(57)【要約】  船体（２）とは異種金属で製作される構造体（４）を支持する構造体支持部材（５）に適用される異材継手（１０）が、船体側部材（６）に接合される第１継手部材（１１）と、構造側部材（７）に隅肉溶接され且つ第１継手部材（１１）に摩擦攪拌接合される第２継手部材（１２）とを備える。第１継手部材（１１）の第１接合面（１４）と第２継手部材（１２）の第２接合面（１５）とが、略平坦に形成されて互いに面接触し、２つの継手部材（１１，１２）が、幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部（２１）において互いに接合されている。一対の隅肉溶接部（２３）が、構造側部材（７）の側面（２０）から、第２接合面（１５）とは反対側の溶接面（１６）に亘って設けられる。各隅肉溶接部（２３）が、第２接合面（１５）の法線方向に見て、摩擦攪拌接合部（２１）のうちの少なくとも１つと重なるように配置される。
2013076884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体とは異種金属で製作された構造体を支持するために前記船体と前記構造体との間に介在する構造体支持部材に適用される異材継手であって、
前記船体と同種金属で製作され、前記構造体支持部材の船体側部材に接合される第１継手部材と、
前記構造体と同種金属で製作され、前記構造体支持部材の構造側部材に隅肉溶接され且つ前記第１継手部材に摩擦攪拌接合される第２継手部材と、を備え、
前記第１継手部材は、前記船体側部材とは反対側に第１接合面を有し、前記第２継手部材は、前記構造側部材に隅肉溶接される溶接面と、前記溶接面とは反対側の第２接合面とを有し、
前記第１接合面及び前記第２接合面が、略平坦に形成されて互いに面接触し、前記第１継手部材及び前記第２継手部材が、幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において互いに接合され、
前記構造側部材の側面から前記溶接面に亘る一対の隅肉溶接部が設けられ、前記一対の隅肉溶接部の各々が、前記第２接合面の法線方向に見て、前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの少なくとも１つと重なるように配置される、異材継手。
【請求項２】
前記複数列の摩擦攪拌接合部のうち最外端に設けられた摩擦攪拌接合部の間に位置した１以上の摩擦攪拌接合部が、前記法線方向に見て、前記一対の隅肉溶接部の間に配置されている、請求項１に記載の異材継手。
【請求項３】
前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの少なくとも２つが、前記幅方向に連なった連続部を形成しており、
前記一対の隅肉溶接部の各々が、前記法線方向に見て、前記連続部と重なるように配置されている、請求項１又は２に記載の異材継手。
【請求項４】
前記構造側部材は、前記側面に一対の開先を有し、前記隅肉溶接部が前記開先にそれぞれ入り込むようにして設けられ、
前記構造側部材の前記側面が、前記法線方向に見て、前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの１つと重なるように配置される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異材継手。
【請求項５】
前記第２継手部材が、前記第１接合面及び前記溶接面を有する平板部と、前記第１継手部材の両側面を覆うようにして前記平板部の幅方向両端から突出する一対の突出部を有し、前記平板部が前記複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材と接合される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の異材継手。
【請求項６】
前記突出部が、前記第１継手部材と摩擦攪拌接合されている、請求項５に記載の異材継手。
【請求項７】
前記第２継手部材が、前記第１継手部材の前記第１接合面とは反対側の面を覆うようにして、前記一対の突出部の先端から突出する一対の折返し部を有する、請求項５又は６に記載の異材継手。
【請求項８】
前記折返し部が、前記第１継手部材と摩擦攪拌接合されている、請求項７に記載の異材継手。
【請求項９】
前記第２継手部材が、幅方向に分割された第１半体と第２半体を接合することにより構成される、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の異材継手。
【請求項１０】
前記第１半体及び前記第２半体が、前記摩擦攪拌接合により接合される、請求項９に記載の異材継手。
【請求項１１】
前記第１半体及び前記第２半体が、アーク溶接により接合される、請求項９に記載の異材継手。
【請求項１２】
各前記摩擦攪拌接合部は、前記第１接合面の幅方向中心に近い側を前進側とし、その反対側を後退側とする、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の異材継手。
【請求項１３】
船体とは異種金属で製作された構造体を支持するために前記船体と前記構造体との間に介在する構造体支持部材であって、
前記船体と同種金属で製作されて前記船体に固定された船体側部材と、前記構造体と同種金属で製作されて前記構造体に固定された構造側部材と、異材継手と、を備え、
前記異材継手が、前記船体と同種金属で製作されて前記構造体支持部材の船体側部材に接合される第１継手部材と、前記構造体と同種金属で製作されて前記構造体支持部材の構造側部材に隅肉溶接され且つ前記第１継手部材に摩擦攪拌接合される第２継手部材と、を備え、
前記第１継手部材は、前記船体側部材とは反対側に第１接合面を有し、前記第２継手部材は、前記構造側部材に隅肉溶接される溶接面と、前記溶接面とは反対側の第２接合面とを有し、
前記第１接合面及び前記第２接合面が、略平坦に形成されて互いに面接触し、前記第１継手部材及び前記第２継手部材が、幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において互いに接合され、
前記構造側部材の側面から前記溶接面に亘る一対の隅肉溶接部が設けられ、前記一対の隅肉溶接部の各々が、前記第２接合面の法線方向に見て、前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの少なくとも１つと重なるように配置される、構造体支持部材。
【請求項１４】
船体と、前記船体とは異種金属で製作されたタンクと、前記タンクを支持するため前記船体と前記タンクとの間に介在するタンク支持部材とを備え、
前記タンク支持部材は、前記船体と同種金属で製作されて前記船体に固定された船体側部材と、前記タンクと同種金属で製作されて前記タンクに固定されたタンク側部材と、異材継手と、を備え、
前記異材継手は、前記船体と同種金属で製作されて前記タンク支持部材の船体側部材に接合される第１継手部材と、前記タンクと同種金属で製作されて前記タンク支持部材のタンク側部材に隅肉溶接され且つ前記第１継手部材に摩擦攪拌接合される第２継手部材と、を備え、
前記第１継手部材は、前記船体側部材とは反対側に第１接合面を有し、前記第２継手部材は、前記タンク側部材に隅肉溶接される溶接面と、前記溶接面とは反対側の第２接合面とを有し、
前記第１接合面及び前記第２接合面が、略平坦に形成されて互いに面接触し、前記第１継手部材及び前記第２継手部材が、幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において互いに接合され、
前記タンク側部材の側面から前記溶接面に亘る一対の隅肉溶接部が設けられ、前記一対の隅肉溶接部の各々が、前記第２接合面の法線方向に見て、前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの少なくとも１つと重なるように配置される、ＬＮＧ船。
【請求項１５】
船体とは異種金属で製作された構造体を支持するために前記船体と前記構造体との間に介在する構造体支持部材に適用される異材継手の製造方法であって、
略平坦な第１接合面を有した第１継手部材を、前記船体と同種金属で製作する第１継手部材製作工程と、
略平坦な第２接合面と該第２接合面とは反対側の溶接面とを有した第２継手部材を、前記構造体と同種金属で製作する第２継手部材製作工程と、
前記第１接合面を前記第２接合面と面接触させた状態にして、ツールを前記溶接面から押し当てて前記第１接合面に到達させ、ツールを回転させたままで長手方向に移動させることを幅方向の位置を変えて複数回行い、それにより幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材及び前記第２継手部材を互いに摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合工程と、
前記構造体支持部材の構造側部材の側面から前記溶接面に亘る一対の隅肉溶接部が前記複数列の摩擦攪拌接合部のうち少なくとも一つと重なって配置されるようにして、前記構造側部材を前記第２継手部材に隅肉溶接する隅肉溶接工程と、を有する、異材継手の製造方法。
【請求項１６】
前記第２継手部材製作工程において、前記第２継手部材を幅方向に分割した第１半体及び第２半体が製作され、前記第１半体及び前記第２半体が、前記第２接合面及び前記溶接面の幅方向一方側半分を有する平板半部と、前記平板半部の端部から突出する突出部とを有し、
前記摩擦攪拌接合工程が、
前記第１半体を前記第１継手部材に対して幅方向に相対移動させることにより、前記第１半体の平板半部で前記第１接合面を覆い、前記突出部で前記第１継手部材の側面を覆うようにして、前記第１半体を前記第１継手部材に組み付ける第１組付け工程と、
ツールを前記第１半体の前記溶接面から押し当てて前記第１接合面に到達させ、ツールを回転させたままで長手方向に移動させ、それにより幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材及び前記第１半体を互いに摩擦攪拌接合する第１摩擦攪拌接合工程と、
前記第２半体を前記第１継手部材に対して幅方向に相対移動させることにより、前記第２半体の平板半部で前記第１接合面を覆い、前記突出部で前記第１継手部材の側面を覆うようにして、前記第２半体を前記第１継手部材に組み付ける第２組付け工程と、
ツールを前記第１半体の前記溶接面から押し当てて前記第１接合面に到達させ、ツールを回転させたままで長手方向に移動させ、それにより幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材及び前記第２半体を互いに摩擦攪拌接合する第２摩擦攪拌接合工程と、
