(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の液体輸送タンクを船体内に直立に配置して備えており、前記輸送タンクが、軸方向および周方向を有しており、それぞれの輸送タンクが、
・タンク底部、
・タンク周壁、および
・タンク天井
を有しており、タンク底部が船体の下部デッキ上に支持され、あるいは船体の下部デッキの一部を形成している船舶であって、
タンク周壁が、タンク周壁の下端および上端にて変形可能な変形吸収部によって船体の下部デッキと上部デッキとの間に懸吊されており、
前記変形吸収部は、前記下部デッキ及び上部デッキと直接的に接続され、若しくは、前記下部デッキと前記タンク底部との間及び前記上部デッキと前記タンク天井との間に設けられる層又はセクションを介して前記下部デッキ及び上部デッキと接続され、
変形吸収部が、少なくとも前記軸方向において船体とタンク周壁との間の変形を吸収するように設計されており、
少なくとも下方の変形吸収部は、タンク周壁の全周を巡って周方向に延びており、
少なくとも下方の変形吸収部は、タンクの壁の一部分を形成して、タンク周壁とタンク底部との間の移行の位置に取り入れられ、タンク周壁とタンク底部との間の連続的な封止の接続を形成していることを特徴とする船舶。
【請求項２】
変形吸収部の間に懸吊された後で、タンクの壁が重力の作用のもとで上述の軸方向に下方へと沈んで、同時に変形吸収部を変形させ、
変形吸収部の剛性が、タンク周壁の半分まで上がった位置において測定されるタンク周壁の上述の軸方向の下降量に以下の式：
【数１】
0005495554.tif 000018
Ｃ≧１×１０−７
ｈ＝タンクの高さ（単位は、ミリメートル）
ｒ＝タンク周壁の平均半径（単位は、ミリメートル）
が当てはまるような剛性である請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
Ｃ≧２×１０−７である請求項２に記載の船舶。
【請求項４】
Ｃ≧１０×１０−７である請求項３に記載の船舶。
【請求項５】
タンク周壁が変形吸収部との協働において、上部デッキの下部デッキに対する少なくともＹ×ｈ／１０００（Ｙ≧１、ｈ＝タンクの高さ（単位は、ｍｍ））の軸方向の移動を、変形吸収部およびタンク周壁の少なくとも一方を塑性変形させない、変形吸収部およびタンク周壁の少なくとも一方における許容弾性を超えない、かつタンク周壁にしわを生じさせない、の内の少なくとも一個を満たすように吸収することができる請求項１〜４のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項６】
Ｙ≧２である請求項５に記載の船舶。
【請求項７】
Ｙ≧４である請求項５に記載の船舶。
【請求項８】
変形吸収部との協働におけるタンク周壁の上述の軸方向のばね剛性Ｃｗｐについて、全体にわたって直線状であり、同じ材料で作られており、同じ壁厚さ曲線を有している基準壁の上述の軸方向のばね剛性Ｃｗに対する比に関して、Ｃｗ／Ｃｗｐ≧２が当てはまる請求項１〜７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項９】
Ｃｗ／Ｃｗｐ≧２５である請求項８に記載の船舶。
【請求項１０】
Ｃｗ／Ｃｗｐ≧５０である請求項９に記載の船舶。
【請求項１１】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、全体にわたって直線状であり、変形吸収部を備えるタンク周壁と同じ材料で作られており、変形吸収部を備えるタンク周壁と同じ壁厚さ曲線を有している基準壁の上述の円周方向における剛性の１／３以上の剛性を、上述の円周方向について有している請求項１〜１０のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１２】
変形吸収部が、少なくとも上述の軸方向において実質的に弾性的な変形を通じて船体とタンク周壁との間の変形を吸収すべく、弾性的に変形できるように配置されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１３】
上方の変形吸収部が、実質的にタンク周壁の全周を巡って周方向に延びている請求項１〜１２のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１４】
タンク天井が、船体の上部デッキに支持され、あるいは船体の上部デッキの一部を形成しており、
上方の変形吸収部が、タンクの壁の一部分を形成して、タンク周壁とタンク天井との間の移行の位置に取り入れられ、タンク周壁とタンク天井との間の連続的な封止の接続を形成している請求項１３に記載の船舶。
【請求項１５】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、部分的に軸方向に延び、かつ部分的に半径方向に延びている請求項１〜１４のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１６】
変形吸収部のうちの少なくとも１つにおいて、上述の軸方向におけるばね剛性が、１ミリメートルの円周について１ミリメートルの圧縮につき２０ニュートン以下である請求項１〜１５のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項１７】
上述の方向における上述のばね剛性が、１ミリメートルの円周について１ミリメートルの圧縮につき１５ニュートン以下である請求項１６に記載の船舶。
【請求項１８】
上述の方向における上述のばね剛性が、１ミリメートルの円周について１ミリメートルの圧縮につき１０ニュートン以下である請求項１７に記載の船舶。
【請求項１９】
タンク周壁の壁の厚さについて、
壁の厚さ（単位は、ミリメートル）≦Ｘ
が当てはまり、
ここで、Ｘについて、
【数２】
0005495554.tif 000019
Ｋ≧０．１５
Ｚ≧１０
σｔｏｅ＝タンク周壁の許容引張応力（単位は、Ｎ／ｍｍ２）
ｈ＝タンクの高さ（単位は、ｍｍ）
