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特集論

LNG 船の寿命延長技術の現状−ライフ・サイクル・バリュー（LCV）向上へのチャレンジ

文Life Extension Technology on LNG Carrier- Challenge to Enhance the Life Cycle Value（LCV）
湯 浅 和 昭＊1

横 浜 和 俊＊2

白 木 原 浩＊4

佐 藤 宏 一＊5

Kazuaki Yuasa

Kazutoshi Yokohama

Hiroshi Shirakihara

田 村 邦 夫＊3
Kunio Tamura

Koichi Sato

LNG 船は長期プロジェクト向けの高付加価値船であるので，安全で経済的な安定運航を図ることが最重要課題である．当社では，最新の LNG 船については，当社独自の疲労解析技術に基づく長寿命型詳細構造を採用して信頼性向上を図っている．また，就航中の LNG 船については，お客様とアライアンス（同盟関係）を組んだホーム・ドクター方式による長期補修を行っており，安全・安定運航のお手伝いをしている．LNG 船は，大型化・性能改善によって運航経済性の向上を図ることは勿論のこと，生涯価値（ライフ・サイクル・バリュー：LCV）を高める為の構造・設備の採用と安定した保守・整備が益々重要になっている．

1．はじめた後，オーストラリア・ノース・ウエスト・シェルにフ・プロジェクトで，いわゆる，第 2 世代の LNG 船

当社は，液化ガス船のパイオニアとして 1962 年世を開発・建造した．この第 2 世代船は，低ボイルオフ界初の低温式 LPG 船を建造，以来，大型液化ガス船レート（BOR）と強制蒸発装置の組み合わせによっの開発・建造を一貫してリードし続けており，世界第て推進プラント用の燃料選択の自由度を増した点と，一位の建造実績を誇っている．

長期メインテナンスを考慮して，構造配置，材料選定，LNG 船新造については，1983 年以降 26 隻の大型塗装仕様等に細心の注意を払って設計展開し詳細な構LNG 船を竣工しており，特に 1990 年代終盤以降，詳造・仕様を決定している点が大きな特徴で，現在でも

細疲労解析を実施して長寿命型構造を採用している．

当社 LNG 船の基本設計思想となっている．

また，LNG 船の修繕では，1973 年以降複数のお客様

近年では，LNG 船用再液化装置の実用化による燃とアライアンスを組んで，ホーム・ドクター方式によ費の低減，環境に優しい LNG 船の実用化，高度疲労る長期補修を行っており，さらに最近では特殊な寿命解析による信頼性の更なる向上，大型化による経済性延長工事も施工して老朽船の若返りを図っている．

向上等を図り，新造船の LCV 向上を推進している．

新造船，修繕船に関する当社のこの様な取り組みは，お客様のニーズに合致し好評を得ている．
本論文では，先ず当社の LNG 船の新造・修繕の現また，2002 年以降はガストランスポート方式メンブレン船も建造しているので，お客様の要求に合わせて，モス船，メンブレン船の選択も可能となった．

状を概括する．次に，最近のモス船及びメンブレン船2．2 修で実施した構造解析，特に，詳細疲労解析の結果を紹

当社は，他社建造 LNG 船も含めた修繕工事で圧倒介し，当社の最新の寿命延長技術を説明する．また，的な実績を誇り，寿命延長工事にも取り組んでいる．

就航 LNG 船の修繕に関して，長期保守計画を実現す

1973 年以降，ブルネイ，マレーシア，インドネシア，る為の技術の概要，特に，予防保全，ホーム・ドクター

オーストラリア向けの LNG 船で順次長期メインテナ方式等の寿命延長技術を解説する．

ンス契約を結び，継続的に修繕工事を行っている．

新造船

当社修繕で扱っている LNG 船は，テクニガス方式，2．当社の LNG 船の現状
2．1

繕ガストランスポート方式の２種類のメンブレン船合計17 隻と，モス船 12 隻で，メンブレン船修繕は主とし船

当社では，1983 年に 125 000 m 型 LNG 船を竣工し3

船舶・海洋事業本部船舶技術部商船計画グループ長
横浜製作所修繕部主席技師＊3
横浜製作所修繕部工担・設計グループ長て横浜製作所，モス船修繕は主として長崎造船所にて

