JPH09236200A

JPH09236200A - 液化天然ガス貯蔵タンク用メイブレン構造

Info

Publication number: JPH09236200A
Application number: JP18612195A
Authority: JP
Inventors: Seikin Kin; 青均金; Seiko Ko; 性浩洪; 仁 ▲ソー▼ ▲ユン▼; Jinsoo Yun; Eikei Kin; 榮奎金; Jinki Den; 仁基田
Original assignee: Korea Gas Corp
Current assignee: Korea Gas Corp
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】最も簡単な構造を取りながらも、他の従来の
メンブレンに比して応力が均一に分布し、特に圧力及び
温度荷重が作用した時に皺の曲率は多少大きくなるが、
皺の高さは減少するので、非常に実用的で安定した液化
天然ガス貯蔵タンク用メンブレン構造を提供することで
ある。【構成】板材の外縁部からアンカーボルト固定用孔の
方に直線方向に十字形をなす四つの皺と、前記四つの皺
の端部に連結される環状外面及び前記環状外面と一体的
で対称である環状内面でなったリング節とから構成させ
る液化天然ガス貯蔵タンク用メンブレン構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液化天然ガス貯蔵用タン
ク用メンブレンの改善された構造に関するもので、詳し
くは板材の一部にリング節と皺が互いに組み合わされた
リング節式メンブレン（ＲｉｎｇＫｎｏｔＭｅｂｒ
ａｎｅ）と分離されたリング節式メンブレンに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液化天然ガスは大気圧下で沸騰
点が−１６２℃である超低温液体（Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ
ｌｉｑｕｉｄ）で、大型タンクに貯蔵されることが一
般的であり、貯蔵タンクは垂直円筒形に二重構造で構成
される。内部タンクで使用されるメンブレンは低温脆性
に強い材質を使用し、外部タンクである側板はＰＣ（Ｐ
ｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ）又は炭素鋼
を使用して作り、内部及び外部タンク間には断熱材をい
れて、タンク外部からの侵入熱量による気化ガス（ｂｏ
ｉｌ−ｏｆｆｇａｓ）の発生が最小になるように製作
する。

【０００３】超低温貯蔵タンクにおけるメンブレンとい
うのは材質が温度と荷重の変化に対して自由に膨張と収
縮できるよう設計、製作した特殊板材を意味するもの
で、タンクの側面と底面に設置されて超低温液体の漏洩
を防止する密封機能を一次に担当し、熱荷重による疲労
荷重（ｆａｔｇｕｅｃｙｃｌｉｃｌｏａｄ）を耐え
ながら液圧又は自重量等により発生する荷重を吸収して
断熱パネル（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｎｅｌ）に伝
達する機能を有する。

【０００４】従来のメンブレンとして、図１に示す日本
国特公昭５０−２１００８号に公知された波形板は温度
変化による膨張収縮を吸収する連続の六角形態（蜂巣構
造）の皺を形成し、各皺が互いに１２０゜の角度でＹ字
形の交点を形成する皺板である。このような構造の単一
皺の蜂巣構造形は応力解釈が難解であり、プレス加工に
よる製作施工が難しく、残留応力が存在するという欠点
があった。

【０００５】又、図２に示す日本国特公昭６０−１４９
５９号に公知された無曲率低温タンクは断面三角形の三
角皺と、この三角皺に直交する梯形皺の頂上面に前記三
角皺を嵌め込んで起立させ、頂上部と会って対向する一
対の三角面と、各々の三角面の両辺と前記三角皺を面積
の過不足なしに折曲形成されて連結する４つの平行四辺
形の四角面とを有する成形板体を備えるものであるが、
このような三角及び四角皺の組合型のメンブレン構造は
応力構造は応力解釈が難解であり、残留応力が存在し、
高価の製作費用がかかり、成形加工の困難もあった。

【０００６】また、図３に示す日本国特公昭６０−３２
０７９号に公知されたメンブレンの伸縮構造は低温液化
ガスタンクのメンブレン表面に突出成形された皺が少な
くとも１つの集結部に分岐配列されている伸縮構造で、
集結部には平板部に対して上部が隆起した形状に折曲成
形されており、上部と前記皺は両側の折曲面を嵌め込ん
で連結するように結合され溶接形成されていることを特
徴とするが、応力解釈が困難であり、応力集中現象が発
生し、残留応力が存在し、製作施工時の困難があった。

【０００７】又、図４に示す日本国特公昭６２−１２４
３９号に公知された単一三角皺式メンブレンは三角形の
リング節が色々の形態に結合されているが、応力解釈が
困難であり、応力集中現象が発生し、残留応力が存在
し、製作施工時の困難があった。

【０００８】又、図５に示す日本国特公昭６２−４６７
５９号に公知されたメンブレン構造はユニット皺の一方
及び他方の横断形状がゆるやかな屈曲波の形状であり、
かつ縦断面の両端部がゆるやかな屈曲面を形成して平板
部に接続し、平板に対して立体的に緩慢に突出した表面
形状を有するように形成され、さらに前記ユニットメン
ブレンが相互溶接結合したことを特徴とするが、応力集
中現象があり、残留応力が存在し、回転熱収縮が発生し
た。

【０００９】

【発明を解釈しようとする課題】このように従来のメン
ブレンの種類が多く公知されているが、これらを類型別
に再び区分しその問題を具体的に指摘する。三角皺と梯
形皺が互いに交差する構造（以下、”第１皺式メンブレ
ン”という）は底面と壁が触れ合うコーナー部と皺の曲
線形状が鋭利な部分に多くの応力集中現象が発生すると
いう問題点がある。

【００１０】又、ステンレス板の２つの平行な皺が互い
に直角形態に交差する構造（以下”第２複列皺式メンブ
レン”という）は二重並列皺の熱変形に対する吸収作用
により回転収縮（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒａ
ｃｔｉｏｎ）の挙動が発生し、このような回転収縮変形
が互いに反対方向に対称作用することにより皺の変形は
互いに均衡を維持するように設計されたので問題となら
ないが、仮に熱変形が外部条件により均衡が砕けると、
局部的に酷い熱応力集中現象が発生して、深刻な問題点
を提起することもできる。

【００１１】しかし、溶接施工，成形製作，応力解釈面
では第１皺式メンブレンより容易である。このメンブレ
ンのコーナー部分での曲率半径は比較的大きくゆるやか
であるため、第１皺式メンブレンよりはこの部分での局
部的応力集中が発生する憂いが小さい。

