JP7066255B2 - スマートラインセンサ - Google Patents

Description

本発明は、センサ装置と、組立体と、ラインの張力を測定及び制御するための対応する方法とに関する。より具体的には、本発明は、センサ装置と、ラインセンサ組立体と、係留ラインなどの高耐久性ラインのためのかかる組立体の張力を調整する方法とに関する。

海洋での使用などで物体を締結し、下ろし且つ／又は確実に固定するためのラインの寿命は、多数の要因によって決まる。一般的に海洋環境でラインにかかる繰り返し荷重により、ラインの一部分に疲労が生じることがある。取り扱いによる摩損と共に、温度変化などの他の要因もラインの耐疲労性に影響し得る。

そのようなラインの破壊は、深刻な結果をもたらす可能性がある。締結された物体が緩むことがあり、激しく動いて他の物体又は人間と衝突する可能性がある。特に船舶などの大型浮体構造物の取り扱い中、ラインの断線による力により、近くにいる人が命を落とすか又は重傷を負う可能性がある。

そのため、そのようなラインは、損傷又は疲労の何らかの兆候について頻繁に検査される。検査の頻度は、典型的には、例えば使用時間を文書に記録するために、タンカーにおけるラインの検査に関する一連の規則を決めたＯＣＩＭＦ（Ｏｉｌ Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｎｅ Ｆｏｒｕｍ）などの機関によって規定されている。

しかしながら、ラインの状態は、使用時間のみによって決まるわけではないため、検査の頻度が低すぎるか又は必要以上に高い可能性がある。現在、ラインは、例えば、船舶の係留ラインの場合、乗組員によって手作業で検査される。ラインに損傷又は疲労の兆候が見られる場合、通常、新しいラインと交換される。手作業での検査は、時間がかかり、人為的ミスが起こりやすい。また、手作業による検査は、ラインの過負荷、すなわちラインが破損する寸前であり得ることが明らかにならず、またラインの不使用時に行われる必要がある。

検査の頻度及び時間は、通常、ラインの破壊に伴い得る深刻な結果を回避するために過剰である。これは、必然的に、必要以上の時間、すなわち他の作業に費やすことができた貴重な時間をラインの検査に費やすことにつながる。言うまでもなく、ラインの交換が無駄になり、結果に運用コストがより高くなる可能性がある。

この問題に対する既知の解決策の１つは、動作中にラインに作用する荷重を測定するために、分離可能なセンサをラインに又は部分的にライン内に配置することであった。

特許文献１は、ラインにかかる荷重を測定するためのセンサユニットを開示している。一実施形態では、センサユニットは、ストラップなどのラインに又は少なくとも部分的にライン内に配設され得る。センサユニットは、投錨／係留に関連して使用することができ、且つ外部装置に情報を送信するように構成された送信装置を含む。また、外部装置は、この送信された情報を使用して、起こり得る危機的な状況に対して作業者に注意を向けさせ得る。しかしながら、この出願で説明されているセンサユニットは、非対称であり且つ少なくとも部分的にラインの外側に配設されるため、その使用が制限される。ウインチ、錨孔などの取扱機器又は比較的荒い扱いをする他の機器に通されるラインでは、ラインの外側に配設されたセンサユニットが機器に干渉して損傷を受ける可能性がある。この出願は、センサユニットがラインから分離可能である実施形態を説明している。しかし、それらの分離は、センサユニット及び／又はラインの分解によってのみ可能であり、これによりユニットの設置が著しく複雑になる。
米国特許出願公開第２０１７／０１６７２４２号明細書は、ダウンホールケーブルアレイの張力を測定するためのケーブルアレイの一体型モジュールを説明している。一体型モジュールは、張力部材によって完全に囲まれる円筒外面を含む。前記張力部材若しくはケーブルからの取り外し又は前記張力部材若しくはケーブルへの挿入に適したモジュールについて言及されていない。むしろ、ケーブルとモジュールとは、一体化されており、したがって一体型モジュールをケーブルから切り離し、ケーブルを取り外して交換し、且つケーブルを再び閉じる広範な作業なしにケーブルアレイから取り外すか又はケーブルアレイに挿入することができない。
独国特許出願第１０２０１２１０８０３６号明細書は、一緒にねじり合わされるか、互いに撚り合わされるか、又は編組される、繊維又はワイヤ製品で作製されたケーブルを開示している。ケーブルは、ロープの歪を求めるためにロープの圧縮を測定するためのセンサ（圧電素子）を有する。トランスポンダユニットは、直接又はケーブルを介してのいずれかでセンサに接続される。センサは、圧力ハウジング内に配設することができる。ハウジングが使用される場合、（ケーブルに付与された張力によって生じる）ケーブル内の圧力は、互いに対して摺動可能に配設され、且つケーブルの繊維に接続されるハウジング部分によって測定される。更に、２つの別個のハウジングは、繊維を接続することによって相互接続されるものとして説明されている。これらの接続繊維は、ロープの繊維と絡み合わされ、それによりロープからのハウジングの取り外しを時間がかかり且つ骨の折れる作業にする。
米国特許第４４６１４５９号明細書は、ケーブルと引張ラインとの間に結合された張力計を含む導管内の引張ラインによってケーブルにかかる張力を測定するための装置を開示している。張力計は、一実施形態において音声送信機を動作させるために、又は第２の実施形態によれば導管に平行な電磁界を生成するために電子回路に接続されたロードセルを含む。電磁界は、導管に平行に延びる金属導体において張力信号を誘起する。ライン内への挿入のためのセンサ装置は、開示されていない。代わりに、この装置の張力計は、２つの接続されたライン（すなわち引張ライン及びケーブル）の端部に接続され、且つ張力を直接測定する。

したがって、背景技術の欠点を解消できる解決策が必要である。

米国特許出願公開第２０１１／０００６８９９号明細書

このような観点から、本発明の目的は、様々なライン、特に係留ラインなどの高耐久性ラインの張力を測定するために挿入して使用され得るセンサ装置を提供することである。センサ装置は、ラインの使用に関するデータを測定して送信するように構成され、それによりライン断線のリスクを最小限に抑えながら、ラインの検査及び交換の頻度を低減する。

更に、本発明の目的は、ライン内に容易に配置されるか、又はライン内から容易に取り外され得るセンサ装置を提供することである。

別の目的は、ラインの張力の自己調整を可能にする、インテリジェントラインセンサ組立体の一部分を構成し得るセンサ装置を提供することである。

他の目的も当業者に明らかであろう。

本発明は、独立請求項に記載されており且つ特徴が説明されている。一方、従属請求項は、本発明の他の特徴を説明している。

したがって、本発明は、編組、編み及び／又は撚りラインの張力を測定するためのセンサ装置であって、
－ ハウジング外面とハウジング内面とを有する細長いセンサハウジングであって、ハウジング外面は、センサハウジングの長手方向中心軸線の周りに略楕円形又は円形の断面積を有する、細長いセンサハウジングと、
－ 細長いセンサハウジングの内側に配設された少なくとも１つの圧力センサであって、ハウジング外面に加えられる圧力を少なくとも間接的に測定するように構成される、少なくとも１つの圧力センサと
を含み、長手方向における前記細長いセンサハウジングの少なくとも１つの端部は、固定手段によって前記センサハウジングに取り外し可能に接続される、センサ装置に関する。楕円形断面積は、以下では、円形断面積も含むものとして定義される。

したがって、本発明は、ライン内の中心に配設され得るセンサ装置を提供する。センサ装置は、耐久性があるため、重荷重を受けるラインに適している。それでもなお、センサ装置は、ライン内に配備し且つラインから回収するのが容易でもあり得る。ラインは、編みラインとしても知られる編組ライン又はストランドを一緒に絡み合わせるか若しくはねじり合わせることによって形成されたラインとして本明細書で定義される撚りラインを含み得る。そのような編組、編み及び／又は撚りライン（braided, plaited and/or laid line）は、典型的には、係留ラインなどの高耐久性ラインを含み得る。センサ装置は、センサ装置をラインのストランド間に配置することによって装置がラインに挿入されるか又はラインから抜き取られ得る、編組され、編まれ且つ／又は撚り合わされるラインへの挿入にセンサ装置を特に好適なものにする形状を有し得る。また、センサハウジングの細長い形状により、センサハウジングがラインの強度に僅かな影響のみを及ぼし、且つ張力付与中にラインのストランドによってハウジングに作用する強い径方向力に起因してラインから抜け落ちにくくなるため、センサハウジングは、センサハウジングが挿入された時点で編組、編み及び／又は撚りライン内に留まるのに特に適したものとなり得る。センサ装置の形状は、実質的に偏長楕円体として形作られ得る。また、ハウジングの長手方向中心線Ｃに直交する方向に測定された細長いセンサハウジングの最大直径Ｄの少なくとも一部分は、ハウジングの長手方向長さＬの少なくとも一部にわたって一定であり得る。

