JP5424155B2

JP5424155B2 - バラスト注排装置

Info

Publication number: JP5424155B2
Application number: JP2010235913A
Authority: JP
Inventors: 英治小池
Original assignee: 英治小池
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012076726A

Description

本発明は、二重船殻構造の底部空間を区画して設けた左右対となるバラストタンクにバラストを短時間で注入或は排水可能で、しかも複雑な配管を不要としたバラスト注排水装置に関する。

船舶、特に貨物船や油槽船は積載貨物等の重量を含めて設計されているため、空荷であるとホールドや巨大なタンクが全て浮力を持つため船体が異常に浮き上り船尾の舵やプロペラ、船首のバルバスバウが海面上に出て推進効率の低下や過回転による機関や軸受の原因となり、又、喫水が下がり船舶が浮いて横波や横風に対して不安定になり転覆し易く、又、死角領域が拡大して小型船が見えなくなり衝突の危険が生じ、外力に対して応力強度が低下し遭難の危険が生じるという支障が生じる。そこで、船体にバラストタンクを設け、バラストタンクに海水（バラスト水）を積んで重し替りとし浮力の相殺を行って船体を安定させる対策がとられている。
通常、二重船殻構造を有する船舶の船体外板と船体内板との間に設けられた底部又は／及び両舷側の空間部を隔壁で区画された各空間部がバラストタンクとして使用されている（例えば、特許文献１〜６、非特許文献１〜３参照）。
バラストタンクは、バラスト水を圧送するポンプを具備する注排水管を船底縦中心線上に船首尾方向に配設し、注排水管を主管として左右両側方に分岐する枝管先端を各バラストタンクに夫々連通開口させ、圧送ポンプにより汲み上げた海水を注排水管を経由して枝管に導出しバラストタンクにバラスト水として注水していた。又、バラストタンクよりバラスト水を船外へ排水する場合、ポンプで吸い上げられたバラスト水は枝管から注排水管を通過して船体外へ排水するようにしているのが一般的である（例えば、特許文献４の［００１９］の段、図面の［図２］及び［図４］）。
又、船首尾方向に隔壁により区画され船体縦中心線を中心とし左右対称に設けられた数十個のバラストタンクには上甲板に通じる空気抜き管を夫々設け、船体に設けたバラスト注排水装置と連通接続されたバラスト主管を船体縦中心線上に配設し、このバラスト主管から左右両側方に分岐させた左右枝管はバルブを介装して左右のバラストタンクの船尾側隔壁近傍にて注排水可能に各バラストタンクに連通開口しているものが提案されている（特許文献６の［０００３］の段及び図面の［図４］参照）。特許文献６の図４に示されるバラスト注排水装置を改良し、シーチェストと連通すると共にバラストポンプが介装されたバラスト主管を船体縦中心線上に配設し、バラスト主管から分岐した枝管のベルマウスを左右対となるバラストタンクに於ける船尾側船体外板と隙間を有して対向させ、バラストタンクの船首側には左右対となるバラストタンクの対向隔壁の下部に短管を夫々開口連通すると共に短管長さ方向中央位置に短管と直交垂下する枝管下端を船体外板に開口するフリーフロー装置を設け、バラストポンプの駆動によりバラストタンク内のバラスト水がバラスト主管を通ってシーチェストより船外へ排水し、フリーフロー装置の枝管下端開口より海水を吸水してバラストタンクに注水し、バラストを満載にした状態下でバラストを置換可能にしたバラスト置換装置が提案されている（例えば、特許文献６参照）。
しかしながら、上記船体縦中心線上に主管を配管したものは、船首尾方向に長い主管と、左右方向に分岐する多数の枝管、圧送ポンプ及び空気抜き管を必要とするため、多数の配管及び配管用スペースを必要とし、配管作業工程に長時間を要していた。又、長い主管を必要とし配管が多いため配管に生じた穿孔を発見する作業が困難で、配管メンテナンス作業に手間を要していたという問題点があった。
バラストタンクの上面には空気抜き管を、側壁には開閉可能なバラスト出口を、底部には船体外に連通しモーターの駆動により回転動するファンを配設した開口を設けた構造のものや、側壁上部に逆止弁を設けたバラストタンクの側壁に吸気弁を介装した空気抜き管を具備したバラストタンクの底部にファンを内側に配設した開口を設けたものが提案されている（非特許文献４参照）。
非特許文献４に記載の駆動用モーターのモーター軸にファンを取り付けファンの回転動によりするバラスト水の注排をする注排装置は、圧送ポンプでバラスト水を注排する場合と比較して注排水時間が短縮される長所があるものの、バラストタンクにモーターが内装されているためモーターがバラスト水に浸漬することによりモーターが短寿命化し、又、消費電力量が極めて大なため非経済的であり、実用性がないという問題点があった。
又、船底板に開口連通する連通管を隔壁に連通開口させたバラストタンク内にピストンを往復動可能に配設し、バラストタンクにシリンダーとしての作用をなさしめ、連通管開口から入り込むバラスト水をピストンの位置により調整するようにした構造のものが提案されている（非特許文献４、特許文献７参照）。
しかしながら、バラストタンク内に設けたピストンの往復動でバラスト水の注排をする注排装置は、バラストタンク自体の重量が大になり注排水時に重心が変化するため２つのシリンダーを船体の前後に設置する必要性があり、又、バラストタンクにバラストを満注水すると船体内に圧力が負荷し小型船舶には不適切であるという問題点があった。
実開平６−１６１９０号公報特開平７−４０８８０号公報特開平６−２９８１７１号公報特開２００９−２４８８６１号公報特開２００９−２４８８６３号公報特開２００２−１８７５９０号公報特開２００８−１８９２０５号公報新日本石油タンカーのインターネット上のホームページＪＦＥスチール株式会社のインターネット上のホームページ株式会社ザ・システムのインターネット上のホームページバラストタンク図解集のインターネット上のホームページ

