JP4119813B2 - タンクカバー及び船舶 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば液化天然ガス運搬船（ＬＮＧ船）などの船舶に搭載される独立球形タンクを覆うためのタンクカバーに関するものである。
ＬＮＧ船などの船舶には、図５に示すように、例えば液化天然ガスを収容する独立球形タンク１５が、その一部を船体１０の上甲板１１上に突出させた状態で、船体１０の長手方向（図５における左右方向）に沿って複数配列されるように搭載されている。
このような船舶においては、独立球形タンク１５を外気や海水から保護するため、各独立球形タンク１５における上甲板１１上の突出部分がそれぞれタンクカバー２０によって覆われている。タンクカバー２０は、略半球状部分２１と略円筒状部分２２とから構成された中空体であって、その略円筒状部分２２の下端部２３（タンクカバー２０の下端部２３）が、船体１０の上甲板１１に対して溶接で接合されている。
ところで、上記の船舶が波浪中を航海する際に受ける荷重によって、船体１０に縦曲げモーメントが発生すると、図６に示すように、船体１０の上甲板１１に下端部２３が接合されたタンクカバー２０は、船体１０の変形と逆向きの変形を行うため、このタンクカバー２０の下端部２３には、圧縮・引張による大きな荷重が発生する（図６（ａ）参照）。同時に略円筒状部分２２は、船体長手方向に伸びの強制変形と、船幅方向に縮みの強制変形とを受ける（図６（ｂ）参照）。とくに、タンクカバー２０の下端部２３のうちでも、その前後端（船体１０の長手方向に沿った方向の両端部、図５におけるＡ部）及び左右端（船体１０の幅方向に沿った方向の両端部、図５におけるＢ部）に発生する荷重と強制変形が非常に大きくなってしまう。
例えば、タンクカバー２０の下端部２３に、船体１０の上甲板１１に向かって圧縮されるような荷重及び内側（図７における右側）に向かう縮みの強制変形が発生すると、図７に示すように、タンクカバー２０の下端部２３が該タンクカバー２０の内側（図７における右側）に向かって曲げられるように変形し、図７の右側部分に示すような軸応力と曲げ応力とが合成されたトータル応力が下端部２３に作用する。
このような応力がタンクカバー２０の下端部２３に作用してしまうことから、上記の船舶では、そのタンクカバー２０の下端部２３の疲労強度を確保することが非常に重要となっていた。
これに対して、特許文献１には、隣接する独立球形タンク１５が収容されるスペース同士を間仕切る船体１０の横隔壁１２に大開口部を形成し、この横隔壁１２を柔軟構造とすることにより、タンクカバー２０の下端部２３に作用する応力の緩和を狙った技術が記載されている。
特公平５−４９５１９号公報
この特許文献１に記載された技術では、とくに大きな荷重が作用するタンクカバー２０の下端部２３における前後端及び左右端のうち、前後端に作用する応力については、この前後端が柔軟構造である横隔壁１２のすぐ上方に配置されているために、十分な緩和を図ることができる。
しかしながら、下端部２３における左右端に作用する応力については、この左右端が剛体構造である船側外板１３のすぐ上方に配置されているために、十分な緩和を図ることができなくなっていた。したがって、特許文献１に記載された技術では、近年要求されている疲労強度の高い基準をクリアすることが困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、船体の上甲板に接合される下端部の疲労強度を十分に確保して、その疲労寿命を向上させることができるタンクカバー及びこれを備えた船舶を提供することを目的としている。
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明によるタンクカバーは、船体の上甲板上に一部を突出させた状態で船舶に搭載される独立球形タンクの、前記上甲板上の突出部分を覆うタンクカバーであって、前記上甲板へ接合される下端部に、その強度が補強された補強部が設けられていることを特徴とするものであり、また、本発明による船舶は、船体の上甲板上に一部を突出させた状態で搭載される独立球形タンクの、前記上甲板上の突出部分が、本発明のタンクカバーによって覆われていることを特徴とするものである。
