高強度・高延性鋼による油タンカーの衝突安全性向上
市 川 和 利1)

大 川 鉄 平1) 白 幡 浩 幸1)

柳 田 和 寿2)

中 島 清 孝3)

小 田 直 樹3) 山 田 安 平1) 戸 澤秀2)

紙 田 健 二 船 津 裕 二ブルハル化を義務づけた．このようなダブルハル化により，

.

船舶の衝突事故とその対策油漏洩の危険性は低減したものの，一部には船舶の衝突対策は，いまだ不十分との指摘もある．そこで，例えば高弾性高最近でも，依然として日本近海を含めて，世界中で船舶の分子材料（「 Core 」）を含むサンドイッチ鋼板システム(7) や衝突事故が発生している．例えば， 2017 年 1 月 28 日にはイLNG(Liquefied Natural Gas)船の隔壁に中空ガラス粉体を充ンドの Chennai 近くの Kamarajar 港沖で LPG タンカー MV

填し，衝突時の応力を分散し，破口の発生を抑制する方法(8)，Maple Galaxy が，石油タンカー MT Dawn Kanchipuram にLPG(Liquefied Petroleum Gas)船の側面に縦板を細かく配衝突し(1)(2)，大量の油を流出させた(3)．それにより営巣活動置したサンドイッチパネルを設置し，タンクの破口を抑制す時期であった絶滅危惧種のオリーブヒメウミガメなどの生態ることで衝突安全性を改善する試み(9)などが提案されている．

系への影響が懸念されているし(3)(5)， 10 万人と推定される

このような異種非金属材料の導入や構造変更ではなく，鋼漁業者中の多数が周辺地域から退避することが余儀なくされ材性能の向上により，船体重量や施工・検査の負荷を上昇さているといわれている(5)．このように，船舶の衝突や座礁にせずに，衝突や座礁による船舶の損傷を軽減する材料技術がよる損傷は浸水や沈没などによって貴重な人命や資源を喪失

経済的合理性に適っている．具体的には，延性(伸び)に優れさせる可能性があることに加え，特にタンカーなどから油漏た鋼板を被衝突船の船体構造に適正に配置することで，鋼板洩等が生じれば，深刻な海洋環境汚染に繋がり，その被害はで衝突エネルギーを吸収し，船舶の耐衝突性能を高めること甚大である．

ができる．既報(10)でも示した通り，新日鐵住金株式会社(以そこで，万が一事故が発生した場合に備え，被害を軽減す

降，新日鐵住金)は，今治造船株式会社(以降，今治造船)，る構造的な対策が提案されている．具体的には 1960 年代以

国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所の海上技術安降に原油タンカーからの原油流出による海洋汚染が大きな問

全研究所(NMRI)，一般財団法人日本海事協会(ClassNK)と題となっている．特に41000トンの原油を流出したといわれ協力して，船舶の衝突安全性に対する包括的船体材料ソリュ

る， 1989 年のエクソン・ヴァルデズ号の事故(6) を契機に，ーションを提案した．その一環として，新日鐵住金は，特にIMO(International Maritime Organization国際海事機関)

船側構造向けに延性に優れた高強度鋼板である NSafeHullは船舶の事故などによる海洋汚染を防止することを目的にしを開発した．開発では，化学成分適正化と Thermo Mechan-た MARPOL 条約を 1992 年に採択し，船殻を二重化するダical Control Process の活用により，フェライトと第二相の組織分率を最適化し，かつ第二相を微細分散させるミクロ組織
新日鐵住金株式会社1)主幹研究員 2)主査 3)主幹
海上・港湾・航空技術研究所 1 )海難事故解析センター
副センター長 2)研究特命主管
今治造船株式会社執行役員
日本海事協会プロジェクトマネージャー
Improvement of Crashworthiness of Oil Tankers with HighStrength and Highly Ductile Steels; Kazutoshi Ichikawa,Teppei Okawa, Hiroyuki Shirahata, Kazuhisa Yanagita,
Kiyotaka Nakashima, Naoki Oda, Yasuhira Yamada,Shigeru Tozawa, Kenji Kamitaand Yuji Funatsu(
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation. National
Institute of Maritime, Port and Aviation Technology. Imabari Shipbuilding CO., LTD.. ClassNK)
2017年10月30日受理[doi:10.2320/materia.57.14]



制御を行うことで，高強度と高延性の両立を可能にした．さらに，S を極力低減するとともに介在物制御により，延性破壊のボイドの起点となり得る粗大介在物を排除し，伸びのばらつきを低減した．本鋼材は新日鐵住金，今治造船株式会社と海上・港湾・航空技術研究所との共同研究において，ばら積み運搬船への適用を検討し，衝突シミュレーションを実施することでその効果を検証し，建造中や適用予定のものも含めて， 10 隻以上の実船適用があり，溶接性などの加工性も従来鋼と同等であることも実証されている．さらに石灰石運搬船やセメント運搬船などへの適用も進みつつあり，船舶の新技術・新製品安全性向上に寄与した上で，商業的にも成功している．