本願発明は上記従来技術の有する問題点に鑑みて創案されたものであって、主配管等の煩雑な配管や海水ポンプを無くし、簡単な構造で左右対となるバラストタンクのバラスト水の注排水作業を極めて簡便且つ短時間で行い得るバラスト注排装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明のうち請求項１に記載の発明は、船体外板と船体内板とで構成される二重船殻構造の船体の底部空間部に、船体縦中心線上に縦隔壁を設け、該縦隔壁と直交し、且つ船首尾方向に沿って所定間隔を有して横隔壁を離隔配設し、最前部に位置する横隔壁以外の横隔壁のうち、前記縦隔壁を中心として型幅方向に連続する左右何れか一方の横隔壁から船首方向に所定距離離隔して後横隔壁を設け、前記縦隔壁と横隔壁及び後横隔壁とで底部空間部を気密且つ水密に区画し、区画された空間部のうち前記後横隔壁と、該後横隔壁の船尾側に配設される横隔壁と、前記縦隔壁とで囲まれる空間部を作業室となし、区画された空間部のうち前記作業室を除く各空間部をバラストタンクとし、バラストタンクに空気を給排するための空気給排手段を具備し、バラストタンク内のバラスト水を排水可能に、前記縦隔壁を中心として左右対となる各バラストタンク内の船尾側横隔壁及び後横隔壁の近傍には、船体外板より僅かばかり上方にて支管の下端開口が前記船体外板と対向配設され、支管は隔壁を水密に貫通して作業室内に延設され、作業室内にて前記支管にはバルブが介装されて主管と合流し、左右対となる夫々のバラストタンクに船底から水を注排可能に、前記主管の先端は前記作業室内に設けられたシーチェスト内に開口連通したことを特徴とする。

本願発明は、シーチェストに連通開口した主管から分岐した支管を左右対となるバラストタンク内に夫々引き込み、夫々の支管先端をバラストタンク内の船体外板より僅かな隙間を介して船体外板と対向して開口配設しているので、支管に介装した夫々のバルブを開にし空気供給装置から空気を各バラストタンクに供給することで、バラストタンク内の空気の容積を大にすることで、バラスト水は支管から主管を経てシーチェストから排水し、バラストタンク内の空気を排気することでシーチェストから支管を経由して主管から一度に左右対となるバラストタンクにバラスト水の注水作業ができる。最大注排水量は左右対となるバラストタンクの合計容積であることより、注排水作業に要する時間が従来の船首尾方向に長い主管を配設していた注排装置と比較して短縮可能になった。具体的には、同型船で全バラストタンクのバラスト水の注排作業に要する時間は、従来の船首尾方向に長い主管を配設していたバラスト注排装置では２〜４時間を要していたのに対し、本願発明のバラスト注排装置であると注水は約４０分で排水は約２０分で完了し、バラスト注排作業時間の著しい短縮化を実現できるという効果がある。
船体外の水（海水）を注排するためのシーチェストを各作業室に夫々配設しているので、船体内の複数の作業室に設けたシーチェストから夫々注排水し、船体内に於ける水路も短距離であるため、注排水時間が極めて短縮化可能であり、更に配管のメンテナンス作業も容易であるという効果がある。
本願発明は、従来の船首尾方向に長い主管が不要であるため煩雑な配管が無く、造船作業効率が向上し、限られた船体内のスペースを他の用途に有効利用することが可能であるという効果がある。

