JP2007153064A

JP2007153064A - 液体運搬船、船舶

Info

Publication number: JP2007153064A
Application number: JP2005349354A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sugimura; 忠士杉村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-02
Also published as: JP4681436B2

Abstract

【課題】船の船体とタンクや上部構造等、異種材料の接合を、外観を損なうことなく確実に接合することのできる液体運搬船、船舶を提供することを目的とする。
【解決手段】継ぎ手部材１４を、船体側固定部材１３、タンク側固定部材１５の間に介在させ、同材料である継ぎ手部材１４の下部１４Ａと船体側固定部材１３、継ぎ手部材１４の上部１４Ｂとタンク側固定部材１５を、通常の溶接によって接合することで、船体とタンクとを、容易かつ確実に接合する。このとき、爆着等の他の手法に比較して接合強度の高い摩擦撹拌接合によって継ぎ手部材１４を形成することで、船体側固定部材１３、継ぎ手部材１４、タンク側固定部材１５を、突出部の無い、一体的に連続した筒状、スカート状とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、異種材料からなる部材どうしの接合箇所を有する、液体運搬船、船舶に関する。

周知の通り、船の船体は、金属材料で形成されるのが主流である。このような船は、船体自体は鉄やステンレス等の鋼材によって形成されるものの、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）タンカーにおけるタンクや、機動力が要求される巡視艇等は上部構造は、アルミ系材料で形成される。

このような構成の船を製作するに際しては、船体自体を形成する鋼材と、船体上に設けられるタンクや上部構造等を形成するアルミ系材料とが異種材料であるため、２つの材料間で融点が異なり、溶接を用いることができないために、その接合が大きな課題となっている。そこで、予め、爆着等の異種材料の接合に適した手法により、２つの材料を接合した継ぎ手を製作しておき、この継ぎ手を介し、２つの材料を接合することができる（例えば、特許文献１参照。）。継ぎ手と２つの材料は、同材料どうしの接合となるため、それぞれ通常の溶接によって容易に接合できるのである。

特開２００２−６６７５４号公報

しかしながら、爆着によって製作する継ぎ手は、爆着のために用いる装置の関係上、現状では最大でも１ｍ程度の長さのものしかない。したがって、接合部には多数の継ぎ手が並ぶことになり、外観が損なわれるという問題がある。
また、爆着の際に十分な加圧力を得るため、継ぎ手は、プレートを２枚重ね合わせたような状態で接合されたものとなる。また、接合後においても、十分な接合強度を確保するために、所定の面積が必要となる。したがって、船体やタンク、上部構造等、板材の端部どうしの接合部分に上記の継ぎ手を用いると、図６に示すように、接合すべき異種材料の２つの材料１、２に対し、継ぎ手３は略直交する面内に位置することになり、接合部にフランジ状の突起ができることになる。また、このような継ぎ手３は、湾曲した部材に適用しにくく、湾曲した部材を接合するには、複数の継ぎ手３を間隔を隔てて配置するしかなく、これも外観を損なうという問題がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、船の船体とタンクや上部構造等、異種材料の接合を、外観を損なうことなく確実に接合することのできる液体運搬船、船舶を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の液体運搬船は、船体と、船体上に設けられて液体を収容し、船体とは融点の異なる材料で形成されたタンクと、船体とタンクを接合する接合部材とを備えている。異種材料からなる船体とタンクは、通常の溶接等では接合することができず、予め、船体と同材料で形成された第一のプレートと、タンクと同材料で形成された第二のプレートとを備え、これら第一のプレートと第二のプレートが一体に接合された構成の接合部材を用いる必要がある。この接合部材を用れば、第一のプレートを船体に溶接により接合し、第二のプレートをタンクに溶接により接合することができ、現場での作業も容易に行える。このとき、接合部材は、第一のプレートおよび第二のプレートが、タンクと船体とを結ぶ面内に位置するような状態となるものを用いるのが好ましい。これにより、爆着を用いた継ぎ手のように、継ぎ手（接合部材）が側方に突出することなく、しかも十分な接合強度を得ることができる。
このような接合部材を得るには、第一のプレートと第二のプレートの十分な接合強度を確保できるのであれば、いかなる接合手法を用いても良いが、第一のプレートおよび第二のプレートが、タンクと船体とを結ぶ面内に位置するような状態で十分な接合強度を確保するには、第一のプレートと第二のプレートを、双方の端部を付き合わせた状態で摩擦撹拌接合によって一体に接合するのが好ましい。
タンクを船体に接合する場合、接合部材は、リング状をなし、船体とタンクの間に介在するよう設けるのが好ましい。このような接合部材は、前記のように接合された短冊状の第一のプレートおよび第二のプレートをＣ字状に曲げ、第一のプレートの両端部の合わせ目、第二のプレートの両端部の合わせ目を、それぞれ摩擦撹拌接合により接合することで、リング状とすることができる。

