(57)【要約】【課題】  浮屋根の揺動に対して大きな減揺効果を得られるようにする。【解決手段】  液体を貯留する浮屋根式タンク１０のタンク本体１２の底部に揺動抑制板２２が起伏自在に設けてある。第１索状体２４と第２索状体２６はそれぞれ一端を液体の表面に浮かべた浮屋根１８の一側縁部に接続し、他端が揺動抑制板２２の上部に接続してある。浮屋根１８の揺動をこれらの索状体２４、２６に生じる張力として揺動抑制板２２に伝達し、当該揺動抑制板２２を起伏させる。索状体２４、２６の一端側は複数本の端部索状体に分岐しており、各端部索状体の先端が浮屋根１８の側縁部の周方向に分散して接続してある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する浮屋根式タンクのタンク本体の底部に起伏自在に設けた揺動抑制板と、一端側を前記液体の表面に浮かべた浮屋根の側縁部に接続し、他端を前記揺動抑制板の上部に接続した索状体とを備え、前記浮屋根の揺動を前記索状体に生じる張力として前記揺動抑制板に伝達し、当該揺動抑制板を起伏させるようにした浮屋根の減揺装置であって、前記索状体の一端側は複数本の端部索状体に分岐しており、各端部索状体の先端が前記浮屋根の側縁部の周方向に分散して接続されたことを特徴とする浮屋根の減揺装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油などを備蓄する浮屋根式タンクの浮屋根の揺動を低減する浮屋根の減揺装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油やナフサなどを屋外に保管する大型のタンクは、浮屋根式タンクが用いられている。浮屋根式タンクは、タンク本体内に貯留した原油などの液体の液面に浮屋根と呼ばれる蓋を浮かべ、浮屋根とタンク本体との間にシール材を配置して原油などが蒸発するのを防止している。浮屋根は、タンク本体内の液体の増減に伴う液面の変動によって、タンク本体内を上下動するようになっている。この浮屋根式タンクは、液面が減少しても原油やナフサなどが空気に触れることがないため、火災の発生などの危険を避けることができる。
【０００３】
ところが、地震が発生してタンクが揺れると、タンク内の液体の揺動に伴って浮屋根も揺動する。特に、タンクに数秒から１０数秒の揺れがタンク内液体の揺動の固有周期と一致して共振状態となると、液面が大きく揺動する。このため、タンク内に多量の原油などが貯留されている場合に、液面の大きな揺動によって浮屋根が大きく傾斜し、原油などがタンクからこぼれたり、浮屋根がタンク本体に設けた付属物と衝突して破損したり、衝突した際に火花が発生して火災になったりする。このため、浮屋根の揺動を抑制する装置が種々考えられており、例えばヒンジを介して上下方向に折りたためる制水板を複数配置してタンク内を仕切ってタンク内に生ずる液圧を小さくするようにしたもの（特許文献１）、浮屋根にワイヤを吊るし、ワイヤに水平方向に平らな板からなる抵抗体を取り付けて液体の揺動を抑制するもの（特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開昭５７−１４２８９２号公報
【特許文献２】特開平９−１４２５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のタンクの液面揺動防止装置は、タンク内を仕切って揺動しうる液体の量を少なくしているために、液面の揺動が小さくなることが期待される。しかし、特許文献１に記載のものは、浮屋根の縁部が拘束されていないために、浮屋根の揺動を充分に抑制することができない。また、特許文献２に記載のタンクは、抵抗体が水平方向に平らな板状体からなっており、ワイヤの下端が固定されていないため、抵抗体による液体の揺動抑制作用が弱い。このため、浮屋根も減揺効果が小さい。
【０００５】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、浮屋根の揺動に対して大きな減揺効果を得られるようにした浮屋根の減揺装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る浮屋根の減揺装置は、液体を貯留する浮屋根式タンクのタンク本体の底部に起伏自在に設けた揺動抑制板と、一端側を前記液体の表面に浮かべた浮屋根の側縁部に接続し、他端を前記揺動抑制板の上部に接続した索状体とを備え、前記浮屋根の揺動を前記索状体に生じた張力として前記揺動抑制板に伝達し、当該揺動抑制板を起伏させるようにした浮屋根の減揺装置であって、前記索状体の一端側は複数本の端部索状体に分岐しており、各端部索状体の先端が前記浮屋根の側縁部の周方向に分散して接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