センサ装置は、考えられる限り、ロープ、ホーサ、ワイヤ、ストラップ、ケーブル若しくは装置が挿入され得る任意の種類のライン又はこれらの組み合わせなど、他の種類の細長い物体にも好適であり得る。従来技術の解決策では、ラインの張力を測定するための既知のセンサ装置は、典型的には、ラインと一体化されるように適合されている。これは、これらの従来技術のセンサ装置を編組、編み及び／又は撚りラインへの挿入に適さないものにする。

センサ装置をラインの内側に配置することにより、装置は、張力付与中のラインのストランドの径方向動きに起因する圧縮力を測定し、それによりラインの張力を間接的に測定することができる。中央ハウジングの長手方向中心軸線の周りのハウジング外面の断面積は、好ましくは、外周から中心点までの距離が３６０度にわたって一定である円形である。しかしながら、外周から中心までの距離が、外周から中心点までの最短距離よりも５％～１０％、例えば５％長く延び得る他の楕円形状も可能であり得る。

各センサは、ラインの張力付与中のストランドの径方向動きに起因する圧縮力を測定できる必要がある。ラインの張力は、測定された圧縮力に基づいて推定／計算することができる。本発明の態様では、細長いセンサハウジングの内側に配設されたロードセルによって圧縮が測定され得る。しかしながら、本明細書における本発明の開示に基づいて当業者に明らかであるように、圧力計又は同様の圧力測定手段などの他のセンサも使用し得る。態様では、１つ又は複数のロードセルは、冗長性のために、且つ測定値を比較して精度を高めるために配設され得る。ロードセルは、典型的には、箔歪ゲージ若しくは半導体歪ゲージ又は当技術分野で知られている他のものなどの歪ゲージを含み得る。予め設定された初期応力によって較正が可能である歪ゲージが使用され得、これらのゲージがライフサイクル中に必要に応じて較正されることを可能にする。好ましくは、少量の電力のみを必要とする歪ゲージをセンサ装置において使用し得る。

本発明の態様では、細長いセンサハウジングは、ヤング率Ｅを有する材料を含み得る。ハウジング外面の材料及び設計は、組み合わされて、ハウジング外面に略直交する方向に加えられる、１０００ＭＰａを超える平均圧力に２９３ケルビンの温度で１０秒間にわたってセンサハウジングの破断なしに耐えるように構成され得る。したがって、細長いセンサハウジングは、有利には、線形弾性材料を含み得る。細長いセンサハウジングの耐破断性は、一般的に疲労破断につながり得る繰り返しの高荷重によっても定義され得る。そのような破断は、本明細書では、好ましくは目視検査によって検出可能である破断として定義される。センサ装置がそのような圧縮にさらされる時間は、例えば、１０～２０秒であり得る。好ましくは、材料は、少なくとも３０ＧＰａのヤング率Ｅを含み得る。高いヤング率を有する材料は、高荷重を受けるラインに好ましい場合がある。それでもなお、低いヤング率を有する材料は、軽量化と、より小さいライン及びより低い荷重を受けるラインの安全性の向上とを達成するのにより好適である場合がある。好ましくは、材料は、５～５０トンなど、より低い張力を受けるラインに対して６５～７５ＧＰａのヤング率を有するアルミニウムを含み得る。より高い荷重を受けるラインには、１０５～１２０ＧＰａのヤング率を有するチタンを含む材料がより好適である場合があり、又は更により高い荷重には、１９０～２１０ＧＰａのヤング率を有する鋼を含む材料が好ましい場合がある。態様では、降伏強さは、細長いセンサハウジングの材料を選択する際の重要な要素である場合がある。降伏強さは、材料が塑性変形を呈し始める応力レベルとして定義される。したがって、有利には、センサ装置は、船舶、プラットフォーム及び同様の浮体構造物のための係留ラインなど、高負荷動作のために構成される。ラインは、典型的には、１０ｋＮ～３０００ｋＮの範囲の張力を受けることがある。細長いセンサハウジングは、各部分の材料が異なり得るいくつかの部分を含み得る。したがって、細長いセンサハウジングは、硬質プラスチック、例えばナイロン、ＰＥＥＫ、ＰＯＭを含むポリマー系化合物及び繊維強化複合材などの材料を含み得る。

本発明の一態様では、細長いセンサハウジングは、中央部分と、中央部分に分離可能に接続された２つの端部分とを含み得る。中央部分は、典型的には、アルミニウム、鋼又はチタンを含み得る。また、端部分は、硬質プラスチック、例えばナイロン、ＰＥＥＫ、ＰＯＭを含むポリマー系化合物及び繊維強化複合材などの材料を含み得る。好ましくは、中央部分は、高荷重を受けるのに十分な強度を有する材料を含む。一方では、端部分は、センサハウジングの内側からの無線データ信号の送信を可能にするプラスチック材料を含み得る。

本発明の態様では、長手方向における細長いセンサハウジングの端部は、丸みを帯びていることができる。したがって、丸みを帯びた端部は、好ましくは、ラインを損傷させるか又はラインを脆弱にし得る鋭利な先端を含まないように形作られる。そのため、本発明のいくつかの態様では、端部の先端は、１、２、３又は４ミリメートルの半径を有する半円形状を含み得る。ラインの摩耗を回避するために、細長いセンサハウジングは、有利には、ラインを損傷させ且つ／又はラインの特性に影響を及ぼし得る鋭利な突起、縁部、よじれ等の形状がなく滑らかであり得る。本発明の態様では、ハウジングの長手方向の中心線Ｃに直交する方向に測定された細長いセンサハウジングの最大直径Ｄは、長手方向全長Ｌの少なくとも１５％にわたって一定であり得る。一定の最大直径Ｄの長さＭは、より好ましくは、全長Ｌの少なくとも５％、例えば全長Ｌの１５％を構成し得る。代替的に、直径が一定でなく、結果的にハウジング外面が連続的に湾曲した形状を含み得る。ハウジング外面の設計は、例示的な値を有する以下のパラメータよっても更に定められ得る。
－ ３００～５００ｍｍ、より好ましくは３００～４００ｍｍ、例えば３００、３５０又は４００ｍｍの、センサ装置の外面の長手方向長さＬ。
－ ３０～７０ｍｍ、より好ましくは３０～５０ｍｍ、例えば３０、４０又は５０ｍｍの、センサ装置のハウジングの外面の最大直径Ｄ。
－ 直径Ｄがハウジング終端点に向かって狭まり始める箇所における２つの平面間の、ハウジング外面に沿った距離として定められる中央長さＭ（ここで、Ｍは、Ｌの１５％～９０％である）。
－ １～２０％、より好ましくは２～１５％、最も好ましくは４～８％、例えば５％の、最大直径／長さ（Ｄ／Ｌ）間の比率。
－ 角度θであって、
－ 長さＭの終点からハウジングの長手方向中心線Ｃに直交する方向に延びる直線と、
－ 長さＭの終点からハウジング外面の最も近い終端点に延びる直線と
の間の角度θ（ここで、角度θは、少なくとも７０°、好ましくは少なくとも８０°、更により好ましくは少なくとも８５°、例えば８７°である）。

本明細書における本発明の開示に基づいて当業者に明らかであるように、外面ハウジングの設計は、例えば、１２本のストランドから編組された高耐久性係留ラインなどの特定の種類のラインにも適合され得る。大きい直径により、センサがラインを脆弱にしやすくし、ラインからセンサに作用する力も増加し得るため、直径の小さいセンサが好ましい場合がある。細長いセンサハウジングの中央部分は、典型的には、一定の最大直径Ｄを有して長さＭにわたって延び得る。また、分離可能な端部分は、ハウジング外面の終端点から中央部分まで延び得る。中央部分と分離可能な端部分との取り付け部が重なり合って一定の直径Ｄの一部分を形成し得るため、分離可能な端部分も典型的に長さＭの一部分を形成し得る。

