ばら積み貨物船

ウィキペディア

索引トップ用語の索引ランキングカテゴリー

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/03/24 05:55 UTC 版)

構造

ばら積み貨物船の構造計画の例

1990年のケープサイズ鉱石輸送船の線図

典型的な一重船体二重底のばら積み貨物船の中央部

ばら積み貨物船の設計は主にそれが運ぶことを予定している貨物によって決定される。載荷係数とも呼ばれる、貨物の密度が重要な要素である。一般的なばら積み貨物の1 立方メートルあたりの密度は、軽い穀物の0.6 トンから鉄鉱石の3 トンまで多様である^[3]。

鉄鉱石輸送船の設計では、積み荷の密度がとても高いので、全体の積み荷の重量が制約する要素となる。一方で、たいていのばら積み貨物船は石炭を積むと最大喫水に達する前に船倉が一杯になるので、石炭輸送船においては全体の容積に制約される^[3]。

与えられたトン数の中で、船の寸法を決定する2番目の要素は、その船が航行を予定している港や水路の大きさである。例えば、パナマ運河を通過する予定の船は、横梁の長さや喫水の深さが制限される。ほとんどの設計で、長さと幅の比は5から7の間で、平均は6.2である^[3]。長さと高さの比は11から12の間である^[3]。

機関

ばら積み貨物船の機関室は普通船尾の近くにあり、船橋の下、燃料タンクの上にある。ハンディマックスより大きなばら積み貨物船では、2ストローク式のディーゼルエンジンを積んでおり、減速機を介さずにプロペラシャフトによって大きな1つのスクリュープロペラを直接駆動している。船体に必要な電力は、主エンジンと接続された発電機によるか、または別のエンジンによる補助発電機によって発電される^[3]。もっとも小型のばら積み貨物船では、1つか2つの4ストロークディーゼルエンジンが用いられ、スクリュープロペラと減速機を介して接続されている^[3]。ハンディサイズより大きなばら積み貨物船の平均設計速度は、13.5 - 15 ノット (28 km/h) である^[19]。プロペラの回転速度は比較的遅く、1分間に90回転ほどである^[3]。

1973年と1979年の2度のオイルショックとそれに伴う石油価格上昇の結果として、1970年代後半から1980年代初めにかけて石炭を燃料に使う実験的な設計の船が試験された。オーストラリアのニュー・ラインズ社 (New Lines) が74,700 トンの石炭燃焼船「リバー・ボイン」 (River Boyne) を建造した^[56]。この船はわずかばかり効率的で、蒸気機関は19,000 馬力（14,000 キロワット）を発揮することができた^[56]。この戦略により、ボーキサイトや燃料の輸送船に対して興味深い利点を発揮したが、エンジン出力の低さと保守の問題、そして高い初期費用に悩まされることになった^[56]。

ハッチ

ハッチ (Hatch) は船倉の上部にある開口部であり、ハッチの蓋に相当する開閉部はハッチ・カバー (Hatch cover) と呼ばれる。通常はハッチの周囲には、ハッチ・コーミング (Hatch Coaming) と呼ばれる立ち上がり部があり、ハッチ・カバーと共に波浪雨水の浸入を防ぐと同時に強度維持に貢献する^[57]。

一般にハッチは船の幅の45%-60%、船倉の長さの57%-67%ほどある^[3]。積荷の積下効率の向上には大きなハッチが求められるが、船体を構成する上甲板の開口部であるハッチは、船体強度の低下要素となる。船体へ加わる圧縮と引張の応力はハッチの縁に集中するため、耐航性能を保つにはこれらを補強する必要があり^[58]、特に長い船体である程、サギング／ホギングに対する強度を維持するためにハッチ周囲の部材厚を厚くしたり、補強部材を追加したりして補強してある。こうした措置により船体が重くなるという弊害もあり、高価ではあるが軽量化を求めて高強度鋼を用いる場合もある^[57]。

