JP7786982B2 - 自立型貯留タンクの揺動抑制構造 - Google Patents

Description

本開示は、船舶に設置される自立型貯留タンクの揺動抑制構造に関する。

ＬＰＧ（液化石油ガス）、アンモニアや液化二酸化炭素等の液化ガスを輸送する船舶、および液化ガスを燃料とする船舶は、船倉に設置された貯留タンクに液化ガスを貯留している。従来の貯留タンクの一つである自立型タンクは船倉の内面から離れた状態で設置され、船倉内で自立している。

上述した何れのタンクも船体と共に揺動する。タンクの過剰な揺動はスロッシング等の現象を助長させる。特許文献１は、自立型タンクの揺動を抑制するための構成として、チョックとストッパを開示している。チョックはタンクの頂部に設けられ、ストッパは揺動方向における当該チョックの両側に設けられる。タンクが揺動したときは、チョックがストッパに接触し、タンクの過剰な揺動が抑えられる。

特開２０１９－１５１１９１号公報

自立型タンクは、船倉等の収容室に設置される。また、収容室内における自立型タンクの過剰な揺動を抑えるために上述のチョックとストッパが使用される。タンクは、チョックがタンクの頂部に予め設置された状態で、収容室に設置される。一方、ストッパは収容室の屋根（例えば船舶の甲板）に設置される。ストッパは、揺動したチョックに接触する板状部材を備えており、この板状部材はタンクの設置後に取り付けられる。

タンクの寸法が数十ｍ程度であるのに対して、チョックとストッパの間隔は一般的に数ｍｍ程度に設定される。また、収容室の内部空間を最大限に活用するため、タンクと収容室の屋根の間の間隔も数十ｃｍ程度に設定される。上述の通り、ストッパの板状部材の取付作業はタンクの設置後に行われるため、十分な作業スペースが確保できず、作業が難航しやすい。即ち、取付作業の長期化による負担も大きくなりやすい。

本開示は上述の事情を鑑みて成されたものであり、水上構造物に対して設置作業の負担を軽減できる自立型貯留タンクの揺動抑制構造の提供を目的とする。

本開示の第１の態様は、水上構造物に設置される自立型貯留タンクの揺動抑制構造であって、前記貯留タンクの頂部に設けられた凸部の両側に位置する一対の衝突緩衝部を備える。各前記衝突緩衝部は、前記凸部に設置される緩衝部材と、前記緩衝部材に面する板状部材、及び、前記板状部材の取付面を有する支持部材を含むストッパとを含み、前記板状部材は、前記一対の衝突緩衝部の配列方向と水平に直交する方向における両側の部分のみが、締結部材によって前記取付面に取り付けられている。

各前記衝突緩衝部は、前記板状部材に対向する前記緩衝部材の表面又は前記緩衝部材に対向する前記板状部材の表面に貼り付けられ、摩擦低減物質を含む糸によって構成された布部を含んでもよい。前記布部は、ＪＩＳ Ｋ７２１８に準じて測定した０．３以下の静摩擦係数を有してもよい。前記摩擦低減物質はフッ素樹脂を含んでもよい。前記布部は、当該布部の厚さ方向に並ぶと共に互いに充填率の異なる２層構造を有してもよい。前記ストッパは、鉛直方向における前記板状部材の下方に位置する張出部を含んでもよい。前記張出部は、前記板状部材の下縁に面する表面を有してもよい。

本開示の第２の態様は、第１の態様に係る揺動抑制構造を備える船舶である。

本開示によれば、水上構造物に対して設置作業の負担を軽減できる自立型貯留タンクの揺動抑制構造を提供することができる。

本開示の実施形態に係る揺動抑制構造を適用した船舶の側面図である。 図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 本開示の実施形態に係る揺動抑制構造の正面図である。 図３の部分拡大図である。 本開示の実施形態に係る緩衝部材とその保持部の正面図である。 本開示の実施形態に係るストッパの正面図である。

