JP4712280B2 - 改良された構造用サンドイッチ板部材 - Google Patents

Description

本発明は、２つの外側金属板と、当該部材の構造的強度に実質的に寄与するのに充分な強度をもって該外側金属板に接合されるプラスティックまたはエラストマー材料の心材とを具備する構造用サンドイッチ板部材に関する。

構造用サンドイッチ板部材は、米国特許ＵＳ５，７７８，８１３号およびＵＳ６，０５０，２０８号に記述されており、それらの文書は、引用によりここに組み込まれており、そして例えば、非発泡ポリウレタン、の中間エラストマー心材によって一体に接合される外側金属、例えば鉄鋼、の板を具備している。これらのサンドイッチ板システムは、補剛された鋼板を置換するための多くの形態の構造において使用されて、結果としての構造を非常に単純化して、重量を軽減すると同時に強度および構造的機能（剛性、制動特性）を改善し得る。これらの構造用サンドイッチ板部材のさらなる開発は、やはり引用によりここに組み込まれている、国際特許出願ＧＢ００／０４１９８に記述されている。そこに述べられているように、発泡形態は、重量を軽減するために中心層に組み込まれていても良く、横断金属剪断板が剛性を改善するために加えられていても良い。

上述において言及された文書に記述された構造部材は、概して、平坦または（単一または２重曲率で）屈曲され且つ所望の構造、例えば船舶、海洋構造物、橋梁または他の土木工学構造物、を形成すべく現場で一体に溶接される単純な平板部材である。一般に、構造用サンドイッチ板部材を用いて構築される船舶、海洋構造物、または土木工学工事は、最初に最大の有用部分、例えば１つまたはそれより多くの内部気密キャビティを収容する船殻モジュール、の鋼鉄構造を溶接することによって作り上げられるであろう。エラストマーは、それから、それらのキャビティ内に注入され、部分合成を作って硬化される。パネル、部分またはモジュールが、より大きなまたは完全な構造を形成すべく結合される場所では、（エラストマーの無い）溶接マージンが、溶接プロセスに起因する熱からのエラストマーに対する損傷を緩和しまたは防止するために組み込まれなければならない。構造用サンドイッチ板部材を含む隣接モジュールの鋼板が一体に溶接されるとき、溶接マージンは、接続キャビティを形成する。一旦、全ての溶接が完了すると、構造物連続合成構造を作るために接続キャビティ内にエラストマーが注入される。この構成方法は、硬化されたエラストマーを溶接される部分または板から離して配置する。この方法は、満足すべき結果を提供するとはいえ、この構成方法のいくらかの単純化が望ましい。

本発明の目的は、船舶、船舶構成要素、橋梁およびその他の土木工学または海洋構造物に容易に組み立てられ得る構造用サンドイッチ板部材を提供することにある。

本発明によれば、構造用サンドイッチ板部材であって、第１および第２の外側金属板と、それら外側金属板の間で剪断力を伝達するために充分な強さで前記外側金属板に接合されたエラストマー心材と、前記第１の外側金属板と第２の外側金属板の間に嵌め込まれ且つそれらに結合されて、圧延されあるいは押出し加工されたプロファイル（異形材又は賦形材）によって形成され、前記外側金属板の周囲の少なくとも一部に沿って延在し、そして前記プロファイルは、前記構造用サンドイッチ板部材を他の構造用サンドイッチ板部材に溶接するのに適する位置を提供する端縁部材とを具備する構造用サンドイッチ板部材が提供される。

本発明の構造用サンドイッチ板部材の外側金属板の材料、寸法および一般的特性は、当該構造用サンドイッチ板部材が据え付けられる特定の使用のために所望される通りに選択されて良く、且つ一般には、米国特許ＵＳ５，７７８，８１３号およびＵＳ６，０５０，２０８号に記述されたようなものでも良い。鋼鉄は、２から２０ｍｍの厚みのものが通例使用され、そしてアルミニウムは、軽量が所望される場合に使用される。同様に、エラストマーは、米国特許ＵＳ５，７７８，８１３号およびＵＳ６，０５０，２０８号に記述されたように、ポリウレタンのようなどんな適切な材料、例えばプラスティックス、であっても良い、
圧延されあるいは押出し加工されるプロファイルは、部材が前もって製造されることを可能とすべく構造用サンドイッチ板部材に組み込まれ、且つ原位置構造に単純化して、溶接位置において部材を一緒に、あるいは部材を金属板に（構造上の完全さを妥協することなく）溶接することによってより大きな構造物内に連続させられるように種々の形態で製作され得る。

本発明に従ったプロファイルは、製造コストを低減し且つ原位置溶接を容易にするために、良好な疲労抵抗結合詳細、準備（接続部材の組み合わせ）の容易さのための優れた寸法コントロールを有する結合、および組み込み溶接前処理部（完全なまたは部分的な溶込み溶接前処理部、裏当てバーおよび／または位置合わせ板）を提供するために、弧状部、フィレット、寸法およびその他の特徴を持って作られる。

プロファイルの幾何学形態に基づく溶接位置は、溶接が心材を損傷することあるいは当該部材の構造上の特性に対する不利益なく前もって作られた部材に対して溶接がなし得るように、心材材料から充分に離間して配置される。溶接位置は、疲労の問題をこうむるかもしれない局所的な高ストレス領域からも離間して配置される。

硬直縁部プロファイルは、補剛板構造に関連する時間を浪費し且つ高価な熱フェアリング処理を都合良く排除する大きな部分またはモジュールを接続するための寸法コントロールを提供する。構造用サンドイッチ板部材相互間の接続個所に沿う曲げ剛性の増大は、局所溶接歪みを緩和し、溶接の詳細および手続きを簡単化し、そして製造コストを低減する。