1950年代まで、ハッチのカバーは開いたり閉じたりするのではなく、手作業で破壊したり再建したりする木造のものが使われていた^[59]。新しい船は、1人で操作できる油圧操作式の金属製ハッチカバーを備えている^[60]。ハッチカバーは分割されて、前や後ろ、横にスライドしたり、持ち上がって開いたり、折り畳んで開いたりする。ハッチカバーは単に雨水や波浪の打ち込みを避けるだけでなく、防水構造であることが必要である。これは、船体傾斜角が大きくなって転覆の危険がある場合でも外部から水が船倉内へ流入しない限り船体の傾斜回復が期待できるためである。かつては密閉されないハッチによって多くのばら積み貨物船が沈没に至る原因となった^[61]。

「ダービーシャー」 (MV Derbyshire) の沈没を受けた調査により、ハッチカバーに関する規制が進展した^[62]。1966年の国際満載喫水線条約は、ハッチカバーは海水による1 平方メートルあたり1.74 トンの負荷に耐え、最低6 ミリの角材をハッチカバーの上部に備えるように規制を課した。国際船級協会連合は、1998年に統一規則S21^[63]を制定してこの強度基準を強化した。この基準では、特に船の前部にあるハッチカバーについて、乾舷の高さと船速に基づいて海水の圧力を計算するように規定している^[63]。

船体

ばら積み貨物船は建造しやすく、効率よく貨物を搭載できるように設計されている。建造を容易にするため、ばら積み貨物船は単一の船体曲率で建造される^[3]。同様に、バルバス・バウにより船は効率的に航海できるにも拘らず、設計者は大型船では単純な垂直船首を好む^[3]。大きな方形係数のために、フルハルがほとんど全てで採用されており、この結果としてばら積み貨物船は本質的に低速である^[3]。これはその効率性で相殺される。載貨重量トン単位の船の輸送能力を、その軽貨重量と比較することは、船の効率性を測る1つの方法である^[3]。小型のハンディマックスの船は、その重量の5倍の積み荷を運ぶことができる^[3]。大型の設計では効率はさらによくなり、ケープサイズの船はその重量の8倍以上の積み荷を運ぶことができる^[3]。

ばら積み貨物船は、多くの商船の典型的な断面をしている。船倉内の上側と下側の隅部は、二重底の部分と同様にバラストタンクとして用いられている。隅部のバラストタンクは強化されており、船のバランスを制御する以外にも目的を持っている。隅部のタンクの角度は、搭載する貨物の安息角より小さくなるように設計される^[12]。これにより積み荷が船内で移動することをかなり防ぐことができる。積み荷の船内移動は船に危険をもたらすことがある^[12]。

二重底もまた設計上の制約がある。二重底構造は構造強度上も非常に重要で，この二重底深さ（内底板から船底外板の距離）が大きくなればなるほど一般的に強度上有利になりうる。しかしながら，ここの深さを深くしすぎると上部の貨物艙の容量を圧迫することになるためここのバランスをとることが船殻設計者の腕の見せ所ともいえる。また別な観点としては、パイプを通せる程度に十分な高さが必要であるということである。またこうした場所は、人が安全に入って調査や保守作業ができる程度に十分広くなければならない。一方で、過剰な重量や無駄な容積を排する観点から二重底はとても窮屈な空間となる。

ばら積み貨物船の船体は鋼鉄、通常は軟鋼でできている^[64]。しかしながら近年作られる船では強度的に厳しい船中央部では基本的に高張力鋼が一般的に使われる。しかしながら、高張力鋼を縦・横方向の強化に用いることは、船体の剛性と腐食耐性を下げることになる^[12]。プロペラシャフトの支持部など、いくつかの部品には鍛鋼が用いられる^[3]。ばら積み貨物船の船体をコンクリートと鋼鉄のサンドイッチ構造で建造する調査が行われている^[65]。

