JP5379234B2 - コルゲーション部を有する強化皮膜を備えたタンク - Google Patents
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Description
本発明は、流体を密封するタンクに関し、特に、液化天然ガス（ＬＮＧ）の船舶輸送のための流体密封・断熱タンクに関するものである。
フランス国特許第２，７８１，５５７号明細書には、船舶の構造に設けられたタンクが記載されており、このタンクは、液化天然ガスの輸送を許容するように構成されたものである。
タンクの仕切壁は、タンクの内部から外部に向かって順に、流体を密封する一次隔壁と、断熱性一次隔壁と、流体を密封する二次隔壁と、断熱性二次隔壁とで構成されている。前記流体を密封する一次隔壁は、コルゲーション部を施されかつステンレス鋼で構成された金属製のシート部材で構成された薄膜とされている。より綿密にいえば、各シート部材は、船舶の軸に対して平行な一連のコルゲーション部と、前記船舶の軸に対して直角な他の一連のコルゲーション形とを有している。
動作中において、機械的応力が薄膜において生じる。これらの機械的応力の出所は複数存在する。タンクが冷却された場合における熱反応、船舶の梁の影響、充填に起因する静水圧、および船荷の動き、特に波のうねりによる船荷の動きに起因する動圧などである。
前記薄膜の前記複数の金属製シート部材の上に設けられた前記複数のコルゲーション部は、薄膜を変形させて熱反応および前記船舶の梁の影響によって生じた機械的応力を制限するために構成されている。
動圧がコルゲーション部の塑性変形を惹起させることが知られている。そして、前記使用において、かかる変形は、シート部材の可撓性を低下させ、薄膜の流体密封性を損なうことにつながりうる、特に、複数のシート部材どうしの接合部においてそうである。
圧力に対する薄膜の強度を向上させるとともに薄膜の塑性変形を低減させるために、フランス国特許２，８６１，０６０号は、コルゲーション部に補強リブを設けることを提案している。しかしながら、圧力に対する薄膜の強度をより一層増大させることが有益である。
本発明が解決しようとする課題は、前記従来技術においてみられる不都合性の少なくとも一部を排したタンクを提供することにある。特に、本発明の目的は、薄膜の圧力への強度を改善し、もって塑性変形を回避または除去することにある。
本発明によって提唱される解決手段は、少なくとも１つの壁部を備えた流体を密封するタンクにおいて、前記少なくとも１つの壁部には、前記流体を密封するタンクに収容された生産物と接触するように設けられた、流体を密封する薄膜と、前記薄膜と隣り合うように設けられた支持部と、が設けられ、前記薄膜が、少なくとも１つのコルゲーション部を有する少なくとも１つのシート部材で構成され、かつ、前記コルゲーション部の下には、補強部材が、前記薄膜と前記支持部との間に配置されるように挿入されていることを特徴とするタンクに存する。
かかる補強部材は、前記薄膜に生じる機械的応力を制限することができることがわかる。もちろん、前記薄膜は、複数のシート部材で構成されてもよく、前記シート部材は、複数のコルゲーション部を有してもよく、また、一の補強部材は、一または複数のシート部材の一または複数のコルゲーション部の下に配置されてもよい。前記支持部は、例えば、断熱性レイヤとされてもよく、より正確にいえば、断熱性レイヤで構成された合板で構成されたパネルとされてもよい。
一実施形態によれば、前記補強部材には、内部通路が設けられていて、前記内部通路を介して前記コルゲーション部と前記支持部との間における前記補強部材を横断して気体が流れるように、前記内部通路が前記補強部材を貫通して設けられている。
一実施形態によれば、前記コルゲーション部と前記支持部との間における前記補強部材を迂回して前記気体を流すための外部通路が備えられている。
有利には、前記補強部材は、合板、ポリエチレン、ポリカーボネート、ガラス強化ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、および発泡スチロールからなる群から選ばれる材料で構成されている。
一実施形態によれば、前記補強部材の外側には輪郭部が設けられ、かつ、前記輪郭部の形状が、前記コルゲーション部の形状に対応したものとされている。
好ましくは、前記補強部材の前記輪郭部の内側には、少なくとも１つのクモの巣状補強部分が設けられている。