本発明の態様では、少なくとも１つの端部は、長手方向における細長いセンサハウジングの少なくとも１つの端部の取り外しが、内部に配設された少なくとも１つの圧力センサへの自由なアクセスを可能にするように、固定手段によってセンサハウジングに取り外し可能に接続され得る。いくつかの態様では、長手方向ハウジングの１つの端部のみが着脱可能に接続される。更なる態様では、両方の端部が着脱可能に接続される。有利には、これにより、ハウジングの内側の機器にアクセスするためにセンサ装置を両方の端部から分解することが可能となり、長手方向ハウジングの１つの端部が損傷して開かない場合に有益であり得る。センサハウジングの内側に位置する機器を修理又は交換するためにセンサ装置を分解することが望ましい場合がある。本発明のいくつかの態様では、記録されているデータは、センサハウジングを分解することによって取り出され得る。固定手段は、ボルト、ねじ、接着剤、ヒンジ、加硫ゴム又は当技術分野で知られており、且つ使用中にセンサ装置に加えられる力に耐えることが可能である他の任意の固定手段を含み得る。本発明のいくつかの態様では、長手方向における細長いセンサハウジングの取り外し可能な端部は、センサハウジングと異なるヤング率を有する材料を含み得る。好ましくは、取り外し可能な端部の材料は、２ＧＰａを超えるヤング率を有する。

本発明の態様では、ハウジング外面は、複数の溝を含み得る。各溝は、センサ装置が編組、編み及び／又は撚りライン内の中心に挿入されたときにストランドを受け入れるように適合される設計を有し得る。有利には、溝は、ラインの最も内側のストランドを受け入れるように構成されるため、ハウジングにかかる局部応力を低減し、それによりラインの径方向中心から更に外側のストランドもハウジングに接触することを可能にし得る。したがって、より多数のストランドがハウジングに接触することにより、ハウジングにかかる圧力をより均一に分散させることが確実になされる。追加的に、溝は、センサ装置がラインの内側に配置されると、センサ装置が長手方向軸線を上下に抜けることを防止し得る。異なるラインは、異なる大きさ及び数のストランドを有し得るため、溝は、特定の種類のラインに適合された対応する溝の角度、間隔、深さ及び幅を有するような寸法とされ得る。

本発明の態様では、センサ装置は、センサハウジング内に配設された少なくとも１つの温度センサを更に含み得る。少なくとも１つの温度センサは、編組、編み及び／又は撚りライン内の、ラインへのセンサ装置の挿入箇所又はその近傍における温度を少なくとも間接的に測定するように構成され得る。好ましくは、少なくとも１つの温度センサは、ラインの温度を時間の関数として測定できるようにセンサハウジング内に位置する。ラインの寿命は、異なる周囲温度にラインがさらされることに依存し得るため、そのデータを集めることが望ましい。ロードセルなどの圧力センサの測定値は、センサ装置ハウジングの熱膨張の影響を受ける場合があるため、温度センサは、圧力センサの測定値を較正するのにも役立ち得る。そのため、温度測定値は、ラインの張力を計算するとき、熱膨張の及ぼし得るいかなる影響も補償するために使用され得る。

本発明の態様では、センサ装置は、少なくとも１つの圧力センサのいずれかから受信されたデータを記録するための、センサハウジング内に配設されたデータ記録ユニットを更に含み得る。好ましくは、データ記録ユニットは、時間の関数として圧力を測定する。したがって、このデータを収集してラインの状態と比較することが可能である。この比較により、張力がラインの寿命にどのように影響するかについての貴重な洞察が与えられ得る。センサハウジングが分解されたとき、例えばＵＳＢ接続を介してデータ記録ユニットをパーソナルコンピュータなどの外部装置に接続することにより、データ記録ユニットに直接アクセスすることが可能であり得る。

本発明の態様では、センサ装置は、少なくとも１つの圧力センサ若しくは少なくとも１つの温度センサ又はこれらの組み合わせから受信されたデータを記録するための、センサハウジング内に配設されたデータ記録ユニットを更に含み得る。好ましくは、データ記録ユニットは、時間の関数として温度も測定する。したがって、これらのデータを収集してラインの状態と比較することが可能である。この比較により、温度及び張力がラインの寿命にどのように影響するかについての貴重な洞察が与えられ得る。

本発明の態様では、装置は、使用中、データ記録ユニットからのデータ又は圧力センサ若しくは温度センサのいずれかによるデータ測定値を外部受信機に送信するための、センサハウジング内に配設されたデータ送信ユニットを更に含み得る。データ送信ユニットは、使用中、外部送信機からデータ信号を受信するようにも構成され得る。好ましくは、データ送信ユニット並びにデータ記録ユニット及びセンサなどの他の電子構成要素は、バッテリなどの電源に結合され得る。しかし、内部機器の全てが内部機器自体のバッテリ又はさもなければ共有バッテリを有し得る。外部受信機は、ラインが確実に固定される構造物に配設され得る。本発明のいくつかの態様では、データ送信ユニットは、電線を介して外部受信機に接続され得る。電線は、ライン内に又はラインに沿って配設され得る。本発明の一態様では、データ送信ユニットは、センサから外部受信機に直接データを連続して送信する。これにより、有利には、このデータに基づいてリアルタイム調整を行うことが可能となる。データの連続送信は、比較的電力を消費し得るため、送信ユニットは、他の態様では、記録されたデータをデータ記録ユニットから送るように構成され得る。所要のバッテリ寿命、記憶／記録容量及びリアルタイム測定の必要性に応じて、データは、１、５、１０、２０、３０、４０若しくは５０秒の間隔、又は１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０若しくは５０分の間隔、又は１、２、３、４、５、６、１２若しくは２４時間の間隔で送信され得る。しかしながら、典型的には、データは、１０秒～３分の範囲の間隔、例えば１分の間隔で送信され得る。他の態様では、送信ユニットは、所与の間隔でデータを送るように構成され得る一方、ラインの臨界張力などの所与のパラメータに達した場合にデータを瞬時に送るようにも構成される。送信ユニットは、例えば、ラインの張力が所与のパラメータによって変化した場合、例えば張力の変化が０．５トン、１トン、１．５トン又は他の任意の所与のパラメータ以上である場合、所与の間隔とは無関係に、データを瞬時に送るようにも構成され得る。いくつかの構成では、送信ユニットは、外部受信機を検出したときにのみ信号を送信するように構成され得、且つ所与の間隔で外部受信機を検出するように構成され得る。したがって、センサ装置は、そのバッテリ使用量を最小限に抑え得る。これは、センサ装置がデータ記録ユニットを含まない構成において有利であり得る。データ記録ユニット及びデータ送信ユニットは、センサからの測定データを処理して、前述のパラメータに達したかどうかを判定するためにそれぞれ配設され得る。センサ装置内の機器は、センサ若しくは記録ユニットのいずれかが正常に動作していないか若しくは交換を必要とする場合又はバッテリの電力が低い場合、データ送信ユニットを介して信号を送るようにも構成され得る。

態様では、センサ装置は、複数の外部受信機に対して信号を送受信するように構成され得る。複数の外部受信機は、１つの外部受信機がセンサ装置との接続に失敗した場合、例えばその外部受信機が動作しない場合、センサ装置が冗長性を有するように配設され得る。態様では、センサ装置は、他のセンサ装置からの信号を送受信するように構成され得る。したがって、複数のセンサ装置は、データ信号を中継し、１つのセンサ装置が外部受信機に達することができない場合にセンサ装置のシステムに十分な冗長性を与える、ノードのメッシュネットワークとして動作し得る。

外部受信機は、ＷｉＦｉなどの無線送信手段を用いて及び／又は電子ケーブル若しくは電子機器を介してデータ信号を中継し得る。例えば、船舶に配設された外部受信機は、船舶の電力供給ネットワークを使用して、外部受信機から、例えば船舶の船橋に配設された制御ユニット又はシステムにデータ信号を送信し得る。

