(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を材料とする骨材と、繊維強化プラスチックまたは木材を材料とする船体外板からなる船体構造であって、
骨材および船体外板の間に、繊維強化プラスチックを材料とし、該骨材を支持する支持骨材を介在させて、骨材と支持骨材とを、および支持骨材と船体外板とをそれぞれ繊維強化プラスチックよりなる積層部材で接合したことを特徴とする船体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異種材料を組み合わせた船体構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船体は、船体の船底部および船側部を形成する断面形状が略円弧状の船体外板と、この船体外板に設けられる船底助骨材、船側助骨材、スチフナ（補強材）、または船体の甲板部に設けられる梁などの骨材とが同一材料から成るものである。例えば木造船では、船体外板および骨材が木材から成り、ＦＲＰ船では、船体外板および骨材が繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）から成っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような船体を大型化する場合、ＦＲＰ船においては、船体外板および骨材がそれぞれ成形型により建造されるので、大型船体外板に対応する大型骨材用の成形型も必要となるため、コストがかかってしまい、また木造船においても、骨材に十分な強度を有する高コストの木材が大量に必要となるため、コストがかかってしまうといった問題点があった。さらに木造船においては、船体外板に骨材を取り付ける作業が容易ではないといった問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するようになされたもので、強度が強くかつ加工が容易な金属を骨材の材料として用いることにより、船体を大型化する際に、製作コストを抑えることができる船体構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の船体構造は、金属を材料とする骨材と、繊維強化プラスチックまたは木材を材料とする船体外板からなる船体構造であって、骨材および船体外板の間に、繊維強化プラスチックを材料とし、該骨材を支持する支持骨材を介在させて、骨材および支持骨材、支持骨材および船体外板をそれぞれ繊維強化プラスチックよりなる積層部材で接合したものである。
【０００６】
上記船体構造によると、金属を材料とする骨材と、繊維強化プラスチックまたは木材を材料とする船体外板からなる船体構造であって、骨材および船体外板の間に、繊維強化プラスチックを材料とし、該骨材を支持する支持骨材を介在させて、骨材および支持骨材、支持骨材および船体外板をそれぞれ繊維強化プラスチックよりなる積層部材で接合したものであるため、従来の船体外板および骨材が同一材料で形成されるＦＲＰ船または木造船とは異なり、船体を大型化する際に、大型船体外板に対応する大型骨材用の成形型または骨材に十分な強度を有する高コストの木材を必要としないので、製作コストを抑えることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の船体構造における船体は、繊維強化プラスチックまたは木材を材料とする船体の船底部および船側部を形成する船体外板に、金属を材料とする船底肋骨材、船側肋骨材、スチフナ（補強材）などの骨材を繊維強化プラスチックで接合させたものである。
【０００８】
以下、本発明の実施の形態の船体構造を図１および図２に基づき説明する。
【０００９】
図１および図２に示すように、この船体構造における船体は、例えば繊維強化プラスチックを材料とする船体外板１の形状に応じて加工された金属を材料とする縦骨材１４の両側部に、この縦骨材１４と直交する方向に金属を材料として船体外板１の形状に応じて加工された横骨材１５が該縦骨材１４に沿って所定間隔でもって複数本溶接され、これら縦骨材１４および横骨材１５が船体外板１に繊維強化プラスチックを材料とする積層部材４で接合されるものである。
【００１０】
上記積層部材４は、合成樹脂などからなる樹脂シート（樹脂層）に、ガラス繊維、炭素繊維などからなる繊維シート（繊維シート層）を接着剤を介して互いに複数層重ね合わせることにより形成したもので、以下、積層シートという。
【００１１】
この船体構造は、船体外板１並びに金属製の骨材１０および骨材１１の間に、この金属製の骨材１０（１１）を支持する繊維強化プラスチック製の支持骨材１２および支持骨材１３を介在させて、骨材１０（１１）と支持骨材１２（１３）とを、また支持骨材１２（１３）と船体外板１とをそれぞれ積層シート４で接合させて複合縦骨材１４および複合横骨材１５としたものである。
【００１２】