【００１２】又、板材の端部をフランジ折曲形状を作っ
た後、その頂上部を互いに突き合せた形態に接触して溶
接した構造（以下、”第３皺式メンブレン”という）は
二枚板材を溶接結合して成形した形態のメンブレンで、
製作が容易であるが、成形加工及び溶接技術が非常に優
秀である時にだけ品質の安定性が確保できる。

【００１３】又、メンブレン板に皺がない構造（以下”
第４皺式メンブレン”という）はＬＮＧ運搬船に主に使
用されている非皺式メンブレンで、熱膨張係数が非常に
小さいインバー（ｉｎｖａｒ）材質を使用したメンブレ
ンである。インバー材質は低温で熱収縮率が非常に優秀
であるが、値段が高く購入しやすくない点等で制約を受
けている。従って、本発明は前述した従来の問題点を改
善するためのもので、本発明の目的はリング節と皺が組
み合わされている対称形態で、製造時に便利で簡単な構
造を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的はメンブレンに圧力及び
温度荷重が作用した時に皺の曲率は多少大きくなるが皺
の高さは減少するようにして、非常に実用的で安定なメ
ンブレンを提供することにある。本発明のさらに他の目
的は、メンブレンに圧力が作用した時に応力が均一に分
布し、低い応力水準を維持することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の第１実施例によるメンブレン構造は、板材の
外縁部からアンカーボルト固定用孔の方に直線方向に十
字形をなす４つの皺と、前記４つの皺の端部に連結され
る環状外面及び前記環状外面と一体的で対称である環状
内面でなったリング節とから構成される。

【００１６】本発明の第２実施例によるメンブレン構造
は板材の外縁部からアンカーボルト固定用孔の方に直線
方向に向い、屈曲形状の前端屈曲部を有する４つの屈曲
皺と、前記前端屈曲部から一定間隔を置いて形成された
環状外面及び前記環状外面と一体的で対称である環状内
面でなったリング節とから構成される。

【００１７】

【実施例】

（第１実施例）本発明による第１実施例が図６〜図８
に図示されている。先ず単位メンブレン板材Ａが四角形
に備えられている。この四角形は説明の便宜のための形
状で、大抵のものは円形に構成される。メンブレンは使
用状態が極低温であり、脈動する流体荷重を受けるた
め、材質選定と設計側面で応力変形挙動解釈は非常に重
要である。メンブレン材質としては、ステンレス鋼、ア
ルミニウム合金、インバー、９％Ｎｉ鋼等が使用され、
ＳＵＳ材の場合１．２〜２．０ｍｍ厚さのオーステナイ
ト系ステンレス鋼が最も多く使用されている。

【００１８】所定大きさの板材Ａの外縁部１からアンカ
ーボルト固定用孔９側に直接方向に十字形を成す４つの
皺１０が形成されている。前記４つの皺はそれぞれ同一
断面を有し、同一曲率を有する。各々の皺の左側面１２
とこれと一体である右側面１３の曲率は同一である。こ
のように板材Ａに所定の曲率を有する４つの皺１０を形
成することにより、板材Ａの断面中立軸が伸縮して応力
が生じないようにする。前記４つの皺１０は十字形に形
成されるが、アンカーボルト固定用孔９から所定直径ま
での皺間は直接交差しない。

【００１９】前記所定の直径を外径としアンカーボルト
固定用孔９から前記外径より小さい直径を内径とする環
状リング節２を形成し、アンカーボルト固定用孔９を中
心として位置するようにする。環状リング節２は４つの
皺１０が交差するように交差部の役割をする。リング節
は環状内面４とこれと一体の外面５とから構成され、こ
れら内面４と外面５の曲率は同一である。板材から隆起
された前記４つの皺及びリング節の高さ、つまり平板材
Ａから皺の頂上部とリング節の頂上部までの高さは同じ
とすることが望ましい。

【００２０】前記４つの皺及びリング節の断面はおおよ
そ半円形、または横方向直径が縦方向直径より小さい楕
円形であることもできる。このように、本発明による単
位板材は全体的に対称形態を取るので、製作が容易であ
るものである。前述した単位板材Ａは皺とリング節が一
体的に製造するためにプレス加工により形成することが
望ましい。単位板材Ａはパネル板材（図示せず）により
固定されるが、板材の費用を節減ずるために単位板材Ａ
はパネル板材の厚さはパネル板材の厚さより厚いものが
望ましい。例えば、プレス加工する単位板材は２ｍｍの
ステンレス鋼板を使用し、折曲加工をするパネル板材は
１．２ｍｍのステンレス鋼板を使用することができる。

【００２１】メンブレン構造物の応力挙動解釈はメンブ
レン節（ｍｅｍｂｒａｎｅｋｎｏｔ）の複雑な３次元
形状のため理論的に解釈することが難しいため、これま
で実験的解釈に依存した。本発明は有限要素法を用いて
超低温タンクにおいて最も重要な構造物であるメンブレ
ンの応力変形挙動を解釈し既存のモデルと比較し検討す
ることにより、既存の問題点を克服し、新しい形態のメ
ンブレンモデル開発とこのモデルの最適化設計を提供し
ようとする。メンブレン板の幾何学的対称性を考慮しモ
デルを１／４に分割して三次元挙動解釈Ｗ遂行した。メ
ンブレン板には貯蔵液体の圧力により皺に垂直に作用す
る均一分布荷重と−１６２℃の超低温液体による熱収縮
と熱膨張効果が作用するため、これらによる影響を同時
に考慮して有限要素解釈をした。

【００２２】図９，図１０及び図１１はメンブレンの有
限要素解釈のための有限要素網を示すもので、１１００
〜１３００個の軸対称四角形要素と１２０〜１４００個
の要素節点で構成されており、メンブレンの形状は機能
上構造が非常に複雑であるため、四角形メッシュ構造は
構造物の形状特性に合うように再構成させ、特に皺端
部、リング節、皺とリング節が相互に会う部分は図面に
示すようにより微細な要素に分割した。ここで、有限要
素解釈用プログラムはＭＡＲＣ（”ｍＡＲＣＵｓｅ
ｒ’ｓＭａｎｕａｌ ”１９９３，Ｖｅｒｓｉｏｎ
Ｋ．５，ＭＡＲＣＡｎａｌｙｓｉｓＲｅｓｅａｒｃｈ
Ｃｏ．）を使用し、メンブレン板材に実際に作用する
荷重条件に最も近似する境界条件を代入した。

【００２３】数値解釈に使用する材質特性又は境界条件
に関するシュミレーションデータ値は表１に示し、本発
明のメンブレンの解釈モデルを逐行するための境界条件
は図１２のようである。

