【船舶の知識】船舶の構造に関する基礎知識

船の構造に関する基礎知識。

1. 船体の構成

この複雑な構造物は水に浮かぶ一種の建物であり、船と呼ばれます。一般に主船体と上部構造部分から構成されます。

上部を甲板で分け、その下の部分を主船体、その上の部分を一般に上部構造と呼びます。

船の各客室は、船体の内部空間を各甲板、横隔壁、縦隔壁によって区画して形成されています。

1.主船体

主船体は甲板と外板で構成され、水密な外殻を形成します。内部は、デッキ、縦隔壁、横隔壁、およびそれらのフレームによって多くの客室に分割されています。

船底構造、側構造、甲板構造、隔壁構造、船首船尾構造から主船体が構成されます。

通常、上部構造の基礎となる主船体内には機関室、燃料タンク、水タンク、貨物倉などが配置されています。そしてその主な機能は、縦方向の強度に関与し、船体が水に浮くことができ、一定の強度を確保することです。主船体でもあります。

2.上部構造

上部構造の構造は、主船体の対応するプレートフレームと同様です。コーミングパネルとデッキ、梁、リブ、デッキ縦材、デッキガーダー、コーミング壁補強材で構成されます。

このような機能を有しており、つまり上部構造物には、乗務員や乗客が仕事や生活をするための部屋や、各種の機器や設備等を配置するなど、様々な内容を配置することが目的となります。

2. 船体スケルトンタイプ

船体は鋼板とフレームで構成される細長い箱状の構造物です。

船体のフレーム タイプは次のように分類できます。

1.縦フレームタイプ

2.横枠タイプ

3. 混合骨格タイプ

1.縦フレームタイプ

いわゆる船体フレームタイプを縦フレームタイプといいます。その特徴は、縦方向の骨が密でサイズが小さく、横方向の骨がまばらでサイズが大きいことです。

構造上の特徴:

その利点は、縦方向の開口部が比較的密に配置されているため、全体の縦方向の強度が良好な状態にあり、ボードの安定性がより優れたレベルになることです。これにより、基板の厚さを減らすことができ、それによって構造の重量を減らすことができます。

デメリット：施工が面倒。

適用範囲は大型・中型船の船底・甲板です。一部の石油タンカーでは、船の中央部分に縦フレーム構造が使用されることがよくあります。

2.横枠タイプ

船体フレームタイプという概念があり、これは横フレームタイプであり、横フレームは比較的密でサイズが比較的小さく、縦フレームは疎でサイズが比較的大きい。

構造上の特徴:

骨材のほとんどが水平に配置されているため、水平強度が良好で、施工が比較的容易で、建設コストが安価であることが利点です。

欠点は、同じ応力条件下では、外板とデッキの厚さが縦フレームタイプよりも厚くなるため、構造重量が増加することです。

主に中小型船舶で使用されます。大型船の側板、下甲板、船首、船尾にも横フレーム構造が採用されることが多いです。これが適用範囲です。

3. 混合骨格タイプ

概念: 垂直方向と水平方向の部材の間隔とサイズが類似したボーン タイプを混合スケルトン タイプと呼びます。

また、主船体の一部に横フレームタイプを使用し、主船体の他の部分に縦フレームタイプを使用する船体フレームタイプもあります。このタイプの船体フレームをハイブリッドフレームタイプといいます。

適用範囲としては、大型船や中型船では強度甲板や船底に縦フレームタイプが、側板や下甲板、船首尾端に横フレームタイプが使用されるのが一般的です。

3. 船体外板

1. その機能は、船の浮力を確保するために水密なシェルを構築することです。船体の縦方向の主要構成要素として、船体の全体的な縦方向の強度と局所的な強度を確保することもできます。

2. 組み合わせて溶接する外板は鋼板で構成されています。これらの鋼板の長辺は船の長さに沿って配置されています。プレートは短辺で接続され、最終的にストレークを形成します。

