(57)【要約】【課題】ＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンクスカート部において、タンク側構造材と船体側構造材とを連結するのに十分な強度を有し、簡単な構造で安価に製造でき、コスト低減及び保守点検作業性の向上を図ることにある。【解決手段】ＬＮＧ船の球形タンク２のタンクスカート部３を構成するものであって、アルミニウム材または鋼材の２種類の異材４，５によって構成される継手本体６と、アルミニウム材で形成されるタンク側構造材７と、鋼材で形成される船体側構造材８とを備え、異材４，５の接合面４ｂ，５ｂに互いに嵌合する複数の凹凸部９，１０のいずれか一方を設け、接合面４ｂ，５ｂの凹凸部９，１０を嵌め込んで異材４，５を互いに接合し、同じ材質の異材４，５にタンク側構造材７または船体側構造材８を溶接にて固着させることにより、材質が異なる２つのタンク側構造材７と船体側構造材８とを継手本体６を介して連結するようにしている。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ船の球形タンクのタンクスカート部を構成するものであって、材質が異なるアルミニウム材または鋼材の２種類の異材によって構成される継手本体と、アルミニウム材で形成されるタンク側構造材と、鋼材で形成される船体側構造材とを備え、前記継手本体の異材の接合面に互いに嵌合する複数の凹凸部のいずれか一方を設け、前記接合面の凹凸部を嵌め込んで前記継手本体の異材を互いに接合すると共に、前記継手本体の異材のうち、同じ材質の異材にタンク側構造材または船体側構造材をそれぞれ溶接にて固着させることにより、材質が異なる２つのタンク側構造材と船体側構造材とを前記継手本体を介して連結するようにしたことを特徴とする異材継手。
【請求項２】
前記接合面の凹凸部は、逆テーパ形状の台形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の異材継手。
【請求項３】
前記接合面の凹部は、前記タンク側構造材が固着される継手本体の異材に設けられ、前記接合面の凸部は、前記船体側構造材が固着される継手本体の異材に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の異材継手。
【請求項４】
前記接合面の凹凸部は、前記タンクスカート部の円周方向に対して直交方向へ延び、前記継手本体の異材の外周面より内周面にかけて直線状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異材継手。
【請求項５】
前記接合面の凹凸部は、前記タンクスカート部の円周方向に対して交差する方向へ延び、前記継手本体の異材の外周面及び一方側端面より内周面及び他方側端面にかけて斜めに形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の異材継手。
【請求項６】
前記継手本体は、前記タンクスカート部の円周方向に沿って区分される複数個のセグメントで形成され、これら各セグメントの接合する側端面には、互いに嵌合する複数の凹凸部のいずれか一方が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異材継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンクスカート部において、溶接接合が困難な金属材料で、材質が異なる２つの構造材を連結する際に用いられる異材継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＬＮＧ船などでは、図８に示す如く、低温にて液化した天然ガスを貯蔵する球形タンク５１が設備されている。この球形タンク５１は、低温に耐え得るようにすべくアルミニウム材で形成されているが、船体５２はステンレス鋼材で形成されている。このため、球形タンク５１のタンクスカート部５３は、材質が異なる２つの構造材５４，５５と、これら構造材５４，５５を連結する構造用異材継手５６とからなり、該異材継手５６は材質が異なる異材５７ａ，５７ｂを互いに接合することによって構成される継手本体５７を備えている。
【０００３】
