JP2004314824A

JP2004314824A - 横曲げ緩衝型船首を有する船舶

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Publication number: JP2004314824A
Application number: JP2003112715A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Endo; 久芳遠藤; Yasuhei Yamada; 安平山田
Original assignee: National Maritime Research Institute
Current assignee: National Maritime Research Institute
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP3870265B2

Abstract

【課題】比較的簡単な工作によっても相当な効果を期待できる緩衝型船首を有する船舶を提供することを目的とする。
【解決手段】バルバスバウにおけるバルブの根本部の外板に、バルブの横方向の曲げ剛性を低下させるための肉厚減少部を設ける。肉厚減少部は、首尾線方向ある寸法を隔てて複数枚取り付けられている横肋骨部材の隣り合う間の、水圧による曲げモーメントが０に近い部分の外板側面部に設けられている。これにより、衝突時における相手方の船腹の損傷深さを小さくすると同時に、破孔を防ぎ、積荷の漏洩事故を防止する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、造波抵抗を減少させるための球状船首（バルバスバウ）を有する船舶に関する。特には、他の船と衝突した場合に相手方の船の損傷を極力低減でき、油流出等による海洋汚染事故の予防に貢献できる船舶に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の船首は他の船と衝突した場合の緩衝効果を想定した設計がなされていなかった。しかし最近、衝突された油タンカーからの貨油漏洩事故が後を絶たないことから、特に球状船首（バルバスバウ）を有する船舶において、緩衝効果を備えた船首の要請が高まっている。この一従来例として、例えば特開平８−１６４８８７号公報（特許文献１）を挙げることができる。
【０００３】
図４（Ａ）は、特許文献１に開示された衝突エネルギー吸収型球状船首要部の縦断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ―Ａ矢視の断面図である。また、図４（Ｃ）はその衝突時のバルブ圧潰状態を示す水平断面図である。
図４（Ａ）、（Ｂ）には、船首前端部において水密横置隔壁１２よりも前方へ突出したバルブ１１が示されており、バルブ１１はバルブ先端面を形成されるように配置された水密性の先端壁部材１３と、同先端壁部材１３の周縁部を水密横置隔壁１２の近傍の船体外板１４に連結する非耐圧殻としての衝突エネルギー吸収用周壁部１５とを備えている。
【０００４】
この衝突エネルギー吸収型球状船首においては、図４（Ｃ）からわかるように、船首バルブが他船の船腹に衝突するような事故を起こした場合に、同バルブの非耐圧殻としての周壁部が衝突エネルギーを吸収しながらつぶれることで、他船に破口を生じさせるのを極力抑制しようとしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１６４８８７号公報（図１から図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１は、緩衝型船首の１つの有力な提案と考えられる。
本発明は、比較的簡単な工作によっても相当な効果を期待できる緩衝型船首を有する船舶を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の横曲げ緩衝型船首を有する船舶は、球状船首（バルバスバウ）を有する船舶であって、該バルバスバウにおける球状突起（バルブ）の根本部の外板に、該バルブの横方向の曲げ剛性を低下させるための肉厚減少部が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の横曲げ緩衝型船首を有する船舶では、他の船と衝突した場合でも、自船船首部が衝突の反力で折れ曲がることにより、相手方の船腹に本船の船首部（バルブ）がメリ込むことを防止でき、相手側の船体の損傷を極力抑えることができる。
【０００９】