Ｄ＝タンク周壁の直径（単位は、ｍｍ）
が当てはまる請求項１〜１８のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２０】
Ｋ≧０．１３かつＺ≧９である請求項１９に記載の船舶。
【請求項２１】
Ｋ≧０．１１かつＺ≧８である請求項１９に記載の船舶。
【請求項２２】
タンク底部が、下部デッキ上に支持され、下部デッキに対して５°の最大傾斜角度を有している請求項１〜２１のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２３】
タンク天井が、タンク周壁に支持され、
上方の変形吸収部が、タンク周壁の上端と船体との間を延びている請求項１〜２２のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２４】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、輸送タンクの周方向において剛性である請求項１〜２３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２５】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、輸送タンクの軸方向において、タンク周壁を少なくとも部分的に支持するように設計されている請求項１〜２４の一項に記載の船舶。
【請求項２６】
支持手段が、タンク周壁を少なくとも軸方向について支持するために設けられている請求項１〜２５のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２７】
支持手段が、船体とタンク周壁との間を延びる別個独立な変形可能な支持部材を有している請求項２６に記載の船舶。
【請求項２８】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、断面が実質的に四分円の形状である部位として設計されている請求項１〜２７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項２９】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、ベローズ状の変形部位として設計されている請求項１〜２８のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３０】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、ステンレス鋼からなる請求項１〜２９のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３１】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、繊維補強のプラスチックからなる請求項１〜３０のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３２】
変形吸収部の内側に、化学的耐性を有する内張りが設けられている請求項１〜３１のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３３】
タンク底部および／またはタンク天井が、絶縁層によって下部デッキおよび上部デッキにそれぞれ支持されている請求項１〜３２のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３４】
変形吸収部が部分的に、軸方向に延びる真っ直ぐな壁で構成されている請求項１〜３３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３５】
タンク周壁が、上側および／または下側のスカート構造によって当該船舶へと接続されている請求項１〜３４のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３６】
輸送タンクが、内部に液体を、実質的に１ｂａｒ未満である液体のレベルの上方の追加の圧力にて保存するように設計されている請求項１〜３５のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３７】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、複数の壁を備えて設計されている請求項１〜３６のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３８】
タンク周壁が、実質的に円筒形である請求項１〜３７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項３９】
タンク周壁が、下端と上端との間に１つ以上の変形吸収部を有している請求項１〜３８のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項４０】
タンク周壁の１つ以上の変形吸収部が、タンク周壁をタンク周壁の下端および／または上端にて船体の下部デッキおよび上部デッキから懸吊している変形吸収部と、実質的に同じ形状であるように設計されている請求項３９に記載の船舶。
【請求項４１】
請求項１〜４０のいずれか一項に記載の船舶のための液体輸送タンク。
【請求項４２】
請求項４１に記載の液体輸送タンクを船舶に配置するための方法。
【請求項４３】
変形吸収部のうちの少なくとも１つが、あらかじめ張力を与えられた状態でタンク周壁、タンク底部、タンク天井、および／または船体へと接続される請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