隣接する 2 つのボード列間の接合部はエッジジョイントと呼ばれ、同じ列のボード上のボード間の接合部はエンドジョイントと呼ばれます。

4. 主船体の構造と名称の紹介

(1) 船底構造

船底構造は単底構造と二重底構造に分けられます。

単底構造は構造がシンプルで施工が比較的容易であるという利点があります。ただし、いくつかの欠点もあります。縦方向の強度は良好ではなく、耐沈下性も比較的劣ります。

二重底構造の利点は、耐沈下性に優れていることです。下部スペースには油や水を入れることができます。また、バラスト水を積載することで船の浮上状態を調整し、船の重心を下げることで船の安定性を向上させ、船の前後強度を高めることができます。

1.シングルボトム構造

横型フレーム一底構造

1) 構成: 中央インナーキール、サイドインナーキール、リブで構成されます。

ａ．縦方向コンポーネント: ミドルインナーキール、サイドインナーキール

b.横部材：リブ（各リブ位置に設置、中キールと内側キールで中断）

2) 目的: 横フレーム単底構造は、内陸河川の小型船や大型船の船首・船尾部分によく使用されます。

縦フレーム一底構造

1) 構成: 中間インナーキール、サイドインナーキール、下部縦フレーム、フロアプレートで構成されます。

ａ．縦材: 中央内側キール、サイド内側キール、および多数の下部縦材

b.横部材：リブプレート（リブ数位置毎に設定）

2) 目的は、縦フレーム一底構造は、かつてはタンカーや小型船舶に多く採用されていましたが、現在では採用が非常に少なくなっています。

2.二重底構造

横枠二重底構造

1) 構成：中桁、側桁、床から構成される。

ａ．縦材：中桁、横桁

b.横部材：リブ（各リブ位置に設置）

床は無垢床、複合床、防水床の3種類に分けられます。

2) 用途を見ると、横枠二重底構造は主に内陸河川環境で使用されていることがわかる。中・小型客船に適しており、中・小型貨物船の貨物倉エリアでも使用可能です。

縦フレーム二重底構造

1) それは何で構成されていますか?中桁、側桁、外底縦断材から構成されます。また、内底縦材およびこれらから構成される床も含む。

ａ．縦断材：中桁、側桁、外底縦断材、内底縦断材

b.横部材：リブプレート（リブ数位置毎に設定）

2) 用途：縦フレーム二重底構造は主に大型船舶、特に大型オイルタンカーの船底に使用されます。

(2) 側面構造

接触に使用される側面構造は、船底と甲板を接続する側壁です。この構造は船外からの水圧や衝突時に発生する力、波の衝撃による力を直接受ける構造となります。

側面構造の分類:

1. 横フレームサイド構造

1) 構造形式:

a.シングルリブタイプ

b.ウェブフレームタイプ: リブ、ウェブフレーム、横縦桁で構成されます。

2) 用途: 内陸河川船舶の側部構造によく使用されます。

2.縦フレーム接触面構造

1) 構成:

サイド縦方向と強固なフレームで構成されています。縦フレーム型船側構造では、リブの代わりに側縦フレームが使用されます。デッキの重量を支えることはできませんが、全体の縦方向の強度のみを支えます。

2) 用途: 主に数隻の大型オイルタンカーや鉱石船で使用されます。

(3) デッキ構造

床版構造は、デッキプレート、梁、横梁、ハッチエンドビームおよびデッキガーダ、デッキ縦材、ハッチコーミングおよび柱などで構成されます。 デッキ構造は、横フレームデッキ構造と縦フレームデッキ構造に分類できます。

1. 横フレームデッキ構造

1) 構成:

縦材：デッキガーダ

横部材: ビーム、ハーフビーム、ハッチエンドビーム、ウェブビーム

2) 用途：大型船の下甲板や内陸河川船の甲板によく使用されます。

2.縦フレームデッキ構造

1) 構成:

縦材：デッキガーダー、デッキ縦材

横材：強力梁（リブ数箇所に1本設置）

2) 用途：大型船舶の上甲板やタンカーの主甲板によく使用されます。

3. 貨物ハッチコーミング構造

1) コンセプト:

ハッチ周りに設置されるコーミングとは、一般に貨物ハッチのコーミングを指します。

2) 構成:

屋外貨物ハッチのコーミング構造は、縦方向のコーミング プレートと横方向のコーミング プレートで構成されます。コーミングプレートの上部には横方向の補強リブが設けられ、コーミングプレートの外側には縦方向の補強リブが設けられている。

3) 機能:

ハッチコーミングは船外からの水がキャビンに流入するのを防ぎ、キャビン内への人の転落を防ぎます。さらに、ハッチ領域の構造強度も向上します。

4. デッキサポート構造

1) 概念: 柱はデッキやプラットフォームなどを支える柱です。

2) 柱の機能は、デッキガーダーと強力な梁のサイズを小さくし、それらが負担する力を下のより強力なコンポーネントに伝達することです。

3) 柱、上に写っている支点、現在の支点の位置は、できる限り強固な縦材と横材が交差する位置に設定する。

5.デッキボード

デッキメッキとはデッキ構造を構成するプレートのことで、縦方向に並んだプレート列で構成されています。

甲板の中には船体全体の縦強度を確保する上で最も大きな役割を果たしている強甲板があり、この強甲板の甲板板の厚さも全甲板の中で最も厚い。同じ甲板に落ちた場合、船の中央にある甲板板が最も厚く、船首、船尾に向かうにつれて徐々に薄くなっていきます。

デッキ開口部のすべての側面は二重メッキで補強する必要があります。強度デッキの左右に沿った筋はデッキレッグと呼ばれます。これらはストレングスデッキの中で最も厚いストレーキです。

(4) 隔壁構造

隔壁は重要な役割を果たします。船室の内部空間を分離し、船の耐沈下性を確保することができます。火災や有害ガスの延焼を防ぎ、船体の横強度を確保することもできます。

分類: 平面隔壁と波形隔壁。

水の浸入を防ぐことができる隔壁を水密隔壁といいます。油の浸透を防ぐことができる隔壁を油密隔壁といいます。

船の長さに沿って配置された隔壁を縦隔壁、船幅に沿って配置された隔壁を横隔壁といいます。

1. フラット隔壁

1) 構成: 隔壁プレートと隔壁補強材で構成されます。

隔壁板は、複数列の鋼板を溶接して形成される。船底に近い板の列が最も厚く、上に向かうにつれて板の列の厚さが徐々に薄くなります。

隔壁を支持するために使用される補強材は、通常、垂直に配置されます。隔壁の実際の高さが通常の範囲を超える場合は、既存の補剛材に加えて、追加の水平補剛材、つまり水平桁を設置する必要があります。

2) 多くの補剛材が設置されるのが特徴であり、船体の重量が増加し、建造が煩雑となる。

2.トラフ型隔壁

1) 目的: 波形隔壁は、波形隔壁とも呼ばれ、石油タンカーでよく使用され、ばら積み貨物船でも使用されます。

2) まず、同じ強度要件の下で、波形隔壁は平隔壁よりも軽く、鋼材を大幅に節約できるという特性を持っています。タンクの構築や片付けも簡単になります。これがその利点です。第二に、トラフ型隔壁には欠点もあります。比較的大きなキャビン容量を占めるため、梱包された商品の積載には不利です。

(5) ヘッドとテールの構造

1. ヘッダー構造

船首は前峰隔壁から船首柱の位置までの部分です。船舶が航行する際、この部分は波の激しい衝撃や水面への漂流物の衝撃、入港・離岸時の衝突などを受けることが多いため、特に構造の強化が必要となります。

ヘッドポストの種類：直立型、前傾型、ソリ型、バルバス型などの種類があります。

2.テールの構造

船体の船尾隔壁の後ろの領域を船尾部と呼びます。この部分は波の力や機械の振動、舵の動きなどの影響を受けることが多いです。弓同様、この部分も特別に強化する必要がある。

通常の船尾の骨格は斜めのリブと斜めの梁で構成されています。これらの斜リブおよび斜梁の一端は、放射状に配置された後部客室隔壁に接続され、その周囲を外板で囲まれている。テールポストはテール構造の重要なコンポーネントです。その主な機能は舵とプロペラを支持および保護することであり、尾翼構造の強度も向上させることができます。

