CN114829245B - 货舱单元及船舶 - Google Patents

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Abstract

货舱单元具备货舱、裙部及焊接部。所述货舱为IGC规则的IMO储罐·C型。裙部的上端在货舱的下半部遍及周向连接。裙部随着朝向下方而朝向货舱的径向外侧延伸并固定于船体。焊接部将裙部的上端遍及周向固定于货舱。

Description

货舱单元及船舶
技术领域
本发明涉及一种货舱单元及船舶。
本申请主张基于2019年12月27日于日本申请的专利申请2019-238408号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
运输天然气等液化气的船舶具备容纳液化气的货舱。例如，专利文献1中公开有货舱经由圆筒形裙部支承于船体的结构。该专利文献1中所记载的裙部的上端部配置于货舱的赤道位置。而且，该裙部的上端部通过焊接固定于货舱的赤道部分。
这种货舱按照国际海事组织(IMO)中所规定的液化气船的安全规则即IGC(International Gas Carrier：国际散装运输液化气体船舶构造和设备)规则中所规定的IMO储罐·B型的必要条件来设计。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6342358号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，IMO储罐·B型方式的货舱为使用模型试验或详细分析方法等精确地掌握结构各部的应力并且准确地执行疲劳分析或破坏机构分析的方式。因此，货舱与裙部的焊接部也需要满足与储罐相同的疲劳强度的必要条件。因此，在货舱的赤道部分与裙部的焊接部通常使用通过切削加工形成的环状部件。该环状部件接合于货舱的上半部与下半部之间。而且，在环状部件的下端部分别焊接有货舱的下半部的上端及配置于货舱的径向外侧的裙部的上端部。因此，环状部件的下端部具有相加了货舱的下半部的壁厚及裙部的上端部的壁厚的厚度。
在IMO储罐·B型方式的货舱中，材料为铝合金的情况除外，包括环状部件在内各部的壁厚的上限成为40mm。货舱的下半部的壁厚成为从所焊接的环状部件的厚度(最大40mm)减去裙部的上端部的壁厚的尺寸。即，在货舱的至少下半部中，无法使壁厚大于一定以上。这会妨碍要求耐压性的货舱的大型化。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够加厚货舱的壁厚进而实现货舱的大型化的货舱单元及船舶。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题，本发明所涉及的货舱单元具备货舱、裙部及焊接部。所述货舱为IGC规则的IMO储罐·C型。所述裙部的上端在所述货舱的下半部遍及周向连接。所述裙部朝向下方延伸并固定于船体。所述焊接部将所述裙部的上端遍及所述周向固定于所述货舱。
发明效果
根据本发明的船舶，能够加厚货舱的壁厚进而实现货舱的大型化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的船舶的整体结构的俯视图。
图2是从船首尾方向观察了设置于本发明的实施方式所涉及的船舶的货舱的半剖视图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的货舱与裙部的接合部的结构的放大剖视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式中的船舶的整体结构的俯视图。图2是从船首尾方向观察了设置于上述船舶的货舱的半剖视图。
如图1及图2所示，本发明的实施方式的船舶1储存·运输等液化天然气等液化气。该船舶1至少具备船体2、货舱20、裙部30及焊接部40。
另外，为了方便起见，将货舱20、裙部30及焊接部40统称为货舱单元。