本発明の態様では、データ送信ユニットは、無線送信手段を含み得る。態様では、音響通信は、例えば、浮遊プラットフォーム又は水産養殖設備の係留用などの水中環境で使用され得る。無線送信手段は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ４、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ５などのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ技術、ＷｉＦｉ、ＬｏＲａ ＷｉＭａｘ、ＺｉｇＢｅｅ若しくはモノのインターネットで無線送信するための他の同様の周知の技術又はその組み合わせを含み得る。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ５技術は、バッテリ使用量が比較的少ない一方、信号を送信するための長距離機能を提供するため、無線送信手段は、好ましくは、このＢｌｕｅｔｏｏｔｈ５技術を含み得る。態様では、データ送信ユニットは、ＳＩＭカードを含み得るため、モバイル技術ネットワークを介してデータ信号を送信することができる。

本発明の態様では、長手方向における細長いセンサハウジングの少なくとも１つの端部は、芯ストランドを細長いセンサハウジングに取り付けるための芯ストランド取り付け手段を含み得る。有利には、芯ストランドに取り付けられる少なくとも１つの芯ストランド取り付け手段は、高い圧縮力にさらされたときにセンサ装置が編組、編み及び／又は撚りラインの中心から飛び出ることを防止し得る。いくつかの態様では、センサ装置は、例えば、センサ装置が長手方向における細長いセンサハウジングの両方の端部において２つの芯ストランドに取り付けられるように、外面ハウジング上の異なる箇所にいくつかの芯ストランド取り付け手段を有し得る。

本発明の態様では、芯ストランド取り付け手段は、芯ストランドを通すための貫通孔を含み得る。したがって、有利には、芯ストランドは、結び目又は接合を必要とせずに取り付け手段においてセンサ装置に取り付けられ得る。

本発明の態様では、長手方向における細長いセンサハウジングの少なくとも１つの端部は、細長いセンサハウジングの少なくとも１つの端部の取り外しが、内部に配設された少なくとも１つの圧力センサへの自由なアクセスを可能にし得るように、固定手段によってセンサハウジングに取り外し可能に接続される。また、少なくとも１つの芯ストランド取り付け手段は、細長いセンサハウジングの取り外し可能に接続された少なくとも１つの端部内に延びる少なくとも１つの芯ストランド受け入れチャネルを有し得る。チャネルの端部は、チャネルの残り部分と比較してより大きい平均径方向直径を有する端部分を有し得る。より大きい平均径方向直径は、好ましくは、平均径方向直径の最大１５％の増加、最も好ましくは最大２５％の増加、例えば２０％の増加を伴い得る。したがって、チャネルの端部は、芯ストランドの結び目付き端部若しくは接合端部又はセンサハウジングに芯ストランドの端部を取り付けるための他の手段を収容するのに好適な容積を有し得る。芯ストランドは、チャネルから延出し、ラインにおける規則的なストランドとの取り付け箇所まで延びる。

本発明の態様では、チャネルの端部分は、有底孔であり得る。

本発明は、ラインセンサ組立体に更に関する。ラインセンサ組立体は、
－ 編組、編み及び／又は撚りラインと、
－ 編組、編み及び／又は撚りライン内の中心に配設された少なくとも１つのセンサ装置と
を含む。

少なくとも１つのセンサ装置は、ハウジング外面とハウジング内面とを有するセンサハウジングと、センサハウジングの内側に配設された圧力センサとを含む。圧力センサは、ハウジング外面に加えられる圧力を少なくとも間接的に測定するように構成される。圧力センサは、上述の態様のいずれかに記載のものであり得る。更に、ハウジング外面は、センサハウジングの長手方向中心軸線に直交する略楕円形又は円形断の面積を有する。例えば、設計は、センサハウジングの長手方向軸線の周りで回転対称である。

態様では、ラインセンサ組立体は、センサ装置と、編組、編み及び／又は撚りラインのストランドとの間に配設された、プラスチック製の網目状鞘などの第１の鞘を含み得る。第１の鞘は、センサ装置とラインのストランドとの摩擦を増加させ得る。これにより、ラインの内側のセンサ装置が抜けることを防止すると共に、ラインが破損した場合にセンサ装置が高速で飛ばされることを防止する。

態様では、ラインセンサ組立体は、センサ装置がライン内に配設される編組、編み及び／又は撚りラインの周りに配設された例えば帆布などの第２の鞘を含み得る。第２の鞘は、ラインが破損した場合にセンサ装置が高速で飛ばされることを防止し得る。

有利には、センサ装置は、特定の種類のラインのために設計され得、これにより最適な組立体が得られる。本発明のいくつかの態様では、組立体は、係留用であり得る。しかしながら、係留とは、本明細書では、少なくとも１つの構造物、典型的には浮体構造物と別の物体との間のラインを確実に固定することとして理解されるべきである。より具体的な態様では、そのような浮体構造物は、船舶、浮遊プラットフォーム又は台船を含み得る。しかしながら、本発明は、他の態様では、好適なクレーンによって海底モジュールを海底に下ろすなど、浮体構造物から物体を下ろすのにも好適である場合がある。

本発明の態様では、ラインセンサ組立体の少なくとも１つのセンサ装置は、センサ装置の上述の態様のいずれかに記載のものであり得る。

本発明の態様では、組立体は、
－ 第１の構造物に配設された第１の固定手段を更に含み得る。編組、編み及び／又は撚りラインの第１のライン端部は、第１の固定手段に締結される。また、編組、編み及び／又は撚りラインの第２のライン端部は、第２の構造物に配設された第２の固定手段に締結される。固定手段は、ボラードなどの静的固定手段又は巻き上げることが可能な動的固定手段、例えばキャプスタンを含み得る。具体的な例では、固定手段は、陸上構造物上及び浮体構造物上に位置するボラードを含む。代替的に、固定手段は、第１の構造物に配設された１つのウインチと、第１の構造物から離れた第２の浮体構造物に配設されたボラードとを含む。

本発明の態様では、組立体は、少なくとも１つのセンサ装置からデータ信号を受信するための少なくとも１つのデータ受信機と、受信されたデータ信号を処理するための制御システムとを更に含み得る。好ましくは、データ受信機及び制御システムは、１つの構造物上などに一緒に配設される。当業者に明らかであるように、ラインセンサ組立体内のデータ受信機は、前述の外部受信機及び外部送信機を含み得る。データ送信ユニットは、外部受信機及び外部送信機に対してデータ信号を送受信するために配設される。いくつかの態様では、データ受信機及び制御システムは、ラップトップ、携帯電話又は他のハンドヘルド装置などの携帯用システムを含み得る。

本発明の態様では、第１の固定手段は、ウインチ手段であって、使用時、少なくとも１つのセンサ装置から張力関連データを受信し、且つ少なくとも１つのセンサ装置から受信された張力関連データ及び予めプログラムされた命令に従って、編組、編み及び／若しくは撚りラインを繰り出すか若しくは巻き取るか又は動かないように構成される、ウインチ手段を含み得る。又は、当然のことながら、ウインチ手段は、張力が十分であると分かった場合、停止状態のままであり得る。

したがって、有利には、組立体は、自動調節式であり得、それによりラインにおける潜在的に危険な高レベルの張力を回避することができる。更に、ウインチ手段は、一定の所望の張力を達成するか、又はラインの寿命を縮め得る高レベルの張力の繰り返しの発生を回避するためにラインを調整することが可能であり得る。

本発明の態様では、ウインチ手段は、
－ 使用時、少なくとも１つのセンサ装置からデータ信号を受信するためのデータ受信機と、
－ ライン張力が変更されるように、編組、編み及び／又は撚りラインを巻き取るか又は繰り出すためのウインチモータと、
－ 受信されたデータ信号を処理し、且つモータによって設定された巻き取り／繰り出し動作を制御するための制御システムと
を含み得る。

本発明の態様では、ラインセンサ組立体は、
－ 編組、編み及び／又は撚りラインのストランドに取り付けられた少なくとも１つの芯ストランドと、
－ 芯ストランド取り付け手段を含む、長手方向における細長いセンサハウジングの少なくとも１つの端部と
を更に含み、ここで、
－ 少なくとも１つの芯ストランドが芯ストランド取り付け手段に取り付けられ、それによりセンサ装置を編組、編み及び／又は撚りラインに確実に固定する。本発明の態様では、編組、編み及び／又は撚りラインは、センサ装置に固定して取り付けられた少なくとも１つの芯ストランドを含み得る。少なくとも１つの芯ストランドは、好ましくは、編組、編み及び／又は撚りラインにおける他のストランドと編組されるか、又はさもなければ他のストランドに取り付けられ得る。有利には、芯ストランドは、編組、編み及び／又は撚りラインにおける追加のストランドであり、且つラインにおける他のストランドと異なる材料を含み得る。芯ストランドは、好ましくは、高い圧縮力にさらされたときにセンサ装置が編組、編み及び／又は撚りラインの中心から飛び出ることを防止するように設計され得る。

