JP2690846B2 - 船体ブラケット構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、船体構造において例
えば防撓材同士が交差する部分（構造物の隅部）の応力
集中緩和のために設けられるエンドブラケットの構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図８(a) は、船体構造で多用される構造
例を示しており、一般に２つの防撓材２２、２３が交差
する部分( 構造物の隅部) には応力集中を回避する目的
で略三角形状のブラケット（以下、このブラケットを
「エンドブラケット」という）２１が設けられる（この
構造例では防撓材２２ないし防撓材２３側から荷重がか
かる）。このようなエンドブラケット２１の両端部、即
ち、つま先部（以下、「トウ部」ともいう）２１ｂには
細長い延設部を有し、この部分が所謂ソフトトウ構造に
なっていることが多い。これはトウ部の応力集中を緩和
するためである。また、エンドブラケット２１には、そ
の遊辺２１ｃに沿って座屈防止用のスチフナ２１ａが設
けられることが多い。

【０００３】一方、図８(b) は、実開平3-47296 号公報
に記載のコーナーブラケット２５を示しており、このブ
ラケット２５では、その遊辺２５ｂに沿って座屈防止の
ために曲げ加工によりフランジ２５ａを形成している。
以上のように従来のブラケットにおいては座屈強度や応
力集中緩和上の観点から種々の工夫が見られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のブラケッ
ト構造は、 ブラケット先端部の応力集中緩和のためには先端部
をソフト形状にする必要がある一方、ブラケットのトウ
部をソフト形状にしても座屈強度には寄与しないため、
座屈強度を高めるためにはブラケットの遊辺にフランジ
またはエッジスチフナを設ける必要がある。このように
従来のブラケットは、エンドブラケットに必要強度を持
たせるため、各々の目的に対してそれぞれ別の対策を施
す必要がある。図８(b) の従来例ではブラケット端部が
ソフト形状になっていないため、ここの応力が高くなり
易い。

【０００５】 フランジ付ブラケットでは曲げ加工が
必要となり、また、スチフナ付ブラケットは２部材で構
成されるため溶接施工が必要となるため、加工に時間が
かかる。しかも、遊辺にフランジ或いはスチフナが付い
ているブラケットの場合には、素材から板取りした後に
別工程で溶接、曲げ加工がされており、先行小組材の減
少による工場の効率化という要請に反する結果となって
いる。

【０００６】 ブラケット端部を、遊辺から突出した
延設部を設けることによってソフト形状に形成するもの
であるため後述するように部材の歩留りが悪くなる。従
来は構造隅部に設ける図８(a) のブラケットと図8(b)の
ブラケットを荷重のかかり具合などを考慮して使い分け
ることが多いため、かかるブラケット類の形状・板厚な
どの統一ができず板取り時のつめ合わせ作業が煩雑とな
っている。

【０００７】本発明の目的は、ブラケットトウ部に湾曲
状のえぐりを設けることでブラケットの加工性、部材の
歩留りを向上させつつ、疲労強度の向上と座屈強度の向
上を同時に図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明にかかる船体ブラケット構造は、防撓材同士等の複
数の構造物の隅部に設けられた平板からなるエンドブラ
ケットにおいて、該エンドブラケットの遊辺の両端部を
切り込んでえぐり部分を形設して該遊辺部分の高い応力
を該えぐり部分に移行して該遊辺部分の座屈強度を向上
させると共に、このえぐり部分の形状が、所定のえぐり
深さを有し、かつ、略楕円もしくは略円弧または略楕円
と略円弧の組合せからなる湾曲縁を有する形状になって
おり、しかも、遊辺の延長線の内側にトウ部が存在する
ようにしたことを特徴とするものであり、また、この構
成において、一つのえぐり部分をブラケット両端のトウ
部を結んだ仮想の遊辺全体長さのほぼ15〜35% の範囲に
形設することが好ましい。

【０００９】

【作用】上記構成では、えぐりを設けることによって、
ブラケット端部がソフトトウ形状に形成されて防撓材の
変形に対してブラケットのトウ部の応力集中が緩和さ
れ、疲労強度の向上作用を発揮する。同時に座屈強度上
問題となるブラケットの遊辺部分の応力をえぐり部分に
移行して遊辺における応力を低下させる。すなわち、え
ぐりを設けることで、疲労強度の向上と同時に座屈強度
をも高める作用を発揮する。

【００１０】また、えぐりを設けることで、従来のよう
なフランジやスチフナをブラケット遊辺に沿って設ける
必要がなくなるので、部材の歩留りも大いに改善される
と共に加工性が向上し、別工程の小組材の減少による工
場の効率化に寄与する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１の構造例において、１がエンドブラケットで
ある。このエンドブラケット１は、２つの構造物、例え
ば図１のように防撓材２、３同士が交差するところの隅
部４に、ここの応力集中を緩和するために設けられるも
のである。この場合の構造例として、防撓材２が外板
（又は甲板）５側に設けられ、これと直交する防撓材３
は隔壁（又はトランスウエブ、ガーダー等）６側に設け
られた場合である。従って、このような構造では、外板
５側からのみ荷重がかかる場合、又は外板５と隔壁６の
両側から荷重がかかる場合が多い。

