(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料として、降伏強度が、船体本体の外板材料と、球状船首の外板材料の降伏強度よりも大きい、高強度材料を選択する材料選択工程と、
球状船首と船体本体の接続部位の寸法及び形状に応じて、前記高強度材料を、対応するような寸法及び形状に加工する材料成型工程と、
溶接、嵌め込みのプロセスで前記高強度材料を球状船首と船体本体の接続部位に取り付け、球状船首と船体本体を接続する取付工程と、
前記接続部位を研磨し、球状船首と船体本体を平滑な移行になるように接続する研磨処理工程と、
ショットブラストや被覆を採用する錆防止処理工程と、
を備えることを特徴とする主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項２】
前記高強度材料は、低合金高強度金属材料であって、
前記低合金高強度金属材料は、その質量パーセントが、Cが0.2以下、Siが0.55以下、Pが0.045以下、Sが0.045以下、Vが0.2以下、Nbが0.06以下、Tiが0.2以下、Alが0.7以下、Crが1.2以下、Niが0.45と1.5の間にあり、Mnが1.3と1.6の間にあることを備える、請求項1に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項３】
球状船首の外板と船体本体の外板の接続部位に前記低合金高強度金属材料を取り付ける、請求項2に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項４】
前記低合金高強度金属材料の降伏強度は、390MPa以上である、請求項3に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項５】
前記低合金高強度金属材料の厚さは、それに隣接する船体本体の外板と球状船首の外板の厚さよりも小さくなっており、
前記低合金高強度金属材料の中心での厚さは、該低合金高強度金属材料とそれに隣接する船体本体の外板と球状船首の外板の接続部での厚さよりも小さくなっている、請求項3に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項６】
前記低合金高強度金属材料とそれに隣接する船体本体の外板と球状船首の外板の接続部は、平滑のように接続されている、請求項5に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項７】
前記溶接のプロセスに用いる溶剤は、低合金高強度金属材料である、請求項3に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項８】
前記溶剤の質量パーセントは、Cが0.15以下、Siが0.8以下、Pが0.03以下、Sが0.03以下、Vが0.05以下、Alが1.8以下、Crが0.15以下、Niが2と2.6の間にあり、Mnが1.75と2.25の間にあることを備える、請求項７に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【請求項９】
前記溶剤は、低合金高強度金属材料の代わりに、直接、球状船首の外板と船体本体の外板の接続部位を溶接する、請求項８に記載の主動分離型球状船首の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶部材の製造方法に関し、具体的に、主動分離型球状船首の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
球状船首の構造は、高速船舶による造波抵抗及び低速船舶による粘着性圧力抵抗を減少するのに特別な利点があるので、多くの船舶設計者に採用され、特にコンテナ船の設計へ考えられることが多い。然しながら、球状船首は、船体から突出する船首の一部であり、伸びた長さが相当長く、航行の途中で他の船舶に接触すると、対象となる船体にはめ込んでしまい、対象となる船舶の貨物が漏れることとなる。原油、化学品や核燃料などの危険貨物を運ぶように設計された船舶については、船の隔壁がぶつかって破壊されると、危険貨物が漏れることとなり、この場合、災害的な結果が発生することが多い。