前記第１半体と前記第２半体とのパーティングラインに沿って前記第１半体及び前記第２半体を接合する半体接合工程とを有する、請求項１５に記載の異材継手の製造方法。
【請求項１７】
前記半体接合工程において、ツールを前記第１半体と前記第２半体とのパーティングラインに沿って移動させ、前記第２半体が前記第１継手部材と摩擦攪拌接合されると共に前記第１半体と一体化される、請求項１６に記載の異材継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船体とは異種金属で製作された液化天然ガス貯留用のタンクを備えたＬＮＧ船、船体とは異種金属で製作された構造体を支持するために船体と当該構造体との間に介在する構造体支持部材、及び、該構造体支持部材に適用される異材継手に関する。また、本発明は、該異材継手の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ船は、液化天然ガスを貨物として輸送する船であり、液化天然ガスを極低温で維持して貯留するためのタンクを備えている。ＬＮＧ船のタンクは、大略的にメンブレン型と独立型とに分類されるところ、独立型タンクが採用された場合、タンク支持部材が船倉内壁に溶接され、タンクが船倉内でタンク支持部材により支持される。【０００３】
独立型タンクは、球形、円筒形又は角形に形成される。球形が採用された場合、タンク支持部材が円筒状又は円錐台状に形成されて船倉内壁から上方に延び、タンク支持部材の上端にタンクの赤道部外面が接合される。なお、独立型球形タンク用のタンク支持部材は、その形状から「スカート」と称される。【０００４】
一般に、ＬＮＧ船の船体は鋼材で製造され、独立型タンクは極低温に耐え得るようにアルミニウム合金で製造される。タンク支持部材は、互いに異なる金属材料の間に介在することとなるが、鋼材とアルミニウム合金は融点が異なるので、鋼材はアルミニウム合金と溶接されにくい。そこで、タンク支持部材は、船体と同種金属で製作されて船体に固定された船体側部材と、タンクと同種金属で製作されてタンクに固定されたタンク側部材とを備え、タンク支持部材には、船体側部材をタンク側部材と連結するために、トランジションジョイント（ＴＪ）と称される異材継手が適用される。【０００５】
特許文献１に開示された異材継手は、船体側部材に隅肉溶接される第１継手部材と、タンク側部材に隅肉溶接される第２継手部材とを備える。第１継手部材は、船体側部材と同種の金属で製作され、第２継手部材はタンク側部材と同種の金属で製作されている。異材継手は、第１継手部材を第２継手部材に接合することによって構成される。【０００６】
特許文献１は、容易には溶接されない２つの継手部材を接合するために、爆着法、真空圧延法又は蟻組み（dovetail joint）を採用することを開示している。なお、異材継手は非常に大型となるので、特許文献１に開示された異材継手では、周方向（長手方向）に小分けされた複数のセグメントが製造され、その後、複数のセグメントが順次に結合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−７４８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、爆着法を用いた場合には、第１継手部材と第２継手部材との間に、チタン製クラッド及びニッケル製クラッドを介在させなければならないので、製造コストが高くなる。また、セグメントの寸法が、火薬爆発を行うための設備の寸法によって制約を受けるので、長尺のセグメントを製造することが難しくなる。このため、異材継手のセグメント数が非常に多くなり、それにより、異材継手の製造工程が煩雑になるし、その組立てに膨大な工数を必要とする。真空圧延法を用いた場合も、セグメントの寸法が、真空チャンバ等の装置の寸法によって制約を受ける。よって、爆着法と同様の問題が生ずる。【０００９】
蟻組みを用いた場合、第１継手部材及び第２継手部材を蟻溝の延在方向に並べた後に、蟻組みが構成されるように第１継手部材を第２継手部材に対して蟻溝の延在方向に相対移動させることとなる。しかし、蟻溝の延在方向は第１継手部材及び第２継手部材の幅方向（タンク支持部材の半径方向）に一致している。このため、接合信頼性を確保するため蟻組みのバックラッシを小さくしようとすると、セグメントを小型にせざるを得なくなり、爆着法と同様の問題が生ずる。【００１０】
特許文献１に開示されているように、異材継手を船体側部材やタンク側部材に接合するために隅肉溶接が採用されると、製造工程が簡略になるし品質管理を比較的容易に行うことができる。しかし、異材継手を船舶に適用すると、船体運動（例えばピッチング、ヨーイング、ローリング及びヒービング）及び波浪外力からの加速度に基づく慣性力が異材継手に作用する。更に、異材継手をタンク支持部材に適用すると、タンクの重量、タンク内ＬＮＧの重量及びタンクの熱変形に基づく荷重も異材継手に作用する。【００１１】
タンク側部材を第２継手部材に隅肉溶接すると、タンク側部材から第２継手部材に亘って一対の隅肉溶接部が設けられるが、タンク側部材の下端部は、一対の隅肉溶接部の間において、第２継手部材に接合されていない。よって、一対の隅肉溶接部には、上下方向の圧縮及び引張り、長手方向及び幅方向（船体側部材の板厚方向）の剪断、タンク中央側に向かう曲げ等の荷重に基づいて、応力集中が発生しやすい。しかし、特許文献１では、このような応力集中への対策が何ら施されていない。例えば、蟻組みを用いた異材継手を見れば、隅肉溶接部が蟻組み部分から平面視で離れて配置されている。すると、上下方向の引張り荷重がタンク支持部材に作用したときに、隅肉溶接部と蟻組み部分との間で荷重の流れが複雑に屈曲する。よって、過大な応力集中が隅肉溶接部に発生する。【００１２】
船舶においては、ＬＮＧ船のタンク以外にも、例えば居住区画を形成する構造物のように、上部構造物がアルミニウム合金で製作されることがある。このような上部構造物を支持するための部材に異材継手を適用する場合にも、上記同様の課題が生じる。【００１３】
そこで本発明は、船体とは異種金属で製作された構造体を支持するための構造体支持部材に適用される異材継手を容易に製造でき、隅肉溶接部での応力集中を緩和することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る異材継手は、船体とは異種金属で製作された構造体を支持するために前記船体と前記構造体との間に介在する構造体支持部材に適用される異材継手であって、前記船体と同種金属で製作され、前記構造体支持部材の船体側部材に接合される第１継手部材と、前記構造体と同種金属で製作され、前記構造体支持部材の構造側部材に隅肉溶接され且つ前記第１継手部材に摩擦攪拌接合される第２継手部材と、を備え、前記第１継手部材は、前記船体側部材とは反対側に第１接合面を有し、前記第２継手部材は、前記構造側部材に隅肉溶接される溶接面と、前記溶接面とは反対側の第２接合面とを有し、前記第１接合面及び前記第２接合面が、略平坦に形成されて互いに面接触し、前記第１継手部材及び前記第２継手部材が、幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において互いに接合され、前記構造側部材の両側面それぞれから前記溶接面に亘る一対の隅肉溶接部が設けられ、前記一対の隅肉溶接部の各々が、前記第２接合面の法線方向に見て、前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの少なくとも１つと重なるように配置される。【００１５】
前記構成によれば、略平坦な第１接合面と第２接合面とが面接触した状態で、第１接合部材が第２接合部材に摩擦攪拌接合される。このため、蟻組みを始めとする溝及び突起の嵌め合いを採用した場合と比べ、第２継手部材を第１継手部材に簡単に組み合わせることができる。そして、摩擦攪拌接合部は、ツールを保持した溶接ロボットや溶接台車を自走可能にしたり搬送可能にしたりしさえすれば、容易に長尺にすることができる。よって、爆着法や真空圧延法のように、接合技術上の問題でセグメントの長さを小型にしなくてもよい。したがって、異材継手を構成するセグメントの数を少なくすることができ、異材継手ひいては構造体支持部材の製造工程が簡略化されて製造コストが低減する。【００１６】
そして、複数列の摩擦攪拌接合部が、異材継手の幅方向に並べられている。このため、第１継手部材及び第２継手部材に作用する長手方向及び幅方向の剪断荷重に対し、強度が向上する。また、第１継手部材及び第２継手部材に作用する第２接合面の方線方向の圧縮荷重及び引張り荷重に対し、強度が向上する。【００１７】
第２継手部材は、構造体と同種金属で製作されているので、構造側部材と容易に隅肉溶接される。構造側部材の側面から第２継手部材の溶接面に亘り一対の隅肉溶接部が設けられるところ、各隅肉溶接部が、第２接合面の方線方向に見て、複数列の摩擦攪拌接合部のうちの少なくとも一つと重なるように配置されている。したがって、第２接合面の方線方向に圧縮荷重及び引張り荷重が作用したときに、荷重が隅肉溶接部で当該法線方向に滑らかに流れる。したがって、隅肉溶接部での応力集中を良好に緩和することができる。【００１８】
前記複数列の摩擦攪拌接合部のうち最外端に設けられた摩擦攪拌接合部の間に位置した１以上の摩擦攪拌接合部が、前記法線方向に見て、前記一対の隅肉溶接部の間に配置されていてもよい。【００１９】
前記構成によれば、第１継手部材及び第２継手部材が、略平坦面を突き合わせた状態で互いに接合されていても、最外端に設けられた摩擦攪拌接合部の間に位置した摩擦攪拌接合部により、その接合強度を確保することができる。【００２０】
前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの少なくとも２つが、前記幅方向に連なった連続部を形成しており、前記一対の隅肉溶接部の各々が、前記法線方向に見て、前記連続部と重なるように配置されていてもよい。【００２１】
前記構成によれば、連続部において、２つの継手部材が互いに上下方向に接合される領域を幅方向に広げることができる。隅肉溶接部が、このような領域に重なっているので、隅肉溶接部での応力集中を良好に緩和することができる。【００２２】
前記構造側部材は、前記側面に一対の開先を有し、前記隅肉溶接部が前記開先にそれぞれ入り込むようにして設けられ、前記構造側部材の前記側面が、前記法線方向に見て、前記複数列の摩擦攪拌接合部のうちの１つと重なるように配置されていてもよい。【００２３】
前記構成によれば、隅肉溶接部が開先に入り込むので、隅肉溶接部における接合強度が向上する。構造側部材の側面が、法線方向に見て複数列の摩擦攪拌接合部のうちの１つと重なるように配置されているので、隅肉溶接部のうち開先に入り込んだ部分が当該摩擦攪拌接合部と法線方向に重なる領域を大きくすることができる。よって、開先に入り込んだ部分での応力集中を緩和することができる。【００２４】