組み込み剪断キー、位置合わせ板および摩擦結合ジョイントを有するプロファイルは、準備を簡単化し、それによって製造の時間、労力およびコストを低減する。

本発明によるプロファイルの幾何学形態は、船舶、海事、土木および海洋構造における板部材の間の典型的な結合のための良好な詳細を提供すべく開発されてきた。プロファイルは、ここでは、ジョイントのタイプを分類する文字または文字群、それに続く臨界寸法および長さのメートルあたりのキログラムでのプロファイルの近似量を示す一対の番号によって、識別される。例えば、Ｅ４０×１７は、４０ｍｍ厚の心材を有し且つ１７Ｋｇ／ｍの質量を有する構造用サンドイッチ板部材についての典型的な端縁プロファイルである。次の表は、それらの適用または使用の簡単な記述を与え且つ説明する。

本発明による構造用サンドイッチ板部材は、アプリケーションおよびそれによって完全な船舶または構造物を形成すべく結合される（溶接される）方法の要求に従って、１つまたはそれより多くのキャビティーおよび１つまたはそれより多くのプロファイルタイプを含んでいても良い。

本発明の構造プロファイル、形状または部分は、概して、鋼材から圧延形成され、またはアルミニウム材から押出し加工され、ほとんどいつも、それらがその一部分を形成する構造用サンドイッチ板部材の外側板を形成するために使用されるのと同一の金属からなるであろう。プロファイルは、概して細長く且つ実質的に全周囲、構造用サンドイッチ板部材および／またはそれらが接続する金属板の長さおよび／または幅にわたって延びる。

本発明に従ったものだけでなく、上述において参照された文献に記述された通り、本発明に従って種々のプロファイルが、構造用サンドイッチ板部材と共に使用されるであろうことは留意すべきである。

本発明は、例示的な実施の形態および添付図面を参照して以下に説明されるであろう。

種々の実施の形態において、同様の参照符号は、同様の部品を示している。

図１のＡからＣは、概して構造用サンドイッチ板部材の外側縁部を、多数のそのような板部材が大きな部分またはモジュールとして形成されるときに、そのモジュールの外側縁部が、主として、隣接するモジュールの外側縁部の溶接位置を溶接することにより、対応付けられ接続されうる縁部プロファイルからなるように、形成する縁部プロファイル１ａから１ｃを図示している。一般に、縁部プロファイルは、それらを原位置に提供しまたは作る必要性を排除するために、可能性のある溶接位置に組み込み裏当てバーおよび完全または部分的な溶込み溝溶接前処理部を含んでいる。これらの部分は、鋼材にて標準的な形状および板体から圧延形成または製作されてもよい。その代わりに、それらは、軽量が所望されるアプリケーション、例えば巡航船の上側デッキまたは高速船舶における船殻形成、のために、アルミニウム材にて押出し加工されても良い。もちろん、もしも所望され且つ異なる金属の構造プロファイルが、本発明に従った構造用サンドイッチ板部材を形成するために一緒に使用されてもよいならば、他の金属も用いられ得る。

横断面である図１のＡに示される縁部プロファイル１ａは、構造用サンドイッチ板部材の一つの外側板の一部を形成するであろう概して平面の部分（長フランジ）１１を具備しており、そして該長フランジは、隣接するモジュールと位置合わせされるべく先端が（例えば±５ｍｍまで）位置変更され得るのに充分な長さを有している。当該部分の一つの縁部から内方に配置されるのは、立上がりウェブ１２であり、該ウェブは、構造用サンドイッチ板部材の厚みを横切って延びるであろう。立上がりウェブ１２の末端において、長フランジ１１に平行で且つその中心に向かって延びる短フランジ１３が設けられる。短フランジ１３は、構造用サンドイッチ板部材を完成するために使用される金属板のための着床面を提供する。完全溶込み溝前処理部１４は、隣接する板または縁部プロファイルが外部からの縁部プロファイルに溶接されるべく長フランジ１１の縁部に設けられる。後の説明において分かり得るように、可能性のある溶接位置は、完全溶込み溝溶接前処理部１４および短フランジ１３の端部を含んでいる。

図１のＢは、図１のＡのそれと類似した代替的な縁部プロファイル１ｂを図示しており、また板部分（長フランジ）１１、立上がりウェブ１２および短フランジ１３を具備している。この場合において、長フランジ１１の溶接前処理部１４は、隣接板または同様の部分が内側から縁部プロファイル１ｂに溶接されることを可能とする。図１のＣは、やはり（長フランジ）板部分１１、立上がりウェブ１２および短フランジ１３からなり、図１のＡおよびＢの部分１ａおよび１ｂにおけるのと同一の機能を果たすさらなる代替的な縁部プロファイル１ｃを図示している。図１のＣの縁部プロファイル１ｃにおいて、立上がりウェブ１２は、長フランジ１１の一方の側の縁部に隣接して配置される。他方の側の縁部溶接前処理部１４は、意図される製造シーケンスのために所望される通り、図示のように外部からの溶接を可能として、または内部からの溶接を可能として構成されてもよい。立上がりウェブ１２のベース部において、小突起１７が、その下側面が長フランジ１１の内側面に位置合わせされて、隣接板を受けるための裏当てバーとして作用すべく、設けられている。後述において理解され得るように、可能性のある溶接位置は、小突起１７、溶接前処理部１４および短フランジ１３を含んでいる。