船体に１つ以上の液体輸送タンクを配置して備えている請求項１〜４０のいずれか一項に記載の船舶の、液体の輸送への使用。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の媒体を輸送するために１つ以上の液体輸送タンクが船体に設けられている船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学物質、油、および農産物などの液体の輸送の現在の態様は、主として、矩形の積み荷タンクを船舶に一体に装備しているタンカー、いわゆるパーセル・タンカーである。積み荷タンクは、船舶の構造体の一部であり、タンクの壁が、船体、船体に配置される異形の横方向の隔壁および長手方向の隔壁、ならびに船舶のデッキによって形成されている。
【０００３】
ここでの欠点は、荒海での船の変形および温度の相違によってタンクの壁に割れが生じうる点にある。上述の変形は、とくには角の点においてタンクに高い応力集中を引き起こし、これが割れの形成につながる可能性がある。これが生じると、隣接する２つのタンクの間に開口が広がりかねず、結果として、保存されている製品の混合が不都合にも生じる可能性がある。現行の規則においては、交差汚染の危険の防止および危険な状況の回避のために、多数の製品について、隣り合うタンクを異なる製品で満たしてはならないことがすでに規定されている。タンクにてさまざまな製品が輸送される可能性があるという事実ゆえ、その後に輸送される製品が汚染されることがないよう、輸送後にタンクを注意深く清掃しなければならない。しかしながら、タンクの清掃は困難である。これは、一部には、壁を充分に剛性にするために壁の一部分が異形の設計であるためであり、さらには壁が角の点を有しているためである。これは、タンクの清掃のために比較的大量の洗浄水が必要であることを意味し、時として洗浄水を化学廃棄物として排出しなければならないことがあるため、高価かつ環境の観点から望ましくない。さらには、タンク内に残るわずかな程度の汚染は、日常のチェックでは常に検出することが可能ではなく、結果として、その後に輸送される製品を駄目にする可能性がある。タンクの絶縁がより困難であるという事実ゆえ、より大きな温度差が貯蔵されている製品に生じる可能性がある。タンク内を所望の温度に保つことができるよう、より高い温度へと加熱することも必要である。より高い温度は、製品の劣化を生じさせる可能性がある。
【０００４】
この技術分野において、かなりの長きにわたって代案を求める探索が続けられてきており、１つの考えは、例えば船体に円筒形の複数の貯蔵タンクを配置することである。例えば、ＵＳ‐６，１６７，８２７号またはＤＥ‐Ｕ‐９３．０９．４３３号を参照されたい。
【０００５】
請求項１の前段部分に記載の船舶が、ＮＬ‐Ｃ‐１０１１８３６号から知られている。この刊行物は、円筒形の輸送タンクを船体に配置して備える船舶を開示している。この場合には、タンクの底部が船体に支持され、円筒形のタンク周壁へと接続されている。タンク周壁の下側と船体との間に、ばね手段が設けられている。ばね手段が、タンク周壁の上下の移動を制限すべく機能する。これは、輸送タンク内の荷物が、タンクの底部を介して船体に直接支持される一方で、タンク周壁が、ばね手段によって形成される限界の範囲内で船体に対してわずかに移動可能であることを意味する。
【０００６】
ここで、タンク周壁が比較的厚肉の設計でなければならない点が欠点である。さらに、比較的重いタンクの天井が必要であることが欠点である。この結果として、輸送タンクの総重量が比較的大きくなる。大型化の可能性が制限される一方で、ばね手段が壊れやすく、保守を必要とする。タンクのためのデッキ通路が、柔軟でなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、１つ以上の液体輸送タンクを船体に配置して備える船舶であって、上述の欠点が少なくとも部分的に克服される船舶を提供することにあり、あるいは有効な代案を提供することにある。とくには、本発明の目的は、船舶に配置される液体輸送タンクであって、頑丈であり、船舶の持続的かつ大きな運動および変形にも左右されにくいタンクについて、材料の大きな節約をもたらすことにある。さらに詳しくは、大型化を可能にするとともに、保守をあまり、あるいはまったく必要としない簡潔な構造をもたらすことが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明によれば、１つ以上の液体輸送タンクが船体に設けられてなる請求項１に記載の船舶によって達成される。それぞれの輸送タンクが、タンク天井、ならびに船体の下部デッキ上に支持されたタンク底部または船体の下部デッキと一体であるタンク底部を有している。上記２つの部分の間を延びるタンク周壁は、とくには実質的に円柱形の設計であるが、例えば楕円形、正方形、仕切りつきの複数のローブ状、または多角形など、他の形状であってもよい。タンク周壁の下端が、第１の変形吸収部へと接続され、第１の変形吸収部が、直接的または間接的に船体の下部デッキへと接続されている。さらに、タンク周壁の上端が、第２の変形吸収部へと接続され、第２の変形吸収部が、直接的または間接的に船体の上部デッキへと接続されている。したがって、タンク周壁は、船体の上部デッキと下部デッキとの間で、タンク周壁の上端および下端によって変形吸収部から懸吊されている。変形吸収部は、例えば船体の変形の結果としての変形の吸収を、吸収のプロセスにおいてタンク周壁に変形を生じさせることなく、かつタンク周壁に過度の荷重を加えることなく、吸収部の変形によって行うことができるよう、変形可能な様相に設計されている。下方の変形吸収部は、タンク周壁の全周を巡って周方向に延びており、タンクの壁の一部分を形成して、タンク周壁とタンク底部との間の連続的な封止の接続を形成している。
【０００９】
本発明によれば、変形吸収部の主たる機能の１つは、タンク周壁の軸方向の応力を軽減することにある。タンク周壁の軸方向の応力を小さくすることで、タンク周壁にしわが生じる可能性が少なくなる。変形吸収部の軸方向の剛性を、好都合に、軸方向のしわを防止するためにタンク周壁にいかなる剛性も加える必要がないようなやり方で、選択することができる。その結果、タンク周壁の必要な壁厚さを、好都合にも小さく保つことができる。今や、必要な壁厚さは、実質的に、貯蔵されている液体の内圧、曲げモーメントの結果としての軸方向のしわの応力、せん断応力、および製造性によって決定される。
