JP6196500B2 - 液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、液化ガスタンクが搭載される液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造に関する。

従来から、液化ガス運搬船または液化ガス燃料船に搭載される液化ガスタンクは、船底部内底板上に配置された複数の支持台によって支持されることが知られている。例えば、特許文献１には、図１０に示すような液化ガス運搬船のタンク支持構造が開示されている。

図１０に示すように、液化ガスタンク１１０のタンク底板１１１上には、第１ウェブプレート１１２と第２ウェブプレート１１３が互いに交差するように配置されている。第１ウェブプレート１１２は船長方向に複数配列され、第２ウェブプレート１１３は船幅方向に複数配列される。液化ガスタンク１１０を支持する支持台１２０は、１つの第１ウェブプレート１１２と１つの第２ウェブプレート１１３とが交差する位置に配置されている。

また、タンク底板１１１上には、第１ウェブプレート１１２と支持台１２０の真上の第２ウェブプレート１１３とが交差する位置の周囲に、第１ウェブプレート１１２と対向するスティフナー（図示せず）と、第１ウェブプレート１１２とスティフナーとを連結するリブ１１４が配置されている。

支持台１２０とタンク底板１１１の間には、タンクの荷重を支持台１２０を介して船体船底部に伝え、タンクの荷重を支持する為の、強度が高く、且つ断熱性を有する断熱ライナー１３０が配置されている。支持台１２０が存しない領域では、液化ガスタンク１１０は例えば発泡体からなる防熱材１４０で覆われている。

特開２００１−１２２１８７号公報

ところで、断熱ライナー１３０には、荷液を含む液化ガスタンク１１０の重量に耐え得る高い強度が要求される。このため、断熱ライナー１３０としては、例えば、樹脂シートを高圧力をかけながら高温下で積層した構造のものが用いられる。このような構造の断熱ライナー１３０は、発泡体からなる防熱材１４０に比べて比重がはるかに大きく熱伝導率が高いが、液化ガスタンク１１０に貯留される液化ガスが比較的に温度の高いＬＰＧ（液化石油ガス、約−４５℃）である場合には、特に大きな問題とはならない。

しかし、液化ガスタンク１１０に貯留される液化ガスが、ＬＥＧ（液化エチレンガス、約−１００℃）、ＬＮＧ（液化天然ガス、約−１６０℃）、ＬＨ₂（液化水素、約−２５０℃）などの沸点が非常に低い極低温の液化ガスである場合には、タンク１１０内に少しの熱が侵入するだけでも多くのボイルオフガスが発生する。侵入熱を低減するには、防熱材１４０に関しては、その厚さを厚くすることによって対応可能である。しかし、断熱ライナー１３０に関しては、防熱材１４０に比べて非常に熱伝導率が高いために断熱ライナー１３０の厚さを厚くしても侵入熱を大幅には低減できず、支持台部での液化ガスタンク１１０への侵入熱を低減することが重要な課題となる。

そこで、本発明は、支持台から液化ガスタンクへの断熱ライナーを介した侵入熱を低減することを可能とする液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、図１０に示すような構造では、断熱ライナーにかかる圧縮応力は、液化ガスタンクのウェブプレート、スティフナーおよびリブに対応する位置で高くなることに注目した。そして、圧縮応力の低い箇所で断熱ライナーに穴を空けても、断熱ライナーには、荷液を含む液化ガスタンクの重量に十分に耐え得る強度が保たれることを見出した。本発明は、このような観点からなされたものである。

すなわち、本発明の液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造は、液化ガスタンクが搭載される液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造であって、前記液化ガスタンクのタンク底板上に配置されたウェブプレート同士が交差する位置で前記液化ガスタンクを支持する支持台と、前記支持台と前記タンク底板との間に配置された断熱ライナーであって、前記タンク底板上の前記ウェブプレート同士が交差する位置の周囲に配置された、一方のウェブプレートと対向するスティフナーおよび前記一方のウェブプレートと前記スティフナーとを連結するリブと平面視で重なる大きさの断熱ライナーと、を備え、前記断熱ライナーには、平面視で前記ウェブプレートならびに前記スティフナーおよび前記リブで区画される領域内に穴が設けられており、前記穴には、多孔質材が充填されている、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、断熱ライナーに穴が空いているので、断熱ライナーによって伝導される熱量を少なくすることができる。しかも、断熱ライナーの穴には熱伝導率の小さな多孔質材が充填されており、穴の中で空気が対流することを防止することができ、穴の中での熱伝達を抑制することができる。その結果、断熱ライナーを介した支持台から液化ガスタンクへの侵入熱を低減することができる。さらには、断熱ライナーの穴は、液化ガスタンクのウェブプレートならびにスティフナーおよびリブとは重ならないように設けられるので、断熱ライナーによる十分なタンク支持に必要な強度を確保することができる。

