JPH0259119B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ワイヤロープあるいはその他の比較的非弾力
性であるが柔軟な線に対するテンシヨン緩衝装置
において、 フレームと； 第１の回転軸心を有する回転可能アームと； 前記アームを前記フレームに接続するために前
記アームの前記第１の回転軸心の周りで方向づけ
られた弾性捩りばねと； 前記アームの前記第１の回転軸心と平行であつ
て、かつ第１の位置において前記アームと交錯す
る第２の回転軸心を有し前記アームに対して回転
可能に取り付けられている第１の索車と； 前記第１の位置から隔置した第２の位置におい
て前記アームに回転可能に取り付けられ、前記ア
ームの前記第１の回転軸心に対して平行の第３の
回転軸心を有する第２の索車とを含み；前記ロー
プが前記緩衝装置を通過するにつれて、該ロープ
が第１の索車と第２の索車とにより案内されて全
体的にＳ字形となり、前記ロープに加えられるテ
ンシヨンが増加するにつれて前記Ｓ字形が比較的
真直な形状へ徐々に歪み、前記アームが前記第１
の回転軸心の周りで回転するようにされることを
特徴とするテンシヨン緩衝装置。

２ 請求の範囲第１項に記載の装置において、前
記弾性捩りばねは円筒形の本体を含み、該本体内
で捩り剪断が該捩り要素の長手方向に分配されて
長手方向の捩り剪断作用を発生させ、前記円筒体
は前記アームと共に回転する第１の端部と前記フ
レームに対して回転しないよう固定されている第
２の端部とを有することを特徴とするテンシヨン
緩衝装置。

３ 請求の範囲第２項に記載の装置において、さ
らに第２のフレームと第２の弾性捩りばねとを含
み、前記第２の弾性捩りばねは作動特性において
前記第１の弾性捩りばねと概ね同一であり、前記
第２の弾性捩りばねの一端は前記アームと共に回
転するようにされ、前記第２の弾性捩りばねの他
端は前記第２のフレームに対して回転しないよう
固定されており、前記第２のフレームは前記第１
のフレームから隔置され、かつ前記アームにより
分離されていることを特徴とするテンシヨン緩衝
装置。

４ 請求の範囲第１項に記載の装置において、前
記弾性捩りばねは少なくとも一対の円筒形の弾性
捩り要素を含み、前記捩り要素の少なくとも一方
は中空であつて同心状の載置関係で第２の前記捩
り要素を受入れるようにされ、前記中空の円筒形
要素の第１の端部は選定した方の前記フレームと
前記アームに対してしつかりと固定され、前記中
空の円筒形要素の第２の端部は前記第２の円筒形
要素の第１の端部にしつかりと固定され、前記第
２の円筒形要素の第２の端部は前記アームに接続
されていることを特徴とするテンシヨン緩衝装
置。

５ 請求の範囲第４項に記載の装置において、前
記円筒形要素の前記第２の端部と前記アームとの
間の接続はしつかりした接続であることを特徴と
するテンシヨン緩衝装置。

６ 請求の範囲第５項に記載の装置において、前
記第２の円筒形要素の前記第２の端部と前記アー
ムとの間の前記接続は少なくとも１個の別の弾性
要素を含む柔軟な接続であることを特徴とするテ
ンシヨン緩衝装置。

７ 請求の範囲第６項に記載の装置において、前
記第１のフレームから隔置され、かつアームによ
つて前記第１のフレームから分離された第２のフ
レームに前記アームを固定するために第２の載置
関係の装置が設けられていることを特徴とするテ
ンシヨン緩衝装置。

８ 請求の範囲第１項に記載の装置において、前
記弾性捩りばねがハブ部分と周囲部分とを有し前
記ハブ部分が前記周囲部分に相対して回転し、前
記弾性捩り要素内の弾性材に該弾性材を通して基
本的に均一な半径方向の捩り剪断作用が加えら
れ、前記ハブと前記周囲部分との一方が前記アー
ムに接続され、前記ハブと前記周囲部分との他方
が前記フレームに接続されていることを特徴とす
るテンシヨン緩衝装置。

９ 請求の範囲第１項に記載の装置において、前
記弾性捩りばねが複数の剛性の環状デイスクによ
り補強されていることを特徴とするテンシヨン緩
衝装置。

１０ 請求の範囲第１項に記載の装置において、
前記弾性捩りばねが複数の剛性のチユーブにより
補強されていることを特徴とするテンシヨン緩衝
装置。

技術分野 本発明は一般的には航海用装具、より詳しくは
船がその係船設備に対して動く場合に、該係船設
備に船を固定しているロープあるいはその他弾性
のワイヤに加えられる引張力の急激な変化を吸収
するために使用しうるテンシヨン緩衝装置に関す
る。

背景技術 ボートあるいはその他の船がワイヤロープある
いはその他柔軟ではあるが比較的非弾性の線によ
つて埠頭あるいはその他の係船設備に係留される
場合、前記線を緊張させるが一方船とその係船設
備との間の相対運動を許容する所定量の弾性伸び
を提供するように線を保持するある種の装置を前
記線に設けるのが通例である。

「線緊張装置（Line Teusioning Device）」と
いう名称の米国特許第4022450号はそのような従
来技術による装置の代表であつて、前記線に所定
量の引張力が加えられると伸びてさらに伸び切つ
た形となるＺ字形の弾性曲げ部を該線に保持する
ために一対の引張ばねを使用している。