前記第２継手部材が、前記第１接合面及び前記溶接面を有する平板部と、前記第１継手部材の両側面を覆うようにして前記平板部の幅方向両端から突出する一対の突出部を有し、前記平板部が前記複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材と接合されていてもよい。【００２５】
前記構成によれば、第１継手部材の両側面が一対の突出部で覆われる。これにより、第１継手部材及び前記第２継手部材に作用する幅方向の剪断荷重に対し、強度が向上する。また、一対の突出部を設けていると、リブ効果の発揮によって第２継手部材の剛性向上を期待でき、摩擦攪拌接合及び隅肉溶接を行うときに、第２継手部材が幅方向又は長手方向に反り返って第２接合面が第１接合面から離れるのを抑制することができる。【００２６】
前記突出部が、前記第１継手部材と摩擦攪拌接合されていてもよい。【００２７】
前記構成によれば、突出部が第１継手部材と接合されるので、平板部を第１継手部材と摩擦攪拌接合するとき及び構造側部材を第２継手部材に隅肉溶接するときに、平板部に熱によって長手方向の反り及び幅方向の反りが生じるのを抑えることができる。また、第１継手部材と第２継手部材の接合強度が向上する。【００２８】
前記第２継手部材が、前記第１継手部材の前記第１接合面とは反対側の面を覆うようにして、前記一対の突出部の先端から突出する一対の折返し部を有していてもよい。【００２９】
前記構成によれば、第１継手部材が、平板部と折返し部とにより第２接合面の法線方向に挟み込まれる。よって、平板部を第１継手部材と摩擦攪拌接合及び隅肉溶接を行うときに、折返し部が第１継手部材と協働してアンカー効果を発揮し、平板部に熱によって長手方向の反り及び幅方向の反りが生じるのを抑えることができる。また、第１継手部材及び第２継手部材に作用する方線方向の圧縮荷重及び引張り荷重に対し、強度が向上する。【００３０】
前記折返し部が、前記第１継手部材と摩擦攪拌接合されていてもよい。【００３１】
前記構成によれば、第１継手部材と第２継手部材の接合強度が向上するし、反り返りを抑制する効果も向上する。【００３２】
前記第２継手部材が、幅方向に分割された第１半体と第２半体を接合することにより構成されていてもよい。【００３３】
前記構成によれば、第１半体を第１継手部材に対し幅方向に相対移動させ、第２半体を第１継手部材に対し幅方向に相対移動させれば、平板部と一対の折返し部とで第１継手部材を挟み込む構造を簡単に実現することができる。【００３４】
前記第１半体及び前記第２半体が、前記摩擦攪拌接合部により接合されてもよい。【００３５】
前記構成によれば、第１半体と第２半体との接合が、摩擦攪拌接合と同時的に行われるので、第２継手部材が２つの部品から構成されていても、製造工程が煩雑化しない。【００３６】
前記第１半体及び前記第２半体が、アーク溶接により接合されてもよい。【００３７】
前記構成によれば、第１半体及び第２半体をそれぞれ第１継手部材に摩擦攪拌接合することで、第１半体と第２半体とが収縮してパーティングラインに隙間ができるようなことがあっても、溶加材の投入量により簡単に隙間形成に対応することができ、第１半体及び第２半体の接合信頼性が向上する。【００３８】
各前記摩擦攪拌接合部は、前記第１接合面の幅方向中心に近い側を前進側とし、その反対側を後退側としてもよい。【００３９】
前記構成によれば、異材継手に幅方向外側に向けて引張り荷重や剪断荷重が作用した場合に、当該荷重に対する強度を高くすることができる。【００４０】
本発明に係る構造体支持部材は、船体とは異種金属で製作された構造体を支持するために前記船体と前記構造体との間に介在する構造体支持部材であって、前記船体と同種金属で製作されて前記船体に固定された船体側部材と、前記構造体と同種金属で製作されて前記構造体に固定された構造側部材と、前述した異材継手とを備えている。また、本発明に係るＬＮＧ船は、船体と、前記船体とは異種金属で製作されたタンクと、タンク支持部材として前述の構造体支持部材と、を備える。【００４１】
本発明に係る異材継手の製造方法は、船体とは異種金属で製作された構造体を支持するために前記船体と前記構造体との間に介在する構造体支持部材に適用される異材継手の製造方法であって、略平坦な第１接合面を有した第１継手部材を、前記船体と同種金属で製作する第１継手部材製作工程と、略平坦な第２接合面と該第２接合面とは反対側の溶接面とを有した第２継手部材を、前記構造体と同種金属で製作する第２継手部材製作工程と、前記第１接合面を前記第２接合面と面接触させた状態で、ツールを前記溶接面から押し当てて前記第１接合面に到達させ、ツールを回転させたままで長手方向に移動させることを幅方向の位置を変えて複数回行い、それにより幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材及び前記第２継手部材を互いに摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合工程と、前記構造体支持部材の構造側部材の側面から前記溶接面に亘る一対の隅肉溶接部が前記複数列の摩擦攪拌接合部のうち少なくとも一つと重なって配置されるようにして、前記構造側部材を前記第２継手部材に隅肉溶接する隅肉溶接工程と、を有する。【００４２】
前記方法によっても、異材継手を構成するセグメントの数を少なくすることができ、異材継手ひいては構造体支持部材の製造工程が簡略化されて製造コストが低減する。また、第１継手部材及び第２継手部材に作用する長手方向及び幅方向の剪断荷重に対し、強度が向上する。第１継手部材及び第２継手部材に作用する第２接合面の方線方向の圧縮荷重及び引張り荷重に対しても、強度が向上する。第２接合面の方線方向に圧縮荷重及び引張り荷重が作用したとき、荷重が隅肉溶接部で当該法線方向に滑らかに流れるので、隅肉溶接部での応力集中を良好に緩和することができる。【００４３】
前記第２継手部材製作工程において、前記第２継手部材を幅方向に分割した第１半体及び第２半体が製作され、前記第１半体及び前記第２半体が、前記第２接合面及び前記溶接面の幅方向一方側半分を有する平板半部と、前記平板半部の端部から突出する突出部とを有し、前記摩擦攪拌接合工程が、前記第１半体を前記第１継手部材に対して幅方向に相対移動させることにより、前記第１半体の平板半部で前記第１接合面を覆い、前記突出部で前記第１継手部材の側面を覆うようにして、前記第１半体を前記第１継手部材に組み付ける第１組付け工程と、ツールを前記第１半体の前記溶接面から押し当てて前記第１接合面に到達させ、ツールを回転させたままで長手方向に移動させ、それにより幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材及び前記第１半体を互いに摩擦攪拌接合する第１摩擦攪拌接合工程と、前記第２半体を前記第１継手部材に対して幅方向に相対移動させることにより、前記第２半体の平板半部で前記第１接合面を覆い、前記突出部で前記第１継手部材の側面を覆うようにして、前記第２半体を前記第１継手部材に組み付ける第２組付け工程と、ツールを前記第１半体の前記溶接面から押し当てて前記第１接合面に到達させ、ツールを回転させたままで長手方向に移動させ、それにより幅方向に並べられ且つ長手方向に延びる複数列の摩擦攪拌接合部において前記第１継手部材及び前記第２半体を互いに摩擦攪拌接合する第２摩擦攪拌接合工程と、前記第１半体と前記第２半体とのパーティングラインに沿って前記第１半体及び前記第２半体を接合する半体接合工程と、を有していてもよい。【００４４】
前記方法によれば、第２継手部材が一対の突出部を有する場合に、予め幅方向に分割された第１半体及び第２半体を製作するようにしている。仮に、第２継手部材が単一の部品で構成されていれば、第１継手部材を第２継手部材に組み付けるために、予め第１継手部材と第２継手部材とを長手方向に一直線状に並べ、第１継手部材を第２継手部材に対して長手方向に相対移動させることになる。すると、異材継手の製造設備のうち、第１継手部材を第２継手部材に接合するためのセクションに、各セグメント長の２倍以上の寸法を確保しておく必要が生じる。逆に言えば、当該セクションに合わせてセグメント長を短縮する必要が生じる。これに対し、本実施形態では、幅方向に二分割された一対の半体を互いに接合することにより第２継手部材が構成される。このため、第１半体及び第２半体は、予め第１継手部材に幅方向に隣接して設置されていればよくなる。したがって、異材継手のセグメント長をなるべく大きくすることが可能になる。この製造方法は、特に、幅方向及び長手方向に大型の異材継手を製造するときに有益である。【００４５】
前記半体接合工程において、ツールを前記第１半体と前記第２半体とのパーティングラインに沿って移動させ、前記第２半体が前記第１継手部材と摩擦攪拌接合されると共に前記第１半体と一体化されてもよい。【００４６】
前記方法によれば、複数列の摩擦攪拌接合部のうち１つが、第２半体を第１半体と一体化するために活用される。このように、第２接合部材を２つの半体から構成していても、これらを一体化する作業が第１継手部材との接合と同時に行われるので、異材継手の製造作業が煩雑とならない。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、構造体支持部材に適用される異材継手を容易に製造することができ、また、隅肉溶接部での応力集中を良好に緩和することができる。