JP2808473B2 - 耐外部圧円筒殻 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐外部圧円筒殻に関し、時に円筒状胴部の
外表面にかかる外部圧の座屈圧力すなわち圧壊圧力が高
く、例えば深度の大きい水中において使用するのに好適
な耐外部圧円筒殻に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば水中において使用される耐外部圧円筒殻
は、潜水艦、観光潜水船、深海調査船などの潜水船や潜
水機において、船殻に相当する耐外部圧円筒殻として使
用されており、第３図にその一例が示されている。

第３図において、耐外部圧円筒殻01の胴部04は、A₀部
において拡大して示されているように、単純な円筒形状
の胴板により形成されており、この胴部04の両端部は、
鏡部03により密封されている。鏡部03は、溶接またはフ
ランジ締めなどの手段により胴部04に接合される。胴部
04においては、第３図に示されているように、胴板の板
厚を薄くする代わりに、中心線方向に相互に間隔を置い
て環状の補強フレーム02を配設した構造とする場合が多
い。この際、耐外部圧円筒殻01の外部圧に対する圧壊強
度を低下させないために、できるだけ初期不整が小さく
なるように機械加工により耐外部圧円筒殻01を製作して
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、耐外部圧円筒殻の構造を前記のような
従来の構造とする限り、製作時の初期不整のため、耐外
部圧円筒殻の圧壊圧力が、初期不整がない場合の圧壊圧
力を基準圧壊圧力とすると、どうしてもこの基準圧壊圧
力よりも低下する、という問題があった。

他方、耐外部圧円筒殻の圧壊圧力を少しでも増加させ
て耐外部圧円筒殻を軽量化し、製作費の節減を図る必要
があった。

そこで、本発明の主な目的は、構造上圧壊圧力が高
く、従来の耐外部圧円筒殻よりも一段と軽量化が可能で
あり、製作費の節減が可能となるばかりでなく、より安
全に使用することができるような耐外部圧円筒殻を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明の耐外部圧円筒殻
は、円筒状胴部を有する耐外部圧円筒殻であって、前記
円筒状胴部の胴板は、中心線方向に離隔する環状の補強
部間において外方に向けて凸状に膨出していることを特
徴としている。

〔作 用〕

耐外部圧円筒殻の圧壊は、外部圧に対して鏡部よりも
比較的強度が低い円筒状胴部が、まず外部圧によって内
側に変形していき、ある時点で耐え切れなくなって急激
に大きな変形が発生することにより起きるが、本発明の
耐外部圧円筒殻の円筒状胴部の胴板は、あらかじめ外
方、すなわち変形方向とは逆方向に初期変形が与えられ
ているため、このような初期変形が与えられていない場
合と比べて、より高い外部圧力で圧壊する。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例に基づく耐外部圧
円筒殻について説明する。

まず第１図において、外部から一様な圧力Ｐを受ける
耐外部圧円筒殻１は、円筒状胴部４と、その両端部にお
ける鏡部３とを有し、円筒状胴部４の胴板は、耐外部圧
円筒殻１の中心線方向に相互に一定の間隔で離隔して配
設された環状の補強部を構成する補強フレーム２間にお
いて、Ａ部内に拡大して示されているように、外方に向
けて凸状に膨出している。この補強フレーム２間の胴板
の膨出形状は、例えばＡ部内に示されているように、胴
板の厚さをｔとし、最大膨出量がδとなるような三角函
数曲線に従った膨出形状とすることが考えられる。

補強フレーム２の個数は、第１図のように６個とする
代わりに必要に応じて任意の個数とすることができ、場
合によっては補強フレーム２を無くすることも可能であ
る。この場合、鏡部３が円筒状胴部４の両端部を補強
し、円筒状胴部４と鏡部３との環状の接合部が、円筒状
胴部４に対する補強部を構成することとなる。

鏡部３は、溶接またはフランジ締めなどの手段により
胴部４に接合される。また、鏡部３の形状は、第１図の
ような半球状の形状とする代わりに、耐外部圧円筒殻１
の使用態様に応じて、他の最適な形状とすることができ
る。そして、本発明に従った形状を有する円筒状胴部４
をそなえた耐外部圧円筒殻１は、円筒状胴部４にのみ外
部圧力Ｐを受けるような部分に配設して使用することも
可能である。

最適な最大膨出量δは、円筒状胴部４の全長、胴板の
半径、胴板の板厚、補強フレーム２のピッチ間隔、補強
フレーム２の厚みなどの構造上の詳細な条件や胴板や補
強フレームの材質などをモデル化した有限要素法による
解析に従って決定することができるほか、第２図に例示
されているように、実験により耐外部圧円筒殻１の特性
を求めて、そのときの特性曲線に基づいて決定すること
もできる。

第２図において、縦軸の目盛りは、本発明に従って胴
板に膨出部が形成された場合の耐外部圧円筒殻の圧壊圧
力と、胴板に膨出部が形成されていず、胴板部が単純な
円筒形状となっている場合の耐外部圧円筒殻の圧壊圧力
との比を召し、横軸の目盛りは、胴板の最大膨出量δと
胴板の板厚ｔとの比を示している。この第２図に例示さ
れた特性曲線によれば、胴板の最適な最大膨出量δは、
δ/t＝0.4のとき、すなわち胴板の板厚ｔの40％とする
ときが最も効果的であることがわかる。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明の耐外部圧円筒殻によれば、以
下のような効果および利点が得られる。

（１）円筒状胴部の胴板が、補強部間において外方に向
けて膨出しているので、従来のように、胴部の初期不整
の減少に力を注いで耐外部圧円筒殻の圧壊圧力の低下を
少しでも少なく抑える、といった消極的な対策をとるこ
となく、積極的に耐外部圧円筒殻の圧壊圧力を胴部の胴
板部が単純な円筒形状の場合よりも増大させる、といっ
た対策をとることができる。

（２）胴部の胴板が外方に向けて膨出していることによ
り、圧壊圧力が増大し、胴部の胴板部が単純な円筒形状
の場合に比べ、同量の材料を使用しながら、より耐圧強
度の高い構造の耐外部圧円筒殻を製作することができ、
このため、より安全に耐外部圧円筒殻を使用することが
できるとともに、例えば潜水用耐圧構造物として耐外部
圧円筒殻を使用した場合には、より深度の大きな水深部
まで潜水することが可能となる。

（３）胴部の胴板が外方に向けて膨出していることによ
り、圧壊圧力が増大するので、胴部の胴板部が単純な円
筒形状の場合と比較して、圧壊圧力を同等に設定した場
合には、耐外部圧円筒殻の胴板の板厚をより薄くするこ
とができ、耐外部圧円筒殻の軽量化と材料の節減が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づく耐外部圧円筒殻の要
部断面全体側面図、第２図は胴板の膨出量と圧壊圧力と
の関係を実験的に求めた場合の一例を示す耐外部圧円筒
殻の特性曲線図、第３図は従来の耐外部圧円筒殻の一例
を示す要部断面全体側面図である。 01……耐外部圧円筒殻、02……補強フレーム、03……鏡
部、04……胴部、0A……要部拡大図、１……耐外部圧円
筒殻、２……補強フレーム、３……鏡部、４……胴部、
Ａ……要部拡大部、Ｐ……外部圧力、δ……最大膨出
量、ｔ……胴板板厚。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状胴部を有する耐外部圧円筒殻であっ
   て、前記円筒状胴部の胴板は、中心線方向に離隔する環
   状の補強部間において外方に向けて凸状に膨出している
   ことを特徴とする耐外部圧円筒殻。