それぞれ「ケーブルバツフア（Cable
Buffer）」および「弾性ボートクリート
（Yielding Boat Cleat）」という名称の米国特許
第546788号および同第869130号は係船大網、ケー
ブルあるいはロープに過度の引張あるいは歪が加
えられると１個以上のコイルばねが圧縮されるよ
うな従来技術による機械装置を開示している。

それぞれ「巻上げ機（Windlasses）」および
「サージ解放装置の改良（Improvements in
Surge−Relievers）」という名称の米国特許第
143993号および同第107917号は船の運動によつて
もたらされるケーブルのシヨツクが複数のゴム製
ばねによつて吸収されるその他の装置を開示して
いる。

従来技術による前述の緊張吸収装置は直線方向
に圧縮あるいは伸びるばね要素を使用しており、
そのためロープに加えられる応力と、その結果と
してのロープの有効長の増加との間には概ね直線
的な関係がある。

「油貯槽船、係船装置および海上製油用油送り
装置（Oil Storage Vessel、Mooring
Apparatus And Oil Delivery for The Off−
Shore Production of Oil）」という名称の米国
特許第4273066号は、特定の用途に応じて浮遊ロ
ープあるいは重量チエインである係船用の線と、
長さが柔軟な油送ホースの双方を含む深海潜水係
船装置に対して海上で船を係留するための各種の
装置を提案している。前記特許はその５と８の欄
において手動あるいは自動制御のテンシヨン解放
（自動）係船ウインチと機械的緩衝装置（緩衝ロ
ーラ）について述べている。前記特許の欄５にお
いて係船用線に加えられる周期的なシヨツクによ
る負荷の一部を吸収するよう設計され、かつ調整
されると説明されている。「ダンパ（The
Damper）」と称する機構を説明している。前記
ダンパはその上を係船用線が通る突合せ端を備え
た凹形ローラを含むものとして説明されており、
該ローラは軸心の周りを枢動する２個のアームに
よつてワイヤロープウインチの上方特定の高さ
で、かつ該ウインチの後方で保持され、前記アー
ムの方はばねあるいは油圧制御のラムによつて適
所に保持されている。また前記の特許は、サービ
スタンカーのプロペラを逆転位置にさせ係船用の
線に所定のテンシヨンを発生させそれにより必要
なテンシヨンで浮遊貯槽船とサービスタンカーの
間の弾力的な連結を行うための係船用線の使用に
ついて述べており、双方の船の間の相対運動が
150フイート（約45メートル）まで許容しうるよ
う油ホースが配設されている（同時許欄12）。

また、近代的な原動機に付属する各種の付属補
助装置を駆動するため使用する場合のように、無
端駆動ベルトにおいてある程度一定のテンシヨン
を保持するため機械的な緊張装置が使用されてき
た。そのようなベルト緊張装置はその使用寿命に
わたつてベルトの長さ変化を補正し、一方ベルト
とその周りを運動する各種プーリの間のスリツプ
を排除し、同時にベルトに過度のテンシヨンを加
えずにベルトに適度のテンシヨンを確実にするた
めに使用される。

それぞれ「機械的ベルト緊張装置構造
（Mechanical Belt Tensioner Construction）」
および「緊張装置（Tensioning Apparatus）」
という名称の米国特許第4285676号およびその再
発行特許第330842号は典型的な従来技術による駆
動ベルト緊張装置を開示しており、そこではベル
トが隣接する固定プーリの間を延びる際、該ベル
トの長手方向に対して全体的に垂直の方向にアイ
ドルプーリをレバーアームの他端で枢動させるよ
う捩りばねが前記レバーアームの一端に設けられ
ている。前記捩りばねは（例えば特許第4285676
号に示すように）複数のコイルばねを含んでよ
く、あるいは代替的に（例えば前記特許の再発行
分第30842号に示すように）弾性材に捩り剪断力
がかかる結果必要な回転力を発生させる、弾性材
製の中空シリンダでもよい。

「細長いパツドで弾圧されたアイドルホイル張
り装置を備えたチエイン駆動装置（Chain Dive
with Idler wheel Tensioning Means Biased
by Elongated Pads）」という名称の米国特許第
3817112号は特に急激に停止および再始動させそ
のためチエインに著しい歪が加えられる可能性の
ある織機用チエイン駆動装置に関している。張り
装置が回転するにつれて複数のゴムパツドの断面
が歪むめ捩り効果が得られる。

連続ベルトチエインおよびその他類似の駆動装
置に使用されてきた緩衝装置は、特に大きい力
や、多くの航海用途に付随する一定の強打への対
処には絶対に要求されないことが認められる。し
たがつて、（均衝したトルク偶力ではなく）不均
衡のトルクを加えることによつて生じる反力が、
前記緩衝装置をその所定の用途に使用した場合そ
の信頼性に著しい影響を与えることは多分ないで
あろう。

「特に椅子用の傾動機構（Tilting
Mechanism Especially For Chairs）」という名
称の米国特許第2087253号は高度に圧縮され、同
心の管状部材の間に囲まれるため、事実上該管状
部材の面に接着されることによつて、前記管状部
材間の相対回転運動がゴム本体を捩り歪ませるゴ
ム製の円筒状本体の使用を示している。ゴムに加
えられる捩り歪を変え、したがつて弾性ゴム装置
によつて支持させる椅子の壁を傾かせるに要する
力を変える調整機構が設けられている。前述のよ
うな構造形態は、隣接する構造要素の間の限定さ
れた回転運動を許容し、同時に該機構を通常位置
へ弾圧するために円筒状のゴム製ブツシユが使用
される多種の使用例の典型と考えられる。前述の
ブツシユはその形状は円筒形であるが以下「長手
方向の捩り剪断（longitudiual forsional
shear）」と称するものを使用しておらず、かつさ
らに半径方向の（radiating）捩り剪断が均一に
分布するのでなくハブ部分に集中することに注目
すべきである。