【００２４】

【表１】

【００２５】図１２において境界面（Ｂｏｕｎｄａｒ
ｙ）１は、Ｙ軸方向の変移とＸ，Ｙ軸方向の回転変移を
それぞれ排除し、境界面（Ｂｏｕｎｄａｒｙ）２はＸ軸
方向の変移とＹ，Ｚ軸方向の回転変移がないものと仮定
した。又、リング節及び皺を除外した平板部はＺ軸方向
の変移がない状態で解釈した。他の比較例（図９及び図
１０）のモデルに対する境界条件も本発明のメンブレン
のリング節式境界条件と同じに適用した。

【００２６】コンピューターシュミレーションを遂行し
たモデルは既存に開発されたメンブレン中の代表的な例
と言えるフランスのテクニガズ（Ｔｅｃｈｎｉｇａ
ｚ）メンブレン（図２；第１皺式メンブレンに該当）、
本発明によるリング節式メンブレン（ＲＭ）である。メ
ンブレンをより正確に解釈するために板材の厚さを液と
接触する上面（Ｌａｙｅｒ１）、厚さの中間面（Ｌａｙ
ｅｒ２）及び下面（Ｌａｙｅｒ３）の三部分に分けて数
値的結果を得た図１３，図１４及び図１５はメンブレン
板材にかかる等価ボンミーゼス応力（Ｅｑｕｉｖａｌｅ
ｎｔＶｏｎＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）分布図を示
す。三種のモデル解釈において、メンブレン上面で発生
する等価ボンミーゼス応力は、図１３ａ、図１４ａ及び
図１５Ａａに示すように、テクニガズメンブレンが１０
５Ｋｇ、カワサキメンブレンが７８ｋｇ、本発明のメン
ブレンが３２Ｋｇであると解釈された。又は、メンブレ
ンの中間面で現れる等価ボンミーゼス応力はテクニガズ
メンブレンが最も大きい６１Ｋｇ、カワサキメンブレン
は３５Ｋｇ、本発明のメンブレンは最も小さい２１Ｋｇ
程度と現れた。

【００２７】これらの計算結果によると、テクニガザメ
ンブレンは応力集中度が局部的に高いが、応力分布度は
比較的均一に解釈され、カワサキメンブレンは応力集中
度は相対的に低いが、少し不均一に分布されて回転変形
挙動の不安定性を現し、本発明のリング節式メンブレン
は応力が対称に均一に分布し、応力集中度でもテクニガ
ズメンブレン対比約６５．６％、カワサキメンブレン対
比４０％の水準を維持することから、既存の二種のメン
ブレンモデルに比して非常に優秀な性能を現す。また、
メンブレンにおいて最も脆弱な部位を指摘している十字
節部と皺部位を三種のモデルに対して互いに比較した結
果、本発明のリング節式メンブレンモデルが２１〜３２
Ｋｇで最も安定したものと解釈された。

【００２８】図１３ａはテクニガズメンブレン上面にか
かる引張又は圧縮応力分布度を示すもので、板材の平板
部と皺が交差する皺においては節部で８４Ｋｇ程度の最
大圧縮応力が作用するが、図１３ｂの中間面皺においう
ては上下面で発生する引張応力と圧縮応力が相殺して応
力が現れない。テクニガズメンブレン板に作用する液荷
重は皺板に均一に圧力荷重で作用し、この時の皺頂上部
は皺側面に加わる圧力荷重の影響が相対的に大きく作用
することと現れた。従って、皺の頂上部がふつくらと変
わる少変形（ｓｍａｌｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）
を起こすので皺板で圧縮変形が発生し、温度荷重はタン
ク内のメンブレンを収縮させることになるが、温度変化
によりスリップ現象が起こって引張変形として挙動する
ことになる。

【００２９】図１４ａのカワサキメンブレンの上面で
は、７８Ｋｇ程度の最大引張応力が皺の終わる付近に作
用しており、図１４ｂの中間面では、３５Ｋｇ程度の引
張と圧縮応力が皺の終わる付近で不均一に発生する現象
を現している。カワサキメンブレンの場合は、テクニガ
ズメンブレンとは相違する挙動変動を現し、特に均一な
圧力荷重での皺部分の挙動は皺の頂上部の高さが低くな
る形態に変形が起こり、その結果、平板と皺が互いに接
するコーナー半径に大きい応力が集中されると現れた。
これはテクニガズメンブレンに比して皺部分での変形率
は大きくなるが、応力値は減少する結果を見せる。

【００３０】図１５ａの本発明のリング節式メンブレン
においては、３２Ｋｇ程度の引張応力が平板部と交差す
る皺付近で発生し、リング節の頂上部では２６Ｋｇ程度
の圧縮応力が作用している。図１５ｂの中間面では圧力
分布が完全に対称に均一に発生し、リング節頂上部と皺
が会う部位では約２１Ｋｇの圧縮応力が発生する。

【００３１】数値的解釈結果によると、本発明のリング
節式メンブレンの特徴は前記二種類のモデルに比し応力
は完全に対称に分布し、リング節と皺間の応力差があま
りないという点である。本発明のリング節式メンブレン
において、リング節部分の挙動は、均一な圧力荷重が作
用している時に下部分に変形が起こる。即ち、節での変
形率は大きくなるが応力集中度は大きく減少し、これは
メンブレン板で発生する疲労破壊の原因を大きく緩和さ
せることができる。

【００３２】本発明のリング節式メンブレンの場合、節
部分で応力が小さく発生していることはメンブレン構造
物の安定性側面で非常に重要な利点となることができ
る。又、温度の変化による収縮変形はテクニガズメンブ
レンのような方式の変形挙動が起こり、このような圧力
及び温度変化による挙動と組合して全体的な挙動解釈を
するとよい。

【００３３】このように有限要素プログラムを用いた数
値解釈結果によると、応力集中度又は応力分布度面で本
発明のメンブレンが最も優秀に現れ、テクニガズメンブ
レン又はカワサキメンブレンは応力が大きくかかるもの
と解釈されたが、強度上には問題点がなかった。

【００３４】以上、超低温貯蔵タンクに広く使用される
代表的な三種のメンブレンモデルについて有限要素解釈
法を用いて応力変形挙動解釈をした。テクニガズメンブ
レン、カワサキメンブレン、本発明のリング節式メンブ
レンについての挙動解釈を遂行した結果、三種のメンブ
レンは全て平板部と皺が互いに接するコーナー部分と皺
節に大きい応力が集中する現象を現した。メンブレンモ
デルの板材中間にかかる応力集中度は、テクニガズメン
ブレンが６１Ｋｇ、カワサキメンブレンが３５Ｋｇ、リ
ング節式メンブレンが２１Ｋｇであるとそれぞれ現れ、
超低温液体が接触する上面では、テクニガズメンブレン
が１０５Ｋｇ、カワサキメンブレンが７８Ｋｇ、リング
節式メンブレンが３２Ｋｇであると解釈された。