有利には、前記タンク内に生産物が存在していない状態における前記補強部材と前記コルゲーション部との間の最短距離は、前記コルゲーション部の高さの０％ないし５％とされている。
好ましくは、前記シート部材には、互いに平行な複数のコルゲーション部からなる第１列コルゲーション部と、互いに平行な複数のコルゲーション部からなる第２列コルゲーション部とが備えられ、前記第２列コルゲーション部が、前記第１列コルゲーション部を横断して設けられ、かつ、前記補強部材が、前記第１列コルゲーション部に属する前記コルゲーション部の１つの下に挿入されている。
一実施形態によれば、前記補強部材は、前記第２列コルゲーション部に属する２つのコルゲーション部の距離に対応する長さを有している。
変形例として、前記補強部材の長さは、前段落で定義した長さより長いものとされてもよく、短いものとされてもよい。
有利には、前記補強部材は、前記薄膜と前記支持部とに対してスライド可能に前記コルゲーション部の下に挿入されている。
変形例として、前記補強部材は、前記薄膜または前記支持部に固定されている。
一実施形態によれば、前記薄膜には、アンダーカットが設けられ、かつ、前記補強部材が、前記アンダーカットに係止されまたは押し込まれている。
一実施形態によれば、少なくとも２つの前記補強部材が、それぞれ、隣り合う前記薄膜の２つのコルゲーション部の下に配置され、かつ、前記２つの補強部材の一方が、該２つの補強部材の他方に対するストップ部とされている。
有利には、前記補強部材には、予め定められた閾値を超える応力が作用した場合に変形または破断しやすく構成された少なくとも１つの部位が設けられている。
これにより、前記薄膜の制御された塑性変形によって、前記薄膜が受ける圧力を決定することができ、その下に配置されている支持部に対する損傷の潜在的リスクを判定することができる。
好ましくは、前記薄膜は、前記コルゲーション部から離れた側において前記支持部と接触されている。
本発明は、同様に、以下に述べる本発明のタンクを備えた浮設体も提供することができる。船舶または他の形式の浮遊施設に関するものである。
以下の本発明の実施形態の記載によって、本発明はより一層理解されやすく、また、本発明の他の目的、詳細、特徴および利点はより一層明確に理解される。本発明の実施形態の記載は、添付の図面を参照しつつもっぱら説明を意図してなされたものであって、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
本発明の一実施形態に係るタンクは、前記背景技術に関する記述において引用したフランス国特許第２，７８１，５５７号およびフランス国特許第２，８６１，０６０号に記載されたタンクと同様の多層構造を有するものである。特に、このタンクは、コルゲーション部を施された複数の金属製シート部材１で構成された、流体を密封する一次薄膜を備えており、また、この流体を密封する一次薄膜は断熱性一次レイヤの合板４で構成されたパネルの上に配置されている。かかる多層構造の一般的様相は前述のとおりであるが、本発明の一実施形態に係るタンクの詳細部分について、以下に記載することにする。
図１に示すように、前記シート部材１は、コルゲート形状を施されたシート部材であって、ステンレスで構成されており、略矩形の形状とされている。前記タンクの流体を密封する一次薄膜は、この形式の複数のシート部材の端部どうしを溶接することにより構成されている。図１に示すように、前記シート部材１は、該シート部材１の長手方向に延在された３つの大形コルゲーション部２と、前記シート部材１の幅方向に延在された９つの小形コルゲーション部３とを有している。ここで、複数の大形コルゲーション部２と複数の小形コルゲーション部３とを峻別しうるのは、前記複数の大形コルゲーション部２の高さが前記複数の小形コルゲーション部３の高さよりも大きいことによる。
変形例として、前記シート部材１は、異なる数の大形コルゲーション部２および／または小形コルゲーション部３を備えてもよい。同様に、変形例として、前記シート部材１の前記複数のコルゲーション部に、フランス国特許第２，８６１，０６０号に記載されたような複数の補強リブを設けてもよい。また、前記シート部材１の複数のコルゲーション部は他の構成を有してもよく、例えば、フランス国特許第フランス国特許第２，７３５，８４７号または韓国特許公開第１０‐２００５‐００５０１７０号などに記載されたような構成を有してもよい。