過去10年で、二重船殻が普及してきた^[3]。ばら積み貨物船は既に二重底は義務付けられているので、二重船殻を持った船を設計することで、まず船体の幅が増加する^[66]。二重船殻の利点の1つとして、側面の構造部材全てを設置するスペースができるため、船倉に飛び出していた構造部材をなくすことができるという点がある^[67]。構造はより複雑になるが，積み込み・積み降ろし・清掃作業が楽になる^[68]。二重船殻はまた船のバラスト容量を増大し、軽い貨物を輸送する時に役に立つ。安定性や耐航性のためにバラスト水を増やして喫水を増さなければならないことがあるからである。

近年のHy-Conと呼ばれる設計は、単船殻と二重船殻の長所を組み合わせようとしている。ハイブリッド・コンフィギュレーション (Hybrid Configuration) の略で、この設計は最前部と最後部を二重船殻にし、他は単船殻のままにする^[69]。この方法では、船の重要な部分を頑丈にできる一方で、全体の重量を削減することができる^[70]。

二重船殻の採用は単なる構造上の決定からではなく経済的なものであるため、二重船殻の船は総合的な検討が欠けており、潜在的な腐食の問題があるという批判がある^[71]。

貨物船は常に船が2つに割れてしまう危険にさらされており^[72]、このため縦方向の強度が第1の構造的な関心事である。これを一般的に縦強度（Hull Girder)という。船舶設計者は縦強度と応力の問題に対処するために縦強度と、材料寸法と呼ばれる船体の厚さの組み合わせの相関関係を利用する。船体は各部材から構成されている^[73]。これらの部材の寸法の組み合わせが船の材料寸法 (ship's scantlings) と呼ばれる^[72]。船舶設計者は、船が受ける応力を計算し、安全率を加算し、これにより必要とされる材料寸法を計算することができる^[73]。

こうした検討は、空荷状態で航海している時、積み込み中、積み降ろし中、満載状態と一部搭載状態、一時的に過積載の状況などを想定して行われる^[3]。船倉の底、ハッチカバー、船倉間の隔壁、バラストタンクの底など、最大の応力にさらされる場所は注意深く検討される^[3]。五大湖のばら積み貨物船は、部材の疲労を引き起こす、波による共鳴現象にも耐えるように設計しなければならない^[74]。

2006年4月1日から、国際船級協会連合は共通構造規則 (CSR: Common Structural Rules) を採用した。この規則は全長90 メートル以上のばら積み貨物船に適用され、材料寸法の計算に際して腐食の影響、北大西洋などで見られる過酷な条件、積み込み中の動的な応力を考慮に入れることを要求している。またこの規則では、0.5から0.9 ミリの腐食予備厚も定めている^[75]。

さらに2020年現在ではさらに進化した調和共通構造規則(CSR-B&T:Common Structural Rules -Bulker & Tanker)が施行されている。これはばら積貨物船と油槽船の両方を調和させた規則であり，安全性がより高くなっている。ただし，造船所にとってはより強度を向上させる必要があり，それはつまりより良い材料をより多くそしてより複雑に配置するということでありあまりうれしくない規則ともいえる。

脚注

注釈

^ 資料によって分類はわずかに異なる^[14]。
^ 様々な貨物船による航海を提供することに専門化した会社もある。例として、Freighter World Cruises^{[リンク切れ]}。