発明の開示 新規なロープのテンシヨン緩衝装置はワイヤロ
ープあるいはその他の類似の弾性線の長さの中間
位置に取り付けられるようにされている。例えば
張索装置はロープの有効長さを制御するウインチ
と、ロープを案内する導索器の間の位置で船の甲
板に取り付けられ、ロープがウインチに巻かれた
り巻き戻される際に当つたりもつれないようにで
きる。代替的に前記装置は好ましくは導索器と、
ロープが取り付けられているクリートとの間でロ
ープの固定端の近くに設置してもよい。

実際の装置は回転可能アームの両端でそれぞれ
取り付けられた共平面の対の索車を含む。２個の
索車はそれぞれの回転軸心がアームの回転軸心と
平行となるよう方向づけられ、そのためロープが
第１の索車の周囲上のある点に対して接線方向に
緩衝装置へ入り第２の索車の周囲上の第２の点に
対して接線方向に該緩衝装置から出ていくように
させて、ロープに何らかのテンシヨンを加える前
にロープが緩衝装置から出入りするにつれてアー
ムの長手方向軸心をロープの方向に対して多少垂
直方向とさせることにより緩衝装置内のロープは
２個の索車によつて案内されて全体的にＳ字形と
なり、ロープのテンシヨンがアームに対してトル
ク偶力を加えるにつれて徐々に比較的真直な形と
なり、そのため緩衝装置の外部においてアームを
ロープの方向に対してさらに平行となるよう回転
させる。１個以上の弾性捩りばねが回転可能の内
側アームを外側の固定フレームに接続させ、弾性
材内部の剪断力が回転している内側アームにトル
ク偶力を発生させ、アームと索車の組立体が負荷
零の位置から回転するにつれて可変の緩衝力がロ
ープに加わるようにする。

本発明の好適実施例によれば、弾性捩りばねは
一方が他方の内側に同心状に載置する一対の中空
円筒体の形状であり、同筒体の軸心がアームの回
転軸心と共軸心であつて、外側円筒体の第１の端
部が内側円筒体の第１の端部に固定され、そのた
めそれぞれの第２の端部の一方がアームに取り付
けられ、それぞれの第２の端部が外側フレームに
取り付けられた場合、内側の弾性円筒体によつて
発生するトルクと、外側の弾性円筒体によつて発
生するトルクとが組み合わされる。載置した２個
の円筒体の各々は外側フレームに対するアームの
回転の一部のみを許容すればよいので、円筒体の
各々の対応する長さは弾性材内の所定の最大剪断
角度に対して短くなり、そのため所定の作動パラ
メータに対してよりコンパクトな構造を構成でき
るようにする。

回転可能アームの各側に１個づつ、回転軸心を
同心状にさせた一対の前記弾性捩り部材を設ける
ことが好ましい。

本発明のその他の実施例によれば、弾性部材は
一端を回転可能部材に、他端を固定部材に取り付
けた細長い円筒体か、ハブ部分を前記部材の一方
に、縁部を前記部材の他方に取り付けたデイスク
のいづれかの形状とできる。

前記構造形状の結果、ロープのテンシヨンの増
加によつてアームを回転させ、Ｓ字形曲げ部を延
すにつれて、対応して、ロープのテンシヨンによ
りアームに加えられるトルク偶力に関係するてこ
比は小さくなる。弾性材がアームの角度運動に概
ね比例した逆トルクを発生させるので、緩衝装置
は常にケーブルにおいて少なくともわづかな曲げ
部を保持し、このためケーブルに加えられるテン
シヨンのそれ以上の瞬間的な増加を吸収すること
ができる。ロープが緩衝装置へ出入りするにつれ
て、ロープの方向に対する、捩り負荷零の状態の
回転可能アームの方向を適当に初期調整すること
により、緩衝装置の作動特性、特にロープの有効
長さがテンシヨンの所定増分に対して変化する割
合を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は船を係船ブイに取り付けるために使用
するロープのテンシヨンの急激な変化を吸収する
ため船の甲板で使用している、本発明によるロー
プテンシヨン緩衝装置の概略図；第２図は関連の
ロープの一部と共に示す第１図の緩衝装置の斜視
図；第３図は第２図に示す緩衝装置の部分的に断
面の側面図；第４ａ図と第４ｂ図は円筒体に捩り
剪断力が加わる前後における剪断と捩れとの幾何
学的関係を示す、弾性材製の円筒体の一対の斜視
図；第５図は本発明によつて構成され、弾性捩り
要素が載置され、そのためよりコンパクトな装置
を提供しているロープテンシヨン緩衝装置の第２
の実施例の斜視図；第６図は第５図に示す実施例
の部分的に断面の側面図；第７図はロープテンシ
ヨン緩衝装置の第３実施例の斜視図；第８図は第
７図に示す実施例の部分的に断面の側面図；第９
図から第１４図まではアームとロープの外方方向
との間の角度がそれぞれマイナス30度、０度、15
度、45度、90度および120度である場合の、本発
明によるロープテンシヨン緩衝装置を概略的に示
す幾何学的図面、および第１５図はロープに対す
るアームの負荷零の初期方向がそれぞれ45度、15
度、０度およびマイナス30度である場合の、移動
量の関数としてロープに加えられるテンシヨンの
関数を示す一組のグラフである。

