JPH07100467B2 - 船舶におけるロンジ貫通部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、船舶において船長方
向に延設される縦通部材のようなウエブとフェースプレ
ートからなる防撓材（以下、「ロンジ」という）が大
骨、隔壁等を貫通する部分の貫通部構造に関し、詳しく
はこの貫通部に開孔するスロット形状の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶の船体構造は、図７の船体中央横断
面図（左右舷対称）に示す如く船体の例えば船艙（例え
ばタンカーにおける荷油タンク）部では、上甲板９、船
側外板１０、船底外板３からなる船体の横断面形状が形
成され、船種又は船の大きさによっては船体を横に仕切
る縦通隔壁１１が船長方向に延設され、また、船長方向
には図示するような大骨（ウエブ、トランス）４や船艙
を前後に仕切る隔壁等（図示せず）が一定間隔で配設さ
れている。そして上甲板９にはデッキロンジＬ₁、船側
外板１０にはサイドロンジＬ₂ 、船底外板３にはボット
ムロンジＬ、さらに縦通隔壁１１にもサイドロンジＬ₃
が各大骨４を貫通して船長方向に延設されており、縦通
隔壁１１等とともに船体の縦強度メンバーを構成してい
る。

【０００３】図８はこれらロンジの大骨、非水密隔壁等
（以下、これらを総称して単に「大骨」という）におけ
る貫通部構造のうち、Ｔ型のボットムロンジＬの貫通部
構造を代表例としてその要部斜視図を示したものであ
る。以下、デッキロンジＬ₁ サイドロンジＬ₂ 、Ｌ₃ 、
ボットムロンジＬ等を総括して単にロンジＬという。す
なわち、船底外板３に立設されている大骨４におけるロ
ンジ貫通部にはウエブ１とフェースプレート２とからな
るロンジＬが貫通して設けられている。特に、ロンジＬ
のフェースプレート２上には船底外板３からの荷重をロ
ンジＬを介して大骨４にスムーズに伝達するためのスチ
フナ７、またその反対側にはバックブラケット８が設け
られている。この種先行技術としては、例えば特開昭５
１−２０３９０号公報、実開平１−１４１１９３号公
報、実開平２−４０６９６号公報がある。

【０００４】図９(a)(b)はそのロンジ貫通部の一般的な
スロット形状を示す正面図である。

【０００５】ロンジ貫通部の大骨４には、ロンジＬのフ
ェースプレート２を取り囲むようなスロット５が開孔さ
れている。すなわち、図９(a) のような直線と円弧とか
ら構成される略おむすび状のスロット５、又は図９(b)
に示すような直線と円弧で構成される長円状のスロット
５が開孔されている。また、ウエブ１と外板３の溶着部
には半円形状のスカラップ６が開孔されている。これら
のスロット等はロンジＬの貫通を可能にする等のために
設けられたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記図９(a) の略おむ
すび状のスロットの場合には、図３(a) のような応力分
布（点線）を呈しており、スロット５の孔縁部分５ａに
おいて、ウエブ１と直交する位置Ｇで応力が高くなると
共に、フェースプレート２と同じ高さ位置付近における
曲率半径の小さい円弧部分Ｆの応力が高くなり、ここに
いわゆる応力集中が生じている。これは、船底からの荷
重をロンジＬを介して大骨４へ伝達する場合、その荷重
の流れ（矢印で示す）がスムーズでないため、またウエ
ブ１と交差する部分がソフト形状になっていないために
発生するものと考えられる。