＊1

＊4

＊2

＊5

長崎造船所造船設計部船殻設計課主席長崎造船所造船設計部計画課

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各々行っている．

トルに基づく波浪荷重計算，（Step2）全船 FEM モデ

3．新造 LNG 船の寿命延長技術−疲労解析
3．1

ルによる波浪中応答解析，（Step3）部分詳細 FEM モデルによる局部応力計算，（Step4）疲労寿命計算の手順で実施された．図中には一般的な疲労チェックポ

LNG 船の疲労解析技術

近年，LNG 船の長期耐用化ニーズを背景に，船体イントである内殻ナックル部，及びモス船で特徴的な疲労解析の広範囲への適用が求められる中，荷重解析構造であるタンクカバーの船体接合部の例を示す．他や応力解析における要素技術の発達やコンピュータのにも大骨の構造不連続部，ロンジ（縦通肋骨）の交差能力向上に伴い，新造船に対する疲労解析の仕様が高部等 20 個以上の詳細 FEM モデルを使用し，カーゴホ度化している．さらに LNG 需要のグローバル化によールド部全域の 5 000 箇所以上の評価対象に対し北大り従来の極東〜中東中心の荷動きに加え大西洋航路等

西洋 40 年の設計疲労寿命を確認した．一方，タンクの比率が上がっており，特定航路の波データを反映しシステムに対しては IMO ガスコードタイプ B 要件のた疲労強度解析が要求される場合もある．また，最近疲労解析が要求されるが，球形タンク専用にメッシュの新造船においては，長期設計疲労寿命を確保し，各作成及び疲労寿命計算の自動処理プログラムを当社独船級協会における疲労精査ノーテーション（登録符号）

自で開発し，多くのチェックポイントに対して短期間をお客様から要求される場合が増えている（例として，で高精度の疲労評価が可能である．

LR ShipRight FDA，DNV CSA-2，PLUS-2 等）．当3．3

社は 1980 年代から継続して荷重〜応力一貫解析によガストランスポート方式メンブレン船はタンクシスる疲労解析技術の開発，及び実船への適用を行っておテムの応力制限上船体縦部材は，疲労強度面で十分なり，上記のようなお客様のニーズに柔軟に対応してい余裕を持った設計となっているので，外水圧とタンクる．以下，モス船とメンブレン船における事例を紹介荷重に対する主桁部材の疲労強度が主な精査対象となする．

る．特に防熱層とバラストタンクの境界である内殻

3．2

メンブレン船における解析事例（Inner hull）の構造不連続部は疲労強度上の重要ポ

モス船における解析事例
3

当社の新設計 145 000 m モス型 LNG 船の船体構造イントであり，図２に示す詳細な FEM 解析を実施し，に対して大規模なスペクトル解析を実施した例を図１

想定航路で疲労寿命クライテリアを満足する事を確認に紹介する．解析は，（Step1）北大西洋の波スペクした．航路や寿命に関する仕様変更に対しても都度波

向い波，波の山が船体中央
時刻暦応答（STEP１）波浪荷重計算（向い波中波の山が船体中央に位置する時刻における外水圧分布）

内殻ナックル部

向い波，波の谷が船体中央（STEP２）全船 FEMモデルによる応答計算（変形量は誇張して表示）

タンクカバー接合部（STEP３）詳細 FEMモデルによる局部応力算出

図１ モス船の疲労解析事例

全船モデル及び部分詳細モデルを用いた FEM 解析により波浪中の局部変動応力を算出し，結果を統計処理することにより疲労寿命を推定した．
三菱重工技報 Vol.41 No.6（2004-11）