本発明に係る上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る異材継手を適用したＬＮＧ船の一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すＬＮＧ船の内部構造を示す一部断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る異材継手を示す断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３に示す異材継手の分解斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す第１継手部材に第２継手部材を接合した状態を示す斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂに示す第１継手部材に船体側部材を接合した状態を示す斜視図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ｃに示す第２継手部材にタンク側部材を接合した状態を示す斜視図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図４Ｃに示す摩擦攪拌接合部の前進側及び後退側の位置関係を説明する斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る異材継手を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態に係る異材継手を示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図６に示す異材継手の分解斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す第１半体を第１継手部材に接合した状態を示す斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂに示す第２半体を第１継手部材及び第１半体に接合した状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態に係る異材継手を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第５実施形態に係る異材継手を示す断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図９に示す異材継手の分解斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに示す第１半体を第１継手部材に接合した状態を示す斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ｂに示す第２半体を第１継手部材に接合した状態を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第５実施形態の変形例に係る異材継手を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、全ての図を通じて、同一又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する詳細な説明を省略する。以下の説明では、船体とは異種金属で製作される構造体の一例として、液化天然ガスを貯留するタンクを例示する。
【００５０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係るＬＮＧ船１の一部を切り欠いて示した斜視図である。ＬＮＧ船１は、極低温（例えば−１６３℃）の液化天然ガス（ＬＮＧ）を輸送する船であり、船倉３を有した船体２と、ＬＮＧを極低温で維持して貯留する複数個のタンク４とを備えている。タンク４は、船倉３内に収容され、船体２の前後方向に並べられている。本実施形態では、タンク４が所謂独立型であり、タンク支持部材５（以下「スカート」と称する）で支持されている。また、タンク４は球形に形成され、スカート５が、軸線を上下方向に向けた円筒状に形成されている。スカート５は、下端部で船体２（例えば船倉底壁）に接続され、上端部でタンク４に接続されている。
【００５１】
図２は、図１に示すＬＮＧ船１の内部構造を示す一部断面図である。図２に示すように、スカート５は、船体２に接続される船体側部材６と、タンク４に接続されるタンク側部材７とを備えている。船体側部材６及びタンク側部材７はどちらも、円筒状に形成されている。船体側部材６は、下端部で船体２に接続され、船体２から上方に延びている。タンク側部材７は、下端部で船体側部材６の上端部に接続され、船体側部材６から上方に延びている。タンク側部材７は、上端部でタンク４の赤道部外面に接続されている。
【００５２】
船体側部材６は、船体２と同じく鋼材で製作される一方、タンク側部材７は、タンク４と同じくアルミニウム合金で製作される。互いに異なる金属で製作された２つの部材６，７を上下方向に連結するため、異材継手１０がスカート５に適用される。異材継手１０は、船体側部材６の上端部とタンク側部材７の下端部との間に介在している。本実施形態では、スカート５が円筒状であるので、異材継手１０がこれに合わせて平面視リング状に形成される。
【００５３】
以降では、スカート５、船体側部材６及びタンク側部材７の板厚方向のうち、スカート５の軸線やタンク４が配置されている側を「内側」、その反対側を「外側」と称する場合がある。「板厚方向」は、スカート５の径方向と一致し、異材継手１０の幅方向と一致する。スカート５、船体側部材６、タンク側部材７及び異材継手１０の平面視での延在方向を「周方向」又は「長手方向」と称する場合がある。
【００５４】
スカート５の直径は非常に大きい（例えば４０〜５０ｍ）ので、船体側部材６は、周方向に小分けにされた複数のセグメントを順次に接続することで、円筒状（平面視リング状）に構成される。隣り合う２つのセグメントは、溶接されてもよいし、ボルト又はリベットで接続されてもよい。船体側部材６と共にスカート５を構成するタンク側部材７及び異材継手１０についても、同様である。
【００５５】
図３は、本発明の第１実施形態に係る異材継手１０を示す断面図である。図３に示すように、異材継手１０は、第１継手部材１１と、第２継手部材１２とを備えている。第１継手部材１１は、船体２（図２参照）及び船体側部材６と同種の金属（鋼材）で製作され、第２継手部材１２は、タンク４（図２参照）及びタンク側部材７と同種の金属（アルミニウム合金）で製作される。ただし、第１継手部材１１は、船体２及び船体側部材６と完全に同一材料で製作されていなくてもよい。第２継手部材１２も同様である。なお、第１継手部材１１には、低温靱性及び溶接性等を考慮して、オーステナイト系ステンレス鋼が好適に適用される。第２継手部材１２には、加工性、耐食性、強度及び溶接性等を考慮して、Ａｌ−Ｍｎ系合金（３０００系）又はＡｌ−Ｍｇ系合金（５０００系）が好適に適用される。第１継手部材１１は、船体側部材６に隅肉溶接され、第２継手部材１２は、タンク側部材７に隅肉溶接されると共に第１継手部材１１と摩擦攪拌接合される。
【００５６】
図４Ａは、図３に示す異材継手１０の分解斜視図である。図４Ａに示すように、第１継手部材１１は、平板状に形成されている。本実施形態では、第２継手部材１２の略全部が平板状に形成されている（そうでないものについては、第２〜第５実施形態を参照）。第１継手部材１１は、船体側部材６の上面１７に接合される下面１３と、船体側部材６及び下面１３とは反対側の第１接合面１４とを有している。下面１３及び第１接合面１４は略平坦であり水平且つ平行に延びている。第２継手部材１２は、タンク側部材７に接合される溶接面１６と、当該溶接面１６とは反対側の第２接合面１５とを有している。これら第２接合面１５及び溶接面１６も略平坦であり水平且つ平行に延びている。第１接合面１４は上に向けられ、第２接合面１５は下に向けられる。第１接合面１４と第２接合面１５とは、平面視で略同じ寸法を有している。
【００５７】
図４Ｂは、図４Ａに示す第１継手部材１１を第２継手部材１２に接合した状態を示す斜視図である。図４Ｂに示すように、第１接合面１４は、前後方向及び左右方向に位置ズレすることなく、第２接合面１５と上下方向に重ねられて当該第２接合面１５と面接触している。第１接合面１４及び第２接合面１５は水平に配置されるので、第１接合面１４の方線及び第２接合面１５の方線は上下方向に向けられる。このようにして２つの継手部材１１，１２を重ねた後、第１継手部材１１が第２継手部材１２と摩擦攪拌により接合される。
【００５８】
摩擦攪拌接合には、高速で回転可能な先端を有したツール（図４Ｅ参照）が用いられる。まず、ツールの先端を回転させながら、ツールを第２継手部材１２の溶接面１６に押し当てる。すると、摩擦熱の発生により第２継手部材１２が軟化し始め、ツールを溶接面１６から下方に押し下げていくことができる。そして、ツールを第１接合面１５にまで到達させる。その後、ツールの先端が回転している状態のまま、ツールを第２継手部材１２の長手方向に移動させる。すると、第１継手部材１１及び第２継手部材１２が、ツールの移動経路に沿った部分において、塑性流動して練り混ぜられて一体化する。
【００５９】
以降では、ツールの移動経路に沿った部分であって、第１継手部材１１及び第２継手部材１２が塑性流動して一体化した部分を「摩擦攪拌接合部」又は「ＦＳＷ部」と称する。なお、ＦＳＷ部２１の断面は、逆三角形状又は逆台形状に形成され、ツールを押し当てる位置からツールの進入方向に向かって先細りになる。
【００６０】
この異材継手１０では、幅方向に並ぶ複数列のＦＳＷ部２１が長手方向に延びている。つまり、ツールを押し当てる位置を幅方向に変えながら、ツールの長手方向への移動が幾回か繰り返される。本実施形態では、幅方向に並ぶ５列のＦＳＷ部２１が設けられており、ツールの長手方向への移動が５回行われる。
【００６１】
ＦＳＷ部２１は、各セグメントの長手方向一端から他端に至るまで全体に亘って設けられる。このようなセグメントが順次に接続されれば、複数列のＦＳＷ部２１が周方向に連続していくこととなる。したがって、異材継手１０には、略同心に位置して平面視リング状に形成された複数のＦＳＷ部２１が設けられることになる。
【００６２】
ツールの移動は、ツールを保持して溶接面１６上を自走する溶接ロボット（図示せず）や、長手方向に平行に延びるレール（図示せず）で搬送案内される溶接台車（図示せず）によって実現される。前者の溶接ロボットの航続可能距離は無論のこと、後者の溶接台車の可搬距離を規定するレールの長さも、爆着法や真空圧延法で許容されるセグメントの長さよりも大きくすることができる。したがって、異材継手１０を構成するセグメントの長さが、接合技術上の問題により制約を受けることがなく、爆着法や真空圧延法と比べて各セグメントを長くすることができる。すると、異材継手１０のセグメント数を減らすことができ、異材継手１０ひいてはスカート５及びＬＮＧ船１の製造工数及び製造コストを低減することができる。
【００６３】
図４Ｃは、図４Ｂに示す第１継手部材１１を船体側部材６に接合した状態を示す斜視図である。図４Ｃに示すように、第１継手部材１１は、幅方向の中心線を船体側部材６の板厚方向の中心線と一致させるようにして、船体側部材６の上面に設置される。第１継手部材１１の幅は、船体側部材６の板厚よりも大きく、第１継手部材１１の幅方向一端部及び他端部は、船体側部材６の上端部から板厚方向内側及び外側にそれぞれ突出する。
【００６４】
船体側部材６は、第１継手部材１１に隅肉溶接される。本実施形態では、船体側部材６の上面１７の外縁が第１継手部材１１の下面１３に隅肉溶接され、船体側部材６の上面１７の内縁が第１継手部材１１の下面１３に隅肉溶接される。このようにして、船体側部材６と異材継手１０の境界部位に、一対の隅肉溶接部２２が、タンク側部材７の板厚方向（すなわち、異材継手１０の幅方向）に離れて形成され、ビード状に長手方向に延在している。なお、隅肉溶接するときには、船体側部材６と異材継手１０とが、船体２への搭載時と上下逆向きに設置されていてもよい。第１継手部材１１は、船体側部材６と同種の金属で製作されるので、隅肉溶接を容易に行うことができる。
【００６５】
