本發(fā)明涉及特別是能夠在船側(cè)部被碰撞了的大型船舶中抑制船殼的破口的、耐碰撞性優(yōu)異的船體構(gòu)造及該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

在礦石運(yùn)輸船、煤炭運(yùn)輸船等散裝貨船中，至今仍采用單層船殼構(gòu)造(單層船殼(single hull))。來(lái)自這些船舶的載貨不會(huì)污染海洋，但是船舶上還裝載有燃油等，而燃油的流出則會(huì)引起海洋污染。因此，需要抑制由碰撞事故等導(dǎo)致的船殼的破口。

另外，由于來(lái)自油船的油的流出更明顯地引起海洋污染，因此成為了國(guó)際性的問(wèn)題。近年，為了抑制由碰撞事故等導(dǎo)致的油的流出，而逐漸替換為雙層船殼構(gòu)造(雙層船殼(double hull))。雙層船殼相比于單層船殼，雖然減小了油的泄漏比例，但是也被指出效果并不充分。

通過(guò)增加貨油艙數(shù)量、增加雙層底的高度、增加雙舷側(cè)間隔，能夠提高船體構(gòu)造的耐碰撞性。但是，這些對(duì)策導(dǎo)致建造成本、操作成本的增加以及搭載效率的下降。對(duì)此，提案有這樣一種船體構(gòu)造：對(duì)于船側(cè)外板、船側(cè)外板所附帶的防撓曲件、內(nèi)板、內(nèi)板所附帶的防撓曲件中的任一種以上的構(gòu)件，使用增加了屈服應(yīng)力與均勻伸長(zhǎng)率的乘積的值的鋼材、增加了達(dá)到均勻伸長(zhǎng)率為止的能量吸收量的鋼材、或屈服應(yīng)力為同等以上而均勻伸長(zhǎng)率增加了的鋼材(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，提案有一種提高了強(qiáng)度和延展性、且增加了針對(duì)碰撞時(shí)的沖擊的吸收能量的船體用鋼板(例如參照專利文獻(xiàn)2～6)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2002-87373號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)平11-193438號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)平11-193441號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)平11-193442號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開(kāi)平11-246934號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：日本特開(kāi)平11-246935號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

并不明確到內(nèi)板上產(chǎn)生破口為止的能量吸收量是否由均勻伸長(zhǎng)率決定，另外，也并不明確構(gòu)成船殼的除船側(cè)鋼板以外的其他的構(gòu)件(上甲板、舭、橫梁、縱桁)所具有的對(duì)抑制船殼的破口的貢獻(xiàn)。

因而，專利文獻(xiàn)1的船體構(gòu)造中存在無(wú)法進(jìn)行合理的船體設(shè)計(jì)的問(wèn)題。若考慮抑制因碰撞船與被碰撞船側(cè)面碰撞而在被碰撞船上產(chǎn)生的最終的破口，則不是考慮專利文獻(xiàn)1中那樣的均勻伸長(zhǎng)率，而是需要考慮到斷裂為止的總伸長(zhǎng)率。

另外，在專利文獻(xiàn)1中，提案有基于均勻伸長(zhǎng)率定量地進(jìn)行了規(guī)定的鋼材，即使屈服應(yīng)力與均勻伸長(zhǎng)率的乘積的值增加了20％以上的鋼材、使達(dá)到均勻伸長(zhǎng)率為止的能量吸收量增加了20％以上的鋼材、或屈服應(yīng)力為同等以上而使均勻伸長(zhǎng)率自身增加了20％以上的鋼材。但是，即使這樣地使均勻伸長(zhǎng)率增加20％，縮頸伸長(zhǎng)率也幾乎沒(méi)有改變，因此，均勻伸長(zhǎng)率與縮頸伸長(zhǎng)率之和即總伸長(zhǎng)率也只增加不足20％。因而，未達(dá)到后述的本發(fā)明的總伸長(zhǎng)率的標(biāo)準(zhǔn)，而無(wú)法抑制破口。

另外，專利文獻(xiàn)1只是以使到雙層船殼構(gòu)造(雙層船殼)的船體產(chǎn)生破口為止能夠吸收的能量大幅增加為目的，因此，關(guān)于不產(chǎn)生破口的條件并沒(méi)有明確的記載，關(guān)于單層船殼構(gòu)造(單層船殼)不產(chǎn)生破口的條件也沒(méi)有記載。

另外，在使用了專利文獻(xiàn)2～6所記載的鋼板的情況下，雖然能夠增加碰撞時(shí)的吸收能量，但是，與專利文獻(xiàn)1的船體構(gòu)造相同，未考慮鋼板斷裂時(shí)的總伸長(zhǎng)率，在抑制船殼的破口方面存在改善的余地。

另外，在專利文獻(xiàn)2～6中雖然記載有在船舶彼此之間發(fā)生碰撞事故時(shí)能夠防止船體斷裂并開(kāi)孔、或相比于以往的鋼板的情況能夠減少斷裂面積的主旨，但是，也僅是記載了作為鋼板的單體的沖擊吸收性能，而關(guān)于與實(shí)際的船體構(gòu)造之間的關(guān)系、不產(chǎn)生破口的條件并未記載。

本發(fā)明即是鑒于這樣的實(shí)際情況而做成的，其課題在于，提供在與以往相比沒(méi)有變化的船體構(gòu)造的狀態(tài)下，以抑制船殼的破口的方式使構(gòu)件能夠吸收的能量增加的、耐碰撞性優(yōu)異的船體構(gòu)造。

用于解決問(wèn)題的方案

本發(fā)明的主旨如以下所述。

(1)一種耐碰撞性優(yōu)異的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造具有對(duì)船側(cè)部的外板的局部部位或所述外板的全部部位使用了高延展性鋼板的船殼構(gòu)造，該高延展性鋼板被要求以國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率為規(guī)格且被確認(rèn)滿足所述規(guī)格。在此所說(shuō)的耐碰撞性是指例如即使以預(yù)定的速度受到其他船的側(cè)面碰撞也能夠抑制船殼的破口的性質(zhì)。

(2)根據(jù)上述(1)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造還具有對(duì)與使用了所述高延展性鋼板的所述外板相對(duì)的內(nèi)板的局部部位或所述內(nèi)板的全部部位使用了所述高延展性鋼板的船殼構(gòu)造。