本発明は、液体運搬船以外の様々な船舶にも適用することができる。すなわち、本発明の船舶は、船体を構成する板状の第一の部材と、第一の部材に接合され、第一の部材とは融点の異なる材料で形成された板状の第二の部材と、第一の部材と第二の部材を接合する接合部材とを備え、接合部材は、第一の部材に溶接により接合され、第一の部材と同材料で形成された第一のプレートと、第二の部材に溶接により接合され、第二の部材と同材料で形成された第二のプレートとを備え、第一のプレートと第二のプレートは摩擦撹拌接合により一体に接合され、かつ、第一のプレートおよび第二のプレートの少なくとも一方は、第一の部材または第二の部材に連続する面内に位置するよう設けられていることを特徴とする。また、第二の部材は、いかなる用途のものとすることもできるが、船体上に設けられる船舶の上部構造を構成するものとすることができる。

本発明によれば、船の船体とタンクや上部構造等、異種材料の接合を、外観を損なうことなく確実に接合することが可能となる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施形態〕
図１は、本発明を適用したＬＮＧタンカー（液体運搬船、船舶）におけるタンクの支持部の構成を示す図である。
この図１に示すように、ＬＮＧタンカーは、船体（第一の部材）１０上に、ＬＮＧを収容するためのタンク（第二の部材）１１を所定数備えた構成となっている。
船体１０は、鉄系、ステンレス系材料等の鋼材から形成されている。これに対しタンク１１は、アルミ系材料等の軽金属から形成され、これによって船体１０とタンク１１は、融点が互いに異なる異種材料によって形成されている。
タンク１１は、一般に略球状をなしており、その下部が、筒状あるいは円錐台形状の支持スカート１２によって支持された状態で船体１０に取り付けられている。

図２に示すように、支持スカート１２は、船体１０側からタンク１１側に向けて、船体側固定部材１３、継ぎ手部材（接合部材）１４、タンク側固定部材１５を備えて構成される。
船体側固定部材１３、継ぎ手部材１４、タンク側固定部材１５はそれぞれ円筒状、リング状をなしており、このうち、船体１０に溶接により一体に固定される船体側固定部材１３は船体１０と同材料で形成され、タンク１１に溶接により一体に固定されるタンク側固定部材１５はタンク１１と同材料で形成されている。
継ぎ手部材１４は、下部（第一のプレート）１４Ａが船体１０、船体側固定部材１３と同材料で形成され、上部（第二のプレート）１４Ｂがタンク１１、タンク側固定部材１５と同材料で形成されている。下部１４Ａ、上部１４Ｂはそれぞれリング状で、異種材料からなる下部１４Ａと上部１４Ｂとは、摩擦撹拌接合によって接合されている。これにより、下部１４Ａと上部１４Ｂの間には、摩擦撹拌接合によって下部１４Ａの材料と上部１４Ｂの材料とが混在した接合部１４Ｃが存在している。