ポンプを設けることなく船体に設けた空気供給装置に連通接続された空気配管を各バラストタンクに気密に連通接続することで、バラストタンクに空気を供給しバラスト水をシーチェストから排水し、また、バラストタンク内の空気をバラストタンクから空気配管を経由して排気することでシーチェストから海水を吸引するようにし、バラストタンクにバラスト水を注排することを簡単な構造で実現可能にした。左右対となるバラストタンクの一方のバラストタンクの後方外側に夫々専用の作業室を設け、左右対となるバラストタンクの船尾側隔壁近傍の船体外板と隙間を有して支管の下端開口を対向配設することで、多くとも左右対となる２個のバラストタンクのバラスト水を１個のシーチェストから注排し、注排水量を少なくすることで注排作業時間を著しく短縮することを実現した。船首尾方向に延びる１本の長い主管を無くし、各作業室毎に主管が連通開口するシーチェストを夫々設け、主管から分岐した支管を左右対となる２個のバラストタンク内に配設することで配管量を最小長さにし、配管穿孔検査等のメンテナンス作業の容易化を実現した。

図１〜図５に基いて本願発明の実施例について説明する。船体１は、船体外板２と船体内板３とで構成される二重船殻構造よりなり、船首側にバウスラスター室（図示省略）を設け、船尾側には機関室（図示省略）を設けている。バウスラスター室（図示省略）と機関室（図示省略）との間に於ける船体外板２と船体内板３とで形成される空間部には、船体１の縦中心線上に沿って縦隔壁４が設けられ、且つ縦隔壁４と直交する横隔壁５１、５２、５３、５４を船首尾方向に所定間隔離隔して平行に配設している。又、最前に配設される横隔壁５１を除く横隔壁５２、５３、５４から船首方向に所定間隔を有して平行に離隔した後横隔壁６１、６２、６３が配設されている。船体外板２と船体内板３とで形成される空間部は、縦隔壁４、横隔壁５１、５２、５３、５４及び後横隔壁６１、６２、６３により区画され、これら区画された空間部のうち縦隔壁４と横隔壁５２と後横隔壁６１とで囲まれた空間部を作業室７１とし、縦隔壁４と横隔壁５３と後横隔壁６２とで囲まれた空間部を作業室７２とし、縦隔壁４と横隔壁５４と後横隔壁６３とで囲まれた空間部を作業室７３としている。作業室７１、７２、７３以外の区画された空間部はバラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６に形成されている。各バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６に圧縮空気を供給可能に、船体１に設けた空気供給装置９と連通する空気配管１０の先端を各バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６にバルブ１１を介装して気密に連通開口している。空気配管１０は外側方に分岐され、この分岐管にバルブ１２を介装して外端を船体１の両舷外板に開口して船体外に排気可能にしている。

