JP2013523545A - 押出要素 - Google Patents

Abstract

本発明は、サンドイッチ構造体の建造に適する押出ビーム要素を提供している。ビームの横断面は、２つの平行プレート（２，３）を備えており、各プレートは、第１の部分（２）および第２の部分（３）を有している。前記プレート（２）の第１の部分は、多数のウエブによって互いに接続されている。前記ウエブ（１）の少なくとも２つは、プレート（２，３）と直交する縦面（Ｙ）に傾斜している。第１の部分（２）およびウエブ（１，５）は、ビーム要素の相対的に剛性の部分を構成しており、第２の部分（３）は、ビーム要素の相対的に柔軟な部分を構成している。本発明は、前記ビーム要素を備えるサンドイッチパネルおよびタンクも提供している。

Description

本発明は、炭化水素、例えば、低温液化天然ガスのような流体の貯蔵および輸送用のアルミニウム押出形材から作製されるタンクに関する。さらに詳細には、本発明は、前記タンクに用いられるサンドイッチパネルの建造のための新規の押出要素、および前記要素から作製されるタンクに関する。このタンクの例として、船舶用タンク、浮遊式海洋構造物、固定式海洋構造物、および陸上タンクが挙げられる。

特許文献１は、サンドイッチ構造体の形態にあるシェルから作製される角柱タンクを記載している。このサンドイッチ構造体は、金属または同様の特性を有する材料からなる２つの表面シート層、およびシート間で負荷を伝達するグラウトのような材料からなる表面シート間のコア、または２つのシート間に延在する一組のリブまたはウエブを備えている。この開示は、最新の技術を代表している。

この構造体は、二重液密バリアをもたらすようになっており、２つの表面シート間のガスを検出することができる共に、シート間の空間の圧力試験を行うこともできる。これによって、安全性が高められるが、このサンドイッチ構造の主な利点は、構造的に極めて効率的である点にある。

国際特許出願公開第２００６／００１７１１Ａ２号パンフレット

本発明の目的は、先行技術による構造体と比較して、重量を低減させ、かつ耐疲労性を向上させた新規のサンドイッチ構造体を提供することにある。

本発明は、以下の態様によって、さらに規定されるものである。

本発明の一態様は、サンドイッチ構造体の建造に適する押出ビーム要素である。ビームの横断面は、２つの平行プレートを備えており、各プレートは、第１の端を有する第１の部分および第２の端を有する第２の部分を備えている。前記プレートの第１の部分は、多数のウエブによって相互連結されている。前記ウエブの少なくとも２つは、プレートと直交する縦面に対して傾斜している。第１の部分およびウエブは、ビーム要素の相対的に剛性の部分を構成しており、第２の部分は、ビーム要素の相対的に柔軟な部分を構成している。

第２の部分の相対的な柔軟性は、該第２の部分が、プレートと直交する縦面に対して傾斜したウエブ、さらに詳細には、第２の部分の１つと一緒に三角形状を形成するウエブによって、相互連結されていないことによる。このようなウエブは、高剛性をもたらすが、ビーム要素の柔軟部分の一部をなすものではない。

本発明の一実施形態は、ウエブの少なくとも２つが、前記平行プレートの１つの第１の部分と一緒に三角形状を形成している、前述の押出ビーム要素からなっている。

本発明の他の実施形態は、ウエブの少なくとも１つが、プレートと直交する縦面と平行になっている、前述の押出ビーム要素からなっている。

本発明のさらに他の実施形態は、平行プレートの１つの第１の部分が、外部リブを備えており、任意選択的に、前記リブが、リブの自由端にフランジを備えている、前述の押出ビーム要素からなっている。

本発明のさらに他の実施形態は、平行プレートの第２の部分が、前記平行プレートの全幅の１／２から１／１０の範囲内、好ましくは、２／５から１／７の範囲内の幅を有している、前述の押出ビーム要素からなっている。

本発明の一実施形態は、平行プレートの第２の部分の大半の区域が、平行プレートの第１の部分よりも小さい厚みを有している、前述の押出ビーム要素からなっている。

本発明の一実施形態は、平行プレートの第２の部分が、第２の端に、第２の部分の長い区域よりも大きい厚みを有する短い区域を備えている、前述の押出ビーム要素からなっている。

本発明の他の態様は、サンドイッチパネルであって、前述の多数の押出ビーム要素を備えている、サンドイッチパネルに関する。

本発明のさらに他の態様は、流体を貯蔵するためのタンクであって、前記タンクの屋根、側壁、または床の少なくとも一部が前述の押出ビーム要素を備えるサンドイッチ構造体および／または前述のサンドイッチパネルを備えている、タンクに関する。