図３（ａ）に示すように、このような継ぎ手部材１４は、下部１４Ａ、上部１４Ｂを形成すべく、継ぎ手部材１４の円周に相当した長さを有する短冊状の２枚のプレートＰ１、Ｐ２を並べて突き合わせ、双方のプレートＰ１、Ｐ２を突き合わせた部分に沿って、摩擦撹拌接合用のツールを回転させながら移動させていく。このとき、最終的に下部１４Ａを形成するプレートＰ１と、上部１４Ｂを形成するプレートＰ２は、ツールによって融点以下の温度で機械的に材料が撹拌され、これによって異種材料からなる２枚のプレートＰ１、Ｐ２は摩擦撹拌接合される。
これによって、２枚のプレートＰ１、Ｐ２が接合されて一体化され、短冊状の１枚のプレートＰが形成されるので、この後、このプレートＰをローラ等を用いた機械加工によってＣ字状に丸め、継ぎ目の部分１４Ｄを接合し、これによって、図３（ｂ）に示すようなリング状の継ぎ手部材１４を得る。図３（ｃ）に示すように、この継ぎ目の部分１４Ｄ、すなわちプレートＰ１の両端部の合わせ目、プレートＰ２の両端部の合わせ目は、同材料どうしが隣り合うことになるので、通常の溶接等の接合手段を用いることができる。またこの部分においても、摩擦撹拌接合を用いることもできる。この場合、下部１４Ａを形成することになる部分の継ぎ目と、上部１４Ｂを形成することになる継ぎ目とは材料が異なるため、摩擦撹拌接合の条件（ツールの種類、回転速度、移動速度等）が異なることがある。その場合、下部１４Ａを形成することになる部分と、上部１４Ｂを形成することになる部分とで、条件を切り替えるのが好ましい。

なお、上記では、短冊状の２枚のプレートＰ１、Ｐ２を摩擦撹拌接合によって接合した後、これをリング状に丸めて継ぎ手部材１４を得るようにしたが、下部１４Ａを形成すべきリング状の部材と、上部１４Ｂを形成すべきリング状の部材を、それぞれの材料によって形成した後、これら２つのリング状の部材同士を摩擦撹拌接合によって接合し、継ぎ手部材１４を得るようにすることも可能である。

このようにして得られる継ぎ手部材１４を、船体側固定部材１３、タンク側固定部材１５の間に介在させることで、継ぎ手部材１４の下部１４Ａと船体側固定部材１３、継ぎ手部材１４の上部１４Ｂとタンク側固定部材１５は、同材料であるので、通常の溶接によって容易かつ確実に接合することができる。
そして、継ぎ手部材１４は、リング状であるため、船体側固定部材１３、継ぎ手部材１４、タンク側固定部材１５を、突出部の無い、一体的に連続した筒状、スカート状とすることができ、外観に優れたものとなる。これは、爆着等の他の手法に比較して接合強度の高い摩擦撹拌接合によって継ぎ手部材１４を形成することで、継ぎ手部材１４の板厚でも下部１４Ａと上部１４Ｂの十分な接合強度を確保できるからである。

また、リング状の継ぎ手部材１４によって、継ぎ手部材１４の下部１４Ａと船体側固定部材１３、継ぎ手部材１４の上部１４Ｂとタンク側固定部材１５の溶接を、それぞれ一気に行うことができ、従来のように多数の継ぎ手を用いる場合に比較し、継ぎ手の位置決めや溶接作業の大幅な効率化を図ることができる。
さらに、継ぎ手部材１４の下部１４Ａと船体側固定部材１３、継ぎ手部材１４の上部１４Ｂとタンク側固定部材１５の接合部分は、全周に連続したものとなり、多点接合とならざるを得なかった従来の手法に比較し、タンク１１の船体１０に対する接合強度を高めることができる。

〔第二の実施形態〕
次に、本発明を船体と上部構造の接合部分に適用した例を示す。
図４に示すものは、船体（第一の部材）３０と、船体３０の甲板３１上に設けられる上部構造（第二の部材）３２との接合部分である。船体３０および甲板３１は、鉄系、ステンレス系材料等の鋼材から形成されている。これに対し、甲板３１上に設けられる船室等を形成する上部構造３２を構成する板材は、軽量化のため、アルミ系材料等の軽金属から形成され、これによって船体３０と上部構造３２は、融点が互いに異なる異種材料によって形成されている。

船体３０の甲板３１と上部構造３２を接合するには、上記第一の実施形態と同様、継ぎ手部材（接合部材）３４が用いられる。
図５に示すように、継ぎ手部材３４は、下部（第一のプレート）３４Ａが船体３０の甲板３１と同材料で形成され、上部（第二のプレート）３４Ｂが上部構造３２と同材料で形成されている。下部３４Ａ、上部３４Ｂはそれぞれプレート状で、異種材料からなる下部３４Ａと上部３４Ｂとは、摩擦撹拌接合によって接合されている。これにより、下部３４Ａと上部３４Ｂの間には、摩擦撹拌接合によって下部３４Ａの材料と上部３４Ｂの材料とが混在した接合部３４Ｃが存在している。

