JP2559965B2 - 船舶におけるロンジ貫通部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、船体の長手方向に導
設される縦通部材のようなウエブとフェースプレートか
らなる防撓材（以下、「ロンジ」という）が大骨、隔壁
等を貫通する部分の貫通部構造に係り、詳しくはこの貫
通部に開孔するオープンタイプのスロット形状の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶の船体構造は、図５の船体中央横断
面図（左右舷対称）に示す如く船体の例えばバルクキャ
リアの船艙部では、上甲板９、船側外板１０、船底外板
３からなる横断面形状が形成され、船体を斜めに仕切る
縦通隔壁１１が船長方向に延設され、また、船長方向に
は図示するような大骨（ウエブ、トランス）４や船艙を
前後に仕切る隔壁等（図示せず）が一定間隔で配設され
ている。そして上甲板９にはデッキロンジＬ₁ 、船側外
板１０にはサイドロンジＬ₂ 、船底外板３にはボットム
ロンジＬ、さらに縦通隔壁１１にもサイドロンジＬ₃ が
各大骨４を貫通して船長方向に延設されており、縦通隔
壁１１等とともに船体の縦強度メンバーを構成してい
る。なお、８は内底板を示す。

【０００３】図６はこれらロンジの大骨、非水密隔壁等
（以下、これらを総称して単に「大骨」という）におけ
る貫通部構造のうち、Ｔ型のボットムロンジＬの貫通部
構造を代表例としてその要部斜視図を示したものであ
る。以下、デッキロンジＬ₁ サイドロンジＬ₂ 、Ｌ₃ 、
ボットムロンジＬ等を総括して単にロンジＬという。

【０００４】すなわち、図６において船底外板３に立設
されている大骨４におけるロンジ貫通部にはウエブ１と
フェースプレート２とからなるロンジＬが貫通して設け
られている。特に、ロンジＬのフェースプレート２上に
は船底外板３からの荷重をロンジＬを介して大骨４にス
ムーズに伝達するためのスチフナ７が設けられている。
この種先行技術としては、例えば特開昭51-20390号公
報、実開平1-141193号公報、実開平2-40696 公報があ
る。

【０００５】図７(a) は実開平1-141193号公報にも開示
されているロンジ貫通部の一般的なスロット形状を示す
正面図である。ロンジ貫通部の大骨４には、ロンジＬの
フェースプレート２とウエブ１を取り囲むような逆Ｌ形
スロット５が開孔されている。このスロット５は、いわ
ゆるオープンタイプのスロットといわれるもので、図上
ロンジウエブ１を挟んで左側はクローズ側と称し、フェ
ースプレート２を取り囲むような直線と円弧で構成さ
れ、右側はオープン側と称し、フェースプレート２から
ウエブ１にかけてウエブ１と平行に外板３まで直線的な
スロットが開孔しているタイプである。ウエブ１と外板
３の溶着部には半円形状のスカラップ６が開孔している
場合もある。これらのスロット５はロンジＬの貫通を可
能にする等のために設けられたものである。なお、貫通
部の構造として上記のオープンタイプの他に図7(b)に示
すスリットタイプのスロットがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図７(a) のオープンタ
イプのスロットの場合、図３(a) のような応力分布（点
線）を呈しており、スロット５の孔縁５ａにおいて、ウ
エブ１と直交する位置Ｇで応力が高くなると共に、フェ
ースプレート２のレベル付近における曲率半径の小さい
円弧部分Ｆの孔縁の応力が高くなり、ここにいわゆる応
力集中が生じている。これは、船底からの荷重をロンジ
Ｌを介して大骨４へ伝達する場合、その荷重の流れ（矢
印で示す）がスムーズでないため（特にオープンタイプ
のスロットの場合にはウエブ１の右側において大骨４へ
伝達される荷重の流れがないためこの傾向が顕著とな
る）、またウエブ１と大骨４と交差する部分がソフト形
状になっていないために発生するものと考えられる。

【０００７】そこで、従来は、このようなスロット部で
の応力集中を緩和するために、図６に示すようなスチフ
ナ７を設けている。つまり、このスチフナ７の下端はロ
ンジＬのフェースプレート２上に、側端は大骨４に溶着
してある。スチフナ７は、ロンジＬに作用する荷重の一
部を矢印の如く、このスチフナ７を通じて大骨４に伝達
してスロット孔縁の応力集中を緩和するものである。こ
のスチフナ７は、大骨４側に予め小組の段階で自動溶接
にて取り付けることも可能であるが、ロンジＬのフェー
スプレート２側は工作面の都合でロンジ挿入後現場作業
員の手でひとつひとつ溶接して取り付けられており、そ
の数も船全体でみれば非常に多いために膨大な工数を必
要としている。