【０００７】そこで、従来は、このようなスロット部で
の応力集中を緩和するために、図８に示すようなスチフ
ナ（防撓材）７を設けている。つまり、このスチフナ７
の下端はロンジＬのフェースプレート２上に、側端は大
骨４に溶着してある。スチフナ７は、ロンジＬに作用す
る荷重の一部を矢印の如く、このスチフナ７を通じて大
骨４に伝達してスロット孔縁の応力集中を緩和するもの
であるが、スチフナ７だけでは充分でない時には、さら
にスチフナ７の反対側の大骨４にバックブラケット８も
設けている。この点は、上記特開昭５１−２０３９０号
公報、実開平１−１４１１９３号公報、実開平２−４０
６９６号公報にも開示されている。これらスチフナ７お
よびバックブラケット８は、大骨４側に予め子組の段階
で自動溶接にて取り付けることも可能であるが、ロンジ
Ｌのフェースプレート２側は工作面の都合でロンジ挿入
後現場作業員の手でひとつひとつ溶接して取り付けられ
ており、その数も非常に多いために膨大な工数を必要と
している。

【０００８】ところが、スチフナ７を設けたために、却
ってロンジＬの応力分布は図４(a)に示すような悪い結
果となっている。すなわち、ロンジＬの応力は、ロンジ
Ｌを支えている大骨４の箇所で曲げによる応力が一番大
きくなっており、この応力の一番高い所にスチフナ７が
取り付けられているために、スチフナ７の足元部分の２
か所に応力集中が発生している。そのため従来からこの
部分の損傷例が多く報告されている。

【０００９】このようにスロット部分の応力集中緩和の
ために設けたスチフナ７が、却ってロンジＬやスチフナ
７の損傷事故発生の原因となっているうえに、かかるス
チフナ７は図７の船体中央横断面にも示した如く、船全
体にすると非常に数が多いことから、この溶接作業に膨
大な現場工数を要していた。

【００１０】さらに、図８、図１０（大骨の場合）、図
１１（二重殻における隔壁の場合）に示す如く上記スチ
フナ７は各ロンジＬ毎に直接結合する、所謂バーティカ
ル・スチフナ方式であるため、部材数が多く、その取り
付けの手間が膨大となる。しかも、本来、大骨の板厚
は、強度的には外板近傍は厚く、それ以外は薄くしても
設計的には差し支えないのであるが、途中で板厚を変化
させることは工作的に工数増加になることから通常は同
じ板厚を使用している。そのため不経済で重量アップと
なっている。その理由は、例えば図１１の二重殻構造に
おいて、外板側の隔壁４の板厚をｔ₁ 、それより上側の
板厚をｔ₂ というように板厚を変えると、その板継手Ｗ
のところで垂設すべきスチフナ７やバックブラケット８
のどちらかを板厚の違い分だけ切り欠いて板継ぎ後、後
付けしなければならず、また大骨の中間の板継手Ｗをブ
ロック継手とする場合、垂設されるスチフナ７やバック
ブラケット８があると、それらをブロック搭載後、後付
けしなければならず現場工数を増大せしめる結果とな
る。

【００１１】かかる現状に鑑み、本発明の目的は、スロ
ットの形状に改良を加えることによって、この孔縁部分
の応力緩和を図り、従来必要とされていたスチフナやバ
ックブラケットを廃止することができ、そのため大骨や
隔壁のスチフナを水平にすることが可能となり現場工数
の大幅削減を可能とするロンジ貫通部構造を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明のうち請求項１の手段は、外板（船底外板、船側外
板、上甲板、縦通隔壁、内底板のいずれかを意味）に立
設したウエブとフェースプレートからなるロンジが大
骨、隔壁等を貫通する際に該フェースプレートを取り囲
むように該大骨、隔壁等に開孔したスロットを有するロ
ンジ貫通部において、前記ロンジのウエブを挟んで両側
のスロットの略下半部の形状を前記外板に向かう方向に
長軸がくるような略半楕円状に形成したことを特徴とす
る船舶におけるロンジ貫通部構造である。

【００１３】また、請求項２の手段は、上記構成におい
て、ロンジ貫通部の大骨または隔壁面にスチフナを水平
方向に配設したものである（これを以下、「ホリゾンタ
ル・スチフナ方式」という）。

