JPH0139951B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浮屋根式の油タンクが地震力を受けた
ときに液面の動揺に伴ない浮屋根が揺動するのを
自動的に抑制させる油タンクの浮屋根のスロツシ
ング抑制装置に関するものである。

〔従来技術〕

浮屋根式の油タンクは、第１図に示すようにタ
ンクａ内に収容した原油等ｂの液面に浮屋根ｃを
浮上させて置き、該浮屋根ｃの外周縁に、ニトロ
ゴムなどよりなるチユーブｄと該チユーブｄ内に
ウレタンの如き弾性材料ｅを入れて全体として弾
性をもたせたシール材ｆを取り付け、該シール材
ｆにより浮屋根ｃの外周面とタンク側板の内周面
との間をシールしながら原油等ｂの液位の変動に
追従して上下動できるようにし、原油や揮発ガス
等ｂが外部へ流出するのを防止するようにしてあ
る。上記シール材ｆの表面のチユーブｄをゴム製
としてあるのは、若しチユーブｄを金属製とした
ならば地震時などの液面の変動に伴なつて浮屋根
ｃが揺動するときタンク側板内面との摩擦によつ
て発火することがあつて火災のおそれがあるので
これを防止するためであり、弾性体としたシール
材ｆの表面をタンク側板内面に押し付けることに
より液や揮発ガスの流出を防止するようにしてあ
るだけで、浮屋根の揺動を抑制する機能を有して
いない。このことは、摩擦力をＦ、摩擦係数を
μ、押付力をとしたとき、摩擦力Ｆ＝μの関
係があり、シール材ｆのタンク側板内面への押付
力を増大させれば摩擦力が大きくなり、液位変動
でシール材ｆが上下動するときにシール材ｆが摩
耗するので、従来では押付力を小さくして摩擦力
を小さくしていることからも、単にシール機能し
か有していないことが明らかである。

このように従来の浮屋根のシール材ｆには、浮
屋根のスロツシングを抑制する機能が全くないた
め、地震が発生してタンクａ内の原油等が動揺し
始めると、液面の揺動に伴ない浮屋根ｃも無制限
に揺動する。この浮屋根の揺動（上下変位）によ
りタンク上部構造物を破損したり、衝突による出
火の可能性もあつた。又、従来の浮屋根スロツシ
ングを抑制できないことから、浮屋根スロツシン
グ時に液が溢流しないようにするため、タンクを
深くして液の溢流を防止するようにしていた。し
かし、予想外の大きな地震が生じたときは、溢流
の危険性があつた。

本発明者は、浮屋根式油タンクのスロツシング
を抑制することについて種々研究を重ねた結果、
浮屋根式油タンクのスロツシング応答を支配する
減衰の大部分がシール部の摩擦に依存することを
実験的、理論的に確認した。

すなわち、浮屋根外周のシール材とタンク側板
内面との摩擦がスロツシング応答にどのような影
響を与えるかについて検討するに際し、スロツシ
ング時、浮屋根シール材とタンク側板との摩擦に
よる減衰効果を、等価減衰定数heとして評価し、
シール材とタンク側板内面との摩擦力に、揺動に
伴なう浮屋根の揺動行程（ストローク）を乗じて
摩擦仕事（摩擦により逸散するエネルギー）Ef
を求め、内容液のスロツシング運動エネルギー
K_Eと比較することにより上記heを求める。

上記スロツシング時にシール材とタンク側板内
面との摩擦により逸散するエネルギーEfは、 (イ) シール材（ウレタンフオーム）の圧縮反発力
を、浮屋根揺動時一定とする。すなわち、シー
ル材とタンク側板内面との全摩擦力を一定とす
る。

(ロ) スロツシング時、浮屋根デツキが平面を保持
する。

の条件を仮定すると、１周期分に対し次式で与
えられる。

μ：シール材とタンク側板内面との摩擦係数 η_n：スロツシング最大波高（ｍ） ：シール材のタンク側板内面に対する押付力
（単位周長当り）（Kg／ｍ） Ｒ：タンク内半径 ：円周角 ＝lP ｌ：シール材とタンク側板内面の接触幅（ｍ） Ｐ：シール材（ウレタンフオーム）の反発力に
よるシール材とタンク側板内面の接触面圧（Kg／
m²） 次に、内溶液が１次モードのスロツシングを起
こす場合の運動エネルギーK_Eは、次の条件を仮
定すると、式で与えられる。