本発明によれば、圧縮・引張による大きな荷重が発生するタンクカバーの下端部に対して補強部を設けたことで、この下端部に作用する応力を十分に緩和して、タンクカバーの下端部の疲労強度を向上させることができる。とくに、前記補強部が、前記下端部の厚みが周方向における他の部分の厚みよりも増大させられた増厚部とされていると、簡略な構成でありながらも、下端部に作用する応力を十分に緩和することが可能となる。
また、前記補強部が、前記船体の幅方向の両端部に設けられていると、疲労強度が最も厳しくなりがちとなる部分に対して作用する応力を緩和することができて、タンクカバーの下端部の疲労強度を効果的に向上させることができる。
ここで、前記補強部が前記増厚部とされている場合には、前記増厚部における厚み方向の中心線が、該増厚部の上方側に連なる他の部分における厚み方向の中心線よりも該タンクカバーの内側に偏心させられていてもよい。
このような構成とすると、タンクカバーの下端部が該タンクカバーの内側に曲げられるときの通常の曲げモーメントとは逆向きの付加曲げモーメントが生じるため、この付加曲げモーメントによる曲げ応力で、下端部に作用する通常の曲げモーメントによる曲げ応力をキャンセルすることができ、タンクカバーの下端部の疲労強度をより向上させることができる。
以下、本発明の参考例について、添付した図面を参照しながら説明するが、上述した従来技術と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
本発明の参考例によるタンクカバー２０は、図１に示すように、上方側に位置する略半球状部分２１と下方側に位置する略円筒状部分２２とから構成された中空体であって、その略円筒状部分２２の下端部２３（タンクカバー２０の下端部２３）における縁部２３Ａが、船体１０の上甲板１１に対して溶接で接合されている。
そして、タンクカバー２０を構成している略円筒状部分２２の下端部２３におけるタンクカバー中心線の左右端、つまり下端部２３における船体１０の幅方向に沿った方向の両端部には、その強度が補強された補強部としての増厚部３０がそれぞれ設けられている。
増厚部３０は、図２に示すように、タンクカバー２０の下端部２３（縁部２３Ａを含む）の厚みが局所的に増大させられたものであり、この増厚部３０を除いた他の部分（略円筒状部分２２）の厚みｔ１（例えばｔ１＝２０ｍｍ）よりも増大した厚みｔ（例えばｔ＝５０ｍｍ）を有している。補強部３０の大きさは、直径２０ｍの球形とされたタンクカバーの場合、周方向の幅約５ｍ、高さ約５００mmとされている。
詳述すれば、増厚部３０は、周方向の全周及び高さ方向の全長に亘って略一定の厚みｔ１を有する略円筒状部分に対して、その下端部２３に継手Ｊを設け、その下に所定厚さのプレート３１が挿入・溶接されることによって構成されたものである（図２（ｂ）参照）。このプレート３１は、タンクカバー２０の内外から全周にわたって溶接されている。
また、増厚部３０を、その厚み方向に沿った断面で見たときには、図２に示すように、増厚部３０における厚み方向の中心線Ｐと、増厚部３０を除いた他の部分（増厚部３０の上方側に連なる略円筒状部分２２）における厚み方向の中心線Ｐ１とが、略同一直線状に位置させられている。
なお、増厚部３０を構成するために下端部２３に挿入されたプレート３１は、その上端部が斜めに傾斜した傾斜面３１Ａとされており、増厚部３０とその上方側に連なる略円筒状部分２２との接続部分の厚みについては、増厚部３０の厚みｔから他の部分の厚みｔ１まで略一定の変化傾向で漸次縮小するようになっている。