地震の加速度がタンク本体に作用すると、タンク本体内の液体が地震の加速度方向と逆側に移動したと同様の効果を生じ、タンク本体の一側の表面が盛り上がる。このため、浮屋根は、一側が上昇して他側が下降しようとする。本発明では、この時に浮屋根の一側に接続した索状体が、浮屋根の上昇に伴って他端に接続した揺動抑制板を一方に倒すように牽引して、浮屋根の上昇方向と異なる方向に傾く。このため、タンク本体の一側に作用する液体の圧力が小さくなるとともに、浮屋根の一側の上昇が液体の移動を阻止する揺動抑制板によって引き戻される力を受ける。このため、浮屋根の揺動が抑制され、液体の揺動を低減することができ、大きな減揺効果を得ることができる。
【０００８】
特に、前記索状体の一端側は複数本の端部索状体に分岐しており、各端部索状体の先端が前記浮屋根の側縁部の周方向に分散して接続されている。このため、揺動抑制板の長手方向に対して同一方向に地震の加速度が作用した場合でも揺動抑制板による減揺効果を得ることができるという格別の利点がある。また、複数本の端部索状体に張力が分散するので、索状体と浮屋根との接続部に強大な集中荷重が作用して損傷をもたらす事態を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る浮屋根の減揺装置の好ましい実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る浮屋根の減揺装置の説明図である。図１において、浮屋根式タンク１０は、タンク本体１２の内部に原油などの液体１４を貯留する。液体１４の液面１６には、浮屋根１８を浮かべるようになっている。浮屋根式タンク１０は、タンク本体１２と浮屋根１８との間に図示しないシール部材が配設してあって、タンク本体１２に貯留した液体１４が蒸発するのを防止する。また、タンク本体１２の内部には、浮屋根１８の揺動を低減させるための減揺装置２０が設けてある。
【００１０】
減揺装置２０は揺動抑制板２２、第１索状体２４、第２索状体２６、プーリ２８（２８ａ、２８ｂ）、３０（３０ａ、３０ｂ）を有している。揺動抑制板２２は、ヒンジ３２を介してタンク本体１２の底板に取り付けてあって、矢印３４に示したように、左右のどちら方向にも起伏自在となっている。また、揺動抑制板２２は、下方を索状体２４、２６を通すことができるように、底板からやや浮かせた状態で取り付けてある。そして、揺動抑制板２２は、上端がワイヤロープなどの引起し部材３６を介して浮屋根１８の下面に接続してある。引起し部材３６は、タンク本体１２内の液体１４が引き抜かれ、浮屋根１８が下降して揺動抑制板２２が倒れた後に、タンク本体１２の内部に液体１４を再注入して浮屋根１８を上昇させた際に、揺動抑制板２２を引き起こすためのものである。
【００１１】
第１索状体２４、第２索状体２６は、屈曲可能なワイヤロープ、索などから形成してある。図２は浮屋根１８の下面を下から見上げた状態を模式的に示した説明図である。図２に示すように、第１索状体２４は一端側が複数本の端部索状体２４ａ〜２４ｅに分岐している。各端部索状体２４ａ〜２４ｅの先端が浮屋根１８の揺動抑制板２２に対して一側（揺動抑制板２２の他方の面側）の縁部となる浮体部３８の下部周方向に接続具（図示せず）を介して例えば円周角９０度の範囲で分散して接続してある。プーリ２８ａ、２８ｂは、第１ガイド部材を構成していて、第１索状体２４を掛け渡すようになっている。プーリ２８ａは、タンク本体１２の下部であって、第１索状体２４の一端側のほぼ真下に取り付けてある。また、プーリ２８ｂは、揺動抑制板２２の反対側、すなわち揺動抑制板２２の一方の面と対向したタンク本体１２の下部のプーリ２８ａと対応する位置に取り付けてある。そして、第１索状体２４は、中間部をプーリ２８ａに掛けられ、揺動抑制板２２の下を通されてプーリ２８ｂに掛けられる。第１索状体２４の他端は、揺動抑制板２２の上部に接続している。
【００１２】