図４Ｄは、図４Ｃに示す第２継手部材１２をタンク側部材７に接合した状態を示す斜視図である。図４Ｄに示すように、タンク側部材７の下面１８が、板厚方向の中心線を第２継手部材１２の板厚方向の中心線と一致させるようにして、第２継手部材１２の溶接面１６に設置される。第２継手部材１２の幅は、タンク側部材７の板厚よりも大きい。第２継手部材１２の幅方向一端部は、タンク側部材７の下面１８の内縁から板厚方向内側に突出しており、第２継手部材１２の幅方向他端部は、タンク側部材７の下面１８の外縁から板厚方向外側にそれぞれ突出している。
【００６６】
タンク側部材７は、第２継手部材１２に隅肉溶接される。本実施形態では、タンク側部材７の下面１８の外縁が、第２継手部材１２の溶接面１６に隅肉溶接され、タンク側部材７の下面１８の内縁が第２継手部材１２の溶接面１６に隅肉溶接される。タンク側部材７と異材継手１０の境界に一対の隅肉溶接部２３が設けられる。内側の隅肉溶接部２３は、タンク側部材７の内側面２０の下端部から第２継手部材１２の溶接面１６に亘って設けられ、外側の隅肉溶接部２３は、タンク側部材７の外側面２０の下端部から第２継手部材１２の溶接面１６に亘って設けられる。このようにして一対の隅肉溶接部２３は、タンク側部材７の板厚方向（異材継手１０の幅方向）に離れており、ビード状に長手方向に延在している。
【００６７】
図３に戻ると、各隅肉溶接部２３は、第２接合面１５の法線方向（すなわち、上下方向）に見て、異材継手１０のＦＳＷ部２１と重なるように配置されている。このため、隅肉溶接部２３が設けられた箇所では、ＦＳＷ部２１により第２継手部材１２が第１継手部材１１と接合されると共に、隅肉溶接部２３により第２継手部材１２がタンク側部材７と接合されており、タンク側部材７が第２継手部材１２を介して第１継手部材１１に上下方向に直線的に結合される。
【００６８】
このため、スカート５に上下方向の引張り荷重が作用したときに、荷重が上下方向に滑らかに流れる。スカート５に内側に撓むような曲げ荷重が作用したときも、これと同様である。仮に、隅肉溶接部２３とＦＳＷ部２１とが平面視で異なる位置に配置されていたならば、荷重の流れが隅肉溶接部２３とＦＳＷ部２１との間で複雑化するので、隅肉溶接部２３に過大な応力集中が発生するおそれがある。これに対し、本実施形態に係るスカート５では、複雑な荷重流れを緩和することができ、それにより、隅肉溶接部２３での応力集中を緩和することができる。
【００６９】
また、タンク側部材７の下面１８の外縁及び内縁には、一対の開先１９が形成されている。一対の隅肉溶接部２３は対応する開先１９内に入り込むようにして設けられており、各隅肉溶接部２３は略正三角形状の断面を有している。アルミニウム合金製のタンク側部材７の板厚は、鋼製の船体側部材６の板厚よりも大きい。このタンク側部材７の下面１８に開先加工が施されているので、隅肉溶接部２３の接合強度が向上する。
【００７０】
しかも、タンク側部材７の内側面２０を仮想的に下方に延長すると、当該延長された仮想面が、内側の隅肉溶接部２３と平面視で重なっているＦＳＷ部２１の上端は勿論のこと下端も通過している。すなわち、タンク側部材７の内側面２０は、第２接合面１５の法線方向に見て、ＦＳＷ部２１と重なっている。他方、開先１９は、この内側面２０からタンク側部材７の板厚方向中心側に切れ込んでおり、当該開先１９内に隅肉溶接部２３が入り込んでいる。このため、開先１９を設けつつ、隅肉溶接部２３がＦＳＷ部２１と平面視で重なる面積を良好に拡大することができる。タンク側部材７の外側面２０と、外側の隅肉溶接部２３と、これと重なるように配置されたＦＳＷ部２１との関係も、これと同様である。
【００７１】
タンク側部材７は、その下面１８を第２継手部材１２の溶接面１６に面接触させるようにして第２継手部材１２に隅肉溶接されている。このため、タンク側部材７の下面１８のうち一対の隅肉溶接部２３の間に挟まれた部分は、第２継手部材１２の上面に接触した状態とされる。したがって、タンク４の重量及びタンク４内の液化天然ガスの重量により、スカート５に鉛直方向に圧縮荷重が作用したときには、荷重を異材継手１０及び船体側部材６を介して船体２に逃がすことができ、当該荷重を最終的には船体２で受け止めさせることができる。
【００７２】
本実施形態では、５列のＦＳＷ部２１が幅方向に略等間隔をおいて設けられている。第２接合面１５の法線方向に見て、最外端２列のＦＳＷ部２１は一対の隅肉溶接部２３と重なるように配置されており、中間３列のＦＳＷ部２１は一対の隅肉溶接部２３の間で幅方向に並ぶように配置される。このように、第２接合面１５の法線方向に見て、一対の隅肉溶接部２３の間に複数列のＦＳＷ部２１が設けられているので、第１継手部材１１が第２継手部材１２と平坦面を突き合わせた状態で接合していても、その接合強度を高くすることができる。
【００７３】
図４Ｅは、図４Ｃに示すＦＳＷ部２１の前進側ＡＳ及び後退側ＲＳの配置を示す斜視図である。各ＦＳＷ部２１は、摩擦撹拌接合用のツール３０を回転させながら、異材継手の長手方向に当該ツール３０を移動させることにより、ある程度の幅を有するようにして形成される。ツール３０の移動中、ツール３０の回転方向は変化しない。ツール３０を長手方向に移動させると、一定の幅を有したＦＳＷ部２１が形成される。ＦＳＷ部２１のうち幅方向一方側の端部では、ツール３０の回転方向がツール３０の移動方向と同じ向きになる。その反対側の端部では、ツール３０の回転方向がツール３０の移動方向と逆向きになる。以下の説明では、ＦＳＷ部２１の幅方向２つの側のうち、ツールの回転方向がツールの移動方向と同じ向きになる側を「前進側ＡＳ」と称する。ツールの回転方向がツールの移動方向が逆向きとなる側を「後退側ＲＳ」と称する。
【００７４】
前進側ＡＳでは、いわゆるフッキングが生じやすい。このため、後退側ＲＳでは、前進側ＡＳと比べて第１継手部材１１と第２継手部材１２との接合強度を高くすることができる。本実施形態では、幅方向中央のＦＳＷ部を除き、ＦＳＷ部２１のいずれにおいても、前進側ＡＳが異材継手１０の幅方向中央に近位に配置され、後退側ＲＳが異材継手１０の幅方向中央から遠位に配置される。これにより、異材継手１０は、幅方向の剪断荷重や引張り荷重に対する強度が向上する。
【００７５】
各ＦＳＷ部２１の後退側ＲＳを幅方向端縁側に位置させようとすると、ツール３０の回転方向を変えない限りにおいては、幅方向中央から見て一方側（例えば、板厚方向内側）のＦＳＷ部２１を形成するときのツール３０の移動方向と、幅方向中央から見て他方側（例えば、板厚方向外側）のＦＳＷ部２１を形成するときのツールの移動方向とを逆向きとする必要がある。これを逆手にとり、一方側のＦＳＷ部２１と他方側のＦＳＷ部２１とを交互に形成すると、ツール３０を１回長手方向に往復する間に２列のＦＳＷ部２１を形成することができる。ツール３０の空走がなくなるため、異材継手１０の製造効率が向上する。
【００７６】
摩擦撹拌接合用のツール３０の外周面には、材料の攪拌を促進する等の目的で、ねじ溝が切られている。本実施形態では、ツール３０の回転方向が、ねじの巻き方向と逆向きである。図４Ｅに示す例では、ツール３０の上から見て時計回りにツール３０が回転し、ツール３０のねじが左巻きである。ツール３０の回転方向がねじの巻き方向と同じか逆かにより、材料の攪拌メカニズムが異なる。このため、ＦＳＷ部２１の品質も、方向を揃えたときと異ならせたときとで変わる。
【００７７】
ツール３０の移動方向を変えることなく、各ＦＳＷ部２１の後退側ＲＳ及び前進側ＦＳを上記のように配置するには、ツール３０の回転方向を変える必要が生ずる。そのうえでＦＳＷ部２１の品質を安定させるためには、ツール３０の回転方向の変化に伴い、ねじの巻き方向を変えるべくツール３０を交換する必要が生じる。本実施形態では、ツールの移動方向を変えて後退側ＲＳ及び前進側ＦＳを上記のように配置しているので、ツールの交換作業をしなくても、ＦＳＷ部２１の品質を安定させることができる。
【００７８】
以下、ＦＳＷ部２１の前進側ＦＳ及び後退側ＲＳの配置の考慮によって得られる効果について、本件発明者が行った実験結果を基に説明する。本件発明者は、表１に示すように、各ＦＳＷ部２１の後退側ＲＳを幅方向端縁側に位置させた異材継手の試験片（本実施形態に相当）と、全てのＦＳＷ部２１の後退側ＲＳを同じ側に位置させた異材継手の試験片（本実施形態に対する比較例）とを準備し、これら２つの試験片の引張強度をそれぞれ測定した。なお、表１中の引張強度σは、アルミウェブ（上記実施形態の説明では「タンク側部材７」と称している）換算の公称応力であり、表欄外に示すようにして算出される。
【００７９】
また、本件発明者は、表２に示すように、アルミニウム合金製の平板とステンレス鋼製の平板とを摩擦撹拌接合することにより作成された試験片を準備し、アルミニウム合金製の平板の後退側を引っ張ったときにおける試験片の引張剪断強さと、アルミニウム合金製の平板の前進側を引っ張ったときにおける試験片の引張剪断強さとをそれぞれ測定した。なお、試験片No.1は、先端径が7mmの摩擦撹拌接合ツールを用いて作成され、試験片No.2は、先端径が9mmの摩擦撹拌接合ツールを用いて作成された。
【００８０】
【表１】
2013076884.tif 000003
【００８１】
【表２】
2013076884.tif 000004
【００８２】
表１に示すとおり、後退側ＲＳを幅方向端縁側に配置すると、異材継手の引張強度が向上することがわかる。表２に示すとおり、後退側ＲＳを幅方向端縁側に配置すると、異材継手の引張剪断強さが向上することがわかる。本実施形態では、後退側ＲＳを幅方向端縁側に配置しているので、異材継手の強度が高くなり、信頼性の高いタンク支持部材を提供することが可能になる。
【００８３】
［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態に係る異材継手１１０を示す断面図である。第２実施形態は、第２継手部材１１２が一対の突出部１１２ｂ，１１２ｃを有する点で第１実施形態と相違する。以下、上記実施形態に対する相違点を中心に、第２実施形態に係るスカート１０５及び異材継手１１０について説明する。なお、本実施形態に係るスカート１０５及び異材継手１１０も、図１に示したＬＮＧ船１に好適に適用される。
【００８４】
図５に示すように、スカート１０５は、船体側部材６と、タンク側部材７と、異材継手１１０とを備えており、異材継手１１０は、船体側部材６と隅肉溶接される第１継手部材１１１と、タンク側部材７と隅肉溶接され且つ第１継手部材１１１と摩擦攪拌溶接される第２継手部材１１２とを備えている。船体側部材６及びタンク側部材７は第１実施形態のものと同一である。第１継手部材１１１は、第１実施形態と同様にして、平板状に形成され、下面１１３及び第１接合面１１４を有している。第１継手部材１１１は、下面１１３の幅方向両端部及び第１接合面１１４の幅方向両端部に、面取りによって形成されたテーパ部１３１を有し、それにより、第１継手部材１１１の断面が幅方向に長尺の八角形状に形成されている。
