舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法とその構造
【課題】 船舶に搭載される荷液タンクの大きさ変更に対し、パイプタワーの固有振動数を好ましい値に設定する設計変更を最小限に抑えて迅速に対応することができる舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法を提供すること。
【解決手段】 船舶に搭載する荷液タンク１の内部に、この荷液タンク１の上部から下部まで延びるパイプタワー４を設け、このパイプタワー４の下端に、このパイプタワー４の外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部９を設け、この下部円筒部９の大きさ調整により、この下部円筒部９の側板と上板との接合部１３がパイプタワー４の下部振動基点とみなすことができるようにする。
【解決手段】 船舶に搭載する荷液タンク１の内部に、この荷液タンク１の上部から下部まで延びるパイプタワー４を設け、このパイプタワー４の下端に、このパイプタワー４の外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部９を設け、この下部円筒部９の大きさ調整により、この下部円筒部９の側板と上板との接合部１３がパイプタワー４の下部振動基点とみなすことができるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に搭載した荷液タンクにおけるパイプタワーの共振を回避するための固有振動数設定方法とその構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、船舶に液化天然ガス等の液化ガスを積載して輸送するためのタンクとして荷液タンクが用いられている。このような荷液タンクには、球形タンクや矩形タンクがある。以下、このような荷液タンクの一例として、液化天然ガス運搬船に搭載される球形液化天然ガスカーゴタンク（以下の説明では、主に「荷液タンク」という。）を例に図示して説明する。なお、この「球形液化天然ガスカーゴタンク」には、「球形」のみではなく、楕円のように曲率が変化する形状や、上下が半球状で間にストレート部を有するような形状等も含む。
【０００３】
図５は、従来の荷液タンクの一例である球形液化天然ガスカーゴタンクを示す垂直断面図である。この荷液タンク５１としては、アルミニウム合金等で球形の外郭が形成され、スカート５２を介して基台５３（foundation deck）にて支持されている。図示する荷液タンク５１は外径ｄで形成され、内部の中心には、直径ｅのパイプタワー５４が上下方向に延びるように設けられている。このパイプタワー５４も、アルミニウム合金等で形成されている。このパイプタワー５４の下端は、大径短円筒５９を介して荷液タンク５１に固定されている。図では、荷液タンク５１は断面にし、内部のパイプタワー５４は外面を表している。
【０００４】
パイプタワー５４の内部には、荷液タンク５１の内部に液化ガスを積載又は内部から液化ガスを排出するための複数本の荷液パイプ５５と、荷液タンク５１を予冷するための複数本のスプレーパイプ５６等が設けられている。これらのパイプ５５，５６は、パイプタワー５４の上部から吊るされた状態で設けられており、荷液パイプ５５の下端にはカーゴポンプ６３が、スプレーパイプ５６の下端にはスプレーポンプ６４がそれぞれ設けられている。また、パイプタワー５４には、液位ゲージや電気配線等（図示略）も設けられている。さらに、パイプタワー５４の内部には、このパイプタワー５４の上部から荷液タンク５１の内部に作業者が入るための梯子５７が設けられている。この梯子５７は、パイプタワー５４の上部から下部まで設けられている。梯子５７としては、パイプタワー５４の上部から下部まで連続したものや、パイプタワー５４の上下方向に複数段の床５８を形成し、それらの床５８の間にそれぞれ設けたものがある。図示するように床５８を設けた構成の場合には、前記荷液パイプ５５とスプレーパイプ５６とを上下方向に挿通させるための複数の貫通孔（図示略）やこれらのパイプ５５，５６のパイプサポート、及び前記電気配線を通す貫通孔（図示略）等が床５８に設けられている。パイプタワー５４は、これらの内部部品をタンク内の液の運動による荷重から保護する目的で設けられている。
【０００５】
しかし、このような荷液タンク５１は、例えば、天然液化ガスカーゴタンクの場合には、荷液が−１６３℃と超低温であるため、この天然液化ガスを積載することによって生じる荷液タンク５１の熱収縮、天然液化ガスの重量による上下左右方向の変形及び温度分布に応じた縮収変形、船体振動による変形（振動）等を生じる。また、このようにして荷液タンク５１が変形すると、この荷液タンク５１内のパイプタワー５４も変形するため、このパイプタワー５４を荷液タンク５１に固定している部分において高応力を生じる。
【０００６】
図６は、図５に示す荷液タンクのパイプタワーの全体変形に伴うパイプタワー下端の変形を示す模式図である。この図に示すように、前記した荷液タンク５１の熱収縮や上下方向の変形（振動）に対しては、パイプタワー５４の下端に設けた高さｈの大径短円筒５９の上板６０が点線ｑで示すように上下方向に変形することによって吸収し、水平方向の変形（振動）に対しては、パイプタワー５４と共に大径短円筒状リング５９の側板６１が荷液タンク５１の接合部６２から二点鎖線ｒで示すように水平方向に変形して吸収している。このようなパイプタワー５４は、船体の各種振動源と共振しないように設計されている。
【０００７】
なお、このようなパイプタワーが荷液タンクの熱収縮や荷液の重量によって上下方向に変形しても、このパイプタワーと荷液タンクとの間に高い応力が発生しないようにするための従来技術として、荷液タンクにおけるパイプタワーの下端を、上下方向に可撓性を有する同軸的大径短円筒を介してタンクの底板に溶接するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平４−２９２００号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図７に示すように、前記したような液化天然ガス運搬船Ｓは、複数個の球形荷液タンク５１を搭載して大量の液化天然ガスを一度に運搬するように構成されているが、近年、需要増加への対応やコスト低減を図るために、液化天然ガス積載量を増やしてより大量の液化天然ガスを一度の航海で運搬したい、という要望がある。そのため、搭載する荷液タンク５１の大型化を図ろうとする動きがある。
【０００９】
しかしながら、荷液タンク５１を大型化して、その中心に設けられているパイプタワー５４の上下方向長さｌが長くなると、パイプタワー５４の固有振動数が下がってしまう。そのため、このパイプタワー５４の直径を大きくしてパイプタワー５４の固有振動数を上げる等の防振対策を施さなければ、前記船体振動の振動源との関係において空載時（タンク内に液化ガスを積載しない空の時）に共振の問題を生じる場合がある。
【００１０】
前記液化天然ガス運搬船Ｓの場合、主な起振源はプロペラであり、プロペラが回転することにより発生する圧力変動がプロペラ直上の船体底部を起振し、船体全体に伝搬して船体振動を生じる。この船体振動は、プロペラの回転中は常に受けている。このような船体振動の起振振動数は、プロペラ回転数×プロペラ翼数で表される。そして、前記したようにこの起振振動数とパイプタワー５４が共振しないように、つまり、この起振振動数とパイプタワー５４の固有振動数とが近くならないようにパイプタワー５４が設計されている。この設計としては、起振振動数に比べてパイプタワー５４の固有振動数が高くなるような設計と、パイプタワー５４の固有振動数が低くなるような設計とが存在している。