【００１０】
水平方向の荷重は、実質的にせん断応力によって変形吸収部によってタンク周壁の下側および上側において船舶へと伝達される。これは、タンク周壁の円周方向における変形吸収部の比較的大きな剛性によって達成できる。すなわち、変形吸収部が円周方向についてタンク周壁を保持する。変形吸収部を、上述の円周方向について実質的に剛性である設計とすることさえ可能であり、結果として船舶への水平方向の荷重の伝達およびタンク周壁の所定の位置への保持によく適している。
【００１１】
本発明によれば、タンク周壁がこれ自体の形状を保つことができ、しわを生じることがない。タンク内に貯蔵された液体に加わる加速力は、輸送タンクの上側および下側には比較的小さな反作用力しかもたらさない。この力の作用の結果としての最大モーメントは、今や実質的にタンクを半分まで上った位置に生じる。この最大モーメントも比較的小さい。応力が、タンク周壁の全体に良好に分配され、最大の軸方向の応力は、実質的にタンク周壁を半分まで下がった位置に生じ、最大のせん断応力は、変形吸収部への接続の位置に生じる。したがって、タンク周壁の最小の壁厚さを、好都合にも小さく保つことができる。周壁を、とくには円筒形である場合に、言わば膜状の形態とすることさえ可能である。
【００１２】
軸方向および円周方向における変形吸収部の剛性は、変形吸収部の形状および壁の厚さを変えることによって変化させることができる。
【００１３】
輸送タンクへの水平方向の力が、下側および上側の両方において船舶へと伝達されるという事実ゆえ、船体には一様な荷重が生じる。船体に沿った途中に、追加の支持構造は不要である。積み込みおよび荷下ろしのために上部デッキを通過する通路を、タンクへと柔軟に接続する必要がない。薄いタンクの壁を充分に絶縁することができ、これがエネルギーの節約および輸送後の製品の高品質をもたらす。輸送タンクの寿命が長くなり、輸送タンクの保守が実質的に不要になる。衝突の場合のタンクの壁の割れの恐れが少なくなる。変形吸収部およびタンクの壁が、衝突の結果としての変形の一部を吸収できる。最後に、変形吸収部は、荷物の温度に依存して生じるタンクの壁の膨張または収縮を吸収するのにも適している。
【００１４】
タンクの周壁が、いわば２つのばね（変形吸収部）の間で懸吊されているという事実ゆえ、タンクの周壁が、重力の作用のもとでわずかに沈み込む。ここで、下降または移動の程度は、軸方向における変形吸収部のばね剛性およびタンク周壁の質量によって決定される。上向き方向における変形吸収部のばね剛性を抑えると、タンク周壁が、変形吸収部の間に配置された後に大きく沈み、変形吸収部を圧縮し、あるいは引き伸ばす。この下降または移動についての好ましい実施の形態が、請求項２〜７に記載されている。
【００１５】
好都合な実施の形態においては、変形吸収部が、全体にわたって直線状であり、変形吸収部を備えるタンク周壁と同じ材料で作られており、変形吸収部を備えるタンク周壁と同じ壁厚さ曲線を有している基準壁の剛性の１／３以上の剛性を備えて、タンク周壁の周方向に設計されている。
【００１６】
さらなる好都合な実施の形態においては、変形吸収部が、全体にわたって直線状であり、変形吸収部を備えるタンク周壁と同じ材料で作られており、変形吸収部を備えるタンク周壁と同じ壁厚さ曲線を有している基準壁の軸方向のばね剛性の比が、変形吸収部を備えるタンク周壁に対して２よりも大きくなるように、タンク周壁の軸方向に設計されている。
【００１７】
上述のばね剛性についての条件が、両方とも満足されることが好ましい。このやり方で、タンク周壁を船体において２つの変形吸収部の間に懸吊することができる。
【００１８】
タンク天井が、船体の上部デッキの一体の一部分を形成してもよい。
【００１９】
しかしながら、タンク底部および／またはタンク天井が、別個独立に設計される場合には、それらが過度の抵抗を伴うことなく船体の変形に追従でき、タンク底部およびタンク天井の壁の厚さを好都合に小さく保つことができる。これらすべてが協働して、材料の顕著な節約を達成可能にしている。
【００２０】
とくには、上方の変形吸収部も、実質的にタンク周壁の全周を巡って延びることができる。この連続的な接続が、局所的な応力集中の防止を保証する。
【００２１】
さらにとくには、上方の変形吸収部も、タンクの壁の一部分を形成し、タンク周壁とタンク天井との間の移行の位置に取り入れられる。変形吸収部が、タンク周壁とタンク天井との間の連続的な封止の接続を形成する。
【００２２】
別途の変形可能な支持部材を、軸方向についてタンク周壁を支持するため、および／または液体の圧力の一部を吸収するために、設けることが可能である。これにより、変形吸収部を、軸方向に実質的に自由に、すなわち過度の抵抗を伴うことなく動けるように設計することができる。しかしながら、変形吸収部を、２つの変形吸収部の協働によってタンク周壁を部分的に支持でき、あるいは完全にさえ支持できるように、タンクの軸方向について剛性にすることも可能である。この後者の場合、タンク周壁が、最終的に、追加の支持部材を設ける必要なく、いわば変形吸収部の間に懸吊される。
【００２３】
変形吸収部は、好都合に、少なくとも輸送タンクの周方向においては剛性である。これは、変形吸収部の形状、壁厚さ、強度、および種々の方向の剛性の間の適切な比によって達成できる。変形吸収部が周方向において剛性であり、すなわち荷重のもとでも周方向について自体の形状を保つため、変形吸収部によってタンク周壁が所定の位置に保持される。
【００２４】
船舶のさらなる好ましい実施の形態が、従属請求項に記載される。
【００２５】
さらに、本発明は、本発明による船舶のための輸送タンク、そのような輸送タンクを船舶に配置する方法、およびそのような船舶の使用に関する。
【００２６】
