罐盖及船舶.pdf

一种罐盖，为了充分确保与船体的上甲板结合的下端部的疲劳强度，提高其耐疲劳期。在用以覆盖以使一部分在船体的上甲板(11)上凸出的状态装载在船舶上的独立球形罐的、上甲板(11)上的凸出部分的罐盖(20)中，在与上甲板(11)结合的下端部(23)设置加强其强度的加强部。加强部是使下端部(23)的厚度与其他部分的厚度相比增加的增厚部(30)。加强部(30)设置在沿船体的宽度的方向的两端部。

1.  一种罐盖，覆盖以使一部分在船体的上甲板上凸出的状态装载在船舶上的独立球形罐的、所述上甲板上的凸出部分，其特征在于：
在与所述上甲板结合的下端部设置了加强其强度的加强部。

2.  根据权利要求1所述的罐盖，其特征在于：所述加强部是使所述下端部的厚度比其他部分的厚度增大的增厚部。

3.  根据权利要求1或权利要求2所述的罐盖，其特征在于：所述加强部设置在沿着所述船体的宽度方向的罐盖中心线的两端部。

4.  根据权利要求2或权利要求3所述的罐盖，其特征在于：所述增厚部的厚度方向的中心线相对于其他部分的厚度方向的中心线，向该罐盖的内侧偏心。

5.  一种船舶，其特征在于：以使一部分在船体的上甲板上凸出的状态装载的独立球形罐的、所述上甲板上的凸出部分被权利要求1至权利要求4中任意一项所述的罐盖覆盖。

罐盖及船舶
技术领域
本发明涉及用于覆盖装载在例如液化天然气运输船(LNG船)等船舶上的独立球形罐的罐盖。
背景技术
如图5所示，多个用于存放例如液化天然气的独立球形罐15，以使其一部分在船体10的上甲板11上凸出的状态，沿船体10的较长方向(图5中的左右方向)排列而搭载在LNG等船舶上。
对于这样的船舶，为保护独立球形罐15不受外部气体或海水的侵害，各独立球形罐15的上甲板11上的凸出部分分别由罐盖20覆盖。罐盖20是由大致半球状部分21和大致圆筒状部分22构成的中空体，其大致圆筒状部分22的下端部23(罐盖20的下端部23)焊接在船体10的上甲板11上。
但是，如果上述船舶在波浪中航海时所受的负荷使船体10上产生纵弯矩的话，如图6所示，下端部23与船体10的上甲板11连接的罐盖20就会出现与船体10的变形反向的变形，因而在该罐盖20的下端部23就会产生由压缩和拉伸而引起的大的负荷(参照图6(a))。同时大致圆筒状部分22就会受到向船体较长方向延伸的强制变形和向船宽方向收缩的强制变形(参照图6(b))，特别是，在罐盖20的下端部23中，在其前后端(沿着船体10的较长方向的两端部，图5中的A部)以及左右端(沿船体10的宽度方向的两端部，图5中的B部)产生的负荷和强制变形也变得非常大。
例如，在罐盖20的下端部23产生向船体10的上甲板11压缩的负荷以及向内侧(图7的右侧)收缩的强制变形时，如图7所示，罐盖20的下端部23就会向该罐盖20的内侧(图7的右侧)弯曲而变形，如图7右侧部分所示的轴应力与弯曲应力的合成总应力就会作用在下端部23。
由于这样的应力作用在罐盖20的下端部23，在上述船舶中，怎样确保该罐盖20的下端部23的疲劳强度就变得非常重要了。
对此，专利文献1中记载着如下技术：在对存放相邻的独立球形罐15的空间进行分隔的船体的横隔板12上，形成大开口部，由于该横隔板12为柔性构造，因此可以缓和作用于罐盖20的下端部23的应力。
专利文献1：特开平5-49519号公报
在该专利文献1所述的技术中，特别是对有很大负荷作用的罐盖20的下端部23的前后端和左右端之中的前后端作用的应力，由于该前后端设置在横隔板12的正上方，且横隔板12为柔性构造，因此作用于前后端的应力能够得到充分缓和。
但是，由于该左右端设置在船侧外板13的正上方，而船侧外板13为刚体构造，因此作用于下端部23的左右端的应力不能得到充分的缓和。因此，以专利文献1所述的技术很难达到近年来所要求的疲劳强度的高标准。
发明内容
本发明是针对上述课题而作出的，其目的在于提供一种充分确保焊接在船体的上甲板上的下端部的疲劳强度，并能够提高其耐疲劳期的罐盖及具备该罐盖的船舶。