5. いくつかの代表的な輸送船の構造的特徴

(1) 一般貨物船の構造的特徴：

一般貨物の輸送に特化した船舶では、縦フレームと横フレームの両方の特徴を備えた船体構造が一般的です。貨物エリアには貨物を一時的に保管するためのデッキが2つ以上あります。底面は二層構造となっております。

アッパーデッキとダブルボトムは縦フレーム構造、ロアデッキとサイドは横フレーム構造の場合があります。上甲板には大きな貨物ハッチがあり、下甲板にもさらに大きな貨物ハッチがあります。ハッチの角やハッチの両端の中心線に柱を設ける。場合によっては、半縦隔壁やハッチ片持ち梁も設置されます。

(2) ばら積み貨物船の構造的特徴：

1. 単胴ばら積み貨物船の構造は混合スケルトン船体構造です。特徴としては、フルアクセスが可能なデッキが1枚のみであること、船底構造が二重底式であり、その両側に対向してデッキ下にトップサイドタンクが2つあり、二重底のビルジが上り傾斜のホッパータンクとなっていることが挙げられます。同時に構造的には、デッキ、トップサイド、ダブルボトム、サイド下部が縦スケルトン構造、サイド中間部が横スケルトン構造となっている。

2.二重船体ばら積み貨物船構造

二重胴ばら積み貨物船は、単胴ばら積み貨物船をベースに開発され、側面に内船体を備えています。

側面二重船殻構造には横フレーム式と縦フレーム式があります。二重殻の内側には取り外し不可能なプラットフォームがあります。また、内殻とホッパータンクおよび上部タンクとが接する箇所には、通常、架台が設けられている。

双胴ばら積み貨物船の断面構造は、１つ目は上甲板、２つ目は上側タンク、３つ目はプラットフォーム、４つ目は側面外板、５つ目は内船体縦壁、６つ目は横隔壁、７つ目はホッパータンク、８つ目は内底板、９つ目は外底板である。

(3) コンテナ船の構造的特徴

コンテナ船の貨物ハッチの幅は貨物倉の幅とほぼ同じです。これは、船体の曲げ抵抗にとって非常に不利であり、船体のねじり抵抗にとっても非常に不利である。また、船体の横強度的にも特に不利な状況にあるため、構造面での補償措置が必要となる。

船体の基本構造形式は二重底、二重側面構造であり、二重側面上部には効果的なピットトーションボックス構造が設けられています。この状況は、二重底と共有トーション ボックス、または他の同等の構造形状と組成を備えた単層シェル構造によって置き換えることもできます。

縦フレーム方式の採用が必要な部分は、コンテナ船の船底とトーションボックスの上部強度部分です。ここでいう強固な部分の範囲には、側面、内殻縦壁、甲板が含まれる。その他の場所では縦フレーム式と横フレーム式の両方を使用できます。さらに、2つの貨物ハッチ間のハッチエンドビームとデッキビームを強化する必要があります。

コンテナ船はこのような断面構造を持っており、1つ目は中底桁、2つ目は縦桁、3つ目はコンテナ、4つ目はハッチコーミング、5つ目は甲板縦、6つ目は縦隔壁、7つ目は周囲の平鋼、8つ目はマンホールであり、9つがガーダーリブ、10つがプラットフォームデッキ、11つがマンホールです。それらは補剛材であり、そのうち 12 個はビルジキール、そのうち 13 個は側底ガーダー、そのうち 14 個は内底縦材、15 個は内部底板、および 16 個は底部縦材です。

(4) 石油タンカーの構造的特徴

石油タンカーには単船殻構造と二重船殻構造があります。石油タンカーの構造レイアウトの最大の特徴は縦隔壁です。内航小型石油タンカーの場合、中心線上に縦隔壁が設けられ、横方向に左右2つの貨物油タンクに分割されます。大型タンカーは2～3個の縦隔壁を備え、横方向に3～4個の貨物油タンクに分かれています。

1.単船体石油タンカーの構造

単胴石油タンカーの甲板は単層構造であり、船底も単層構造であり、側面も単層構造となっている。デッキは縦フレームタイプ、ボトムは縦フレームタイプを採用。側面は横フレームタイプと縦フレームタイプがあり、縦隔壁も同様です。大型石油タンカーの多くは全縦フレーム構造を採用しています。