【０００３】
常用の方法としては、前記の伸びた球状船首が被衝突船の船側に差し込んで被衝突船の隔壁が断裂する問題を解決するために、球状船首の構造の強度と剛性を小さくし、球状船首が大きく変形するようにし、衝突の接触力を低減し、球状船首の構造が更なる衝突のエネルギーを吸収することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】US4323026
【特許文献２】JP8164887
【特許文献３】DE200510028331
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、球状船首の剛性は、一般、被衝突船の船側の剛性よりもかなり大きく、球状船首の構造形式又は寸法を変更することで、その剛性が被衝突船の船側の剛性よりも小さくなるようにし、衝突過程における球状船首の変形による衝突保護方法が極めて困難となる。
【０００６】
他方、球状船首の構造は、複雑な波の負荷を受ける必要があるので、衝突保護の角度のみから球状船首の構造強度を小さくすることで波の負荷を受ける能力が低減することとなる。さらに、球状船首の強度を低減すると、常用の負荷条件で球状船首構造が容易に永久の塑性変形を生じ、球状船首の使用性に影響を与える。
【０００７】
特許番号：JP2004314825に係る従来の船舶衝突保護方法においては、球状船首の横方向強度を低減するように、球状船首が横方向負荷で湾曲変形し易く、球状船首の外板材料の一部の代わりに、塑性ひずみが大きい低降伏強度の材料を採用し、該方法は、球状船首の外板材料を降伏強度の低い材料又は降伏応力の235MPaよりも小さい低降伏材料に入れ替え、垂直でない衝突過程において、船舶の球状船首がトルクの作用で湾曲変形し易く、球状船首の変形でもっと多くの衝突エネルギーを吸収し、対象の船舶に対する球状船首の損害を減少する。然しながら、このような方法は、以下の不足がある。
【０００８】
（1）材料の一部を低降伏強度強度の材料に入れ替えし、球状船首の構造強度を低減し、球状船首の構造が外部からの負荷を受ける能力を低減する。
（2）材料の一部を低降伏強度強度の材料に入れ替えし、球状船首の構造強度を低減し、球状船首が外部からの負荷で回復できない塑性変形を容易に発生する。
（3）普通の低炭素鋼の断裂極端ひずみが相当大きく、球状船首の端部構造が破壊した後、球状船首の突出した構造が依然として存在し、船体本体を離れず、衝突過程において依然として対象の船舶に引き続き損害を与える。
【０００９】
常用の分析は、球状船首の船舶と他の船舶の衝突問題があり、一般、仮に他の船舶が静止するとすれば、球状船首付きの船舶が他の船舶に衝突するのは、このような衝突状況に属す。ただし、このような衝突状況は、実際に合わない。実際の衝突事故には、一般、衝突する船舶の両方が一定の航速を有する。
【００１０】
本発明は、他の船舶に衝突する過程において、球状船首と船体本体の接続部での高強度材料が主動的に破壊し、このような高強度材料の破壊により球状船首との船体本体が分離し、被衝突船の隔壁に対する球状船首の嵌め込みを防止でき、被衝突船の破壊を大きく防止できる主動分離型球状船首の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、高強度材料を選択する材料選択工程と、球状船首と船体本体の接続部位の寸法及び形状に応じて、前記高強度材料を、対応するような寸法及び形状に加工する材料成型工程と、溶接、貼り付け、嵌め込みのプロセスで前記高強度材料を球状船首と船体本体の接続部位に取り付け、球状船首と船体本体を接続する取付工程と、前記接続部位を研磨し、球状船首と船体本体を平滑な移行になるように接続する研磨処理工程と、ショットブラストや被覆を採用する錆防止処理工程と、球状船首と船体本体の接続部位に対して無損水密検査を行う無損水密検査と、を備えることを特徴とする主動分離型球状船首の製造方法。
【００１２】
前記高強度材料は、低合金高強度金属材料であることが好ましい。