前記穴は、前記断熱ライナーを貫通する貫通穴であってもよい。あるいは、前記穴は、前記断熱ライナー内の密閉空間、または上方もしくは下方に開口する有底の窪みであってもよい。ただし、穴が貫通穴であれば、穴が断熱ライナー内の密閉空間または有底の窪みである場合に比べて、支持台から液化ガスタンク内への侵入熱を抑制することができる。

前記断熱ライナーは、一体のライナー材に穴を設ける構成の他に、互いに船幅方向に離間する位置で船長方向に延びる複数の縦部材および互いに船長方向に離間する位置で船幅方向に延びる複数の横部材で構成されていてもよく、この場合、前記縦部材および前記横部材で囲まれる空間によって前記穴が規定される。この構成によれば、穴を有する断熱ライナーを安価に作製することができる。

本発明によれば、支持台から液化ガスタンクへの断熱ライナーを介した侵入熱を低減することができ、荷液のボイルオフを低減できる。

（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の一実施形態に係るタンク支持構造が採用された液化ガス運搬船または液化ガス燃料船の部分的な横断面図および縦断面図である。 液化ガスタンクの底部を内部から見た平面図である。 （ａ）は図２に示す液化ガスタンクの底部の正面図、（ｂ）は図２のIII−III線に沿った断面図である。 図３（ｂ）のIV−IV線に沿った断面図である。 スティフナーの別の構成を示す、図４に相当する図である。 変形例の断熱ライナーの断面図である。 別の変形例の断熱ライナーの断面図である。 （ａ）および（ｂ）はさらに別の変形例の断熱ライナーの断面図である。 （ａ）は穴が設けられていない断熱ライナーにかかる圧縮応力の分布を示すシミュレーション結果であり、（ｂ）は穴が設けられた断熱ライナーにかかる圧縮応力の分布を示すシミュレーション結果である。 従来の液化ガス運搬船のタンク支持構造を示す横断面図である。

図１（ａ）および（ｂ）に、本発明の一実施形態に係るタンク支持構造１が採用された液化ガス運搬船または液化ガス燃料船の一部を示す。船底部内底板５上には、液化ガスタンク２を支持するための複数の支持台３が配置されており、それらの支持台３のそれぞれが後述する断熱ライナー４と共に液化ガス運搬船のタンク支持構造１を構成する。

液化ガスタンク２は、例えば、船長方向に延びる略直方体状をなしている。本実施形態では、液化ガスタンク２の上面および下面の幅方向の両端部が互いに近づくように傾斜しており、船幅方向での液化ガスタンク２の断面形状は略八角形状となっている。ただし、船幅方向での液化ガスタンク２の断面形状は略矩形状であってもよい。

図２ならびに図３（ａ）および（ｂ）に示すように、液化ガスタンク２は、タンク底板２０と、タンク底板２０上で互いに交差するように配置された第１ウェブプレート２１および第２ウェブプレート２２を含む。図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第１ウェブプレート２１は、船幅方向に延びており、船長方向に配列されている。一方、第２ウェブプレート２２は、船長方向に延びており、船幅方向に配列されている。

各第２ウェブプレート２２は、当該第２ウェブプレート２２に接合されたフェイスプレート２６と共にロンジを構成する。なお、図２では、図面の簡略化のためにフェイスプレート２６の作図を省略している。同様に、各第１ウェブプレート２１は、当該第１ウェブプレート２１に接合されたフェイスプレート（図示せず）と共にトランスを構成する。第１ウェブプレート２１の高さは、第２ウェブプレート２２の高さよりもかなり高く設定されている。

特定の第２ウェブプレート２２上には、フェイスプレート２６と第１ウェブプレート２１とを接合するブラケット２５が配置されている。上述した支持台３は、ブラケット２５の真下の第２ウェブプレート２２と第１ウェブプレート２１が交差する位置で、断熱ライナー４を介して液化ガスタンク２を支持する。

支持台３は、船幅方向に延びる長方形状の天板３１と、この天板３１を支持する複数の台形状の支持板を有している。なお、図３（ａ）および（ｂ）では、図面の簡略化のため、複数の支持板の輪郭のみを示す。また、液化ガスタンク２は、支持台３が存しない領域では、例えば発泡体からなる防熱材７（図１（ａ）および（ｂ）では作図を省略）で覆われている。

