具有曲率變化部的獨立式罐及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種搭載于船舶或海洋結構物等的獨立式罐，并涉及在罐外形上具有曲率變化部，且內部儲存有液體燃料(例如液化天然氣或液化石油氣體等高壓氣體)的獨立式罐及其制造方法。
【背景技術】
[0002]作為獨立式罐，例如已知有專利文獻1、2中記載的獨立式罐。
[0003]以往技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利公開平6-300192號公報
[0006]專利文獻2:日本專利公開平5-240400號公報
[0007]專利文獻3:日本專利第4119813號公報
[0008]發明的概要
[0009]發明要解決的技術課題
[0010]于是，在專利文獻I?3中記載的獨立式罐，即具有呈圓筒形狀的圓筒部101和呈半球形狀的鏡板102的如圖9所示的獨立式罐103中，如圖10所示，通常圓筒部101的內周面1la和鏡板102的內周面102a在同一水平面上(內表面一致)，在圓筒部101的兩端，通過焊接接合鏡板102。
[0011]并且，如圖11所示，有時也通過使圓筒部101的外周面1lb和鏡板102的外周面102b在同一水平面上(外表面一致)，而在圓筒部101的兩端，通過焊接接合鏡板102。
[0012]然而，搭載有液體燃料(例如液化天然氣或液化石油氣體等高壓氣體)的獨立式罐，從罐內部受到由貨物的自重或晃動產生的應力、以及由高壓氣體的膨脹產生的應力。當如圖10所示的內表面一致時，在圓筒部101與鏡板102的邊界部(焊接部)附近，如圖11所示的外周面101b、102b的應力也比內周面101a、102a的應力大，如圖11所示的外表面一致時，在圓筒部101與鏡板102的邊界部(焊接部)附近，內周面101a、102a的應力比外周面101b、102b的應力大。即，如圖10所不的內表面一致和圖11所不的外表面一致時，在圓筒部101與鏡板102的邊界部(焊接部)附近，在內周面101a、102a與外周面101b、102b之間產生應力差，在圓筒部101與鏡板102的邊界部(焊接部)附近產生局部的彎曲應力。并且，該局部的彎曲應力還達到圓筒部101與鏡板102的邊界部(焊接部)，會降低邊界部(焊接部)的疲勞壽命。并且，為了減小該局部的應力，只要增加圓筒部101及鏡板102的板厚(加厚)即可，但是在工作機械的性能上，若圓筒部101及鏡板102 (尤其是圓筒部101)的板厚成為某一厚度以上，則存在不易制作，且導致制造成本變得過高的問題。
[0013]本發明是為了解決上述問題而作出的，其目的在于提供一種不增加板厚便能夠降低在曲率變化部(構成罐的板材的曲率發生變化的邊界部)附近產生的局部的彎曲應力的獨立式罐及其制造方法。
[0014]用于解決技術課題的手段
[0015]本發明為了解決上述問題而采用了以下方式。
[0016]本發明的第I實施方式所涉及的獨立式罐，具有至少一個沿構成罐的板材的軸向的曲率沿軸向發生變化的曲率變化部，其中，所述曲率較小的一側的板材的內周面及外周面兩者與所述曲率較大一側的板材的內周面及外周面不在同一水平面上，所述曲率較小的一側的板材的板厚中心相對于所述曲率較大的一側的板材的板厚中心，向半徑方向內側或半徑方向外側偏心。
[0017]根據上述第I實施方式所涉及的獨立式罐，在曲率較小的一側的板材的內周面與曲率較大的一側的板材的內周面在同一水平面上時、以及曲率較小的一側的板材的外周面與曲率較大的一側的板材的外周面在同一水平面上時，罐的曲率變化部中在罐外表面產生的應力與在罐內表面產生的應力之差更加減小。
[0018]由此，無需增加板厚便能夠減小在曲率變化部附近產生的局部的彎曲應力。
[0019]上述獨立式罐中，更理想的是所述曲率較小的一側的板材的板厚中心相對于所述曲率較大的一側的板材的板厚中心，比在罐外表面產生的應力和在罐內表面產生的應力相等的位置更靠近半徑方向外側偏心。
[0020]根據這種獨立式罐，在曲率變化部，在罐外表面產生的應力必定(始終)大于在罐內表面產生的應力。