このような継ぎ手部材３４は、下部３４Ａ、上部３４Ｂを形成すべく、所定寸法の短冊状の２枚のプレートを並べて突き合わせ、双方のプレートを突き合わせた部分に沿って、摩擦撹拌接合用のツールを回転させながら移動させていく。このとき、最終的に下部３４Ａを形成するプレートと、上部３４Ｂを形成するプレートは、ツールによって融点以下の温度で機械的に材料が撹拌され、これによって異種材料からなる２枚のプレートは摩擦撹拌接合され、継ぎ手部材３４が形成される。

形成された継ぎ手部材３４を用いて甲板３１と上部構造３２を接合するには、甲板３１上の所定位置に継ぎ手部材３４をセットし、この状態で同材料からなる継ぎ手部材３４の下部３４Ａと甲板３１を溶接する。この後、継ぎ手部材３４の上部３４Ｂと、上部構造３２とを溶接する。継ぎ手部材３４の下部３４Ａと甲板３１、継ぎ手部材３４の上部３４Ｂと上部構造３２は、それぞれ同材料からなるので容易に溶接が行える。

このようにして、継ぎ手部材３４を、甲板３１と上部構造３２の間に介在させることで、船体３０の甲板３１、継ぎ手部材３４、上部構造３２を、上部構造３２から継ぎ手部材３４にかけて突出部が無く、一体的に連続した構成とすることができ、外観に優れたものとなる。

なお、上記実施の形態では、継ぎ手部材１４、３４を用い、船体１０とタンク１１、船体３０と上部構造３２を接合するようにしたが、接合対象はこれに限るものではなく、融点の異なる異種材料であれば、いかなるものであっても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施の形態におけるＬＮＧタンカーの概略構成を示す断面図である。船体とタンクの接合部を示す図である。継ぎ手部材の製造過程を示す図である。船舶の概略構成を示す断面図である。船体の甲板と上部構造の接合部を示す図である。従来の船体とタンクの接合部を示す図である。

符号の説明

１０、３０…船体（第一の部材）、１１…タンク（第二の部材）、１２…支持スカート、１３…船体側固定部材、１４、３４…継ぎ手部材（接合部材）、１４Ａ、３４Ａ…下部（第一のプレート）、１４Ｂ、３４Ｂ…上部（第二のプレート）、１４Ｃ、３４Ｃ…接合部、１５…タンク側固定部材、３１…甲板、３２…上部構造（第二の部材）

Claims

船体と、
前記船体上に設けられて液体を収容し、前記船体とは融点の異なる材料で形成されたタンクと、
前記船体と前記タンクを接合する接合部材とを備え、
前記接合部材は、前記船体に溶接により接合され、前記船体と同材料で形成された第一のプレートと、前記タンクに溶接により接合され、前記タンクと同材料で形成された第二のプレートとを備え、前記第一のプレートおよび前記第二のプレートは、前記タンクと前記船体とを結ぶ面内に位置した状態で一体に接合されていることを特徴とする液体運搬船。
前記第一のプレートと前記第二のプレートは、双方の端部を付き合わせた状態で摩擦撹拌接合によって一体に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の液体運搬船。
前記接合部材は、リング状をなし、前記船体と前記タンクの間に介在するよう設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体運搬船。
前記接合部材は、短冊状の前記第一のプレートおよび前記第二のプレートをＣ字状に曲げ、前記第一のプレートの両端部の合わせ目、前記第二のプレートの両端部の合わせ目が、摩擦撹拌接合により接合されることで、リング状とされていることを特徴とする請求項３に記載の液体運搬船。
船体を構成する板状の第一の部材と、
前記第一の部材に接合され、前記第一の部材とは融点の異なる材料で形成された板状の第二の部材と、
前記第一の部材と前記第二の部材を接合する接合部材とを備え、
前記接合部材は、前記第一の部材に溶接により接合され、前記第一の部材と同材料で形成された第一のプレートと、前記第二の部材に溶接により接合され、前記第二の部材と同材料で形成された第二のプレートとを備え、前記第一のプレートと前記第二のプレートは摩擦撹拌接合により一体に接合され、かつ、前記第一のプレートおよび前記第二のプレートの少なくとも一方は、前記第一の部材または前記第二の部材に連続する面内に位置するよう設けられていることを特徴とする船舶。
前記第二の部材は、前記船体上に設けられる前記船舶の上部構造を構成することを特徴とする請求項５に記載の船舶。