図２に示すように、前記シート部材１は、その下に延在している断熱性レイヤの合板４上に配置されている。変形例として、前記シート部材１は、他の形式の支持部の上に配置されてもよい。また、この図において、補強部材５が前記大形コルゲーション部２の下でかつ前記シート部材１と前記合板４との間に設けられていることがわかる。
本明細書においては、「〜の下に（ｓｏｕｓ〜）」とは、補強部材５がコルゲーション部によって覆われていることを意味するが、補強部材５が必ずコルゲーション部の下側に配置されていることを意味するものではない。つまり、前記タンクの垂直な複数の仕切壁の上であれば、前記補強部材５はそれを覆っているところの前記コルゲーションと同じ高さに配置されてもよい。図２に示した例においては、前記補強部材５の長さは、２つの小形コルゲーション部３の間の距離に対応している。
複数の補強部材５は、２つの小形コルゲーション部３の間における各大形コルゲーション部２の下に配置されることができる。補強部材５の点数と分布とは、運用中において前記タンクの前記流体を密封する一次薄膜上に作用すると想定される応力の分布にしたがって決定されてもよい。
変形例として、前記補強部材５の長さは、２つの小形コルゲーション部３の間の距離より小さいものとされてもよく、あるいは、複数のコルゲーション部どうしの交差部分の幾何学形状が許容するのであれば、前記距離よりも大きいものとされてもよい。
また、変形例として、前記複数の補強部材５は、前記複数の小形コルゲーション部３の下に配置されてもよい。前記補強部材５は、図２に示したような仕方で実現されるものであり、シート部材１にも合板４にも固定されていない。したがって、それは、必要であれば大形コルゲーション部２の下でスライドすることができる。したがって、本発明のタンクの製造は、補強部材５を固定するステップを含まない。変形例として、前記補強部材５は、前記流体を密封する一次薄膜または合板４に固定されてもよい。
前記補強部材５については多数の形状を観念することができる。図３ないし図１１は、かかる観念しうる他の異なる形態を示したものである。図３ないし図９は、前記補強部材５をスライスしたものの斜視図であって、その長さは図示されたものよりも大きいものとされてもよい。
図１０および図１１の図示は（前記補強部材５の）断面図である。これらの異なる図において、類似の要素には同一の符号を付するものとする。
図３の前記補強部材５は、中実断面を有している。前記補強部材５の２つの側面６は、湾曲しており、前記大形コルゲーション部２の形状に対応した形状を有している。しかしながら、前記複数の側面６は、前記大形コルゲーション部２の頂部までは延在されておらず、前記補強部材５には平らな上面７が設けられている。前記大形コルゲーション部２の頂部と前記上面７との間を、気体が流れることができる。
図４の前記補強部材５には、前記大形コルゲーション部２の形状に対応する外形を有する輪郭部７が設けられている。また、円形の通路９を介して、前記補強部材５内を気体が通過することができる。
図５に示す変形例では、前記通路９は、前記輪郭部８の外形に対応した形状を有しているが、これは、通路のより大きな面積を確保するためである。
また、図６に示す前記補強部材５は、前記大形コルゲーション部２の形状に対応した外部形状を有する輪郭部８と、通路９とを有している。前記補強部材５の機械的強度を改善させるために、前記通路９の内部に形成された複数のクモの巣状補強部分１０が、前記通路９を横断して設けられている。図７ないし図９は、前記複数のクモの巣状補強部分１０の代替的な構成を示した図である。
図３ないし図９に示す補強部材は、一例として以下に示す材料のいずれかを用いて構成されることができる：ポリエチレン、ポリカーボネート、ガラス繊維強化ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、および発泡スチロールなど。補強部材は、任意の適切な技術（射出成形、鋳造、押出成形、機械加工など）を用いて製造されることができる。
図１０および図１１に記載された前記複数の補強部材５は、中実断面を有しており、それらの側面６には、それぞれ、２つの平型バンドを有している。図３に示した補強部材におけると同様、上面７と前記コルゲーション部の頂部との間を気体が通過できるようになっている。図１０および図１１の前記複数の補強部材５は、例えば、機械加工を施した合板によって実現されることができる。