前述のタンクの一実施形態では、該タンクは、極低温の流体を貯蔵するためのものであり、互いに直交する３方向において張力ステイを支持および／または係留させることによって形成された内部構造体を備えている。

以下、添付の図面に概略的に示されている例示的な実施形態を参照して、本発明のさらなる詳細について説明する。

三角形部分とプレート接続部を有する部分とを備える押出ビーム要素であって、このようなビーム押出形材からパネルが作製されるようになっている、押出ビーム要素の断面図である。 代替的な押出形材の断面を示す図である。 複数の押出形材を互いに溶接することによって作製されたサンドイッチパネルを示す図である。 周知の技術による均一なサンドイッチ構造を有する外部シェルの種々の実施形態の種々の断面図である。 本発明によるサンドイッチパネルから作製されたタンクの一区域の等角図である。

図１は、押出ビーム要素の断面図を示している。この押出ビーム要素からパネルが作製され、該パネルからタンクシェルが組み立てられるようになっている。中心の断面は、三角形パターンにあるウエブ１およびプレート区域２から構成されている。押出形材の片側または両側に、片持ちプレート延長部３が設けられている。これらの片持ちプレート接続部は、要素が溶接によって互いに接合されたときに繋げられ、シェルを構成するパネルを作製する個々のビーム要素間に柔軟な接続部をもたらすことになる。

原理的に、このようなサンドイッチ押出形材は、構造学的見地から、多数のセルから作製されると、最も効率的である。これと対照的に、少数のセルから作製されると、最も費用効率が高い。片持ちプレート延長部は、所望の柔軟性をもたらすために、押出形材の幅の１／２から１／１０の間の幅を有するべきである。これは、押出形材のセルの大きさを片持ち部分の長さと同様の大きさとすることができるので、望ましい。

押出形材の一部をなすリブ４は、静水圧または空圧によって生じた負荷を拘束するブラケットおよび張力ビームに対して効率的な接続部をもたらすために、用いられるとよい。このリブは、自動溶接機器を案内する小さいフランジを備えていてもよい。

片持ちプレート延長部３は、溶接部が形成される区域よりも小さい厚みを有している。一部のアルミニウム合金の溶接部は、母材よりも低い強度を有している。もしこのような溶接部が負荷を受けて、降伏すると、溶接部の幅のみが伸びることになる。その結果、溶接部は、極めてわずかな変形によって破断に達することになる。この理由から、溶接部に隣接する母材の区域１７は、十分に薄くなっており、これによって、溶接部が破断する前に、降伏が母材において開始することになる。その結果、構造体が延性のある挙動を取ることが確実なものになる。

押出ビーム要素間の短い柔軟プレート接続部は、ビーム要素間の係留によって、応力を著しく低下させることができる。何故なら、応力は、ビーム曲げによるよりも桁違いに低いプレート曲げのみに起因して生じるからである。このような係留は、平行壁および他の構造に隣接した箇所でなされており、ウエブと直交する主軸を中心とするビーム曲げによらずに、ビームを変形させることになる。このような係留によって生じる応力は、加えられた負荷の支持には効果的に寄与するものではない。図４，５，６に示されている最新の技術は、極めて大きい横方向曲げ抵抗を有するようになっており、ビーム作用による大きな拘束をもたらすことになる。図５，６に示されているように、前記先行技術によるパネルは、本発明において設けられている柔軟区域を有していない。柔軟性の欠如は、検討されている先行技術によれば、２つのシートを接続するリブ／ウエブの均一な分布およびフランジの大きい厚みのいずれかまたは両方に起因している。

本発明による新規の押出要素を用いることによる効果は、アルミニウムシェルの重量の著しい低減にある。加えて、より大きな柔軟性は、疲労を軽減する。

シェルを作製するためのパネルは、多数の押出要素を互いに接合することによって、建造されるようになっている。

従って、本発明の目的は、三角形状の要素から作製された剛性区域と中間的な高柔軟プレート要素とを有する新規の押出要素を用いて、サンドイッチ構造を建造することによって、達成されることになる。

剛性区域は、サンドイッチビームに対してより効果的な曲げ負荷能力をもたらすことになる。何故なら、フランジの応力は、主にビーム曲げに起因し、プレート曲げに起因する応力は、設けられた多数のウエブ間の距離の短縮によって著しく低減するからである。

