部材重量や波浪外力を考慮した構造強度

8 大型洋上貯炭設備に係る検討

8.5 部材重量や波浪外力を考慮した構造強度

まず設計条件及び船級協会（NK）規則に準拠して、先に示した一般配置図 5-21に対する基本的な部材の算定を表 8-5から表 8-10に示す。

表 8-5 部材計算書（その

1）

Scantling Calculation

1-1 Double Bottom (Chapter 4)

1) Center girder (4.2) a ) Depth (4.2.3)

h req = B / 16 = 60 / 16 =

B = 60 m

b ) Thickness amidships (4.2.4) t req = 0.05L + 6 =

L = 150 m

2) Side girders (4.3) a ) Spacing (4.3.1)

Spacing ≦

4.6 m

b ) Thickness (4.3.2)

t req = 0.6√L + 2.5

L = 150 m

表 8-6 部材計算書（その

2）

4) Bottom and inner bottom longitudinals (4.6) 　　　 a) Bottom longitudinals (4.6.2-1)

ZBTM = chsl² (cm³) (mm³)

ｌ = m

ｓ = m

ｈ = = m

ｃ =

　　　 b) inner bottom longitudinals (4.6.2-2)

ZINN = ZBT M * 0.85 (cm³) (mm³)

(for D.TK) ZINN = 7chsl² (cm³) (mm³)

ｌ = m

ｓ = m

ｈ = = m

ｃ =

5) Inner bottom plating (4.7) 　　　a ) Thickness

t req = 3.8s√d + 2.5 + 2.5 (mm ) ( grabs )

s = m

d = m

1255.8

1067.4

0.85

Ｄ - 5.0 10

d + 0.026L 14.9

583.1

3.5

0.8

15.08

11 0.8 0.8 8.6 3.5

表 8-7 部材計算書（その

3）

1-2 Shell plating (Chapter 13)

1) Bottom shell plating (13.3)

a )

Thickness

t min = 0.044L + 5.6 (mm)

12.20

^(mm)

L = 150 m

t req = 4.0 s √( d + 0.035L ) + 2.5 (mm)

15.40

^(mm)

s = 0.8 m

d = 11 m

L = 150 m

(for Deep Tk)

t req = 3.6 s √h + 3.5 (mm)

14.65

^(mm)

s = 0.8 m

ｈ = ( Ｄ ) = 15 m

2) Side shell plating (13.3)

a )

Thickness

t min = 0.044L + 5.6 (mm)

12.20

(mm)

L = 150 m

表 8-8 部材計算書（その４）

ｌ = m

ｓ = m

ｈ = = m

ｃ = Side trans (11.2.3)

Zreq= 7.13S hl² ( cm³) (m m³)

S = m

ｌ = m

ｈ = = m

Ireq= 30hl⁴ ( cm⁴) (c m⁴)

ｌ = m

ｈ = = m

t _{w e b} = 10 s₁ + 3.5 (m m)

(m m)

s₁ = m

468195

11.50

0.8

15-5-7/2 6.5 6.5 0.85

7948.2

3.5

7 7 15-5-7/2

3.5 0.8

( Ｄ ) 10

表 8-9 部材計算書（その

5）

1-3 Deck plating ( Chapter 14 ) 1) Strength deck (14.4)

a ) Thickness

req t₁ = 1.47s√h + 2.5 (mm)

(mm)

ｓ = m

ｈ = = m

　　b) Deck longitudinals (7.2.3)

Zreq= 1.14shl² (cm³) (mm³)

ｌ = m

ｓ = m

ｈ = = m

　　c) Deck trans (9.2.1)

Zreq= 0.484bhl² (cm³) (mm³)

b = m

ｌ = m

ｈ = = m

t _web = 10 s₁ + 2.5 (mm)

(mm)

s₁ = m

1017.7

3.5

10.50

0.8

c √L+50 16.7 0.8

c √L+50 29.4

c √L+50 29

0.8

8.83

328.6

3.5

表 8-10 部材計算書（その

6）

2 Longitudinal strength (Chapter 12) 2-1 Section modulus of Hull (12.1.1)

₁

= 0.95K

₁

²

B(C

_b

+ 0.7 )