発明を実施するための現在の好適実施例 係船ロープのテンシヨンの変化を吸収するため
に使用する本発明による装置の概略図である図
面、特に第１図を参照する。船１０は係船ロープ
３０により係船ブイ２０に取り付けられる。典型
的には、係船ロープ３０は全体直径が約５センチ
であつて、鋼線を撚製したケーブルであり、著し
い引張力に耐えうるが、その他適当な形式のロー
プあるいはチエインであつてもよい。ケーブル３
０は通常その係船ブイ２０に対して、相対的に大
きい船（例えば100トンオイルタンカー）を取り
付けるに十分以上の強度を有する。しかしなが
ら、公海においては波の作用により船１０をうね
らせ、そのため船１０とその係船設備の相対運動
を生じさせる。したがつて、船１０がその係船設
備に向かうにつれて、係船ロープ３０にたるみが
生じる傾向がある。逆に、船１０が係船設備３０
から離れるにつれてケーブル３０のたるみが延ば
され、過度のテンシヨンを阻止する適当な装置が
設けられていなければ、船１０の慣性が今や緊張
したロープ３０を介して係船設備２０に伝達され
るにつれてケーブル３０は急激な潜在的に大きい
力の衝撃に耐えねばならない。ある程度までは、
ロープ３０に加えられるテンシヨンの増加による
作用は前述した従来技術によるばね負荷のシヨツ
クアブソーバによつてかわすことはできるが、さ
らにはケーブル３０が自動的に巻き戻される前に
ケーブル３０内のテンシヨンの増加に対して極く
限定的に抵抗するようウインチ４０を設計、かつ
作動するようにしてもよい。そのような手段はあ
る限定された作動要件の範囲内では効果はある
が、引張力がロープ、あるいはその接続部の引張
強度と同じか、それを上廻る点まで上昇する前に
ロープにかかるテンシヨンを確実に緩衝し、かつ
吸収するに適当な装置を設ける必要性が依然とし
てあることを認めるべきである。

図示のように、係船設備はブイ２０であつて、
これも波の作用を受ける。しかしながら、ブイ２
０は通常、その浮力により緊張状態に保たれてい
る錨および（または）パイプ（図示せず）装置に
より海床に固定されている。ブイ２０の容積のほ
とんどが激しい波の作用を受けない適当な程度ま
で深く沈んでいるためブイ２０に加わる波の作用
を最小にすることは可能ではあるが、ブイ２０も
また、船１０のうねりとは位相のずれたある種の
運動が加わり、そのため船１０をその係船設備２
０との間の相対運動に追加されることが認められ
る。

ケーブル３０の第１の端部は船１０の甲板上の
ウインチ４０の周りに巻きつけられ、該ケーブル
３０の他端は適当な取付具５０によつてブイ２０
に取り付けられ、こうしてウインチ４０は調整自
在にケーブ３０を船１０に対して固着させる。新
規な張索装置６０がウインチ４０と、張索装置６
０に対するケーブル３０の出側部分８０の方向を
制御するため船の航縁に設ける導索器７０との間
の中間位置で船１０に装着されている。張索装置
６０へ入るケーブル３０の部分９０は通常、ケー
ブル３０がウインチ４０から張索装置６０まで直
接に延び、かつウインチ４０と張索装置６０の双
方が船１０の甲板上に共に装着されているという
事実からウインチ４０と張索装置６０との双方に
対して適度の方向に向けられる。さらに、ケーブ
ル３０の入側部分９０と出側部分８０とは相互に
対して概ね平行に向けられるが、テンシヨンがケ
ーブル３０に加えられるにつれて、トルク偶力が
張索装置６０に加えられるよう隔置されている。
トルク偶力の大きさはロープ３０のテンシヨンの
みならず、ケーブルの出側部分８０に対する入側
部分９０の垂直距離によつて決まる。

この点について、オイルタンカーを海中の油井
からの立上り導管の上端に設けたブイに対して固
定することにより、弾性の油配管（図示せず）に
より油井から油がタンカーへ汲み出される間船を
係船ブイに対して位置づけるのに使用するのが特
に適しているが、張索装置６０はまた、埠頭ある
いは（例えば大隆棚に沿つて浅瀬区域での）海床
へ侵入させたパイルに取り付けた固定プラツトフ
オームのような固定係船設備に船を取り付ける場
合や、（例えばタグボートをはしけへ、あるいは
サービスタンカが貯槽船から油を積込んでいる間
海中油井近くに係留した浮遊貯槽船をサービスタ
ンカーへ接続する場合のように）第１の船を第２
の船に接続する場合にも有利に使用しうることに
注目すべきである。

第１図に示す緩衝装置のそれぞれ斜視図および
側面図である第２図と第３図とを参照する。ロー
プ３０はウインチ４０と張索装置６０との間を延
びる全体的に水平方向の部分から上部索車１０２
の前方部分１０４上を通り下部索車１０８の後部
１０６まで上部索車１０２により案内され、張索
装置６０から導索器７０（第１図）に向かつて延
びるにつれてロープ３０の下方水平部分まで最終
的に導かれる。

上部索車１０２と下部索車１０８とは回転可能
アーム組立体１１０のそれぞれ上端部と下端部と
に回転可能に取り付けられている。図示のよう
に、アーム組立体１１０の長手方向は休止待（即
ちケーブルにテンシヨンのないとき）は概ね垂直
であつて、したがいケーブル３０の入側および出
側部分９０，８０のそれぞれの水平方向に対して
概ね垂直である。