[0021]由此，在龜裂或裂紋等進入罐時，由于從罐外表面側進入，因此能夠從罐外表面側容易且迅速地發現龜裂或裂紋等。
[0022]在上述獨立式罐中，更理想的是所述曲率較小的一側的板材的板厚中心，比在罐外表面產生的應力和在罐內表面產生的應力相等的位置更靠近半徑方向外側，偏心相當于罐的制作誤差量的范圍。
[0023]根據這種獨立式罐，在罐的曲率變化部，在罐外表面產生的應力與在罐內表面產生的應力之差更加減小。
[0024]由此，能夠更加減小在曲率變化部附近產生的局部的彎曲應力。
[0025]在上述獨立式罐中，更理想的是從所述曲率變化部起，曲率較小的一側的板材的板厚中心相對于曲率較大的一側的板材的板厚中心向半徑方向外側偏心，以便成為在罐外表面產生的應力和在罐內表面產生的應力相等的位置。
[0026]根據這種獨立式罐，曲率變化部中在罐外表面產生的應力和在罐內表面產生的應力相等，且在罐外表面產生的應力與在罐內表面產生的應力之差成為零，從而能夠更加減小在曲率變化部附近產生的局部的彎曲應力。
[0027]在上述獨立式罐中，更理想的是所述曲率較小的一側的板材和所述曲率較大的一側的板材的接合部，從所述曲率較小的一側的板材與所述曲率較大的一側的板材的所述曲率變化部，向所述曲率較大的一側的板材一側偏移。
[0028]根據這種獨立式罐，能夠避免局部的彎曲應力集中在曲率較小的一側的板材和曲率較大的一側的板材的接合部附近，并能夠延長接合部的疲勞壽命。
[0029]在上述獨立式罐中，更理想的是所述曲率較小的一側的板材呈圓筒形狀，所述曲率較大的一側的板材為鏡板。
[0030]更理想的是上述獨立式罐搭載于船舶或海洋結構物。
[0031]本發明的第2實施方式所涉及的船舶搭載于上述任一個獨立式罐。
[0032]根據上述第2實施方式所涉及的船舶，由于搭載有無需增加板厚便能夠減小在曲率變化部附近產生的局部的彎曲應力的獨立式罐，因此能夠避免船體重量的增加，并且能夠提尚船舶的可靠性。
[0033]本發明的第3實施方式所涉及的獨立式罐的制造方法為，具有制造至少一個沿構成罐的板材的軸向的曲率沿軸向發生變化的曲率變化部的獨立式罐的方法，其中，該方法具備:準備工序，準備如下板材，即所述曲率較小的一側的板材的內周面及外周面兩者與所述曲率較大的板材的內周面及外周面不在同一水平面上，且所述曲率較小的一側的板材的板厚中心相對于所述曲率較大的一側的板材的板厚中心，向半徑方向內側或半徑方向外側偏心；及接合工序，接合所述曲率較小的一側的板材和所述曲率較大的一側的板材。
[0034]根據利用上述第3實施方式所涉及的獨立式罐的制造方法而制造的獨立式罐，在曲率較小的一側的板材的內周面與曲率較大的一側的板材的內周面在同一水平面上時、以及曲率較小的一側的板材的外周面與曲率較大的一側的板材的外周面在同一水平面時，罐的曲率變化部中在罐外表面產生的應力與罐內表面產生的應力之差更加減小。
[0035]由此，無需增加板厚便能夠減小在曲率變化部附近產生的局部的彎曲應力。
[0036]本發明的第4實施方式所涉及的獨立式罐的制造方法為，制造具有至少一個沿構成罐的板材的軸向的曲率沿軸向發生變化的曲率變化部的獨立式罐的方法，其中，所述方法具備:準備工序，準備如下板材，即所述曲率較小的一側的板材的內周面及外周面兩者與所述曲率較大的板材的內周面及外周面不在同一水平面上，且所述曲率較小的一側的板材的板厚中心相對于所述曲率較大的一側的板材的板厚中心，比罐外表面產生的應力和罐內表面產生的應力變得相等的位置更靠近半徑方向外側偏心；及接合工序，接合所述曲率較小的一側的板材和所述曲率較大的一側的板材。
[0037]根據利用上述第4實施方式所涉及的獨立式罐的制造方法制造的獨立式罐，曲率變化部中在罐外表面產生的應力必定(始終)大于在罐內表面產生的應力。
[0038]由此，在龜裂或裂紋等進入到罐時，由于從罐外表面側進入，因此能夠從罐外表面側容易且迅速地發現龜裂或裂紋等。
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