(3)一種耐碰撞性優(yōu)異的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造具有對(duì)船側(cè)部的內(nèi)板的局部部位或所述內(nèi)板的全部部位使用了高延展性鋼板的船殼構(gòu)造，該高延展性鋼板被要求以國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率為規(guī)格且被確認(rèn)滿足了所述規(guī)格。

(4)根據(jù)上述(3)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造還具有對(duì)與使用了所述高延展性鋼板的所述內(nèi)板相對(duì)的外板的局部部位或所述外板的全部部位使用了所述高延展性鋼板的船殼構(gòu)造。

(5)根據(jù)上述(1)～(4)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造還對(duì)使用了所述高延展性鋼板的所述部位所附帶的防撓曲件的局部或整體使用了所述高延展性鋼板。另外，本發(fā)明中的防撓曲件是指用于抑制包含外板和內(nèi)板在內(nèi)的構(gòu)成船體的板材的撓曲·變形的所有的構(gòu)件的總稱，例如在雙層船殼的情況下，是指用于抑制外板的面內(nèi)·面外的撓曲的構(gòu)件(縱骨)，例如在單層船殼的情況下，除了抑制面外的撓曲的構(gòu)件以外，還指主要用于抑制外板的面外的撓曲的構(gòu)件(骨架)。

(6)根據(jù)上述(1)～(5)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造還對(duì)縱桁的局部或整體使用了所述高延展性鋼板。

(7)根據(jù)上述(1)～(6)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造還對(duì)上甲板的局部或整體使用了所述高延展性鋼板。

(8)根據(jù)上述(1)～(7)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造還對(duì)舭的局部或整體使用了所述高延展性鋼板。

(9)根據(jù)上述(1)～(8)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，該船體構(gòu)造還對(duì)橫梁的局部或整體使用了所述高延展性鋼板。

(10)根據(jù)上述(1)～(9)任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造，其特征在于，所述高延展性鋼板的板厚超過(guò)12mm且在50mm以下。

(11)一種船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，在船側(cè)部的外板中，確定需要抑制破口的部位，并對(duì)該部位所使用的鋼板使用高延展性鋼板，該高延展性鋼板被要求以國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率為規(guī)格且被確認(rèn)滿足所述規(guī)格。

(12)根據(jù)上述(11)所述的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，還在與使用了所述高延展性鋼板的所述外板相對(duì)的內(nèi)板中，確定需要抑制破口的部位，并對(duì)該部位所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。

(13)一種船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，在船側(cè)部的內(nèi)板中，確定需要抑制破口的部位并對(duì)該部位所使用的鋼板使用高延展性鋼板，該高延展性鋼板被要求以國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率為規(guī)格且被確認(rèn)滿足所述規(guī)格。

(14)根據(jù)上述(13)所述的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，還在與使用了所述高延展性鋼板的所述內(nèi)板相對(duì)的外板中確定需要抑制破口的部位，并對(duì)該部位所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。

(15)根據(jù)上述(11)～(14)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，還對(duì)使用了所述高延展性鋼板的所述部位所附帶的防撓曲件的局部或整體所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板

(16)根據(jù)上述(11)～(15)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，還對(duì)縱桁的局部或整體所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。

(17)根據(jù)上述(11)～(16)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，還對(duì)上甲板的局部或整體所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。

(18)根據(jù)上述(11)～(17)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，還對(duì)舭的局部或整體所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。

(19)根據(jù)上述(11)～(18)中任一項(xiàng)所述的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在該船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法中，還對(duì)橫梁的局部或整體所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。

發(fā)明的效果

采用本發(fā)明，能夠提供一種不產(chǎn)生大幅度的成本上升就能夠抑制產(chǎn)生例如由大型船舶的碰撞導(dǎo)致的船殼的破口的、耐碰撞性優(yōu)異的船體構(gòu)造，并在工業(yè)上的貢獻(xiàn)極為顯著。

附圖說(shuō)明

圖1是用于說(shuō)明雙層船殼構(gòu)造的構(gòu)件的圖。

圖2是將圖1中的船側(cè)部底部放大得到的圖。

圖3是用于說(shuō)明利用有限元法進(jìn)行分析的碰撞場(chǎng)景的圖。

圖4是說(shuō)明基于有限元法的各構(gòu)件的吸收能量分析結(jié)果的一例子的圖，是表示雙層船殼構(gòu)造的全部的構(gòu)件為以往鋼的情況下的各構(gòu)件的吸收能量的比例的圖。其中，OS為外板，IS為內(nèi)板，Longi Web為防撓曲件腹板部，Longi Face為防撓曲件凸緣面部，Trans為橫梁，STR為縱桁，UPDK為上甲板(上部甲板)，BILGE為舭，T.BHD為橫艙壁，S.BHD為緩沖艙壁。在此，防撓曲件腹板部通常是指構(gòu)成防撓曲件的部分中的與附帶防撓曲件的外板或內(nèi)板垂直的部分，防撓曲件凸緣面部通常是指構(gòu)成防撓曲件的部分中的與附帶防撓曲件的外板或內(nèi)板平行的部分。

圖5是說(shuō)明基于有限元法的各構(gòu)件的吸收能量分析結(jié)果的一例子的圖，是表示雙層船殼構(gòu)造的外板、內(nèi)板以及防撓曲件為高延展性鋼板的情況下的各構(gòu)件的吸收能量的比例的圖。

圖6是說(shuō)明基于有限元法的各構(gòu)件的吸收能量分析結(jié)果的一例子的圖，是表示船體的全部構(gòu)件為高延展性鋼板的情況下的各構(gòu)件的吸收能量的比例的圖。

圖7是說(shuō)明基于有限元法的被碰撞船的吸收能量分析結(jié)果的圖，是到內(nèi)板上產(chǎn)生破口(發(fā)生貨物油流出)為止或到碰撞結(jié)束的時(shí)刻為止由被碰撞船吸收的能量的絕對(duì)值的比較圖。

圖8是說(shuō)明基于有限元法的內(nèi)板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的總伸長(zhǎng)率的值的1.3倍的情況下的內(nèi)板的損傷的圖。

圖9是說(shuō)明基于有限元法的內(nèi)板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍的情況下的內(nèi)板的損傷的圖。