第２索状体２６も一端側が複数本の端部索状体２６ａ〜２６ｅに分岐している。各端部索状体２６ａ〜２６ｅの先端が浮屋根１８の揺動抑制板２２に対して他側（揺動抑制板２２の一方の面側）の縁部となる浮体部３８の下部周方向に接続具（図示せず）を介して分散して接続してある。そして、第２索状体２６は、中間部が第２ガイド部材を構成しているプーリ３０ａ、３０ｂを介して揺動抑制板２２に対して一側に案内され、他端が揺動抑制板２２の上部に接続してある。すなわち、第２索状体２６は、中間部が一端側の真下に設けたプーリ３０ａに掛け渡され、揺動抑制板２２の下を通されて反対側に設けたプーリ３０ｂに掛け渡してある。
【００１３】
揺動抑制板２２は、図３に示したように、タンク本体１２を中心として第１象限から第４象限のそれぞれに１つずつ配設してある。そして、各象限に配設した揺動抑制板２２（２２Ａ〜２２Ｄ）のそれぞれは、隣接する揺動抑制板２２の長手方向が相互に直交するように配設してある。図４はタンク本体１２の内部を図３の右側から見た揺動抑制板２２の配置状態を模式的に示したものであり、図５はタンク本体１２の内部を図３の下側から見た揺動抑制板２２の配置状態を模式的に示したものである。各揺動抑制板２２は、図４、図５に示したように、上部部材の下端４２がタンク本体１２の底板４４との間に間隙４６を有するように取り付けてあり、この間隙４６に索状体２４、２６を通すことができるようになっている。そして、各揺動抑制板２２の上端には、索状体２４、２６を接続するための連結具４８が設けてある。
【００１４】
減揺装置２０の作用は、次のとおりである。図６に示したように、地震加速度５０が図の左方向に作用した場合、タンク本体１２は、左方向に移動する力を受け、タンク本体１２内の液体１４が実質的に右へ移動したと同様の効果を生じ、タンク本体１２の右側内面に押し付けられる。このため、タンク本体１２内の右側部分の圧力が高くなって液面１６が上昇し、左側部分の圧力が低くなって液面１６が低下する。したがって、浮屋根１８は、矢印に示したように回転モーメント５４が作用し、液面１６の変化に伴って右側が上昇し、左側が下降する。
【００１５】
浮屋根１８の右側が上昇すると、この部分に接続した第２索状体２６を引き、第２索状体２６に大きな張力５２を与える。一方、浮屋根１８の左側は、液面１６の下降に伴って下降し、この部分に接続した第１索状体２４の張力が小さくなる。そして、第２索状体２６に生じた大きな張力５２は、第２索状体２６の他端側に伝達され、揺動抑制板２２の上端を図６の左方向に引き、揺動抑制板２２を反時計方向に回転させ、揺動抑制板２２の左側に存在する液体１４が右方向に移動するのを阻止する。このため、浮屋根１８を反時計方向に回転させようとする回転モーメント５４が小さくなり、浮屋根１８の揺動を抑制することができる。
【００１６】
図７に示したように、浮屋根１８が矢印５６のように回転し、揺動抑制板２２が反時計方向に回動すると、揺動抑制板２２の左側の液体１４は、揺動抑制板２２の左側の面に大きな圧力を与え、一部が揺動抑制板２２を超えて揺動抑制板２２の右側に移動する。このため、タンク本体１２の内部は、揺動抑制板２２の左側の圧力が高くなり、右側の圧力が低下する。したがって、揺動抑制板２２は、矢印５８に示したように、右方向に押される力を受け、第２索状体２６に大きな張力を与える。このため、第２索状体２６に作用する大きな張力は、第２索状体２６を接続した浮屋根１８の右側部分を下方に引き、浮屋根１８に矢印に示した大きな反力モーメント６０を与える。したがって、浮屋根１８の揺動が抑制され、大きな減揺効果を得ることができる。地震加速度が右方向に作用した場合には上記とは逆方向の作用によって同様に浮屋根１８の揺動が抑制される。
【００１７】
ところで、揺動抑制板２２による減揺効果には方向性がある。図８はその説明図であり、タンク本体１２の内部に揺動抑制板２２が一箇所だけ配置された状態を平面的に示している。図８（１）は地震の加速度が揺動抑制板２２の長手方向に対して直角方向Ａに作用し、図６や図７に示した状態と同様に浮屋根１８の右側が上昇した場合である。この場合には、第２索状体２６の一端側で分岐し浮屋根１８の側縁部の周方向に分散して接続した複数本の端部索状体２６ａ〜２６ｅの中で、中央の端部索状体２６ｃに最大の張力が作用する。端部索状体２６ｂ、２６ｄにも中間の張力が作用し、端部索状体２６ａ、２６ｅにも弱い張力が作用する。したがって、これら複数本の端部索状体２６ａ〜２６ｅに分散した張力の合計値が第２索状体２６に作用することによって，上述のように揺動抑制板２２による大きな減揺効果を得ることができる。