更に、本発明は、上述の態様のいずれかによるラインセンサ組立体におけるラインの少なくとも１つの完全性(integrity)を予測する方法であって、
－ センサハウジングの長手方向に直交する方向の圧力を少なくとも間接的に測定するステップと、
－ １００時間以上の使用期間にわたって圧力センサによって測定されたデータを記録するステップと、
－ 記録されたデータをセンサ装置からデータ受信機に送信するステップと、
－ 制御システムにおいてデータを処理するステップと、
－ 処理されたデータ及び予めプログラムされたラインパラメータに基づいて、編組、編み及び／又は撚りラインの１つ又は複数の完全性を推定するステップと
を含む方法に関する。データは、センサハウジング内に若しくは外部記憶媒体に又はこれらの組み合わせで記憶され得る。

したがって、有利には、ラインの使用に関する統計値が集められ、ラインの寿命を予測するために使用され得る。データを記録する期間は、センサ装置内の記録装置のメモリ容量によって決定され得、且つ使用中の１００時間～使用中の１０，０００時間の範囲、例えば１０００時間であり得る。他の態様では、記録装置のメモリ容量は、特にセンサが完全に一体化される場合、すなわちラインの寿命期間にわたってライン内に留まる場合、ラインの全寿命にわたってデータを記録するのに十分である。予めプログラムされたラインパラメータは、ラインの前回の使用と、ラインの初期の完全性とに関する情報、すなわち使用時間と、使用時に張力及び／又は温度の経時変化にさらされることと、ラインにおけるストランドの厚さ及び材料の選択と、最大使用強度と、破損強度と、張力及び温度などのパラメータがラインの完全性に経時的にどのように影響し得るかとに関する統計値を含み得る。したがって、ラインの完全性の推定値は、使用前のラインの完全性と、使用時にラインが前述のパラメータにさらされることによって完全性がどのように影響を受けるかの関数である。残存するロープ耐力の低下は、ロープの張力がロープの定められたＭＢＬ（最小破損荷重）の特定のパーセンテージ、例えばロープのＭＢＬの５０、６０、７０％を超えたかどうかを測定することによっても表され得る。

更に、本発明は、上述の態様のいずれかによるラインセンサ組立体の張力を調整する方法であって、
－ センサハウジングの長手方向に直交する方向の圧力又は圧力の直交方向成分を少なくとも間接的に測定するステップと、
－ センサ装置からウインチ手段にデータを送信するステップと、
－ 制御システムにおいてデータを処理するステップと、
－ 予めプログラムされた命令及び処理されたデータに基づいて、編組、編み及び／又は撚りラインの張力が調整されるべきであるかどうかを決定するステップと
を含む方法に関する。

予めプログラムされた命令は、組立体で使用されるラインのタイプ及びどの程度の張力に耐えるように設計されているかに従って設定され得る。他の予めプログラムされた命令は、ラインの以前の寿命に関するデータ（例えば、ラインがどの程度の期間、どのような張力及び温度下で使用されていたか（これは、ラインの状態を推定するのに役立ち得る）、及びラインがどの程度の張力に耐える可能性があるか、又はラインをいつ交換すべきか）と共に、前述の予めプログラムされたラインパラメータを含み得る。

また、本発明は、少なくとも３つのストランドを含む編組、編み及び／又は撚りラインにセンサ装置を挿入する方法であって、
－ センサ装置がラインのストランド内の中心に且つラインの長手方向に配設されるように、ラインのストランド間にセンサ装置を挿入するステップ
を含む方法に関する。ストランド内の中心にセンサ装置を配設することにより、センサは、張力付与中のストランドの径方向動きに起因する圧縮力を測定し得る。

本発明の態様では、本方法は、
－ 編組、編み及び／又は撚りラインに沿った挿入箇所を特定するステップと、
－ 挿入箇所における２つのストランド間に開口を作成するステップであって、開口の大きさは、ストランド内の中心にセンサ装置を挿入するのに十分である、ステップと
を含み得、
－ 編組、編み及び／若しくは撚りラインに沿った挿入箇所を特定するステップ並びに／又は２つのストランド間に開口を作成するステップは、センサ装置を挿入するステップ前に行われ得る。本発明の態様では、センサ装置が上述の態様のいずれかに記載のものであり得る場合、本方法は、ハウジング外面の溝内に収まるようにストランドを配設するステップを更に含み得る。

前者の方法に関して、データは、センサハウジング内に若しくは外部記憶媒体に又はこれらの組み合わせで記憶され得る。

追加的に、本発明は、以下の作業：
少なくとも１つの浮体構造物を係留することと、
少なくとも１つの浮体構造物を牽引することと、
帆における少なくとも１つの索具を調整することと、
浮体構造物から海底設備を下ろすことと
の少なくとも１つを行うための、上述の態様のいずれかによるラインセンサ組立体の使用に関する。

異なる単語及び用語が使用される本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、本発明のこれら及び他の特徴の定義は、添付図面を参照して、非限定的な例として与えられる実施形態の優先的形態の以下の説明から明らかであろう。

編組ライン内の中心に配設された状態でセンサ装置を示す、本発明の態様を図示する。 センサ装置のための挿入可能箇所を有する編組ラインを示す、本発明の態様を図示する。 センサ装置が編組、編み及び／又は撚りライン内の中心に配設され、ラインが張力を受け、その結果、径方向に圧縮される、本発明の態様を概略的に図示する。 センサ装置をその寸法の種々の側面から示す、本発明の態様を概略的に図示する。 センサ装置を分解状態で示す、本発明の態様を概略的に図示する。 センサ装置を組立状態で示す、本発明の態様を概略的に図示する。 センサ装置のハウジング外面が複数の溝を有する、本発明の態様を概略的に図示する。 芯ストランド取り付け手段を含むセンサ装置の例を示す、本発明の態様を概略的に図示する。 芯ストランド取り付け手段を含むセンサ装置の別の例を示す、本発明の態様を概略的に図示する。 ラインとセンサ装置とを含むラインセンサ組立体が２つの構造物間に配設される、本発明の態様を概略的に図示する。 センサ装置が測定した張力とラインの実際の張力とを比較する、センサ装置の試験中に収集された測定値を図示する。

ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の概念を以下でより詳細に説明する。

図１には、センサ装置１の使用中と同様に本発明のセンサ装置１が編組ライン２内の中心に配設される本発明の態様が示されている。図１の編組ライン２は、１２本のストランド１８を含む。しかしながら、ライン２は、センサ装置１をライン２内の中心に配設できる限り、任意の数のストランド１８を含み得る。

図２も、１２本のストランドを含むが、センサ装置１が設置されていない編組ライン２を示している。ラインのストランド１８が引き離されて示されており、それによりセンサ装置１を挿入するのに十分な開口がストランド１８間にもたらされる。センサ装置１が配備されるとき、まず挿入箇所１２をラインに沿って特定しなければならない。挿入箇所１２は、ラインに沿った任意の場所に位置することができ、且つ通常、センサ装置１と、センサ装置１が信号を送信するように構成される外部受信ユニット１５との間の距離などの個別的な考慮事項に従って選択される。挿入箇所１２の選択に関する他の考慮事項は、すなわち、センサ装置が外部物体との衝突に対してより傷つきにくいか又は外部物体と衝突する可能性の低い挿入箇所を選択することにより、センサ装置１への潜在的な損傷を回避することを含み得る。

挿入箇所１２では、例えば外からの（すなわち矢印に沿った）径方向力を加えることにより、且つ／又はライン２を長手方向に圧縮することにより、図２に図示する矢印で表すようにライン２のストランド１８が引き離される。これらの作用により、センサ装置１がライン１の中心に完全に挿入され得る十分な大きさの所望の開口がもたらされる。