船体2具有呈其外壳的一对舷侧3A、3B、船底4及上甲板5。舷侧3A、3B具备分别形成左右舷侧的一对舷侧外板。船底4具备连接这些舷侧3A、3B的船底外板。通过这些一对舷侧3A、3B及船底4，船体2的外壳在与船首尾方向Da正交的截面上呈U字状。上甲板5为暴露于外部的全通甲板。在船体2中，在船尾2b侧的上甲板5上形成有具有居住区的上部结构7。
在船体2中，在比上部结构7更靠船首2a侧形成有货物搭载区域(船舱)8。货物搭载区域8相对于上甲板5朝向下方的船底4凹陷，并且向上方开口。
货舱20在货物搭载区域8内设置有多个。这些多个货舱20沿船首尾方向Da排列配置。各货舱20的上部20a比船体2的上甲板5更向上方突出。这些多个货舱20的上部20a被设置于上甲板5上的储罐盖25覆盖。在这些多个货舱20的外表面分别设置有抑制来自外部的热输入的绝热材料(无图示)。
货舱20呈球形。货舱20在其内部容纳运输对象即液化气。在本发明的实施方式中，容纳于货舱20的液化气例如为9～20(BarG)左右的高压低温气体。货舱20为IMO规定的IGC规则中所规定的IMO储罐·C型方式的储罐。
各货舱20具备下半部21及上半部22。
下半部21在货舱20的下部呈半球状。下半部21从下方朝向上方而直径尺寸逐渐扩大。下半部21例如在图2所示的截面上，可以是具有恒定曲率半径的半圆球状，也可以形成为从下方朝向上方而曲率半径阶段性地变大。
上半部22设置于下半部21的上部。上半部22在货舱20的上部呈半球状。上半部22从下方朝向上方而直径尺寸逐渐缩小。在本发明的实施方式中，上半部22可以是具有恒定曲率半径的半圆球状，也可以形成为从下方朝向上方而曲率半径阶段性地变大。
另外，货舱20并不限于上述示出的形状。货舱20也能够设为在上半部22与下半部21之间具备圆筒状部(无图示)等的结构。
这种各货舱20通过裙部30支承于船体2。各货舱20为与船体2独立的储罐结构。货舱20为液密结构，且自支承容纳于其内部的液化气的载荷。
图3是表示上述货舱与裙部的接合部的结构的放大剖视图。
裙部30支承货舱20。裙部30为作为整体沿上下方向Dv延伸的圆筒状。裙部30的下端部固定于设置于货物搭载区域8的底部的基底甲板部9上。裙部30的上端30t与货舱20的下半部21的外周面21f连接。
裙部30具备筒状部31及储罐支承部32。
筒状部31为沿上下方向Dv延伸的圆筒状，且遍及上下方向Dv具有恒定的直径尺寸。该实施方式中的筒状部31呈以通过货舱20的船宽度方向中心的轴线a为中心的圆筒状。
储罐支承部32设置于裙部30的上端部。储罐支承部32在筒状部31的上部连续设置。储罐支承部32随着朝向上方而朝向径向Dr内侧延伸。换言之，储罐支承部32随着从前端32t朝向下方而朝向径向Dr外侧延伸。在该实施方式中，储罐支承部32具备朝向上方而向径向Dr内侧弯曲的弯曲部32w。弯曲部32w形成为随着朝向上方而与筒状部31的中心轴所成的角度逐渐变大。该实施方式中的弯曲部32w的径向Dr内侧的前端32t成为裙部30的上端30t。而且，弯曲部32w的前端32t与货舱20的下半部21的外周面21f抵接。在此，径向Dr表示以上述轴线a为中心的径向。并且，在以下说明中，周向表示以轴线a为中心的周向。
弯曲部32w的前端32t相对于货舱20的外周面的交叉角度θ例如能够设为30°～90°左右。在此，交叉角度θ为在包括轴线a的截面上(参考图3)，上端30t的内表面30f中最靠径向Dr内侧的部分(换言之，前端32t)和与上述内表面30f交叉的位置上的货舱20的外周面21f(图3中圆弧状)的切线ta1所成的角度。在该实施方式中，具有弯曲部32w且内表面30f的前端32t也弯曲，因此交叉角度θ成为在包括轴线a的截面观察下内表面30f(在图3中，曲线状)的前端32t中的切线ta2与外周面21f的切线ta1所成的角度。
如图2所示，裙部30的上端30t(弯曲部32w的前端32t)的内径D1小于货舱20的赤道部分中的外径D2。另外，为了方便起见，在图2中，内径D1及外径D2仅示出了半径量。
由此，通过裙部30的上端30t从下方支承货舱20。
如图3所示，货舱20与裙部30通过焊接接合。由此，在货舱20与裙部30的接合部形成有焊接部40。作为焊接货舱20与裙部30时所使用的焊接材料，例如能够使用9％Ni钢等高强度焊接材料。通过使用这种高强度焊接材料，能够提高焊接部40的强度，因此能够提高焊接部40的可靠性。