【００１４】

【作用】上記構成においては、荷重をロンジを介して直
接大骨、隔壁等に伝達する。その際、ウエブの両側部に
形成されるスロットの略下半部の形状が外板に向かう方
向に長軸をもつなだらかな曲線孔縁（曲率半径の大きい
円弧状）を呈する半楕円状になっているため、ここでの
応力集中は緩和されるとともに、スロットの下端部が円
弧状にえぐったような形状を有してロンジのウエブにソ
フト形状に接続しているのでここでの応力集中も小さく
なる。しかもスロット部の応力集中が緩和されたことに
より従来必要としていたスチフナやバックブラケットが
廃止でき、その結果ロンジのフェースプレート部分は溶
接ビードもなく平滑面となってここでの応力集中も同時
に解消され、ロンジに作用する荷重が大骨等にスムーズ
に伝達されるようになる。さらに、大骨等の骨構造をス
チフナを水平方向に配設したホリゾンタル・スチフナ方
式とすることができることから、スチフナの自動溶接が
可能となる一方、棚板構造の場合スチフナを境にして大
骨等の板厚を変えることや、また二重殻構造の場合、大
骨や隔壁中央に水平にブロック継手を設けることが構造
的、工作的にも容易になる。また、外板等に作用する水
圧等の外力に対するスロット近傍の座屈強度の向上も容
易に行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の第１実施例にかかるロンジ貫
通部構造のうちＴ型のボットムロンジＬの貫通部構造を
代表例として示した、その貫通部の正面図で、太い実線
部がスロット部の孔縁形状を示している。図において、
ロンジＬは、船底外板３等に立設したウエブ１と、この
ウエブ１に水平に固着したフェースプレート２とからな
る。この図はＴ型ロンジを例示しているが、本案はＬ型
ロンジにも同様に適用できる。

【００１６】ロンジＬが大骨４を貫通するところには左
右対称形状のスロット５がフェースプレート２を囲繞す
る如く開設されている。５ａはスロット５の孔縁を示
す。図示するように、スロット５の孔縁５ａの形状は、
直線部Ａ、円弧部Ｂ、半楕円部Ｃおよび直線部Ｄからな
る。つまり、フェースプレート２の真上のＡ部分は直線
状に、これよりＢ部分は円弧状に、これに続くフェース
プレート２とほぼ同じ高さ付近から下方に向かってのＣ
部分は上下方向（図１はウエブ１に略平行な方向の場合
を例示）に長軸Ｐがくるような略半楕円状（図上点線で
示す楕円の一部）に、そして、ウエブ１と交わる取合部
のＤ部分は若干直線になるよう形成されている。かかる
スロット５の孔縁５ａがロンジＬのウエブ１を挟んで両
側（即ち、ウエブ１の両側部）対称に形成されている。
つまり、上位概念的に言えば、ロンジＬのウエブ１の両
側部に形成されるスロット５の略下半部のスロット孔縁
５ａを、フェースプレート２と同じ高さ付近ではその曲
率半径を最大とし、これより外板３ないしウエブ１側に
向かうスロット孔縁５ａの曲率半径を漸進的に小さく
し、スロット孔縁５ａの下端部がフェースプレート２か
ら所定の距離（えぐり深さｄ）離れたところに位置する
（即ち、フェースプレート２の下方に半円弧状のえぐり
部分を設けた）ようなスロット形状にしてある。Ｔ型ロ
ンジの場合にはこれが左右対称に形成される。６はウエ
ブ１と船底外板３との交差部に開設した半円形状のスカ
ラップである。

【００１７】なお、本明細書においては、「上下方向に
長軸Ｐがくる…」における「上下方向」とは、船底外板
３、船側外板１０、上甲板９、縦通隔壁１１ないし二重
殻構造における内底板にあっては、これらの板（便宜上
「外板」という。請求項において同じ）を図１の如く下
方に位置させて考えた場合の上下方向を意味し、従っ
て、「上下方向」とはこれらの板、即ち、「外板」に向
かう方向を意味するものとする（請求項において同
じ）。