【００１１】
ここで、例えば、起振振動数に比べてパイプタワー５４の固有振動数が高くなるように設計されている場合、荷液タンク５１の大型化に伴ってパイプタワー５４の長さｌが長くなるとパイプタワー５４の固有振動数が下がって前記起振振動数に近づいてしまう。そのため、パイプタワー５４の共振を避けるためには、パイプタワー５４の径を大きくする等、パイプタワー５４の剛性を増加させて固有振動数を上げるような対策が必要となる。この対策として、例えば、パイプタワー５４の径を大きくしようとすると、前記複数本のパイプ５５，５６がパイプタワー５４の上部から吊るされた状態でパイプタワー５４の内部を上下方向に通っているため、これらのパイプ５５，５６の配置を変更しなければならなくなる。これらのパイプ５５，５６の配置を変更するためには、パイプ５５，５６の取付け位置の変更、パイプサポート位置の変更、パイプ５５，５６を上下方向に挿通させる貫通孔が設けられた複数段の床５８の設計変更、複数段の床５８の間に設けられた梯子５７の配置変更等、多くの構成について設計変更をしなければならなくなる。
【００１２】
その上、パイプタワー５４の径を大きくすると、パイプタワー５４の大幅な重量増加による材料コストアップを伴う。前記したように、パイプタワー５４には高価なアルミニウム合金を使用しているため、パイプタワー５４の外径を大きくすることにより高価なアルミニウム合金の重量増加による大幅なコストアップが発生する。
【００１３】
そこで、本発明の発明者は、前記パイプタワー５４の水平方向の固有振動数は次の［数１］で示す式で概略推定することができ、この式から、パイプタワー５４の水平方向の固有振動数ｆは、長さ（ｌ＋ｈ）に大きく影響し、長さが長くなると固有振動数ｆは下がり、長さが短くなると固有振動数ｆは上がるので、この固有振動数に大きく影響するパイプタワー５４の長さ（ｌ＋ｈ）の変更による影響を自由にコントロールする方法が見つかれば、パイプタワー５４の固有振動数が変化するのを抑えることができ、これによって荷液タンクの外径を変更してもパイプタワーは大きく変更せずに対応できる、と考えた。そして、これにより、荷液タンク５１の外径変更等に対してパイプタワーに大幅な設計変更等を加えることなく迅速に固有振動数を好ましい値に設定できると考えた。
【００１４】
【数１】
【００１５】
この式において、Ｉは、パイプタワー５４の断面二次モーメントであり、Ａは、断面積である。
【００１６】
本発明の目的は、船舶に搭載される荷液タンクの大きさ変更に対し、パイプタワー固有振動数を好ましい値に設定するための設計変更を最小限に抑え、荷液タンクの大きさ変更に迅速に対応することができる舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法とその構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法は、船舶に搭載する荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部の大きさ調整により、該下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができるようにしている。
【００１８】
この方法によれば、荷液タンクの大きさを変更しても、下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさに下部円筒部が形成されているので、荷液タンクにおけるパイプタワーの振動部分の高さが変更されるのを抑えてパイプタワーの固有振動数変化を抑えることができ、荷液タンクの大きさを変更しても、パイプタワーの内部に設ける構成等に大きな変更を加えることなくパイプタワーの共振を回避できる荷液タンクを容易に設計することができる。
【００１９】
また、前記下部円筒部の大きさ調整を、該下部円筒部の高さおよび外径を調整することで行えば、前記効果を奏しつつ、下部円筒部の大きさを最適な高さと外径に設定でき、材料のコストアップを抑えることができる。
【００２０】
この場合、前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる下部円筒部の高さと外径との関係を求め、パイプタワーの固有振動数が船体の振動源と共振しないように推定して決定した該パイプタワーの長さに応じて下部円筒部の高さを決定し、前記下部円筒部の高さと外径との関係に基いて、該下部円筒部の高さから下部円筒部の外径を決定することが可能である。これにより、下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができる下部円筒部の高さと外径との関係を求めておけば、パイプタワーの固有振動数が船体の各種振動源と共振しないように推定して決定したパイプタワーの長さに応じて下部円筒部の高さを決定し、前記下部円筒部の高さと外径との関係から下部円筒部の外径を容易に決定することができる。
【００２１】
一方、本発明の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造は、船舶に搭載する荷液タンクの内部に、該荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーを設け、該パイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部を、該下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさで構成している。
【００２２】
この構造によって、荷液タンクの大きさを変更しても、下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさで下部円筒部が形成されているので、基準の荷液タンクにおけるパイプタワーの振動部分の長さが変更されるのを抑えてパイプタワーの固有振動数変化を抑えることができ、荷液タンクの大きさを変更しても、パイプタワーの内部に設ける構成等に大きな変更を加えることなくパイプタワーの共振を回避できる荷液タンクを容易に設計することができる。
【００２３】
また、前記下部円筒部の側板と上板との接合部を前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさとなるように該下部円筒部の高さおよび外径を設定することが可能である。これにより、前記効果を奏しつつ、下部円筒部の大きさを最適な高さと外径に設定でき、材料のコストアップを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以上のような新しい着眼点によって、荷液タンクの大きさを変更してもパイプタワーの共振を容易に回避することが可能となるようにパイプタワーの固有振動数を迅速に設定することができ、荷液タンクの大きさ変更に対して設計変更を最小限に抑えた迅速な対応が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する荷液タンクの一実施の形態を示す球形液化天然ガスカーゴタンクの垂直断面図であり、図２は、図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に作用する力によるパイプタワー下端の変形（振動）を示す模式図である。なお、以下の実施の形態では、前記図５，６に示す荷液タンク５１を、基準の荷液タンクとして説明する。