【００３５】本発明のリング節式メンブレンは、応力集
中度又は応力分布において、他のメンブレンモデルに比
して対称にかつ均一に分布しながらも最も安定したもの
と解釈された。この結果、船舶用貯蔵タンク用メンブレ
ンで液圧力変動荷重により特に問題となる疲労寿命を大
きく延長させ得るという点で非常に重要である。

【００３６】（第２実施例）本発明による第２実施例が
図１６及び図１７に図示されている。先ず、単位メンブ
レン板材Ｂが四角形として備えられている。メンブレン
材質は第１実施例と同一である。

【００３７】所定大きさの板材Ｂの外縁部２１のおおよ
そ中央からアンカーボルト固定用孔９側に直線方向に向
かう四つの皺２０が形成されている。前記四つの皺はそ
れぞれ同一断面を有し、同一曲率を有する。各々の皺の
左側面２３とこれと一体である右側面２４の曲率は同一
であり、皺の前端部３１は屈曲されて板材に連結され
る。このように板材Ｂに所定の曲率を有する四つの皺２
０を形成することにより、板材Ｂの断面中立立軸が伸縮
して応力が生じないようにする。アンカーボルト固定用
孔９から所定直径で前端屈曲部３１が形成されて皺間は
直交交差しない。

【００３８】本発明のリング節２５はアンカーボルト固
定用孔９から所定間隔を置いて形成された環状内面２７
とこの環状内面と一体的であり対称である環状外面２８
とから構成され、前記皺２０とともにプレス加工で形成
する。環状リング節２５は四つの皺２０から隔たって構
成されることが重要であり、環状内面２７と外面２８の
曲率は同一である。板材から隆起された前記四つの皺及
びリング節の高さ、つまり平板材Ｂから皺の頂上部まで
の高さは同じにすることが望ましい。前記四つの皺及び
リング節の断面はおおよそ半円形、又は横方向直径が縦
方向直径より小さい楕円形であることもできる。

【００３９】このように、本発明による単位板材は全体
的に対称形態を取るので、製作が容易であるものであ
る。本実施例においても、前記第１実施例と同様な環境
でコンピュータシミュレーションを遂行した。ここで
は、メンブレンをより正確に解釈するために、板材の厚
さを液と接触する上面（Ｌａｙｅｒ１）、厚さの中間面
（Ｌａｙｅｒ２）及び下面（Ｌａｙｅｒ３）の三部分に
分けて数値的結果を得た。

【００４０】図１５はリング節式メンブレン板材にかか
る等価ボンミーゼス分布度を示す。前述した実験の結
果、リング節式メンブレンの上面で発生する等価ボンミ
ーゼス応力は、図１５ａに示すように、３２Ｋｇである
と解釈された。又、リング節式メンブレンの中間面での
等価ボンミーゼス応力は２１Ｋｇ程度と現れた。これら
計算結果によると、リング節式メンブレンは応力が対称
に均一に分布し、応力集中度で優秀な性能を現すが、メ
ンブレンで最も脆弱な部位と指摘しているリング節と皺
部位には２１〜２３Ｋｇの応力が発生した。

【００４１】このようにリング節頂上部とリング皺が会
う部位では約２１Ｋｇの圧縮応力が発生するので、リン
グ節頂上部とリング皺が会う部位で圧縮応力が発生しな
いようにするためにはこれらを分離させる必要があり、
これを解決するために、本発明による分離されたリング
節皺式メンブレンの設計と解釈を遂行した。

【００４２】本発明による分離されたリング節皺式メン
ブレンの基本形状は本発明者が開発したリング節皺式メ
ンブレンのリング節と皺間に一定距離を置いて分離させ
ることにより応力集中と応力水準を減少させるためのも
ので、このようなメンブレンの主設計変数としては、表
２及び図１７に提示したようにねアンカーボルト固定用
孔からリング節の頂点間の距離をａ、リング節の頂点と
分離された皺の頂点間をｂとし、各々の大きさを変化さ
せながら解釈を遂行した。

【００４３】

【表２】

【００４４】本発明の分離されたリング節式メンブレン
に適用した与えられた境界条件は既存のメンブレン及び
リング節式メンブレンの解釈に使用されたものと同じで
あり、材質の物値性及び厚さに関する資料もリング節皺
式メンブレンと同様に解釈した。シミュレーションの結
果はメンブレンセルが液体と接する面（Ｌａｙｅｒ１）
と中立面（Ｌａｙｅｒ２）に対する等価ボンミーゼス応
力として図１８〜図２５に提示されている。図１８〜図
２５を見るとねリング節式メンブレンに比して改良され
た本実施例の分離されたリング節式メンブレンの応力水
準が大きく減少したことがわかり、設計変数の変化によ
り応力集中度も減少させ得ることがわかる。

【００４５】図２７〜図３１に示すように、リングの半
径を示すａが小さい本実施例の分離されたリング節式メ
ンブレンの場合、リング節の曲率半径があまり小さくて
リング節内側に応力が比較的大きくかかることがわか
り、ａが大きい分離されたリング節式メンブレンタイプ
４の場合、リングの内側部分の大きさが大きくなって応
力集中減少は現れないが、剛性が減少して応力水準が増
加することが確認できた。リング節の中心から設計変数
ａを変化させながら遂行した解釈の結果、ａが１００ｍ
ｍである時に最適の応力水準と応力分布が得られること
が確認され、その後からタイプ２、３、４については設
計変数ｂのみを変化させて解釈を遂行した。

【００４６】図２７、図２９〜図３１で設計変数ｂが変
化することによる応力の変化を調べると、ｂが増加する
ほどに応力の水準が低くなり、リング節と皺が会う部位
での応力集中度が大きく減少させることを確認した。し
かし、ｂの距離があまり遠くなる場合、応力水準の減少
は大変微弱であるが、応力の分布に現れない、リング頂
上部と皺頂上部を示す設計変数ｂが１２０ｍｍ〜１４０
ｍｍの値を有するものが応力水準や応力の集中度面でよ
いと予想し、この部分について解釈を進行した。