【００１２】図２は、図１のエンドブラケット１の拡大
図である。エンドブラケット１は略直角三角形状をして
おり、図１の構造例においては１ａは外板５側の防撓材
２に溶接される辺、１ｂは隔壁６側の防撓材３に溶接さ
れる辺、１ｃは遊辺（フリーエッジ）である。本発明の
エンドブラケット１では、その遊辺１ｃの端部を湾曲に
えぐったような切り込み（以下「えぐり」という）７が
設けられており、該ブラケット１のトウ部（つま先部）
１ｄをソフトトウ（ばね弾性的な性質を有するつま先部
の意味）に形成している。図２はこのえぐり７の形状の
一つの具体例を示す。つまり、遊辺１ｃの切り込み開始
位置１０から直角に切り込んだ直線部Ａ、これに続く部
分は仮想線で示すような斜め楕円長軸８ａを有する楕円
８の一部を形成する曲線部Ｂ、これに続いてトウ部１ｄ
先端まで延びる直線部Ｃから形成されている。このえぐ
り形状においては、トウ部１ｄ付近の板幅９が漸進的に
大きくなるように楕円長軸８ａが設定されている（この
例では長軸８ａか辺１ａと遊辺１ｃとの間にある）。え
ぐり深さｄは、ブラケットの大きさ、ブラケットの板
厚、遊辺の長さ等に左右されるが、概ね遊辺１ｃ上のえ
ぐり開始位置１０におけるブラケット深さ（遊辺の切り
込み開始点から短辺までの距離）Ｄに対して約15〜50%
であることが望ましい。また、一つのえぐりの大きさａ
は、ブラケット両端部のトウ部１ｄを結んだ仮想の遊辺
全体長さｂの約15〜35% であることがが好ましい。遊辺
１ｃから直角に切り込んでいる理由は、図７(a) に示す
ように矩形板から２つのエンドブラケット１の板取りす
る場合その切断開始を容易にするためであるが、必ずし
も直線でなくても曲線から入ってもよい。なお、えぐり
形状に楕円の曲線を使用しているが、この楕円は必ずし
も幾何学上定義される楕円に限定されるものでなく、楕
円様（略楕円）の湾曲縁を有するものであればよい。

【００１３】図３(a) 〜(d) は、えぐりの形状の変形実
施例を示す。(a)図のえぐり７の形状は、直線部Ａ、楕
円長軸が斜めの楕円の曲線部Ｂとからなるものである。
(b)図のえぐり７は、短辺１ａと平行な楕円長軸８ａを
持つ楕円の曲線部Ａのみからえぐり７を形成したもので
ある。(c)図のえぐり７は、直線部Ａ、円弧部Ｂ、楕円
状の曲線部Ｃおよび直線部Ｄとから構成されたものであ
る。(d)図のえぐり７は、直線部Ａ、円弧部Ｂおよび直
線部Ｃで構成されたものである。上記いずれのえぐり形
状においても、えぐり深さおよび大きさは上述した図２
のものと同じである。図１、図２の実施例では、えぐり
７をブラケット両端部に設けた例を示したが、構造によ
っては、或いは荷重かかり具合によっては片側のみでよ
いこともあり得る。なお、えぐりの形状が複雑になって
も、NC切断が発達している現在では何ら困難性もなく所
望形状のえぐりが短時間で切断加工しうる。

【００１４】次に、本発明型ブラケットと従来型ブラケ
ットとの強度的な比較等について説明する。いずれも図
５の上図に示すような計算モデルにおける数値解析結果
に基づく。つまり、縦の短辺１ｂ（図２）側は固定で、
水平の短辺１ａ（図２）側は防撓材２に取り付けられた
モデルにおいて防撓材２側から荷重ｗがかかった場合で
ある。

【００１５】図４、図５は座屈強度の比較図である。図
４(a)(b)はブラケットの面外変形量を等高線の形で分か
りやすく示したものであり、(b) 図の従来型ブラケット
２１では遊辺２１ｃ上の中央よりやや荷重をうけた側の
位置において面外変形が開始し徐々に周囲に広がって行
く。一方、本発明型ブラケット１では、えぐり７の深部
から変形が始まり（最初のうちは遊辺１ｃでは変形は生
じない）、次第に周囲に拡大していく。従って、応力の
高い部分即ち変形の大きい部分が遊辺からえぐり部分に
移行したものである。

【００１６】図５は数値解析によって得られたＰ−δ²
曲線で、横軸に面外変形δの２乗をとり、縦軸にブラケ
ットにかかる荷重Ｐをとって示したものである。これに
よると従来および本発明ともに荷重が小さいうちはこれ
に比例した弾性的な変形を示す。しかし、従来のものは
本発明のものより小さいある荷重から少しの荷重の増加
でも急激に面外変形量が大きくなって塑性域に入り、つ
いには座屈する。これに対して、本発明のものは、従来
のものが座屈を起こす荷重範囲においても、荷重が増え
ても未だ変形はほぼ弾性的に増えるだけであり、従来の
荷重よりかなり大きな荷重で始めて変形の割合が大きく
なり座屈することが判る。このように本発明型ブラケッ
トは、従来型ブラケットより大きな耐座屈強度を有する
ことが確認された。