为了解决上述课题，达到以上目的，本发明的罐盖，覆盖以使一部分在船体的上甲板上凸出地状态装载在船舶上的独立球形罐的、上述上甲板上的凸出部分，其特征为：在与上述上甲板结合的下端部设置加强其强度的加强部，另外，本发明的船舶的特征为：以使一部分在船体的上甲板上凸出的状态装载的独立球形罐的、所述上甲板上的凸出部分被本发明的罐盖覆盖。
根据本发明，在由于压缩、拉伸而产生大负荷的罐盖的下端部设置加强部，从而可以充分缓和作用于该下端部的应力，提高罐盖下端部的疲劳强度。特别是，所述加强部如果做成使所述下端部的厚度比其他部分的厚度增大的增厚部的话，就能够以简单的构成充分缓和作用于下端部的应力。
另外，所述加强部设置在沿所述船体的宽度方向的两端部时，能够缓和作用于疲劳强度最容易变严重的部分的应力，能够有效提高罐盖下端部的疲劳强度。
此处，在所述加强部为所述增厚部的情况下，所述增厚部的厚度方向的中心线与其他部分的厚度方向的中心线相比，向该罐盖内侧偏心也可以。
以这样的构造，罐盖的下端部会产生与向该罐盖内侧弯曲时的通常的弯矩相反方向的附加弯矩，因此，利用由于该附加弯矩产生的弯曲应力，能够抵消作用于下端部的通常的弯矩产生的弯曲应力，能够进一步提高罐盖下端部的疲劳强度。
附图说明
图1表示本发明的第1实施方式的罐盖的侧视图。
图2(a)表示本发明第1实施方式的罐盖的重要部分的剖面图，(b)表示板材插入并焊接于罐盖的状态的透视图。
图3表示与增厚部的厚度相关的图表。
图4表示本发明的第2实施方式的罐盖的重要部分的剖面图。
图5表示船舶的全体构造的侧视图。
图6表示对船体产生纵弯矩，船体变形时的状态，(a)是侧视图，(b)是俯视图。
图7表示以往的罐盖的重要部分的剖面图。
具体实施方式
以下参照附图对于本发明的第1实施方式进行说明，其中与上述背景技术相同的部分标以相同符号并省略其说明。
本发明的第1实施方式中的罐盖20，如图1所示，是由位于上侧的大致半球状部分21和位于下侧的大致圆筒状部分22构成的中空体，其大致圆筒状部分22的下端部23(罐盖20的下端部23)的边缘部分23A焊接在船体10的上甲板11上。
并且，在构成罐盖20的大致圆筒状部分22的下端部23上的罐盖中心线的左右端，即下端部23上的沿船体10的宽度方向的两端部，分别设置作为加强其强度的加强部的增厚部30。
增厚部30如图2所示，罐盖20的下端部23(包括边缘部23A)的厚度是局部增加的，具有与除该增厚部30以外的其他部分(大致圆筒状部分22)的厚度t1(例如t1＝20mm)相比增加了的厚度t(例如t＝50mm)。在罐盖为直径20m的球形的情况下，加强部30的大小在周向的宽度大约是5m，高度大约是500mm。
详细叙述的话，增厚部30是相对于在周向的全周以及高度方向的全长上具有大致一定厚度t1的大致圆筒状部分，通过在其下端部23设置接头J，并在其下插入、焊接规定厚度的板材31而构成的部件(参照图2(b))。该板材31从罐盖20的内外围绕全周而焊接。
另外，沿其厚度方向的剖面看增厚部30时，如图2所示，增厚部30的厚度方向的中心线P与除增厚部30以外的其他部分(连接于增厚部30的上方的大致圆筒状部分22)的厚度方向的中心线P1大致位于同一条直线上。
另外，在为了构成增厚部30而插入下端部23的板材31的上端部具有倾斜的倾斜面31A，对于增厚部30与连接在其上方的大致圆筒状部分22的连接部分的厚度，从增厚部30的厚度t开始以大致一定的变化趋势逐渐缩小到其他部分的厚度t1。
在如此构成的本第1实施方式的罐盖20中，由于在船体10上产生纵弯矩，在该罐盖20的下端部23的左右端就会产生向上甲板11压缩的负荷(图2中的空心箭头)以及向内侧(图2中的右侧)收缩的强制变形(图2中的黑色箭头)，于是，如图2的中央部分所示，设置在罐盖20的下端部23的罐盖中心线的左右端的增厚部30就向着该罐盖20的内侧(图2中的右侧)弯曲变形。
此处，在本第1实施方式中，虽然图2的右侧部分所示的轴应力与弯曲应力作用在增厚部30上，但是，作用于增厚部30的轴应力随着增厚部30的剖面面积的增加而减少，并且，作用于增厚部30的弯曲应力也随着增厚部30的剖面系数的增加而减少。