図１１の前記補強部材５は、その裏面２３に固定された突起２２を備えてもよい。前記突起２２は、前記補強部材５を合板４に固定するために設けられたもので、例えば、合板の２つのシート部材の間の接合部分に設けられてもよい。
図１２は、その右側部分に、大形コルゲーション部２と小形コルゲーション部３との交差部分におけるコルゲーション部の幾何学形状を示している。前記薄膜がこの部位においてアンダーカット２０を有していることが看取される。図１２の右側部分が示すのは、大形コルゲーション部２の下に配置された補強部材５が、その端部において、複数のタブ２１を有しているということであり、これらのタブ２１がアンダーカット２０に係止されることにより、前記補強部材５が薄膜に固定されるように構成されている。変形例として、前記複数のタブ２１は（アンダーカット２０に）押し込められてもよい。
図１３は、同時に複数の大形コルゲーション部２と小形コルゲーション部３との下に配置された補強部材５の斜視図である。この補強部材５の形状は、交差部分を含めて、コルゲーション部の形状に対応したものである。内部に延在された複数の通路９は、複数の小形コルゲーション部３の下と、同様に、複数の大形コルゲーション部２の下とに延在して設けられている。図１４は、２つの補強部材５を図示しており、そのうちの１つが、コルゲーション部の交差部分において、１つの大形コルゲーション部２の下に配置され、もう１つが１つの小形コルゲーション部３の下に配置されるように構成されている。ここで、前記複数の補強部材５は、それぞれ、互いに対して位置決めを行うためのノッチ２４を備えている。同図から理解されるように、前記複数の補強部材５は、矩形断面を有している。
ここに記載された複数の異なる形状を有する補強部材５は、コルゲーション部が熱収縮の場合に変形することを許容するとともに、コルゲーション部が静水圧および動圧に起因して変形した場合に該コルゲーション部に対する支持を提供する。この目的を達成するために、タンクが空のとき（したがって熱的負荷、静水圧または動圧が存在しない場合において）、前記補強部材５と該補強部材５がその下に存在しているところの前記コルゲーション部との間の最短距離は、前記コルゲーション部の高さの０％ないし５％とすることが考えられる。
複数の異なる形態を有する補強部材５は、それぞれ、特定の性質を有している。すなわち、製造コストと製造容易性、機械的強度、原材料所要量などである。具体的な適用の局面においては、最も適切な形態を適宜選択することができる。
補強部材をもたない薄膜と比較した場合における、該薄膜において生じる応力に対する前記補強部材５の効果を検証するために、数値的シミュレーションを行った。これらのシミュレーションによって、
−熱的負荷（冷気による薄膜の収縮）の場合、補強部材５が存在していても薄膜に好ましくない応力が生じることがない、
−熱的負荷および均一圧力荷重（船荷の静水圧に対応）の場合、補強部材５が設けられていることで、薄膜における応力を低減させることができる、および、
−熱的負荷および非対称圧力荷重（船荷の動圧に対応）の場合、補強部材５が設けられていることで、薄膜における応力を低減させることができる
ことが示されている。
−熱的負荷（冷気による薄膜の収縮）の場合、補強部材５が存在していても薄膜に好ましくない応力が生じることがない、
−熱的負荷および均一圧力荷重（船荷の静水圧に対応）の場合、補強部材５が設けられていることで、薄膜における応力を低減させることができる、および、
−熱的負荷および非対称圧力荷重（船荷の動圧に対応）の場合、補強部材５が設けられていることで、薄膜における応力を低減させることができる
ことが示されている。
本発明は、特定の実施形態との関連において説明されてきたけれども、本発明がかかる特定の実施形態に限定されるものではないことは明らかであり、また、本発明の範囲を逸脱しないかぎりにおいて、記載された態様に対応する技術的等価物およびそれらの組み合せもまた含まれることは明らかである。
１ シート部材
２ 大形コルゲーション部
３ 小形コルゲーション部
４ 合板
５ 補強部材
６ 側面
７ 上面
８ 輪郭部
９ 通路
１０ クモの巣状補強部分
２０ アンダーカット
２１ タブ
２２ 突起
２３ 裏面
２４ ノッチ
２ 大形コルゲーション部
３ 小形コルゲーション部
４ 合板
５ 補強部材
６ 側面
７ 上面
８ 輪郭部
９ 通路
１０ クモの巣状補強部分
２０ アンダーカット
２１ タブ
２２ 突起