₁

= 10.75-((300-L)/100)

^3/2

L = m

= 10.75-((300-150)/100)

^3/2

B = m

= Cb =

= 0.95 * 8.913 * 150

²

* 60 * ( 1.0 + 0.7 )

= cm

³

150 60 1.0

19,432,312 8.913

8.5.2

部材の算定（その

2）

揚炭装置の詳細検討の段階において、貨物槽下部の二重底内に石炭移送用のベルトコンベアーを配置することになったので、二重底の高さを

5ｍから 8ｍに変更する必要が出てき

た。その場合の部材算定書を表 8-11から表 8-14に示す。

表 8-11 追加部材計算書（その

1）

Ｑ編鋼製はしけ

Ｌ＝ 160ｍＤ＝ 18ｍ

d＝ 12ｍ水密隔壁の設置間隔は規制（30ｍ以下）でなくＧ/Ａによる。

二重底高さ＝ 8ｍ typloallは３．５ｍだがポンプルームの4ｍで計算する。

Ｆｌｏｏｒ　ＳＰ＝ 4ｍ二重底Ｆｌｏｏｒ付Ｖ．Stiffのスパンは8ｍとする。

４章二重底構造

4.3．2側桁板の厚さ

0.65×ｓｑｔ（Ｌ）×2.5＝10.7ｍｍ ship=12mm 縦曲=docking強度を考慮

4.4実体肋板 4.4.1配置

最大ＦＬＯＯＲ　ＳＰＡＣＥ　　3.5ｍＳＨＩＰ=4.0ｍ

4.4．2実体助板の厚さ

0.65×ｓｑｔ（Ｌ）×2.5＝10.1ｍｍ ship=12mm 4.5.2ＩＮＮ．Bottom long

RoqZ=CShI 2

=1243cm3 ship=1372cm3 400×150×11×16（Ｔ）

Ｃ＝ 6 Ｓ’（space)= 0.8m

h.top= D+0.026L

=16.160m 4.6 船底縦過肋骨

RoqZ=CShI 2

=1779cm3 ship=1798cm3 450×150×11×19（Ｔ）

h.top= D+0.026L

=16.160m Ｃ＝ 8.600 Ｓ’（space)= 0.800m 4.7　肉底板の厚さ

d=12.000m

Roq.t=3.8s◆sqt(d)+2.5= 12.2mm ship.t=15mm S=0.800

5章肋骨

5.4．1　船側縦肋骨 RoqZ1=8.6ShI ＾2 RoqZ2=2.9◆sqrt(L）◆SI^2

ｄ＝12.000ｍ L=160.000ｍ

h.top=d+0.038L

=18.08m

Lnomo y(m) s(m) l(m) h Roq.Z1 Roq.Z2 Ship.Z

L22 17.320 0.660 4.000 0.76 69 387 340

L21 16.660 0.660 4.000 1.42 129 387 340

L19 15.200 0.800 4.000 2.88 317 470 340

L18 14.400 0.800 4.000 3.68 405 470 494

L17 13.600 0.800 4.000 4.48 493 470 494

L16 12.800 0.800 4.000 5.28 581 470 682

L15 12.000 0.800 4.000 6.08 669 470 682

L14 11.200 0.800 4.000 6.88 757 470 956

L13 10.400 0.800 4.000 7.68 845 470 956

L12 9.600 0.800 4.000 8.48 933 470 956

L11 8.800 0.800 4.000 9.28 1022 470 1120

L9 7.200 0.800 4.000 10.88 1198 470 1209

L8 6.400 0.800 4.000 11.68 1286 470 1325

L7 5.600 0.800 4.000 12.48 1374 470 1495

L6 4.800 0.800 4.000 13.28 1462 470 1495

L5 4.000 0.800 4.000 14.08 1550 470 1587

L4 3.200 0.800 4.000 14.88 1638 470 1747

L3 2.400 0.800 4.000 15.68 1726 470 1833

L2 1.600 0.800 4.000 16.48 1814 470 1833

L1 0.800 0.800 4.000 17.28 1902 470 2011

表 8-12 追加部材計算書（その