【００４７】図３２〜図３６は図２６のＡＣ線の断面に
ついての応力の分布を示すもので、応力の分布は比較的
全てのモデルにら対して同一形状を取っており、設計変
数ｂの増減による応力水準の変化は一定しないが、ｂの
増加にされて少し増加してから１２０ｍｍ以上になる地
点からは減少する。

【００４８】このような解釈結果から分かるように、設
計変数の過少又は過大でないようにして最適値を探すべ
きであり、設計変数ｂの場合は増加するにつれて応力の
水準が低くなる面では有利であるが、どの量を過ぎる場
合は応力分布面での不均一性とプレス加工範囲の大きさ
による加工比の増加を招来するため不利であると思われ
る。従って、ａとｂを最適にすることによりメンブレン
全体の応力水準を低め応力分布を均一にすると、メンブ
レンの安定性、特に疲労寿命を向上させることができ
る。

【００４９】次に、メンブレンの溶接について説明す
る。超低温液体を貯蔵するために使用されるメンブレン
は貯蔵タンクの内部壁面と底面に設置されるので、次の
ように区分して溶接部位を分けることができる。メンブレン板の重なる部位メンブレン板とアングルコーナーメンブレン板とアングルピースメンブレン板とアンカー点

【００５０】又、メンブレン溶接をするために洗浄され
たメンブレン板は縁部を溶接することによりメンブレン
板１組のメンブレンパネルに部分組立されてものを全て
検査し貯蔵タンク現場に送って設置工事を遂行すること
になる。メンブレン板を貯蔵タンクに設置する時に使用
される溶接には、アンカー点の円周溶接とメンブレン板
と板を重ねて溶接する二種の形態がある。

【００５１】本発明によるリング節式メンブレンと分離
されたリング節式メンブレンの鋼板の接合は既存の重ね
溶接（Ｌａｐｗｅｌｄｉｎｇ）とプラグ溶接（Ｐｌｕ
ｇｗｅｌｄｉｎｇ）方式を採択して接合させ、単位板材
とパネル板材が会う部分は重ね溶接方式で接合する。こ
のように単位板材とパネル板材を重ね溶接でメンブレン
構造に製作すると、単位板材はプレス加工で、パネル板
材は折曲加工で形成できることになる。これら二種の加
工法の利点を活かした接合方式により製作されたメンブ
レンの特徴を要約すると次のようである。

【００５２】パネル板材の折曲加工により残留応力又
は応力集中現象を大きく緩和させることができる。プレ
ス加工をすると、加工部で、特に加工厚さの不均一な変
化により残留応力が発生するためアニーリング等の熱処
理をすべきであるが、折曲加工はこのような付加的処理
を必要としない。プレス加工を行う金型が単純にかつ小さくなる。パネ
ル板材までプレス加工するとメンブレン全体を金型加工
すべきであるが、ここでは単位板材のみをプレス加工す
るので比較的加工法が易しく行われる。

【００５３】プレス加工すべき単位板材は２ｍｍ以上
の鋼板を使用し、折曲加工すべきパネル板材は１．２ｍ
ｍステンレス鋼板を使用して素材を大きく節約し得る可
能性を提示した。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は最も簡単
な構造を取りながら他の従来のメンブレンに比して応力
が均一に分布し、かつただ２３〜２９％以下の応力水準
を現すほど優秀なもので、特に圧力及び温度荷重が作用
した時に皺の曲率は多少大きくなるが、皺の高さは減少
するので、非常に実用的で安定なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の単一皺の蜂巣構造形のメンブレン構造を
示す斜視図である。

【図２】従来の三角及び四角皺の組合型のメンブレン構
造を示す斜視図である。

【図３】従来の単一三角皺式メンブレン構造を示す平面
図である。

【図４】従来の単一三角皺式の色々の変形メンブレン構
造を示す斜視図である。

【図５】従来の複式皺式メンブレン構造を示す平面図及
び側面である。

【図６】本発明の第１実施例によるリング節式メンブレ
ン構造を示す斜視図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】図６の側面図である。

【図９】テクニガズメンブレンの有限要素網である。

【図１０】カワサキメンブレンの有限要素網である。

【図１１】本発明によるリング節式メンブレンの有限要
素網である。

【図１２】本発明によるリング節式メンブレンの境界条
件図である。

【図１３】テクニガズメンブレンの等価ボンミーゼス応
力図である。

【図１４】カワサキメンブレンの等価ボンミーゼス応力
図である。

【図１５】本発明によるリング節式メンブレンの等価ボ
ンミーゼス応力図である。

【図１６】本発明の第２実施例による分離されたリング
節式メンブレン構造を示す斜視図である。

【図１７】図１６の平面図である。

【図１８】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ１の上面での等価ボンミーゼス応力図である。

【図１９】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ１の中立面での等価ボンミーゼス応力図であ
る。

【図２０】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ２の上面での等価ボンミーゼス応力図である。

【図２１】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ２の中立面での等価ボンミーゼス応力図であ
る。

【図２２】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ３の上面での等価ボンミーゼス応力図である。

【図２３】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ３の中立面での等価ボンミーゼス応力図であ
る。

【図２４】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ４の上面での等価ボンミーゼス応力図である。

【図２５】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ４の中立面での等価ボンミーゼス応力図であ
る。

【図２６】本発明の第１実施例及び第２実施例によるメ
ンブレン構造の平面図である。

【図２７】本発明による第１実施例のリング節式メンブ
レンの図２６のＡＢ線についての応力分布図である。

【図２８】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ１の図２６のＡＢ線についての応力分布図であ
る。

【図２９】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ２の図２６のＡＢ線についての応力分布図であ
る。

【図３０】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ３の図２６のＡＢ線についての応力分布図であ
る。

【図３１】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ４の図２６のＡＢ線についての応力分布図であ
る。

【図３２】リング節式メンブレンの図２６のＡＢ線につ
いての応力分布図である。

【図３３】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ１の図２６のＡＣ線についての応力分布図であ
る。

【図３４】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ２の図２６のＡＣ線についての応力分布図であ
る。

【図３５】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ３の図２６のＡＣ線についての応力分布図であ
る。

【図３６】本発明による分離されたリング節式メンブレ
ンタイプ４の図２６のＡＣ線についての応力分布図であ
る。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ板材１、２１外縁部２、２５環状リング４、２７環状内面５、２８環状外面９アンカーボルト固定用孔１０、２０皺１２、２３皺の左側面１３、２４皺の右側面３１皺の前端部

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【種類名】明細書

【発明の名称】液化天然ガス貯蔵タンク用メイブレン構
造

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液化天然ガス貯蔵タンク
用メンブレンの改善された構造に関するもので、詳しく
は板材の一部にリング節と皺が互いに組み合わされたリ
ング節式メンブレン（ＲｉｎｇＫｎｏｔＭｅｍｂｒ
ａｎｅ）と分離されたリング節式メンブレンに関するも
のである。