鋼 を 適用 し た 2 つ の 場合 で 比 較し た 例 で示 す ．停 止 し た

当然ながら，海洋環境保護への効果が最も期待できるの

VLCC の船側部に対し， VLCC が速度 12 ノット，衝突角度

は ， こ の NSafeHull を 油 タ ン カ ー ， 特 に VLCC ( Veryで衝突するシミュレーションを非線形有限要素法解析で90°

Large Crude oil Carrier)に適用した場合であるが，既報では行った．なお，既報と同様に海上交通安全法施行規則(1973

その効果を定量的に示していない．そこで，本論文では，本年 3 月27日運輸省令第 9 号)で制定された我が国における航鋼の社会的理解を促進し，実船適用を推進すべく，NSafe

路内の最大速力制限が 12 ノットであることや，山田と金湖

Hull を VLCC に適用した場合の効果を詳説し，高機能金属による解析による「頻度が高い」船舶衝突速度は 10 ～ 11 ノ

材料の提供を通じた国際社会の安全・安心への貢献への契機ットであること(11) を鑑み，解析条件として，十分に高い衝としたい．

突速度 12 ノットを仮定した．解析の結果， VLCC に本鋼を全適用した場合を規則相当の伸びを有する従来鋼を適用した

.

船舶の衝突安全性に寄与する NSafeHull の特性と承認場合と比較すると，被衝突船全体での吸収エネルギーは例えば，約1.4倍以上に向上することがわかった(図)．
次に，図に，従来鋼を使用した場合，NSafeHull を部鋼板の衝突エネルギー吸収能を高めるには，その強度と延分適用した場合および NSafeHull を全適用した場合の被性の両方が優れている必要がある．本鋼では従来の船体用圧衝突船外板の破口限界曲線を示す．定量的指標である限界衝延鋼材( ClassNK 規則・検査要領)と同等の強度，靭性を有突速度(12) を比較すると，被衝突船の船長方向と衝突船の進しつつ，伸びを従来鋼に比べて著しく向上させた．表に行方向が最も厳しい90°の場合でも，適用部位最適化により，ClassNK 規 則 ・ 検 査 要 領 に お け る 伸 び の 最 小 値 を 示 し た

衝突しても外・内板の破口は生じない
VLCC が12ノット90°が，これに対し，高延性鋼として ClassNK の材料承認(例えが，従来鋼を使用した場合には，おおよそ 3 ノットの衝突ば，従来の規則要求の 1.5 倍の伸びを有する KA32 HD50な速度で破口が生じると推定されるという計算結果が得られど)を取得している(表)．ここで，記号「 K 」は船級協会

た(13) ．図には VLCC に従来鋼を使用した場合， NSafe

名，すなわち ClassNK を示し，次の記号で衝撃試験温度をHull を部分適用した場合および全適用した場合の非線形有示す( A  0 °
C ， D － 20 °C )．次の数字で強度クラスを示

限要素法解析による荷油タンク内側から見た被衝突後の破口し，「 32 」あるいは「 36 」は各々，降伏点または耐力が 315および 355 N / mm2 以上である．高延性であることを示す「 HD 」の後の「 35 」あるいは「 50 」で従来規則(表 1 )からの伸びの改善率を示し，各々1.35および1.50倍である．

.

VLCC における NSafeHull の耐衝突特性解析

ここでは，まず， VLCC に NSafeHull を適用した場合の被衝突時の吸収エネルギーに与える効果を船体構造にClassNK の規則・検査要領相当の伸びを有する従来鋼と本表1ClassNK 規則・検査要領における伸びの最小値．