【００１７】従って、従来型ブラケットにおいてブラケ
ット端部をソフトトウ形状にしても座屈強度には殆ど寄
与していないが、本発明のようにえぐり７を設ければ、
応力の高い部分がこのえぐり７部分に移行し、遊辺１ｃ
の応力が小さくなり、結果的に座屈強度が向上するもの
と考えられる。

【００１８】図６(a)(b)は応力の比較図である。応力の
比較を判りやすくするため、ブラケットの隅点Ｏから遊
辺１ｃ、２１ｃへ引いた垂線に沿った応力比較を示した
ものである。(b) 図の従来のものでは、隅点Ｏから直線
的に遊辺２１ｃに向かって応力が上昇する。従って、遊
辺２１ｃ上の位置で最も高い応力を示す。これに対して
(a)図の本発明のものは、隅点Ｏから直線的に応力が上
昇する点は同じであるが、両側のえぐり最深点を結ぶ位
置付近でほぼ最大値を示し、ここから急激に応力は減少
する。

【００１９】従って、従来のものは、遊辺位置で応力が
非常に高くなるため、座屈強度を向上させる目的で遊辺
２１ｃに沿ってスチフナやフランジを設ける必要がある
わけである。これに対し、本発明の場合には遊辺位置な
いしこの近辺における応力は小さくなるので、この部位
にスチフナやフランジを設ける必要がなくなるのであ
る。

【００２０】このように、ブラケットの端部に湾曲状の
えぐりを設けることによって、あたかも、その遊辺にス
チフナやフランジを設けた場合と同じような作用効果を
得ることができるものである。

【００２１】図７(a)(b)は歩留りの比較図である。(a)
図の本発明のものでは、矩形板から板取りするのに2 つ
のブラケット両端部に斜線で示すピーマン形状のスクラ
ップＳがでるだけであるので歩留りが良い。これに対し
て、(b) 図の従来のものは、芋状の大きなスクラップＳ
が中央部にでるので歩留りが悪くなる。しかも必要な板
幅も少し大きくなる。

【００２２】

【発明の効果】 ブラケットのトウ部に楕円形状等からなるえぐりを
設けることにより、座屈強度上問題となるブラケットの
遊辺部分の応力は低くなり、座屈強度を向上させること
ができる。 えぐりを設けることによって同時にブラケット端部
がソフトトウ形状に形成され、防撓材の変形に対してブ
ラケットのトウ部の応力集中が緩和され、疲労強度を向
上させることができる。

【００２３】以上のように、単にえぐりを設けることの
みで、疲労強度の向上を図りつつ座屈強度をも高めるこ
とができる。

【００２４】 えぐりを設けることで、従来のような
フランジやスチフナをブラケット遊辺に沿って設ける必
要がなくなるので、部材の歩留りも大いに改善されと共
に、加工性が大幅に向上する結果、先行小組材を減少す
ることができ、工場の効率化を達成することができる。
エンドブラケットの形状等を統一できるため板取り時の
つめ合わせが迅速、容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるエンドブラケットの構造と配置
例を示す図である。

【図２】本発明にかかるエンドブラケットの拡大図であ
る。

【図３】(a) 〜 (d)は本発明のえぐり形状の変形実施例
を示す図である。

【図４】本発明(a) と従来(b) の座屈強度の比較図であ
る。

【図５】本発明型ブラケットと従来型ブラケットのＰ−
δ² の比較曲線図である。

【図６】本発明(a) と従来(b) の応力比較図である。

【図７】本発明(a) と従来(b) の歩留りの比較図であ
る。

【図８】従来のエンドブラケットの構造と配置例を示す
図である。

【符号の説明】

１…エンドブラケット １ｃ…遊辺 １ｄ…トウ部（つま先部） ２、３…防撓材 ７…えぐり ８…楕円 ８ａ…楕円長軸 １０…切り込み開始位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−136893（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−103196（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 防撓材同士等の複数の構造物の隅部に設
   けられた平板からなるエンドブラケットにおいて、該エ
   ンドブラケットの遊辺の両端部を切り込んでえぐり部分
   を形設して該遊辺部分の高い応力を該えぐり部分に移行
   して該遊辺部分の座屈強度を向上させると共に、このえ
   ぐり部分の形状が、所定のえぐり深さを有し、かつ、略
   楕円もしくは略円弧または略楕円と略円弧の組合せから
   なる湾曲縁を有する形状になっており、しかも、遊辺の
   延長線の内側にトウ部が存在するようにしたことを特徴
   とする船体ブラケット構造。
2. 【請求項２】 一つのえぐり部分が、ブラケット両端の
   トウ部を結んだ仮想の遊辺全体長さのほぼ15〜35% の範
   囲に形設されていることを特徴とする請求項１に記載の
   船体ブラケット構造。