JP5139902B2 - 荷液運搬船 - Google Patents

Description

本発明は、荷液タンクを備えた荷液運搬船に関する。

ＬＮＧ等の荷液を運搬する船舶には、船体をなす縦横の隔壁（縦通隔壁及び横隔壁）により仕切られた複数のホールドが設けられ、ここに荷液タンクが搭載される。独立球形のタンクを搭載する場合、タンクの一部が、上甲板に形成された略円形の開口を介し、上甲板から上方へ突出するよう配置される。上甲板の開口縁部には、このタンクの突出部分を覆う略半球状のタンクカバーの下部が溶接される。上甲板の下面側には、このタンクカバーの重量（約５００トン程度）を支持するためのブラケットが多数配置され、これらブラケットは縦横の隔壁に接続される。

このタンクカバーと上甲板との取合い部分には、船体にサギングやホギングによる縦曲げが作用したときに鉛直方向の大きな応力が発生する。特に、取合い部分のうち船幅方向端部又は船長方向端部においては、この応力が集中する傾向にあり、疲労強度が厳しくなりがちである。従来、取合い部分周辺の疲労強度を確保すべく、ブラケットの個数を増やしたり、タンクカバーの下部を局所的に増厚する（例えば特許文献１参照）等の手法が提案されている。
特開２００５−９６５５１号公報

しかし、従来のようにブラケットの個数を増やすと、船体重量やコストの増加を招くおそれがあり、また、上甲板下のブラケットの配置密度が高くなってタンク周辺での作業性が悪化するおそれがある。また、タンクカバーを局所的に増厚する場合は、増厚部分のみが剛になり逆にこの部分に作用する分担荷重が上昇する。すなわち、板厚の増加をはじめとしてタンクカバーの構造を剛にすることによる応力の緩和効果には限界があり、該限界を超えて応力を緩和することができない。また、このような増厚部分を局所的に形成すると、タンクカバーの製造工程が非常に煩雑になるとともに、船体重量の増大を招く。

そこで本発明は、船体縦曲げに伴う上甲板とタンクカバーとの取合い部の応力を緩和して疲労強度の向上を図ることを目的としている。

上記目的達成のため、本発明に係る荷液運搬船は、荷液タンクが上甲板に接合された縦横の隔壁間に配されてその一部が前記上甲板の開口を介して突出し、前記上甲板の開口縁部に前記荷液タンクの突出部を覆うタンクカバーが接合され、前記隔壁と前記開口縁部との間には複数のブラケットが設けられており、前記開口縁部の船幅方向端部では前記ブラケットを設けず、前記開口縁部の船幅方向端部の上甲板を前記隔壁に対して片持ち梁状とし、前記開口縁部の船幅方向端部付近における前記ブラケットの配置密度を前記開口縁部の船長方向端部における前記ブラケットの配置密度に対して疎とし、前記開口縁部の船幅方向端部の上甲板を前記開口縁部の前記船長方向端部の上甲板と比べて鉛直方向に可撓性を有する柔構造に構成したことを特徴としている。

かかる構成によれば、タンクカバーの下部のうち船幅方向端部に発生する応力が開口縁部の撓みによって吸収され、この開口縁部が応力を分担するようになる。これにより、上甲板とタンクカバーとの取合い部のうち船幅方向端部に発生していた応力集中が緩和され、疲労強度が向上する。

荷液タンクは上甲板に接合された縦横の隔壁間に配され、開口縁部のうち船幅方向端部の上甲板が隔壁に対して片持ち梁状になっているので、上甲板に上記柔構造を構成するのを簡単に実現することができる。隔壁と開口縁部との間には複数のブラケットが設けられ、開口縁部の船幅方向端部付近におけるブラケットの配置密度が、開口縁部の船長方向端部におけるブラケットの配置密度に対して疎であるので、ブラケットの個数が削減され、船体重量及びコストを軽減でき、且つタンク周辺での作業性が向上する。