第２図と第３図に示す実施例において、アーム
組立体１１０は一対の隔置プレート、即ちそれぞ
れの上端において上部索車ピン１１６、下端にお
いて下部索車ピン１１８によつて相互に接続され
た左側プレート１１２と右側プレート１１４とを
含む。上部索車１０２は該索車が上部ピン１１６
の周りを共軸線関係で回転しうるようにするハブ
ブツシユ１２０を含み、一方下部索車１０８は該
索車が下部ピン１１８の周りで同様に回転可能に
取り付けられるようにする類似のハブブツシユ１
２２を含む。２個の索車ピン１１６，１１８はア
ーム組立体１１０を構成する２個の側方プレート
１１４の各１個にそれぞれ固定され、その自由端
は対向するプレート１１２の一部として設けられ
たブツシユを摺動出入りする。この方法により、
左側プレート１１２と右側プレート１１４との間
の間隔のある程度の変動は許容されうる。

左側のアームプレート１１２は左側の弾性捩り
ばね１２６により左側の外方フレーム部材１２４
に接続されている。同様に右側の弾性捩りばね１
２８も右側プレート１１４を右側の側方フレーム
部材１３０に接続する。第３図を特に参照すれ
ば、左側の捩りばね１２６と右側の捩りばね１２
８とは概ね相互に同一であつて、それぞれ円筒体
であり、約90度（1/2πラジアン）でアーム側立
体１１０と交錯する共通軸線１３２の周りで同心
状である。

第３図で断面で示す左側の捩りばね１２６を参
照すれば、捩りばね組立体は比較的厚い外側端プ
レート１３４と、該端プレート１３４より若干薄
い中間部分１３６と内側端プレート１３８とを含
む。中間ばね部分１３６は、航海環境において遭
合する例えば太陽光線、塩水およびその他の関連
の劣悪な環境条件に耐えるネオプレンあるいはそ
の他のゴム状材料のような適当な弾性部材から成
形されている。また、中間部分１３６を複数の剛
性の補強プレート１４０を含み、該補強プレート
の各々は薄く、比較的平坦であつて、アーム組立
体１１０が周りを回転する軸線１３２に対して全
体的に垂直である。弾性ばね１２６，１２８の弾
性部材部分１４２は補強デイスク１４０と２個の
端部プレート１３４，１３８に接着されており、
そのため内側の端部プレート１３８が軸心１３２
の周りを回転し、外側の端部プレート１３４が静
止していると、弾性部材１４２に対して捩り剪断
作用が加えられ、弾性材の方は外側端プレート１
３４に対する内側端プレート１３８の回転量に概
ね比例した量だけ軸心１３２の周りでトルク偶力
を発生させる。

補強板１４０の機能は円筒体１３６の軸心１３
２の周りで捩りばねの一端が他端に対して巻き上
げ巻き戻しができるばね性能を減少することなく
弾性ばねに不等方性を付与し、特に好ましくない
撓みがないよう弾性材を強固にすることである
（以下の第４図についての説明も参照のこと）。こ
の機能は補強デイスク１４０を所定の剪断方向に
向けることにより達成される。また、補強デイス
ク１４０は単純な外方からの圧縮力および引張力
に応答して弾性材の長さや直径が変化しようとす
る傾向を最小にする効果を有する。軸心１３２に
対して垂直方向に剪断力を発生させるトルク偶力
が補強された弾性組立体１３６に加えられると、
個々の補強プレートには著しい作用が加わらない
ことが認められる。

第２図と第３図に示す実施例においては、外側
端プレート１３４の各々は複数の取付具１４４に
より対応する外側フレーム部材１２４，１３０に
対して適所に固定される。取付具１４４は外側の
端プレート１３４の対応する複数の孔１４６と係
合する。取付具１４４とそれぞれの孔１４６は円
周の周りで規則的な間隔（例えば15度）で隔置さ
れているので、特定の孔１４６に挿入すべき特定
のピン１４４を選定することによりロープが張索
装置６０へ入り８０かつ出ていく９０際のロープ
の方向に対してアーム組立体１１０と２個の索車
１０２，１０８の初期の角度方向を調整すること
ができることが認められる。そのような調整の最
小増分は隣接する取付具１４４の間の角度間隔に
よつて決定される。しかしながら微調整を要する
場合、１回の増分量を減少させるために追加の調
整装置を設けることにより前述の必要性が充され
ることは専門家には明らかであろう。

アーム組立体１１０を形成する左右プレート１
１２，１１４をそれぞれ左右の弾性捩りばね組立
体１２６，１２８のそれぞれ内方の端プレート１
３８に固定するために複数のボルト１４８が設け
られている。図示実施例において、アーム組立体
１１０に面する内側の端プレート１３８の各面に
は適当な溝が設けられ、該溝へ各アームプレート
１１２，１１４が部分的に埋設され、そのため端
プレート１３８と各アームプレート１１２，１１
４の間の滑り回転を阻止する。したがつて、２個
の端プレート１３８をそれぞれのアームプレート
１１２，１１４に固定する個々のボルト１４８は
弾性ばね１２６，１２８からアーム組立体１１０
へ、かつその逆にトルクが伝達される結果、過度
の側方剪断力にさらされることはない。図示実施
例においては、単にアーム固定ボルト１４８を緩
め、ボルト１４８を締めつけ直す希望位置までア
ーム１１０を内側の端プレート１３８の前記の溝
に沿つて摺動させることにより弾性ばね１２６，
１２８と外側フレーム１２４，１３０に対してア
ーム組立体１１０の高さ調整も可能である。この
点については通常、アーム組立体１１０を円筒形
の捩り要素１３６の軸心１３２に対して求心さ
せ、ウインチ４０と導索器７０（第１図参照）を
ケーブル３０の入側および出側部分９０，８０に
対して対称的に方向づけ、そのため純粋なトルク
偶力のみが弾性ばね１２６，１２８に加えられ、
過度の変移力が加わらないようにすることが好ま
しい。