焊接部40将裙部30的上端30t固定于货舱20。在该实施方式中例示的焊接部40将裙部30的上端30t相对于货舱20的外周面21f遍及周向整周连续地固定。另外，对焊接部40遍及周向整周连续地形成的情况进行了说明，但并不限于该结构。例如，焊接部40可以形成于周向的一部分。由此，裙部30的上端30t相对于货舱20固定于周向的一部分。在该情况下，焊接部40可以沿货舱20的周向断续地设置，即设置于多个部位。
在货舱20的下半部21的外周面21f与裙部30中朝向径向Dr内侧的内表面30f之间设置有接合部件50。接合部件50在货舱20的下半部21的周向上隔着间隔设置于多个部位。在该实施方式中例示的接合部件50形成为沿与周向正交的铅垂面(换言之，包括轴线a的假想平面)的平板状。接合部件50具有在径向Dr内侧沿货舱20的下半部21的外周面21f焊接的内侧缘部50a及在径向Dr外侧沿裙部30的内表面30f焊接的外侧缘部50b。另外，焊接可以仅在内侧缘部50a及外侧缘部50b中的任一侧进行。在该实施方式中例示的接合部件50的下缘部50c形成为在其径向Dr中央部中朝向上方凹陷的圆弧状。另外，下缘部50c的形状并不限于径向Dr中央部朝向上方凹陷的圆弧状。
上述实施方式的船舶还具备在货舱20的下半部21的周向上隔着间隔设置于多个部位且接合货舱20的下半部21与裙部30的内表面的接合部件50。
因此，通过在周向上设置有多个的接合部件50，能够更牢固地接合球形的下半部21与裙部30的内表面30f。其结果，能够进一步提高基于裙部30的货舱20的支承强度。
在上述实施方式的船舶中，裙部30的上端部随着朝向下方而朝向货舱20的径向Dr外侧延伸。而且，支承货舱20的裙部30的上端30t与货舱20的下半部21连接。并且，裙部30的上端30t相对于货舱20的下半部21的外周面21f以从径向Dr外侧抵接的方式通过焊接部40连接。
因此，裙部30的上端30t与货舱20的下半部21的外周面21f可靠地焊接，从而能够有效地提高焊接部40的接合强度。
在上述实施方式的船舶中，裙部30的上端部具有朝向上方而向径向Dr内侧弯曲的弯曲部32w，弯曲部32w的前端32t焊接于货舱20的外周面21f。
如此，通过在裙部30的上端部形成弯曲部32w，能够平滑地连续形成弯曲部32w的下端及筒状部31的上端。因此，在货舱20的外周面21f焊接了弯曲部32w的前端32t的裙部30中，可抑制由货舱20的载荷引起的应力集中在局部。
以上，参考附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但具体结构并不限于该实施方式，还包含不脱离本发明的要旨的范围的设计变更等。
在上述实施方式中，在裙部30的上端部设置有弯曲部32w，但并不限于此。裙部30的上端部只要随着朝向下方而朝向货舱20的径向Dr外侧延伸即可，例如可以设为圆锥筒状。在该情况下，在裙部30的上端部中，在圆锥筒状的部分的下端与筒状部31的上端的接合部分产生角部。因此，当存在由货舱20的载荷引起的应力局部性地集中在圆锥筒状的部分的下端与筒状部31的角部的可能性时，为了确保充分的强度，可以对上述角部进行加固等。
并且，在上述实施方式中，将裙部30的上端部设置成随着朝向下方而朝向货舱20的径向Dr外侧延伸，但并不限于此。例如，裙部30的上端部可以设为沿上下方向Dv具有恒定的直径的圆筒状。
在上述实施方式中，具备接合部件50，但关于接合部件50的形状并无任何限定。接合部件50只要接合货舱20的下半部21与裙部30的内表面30f，则能够适当设为其他形状。并且，也能够适当变更接合部件50的周向上的设置间隔、设置数量等。而且，也能够设为不具备接合部件50的结构。
在上述实施方式中，设为货舱20及裙部30设置于形成于船体2内的货物搭载区域8内的结构，但并不限于此，例如，货舱20及裙部30例如可以设置于上甲板5上。
并且，假设在上述实施方式中设置于船体2的情况，但并不限于此，例如也可以设置于未图示的浮体上。