作業室７１はバラストタンク８１の後外側に、作業室７２はバラストタンク８４の後外側に、作業室７３はバラストタンク８５の後外側に設けられている。作業室７１、７２、７３の底板は船体外板２よりなり、船底外の海水を注入可能な注排口を開設している。作業室７１、７２、７３の底板には、遠隔操作で開閉動する遠隔操作式開閉バルブ（図示せず）を内装し、注排口を囲むようにシーチェスト１３が配設されている。シーチェスト１３内には、主管１４の先端が連通開口されている。作業室７１、７２、７３に於いて、主管１４にはバルブ１５が介装され、分岐する２本の支管１６、１７と連通接続されている。作業室７１、７２、７３に於いて、支管１６、１７にはバルブ１８、１９が夫々介装されている。２０は傾斜フランジであり、作業室７１、７２、７３内に於ける主管１４や支管１６、１７の全周外方に突設されている。支管１６、１７の先端にはベルマウス２１、２２が取り付けられている。左右対となるバラストタンク８１、８２を構成する縦隔壁４を支管１６は水密に貫通して、バラストタンク８２の底部に於ける船体外板２より僅かばかり上方にてベルマウス２１が船体外板２に対向して開口するように配設されている。左右対となるバラストタンク８１、８２を構成する後横隔壁６１を支管１７は水密に貫通して、バラストタンク８１内の船体外板２より僅かばかり上方にてベルマウス２２が船体外板２に対向して開口するように配設されている。左右対となるバラストタンク８３、８４を構成する縦隔壁４を作業室７２に配設された支管１６は水密に貫通し、バラストタンク８３内の底部に於ける船体外板２より僅かばかり上方にてベルマウス２１が船体外板２に対向して開口するように配設され、支管１７は後横隔壁６２を水密に貫通しバラストタンク８４内にて船体外板２より僅かばかり上方にてベルマウス２２が船体外板２に対向して開口するように配設されている。左右対となるバラストタンク８５、８６を構成する縦隔壁４を作業室７３に配設された支管１６は水密に貫通し、バラストタンク８６内の底部に於ける船体外板２より僅かばかり上方にてベルマウス２１が船体外板２に対向して開口するように配設され、支管１７は後横隔壁６３を水密に貫通しバラストタンク８５内にて船体外板２より僅かばかり上方にてベルマウス２２が船体外板２に対向して開口するように配設されている。バルブ１１、１２、１５、１８、１９及びシーチェスト１３に内装したバルブ（図示せず）は、図５に示す制御盤により遠隔操作で開閉動可能に形成されている。又、バルブ１５、１８、１９は、作業室７１、７２、７３にて個別的に手動で開閉動することも可能にしている。２３は上甲板、２４は第２甲板である。底部バラストタンクと舷側バラストタンクは開閉バルブを介装した隔壁２５で区画されている。

作用について説明する。
先ずは、バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６のバラスト水を排水する場合について説明する。バルブ１２を閉状態に、シーチェスト１３に内装したバルブ（図示せず）、バルブ１１、１５、１８、１９を開状態にし、空気供給装置９から送出された空気を空気配管１０を介して各バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６へ分配送気する。各バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６へ送気された空気によりバラスト水はシーチェスト１３より船底外の海洋へ排水される。
次に、バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６に注水する場合について説明する。バルブ１１、１２、１５、１８、１９を開状態にすると、バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６内の空気に対しシーチェスト１３内の注排口より水圧が下方から作用し、バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６内の空気は空気配管１０を通って船体１の外側へ排気される。排気された容積分、バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６に船底外の海水が注入される。バラスト水が所望量注入されると、バルブ１１、１２、１５、１８、１９を閉状態にする。

尚、各バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６に開口連通接続する空気配管１０に介装したバルブ１１のうち所望のバルブのみを開閉することで、所望のバラストタンクにのみ限定的にバラスト水を注排することができる。

左右対となる３対のバラストタンクへの注排水に要する時間について説明する。
左右対となる３対のバラストタンクを第１の左右１対のバラストタンク８１、８２に１個のタンク容積が１７２ｍ^３のものを、第２の左右１対のバラストタンク８３、８４の１個のタンク容積を２３７ｍ^３のものを、第３の左右１対のバラストタンク８５、８６の１個のタンク容積を２１９ｍ^３のものを用いる。第１の左右対のバラストタンク８１、８２の合計容積は３４４ｍ^３であり、第２の左右対のバラストタンク８３、８４の合計容積は４７４ｍ^３であり、第３の左右１対のバラストタンク８５、８６の合計容積は４３８ｍ^３であり、全バラストタンク８１、８２、８３、８４、８５、８６の総容積は１２５６ｍ^３である。送出される空気量を７２０ｍ^３／ｈとし、空気圧を６５ｋｐａ、出力を２２ＫＷとし、主管１４の内径を２３６．９ｍｍ、支管１６、１７の内径を１８６．９ｍｍとして注排水に要する時間を計算した。
先ずは、バラスト水の入っていない空状態のバラストタンクに海水を満タンになるまで充填注水する所要時間をトリチェリの定理に基いて説明する。注水前のバラストタンクが空状態に於ける吃水は１．７７ｍである。注水スタート時の注排口に於ける流速は、ν＝