【００２６】
図１に示すように、この実施の形態の荷液タンク１は、外径Ｄの球形液化天然ガスカーゴタンクであり、スカート２を介して基台３に支持されている。この荷液タンク１の内部の中心には、上部から下部まで上下方向に延びるパイプタワー４が設けられている。この図では、荷液タンク１は断面にし、内部のパイプタワー４は外面を表している。このパイプタワー４の内部には、荷液タンク１の内部に液化天然ガスを積載又は排出するための荷液パイプ５や、荷液タンク１を予冷するためのスプレーパイプ６等が設けられている。これらのパイプ５，６は、パイプタワー４の上部から吊るされた状態で設けられており、荷液パイプ５の下端にはカーゴポンプ１４が、スプレーパイプ６の下端にはスプレーポンプ１５がそれぞれ設けられている。また、パイプタワー４には、液位ゲージや電気配線等（図示略）も設けられている。さらに、パイプタワー４の内部には、パイプタワー４の上部から荷液タンク１の内部に作業者が入るための梯子７が設けられており、この梯子７はパイプタワー４の上部から下部まで設けられている。この実施の形態の梯子７は、パイプタワー４の上下方向に複数段の床８を形成し、その床８の間にそれぞれ設けられている。この床８には、前記荷液パイプ５とスプレーパイプ６とを上下方向に挿通させるための複数の貫通孔（図示略）や、これらのパイプ５，６のパイプサポート、及び前記電気配線を通す貫通孔（図示略）等が設けられている。
【００２７】
そして、前記パイプタワー４の下端に、パイプタワー４の外径よりも大径で形成された下部円筒部９が設けられている。この下部円筒部９は、円筒状の側板１１と、この側板１１の上端とパイプタワー４の下端との間を塞ぐ上板１０とで形成されている。上板１０は、パイプタワー４の軸線方向と直交する水平方向に配置されている。下部円筒部９の高さＨは、この実施の形態では、前記図５に示す荷液タンク５１の外径ｄを図１に示す荷液タンク１の外径Ｄへと大径にした上下方向の寸法増加分（Ｄ−ｄ）を、図５に示す大径短円筒状リング５９の高さｈに加えた高さにしている。つまり、この下部円筒部９の高さＨは、「荷液タンク１の外径Ｄ−荷液タンク５１の外径ｄ＋大径短円筒状リング５９の高さｈ」となっている。このような高さＨで下部円筒部９を形成することにより、パイプタワー４の長さＬを、従来（基準）のパイプタワー５４の長さｌと同等の長さＬにしている。また、このパイプタワー４は、前記図５のパイプタワー５４の直径ｅと略同一の直径Ｅで形成されている。
【００２８】
一方、図２に示すように、前記下部円筒部９の外径Ｇは、前記図５の下部円筒部５９の外径ｇ（図６参照）に比べて大きく形成されている。この下部円筒部９の外径Ｇは、パイプタワー４の下端に作用する垂直方向の変形（振動）は、このパイプタワー４の下端に接合された上板１０が上下方向に変形して支持することができ、パイプタワー４の下端に作用する水平方向の変形（振動）は、このパイプタワー４の下端に接合された上板１０が側板１１との間で吸収できるような外径Ｇに形成されている。つまり、パイプタワー４に作用する水平方向の変形（振動）を上板１０で吸収し、側板１１は変形（振動）しないものとみなされるような大きさで外径Ｇが形成されている。このパイプタワー４の水平方向固有振動数は、次の［数２］で示す式で概略推定することができる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
この下部円筒部９としては、上板１０でパイプタワー４に作用する垂直方向及び水平方向の変形（振動）を吸収できる大きさで形成される。すなわち、下部円筒部９の外径Ｇは、上板１０と側板１１との接合部１３が、パイプタワー４の下端と下部円筒部９の上板１０との接合部１２に作用するパイプタワー４の水平方向に作用する変形（振動）と、パイプタワー４の下端に作用するパイプタワー４の垂直方向に作用する変形（振動）とを支持する基点とみなすことができるように形成されている。つまり、下部円筒部９は、パイプタワー４の垂直方向の振動を上板１０の変形で吸収し、水平方向の振動を上板１０が側板１１との間で吸収し、下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３が、パイプタワー４の下部振動基点とみなすことができるような「大きさ」で形成されている。この実施の形態では、このパイプタワー４の下部振動基点とみなすことができるような「大きさ」を、下部円筒部９の高さＨおよび外径Ｇを調整することによって設定している。また、この明細書及び特許請求の範囲の書類中で、「振動基点とみなすことができる」ようにしている「部分」である接合部１３は、その部分でほぼ固定、すなわち、振動時の変形がほとんど起こらないと見なせるような部分をいう。
【００３１】
これにより、パイプタワー４に作用する水平方向の力は、図２に二点鎖線Ｒで示すように、このパイプタワー４の下端と下部円筒部９の上板１０との接合部１２から上部が変形（振動）して吸収することができる。また、垂直方向の力は、下部円筒部９の上板１０が側板１１との接合部１３から点線Ｑで示すように変形（振動）して吸収することができる。
【００３２】
このように、前記パイプタワー４の長さＬを従来のパイプタワー５４の長さｌと同等にし、このパイプタワー４の下端における下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を振動基点としてパイプタワー４に生じる変形（振動）を二点鎖線Ｒと点線Ｑとで示すように変形して吸収することができるようにしているので、パイプタワー４の外径Ｅを従来のパイプタワー５４の外径ｅと同等にしても、このパイプタワー４の固有振動数が従来のパイプタワー５４の固有振動数から大きく変化しないようにできる。
【００３３】
以上のように、前記荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造１６によれば、荷液タンク１の外径を変更しても、その荷液タンク１の内部の中心に設けられているパイプタワー４の下端に設けられた下部円筒部９の高さと、外径、板厚を変更することによって、このパイプタワー４の下端に作用する水平方向及び垂直方向の変形（振動）を、下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を振動基点とみなすことができるようにし、パイプタワー４の長さＬを従来（基準）のパイプタワー５４と同等にすることによりパイプタワー４の外径を変更することなくパイプタワー４の水平方向の固有振動数が変化するのを抑えることができる。従って、このパイプタワー４の内部構成を従来（基準）と同等にして、パイプタワー４の内部構成を新たに設計するために要する時間や労力を大幅に削減して、設計の容易化と共に製作時間の増加抑止等を図ることが可能となる。
【００３４】
つまり、基準となる荷液タンク１を設計しておけば、荷液タンク１の大きさが変更されても、その荷液タンクの外径に応じて下部円筒部９の外径、高さ、板厚等を新規に設計すれば、パイプタワーの固有振動数を基準となる荷液タンク１のパイプタワー４とほぼ同等にすることができ、このパイプタワー４の内部に設けられるパイプ５，６等に関する設計変更や、梯子７や床８等の内部部品の配置等の設計変更に要する時間を大幅に削減して、迅速に荷液タンク１の大きさ変更に対応することができる。
【００３５】
その上、パイプタワー４の外径Ｅが変更されるのを抑えることによってパイプタワー４自体の重量増加を抑えることができるので、高価なアルミニウム合金の重量増加による材料コストアップを抑え、経済的な液化天然ガス運搬船を構成することが可能となる。