このような構成とされた本参考例によるタンクカバー２０では、船体１０に縦曲げモーメントが発生することにより、このタンクカバー２０の下端部２３における左右端に対して上甲板１１に向かって圧縮されるような荷重（図２中の白抜き矢印）及び内側（図２における右側）に向かう縮みの強制変形（図２中の黒矢印）が生じると、図２の中央部分に示すように、タンクカバー２０の下端部２３におけるタンクカバー中心線の左右端に設けられた増厚部３０が、該タンクカバー２０の内側（図２における右側）に向かって曲げられるように変形する。
ここで、本参考例においては、図２の右側部分に示すような軸応力と曲げ応力とが増厚部３０に作用することになるのであるが、増厚部３０に作用する軸応力は、増厚部３０の断面積が増加したことによって減少し、かつ、増厚部３０に作用する曲げ応力も、増厚部３０の断面係数が増加したことによって減少する。
そのため、これら軸応力と曲げ応力とが合成されたトータル応力が、増厚部３０を設けない場合と比較して大幅に減少することとなり、疲労強度が最も厳しくなりがちであった部分、つまり、タンクカバー２０の下端部２３における左右端に対して作用する応力を十分に緩和することができる。
これにより、タンクカバー２０の下端部２３の疲労強度を効果的に向上させることができ、タンクカバー２０の疲労寿命を格段に向上させることにつながるのである。
ここで、上記の増厚部３０の厚みｔについて考えてみる。図３のグラフで示すように、タンクカバー２０の下端部２３に加えられる強制変位量が一定の条件下では、増厚部３０の厚みｔが大きくなっていくにつれ、その剛性も高くなることから、増厚部３０に作用する分担荷重も大きくなっていくことになる。この分担荷重が大きくなりすぎると、増厚部３０の厚みｔで分担荷重を割った値が増厚部３０に作用する応力であることからこの応力が若干下がるとはいえ、タンクカバー２０の下端部２３に作用している全体の応力のバランスが大きく崩れてしまい、この増厚部３０による応力の緩和効果が薄れてしまうおそれが生じる。
したがって、増厚部３０の厚みｔについては、上記のような不具合を生じさせることなく、この増厚部３０による応力の緩和効果が最大となるような最適値を見つけて適宜設定してやることが好ましい。
また、上記と同様の理由で、増厚部３０の高さを大きくしすぎたり（例えば、増厚部３０の高さを、略円筒状部分２２と略半球状部分２１との交差稜線部であるナックル部まで延長する）、増厚部３０の周方向（略円筒状部分２２の周方向）での長さを大きくしすぎたりしても、増厚部３０による応力の緩和効果が薄れてしまうおそれが生じるので、これらの高さ及び周方向長さについても、増厚部３０による応力の緩和効果が最大となるような最適値を見つけて適宜設定してやることが好ましい。
次に、本発明の第１実施形態を添付した図面を参照しながら説明するが、上述した参考例と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
本第１実施形態によるタンクカバー２０において、増厚部３０は、図４に示すように、周方向の全周及び高さ方向の全長に亘って略一定の厚みｔ１を有する略円筒状部分に対して、その下端部２３の左右端における内側（図４における右側）のみに板厚が増加するように所定厚みのプレート３１を挿入することによって構成されたものである。
また、増厚部３０を、その厚み方向に沿った断面で見たときには、図４に示すように、増厚部３０における厚み方向の中心線Ｐと、増厚部３０を除いた他の部分（増厚部３０の上方側に連なる略円筒状部分２２）における厚み方向の中心線Ｐ１とが、略同一直線状に位置させられることはなく、増厚部３０における厚み方向の中心線Ｐが他の部分における厚み方向の中心線Ｐ１よりもタンクカバー２０の内側（図４における右側）に偏心させられている。
このような構成とされた本第１実施形態によるタンクカバー２０でも、船体１０に縦曲げモーメントが発生することにより、このタンクカバー２０の下端部２３における左右端に対して上甲板１１に向かって圧縮されるような荷重（図４中の白抜き矢印）及び内側（図４における右側）に向かう縮みの強制変形（図４中の黒矢印）が生じると、図４の中央部分に示すように、タンクカバー２０の下端部２３におけるタンクカバー中心線の左右端に設けられた増厚部３０が、該タンクカバー２０の内側（図４における右側）に向かって曲げられるように変形する。