以上および以下の説明において、「内部」および「外部」の用語は、構造物内においてそれらの意図する位置に関して、望ましい溶接方向を識別するために使用されている。図１のＡからＣにおいて、プロファイルの外部面は、下側面であり、内部は、上側である。

図２のＡおよびＢは、図１のＣに示された通りのプロファイルが、構造用サンドイッチ板部材を備える大きな部分またはモジュールを結合するのに使用され得る２つの代替可能な方法が図示されている。

図２のＡの構成においては、２つの部分すなわちモジュール２ａおよび２ｂが、実質的に部材の構造強度に対して与えられるエラストマー心材２２によって一緒に接合される外側金属板２１を具備する構造用サンドイッチ板部材で構成される。部分２ａおよび２ｂの縁部は、縁部プロファイル１ｃによって閉じられ、一方の部分２ａは、（図示されているように）下方に縁部プロファイル１ｃの長フランジ１１を有し、他方の部分２ｂは、（図示されているように）上方に平面部分１１を有している。２つの部分２ａおよび２ｂは、他方の縁部プロファイル１ｃの短フランジ１３によって支持される各縁部プロファイル１ｃの長フランジ１１の自由端部と嵌合される。完全溶込み溝突き合わせ溶接４ｂは、溶接位置において隣接するモジュールと結合させられる。新たに形成されたキャビティ５は、それから構成を連続させるためにエラストマーが注入される。もしも必要ならば、一方の部分の短フランジ１３と、他方の長フランジ１１との間のオーバーラップの度合いがモジュールの作成に関連する準備における通常の変化に適応させて変化され得る。

図２のＢの構成においては、図１のＣに示されたのと類似した２つの同様の縁部プロファイル１ｄが再び使用される。この場合、縁部プロファイル１ｄは、それらの長フランジ１１を同一側として配置される。溶接前処理部は、図２のＢに示されるように、溶接位置において内部から仕上げの突き合わせ溶接４ｂがなされることを可能とする。その後に、望ましくはモジュール２ａおよび２ｂの外側板２１と同じ厚みを有する板６が、キャビティ５を閉じるために、溶接位置において、着床面および裏当てバーとして作用する短いフィンガー１３と共に溶接４ｂされる。キャビティ５は、それから結合板セグメント複合物を作るべく、エラストマーが注入される。モジュール間の結合のこの方法は、図２のＡの方法よりも位置合わせにおいてより多くのバリエーションを許容する。

図２のＡおよびＢ、加えて以下に述べられる種々のその他の図、において、構造用サンドイッチ板部材のためのエラストマーの注型に先立ってなされる突き合わせ溶接は、４ａにて示される。構造プロファイルと板部材を接合する、仕上げの溶接は、４ｂにて示されるが、その全てが完全に示されているわけではない。

図３のＡおよびＢは、深い雄および雌ソケットプロファイルおよび隣接する構造用サンドイッチ板部材を位置合わせし且つ接続するためのそれらの使用法を図示している。

図３のＡに示されるように、雄ソケットプロファイル７１および雌ソケットプロファイル７２は、接続する前もって作られた構造用サンドイッチ板部材の間に位置合わせおよび剪断受容力を与えて、嵌合する相補的なＵ字形状を有している。雄および雌ソケットプロファイル７１および７２のウェブの全体の深さは、それらが嵌め込まれるものの縁部におけるサンドイッチ板部材の心材厚みに等しい。図示されるように、２つの構造用サンドイッチ板部材は、同じ厚さを有しているが、ソケットプロファイルは、異なる厚みのまたは異なる金属板厚の構造用サンドイッチ板部材を一緒に結合すべく変更されても良い。ソケットプロファイルは、構造用サンドイッチ板部材の縁部の全長のいくらかまたは望ましくは全てについて延在しても良く、封入された気密キャビティーを有する金属箱を形成すべく、図３のＢに図示された通りのフィレット溶接４ａによって金属板２１に溶接される。他のプロファイルは、キャビティーに一体化され、あるいは縁部に沿って用いられても良い。これらのキャビティーは、エラストマー２２が注入され、そして硬化の後に構造用サンドイッチ板部材を形成する。より大きな部分は、図３のＢに示されるように、溶接位置において隣接する板部材の縁部に沿う雄および雌ソケットプロファイル７１および７２を組み合わせることによって作られることができ、そして突き合わせ溶接（図示されていない）を溶接することによりそれらを連続させる。深いソケットプロファイルは、図３のＢに示されるように、かならずしも完全に密着させる必要はないが、しかし板部材の平面内における位置合わせ不良に適応させるためにプロファイルの間のギャップを持つかもしれない。

図４のＡおよびＢは、構造用サンドイッチ板部材の１つまたはそれより多くの縁部を形成する浅い雄および雌ソケットプロファイル７３および７４を図示しており、深いソケットプロファイル７１および７２と同じ方法で使用される。

図５のＡからＤは、構造用サンドイッチ板部材に一体化され且つ金属ウェブに対して一般に垂直である構造用サンドイッチ板部材を結合するために使用される種々の板プロファイルを図示している。

図５のＡは、板プロファイル８１の基本的な形態を図示している。プロファイル８１の下側部分は、上側および下側フランジ８１１および８１２を有してＩ字形ビームのように成型されている。ウェブは、上側フランジの上方に延在する。フランジ８１１および８１２は、構造用サンドイッチ板部材２ａおよび２ｂの外側金属板２１が、突き合わせ溶接または完全溶込み溝溶接４ａにて板プロファイル８１に溶接されるのを許容するために、着床面および裏当てバーとして作用する。上側フランジ８１１の上方に延在するウェブは、垂直金属ウェブに結合するための溶接位置として使用される。