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4．2 予 防 保 全
予防保全はトラブル発生を未然に防止することを目的にしており，LNG 船に対して適切な保全方法であると言える．
予防保全のメリットは特にカーゴシステムにて顕著であり，トラブル発生による停船という事態を防止する効果が大きい．主なメリットは以下の通りである．
¡船舶の稼働中には修理が不可能であるカーゴシステ
ム（カーゴタンク，カーゴポンプ，カーゴパイプ等）に対する調査，修理の事前計画立案と定期的なドライドック時での工事施工が可能．
¡工事計画の事前実施による品質向上，コスト削減．
¡必要機材，部品，材料等の手配に十分なリードタイムを取ることができ，結果としてドック日数の削減に寄与する．
¡延命工事への円滑な移行¡同型船，シリーズ船への効率的な展開が可能．
図２ メンブレン船の疲労解析事例

防熱層に接する内殻構造不連続部に対して詳細 FEM 解析を実施し，十分な疲労寿命を確認した．

予防保全は，時間ベース，寿命ベース，使用頻度ベース，状態ベース，機会ベース，陳腐化機器の交換等に分類されるが，各船の特性に応じて保全項目を上記区

浪データ／波浪スペクトルに基づく統計解析を実施分にあてはめ，適切な保全を行うことが重要である．

し，結果に応じて局部寸法を調整することでフレキシ

船齢が概ね５年から 20 年の間に実施する予防保全

ブルに対処可能である．また，タンカー等での疲労強の良否が船の状態を大きく左右している．

度上の重要ポイントであるロンジ（縦通肋骨）に関し

4．3 ホーム・ドクター方式ても，想定航路の波データに基づくスペクトル解析をLNG 船修繕ではお客様と修繕ヤードがアライアン実施し，要求されたクライテリアを満足することを確スを結んで船の定期的な修理（refit）を行うと同時に認している．

就航中の船についても常に必要な修理，調査，技術情4．就航 LNG 船の寿命延長技術−予防保全4．1

保守技術全般LNG 船にとって安全・安定運航が最重要項目であり，船舶の保守整備の重要性が再認識されている．

報提供などを行うホーム・ドクター方式が多く採用されている．この方式の利点はお客様，ヤード双方が必要な情報（修理のノウハウ，長期にわたる時系列的な修理履歴など）を詳細な点まで共有し LNG 船の安全で信頼性の高い運航に寄与する点で，特に建造後 20高付加価値船である LNG 船は，通常の船舶よりも年を超えた高齢船に対して大きな効果を持つ．当社

長く運航される傾向がある．最近では船齢が 20 年以

では 1973 年以降，ホーム・ドクターとしてモス，メ上の船が増加しておりその傾向は今後更に顕著になる

ンブレン両方式の LNG 船修繕を実施し，その回数はと判断される．

250 回以上（定期修理ベース）となって豊富な経験とこのような状況下では適切な保守技術のもとで船データ，ノウハウの蓄積を有している．またホーム・舶の保守整備を行うことが重要である．船舶の保守

ドクターとしての要件の一つとしてトラブルシュー

は改良保全（Corrective Maintenance）と予防保全ティングを行う組織を持つことがあげられるが，当社（Preventive Maintenance）に大別される．

では長崎研究所，横浜研究所がその任にあたりお客様

改良保全はトラブル発生後にその時点で対応を検討のニーズに応えている．

して対策を実施する保全方法である．高付加価値船で4．4 延 命 工 事ある LNG 船の場合，トラブル発生後の対応には，予高付加価値船である LNG 船は船齢が 20 年を超えて備品の入手可否，時間的制約など多くの制約がある．

も良好な状態で運航されることが多く，中には現時点したがって，トラブル発生を未然に防止する予防保全

で 30 年を超え，40 年以上の運航を計画しているプロ技術がよりいっそう重要となる．その詳細を次項に述

ジェクトが存在する．LNG 船の延命のためにはあるべる．

船齢において船体部，機関部，電気部，カーゴシステ

351ムの各々について延命工事を実施する必要がある．延

特に海外ヤード建造船では，シリーズ船であっても詳命工事の施工法としては船齢が 10 年あるいは 15 年を細部は異なっていることも多い．このため，設計，工超える頃から通常 2.5 年に一度施行されるドック工事