圖10是說(shuō)明基于有限元法的內(nèi)板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的總伸長(zhǎng)率的值的1.5倍的情況下的內(nèi)板的損傷的圖。

圖11是說(shuō)明基于有限元法的內(nèi)板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示雙層船殼構(gòu)造的外板、內(nèi)板以及防撓曲件的總伸長(zhǎng)率為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的總伸長(zhǎng)率的值的1.5倍的情況下的內(nèi)板的損傷的分析結(jié)果的圖。

圖12是用于說(shuō)明單層船殼構(gòu)造中利用有限元法進(jìn)行分析的碰撞場(chǎng)景的示意圖。

圖13是說(shuō)明基于有限元法的散裝貨船的吸收能量分析結(jié)果的圖，是到外板產(chǎn)生破口為止由散裝貨船吸收的能量的絕對(duì)值的比較圖。

圖14是說(shuō)明基于有限元法的外板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示散裝貨船的外板和骨架為以往鋼的情況下的碰撞開(kāi)始1.4秒后的外板的損傷的圖。

圖15是說(shuō)明基于有限元法的外板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示散裝貨船的外板和骨架為高延展性鋼板的情況下的碰撞開(kāi)始1.4秒后的外板的損傷的圖。

圖16是說(shuō)明基于有限元法的外板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示散裝貨船的外板和骨架為以往鋼的情況下的碰撞后6秒后的外板的損傷的圖。

圖17是說(shuō)明基于有限元法的外板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示散裝貨船的外板和骨架為高延展性鋼板的情況下的碰撞后6秒后的外板的損傷的圖。

圖18是與散裝貨船相碰撞的VLCC的極限碰撞速度(在散裝貨船上不產(chǎn)生破口的極限速度)的比較圖。

圖19是說(shuō)明基于有限元法的外板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示散裝貨船的外板和骨架為以往鋼的情況下的碰撞結(jié)束時(shí)的外板的損傷的圖。

圖20是說(shuō)明基于有限元法的外板的損傷的分析結(jié)果的一例子的圖，是表示散裝貨船的外板和骨架為高延展性鋼板的情況下的碰撞結(jié)束時(shí)的外板的損傷的圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，構(gòu)成油槽的雙層船殼構(gòu)造的主要的構(gòu)件為船側(cè)外板10、內(nèi)板11、分別附帶在外板10和內(nèi)板11上的防撓曲件12、13、橫梁14、縱桁15、上甲板16以及舭17。本發(fā)明人們假設(shè)大型油輪(Very Large Crude oil Carrier，稱作VLCC)的碰撞事故，利用有限元法(FEM)求得雙層船殼構(gòu)造的構(gòu)件的變形以及通過(guò)變形而吸收的能量。

在基于FEM的分析中，如圖3所示，假定了碰撞船自停止著的被碰撞船(V_A＝0kt)的船體的中央部附近的正側(cè)面90度以12kt進(jìn)行碰撞的場(chǎng)景。進(jìn)行分析，直到被碰撞船的速度(kt)與碰撞船的速度V_B(kt)成為等速為止。在此，1kt為在1小時(shí)內(nèi)行進(jìn)1海里(1852m)的速度。

該12kt為日本國(guó)的海上交通安全法實(shí)施規(guī)則(昭和48年3月27日運(yùn)輸省令第9號(hào))中制定的東京灣的中之瀨航道等中的速度的限制。另外，碰撞船也被設(shè)為與被碰撞船相同的VLCC，碰撞船的載荷狀態(tài)設(shè)為了初始動(dòng)能最大、且慣性力的影響較大的滿載狀態(tài)。這是對(duì)于被碰撞船而言最嚴(yán)重的碰撞場(chǎng)景之一。而且，對(duì)于被碰撞船的船體的全部構(gòu)件為以往鋼(總伸長(zhǎng)率17％)的情況(情況1)、被碰撞船的外板、內(nèi)板以及防撓曲件(外板所附帶的防撓曲件和內(nèi)板所附帶的防撓曲件，以下同樣)為高延展性鋼板(總伸長(zhǎng)率27％)的情況(情況2)、被碰撞船的船體的全部構(gòu)件為高延展性鋼板的情況(情況3)，利用FEM進(jìn)行分析，求得各構(gòu)件的吸收能量的比例。另外，情況1中的總伸長(zhǎng)率17％是通過(guò)以下的方式確定的。即，在船舶中較多使用的鋼板的板厚為15mm～20mm，且在后述的國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)中的強(qiáng)度等級(jí)為36，因此，將該統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的總伸長(zhǎng)率17％作為以往鋼的代表值。而且，為了把握使用了高延展性鋼板的船舶的吸收能量等，在情況2和情況3中，考慮到高延展性鋼板的制造的偏差，高延展性鋼板的平均的總伸長(zhǎng)率不設(shè)為以往鋼的總伸長(zhǎng)率17％的1.4倍即23.8％，而是假定為27％進(jìn)行了分析。

圖4、圖5以及圖6中分別表示情況1、情況2以及情況3的分析中的、通過(guò)雙層船殼構(gòu)造的構(gòu)件的變形而吸收的能量的比例。如圖5和圖6所示，明確的是，在至少外板、內(nèi)板以及防撓曲件使用了高延展性鋼板的情況下，它們的吸收能量的比例的合計(jì)(OS+IS+Longi Web+Longi Face)超過(guò)50％。另一方面，如圖4所示，在全部構(gòu)件為以往鋼的情況下，外板、內(nèi)板以及防撓曲件的吸收能量的比例的合計(jì)為50％以下。因而，在利用高延展性鋼板有效地吸收能量的情況下，優(yōu)選至少外板、內(nèi)板以及防撓曲件使用高延展性鋼板。另外，在圖4～圖6中，在外板、內(nèi)板以及防撓曲件中，防撓曲件表示Longi Web和Longi Face。另外，外板、內(nèi)板以及防撓曲件的吸收能量的比例的合計(jì)50％表示由OS、IS、Longi Web以及Longi Face吸收了的能量的總和。通過(guò)使用高延展性鋼板，利用其較高的延展性效果使外板和內(nèi)板的破口的產(chǎn)生大幅度滯后。若內(nèi)板產(chǎn)生破口，則導(dǎo)致貨物油流出到海洋而成為大規(guī)模的海洋污染，因此，在內(nèi)板產(chǎn)生破口之前吸收盡可能多的碰撞能量是重要的。圖7中表示情況1、情況2以及情況3中的到內(nèi)板破口產(chǎn)生為止或到碰撞結(jié)束的時(shí)刻為止由被碰撞船吸收的能量的絕對(duì)值的比較。由于在情況3中內(nèi)板上未產(chǎn)生破口，因此，表示直到碰撞結(jié)束的時(shí)刻為止被碰撞船所吸收的能量。根據(jù)圖7明確的是，伴隨著高延展性鋼板的使用構(gòu)件的增多，到貨物油流出為止的能量吸收量能夠大幅度提高。