【実施例１】
【００３６】
図３は、図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に設けた下部円筒部の高さおよび外径を変化させた場合の、パイプタワーの水平方向固有振動数変化を示すグラフであり、図４は、図３に示すグラフから得られた下部円筒部の接合部を振動基点とみなすことができる高さと外径との関係を示すグラフである。これらの図面に基いて、前記図２に示すパイプタワー４の下端における下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を、パイプタワー４の下端における水平方向の変形（振動）に対する振動基点とみなすことができるようにする具体的な一実施例を以下に説明する。
【００３７】
この実施例１の条件としては、荷液タンク１の外径Ｄを４０ｍ、パイプタワー４の外径Ｅを４ｍ、パイプタワー４の板厚を２０ｍｍ、下部円筒部９の上板１０の板厚Ｔｔを２０ｍｍ、側板１１の板厚Ｔｓを２０ｍｍとしている。
【００３８】
図３のグラフは、この条件で、下部円筒部９の高さＨを、３０００ｍｍ、４０００ｍｍ、５０００ｍｍ、６０００ｍｍと変化させ、各高さＨにおいて下部円筒部９の外径Ｇを６０００ｍｍ〜１３０００ｍｍの間で１０００ｍｍ間隔で変化させた場合のパイプタワー４の水平方向固有振動数の変化を示している。このグラフから、パイプタワー４の外径Ｅと下部円筒部９の外径Ｇとの外径差である幅Ｗ（図２）が大きくなるにつれてパイプタワーの水平方向固有振動数が上がることが分る。これは、外径差である幅Ｗが小さいとパイプタワー４と一体的に下部円筒部９も振動し、この幅Ｗが大きいと下部円筒部９の振動が抑止されることによるものといえる。
【００３９】
図４は、前記図３の結果から、下部円筒部９の高さＨに対して、この下部円筒部９の接合部１３が振動の基点とみなせる外径Ｇとの関係を導き出したグラフである。このグラフのラインは、各高さＨにおいて固有振動数がほぼ一定となる最小の外径Ｇを、接合部１３が振動の基点とみなせる点としたものである。このグラフの関係を求めておくと、荷液タンク３の外径Ｄが決まると、船体の各種振動源と共振しない固有振動数となるように簡易式から推定して決定したパイプタワー４の長さから下部円筒部９の高さＨが決まるので、このグラフから下部円筒部９の外径Ｇを容易に求めることができる。
【００４０】
このように、荷液タンク１を大径化しても、下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を下部振動基点とみなして、この接合部１３から上部のパイプタワー４を振動する構成とみなすことができるように下部円筒部９の大きさを変更すれば、パイプタワー４は基準となる構成と同等の構成で、このパイプタワー４の共振を回避した荷液タンク１を迅速に設計することができる。
【００４１】
また、荷液タンク１において、接合部１３を振動の基点と見なすことができる下部円筒部９の高さＨと外径Ｇとの関係を予め求めておけば、その関係グラフから、荷液タンク１の外径Ｄが変化しても下部円筒部９の高さＨを決めれば下部円筒部９の外径Ｇを容易に導き出すことができるので、パイプタワー４の固有振動数を従来と同等に保って、パイプタワー４の共振を回避できるように設計することが迅速にできる。
【００４２】
なお、前記した実施の形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は前記した実施の形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る荷液タンクの固有振動数設定方法は、荷液タンクの大型化等で大きさが変更される荷液タンクにおけるパイプタワーの設計時において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用する荷液タンクの一実施の形態を示す球形液化天然ガスカーゴタンクの垂直断面図である。
【図２】図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に作用する力によるパイプタワー下端の変形（振動）を示す模式図である。
【図３】図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に設けた下部円筒部の高さおよび外径を変化させた場合の振動数変化を示すグラフである。
【図４】図３に示すグラフから得られた下部円筒部の接合部を振動基点とみなすことができる高さと外径との関係を示すグラフである。
【図５】従来の荷液タンクの一例である球形液化天然ガスカーゴタンクを示す垂直断面図である。
【図６】図５に示す荷液タンクのパイプタワーの全体変形に伴うパイプタワー下端の変形を示す模式図である。
【図７】図５に示す球形液化天然ガスカーゴタンクを搭載した運搬船を示す全体図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…球形液化天然ガスカーゴタンク（荷液タンク）
２…スカート
３…基台
４…パイプタワー
５…荷液パイプ
６…スプレーパイプ
７…梯子
８…床
９…下部円筒部
１０…上板
１１…側板
１２，１３…接合部
１４…カーゴポンプ
１５…スプレーポンプ
１６…パイプタワー固有振動数設定構造
Ｄ…荷液タンクの外径
Ｅ…パイプタワーの外径
Ｌ…パイプタワーの長さ
Ｇ…下部円筒部の外径
Ｈ…下部円筒部の高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に搭載した荷液タンクにおけるパイプタワーの共振を回避するための固有振動数設定方法とその構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、船舶に液化天然ガス等の液化ガスを積載して輸送するためのタンクとして荷液タンクが用いられている。このような荷液タンクには、球形タンクや矩形タンクがある。以下、このような荷液タンクの一例として、液化天然ガス運搬船に搭載される球形液化天然ガスカーゴタンク（以下の説明では、主に「荷液タンク」という。）を例に図示して説明する。なお、この「球形液化天然ガスカーゴタンク」には、「球形」のみではなく、楕円のように曲率が変化する形状や、上下が半球状で間にストレート部を有するような形状等も含む。
【０００３】
図５は、従来の荷液タンクの一例である球形液化天然ガスカーゴタンクを示す垂直断面図である。この荷液タンク５１としては、アルミニウム合金等で球形の外郭が形成され、スカート５２を介して基台５３（foundation deck）にて支持されている。図示する荷液タンク５１は外径ｄで形成され、内部の中心には、直径ｅのパイプタワー５４が上下方向に延びるように設けられている。このパイプタワー５４も、アルミニウム合金等で形成されている。このパイプタワー５４の下端は、大径短円筒５９を介して荷液タンク５１に固定されている。図では、荷液タンク５１は断面にし、内部のパイプタワー５４は外面を表している。
【０００４】