一実施形態では、センサ装置１は、図７に図示するように、ハウジング外面４に配設された複数の溝を有し得る。この実施形態では、溝１０は、好ましくは、使用時に特定のライン２の設計に適合するように形作られる。例えば、各溝１０は、大きさ、形状、間隔、深さ及び角度に関して、周囲のストランド１８の配置及び大きさに適合するように製造され得る。溝１０を備えたセンサ装置１の挿入後、センサ装置２及び／又はストランド１８は、ストランドの少なくとも１つが溝１０に嵌め込まれるように再調整され得る。

センサ装置１内のデータ送信ユニット１３は、電線を介して外部受信機１５に信号接続されるように構成され得る。この特定の設定では、電線は、装置１に接続され、ライン２へのセンサ装置１の挿入後、ライン２の内側に及び／又はライン２の外側に沿って配設され得る。代替的な設定では、送信ユニット１３は、外部受信機１５に信号接続される内部アンテナを含み得る。いくつかの態様では、アンテナは、センサ装置１から外に延びるように構成されるか、又はライン１への挿入後にセンサ装置１に組み付けられ得る。更に、アンテナは、データ信号をより効率的に送信できるようにストランド１８間から突出し得る。

図３は、使用中にライン２とセンサ装置１とに作用する力を概略的に図示している。ラインの張力は、ライン２の長手方向軸に沿った略相反する方向の２つの力として作用するものとして２つの矢印によって図示されている。これらの２つの相反する力は、長手方向軸線の周りでライン２を径方向に収縮させる。その結果、ライン２の内側に配設されたセンサ装置１が圧縮される。したがって、センサ装置１の圧縮量を直接又は間接的に測定することにより、ライン２の張力を計算／推定することができる。

図４は、ハウジング外面４の側面図が、ハウジング４の長手方向軸線に直交して組立状態で表される、本発明の態様を図示している。符号Ｄ、Ｍ、Ｌ、Ｃ及びθは、それぞれ、
－ ハウジング外面４に沿った最も厚い部分における直径Ｄ、
－ 略一定の直径を有するセンサのハウジング外面４の長さＭ、
－ センサのハウジング外面４の全長Ｌ、
－ 長手方向に延びるセンサのハウジング外面４の中心線Ｃ、及び
－ 角度θであって、
－ 長さＭの終点からハウジングの長手方向中心線Ｃに直交する方向に延びる直線と、
－ 長さＭの終点からハウジング外面の最も近い終端点に延びる直線と
の間の角度θ
を表している。

ハウジング外面４の形状は、好ましくは、ライン２の正常な機能への干渉を最小限に抑え、且つセンサ装置１がライン２から抜け落ちることを回避しながら、使用中にライン２にかかる圧縮力に耐えるように最適化される。したがって、ハウジング外面４は、細長く、且つセンサ装置１の長手方向軸線によって定められた中心線Ｃの周りで回転対称である。図４～図７に見られるように、ハウジング外面４は、長手方向における細長いセンサハウジングの端部が丸みを帯びている７、８、細長い円筒形状を含む。

長手方向における細長いセンサハウジングの端部の湾曲部７、８は、好ましくは、直線状ではなく、縁部又は鋭利な先端によるライン２の損傷が最小限になるように丸みを帯びている。そのため、長手方向における細長いセンサハウジングの端部は、１、２、３又は４ミリメートルの半径を有する半円形状を含み得る。湾曲部は、センサ装置１が圧縮下でライン２の中心から飛び出ることを防止しながら、剪断力に耐えるようにも配設される。

更に、細長いセンサハウジング３の設計は、細長いセンサハウジング３が作られる材料と結び付けられ、センサ装置１が、使用中に発生し得る過大な力に耐えることを可能にする。ストランド１８の圧縮により、２９３°Ｋで１０００ＭＰａを超える平均圧力がハウジング外面４に略直交する方向に加えられ得る。そのため、細長いセンサハウジング３は、好ましくは、鋼、アルミニウム又はチタン材料を含む。そのようなものとして、材料は、少なくとも３０ＧＰａ、例えば５～５０トンなど、より低い張力を受けるラインに対して６５～７５ＧＰａのヤング率Ｅを有しなければならない。より高い荷重を受けるラインには、１０５～１２０ＧＰａのヤング率を有するチタンを含む材料がより好適であり、又は更により高い荷重には、１９０～２１０ＧＰａのヤング率を有する鋼を含む材料が好ましい。細長いセンサハウジング３は、好ましくは、これらの機械的な力を受けながら２７３°～３２０°ケルビンの範囲の温度変化に対応するように設計される。また、より広範な許容温度範囲が想定され得る。

ライン２の大きさに応じて、且つラインがどのような条件で使用されるかに基づいて、センサ装置１は、３００～５００ｍｍの長さＬを有し得る。同じように、ライン２の大きさ及びライン２の用途に応じて、センサ装置１は、３０～７０ｍｍ、例えば３０、４０、５０、６０又は７０ｍｍの最大直径Ｄを有し得る。最大直径Ｄ／長さＬの関係は、好ましくは、２～８％、例えば５％であり得る。

上述したように、センサハウジング３の外面４は、最大直径Ｄを有する。この最大直径Ｄは、ハウジング外面４の径方向中心に位置する長手方向軸線に沿って測定された長さＭに対して好ましくは一定又は略一定である。更に、長さＭは、ハウジング外面４の長手方向全長Ｌの少なくとも５％、例えば１５％である。最適な長さＭは、センサ装置１が内部で使用される特定のライン２によって決まる。代替的に、直径は、一定ではない。その結果、ハウジング外面は、連続的に湾曲した形状を含み、且つＭは、０％であり得る。また、一定の最大直径Ｄは、ハウジング外面４にあたかも溝１０が存在しないかのように測定されることに留意されたい。角度θは、好ましくは、少なくとも８５°、例えば８７°である。

異なる寸法を有するセンサ装置１のなお更なる変形形態及び組み合わせは、特定の種類のライン２のために設計することができる。しかしながら、これらは、あまりにも数が多いため、本明細書では更に詳細に説明又は図示されず、本明細書における本発明の開示に基づいて当業者に明らかである。現実的且つ代表的な条件下での正確な試験により、Ｄ、Ｍ、Ｌ、Ｃ及びθの最適値が明らかになり得る。

図５は、細長いセンサハウジング３が３つの部分、すなわち２つの端部分２７、２８と中央部分２６とに分割された、センサ装置１を図示している。これらの部分は、図５ａ、図５ｂ及び図５ｃに異なる図式的な視点で示されている。異なる部分は、ねじなどの受け入れのための円筒として図５ｂに例示する固定手段９を用いて分離可能である。端部分２７、２８は、中央部分と異なる材料、好ましくは中央部分２６よりも低いヤング率、例えば少なくとも２ＧＰａのヤング率を有する材料を含むことができる。

図５ａは、２つの異なる視点、すなわち長手方向軸線に直交する方向の視点及び長手方向軸線に沿った断面視で第１の端部分２７を図示している。直交方向視では、ハウジング内面５は、第１の端部分２７の縁部からある距離だけ延びる破線で示されている。図５ａには図示されていないが、第１の端部分２７は、中央部分２６への取り付けのための固定手段９も含む。第１の端部分２７及び中央部分２６は、センサユニットなどの機器も含み得る。

図５ｂは、３つの異なる視点：
－ 長手方向軸線に直交する方向の視点、
－ 長手方向軸線に沿った断面視、及び
－ 側方の角度からの３次元視
で中央部分２６を図示している。

直交方向視では、ハウジング内面５は、中央部分２６を縁部から縁部に貫通して延びる破線で示されている。断面視及び３次元視は、端部分２７、２８への取り付けのための固定手段９を示している。図５ｂには示されていないが、中央部分２６は、センサユニットなどの構成要素も含み得る。

図５ｃは、第２の部分２８の内側の破線で概略的に図示されているセンサの内部構成要素を示している。圧力センサ６及び温度センサ１１は、圧縮力及び温度をそれぞれ登録する。その情報は、データ記録ユニット１３によって記録される。データ記録ユニット１３は、好ましくは、ライン２の張力を推定すると共に、例えばライン２の過度な張力のために、１つ又は複数の信号を送信ユニット１４に直ちに送信する必要があるかどうかを判断するためのいくつかの処理能力を含む。さもなければ、記録ユニット１３は、送信ユニット１４にデータが送られる前に、センサ６から受信されたデータを一定期間にわたって記憶し得る。典型的には、長期間にわたって収集されたデータが記憶される一方、過度な張力に関するデータが一時的に記憶され、上書きされ得る。送信ユニット１４は、無線接続部及び／又は無線転送のためのアンテナを含み得、且つ外部受信機１５にデータを送信するように構成される。更に、バッテリなど、センサ装置１の内部機器に電力を供給するための電源２９も、好ましくは、細長いセンサハウジング３の内部に含まれる。ＵＳＢポート又は同様のものなど、データ転送のための接続手段も細長いセンサハウジング３の内部に含まれ得る。データ転送のための接続手段は、センサ装置１が分解状態にあるとき、例えばデータ記録ユニット１３からデータを転送するために及び／又は内部機器を構成／再構成するために使用することができる。