【０００２】

【０００３】超低温貯蔵タンクにおけるメンブレンとい
うのは材質が温度と荷重の変化に対して自由に膨張と収
縮できるよう設計、製作した特殊板材を意味するもの
で、タンクの側面と底面に設置されて超低温液体の漏洩
を防止する密封機能を一次に担当し、熱荷重による疲労
荷重（ｆａｔｉｇｕｅｃｙｃｌｉｃｌｏａｄ）を耐
えながら液圧又は自重量等により発生する荷重を吸収し
て断熱パネル（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｎｅｌ）に
伝達する機能を有する。

【０００４】従来のメンブレンとして、図１に示す日本
国特公昭５０−２１００８号に公知された波形板は温度
変化による膨張収縮を吸収する連続の六角形態（蜂巣構
造）の皺を形成し、各皺が互いに１２０°の角度でＹ字
形の交点を形成する皺板である。このような構造の単一
皺の蜂巣構造形は応力解釈が難解であり、プレス加工に
よる製作施工が難しく、残留応力が存在するという欠点
があった。

【０００５】又、図２に示す日本国特公昭６０−１４９
５９号に公知された無曲率低温タンクは断面三角形の三
角皺と、この三角皺に直交する梯形皺の頂上面に前記三
角皺を嵌め込んで起立させ、頂上部と会って対向する一
対の三角面と、各々の三角面の両辺と前記三角皺を面積
の過不足なしに折曲形成されて連結する４つの平行四辺
形の四角面とを有する成形板体を備えるものであるが、
このような三角及び四角皺の組合型のメンブレン構造は
応力解釈が難解であり、残留応力が存在し、高価の製作
費用がかかり、成形加工の困難もあった。

【０００９】

【００１５】

【００１７】

【実施例】（第１実施例）本発明による第１実施例が図６〜図８
に図示されている。先ず単位メンブレン板材Ａが四角形
に備えられている。この四角形は説明の便宜のための形
状で、大抵のものは円形に構成される。メンブレンは使
用状態が極低温であり、脈動する流体荷重を受けるた
め、材質選定と設計側面で応力変形挙動解釈は非常に重
要である。メンブレン材質としては、ステンレス鋼、ア
ルミニウム合金、インバー、９％Ｎｉ鋼等が使用され、
ＳＵＳ材の場合１．２〜２．０ｍｍ厚さのオーステナイ
ト系ステンレス鋼が最も多く使用されている。

【００１８】所定大きさの板材Ａの外縁部１からアンカ
ーボルト固定用孔９側に直線方向に十字形を成す４つの
皺１０が形成されている。前記４つの皺はそれぞれ同一
断面を有し、同一曲率を有する。各々の皺の左側面１２
とこれと一体である右側面１３の曲率は同一である。こ
のように板材Ａに所定の曲率を有する４つの皺１０を形
成することにより、板材Ａの断面中立軸が伸縮して応力
が生じないようにする。前記４つの皺１０は十字形に形
成されるが、アンカーボルト固定用孔９から所定直径ま
での皺間は直接交差しない。

【００２０】前記４つの皺及びリング節の断面はおおよ
そ半円形、または横方向直径が縦方向直径より小さい楕
円形であることもできる。このように、本発明による単
位板材は全体的に対称形態を取るので、製作が容易であ
るものである。前述した単位板材Ａは皺とリング節が一
体的に製造するためにプレス加工により形成することが
望ましい。単位板材Ａはパネル板材（図示せず）により
固定されるが、板材の費用を節減するために単位板材Ａ
の厚さはパネル板材の厚さより厚いものが望ましい。例
えば、プレス加工する単位板材は２ｍｍのステンレス鋼
板を使用し、折曲加工をするパネル板材は１．２ｍｍの
ステンレス鋼板を使用することができる。

【００２１】メンブレン構造物の応力挙動解釈はメンブ
レン節（ｍｅｍｂｒａｎｅｋｎｏｔ）の複雑な３次元
形状のため理論的に解釈することが難しいため、これま
で実験的解釈に依存した。本発明は有限要素法を用いて
超低温タンクにおいて最も重要な構造物であるメンブレ
ンの応力変形挙動を解釈し既存のモデルと比較し検討す
ることにより、既存の問題点を克服し、新しい形態のメ
ンブレンモデル開発とこのモデルの最適化設計を提供し
ようとする。メンブレン板の幾何学的対称性を考慮しモ
デルを１／４に分割して三次元挙動解釈を遂行した。メ
ンブレン板には貯蔵液体の圧力により皺に垂直に作用す
る均一分布荷重と−１６２℃の超低温液体による熱収縮
と熱膨張効果が作用するため、これらによる影響を同時
に考慮して有限要素解釈をした。

【００２２】図９，図１０及び図１１はメンブレンの有
限要素解釈のための有限要素網を示すもので、１１００
〜１３００個の軸対称四角形要素と１２００〜１４００
個の要素節点で構成されており、メンブレンの形状は機
能上構造が非常に複雑であるため、四角形メッシュ構造
は構造物の形状特性に合うように再構成させ、特に皺端
部、リング節、皺とリング節が相互に会う部分は図面に
示すようにより微細な要素に分割した。ここで、有限要
素解釈用プログラムはＭＡＲＣ（”ＭＡＲＣＵｓｅｒ’
ｓＭａｎｕａｌ ”１９９３，ＶｅｒｓｉｏｎＫ．
５，ＭＡＲＣＡｎａｌｙｓｉｓＲｅｓｅａｒｃｈＣ
ｏ．）を使用し、メンブレン板材に実際に作用する荷重
条件に最も近似する境界条件を代入した。

【００２３】数値解釈に使用する材質特性又は境界条件
に関するシミュレーションデータ値は表１に示し、本発
明のメンブレンの解釈モデルを遂行するための境界条件
は図１２のようである。

【００２４】

【表１】

【００２５】図１２において境界面（Ｂｏｕｎｄａｒ
ｙ）１は、Ｙ軸方向の変移とＸ，Ｚ軸方向の回転変移を
それぞれ排除し、境界面（Ｂｏｕｎｄａｒｙ）２はＸ軸
方向の変移とＹ，Ｚ軸方向の回転変移がないものと仮定
した。又、リング節及び皺を除外した平板部はＺ軸方向
の変移がない状態で解釈した。他の比較例（図９及び図
１０）のモデルに対する境界条件も本発明のメンブレン
のリング節式境界条件と同じに適用した。