パイプタワー５４の内部には、荷液タンク５１の内部に液化ガスを積載又は内部から液化ガスを排出するための複数本の荷液パイプ５５と、荷液タンク５１を予冷するための複数本のスプレーパイプ５６等が設けられている。これらのパイプ５５，５６は、パイプタワー５４の上部から吊るされた状態で設けられており、荷液パイプ５５の下端にはカーゴポンプ６３が、スプレーパイプ５６の下端にはスプレーポンプ６４がそれぞれ設けられている。また、パイプタワー５４には、液位ゲージや電気配線等（図示略）も設けられている。さらに、パイプタワー５４の内部には、このパイプタワー５４の上部から荷液タンク５１の内部に作業者が入るための梯子５７が設けられている。この梯子５７は、パイプタワー５４の上部から下部まで設けられている。梯子５７としては、パイプタワー５４の上部から下部まで連続したものや、パイプタワー５４の上下方向に複数段の床５８を形成し、それらの床５８の間にそれぞれ設けたものがある。図示するように床５８を設けた構成の場合には、前記荷液パイプ５５とスプレーパイプ５６とを上下方向に挿通させるための複数の貫通孔（図示略）やこれらのパイプ５５，５６のパイプサポート、及び前記電気配線を通す貫通孔（図示略）等が床５８に設けられている。パイプタワー５４は、これらの内部部品をタンク内の液の運動による荷重から保護する目的で設けられている。
【０００５】
しかし、このような荷液タンク５１は、例えば、天然液化ガスカーゴタンクの場合には、荷液が−１６３℃と超低温であるため、この天然液化ガスを積載することによって生じる荷液タンク５１の熱収縮、天然液化ガスの重量による上下左右方向の変形及び温度分布に応じた縮収変形、船体振動による変形（振動）等を生じる。また、このようにして荷液タンク５１が変形すると、この荷液タンク５１内のパイプタワー５４も変形するため、このパイプタワー５４を荷液タンク５１に固定している部分において高応力を生じる。
【０００６】
図６は、図５に示す荷液タンクのパイプタワーの全体変形に伴うパイプタワー下端の変形を示す模式図である。この図に示すように、前記した荷液タンク５１の熱収縮や上下方向の変形（振動）に対しては、パイプタワー５４の下端に設けた高さｈの大径短円筒５９の上板６０が点線ｑで示すように上下方向に変形することによって吸収し、水平方向の変形（振動）に対しては、パイプタワー５４と共に大径短円筒状リング５９の側板６１が荷液タンク５１の接合部６２から二点鎖線ｒで示すように水平方向に変形して吸収している。このようなパイプタワー５４は、船体の各種振動源と共振しないように設計されている。
【０００７】
なお、このようなパイプタワーが荷液タンクの熱収縮や荷液の重量によって上下方向に変形しても、このパイプタワーと荷液タンクとの間に高い応力が発生しないようにするための従来技術として、荷液タンクにおけるパイプタワーの下端を、上下方向に可撓性を有する同軸的大径短円筒を介してタンクの底板に溶接するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平４−２９２００号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図７に示すように、前記したような液化天然ガス運搬船Ｓは、複数個の球形荷液タンク５１を搭載して大量の液化天然ガスを一度に運搬するように構成されているが、近年、需要増加への対応やコスト低減を図るために、液化天然ガス積載量を増やしてより大量の液化天然ガスを一度の航海で運搬したい、という要望がある。そのため、搭載する荷液タンク５１の大型化を図ろうとする動きがある。
【０００９】
しかしながら、荷液タンク５１を大型化して、その中心に設けられているパイプタワー５４の上下方向長さｌが長くなると、パイプタワー５４の固有振動数が下がってしまう。そのため、このパイプタワー５４の直径を大きくしてパイプタワー５４の固有振動数を上げる等の防振対策を施さなければ、前記船体振動の振動源との関係において空載時（タンク内に液化ガスを積載しない空の時）に共振の問題を生じる場合がある。
【００１０】
前記液化天然ガス運搬船Ｓの場合、主な起振源はプロペラであり、プロペラが回転することにより発生する圧力変動がプロペラ直上の船体底部を起振し、船体全体に伝搬して船体振動を生じる。この船体振動は、プロペラの回転中は常に受けている。このような船体振動の起振振動数は、プロペラ回転数×プロペラ翼数で表される。そして、前記したようにこの起振振動数とパイプタワー５４が共振しないように、つまり、この起振振動数とパイプタワー５４の固有振動数とが近くならないようにパイプタワー５４が設計されている。この設計としては、起振振動数に比べてパイプタワー５４の固有振動数が高くなるような設計と、パイプタワー５４の固有振動数が低くなるような設計とが存在している。
【００１１】
ここで、例えば、起振振動数に比べてパイプタワー５４の固有振動数が高くなるように設計されている場合、荷液タンク５１の大型化に伴ってパイプタワー５４の長さｌが長くなるとパイプタワー５４の固有振動数が下がって前記起振振動数に近づいてしまう。そのため、パイプタワー５４の共振を避けるためには、パイプタワー５４の径を大きくする等、パイプタワー５４の剛性を増加させて固有振動数を上げるような対策が必要となる。この対策として、例えば、パイプタワー５４の径を大きくしようとすると、前記複数本のパイプ５５，５６がパイプタワー５４の上部から吊るされた状態でパイプタワー５４の内部を上下方向に通っているため、これらのパイプ５５，５６の配置を変更しなければならなくなる。これらのパイプ５５，５６の配置を変更するためには、パイプ５５，５６の取付け位置の変更、パイプサポート位置の変更、パイプ５５，５６を上下方向に挿通させる貫通孔が設けられた複数段の床５８の設計変更、複数段の床５８の間に設けられた梯子５７の配置変更等、多くの構成について設計変更をしなければならなくなる。
【００１２】
その上、パイプタワー５４の径を大きくすると、パイプタワー５４の大幅な重量増加による材料コストアップを伴う。前記したように、パイプタワー５４には高価なアルミニウム合金を使用しているため、パイプタワー５４の外径を大きくすることにより高価なアルミニウム合金の重量増加による大幅なコストアップが発生する。
【００１３】
そこで、本発明の発明者は、前記パイプタワー５４の水平方向の固有振動数は次の［数１］で示す式で概略推定することができ、この式から、パイプタワー５４の水平方向の固有振動数ｆは、長さ（ｌ＋ｈ）に大きく影響し、長さが長くなると固有振動数ｆは下がり、長さが短くなると固有振動数ｆは上がるので、この固有振動数に大きく影響するパイプタワー５４の長さ（ｌ＋ｈ）の変更による影響を自由にコントロールする方法が見つかれば、パイプタワー５４の固有振動数が変化するのを抑えることができ、これによって荷液タンクの外径を変更してもパイプタワーは大きく変更せずに対応できる、と考えた。そして、これにより、荷液タンク５１の外径変更等に対してパイプタワーに大幅な設計変更等を加えることなく迅速に固有振動数を好ましい値に設定できると考えた。
【００１４】
【数１】
【００１５】
この式において、Ｉは、パイプタワー５４の断面二次モーメントであり、Ａは、断面積である。
【００１６】
本発明の目的は、船舶に搭載される荷液タンクの大きさ変更に対し、パイプタワー固有振動数を好ましい値に設定するための設計変更を最小限に抑え、荷液タンクの大きさ変更に迅速に対応することができる舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法とその構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法は、船舶に搭載する荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部の大きさ調整により、該下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができるようにしている。
【００１８】