ハウジング外面４は、回転対称であるが、ハウジング内面５は、異なる形状、容積及び空洞を含み得ることに留意されたい。ハウジング内面５の形状は、内部機器に関する空間及び配置要件に加えて、外部圧力に耐えるセンサ装置１の強度要件などの考慮事項によって決定される。図５ｂに図示するように、中央部分２６の断面は、壁のより厚い部分が固定手段９を収容し得るように、一定でない壁厚を有する。中央部分２６のスタジアム形の内側長手方向中空部は、ハウジングの撓み方向、すなわち荷重測定装置、例えば歪ゲージの方向を制御するのに有利である場合がある。

図５の配置は、概略的であり且つ単に例示を目的とするものにすぎず、内部容積部の多くの変形形態及び内部機器の異なる構成が可能であり、且つ本明細書における本発明の開示に基づいて当業者に明らかである。

図６は、細長いセンサハウジング３の中央部分２６が、図５に示す実施形態における中央部分２６よりも長く、且つ２つの分離可能な端部分２７、２８が略同様の長さを有する、本発明の別の実施形態を概略的に図示している。固定手段９は、図６に破線で図示されている２つの分離可能な部分２７、２８及び中央部分２６にわたって配設される。図６に示す例に限定されるものではないが、典型的な固定手段９は、好ましくは、分離可能な部分２６、２７、２８間のねじ孔にねじが螺入される配置を含む。ねじには、外側センサハウジング４の長手方向における細長いセンサハウジングの１つの端部にある凹部内の螺合手段によってアクセス可能である。他の構成では、固定手段９は、互いに係合するように構成された、分離可能な部分２７、２８及び中央部分２６におけるねじ山を含み得、それにより分離可能な端部分２７、２８が中央部分２６に螺合されることを可能にする。

中央部分２６は、態様では、一定の直径Ｄを有し得、これにより円筒形状を形成する。一方では、分離可能な端部分２７、２８は、細長いセンサハウジング３の長手方向軸線上の分離可能な端部分２７、２８のそれぞれの終端点に向かって先細りになる。中央部分２６は、典型的には、鋼、アルミニウム及び／又はチタンなど、高荷重に耐えるように構成された材料を含み得る。分離可能な端部分２７、２８は、高荷重に対して比較的低い耐性を有するが、分離可能な端部分２７、２８を介した信号の無線送信を可能にするプラスチック又は他の材料で形成される材料を含み得る。したがって、少なくとも分離可能な端部２７、２８のそれぞれに向けてアンテナを位置決めすることが好ましい場合がある。更により好ましくは、アンテナは、分離可能な端部分２７、２８内に延びる。

図７は、複数の溝１０を有するハウジング外面４を概略的に図示している。溝１０の数、センサ装置１の長手方向軸線に対する溝１０の角度φ、間隔Ｓ、幅Ｗ及び深さＢは、センサ装置１を組み込むべき特定のライン２によって異なり得る。溝１０は、好ましくは、ライン２の切断又は摩耗を回避するために、丸みを帯びた縁部を備えた半円形状の切り欠きとして形作られる。溝１０の機能は、ハウジング外面４全体にわたって圧力をより均一に分散させて、ライン２の内側のセンサ装置１が抜けることを回避するために、ストランド１８により良好なグリップ力を与えることである。使用すべき特定の種類のライン２に基づいて当業者に明らかであるように、図７の例で図示するパターン以外のパターンも使用され得る。

図８は、長手方向における細長いセンサハウジング３の両方の端部２７、２８に貫通孔を含む芯ストランド取り付け手段３３を備えたセンサ装置１を図示している。孔を通って延在するように示される破線は、少なくとも１つの芯ストランド３４が芯ストランド取り付け手段３３にどのように通され得るかを図示している。いくつかの態様では、１つの芯ストランド３４は、両方の芯ストランド取り付け手段３３を通過し得る。一方では、それは、いくつかの芯ストランド３４又は１つのみの単一の芯ストランド取り付け手段３３及び対応する１つの芯ストランド３４でも可能である。

図９は、長手方向における細長いセンサハウジング３の端部２７、２８が取り外し可能に接続される芯ストランド取り付け手段３３の別の態様を図示している。ハウジングの端部２７、２８を取り外した後、芯ストランド３４は、チャネルに通される。芯ストランド３４の端部において結び目が付けられるか若しくは接合されるか、又は取り付け手段によって固定され、芯ストランド３４が通された凹部よりも大きい直径を有する結び目又はライン端部が作られる。それにより、ハウジング端部２７、２８が芯ストランド３４の端部に取り付けられる。芯ストランド取り付け手段３３のチャネル３３ａの最も内側の部分は、芯ストランド３４の結び目付き端部又は接合端部を収容するためのより大きい平均径方向直径を有する。より大きい平均径方向直径は、好ましくは、平均径方向直径の最大１５％の増加、最も好ましくは最大２５％の増加、例えば２０％の増加を伴い得る。また、長手方向における細長いセンサハウジングの端部２７、２８がセンサハウジング３に再び取り付けられる。したがって、センサ装置１が芯ストランド３４に取り付けられる。

図１０は、ライン２の第１の端部２１が、第１の構造物１９に配設されたウインチ手段１８に確実に固定される、ラインセンサ組立体１７を概略的に図示している。ライン２の第２の端部２２は、第２の構造物２２に配設されたボラードポストなどのポストに確実に固定される。第１の構造物１９は、浮体構造物、例えば船舶であり得る。また、第２の構造物は、例えば、埠頭２２であり得る。ライン２には、ライン２の張力を測定するためのセンサ装置１が挿入される。図１０では、センサ装置１は、ウインチ手段１８に装着されたデータ受信機１５にデータ信号２４を送信するための無線送信手段１６を含む。

ウインチ手段１８内のウインチモータ２５は、ライン２を巻き取るか又は繰り出すためのドラム、キャプスタン又は同様のものに結合される。ウインチモータ２５は、制御システム２３によって制御される電気モータであり得る。制御システム２３は、センサ装置１からのデータ信号２４を処理するために配設される。制御システム２３は、受信されたデータ信号２４に基づいてライン２の張力を更に計算／推定し、モータ２５がライン２を巻き取るか又は繰り出すことによって何らかの調整を行うべきかどうかを決定するために配設される。制御システム２３は、好ましくは、データ記録手段も含み、その結果、特定のライン２の使用に関する情報を後に用いるために記憶することができる。更に、制御システム２３は、ライン２の前回の使用に関するデータを解析して、特定のライン２がどの程度の張力を受けるか、又はラインをいつ交換すべきかを判断する際にこの情報を使用するように構成される。制御システム２３はまた、ウインチ手段１８に配設された警報若しくは報知手段に接続され得、且つ／又は携帯電話、ＰＣ、大型船の船橋における制御システム若しくは同様の装置などの外部装置に接続され得る。

ラインセンサ組立体１７の配備前に、センサ装置１の構成、例えばデータ信号の送信周波数を設定しなければならない。また、ラインセンサ組立体１７の配備は、所定の挿入箇所１２においてセンサ装置１をライン２に挿入することから始まる。制御システム２３には、好ましくは、命令の組が予めプログラムされ、且つ前回の使用及び最大張力限界など、ライン２に関するデータが供給される。次いで、ライン２がウインチ手段１８から繰り出される。その第２の端部２１が第２の構造物２２に確実に固定される。ウインチ手段１８は、ラインを所望の張力状態に調整する。この調整はまた、目視評価に従って作業者によって行われ得るか、又は制御システムに予めプログラムされたパラメータによって制限され得る。ライン２に張力が付与されたとき、センサ装置１は、圧力及び／又は温度に関する信号の送信を開始する。次に、これらの信号がウインチ手段１８において処理され、ライン２に所望の張力が付与される。その後、センサ装置１は、設定された間隔で又は必要に応じて信号を送信する。それに応じて、ウインチ手段１８がライン２の張力を調整する。