本発明を、添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１に、輸送タンクの全体が、参照番号１によって示されている。輸送タンク１は、タンク底部２、円筒形のタンク周壁３、およびタンク天井４で構成されている。タンク底部２は、平坦な設計であって、絶縁層６を介在させて船体（詳しくは示されていない）の下部デッキ７へと接続されている。タンク天井４は、絶縁層８を介在させて船体の上部デッキ９へと接続されている。タンク周壁３は、変形可能な支持手段１２によって、底部に向かって不完全に支持されている。支持手段１２は、タンク周壁３の底部に係合している。変形吸収部１５、１６が、タンクの壁に取り入れられている。ここでは、変形吸収部１５、１６が、断面が四分円の形状の部位（円の４分の１のように形作られている）として形成され、それぞれタンク底部２またはタンク天井４とタンク周壁３との間に広がっている。変形吸収部１５、１６は、タンク１の全体を巡って広がっており、タンク１の円周方向において剛性である設計である。さらに、吸収部１５、１６は、上部デッキの下部デッキに対する変形が作用したときに異なる形状をとることができるよう、タンク１の半径および軸方向に変形可能に設計されている。これは、図示の実施の形態においては、四分円形状の部位が広がることができ、あるいは張り出すことができることを意味する。変形吸収部１５、１６を充分に正確な寸法とすることで、これら変形吸収部によって、予想される船体の変形を確実に吸収できるようにすることができる。これは、船体の変形を、変形吸収部１５、１６の適切な変形によって実質的に吸収することが、タンク周壁３を大きな荷重にさらすことなく、かつ／または変形させることなく、好都合に可能であることを意味する。結果として、タンク周壁３を、しわまたは割れを生じることなく薄肉の設計とすることができる。
【００２８】
タンク底部２およびタンク天井４は、好都合に、下部および上部デッキ７、９の変形または移動に容易に追従できるよう、薄肉の設計である。
【００２９】
支持部材１２が、タンク周壁３の軸方向の支持を提供している。
【００３０】
変形吸収部は、タンクの壁の他の部分と同様に、鋼で製作することができ、とくには例えばＤｕｐｌｅｘ  ２２０５またはステンレス鋼３０４などといったステンレス鋼で製作することができる。プラスチック、とくには繊維補強のプラスチックも、使用可能である。
【００３１】
取り付けの際、好都合に、変形吸収部を、あらかじめ張力を加えた状態でタンクの他の壁部品へ接続することができ、たとえば溶接することができる。これにより、変形吸収部へと好都合な荷重をもたらすことができる。支持手段にあらかじめ張力を与えること、および支持手段にばねの移動の制限を設けることも考えられる。
【００３２】
タンク底部、タンク天井、およびタンク周壁を、例えば通常の鋼またはステンレス鋼で製作される場合には、一般的な厚さである２５ｍｍよりも薄くすることができ、とくには約５〜１５ｍｍの厚さとすることができる。変形吸収部の厚さは、約５〜１５ｍｍであってよい。これは、部分的には、高さ‐直径比および材料に依存して決まる。部分的には、このタンクの壁の薄肉の設計のおかげで、本発明による輸送タンクの材料の節約が達成できる。
【００３３】
図２は、輸送タンク２１を前記船体に配置して備えている船舶２０を示している。下側において、タンク２１が自体のタンク底部２２によって船体の底部へと接続されている。上側においては、タンク２１のタンク天井２３が、船体の上部デッキ２４から吊り下げられている。さらに、タンクの壁は、円筒形のタンク周壁２５を含んでいる。変形吸収部２６が、軸方向に延びる２つのひだを備えるベローズ状の変形吸収部として、タンクの壁に取り入れられている。ひだは、タンク周壁２５を通過する仮想の面の各側に延びている。これは、変形吸収部がタンク周壁２５に対して対称に位置し、したがって変形吸収部の位置において、下方への液体の圧力が生じることがないという利点を有している。ここでは、別個の支持部材が省略されている。
【００３４】
変形吸収部の実施の形態の他のいくつかの変化形態が、図３に示されている。これらの変化形態のそれぞれの場合において、設計者は、壁の厚さおよび材料の選択（強度および弾性係数）の相互の協調において、所望のとおりに設計を行うことができる。下方に示した５つの変化形態には、変形吸収部へと加わる積み荷からの圧力による力を吸収するための手段が設けられている。それら手段は、ここでは、変形吸収部の外側に配置された圧縮可能な支持部材によって形成されている。ここでの例は、前もって成形されたゴム製の支持ブロック、ばね、限られた圧縮性の絶縁材料、液体バッグ、などである。この結果として、変形吸収部をより薄く製作することができ、したがって、さらに大きい変形さえも吸収することが可能になる。
【００３５】
さらに図３は、変形吸収部が、互いに実質的に直角につながるタンク周壁あるいはタンク底部またはタンク天井の壁部品によって形成されている変化形態を示している。所望であれば、接続の位置にわずかな丸みを設けることが可能である。船体の変形は、とくには、タンク底部またはタンク天井への接続の付近の変形吸収部の壁部分を、例えばこの壁部分をこの点において薄肉にすることによってわずかに上下に移動できるように設計することによっても、吸収することができる。接続の付近に、ばね手段を設けることも可能であり、とくにはばね手段にあらかじめ張力を与えることができ、とくにはばね手段をタンクの軸方向に動作させることができる。
【００３６】
図４〜６においては、タンク周壁４０が、２つの変形吸収部４１、４２によって船体４５の上部デッキ４３および下部デッキ４４から直接的に懸吊されている。ここでは、タンク底部およびタンク天井が、それぞれ下部デッキ４４および上部デッキ４３の一体の一部分を形成している。変形吸収部４１、４２は、どちらもベローズ状の設計であり、タンク周壁４０の全体に沿って周方向に延び、それぞれタンク周壁４０とタンク底部との間およびタンク周壁４０とタンク天井との間に、連続的な封止の接続を形成している。タンク周壁４０は、ここでは円筒形の設計である。図５が、この場合には船舶の下部デッキ、壁体、および上部デッキのねじりおよび曲げの組み合わせである変形が船体４５に存在する場合に、この変形が変形吸収部４１、４２によって完全に吸収されることを明確に示している。これらの変形吸収部は、軸方向に、すなわちタンク周壁４０の中心線と平行に、局所的に圧縮され、局所的に引き延ばされている。これによってタンク周壁４０へと加わる追加の荷重は、わずかまたはゼロであり、結果としてタンク周壁４０は、実質的にもとの形状を維持することができる。