図1

衝突時の被衝突船(VLCC)による吸収エネルギーの比較例．

厚さ t(mm)
材

料10＜t≦15 15＜t≦20 20＜t≦25 25＜t≦30
軟鋼および YP3217181920YP3616171819YP4015161718表2

造船用高延性鋼の ClassNK の材料承認．
対従来鋼

強度区分

YP32キロ級鋼

伸び改善率

1.35倍

1.50倍

KA32HD35KA32HD50KD32HD35KD32HD50KA36HD35KA36HD50KD36HD35KD36HD50

YP36キロ級鋼

ま て り あ 第57巻 第 1 号(2018)Materia Japan

図2

VLCC 外板の破口限界曲線．

図312ノット衝突時の被衝突船(VLCC)の損傷状況の非線形有限要素法による NSafeHull の適用の効果の検証例(衝突後約 6 秒，荷油タンク内側からの視野，海上技術安全研究所提供)．(a) 船体構造に従来鋼を適用した場
合の船側部垂直断面の模式図，(b) NSafeHull を部分適用した場合の同模式図，(c) 同鋼を全適用した場合の同模式図，( d ) ( a )の場合の衝突解析結果，( e ) ( b )の場合の衝突解析結果，( f ) ( c )の場合の衝突解析結果，(b)と(c)において，赤線部分が NSafeHull の適用範囲．の発生状況推定の例を示す．従来鋼の場合には大きな破口が文献生じているが，NSafeHull を部分適用や全適用した場合にはそのような大きな破口は認められない．このように
NSafeHull を VLCC に適切に適用すれば，万が一衝突を受けても，油漏洩の危険性は極めて小さい．
なお，本研究の一部は，ClassNK「業界要望による共同研究」スキームの研究支援により実施された．ClassNK では，上述の材料承認のほか，船体構造の適用部位の指定(Descriptive Note)による高延性鋼使用した箇所を表記の制度(例KA32HD50 applied to side shell plate and side longitudinal within No. YZ WBT)や ClassNK Notation として衝突や座礁に対するエネルギー吸収に効果のある高延性鋼を適用した船舶に“Hull Protection by Highly Ductile Steel”(HPHDS)を付記する船舶の認証の制度を制定している．

. 結言

VLCC の船体構造に高延性鋼 NSafeHull を適切に配置することにより，衝突時の船体破口の低減が可能である．
これらの技術は例えば参考文献(14)(23)に列挙したように，船舶の衝突安全性に資する包括的材料ソリューションの一環として特許登録査定されている．
この鋼をタンカーなど幅広い船種に適用することで，安全・確実な海上輸送への貢献が期待されるし，万が一船舶の衝突事故が発生した場合においても，油漏洩に伴う海洋環境汚染に伴う生態系への影響などを最小限に抑制することが可能である．

( 1 ) The Pioneer, New Delhi, India, 7th February, (2017).
( 2 ) The Times of India (Online), New Delhi, India, 3rd February,(2017).
( 3 ) The Hidustan Times, New Delhi, India, 2nd February, (2017).
( 4 ) The Times of India (Online), New Delhi, India, 1st February,(2017).
( 5 ) New York Times Company, 3rd February, (2017).
( 6 ) 大内健二海難の世界史，成山堂書店(2002), 168175.
( 7 ) G. Nataro, K. Brinchmann and E. Steen: Collision and Grounding of Ships and Offshore Structures, ed. by J. Amdahl, S.
Ehlers and B. J. Leira, CRC Press, Taylor & Francis Group,London, UK, (2013), 8592.
( 8 ) M. Sch äottelndreyer, I. Tautz, W. Fricke and E. Lehmann: Collision and Grounding of Ships and Offshore Structures, ed. byJ. Amdahl, S. Ehlers and B. J. Leira, CRC Press, Taylor &Francis Group, London, UK, (2013), 101108.
( 9 ) S. Rudan, B. A ¾s ¾ci ác and I. Vi ¾si ác: Collision and Grounding ofShips and Offshore Structures, ed. by J. Amdahl, S. Ehlers andB. J. Leira, CRC Press, Taylor & Francis Group, London, UK,(2013), 331
337.
( 10 ) 市川和利，大川鉄平，白幡浩幸，柳田和寿，中島清孝，小田直樹，山田安平，戸澤 秀，紙田健二，船津裕二まてりあ，56(2017), 3032.
( 11 ) 山田安平，金湖富士夫日本船舶海洋工学会講演会論文集，第17号，(2013), 175178.
(12) Y. Yamada, H. Endo and P. T. Pedersen: International Journalof Offshore and Polar Engineering, 18(2008), 19.
(13) Y. Yamada, S. Tozawa, T. Arima, K. Ichikawa, N. Oda, K.
Kamita and H. Suga: 7th International Conference on Collisionand Grounding of Ships and Offshore Structures, ed. by SR.
Cho, H. K. Shin, J. Choung and RT Jung, The Society ofNaval Architectures of Korea, (2016), 215223.
(14) 特許第5994819号 (出願日2014年 5 月30日).
(15) 特許第6007968号 (出願日2014年12月26日).
(16) 特許第3434444号 (出願日1997年12月26日).
(17) 特許第3434445号 (出願日1997年12月26日).
(18) 特許第3434446号 (出願日1997年12月26日).
(19) 特許第3499125号 (出願日1998年 3 月 3 日).
(20) 特許第3499126号 (出願日1998年 3 月 3 日).
(21) 特許第5893231号 (出願日2015年 5 月26日).
(22) 特許第5167917号 (出願日2008年 4 月10日).
(23) 特許第5167918号 (出願日2008年 4 月10日).

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