【０００８】ところが、スチフナ７を設けたために、却
ってロンジＬの応力分布は図４(a)に示すような悪い結
果となっている。すなわち、ロンジＬの応力は、ロンジ
Ｌを支えている大骨４の箇所で曲げによる応力が一番大
きくなっており、この応力の一番高い所にスチフナ７が
取り付けられているために、スチフナ７の足元部分の２
か所に応力集中が発生している。そのため従来からこの
部分の損傷例が多く報告されている。

【０００９】このようにスロット部分の応力集中緩和の
ために設けたスチフナ７が、却ってロンジＬやスチフナ
７の損傷事故発生の原因となっているうえに、かかるス
チフナ７は図５の船体中央横断面にも示した如く、船全
体で非常に数が多いことから、この溶接作業に膨大な現
場工数を要していた。

【００１０】かかる現状に鑑み、本発明の目的は、オー
プンタイプのスロットの形状に改良を加えることによっ
て、この孔縁部分の応力集中の緩和を図って、従来必要
とされていたスチフナを廃止し、現場工数の大幅削減を
可能とするロンジ貫通部構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明にかかる船舶におけるロンジ貫通部構造は、ウエブ
とフェースプレートからなるロンジが大骨、隔壁等を貫
通する際に該ウエブとフェースプレートを逆Ｌ形に取り
囲むように該大骨、隔壁等に開孔したオープンタイプの
スロット構造において、該スロットのクローズ側におけ
る該フェースプレートのレべル近傍からウエブ側に向か
うスロットの下半部の形状を該ウエブに交差する傾斜し
た長軸をもつ略半楕円状に形成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記オープンタイプのスロット構造において、
荷重の一部はロンジを介して直接クローズ側の大骨、隔
壁等に伝達される。その際、クローズ側のスロットの形
状がロンジのフェースプレートのレベル近傍からウエブ
側に向かってなだらかな曲線孔縁（曲率半径の大きい円
弧状）を呈する、ウエブと交差する傾斜した長軸をもつ
略半楕円状になっているため、ここでの応力集中が緩和
される。しかも、スロットの下半部が略半楕円状の形状
を有しているため大骨がロンジのウエブにソフト形状に
接続した形となり、ここでの応力集中も低減される。

【００１３】スロット孔縁の応力集中が緩和されたこと
により従来必要としていたスチフナが廃止でき、その結
果ロンジのフェースプレート部分は溶接ビードもなく平
滑面となってここでの応力集中も同時に解消され、ロン
ジに作用する荷重が大骨等にスムーズに伝達されるよう
になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、Ｔ型のボットムロンジの貫通部構造
を代表例として示したもので、図はその貫通部の要部正
面図であって、太い実線部がスロットの孔縁形状を示し
ている。図において、ロンジＬは、外板３等に立設した
ウエブ１と、このウエブ１に水平に固着したフェースプ
レート２とからなる。この図はＴ型ロンジを例示してい
るが、Ｌ型ロンジにも同様に適用できる。ロンジＬが大
骨４を貫通するところには逆Ｌ形のオープンタイプのス
ロット５がロンジＬを囲繞する如く開設されている。５
ａはスロット５の孔縁を示す。図示するように、オープ
ンタイプのスロット５の形状は、クローズ側において直
線部Ａ、円弧部Ｂ、略半楕円部Ｃおよび直線部Ｄからな
る。つまり、フェースプレート２の真上のＡ部分はフェ
ースプレート２の幅よりやや大きい範囲で直線状に形成
され、これに続くＢ部分は、フェースプレート２のレベ
ル付近まで円弧状に形成され、これに続くフェースプレ
ート２のレベル近傍から下方（ウエブ１側）に向かって
のスロットの下半部のＣ部分は、ウエブ１に交差するよ
うな傾斜した長軸Ｐをもつ略半楕円状（図上点線で示す
楕円の一部）に形成され、ウエブ１と交わる取合部のＤ
部分はウエブに直交する若干の直線部分に形成されてい
る。なお、Ｄ部分の寸法を大きする場合には、これより
下方（Ｄ部から下端部Ｃ₁ にかけての）のスロットの形
状は楕円の一部ではなく、円弧にすることもあり得る。
この楕円長軸Ｐの傾斜角度θは、ロンジの大きさにもよ
るが、ウエブに対して１０°〜３０°の範囲に設定さ
れ、通常１５°〜２０°前後が好適である。これよりあ
まり傾斜が大きくても小さくても応力集中の緩和作用の
効果は小さいことが解析結果より判明している。これ
は、この角度範囲でウエブ１からの大骨４への応力の流
れがスムーズになるからと考えられる。