在此，通過(guò)在情況3的吸收能量與情況1的吸收能量之差(1816MJ)和圖4的使用了高延展性鋼板的外板、內(nèi)板以及防撓曲件的吸收能量的比例(50％＝0.50)的乘積(908MJ)上加上情況1的吸收能量(478MJ)，從而推出情況2的吸收能量為1386MJ。該值與通過(guò)基于有限元法進(jìn)行分析而獲得的吸收能量1393MJ(圖7的情況2的吸收能量)為大致相同的值。由此可知的是，若通過(guò)基于有限元法進(jìn)行分析，預(yù)先算出高延展性鋼板使用率100％和0％的吸收能量、圖4這樣的高延展性鋼板使用率0％(以往鋼100％)的每個(gè)構(gòu)件的吸收能量的比例，則能夠預(yù)測(cè)改變了高延展性鋼板的使用構(gòu)件的情況下的吸收能量。

根據(jù)船舶的建造成本等預(yù)先確定高延展性鋼板的使用比率的情況較多。在這樣的情況下，若通過(guò)基于有限元法進(jìn)行分析而預(yù)先求得圖4這樣的使用了以往鋼的情況下的每個(gè)構(gòu)件的吸收能量的比例，則能夠根據(jù)每個(gè)構(gòu)件的吸收能量的比例與該構(gòu)件的重量的比例之比來(lái)評(píng)價(jià)高延展性鋼板的使用構(gòu)件的優(yōu)先級(jí)(經(jīng)濟(jì)性)。也就是說(shuō)，通過(guò)從該比值(＝吸收能量的比例/重量的比例)較高的構(gòu)件開(kāi)始使用高延展性鋼板，能夠容易地確定應(yīng)使用高延展性鋼板的構(gòu)件。

接著，圖8、圖9以及圖10中分別表示除了外板、內(nèi)板以外對(duì)該外板、內(nèi)板所分別附帶的防撓曲件、橫梁、縱桁、上部甲板以及舭使用了具有由以往的國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.3倍、1.4倍以及1.5倍的總伸長(zhǎng)率的鋼板的情況下的、內(nèi)板的損傷的分析結(jié)果。圖8～圖10是碰撞開(kāi)始6秒后的圖。另外，圖8～圖10是從船體內(nèi)部的貨油艙內(nèi)側(cè)觀察內(nèi)板得到的圖，以未示出被碰撞船的右舷那一半的方式進(jìn)行了表示。如圖8所示，在總伸長(zhǎng)率的值為1.3倍的情況下，在內(nèi)板上產(chǎn)生有破口(縱穿內(nèi)板的龜裂)。另一方面，如圖9和圖10所示，當(dāng)總伸長(zhǎng)率的值成為1.4倍以上時(shí)，在內(nèi)板上未產(chǎn)生破口。另外，能夠確認(rèn)的是，在圖8中，在油艙的下部存在多處龜裂·損傷，但是，在圖9和圖10中，未產(chǎn)生這些多處龜裂·損傷。

另外，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)中規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值如表1所示。在表1中，根據(jù)板厚和等級(jí)來(lái)規(guī)定所使用的船體材料應(yīng)滿足的最小的伸長(zhǎng)率值。在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中，等級(jí)中的字母(A、B、D、E以及F)表示夏比沖擊試驗(yàn)中所要求的試驗(yàn)溫度的不同，數(shù)字(32、36以及40)表示強(qiáng)度的等級(jí)。由于高延展性鋼板具有超過(guò)這些表1所示的總伸長(zhǎng)率的標(biāo)準(zhǔn)值的伸長(zhǎng)率，因此，滿足了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

表1

試樣：GL＝200mm，W＝25mm

考慮到以上的分析結(jié)果、制造成本以及生產(chǎn)率，本發(fā)明的船體構(gòu)造的實(shí)施方式如下所示。

本發(fā)明為對(duì)船側(cè)部的外板的局部部位或所述外板的全部部位使用了高延展性鋼板的船體構(gòu)造，該高延展性鋼板被要求以IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率為規(guī)格且被確認(rèn)滿足所述規(guī)格。優(yōu)選的是，還對(duì)與使用了所述高延展性鋼板的所述外板相對(duì)的內(nèi)板的局部部位或所述內(nèi)板的全部部位使用所述高延展性鋼板。

另外，本發(fā)明為一種對(duì)船側(cè)部的內(nèi)板的局部部位或所述內(nèi)板的全部部位使用了高延展性鋼板的船體構(gòu)造，該高延展性鋼板被要求以IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率為規(guī)格且被確認(rèn)滿足所述規(guī)格。優(yōu)選的是，還對(duì)與使用了所述高延展性鋼板的所述內(nèi)板相對(duì)的外板的局部部位或所述外板的全部部位使用所述高延展性鋼板。

更優(yōu)選的是，還對(duì)使用了所述高延展性鋼板的所述部位(外板、內(nèi)板)所附帶的防撓曲件的局部或整體使用所述高延展性鋼板。

更加優(yōu)選的是，還對(duì)縱桁的局部或整體使用所述高延展性鋼板。更加優(yōu)選的是，還對(duì)上甲板的局部或整體使用所述高延展性鋼板。更加優(yōu)選的是，還對(duì)舭的局部或整體使用所述高延展性鋼板。更加優(yōu)選的是，還對(duì)橫梁的局部或整體使用所述高延展性鋼板。