板２１に対する全ての縁部および一体化プロファイルの溶接のあとで、構造用サンドイッチ板部材２ａおよび２ｂを形成するために、エラストマー２２がキャビティー内に注入される。在来の金属板またはウェブ６１は、それが溶接プロセスによって損傷されないように心材から充分に離間されて配置される完全溶込み溝溶接または突き合わせ溶接４ｂのいずれかによる溶接位置にて板プロファイル８１に溶接される。

異なる寸法、組み込み溶接前処理、裏当てバーおよび板配置の位置合わせを有する板プロファイル形態のバリエーションが、図５のＢ、ＣおよびＤに図示されている。図５のＢおよびＣにそれぞれ示されている板プロファイル８２および８３は、単純化され且つ一つの板２１の内部に一組の着床面／裏当てバーを有する。プロファイルは、一つの板２１の外部にフィレット溶接され、且つ溶接位置において片面完全溶込み溝溶接または両面部分的溶込み溝溶接のいずれかにてウェブ６１に溶接される。図５のＤに示される板プロファイル８４は、プロファイル８２と類似しているが、溶接位置におけるウェブ６１の溶接を容易にするために付加的な裏当てバー位置合わせ板８４２を有している。

図６は、構造用サンドイッチ板部材を通して直接的に力を移行させるために使用され得る貫通厚プロファイル８５を図示している。貫通厚プロファイル８５は、厚みの一定な板を備えており、それから２対の離間されたフランジ８５１および８５２を突出している。これらのフランジ８５１および８５２は、それに溶接される構造用サンドイッチ板部材２ａおよび２ｂの外側板を形成している板２１のための着床面および裏当てバーとして作用する。ウェブまたは他の在来の金属板は、溶接位置において、建造の過程で予備成形される構造用サンドイッチパネルの貫通厚プロファイル８５に対して溶接され得る。

図７のＡおよびＢに示されるスペーサープロファイル９１および９３は、板継ぎ目を作るための着床面および裏当てバー９２として作用するために、且つ構造用サンドイッチ板部材の外側板を形成する板２１を離間させるために使用され得る。スペーサープロファイル９１および９３は、それぞれＩ字形状およびＴ字形状に形成されている。各々は、最初に外部板に対してフィレット溶接で溶接され、そしてそれから内部板に対して溶接位置においてそのときの板継ぎ目が溶接される。

垂直な構造用サンドイッチ板部材を相互に接続するための種々のサンドイッチ板プロファイル１０１から１０７は、図８のＡに横断面にて示されており、同時にそれらの使用の方法が、図８のＢからＤに示されている。これらのサンドイッチ板プロファイルは、節点プロファイルと称されるかもしれない。

図８のＢにおいては、３つの前もって作られたサンドイッチ板部材が、２つが位置合わせされ、且つ第３のものがそれらから垂直に延びて、一緒に結合され、そして側面シェルに対する典型的なデッキの詳細な結合をあらわしている。この結合をもたらすために使用される節点プロファイル１０１は、結合されるべき構造用サンドイッチ板部材の方向に面しているソケットを有する圧延形成されあるいは押出し加工された金属の部分である。全体の形状は、Ｈ字形の直立部分の一方に設けられたフランジにより形成される第３のソケットを有するＨ字形状である。前もって作られた構造用サンドイッチ板部材の縁部を形成する雄ソケットプロファイル１０２は、節点プロファイル１０１内に挿入され、且つ図８のＣに示されるように連続的な構造を形成して溶接位置において溶接される。仕上げの溶接（図示されていない）は、連続的な接続を作る。結合の構造的な完全性に影響を及ぼすことなく局所化された溶接が実施されることもできる。

図８のＤおよびＥは、２つの前もって作られた構造用サンドイッチ板部材を結合するために使用される２つの節点プロファイル１０３および１０４の使用の方法を図示しており、そしてやはり典型的なデッキ側面シェル構造の詳細をあらわしている。節点プロファイル１０３および１０４は、それぞれ、直角の外角および面取りされた外角を有する直角結合を提供する。両方の場合において、プロファイルは、おおむねＵ字形状をなし、一つの脚部の外側面上に小さな垂直の板状突起を有して第２のソケットを形成する。

図８のＦは、４つの前もって作られた構造用サンドイッチ板部材を結合するために使用されるであろうサンドイッチ板プロファイル１０７のために使用される方法を図示しており、典型的な内側船殻スツール隔壁結合をあらわしている。

図８のＧは、溶接位置における溶接によって、一つの構造用サンドイッチ板部材内に一体化され、且つその後に２つの他のプレキャスト構造用サンドイッチ板部材によって続けられるサンドイッチ板プロファイル１０６のために使用される方法を図示している。やはり、仕上げ溶接は、明確化のために省略している。この場合において、節点プロファイル１０６は、角度の脚部の外側面に垂直な内側の小さな板状突起による基本的に構造的な角度である。小さな板状部は、２つの予め作成された構造用サンドイッチ板部材を受けるための位置合わせ、ソケットおよび溶接の詳細を提供する。

図８におけるいずれのプロファイルによっても図示されていないが、前もって作られた構造用サンドイッチ板部材の位置合わせを直交から他のいかなる角度へも変更するためにプロファイルの幾何学形状を変化させることが可能である。また、図８のＡからＧの全ての構成によって、仕上げ溶接が、外側板２１と節点プロファイルに対するフランジとの間のギャップに充填して、結果的に接続に対して滑らかな外側面をもたらすことが望ましい。