因此，这些轴应力和弯曲应力合成的总应力与没有设置增厚部的情况下相比大幅度地减少，可以充分缓和作用在疲劳强度最容易变严重的部分，即罐盖20的下端部23的左右端的应力。
由此，罐盖20的下端部23的疲劳强度可以有效地提高，罐盖20的耐疲劳期也随之显著提高。
此处，对上述增厚部30的厚度t进行考虑。如图3的图表所示，在加给罐盖20的下端部23的强制变形量一定的条件下，随着增厚部30的厚度t的增加，其刚性也逐渐升高，因此，作用于增厚部30的分担负荷也逐渐变大。如果该分担负荷过大的话，因为对增厚部30的厚度t分配分担负荷的值即是作用于增厚部30的应力，因此虽然可以说该应力有所下降，但作用于罐盖20的下端部23的全体的应力的平衡就会严重损害，该增厚部30的应力的缓和效果很可能变弱。
因此，对于增厚部30的厚度t，为了不产生上述的不合理情况，优选的是，找出并适当设定为该增厚部30的应力缓和效果达到最大时的最佳值。
另外，基于与上述相同的理由，增厚部30的高度过大(例如，增厚部30的高度延长到大致圆筒状部分22与大致半球状部分21的交叉棱线部分的折角部分)，或者增厚部30的周向(大致圆筒状部分22的周向)的长度过长的话，增厚部30的应力缓和效果都可能变弱，因此，对于这些的高度和周向的长度，优选的也是，找出并适当设定为该增厚部30的应力缓和效果达到最大时的最佳值。
其次，参照附图对本发明的第2实施方式进行说明，与上述第1实施方式相同的部分标以相同标号并省略其说明。
对于本第2实施方式中的罐盖20，如图4所示，对于在周向的全周以及高度方向的全长上具有大致一定厚度t1的大致圆筒状部分，为了仅在其下端部23的左右端的内侧(图4中的右侧)增加板厚，将规定厚度的板材31插入，构成增厚部30。
另外，在沿着其厚度方向的剖面看增厚部30的时候，如图4所示，增厚部30的厚度方向的中心线P与除增厚部30以外的其他部分(连接于增厚部30上方的大致圆筒状部分22)的厚度方向的中心线P1并不处于大致同一直线状的位置，而是增厚部30的厚度方向的中心线P与其他部分的厚度方向的中心线P1相比，向罐盖20的内侧(图4中的右侧)偏心。
在如此构成的本第2实施方式的罐盖20中，也是由于在船体10上产生纵弯矩，因而在该罐盖20的下端部23的左右端产生向上甲板11压缩的负荷(图4中的空心箭头)以及向内侧(图4中的右侧)收缩的强制变形(图4中的黑色箭头)，于是，如图4的中央部分所示，在罐盖20的下端部23的罐盖中心线的左右端设置的增厚部30就向着该罐盖20的内侧(图4中的右侧)弯曲变形。
此处，在本第2实施方式中，由于增厚部30的中心线P如上所述向罐盖20的内侧偏心，因而增厚部30会产生与向罐盖20的内侧弯曲时的通常的弯矩相反方向的附加弯矩，因此，如图4的右侧部分所示，不仅与第1实施方式同样的轴应力以及弯曲应力，而且上述附加弯矩引起的抵消侧的弯曲应力也作用在增厚部30上。
因此，这些轴应力、弯曲应力和抵消侧的弯曲应力合成的总应力与没有设置增厚部30的情况相比较，大幅度地减少，并且，特别是可以通过抵消侧的弯曲应力使轴应力和弯曲应力作用于重叠的增厚部30的内侧的应力减少，能够进一步提高罐盖20的下端部23的疲劳强度。
另外，在上述各种实施方式中，仅在罐盖20的下端部23的罐盖中心线的左右端设置增厚部30，但必要的话也可以在其他部分设置。例如，船体10的横隔板12如果不是柔性构造的话，与罐盖20的下端部23的左右端同样地，在疲劳强度最容易变严重的下端部23的罐盖中心线的前后端也可以设置增厚部30。
另外，在上述各种实施方式中，将设置在罐盖20的下端部23的加强部作为增厚部30，但并不限定于此，例如，对于罐盖20的下端部23，可以考虑设置作为加强部的加强板(加强筋)。
并且，上述各种实施方式中的罐盖20不仅在LNG船中，也可以作为用来覆盖装载在例如DME(二甲醚)船等船舶上的独立球形罐的部件。关键是，只要是装载独立球形罐的船舶，就可以有效活用本发明。