JP2013525197A - 石油タンカー用の石油タンク部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】
石油タンカーのタンク構造が開示されている。船殻の高さ方向にてタンクの長手隔壁に取り付けられ、幅が拡張されている複数の垂直ウェブと、垂直ウェブを相互接続して支持している水平ガーダとが提供されており、クロスタイを必要とせずにタンクの構造強度を改善し、タンクのスロッシング荷重に対する抵抗性を制御する。タンクは内部空間を分割するように船殻の長手方向に配列された長手隔壁（２０）を含んでいる。複数の垂直ウェブ（２２）は長手隔壁（２０）に船殻の縦方向に結合されており、タンクの全高（Ｈ）の０．１５倍から０．２０倍の幅を有している。水平ガーダ（２４）は垂直ウェブ（２２）間で船殻の長手方向に配列されており、水平ガーダ（２４）の設置レベルはタンクの底部から測定してタンク全長（Ｈ）の３０％から６０％の範囲である。
【選択図】図１

Description

本発明は一般的に石油タンカー用の貨物収納体構造（以下「タンク構造」）に関する。本発明は特に、タンクを構造的に支持する複数の長手隔壁間に横木（以下「クロスタイ」）を接続する代わりに、長手隔壁に接続されている垂直腹板（以下「垂直ウェブ」）の幅を拡張し、水平梁（以下「水平ガーダ」）を垂直ウェブ間に接続し、タンク内の貨物（すなわち石油）のスロッシング（タンク内の液体の動揺により生じる衝撃）を制御し、タンクの構造強度を向上させている石油タンカー用のタンク構造に関する。

一般的に、巨大タンカー（ＶＬＣＣ）は２つの長手隔壁によってタンクが３部のコンパートメントに分割されるように設計されている。ここではクロスタイのごとき補強部材が垂直ウェブ間に取り付けられており、長手隔壁を構造的に補強している。

すなわち図１から図３にかけて図示するように、石油タンカーは閉鎖空間を有したタンクがデッキ（甲板）５１、内底板５３および左右の側板５５によって構成されるように設計されている。デッキトランス（横肋骨）は、船殻（船体）の水平方向にてデッキ５１に垂直に配列され、水平ガーダ５９は船殻の水平方向にて内底板５３上に配列されている。

この場合、タンクの内部空間がデッキ５１と内底板５３との間で船殻の縦方向にて垂直に配列されている長手隔壁６１によって形成されるように構成され、デッキ５１と内底板５３は、船殻の幅方向に沿って船殻に対して垂直方向に取り付けられている垂直ウェブ６３によって相互接続されている。ここで垂直ウェブ６３は矩形補強板であり、その幅はタンクの全高Ｈの約０．１倍である。垂直ウェブは長手隔壁面の複数箇所に配列されており、船殻の長手方向にて所定間隔で分離されている。

複数の垂直ウェブ６３は、船殻の幅方向に沿って水平に配列されている複数のクロスタイ６５により相互接続されている。クロスタイ６５も垂直ウェブ６３と同様に補強部材として機能する。よって長手隔壁６１は垂直ウェブ６３と、垂直ウェブ６３を接続するクロスタイ６５の好適な構造強度が保証される。

さらに垂直ウェブ６３は複数の補強材（スティフェナ）６７によって相互接続されており、それら補強材６７は船殻の長手方向に沿って水平に配列され、垂直ウェブ６３よりもサイズが小さい。ここで補強材６７は垂直ウェブ６３間で船殻の高さ方向にて所定間隔で重ねられるように配列されている。よって長手隔壁６１は垂直ウェブ６３、クロスタイ６５および補強材６７の組み合わせによってさらに好適な構造強度を有することができる。

しかしながら上述の構造を有する従来の石油タンカーのタンクではクロスタイ６５は垂直ウェブ６３を相互接続するようにタンク内の空間内で縣吊される重量構造物となり、クロスタイは船殻の振動によって影響を受け易くなり、船舶が航行する際に発生するタンク内に保存される石油の揺動に影響を受け易くなる。

さらに、２体の長手隔壁６１がタンク内部を分割している巨大タンカーにおいては、クロスタイ６５が垂直ウェブ６３間で接続されているためにタンク構造が損傷を受けるため、巨大タンカーは海難事故の影響を受け易く、よって巨大タンカーの製造には多大な時間と費用が必要となる。