【００１８】ここに、Ｃ部分を上下方向（例えばウエブ
１と略平行な方向）に長軸Ｐがくる略半楕円状の孔縁と
した理由は、第一に応力集中に最も関係する部位Ｃ₂ (
フェースプレート2 と同じ高さ付近のスロット孔縁) を
曲率半径の大きいなだらかな曲線とするためである。第
二に、この半楕円状孔縁の下端部Ｃ₁ は、元来大骨４の
面内に作用する上下方向の力による応力集中に関係が少
ない所であることに着目して、下方にスロット孔縁５ａ
を突出して（えぐって）ロンジＬと大骨４との取合部
を、ソフト形状にして応力集中を低くするためである。
この場合、フェースプレート２の下端から半楕円孔の下
端部Ｃ₁ までの深さ（えぐり深さ）ｄは、ロンジＬの大
きさにもよるが、通常７５ｍｍ程度が適当で、極端に深
くはできない。これは、えぐり深さｄがあまり大きくな
り過ぎるとロンジＬから大骨４に荷重が伝達される時の
Ｅ部の伝達面積が小さくなり過ぎ、Ｅ部の剪断応力が高
くなり過ぎるからである。この例のスロットの場合の荷
重伝達は図３(b) に示すように、外板等にかかる荷重の
一部はロンジＬを介して直接大骨４へ矢印のように伝達
されるが、スロットの略下半部の形状が上下方向に長軸
Ｐがくるような略半楕円状の孔縁にしているため応力の
流れがスムーズになる。

【００１９】図２は第２実施例を示している。上記第１
実施例と異なるところは、Ａ部分をＢ部分に連なるよう
な円弧状に形成した点である。この例でも、少なくとも
Ｃ部分のスロット孔縁５ａは、上下方向に長軸Ｐがくる
ような略半楕円状の孔縁を形成してある。この図から分
かるようにＢ部分も点線で示した楕円とほぼ同じ形状を
呈するからＢ部分まで半楕円孔縁にしても差し支えな
い。また、ウエブ１とは直線的に交わる若干のＤ部分を
有することも同じである。なお、下方のスカラップ６は
円弧状でなく楕円状に形成してもよい。

【００２０】以上の実施例で明らかなように、本発明に
おけるスロット形状においては、スロットの略上半部、
即ち、Ａ部分およびＢ部分は従来と同様な孔縁形状であ
るが、これに連なる略下半部のスロット形状、即ち、Ｃ
部分は長軸Ｐが上下方向にくるような略半楕円状孔縁に
形成したところにその大きな特徴があるということがで
きる。

【００２１】ここで、構造解析結果により判明した従来
のスロットと本発明（図１）のスロット形状における応
力分布（点線で示す）の比較を図３により、また、ロン
ジの応力分布（点線で示す）の比較を図４により説明す
る。図３において、(a) は従来のスロット部の応力分
布、(b) は本発明のスロット部の応力分布を示す。従来
のスロット５ではＦ部分の曲率半径の小さい円弧部分で
応力集中が発生するとともに、ウエブ１と直交する位置
Ｇで応力集中が生じていることがわかる。従って、従来
は前述したようにこのスロット５の孔縁部分の応力集中
を緩和するためにスチフナ７およびバックプレート８
（図８参照）を設けざるを得なかったのである。（しか
し、このスチフナを設けることで後述するようにロンジ
に応力集中を生起する原因となっている。）これに対
し、(b) の本発明のスロット形状ではかかる応力集中は
生じておらず、円弧部分Ｂ及び半楕円状の孔縁部分Ｃで
も一様な応力分布を呈している。これは、スロットの略
下半部の形状を上下方向に長軸がくるような略半楕円状
孔縁に形成することで、応力集中の起こり易い円弧部分
（従来のＦ部分）が曲率の大きいなだらかな曲線となっ
たため応力の流れがスムーズになり、ロンジＬからの荷
重が円滑に大骨４へ伝達されるようになった結果と考え
られる。