すなわち、この船体構造は、船体外板１に設けられる複合縦骨材１４および複合横骨材１５として、断面がＨ字状（またはＩ字状）、すなわちウエブ部１０Ａ（１１Ａ）の両端部に互いに平行の平板状のフランジ部１０Ｂａ（１１Ｂａ）、１０Ｂｂ（１１Ｂｂ）を有する骨材１０（１１）と、この骨材１０（１１）と同じ形状で、断面がＨ字状（またはＩ字状）、すなわちウエブ部１２Ａ（１３Ａ）の両端部に互いに平行の平板状のフランジ部１２Ｂａ（１３Ｂａ）、１２Ｂｂ（１３Ｂｂ）を有する支持骨材１２（１３）とから成る複合骨材を採用したものである。
【００１３】
上記複合骨材を製作して船体外板１に接合する場合には、上記骨材１０（１１）および支持骨材１２（１３）の一端部のフランジ部１０Ｂａ（１１Ｂａ）、１２Ｂａ（１３Ｂａ）同士を互いに対面させて、接着剤で接合して複合骨材とする。そして、この複合骨材の接合部１６（１７）を両側から積層シート４で覆って、骨材１０（１１）および支持骨材１２（１３）を強固に接合した後、この複合骨材を構成する支持骨材１２（１３）の他端部のフランジ部１２Ｂｂ（１３Ｂｂ）を下方の船体外板１に対面させて、この他端部のフランジ部１２Ｂｂ（１３Ｂｂ）と船体外板１とを接着剤で接着し、この支持骨材１２（１３）の中央部から他端部のフランジ部１２Ｂｂ（１３Ｂｂ）に亘って、積層シート４で覆って、上記複合骨材を船体外板１に強固に接合させる。
【００１４】
なお上記繊維強化プラスチックとしては、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックなどが使用され、高弾性率、高強度、高振動減衰能などの性質を有している。
【００１５】
上述したように船体の骨材としての機能を有する複合骨材は、金属を材料とするＨ字状の骨材１０（１１）に、この骨材１０（１１）の形状に応じて製作されたＨ字状の支持骨材１２（１３）が接合されて二重の骨材により構成されているので、その分、一層強度が強い骨材としての機能を有しているため、従来の船体外板および骨材が同一材料の繊維強化プラスチックで形成されるＦＲＰ船とは異なり、船体を大型化する際に、大型船体外板に対応する大型骨材用の成形型を必要とせず、したがって製作コストを抑えることができる。
【００１６】
また上記複合骨材と船体外板１との接合部分においては、剛性が同じ材料同士（繊維強化プラスチック同士）の接合であるので、外力に対して同じ変位量となるため、さらに金属を材料とする骨材と船体外板の材料の特性差が支持骨材を形成する繊維強化プラスチックで吸収されるため、両者間（複合骨材および船体外板間）における剥離作用を最小限におさえることができる。
【００１７】
なお上記船体構造における船体を製作する場合には、複合骨材を構成する骨材１０（１１）および支持骨材１２（１３）を、それぞれ最適の工程（下向け作業ができる）で並行して製作でき、さらにこの骨材１０（１１）および支持骨材１２（１３）を製作する工程と、この骨材１０（１１）および支持骨材１２（１３）を結合する工事工程とをラップさせることができ、したがって製作工期を短縮化することができる。
【００１８】
ところで、上記実施の形態においては、Ｈ字状の骨材１０（１１）および船体外板１の間に、該骨材１０（１１）を支持するＨ字状の支持骨材１２（１３）を介在させて、該骨材１０（１１）および支持骨材１２（１３）の一端部のフランジ部１０Ｂａ（１１Ｂａ）、１２Ｂａ（１３Ｂａ）同士を接着剤で接着させて複合骨材としたものを説明したが、図３に示すように、Ｔ字状の金属製の骨材１８（１９）および船体外板１の間に、Ｔ字状の骨材１８（１９）を支持するＴ字状の繊維強化プラスチック製の支持骨材２０（２１）を介在させて、これらＴ字状の骨材１８（１９）およびＴ字状の支持骨材２０（２１）のウエブ部１８Ａ（１９Ａ）、２０Ａ（２１Ａ）同士を接合させた複合骨材、すなわち複合縦骨材２２および複合横骨材２３としてもよい。この場合、支持骨材２０（２１）のウエブ部２０Ａ（２１Ａ）には、頂部にＴ字状の骨材１８（１９）のウエブ部１８Ａ（１９Ａ）を埋め込むための略凹状の埋込部２０Ａａ（２１Ａａ）が形成され、この支持骨材２０（２１）の埋込部２０Ａａ（２１Ａａ）内を接着剤で塗布して、Ｔ字状の骨材１８（１９）のウエブ部１８Ａ（１９Ａ）を埋め込んで、該支持骨材２０（２１）のウエブ部２０Ａ（２１Ａ）を接合させて複合骨材とする。そして、この複合骨材の接合部２４（２５）を両側から積層シート４で覆って、骨材１８（１９）および支持骨材２０（２１）を強固に接合する。この複合骨材を船体外板１に接合させる場合には、この複合骨材を構成する支持骨材２０（２１）のフランジ部２０Ｂ（２１Ｂ）の下面側を下方の船体外板１に対面させて、このフランジ部と２０Ｂ（２１Ｂ）船体外板１とを接着剤で接着し、この支持骨材２０（２１）の中央部から該フランジ部２０Ｂ（２１Ｂ）に亘って、積層シート４で覆って、複合骨材を船体外板１に強固に接合させる。したがって複合骨材が二重の骨材により構成されているため、強度に強く、また該複合骨材を構成するＴ字状の骨材１８（１９）のウエブ部１８Ａ（１９Ａ）が支持骨材２０（２１）の埋込部２０Ａａ（２１Ａ）にしっかり埋め込まれて固定されるため、Ｔ字状の骨材１８（１９）および支持骨材２０（２１）が強固に接合される。また上記Ｔ字状の骨材１８（１９）および支持骨材２０（２１）は、上記Ｈ字状の骨材１０（１１）および支持骨材１２（１３）と比較して、製作が容易な形状である。