図１１は、センサ装置を備えたラインがライン張力調整装置内に配置されて、ｘ軸に示す期間にわたり、ｙ軸にｋｇで示す特定の張力を受ける、センサ装置の試験中に収集された測定値を図示している。次に、付与された実際の張力は、ライン張力調整装置内の外部ロギングユニットにおいて測定されて、「実のロープ(raw rope)」と表示された実線で図示される。そして、「計算されたロープ張力」と表示された破線で図示する、ライン内のセンサ装置によって測定された張力と比較される。図示のように、ラインセンサ組立体は、センサ装置がサイクル毎に正確なライン張力値を読み取り、反復的で予測可能な結果が得られることを検証するために、サイクル試験を受けている。ライン内のセンサの軸方向位置及び回転位置とは関係なく、ラインの反復的で正確な張力値を生成するセンサの能力を検証するために、同じライン内のいくつかの異なる位置でセンサをラインに挿入した。グラフは、圧縮力から張力を間接的に測定する際のセンサ装置の精度を明確に示している。

前述の説明では、本発明による組立体の種々の態様が例示の実施形態を参照して説明されている。説明の目的で、装置及びその作用の詳細な理解を与えるために、具体的な数、システム及び構成が記載されている。しかしながら、この説明は、限定的な意味で解釈されるように意図されていない。開示の主題が関係する技術分野の当業者に明らかである、例示の実施形態の種々の修正形態及び変形形態並びに装置の他の実施形態は、本発明の範囲内にあるものとみなされる。

Claims (15)

1. 編組、編み及び／又は撚りライン（２）内への挿入のための、且つ編組、編み及び／又は撚りライン（２）の張力を測定するためのセンサ装置（１）であって、
   － ハウジング外面（４）とハウジング内面（５）とを有する細長いセンサハウジング（３）であって、前記ハウジング外面（４）は、前記センサハウジング（３）の長手方向中心軸線の周りに略楕円形又は円形の断面積を有する、細長いセンサハウジング（３）と、
   － 前記細長いセンサハウジング（３）の内側に配設された少なくとも１つの圧力センサ（６）であって、前記ハウジング外面（４）に加えられる圧力を少なくとも間接的に測定するように構成される、少なくとも１つの圧力センサ（６）とを含み、
   長手方向における前記細長いセンサハウジング（３）の少なくとも１つの端部（２７、２８）は、固定手段（９）によって前記センサハウジング（３）に取り外し可能に接続されることを特徴とする、センサ装置（１）。
2. 前記細長いセンサハウジング（３）は、アルミニウム、鋼又はチタンを含み、且つ少なくとも１つの端部（２７、２８）は、硬質プラスチック、例えばナイロン、ＰＥＥＫ、ＰＯＭを含むポリマー系化合物及び繊維強化複合材などの材料を含む、請求項１に記載のセンサ装置（１）。
3. － 前記センサハウジング（３）内に配設された少なくとも１つの温度センサ（１１）であって、編組、編み及び／又は撚りライン（２）内の、前記ライン（２）への前記センサ装置（１）の挿入箇所又はその近傍における温度を少なくとも間接的に測定するように構成される、少なくとも１つの温度センサ（１１）
   を更に含む、請求項１又は２に記載のセンサ装置（１）。
4. － 前記少なくとも１つの圧力センサ（６）のいずれかから受信されたデータを記録するための、前記センサハウジング（３）内に配設されたデータ記録ユニット（１３）
   を更に含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）。
5. － 前記少なくとも１つの圧力センサ（６）若しくは前記少なくとも１つの温度センサ（１１）又はこれらの組み合わせから受信されたデータを記録するための、前記センサハウジング（３）内に配設されたデータ記録ユニット（１３）
   を更に含む、請求項４に記載のセンサ装置（１）。
6. － 使用中、前記データ記録ユニット（１３）からのデータ信号（２４）を外部受信機（１５）に送信するための、前記センサハウジング（３）内に配設されたデータ送信ユニット（１４）
   を更に含む、請求項４又は５に記載のセンサ装置（１）。
7. 前記データ送信ユニット（１４）は、無線送信手段（１６）を含む、請求項６に記載のセンサ装置（１）。
8. 前記長手方向における前記細長いセンサハウジング（３）の少なくとも１つの端部は、芯ストランド（３４）を取り付けるための芯ストランド取り付け手段（３３）を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）。
9. ラインセンサ組立体（１７）であって、
   － 編組、編み及び／又は撚りライン（２）と、
   － 編組、編み及び／又は撚りライン（２）内の中心に配設された少なくとも１つのセンサ装置（１）であって、
   － ハウジング外面（４）とハウジング内面（５）とを有するセンサハウジング（３）であって、前記ハウジング外面（５）は、前記センサハウジング（３）の長手方向中心軸線の周りに略楕円形又は円形の断面積を有する、センサハウジング（３）と、
   － 前記センサハウジング（３）の内側に配設された圧力センサ（６）であって、前記ハウジング外面（４）に加えられる圧力を少なくとも間接的に測定するように構成される、圧力センサ（６）と
   を含む少なくとも１つのセンサ装置（１）とを含み、
   前記少なくとも１つのセンサ装置（１）は、請求項１～８のいずれか一項に記載のものである、ラインセンサ組立体（１７）
10. － 第１の構造物（１９）に配設された第１の固定手段（３０）
    を更に含み、前記編組、編み及び／又は撚りライン（２）の第１のライン端部（２０）は、前記第１の固定手段（３０）に締結され、且つ前記編組、編み及び／又は撚りライン（２）の第２のライン端部（２１）は、第２の構造物（２２）に配設された第２の固定手段（３２）に締結される、請求項９に記載のラインセンサ組立体（１７）。
11. － 前記少なくとも１つのセンサ装置（１）からデータ信号（２４）を受信するための少なくとも１つのデータ受信機（１５）と、
    － 受信されたデータ信号（２４）を処理するための制御システム（２３）と
    を更に含む、請求項９～１０のいずれか一項に記載のラインセンサ組立体（１７）。
12. 前記第１の固定手段（３０）は、ウインチ手段（１８）であって、
    使用時、前記少なくとも１つのセンサ装置（１）から張力関連データを受信し、且つ
    前記少なくとも１つのセンサ装置（１）から受信された前記張力関連データ及び予めプログラムされた命令に従って、前記編組、編み及び／若しくは撚りライン（２）を繰り出すか若しくは巻き取るか又は動かない
    ように構成される、ウインチ手段（１８）を含む、請求項１０又は１１に記載のラインセンサ組立体（１７）。
13. 前記ウインチ手段（１８）は、
    － 使用時、前記少なくとも１つのセンサ装置（１）からデータ信号（２４）を受信するためのデータ受信機（１５）と、
    － 前記ライン張力が変更されるように、前記編組、編み及び／又は撚りライン（２）を巻き取るか又は繰り出すためのウインチモータ（２５）と、
    － 受信されたデータ信号（２４）を処理し、且つ前記モータ（２５）によって設定された巻き取り／繰り出し動作を制御するための制御システム（２３）と
    を含む、請求項１２に記載のラインセンサ組立体（１７）。
14. 請求項９～１３のいずれか一項に記載のラインセンサ組立体（１７）の張力を調整する方法であって、
    － 前記センサハウジング（３）の長手方向に直交する方向の圧力を少なくとも間接的に測定するステップと、
    － 前記センサ装置（１）からウインチ手段（１８）にデータを送信するステップと、
    － 制御システム（２３）において前記データを処理するステップと、
    － 予めプログラムされた命令及び前記処理されたデータに基づいて、前記編組、編み及び／又は撚りライン（２）の前記張力が調整されるべきであるかどうかを決定するステップと
    を含む方法。
15. 以下の作業：
    少なくとも１つの浮体構造物を係留することと、
    少なくとも１つの浮体構造物を牽引することと、
    帆における少なくとも１つの索具を調整することと、
    浮体構造物から海底設備を下ろすことと
    の少なくとも１つを行うための、請求項９～１３のいずれか一項に記載のラインセンサ組立体（１７）の使用。

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