根據(jù)圖7明確的是，隨著使用所述高延展性鋼板的構(gòu)件的增加，能量吸收量的絕對(duì)值逐漸增加。由此，期望在更多構(gòu)件中使用所述高延展性鋼板。然而，從經(jīng)濟(jì)性和高效的能量吸收的觀點(diǎn)來(lái)看，期望的是，首先在外板、內(nèi)板以及防撓曲件使用所述高延展性鋼板。該情況下，也可以是放棄對(duì)內(nèi)板所附帶的防撓曲件使用所述高延展性鋼板、而對(duì)外板、內(nèi)板以及外板所附帶的防撓曲件使用所述高延展性鋼板的變形例、對(duì)外板和內(nèi)板使用所述高延展性鋼板的變形例。在僅將外板和內(nèi)板中的僅某一者設(shè)為所述高延展性鋼板的情況下，由于外板的能量吸收量高于內(nèi)板的吸收能量，因此，相比于內(nèi)板，更優(yōu)選將外板設(shè)為所述高延展性鋼板。然而，也并不妨礙僅內(nèi)板使用所述高延展性鋼板。另外，還可以在船底構(gòu)造、船首構(gòu)造、船尾構(gòu)造中使用高延展性鋼板。而且，還可以在上部構(gòu)造(駕駛臺(tái)等)中使用高延展性鋼板。

在應(yīng)力應(yīng)變曲線中，由于在均勻伸長(zhǎng)以后能量吸收也較大，因此，在本發(fā)明中，為了抑制最終的破口，考慮構(gòu)件所使用的鋼材的總伸長(zhǎng)率。在將所述高延展性鋼板應(yīng)用于外板、內(nèi)板以及防撓曲件時(shí)，在以通常的港灣內(nèi)的限制速度即12海里側(cè)面碰撞時(shí)，在內(nèi)板上不產(chǎn)生破口。這樣地限定所述高延展性鋼板的使用構(gòu)件在經(jīng)濟(jì)方面也是合理的。

由此，本發(fā)明使用被要求以IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率為規(guī)格且被確認(rèn)滿足所述規(guī)格的高延展性鋼板，但是，在高延展性鋼板的品質(zhì)管理方面，作為所述高延展性鋼板的實(shí)際的制造目標(biāo)，可以設(shè)為1.5倍或1.5倍以上。所述高延展性鋼板的總伸長(zhǎng)率的平均值能夠看作IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.5倍左右或1.5倍以上。在后述的實(shí)施例中，作為本發(fā)明，示出了使用了該1.5倍的例子。另外，作為所述高延展性鋼板的總伸長(zhǎng)率的規(guī)格，即使不設(shè)為IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上，而是設(shè)為更高的值，例如IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.5倍以上或總伸長(zhǎng)率27％以上，也無(wú)妨。

另外，眾所周知，總伸長(zhǎng)率的值取決于試驗(yàn)片。IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值是基于GL(標(biāo)點(diǎn)間距離)＝200mm、w(寬度)＝25mm的扁平形試驗(yàn)片而得到的。在使用該試驗(yàn)片以外的試驗(yàn)片的情況下，可以根據(jù)公知的方法、如日本海事協(xié)會(huì)的鋼船規(guī)則K部分第2章的2.2.2以及表k.2.2使用下述算式(1)的換算算式。

算式1

$n=2.0\×E\×{\left(\frac{\sqrt{A}}{L}\right)}^{0.4}\mathrm{....}\left(1\right)$

其中，n為使用了任意的試驗(yàn)片的情況下的總伸長(zhǎng)率，E為使用了GL(標(biāo)點(diǎn)間距離)＝200mm、w(寬度)＝25mm的扁平形試驗(yàn)片的情況下的總伸長(zhǎng)率，A為任意的試驗(yàn)片的截面積，L為任意的試驗(yàn)片的標(biāo)點(diǎn)間距離。

本發(fā)明除了大型船舶以外還能夠應(yīng)用于小型船舶，但是，特別是在應(yīng)用于大型船舶的情況下效果較大。該大型船舶所使用的鋼板的板厚大于12mm且在50mm以下。例如，對(duì)于外板、內(nèi)板多使用大于12mm且在50mm以下的鋼板，另外，對(duì)于防撓曲件多使用大于12mm且在30mm以下的鋼板。因而，本發(fā)明中使用的所述高延展性鋼板的板厚優(yōu)選為大于12mm且在50mm以下。進(jìn)一步而言，這些大型船舶所使用的鋼板(特別是外板)的板厚大于20mm的情況特別多，本發(fā)明中使用的所述高延展性鋼板可以將其應(yīng)用范圍限定為板厚大于20mm的構(gòu)件。另外，原則上，鋼板采用與表1所記載的等級(jí)相當(dāng)?shù)母鞔?jí)協(xié)會(huì)的屈服強(qiáng)度為235MPa以上級(jí)(IACS的一般強(qiáng)度鋼)、315MPa以上級(jí)(IACS的強(qiáng)度等級(jí)32)、355MPa以上級(jí)(IACS的強(qiáng)度等級(jí)36)、390MPa以上級(jí)(IACS的強(qiáng)度等級(jí)40)的船體構(gòu)造用鋼板。原則上，鋼板的拉伸強(qiáng)度設(shè)為400MPa以上且660MPa以下。

本發(fā)明的效果利用效果特別大的VLCC進(jìn)行了具體表示，例如，如圖5中所示，若考慮僅外板就負(fù)擔(dān)碰撞時(shí)的近30％的吸收能量、以及外板的可吸收的能量的絕對(duì)值，則即使應(yīng)用于從破口后到沉沒(méi)為止的時(shí)間較短、同樣地嚴(yán)格要求碰撞安全性的散裝貨船(礦石運(yùn)輸船)等單層船殼構(gòu)造(單層船殼)，也能夠發(fā)揮抑制破口的效果。另外，在本發(fā)明的權(quán)利要求書中，區(qū)分為外板和內(nèi)板這兩種構(gòu)件。在單層船殼構(gòu)造的情況下，外板也被看作是內(nèi)板(相反地，內(nèi)板也被看作是外板)，因此，單層船殼構(gòu)造的情況也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。另外，不言而喻，若應(yīng)用于這樣的散裝貨船等的因被碰撞時(shí)的破口可能導(dǎo)致油泄漏的散裝貨船的燃油艙部(即使船體基本上是單層船殼構(gòu)造，在大多數(shù)情況下，該燃油艙部也成為由外板和內(nèi)板包圍起來(lái)的(局部的)雙層船殼構(gòu)造。)，則具有抑制破口、并抑制油泄漏的效果。另外，在具有單層船殼的船舶中，在使用了所述高延展性鋼板的情況下，雖然取決于船速、碰撞角度，但是，還是提高了碰撞時(shí)不產(chǎn)生破口的可能性。換言之，能夠提升在船殼上不產(chǎn)生破口的碰撞速度?；蛘?，即使在碰撞時(shí)產(chǎn)生了破口，也能夠極力地減小該破口。因此，能夠提高碰撞安全性。

IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上這樣的總伸長(zhǎng)率為非常高的值，為若不利用滿足該較高的總伸長(zhǎng)率的特殊的制造方法來(lái)制造鋼板則無(wú)法滿足該總伸長(zhǎng)率的水平。然而，總伸長(zhǎng)率值存在一定程度的偏差。因此，能夠想到如下情況：在利用通常的制造方法制造鋼板時(shí)，偶然地制造出具有IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率特性的鋼板，并將該鋼板(無(wú)意地)偶然地應(yīng)用于船殼構(gòu)造。然而，這樣的情況并不屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。為了實(shí)施本發(fā)明，有必要確定需要抑制破口的船側(cè)鋼板構(gòu)件，并對(duì)該構(gòu)件所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。特別是，有必要在外板或內(nèi)板上確定需要抑制破口的部位，并對(duì)該部位所使用的鋼板使用所述高延展性鋼板。具體而言，意圖在于僅使用在鋼板規(guī)格書中被要求了IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率值、且被確認(rèn)(以符合該規(guī)格書的方式進(jìn)行制造，并利用之后的拉伸試驗(yàn)測(cè)量得到的)總伸長(zhǎng)率為IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的鋼板。也就是說(shuō)，意圖在于，確定一種船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法，在該方法中，確定需要抑制破口的構(gòu)件，并對(duì)該船側(cè)鋼板構(gòu)件所使用的鋼板使用高延展性鋼板，該高延展性鋼板被要求以IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率的標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)格且被確認(rèn)滿足所述規(guī)格。作為這樣的期待的船體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法的結(jié)果，能夠獲得一種船體構(gòu)造，該船體構(gòu)造的特征在于，具有僅這樣的被確認(rèn)為IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的鋼板被用于船殼構(gòu)造的確定的船側(cè)鋼板構(gòu)件(需要抑制破口的構(gòu)件)而成的船殼構(gòu)造。

另外，船體構(gòu)造所使用的鋼板需要滿足依據(jù)IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)船級(jí)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，以各個(gè)船級(jí)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的頻率進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。通常，僅該試驗(yàn)結(jié)果滿足鋼材規(guī)格書等的鋼板在各鋼鐵制造公司的檢查中被判定為合格，且其拉伸試驗(yàn)結(jié)果等被記入鋼材檢驗(yàn)證書等中。鋼材檢驗(yàn)證書等在接受了各個(gè)船級(jí)協(xié)會(huì)的檢查員的確認(rèn)之后，自鋼鐵制造公司遞交至訂貨的造船公司。

在本發(fā)明中，“被要求以IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍為規(guī)格”意圖是在鋼板規(guī)格書等中要求IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上的總伸長(zhǎng)率的值。隨著造船公司與鋼鐵制造公司之間的鋼材交易等的計(jì)算機(jī)處理化的發(fā)展，不進(jìn)行鋼板規(guī)格書等書面文書的寄送的情況也較多。在本發(fā)明中，也可以在數(shù)據(jù)的傳送等不借助書面文書的方法中要求規(guī)格。另外，“能夠確認(rèn)為滿足所述規(guī)格”意圖是至少以各個(gè)船級(jí)協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的頻率進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，并在各個(gè)鋼鐵制造公司的檢查中，被確認(rèn)利用該結(jié)果測(cè)量得到的總伸長(zhǎng)率的值為IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.4倍以上。該確認(rèn)通常利用各個(gè)鋼鐵制造公司內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行(例如，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)判定試驗(yàn)結(jié)果是否滿足了鋼板規(guī)格書等的要求值)。

需要抑制破口的船側(cè)鋼板構(gòu)件(在外板或內(nèi)板中需要抑制破口的部位)根據(jù)船殼構(gòu)造的設(shè)計(jì)者對(duì)耐碰撞安全性的看法而確定，但是較大程度地取決于船舶的種類。例如，在散裝貨船中，可以將無(wú)壓載艙且船艙為一層外板的部位(也就是說(shuō)，沒(méi)有內(nèi)板的部位)確定為需要抑制破口的外板，并對(duì)該部位的外板使用所述高延展性鋼板?；蛘撸€可以將成為燃油艙的局部的外板所存在部位確定為需要抑制破口的外板，并對(duì)該部位的外板使用所述高延展性鋼板。

另外，例如，在油船中，還可以將與儲(chǔ)存有產(chǎn)品油(在原油油船的情況下為原油)的油艙所存在的部位(內(nèi)板的部位)相對(duì)的外板確定為需要抑制破口的外板。該情況下，該部位成為外板的大致整個(gè)高度方向上和大致整個(gè)長(zhǎng)度方向上的部位，并對(duì)該部位的外板使用所述高延展性鋼板。雖然根據(jù)船殼設(shè)計(jì)者對(duì)耐碰撞安全性的看法來(lái)決定，但是，還可以對(duì)與使用了所述高延展性鋼板的所述外板相對(duì)的內(nèi)板也使用所述高延展性鋼板，還可以對(duì)所述外板和所述內(nèi)板所附帶的防撓曲件的局部或整體使用所述高延展性鋼板。

另外，例如在球形儲(chǔ)罐方式的LNG船中，可以將儲(chǔ)存有LNG的球形儲(chǔ)罐最靠近的船側(cè)外板的部位確定為需要抑制破口的外板。該情況下，由于儲(chǔ)罐為球形，因此，該部位不需要是在俯視以及側(cè)視時(shí)覆蓋儲(chǔ)罐整體的部分，而可以僅是儲(chǔ)罐最靠近的部分。而且，還可以對(duì)確定的部位的外板使用所述高延展性鋼板。還可以根據(jù)需要，將球形儲(chǔ)罐最靠近的船側(cè)外板的周圍的部位也確定為需要抑制破口的外板。