【００２６】コンピューターシミュレーションを遂行し
たモデルは既存に開発されたメンブレン中の代表的な例
と言えるフランスのテクニガズ（Ｔｅｃｈｎｉｇａｚ）
メンブレン（図２；第１皺式メンブレンに該当）、カワ
サキメンブレン（図５；第２複列皺式メンブレンに該
当）、本発明によるリング節式メンブレン（ＲＭ）であ
る。メンブレンをより正確に解釈するために板材の厚さ
を液と接触する上面（Ｌａｙｅｒ１）、厚さの中間面
（Ｌａｙｅｒ２）及び下面（Ｌａｙｅｒ３）の三部分に
分けて数値的結果を得た図１３，図１４及び図１５はメ
ンブレン板材にかかる等価ボンミーゼス応力（Ｅｑｕｉ
ｖａｌｅｎｔＶｏｎＭｉｓｅｓＳｔｒｅｓｓ）分
布図を示す。三種のモデル解釈において、メンブレン上
面で発生する等価ボンミーゼス応力は、図１３ａ、図１
４ａ及び図１５Ａａに示すように、テクニガズメンブレ
ンが１０５Ｋｇ／ｍｍ ^２、カワサキメンブレンが７８ｋ
ｇ／ｍｍ^２、本発明のメンブレンが３２Ｋｇ／ｍｍ^２で
あると解釈された。又は、メンブレンの中間面で現れる
等価ボンミーゼス応力はテクニガズメンブレンが最も大
きい６１Ｋｇ／ｍｍ^２、カワサキメンブレンは３５Ｋｇ
／ｍｍ^２、本発明のメンブレンは最も小さい２１Ｋｇ／
ｍｍ^２程度と現れた。

【００２７】これらの計算結果によると、テクニガザメ
ンブレンは応力集中度が局部的に高いが、応力分布度は
比較的均一に解釈され、カワサキメンブレンは応力集中
度は相対的に低いが、少し不均一に分布されて回転変形
挙動の不安定性を現し、本発明のリング節式メンブレン
は応力が対称に均一に分布し、応力集中度でもテクニガ
ズメンブレン対比約６５．６％、カワサキメンブレン対
比４０％の水準を維持することから、既存の二種のメン
ブレンモデルに比して非常に優秀な性能を現す。また、
メンブレンにおいて最も脆弱な部位と指摘している十字
節部と皺部位を三種のモデルに対して互いに比較した結
果、本発明のリング節式メンブレンモデルが２１〜３２
Ｋｇ／ｍｍ^２で最も安定したものと解釈された。

【００２８】図１３ａはテクニガズメンブレン上面にか
かる引張又は圧縮応力分布度を示すもので、板材の平板
部と皺が交差する皺においては節部で８４Ｋｇ／ｍｍ^２
程度の最大圧縮応力が作用するが、図１３ｂの中間面皺
においうては上下面で発生する引張応力と圧縮応力が相
殺して応力が現れない。テクニガズメンブレン板に作用
する液荷重は皺板に均一に圧力荷重で作用し、この時の
皺頂上部は皺側面に加わる圧力荷重の影響が相対的に大
きく作用することと現れた。従って、皺の頂上部がふっ
くらと変わる少変形（Ｓｍａｌｌｄｉｓｐｌａｃｅｍ
ｅｎｔ）を起こすので皺板で圧縮変形が発生し、温度荷
重はタンク内のメンブレンを収縮させることになるが、
単位メンブレン板はアンカーボルトのように溶接された
状態であるので、温度変化によりスリップ現象が起こっ
て引張変形として挙動することになる。

【００２９】図１４ａのカワサキメンブレンの上面で
は、７８Ｋｇ／ｍｍ^２程度の最大引張応力が皺の終わる
付近に作用しており、図１４ｂの中間面では、３５Ｋｇ
／ｍｍ^２程度の引張と圧縮応力が皺の終わる付近で不均
一に発生する現象を現している。カワサキメンブレンの
場合は、テクニガズメンブレンとは相違する挙動変動を
現し、特に均一な圧力荷重での皺部分の挙動は皺の頂上
部の高さが低くなる形態に変形が起こり、その結果、平
板と皺が互いに接するコーナー半径に大きい応力が集中
されると現れた。これはテクニガズメンブレンに比して
皺部分での変形率は大きくなるが、応力値は減少する結
果を見せる。

【００３０】図１５ａの本発明のリング節式メンブレン
においては、３２Ｋｇ／ｍｍ^２程度の引張応力が平板部
と交差する皺付近で発生し、リング節の頂上部では２６
Ｋｇ／ｍｍ^２程度の圧縮応力が作用している。図１５ｂ
の中間面では圧力分布が完全に対称に均一に発生し、リ
ング節頂上部と皺が会う部位では約２１Ｋｇ／ｍｍ^２の
圧縮応力が発生する。

【００３４】以上、超低温貯蔵タンクに広く使用される
代表的な三種のメンブレンモデルについて有限要素解釈
法を用いて応力変形挙動解釈をした。テクニガズメンブ
レン、カワサキメンブレン、本発明のリング節式メンブ
レンについての挙動解釈を遂行した結果、三種のメンブ
レンは全て平板部と皺が互いに接するコーナー部分と皺
節に大きい応力が集中する現象を現した。メンブレンモ
デルの板材中間にかかる応力集中度は、テクニガズメン
ブレンが６１Ｋｇ／ｍｍ^２、カワサキメンブレンが３５
Ｋｇ／ｍｍ^２、リング節式メンブレンが２１Ｋｇ／ｍｍ
^２であるとそれぞれ現れ、超低温液体が接触する上面で
は、テクニガズメンブレンが１０５Ｋｇ／ｍｍ^２、カワ
サキメンブレンが７８Ｋｇ／ｍｍ^２、リング節式メンブ
レンが３２Ｋｇ／ｍｍ^２であると解釈された。

【００３７】所定大きさの板材Ｂの外縁部２１のおおよ
そ中央からアンカーボルト固定用孔９側に直線方向に向
かう四つの皺２０が形成されている。前記四つの皺はそ
れぞれ同一断面を有し、同一曲率を有する。各々の皺の
左側面２３とこれと一体である右側面２４の曲率は同一
であり、皺の前端部３１は屈曲されて板材に連結され
る。このように板材Ｂに所定の曲率を有する四つの皺２
０を形成することにより、板材Ｂの断面中立軸が伸縮し
て応力が生じないようにする。アンカーボルト固定用孔
９から所定直径で前端屈曲部３１が形成されて皺間は直
接交差しない。