【００２２】また、ウエブ１との交わる部分でも応力集
中は生じておらず、その応力は低くなっているが、これ
は、このウエブ１と交わる取り合い部分をソフトな形状
にしたためと考えられる。この結果、本発明のスロット
形状を採用すれば、従来必要としたスチフナ７およびバ
ックブラケット８（図８）を廃止することができるので
ある。このことは、膨大な数のスチフナ等取付のための
工数を無くすることができると同時に、下記の如くロン
ジにおける応力集中の発生を解消してロンジ等の損傷の
可能性を無くすという一石二鳥の効果をもたらす。これ
は、第２実施例の場合にも同様である。すなわち、ロン
ジの応力分布では、図４(a) のようにスチフナ７を設け
た従来の場合には、スチフナ７の足元部分（溶接ビード
部があって平滑でない）で２箇所に応力集中を生じてい
ることがわかる。これは、大骨４と交差するロンジＬの
応力の高いところにスチフナ７を設けたために却って応
力集中を招く結果となったものであり、これによりロン
ジＬの損傷やスチフナ７に割れが発生し易くなる。これ
に対し、本発明では上記したようにスロット５部分の応
力が低くなったために、従来必要としていたスチフナが
廃止できる結果、同図(b) に示す如く、ロンジＬのフェ
ースプレート２部分が平滑となるから応力集中は発生せ
ず、応力も低くなっている。

【００２３】さて、上記のような本発明のスロット形状
を採用した場合の大骨（トランス、ウエブ）または隔壁
の骨構造（スチフナ配置）では、図１０、図１１に示す
従来のバーティカル・スチフナ配置とは異なった構造様
式を採用し得る。すなわち、図５に示す如く大骨、隔壁
４面にスチフナ７を水平方向に配設する、ホリゾンタル
・スチフナ方式が採用することができる。ホリゾンタル
・スチフナ方式とした場合、図５(b) の拡大側断面図に
示すように下段のスチフナ７ｂで棚板構造を形成するこ
ともできる。つまり、下段のスチフナ７ｂを下側の大骨
４Ｂの頂部に多少突き出た形でブロック段階で溶接し、
一方、上段のスチフナ７ａも別のブロックとして上側の
大骨４Ａに溶接しておき、次いで、この上段のブロック
を棚状になっている下段のスチフナ７ｂの上に載せて大
骨４Ａの両側を下向きの隅肉溶接Ｗをして、大骨構造を
完成させるものである。

【００２４】このようなホリゾンタル・スチフナ方式で
は、スチフナの部分で棚板構造となし得る結果、この箇
所で上下の大骨４Ａ、４Ｂの板厚を変化（外板側を
ｔ₁ 、それ以外をｔ₂ に変化）させることが構造的にも
工作的にも容易に可能となる。また、この場合上段のブ
ロックの接合が下向きの隅肉溶接となるため作業性は良
好である。なお、外板等に作用する水圧等の外力に対す
るスロット近傍の座屈強度の向上も容易に行うことがで
きる。

【００２５】一方、二重殻構造の場合にはホリゾンタル
・スチフナ方式採用のメリットが更に大きくなる。すな
わち、図１１に示す従来のバーティカル・スチフナ方式
の二重殻構造の場合、前述したように中間にある板継手
Ｗをブロック継手とした場合にはスチフナ７自身もブロ
ック搭載後この位置で結合するか又はブロック搭載後、
後付けする必要があり、作業性が悪いことに加え多大な
取付工数を要する。これに対し、本発明のホリゾンタル
・スチフナ方式の場合には図６(a) のように上下段のス
チフナ７ａ、７ｂの中間に板継手Ｗをブロック継手とし
たり、或いは同(b) のように下段スチフナ７ｂの箇所で
上記したような棚板構造とすることでスチフナ位置に板
継手Ｗをもってくることが可能となり、二重殻を２分割
して上下ブロックを板継手Ｗ部分のみの溶接を行うだけ
で二重殻構造における隔壁構造が完成でき、工作的に非
常に簡易になる。また、この場合も板継手Ｗを境に板厚
を容易に変化させうることは前記と同様である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果が得られる。 ロンジの大骨、隔壁等の貫通部におけるスロット形
状に直線、円弧状に加え、略半楕円形状を採用すること
よって、貫通部近傍の応力を従来のようにスチフナやバ
ックブラケットを垂設せずとも、スロット部の応力集中
が緩和でき、強度面でも優れたロンジ貫通部構造を得る
ことができる。これによってロンジの応力集中も緩和さ
れることから、従来のような損傷事故の発生を防止で
き、しかも、スチフナやバックブラケットを廃止できた
ことに伴い、膨大な部材数の減少による現場工数の大幅
削減が可能となる。

