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特集論文

最新鋭大型メンブレン方式 LNG 船の建造
Building of Advanced Large Sized LNG
Carrier of Membrane Type石 丸 純 史 郎＊1

川 端 喜 世 和＊2

一 海 英 文＊4

末 竹 義 弘＊5

Junshiro Ishimaru
Hidefumi Ikkai

Kiyokazu Kawabata

森 田 秀 敏＊3

Hidetoshi Morita

Yoshihiro Suetake

世界のエネルギー需要の中で，環境に優しい LNG の取引量は益々増加の傾向にあり，顧客の LNG 船に対するニーズも多様化してきている．この環境下，当社はモス型 LNG 船の建造実績を積み重ねる中で，1970 年代から開始したメンブレン LNG 船関連の技術開発と修理・改造の経験が評価され，国内初大型メンブレン船６隻を 1999 年に受注，2004 年にかけて建造引き渡した．建造にあたっては，最新の設計・建造技術を活用，新技術を織り込んだ結果，最新鋭の世界最大級メンブレン方式 LNG 船を玉成した．
現在も客先ニーズに応えるべく次期 LNG 船の開発を継続実施している．

1．はじめ

2．1にタンク方式の比較と特徴（モスとメンブレン）

各タンク方式の特徴につき簡単に述べる．詳細につ1964 年に始まった LNG（液化天然ガス）の商業海いては参考文献（1）を参照されたい．

上輸送は，年々増加し，2003 年には全世界で約 1 億（1）球形独立タンク方式（モス方式）2 300 万トンに達している．LNG の輸送に従事してい球形独立タンク方式は，円筒形の支持構造（スカーる LNG 船は 2003 年で約 150 隻である．当社は 1983ト）により自立球形タンクを船体に固定した構造と年以来 26 隻（内メンブレン船３隻）の LNG 船を引きなっている．タンクの液荷重は自立タンクに作用す渡しており，現在 10 隻を建造中で，世界一の LNG 船る．当社ではこの方式に改良を加えつつ現在まで，建造引き渡し実績を誇っている．

23 隻を建造引き渡してきた．最近の動向としては，今回のメンブレン船の建造により，LNG 船建造ヤー

スエズ運河通行料の減少を目的としたスエズ減トン

ドとして世界で初めて，顧客のニーズに合わせモスと対策，また容積効率の向上を狙ってタンク赤道部にメンブレン両方式の大型 LNG 船を提供できることに円筒部を挿入する形のストレッチタンクが実用化さなった．
本論文では，タンク方式の特徴，当社の取り組みをれつつある．
（2）メンブレンタンク方式レビューした上で，国内初の大型メンブレン船の特徴

メンブレンタンク方式は船体内部に防熱材を取りと開発，設計，建造実績につき報告するとともに将来付けてその表面をメンブレン（金属の薄膜）で覆っ動向についても言及する．

た構造となっている．メンブレンは貨物漏れ防止の2．LNG 船のタンク方式とメンブレン船の特徴液密を保持することが目的である．貨物液の荷重は防熱材から船体に直接作用する．本方式にはガスト

LNG は，ほぼ大気圧で約− 160 ℃の超低温と低比

ランスポート式とテクニガス方式， 更に後述する重（0.43 〜 0.50）である性質を有する．この性質にCS-1（Combined System）と呼ばれる方式がある．

適した各種の貨物タンク方式が実用化されてきたが，メンブレン方式は甲板がフラットでモス方式に比べ経済性・信頼性の面から，現在では球形独立タンク方相対的にコンパクトな船型となる．最近，メンブレ式とメンブレンタンク方式が主流となっている．輸送ン船の積付液レベル制限とタンク長さ制限の緩和が貨物を収納する方式が１方式に統一されず，複数存在要望されており，タンクに作用するスロシング荷重するという点において，LNG 船は他の貨物運搬専用推定の精度向上を目指して GTT 社（ガストランスポ船とは違ったユニークな船である．

ート・アンド・テクニガス社），船級及び造船所が検＊1

長崎造船所所長室主幹
長崎造船所造船設計部主席＊3
長崎造船所造船設計部船装設計課主席

＊4

＊2

＊5

長崎造船所香焼工作部機電課長
長崎造船所造船設計部主席

317
１次インバーメンブレン

１次防熱箱ェルフプロジェクトではメンブレン方式の開発を実用レベルで行ってきた．修繕船の分野でも，1973 年以降，長期メンテナンス契約を順次結び，ガストランスポート及びテクニガス両方式のメンブレン船の修繕工事を継続的に行っている．