前記ブラケットを設けていない前記船幅方向端部が、前記開口縁部の船幅方向端同士を結んだ線を船長方向に挟む所定範囲であってもよい。

前記上甲板の前記開口縁部に発生する最大応力値と前記タンクカバーに発生する最大応力値とが略同じになるような位置から船長方向端部まで前記ブラケットを設けることが好ましい。かかる構成によれば、船体に発生する荷重が上甲板とタンクカバーとにバランスよく分担されるようになり、結果として上甲板及びタンクカバー全体の疲労強度が向上する。

以上のように本発明によれば、上甲板とタンクカバーとの取合い部分に発生する応力集中を緩和することができるため、該取合い部分の疲労強度が向上する。これにより、荷液運搬船の耐用年数が向上し、寒冷地や波浪の大きい海域等の疲労に厳しい航行環境での運用期間を長くすることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１（ａ）は本発明に係る荷液運搬船１の側面図、図１（ｂ）はその平面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、荷液運搬船１の船体２には船長方向に並ぶ複数の荷液タンク３が搭載されており、荷液タンク３にはＬＮＧやＬＰＧに代表される液化ガス等の荷液が貯留される。各荷液タンク３は独立球形に形成され、船体２のホールド４に収容されている。ホールド４は、船側外板５の内側を船長方向に延びる一対の縦通隔壁６と、縦通隔壁６の相互間を船幅方向に延びる横隔壁（便宜上船首隔壁も含むものとする）７とによって仕切られて形成されている。ホールド４に収容された荷液タンク３の一部は、上甲板８に形成された円形状の開口９（図２参照）を介して上方に突出している。上甲板８には、荷液タンク３の突出部分を覆う略半球状のタンクカバー１０が設けられている。

図２は図１（ａ）及び図１（ｂ）のII−II線に沿って示す断面図である。荷液タンク３は、円筒状のスカート１１によって船体２側に支持されている。上甲板８は、縦通隔壁６に対して左右方向内側へと延在しており、この延在部分に上記開口９が形成されている。また、タンクカバー１０は、半球状の球殻１３の下端縁に円筒状の胴板１４を連設してなる。タンクカバー１０は鋼製であり、その重量は５００トン程度となっている。この胴板１４の下端部が上甲板８の開口縁部１２に溶接で固着されている。タンクカバー１０と上甲板８との間の溶接線１５（図４参照）は、胴板１４の内外の各周面に沿って上甲板８上を円形状に延びている。

図３は船体構造を平面視で示す概略図である。以降の図面では説明便宜上、タンクの図示を省略する。図３に示すように、縦通隔壁６の相互間には、ホールド形成壁８１が横隔壁７を船長方向に挟むように配置されている。ホールド形成壁８１は、縦通隔壁６に接続されて船幅方向内側に延びる一対の基端部８２，８３と、該一対の基端部８２，８３の間を開口９の弧に沿うようにして延びる湾曲部８４とを有する。湾曲部８４は複数の平板からなり、これら平板を繋ぐことによって湾曲部８４の平面視形状が開口９の弧に近似するようにしている。このように本船体２は、ホールド形成壁８１が、横隔壁７と共に、一対の縦通隔壁６の相互間を横方向に延びる隔壁の一つとして設けられている。

タンク３を収容するホールド４は１個の横隔壁を介して隣のホールド４と区画されていない。このホールド４は、２個のホールド形成壁８１を介して隣のホールド４と区画されている。つまり、自身に収容されるタンク３を突出させるための開口９の直下に配置されたホールド形成壁８１と、隣のホールド４に収容されるタンク３を上方へ突出させるための開口９の直下に配置されたホールド形成壁８１とを介して隣のホールド４と区画されている。

縦通隔壁６と上甲板８の開口縁部１２との間、及び横隔壁７と該開口縁部１２との間には、基端ブラケット２１及び先端ブラケット２２からなる平面視Ｔ字状のブラケット部材２０が複数設けられている。