弾性捩り要素により発生するトルクは等式 Ｍ＝aG Ip／Ｌにより表わされ、ａは他方の端
プレートに対する一方の端プレートの角度移動
（ラジアン）であり：Ｇは平方メートル当りキロ
グラム（Kg／ｍ）での弾性材の剪断係数であり：
Ipは平方メートル（ｍ４）での慣性極モーメント
で、Ｌはメートル（ｍ）で表現した弾性材の軸線
方向長さである。（中実の円筒体に対しては、慣
性極モーメントIpは1/4πR4に等しく、Ｒはメー
トルでの円筒体の半径である）。

１度は0.01745ラジアンであり、典型的な剪断
係数は225psi（約1.6×10⁵×Kg／m²）なので、半径
が24インチ（約0.61メートル）で長さが46インチ
（約1.17メートル）の、第２図と第３図とに示す
一対の弾性円筒体は１度の回転当り約520メート
ル．キログラムの組合せトルク偶力を発生させる
ものと計算される。

剪断と捩りとの間の幾何学的関係を示すもので
ある第４図を参照すれば、何ら剪断捩りが加えら
れる前の弾性円筒体の外周１５２Ａに四角の要素
１５０を形成し、その四角の要素が円筒体１５２
の外端および内端１５４，１５６において、かつ
円筒体の軸心１５８に対して平行に、点ＡとＢを
接続する直線Ａ−Ｂに対して位置しているのが判
る。しかしながら、一端１５４が他端に対してあ
る角度だけ回転し（円筒体１５２Ｂ）、そのため
点Ａを点Ｂに接続する線がもはや軸心１５８に対
して平行の直線でなく、むしろらせん状１６０と
なると、四角の要素１５０は（角度αだけ剪断さ
れて）歪み菱形１６２となり、該菱形のそれぞれ
の頂点は（1/2π−α）および（1/2π＋α）とな
る。典型的な弾性材料に対しては、その弾性を喪
失することなく該材料に加わりうる最大剪断角度
は腔え目にいつて45度に限定される（1/4πラジ
アン）。前述の典型的な値（Ｌ＝1.17メートル、
Ｒ＝0.61メートル）を使用すれば、他方の端プレ
ート１３８に対する一方の端プレート１３４の対
応する最大回転βは約1.9ラジアン（109度）であ
る。

弾性捩り要素を載置させた結果第１図に示すも
のよりさらにコンパクトな装置が提供される本発
明の別の実施例を示す第５図と第６図とを参照す
る。

第４図についての説明から、控え目に設計して
も弾性材のどの部分も45度以上の剪断歪がないこ
とが想起される。したがつて、第２図と第３図に
示す実施例においては、アーム組立体１１０にそ
の休止位置からいづれかの方向に109度ずれるこ
とができるようにするには、円筒体の直径はその
長さに概ね等しくする必要がある。さらに、弾性
要素がその軸心の周りで捩られるにつれて該弾性
要素によつて発生するトルクに関する前述の公式
から、トルクは該軸心の周りの慣性の極モーメン
トの関数であることが判る。したがつて、円筒体
の内部が全体トルクに比較的関係することが少な
い。前述の要件を考慮すれば、外側の円筒体の第
１の端部を内側の円筒体の第１の端部に固着させ
て２個の中空弾性円筒体を一方を他方の内側に載
置させれば、内側の弾性円筒体によつて発生する
トルクと、外側の弾性円筒体によつて発生するト
ルクとは、外側フレームに対するアーム組立体１
１０の回転の極一部のみが２個の載置した円筒体
の各々によつて許容すればよいように組み合わさ
れる。第５図と第６図に示す実施例はこれらの考
えを利用している。これらの図面においては、第
１図と第２図に示す実施例について前に使用した
種々の参照番号を残しているが、２つの実施例に
おける類似の要素を区別するためにプライム符号
（′）を追加している。（同様のことが二重プライ
ム符号（″）を使用した第７図と第８図に示す実
施例についてもいえる。） 詳しく第５図と第６図とを参照するが、第５図
は（アーム組立体１１０をよく示すため特に破断
した）斜視図で、第６図は第５図の線６−６より
みた部分的に断面の側面図であり、ある所定の作
動パラメータに対して全体の高さはケーブルの入
側部分９０と出側部分８０との間の垂直方向のず
れによつて決定され、したがつて前述の実施例の
対応する垂直方向寸法と概ね同一ではあるが、長
手方向軸線１３２′の方向でははるかにコンパク
トになつていることが判る。中実の円筒形の弾性
捩り要素１２６（第２図と第３図）の機能は載置
した対の中空捩り要素即ち内側の中空円筒形要素
１７０と外側の中空円筒形要素１７２とによつて
達成される。中央の基部１７６にしつかりと取り
付けられた外側の管状外被１７４は前の実施例の
左側の外方プレート１２４と機能的に対応する。