4．大型メンブレン船の建造
1999 年マレーシア・ティガプロジェクト向けに当社がリードヤードとなり，６隻の大型メンブレン船を受注した．大型船の建造実績は無かったものの，長年２次防熱箱

船体内殻２次インバーメンブレンのメンブレン船への取り組みと設計・建造技術力が評価されての受注となったものである．国内初の大型メ

図１

ガストランスポート NO96 防熱方式構造図

ンブレン船の開発・設計・建造にあたっては，当社の研究開発部門，造船設計部門及び建造部門の総力をあ討を実施し，一部実用化されつつある．

げて取り組んだ．新製品を設計・建造する困難さはあ今回当社が設計・建造した大型メンブレン船はガスったが，最新鋭の世界最大級メンブレン船３隻を高いトランスポート方式である．本方式は，図１に示す様完成度で引き渡しすることができた．以下にその概要に，厚み 0.7 mm のインバー材（36 ％ニッケル鋼）をを述べる．

１次及び２次メンブレンとした二重構造となってい4．1

る．防熱箱も二層構造となっている．防熱構造のトー本船の開発・設計に当たって以下を基本コンセプト

基本コンセプト

タル厚みは約 530 mm で，BOR（Boil Off Rate）とした．

0.15 ％ per day の断熱性能を有する．

① 容積効率，推進性能（燃費）で世界最高水準とし，運行採算性に優れること．

3．メンブレン方式 LNG 船への当社の取組② 貨物格納システムの品質を確保すること．

当社はその建造実績から，従来モス建造ヤードとし③ 就航後の客先の使い勝手，メンテナンス性に優れて見られてきた．しかしながら，当社のメンブレン方ること（具体的には，安全・確実・容易にオペレ式 LNG 船への取り組みはモス方式よりも早い．1969

ーション及びメンテナンスができる仕様，配置に年テクニガス方式，1973 年ガストランスポート方式なっていること）．の技術導入を順次行いこれらの各方式について現在ま4．2で継続的に各種改良技術の開発を行ってきた(1)(2)．実

設計（基本計画，性能，構造，艤装）
上の特徴（1）基本計画

現には至らなかったが，1970 年代後半のカリンガス

図２に本船の配置，表１に主要目を示す．主寸法

プロジェクト及び 1980 年代前半のノースウェストシの選択に当たっては，コンパクト性に優れるメンブ

ENGINEROOM

NO.4 TANK

NO.3 TANK

NO.2 TANK

NO.1 TANKPUTERI NILAM SATU

L.N.G TANKMANIN DECK& TRUNK DECK

N0.4 TANK

N0.3 TANK

図２

N0.2 TANKPUTERI INTAN SATU

VIEW OF BRIDGE FRONT&TANK SECTION

N0.1 TANK

概略配置図
三菱重工技報 Vol.41 No.6（2004-11）

318

表１PUTERI INTAN SATU

主寸法全長型
幅型 深 さ
満載喫水

要目

（m）
（m）
（m）
（m）

276.0
43.40
25.50
12.01

載貨重量及びトン数
計画喫水における載貨重量 （t）
総トン数（国際）
ネットトン数（国際）76 11093 03827 911

貨物タンク容積（100 ％，−163 ℃）

137 489 m3

主機
最大出力
常用出力

Mitsubishi Steam Turbine ×1set
26 800 kW×89.0 rpm
24 120 kW×85.9 rpm

主缶
最大蒸発量

Mitsubishi Water Tube Boiler×2 sets
60 000 kg/h per set

発電機
ターボ発電機ディーゼル発電機
速力及び航続距離
運行速力
航続距離

図３

CFD による船型開発（自航要素の推定例）

2 900 kW×２sets
2 900 kW×１set（kt）（s.mile）

約 19.5
約 15 000

レンの特徴を最大に生かしつつ，良好な推進性能を確保することを考慮し決定した．タンク形状は異形防熱箱の数がミニマムとなる形状となる様工夫している．また No.2，3，4 タンクの断面形状を同一とし，防熱作業の容易性に配慮している．