なお、横方向の曲げ剛性とは、船の首尾線に対して左右方向の曲げ剛性のことである。また、バルブの根本部とは、バルブの船体本体への取り付け部及びそのやや前の部分を表している。
横方向の曲げ剛性低下の割合は一例として３０％〜６０％マイナスが考えられる。肉厚減少部の例として、局部的に薄くする、また、溝、切欠きとすることなどができる。
なお、バルブの上下方向の曲げ剛性は極力低下させないことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の横曲げ緩衝型船首を有する船舶は、前記バルブの外板の内面に横肋骨部材が首尾線方向にある寸法を隔てて複数枚取り付けられている場合に、
前記肉厚減少部を、隣り合う前記横肋骨部材間において、横肋骨部材設置断面から肋骨部材間隔の０．１８〜０．２５断面位置における外板側面部に設けることが好ましい。
【００１１】
この場合、肉厚減少部の位置を工夫することによって、水圧等の外力に対して従来と同等の強度を保持しながら、衝突した場合には折れ曲がり易いという緩衝型船首として望ましい性能が確保できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつより詳しく説明する。
図１、図２は本発明の１つの実施の形態に係る横曲げ緩衝型船首のバルバスバウの部分を示す図である。
図１（Ａ）は、その側面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂの正面断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＣ−Ｃの水平断面図である。図１（Ｃ）には、バルブ１に対して直角から少しずれた衝突角度ｆで衝突する他船の船腹５をも示している。
図２は他船の船腹（図示されず）に衝突した場合の自船の船首（バルブ）が変形する状況を示す斜視図である。
図３（Ａ）はバルブ根本の肉厚減少部を拡大して示す断面図である。
【００１３】
図１（Ａ）、（Ｃ）には、船首底部から前方に突き出た造波抵抗減少用のバルブ１が示されている。バルブ１は首尾線垂直断面が楕円形で、前端に向けて突出したドーム状のものである。バルブ１内には、バルブ１の本体を形成するバルブ外板４を内側から補強するため、リング状の横肋骨部材３ａ〜３ｄが取り付けられている。この横肋骨部材３ａ〜３ｄは船体の前後方向にほぼ等間隔のピッチＬで配設されている。
【００１４】
バルブ１の根本部に最も近い横肋骨部材３ａと横肋骨部材３ｂとの間には、バルブ１の横方向の曲げ剛性を低下させるための溝状の肉厚減少部２が形成されている。
この肉厚減少部２は、図１からわかるように、バルブ外板４の両側面において横肋骨部材３ａ、３ｂに平行に沿うように、帯状の溝をつけたものである。同肉厚減少部２は、バルブ１のＢ−Ｂの正面断面（図１（Ｂ）参照）の楕円形の中心振り分けで、左右それぞれ配設されている。
なお、肉厚減少部２は、バルブ１の上部（天井）および下部（底）には設けられていない。これは、バルブ１の縦方向（上下方向）の曲げ剛性は低下させたくないからである
【００１５】
以下に肉厚減少部２の数値例を説明する。肉厚減少部２は横肋骨部材３ａからピッチＬの０．２１倍の間隔を置いた場所に位置し、片側の長さは楕円形の半周長の約３分の２である。また、図３（Ａ）に示す通り、肉厚減少部２の溝はバルブ外板４の内側にあり、断面形状はＵ字形状であり溝幅は１０ｍｍで溝の深さはバルブ外板４の板厚の２分の１である。従ってこの場合の肉厚減少量は５０％となる。
図１において、バルブ１の全長を２３００ｍｍ、バルブ外板４の板厚を９ｍｍ、横肋骨部材３ａと３ｂのピッチＬを５５０ｍｍ、バルブ１のＢ−Ｂ矢視断面（肉厚減少部２のある断面、図１（Ｂ）参照）の楕円形状の長辺を３２００ｍｍ、短辺を１２５０ｍｍとした時の肉厚減少前後の断面係数は
（１）減肉しなかった場合：Ｚ＝２．１７×１０^４ｃｍ^３
（２）減肉した場合：Ｚ＝１．３２×１０^４ｃｍ^３
となり、（１）と（２）の割合から横方向の曲げ剛性すなわち、水平方向の曲げモーメントに対する抵抗力が６１％に減少したことになる。このことが他船との衝突時に、自船船首部（バルブ１）が衝突反力Ｐ（図１（Ｃ）参照）で折れ曲がり易くなるという作用を生み出している。
【００１６】
図２は、以上の実施例でバルブ１が他船の船腹５に７０度の衝突角度ｆで衝突した場合におけるバルブ１の変形状態のシミュレーション結果である。図２（Ｂ）にあるように、バルブ１が肉厚減少部を基点として折れ曲がっており、その分衝突した相手方の船へのバルブのメリ込みは少なくなることが期待できる。