加えて海上生命安全確保（ＳＯＬＡＳ）の規則に従えば、船舶を船主に届けた後にもクロスタイ６５の安全性を検査して維持することができる安全装置の設置が要求され、船舶の造船コストは一層に増大する。

従って、本発明は従来技術で発生する前述の問題の解決を目的としており、そこではタンクの長手隔壁に取り付けられ、船殻の高さ方向に設置される複数の垂直ウェブの幅が拡張されており、水平ガーダが垂直ウェブを構造的に支持するように垂直ウェブ間で接続され、タンク内の液体の揺動あるいはスロッシングを抑え、クロスタイを必要とせずにタンクの構造強度を改善させる石油タンカーのためのタンク構造の提供が意図されている。

本発明の１特徴によれば、内部空間を分割するために船殻の長手方向に配列された長手隔壁と、タンク全高の０．１５倍から０．２０倍の幅を有し、船殻の高さ方向にて長手隔壁に連結された複数の垂直ウェブと、船殻の長手方向にて垂直ウェブ間で配列された水平ガーダとを含んだ石油タンカー用のタンク構造が提供される。水平ガーダの設置レベル（高）はタンクの底部から測定して船殻全高の３０％から６０％の範囲内である。

本発明の１実施形態において、垂直ウェブは複数の補強材により相互接続されている。これら補強材は船殻の長手方向に配列され、垂直ウェブ間で船殻の高さ方向に重ねられる。

本発明の１実施形態においては、水平ガーダと補強材は長手隔壁に接続された第１端部と、タンクの内側に露出した第２端部とを有することができる。本発明の１実施形態においては、水平ガーダは垂直ウェブ以下の幅を有することができる。

本発明の石油タンカー用のタンク構造においては、タンク内で並べられた２体の長手隔壁はクロスタイによって接続されておらず、垂直ウェブが水平ガーダによって相互接続されている。垂直ウェブの幅は拡張されており、タンクの好適なスロッシング制御機能が保証され、好適な設計レベルでタンクの構造強度も維持できる。

特に垂直ウェブの幅はタンク全高に対する特定の割合で増加され、垂直ウェブは水平ガーダによって相互接続されて構造的に支持されており、垂直ウェブがクロスタイで相互接続されている従来構造と比較して全体重量は軽量化でき、製造時間が大幅に短縮されて製造コストが大幅に削減できる。

さらにはクロスタイを排除したにもかかわらず、垂直ウェブの幅の増加と垂直ウェブ間の水平ガーダの取り付けによって、タンクに必要なスロッシング荷重と構造強度とが十分に制御可能となり、クロスタイの検査時間とその費用並びに保守費用が不要となる。

図１は従来の石油タンカー用タンク構造の一部を図示する斜視図である。 図２は図１のタンク構造の一部を図示する長手方向の断面図である。 図３は図１のタンク構造の一部を図示する断面図である。 図４は本発明の１実施例による石油タンカー用タンク構造の一部を図示する斜視図である。 図５は図４のタンク構造の一部を図示する長手方向の断面図である。 図６は図４のタンク構造の一部を図示する断面図である。 従来技術および本発明に従った石油タンカー用タンク内のスロッシングの計算結果を示す比較表である。 従来技術および本発明に従った石油タンカー用タンク内のスロッシングの計算結果を示す比較表である。

以下においては本発明の好適実施例が添付図面を利用して詳細に説明されている。
図４で示すように本発明の石油タンカー用タンクは石油のごとき液体を収容するために、デッキ１０、内底板１２および左右の側板１４により構成された閉鎖内部空間を有する。デッキトランス１６は船殻の水平方向にてデッキ１０に垂直方向で配列されており、ガーダ１８は船殻の水平方向にて内底板１２に垂直方向で配列されている。タンク内部空間はデッキ１０と内底板１２の間で船殻の長手方向に沿って垂直方向に配列された長手隔壁２０によって分割されている。

上述の構造を有するタンクは、全高Ｈが２５ｍ以上であり、全幅Ｗが５８ｍ、６０ｍあるいはそれ以上である巨大タンカー（ＶＬＣＣ）（約３０万トン以上）において採用される。タンク内部空間は船殻の長手方向に配列された長手隔壁２０によって船殻の幅方向に沿って３つのコンパートメントに分割されている。すなわち巨大タンカーのタンクは、２体の長手隔壁２０によって中央のタンク部と、その中央のタンク部の左右に配列されている左右のタンク部に分割されている。