本開示の実施形態に係る揺動抑制構造について図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。本実施形態に係る揺動抑制構造は、自立型貯留タンクが設置される水上構造物に適用される。水上構造物は、例えば、ＬＮＧ船（ＬＮＧタンカー）、ＬＰＧ船（ＬＰＧタンカー）、石油タンカー及びケミカルタンカーなどの輸送船、コンクリートの着底式貯蔵・ガス化設備などのＧＢＳ（Gravity Based Structure）、液化天然ガス生産装置、液化石油ガス生産装置、石油掘削装置、石油貯蔵施設及びメガフロートなどの水上浮体である。但し、水上構造物は、上記の船舶及び施設に限らず、他の浮体式構造物又は着床式構造物などでもよい。

以下、説明の便宜上、本実施形態について、船舶１を水上構造物の例として挙げて説明する。また、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を定義する。Ｘ方向は船舶１の長さ方向、換言すれば船舶１の進行方向である。Ｙ方向は船舶１の幅方向、Ｚ方向は船舶１の高さ方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平面内に位置する。従って、Ｚ方向は鉛直方向である。

図１は、本実施形態に係る揺動抑制構造１０を適用した船舶１の側面図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。船舶１は、船体２と、船体２に搭載された貯留タンク３とを備える。貯留タンク３は、自立型貯留タンクである。貯留タンク３は船倉４内に収容され、液化ガス５を貯留する。従って、船舶１は所謂液化ガス燃料船である。

貯留タンク３は、例えば、金属製の板部材の溶接によって形成されている。板部材の材質はタンクとしての十分な機械的強度と、低温時の十分な靭性が得られるものが選ばれ、例えばアルミニウム合金、ステンレス、９％ニッケル鋼、低温用鋼、高マンガン鋼などが挙げられる。貯留タンク３は、船倉４の内面に対して、１ｍから数ｍ程度の間隔を置いて船倉４内に収容されている。貯留タンク３の頂部３ａ（図２参照）には、液化ガス５の注入口（図示せず）が設けられている。

図２に示すように、貯留タンク３は船体２と連結せず、複数の脚部６上に載置され、船倉４内で自立している。脚部６は、集成材等によって形成された略直方体の木製部材であり、Ｘ方向及びＹ方向に所定の間隔を置いて配置されている。各脚部６は、対応する台座部７に載置される。台座部７は、船倉４の底面に溶接等によって固定されている。従って、貯留タンク３は水平方向に沿って摺動可能に載置され、これにより貯留タンク３の熱伸縮が許容される。

図３は、本実施形態に係る揺動抑制構造１０の正面図である。図４は、図３の部分拡大図である。図５は緩衝部材１３とその保持部１５の正面図であり、図６はストッパ１４の正面図である。

本実施形態に係る揺動抑制構造１０は、Ｘ方向に沿った貯留タンク３の過剰な揺動を抑制するものである。図３に示すように、揺動抑制構造１０は、一対の衝突緩衝部１１、１１を備える。一対の衝突緩衝部１１、１１は、貯留タンク３の頂部３ａに設けられたチョックとしての凸部１２の両側に位置し、この凸部１２を挟んでＸ方向に並んでいる。各衝突緩衝部１１は、凸部１２に設置される緩衝部材１３と、貯留タンク３を上方から覆う構造物８（例えば甲板）（図２参照）に取り付けられたストッパ１４とを含む。

緩衝部材１３は、樹脂含浸合板等の集成材によって形成された略直方体の木製部材である。図４及び図５に示すように、緩衝部材１３は保持部１５を介して凸部１２に取り付けられる。緩衝部材１３は、ストッパ１４の板状部材２０に対向する表面１３ａを有する。この表面１３ａは、Ｘ方向に沿った長辺と、Ｚ方向に沿った短辺とをもつ略矩形の形状を有する。Ｘ方向における緩衝部材１３の両側面１３ｂ、１３ｂには、ボルト３０の挿入孔１７が形成されている。

保持部１５はステンレス等の金属によって形成され、緩衝部材１３の一部を収容可能な凹部１６を有する。保持部１５は凸部１２に取り付けられ、緩衝部材１３の表面１３ａがストッパ１４の板状部材２０に対向するように、緩衝部材１３を保持する。Ｘ方向における保持部１５の両側面１５ａ、１５ａには、ボルト３０のネジ孔１８が形成されている。緩衝部材１３の一部が凹部１６に挿入されたとき、Ｙ方向から見たネジ孔１８とこれに対応する挿入孔１７が一致する。