【００８５】
第２継手部材１１２は、第１継手部材１１１の上面１１３に設置される平板部１１２ａと、平板部１１２ａの幅方向両端から下方に突出する一対の突出部１１２ｂ，１１２ｃとを有しており、平板部１１１は、第１実施形態と同様の溶接面１１６及び第２接合面１１５を有している。
【００８６】
一対の突出部１１２ｂ，１１２ｃは、幅方向に対向する対向面１３５，１３６をそれぞれ有している。第２継手部材１１２は、幅方向に長尺の逆Ｕ字状に形成されている。これにより、第２継手部材１１２は、平板部１１１ａの下面１１５及びこれら対向面１３５，１３６により囲まれて下方に開放された凹部を有し、凹部の断面は矩形状に形成される。
【００８７】
第１継手部材１１１を第２継手部材１１２に接合するときには、第２継手部材１１２を第１継手部材１１１の上から被せるようにして近づけ、それにより凹部内に第１継手部材１１１を収容し、第２接合面１１５を第１接合面１１４に面接触させる。
【００８８】
対向面１３５，１３６の対向間隔は、第１継手部材１１１の幅方向寸法と略同じである。このため、内側の対向面１３５が第１継手部材１１１の内側面１３２と面接触するようにして、内側の突出部１１２ｂが第１継手部材１１１の内側面１３２を覆う。また、外側の対向面１３６が第１継手部材１１１の外側面１３３と面接触するようにして、外側の突出部１１２ｃが第１継手部材１１１の外側面１３３を覆う。第１継手部材１１１の第１接合面１１４の幅方向両端部にテーパ部１３１が形成されているので、第１継手部材１１１を凹部内に収容しようとするときに、突出部１１２ｂ，１１２ｃが第１接合面１１４に干渉するのを防ぐことができる。
【００８９】
その後、第１継手部材１１１が第２継手部材１１２に摩擦攪拌接合される。本実施形態では、一対のＦＳＷ部１２４が、内側の突出部１１２ｂと外側の突出部１１２ｃにそれぞれ設けられる。内側のＦＳＷ部１２４を設けるため、まず、突出部１１２ｂの表面（凹部を規定する面とは反対側の面）からツールを押し当て、ツールを第１継手部材１１１の内側面１３２にまで到達させる。次に、ツールを長手方向に移動させる。これにより、第１継手部材１１１と第２継手部材１１２の突出部１１２ｂとが塑性流動した後に互いに接合される。外側のＦＳＷ部１２４も同様であり、第１継手部材１１１と第２継手部材の突出部１１２ｃとが塑性流動した後に互いに接合される。
【００９０】
突出部１１２ｂ，１１２ｃが設けられていれば、第１継手部材１１１と第２継手部材１１２の平板部１１２ａとに幅方向の剪断荷重が作用したときに、当該剪断荷重を突出部１１２ｂ，１１２ｃで受け止めることができ、異材継手１１０の耐荷重性が向上する。このような突出部１１２ｂ，１１２ｃに一対のＦＳＷ部１２４を設けたので、第１継手部材１１１と第２継手部材１１２とに長手方向の剪断荷重が作用しても、ＦＳＷ部１２１のみならずＦＳＷ部１２４においても当該剪断荷重を受け止めることができ、異材継手１１０の耐荷重性が向上する。
【００９１】
そして、本実施形態では、複数列のＦＳＷ部１２１が、平板部１１１ａで幅方向に並べられ且つ長手方向に延びている。本実施形態では、合計７列のＦＳＷ部１２１が平板部１１１ａに設けられている。これら７列のＦＳＷ部１２１は、第１実施形態に係る複数列のＦＳＷ部２１（図３参照）と同様にして設けられる。７列のＦＳＷ部１２１のうちの一つは、異材継手１１０の幅方向中心部に位置している。残り６列は、幅方向の一方側と他方側とに３列ずつ分かれて設けられ、幅方向中心線を基準にして対称に配置されている。
【００９２】
複数列のＦＳＷ部１２１を設けようとすると、そのために発生する摩擦熱により平板部１１１ａが第１継手部材１１１から反り返るように変形し、界面が開くおそれがある。隅肉溶接を行うときも同様である。本実施形態では、平板部１１１ａの幅方向両端部に設けられた一対の突出部１１２ｂ，１１２ｃがＦＳＷ部１２４において第１接合部材１１１と接合されているので、このような反り返りに抗することができ、平板部１１１ａの変形を抑えることができる。
【００９３】
ＦＳＷ部１２１は、ツールの進入方向に向かって先細りの三角形状又は台形状となるところ、幅方向一方側に位置する３列のＦＳＷ部１２１は、比較的幅広となる上部（すなわち、ツールの進入方向上流部）において、幅方向に順次にオーバーラップして連続した連続部１２１ａを成している。このように、ＦＳＷ部１２１を幅方向に順次に連続させることにより、接合強度が局所的に良好に向上する。本実施形態では、３列のＦＳＷ部１２１が、下端では幅方向に離れている。これにより、複数列のＦＳＷ部１２１の密集配置による接合強度の局所的な向上を図りつつも、接合強度の向上効果をなるべく幅方向に広げることができる。幅方向他方側に位置する３列のＦＳＷ部１２１についても同様である。
【００９４】
内側の隅肉溶接部２３は、上記幅方向一方側に位置する３列のＦＳＷ部１２１のうち内側２列のＦＳＷ部１２１と上下方向に重なっている。タンク側部材７は開先１９を有しており、タンク側部材７の内側面を仮想的に下方に延ばした仮想面は、３列のＦＳＷ部１２１のうち中央のＦＳＷ部１２１を形成するためにツールが挿し込まれた位置と、内側端のＦＳＷ部１２１を形成するためにツールが挿し込まれた位置との間を通過している。
【００９５】
すると、隅肉溶接部２３が、開先１９内に入り込んでタンク側部材７の内側面よりも中心側に突出した三角形状に形成されると、上記２列のＦＳＷ部１２１と重なるように配置されることとなる。隅肉溶接部２３が、このように連続部１２１ａを成すＦＳＷ部１２１と上下方向に重なるように配置されているので、隅肉溶接部２３の周辺が上下方向に強固に結合され、当該周辺部分の強度が良好に向上する。外側の隅肉溶接部２３と、幅方向他方側に位置するＦＳＷ部１２１と、タンク側固定部材７の外側面との関係もこれと同様である。
【００９６】
なお、本実施形態においても、第２接合面１１５の法線方向に見て、最外端２列のＦＳＷ部１２１の中間に位置するＦＳＷ部１２１が、一対の隅肉溶接部２３の間に設けられている。このため、第１継手部材１１１及び第２継手部材１１２が、平坦面を突き合わせた状態で接合されていても、その接合強度を高くすることができる。
【００９７】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る異材継手２１０の断面図である。第３実施形態は、第２継手部材２１２が折返し部２５２ｄ，２６２ｅを有する点、第２継手部材２１２が第１半体及び第２半体を接合することにより構成される点で上記実施形態と相違する。以下、上記実施形態に対する相違点を中心に、第３実施形態に係るスカート２０５及び異材継手２１０について説明する。なお、本実施形態に係るスカート２０５及び異材継手２１０も、図１に示したＬＮＧ船１に好適に適用される。
【００９８】
図６に示すように、スカート２０５は、船体側部材６と、タンク側部材７と、異材継手２１０とを備えており、異材継手２１０は、船体側部材６と隅肉溶接される第１継手部材１１１と、タンク側部材７と隅肉溶接され且つ第１継手部材１１１と摩擦攪拌溶接される第２継手部材２１２とを備えている。船体側部材６及びタンク側部材７は第１実施形態のものと同一であり、第１継手部材１１１は、第２実施形態のものと同一である。本実施形態では、第２継手部材２１２が、図７Ａ〜Ｃを参照して後述するとおり、幅方向に分割された第１半体２５２と第２半体２６２とを接合することにより構成される。
【００９９】
このように構成される第２継手部材２１２は、平板部２１２ａと、一対の突出部２５２ｂ，２６２ｃと、一対の折返し部２５２ｄ，２６２ｅとを有する。平板部２１２ａは、後述する製造プロセスを経た結果第２実施形態の平板部１１２ａと同様になり、平板部２１２ａは、溶接面２１６及び第２接合面２１５を有している。
【０１００】
一対の突出部２５２ｄ，２６２ｃは、平板部２１２ａの幅方向両端から下方に突出している。内側の折返し部２５２ｄは、内側の突出部２５２ｂの下端から幅方向中央側に突出している。外側の折返し部２６２ｅは、外側の突出部２６２ｃの下端から幅方向中央側に突出している。このようにして一対の折返し部２５２ｄ，２６２ｅは、対応する突出部２５２ｂ，２６２ｃから幅方向に互いに近づく方向に突出している。
【０１０１】
第２継手部材２１２が一対の折返し部２５２ｄ，２６２ｅを有しているので、第２継手部材２１２は、幅方向一方側及び他方側の両側で、９０度回転した略Ｕ字状に形成される。第２継手部材２１２は、第２接合面２１５と、一対の突出部２５２ｂ，２６２ｃの対向面２５５，２６５と、一対の折返し部２５２ｄ，２６２ｅの上面２５６，２６６とにより囲まれた凹部を有する。当該凹部は、第２実施形態のものと比べると、折返し部２５２ｄ，２６２ｅのため、下側の開放領域が絞られている。
【０１０２】
図７Ａは、図６に示す異材継手２１０の分解斜視図である。図７Ｂは、図７Ａに示す第１半体２５２を第１継手部材２１２に接合した状態を示す斜視図である。図７Ｃは、図７Ｂに示す第２半体２６２を第１継手部材１１１及び第１半体２５２に接合した状態を示す斜視図である。図７Ａ〜Ｃに示すように、第２継手部材２１２は、幅方向に二分割された第１半体２５２及び第２半体２６２を互いに接合することにより構成される。本実施形態では、第１半体２５２及び第２半体２６２は、平板部２１２ａの幅方向中心線をパーティングラインとして、第２継手部材２１２を幅方向に二等分割した形状になっている。
【０１０３】
図７Ａに示すように、第１半体２５２は、平板部２１２ａのうち幅方向一方側半分を成す第１平板半部２５２ａを有している。第１平板半部２５２ａの下面２５３は、第２接合面２１５の幅方向一方側半分を成し、上面２５４は、溶接面２１６の幅方向一方側半分を成す。前述した内側の突出部２５２ｂ及び折返し部２５２ｄは、第１半体２５２に設けられている。よって、第１半体２５２は、９０度回転した略Ｊ字状に形成される。これにより、第１半体２５２は、第１平板半部２５２ａの下面２５３、突出部２５２ｂの対向面２５５及び折返し部２５２ｄの上面２５６により囲まれて幅方向他方側に開放された凹部を有する。
【０１０４】
第２半体２６２は、平板部２１２ａのうち幅方向他方側半分を成す第２平板半部２６２ａを有している。第２平板半部２６２ａの下面２６３は、第２接合面２１５の幅方向他方側半分を成し、上面２６４は、溶接面２１６の幅方向他方側半分を成す。前述した内側の突出部２６２ｃ及び折返し部２６２ｅは、第２半体２６２に設けられている。よって、第２半体２６２は、９０度回転した略Ｊ字状に形成される。これにより、第２半体２６２は、第２平板半部２６２ａの下面２６３、突出部２６２ｃの対向面２６５及び折返し部２６２ｅの上面２６６により囲まれて幅方向一方側に開放された凹部を有する。
【０１０５】