図４には、これらブラケット部材２０のうち、図３中の位置Ｐ２付近に設けられているブラケット部材を例示している。図３及び図４を参照して縦通隔壁６と開口縁部１２との間に設けられたブラケット部材に着目すると、基端ブラケット２１は、縦通隔壁６の左右内面と上甲板８の開口縁部１２の下面とに接合されており、縦通隔壁６側が長辺となる略台形状に形成されている。この基端ブラケット２１は横隔壁７と平行に延び、台形の短辺をなす先端が開口９の直下に達している。先端ブラケット２２は、基端ブラケット２１の先端と開口縁部１２の下面とに接合されており、開口９の接線方向又は周方向に延びている。図３に戻り、横隔壁７と開口縁部１２との間に設けられたブラケット部材２０に着目すると、基端ブラケット２１は、上記同様にして横隔壁７の左右内面と上甲板８の開口縁部１２の下面とに接合され、縦通隔壁６と平行に延びている。先端ブラケット２２は、上記同様にして基端ブラケット２１の先端に接合されている。これら複数のブラケット部材２０を設けることによってタンクカバー１０（図１等参照）の重量を上甲板８上で支持している。

従来、このブラケット部材２０は、先端ブラケット２２が開口９の周方向に満遍なく張り巡らされるように設けられており、以って上甲板８の開口縁部１２の剛性確保が図られていた。一方、本実施形態においては、図示するよう船幅方向端部においてブラケット部材が設けられておらず、船幅方向端部のブラケット部材の配置密度を船長方向端部よりも疎にしている。

図５は図３に示すＶ−Ｖ線に沿って示す船体の断面図である。図６は図５に示すVI−VI線に沿って示す船体の断面図である。図４及び図５に示すように、船長方向端Ｐ３から船幅方向端Ｐ１に向かう周方向に沿うようにして、開口９の直下には、ブラケット部材２０の先端ブラケット２２が間欠的に並んでいる。所定の周方向位置Ｐ２の相互間においては、上記のとおりブラケット部材が設けられていないため、上甲板８の開口縁部１２が鉛直方向に拘束されない。すなわち、開口縁部１２のうち船幅方向端部は、船側外板５側の端部が縦通隔壁６に支持された固定端であって開口９側の端部が自由端となる片持ち梁の如き構造をなしている（図６参照）。このように、開口縁部１２の船幅方向端部は、その周囲に比べて鉛直方向に大きく弾性変形可能な柔構造８ａ（図３，図５中クロスハッチ領域参照）を構成している。

このように、船幅方向端部においてブラケット部材２０を設けず柔構造８ａを構成することにより、船体に縦曲げ荷重が作用した場合には、上甲板８のうち柔構造８ａを構成する部分が鉛直方向に撓み、タンクカバー１０側に作用する荷重が上甲板８側に分担されるようになる。

ここで、模型船体に縦曲げを作用させた場合に上甲板８及びタンクカバー１０に発生する応力について、図１乃至図６を参照しつつ図７乃至図９に基づいて説明する。

図７は本発明に係る荷液運搬船１の上甲板８の鉛直方向の撓み量を説明するグラフ、図８は本発明に係る荷液運搬船１のタンクカバー１０の胴板１４に発生する応力を説明するグラフ、図９は本発明に係る荷液運搬船１の上甲板８における縦通隔壁６との接合部に発生する応力を説明するグラフである。図７乃至図９の横軸は、船幅方向端Ｐ１（図３参照）を０deg、船長方向端Ｐ３（図３参照）を９０degとして表す開口９の縁の周方向位置［deg］を示している。位置Ｐ２（図３，図８，図９参照）は、Ｐ１とＰ３の間の所定の周方向位置（θdeg）であるが、ブラケット部材２０が設けられ始める周方向位置であって柔構造８ａを構成する範囲の限界位置となっている。なお、Ｐ４（図３，図７参照）は４５degとなる周方向位置である。