【００１５】一方、右側のスロット５のオープン側は直
線部Ａ、円弧部Ｂ（ここまでは左右対称）、ウエブ１と
平行な直線部Ｈから成り、スロット５の足元は真っ直ぐ
外板３に交わるか、この図のように内側に出っ張ったト
ー（円弧部分と垂直部分とからなる）６Ａの如き、いわ
ゆるソフト・トーにする場合もある。なお、６はウエブ
１と外板３との交差部に開設した半円形状のスカラップ
である。

【００１６】ここに、スロットクローズ側のＣ部分をウ
エブ１に交差する斜めの長軸Ｐをもつ略半楕円状の孔縁
とした理由は、第一に応力集中に最も関係する部位Ｃ₂
( フェースプレート2 のレベル近傍) を曲率半径の大き
いなだらかな曲線とするためである。特に、楕円長軸Ｐ
をウエブ１と交差するような傾斜をもたせた略半楕円状
の孔縁としたのは、本発明がオープン型のスロットを対
象にしていることによる。即ち、ロンジウエブの両側を
つかんでいるいわゆるスリット型（図７(b) 参照) と図
１のようなオープン型では、外板（ボットムプレート）
３およびロンジウエブ１からの荷重を大骨（トランスウ
エブ）４に伝えるのが片側のみであり、荷重伝達要領が
異なるためである。オープンタイプスロットの場合、ロ
ンジＬはつかまれている方（クローズ側）に倒れるよう
な変形をする。このように、応力の流れが異なるため、
従来のスチフナ７（図６）を無くした時に、単に楕円長
軸Ｐがウエブ１と平行となるような略半楕円状のスロッ
トとしたのでは、従来の応力集中（図３(a) 参照) を緩
和する効果は小さいからである。換言すれば、スチフナ
７を設けた従来型（図６）と同程度の応力度に緩和する
ためである。第二に、この略半楕円状孔縁の下端部Ｃ₁
は、元来大骨４の面内に作用する上下方向の力による応
力集中に関係が少ない所であることに着目して、スロッ
ト５を下方に突出した形状としてロンジＬと大骨４との
取合部をソフト形状にする（応力集中を低くする）ため
である。この場合、フェースプレート２の下端から略半
楕円孔の下端部Ｃ₁ までの深さｄは、ロンジＬの大きさ
にもよるが、通常７５ｍｍ程度が適当で、極端に深くは
できない。これは、深さｄがあまり大きくなり過ぎると
ロンジＬから大骨４に荷重が伝達される時のＥ部の伝達
面積が小さくなり過ぎ、Ｅ部の剪断応力が高くなり過ぎ
るからである。この例のスロットの場合の荷重伝達は図
３(b) に示すように、外板等にかかる荷重の一部はロン
ジＬを介して直接大骨４へ矢印のように伝達されるが、
フェースプレート２のレベル近傍から下方（ウエブ１
側）にかけてのスロット孔縁５ａはウエブ１に交差する
ような傾斜した長軸Ｐをもつ略半楕円状にしているため
応力の流れがスムーズになる。

【００１７】図２は変形実施例であって、スロット足元
の形状は図１のものと異なり、ウエブ１の足元は半楕円
のスカラップ６Ｂが斜めに開口し、オープン側のスロッ
ト５の足元は略円弧状の切り欠き６Ｃを設けてソフト・
トーにしたものである。なお、Ｄ部分を大きくとる場合
には、これより下方のスロットは楕円の一部ではなく、
円弧にすることもあり得る。他の構成は図１と同じであ
るので、同一構成には上記実施例と同一符号を付して説
明は省略する。

【００１８】ここで、構造解析結果により判明した従来
のスロットと本発明（図１）のスロット形状における応
力分布（点線で示す）の比較を図３により、また、ロン
ジの応力分布（点線で示す）の比較を図４により説明す
る。図３において、(a) は従来のスロット部の応力分
布、(b) は本発明のスロット部の応力分布を示す。前述
した通り従来のスロット５ではＦ部分の曲率半径の小さ
い円弧部分で応力集中が発生するとともに、ウエブ１と
直交する位置Ｇで応力集中が生じていることがわかる。
従って、従来は前述したようにこのスロット５の孔縁部
分の応力集中を緩和するためにスチフナ７（図６参照）
を設けざるを得なかったのである。しかし、このスチフ
ナ７を設けることで後述するようにロンジＬに応力集中
を生起する原因となっている。