図４

全船 FEM モデルによる強度，疲労解析（変形量は誇張して表示）（2）推進性能と燃費
球形タンクとメンブレンの方形タンクとでは，に当社独自で開発した波浪中船体応答解析手法であ

自ずとそれを収納する船体の最適船型は異なる．

る DISAM（DIScrete Analysis Method）を用いて，このため，水槽でのモデルテストに加え，CFD本船の当該航路の波データに基づくスペクトル解析（Computational Fluid Dynamics）を駆使してメを別途実施し，疲労強度を確認している．

ンブレン用の最適な船型を開発した．図３に CFD（4）艤装設計及び自動化による船型改良例を示す．また高効率でかつ過大な甲板上，甲板下のパッセージ，機関室等の配置設

変動圧力が生じ無いようプロペラの最適設計を行っ計に当たっては，交通性，メンテナンスに配慮した．

た．本船のタービンプラントは客先の要望によりメ電線，配管は将来のメンテナンスを考慮しできるだ

ンテナンスを考慮したシンプルな２段給水システム

け暴露部配置を避け，材料の選定，塗装仕様にも長を採用したが，熱効率の改良技術により燃費低減を期耐用を考慮する等，細心の注意を払って設計した．

達成している．

貨物配管配置設計は，配管応力計算を実施し十分な（3）構造設計
構造強度の検証は図４に示す全船 F E M モデル信頼性確保した．図５に本船の甲板上配管配置を示す．

によって実施され応力及び座屈クライテリアを満

またメンブレン船特有のタンク内構造であるトリ足することを確認した．疲労強度についても，防ポッドマストについては，全ての使用条件にて過大熱層とバラストタンク境界の重要箇所である内殻な応力が発生しないことを当社独自で検証した．の構造不連続箇所を中心に詳細部分 F E M モデル

自動化システムはモス方式で培ったノウハウをによる解析を実施，確認済みである．上記解析にベースにメンブレン方式の要素を織り込んで，貨物対し， ロイド船級協会（LR）の最新の構造解析

オペレーション等の操作の簡素化と安全性の向上をノーテーションである，SDA （Structural Design図っている．

Assessment ：応力・座屈評価），FDA（Fatigue
Design Assessment ：疲労評価）を取得した．さらさらに環境に配慮しバラスト水置換の自動化システムを装備している．

319

図５4．3

甲板上の配管艤装

図６

防熱箱強度テスト

設計品質の確保

本船の貨物格納設備は構造構成部品が 70 万点に及図７ 防熱箱製造工場内の側板の取付ロボット

ぶ膨大なシステムである．また船殻構造の内殻が貨物格納タンクを構成しているため，船殻内殻構造とその周囲にあるバラストタンクは貨物格納設備を健全に保つ上で充分な品質確保が重要になる．そのため，設計開始約２年前から設計・現場合同のプロジェクトチームを組んで工法／設備の検討を実施した．その過程で
FMEA による被害度分析にて重点検証対象を絞り込
み，特に上述の貨物格納タンク内部艤装品，格納設備自体（メンブレン，防熱箱，その他取り付け部品等），その周辺の内殻構造，バラストタンク塗装とバラストタンク内艤装品の品質検証を重点的に推進した．設計開始後も事前検証時の対象項目から約 100 件のフォロー対象項目を取り上げ，フォローシステムを組み，実際の設計内容に対応して品質確保に努めた．
4．4

図８ 建造中貨物タンク断面

タンク内に設置された防熱施工用足場．

貨物格納設備用資材の製造と調達

ガストランスポート方式 LNG 船の建造に際しては，１隻 52 000 個にも及ぶ防熱箱の調達が鍵となる．
（1）マレーシアンコンテントと防熱資材客先からの要望もあり，マレーシアでの産業の振示す．一方，日本工場では異形箱を中心とした残り1/3 について製造した．
（3）インバー材の調達
インバー材は，従来仏の Imphy 社の寡占状態で興・製造技術の育成を目的としてマレーシア製合板あった．プロジェクト第１，２船では，その実績にを使用した防熱箱をマレーシアで製造する取り組み

より Imphy 社を採用したが，同時に国内２社の製を行った．マレーシアで産出する樹種の中から数種品を部分採用し，加工性，溶接性など施工面のユーを選出し，候補となる樹種の合板を数社にて試験製ザーの視点からの改善に取り組んだ．その結果，プ造，各種試験を実施し，最終的にクルイン合板でロジェクトの第３船以降は，納期にフレキシビリGTT 社承認を取得した．防熱箱はこのマレーシア