上記タンク側構造材５４はアルミニウム合金材で形成されており、上記船体側構造材５５はステンレス鋼材で形成されている。また、上記継手本体５７のタンク側異材５７ａは、タンク側構造材５４と対応してアルミニウム合金材で形成され、上記船体側異材５７ｂは船体側構造材５５と対応してステンレス鋼材で形成されている。したがって、タンク側構造材５４の上端は同材質の球形タンク５１の外周部に溶接にて固着され、その下端は継手本体５７のうち、同材質のタンク側異材５７ａに十字隅肉溶接Ｗ１にて固着されている。一方、船体側構造材５５の下端は球形タンク５１を支持する船体５２側の鋼製基台に溶接にて固着され、その上端は継手本体５７のうち、同材質の船体側異材５７ｂに十字隅肉溶接Ｗ２にて固着されている。
【０００４】
ところで、上記異材継手５６の継手本体５７を構成する２つの異材５７ａ，５７ｂは、融点が異なることから（アルミニウムは約６２０〜６６０℃、ステンレス鋼は約１４００〜１５００℃）溶接では接合することができず、固相接合によって一体化されている。この固相接合には、火薬を用いる爆着接合や摩擦接合、真空状態下で行う圧延接合がある。
爆着接合による異材継手５６ａは、図９（ａ）に示す如く、まず、ステンレス鋼５７ｂの上にニッケル５９を配置し、この状態で火薬を爆発させてニッケル５９をステンレス鋼５７ｂに衝突させ、その衝撃力で新生界面を露出させると同時に加圧させることにより、ニッケル５９とステンレス鋼５７ｂを接合する。次にニッケル５９の上にチタン５８を配置し、同様に火薬を爆発させてニッケル５９の上にチタン５８を接合する。更にチタン５８の上にアルミニウム５７ａを配置し、同様に火薬を爆発させてチタン５８の上にアルミニウム５７ａを接合する。このように爆着接合では３回の爆着により異材継手５６ａを製作する。また、摩擦接合は、異材５７ａと異材５７ｂとの接合面を当接した状態で互いに擦り合わせて新生界面を露出させることにより、２つの異材５７ａ，５７ｂを接合している。さらに、圧延接合による異材継手５６ｂは、図９（ｂ）に示す如く、真空チャンバ内において、図示しない上下一対のロール間に異材５７ａ及び異材５７ｂを送り込み、接合面を擦り合わせて新生界面を露出させ、原子間力により２つの異材５７ａ，５７ｂを互いに接合している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の構造用異材継手５６のうち、爆着接合による異材継手５６ａでは、界面端部近傍が構造材５４，５５の十字隅肉溶接Ｗ１，Ｗ２時に生じる熱応力や縦弾性係数（ヤング係数）の相違（アルミニウムは約７００ｋｇ／ｃｍ２、ステンレス鋼は約２１００ｋｇ／ｃｍ２）から生じる応力集中に対してある程度の強度を有するが、高価なチタン５８及びニッケル５９を使用し、かつ火薬を爆発させることが可能な大型設備が必要となるので、製造コストが非常に高いという不具合を有していた。
また、摩擦接合及び圧延接合による異材継手５６ｂでは、継手本体５７を構成する異材５７ａ，５７ｂに構造材５４，５５をそれぞれ十字隅肉溶接Ｗ１，Ｗ２で固着する時、界面端部近傍には大きな熱応力（軸方向応力）が作用する上、縦弾性係数の相違を起因とした応力集中で応力特異場が増大することになる。このため、溶接入熱が高いアルミニウム合金製の構造材５４の方が縮んで熱変形し、ステンレス鋼製の構造材５５に対して界面端部が反り上がり、これら両異材５７ａ，５７ｂの界面に割れが生じて剥がれてしまうおそれがあるので、異材継手５６ｂとしての品質機能に問題を有していた。
さらに、上述した爆着接合や圧延接合などは、異材５７ａ，５７ｂ間の接合強度が堅固なものとなるが、余り荷重が掛からない使用場所によっては過剰な強度となる場合もある。しかも、異材５７ａ，５７ｂ間の接合検査は非常に面倒であり、保守点検作業に多くの時間を要するという不具合を有していた。
【０００６】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンクスカート部において、タンク側構造材と船体側構造材とを連結するのに十分な強度を有し、簡単な構造で安価に製造でき、コスト低減及び保守点検作業性の向上を図ることが可能な異材継手を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明においては、ＬＮＧ船の球形タンクのタンクスカート部を構成するものであって、材質が異なるアルミニウム材または鋼材の２種類の異材によって構成される継手本体と、アルミニウム材で形成されるタンク側構造材と、鋼材で形成される船体側構造材とを備え、前記継手本体の異材の接合面に互いに嵌合する複数の凹凸部のいずれか一方を設け、前記接合面の凹凸部を嵌め込んで前記継手本体の異材を互いに接合すると共に、前記継手本体の異材のうち、同じ材質の異材にタンク側構造材または船体側構造材をそれぞれ溶接にて固着させることにより、材質が異なる２つのタンク側構造材と船体側構造材とを前記継手本体を介して連結するようにしている。