２３ 裏面
２４ ノッチ
Claims (9)
- 少なくとも１つの壁部を備えた流体を密封するタンクにおいて、
（イ）前記少なくとも１つの壁部には、前記流体を密封するタンクに収容された生産物と接触するように設けられた、流体を密封する薄膜と、前記薄膜と隣り合うように設けられた平らな支持部と、が設けられ、
（ロ）前記薄膜が、コルゲーション部を有する全体が矩形形状の金属製シート部材（１）で構成され、
前記シート部材には、互いに平行な複数のコルゲーション部（２）からなる第１列コルゲーション部と、互いに平行な複数のコルゲーション部（３）からなる第２列コルゲーション部と、前記コルゲーション部の間に設けられ、前記平らな支持部上に配置される平面部と、が備えられ、
前記第２列コルゲーション部が、前記第１列コルゲーション部を横断して設けられ、
（ハ）前記第１列コルゲーション部の前記コルゲーション部の下には、補強部材（５）が、前記薄膜と前記支持部との間に配置されるように挿入され、そして、
前記補強部材が、前記第２列コルゲーション部に属する２つのコルゲーション部間の距離に対応する長さを有している
ことを特徴とするタンク。 - 前記コルゲーション部と前記支持部との間における前記補強部材を迂回して前記気体を流すための外部通路が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のタンク。
- 前記補強部材が、合板、ポリエチレン、ポリカーボネート、ガラス強化ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、および発泡スチロールからなる群から選ばれる材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のタンク。
- 前記タンク内に前記生産物が存在していない状態において前記コルゲーション部の高さ方向で前記補強部材と前記コルゲーション部との間の最短距離が、前記コルゲーション部の高さの０％ないし５％とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタンク。
- 前記補強部材が、前記薄膜と前記支持部とに対してスライド可能に前記コルゲーション部の下に挿入されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタンク。
- 少なくとも２つの前記補強部材が、それぞれ、隣り合う前記薄膜の２つのコルゲーション部の下に配置され、かつ、前記２つの補強部材の一方が、該２つの補強部材の他方に対するストップ部とされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタンク。
- 前記補強部材には、予め定められた閾値を超える応力が作用した場合に変形または破断しやすく構成された少なくとも１つの部位が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタンク。
- 前記補強部材（５）が、同時に前記第１列コルゲーション部の各コルゲーション部（２）と前記第２列コルゲーション部の各コルゲーション部（３）との下に配置され、
前記補強部材（５）には、前記第１列コルゲーション部のコルゲーション部の内部形状に対応した形状を有する第１列平行部と、前記第２列コルゲーション部のコルゲーション部の内部形状に対応した形状を有する第２列平行部と、前記第１列平行部と前記第２列平行部との間で交差する位置に配置される複数の交差部と、が備えられ、
前記第２列平行部が、前記第１列平行部を横断して設けられ、
前記第１列平行部が、前記第２列コルゲーション部の２つのコルゲーション部間の距離に対応する長さを有し、
前記第２列平行部が、前記第１列コルゲーション部の２つのコルゲーション部間の距離に対応する長さを有し、そして、
前記交差部が、前記第１列コルゲーション部のコルゲーション部と前記第２列コルゲーション部のコルゲーション部との間の交点で前記金属製シート部材の内部形状に対応した形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のタンク。 - 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタンクを備えた浮設体。
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