＜附记＞
实施方式中所记载的船舶1例如可以如下理解。
(1)第1方式所涉及的货舱单元具备IGC规则的IMO储罐·C型的货舱20、上端30t在所述货舱20的下半部21遍及周向连接并且朝向下方延伸并固定于船体2的裙部30及将所述裙部30的上端30t遍及所述周向固定于所述货舱20的焊接部40。
适用IMO储罐·C型的货舱20根据能够承受容纳于其内部的液化气的温度·压力的压力容器标准而设计。在IGC规则的IMO储罐·C型中，如IMO储罐·B型那样，直到与裙部30的接合部为止不要求疲劳强度必要条件。因此，货舱20因球形而具有优异的强度特性，此外还能够进行加厚其壁厚的设计，从而能够确保强度并且实现大径化、大容量化。
(2)第2方式所涉及的货舱单元为(1)的货舱单元，其还具备接合部件50，该接合部件50在所述货舱20的下半部21的周向上隔着间隔设置于多个部位，并且接合所述货舱20的下半部21与所述裙部30的内表面30f。
由此，通过在周向上设置有多个的接合部件50，球形的下半部21与裙部30的内表面30f更牢固地接合。因此，能够进一步提高基于裙部30的货舱20的支承强度。
(3)第3方式所涉及的货舱单元为(1)或(2)的货舱单元，所述裙部30具备筒状部31及储罐支承部32，所述筒状部31为沿上下方向延伸的圆筒状，所述储罐支承部32在所述筒状部31的上部连续设置并且随着朝向下方而朝向所述货舱20的径向Dr外侧延伸。
由此，储罐支承部32相对于货舱20的下半部21的外周面21f以从径向Dr外侧抵接的方式连接。由此，储罐支承部32与货舱20的下半部21的外周面21f可靠地焊接，从而有效地提高焊接部40的接合强度。
(4)第4方式所涉及的货舱单元为(3)的货舱单元，所述储罐支承部32与所述筒状部31的中心轴所成的角度形成为随着朝向上方而逐渐变大。
由此，能够抑制在储罐支承部32与筒状部31的接合部分中产生角部。由此，在焊接于货舱20的外周面21f的裙部30中，可以抑制由货舱20的载荷引起的应力集中在局部。
(5)第5方式所涉及的船舶具备(1)至(4)中的任一个货舱单元。
若对货舱20进行大容量化，则抑制搭载于船体2的货舱20的个数，并且还能够抑制船舶1的制造成本。
产业上的可利用性
根据本发明，能够加厚货舱的壁厚进而实现货舱的大型化。
符号说明
1-船舶，2-船体，2a-船首，2b-船尾，3A、3B-舷侧，4-船底，5-上甲板，7-上部结构，8-货物搭载区域，9-基底甲板部，20-货舱，20a-上部，21-下半部，21f-外周面，22-上半部，25-储罐盖，30-裙部，30f-内表面，30t-上端，31-筒状部，32-储罐支承部，32t-前端，32w-弯曲部，40-焊接部，50-接合部件，50a-内侧缘部，50b-外侧缘部，50c-下缘部，D1-内径，D2-外径，Da-船首尾方向，Dr-径向，Dv-上下方向，θ-交叉角度。

Claims (5)

1.一种货舱单元，其具备：
IGC规则的IMO储罐·C型的货舱；
裙部，上端在所述货舱的下半部遍及周向连接，并且朝向下方延伸并固定于船体；及
焊接部，将所述裙部的上端遍及所述周向固定于所述货舱，
所述裙部具备：
筒状部，呈沿上下方向延伸的圆筒状；及
储罐支承部，在所述筒状部的上部连续设置，随着朝向上方而向所述筒状部的径向内侧弯曲，所述径向内侧的前端构成所述裙部的上端。
2.根据权利要求1所述的货舱单元，其还具备：
接合部件，设置于在所述货舱的下半部的周向上隔着间隔的多个部位，并且接合所述货舱的下半部与所述裙部的内表面。
3.根据权利要求1或2所述的货舱单元，其中，
所述裙部具备筒状部及储罐支承部，
所述筒状部为沿上下方向延伸的圆筒状，
所述储罐支承部在所述筒状部的上部连续设置，并且随着朝向下方而朝向所述货舱的径向外侧延伸。
4.根据权利要求3所述的货舱单元，其中，
所述储罐支承部与所述筒状部的中心轴所成的角度形成为随着朝向上方而逐渐变大。
5.一种船舶，其具备权利要求1至4中任一项所述的货舱单元。
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