液化ガスタンク２のタンク底板２０上には、ブラケット２５の真下の第２ウェブプレート２２と第１ウェブプレート２１が交差する位置の周囲に、スティフナー２３とリブ２４が配置されている。スティフナー２３およびリブ２４は、タンク底板２０に対して垂直な板である。

スティフナー２３は、ブラケット２５の真下の第２ウェブプレート２２の両側で第１ウェブプレート２１を挟むように４枚配置されている。すなわち、各スティフナー２３は、第１ウェブプレート２３と対向している。各スティフナー２３は、ブラケット２５の直下の第２ウェブプレート２２から隣接する第２ウェブプレート２２まで延びており、隣り合う第２ウェブプレート２２とタンク底板２０とに接合されている。本実施形態では、スティフナー２３は、ブラケット２５の真下の第２ウェブプレート２２から遠ざかるにつれて第１ウェブプレート２１から離れるように傾斜している。ただし、スティフナー２３は、図５に示すように、第１ウェブプレート２１と平行であってもよい。

リブ２４は、第１ウェブプレート２１の両側でブラケット２５の直下の第２ウェブプレート２２を挟むように４枚配置されている。各リブ２４は、第１ウェブプレート２１からスティフナー２３まで延びており、第１ウェブプレート２１、スティフナー２３およびタンク底板２０に接合されている。すなわち、各リブ２４は、第１ウェブプレート２１とスティフナー２３とを連結している。

支持台３とタンク底板２０の間に配置された断熱ライナー４は、支持台３の天板３１よりも僅かに小さな、船幅方向に延びる直方体である。断熱ライナー４は、平面視で全てのスティフナー２３および全てのリブ２４と重なる大きさを有している。換言すれば、断熱ライナー４は、スティフナー２３同士およびリブ２４同士に跨る大きさを有する。より詳しくは、船幅方向における断熱ライナー４の長さは、第２ウェブプレート２２を挟んで離間するリブ２４の外側面同士の間の距離よりも大きく設定されている。また、船長方向における断熱ライナー４の幅は、リブ２４とスティフナー２３との接合点間の距離よりも大きく設定されている。ただし、断熱ライナー４の長さおよび幅は、適宜選定可能であることは言うまでもない。

断熱ライナー４は、必ずしも単一のブロックで構成されている必要はなく、特に断熱ライナー４の厚さが厚い場合は、複数の板状のブロックが積層された構造を有していてもよい。

タンク底板２０の下面には、断熱ライナー４の上部を保持する矩形筒状の枠体６が垂設されている。枠体６は、図４に示すように、両端部がスティフナー２３に沿って折り曲げられた横枠６１と、横枠６１間に架け渡された縦枠６２とで構成されている。

断熱ライナー４には、平面視で第１ウェブプレート２１、第２ウェブプレート２２、スティフナー２３およびリブ２４で区画される領域内に穴４ａが設けられている。本実施形態では、穴４ａは、断熱ライナー４を貫通する貫通穴である。ただし、穴４ａは、図８（ａ）に示すように断熱ライナー４内の密閉空間であってもよいし、図８（ｂ）に示すように上方または下方に開口する有底の窪みであってもよい。例えば、断熱ライナー４が積層された３つ以上のブロックで構成される場合、一番上および一番下のブロックを除く全てのブロックに穿設加工が施されていてもよいし、一番上および一番下のブロックの一方を除く全てのブロックに穿設加工が施されていてもよい。

図４に示すように、穴４ａの形状は、本実施形態では、船幅方向に延びる長円状である。また、本実施形態では、穴４ａは、断面形状が一定のストレート状である。ただし、穴４ａは、例えば、上方に向かって拡大するテーパー状であってもよい。

ここで、穴４ａの形状および大きさを決定する方法の一例を説明する。図９（ａ）は、穴４ａが設けられていない断熱ライナー４にかかる圧縮応力の分布を示すシミュレーション結果である。図９（ａ）では、圧縮応力が最大値に対する比で示されている（すなわち、−１．０は圧縮応力が最大であることを表す）。図９（ａ）に示すように、ウェブプレート２１，２２ならびにスティフナー２３およびリブ２４で区画される領域の中央付近の広い範囲には圧縮応力があまりかかっていない。そこで、断熱ライナー４の圧縮応力の小さい部分にある程度大きな穴４ａを設けても、図９（ｂ）に示すように、断熱ライナー４の全ての部分にある程度の圧縮応力を分担させることができる。なお、図９（ｂ）では、圧縮応力が、図９（ａ）の圧縮応力の最大値に対する比で示されており、図９（ａ）と図９（ｂ）を比較すると、穴を設けても最大圧縮応力は３０％程度の増加に留まることが確認できる。