この方法によれば、荷液タンクの大きさを変更しても、下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさに下部円筒部が形成されているので、荷液タンクにおけるパイプタワーの振動部分の高さが変更されるのを抑えてパイプタワーの固有振動数変化を抑えることができ、荷液タンクの大きさを変更しても、パイプタワーの内部に設ける構成等に大きな変更を加えることなくパイプタワーの共振を回避できる荷液タンクを容易に設計することができる。
【００１９】
また、前記下部円筒部の大きさ調整を、該下部円筒部の高さおよび外径を調整することで行えば、前記効果を奏しつつ、下部円筒部の大きさを最適な高さと外径に設定でき、材料のコストアップを抑えることができる。
【００２０】
この場合、前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる下部円筒部の高さと外径との関係を求め、パイプタワーの固有振動数が船体の振動源と共振しないように推定して決定した該パイプタワーの長さに応じて下部円筒部の高さを決定し、前記下部円筒部の高さと外径との関係に基いて、該下部円筒部の高さから下部円筒部の外径を決定することが可能である。これにより、下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができる下部円筒部の高さと外径との関係を求めておけば、パイプタワーの固有振動数が船体の各種振動源と共振しないように推定して決定したパイプタワーの長さに応じて下部円筒部の高さを決定し、前記下部円筒部の高さと外径との関係から下部円筒部の外径を容易に決定することができる。
【００２１】
一方、本発明の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造は、船舶に搭載する荷液タンクの内部に、該荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーを設け、該パイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部を、該下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさで構成している。
【００２２】
この構造によって、荷液タンクの大きさを変更しても、下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさで下部円筒部が形成されているので、基準の荷液タンクにおけるパイプタワーの振動部分の長さが変更されるのを抑えてパイプタワーの固有振動数変化を抑えることができ、荷液タンクの大きさを変更しても、パイプタワーの内部に設ける構成等に大きな変更を加えることなくパイプタワーの共振を回避できる荷液タンクを容易に設計することができる。
【００２３】
また、前記下部円筒部の側板と上板との接合部を前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさとなるように該下部円筒部の高さおよび外径を設定することが可能である。これにより、前記効果を奏しつつ、下部円筒部の大きさを最適な高さと外径に設定でき、材料のコストアップを抑えることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以上のような新しい着眼点によって、荷液タンクの大きさを変更してもパイプタワーの共振を容易に回避することが可能となるようにパイプタワーの固有振動数を迅速に設定することができ、荷液タンクの大きさ変更に対して設計変更を最小限に抑えた迅速な対応が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用する荷液タンクの一実施の形態を示す球形液化天然ガスカーゴタンクの垂直断面図であり、図２は、図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に作用する力によるパイプタワー下端の変形（振動）を示す模式図である。なお、以下の実施の形態では、前記図５，６に示す荷液タンク５１を、基準の荷液タンクとして説明する。
【００２６】
図１に示すように、この実施の形態の荷液タンク１は、外径Ｄの球形液化天然ガスカーゴタンクであり、スカート２を介して基台３に支持されている。この荷液タンク１の内部の中心には、上部から下部まで上下方向に延びるパイプタワー４が設けられている。この図では、荷液タンク１は断面にし、内部のパイプタワー４は外面を表している。このパイプタワー４の内部には、荷液タンク１の内部に液化天然ガスを積載又は排出するための荷液パイプ５や、荷液タンク１を予冷するためのスプレーパイプ６等が設けられている。これらのパイプ５，６は、パイプタワー４の上部から吊るされた状態で設けられており、荷液パイプ５の下端にはカーゴポンプ１４が、スプレーパイプ６の下端にはスプレーポンプ１５がそれぞれ設けられている。また、パイプタワー４には、液位ゲージや電気配線等（図示略）も設けられている。さらに、パイプタワー４の内部には、パイプタワー４の上部から荷液タンク１の内部に作業者が入るための梯子７が設けられており、この梯子７はパイプタワー４の上部から下部まで設けられている。この実施の形態の梯子７は、パイプタワー４の上下方向に複数段の床８を形成し、その床８の間にそれぞれ設けられている。この床８には、前記荷液パイプ５とスプレーパイプ６とを上下方向に挿通させるための複数の貫通孔（図示略）や、これらのパイプ５，６のパイプサポート、及び前記電気配線を通す貫通孔（図示略）等が設けられている。
【００２７】
そして、前記パイプタワー４の下端に、パイプタワー４の外径よりも大径で形成された下部円筒部９が設けられている。この下部円筒部９は、円筒状の側板１１と、この側板１１の上端とパイプタワー４の下端との間を塞ぐ上板１０とで形成されている。上板１０は、パイプタワー４の軸線方向と直交する水平方向に配置されている。下部円筒部９の高さＨは、この実施の形態では、前記図５に示す荷液タンク５１の外径ｄを図１に示す荷液タンク１の外径Ｄへと大径にした上下方向の寸法増加分（Ｄ−ｄ）を、図５に示す大径短円筒状リング５９の高さｈに加えた高さにしている。つまり、この下部円筒部９の高さＨは、「荷液タンク１の外径Ｄ−荷液タンク５１の外径ｄ＋大径短円筒状リング５９の高さｈ」となっている。このような高さＨで下部円筒部９を形成することにより、パイプタワー４の長さＬを、従来（基準）のパイプタワー５４の長さｌと同等の長さＬにしている。また、このパイプタワー４は、前記図５のパイプタワー５４の直径ｅと略同一の直径Ｅで形成されている。
【００２８】
一方、図２に示すように、前記下部円筒部９の外径Ｇは、前記図５の下部円筒部５９の外径ｇ（図６参照）に比べて大きく形成されている。この下部円筒部９の外径Ｇは、パイプタワー４の下端に作用する垂直方向の変形（振動）は、このパイプタワー４の下端に接合された上板１０が上下方向に変形して支持することができ、パイプタワー４の下端に作用する水平方向の変形（振動）は、このパイプタワー４の下端に接合された上板１０が側板１１との間で吸収できるような外径Ｇに形成されている。つまり、パイプタワー４に作用する水平方向の変形（振動）を上板１０で吸収し、側板１１は変形（振動）しないものとみなされるような大きさで外径Ｇが形成されている。このパイプタワー４の水平方向固有振動数は、次の［数２］で示す式で概略推定することができる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