出典

^ ^a ^b ^c ^d Office of Data and Economic Analysis, 2006:6.
^ “Maritime Safety Committee's 70th Session, January 1999”. American Bureau of Shipping. 2007年9月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月9日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w ^x ^y Lamb, 2003.
^ “Maritime Glossary”. The Transportation Institute. 2008年4月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年5月6日閲覧。
^ “Acronyms and Abbreviations”. The Nautical Institute. 2007年4月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月12日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h “Bulk Carrier - Improving Cargo Safety”. United Nations Atlas of the Oceans. 2007年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月9日閲覧。
^ ^a ^b Hayler, 2003:5–13.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Bruno-Stéphane Duron, Le Transport maritime des céréales^{[リンク切れ]}, mémoire de DESS, 1999.
^ ^a ^b “Ship”. 1911 Encoclopedia Britannica. 2007年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月12日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d International Maritime Organization, 1999:1.
^ ^a ^b “Bulk Carriers”. United Nations Ocean Atlas. 2007年5月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月12日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d “IMO and the safety of bulk carriers” (PDF). International Maritime Organization. 2008年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月9日閲覧。
^ International Maritime Organization, 1999: 1, 2.
^ MAN Diesel Group 2005, p.4. UNCTAD 2006, p. xii.
^ Lamb, 2003 and the 2005 CIA World Factbookより、コモンズのグラフと表も参照
^ Lamb, 2003より、輸送トン数×輸送キロで計算した値
^ UNCTAD 2006, p. 41. 2005年時点での新造船価格
^ UNCTAD 2006, p. 42. 2005年時点での5年使用中古船の価格
^ ^a ^b ^c ^d ^e MAN Diesel Group, 2005, p. 3-4.
^ “Kamsarmax 82BC”. Tsuneishi Corp.. 2007年7月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月12日閲覧。
^ ^a ^b “Handysize re-vamp: the next move in bulk carriers?”. The Naval Architect. (January 2006).
^ Autoridad del Canal de Panamá 2005, pp. 11 – 12.
^ ^a ^b “Improving the safety of bulk carriers” (PDF). International Maritime Organization. 2007年4月9日閲覧。^{[リンク切れ]}
^ ^a ^b International Maritime Organization, 1999:6.
^ Office of Data and Economic Analysis, 2006:1.
^ “CHL INNOVATOR”. Port of Rijeka, Croatia. 2008年5月5日閲覧。^{[リンク切れ]}
^ Lloyd's Register World Fleet Statistics Tables. London: Lloyd's. (2000). http://www.lrfairplay.com
^ UNCTAD 2006, p.11.
^ ^a ^b Office of Data and Economic Analysis, 2006:1.
^ ^a ^b UNCTAD 2006, p. 21.
^ ^a ^b UNCTAD 2006, p. 23.
^ Office of Data and Economic Analysis, 2006:2.
^ “The CIA World Factbook, 2005”. cia.gov. 2007年4月9日閲覧。
^ ^a ^b Office of Data and Economic Analysis, 2006:4.
^ Gearbulk (2008年). “About Us”. Gearbulk Holding Limited. 2008年4月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年4月22日閲覧。
^ Fednav Group (2007年). “Fleet Owned”. Fednav Group. 2008年4月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年4月21日閲覧。 and Fednav Group (2007年). “Fleet Chartered”. Fednav Group. 2008年3月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年4月21日閲覧。
^ “Atlantska Plovidba Fleet”. Atlantska Plovidba d.d. Dubrovnik.. 2008年3月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月15日閲覧。
^ H. Vogemann Group (2007年). “Fleet List” (PDF). H. Vogemann Group. 2008年5月1日閲覧。
^ “Portline Frota”. PORTLINE Transportes Marítimos Internacionais, S.A.. 2007年4月15日閲覧。
^ According to description of the main ship-owners, from the French Marine-Marchande website.
^ “Stephenson Clarke Fleet”. Stephenson Clarke Shipping Ltd. 2007年4月15日閲覧。^{[リンク切れ]}
^ “The Cornships Fleet”. Cornships Management & Agency Inc.. 2007年4月15日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d Office of Data and Economic Analysis, 2006:5.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g UNCTAD 2005.