プレートフレームは全体の縦方向の強度を確保し、デッキヒールとアウタープレートの剛性を強化する必要があるため、すべてのプレートフレームに緻密な縦方向のフレームが装備されています。甲板の中心線と船底には、揺れを防ぐためのより大きな縦桁も設置されています。船体の横方向には環状のリブフレームがあり、船体の横方向の強度と剛性を高めることができます。

単胴石油タンカーの横断面構造は、底板である構造１、側外板である構造２、甲板である構造３、縦フレームである構造４、ウェブフレームである構造５、そして構造６のブレース、縦隔壁である構造７、構造８からなる。それは、内側キール、次に構造 9 のデッキガーダー、次に構造 10 の横梁、次に構造 11 の床、構造 12 の水抜き穴、構造 13 の横隔壁、構造 14 の水平ガーダー、そして構造 15 の垂直補剛材です。

2.二重船体石油タンカー構造

国際公害防止条約に規定されている現状によれば、海洋汚染を防止するための実際のニーズを考慮して、関連する船舶の構造には特定の要件が定められています。具体的には、単船体の石油タンカーが徐々に淘汰されつつあるということです。積載量が5000T相当を超える大型及び中型石油タンカーの場合、貨物油タンク部分の構造形式は二重船殻構造とする必要があります。

二重船体の石油タンカーの貨物タンクは二重底で囲まれており、その周囲を隔離空洞と甲板で囲んでいます。二重底の内側に貨物油と燃料油を積載することはできません。また、二重船体の内側に貨物油と燃料油を積載することはできません。

二重船体の石油タンカーの貨物タンクの甲板のフレームは縦フレーム式であり、二重底のフレームも縦フレーム式である。船の長さが 190 メートルを超える場合、側面、内殻、縦隔壁は通常、縦フレーム タイプでなければなりません。貨物油タンクエリア以外の船体の構造は横フレーム式と縦フレーム式があります。

二重船殻石油タンカーの断面構造は、１はデッキプレート、２はデッキ縦フレーム、３は側面外板、４は内殻プレート、５は側面縦フレーム、６は内殻プレート縦フレーム、７は開口プラットフォーム、８はプラットフォーム縦フレーム、９はホッパータンク、１０は外底板、１１である。 １２は内底板、１２は内底縦枠、１３は底縦枠、１４は箱底桁、１５は側底桁、１６は溝付き縦隔壁、１７は底台、１８は上部台である。

(5) RORO船の構造的特徴

ロロ船と呼ばれる特別な船があります。その目的は、車両、ならびに車両を積み降ろし方法として使用するコンテナおよびパレット化された商品を積み込むことです。その構造レイアウトは通常の貨物船とは大きく異なります。

RORO船の構造レイアウトにはこのような特徴があります。船首と船尾には頂上小屋があります。機関室は船尾にあり、2 隻のボートの近くにあります。高さが非常に低く、ほぼ閉じています。

船体の中央には大きな貨物倉があります。荷物は車両を使用して後部の着陸ランプからテールゲートを通って積み降ろされます。一部の船の船首には踏み台と船首ドアが装備されており、フードタイプまたはサイドヒンジタイプのものがあります。また、積み下ろしのために舷窓が設置されている場合もあります。

上甲板上には貨物ハッチはなく、船体には複数の甲板が組み込まれています。デッキ間のコンパートメントには横隔壁がないか、可能な限り少ないです。船体の横方向の強度を確保するには、部分的な隔壁または強固なリブと強固な梁が必要です。

船の下甲板の下には、船体の左右にある客室が配置されています。船の横荷重を支える強固な甲板とそれに対応する船底材は、通常、縦フレームと同様の構造形式が用いられ、船底は二重底構造となっています。物品や人を垂直に輸送するために使用される昇降プラットフォームは、上にプラットフォームプレート、下に固体の梁、フレームの桁、およびフレームを強化するための補強材を備えた箱型の構造として設計されています。