デッキ１０と内底板１２は複数の垂直ウェブ２２によって相互接続されており、垂直ウェブ２２は船殻の幅方向にて垂直に配列されている。複数の垂直ウェブ２２は補強部材の一部であり、船殻の長手方向に沿って長手隔壁の全面にわたって所定間隔にて配列されている。さらに垂直ウェブ２２はその１端部に第１補強部２２ａが提供されている。第１補強部２２ａの幅は徐々に増加しており、その自由端は応力を分散させるために丸形となっている。第１補強部２２ａはデッキ１０の標的部位および内底板１２の標的部位あるいはデッキトランス１６およびガーダ１８に垂直ウェブ２２の端部と共に結合されている。よって長手隔壁２０は複数の垂直ウェブ２２によって好適な構造強度を提供することができる。この場合には垂直ウェブ２２はタンク全高Ｈの約０．１５倍から０．２０倍、好適には０．１８倍の幅である矩形補強板を含んでいる。

複数の垂直ウェブ２２は補強材の一部である複数の水平ガーダ２４によって相互接続されており、垂直ウェブ２２間で船殻の長手方向にて水平に配列されている。さらに水平ガーダ２４はその端部に第２補強部２４ａが提供されており、その幅は徐々に増加して、その自由端は応力を分散させるために丸形に形成されている。第２補強材２４ａは垂直ウェブ２２に水平ガーダ２４の端部と共に結合されている。従って長手隔壁２０は、複数の垂直ウェブ２２と、垂直ウェブ２２間に取り付けられている水平ガーダ２４を使用して好適な構造強度を提供している。

加えて水平ガーダ２４は一方の幅方向端部にて長手隔壁に溶接されており、他方の幅方向端部はタンク内部に露出され、垂直ウェブ２２間にて両方の長手方向端部で相互接続されている。この場合、水平ガーダ２４は垂直ウェブ２２間でタンク全高Ｈの約３０％から６０％のレベルにて接続されている。言うまでもなく水平ガーダ２４の取り付け高さはタンクの底部に対応する内底板１２から測定されたものである。さらに水平ガーダ２４の幅は垂直ウェブ２２の幅以下にセットされる。

一方、垂直ウェブ２２は複数の補強材２６によって連結される。補強材２６は船殻の長手方向で水平に配置される。補強材２６は垂直ウェブ２２間で船殻の長手方向に所定の間隔で重ねられた形態の水平ガーダ２４が取り付けられている箇所以外の領域において配列されている。よって長手隔壁２０は垂直ウェブ２２、水平ガーダ２４および補強材２６により適切な構造強度を得ることができる。さらに補強材２６は片方の幅方向端部にて長手隔壁２０に溶接されており、他方の幅方向端部はタンク内部に露出しており、垂直ウェブ２２間で両方の長手端部において相互接続されている。

以下において、本発明のタンク構造と、従来技術の石油タンカーのタンク構造とを比較するため、垂直ウェブの幅の増加に関連するスロッシングの変動と、水平ガーダの設置に関連する構造強度の変動が検討され、詳細に分析されている。

まず、船殻に垂直で、デッキ１０と内底板１２との間で幅方向に配列された垂直ウェブ２２の幅がタンクの全高Ｈの約０．１５倍から０．２０倍で増加する際の、これら２種類のタンクのスロッシング荷重が比較される。

図７と図８で示すように、長手隔壁２０がクロスタイによって接続されている従来技術によるタンクの中央タンク部内の最大スロッシング荷重は８３．１ｋＰａと計算され、垂直ウェブ２２の幅が設定値だけ増加されている本発明によるタンクの中央タンク部の最大スロッシング荷重は８２．０ｋＰａと計算された。よってクロスタイを使用する従来技術のタンクと比較して本発明のタンクは、クロスタイを使用せずに垂直ウェブの幅を増加させるだけで従来技術にほぼ匹敵するスロッシング荷重を得ることができる。

換言すると、本発明のタンクはクロスタイを利用せずに垂直ウェブの幅を拡張させるだけでクロスタイを利用する従来のタンクと同様なスロッシング加重を得ることができる。さらに、長手隔壁２０がクロスタイで接続されている従来技術の石油タンカーのタンク構造との比較で、所定量だけ垂直ウェブ２２の幅が増加され、垂直ウェブ２２が水平ガーダ２４によって相互接続されている本発明のタンクの構造強度は以下のように検査され、分析される。