【０００８】
また、本発明において、前記接合面の凹凸部は、逆テーパ形状の台形に形成されていることが好ましい。
さらに、本発明において、前記接合面の凹部は、前記タンク側構造材が固着される継手本体の異材に設けられ、前記接合面の凸部は、前記船体側構造材が固着される継手本体の異材に設けられていることが好ましい。
そして、本発明において、前記接合面の凹凸部は、前記タンクスカート部の円周方向に対して直交方向へ延び、前記継手本体の異材の外周面より内周面にかけて直線状に形成されていることが好ましい。
また、本発明において、前記接合面の凹凸部は、前記タンクスカート部の円周方向に対して交差する方向へ延び、前記継手本体の異材の外周面及び一方側端面より内周面及び他方側端面にかけて斜めに形成されていることが好ましい。
さらに、本発明において、前記継手本体は、前記タンクスカート部の円周方向に沿って区分される複数個のセグメントで形成され、これら各セグメントの接合する側端面には、互いに嵌合する複数の凹凸部のいずれか一方が設けられていることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係る異材継手を示す斜視図、図２は本実施形態の異材継手を構成する船体側異材を示す斜視図、図３は本実施形態の異材継手を適用したＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンクのタンクスカート部付近を概念的に示す斜視図、図４は図３のＡ部拡大図、図５は本実施形態の異材継手の継手本体を構成するセグメントを示す正面図である。
【００１０】
図１〜図５に示す如く、本発明の第１実施形態に係る異材継手１は、ＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンク２のタンクスカート部３において、材質が異なる２つの構造材４，５を連結する際に用いられる継手である。このため、本実施形態の異材継手１は、材質が異なる２種類の異材４，５を互いに接合することによって構成される継手本体６を備えている。この継手本体６のアルミニウム製球形タンク２側に設けられる一方のタンク側異材４及びこれに固着されるタンク側構造材７は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）を含有したアルミニウム合金材で形成されている。また、継手本体６の船体側（図示せず）に設けられる他方の船体側異材５及びこれに固着される船体側構造材８は、例えば鋼（Ｆｅ）にクロム（Ｃｒ）とニッケル（Ｎｉ）などを含有するステンレス鋼材で形成されている。
【００１１】
上記タンク側構造材７及び船体側構造材８は、水平方向へ延びる異材継手１を間に置いて垂直方向へ沿って同軸上に配設されており、タンク側構造材７の上端はアルミニウム製球形タンク２の外周部に接合されていると共に、タンク側構造材７の下端は十字隅肉溶接Ｗ１により継手本体６のタンク側異材４の構造材固着面４ａに固着されている。また、船体側構造材８の下端は、アルミニウム製球形タンク２を支持する図外の鋼製基台（船体）に接合されていると共に、船体側構造材８の上端は十字隅肉溶接Ｗ２により継手本体６の船体側異材５の構造材固着面５ａに固着されている。
【００１２】
また、上記継手本体６は、タンクスカート部３の円周方向に沿って区分される複数個の横長大円弧状のセグメント６ａ，６ｂ…で形成されており、これらセグメント６ａ，６ｂは、それぞれ平面視で略長方形状に形成されたタンク側異材４及び船体側異材５を備えている。タンク側異材４及び船体側異材５は、既述したように溶接による溶融接合はできず、相互の接合面４ｂ，５ｂを機械的な嵌合にて接合することにより一体化されている。