条 件 (ハ) 浮屋根構造を剛とし、浮屋根の質量は液質量
に比べて十分小さいものとする。

(ニ) スロツシング振動系をバネ・マスモデルに置
換し、浮屋根の周辺部とタンク底部とをスロツ
シング重力ばねでつなぐ。

K_E＝１／２・2m_vR′²・（η〓／R′）²＝m_vη〓² m_v：スロツシング有効質量（Kgｆ・s²／ｍ） η〓：質量m_vの鉛直速度（タンク側板に沿う液面
の速度）（ｍ／ｓ） R′：質量m_vの等価半径（ｍ） 特にスロツシング応答が正弦波状の場合 K_E＝m_v（ω₁η_n）² ω₁：１次円振動数（１／sec） η_n：最大振幅（最大応答波高（ｍ）） 又、ｇ：重力加速度（9.8ｍ／s²） Ｈ：液面高さ（ｍ） 浮屋根シール材とタンク側板内面との摩擦によ
る等価減衰係数heは、 he＝１／2π・Ef／2K_E で与えられるので、これに、式を代入する
と、 he＝4μＲ／πm_vω₁ ²η_n となる。

この式から等価減衰係数heは、摩擦係数μ
及び押付力に比例することがわかり、摩擦係
数、押付力を大きくして等価減衰係数heを大き
くすれば、スロツシングを小さくするとができ
る。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の理論に基づきタンク内の液が
地震により動揺したとき波高が大きくなるまでに
減衰力を増大させることを狙いとし、地震発生時
に浮屋根外周部をタンク側板に押し付けるように
して浮屋根とタンク側板との摩擦力を増大させ、
浮屋根の揺動を抑制して前記従来の問題を解消す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、上記目的を達成するため、従来と同
様に浮屋根の外周にシール材を配して支持させ該
シール材でタンク内の液や揮発ガスが外部へ流出
するのを防止できるようにした構成において、浮
屋根の周辺部上面に、多数の流体圧伸縮装置を半
径方向外方へ向けて配設し、各伸縮装置の先端に
は不燃性高摩擦材料（ノンスパーク材）を取り付
けてタンク側板の内面に該不燃性高摩擦材料が押
し付けられることにより摩擦力が増大して浮屋根
の揺動が減衰されるようにし、且つ上記各伸縮装
置には流体ポンプを配管を介して接続し、地震発
生時には、地表面の水平加速度、原油等の動揺に
伴なう浮屋根の揺動による傾斜量とか浮屋根の鉛
直方向の揺動速度等の検出信号に基づき流体ポン
プを自動的に起動させ、各伸縮装置を伸長させて
先端の不燃性高摩擦材料をタンク側板に押し付
け、スロツシングが成長する以前に浮屋根のスロ
ツシングを抑制させるよう構成する。

次に、本発明の装置の実施例を図面を参照して
説明する。

〔実施例〕

実施例 １ 第３図乃至第５図は本発明の一実施例を示すも
ので、平底円筒型油タンク１の原油等２の液面上
に浮かせる浮屋根３の外周に、リング状にしたゴ
ム製のチユーブ５内にウレタンフオームの如き弾
性体６を収納してなる弾性を有するシール材４を
支持させ、該シール材４により浮屋根３とタンク
側板７の内面との間をシールするようにした浮屋
根式油タンクにおいて、浮屋根３の周辺部上面
に、ロツド９先端に不燃性高摩擦材料（ノンスパ
ーク材）（たとえば、アスベスト、硬質ゴム等）
１０を取り付けた油圧ジヤツキ８を、第２図の如
く円周方向の多数個所に半径方向外方へ向けて放
射状に設置し、上記各油圧ジヤツキ８を、浮屋根
３上に設置した油ポンプ１１に配管１２を介して
接続し、該油ポンプ１１への油として油タンク１
内の油を配管１３を介して用いるようにするか、
あるいは外部に設置する予備タンクの油を使用す
るようにする。上記浮屋根３の周辺部には、原油
等２が動揺して液面が揺動することにより生ずる
浮屋根３の鉛直方向の揺動速度を検出する速度計
１４を設けると共に、タンク建設部の地上には、
地震発生時に地震による地表面の水平加速度を測
定する加速度計１５を設置し、上記速度計１４と
加速度計１５からの信号が或るレベルに達すると
油ポンプ１１を起動させるレベルスイツチ１６を
設け、該レベルスイツチ１６の作動により油ポン
プ１１に起動信号が発せられて油ポンプ１１が運
動されるようにする。