角度付けされた構造用サンドイッチ板部材を相互にに且つ少なくとも１つの板部材が接続内に傾斜角をもって組み立てられる在来の板に結合するための構成が図９のＡからＪに示される。図９のＡからＧの結合は、ホッパー、内側船殻底部および縦のガーダーの間の、または側面シェル、ホッパー側面シェルおよびストリンガーの間の典型的な結合をあらわしている。図９のＨ、ＩおよびＪのそれらは、ホッパーから内側船殻底部からスツールへの結合のために使用され得る。図９のＡからＥは、エラストマーの注入に先立つ鋼材組立てプロセスに組み込まれる複合プロファイルおよびそれらの使用の方法を図示しており、同時に図９のＦおよびＧは、前もって作成される構造用サンドイッチ板部材を接続する複合プロファイルを図示している。

結合内に組み立てられる全ての板部材の作業ラインまたは中心軌跡は、プロファイル上に偏った力が作用しないように位置合わせされている。

図９のＡは、傾斜された構造用サンドイッチ板部材、水平の構造用サンドイッチ板部材および垂直の金属板を結合するために使用される複合プロファイル１１０の基本的な形態を図示している。複合プロファイル１１０は、溶接位置において垂直金属板に位置合わせされ且つ突き合わせ溶接される垂直板部分を本質的に備えている。接続溶接を配置するために充分に離れた垂直板部分から（良好な疲労抵抗のための）下側応力レンジ領域内の外側板６１へ延びる４つのフランジ１１１から１１４は、間隔があけられ、且つ傾斜されたおよび水平の構造用サンドイッチ板部材の外側板２１に位置合わせすべく向けられている。構造用サンドイッチ板部材の外側板２１は、フランジ１１１から１１４のそれぞれの先端に突き合わせ溶接される。構造用サンドイッチ板部材の心材深さを通る垂直金属板の拡張部は、傾斜された構造用サンドイッチ板部材における垂直力成分に関連する貫通厚力を伝達する。

図９のＢ、ＣおよびＤは、異なる溶接前処理部を含む複合プロファイルの基本的形態のバリエーションである。図９のＢおよびＣにおける複合プロファイル１２０および１３０のフランジ１２１から１２４および１３１から１３４は、それぞれ、外側を形成させるためのまたは全て上方からの完全溶込み溝溶接のために傾斜されている。図９のＤにおける複合プロファイル１２０は、望ましい方向から外側板２１と複合プロファイル１４０の間の突き合わせ溶接をなすために必要とされる着床面および位置合わせを提供する一体化された裏当てバー１４５を有している。図９のＥにおける複合プロファイル１５０は、複合プロファイル１４０の変形であり、構造用サンドイッチ板部材に面する、側面１５２を有する中実心材１５１および裏当てバーと同一の機能を提供する圧延されたノッチ１５３を有している。

図９のＦおよびＧは、図９のＡにおける複合プロファイルの基本的形態の２つの付加的なバリエーションを図示しており、在来の金属板に対して前もって作られた構造用サンドイッチ板部材を接続するために使用されるであろう。図９のＧは、Ｕ字形状プロファイルへの代替的な雄ソケット部材としての中実金属ブロックまたはバー１０７の使用法および図９のＥに図示されたのと同様の中実心材バリエーション１７１を図示している。図示されてはいないが、複合プロファイルは、１つまたはそれより多くの構造用サンドイッチ板部材に一体化されて提供されても良く、１つまたはそれより多くの前もって作られた構造用サンドイッチ板部材へ結合するための１つまたはそれより多くのソケットを設けても良い。

図９のＨ、ＩおよびＪは、典型的なホッパーから内側船殻底部からスツールへの結合のための多様な複合プロファイル１８０、１９０および２００、ならびに前もって作られた構造用サンドイッチ板部材と在来の金属板の接続のためのそれらの使用の方法を図示している。各々の場合において、適切に配向され且つ間隔があけられたフランジ１８１、１８２、１９１、１９２、２０１および２０２が、構造用サンドイッチ板部材の端部に設けられた雄ソケット部材１０２および１０５を受けるためのソケットを形成すべく設けられ、そしてウェブ１８３、１９３および２０３は貫通厚力を伝達する。

図１０のＡからＣは、構造用サンドイッチ板部材を位置合わせされた在来の金属板またはウェブに結合するために使用される移行プロファイル２１０、２２０および２３０を図示している。

図１０のＡに示されるように、移行プロファイル２１０は、溶接位置において在来の金属板７３に溶接される個所である、一縁部において一緒に接続される２つの板状部分２１１および２１２を本質的に備えている。上側の板状部分２１１は、在来の金属板７３に平行に且つ位置合わせされているが、板状部分２１３および２１４の末端縁部において、そこに外側板２１が溶接される構造用サンドイッチ板部材の厚みに等しい距離だけそれらが離間されるように下側の板状部分２１２が傾斜されている。板状部分２１２の末端部分２１３は、他の板状部分２１１およびそれが結合される構造用サンドイッチ板部材の外側板に対して平行をなしている。板状部分２１１および２１２の末端部分も構造用サンドイッチ板部材の外側板２１の移行プロファイル２１０への溶接を助けるために裏当てバー２１４を提供している。

図１０のＢに示される移行プロファイル２２０は、図１０のＡの移行プロファイル２１０と非常に類似しているが、板状部分２２１および２２２と構造用サンドイッチ板部材のそれぞれの外側板２１との間の結合点が垂直に位置合わせされないように、上側連結部材２２１が短くされており、そして溶接位置における金属板７３に対する移行プロファイルの溶接を容易にするために付加的な裏当てバーの詳細がそれに含まれている。