図７Ａ及びＢに示すように、異材継手２１０を製造するにあたり、まず、第１半体２５２を第１継手部材１１１に幅方向に並べ、第１半体２５２を第１継手部材１１１に対して幅方向に相対移動させる。このとき、第１平板半部２５２ａの下面２５３を第１接合面１１４に面接触させると共に、折返し部２５２ｄの上面２５６を第１継手部材１１１の下面１１３に面接触させる。そのようにした上で相対移動を続け、突出部２５２ｂの対向面２５５を第１継手部材の内側面１３２に当接させる。このようにすると、第１継手部材１１１の幅方向一端部が、第１半体２５２の凹部内に収容され、第１継手部材１１１が第１平板半部２５２ａと折返し部２５２ｄとの間に挟み込まれる。第１継手部材１１１には、第２実施形態と同様、テーパ部１３１を有するので、第１継手部材１１１を第１半体２５２の凹部内に容易に収容することができる。
【０１０６】
図７Ｂに示すように、突出部２５２ｂが第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合され、突出部２５２ｂにＦＳＷ部１２４が設けられる。更に、第１平板半部２５２ａが第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合され、第１平板半部２５２ａに複数列のＦＳＷ部１２１が幅方向に並ぶようにして設けられる。なお、本実施形態でも、複数列のＦＳＷ部１２１が、幅方向に順次にオーバーラップして連続した連続部１２１ａを成している。
【０１０７】
図７Ｂ及びＣに示すように、次に、第２半体２６２を第２継手部材１１１と幅方向に並べ、第２半体２６２を第１継手部材１１１に対して幅方向に相対移動させる。このとき、第２平板半部２６２ａの下面２６３を第１接合面１１４に面接触させると共に、折返し部２６２ｅの上面２６６を第１継手部材１１１の下面１１３に面接触させる。そのようにした上で相対移動を続け、突出部２６２ｃの対向面２６５を第１継手部材１１１の外側面１３３に当接させる。このようにすると、第１継手部材１１１の幅方向他端部が、第２半体２６２の凹部内に収容され、第１継手部材１１１が第２平板半部２６２ａと折返し部との間に挟み込まれる。更に、第２平板半部２６２の側端面２６７が、第１平板半部２５２の側端面２５７と接触する。
【０１０８】
図７Ｃに示すように、突出部２６２ｃが第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合され、突出部２６２ｃにＦＳＷ部１２４が設けられる。更に、第２平板半部２６２ａが第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合され、第２平板半部２６２ａに複数列のＦＳＷ部１２１が幅方向に並ぶようにして設けられる。なお、第２平板半部２６２ａにも、第１平板半部２５２ａと同様にして連続部１２１ａが設けられる。
【０１０９】
そして、本実施形態では、第１平板半部２５２と第２平板半部２６２とが接触する部分にツールが押し当てられる。これにより、第１平板半部２５２ａ、第２平板半部２６２ａ及び第１継手部材１１１が塑性流動して練り混ぜられる。すると、第１半体２５２、第２半体２６２及び第１継手部材１１１が、第１平板半部２５２ａと第２平板半部２６２ａの境界を長手方向に延びるＦＳＷ部１２１において、互いに一体的に接合される。これにより、第１平板半部２５２ａと第２平板半部２６２ａとが幅方向に接合され、平板部２１２ａ、第２接合面２１５、溶接面２１６及び第２継手部材２１２が構成される。このようにして構成された異材継手２１０が、船体側部材６（図６参照）及びタンク側部材７（図６参照）に隅肉溶接される。また、本実施形態においても、第２接合面２１５の法線方向に見て、最外端２列のＦＳＷ部１２１の中間に位置するＦＳＷ部１２１が、一対の隅肉溶接部２３の間に設けられている。このため、第１継手部材１１１及び第２継手部材２１２が、平坦面を突き合わせた状態で接合されていても、その接合強度を高くすることができる。
【０１１０】
このように、一対の折返し部２５２ｄ，２６２ｅが設けられていれば、平板部２１２ａと折返し部２５２ｄ，２６２ｅとにより第１継手部材１１１が第２接合面２１５の法線方向に挟み込まれる。よって、平板部２１２ａを第１継手部材１１１と摩擦攪拌接合するときに、折返し部２５２ｄ，２６２ｅが第１継手部材１１１と協働して平板部２１２ａに摩擦熱による反りが生じるのを抑えることができるし、隅肉溶接を行うときに反りが生じるのを抑えることができる。また、船体運動（特にヒービング）による慣性力に基づいてタンク４（図１参照）が上下方向に持ち上げられ、第１継手部材１１１及び第２継手部材２１２に上下方向の大きな引張り荷重が作用することがある。このような場合においても、折返し部２５２ｄ，２６２ｅが第１継手部材１１１の下面１１３に引っ掛かってアンカー効果を発揮する。このようにして異材継手２１０の接合信頼性が大きく向上する。
【０１１１】
仮に、第２継手部材２１２が単一の部品で構成されていれば、第１継手部材１１１を第２継手部材２１２全体としての凹部内に収容するために、予め第１継手部材１１１と第２継手部材２１２とを長手方向に一直線状に並べ、第１継手部材１１１を第２継手部材２１２に対して長手方向に相対移動させることになる。すると、異材継手２１０の製造設備のうち、第１継手部材１１１を第２継手部材２１２に接合するためのセクションに、各セグメント長の２倍以上の寸法を確保しておく必要が生じる。逆に言えば、当該セクションに合わせてセグメント長を短縮する必要が生じる。これに対し、本実施形態では、幅方向に二分割された一対の半体２５２，２６２を互いに接合することにより第２継手部材２１２が構成される。このため、第１半体２５２及び第２半体２６２は、予め第１継手部材１１１に幅方向に隣接して設置されていればよくなる。したがって、異材継手２１０のセグメント長をなるべく大きくすることが可能になる。
【０１１２】
［第４実施形態］
図８は、本発明の第４実施形態に係る異材継手３１０の断面図である。第４実施形態は、折返し部３５２ｄ，３６２ｅが第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合される点で第３実施形態と相違する。以下、上記実施形態に対する相違点を中心に、第４実施形態に係るスカート３０５及び異材継手３１０について説明する。なお、本実施形態に係るスカート３０５及び異材継手３１０も、図１に示したＬＮＧ船１に好適に適用される。
【０１１３】
図８に示すように、スカート３０５は、船体側部材６と、タンク側部材７と、異材継手３１０とを備えており、異材継手３１０は、船体側部材６と隅肉溶接される第１継手部材１１１と、タンク側部材７と隅肉溶接され且つ第１継手部材１１１と摩擦攪拌溶接される第２継手部材３１２とを備えている。船体側部材６及びタンク側部材７は第１実施形態のものと同一であり、第１継手部材１１１は、第２実施形態のものと同一である。第２継手部材３１２は、第３実施形態と同様、幅方向に分割された第１半体３５２と第２半体３６２とを接合することにより構成される。本実施形態においても、第１半体３５２及び第２半体３６２は、平板部３１２ａの幅方向中心線をパーティングラインとして、第２継手部材３１２を幅方向に二等分割した形状になっている。
【０１１４】
このように構成される第２継手部材３１２は、平板部３１２ａと、一対の突出部２５２ｂ，２６２ｃと、一対の折返し部３５２ｄ，３６２ｅとを有する。第１半体３５２が、平板部３１２ａのうち幅方向一方側半分を成す第１平板半部３５２ａと、内側の突出部２５２ｂと、内側の折返し部２５２ｄとを有する。第２半体３６２が、平板部３１２ａのうち幅方向他方側半分を成す第２平板半部３６２ａと、外側の突出部２６２ｃと、外側の折返し部３６２ｅとを有する。
【０１１５】
第３実施形態と同様にして、第１半体３５２を第１継手部材１１１に接合してから第２半体３６２を第１継手部材１１１に組み付けるときに、第１平板半部３５２ａが第２平板半部３６２ａと幅方向に突き合わせられる。このように突き合わされた状態で、第１半体３５２及び第２半体３６２のパーティングラインにツールを押し当ててツールをパーティングラインに沿って移動させることにより、第２半体３６２が第１継手部材１１１及び第１半体３５２に摩擦攪拌接合される（幅方向中央部に設けられたＦＳＷ部１２１を参照）。第１平板半部３５２ａを第２平板半部３６２ａと接合することで、平板部３１２ａ、平板部３１２ａの下面である第２接合面３１５及び上面である溶接面３１６が構成される。なお、本実施形態においても、第２接合面３１５の法線方向に見て、最外端２列のＦＳＷ部１２１の中間に位置するＦＳＷ部１２１が、一対の隅肉溶接部２３の間に設けられている。このため、第１継手部材１１１及び第２継手部材３１２が、平坦面を突き合わせた状態で接合されていても、その接合強度を高くすることができる。
【０１１６】
本実施形態では、折返し部３５２ｄ，３６２ｅの幅方向の寸法が、第３実施形態よりも長く、一対の折返し部３５２ｄ，３６２ｅの各々が、第２接合面３１５の法線方向（すなわち、上下方向）に見て、隅肉溶接部２３と重なるように配置されている。
【０１１７】
一対の折返し部３５２ｄ，３６２ｅは、上面３５６，３６６を有しており、これら上面３５６，３６６が第１継手部材の下面に面接触するようにして、第１半体及び第２半体が第１継手部材に組み付けられる。このような一対の折返し部３５２ｄ，３６２ｅは、第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合される。本実施形態では、一対のＦＳＷ部３２５が、内側の折返し部３５２ｄと、外側の折返し部３６２ｅとに設けられる。内側のＦＳＷ部３２５を設けるため、まず、折返し部３５２ｂの下面からツールを押し当て、ツールを第１継手部材１１１の下面１１３にまで到達させる。次に、ツールを長手方向に移動させる。これにより第１継手部材１１１と内側の折返し部３５２ｄとが塑性流動した後に当該ＦＳＷ部３５２において互いに接合される。外側のＦＳＷ部３２５も同様であり、第１継手部材１１１と外側の折返し部３６２ｅとが塑性流動した後に当該ＦＳＷ部３５２において互いに接合される。
【０１１８】
このような折返し部３５２ｄ，３６２ｅが設けられていれば、第３実施形態と同様、第１継手部材１１１と第２継手部材３１２に作用する上下方向の圧縮荷重及び引張り荷重に対し、異材継手３１０の強度が向上する。本実施形態では、折返し部３５２ｄ，３６２ｅを第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合しているので、異材継手３１０の強度、特に幅方向及び長手方向の剪断荷重に対する強度を更に向上することができる。
【０１１９】
［第５実施形態］