第６図の断面図から、内方へ突出した環状リム
１７８が適当な機械的取付具１８２により外側の
弾性要素１７２の内側環状端プレート１８０に取
り付けられているのが判る。図面ではボルト１８
２で表わしているが、例えば溶接および（また
は）リベツトのようなその他の取付手段を用いて
外被１７４と内側端プレート１８０との間の必要
な相対的にしつかりした接続を提供してもよいこ
とが認められる。外側の弾性要素１７２の外端は
外側の環状端プレート１８４で終つており、該プ
レートは複数のボルト（あるいはその他の適当な
取付装置）により内側弾性要素１７０の外側の環
状端プレート１８８にしつかりと取り付けられて
いる。内側弾性要素１７０の内端は内側端プレー
ト１３８′で終つており、該プレート１３８′には
回転可能アーム組立体１１０′の左側アーム１１
２′が固定されている。また図面から、内側の中
空円筒体１７０の半径方向の厚さは外側の中空円
筒体１７２の半径方向厚さより若干大きいことが
判る。前述のように、長手方向軸心の周りでの所
定の捩りに対して弾性要素が発生するトルクは慣
性極モーメントの直線的な関数であつて、実際半
径の４乗で増加する。外側の捩れ要素１７２は内
側の捩れ要素１７０と等しくアーム組立体１１０
のトルクおよび回転運動を分け合うので、内側の
弾性要素と略同じ剛性であつて、若干薄くあるべ
きである。内側および外側弾性要素１７０，１７
２の双方共第３図に示す弾性要素１３６と同じ補
強した一体成形構造を採用しており、（例えばネ
オプレンのような）航海環境での過酷な作用に耐
えうるゴム状材料から成形することが好ましく、
ゴムは例えばステンレス鋼、アルミニウムのよう
な適当な補強材の複数のプレートによつて補強す
るか、成形過程中に弾性材中に埋設させ、張索装
置の回転の主軸心１３２′に対して垂直に方向づ
けたケブラー（Kevlar）によつて補強する。し
かしながら、個々の補強要素はデイスク状ではな
く、むしろそれぞれ外側環状体１９０および内側
環状体１９２の形状である。（この点についてい
えば、デイスク１４０の補強機能は円筒体の中央
よりもむしろその周囲に向かう方がより要求され
るので、第２図と第３図に示す実施例は同図に示
すデイスク状要素１４０に対して環状補強要素は
代替させ任意に修正してよいことが認められる）。

右側の環状外被１９０の内側にあり、かつ右側
の基部１９２によつて支持されている、第２の実
施例60′の右側弾性ばねと張索装置の左側部分に
ついて前述した対応構造と対称形であることが認
められる。さらに剛性を付与するため、左側の管
状外被１７４と右側の管状外被１９０の対応する
上部分を接続するために、上部接続リンク１９４
を設けるのが有利である。また、そのような接続
部材１９４は全体装置６０′の吊り上げを便利に
させる手段を提供し、かつアーム組立体１１０′
が休止位置にあり、ケーブル３０がたるむ可能性
のある場合ケーブルの入側部分９０を上部索車１
０２′に対して適度な関係に保持するための案内
装置として作用する。

第７図と第８図を参照するがこれらは、捩り要
素の一端を回転可能アームに固定させ、捩り要素
の他端を固定フレームに取り付け、該捩り要素の
軸線（長手）方向に捩れ剪断が分配される円筒形
本体の弾性緩衝効果を利用している点で前述の二
実施例とは著しく相違する本発明のさらに別の実
施例を示している。対照的に、第７図と第８図と
に示す実施例はテーパ付きデイスクの形状で異つ
た形状の弾性捩り要素を使用しており、デイスク
の厚さをそのハブから周囲に向かつて著しいテー
パをつけたため剪断歪みがデイスクの軸心近くの
ハブ部分からデイスクの周囲の円周部分へ半径方
向に分配されるため、剪断作用は弾性材全体にわ
たり均一である。前者の剪断形式は「長手方向の
捩れ剪断」と考えられるのに対し、後者の剪断形
式は「半径方向の捩れ剪断」と称することができ
る。

前述の実施例におけるように、上部索車１０
２″と下部索車１０８″とが設けられ、前記２個の
索車の各々は上部枢動ピン１１６″と下部枢動ピ
ン１１８″とによりアーム組立体の両端にそれぞ
れ枢着され、そのため２個の索車１０２″，１０
８″はそれぞれの軸線の周りで、かつ２個の索車
の間の領域でアーム組立体１１０″と交錯する軸
心１３２″に対して平行に回転自在である。

左側のテーパ付きデイスク状弾性要素２００は
回転可能アーム１１０″の左側プレート１１２″に
取り付けられ、そのため弾性要素２００のハブ部
分２０２はアーム組立体１１０″の回転にしたが
つて張索装置の主軸心１３２″の周りで回転する。
弾性装置２００の周囲部分２０４は適当なボル
ト、あるいはその他の取付装置２１０によつて対
応する左側の側部フレーム１２４″に固定された
外周ストラツプ２０８により締付けられている。
同様に、概ね同一のテーパ付きデイスク状弾性要
素２０６がそのハブ部分をアーム組立体の右側プ
レート１１４″に固定させ、その周囲部分を第２
の取り付けストラツプ２０８により右側フレーム
部材１３０″に固定させて張索装置の右側に設け
られている。第８図の左側に見られる左側の弾性
要素の断面図を特に参照すれば、弾性要素２０
０，２０６の各々には、それぞれ張索装置の軸心
１３２″の周りで同心状の複数の管状補強要素２
１２が設けられている。

本発明により構成したロープ張索装置の作動特
性を第９図から第１４図までの幾何学的線図と、
第１５図のグラフとを特に参照して以下説明す
る。

第９図から第１４図までは本発明による典型的
なロープ張索装置６０，６０′または６０″を概略
的に示すものであつて、アーム１１０，１１０′，
１１０″とロープ８０，９０の外方方向との間の
角度がそれぞれマイナス30度（第９図）、零度
（第１０図）、15度（第１１図）、45度（第１２
図）、90度（第１３図）および120度（第１４図）
に回転している。