【００３７】
図７は、船体７１に設けられた本発明によるいくつかの輸送タンク７０を示している。タンク７０は、さまざまな寸法を有しており、したがって船体７１の自由空間を完全に利用することができる。さらに、タンク７０は、それらの周壁を互いに接触させることなく、かつ船体にも接触させることなく配置されている。変形吸収部７２が、タンクの全体を巡って延びてタンクの壁の一体の一部分を形成していることを、明確に見て取ることができる。
【００３８】
以下の図においては、同一および同様の部品を、可能な限り同じ参照番号によって指し示している。
【００３９】
図８は、タンク底部８０およびタンク天井８１が別個の部品として設計されている図６の変化形態を示している。どちらも、それぞれ下部および上部デッキ４４および４３に完全に支持されている。変形吸収部４２、４１が、それぞれタンク底部８０およびタンク天井８１へと、さらには／あるいはそれぞれ下部および上部デッキ４４および４３へと恒久的に接続されている。
【００４０】
図９は、タンク底部８０が、例えばコルク層またはサンドイッチ層など、わずかに圧縮可能である層９０によって下部デッキ４４に支持されている図８の変化形態を示している。下方の変形吸収部４２が、タンク底部８０および下部デッキ４４の両者へと接続されている。タンク天井８１は、セクション９１によって上部デッキ４３に支持されている。上方の変形吸収部４１が、ここではタンク天井８１と上部デッキ４３の両方へと接続されている。
【００４１】
図１０は、今度は、タンク底部８０が、セクション１００によって下部デッキ４４に支持され、タンク天井が、わずかに圧縮可能である層１０１によって上部デッキ４３へと接続されている図９の変化形態を示している。
【００４２】
図１１は、タンク底部８０およびタンク天井８１の両者が、圧縮可能な層１１０に支持されている変化形態を示している。変形吸収部１１１は、ここでは、２つの半円形の変形部分によって形成されている。
【００４３】
図１２は、タンク周壁１２０が上部および下部の半円形の変形部分１２１の間に懸吊されている変化形態を示している。さらに、またさらなる変形吸収部１２２が、タンク周壁１２０に一体化されている。ここでは、これらの変形吸収部が、変形部分１２１と同じ形状である。
【００４４】
図１３は、下部および上部の変形吸収部１３０が、それぞれ下部および上部デッキの方向において直線断面の部分１３２へと合流する半円形断面の部分１３１を有している。
【００４５】
図１４は、タンク周壁１４０の全体が、互いに接続されたベローズ状断面の部分で製作されている一変化形態を示している。ここでは、上部および下部の部分が、変形吸収部１４１、１４２を形成しており、これらの間にタンク周壁１４０が懸吊されている。
【００４６】
図１５は、中央に向かって下方へと傾斜しているタンク底部１５０が、セクション１５１によって底部デッキ４４に支持されている図１０の変化形態を示している。ここでは、タンク底部１５０が、例えば下部デッキ４４に対して５度の傾斜角度を有している。これの利点は、タンクを容易に空にして清掃できる点にある。
【００４７】
図１６は、剛性のタンク天井１６０がタンク周壁４０に支持されている図９の変化形態を示している。タンク周壁４０およびタンク天井１６０が、変形吸収部１６１によって上部デッキ４３から吊り下げられている。したがって、変形吸収部１６１は、タンク内の液体を仕切らなければならないタンクの壁の一部を構成しているわけではない。さらには、１つ以上の別個の支持部材１６２が設けられており、これによってタンク周壁４０の上方への移動を制限することができる。この上方への移動は、例えばタンク天井１６０に対する液体の圧力の結果として生じる可能性がある。
【００４８】
図１７は、タンク天井がタンク周壁４０上に直接支持されたドーム状の天井１７０によって形成されている図１６の変化形態を示している。下方の変形吸収部１７１は、四分円の形状の部位によって形成されている。支持部材１６２は、ここでは省略されている。しかしながら、タンク周壁の下端が、支持部材１７２へと接続されている。支持部材１７２は、好ましくは、変形吸収部１７１への液体の圧力の結果としての変形吸収部１７１の圧縮を防止するため、およびタンク天井１７０への液体の圧力の結果としてのタンク周壁４０の上方への移動を最小限にするために、引っ張りおよび圧縮のばねを含んでいる。
【００４９】
図１８は、タンク天井８１がセクション１８０によって上部デッキ４３から吊り下げられている一変化形態を示している。タンク周壁４０が、下部の変形吸収部１７１と上部の変形吸収部１８１との間に懸吊されている。上部の変形吸収部１８１は、部分的にはタンクの壁と一体であり、部分的にはタンクの壁の上方でタンクと上部デッキ４３との間を延びている。一体の部分は、四分円の形状の変形部分１８３と水平部分１８４とを含んでいる。タンクの壁の外側に位置する部分は、半円形の変形部分１８５を含んでいる。ここでは、支持部材１７２が、ゴム製ブロックまたは連続的なゴム接続１８６を備えて設計されている。
【００５０】
図１９は、変形吸収部１９０、１９１のそれぞれが、２つの半円形の変形部分１９２、１９３と真っ直ぐな壁部分１９４、１９５とを有しており、２つの半円形の変形部分１９２、１９３および真っ直ぐな壁部分１９４、１９５が、どちらもタンクの壁の一部を形成している一変化形態を示している。さらに、スカート壁１９６、１９７が設けられており、これらのスカート壁がそれぞれ、温度差の結果としてのタンクの壁の半径方向の膨張を吸収できるよう、一方では変形吸収部１９０、１９１へと接続され、他方では下部および上部デッキへと固定されている。ここで、これは、タンク底部およびタンク天井が、下部デッキおよび上部デッキに対して水平方向に滑動できるセクション１９８、１９９において軸方向に支持されているために必要である。同様に、変形吸収部１９０、１９１のそれぞれの下側および上側も、固定ではなく滑動可能な様相で、それぞれ下部および上部のデッキへと接続されている。この変化形態においては、タンクが、水平方向について、スカート壁１９６、１９７によってのみ支持されている。スカート壁１９６、１９７は、好ましくは、タンクの全周を巡って延びている。