図９は、本発明の第５実施形態に係る異材継手４１０の断面図である。第５実施形態は、第１半体及び第２半体がアーク溶接により接合される点で第３実施形態と相違する。以下、上記実施形態に対する相違点を中心に、第５実施形態に係るスカート４０５及び異材継手４１０について説明する。なお、本実施形態に係るスカート４０５及び異材継手４１０も、図１に示したＬＮＧ船に好適に適用される。
【０１２０】
図９に示すように、スカート４０５は、船体側部材６と、タンク側部材７と、異材継手４１０とを備えており、異材継手４１０は、船体側部材６と隅肉溶接される第１継手部材１１１と、タンク側部材７と隅肉溶接され且つ第１継手部材１１１と摩擦攪拌溶接される第２継手部材４１２とを備えている。船体側部材６及びタンク側部材７は、第１実施形態のものと同一であり、第１継手部材１１１は、第２実施形態のものと同一である。第２継手部材４１２は、第３実施形態と同様、幅方向に分割された第１半体４５２と第２半体４６２とを接合することにより構成される。本実施形態においても、第１半体４５２及び第２半体４６２は、平板部４１２ａの幅方向中心線をパーティングラインとして、第２継手部材４１２を幅方向に二等分割した形状になっている。
【０１２１】
第２継手部材３１２は、平板部４１２ａと、一対の突出部２５２ｂ，２６２ｃと、一対の折返し部２５２ｄ，２６２ｅとを有する。第１半体４５２が、平板部４１２ａのうち幅方向一方側半分を成す第１平板半部４５２ａと、内側の突出部２５２ｂと、内側の折返し部４５２ｄとを有する。第２半体４６２が、平板部４１２ａのうち幅方向他方側半分を成す第２平板半部４６２ａと、外側の突出部２６２ｃと、外側の折返し部２６２ｅとを有する。
【０１２２】
第１平板半部４５２ａ及び第２平板半部４６２ａの先端部それぞれには、長手方向に延びる開先４５９ａ，４５９ｂが設けられており、開先４５９ａ，４５９ｂは上方に広く開放されている。開先４５９ａ，４５９ｂにアーク溶接により溶加材が投入され、それにより第１半体４５２及び第２半体４６２が互いに溶接されると共に第１半体４５２及び第２半体４６２が第１継手部材１１１と接合される。
【０１２３】
図１０Ａは、図９に示す異材継手４１０の分解斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａに示す第１半体４５２を第１継手部材２１２に接合した状態を示す斜視図である。図１０Ｃは、図１０Ｂに示す第２半体４６２を第１継手部材２１２に接合した状態を示す斜視図である。
【０１２４】
図１０Ａ及びＢに示すように、異材継手４１０を製造するにあたり、まず、第１半体４５２が第３実施形態と同様にして第１継手部材１１１に組み付けられた後、突出部２５２ｂ及び第１平板半部４５２ａが第１継手部材１１１に摩擦撹拌接合される。次に、図１０Ｂ及びＣに示すように、第２半体４６２が第３実施形態と同様にして第１継手部材１１１に組み付けられた後に、突出部２６２ｃ及び第２平板半部４６２ａが第１継手部材１１１に摩擦撹拌接合される。
【０１２５】
第３実施形態では、次いで第１平板半部２５２ａと第２平板半部２６２ａとの境界部分に摩擦撹拌接合のツールを押し当て、第１半体２５２と第２半体２６２とのパーティングラインに沿ってＦＳＷ部１２１が設けられたが（図６参照）、本実施形態では、これと異なる接合手法を採用している。前述のとおり、第１平板半部４５２ａの先端部には、上方に開放する開先４５９ａが設けられており、第２平板半部４６２ａの先端部にも、上方に開放する開先４５９ｂが設けられている。このため、第１半体４５２及び第２半体４６２が第１継手部材１１１に摩擦撹拌接合された状態では、これら開先４５９ａ，４５９ｂが幅方向に対向する。これにより、第１半体４５２及び第２半体４６２のパーティングラインに沿って、上方にＶ状又はＵ状に開放された開先溝４５９が形成される。
【０１２６】
図９に示すように、開先溝４５９が形成された後に、当該開先溝４５９にアーク溶接により溶加材が投入される。これにより異材継手４１０に、第１半体４５２及び第２半体４６２のパーティングラインに沿ってアーク溶接部４２１が設けられる。アーク溶接を行うことにより、第１半体４５２及び第２半体４６２が互いに溶接される。また、適切な溶加材を選択することで、第１半体４５２及び第２半体４６２を第１継手部材１１１に接合することも可能である。
【０１２７】
第１半体４５２及び第２半体４６２をそれぞれ第１継手部材１１１に摩擦攪拌接合すると、第１半体４５２又は第２半体４６２の熱収縮により、第１平板半部４５２ａの先端部と第２平板半部４６２ａの先端部とが互いに離隔して隙間が形成されるおそれがある。半体４５２，４６２同士の接合にアーク溶接を適用すれば、このような熱収縮が生じても、溶加材の投入量を調整しさえすれば第１半体４５２を第２半体４６２と問題なく接合することができる。また、荷重の流れを考慮すると、幅方向中央部は、隅肉溶接部２３と重なる部分と比べれば、強度確保の必要性が小さい。このため、幅方向中央部に摩擦攪拌接合を適用しなくても、異材継手４１０全体としての強度を十分に得ることができる。
【０１２８】
第１半体４５２及び第２半体４６２は同種金属である一方、第１半体４５２（第２半体４６２）は第１継手部材１１１と異種の金属である。そこで、アーク溶接部４２１に複数層構造を適用してもよい。例えば、アーク溶接部４２１が、第１の溶加材を投入することによって形成される下層部４２１ａと、第１の溶加材とは異なる第２の溶加材を投入することによって形成され且つ該下層部４２１ａの上に積み重ねられた上層部４２１ｂとで構成されてもよい。この場合、第１の溶加材には、アルミニウム合金と鋼材とをアーク溶接するために適切な溶加材を選択し、第２の溶加材にアルミニウム合金同士をアーク溶接するために適切な溶加材を選択するのが好ましい。これにより、第１半体４５２及び第２半体４６２の第１継手部材１１１への接合強度を保つことと、半体４５２，４６２同士の接合強度を保つこととを両立することができる。
【０１２９】
図１１に示すように、第２継手部材４１２の端部を第１継手部材１１１にアーク溶接し、当該端部と第１継手部材１１１との間に隅肉溶接部４７１を設けてもよい。図１１の例示では、第２継手部材４１２が、一対の折返し部を有しておらず、突出部２５２ｂ，２６２ｃの端部が、第２継手部材４１２の端部を構成している。これら突出部２５２ｂ，２６２ｃの端部が第１継手部材１１１の側面にアーク溶接され、それにより突出部２５２ｂ，２６２ｃの端部と第１継手部材１１１の側面１３２，１３３との間に隅肉溶接部４７１が設けられる。第３〜５実施形態のように、折返し部を備えている場合には、折返し部の端部が第２継手部材の端部を成すので、折返し部の端部と第１継手部材の下面との間に隅肉溶接部が設けられる。このように第２継手部材の端部をアーク溶接により第１継手部材の表面に溶接すると、第２継手部材が第１継手部材に対してめくれて第１継手部材から離反するのを防ぐことができ、異材継手の強度が向上する。
【０１３０】
［変形例］
これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は一例であり、本発明の範囲内で適宜変更可能である。例えば、第１実施形態に係る第２継手部材を適用したときに、一対の隅肉溶接部が、第２〜第４実施形態に示したように、第２接合面の法線方向に見て、複数列のＦＳＷ部が幅方向に連続した連続部と重なるように配置されていてもよい。逆に、第２〜第４実施形態に係る第２継手部材を適用したときに、第２接合面の法線方向に見たときの一対の隅肉溶接部とＦＳＷ部との配置関係が、第１実施形態に示したものであってもよい。
【０１３１】
また、突出部に、第２接合面の法線方向に並ぶ複数列のＦＳＷ部が設けられていてもよい。折返し部に、幅方向に並ぶ複数列のＦＳＷ部が設けられていてもよい。
【０１３２】
第４実施形態で示したアーク溶接による半体同士の接合を、第４実施形態で示した異材継手に適用してもよい。また、第２実施形態に示したように折返し部を有さない異材継手の第２継手部材が、第３〜第５実施形態に示したように第１半体及び第２半体によって構成されていてもよい。第１実施形態に示した前進側及び後退側の配置を、第２〜第５実施形態においても同様にして適用してもよい。
【０１３３】
タンク支持部材は、独立型球形タンクを支持するためのものに限定されず、独立型円筒形タンクや独立型角形タンクを支持するためのものであってもよい。また、タンク支持部材は、ＬＮＧ船に搭載された液化天然ガス貯留用のタンクを支持するためのものに限定されず、例えば液化石油ガス等のその他貨物を貯留するタンクを支持するためのものであってもよい。液化天然ガスは、極低温に維持される必要があることから、タンクの熱変形が異材継手の強度を考慮するうえで無視できないほどに大きくなる。本発明の実施形態に係る異材継手は、上記の通り隅肉溶接部での応力集中の緩和、異材継手の強度の向上が図られているので、液化石油ガスを輸送するためのＬＰＧ船はもちろん、ＬＮＧ船に適用すると非常に有益である。
【０１３４】
そして、本発明に係る異材継手は、タンク支持部材以外の構造体支持部材にも適用可能である。例えば、船舶の上部構造物（一例として、居住区画を形成する構造物）をアルミニウム合金で製作した場合、船体と当該上部構造物との間に介在して当該上部構造物を船体に支持する部材、若しくは当該上部構造物が船体と取り合う部分に、上記構成の異材継手を好適に適用可能である。
【０１３５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、異材継手を容易に製造することができると共に、隅肉溶接部の疲労の進行を緩和することができるという顕著な作用効果を奏し、船体とは異種金属で製作されるタンク等の構造体を支持するための構造体支持部材の異材継手に適用すると有益である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  ＬＮＧ船
２  船体
４  タンク
５  タンク支持部材（スカート）
６  船体側部材
７  タンク側部材
１０，１１０，２１０，３１０，４１０  異材継手
１１，１１１  第１継手部材
１２，１１２，２１２，３１２，４１２  第２継手部材
１４，１１４  第１接合面
１５，１１５，２１５，３１５  第２接合面
１６，１１６，２１６，３１６  溶接面
１９  開先
２０  タンク側部材の側面
２１，１２１，１２４，３２５  ＦＳＷ部
２３  隅肉溶接部
２５２，３５２，４５２  第１半体
２６２，３６２，４６２  第２半体
１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ，４１２ａ  平板部
１５２ｂ，１５２ｃ，２５２ｂ，２６２ｃ，３５２ｂ，３６２ｃ  突出部
２５２ｄ，２６２ｅ，３６２ｄ，３６２ｅ  折返し部
４２１，４７１  アーク溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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