事計画の両面において複数回の乗船調査などをも含むの際に船殻の詳細調査や修理，機器・装置類の更新なきめ細かい現場調査の実施が重要である．さらに，延どを順次行う場合と，船齢 20 年程度を目処に大規模命工事では計画中，着工後の何れにおいてもチャータな延命工事を実施する場合とがある．当社ではこれらー先の変更などお客様ニーズが変化する場合も多く，２つのパターン何れにも対応して LNG 船延命工事をその都度新しいニーズに対応工事が発生するため，限施工している．図３に近年当社にて行った延命工事のられた時間内で素早く追加，変更工事に対応する必要フローチャートを示す．

がある．またヤード工事，船主手配工事の両方をヤ

延命工事は工事の種類と範囲が多岐にわたると同時ード側が広い目で見ることによるヤード主導のトーに工事量に対して工期が短いという特徴がある．また，タルコーディネーションが工事を成功させるか否かのキーポイントになる．したがって，延命工事においてプロジェクト
現状と将来像

予防保全記録，新技術，従来のトラブ 新ルール／法ルデータ
令等機器，システム等の陳腐化，メーカーによるサポートのレベル低下（Obsolescence）

延命工事項目初期選定
船の信頼性に対する影響度
大ルール，法令等

5．まとめ向けた各種の提案が議論されている．当社では，大型ニーズ，保船方針
小大
通常ドック工事

延命工事項目詳細

船体機関

電気

カーゴ

個別項目

個別項目

個別項目

個別項目

化，次世代推進プラント，タンクの改良提案等の技術開発に加えて，新造船・修繕船の寿命延長技術を適用して，お客様のニーズにあった LNG 船の LCV 向上を図れるものと期待する．
LCV 向上へのチャレンジには，関係先の協力が不可欠である．これまでの協力に感謝するとともに，安その他個別項目要と言える．

LNG の生産から供給に至るチェーンコスト低減に

中

非常時対応

は実績があり，信頼できるヤードを選定することが重

個別項目

全性・信頼性・経済性の高い LNG 船を実現するために，今後とも関係者の協力のもと，LCV 向上に努め

ルール，法令等延命工事全体計画，設計（含新旧機器・設備の適合性検証）

HSE『乗船調査』
等 ＃１〜＃NISO
14001

図面管理並びに都度アップデート

追加，変更に対する積極的対応，設計変更

詳細設計，工程計画
資材手配他

OHSAS
18001

工程計画（最終）
延命工事着工て行きたい．
参 考 文 献（1）Itoyama, N. et al., A New Generation ofSpherical Tank LNG Carrier, LNG9（1989）（2）湯浅和昭ほか，LNG 船の技術動向と将来展望，
三菱重工技報 Vol.37 No.5（2000）（3）Yuasa, K., et al., Challenges of Mitsubishi GTT
Membrane LNG Carrier, Gastech2000（2000）（4）Yuasa, K., et al., Refurbishment Works for LifeTime Extension of LNG Carriers - To EnhanceSafety and Reliability, LNG-14（2004）

船主手配
工事

ヤード手配
工事工法，工程フォロー

熟練作業者

設備，治工具資材等

HSE
管理

品質管理

保全
管理

工程管理

湯浅和昭

横浜和俊

白木原浩

佐藤宏一

田村邦夫

ヤードによる全体コーディネーション（延命工事成功のキーポイント）

図３ LNG 船延命工事フローチャート

プロジェクトの将来計画，本船の予防保全の記録，規則の動向，本船の機器の状況等を踏まえて，先ず延命工事の項目・内容を計画する．次に，本船の乗船調査等を通じて詳細な計画を行った上で，実際の延命工事を施工する．

三菱重工技報 Vol.41 No.6（2004-11）