緩衝部材１３を保持部１５に取り付ける場合、Ｙ方向から見てネジ孔１８と挿入孔１７が一致するまで緩衝部材１３を凹部１６に挿入する。この状態を保ったままボルト３０を、ネジ孔１８の螺合を介して挿入孔１７まで挿入することにより、緩衝部材１３が保持部１５に保持される。

図３及び図４に示すように、ストッパ１４は、緩衝部材１３に面する板状部材２０と、板状部材２０の取付面２３ａを有する支持部材２３とを含む。板状部材２０は、Ｘ方向及びＺ方向に延伸する矩形の形状を有する。この矩形の寸法は緩衝部材１３の表面の寸法よりも十分に大きい。具体的には、貯留タンク３が揺動しても、Ｙ方向からみた緩衝部材１３が板状部材２０の領域内に位置する値に設定される。

板状部材２０は、互いに重なり合う第１板部２１及び第２板部２２を含む。第２板部２２は、第１板部２１よりも緩衝部材１３から離れており、支持部材２３の取付面２３ａに接触する。第１板部２１は、耐腐食性をもち且つ緩衝部材１３の衝撃に耐え得るようステンレス等の金属によって形成されている。

第２板部２２は、板状部材２０を支持部材２３に取り付ける際の板状部材２０の厚さを切削等で調整でき、且つ亀裂等の損傷が少ない合板等の集成材によって形成されている。また、第２板部２２を木製とすることにより、緩衝部材１３による衝撃音を抑えることができる。第２板部２２は、例えば上板２２ａと下板２２ｂとに二分割されている。

板状部材２０は、一対の衝突緩衝部１１、１１の配列方向と水平に直交する方向、即ちＸ方向における両側の部分２０ｓ、２０ｓ（図６参照）のみが、締結部材としてのボルト３０によって取付面２３ａに取り付けられている。従って、この部分２０ｓには、ボルト３０を挿通させるための複数の貫通孔２４が形成される。貫通孔２４は間隔を置きながらＺ方向に並んでいる。

支持部材２３は、甲板等の構造物８に溶接等で固定されるブラケットである。支持部材２３は、板状部材２０の取付面２３ａを有する。取付面２３ａは、緩衝部材１３に面し、緩衝部材１３の保持部１５と略平行である。取付面２３ａには、複数の貫通孔２５（図４参照）が形成されている。貫通孔２５は、板状部材２０の貫通孔２４に対応する位置に形成される。取付面２３ａの裏側には、取付面２３ａを補強する複数のリブ２６（図６参照）が設けられている。

板状部材２０を取付面２３ａに取り付ける際には、実測により、第２板部２２の厚さは板状部材２０と緩衝部材１３の間の間隙が所定の値（例えば５ｍｍ）となるように切削等で調整する。次に、第１板部２１をボルト３０によって支持部材２３に仮止めする。この仮止めは、第１板部２１の落下を防止すると共に、第１板部２１と取付面２３ａの間に第２板部２２が挿入可能な間隔を設定する。

次に、第２板部２２の下板２２ｂをＸ方向に沿って、第１板部２１と取付面２３ａの間に挿入する。このとき、下板２２ｂの挿入と干渉するボルト３０は一旦外しておき、下板２２ｂの挿入後に再び取り付ける。

次に、第２板部２２の上板２２ａをＸ方向に沿って、第１板部２１と取付面２３ａの間に挿入する。このとき、上板２２ａと干渉するボルト３０は一旦外しておき、上板２２ａの挿入後に再び取り付ける。これにより、全ての板がボルト３０によって取付面２３ａに仮止めされる。その後、各ボルト３０の本締めを行い、板状部材２０の取付作業を終了する。

以上の通り、本実施形態によれば、板状部材２０の取付作業における締結部材の締結作業は、Ｘ方向における板状部材２０の両側だけで行われる。例えば、板状部材２０の上縁と下縁のそれぞれ沿って設けられ、これらを支持する（保持する）従来のリテーナを取り付ける作業が省略される。リテーナを支持部材に取り付ける場合は、取付面２３ａの裏側にあるリブ２６を避けながら工具を挿入しなければならず、また、適切なトルクが得られるまでの締結に時間が掛かっていた。これに対して、本実施形態ではボルトの締結の際に十分な作業空間を確保することができ、しかも、ボルトの本数が削減できるため、板状部材の取付作業を短縮化することできる。即ち、当該取付作業の負担を軽減できる。