さらに、図４に示すように、断熱ライナー４に設けられた全ての穴４ａには、多孔質材８が充填されている。多孔質材８は、内部に多数の空隙を有する限り特に限定されるものではないが、金属に比べて熱伝導率の低い樹脂からなるものを用いることが望ましい。そのような多孔質材８としては、例えば、樹脂繊維の綿体や樹脂発泡体（例えば、ポリウレタンフォーム）などを用いることができる。

以上説明したように、本実施形態の支持構造１では、断熱ライナー４に穴４ａが空いているので、断熱ライナー４によって伝導される熱量を少なくすることができる。しかも、断熱ライナー４の穴４ａには熱伝導率の小さな多孔質材８が充填されており、穴４ａの中で空気が対流することを防止することができ、穴４ａの中での熱伝達を抑制することができる。その結果、断熱ライナー４を介した支持台３から液化ガスタンク２への侵入熱を低減することができる。さらには、断熱ライナー４の穴４ａは、液化ガスタンク２のウェブプレート２１，２２ならびにスティフナー２３およびリブ２４とは重ならないように設けられるので、断熱ライナー４による十分なタンク支持に必要な強度を確保することができる。穴４ａに充填された多孔質材８は、穴４ａ内で空気中の水分が凍結することを抑制する役割も果たす。

さらに、本実施形態では、穴４ａが貫通穴であるので、穴４ａが断熱ライナー４内の密閉空間である場合や上方または下方に開口する有底の窪みである場合に比べて、支持台３から液化ガスタンク２内への侵入熱を抑制することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、断熱ライナー４に設けられる穴４ａの形状は、必ずしも長円状である必要はなく、図６に示すように矩形状であってもよい。あるいは、穴４ａの形状は、ウェブプレート２１，２２およびスティフナー２７で区画される領域と相似な台形状（コーナーが丸められていてもいなくてもよい）であってもよい。

また、穴４ａは、必ずしも穿設加工によって形成される必要はない。例えば、図７に示すように、断熱ライナー４が、互いに船幅方向に離間する位置で船長方向に延びる複数の縦部材４１、および互いに船長方向に離間する位置で船幅方向に延びる複数の横部材４２で構成されていてもよい。この場合、縦部材４１および横部材４２で囲まれる空間によって穴４ａが規定される。この構成であれば、穴４ａを有する断熱ライナー４を安価に作製することができる。

本発明の液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造は、種々の液化ガスに対して有用である。

１ タンク支持構造
２ 液化ガスタンク
２０ タンク底板
２１ 第１ウェブプレート
２２ 第２ウェブプレート
２３ スティフナー
２４ リブ
３ 支持台
３１ 天板
４ 断熱ライナー
４ａ 穴
４１ 縦部材
４２ 横部材
８ 多孔質材

Claims (5)

1. 液化ガスタンクが搭載される液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造であって、
   前記液化ガスタンクのタンク底板上に配置されたウェブプレート同士が交差する位置で前記液化ガスタンクを支持する支持台と、
   前記支持台と前記タンク底板との間に配置された、樹脂シートの積層体である断熱ライナーであって、前記タンク底板上の前記ウェブプレート同士が交差する位置の周囲に配置された、一方のウェブプレートと対向するスティフナーおよび前記一方のウェブプレートと前記スティフナーとを連結するリブと平面視で重なる大きさの断熱ライナーと、を備え、
   前記断熱ライナーには、平面視で前記ウェブプレートならびに前記スティフナーおよび前記リブで区画される領域内に穴が設けられており、
   前記穴には、多孔質材が充填されている、液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造。
2. 前記穴は、前記断熱ライナーを貫通する貫通穴である、請求項１に記載の液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造。
3. 前記穴は、前記断熱ライナー内の密閉空間、または上方もしくは下方に開口する有底の窪みである、請求項１に記載の液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造。
4. 前記断熱ライナーは、互いに船幅方向に離間する位置で船長方向に延びる複数の縦部材および互いに船長方向に離間する位置で船幅方向に延びる複数の横部材で構成されており、前記縦部材および前記横部材で囲まれる空間によって前記穴が規定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造。
5. 前記液化ガスタンクには、極低温の液化ガスが貯留される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液化ガス運搬船または液化ガス燃料船のタンク支持構造。

Images