ティがある国内メーカ品を採用した．

合板と従来から実績のあるフィンランド合板の組み

以上メンブレン船の要となる貨物格納設備用の資材合わせとした．合板の採用に当たっては，合板単体は従来実績を重視しながらも，顧客のご要望を満足す強度のほか，箱試作による加工性，箱強度試験などべく努力した結果，品質・性能を満足する新メーカのを実施した．図６に箱の強度試験の様子を示す．

資材の開発及び調達を実現することができた．

（2）防熱箱の製造体制

4．5

工作における物流管理と品質管理

マレーシア工場では，標準箱を主体に全体数のメンブレン方式 LNG 船のタンク内面の防熱施工作

約 2/3 を製造した．そのため，当社が中心となりマ業は船殻構造を固めた後，タンク内に設置された足場

レーシアにおいて現地法人の防熱箱製造会社を設立の上で施工される（図８）．

した．図７にマレーシア工場での防熱箱製作風景を

メンブレン船ではモス型における約 40 〜 150 mm
三菱重工技報 Vol.41 No.6（2004-11）

320の厚板アルミ溶接の場合とは異なる 0.7 mm の薄板溶

箱高さ精度，メンブレン取付精度，溶接精度など多接技術習熟の問題というだけではなく，岐及び大量にわたる．品質管理項目の例を図 10 に

① 70 万点を超える大量の防熱資材の物流管理示す．

② 防熱箱・メンブレン取付に対する高度な精度管理（3）リークテスト③ 約 108 km に及ぶメンブレン薄板溶接の健全性確認

メンブレン溶接長は，全体で約 108 km におよぶ等の物流・品質管理を確立することが，ポイントになが，溶接部は，目視チェックだけでなく，リークのる．以下にそれらについて述べる．

有無をチェックする必要がある．そのため，メンブ（1）LOGIQ（物流・品質管理システム）

レン工事完了後，ヘリウムリーク試験（リーク部分防熱用資材は防熱箱，インバー材，レジンロープの特定）とグローバルタイトネス試験（タンク全体（防熱箱と船体内殻壁との隙間調整用の樹脂材），カの気密性の確認）を実施し溶接部の健全性を確認す

プラ（防熱箱取付金物）等，多種類の部品から成りる．ヘリウムリーク試験は図 11 に示すように防熱その数は 70 万点にもなり，全ての部品を確実にコ層に 20 ％濃度のヘリウムを充填，加圧し，全てのントロールすることが建造の鍵となる．この為，部メンブレン溶接部に検知機を走らせ，ヘリウムの漏品の物流と品質管理のために LOGIQ（LOGIsticsれを検出する．グローバルタイトネス試験では，防and Quality control system） と呼ばれるシステム

熱層を真空（− 800 mbG）状態とし，その圧力をを自社開発した．物流システムは，部品を適切なタ24 時間計測して，圧力変化が許容値以内に収まるイミングで適切な場所に送り出すことが要求されことを確認する．これらは，各タンク・各防熱層毎る．各部品は常に最新の建造スケジュールと照合さに実施していく．また，この溶接部の約 83 ％を占れ，調整・管理されている．品質管理システムで重要なのは，生産から取り付けまでの検査結果等の記

作業録を保持・評価することである．例えば，２次防熱
防 熱 箱 取 付

箱は，レジンロープを挟んで船体内殻壁に取り付けられるが，この樹脂の硬化が適正でなければ，後日品質上のポイント
カプラ取付精度（1.5 mm/10 m），適正レンジ塗布，箱取付高さ精度（0.7 mm）
タン溝直線度

コーナ部品取付

アンカバー平面・垂直度・箱据付精度

ストレーキ取付

フランジング精度・タンとフランジ部合せ精度

インバー部品製作

溶接縮み・ビード形状管理

状況は，別モニターで確認できるようになっている．

シ ー ム 溶 接日々性能試験（マクロチェック）による溶接品質チェック

このシステムにより，大量の部品の物流管理と品質エンドストレーキ溶接適正ビード形状・定期技量検定

溶 接 補 修再熱限度・ビード形状・技量検定

該当部分の施工やり直しの必要があり，不具合部を特定する為にトレーサビリティが重要となる．このため，LOGIQ によりデータと検査結果を保管して，モニターすることにより，トレーサビリティを確実各タンク毎管理にした．各部品の認識はバーコードで行われ，検査管理を効率良く行うことができた（図９）．
（2）高精度の品質管理
カーゴタンク内壁となるメンブレン部に強度上の問題が発生しないよう，その下地をできるだけフ

