寸法及び形状を、前記物体（１）の寸法及び形状が対応して変化するような方法で、変化させることが可能である、
   請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
10. コア要素（４）上に硬化性固着剤と共に少なくとも一つの糸（５）又はバンドを巻き付けることによって物体（１）を製造するための装置であり、
    前記糸（５）又は前記バンドが、前記コア要素／物体（４／１）に対して回転するように配設されたスプール（２）によって担持され、
    前記スプール（２）が、前記物体（１）に対して主に特定の長さ方向に移動して、前記物体（１）が前記コア要素（４）から連続的に引き出される装置であって、
    前記スプール（２）が、前記物体の製造中、前記物体（１）に対して前後動するように配設されて、
    前記糸（５）又は前記バンドが、前記物体（１）の内側面からその外側面まで傾斜した層として供給されて、三次元構造を形成する
    ことを特徴とする装置。

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