【００１９】
ところで、上記実施の形態においては、一端部から他端部に亘って断面形状が同一のＴ字状の骨材を使用したものを説明したが、図４および図５に示すように、Ｔ字状の骨材２６のウエブ部２６Ａに、一端部から他端部に亘って、矩形状の穴（軽目穴）２７を所定間隔でもって複数個形成した骨材を使用してもよい。この骨材２６を積層シート４で覆い船体外板１に接合する場合には、この骨材２６の穴２７にも積層シート４が設けられ、この積層シート４が骨材２６のフランジ部２６Ｂを幅方向において完全に覆って船体外板１に接合される。そして、この積層シート４の通された穴２７の隙間に充填材２８を充填させて、さらにこの骨材２６の外表面を積層シート４で覆う。したがって上記骨材２６は、骨材２６の穴２７に通された積層シート４および骨材２６の外表面を覆う積層シート４、すなわち二重の積層シート４、４により覆われるため、骨材２６および船体外板１を一層強力に接合することができる。
【００２０】
また上記実施の形態においては、船体における縦骨材および横骨材のそれぞれに、同一の骨材、すなわちハット状の骨材、Ｔ字状の骨材、被覆骨材、または複合骨材を採用したものを説明したが、船体形状などに応じて、適宜、これら各骨材を組み合わせて、縦骨材および横骨材に異なる骨材を採用してもよい。
【００２１】
また上記実施の形態においては、船体の船体外板を繊維強化プラスチックにより形成したものを説明したが、この船体の船体外板を木材により形成したものに置き換えてもよい。この場合においても、船体の骨材として、上記実施の形態における各骨材、すなわち強度が強くかつ加工が容易な金属により形成されたハット状の骨材、Ｔ字状の骨材、このＴ字状の骨材に繊維強化プラスチックを覆うだけで容易に製作される被覆骨材、または強度が一層強い複合骨材が採用されるため、従来の船体外板および骨材が同一材料の木材で形成される木造船とは異なり、船体を大型化する際に、骨材に十分な強度を有する高コストの木材を必要としないので、製作コストを抑えることができる。
【００２２】
また船体外板および骨材が同一材料の繊維強化プラスチックまたは木材からなる既存の船体を拡張する場合においても、該船体の船体外板に本船体構造を適用することは有効である。
【００２３】
また上記実施の形態においては、本船体構造を船体の船体外板に適用したものを説明したが、この船体構造を船体の甲板部などの板体部に適用してもよく、さらに船体以外の海洋構造物の板体部などに適用してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の船体構造によれば、船体の船体外板を繊維強化プラスチックまたは木材により形成し、船体の骨材として、骨材および支持骨材の二重の骨材により構成されたものを使用しているため、従来の船体外板および骨材が同一材料で形成されるＦＲＰ船または木造船とは異なり、船体を大型化する際に、大型船体外板に対応する大型骨材用の成形型または骨材に十分な強度を有する高コストの木材を必要としないので、製作コストを抑えることができる。
【００２５】
また上記船体に使用される二重の骨材と船体外板との接合部分においては、剛性が同じ材料同士（繊維強化プラスチック同士）または類似の材料同士（繊維強化プラスチックと木材）の接合であるので、外力に対して同じ変位量または変位量の差があまり生じなくなるため、さらに金属を材料とする骨材と船体外板の材料の特性差が支持骨材を形成する繊維強化プラスチックで吸収される。したがって、両者間（船体に使用される二重の骨材および船体外板間）における剥離作用を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の船体構造の要部概略斜視図である。
【図２】  同船体構造における骨材の断面図である。
【図３】  同骨材の変形例の断面図である。
【図４】  同船体構造におけるＴ字状の骨材の要部斜視図である。
【図５】  同骨材の断面図である。
【符号の説明】
１      船体外板
４      積層シート
１０    骨材
１１    骨材
１２    支持骨材
１３    支持骨材
１４    縦骨材
１５    横骨材
１８    骨材
１９    骨材
２０    支持骨材
２１    支持骨材
【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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