【００１９】これに対し、図３(b) の本発明のスロット
形状ではかかる応力集中は生じておらず、円弧部分Ｂ及
び略半楕円状の孔縁部分Ｃでも一様な応力分布を呈して
いる。これは、オープンタイプのスロットクローズ側に
おいて、少なくともフェースプレート２のレベル近傍か
ら下方ウエブ側にかけて斜めの略半楕円状孔縁に形成す
ることで、応力集中の起こり易い円弧部分（従来のＦ部
分）が曲率の大きいなだらかな曲線となったため応力の
流れがスムーズになり、ロンジＬからの荷重が円滑に大
骨４へ伝達されるようになった結果と考えられる。

【００２０】また、ウエブ１と大骨４とが交わる部分で
も応力集中は生じておらず、その応力は低くなっている
が、これは、スロット５下半部が一定の深さｄを有する
ようにしてウエブ１と大骨４とが交わる取り合い部分を
ソフトな形状にしたためと考えられる。この結果、本発
明のスロット形状を採用すれば、従来必要としたスチフ
ナ７（図６）を廃止することができるのである。このこ
とは、膨大な数のスチフナ等取付のための工数を無くす
ることができると同時に、下記の如くロンジにおける応
力集中の発生を解消してロンジ等の損傷の可能性を無く
すという一石二鳥の効果をもたらす。

【００２１】すなわち、ロンジの応力分布では、図４
(a) のようにスチフナ７を設けた従来の場合には、スチ
フナ７の足元部分（溶接ビード部があって平滑でない）
で２箇所に応力集中を生じていることがわかる。これ
は、大骨４と交差するロンジＬの応力の高いところにス
チフナ７を設けたために却って応力集中を招く結果とな
ったものであり、これによりロンジＬの損傷やスチフナ
７に割れが発生し易くなる。これに対し、本発明では上
記したようにスロット５部分の応力が低くなったため
に、従来必要としていたスチフナが廃止できる結果、図
４(b) に示す如く、ロンジＬのフェースプレート２部分
が平滑となるから応力集中は発生せず、応力も低くなっ
ている。

【００２２】

【発明の効果】ロンジの大骨、隔壁等の貫通部における
オープンタイプのクローズ側のスロット形状に、直線、
円弧状に加え、フェースプレートのレベル付近からウエ
ブにかけて斜めの略半楕円形状を採用することよって、
従来のようにスチフナを設けずとも、スロット部の応力
集中が緩和でき、強度面でも優れたロンジ貫通部構造を
得ることができる。従来必要としていたスチフナを廃止
できたことに伴い、膨大な部材数の減少による現場工数
の大幅削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例にかかるロンジ貫通部構造の要部
正面図である。

【図２】本発明の変形実施例にかかるロンジ貫通部構造
の要部正面図である。

【図３】従来のスロット部と本発明のスロット部の応力
分布を比較するための図であって、(a) は従来のスロッ
ト部の応力分布図、(b) は本発明のスロット部の応力分
布図を示す。

【図４】従来のロンジと本発明のロンジの大骨貫通部付
近の応力分布を比較するための図であって、(a) は従来
のロンジの応力分布図、(b) は本発明のロンジの応力分
布図を示す。

【図５】船体中央横断面（左舷) における概略船殻構造
図である。

【図６】ロンジが大骨を貫通する部分の従来構造を示す
要部斜視図である。

【図７】従来のロンジ貫通部分の構造図で、(a) は従来
のオープンタイプのスロット、(b) はスリットタイプの
スロットを示す。

【符号の説明】

Ｌ…ロンジ １…ウエブ ２…フェースプレート ３…外板 ４…大骨 ５…スロット ５ａ…スロットの孔縁 ７…スチフナ Ｐ…（楕円）長軸

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエブとフェースプレートからなるロン
   ジが大骨、隔壁等を貫通する際に該ウエブとフェースプ
   レートを逆Ｌ形に取り囲むように該大骨、隔壁等に開孔
   したオープンタイプのスロット構造において、 該スロットのクローズ側における該フェースプレートの
   レべル近傍からウエブ側に向かうスロットの下半部の形
   状を該ウエブに交差する傾斜した長軸をもつ略半楕円状
   に形成したことを特徴とする船舶におけるロンジ貫通部
   構造。