2）

5.5.3 船尾倉内の横肋骨

AFT ENDとFORE　ENDの外板は本規則で求める。

Roq.Z1=８ShI^2

h.top=d+0.038L=17.600m L= 160m d= 12m

Lname y(m) s(m) l(m) h Roq.Z Ship.Z

L22 17.320 0.660 4.000 0.28 24 340 200×90×9/14 L.A.

L21 16.660 0.660 4.000 0.94 79 340 200×90×9/14 L.A.

L19 15.200 0.800 4.000 2.40 246 340 200×90×9/14 L.A.

L18 14.400 0.800 4.000 3.20 328 340 200×90×9/14 L.A.

L17 13.600 0.800 4.000 4.00 410 494 250×90×10/15 L.A.

L16 12.800 0.800 4.000 4.80 492 494 250×90×10/15 L.A.

L15 12.000 0.800 4.000 5.60 573 682 300×90×11/16 L.A.

L14 11.200 0.800 4.000 6.40 655 682 300×90×11/16 L.A.

L13 10.400 0.800 4.000 7.20 737 956 350×100×12/17 L.A.

L12 9.600 0.800 4.000 8.00 819 956 350×100×12/17 L.A.

L11 8.800 0.800 4.000 8.80 901 956 350×100×12/17 L.A.

L9 7.200 0.800 4.000 10.40 1065 1209 400×125×11/16 L.A.

L8 6.400 0.800 4.000 11.20 1147 1209 400×125×11/16 L.A.

L7 5.600 0.800 4.000 12.00 1229 1325 400×125×11/19 L.A.

L6 4.800 0.800 4.000 12.80 1311 1325 400×125×11/19 L.A.

L5 4.000 0.800 4.000 13.60 1393 1325 400×125×11/19 L.A.

L4 3.200 0.800 4.000 14.40 1475 1587 400×150×11/16 L.A.

L3 2.400 0.800 4.000 15.20 1556 1587 400×150×11/16 L.A.

L2 1.600 0.800 4.000 16.00 1638 1747 400×150×11/19 L.A.

L1 0.800 0.800 4.000 16.80 1720 1747 400×150×11/19 L.A.

5.4.2 特別肋骨 RoqZ=C1ShI^2

2128cm3 ship=17194cm3 　ウエブの厚さ＝（C2/1000)×ShI/dl＋２．５

　　　　　　　　　＝11.3ｍ ship=11.5mm h.top=d+0.038L

= 18.08m h=10.08m C1= 4.7

C2= 45 S= 4m l(space)= 8m dl= 1.65

７章梁

7.2．3縦過梁の断面係数

Roｑ。Z=1.14ShI^2

　　　　 =953cm3 ship=956cm3 350×100×12/17　　L.A.

7.3．3横置梁の断面係数

Roｑ。Z=0.43ShI^2

　　　　 =359cm3 ship=494cm3 250×90×10/15　　L.A.

表 8-13 追加部材計算書（その

3）

１１章深水タンク

11.2．1隔壁板

L T.TOP O.TOP

160.000 8.000 18.760 Do/ta.h=16/(lt-10)/L+0.25/(bt-10)= 0.000m

L= 160.000 m

lt= 0.000 m bt=0.000m

tank top= 8.000 m over flow top=18.76m h1=(O.TOP+T.TOP)/2-y

h2=0.7(o.TOP+2.0-y) h=Max (h1,h2,h3) tC=3.5:両面海水撹水 tC=3.0:片面ｔC+1.0 :Tank top place Roq.t=3.6・S・√（h・K)＋ｔC ｔC+1.0＝Tank Top Place