ここで、本第１実施形態においては、増厚部３０の中心線Ｐが上記のようにタンクカバー２０の内側に偏心させられているために、増厚部３０がタンクカバー２０の内側に曲げられるときの通常の曲げモーメントとは逆向きの付加曲げモーメントが生じるので、図４の右側部分に示すように、参考例と同様の軸応力及び曲げ応力だけではなく、上記の付加曲げモーメントによるキャンセル側の曲げ応力が増厚部３０に作用することになる。
そのため、これら軸応力と曲げ応力とキャンセル側の曲げ応力とが合成されたトータル応力が、増厚部３０を設けない場合と比較して大幅に減少するのに加え、とくに軸応力と曲げ応力とが重畳する増厚部３０の内側に作用する応力をキャンセル側の曲げ応力によって減少させることができ、タンクカバー２０の下端部２３の疲労強度をさらに向上させることが可能となる。
なお、上述した参考例及び実施形態においては、タンクカバー２０の下端部２３におけるタンクカバー中心線の左右端のみに増厚部３０を設けているが、必要に応じて他の部分に設けてもよい。例えば、船体１０の横隔壁１２を柔軟構造としないような場合には、タンクカバー２０の下端部２３における左右端と同様に疲労強度が最も厳しくなってしまう下端部２３のタンクカバー中心線の前後端にも増厚部３０を設けてもよい。
また、上述した参考例においては、タンクカバー２０の下端部２３に設けられる補強部を増厚部３０としているが、これだけに限定されることはなく、例えば、タンクカバー２０の下端部２３に対して、補強部としてのスチフナ（リブ）を設けることも考えられる。
さらに、上述した参考例及び実施形態のタンクカバー２０は、ＬＮＧ船だけではなく、例えばＤＭＥ（ジメチルエーテル）船などの船舶などに搭載された独立球形タンクを覆うためのものであっても構わない。要は、独立球形タンクが搭載された船舶であれば、本発明を有効に活用できるということである。
本発明の参考例によるタンクカバーを示す側面図である。 （ａ）は本発明の参考例によるタンクカバーの要部を示す断面図であり、（ｂ）はプレートがタンクカバーに挿入・溶接される状態が示された斜視図である。 増厚部の厚みに関するグラフである。 本発明の第１実施形態によるタンクカバーの要部を示す断面図である。 船舶の全体構成を示す側面図である。 船体に縦曲げモーメントが発生して、船体が変形したときの状態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 従来のタンクカバーの要部を示す断面図である。
符号の説明
１０ 船体
１１ 上甲板
１２ 横隔壁
１３ 船側外板
１５ 独立球形タンク
２０ タンクカバー
２１ 略半球状部分
２２ 略円筒状部分
２３ 下端部
２３Ａ 縁部
３０ 増厚部
３１ プレート
３１Ａ 傾斜面
ｔ 増厚部の厚み
Ｐ 増厚部における厚み方向の中心線

Claims (2)

  1. 船体の上甲板上に一部を突出させた状態で船舶に搭載される独立球形タンクの、前記上甲板上の突出部分を覆うタンクカバーであって、
    前記上甲板へ接合される下端部に、その強度が補強された補強部が設けられ、
    前記補強部は、前記下端部の厚みが周方向における他の部分の厚みよりも増大させられた増厚部とされ、
    前記増厚部は、前記船体の幅方向に沿った方向の両端部に設けられ、
    前記増厚部における厚み方向の中心線が、該増厚部の上方側に連なる他の部分における厚み方向の中心線よりも該タンクカバーの内側に偏心させられていることを特徴とするタンクカバー。
  2. 船体の上甲板上に一部を突出させた状態で搭載される独立球形タンクの、前記上甲板上の突出部分が、請求項１に記載のタンクカバーによって覆われていることを特徴とする船舶。
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