この下部円筒部９としては、上板１０でパイプタワー４に作用する垂直方向及び水平方向の変形（振動）を吸収できる大きさで形成される。すなわち、下部円筒部９の外径Ｇは、上板１０と側板１１との接合部１３が、パイプタワー４の下端と下部円筒部９の上板１０との接合部１２に作用するパイプタワー４の水平方向に作用する変形（振動）と、パイプタワー４の下端に作用するパイプタワー４の垂直方向に作用する変形（振動）とを支持する基点とみなすことができるように形成されている。つまり、下部円筒部９は、パイプタワー４の垂直方向の振動を上板１０の変形で吸収し、水平方向の振動を上板１０が側板１１との間で吸収し、下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３が、パイプタワー４の下部振動基点とみなすことができるような「大きさ」で形成されている。この実施の形態では、このパイプタワー４の下部振動基点とみなすことができるような「大きさ」を、下部円筒部９の高さＨおよび外径Ｇを調整することによって設定している。また、この明細書及び特許請求の範囲の書類中で、「振動基点とみなすことができる」ようにしている「部分」である接合部１３は、その部分でほぼ固定、すなわち、振動時の変形がほとんど起こらないと見なせるような部分をいう。
【００３１】
これにより、パイプタワー４に作用する水平方向の力は、図２に二点鎖線Ｒで示すように、このパイプタワー４の下端と下部円筒部９の上板１０との接合部１２から上部が変形（振動）して吸収することができる。また、垂直方向の力は、下部円筒部９の上板１０が側板１１との接合部１３から点線Ｑで示すように変形（振動）して吸収することができる。
【００３２】
このように、前記パイプタワー４の長さＬを従来のパイプタワー５４の長さｌと同等にし、このパイプタワー４の下端における下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を振動基点としてパイプタワー４に生じる変形（振動）を二点鎖線Ｒと点線Ｑとで示すように変形して吸収することができるようにしているので、パイプタワー４の外径Ｅを従来のパイプタワー５４の外径ｅと同等にしても、このパイプタワー４の固有振動数が従来のパイプタワー５４の固有振動数から大きく変化しないようにできる。
【００３３】
以上のように、前記荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造１６によれば、荷液タンク１の外径を変更しても、その荷液タンク１の内部の中心に設けられているパイプタワー４の下端に設けられた下部円筒部９の高さと、外径、板厚を変更することによって、このパイプタワー４の下端に作用する水平方向及び垂直方向の変形（振動）を、下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を振動基点とみなすことができるようにし、パイプタワー４の長さＬを従来（基準）のパイプタワー５４と同等にすることによりパイプタワー４の外径を変更することなくパイプタワー４の水平方向の固有振動数が変化するのを抑えることができる。従って、このパイプタワー４の内部構成を従来（基準）と同等にして、パイプタワー４の内部構成を新たに設計するために要する時間や労力を大幅に削減して、設計の容易化と共に製作時間の増加抑止等を図ることが可能となる。
【００３４】
つまり、基準となる荷液タンク１を設計しておけば、荷液タンク１の大きさが変更されても、その荷液タンクの外径に応じて下部円筒部９の外径、高さ、板厚等を新規に設計すれば、パイプタワーの固有振動数を基準となる荷液タンク１のパイプタワー４とほぼ同等にすることができ、このパイプタワー４の内部に設けられるパイプ５，６等に関する設計変更や、梯子７や床８等の内部部品の配置等の設計変更に要する時間を大幅に削減して、迅速に荷液タンク１の大きさ変更に対応することができる。
【００３５】
その上、パイプタワー４の外径Ｅが変更されるのを抑えることによってパイプタワー４自体の重量増加を抑えることができるので、高価なアルミニウム合金の重量増加による材料コストアップを抑え、経済的な液化天然ガス運搬船を構成することが可能となる。
【実施例１】
【００３６】
図３は、図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に設けた下部円筒部の高さおよび外径を変化させた場合の、パイプタワーの水平方向固有振動数変化を示すグラフであり、図４は、図３に示すグラフから得られた下部円筒部の接合部を振動基点とみなすことができる高さと外径との関係を示すグラフである。これらの図面に基いて、前記図２に示すパイプタワー４の下端における下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を、パイプタワー４の下端における水平方向の変形（振動）に対する振動基点とみなすことができるようにする具体的な一実施例を以下に説明する。
【００３７】
この実施例１の条件としては、荷液タンク１の外径Ｄを４０ｍ、パイプタワー４の外径Ｅを４ｍ、パイプタワー４の板厚を２０ｍｍ、下部円筒部９の上板１０の板厚Ｔｔを２０ｍｍ、側板１１の板厚Ｔｓを２０ｍｍとしている。
【００３８】
図３のグラフは、この条件で、下部円筒部９の高さＨを、３０００ｍｍ、４０００ｍｍ、５０００ｍｍ、６０００ｍｍと変化させ、各高さＨにおいて下部円筒部９の外径Ｇを６０００ｍｍ〜１３０００ｍｍの間で１０００ｍｍ間隔で変化させた場合のパイプタワー４の水平方向固有振動数の変化を示している。このグラフから、パイプタワー４の外径Ｅと下部円筒部９の外径Ｇとの外径差である幅Ｗ（図２）が大きくなるにつれてパイプタワーの水平方向固有振動数が上がることが分る。これは、外径差である幅Ｗが小さいとパイプタワー４と一体的に下部円筒部９も振動し、この幅Ｗが大きいと下部円筒部９の振動が抑止されることによるものといえる。
【００３９】
図４は、前記図３の結果から、下部円筒部９の高さＨに対して、この下部円筒部９の接合部１３が振動の基点とみなせる外径Ｇとの関係を導き出したグラフである。このグラフのラインは、各高さＨにおいて固有振動数がほぼ一定となる最小の外径Ｇを、接合部１３が振動の基点とみなせる点としたものである。このグラフの関係を求めておくと、荷液タンク３の外径Ｄが決まると、船体の各種振動源と共振しない固有振動数となるように簡易式から推定して決定したパイプタワー４の長さから下部円筒部９の高さＨが決まるので、このグラフから下部円筒部９の外径Ｇを容易に求めることができる。
【００４０】
このように、荷液タンク１を大径化しても、下部円筒部９の上板１０と側板１１との接合部１３を下部振動基点とみなして、この接合部１３から上部のパイプタワー４を振動する構成とみなすことができるように下部円筒部９の大きさを変更すれば、パイプタワー４は基準となる構成と同等の構成で、このパイプタワー４の共振を回避した荷液タンク１を迅速に設計することができる。
【００４１】
また、荷液タンク１において、接合部１３を振動の基点と見なすことができる下部円筒部９の高さＨと外径Ｇとの関係を予め求めておけば、その関係グラフから、荷液タンク１の外径Ｄが変化しても下部円筒部９の高さＨを決めれば下部円筒部９の外径Ｇを容易に導き出すことができるので、パイプタワー４の固有振動数を従来と同等に保って、パイプタワー４の共振を回避できるように設計することが迅速にできる。
【００４２】
なお、前記した実施の形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は前記した実施の形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る荷液タンクの固有振動数設定方法は、荷液タンクの大型化等で大きさが変更される荷液タンクにおけるパイプタワーの設計時において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用する荷液タンクの一実施の形態を示す球形液化天然ガスカーゴタンクの垂直断面図である。