図２は、図１に示されているものと同じ原理によって設計された構成を有する代替的な押出ビーム要素の断面を示している。傾斜したウエブ１によって互いに接続されているのに加えて、プレート２は、前記プレート２と直交する垂直ウエブ５によっても互いに接続されている。

図３は、パネルを形成するために複数の押出形材が互いに溶接されている断面を示している。図は、三角形状に一緒に係止することによって高剛性区域を生じさせる方法を示している。各押出形材は、高柔軟接続をもたらすプレートによってのみ、隣の押出形材に接続されている。

図４は、コア材料７あるいはリブまたはウエブ８のいずれかまたは両方が代替的に設けられている、シェルの外側プレート６に関する実施形態を示している。

図５は、三角形状のプレートの連続パターンがサンドイッチ構造体をもたらしている実施形態を示している。

図６は、プレートがリブまたはウエブによって支持されている実施形態を示している。

図４，５，６は、すでに確立されている技術の実施形態を示している。

図７は、シェル１２が、図１に示されている押出形材を図３に示されているようにパネル内に組み入れることによって、形成されている、タンクの一部を示している。パネルは、パネル押出形材のリブ１３に接続されたブラケット１１に接続されている。他の鍛造品のコーナブラケットが、コーナで交合するリブ１３によって、パネルに接続されている。ブラケットは、内部の静水圧および空圧を拘束する張力ビーム９にも接続されている。リブ１３と平行のコーナでは、プレート１４が、該コーナを補強している。

図８は、タンクの内部構造を示している。

Claims (10)

1. サンドイッチ構造体の建造に適する押出ビーム要素であって、前記ビームの横断面は、２つの平行プレート（２，３）を備えている、押出ビーム要素において、各プレートは、第１の端（１５）を有する第１の部分（２）および第２の端（１６）を有する第２の部分（３）を備えており、前記プレート（２，３）の前記第１の部分（２）は、多数のウエブ（１，５）によって相互連結されており、前記ウエブ（１）の少なくとも２つは、前記プレート（２，３）と直交する縦面（Ｙ）に対して傾斜しており、前記第１の部分（２）および前記ウエブ（１，５）は、前記ビーム要素の相対的に剛性の部分を構成しており、 前記第２の部分（３）は、前記プレート（２、３）と直交する縦面（Ｙ）に対して傾斜したウエブ、すなわち、前記第２の部分（３）の一部と一緒に三角形状を形成するウエブによって、相互連結されていないことによって、前記ビーム要素の相対的に柔軟な部分を構成している、ことを特徴とする押出ビーム要素。
2. 前記ウエブ（１）の少なくとも２つは、前記平行プレート（２，３）の１つの前記第１の部分（２）と一緒に三角形状を形成している、を特徴とする請求項１に記載の押出ビーム要素。
3. 前記ウエブ（５）の少なくとも１つは、前記プレート（２，３）と直交する縦面（Ｙ）と平行になっている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の押出ビーム。
4. 前記平行プレート（２，３）の１つの前記第１の部分（２）は、外部リブ（４）を備えており、任意選択的に、前記リブは、前記リブの自由端にフランジを備えている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押出ビーム要素。
5. 前記平行プレート（２，３）の前記第２の部分（３）は、前記平行プレート（２，３）の全幅の１／２から１／１０の範囲内、好ましくは、２／５から１／７の範囲内の幅を有している、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押出ビーム要素。
6. 前記平行プレート（２，３）の前記第２の部分（３）の大半の区域が、前記平行プレート（２，３）の前記第１の部分（２）よりも小さい厚みを有している、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の押出ビーム要素。
7. 前記平行プレート（２，３）の前記第２の部分（３）は、前記第２の端（１６）に、前記第２の部分（３）の長い区域よりも大きい厚みを有する短い区域を備えている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の押出ビーム要素。
8. サンドイッチパネルであって、請求項１〜７のいずれか１つに記載の多数の押出しビーム要素を備えている、サンドイッチパネル。
9. 流体を貯蔵するためのタンクであって、前記タンクの屋根、側壁、または床の少なくとも一部が、請求項１〜７のいずれか１つに記載の押出ビーム要素を備えるサンドイッチ構造体および／または請求項８に記載のサンドイッチパネルを備えている、タンク。
10. 前記タンクは、極低温の流体を貯蔵するためのものであり、互いに直交する３方向において張力ステイ（９）を支持および／または係留させることによって形成された内部構造体を備えている、ことを特徴とする請求項９に記載のタンク。

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