【００２７】 上記のスロット形状との関連でスチフ
ナやバックブラケットが不要となり、そのため大骨また
は隔壁におけるスチフナ配置をホリゾンタル・スチフナ
方式にすることも容易で、その結果スロット開口上部の
大骨、隔壁中央部に設けられた板継手やスチフナを用い
た棚板構造とすれば大骨の板厚を変化させることが構造
的、工作的に容易となる結果、必要な所は厚く、その他
は薄くという経済的且つ軽量化が容易な構造としうる。
また、二重殻構造の場合、これら板継手や棚板構造をブ
ロック継手として用いれば上下を２つ割りにして容易に
工作することができ、大幅な省力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例のロンジ貫通部構造の正
面図である。

【図２】 本発明の第２実施例のロンジ貫通部構造の正
面図である。

【図３】 従来のスロット部と本発明のスロット部の応
力分布を比較するための図であって、(a) は従来のスロ
ット部の応力分布図、(b) は本発明のスロット部の応力
分布図を示す。

【図４】 従来のロンジと本発明のロンジの大骨貫通部
付近の応力分布を比較するための図であって、(a) は従
来のロンジの応力分布図、(b) は本発明のロンジの応力
分布図を示す。

【図５】 (a) は本発明にかかるホリゾンタル・スチフ
ナ方式の大骨構造図(b) はその拡大側断面図である。

【図６】 二重殻において本発明のホリゾンタル・スチ
フナ方式を採用した場合で、(a) はスチフナの中間に板
継手をもってきた図、(b) はスチフナの位置に板継手を
もってきた図である。

【図７】 船体中央横断面（左舷) における概略船殻構
造図である。

【図８】 ロンジが大骨を貫通する部分の構造を示す要
部斜視図である。

【図９】 (a) 、(b) は従来のロンジ貫通部構造の正面
図である。

【図１０】 従来の大骨部のスチフナ配置（バーティカ
ル・スチフナ方式）図である。

【図１１】 従来の二重殻におけるスチフナ配置図であ
る。

【符号の説明】

Ｌ…ロンジ １…ウエブ ２…フェースプレート ３…船底外板 ４…大骨 ５…スロット ５ａ…スロットの孔縁 ７…スチフナ ７ａ…（上段の）スチフナ ７ｂ…（下段の）スチフナ ８…バックブラケット ９…上甲板 １０…船側外板 １１…縦通隔壁 Ｐ…（楕円の）長軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外板に立設したウエブとフェースプレー
   トからなるロンジが大骨、隔壁等を貫通する際に該フェ
   ースプレートを取り囲むように該大骨、隔壁等に開孔し
   たスロットを有するロンジ貫通部において、前記ロンジ
   のウエブを挟んで両側のスロットの略下半部の形状を前
   記外板に向かう方向に長軸がくるような略半楕円状に形
   成したことを特徴とする船舶におけるロンジ貫通部構
   造。
2. 【請求項２】 ロンジ貫通部の大骨または隔壁面にスチ
   フナを水平方向に配設した請求項１記載のロンジ貫通部
   構造。