次に本実施形態の変形例について説明する。
図４及び図６に示すように、ストッパ１４は、Ｚ方向（鉛直方向）における板状部材２０の下方に位置する張出部２７を含んでもよい。張出部２７は、溶接等によって支持部材２３に固定される。張出部２７は、板状部材２０の下縁に面する表面２７ａを有する。表面２７ａには、仮止め時の板状部材２０が載置される。これにより、板状部材２０の設置作業の負担を軽減することができる。なお、張出部２７は、Ｘ方向に間隔を置いた複数のセグメント（小片）に分割されていてもよく（図６参照）、単一部材としてＸ方向に延伸していてもよい。

各衝突緩衝部１１は、摩擦低減物質を含む糸によって構成された布部２８を含んでもよい。この場合、布部２８は、例えば接着剤２９を用いて、板状部材２０に対向する緩衝部材１３の表面１３ａ又は緩衝部材１３に対向する板状部材２０の表面２０ａに貼り付けられる。図４は、布部２８が板状部材２０の表面２０ａに貼り付けられた例を示している。なお、接着剤２９は貼付作業の際に布部２８に塗布されてよく、接着層として予め布部２８の裏面２８ｂに形成されていてもよい。

貯留タンク３の揺動によって緩衝部材１３が板状部材２０に衝突したとき、両者間の摩擦力によって、ボルト３０の内部にせん断応力と曲げ応力が発生する。ボルト３０はこれらの応力に耐える必要があるため、上述の摩擦力が大きいほど、ボルト３０が大型化し、本数も増加しやすい。

そこで、本変形例では、摩擦低減物質を含む糸によって構成された布部２８を採用する。本実施形態に係る布部２８は０．３以下の静摩擦係数を有する。この静摩擦係数は、ＪＩＳ Ｋ７２１８の規定に準じて測定した値である。摩擦低減物質は例えばフッ素樹脂を含む。フッ素樹脂を含む糸の一例はトヨフロン（登録商標）である。但し、摩擦低減物質はフッ素樹脂に限られず、所望の引張強度を有する糸として形成できる限り、摩擦低減効果のある他の物質でもよい。また、布部２８は織地、編地、又はこれらの積層布でもよい。

布部２８を構成する糸は、その糸の織り又は編みによる交差又はループ等によって布全体の形状を保ちつつ、緩衝部材１３の接近方向や速度に応じて柔軟に移動する。このような糸の移動によって緩衝部材１３による衝撃のエネルギーを効果的に分散させることできる。例えば、布部２８と同素材のシート材（即ち繊維質を持たない固形の平板）と比べて高い耐久性が得られる。

また、布部２８が緩衝部材１３と板状部材２０の間に介在することによって、衝突時の摩擦力を低減させることができる。従って、ボルト３０の大型化と本数の増加を避けるだけに留まらず、ボルト３０の小型化又は本数の削減を図ることもできる。後者は、取付作業の負担の軽減に寄与することになる。

なお、上述した糸の移動への干渉を抑えるため、布部２８の貼付作業の際、接着剤２９は、緩衝部材１３又は板状部材２０に貼り付く布部２８の面（即ち裏面２８ｂ）のみに塗布されてもよい。この場合、板状部材２０と緩衝部材１３の間の空間に面する布部２８の面（即ち表面２８ａ）への接着剤２９の浸潤が抑制され、表面２８ａ側の糸は接着剤２９から露出することになる。よって、表面２８ａにおける布部２８の摩擦低減性能の低下を避けることができる。また、表面２８ａにおける糸の移動も維持できるので、上述のエネルギー分散性能の低下も抑制できる。