このため、本実施形態のタンク側異材４及び船体側異材５の接合面４ｂ，５ｂには、図１〜図５に示す如く、挿入によって互いに嵌合する複数本の凹凸部９，１０のいずれか一方が設けられており、これら凹凸部９，１０は、相互の係合作用を高めるべく、逆テーパ形状の台形に形成されている。そして、タンク側異材４の接合面（下面）４ｂには、材質に基づく加工容易性の観点から凹部９が設けられ、船体側異材５の接合面（上面）５ｂには凸部１０が設けられている。
【００１３】
また、上記継手本体６におけるタンク側異材４及び船体側異材５の接合面４ｂ，５ｂの凹凸部９，１０は、タンクスカート部３の円周方向に対して直交方向へ延び、かつ、タンク側異材４及び船体側異材５の外周面４ｃ，５ｃより内周面４ｄ，５ｄにかけて、全幅にわたり直線状に形成されている。しかも、凹凸部９，１０は、タンクスカート部３の円周方向へ一定の間隔を開けて、それぞれ対応する位置に配設されている。
さらに、継手本体６の隣接した各セグメント６ａ，６ｂの接合する側端面には、図５に示す如く、接合面４ｂ，５ｂの凹凸部９，１０と同様、挿入によって互いに嵌合する複数本の側方凹凸部１１，１２のいずれか一方が設けられており、これら側方凹凸部１１，１２も、相互の係合作用を高めるべく、逆テーパ形状の台形に形成されている。しかも、側方凹凸部１１，１２は、全幅にわたり直線状に形成されていると共に、各セグメント６ａ，６ｂの上下方向へ一定の間隔を開けて、それぞれ対応する位置に配設されている。
【００１４】
本発明の第１実施形態に係る異材継手１を用いて、ＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンク２を船体（図示せず）に連結して設備するには、まず、タンクスカート部３の継手本体６を構成する異材４，５のうち、図１の矢印Ｘ方向から船体側異材５の凸部１０をタンク側異材４の凹部９に挿入して嵌め込み、タンク側異材４および船体側異材５の接合面４ｂ，５ｂを互いに接合する。次いで、図５に示す如く、継手本体６のセグメント６ｂの側方凸部１２を隣接するセグメント６ａの側方凹部１１に挿入して嵌め込み、各セグメント６ａ，６ｂの側端面を互いに接合する。そして、この接合作業を繰り返して行い、継手本体６をタンクスカート部３の全周にわって接合する。
しかる後、図４に示す如く、タンク側構造材７及び船体側構造材８をそれぞれ対応する継手本体６の異材４，５の構造材固着面４ａ，５ａに十字隅肉溶接Ｗ１，Ｗ２で固着すれば、タンク側構造材７と船体側構造材８とは継手本体６を介して連結され、アルミニウム製球形タンク２は船体（図示せず）に設備されることになる（図３参照）。
【００１５】
本発明の第１実施形態に係る異材継手１では、アルミニウム材またはステンレス鋼材の２種類のタンク側異材４及び船体側異材５によって構成される継手本体６を備えており、継手本体６のタンク側異材４及び船体側異材５の接合面４ｂ，５ｂに互いに嵌合する複数の凹凸部９，１０のいずれか一方を設け、接合面４ｂ，５ｂの凹凸部９，１０を挿入して嵌め込んで継手本体６の異材４，５を互いに接合し、継手本体６の異材のうち、同じ材質の異材４，５にアルミニウム材またはステンレス鋼材のタンク側構造材７または船体側構造材８をそれぞれ溶接にて固着させることにより、材質が異なる２つのタンク側構造材４と船体側構造材５とを継手本体６を介して連結しているため、従来の爆着接合や圧延接合などに比べて簡単な構造で、安価なものを製造することができる。しかも、本実施形態の異材継手１では、タンク側異材４及び船体側異材５の接合面４ｂ，５ｂの凹凸部９，１０を逆テーパ形状の台形に形成し、かつ、これら凹凸部９，１０をタンクスカート部３の円周方向に対して直交方向へ延び、タンク側異材４及び船体側異材５の外周面４ｃ，５ｃより内周面４ｄ，５ｄに直線状に形成しているため、タンクスカート部３の上下方向及び円周方向の荷重（ＬＮＧ船の揺れ）に対して必要な接合強度を得ることができる。
【００１６】
図６は本発明の第２実施形態に係る異材継手を示す斜視図、図７は本実施形態の異材継手を構成する船体側異材を示す斜視図である。
本実施形態の異材継手２１が上記第１実施形態の異材継手１と異なる点は、図６及び図７に示す如く、継手本体２６におけるタンク側異材２４及び船体側異材２５の接合面２４ｂ，２５ｂの凹凸部９，１０がタンクスカート部３の円周方向に対して交差する方向へ延び、タンク側異材２４及び船体側異材２５の外周面２４ｃ，２５ｃ及び一方側端面２４ｅ，２５ｅより内周面２４ｄ，２５ｄ及び他方側端面２４ｆ，２５ｆにかけて斜めに形成されていることである。このため、凹凸部９，１０の長さは、設ける位置によって異なっている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