【００１８】
一方、図８（２）は地震の加速度が揺動抑制板２２の長手方向に対して同一方向Ｂに作用し、図において浮屋根１８の下側が上昇し、上側が下降した場合である。この場合には、図において浮屋根１８の下側に接続した端部索状体２６ｅに最大の張力が作用し、次の端部索状体２６ｄにも弱い張力が作用する。逆に、上側に接続した端部索状体２６ａ，２６ｂには緩みが生じる。中央の端部索状体２６ｃは中立であり、張力も緩みも生じ難い。したがって、端部索状体２６ｅと端部索状体２６ｄに分散した張力の合計値が第２索状体２６に作用することによって、揺動抑制板２２による減揺効果を得ることができる。
【００１９】
図８では図示を省略したが、第１索状体２４の一端側で分岐した端部索状体２４ａ〜２４ｅについても同様のことがいえる。このように、第１索状体２４や第２索状体２６の一端側を複数本の端部索状体に分岐し、各端部索状体の先端を浮屋根１８の側縁部の周方向に分散して接続すると、特に図８（２）に示したように、揺動抑制板２２の長手方向に対して同一方向Ｂに地震の加速度が作用した場合でも揺動抑制板２２による減揺効果を得ることができるという格別の利点がある。また、図８（１）に示したように、揺動抑制板２２の長手方向に対して直角方向Ａに地震の加速度が作用した場合でも複数本の端部索状体に張力が分散する。このため、索状体と浮屋根１８との接続部に強大な集中荷重が作用して損傷をもたらす事態を防止することができる。
【００２０】
図９は、実施形態の減揺装置２０を設けた浮屋根式タンク１０と、減揺装置を有していない従来の浮屋根式タンクとの浮屋根の揺動状態の実験の比較結果である。いずれもタンク本体１２の直径が８０ｍ、高さが２０ｍであり、内部に水を満たして加振実験を行ない、加振周期と浮屋根端部の上下変位との関係を求めた。タンク本体に作用させた加振変位は０．１ｍである。そして、図９は、横軸が加振周期を秒で示し、縦軸が浮屋根端部の上下変位をｍで示したものである。
【００２１】
図９に示した△は従来の浮屋根式タンクに対する実験結果であり、■は実施形態に係る減揺装置２０を備えた浮屋根式タンクに対する実験結果である。図９に示されているように、従来の浮屋根式タンクの場合、加振周期が１１秒のときに、浮屋根は端部の上下変位が４ｍを超える揺動を示したが、減揺装置２０を備えた浮屋根はほとんど揺動することがなかった。
【００２２】
前記実施形態においては、揺動抑制板２２をタンク本体１２の中心に対して各象限のそれぞれに１つずつ配設した場合について説明したが、数や大きさ、向き、索状体の連結方向などはこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態にかかる浮屋根の減揺装置の説明図である。
【図２】浮屋根の下面を下から見上げた状態を模式的に示した説明図である。
【図３】揺動抑制板の配置例を示した説明図である。
【図４】タンク本体の内部を図２の右側から見た揺動抑制板の配置状態を模式的に示した図である。
【図５】タンク本体の内部を図２の下側から見た揺動抑制板の配置状態を模式的に示した図である。
【図６】浮屋根に作用する回転モーメントの説明図である。
【図７】浮屋根に作用する反力モーメントの説明図である。
【図８】地震の加速度方向と各端部索状体に作用する張力の関係を示した説明図である。
【図９】実施形態と従来例との浮屋根の加振周期に対する浮屋根の端部の上下変動を比較した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０………浮屋根式タンク、１２………タンク本体、１８………浮屋根、２０………減揺装置、２２………揺動抑制板、２４………第１索状体、２４ａ〜２４ｅ………端部索状体、２６………第２索状体、２６ａ〜２６ｅ………端部索状体、２８ａ、２８ｂ………第１ガイド部材（プーリ）、３０ａ、３０ｂ………第２ガイド部材（プーリ）、３２………ヒンジ、３６………引起し部材。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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