【００３８】本発明のリング節２５はアンカーボルト固
定用孔９から所定間隔を置いて形成された環状内面２７
とこの環状内面と一体的であり対称である環状外面２８
とから構成され、前記皺２０とともにプレス加工で形成
する。環状リング節２５は四つの皺２０から隔たって構
成されることが重要であり、環状内面２７と外面２８の
曲率は同一である。板材から隆起された前記四つの皺及
びリング節の高さ、つまり平板材Ｂから皺の頂上部とリ
ング節の頂上部までの高さは同じにすることが望まし
い。前記四つの皺及びリング節の断面はおおよそ半円
形、又は横方向直径が縦方向直径より小さい楕円形であ
ることもできる。

【００４０】図１５はリング節式メンブレン板材にかか
る等価ボンミーゼス分布度を示す。前述した実験の結
果、リング節式メンブレンの上面で発生する等価ボンミ
ーゼス応力は、図１５ａに示すように、３２Ｋｇ／ｍｍ
^２であると解釈された。又、リング節式メンブレンの中
間面での等価ボンミーゼス応力は２１Ｋｇ／ｍｍ^２程度
と現れた。これら計算結果によると、リング節式メンブ
レンは応力が対称に均一に分布し、応力集中度で優秀な
性能を現すが、メンブレンで最も脆弱な部位と指摘して
いるリング節と皺部位には２１〜２３Ｋｇ／ｍｍ^２の応
力が発生した。

【００４１】このようにリング節頂上部とリング皺が会
う部位では約２１Ｋｇ／ｍｍ^２の圧縮応力が発生するの
で、リング節頂上部とリング皺が会う部位で圧縮応力が
発生しないようにするためにはこれらを分離させる必要
があり、これを解決するために、本発明による分離され
たリング節皺式メンブレンの設計と解釈を遂行した。

【００４２】本発明による分離されたリング節皺式メン
ブレンの基本形状は本発明者が開発したリング節皺式メ
ンブレンのリング節と皺間に一定距離を置いて分離させ
ることにより応力集中と応力水準を減少させるためのも
ので、このようなメンブレンの主設計変数としては、表
２及び図１７に提示したように、アンカーボルト固定用
孔からリング節の頂点間の距離をａ、リング節の頂点と
分離された皺の頂点間の距離をｂとし、各々の大きさを
変化させながら解釈を遂行した。

【００４３】

【表２】

【００４４】本発明の分離されたリング節式メンブレン
に適用した与えられた境界条件は既存のメンブレン及び
リング節式メンブレンの解釈に使用されたものと同じで
あり、材質の物値性及び厚さに関する資料もリング節皺
式メンブレンと同様に解釈した。シミュレーションの結
果はメンブレンセルが液体と接する面（Ｌａｙｅｒ１）
と中立面（Ｌａｓｅｒ２）に対する等価ボンミーゼス応
力として図１８〜図２５に提示されている。図１８〜図
２５を見るとリング節式メンブレンに比して改良された
本実施例の分離されたリング節式メンブレンの応力水準
が大きく減少したことがわかり、設計変数の変化により
応力集中度も減少させ得ることがわかる。

【００４６】図２７、図２９〜図３１で設計変数ｂが変
化することによる応力の変化を調べると、ｂが増加する
ほどに応力の水準が低くなり、リング節と皺が会う部位
での応力集中度が大きく減少させることを確認した。し
かし、ｂの距離があまり遠くなる場合、応力水準の減少
は大変微弱であるが、応力の分布が均等に現れ、リング
頂上部と皺頂上部を示す設計変数ｂが１２０ｍｍ〜１４
０ｍｍの値を有するものが応力水準や応力の集中度面で
よいと予想し、この部分について解釈を進行した。

【００４７】図３２〜図３６は図２６のＡＣ線の断面に
ついての応力の分布を示すもので、応力の分布は比較的
全てのモデルに対して同一形状を取っており、設計変数
ｂの増減による応力水準の変化は一定しないが、ｂの増
加にされて少し増加してから１２０ｍｍ以上になる地点
からは減少する。

【００５０】又、メンブレン溶接をするために洗浄され
たメンブレン板は縁部と縁部を溶接することによりメン
ブレン板が１組のメンブレンパネルに部分組立されても
のを全て検査し貯蔵タンク現場に送って設置工事を遂行
することになる。メンブレン板を貯蔵タンクに設置する
時に使用される溶接には、アンカー点の円周溶接とメン
ブレン板と板を重ねて溶接する二種の形態がある。

【００５４】

【図面の簡単な説明】

【図５】従来の複式皺式メンブレン構造を示す平面図及
び側面図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】図６の側面図である。

【図９】テクニガズメンブレンの有限要素網である。

【図１０】カワサキメンブレンの有限要素網である。

【図１７】図１６の平面図である。

【符号の説明】Ａ、Ｂ板材１、２１外縁部２、２５環状リング４、２７環状内面５、２８環状外面９アンカーボルト固定用孔１０、２０皺１２、２３皺の左側面１３、２４皺の右側面３１皺の前端部

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金榮奎大韓民国ソウル市瑞草区瑞草２洞宇盛アパート19棟101 (72)発明者田仁基大韓民国京畿道安山市高残２洞住公アパート504棟1101

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板材の外縁部からアンカーボルト固定用
孔の方に直線方向に向かい屈曲形状の前端屈曲部を有す
る４つの屈曲皺と、前記前端屈曲部から一定間隔を置いて形成された環状外
面及び前記環状外面と一体的で対称である環状内面でな
ったリング節とから構成されることを特徴とする液化天
然ガス貯蔵用タンク用メンブレン構造
【請求項２】前記板材から隆起された前記４つの皺及
びリング節の高さは同一であることを特徴とする請求項
１記載の液化天然ガス貯蔵用タンク用メンブレン構造
【請求項３】前記４つの皺及びリング節の断面はおお
よそ半円形であることを特徴とする請求項１又は２記載
の液化天然ガス貯蔵用タンク用メンブレン構造
【請求項４】前記４つの皺及びリング節の断面は横方
向直径が縦方向直径より小さい楕円形であることを特徴
とする請求項１又は２記載の液化天然ガス貯蔵用タンク
用メンブレン構造
【請求項５】板材の外縁部からアンカーボルト固定用
孔の方に直線方向に十字形をなす４つの皺と、前記４つの皺の端部に連結される環状外面及び前記環状
外面と一体的で対称である環状内面でなったリング節と
から構成されることを特徴とする液化天然ガス貯蔵用タ
ンク用メンブレン構造