地震による変位振幅は、地震発生時は小さい振
幅であるが一定時間後に大きな振幅となる。本発
明では、振幅が大きくならない一定時間を狙つて
油ポンプ１１を起動させようとするもので、地震
発生初期に地表面の微振動振幅の加速度が加速度
計１５で検出されると共に、実際の液面の揺動に
伴なう浮屋根３の鉛直方向の揺動速度が速度計１
４で計測されており、いずれかの計測装置からの
信号が或るレベルを超えると直ちに油ポンプ１１
が起動させられる。油ポンプ１１が起動すると、
圧油を油圧ジヤツキ８に圧入してロツド９を伸長
させ、該ロツド９の先端の不燃性高摩擦材料１０
をタンク側板７の内面へ押圧させる。これにより
浮屋根３とタンク側板７との間に大きな摩擦力が
働き、前記理論の如く減衰定数が大きくなる。し
たがつて、浮屋根３は地震後短時間のうちに揺動
が拘束され、スロツシングが制御される。

上記において、２つの検出信号を入力させるよ
うにしているのは、加速度信号が小さい場合でも
浮屋根３の揺動が大きい場合があるからである。
すなわち、スロツシングを引き起こす長周期地震
動の場合、地表面加速度が小さいこともあり、加
速度の小さい地震力でもスロツシングが大きい場
合があるため、現実の浮屋根揺動速度もデータと
してとり込み、より確実にスロツシング抑制が行
われるようにしてある。

実施例 ２ 実施例１では、油ポンプ１１の起動用のデータ
を、地表面の水平加速度と、浮屋根の鉛直方向速
度によつた場合を示したが、浮屋根３の傾斜によ
る隙間量とか、浮屋根３に水を入れた容器を載
せ、浮屋根３が傾斜するときに生ずる水のヘツド
差を差圧計で測定して得られる傾斜量をデータと
して取り込むようにしても実施できる。

実施例 ３ 油ポンプ１１と油圧ジヤツキ８とを接続させる
以外に、他の流体ポンプを使用し、又、不燃性高
摩擦材料１０をタンク側板７に押し付けるものと
しては油圧ジヤツキでなくてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明の装置によれば、地震
発生時に浮屋根外周部からタンク側板に向つて高
摩擦材料を押し付けるようにしているので、地震
発生後、短時間のうちにまだスロツシングが成長
する以前に浮屋根の揺動を抑制することができ、
タンクの上部構造物を破損したり、衝突により出
火するというおそれをなくし得る、という優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の浮屋根式油タンクの概略図、第
２図は第１図の部の拡大図、第３図は本発明の
一実施例を示す概略図、第４図は第３図の平面
図、第５図は第３図の部の拡大図である。 １は油タンク、２は原油等、３は浮屋根、４は
シール材、７はタンク側板、８は油圧ジヤツキ、
１０は不燃性高摩擦材料、１１は油ポンプ、１４
は速度計、１５は加速度計を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 浮屋根外周にシール材を支持させ、該シール
   材で浮屋根外周とタンク側板間をシールするよう
   にしてある浮屋根式油タンクにおける上記浮屋根
   上に、先端に高摩擦材料を取り付けた伸縮装置を
   半径方向外方へ向けて放射状に多数取り付け、且
   つ地震による地表面や浮屋根の揺動を検出する装
   置を備え、該検出装置からの信号に基づき上記伸
   縮装置を伸長させる作動装置を浮屋根上に設置し
   たことを特徴とする油タンクの浮屋根揺動抑制装
   置。