なお、折れ曲がったバルブ１が有る程度の大きさを有していれば、衝突時に相手方の船腹と大きな接触面積をもって接することになる。その場合、損傷面積は大きくなったとしても単位面積あたりの衝突反力は小さく抑えられるため、相手方の船腹の損傷深さを小さくすると同時に、破孔を防ぐことができる。
【００１７】
図３（Ａ）は、肉厚減少部２のバルブ外板４に加わる外力（等分布水圧６、後述）を、船体の前後方向に模式的に示したものである。
航行時に加わる外力の中で支配的となるのは、衝撃水圧及び静的水圧である。これらの水圧は局部的に見れば等分布荷重（等分布水圧６）に近いと考えることができる。
図３（Ａ）に示すように横肋骨部材３で支持されているバルブ外板４に等分布水圧６が作用した場合には、バルブ外板４に発生する曲げモーメントの分布は、図３（Ｂ）のようになり、曲げモーメントの大きさが横肋骨部材３のスパンＬの中でほぼ０になる位置がある。この断面位置ａは、横肋骨部材３の位置から０．２１Ｌ近辺（０．１８〜０．２５）の距離にある。この断面位置ａでは上記外力（等分布水圧６）に起因して発生する応力が極めて小さくなることから、この断面位置ａを肉厚減少部２としても、バルブ１の耐水圧強度に影響があまりないので好ましい。
【００１８】
また、図１（Ｂ）に示すように、肉厚減少部２を楕円形の中心振り分けに配設し、肉厚減少部２の片側の長さを楕円形の半周長の３分の２とすることにより、バルブ１の縦方向（上下方向）の曲げ剛性を大幅に下げることなく、垂直方向の波浪衝撃力等に対するバルブ１の上下方向の強度が確保できる。
【００１９】
以上の作用により、本発明の実施の形態では、バルブ外板４に作用する衝撃水圧及び静的水圧等の外力に対しての強度と垂直方向の波浪衝撃力等に対するバルブ１の縦方向（上下方向）の強度を確保しつつ、衝突時における相手方の船腹の損傷深さを小さくすると同時に、破孔を防ぐことができる。そして相手方の船が油タンカー等の危険物運搬船であった場合には、積荷の漏洩事故を防止するという利点を備える横曲げ緩衝型船首を有する船舶を提供できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、衝突時に自船船首部が衝突反力で折れ曲がることにより相手方の船腹の損傷の深さを小さくすると同時に、破孔を防ぎ、積荷の漏洩事故を防止するという利点を備える船舶を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る横曲げ緩衝型船首のバルバスバウの部分を示す図で
（Ａ）側面図である。
（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂの正面断面図である。
（Ｃ）（Ａ）のＣ−Ｃの水平断面図である。
【図２】図１に示すバルバスバウが他船の船腹（図示されず）に衝突した場合の自船の船首（バルブ）が変形する状況を示す斜視図で
（Ａ）衝突前の様子を示している。
（Ｂ）衝突した時の様子を示している。
【図３】図１に示す肉厚減少部の拡大図である。
（Ａ）肉厚減少部が等分布水圧を受けている状況を示している。
（Ｂ）（Ａ）に対応した、等分布水圧を受けているバルブ外板に発生する曲げモーメントの分布図である。
【図４】特許文献１に開示された衝突エネルギー吸収型球状船首要部を示していて、
（Ａ）船首要部の縦断面図である。
（Ｂ）（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
（Ｃ）（Ａ）のバルバス・バウ構造の衝突時におけるバルブ圧潰状態を（Ｂ）に対応させて示す水平断面図である。
【符号の説明】
１バルブａ断面位置
２肉厚減少部ｆ衝突角度
３、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ横肋骨部材Ｌピッチ
４バルブ外板Ｐ衝突反力
５他船の船腹
６等分布水圧
１１バルブ
１２水密横置隔壁
１３先端壁部材
１４船体外板
１５周壁部

Claims

球状船首（バルバスバウ）を有する船舶であって、
該バルバスバウにおける球状突起（バルブ）の根本部の外板に、該バルブの横方向の曲げ剛性を低下させるための肉厚減少部が設けられていることを特徴とする横曲げ緩衝型船首を有する船舶。
前記バルブ外板の内面に横肋骨部材が首尾線方向にある寸法を隔てて複数枚取り付けられている場合に、
前記肉厚減少部が、隣り合う前記横肋骨部材間において、横肋骨部材設置断面から肋骨部材間隔の０．１８〜０．２５断面位置における外板側面部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の横曲げ緩衝型船首を有する船舶。