【００５１】
図２０は、半径方向および軸方向の変形を吸収でき、かつ軸方向についてタンクの壁を支持できるようにスカート壁２０１、２０２が設計されている図１９の一変化形態を示している。軸方向の剛性を適切な大きさとすることで、追加の支持手段が不要になる。円周方向においては、スカート壁２０１、２０２は、タンクを所定の位置に保持することができるよう、やはり比較的剛性である。さらに、変形吸収部が、ここでは、タンクの壁に取り入れられた四分円の形状の部位２０３、２０４によって形成されている。図１９の場合とちょうど同じように、ここでもタンク底部およびタンク天井は、それぞれ下部および上部のデッキにおいて水平方向に滑動可能に支持されている。
【００５２】
以下の図２１に関する数値の例では、以下のデータを有する円筒形のステンレス鋼製タンクを仮定する。
【００５３】
タンク高さ                  ｈ＝７０００ｍｍ
タンク半径                  ｒ＝５０００ｍｍ
タンク周壁の壁厚さ          ｔｗ＝５ｍｍ
ステンレス鋼の密度          ρｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ＝７９５０ｋｇ／ｍｍ３
ステンレス鋼の弾性係数      Ｅ＝２０００００Ｎ／ｍｍ２
重力加速度                  ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２
ステンレス鋼の許容引張応力  σｔｏｅ＝２４０Ｎ／ｍｍ２
２つの変形吸収部は、同じ形状であって、以下の寸法を有している。
【００５４】
変形吸収部の高さ        ｈｏｐ＝１０００ｍｍ
変形吸収部の幅          ｂｏｐ＝１００ｍｍ
変形吸収部の壁厚さ      ｔｏｐ＝４ｍｍ
タンク周壁の高さ        ｈｔｗ＝５０００ｍｍ
単一の変形吸収部について、ＦＥＭによる計算によって以下の特性を割り出した。
【００５５】
【数１】
0005495554.tif 000002
【００５６】
【数２】
0005495554.tif 000003
下から半分の位置におけるタンクの壁の下降量は、理論的には、タンクの壁そのものの剛性を無視すれば、 
【００５７】
【数３】
0005495554.tif 000004
であり、ここで、
Ｇｔｗ＝タンク周壁の重量（単位は、外周１ｍｍあたりのＮ）
Ｃｐ＝１つの変形吸収部の剛性（単位は、Ｎ／ｍｍ／ｍｍ）
であり、
【００５８】
【数４】
0005495554.tif 000005
【００５９】
【数５】
0005495554.tif 000006
となる。 
【００６０】
請求項２からの式によるタンクの壁の最小限の下降量は、
【００６１】
【数６】
0005495554.tif 000007
となるはずである。
【００６２】
したがって、タンクの壁は、請求項２による最小値の１５倍を超えてさらに下降する。
【００６３】
変形吸収部の軸方向の剛性が同じであるため、下部デッキに対する上部デッキの移動が存在するとき、これらの変形吸収部が等しい変形を吸収する。壁全体の変形能力は、タンク周壁の変形能を無視すると、
【００６４】
【数７】
0005495554.tif 000008
である。
【００６５】
請求項５によれば、タンク周壁が変形吸収部との協働において、上部デッキの下部デッキに対する少なくともＹ×ｈ／１０００＝１×７０００／１０００＝７ｍｍの移動に耐えることができなければならない。したがって、タンク周壁と変形吸収部との協働によって、請求項５による最小値よりも少なくとも３．４倍大きい変形を吸収することができる。
【００６６】
タンク周壁と変形吸収部との協働による軸方向の剛性を、以下で基準壁の軸方向の剛性と比較する。基準壁は、
・全体にわたって直線状であり、
・タンクの周壁および変形吸収部と同じ材料で作られており、
・タンクの周壁および変形吸収部と同じ壁厚さ曲線を有している。
【００６７】
一般に、基準壁の軸方向の剛性は、
【００６８】
【数８】
0005495554.tif 000009
のように決定できるといえ、
ここで、
Ｃｗ＝軸方向における基準壁の剛性（１ミリメートルの円周の１ミリメートルの圧縮をニュートンで表現［Ｎ／ｍｍ２］）
Ｎ＝縁の荷重（円周１ｍｍ当たりの荷重をニュートンで表現［Ｎ／ｍｍ］）
δｗ＝特定の縁の荷重における基準壁の圧縮（単位は、ミリメートル［ｍｍ］）
である。
【００６９】
タンク周壁および変形部位が、一様な材料で製作され、すべてが等しくかつ一様である厚さを有する場合、基準壁の剛性は
【００７０】
【数９】
0005495554.tif 000010
Ｃｗ＝軸方向における基準壁の剛性［Ｎ／ｍｍ２］
Ｅ＝弾性係数［Ｎ／ｍｍ２］
ｔｗ＝（一様である）基準壁の厚さ［ｍｍ］
ｈｗ＝タンクの高さに等しい基準壁の高さ［ｍｍ］
に等しい。
【００７１】
タンク周壁および変形部位が、異なる壁厚さを有しており、異なる材料で製作されている場合、基準壁の軸方向の剛性に関して、
【００７２】
【数１０】
0005495554.tif 000011
が当てはまる。
【００７３】
この場合、基準壁が、それぞれが固有の壁厚さ、固有の高さ、および固有の弾性係数を有しているＮ個の円筒形の壁部分へと分割される。これは、前記数値例による基準壁の剛性を、
【００７４】
【数１１】
0005495554.tif 000012
のように決定できることを意味する。
【００７５】
変形吸収部を備えるタンク周壁の剛性は、Ｃｗｐである。この剛性は、