また、図７の縦軸は上甲板８の鉛直方向の撓み量[m]、図８の縦軸は従来構造においてタンクカバー１０の船幅方向端Ｐ１に発生していた応力値を１として表す応力比、図９の縦軸は本実施形態において上甲板８の船幅方向端Ｐ１に発生する応力値を１として表す応力比をそれぞれ示している。なお、図８において応力比１として表される応力値（すなわち、従来構造においてタンクカバー１０の船幅方向端Ｐ１に発生していた応力値）は、図９において応力比１として表される応力値（すなわち、本実施形態において上甲板８の船幅方向端Ｐ１に発生する応力値）の約２倍となっている。

図７乃至図９において二点鎖線Ｚ１−Ｚ３で表される従来構造においては、上記のとおりブラケット部材が周方向に満遍なく張り巡らされているため、上甲板８の撓み量が周方向位置に関わらず小さいものとなっている（図７中Ｚ１参照）。したがって、上甲板８側に発生する応力も周方向位置に関わらず小さいものの（図９中Ｚ３参照）、タンクカバー１０側では船幅方向端Ｐ１にて大きな応力が発生しており、船長方向端Ｐ３に向かうに連れて応力が大きく低下していることがわかる（図８中Ｚ２参照）。このように、従来構造では、タンクカバー１０側の船幅方向端Ｐ１に応力が集中しているため、船幅方向端Ｐ１周辺の疲労強度が特に厳しいものとなっている。

一方、図７乃至図９において実線Ａ１−Ａ３に表される本発明の実施形態においては、上記のとおり上甲板８の船幅方向端部が柔構造８ａをなしているため、船幅方向端Ｐ１とブラケット部材２０が設けられる位置Ｐ２との間で鉛直方向の撓み量が大きくなる（図７中Ａ１参照）。なお、この撓み量は、船幅方向端Ｐ１から船長方向端Ｐ２に向かうに連れて次第に小さくなるよう推移する。

この撓み量の増加のため、上甲板８の船幅方向端Ｐ１に発生する応力（圧縮）は従来構造に比べて大きい（約２倍）ものとなる（図９中Ａ３参照）。但し、このように上甲板８側が応力を分担することによって、タンクカバー１０の船幅方向端Ｐ１に発生する応力（圧縮）が大幅に低減される（約０．１５倍）（図８中Ａ２参照）。

ブラケット部材２０が設けられ始める位置Ｐ２では柔構造８ａでなくなるため、船幅方向端Ｐ１と比べて応力値が高くなる。この位置Ｐ２において発生する応力は従来構造において同位置に発生する応力値と比べて高くなるが、その増加量は小さいものである。すなわち、位置Ｐ２において発生する応力は従来構造における最大応力値と比べると小さい値になる（約０．５倍）。

なお、タンクカバー１０の形状は半球状に形成されてその形状を維持しようとする性質を有している。このタンクカバー１０の性質により船幅方向端Ｐ１に集中していた応力は船長方向端Ｐ２にそのまま流れていかず、タンクカバー１０は全周にわたってバランスよく応力を分担しようと働くことになる。

この結果、タンクカバー１０に発生する応力は、従来構造と比べてその周方向位置に関係なくほぼ一定に推移する。しかも、本実施形態のタンクカバー１０及び上甲板８に発生する応力値は、どの周方向位置をとっても、従来構造においてタンクカバー１０の船幅方向端Ｐ１に発生していた最大応力値よりも低くなる。

このように、本実施形態においては、上甲板８の開口縁部１２のうち船幅方向端部を柔構造８ａとしたことにより、タンクカバー１０及び上甲板８全体の疲労強度を従来と比べて向上させることができる。しかも、ブラケット部材を省略したことによってこの柔構造８ａを実現しているため、タンクカバー１０その他の構造を複雑化させることがない。また、応力の緩和のためにタンクカバー１０その他の重量が大きくならず、船体重量やコストの増加も低減することができる。