LOCATE Y(m) S(m) K to H1 H2 h3 Roq.t Ship.t

Bottom Place 0.000 0.800 1.00 3.5 13.380 14.532 11.373 14.500 16.500

Inner Bottom Place 8.000 0.800 1.00 4.5 5.380 8.932 4.573 13.100 15.000 Long B.H.D.Place 0.000 0.800 1.00 3.5 13.380 14.532 11.373 14.500 15.000

トランクサsideGir 4.000 0.800 1.00 3.5 9.380 11.732 7.973 13.400 13.500

trunk bottom 4.000 0.800 1.00 3.5 9.380 11.732 7.973 13.400 13.500

二重底より上部の縦過隔壁

tank top= 18.000m over flow top=18.000m h1= (O.TOP+T.TOP)/2-y

h2= 0.7(O.TOP+2-y) h=Max (h1,h2,h3) h3= 0.85(h1+Do/ta.h) tC=3.5:両面海水撹水

tC=3.0:片面　 Roq.t=3.6・S・√（h・K)＋ｔC ｔC+1.0 :Tank top place

LOCATE Y(m) S(m) K to H1 Roq.t Ship.t

LONGBHD PLACE 8.000 0.800 1.00 3.5 10.000 12.6 15.0

11.2．2防とう材

L T.TOP O.TOP

160.000 8.000 18.760

Do/ta.h= 16･(lt-10)・L+0.25・（bt-10)＝ 0.000ｍ

tank top= 8.000m over flow top=18.760m h1= (O.TOP+T.TOP)/2-y

h2= 0.7(O.TOP+2.0-y)

h3= 0.85(h1+Do/ta.h) C=1.000 h:Max (h1,h2,h3) Roq.Z=7・C・S・ｈ・ｌ＾２・K K: H.T. factor LONG.MEMBER

Lname y(m) S(m) l(m) K h1 h2 h3 Roq.Z Ship.Z

L25 girder L9 7.200 0.800 4.000 1.000 6.180 9.492 5.253 850 920 370×100×10/16(T)

L38 girder L8 6.400 0.800 4.000 1.000 6.980 10.052 5.933 901 920 370×100×10/16(T)

L76 girder L7 5.600 0.800 4.000 1.000 7.780 10.612 6.613 951 1005 370×100×10/19(T)

L6 4.800 0.800 4.000 1.000 8.580 11.172 7.293 1001 1064 400×100×11/16(T)

L5 4.000 0.800 4.000 1.000 9.380 11.732 7.973 1051 1064 400×100×11/16(T)

L4 3.200 0.800 4.000 1.000 10.180 12.292 8.653 1101 1155 400×100×11/19(T)

L3 2.400 0.800 4.000 1.000 10.980 12.852 9.333 1152 1155 400×100×11/19(T)

L2 1.600 0.800 4.000 1.000 11.780 13.412 10.013 1202 1209 400×125×11/16(T)

L1 0.800 0.800 4.000 1.000 12.580 13.972 10.693 1252 1325 400×125×11/19(T)

trunk bottom 4.000 0.800 4.000 1.000 9.380 11.732 7.973 1051 1064 400×100×11/16(T)

二重底より上部の縦過隔壁

tank top= 18.000m over flow top=18.000m h1= (O.TOP+T.TOP)/2-y

h2= 0.7(O.TOP+2.0-y)

h3= 0.85(h1+Do/ta.h) C=1.000 h:Max (h1,h2,h3) Roq.Z=7・C・S・ｈ・ｌ＾２・K

Lname y(m) S(m) l(m) K h1 h2 h3 Roq.Z Ship.Z

LB-L23 17.320 0.660 4.000 1.000 0.680 2.408 0.578 178 340 200×90×9/14 L.A.

LB-L22 16.660 0.660 4.000 1.000 1.340 2.870 1.139 212 340 200×90×9/14 L.A.

LB-L21 16.000 0.660 4.000 1.000 2.000 3.332 1.700 246 340 200×90×9/14 L.A.

LB-L20 15.320 0.660 4.000 1.000 2.680 3.808 2.278 281 340 200×90×9/14 L.A.