球状船首の外板と船体本体の外板の接続部位に前記低合金高強度金属材料を取り付けることは好ましい。
前記低合金高強度金属材料の降伏強度は、390MPa以上であり、前記低合金高強度金属材料の降伏強度は、それに隣接する船体本体の外板材料と球状船首の外板材料の降伏強度よりも大きくなっていることが好ましい。
【００１３】
前記低合金高強度金属材料の厚さは、それに隣接する船体本体の外板と球状船首の外板の厚さよりも小さくなっており、前記低合金高強度金属材料の中心での厚さは、該低合金高強度金属材料とそれに隣接する船体本体の外板と球状船首の外板の接続部での厚さよりも小さくなっていることが好ましい。
【００１４】
前記低合金高強度金属材料とそれに隣接する船体本体の外板と球状船首の外板の接続部は、平滑のように接続されていることが好ましい。
前記低合金高強度金属材料の質量パーセントは、Cが0.2以下、Siが0.55以下、Pが0.045以下、Sが0.045以下、Vが0.2以下、Nbが0.06以下、Tiが0.2以下、Alが0.7以下、Crが1.2以下、Niが0.45と1.5の間にあり、Mnが1.3と1.6の間にあることを備えることが好ましい。
【００１５】
前記溶接のプロセスに用いる溶剤は、低合金高強度金属材料であることが好ましい。
前記溶剤の質量パーセントは、Cが0.15以下、Siが0.8以下、Pが0.03以下、Sが0.03以下、Vが0.05以下、Alが1.8以下、Crが0.15以下、Niが2と2.6の間にあり、Mnが1.75と2.25の間にあることを備えることが好ましい。
【００１６】
前記溶剤は、低合金高強度金属材料の代わりに、直接、球状船首の外板と船体本体の外板の接続部位を溶接することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高強度材料は、一般に、塑性が常用の低強度材料よりも悪く、脆性が常用の低強度材料よりも良く、強度の向上に従って高強度材料の塑性が低減し、脆性の特徴が益々明らかになる利点がある。そして、高強度材料は、常用の低強度材料よりも低いひずみの場合に、断裂を発生すると共に、クラックが速やかに発展する。本発明は、高強度材料のこのような脆性断裂性質を使用することで、球状船首の構造強度を低減しない前提で、高強度材料の破壊を利用して、球状船首と船体本体の分離を制御し、船舶衝突保護の目的を達成できる。
【００１８】
（1）球状船首での材料の入れ替えは、球状船首自身強度を低減しない条件で行われる。
（2）従来技術は、球状船首の構造が大きく変形するようにし、球状船首の構造の変形で船舶衝突の動エネルギーを吸収しするものであるが、本発明は、球状船首を断裂し、球状船首の長さを減少することで、突出した球状船首が対象の船舶の隔壁に差し込む可能性を低減し、衝突の保護目的を実現するものである。
（3）従来技術（特許番号：JP2004314825）は、降伏強度の低い金属材料を使用することで、球状船首の構造が衝突過程いおいて容易に湾曲変形するようにし、球状船首の湾曲変形で衝突接触力を低減するものである。本発明は、球状船首を断裂し、球状船首の長さを減少することで、突出した球状船首が対象の船舶の隔壁に差し込む可能性を低減し、衝突の保護目的を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】図1Aは、主動分離型球状船首構造の概略図である。
【図１Ｂ】図1Bは、主動分離型球状船首構造の概略図である。
【図２Ａ】図2Aは、図1AのA−A横向き断面に対応する概略図である。
【図２Ｂ】図2Bは、図1AのA−A横向き断面に対応する概略図である。
【図３Ａ】図3Aは、図1AのB−B横向き断面に対応する概略図である。
【図３Ｂ】図3Bは、図1AのB−B横向き断面に対応する概略図である。
【図４】図4は、主動主動分離型球状船首構造の水平C―C断面概略図である。
【図５】図5は、主動主動分離型球状船首構造の水平C―C断面、D領域部分拡大図である。
【図６】図6は、船舶衝突の概略図である。
【図７】図7は、主動主動分離型球状船首の衝突効果の概略図である。
【図８】図8は、本発明に係る製造方法プロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施例一