^ ^a ^b Bailey, Paul J. (2000年). “Is there a decent way to break up ships?”. Sectoral Activities Programme. International Labour Organization. 2007年5月29日閲覧。
^ Maritime Transport Coordination Platform (November 2006). “3: The London Tonnage Convention” (pdf). Tonnage Measurement Study. MTCP Work Package 2.1, Quality and Efficiency. Bremen/Brussels. pp. 3.3. オリジナルの2007年3月30日時点におけるアーカイブ。 2007年5月29日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j Lane, Tony (2001). Bulk Carrier Crews; Competence, Crew composition & Voyage Cycles. Cardiff University
^ “MSC Circular 947: Safe Loading and Unloading of Bulk Carriers” (PDF). International Maritime Organization. 2007年6月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月15日閲覧。
^ George, 2005:245.
^ ^a ^b ^c ^d ^e Packard, William V. (1985). Sea-trading. Fairplay Publications
^ ^a ^b ^c International Maritime Organization, 1999:7.
^ “船舶事故調査報告書” (PDF). 2021年12月27日閲覧。
^ Hayler, 2003:5–11.
^ ^a ^b ^c Hayler, 2003:5–13.
^ George, 2005:341, 344.
^ ^a ^b ^c Ewart, W.D. (1984). Bulk Carriers. Fairplay Publications Ltd,. ISBN 0-905045-42-4
^ ^a ^b 吉識恒夫著、『造船技術の進展』、成山堂書店、2007年10月8日初版発行、ISBN 9784425303212
^ International Maritime Organization, 1999:7.
^ Hayler, 2003:5–9.
^ Hayler, 2003:5–11.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f “Improving the safety of bulk carriers” (PDF). International Maritime Organization. 2009年7月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月9日閲覧。
^ Byrne, David (2001年10月10日). Hatch Covers on Bulk Carriers: The Effect on Procurement Costs of Changes in Design Pressure. Conférence internationale RINA.
^ ^a ^b International Association of Classification Societies 2007, p. 21-1.
^ George, 2005:221.
^ “Concrete sandwiches: structural strength and safety for bulk carriers”. The Naval Architect. (February 2005).
^ “New IMO bulk carrier regulations enter into force on 1 July 1999”. International Maritime Organization. 2007年4月10日閲覧。^{[リンク切れ]}
^ “NG-Bulk20: a new Turkish double-skin bulker design”. The Naval Architect. (November 2005).
^ Det Norske Veritas (2003年5月28日). “Oshima looks ahead”. 2007年2月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月15日閲覧。
^ “Oshima Hy-Con Bulker”. Oshima Shipbuilding Co., Ltd.. 2007年12月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月14日閲覧。
^ “"Ultra Handymax" Semi-Double Hull Handymax Bulk Carrier”. Oshima Shipbuilding Co., Ltd.. 2006年4月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月10日閲覧。
^ “Double-Hull Tanker Legislation: An Assessment of the Oil Pollution Act of 1990 (1998)”. Marine Board Commission on Engineering and Technical Systems. 2007年4月10日閲覧。
^ ^a ^b George, 2005:217.
^ ^a ^b George, 2005:218.
^ ^a ^b International Maritime Organization, 1999:8.
^ “Implications of commons structural rules”. The Naval Architect. (March 2006).
^ International Maritime Organization, 1999:2.
^ International Maritime Organization, 1999:1,2.
^ ^a ^b International Maritime Organization, 1999:4.
^ ^a ^b ^c Kemp, John F. (1971). Notes on Cargo Work (3rd ed.). Kandy Publications. ISBN 0853090408
^ ^a ^b International Maritime Organization, 1999:5.
^ “Formal Safety Assessment of Bulk Carriers, Fore-End Watertight Integrity'”. International Association of Classification Societies. 2007年2月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月9日閲覧。
^ International Maritime Organization, 1999:5,6.
^ International Maritime Organization, 1999:7,8.
^ “Maritime Safety Committee's 71st Session, May 1999” (PDF). American Bureau of Shipping. 2007年9月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年4月10日閲覧。
^ “Pioneers of Survival”. NOVA. 2007年4月10日閲覧。
^ “Pioneers of Survival”. NOVA. 2007年4月10日閲覧。
^ ^a ^b “Review of Lifeboat and Launching System Accidents” (PDF). Marine Accident Investigation Branch. 2007年4月10日閲覧。