LB-L19 14.660 0.705 4.000 1.000 3.340 4.270 2.839 337 340 200×90×9/14 L.A.

LB-L18 14.000 0.705 4.000 1.000 4.000 4.732 3.400 397 494 250×90×10/15 L.A.

LB-L17 13.250 0.705 4.000 1.000 4.750 5.257 4.038 442 494 250×90×10/15 L.A.

LB-L16 12.500 0.705 4.000 1.000 5.500 5.782 4.675 486 494 250×90×10/15 L.A.

LB-L15 11.750 0.705 4.000 1.000 6.250 6.307 5.313 530 684 300×90×11/16 L.A.

LB-L14 11.000 0.705 4.000 1.000 7.000 6.832 5.950 588 684 300×90×11/16 L.A.

LB-L13 10.250 0.705 4.000 1.000 7.750 7.357 6.588 651 684 300×90×11/16 L.A.

LB-L12 9.500 0.705 4.000 1.000 8.500 7.882 7.225 714 956 350×100×12/17 L.A.

LB-L11 8.750 0.705 4.000 1.000 9.250 8.407 7.863 777 956 350×100×12/17 L.A.

表 8-14 追加部材計算書（その

3）

8.5.3

部材配置図

前述した

8.5.2

場合の部材配置図を図 8-7から図 8-10に示す。

図 8-7 部材配置図

1

外板

13.3.1外板の最小板厚

Min.t=0.044L+5.6 　　　　　＝12.64ｍｍ１3.3.2船側外板の厚さ

Roq.t=4.1S+sqrt(d＋0.04L)+2.5

＝16.6ｍ ship.t=16.5mm s= 0.800m

d= 12.000m L= 160.000m 13.3.2船底外板の厚さ

Roq.t=4.0s+sqrt(d+0.035L)+2.5

=15.9mm ship.t=16.5mm

図 8-8 部材配置図

2

図 8-9 部材配置図

3

図 8-10 部材配置図

4

8.5.4

波浪外力に対する強度検討

上記で算定した構造に対して、設計条件に相当する波浪状態と種々の荷重の組合せに対して全体強度を検討した。その場合の荷重組合せを図 8-11から図 8-15に示す。

図 8-11 荷重組み合わせ１

図 8-12 荷重組み合わせ

2

図 8-13 荷重組み合わせ

3

図 8-14 荷重組み合わせ

4

図 8-15 荷重組み合わせ

5 

解析結果の表示（一部のみ）

石炭が全貨物槽に満載された状態から、1-貨物槽のみ完全に石炭が積み出された（１

HOLD EMPTY）場合の浮体変位と構造応力の状態を FEM

解析した結果を図 8-16と図

8-17

に示す。



全体の評価

解析は

NASTRAN

を使い、梁・板モデルでの解析と板要素（FEM）での解析を実施して安全な構造であることが確認できた。但し荷役の状態（荷重分布）によっては構造に過度の負担が掛かる場合があるので、荷役時の構造応力の監視（モニタリング）が絶対必要である。

11 8

図 8-16

1-HOLD EMPTY

の場合の浮体全体の変位

11 9

図 8-17

1-HOLD EMPTY

の場合の浮体構造の応力分布

ドキュメント内平成22年度インフラ・システム輸出促進調査等事業,インドネシア石炭資源の有効活用に資する洋上貯炭出荷及び輸送効率化に係る調査,調査報告書 (ページ 111-131)

8 大型洋上貯炭設備に係る検討

8.5 部材重量や波浪外力を考慮した構造強度

1）

Scantling Calculation

4.6 m

2）

1255.8

1067.4

583.1

15.08

3）

12.20

15.40

14.65

12.20

11.50

7948.2

5）

1017.7

10.50

8.83

328.6

6）

1

1

2

b

1

3/2

3/2

2

3

8.5.2

2）

5ｍから 8ｍに変更する必要が出てき

1）

2）

5.5.3 船尾倉内の横肋骨

AFT ENDとFORE ENDの外板は本規則で求める。

Roq.Z1=８ShI^2

h.top=d+0.038L=17.600m L= 160m d= 12m

Lname y(m) s(m) l(m) h Roq.Z Ship.Z

L22 17.320 0.660 4.000 0.28 24 340 200×90×9/14 L.A.