以下、このような主動分離型球状船首（bulb bow）を詳細に説明し、普通の低炭素鋼の代わりに、高強度の材料を使用するのをも備える。このような高強度材料は、一定の特性を有し、これらの特製は、降伏強度、高い脆性、低い破壊ひずみを備える。
【００２１】
船体に、主動分離型球状船首を使用すると、船舶に対する球状船首の影響を極めて大きく減少できる。高エネルギーの衝突過程において、この高強度材料の破壊により球状船首と船体本体を分離させ、船舶に対する球状船首の破壊を減少できるようになっており、低エネルギーの衝突過程において、高強度材料が基本的に弾性範囲にあり、球状船首の変形が本来の形状に戻るようにできると共に、後の衝突を抵抗するように十分な整合性を保持できるようになっている。
【００２２】
具体的に図面を参照し、図1Aと図1Bは、本発明の技術案に係る二種類の主動分離型球状船首の構造を示す概略図であり、図1Aと図1Bに示すように、黒い領域部分7は、高強度材料7であり、そのほかの形式および寸法は、従来の船舶建造規範により決まるものである。
【００２３】
高強度材料7の厚さは、材料などの強度入替の原則で決まるものであり、たとえば、通常の場合、板厚18mmの降伏強度が235MPaである球状船首の外板6を、降伏強度が690MPaである高強度材料板7に入れ替えることとし、板厚が（18×235）÷690＝6.13（mm）に選択されれば、最初の強度要求が満たされる。
【００２４】
船長方向（縦方向）に沿う高強度材料7の寸法は、該船リブ間隔がL0であり、高強度材料7の縦方向長さが（1%〜100%）×L0である。
高強度材料7の縦方向の配置位置は、高強度材料7が衝突防止隔壁に設けられる前に、球状船首内部の横方向補強フレーム9の先端に設けられるのが好ましく、具体的な位置は、横隔壁の位置及び使用される要求に応じて決めることができ、図1に示すように、該高強度材料7は、横方向補強フレーム9の前方に設けられる。
【００２５】
高強度材料7と常用船体材料の溶接移行は、板厚の変化による板接続部での応力集中を防止するために、異なる板厚の間に平滑な移行を保証する必要があり、研磨等のプロセスで溶接部位が平ら、且つ平滑になるようにすることができる。
以下は、幾つかの組の選択される低合金高強度材料の化学成分であるが、本発明の選択される高強度材料は、挙げられたいくつかの組に限られるものではない。
【００２６】
【表１】
0005927598.tif 000002
【００２７】
以下は、前記幾つかの組の選択される低合金高強度材料の力学性能であるが、本発明の選択される高強度材料は、挙げられたいくつかの組に限られるものではない。
【００２８】
【表２】
0005927598.tif 000003
【００２９】
以下は、幾つか種類の選択される前記高強度材料の溶接に適用する溶剤及び溶接方法であるが、本発明の選択される高強度材料を溶接するための溶剤及び溶接方法は、挙げられたいくつか種類に限られるものではない。
【００３０】
【表３】
0005927598.tif 000004
【００３１】
当業者は、前記の一組の低合金高強度材料および対応の溶接方法を選択すると共に、前記の取付方法を使用することで、容易に本発明に係る技術案を実現できる。
【００３２】
実施例二
本願に係る技術案を実現するために、更なる簡潔な入替案としては、本発明の高強度材料溶剤で船体本体の外板と球状船首を接続することが考えられる。溶剤自身が既に低合金高強度材料の各々の力学性能を有するので、適切な低合金高強度材料を選択する必要がまったくなく、製造成型の必要もなく、本発明に係る高強度材料溶剤で直接、船体本体の外板と球状船首の外板を一体に溶接すれば、同じ脆性の主動断裂性能を奏する。
【００３３】
以下は、選択される本発明の幾つか組の低合金高強度材料溶剤であり、本発明に係る選択される高強度材料溶剤は、挙げられた幾つかの組に限られない。
【００３４】
【表４】
0005927598.tif 000005
【００３５】
【表５】
0005927598.tif 000006
【００３６】