なお、ブラケット部材２０が設けられ始める位置Ｐ２（θ[deg]）は適宜変更可能であり、位置Ｐ２を船長方向側に設定する（すなわちθを大きくする）ことにより、柔構造８ａをなす領域を増加させて上甲板８の撓み量を大きくし、より大きな応力を上甲板８側に分担させることも可能である。上甲板８側に発生する応力はこのように撓み量によって設定することができるが、この撓み量は、位置Ｐ２だけによらず、図６に示す片持ち梁状となっている開口縁部１２の縦通隔壁６から開口９までの距離Ｌによっても変化する。したがって、この位置Ｐ２は、上甲板８に分担させたい荷重の量と、距離Ｌとに応じて適宜設定することができる。

このとき、上甲板８の疲労強度が厳しくならないように、上甲板８側の応力が過剰に大きくならないようにすることが好ましい。例えば、上甲板８側に発生する最大応力値と、タンクカバー１０側に発生する最大応力値とが略同じになるような位置に位置Ｐ２を設定するのがよい。なお、図８及び図９を参照すると、タンクカバー１０側に発生する最大応力値（図８中位置Ｐ２参照）が、上甲板８側に発生する最大応力値（図９中位置Ｐ１参照）とほぼ等しい値となっている。これにより、船体２に発生する荷重が上甲板８とタンクカバー１０とにバランスよく分担されるようになり、結果として上甲板８及びタンクカバー１０全体の疲労強度を向上させることができるようになる。

本発明は、タンクカバーを備えた荷液運搬船に広く適用可能であり、特に独立球形の荷液タンクを備える荷液運搬船には好適に適用することができる。

（ａ）が本発明に係る荷液運搬船の側面図、（ｂ）がその平面図である。 図１（ａ）及び（ｂ）に示すII−II線に沿って示す断面図である。 本発明に係る荷液運搬船の船体構造の一部を略示する平面図である。 本発明に係る荷液運搬船の上甲板の開口周辺を示す斜視図である。 図３に示すV−V線に沿って示す断面図である。 図５に示すVI−VI線に沿って示す断面図である。 本発明に係る荷液運搬船の上甲板の鉛直方向の撓み量を説明するグラフである。 本発明に係る荷液運搬船のタンクカバー側に発生する応力を説明するグラフである。 本発明に係る荷液運搬船の上甲板側に発生する応力を説明するグラフである。

符号の説明

１ 荷液運搬船
２ 船体
３ タンク
５ 船側外板
６ 縦通隔壁
７ 横隔壁
８ 上甲板
９ 開口
１０ タンクカバー
１２ 開口縁部
２０ ブラケット部材
８１ ホールド形成壁

Claims (3)

1. 荷液タンクが上甲板に接合された縦横の隔壁間に配されてその一部が前記上甲板の開口を介して突出し、前記上甲板の開口縁部に前記荷液タンクの突出部を覆うタンクカバーが接合され、前記隔壁と前記開口縁部との間には複数のブラケットが設けられており、
   前記開口縁部の船幅方向端部では前記ブラケットを設けず、前記開口縁部の船幅方向端部の上甲板を前記隔壁に対して片持ち梁状とし、
   前記開口縁部の船幅方向端部付近における前記ブラケットの配置密度を前記開口縁部の船長方向端部における前記ブラケットの配置密度に対して疎とし、前記開口縁部の船幅方向端部の上甲板を前記開口縁部の前記船長方向端部の上甲板と比べて鉛直方向に可撓性を有する柔構造に構成したことを特徴とする荷液運搬船。
2. 前記ブラケットを設けていない前記船幅方向端部が、前記開口縁部の船幅方向端同士を結んだ線を船長方向に挟む所定範囲であることを特徴とする請求項１に記載の荷液運搬船。
3. 前記上甲板の前記開口縁部に発生する最大応力値と前記タンクカバーに発生する最大応力値とが略同じになるような位置から船長方向端部まで前記ブラケットを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の荷液運搬船。

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