第９図を詳しく参照すれば、第９図は上部索車
１０２、下部索車１０８、アーム１１０、（ロー
プ３０がウインチからロープ張索装置へ入る上部
分９０と、ロープ導索器７０に到る途中で張索装
置から出ていく下部の出側部分８０とを含む）ロ
ープ３０の部分とを象微的に示しているのが判
る。上部索車１０２と下部索車１０８の双方は半
径「Ｒ」が同じであつて、一定距離「Ａ」で回転
可能アーム１１０に沿つて相互に隔置されてい
る。ケーブル３０の入側部分９０と出側部分８０
とは張索装置の所期の使用中（第１図参照）は概
ね水平方向を向いているので、テンシヨンがケー
ブルの入側部分および出側部分の間の垂直方向ず
れ「Ｖ」にテンシヨン「Ｔ」を掛けたものに等し
い大きさのトルク偶力をロープ張索装置に加える
ことが判る。第９図から第１４図まではアームを
垂直方向に対する種々の傾斜角において使用して
いる本発明のロープ張索装置に対応する。しかし
ながら全体的に、テンシヨンＴは必ずしも水平方
向で張索装置に加えられるのではなく、交錯角は
ロープの入側部分９０と出側部分８０の方向に対
して垂直の線に対して（あるいは前記ロープの部
分が平行でない場合はそれらの間の角度の半分に
対して垂直の線に対して）測定される。

アームが垂直方向から30度後方に傾斜している
場合のロープ張索装置の幾何学的特性を示す第９
図を特に参照すれば、垂直距離Ｖはアーム１１０
が垂直方向に向いている第１０図に示す場合より
も若干少ない。簡単に幾何学的算をすれば第１０
図における垂直距離Ｖは2R＋Ａに等しく、一方
第９図では2R＋Acos（30゜）に等しいことを示す。
さらに、ケーブル３０の有効長さは第９図に示す
マイナスθラジアンの位置と第１０図に示す０位
置との間（あるいは０とプラスθラジアンとの
間）でＳ＝S₁＋S₂＝2Rθ＋Asin（θ）の量だけ増
加する。

アーム１１０が垂直方向に対してプラス15度の
角度で向いている第１１図を参照すれば、垂直距
離Ｖは2R＋Acos（15゜）に等しく、一方ケーブル
３０の有効長さはさらに（1/6πR）だけ増加した
ことが判る。

テンシヨンＴが連続して増加した結果アーム１
１０がさらに回転したことを示す第１２図および
第１３図に対応して対応した計算をすれば、対応
する垂直距離ＶはそれぞれAcos（45゜）＋2Rと2R
であつて、一方対応する伸びＳはそれぞれAsin
（45゜）＋1/2πRとＡ＋πRである。

第１４図を参照すれば、ケーブル３０のテンシ
ヨンは角度が120度まで増加した点まで、即ち
（少なくとも第２図と第３図に示す実施例に関し
て示した数字例について）想起されるように109
度の通常最大回転偏向である弾性捩れ要素の通常
の作動範囲を越えた値まで増加していることが判
る。いづれにしても、垂直距離Ｖは2R−Asin
（30゜）に等しい量まで減少し、伸びＳは（4/3）
πRである。

第１５図を参照するが、同図は４本の曲線がそ
れぞれアーム１１０が休止状態（即ちケーブル３
０のテンシヨンＴが零であつて）初期傾斜がマイ
ナス30度の場合（下方の曲線３００）、零度（曲
線３０２）、プラス15度（曲線３０４）およびプ
ラス45度（曲線３０６）の場合の張索装置６０の
作動特性にそれぞれ対応しており長手方向の捩れ
剪断作用が加えられる弾性捩れ要素を使用したロ
ープテンシヨン緩衝装置の作動特性を示すグラフ
である。これらの曲線は第９図、第１０図、第１
１図および第１２図に線図で示す幾何学的形状に
それぞれ対応する。したがつて、第１の曲線３０
０が最も直線的であつて約50メートルトンのテン
シヨンがケーブル３０に加えられた場合垂直距離
Ｓは約４メートルである（あるいは逆に約50トン
のテンシヨンがかかれば約４メートルの垂直距離
をもたらす）ことが判る。対照的に０度の曲線３
０２は垂直距離Ｓが３メートルを越え、および
（または）テンシヨンＴが40トンを越えた場合急
激に立ち上り始める。15度の曲線３０４は垂直距
離Ｓおよび（または）テンシヨンＴがさらに少な
い場合でも急速に立ち上る。45度の曲線３０６で
はさらに極端である。約65メートルトンに相等す
る水平の点線３０８と３メートルをわずかに上廻
つたところに相等する垂直の点線３１０は典型的
な設計パラメータのセツトを示す。各種のグラフ
から、アーム１１０の初期方向が０度とプラス15
度との中間の角度であれば、設計パラメータに到
達するにつれて著しい抵抗性の増加をもたらす滑
かな変移状態をもたらすが、作動パラメータが過
度に高速度なテンシヨンＴの増加をもたらさない
よう制限されているのであれば若干の付加的な垂
直距離をも許容することが判る。

新規なロープテンシヨン緩衝装置の三種の実施
例を詳細に説明してきたが、前述の説明に照して
みれば専門家には、本発明の根流をなす種々の発
明概念から逸脱しないでその他の変更やその他の
実施例を行なうことが明らかである。したがつ
て、請求の範囲の精神と広義の範囲内に入る代
替、修正および変更も本発明に網羅する意図であ
る。