当業者は、前記の何れか一組の本発明に係る低合金高強度材料溶剤を選択すると共に、前記の取付方法を使用することで、容易に本発明に係る技術案を実現できる。
【００３７】
実施例三
球状船首の外板と船体本体の接続部位は、一部だけに前記低合金高強度金属材料を取り付けてもよい。図1Bに示すように、前記低合金高強度金属材料の上下部分は、転位装着の方式で取り付けられてもよく、図2BのA―A断面矢視図に上部分材料が低合金高強度金属材料であり、下部分材料が従来の球状船首の外板材料であることを明確に示しており、球状船首の外板と船体本体の外板の接続部位に、間隔装着で前記低合金高強度金属材料を取り付ける方式を採用してもよく、これは、図示されない。
【００３８】
図6に示すように、前記の方法で製造された主動分離型球状船首5に関しては、船舶の衝突が発生した際に、球状船首5が被衝突船のカーゴエリア2に接触することとなり、船体本体1が一定の航速を有することで、球状船首5が被衝突船のカーゴエリア2の船側にぶつかり、船舶カーゴエリア2の被衝突船のハウジング3が変形することとなる。被衝突船のカーゴエリア2は、一定の前向きの速度をも有することで、被衝突船のカーゴエリア2の前進方向に沿って、球状船首5と被衝突船のカーゴエリア2の船側とが相対の運動を発生することとなる。一方、球状船首5が被衝突船のハウジング3に嵌め入れられるので、相対の運動で球状船首5に対する被衝突船のハウジング3のプッシュ作用が発生し、球状船首5が巨大なトルクおよび横向きの剪断力を受けることとなり、他方、球状船首5と被衝突船のハウジング3の間に相対運動が存在し、両者の間に相当大きい摩擦力が存在し、摩擦力の効果は、球状船首5の構造がかなり大きい剪断力を受けるようにするためものである。
【００３９】
衝突のエネルギーが大きい場合、高強度材料7での板の厚さが隣接する板より薄く、該位置での応力が大きい場合、該位置での応力が高強度材料の断裂応力までに達すると、該位置での構造が断裂し、高強度材料7の構造が速やかに破壊し、衝突船舶1の球状船首5の先端と衝突船舶の船体本体構造が速やかに分離する。
【００４０】
図7に示すように、船体本体1と被衝突船のカーゴエリア2の相対運動が依然として存在し、球状船首5の先端が被衝突船のハウジング3の作用で被衝突船のハウジング3と共に運動し、その後、船体本体1の船体本体の外板8が離れ、球状船首5と船体本体1の船体本体の分離を達成する。
【００４１】
この時、船体本体1は、依然として大きい航速があり、引き続き前向きに運動し、引き続き、被衝突船のカーゴエリア2に作用する。この際に、球状船首5の長さが小さくなり、且つ両船の接触境界面の面積が増大するので、球状船首5の先端が、被衝突船のカーゴエリア2に嵌め入れられる可能性が大きく減少し、被衝突船の縦方向隔壁4の破壊を避け、衝突保護の作用を奏する。
【００４２】
上述は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の保護範囲が前記の実施形態に限らず、当業者は、本発明に掲示の内容による変更がいずれも請求の範囲に記載の保護範囲に収められるべきである。
【符号の説明】
【００４３】
1 : 船体本体
2 : 被衝突船のカーゴエリア
3 : 被衝突船のハウジング
4 : 被衝突船の縦方向隔壁
5 : 球状船首
6 : 球状船首の外板
7 : 高強度材料
8 : 船体本体の外板
9 : 横方向補強フレーム
10 : 横方向普通フレーム
【図１Ａ】
0005927598.tif 000007
【図１Ｂ】
0005927598.tif 000008
【図２Ａ】
0005927598.tif 000009
【図２Ｂ】
0005927598.tif 000010
【図３Ａ】
0005927598.tif 000011
【図３Ｂ】
0005927598.tif 000012
【図４】
0005927598.tif 000013
【図５】
0005927598.tif 000014
【図６】
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【図７】
0005927598.tif 000016
【図８】
0005927598.tif 000017