【００７６】
【数１２】
0005495554.tif 000013
のように定められる。
【００７７】
この剛性は、
【００７８】
【数１３】
0005495554.tif 000014
のように計算できる。
【００７９】
これにより、基準壁の軸方向のばね剛性と変形吸収部を備えるタンク周壁の軸方向のばね剛性との間の比は、
【００８０】
【数１４】
0005495554.tif 000015
となる。
【００８１】
請求項８によれば、この比の最小値は２以上であり、したがってこの例における剛性の比は、１００倍を超えて大きい。
【００８２】
請求項１６によれば、変形吸収部のうちの少なくとも１つの剛性が、２０Ｎ／ｍｍ／ｍｍ以下である。ここでは、両方の変形吸収部の剛性が１．２２Ｎ／ｍｍ／ｍｍであり、すなわち２０未満である。
【００８３】
請求項１９によれば、タンク周壁の壁の厚さが、Ｘ未満でなければならない。Ｘについて、
【００８４】
【数１５】
0005495554.tif 000016
が当てはまり、
【００８５】
【数１６】
0005495554.tif 000017
であるため、
Ｘ＝ｍａｘ［（２３．６）ａｎｄ（１０）］＝２３．６ｍｍ
である。
【００８６】
タンクの周壁の壁の厚さは５ｍｍであり、したがって２３．６ｍｍ未満である。
【００８７】
変形吸収部のために選択される材料に応じ、変形吸収部がタンクの壁の一体の一部分を形成しているか否かに応じ、さらには輸送される積み荷に応じて、前記吸収部を、ステンレス鋼の層などの化学的耐性を有するコーティングまたは内張りで被覆することができる。
【００８８】
ここに示した実施の形態の他にも、多数の変化形態が可能である。例えば、図面からの種々の態様を、さらに互いに組み合わせることが可能である。タンク底部またはタンク天井が、例えばドーム状または円錐形など、平坦でない形状であってもよい。また、変形吸収部について、それらが軸方向および円周方向のそれぞれの変形能について設定される要件を依然として満足し、このやり方でタンク周壁から好都合に荷重を取り除く限りにおいて、他の実施の形態も考えられる。また、支持部材が、例えばいくつかの油圧ピストン‐シリンダ・システムを円周を巡って分布配置した形式など、制御可能な形式であってもよい。とくには、この場合に測定センサを設けて、現在の測定値に応じて支持部材を制御することが可能である。
【００８９】
本発明による輸送タンクは、液体の輸送を意図しており、とくには大気圧のもとで輸送されなければならない液体の輸送を意図している。とくには、輸送タンクが、内部に液体を、液体のレベルの上方の最大で実質的に１ｂａｒの追加の圧力で保存するように設計されている。
【００９０】
変形吸収部を、いくつかの層で形成することができ、その場合には、とくには複数の層が互いに接続されず、したがってお互いに対して動くことができる。これにより、変形吸収部に大きな柔軟性がもたらされる。
【００９１】
このやり方で、本発明は、タンク周壁がタンク周壁の下側および上側の変形吸収部の使用との組み合わせにおいて上部デッキと下部デッキとの間に懸吊されるという事実ゆえ、輸送タンクおよび船体内での輸送タンクの支持に関して、材料のきわめて大きな節約を可能にするきわめて好都合な設計をもたらす。結果として、製造コストおよび輸送コストが相応に小さくなるとともに、たとえ衝突の場合でも、輸送の高度の安全性および信頼性が保証される。輸送タンクを、工場の状況で好都合に製造することができ、次いで絶縁された状態または他のやり方で船体へと接続することができる。絶縁手段を設ける場合には、タンクの外側に設けることができる。タンクを容易に清掃することができ、清掃を自動化することさえ可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】船体に配置された本発明による円筒形の輸送タンクの実施の形態の部分的概略断面図である。
【図２】輸送タンクの一変化形態を内部に配置して備えている船舶の概略断面図である。
【図３】使用可能な変形吸収部の実施の形態の一連の変化形態を示している。
【図４】図２の変化形態の正面図である。
【図５】変形した状態にある図４の変化形態を示している。
【図６】図４の部分的断面図である。
【図７】図４によるいくつかの輸送タンクを内部に配置して備えている船体の切断斜視図である。
【図８−１４】図６の変化形態を示している。
【図１５】斜めのタンク底部を有する変化形態を示している。
【図１６−１８】上方の変形吸収部のすべてまたは一部がタンクの壁の外側に設けられている変化形態を示している。
【図１９−２０】追加のスカート構造を有する変化形態を示している。
【図２１】図６の変化形態をパラメータを表示して概略的に示している。
【図１】
0005495554.tif 000020
【図２】
0005495554.tif 000021
【図３】
0005495554.tif 000022
【図４】
0005495554.tif 000023
【図５】
0005495554.tif 000024
【図６】
0005495554.tif 000025
【図７】
0005495554.tif 000026
【図８】
0005495554.tif 000027
【図９】
0005495554.tif 000028
【図１０】
0005495554.tif 000029
【図１１】
0005495554.tif 000030
【図１２】
0005495554.tif 000031
【図１３】
0005495554.tif 000032
【図１４】
0005495554.tif 000033
【図１５】
0005495554.tif 000034
【図１６】
0005495554.tif 000035
【図１７】
0005495554.tif 000036
【図１８】
0005495554.tif 000037
【図１９】
0005495554.tif 000038
【図２０】
0005495554.tif 000039
【図２１】
0005495554.tif 000040