另外，與船舶的種類無(wú)關(guān)，除了所述外板、所述內(nèi)板以及所述防撓曲件以外，還可以對(duì)縱桁的局部或整體、上甲板的局部或整體、舭的局部或整體、橫梁的局部或整體使用所述高延展性鋼板。

以上的方法為根據(jù)船殼的設(shè)計(jì)圖確定需要抑制破口的構(gòu)件的方法。還可以通過(guò)利用有限元法對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行吸收能量分析，從而確定需要抑制破口的構(gòu)件。例如，使用表示以往鋼的情況下的每個(gè)構(gòu)件的吸收能量的比例的圖4，可以將吸收能量最高的外板確定為需要抑制破口的構(gòu)件，并對(duì)外板使用所述高延展性鋼板。另外，根據(jù)圖4～圖7的分析結(jié)果及各自的建造成本的比較，還可以將外板和內(nèi)板確定為需要抑制破口的構(gòu)件，并對(duì)外板和內(nèi)板使用所述高延展性鋼板。同樣地，根據(jù)圖8～圖10和后述的圖11的分析結(jié)果及各自的建造成本的比較，還可以在將外板和內(nèi)板確定為需要抑制破口的構(gòu)件的基礎(chǔ)上，還將外板和內(nèi)板確定為需要特別抑制破口的構(gòu)件，并對(duì)外板、內(nèi)板以及外板、內(nèi)板所附帶的防撓曲件使用所述高延展性鋼板。

以上，參照附圖說(shuō)明了本發(fā)明的較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于該例子。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明確的是，在權(quán)利要求書所記載的思想范疇內(nèi)，能夠想到各種變形例或修正例，應(yīng)該了解的是，這些變形例或修正例當(dāng)然也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

首先，說(shuō)明將本發(fā)明應(yīng)用于雙層船殼構(gòu)造(雙層船殼)的情況下的效果。在圖1所示的構(gòu)件中，假定對(duì)外板、內(nèi)板以及外板、內(nèi)板所附帶的防撓曲件使用了具有國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(Unified Requirement W11)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的值的1.5倍的總伸長(zhǎng)率的鋼板的情況，在圖3所示的碰撞場(chǎng)景下，利用FEM對(duì)內(nèi)板的損傷進(jìn)行了分析。其結(jié)果明確的是，如圖11所示，未成為內(nèi)板的龜裂進(jìn)展、大破口。

實(shí)施例2

接著，說(shuō)明將本發(fā)明應(yīng)用于單層船殼構(gòu)造(單層船殼)的情況下的效果。本發(fā)明人假定VLCC碰撞了單層船殼的散裝貨船的事故，并利用FEM求得散裝貨船的構(gòu)件的變形以及通過(guò)變形而吸收的能量。

在FEM的分析中，如圖3所示，假定了VLCC自停止著的散裝貨船(V_A＝0kt)的船體的中央部附近的正側(cè)面90度以12kt進(jìn)行碰撞的嚴(yán)重的場(chǎng)景。具體而言，如圖12所示，使VLCC的船首碰撞于單層船殼構(gòu)造的散裝貨船的外板20，到碰撞后6秒為止進(jìn)行了分析。該碰撞部位假定為相對(duì)于外板的破口較嚴(yán)重的碰撞位置。另外，在圖12中，以未示出散裝貨船的右舷那一半的方式進(jìn)行了表示。

然后，對(duì)散裝貨船的船體所有的構(gòu)件為以往鋼(總伸長(zhǎng)率17％)的情況(情況4)、散裝貨船的外板20以及外板20所附帶的骨架21為高延展性鋼板(總伸長(zhǎng)率27％)的情況(情況5)利用FEM進(jìn)行了分析。骨架21附帶設(shè)置在外板20上，為用于抑制該外板20的面外的撓曲的防撓曲件。另外，情況4中的總伸長(zhǎng)率17％為IACS的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的總伸長(zhǎng)率的下限值。而且，情況5中的總伸長(zhǎng)率27％相當(dāng)于情況4中的總伸長(zhǎng)率17％的1.5倍。

圖13中表示在情況4和情況5的分析中到外板產(chǎn)生破口為止由散裝貨船吸收的能量的絕對(duì)值的比較。根據(jù)圖13明確的是，通過(guò)對(duì)散裝貨船的外板和骨架(防撓曲件)使用高延展性鋼板，能夠大幅度提高到外板產(chǎn)生破口為止的能量吸收量。

另外，圖14～圖17中表示情況4和情況5的分析中的外板的損傷的分析結(jié)果。另外，圖14～圖17是從散裝貨船的外側(cè)觀察外板得到的圖。

圖14和圖15是碰撞開(kāi)始1.4秒后的情況4和情況5的圖。如圖14所示，在對(duì)外板和骨架(防撓曲件)使用了以往鋼的情況下，在外板上產(chǎn)生有破口(縱穿外板的龜裂)。另一方面，如圖15所示，在對(duì)外板和骨架(防撓曲件)使用了高延展性鋼板的情況下，在外板上未產(chǎn)生破口。

圖16和圖17是散裝貨船的速度(kt)和VLCC的速度V_B(kt)成為了等速時(shí)的圖，在本分析中，為碰撞開(kāi)始6秒后的圖。如圖16所示，在對(duì)外板和骨架(防撓曲件)使用了以往鋼的情況下，外板較大程度地?fù)p傷。另一方面，如圖17所示，在對(duì)外板和骨架(防撓曲件)使用了高延展性鋼板的情況下，雖然外板上產(chǎn)生破口，但是相比于使用了以往鋼的情況，該外板的損傷程度較小。如上所述，明確的是，通過(guò)對(duì)散裝貨船的外板和骨架(防撓曲件)使用高延展性鋼板，能夠使外板的破口的產(chǎn)生大幅度滯后，另外，能夠減小該破口。

另外，本發(fā)明人基于圖13所示的由散裝貨船吸收了的能量算出了VLCC的極限碰撞速度。極限碰撞速度為在散裝貨船的外板上即將產(chǎn)生破口時(shí)的速度，換言之，為使外板不產(chǎn)生破口的極限的速度。