図１０のＣに示された移行プロファイル２３０は、構造的な重ね合わせの場合におけるように、既存の板７４が構造用サンドイッチ板部材の外側板部材の一つを形成するように延びている場合に使用するためのものである。下側板状部分２３１は、板７４に対峙して配置され且つその縁部において溶接される。上側板状部分２３２は、一縁部において下側板状部分２３１の一縁部に接続され、且つ構造用サンドイッチ板部材の他の外側板を形成する板２１への結合のために下側板状部分２３１から間隔があけられるように上昇している。

第４の移行プロファイル２４０が図１０のＤに示されており、圧延形成のためにより単純である。移行プロファイル２４０は、ヘッド部分２４１、主角度付け板２４２およびテール部分２４３を具備する。ヘッド部分は、既存の金属板７３および構造用サンドイッチ板エレメントの一つの外側金属板２１を受けるための肩部２４６への結合のために溶接位置に裏当てバー２４４および溶接前処理２４５を有している。テール部分２４３は、他の外側金属板２１を受けるための裏当てバー２４７を有しており、同時に主角度付け板２４２は、構造用サンドイッチ板部材の全厚みに対する既存の金属板７３からの伝達を形成する。

本発明の種々のプロファイルの説明において、「上側」、「上方」および「水平の」等の方向の用語は、図面において示された種々の部分の方向について用いられていることは認められるであろう。もちろん、種々の部分は、所望するならば、他の方向に向けて使用されることも可能である。また、種々のプロファイルは、構造的および経済的考察の両方について満足するような形状、寸法および溶接前処理で、圧延されまたは押出し加工されるであろうことも認められるであろう。

４０，０００ＤＷＴ（重量トン）の製品オイルタンカー３００の中央タンクが、本発明に従った構造用サンドイッチ板部材および構造プロファイルの使用の例として図１１から図１５に示されている。図１１は、縦断方向の枠組みを示す左手部分および典型的な横断フレームを示す右手部分を有するタンカー３００の中央タンク横断面図である。図１２は、縦断方向枠に沿うタンク部分の一部分についての縦断方向断面である。図１３は、典型的なタンク部分のアイソメトリック斜視分解図である。図１４は、例えば内側または外側船殻の一部を形成する、構造用サンドイッチ板部材を、垂直板、例えば縦断方向または横断方向枠組み板、に結合するための本発明に従ったプロファイルの使用法を示す拡大部分を有する部分的な分解図である。図１５は、モジュールを接続するための本発明に従った縁部プロファイルの使用法を示す拡大部分を有する２つの船殻部分の斜視図である。

特定の例として、デッキ板３１１、外側船殻３０２、３０３、３１０、３１４および内側船殻３０４、３０５、３１６、３１７が、構造用サンドイッチ板部材により構成されているであろう。波形の隔壁３１５、縦断方向枠組み３０６、３０７、３１２および横断方向枠組み３０８、３０９、３１３が金属板で構成されているであろう。上述され且つ図１から図１０に図示された、本発明に従ったプロファイルが、これらの部材を接続するために使用されるであろう。全ての部材は、溶接により、そして本発明に従って、連続して作られており、かなりの数の構造用サンドイッチ板エレメントが、前もって作られ且つその後に現場にて溶接位置において一緒に溶接されるであろう。

特に、図５のＡからＤに示された板プロファイル８１、８２、８３、８４は、内側または外側船殻３０２、３０３、３０４、３０５、３１０、３１４、３１６、３１７の一部を形成する構造用サンドイッチ板部材２ｄに、縦断方向または横断方向枠組み板３０６、３０７、３０８、３０９、３１２、３１３を結合するために使用され得る。縦断方向枠組み板の結合の例が、図１４に非常に詳細に示されている。そこに見られ得るように、構造用サンドイッチ板部材２ｄは、３つの細長い金属板２１ａ、２１ｂ、２１ｃから作られており、それらのうちの最大のもの２１ａが外側船殻の最外部の層または内側船殻の最内部の層を形成する。縁部プロファイル１ａ、１ｂまたは１ｃは、板２１ａの短い縁部に沿って溶接され、これらの縁部は、上述されたように、構造用サンドイッチ板部材２ｄが組み込まれ且つ船殻部の結合を容易にする、船殻部の縁部を形成するであろう。板２１ａの長い縁部に沿って、ソケットプロファイル７１、７２が、船殻部における隣接する部材への構造用サンドイッチ板部材２ｄの結合を容易にするために溶接される。板プロファイル８１、８２、８３または８４は、板２１ａの中心線に沿って溶接される。板２１ｂおよび２１ｃは、それから、縁部プロファイル１ａ、１ｂ、１ｃまたは１ｄ、ソケットプロファイル７１、７２および板プロファイル８１、８２、８３または８４上の裏当てバーによって、板２１ｂ、２１ｃを支持して、しかるべき位置に溶接され得る。適正位置における板２１ｂ、２１ｃによって、２つの気密キャビティーが形成され、且つこれらは、それから、構造用サンドイッチ板部材を完成するためにエラストマーが注入される。枠組み板３０６、３０７は、その後に、溶接の熱がエラストマーを損傷するのを防止するために、構造用サンドイッチ板部材２ｄから充分に離れて突出する溶接位置において板プロファイル８１に溶接され得る。構造用サンドイッチ板部材２ｄの建造、および付加的に縦断方向枠組み板３０６、３０７の結合も、良く硬化されたエラストマーおよび良好な溶接を通して改善された寸法精度および高い品質の建造を可能として、造船所よりもむしろ工場内で行なわれ得る。