L21 16.660 0.660 4.000 0.94 79 340 200×90×9/14 L.A.

L19 15.200 0.800 4.000 2.40 246 340 200×90×9/14 L.A.

L18 14.400 0.800 4.000 3.20 328 340 200×90×9/14 L.A.

L17 13.600 0.800 4.000 4.00 410 494 250×90×10/15 L.A.

L16 12.800 0.800 4.000 4.80 492 494 250×90×10/15 L.A.

L15 12.000 0.800 4.000 5.60 573 682 300×90×11/16 L.A.

L14 11.200 0.800 4.000 6.40 655 682 300×90×11/16 L.A.

L13 10.400 0.800 4.000 7.20 737 956 350×100×12/17 L.A.

L12 9.600 0.800 4.000 8.00 819 956 350×100×12/17 L.A.

L11 8.800 0.800 4.000 8.80 901 956 350×100×12/17 L.A.

L9 7.200 0.800 4.000 10.40 1065 1209 400×125×11/16 L.A.

L8 6.400 0.800 4.000 11.20 1147 1209 400×125×11/16 L.A.

L7 5.600 0.800 4.000 12.00 1229 1325 400×125×11/19 L.A.

L6 4.800 0.800 4.000 12.80 1311 1325 400×125×11/19 L.A.

L5 4.000 0.800 4.000 13.60 1393 1325 400×125×11/19 L.A.

L4 3.200 0.800 4.000 14.40 1475 1587 400×150×11/16 L.A.

L3 2.400 0.800 4.000 15.20 1556 1587 400×150×11/16 L.A.

L2 1.600 0.800 4.000 16.00 1638 1747 400×150×11/19 L.A.

L1 0.800 0.800 4.000 16.80 1720 1747 400×150×11/19 L.A.

5.4.2 特別肋骨 RoqZ=C1ShI^2

2128cm3 ship=17194cm3 ウエブの厚さ＝（C2/1000)×ShI/dl＋２．５

＝11.3ｍ ship=11.5mm h.top=d+0.038L

= 18.08m h=10.08m C1= 4.7

C2= 45 S= 4m l(space)= 8m dl= 1.65

７章 梁

7.2．3縦過梁の断面係数

Roｑ。Z=1.14ShI^2

=953cm3 ship=956cm3 350×100×12/17 L.A.

7.3．3横置梁の断面係数

Roｑ。Z=0.43ShI^2

=359cm3 ship=494cm3 250×90×10/15 L.A.

3）

１１章 深水タンク

11.2．1隔壁板

L T.TOP O.TOP

160.000 8.000 18.760 Do/ta.h=16/(lt-10)/L+0.25/(bt-10)= 0.000m

₁

₁

²

_b

₁

^3/2

^3/2

²

³

AFT ENDとFORE　ENDの外板は本規則で求める。

2128cm3 ship=17194cm3 　ウエブの厚さ＝（C2/1000)×ShI/dl＋２．５

　　　　　　　　　＝11.3ｍ ship=11.5mm h.top=d+0.038L

７章梁

　　　　 =953cm3 ship=956cm3 350×100×12/17　　L.A.

　　　　 =359cm3 ship=494cm3 250×90×10/15　　L.A.

１１章深水タンク

h2=0.7(o.TOP+2.0-y) h=Max (h1,h2,h3) tC=3.5:両面海水撹水 tC=3.0:片面ｔC+1.0 :Tank top place Roq.t=3.6・S・√（h・K)＋ｔC ｔC+1.0＝Tank Top Place

tC=3.0:片面　 Roq.t=3.6・S・√（h・K)＋ｔC ｔC+1.0 :Tank top place