図９と図１０で示すように、垂直ウェブ２２の幅が増加しており、水平ガーダ２４によって垂直ウェブ２２が相互接続されている本発明のタンクの構造強度は、長手隔壁２０がクロスタイで相互接続されている従来タンクの構造強度と実質的に均等であることが分る。これは類似色を使用して類似レベルの応力分布が示されている事実からも容易に理解できる。特に、水平ガーダ２４の取り付けレベル（高）がタンクの全高Ｈの約３０％から６０％に設定されると、構造強度はクロスタイを使用した従来タンクの構造強度と同等になることが分る。

従って本発明は、タンク内部を複数のコンパートメントに分割する長手隔壁２０の中央部をクロスタイによって水平に相互接続することなく、垂直ウェブ２２を水平ガーダ２４によって相互接続することにより所望のタンク強度を確保できる。

すなわちクロスタイを使用する代わりに垂直ウェブ２２が水平ガーダ２４によって相互接続されると、タンクのスロッシング荷重に抵抗する構造強度は、図７と図８で示す構造強度の計算結果により開示されているごときクロスタイを使用した従来のタンクの構造強度と実質的に同じになり、図９と図１０で示すように類似色で表示される従来タンクの応力分散と実質的に同じ応力分散が提供され、水平ガーダ２４により垂直ウェブ２２が相互接続されているタンクの所望構造強度はクロスタイを使用することなく得られる。

換言すると、垂直ウェブ２２の幅が所定量だけ増加され、垂直ウェブ２２が水平ガーダ２４により相互接続されると、スロッシング荷重の制御性能と、タンクに必要な構造強度とが提供され、クロスタイの設置は不要となり、クロスタイの検査や保守の時間とコストが不要となる。

説明のために本発明の実施例を開示したが、この分野の専門家であれば本明細書の「請求の範囲」に記載された本発明の範囲と精神から逸脱せずに本発明の様々な改良が可能であることを理解しよう。

１０ デッキ
１２ 内底板
１４ 側板
１６ デッキトランス
１８ ガーダ
２０ 長手隔壁
２２ 垂直ウェブ
２４ 水平ガーダ
２６ 補強材

Claims (7)

1. 石油タンカーのタンク構造であって、
   前記タンクの内部を分割するために船殻の長手方向に配列された長手隔壁（２０）と、
   前記船殻の高さ方向にて前記長手隔壁（２０）に結合されており、前記タンクの全高（Ｈ）の０．１５倍から０．２０倍の幅を有している複数の垂直ウェブ（２２）と、
   前記船殻の長手方向に沿って前記複数の垂直ウェブ（２２）間に配列された水平ガーダ（２４）と、を含んでいることを特徴とする石油タンカーのタンク構造。
2. 前記水平ガーダ（２４）の設置レベルは前記タンクの底部から測定してタンク全高（Ｈ）の３０％から６０％であることを特徴とする請求項１記載の石油タンカーのタンク構造。
3. 前記垂直ウェブ（２２）は複数の補強材（２６）によって相互接続されており、前記補強材（２６）は前記船殻の長手方向に配列され、前記垂直ウェブ（２２）間で船殻の高さ方向に重ねられた形態であることを特徴とする請求項１または２に記載の石油タンカーのタンク構造。
4. 前記水平ガーダ（２４）と前記補強材は長手隔壁（２０）に接続された第１の端部を有していることを特徴とする請求項３記載の石油タンカーのタンク構造。
5. 前記水平ガーダ（２４）は前記垂直ウェブ（２２）の幅以下の幅を有していることを特徴とする請求項１または２記載の石油タンカーのタンク構造。
6. 前記垂直ウェブ（２２）の端部には第１補強部（２２ａ）が一体的に提供されており、前記第１補強部の幅は徐々に増大し、自由端部は丸形部に形状化されており、前記第１補強部（２２ａ）はデッキ（１０）の標的箇所および内底板（１２）あるいはデッキトランス（１６）およびガーダ（１８）に結合されていることを特徴とする請求項１または２記載の石油タンカーのタンク構造。
7. 前記水平ガーダ（２４）の端部には第２補強部（２４ａ）が一体的に提供されており、前記第２補強部（２２ａ）が一体的に提供されており、前記第２補強部の幅は徐々に増大し、自由端部は丸形部に形状化されており、前記第２補強部（２４ａ）は前記垂直ウェブ（２２）に結合されていることを特徴とする請求項１または２記載の石油タンカーのタンク構造。

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