圖18表示情況4和情況5中的VLCC的極限碰撞速度的估計(jì)值。在情況4中，當(dāng)VLCC的速度超過(guò)3kt時(shí)，在散裝貨船的外板上產(chǎn)生破口，而在情況5中，即使VLCC的速度上升到5kt，在散裝貨船的外板上也未產(chǎn)生破口。由此明確的是，通過(guò)對(duì)散裝貨船的外板和骨架(防撓曲件)使用高延展性鋼板，使得極限碰撞速度大幅度提高。

這一方面，本發(fā)明人假定VLCC自停止著的散裝貨船(V_A＝0kt)的船體的中央部附近的正側(cè)面90度以5kt進(jìn)行碰撞的場(chǎng)景，也利用FEM進(jìn)行了分析。在該分析中，與上述的圖12～圖17中進(jìn)行的分析相比較，VLCC的速度不同，但是其他的條件相同。

圖18和圖19是散裝貨船的速度V_A(kt)和VLCC的速度V_B(kt)成為了等速時(shí)的圖，在本分析中，為碰撞開(kāi)始6秒后的圖。如圖19所示，在散裝貨船的外板和骨架為以往鋼(總伸長(zhǎng)率19％)的情況下，在外板上產(chǎn)生了破口。另一方面，如圖20所示，在散裝貨船的外板和骨架為高延展性鋼板(總伸長(zhǎng)率28.5％)的情況下，在外板上未產(chǎn)生破口。另外，進(jìn)行了分析的散裝貨船的外板等在IACS的強(qiáng)度等級(jí)中為36且板厚為25mm～30mm。因此，根據(jù)表1，以往鋼的總伸長(zhǎng)率為19％，高延展性鋼板的總伸長(zhǎng)率為其1.5倍，為28.5％，進(jìn)行了分析。

在將高延展性鋼板的應(yīng)用范圍限定為板厚超過(guò)20mm的構(gòu)件的情況下，考慮制造偏差，高延展性鋼板的總伸長(zhǎng)率期望超過(guò)27％。這一點(diǎn)在雙層船殼構(gòu)造中也相同。

在此，根據(jù)例如日本船舶海洋工學(xué)會(huì)演講會(huì)論文集第17號(hào)論文編號(hào)2013A-GS10-4“基于海難審判廳裁決錄的日本沿岸的船舶的碰撞事故數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)及其類型化”所記載的數(shù)據(jù)，碰撞船的速度在5kt以下的碰撞事故的發(fā)生頻率為碰撞事故整體的大約20％。明確的是，本數(shù)據(jù)還包含散裝貨船以外的船種類在內(nèi)，大致在大型的散裝貨船中，假定相同程度的發(fā)生頻率，則通過(guò)對(duì)散裝貨船的外板和骨架(防撓曲件)使用高延展性鋼板，能夠在以散裝貨船為被碰撞船的事故的大約20％的碰撞事故中抑制外板產(chǎn)生破口。若考慮防止由碰撞導(dǎo)致的人命、載貨的損害、保護(hù)海洋環(huán)境，這一點(diǎn)充分適合于經(jīng)濟(jì)合理性。

接著，根據(jù)Yasuhira Yamada、Hisayoshi Endo以及Preben Terndrup Pedersen的論文“Effect of Buffer Bow Structure in Ship-Ship Collision”International Journal of Offshore and Polar Engineering,Vol.18 No.2,2008,p.1-9，按照以下的算式(2)～(4)說(shuō)明上述的極限碰撞速度的計(jì)算方法。作為計(jì)算條件，如圖3所示，采用碰撞船(B船)自停止著的被碰撞船(A船)的船體的中央部附近的正側(cè)面90度進(jìn)行碰撞的條件。計(jì)算極限碰撞速度時(shí)的各參數(shù)如以下所示。

V_A：被碰撞船速度(＝0)

V_B：碰撞船速度

M_A：被碰撞船排水量(包含附帶的水質(zhì)量)

M_B：碰撞船排水量(包含附帶的水質(zhì)量)

E_s：直到碰撞結(jié)束為止，被碰撞船在船體運(yùn)動(dòng)以外所吸收的能量

然后，在即將碰撞時(shí)以及碰撞后，應(yīng)用動(dòng)能守恒定律和動(dòng)量守恒定律。在此，在以極限碰撞速度進(jìn)行了碰撞的情況下，假定碰撞后的兩船的速度相等，為V’。另外，設(shè)為沒(méi)有船體的剛體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該情況下，利用動(dòng)能守恒定律導(dǎo)出下述算式(2)，利用動(dòng)量守恒定律導(dǎo)出下述算式(3)。

算式2

$\frac{1}{2}{M}_A{V}_B^2=\frac{1}{2}(M_A+M_B)V^{\′2}+E_s\mathrm{....}\left(2\right)$

算式3

M_AV_B＝(M_A+M_B)V′····(3)

從上述算式(2)和算式(3)中消去V’，并對(duì)V_B進(jìn)行求解，則能夠得到下述算式(4)。然后，在該算式(4)中的E_s為在以極限碰撞速度進(jìn)行了碰撞的情況下、直到碰撞結(jié)束為止被碰撞船在船體運(yùn)動(dòng)以外所吸收的能量E_s,cr時(shí)，基于該E_s,cr計(jì)算極限碰撞速度V_B,cr。

算式4

$V_B=\sqrt{2E_s\×\frac{M_A+M_B}{M_A{M}_B}}\mathrm{....}\left(4\right)$

另外，在本發(fā)明中，在算出圖18所示的極限碰撞速度時(shí)，使被碰撞船固定(M_A＝∞)，將上述算式(4)簡(jiǎn)化為下述算式(5)，并算出極限碰撞速度V_B,cr。

算式5

$\underset{M_A\→\mathrm{\∞}}{\lim }{V}_{B,cr}=\sqrt{\frac{2E_{s,cr}}{M_B}}\mathrm{....}\left(5\right)$

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明對(duì)于在船體構(gòu)造中優(yōu)異的耐碰撞性較為重要的船舶十分有用。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10、外板；11、內(nèi)板；12、外板所附帶的防撓曲件；13、內(nèi)板所附帶的防撓曲件；14、橫梁；15、縱桁；16、上甲板；17、舭；20、外板；21、骨架(防撓曲件)；22、上甲板；23、防撓曲件；24、舭；25、橫梁。