／ｓ）となる。平均流速は、（５．９＋１．４）÷２＝３．６５（ｍ／ｓｅｃ）となる。１分間に注水される水量は式Ｑ＝Ａ×νより０．０４４２×３．６５×６０＝９．６７（ｍ^３／ｍｉｎ）となる。パイプ、エルボ、チーズ、バルブ等の抵抗で流速に約３０％の損失が生じることを考慮すると、９．６７×０．７＝６．７（ｍ^３／ｍｉｎ）となる。シーチェストが各作業室に配設されているので、各バラストタンクを満タンに注水するのに要する時間は、第１の左右対のバラストタンク８１、８２には３４４ｍ^３÷６．７（ｍ^３／ｍｉｎ）＝５１（分）、第２の左右対のバラストタンク８３、８４には４７４ｍ^３÷６．７（ｍ^３／ｍｉｎ）＝７１（分）、第３の左右対のバラストタンク８５、８６には４３８ｍ^３÷６．７（ｍ^３／ｍｉｎ）＝６５（分）となる。
次に、バラストタンクに空気を供給することでバラスト水を完全に排水する所要時間を

なる。バラストタンクが空状態直前の流速は、この時点の吃水を２．０ｍとすると、ν＝

）となり、平均流速は（８．１＋９．３）÷２＝８．７（ｍ／ｓｅｃ）となる。１分間の排水量は式Ｑ＝Ａ×νより０．０４４２×８．７×６０＝２３．１（ｍ^３／ｍｉｎ）となる。パイプ、エルボ、チーズ、バルブ等の抵抗で流速に約３０％の損失が生じることを考慮すると、２３．１×０．７＝１６．１（ｍ^３／ｍｉｎ）となる。シーチェストが各作業室に配設されているので、各タンクを完全に空状態になるまでの排水所要時間は、第１の左右対のバラストタンク８１、８２には３４４ｍ^３÷１６．１（ｍ^３／ｍｉｎ）＝２２（分）、第２の左右対のバラストタンク８３、８４には４７４ｍ^３÷１６．１（ｍ^３／ｍｉｎ）＝２９（分）、第３の左右対のバラストタンク８５、８６には４３８ｍ^３÷１６．１（ｍ^３／ｍｉｎ）＝２７（分）となる。
実施例１のバラスト注排装置においては、バラストタンクを満タンに要する注水所要時間は５１〜６１分であり、空状態になるまで排水するのに要する時間は２２〜２９分であった。従来の船舶がバラスト水の注排水に約２〜４時間を要することと比較すると、著しくバラスト注排時間の短縮化が実現できた。

バラスト注排装置の概略平面説明図である。（実施例１）図１のＡ−Ａ線に沿う一部切欠断面説明図である。（実施例１）作業室、対となる左右バラストタンクへの配管を示す平面から見た要部説明図である。（実施例１）図１のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。（実施例１）制御盤を示す説明図である。（実施例１）

１船体
２船体外板
３船体内板
４縦隔壁
５１、５２、５３、５４横隔壁
６１、６２、６３後横隔壁
７１、７２、７３作業室
８１、８２、８３、８４、８５、８６バラストタンク
９空気供給装置
１３シーチェスト
１４主管
１６、１７支管
１８、１９バルブ

Claims

船体外板と船体内板とで構成される二重船殻構造の船体の底部空間部に、船体縦中心線上に縦隔壁を設け、
該縦隔壁と直交し、且つ船首尾方向に沿って所定間隔を有して横隔壁を離隔配設し、
最前部に位置する横隔壁以外の横隔壁のうち、前記縦隔壁を中心として型幅方向に連続する左右何れか一方の横隔壁から船首方向に所定距離離隔して後横隔壁を設け、前記縦隔壁と横隔壁及び後横隔壁とで底部空間部を気密且つ水密に区画し、
区画された空間部のうち前記後横隔壁と、該後横隔壁の船尾側に配設される横隔壁と、前記縦隔壁とで囲まれる空間部を作業室となし、
前記区画された空間部のうち前記作業室を除く各空間部をバラストタンクとし、
該バラストタンクに空気を給排するための空気給排手段を具備し、
前記バラストタンク内のバラスト水を排水可能に、前記縦隔壁を中心として左右対となる各バラストタンク内の船尾側横隔壁及び後横隔壁の近傍には、船体外板より僅かばかり上方にて支管の下端開口が前記船体外板と対向配設され、
前記支管は隔壁を水密に貫通して作業室内に延設され、該作業室内にて前記支管にはバルブが介装されて主管と合流し、
左右対となる夫々のバラストタンクに船底から水を注排可能に、前記主管の先端は前記作業室内に設けられたシーチェスト内に開口連通したことを特徴とするバラスト注排装置。