本実施形態の異材継手２１によれば、タンク側異材２４及び船体側異材２５の接合面２４ｂ，２５ｂの凹凸部９，１０を逆テーパ形状の台形に形成し、かつ、これら凹凸部９，１０をタンクスカート部３の円周方向に対して交差する方向へ延び、タンク側異材２４及び船体側異材２５の外周面２４ｃ，２５ｃ及び一方側端面２４ｅ，２５ｅより内周面２４ｄ，２５ｄ及び他方側端面２４ｆ，２５ｆにかけて斜めに形成しているため、タンクスカート部３の上下方向及び円周方向のみならず、半径方向の荷重（ＬＮＧ船の縦揺れ及び横揺れ）に対しても必要な接合強度を得ることができる。
【００１７】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の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内において種々の変形及び変更を加え得るものである。
例えば、タンクスカート部３の上下方向の荷重に対して余り考慮しなくてよい場合には、タンク側異材４，２４及び船体側異材５，２５の接合面４ｂ，２４ｂ，５ｂ，２５ｂの凹凸部９，１０を断面四角形状や断面半円形状に形成することも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係る異材継手は、ＬＮＧ船の球形タンクのタンクスカート部を構成するものであって、材質が異なるアルミニウム材または鋼材の２種類の異材によって構成される継手本体と、アルミニウム材で形成されるタンク側構造材と、鋼材で形成される船体側構造材とを備え、前記継手本体の異材の接合面に互いに嵌合する複数の凹凸部のいずれか一方を設け、前記接合面の凹凸部を嵌め込んで前記継手本体の異材を互いに接合すると共に、前記継手本体の異材のうち、同じ材質の異材にタンク側構造材または船体側構造材をそれぞれ溶接にて固着させることにより、材質が異なる２つのタンク側構造材と船体側構造材とを前記継手本体を介して連結するようにしているので、ＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンクのタンクスカート部において、タンク側構造材と船体側構造材とを連結するのに必要かつ十分な強度を有し、しかも、簡単な構造で安価に製造することができ、コストダウン及び保守点検作業性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る異材継手を示す斜視図である。
【図２】本第１実施形態の異材継手を構成する船体側異材を示す斜視図である。
【図３】本第１実施形態の異材継手を適用したＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンクのタンクスカート部付近を概念的に示す斜視図である。
【図４】図３におけるＡ部拡大正面図である。
【図５】本第１実施形態の異材継手の継手本体を構成するセグメントを示す正面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る異材継手を示す斜視図である。
【図７】本第２実施形態の異材継手を構成する船体側異材を示す斜視図である。
【図８】従来の構造用異材継手を適用したＬＮＧ船のアルミニウム製球形タンクスカート部付近を概念的に示す断面図である。
【図９】（ａ）は爆着接合による異材継手を示す断面図、（ｂ）は圧延接合による異材継手を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２１　異材継手
２　球形タンク
３　タンクスカート部
４，２４　タンク側異材
４ａ，２４ａ　構造材固着面
４ｂ，２４ｂ　接合面
５，２５　船体側異材
５ａ，２５ａ　構造材固着面
５ｂ，２５ｂ　接合面
６，２６　継手本体
７　タンク側構造材
８　船体側構造材
９　凹部
１０　凸部
１１　側方凹部
１２　側方凸部
Ｗ１，Ｗ２　十字隅肉溶接
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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