図１１から図１５の船舶における本発明に従ったプロファイルの使用の他の例は、次のようなものがある。
・内側船殻底部３０５からホッパー３１８から縦断方向枠組み板３０７、または内側側面シェル３０４からホッパー３１８から縦断方向枠組み板３０６への結合のための複合プロファイル１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、
・デッキ３１１から側面シェル３０４への結合のためのサンドイッチ板プロファイル１０１から１０７、そして、
・ホッパー３１８から内側船殻底部３０５からスツール３１６への結合のための複合プロファイル１８０、１９０、２００、である。

上述されたように、本発明に従った縁部プロファイルは、他の構造の船殻部またはモジュールの結合を容易にするために採用され得て、モジュールまたは部分が利便性および改善された寸法精度のために現場から離れた場所で構成されることを可能とする。このことは、船舶３００の２つの船殻モジュール４０１、４０２の結合を示す図１５に図示されている。モジュール４０１、４０２は、部分の縁部を形成する構造用サンドイッチ板部材の縁部が縁部プロファイル１ｃにより設けられるように、構成されている。２つのモジュール４０１、４０２が一緒にもたらされるとき、縁部プロファイル１ｃの長フランジ１１の自由縁部は、他の部分の縁部プロファイル１ｃの短フランジの端部に対する整列についての必要性に応じて位置変更されることができる。組み込み溶接前処理により助けられる溶接位置における長フランジの短フランジへの単純な溶接は、２つの部分を接続し、且つその後に複合構造を形成するためにエラストマーが注入されるキャビティ５を形成する。

我々は、上述において本発明の例示的な実施の形態を説明してきたが、この説明は、制限的であることを意図しておらず、そして説明された実施の形態に対して、添付された特許請求の範囲において定義された本発明の範囲から逸脱することなく、変形および変更がなされても良いことが認められるであろう。

本発明に従った構造用サンドイッチ板部材に使用される縁部プロファイルの横断面図である。 図１のＣの縁部プロファイルが、本発明に従って構造用サンドイッチ板部材からなるモジュールまたは構造用サンドイッチ板部材を結合するために使用され得る２つの方法を説明するための横断面図である。 本発明およびそれらの使用の方法に従った深い雄および雌ソケットのプロファイルを説明するための横断面図である。 本発明およびそれらの使用の方法に従った浅い雄および雌ソケットのプロファイルを説明するための横断面図である。 構造用サンドイッチ板部材を垂直の金属板に結合するための種々の板プロファイルを説明するための横断面図である。 直接力伝送のための厚み貫通板プロファイルを説明するための横断面図である。 本発明に従って構造用サンドイッチ板部材を構成するための２つの代替的なスペーサープロファイルを説明するための断面図である。 多重の前もって作られた構造用サンドイッチ板部材、例えば、デッキおよび側面シェル結合、バルクキャリアーの隔壁対船殻結合、コンテナー船、タンカー、その他を一緒に接続するための種々の構造用サンドイッチパネル部材およびそれらの使用の方法を図示している。 本発明に従った種々の複合プロファイルおよび多重の構造用サンドイッチ板部材および金属板または鋭角および鈍角における多重の構造用サンドイッチ板部材を結合するためにそれらを使用する方法を説明するための断面図である。 構造用サンドイッチ板部材と在来の補剛化された金属板の間の移行結合のための移行プロファイルの横断面図である。 本発明したがって構造用サンドイッチ板部材を用いて構成され、そして異なるプロファイルのタイプおよび位置を識別する製品オイルタンカーの中央タンク横断面図である。 図１１の製品オイルタンカーの中央タンク縦断面図である。 図１１の製品オイルタンカーの中央タンク部分の構造構成要素を示す分解図である。 本発明に従って一体化された構造プロファイルを有する構造用サンドイッチ板部材およびその縦方向立上がり金属ウェブに対する結合を示す拡大部分を有する部分分解斜視図である。 図１１の製品オイルタンカーの２つの中央タンク部分の部分的に破断された縁部プロファイルおよび２つのタンク部分モジュールを結合するためのそれらの使用方法を説明する斜視図である。

Claims (28)