また、布部２８は単層構造を有してもよく、布部２８の厚さ方向に並ぶと共に互いに充填率（糸の充填率）の異なる複数構造（例えば２層構造）を有してもよい。なお、１つの層は１又は複数の糸パターンの二次元又は三次元の配列によって形成される。また、充填率は組織の粗さを示す指標であり、単位面積当たりの糸の占有率である。例えば図４に示すように、布部２８は、表面２８ａを形成する第１繊維層２８ｃと、裏面２８ｂを形成する第２繊維層２８ｄとを有してもよい。第２繊維層２８ｄは第１繊維層２８ｃよりも糸の充填率が高く（即ち目が詰まっており）、通気性（通水性）が低く、引張強度が大きい。そのため、布部２８の耐久性を向上させることができる。また、裏面２８ｂから表面２８ａへの接着剤２９の浸潤を抑制することもできる。

なお、本開示は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。
例えば、上述の実施形態では、貯留タンク３が燃料タンクである場合を説明したが、貯留タンク３はＬＮＧ（液化天然ガス）を運搬するカーゴタンクでもよい。つまり、船舶１は、ＬＮＧを運搬する一つ又は複数の貯留タンク３を備えるＬＮＧ船であってもよく、かかるＬＮＧ船に揺動抑制構造１０を適用してもよい。この場合も、揺動抑制構造１０によれば、カーゴタンクとしての貯留タンク３の過剰な揺動を抑制するとともに、設置作業の負担を軽減できる。

１…船舶、２…船体、３…貯留タンク、３ａ…頂部、４…船倉、５…液化ガス、６…脚部、７…台座部、８…構造物、１０…揺動抑制構造、１１…衝突緩衝部、１２…凸部、１３…緩衝部材、１３ａ…表面、１３ｂ…両側面、１４…ストッパ、１５…保持部、１５ａ…両側面、１６…凹部、１７…挿入孔、１８…ネジ孔、２０…板状部材、２０ａ…表面、２０ｓ…部分、２１…第１板部、２２…第２板部、２２ａ…上板、２２ｂ…下板、２３…支持部材、２３ａ…取付面、２４…貫通孔、２５…貫通孔、２６…リブ、２７…張出部、２７ａ…表面、２８…布部、３０…ボルト

Claims (7)

1. 水上構造物に設置される自立型貯留タンクの揺動抑制構造であって、
   前記貯留タンクの頂部に設けられた凸部の両側に位置する一対の衝突緩衝部
   を備え、
   各前記衝突緩衝部は、
   前記凸部に設置される緩衝部材と、
   前記緩衝部材に面する板状部材、及び、前記板状部材の取付面を有する支持部材を含むストッパと
   を含み、
   前記板状部材は、前記一対の衝突緩衝部の配列方向と水平に直交する方向における両側の部分のみが、前記板状部材の厚さ方向に当該板状部材を貫通する締結部材によって前記取付面に取り付けられ、
   前記板状部材は、互いに重なる第１板部及び第２板部を含み、
   前記第２板部は、前記第１板部よりも前記緩衝部材から離れ、且つ、鉛直方向に分割されている
   揺動抑制構造。
2. 各前記衝突緩衝部は、前記板状部材に対向する前記緩衝部材の表面又は前記緩衝部材に対向する前記板状部材の表面に貼り付けられ、摩擦低減物質を含む糸によって構成された布部を含む
   請求項１に記載の揺動抑制構造。
3. 前記布部は、日本産業規格ＪＩＳ Ｋ７２１８に準じて測定した０．３以下の静摩擦係数を有する
   請求項２に記載の揺動抑制構造。
4. 前記摩擦低減物質はフッ素樹脂を含む
   請求項３に記載の揺動抑制構造。
5. 前記布部は、当該布部の厚さ方向に並ぶと共に互いに充填率の異なる２層構造を有し、
   前記２層構造は、前記板状部材と前記緩衝部材の間の空間に面する前記布部の表面を形成する第１繊維層と、前記板状部材又は前記緩衝部材に貼り付く前記布部の裏面を形成する第２繊維層とを有し、
   前記第２繊維層は第１繊維層よりも前記充填率が高い、
   請求項２～４のうちの何れか一項に記載の揺動抑制構造。
6. 前記ストッパは、前記鉛直方向における前記板状部材の下方に位置する張出部を含み、
   前記張出部は、前記板状部材の下縁に面する表面を有する
   請求項１に記載の揺動抑制構造。
7. 請求項１～６のうちの何れか一項に記載の揺動抑制構造を備える船舶。