図 10

防熱作業における品質管理取組項目ラットにし，精度の高いメンブレン溶接を行うことがポイントとなる．そのための品質チェックは，船体内殻壁の平面度チェック，カプラ取付精度，防熱

図９

LOGIQ 防熱部品質・物流システム
ド読込とレジンロープ管理．

部品バーコー

図 11

ヘリウムリーク試験検知機

3215．2

新防熱方式 CS-1

最近 GTT 社によりガストランスポートとテクニガス両方式の長所を結合した新しい方式 CS-1 が開発された．その基本的な構造は，メンブレンにはインバー（ガストランスポート方式），防熱には強化プラスチックフォーム（テクニガス方式），二次防壁にはトリプレックス（アルミシートをガラスクロスで補強した材料：テクニガス方式）を使用している．当社では，GTT 社及び船級協会と共同でガストランスポート方式からの変更項目（インバーチューブコーナ構造，コルゲートストリップ，インバー／トリプレックス接着等）を中心に CS-1 の技術検証，及びモックアップモデルによる施工検証を実施中で，顧客のニーズに応じてこの方式にて実商談対応可能なレベルにある．

6．ま
図 12

完成した貨物タンク内部とめ

当社は 1969 年から 1973 年の間にモスタンク方式及びメンブレン方式の LNG 船の基本技術を導入後，安めるシーム溶接部の健全性を事前に確認するため渦全性，経済性向上の為の各種技術を開発し実船に適用流による探傷検査機を自社開発し，事前検査に活用してきた．長年の技術の蓄積を基に今回，国内で初めした．図 12 に施工完了したタンク内面を示す．ての大型メンブレン船を建造引き渡した．これにより顧客のニーズに応じて，モス，メンブレン両方式を提5．メンブレン LNG 船の将来動向供できる体制が整った．今後益々 LNG 需要の高まる

LNG 船の将来動向は種々あるが，大型化と新防熱方式につき述べる．
5．1

大型中，LNG を取り巻く環境も変化し，顧客の LNG 船に対する要望も多様化してきている．今回の建造経験を活用し顧客に取って魅力的な LNG 船を提供できるよ化

L N G 船の大型化のメリットは， 単位輸送コストうチャレンジして行きたい．特に運行経済性というの低減による経済性の向上にある．現在建造されてCS の視点で大型化，環境に優しいプラント CS-1 に積いる LNG 船の容積は 135 000 m クラスから 145 000 m ，極的に取り組んで行きたい．なお，本年８月更なる大33150 000 m クラスへと徐々に大きくなっている．更に型メンブレン船（152 300 m3）５隻の追加受注を果た

200 000 m3 クラスの商談も進行中である．メンブレンした．

3方式は同じタンク容積で比較した場合モス型に比べコンパクトな船型となり，相対的に大型化に適していると言われている．
大型化の課題の一つは既存の基地との船陸整合である．LNG ターミナルの制限値を基に一般的に述べる

参 考 文 献（1）石丸純史郎ほか，LNG 船の技術動向と将来展望，
三菱重工技報 Vol.37 No.5（2000）（2）Yuasa, K., et al., Challenges of Mitsubishi GTT
Membrane LNG Carrier, Gastech2000（2000）と 150 000 m3 クラスが日本の各ターミナルとの整合も取れ最もフレキシビリティが高い．160 000 m3 クラス
は数は限定されるが，既存ターミナルとの整合が可能な最大船型となる．それを超えると新設ターミナル用向けとなる．
メンブレン船の大型化のもう一つの課題はスロッシ

石丸純史郎

川端喜世和

一海英文

末竹義弘森田秀敏

ング対策である．現在 150 000 〜 160 000 m クラスま3

では４タンクで可能であるが，200 000 m3 クラスでは５タンクが堅実であるとされている．タンク数の減少を実現させる為には大型化船のスロッシングの評価を今後共継続検討する必要がある．

三菱重工技報 Vol.41 No.6（2004-11）