1. 第１および第２の外側金属板と、それら外側金属板の間で剪断力を伝達するために充分な強さを持ち前記外側金属板に接合されたエラストマー心材とを備える構造用サンドイッチ板部材であって、
   前記構造用サンドイッチ板部材が、圧延あるいは押出し加工されたプロファイルによって形成され、前記第１の外側金属板と第２の外側金属板との間に一体に接続される端縁部材である結合部材を備えており、
   前記結合部材は、前記外側金属板の周囲の少なくとも一部に沿って延在し、前記プロファイルが、前記構造用サンドイッチ板部材を他の構造用サンドイッチ板部材に溶接するのに適した溶接位置を提供する、前記構造用サンドイッチ板部材。
2. 前記結合部材は、前記第１の外側板に隣接し前記第２の外側板を通して突出するウェブを具備する、請求項１に記載の構造用サンドイッチ板部材。
3. 前記結合部材は、前記第１および第２の金属板の両者を通して突出するウェブを具備する、請求項１に記載の構造用サンドイッチ板部材。
4. 前記結合部材は、前記外側板の一つを前記ウェブに溶接するための裏当てバーとして機能すべく前記ウェブから突出する少なくとも１つのフランジをさらに具備する、請求項１または２に記載の構造用サンドイッチ板部材。
5. 前記外側金属板の一つを通して突出する前記ウェブの縁部は、同一平面上の金属板に突き合わせ溶接するための前処理部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチ板部材。
6. 前記結合部材は、前記第１および第２の金属板に垂直に且つそれら金属板の間に延在するＩ字形ビームまたはＴ字形ビームを具備する、請求項１に記載の構造用サンドイッチ板部材。
7. 前記端縁部材は、前記第１の外側金属板と実質的に同一平面上の第１のフランジと、前記第１のフランジから立ち上がるウェブと、前記ウェブの端部から前記第１のフランジに平行に延び且つ前記第２の外側板に対して少なくとも部分的に接して横たわる第２のフランジとを具備する、請求項６に記載の構造用サンドイッチ板部材。
8. 前記ウェブは、前記第１のフランジの一縁部から立ち上がっている、請求項７に記載の構造用サンドイッチ板部材。
9. 前記端縁部材は、前記第１のフランジと実質的に平行で且つ前記ウェブから前記第１のフランジとは逆方向に突出する第３のフランジをさらに具備し、前記第３のフランジは、前記第１の外側板を前記端縁部材へ溶接するための裏当てバーとして機能すべく配置されている、請求項８に記載の構造用サンドイッチ板部材。
10. 前記第１のフランジの少なくとも１つの縁部は、他のフランジまたは板に突き合わせ溶接するための前処理が施されている、請求項７から９のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチ板部材。
11. 前記第２のフランジは、前記構造用サンドイッチ板部材に他の板またはフランジを溶接するための支持体として機能するために前記第２の外側板の縁部を越えて延びる、請求項７から１０のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチ板部材。
12. 前記端縁部材は、断面においてベース部と２つのアーム部を有するＵ字形状をなし、前記Ｕ字の両アームは、前記第１および第２の外側板に実質的に平行で且つそれら外側板に対して少なくとも部分的に接して横たわる、請求項７に記載の構造用サンドイッチ板部材。
13. 前記端縁部材のベース部は、ソケット内に係合可能なように前記第１および第２の外側板の縁部から外方に向かって突出している、請求項１２に記載の構造用サンドイッチ板部材。
14. 前記端縁部材のベース部は、ソケットを形成するように前記第１および第２の外側板の縁部から内方に向かって間隔をあけている、請求項１２に記載の構造用サンドイッチ板部材。
15. 前記端縁部材は、前記第１の外側金属板に対して鋭角を形成し且つ第１および第２の縁部において前記第１および第２の外側金属板にそれぞれ結合される傾斜フランジを具備する、請求項１に記載の構造用サンドイッチ板部材。
16. 前記端縁部材は、前記傾斜フランジの前記第１の縁部に結合されるヘッド部をさらに備え、前記ヘッド部は、前記第１の外側金属板と位置合わせされている他の板またはフランジに突き合わせ溶接するための溶接前処理部を有する、請求項１５に記載の構造用サンドイッチ板部材。
17. 前記傾斜フランジは、前記ヘッド部を介して前記第１のフランジに結合される、請求項１６に記載の構造用サンドイッチ板部材。
18. 前記端縁部材は、前記第１の外側板に実質的に平行で且つ第１の縁部において前記ヘッド部に結合されるさらなるフランジをさらに具備する、請求項１７に記載の構造用サンドイッチ板部材。
19. 前記さらなるフランジは、前記傾斜フランジが前記ヘッド部および前記さらなるフランジを介して前記第１の外側板に結合されるようにするために、その第２の縁部において前記第１の外側板に突き合わせ溶接される、請求項１８に記載の構造用サンドイッチ板部材。
20. 前記さらなるフランジは、前記第１の外側板上に重ね合わされる、請求項１８に記載の構造用サンドイッチ板部材。
21. 前記第１の外側板は、該構造用サンドイッチ板部材が採り入れられる構造の既存の金属板である、請求項２０に記載の構造用サンドイッチ板部材。
22. 前記傾斜フランジは、前記第２の外側板に実質的に平行な、その第２の縁部にテール部を有する、請求項１５から２１のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチ板部材。
23. 前記外側金属板の周囲のそれぞれの部分に沿って延在する複数の同様のまたは異なる端縁部材を具備する、請求項１から２２のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチ板部材。
24. 前記端縁部材または部材群は、前記外側金属板の実質的に全周囲に沿って延在する、請求項１から２３のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチ板部材。
25. 請求項１から２４のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチ板部材を少なくとも１つ含む船舶、海洋または土木工学構造、部分またはモジュール。
26. 第１および第２の外側金属板と、それら外側金属板の間で剪断力を伝達するために充分な強さを持ち前記外側金属板に接合されたエラストマー心材とを具備する構造用サンドイッチ板部材と共に使用するための結合部材であって、
    前記結合部材は、前記第１の外側金属板と第２の外側金属板との間に嵌め込まれ、前記外側金属板の周囲の少なくとも一部に沿って延在して溶接位置を提供するように構成された端縁部材であり、
    前記結合部材が、圧延されあるいは押出し加工されたプロファイルによって形成されており、前記第１の外側金属板と第２の外側金属板との間に一体に接続されるように構成されている、前記結合部材。
27. 前記外側金属板を前記端縁部材へ溶接するのを助けるために溶接位置において溶接前処理が施される、請求項２６に記載の結合部材。
28. 各々が、第１および第２の外側金属板と、それら外側金属板の間で剪断力を伝達するために充分な強さを持ち前記外側金属板に接合されたエラストマー心材とを具備する、少なくとも第１および第２の構造用サンドイッチ板部材を一体に結合するための連結部材であって、前記連結部材が、圧延されあるいは押出し加工されたプロファイルによって形成されるとともに、前記第１の外側金属板と第２の外側金属板との間に嵌め込まれるように構成され且つ前記外側金属板の周囲の少なくとも一部に沿って延在し、そして溶接位置を有する、連結部材。

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