【図２】図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に作用する力によるパイプタワー下端の変形（振動）を示す模式図である。
【図３】図１に示す荷液タンクのパイプタワー下端に設けた下部円筒部の高さおよび外径を変化させた場合の振動数変化を示すグラフである。
【図４】図３に示すグラフから得られた下部円筒部の接合部を振動基点とみなすことができる高さと外径との関係を示すグラフである。
【図５】従来の荷液タンクの一例である球形液化天然ガスカーゴタンクを示す垂直断面図である。
【図６】図５に示す荷液タンクのパイプタワーの全体変形に伴うパイプタワー下端の変形を示す模式図である。
【図７】図５に示す球形液化天然ガスカーゴタンクを搭載した運搬船を示す全体図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…球形液化天然ガスカーゴタンク（荷液タンク）
２…スカート
３…基台
４…パイプタワー
５…荷液パイプ
６…スプレーパイプ
７…梯子
８…床
９…下部円筒部
１０…上板
１１…側板
１２，１３…接合部
１４…カーゴポンプ
１５…スプレーポンプ
１６…パイプタワー固有振動数設定構造
Ｄ…荷液タンクの外径
Ｅ…パイプタワーの外径
Ｌ…パイプタワーの長さ
Ｇ…下部円筒部の外径
Ｈ…下部円筒部の高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に搭載する荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部の大きさ調整により、該下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができるようにする舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法。
【請求項２】
前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができるようにする下部円筒部の大きさ調整を、該下部円筒部の高さおよび外径の調整によって行うことを特徴とする請求項１に記載の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法。
【請求項３】
前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる下部円筒部の高さと外径との関係を求め、パイプタワーの固有振動数が船体の振動源と共振しないように推定して決定した該パイプタワーの長さに応じて下部円筒部の高さを決定し、前記下部円筒部の高さと外径との関係に基いて、該下部円筒部の高さから下部円筒部の外径を決定することを特徴とする請求項２に記載の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法。
【請求項４】
船舶に搭載する荷液タンクの内部に、該荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーを設け、該パイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部を、該下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさで構成する舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造。
【請求項５】
前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさとなるように該下部円筒部の高さおよび外径を設定したことを特徴とする請求項４に記載の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造。
【請求項１】
船舶に搭載する荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部の大きさ調整により、該下部円筒部の側板と上板との接合部がパイプタワーの下部振動基点とみなすことができるようにする舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法。
【請求項２】
前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができるようにする下部円筒部の大きさ調整を、該下部円筒部の高さおよび外径の調整によって行うことを特徴とする請求項１に記載の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法。
【請求項３】
前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる下部円筒部の高さと外径との関係を求め、パイプタワーの固有振動数が船体の振動源と共振しないように推定して決定した該パイプタワーの長さに応じて下部円筒部の高さを決定し、前記下部円筒部の高さと外径との関係に基いて、該下部円筒部の高さから下部円筒部の外径を決定することを特徴とする請求項２に記載の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定方法。
【請求項４】
船舶に搭載する荷液タンクの内部に、該荷液タンクの上部から下部まで延びるパイプタワーを設け、該パイプタワーの下端に、該パイプタワーの外径よりも大径の側板と上板とで形成した下部円筒部を設け、該下部円筒部を、該下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさで構成する舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造。
【請求項５】
前記下部円筒部の側板と上板との接合部が前記パイプタワーの下部振動基点とみなすことができる大きさとなるように該下部円筒部の高さおよび外径を設定したことを特徴とする請求項４に記載の舶用荷液タンクのパイプタワー固有振動数設定構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２６１５３９（Ｐ２００７−２６１５３９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９２８３５（Ｐ２００６−９２８３５）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【特許番号】特許第３９３８５９１号（Ｐ３９３８５９１）
【特許公報発行日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（５０２４００００５）株式会社川崎造船 (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【特許番号】特許第３９３８５９１号（Ｐ３９３８５９１）
【特許公報発行日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（５０２４００００５）株式会社川崎造船 (30)
【Ｆターム（参考）】
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