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構造強度の信頼性確保とは?課題と対策・製品を解説

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設計における構造強度の信頼性確保とは?

海運・造船業界における設計の構造強度の信頼性確保とは、船舶や海洋構造物が、設計段階で想定されるあらゆる運用環境や負荷条件下で、安全かつ長期にわたりその構造的完全性を維持できることを保証するプロセスです。これは、人命、環境、および資産保護のために不可欠であり、国際的な規制や基準への適合を求めるものです。

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浮体構造物の新係留システムである、曳航自沈式アンカーです。

【特徴】
○水上クレーン台船を使わないので、在来工法に比べ経済的です。
○旋回翼による水平制御のため、座標上の定点に正確に沈設します。
○底盤に摩擦スパイクを装備しており、摩擦力向上により軽量化がはかれます。
○係留索をプレセットしているため、潜水工事がゼロでです。
○再浮上が容易で移設や撤去作業が経済的です。
○国土交通省NETISにも登録されています。
(登録番号:KT-060009-A)

●その他の機能や詳細については、カタログをダウンロードしてください。

曳航自沈式アンカー

『BV5000』は、水中の構造物や地形の3次元計測が行える画期的な
スキャニングソナーです。

ソナーヘッドをROVや三脚などに固定し、周囲360℃(最大30m)の3次元ポイント
クラウド(点群)データを取得することが可能。

また、点群データはソフトウェアにて任意に回転させながら多方向から
検証することができるため、防災管理において重要なダムや防波堤に、構造物の破損や
洗堀などの細かな変化を発見することができます。

【特長】
■パン・チルト装置
■高分解能3次元点群データ
■透明度(視界)0でも計測可能
■ROVにも搭載可能な軽量コンパクトデザイン
■直線的に操作できるユーザーフレンドリーオペレーションソフト
■陸上レーザースキャナー、マルチビームソナーのデータと統合可能

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

水中音響3Dスキャニングソナー『BV5000』

当社が取り扱う『浮桟橋システム』をご紹介します。

「モノコックタイプ」は、耐久性に優れ、自重・浮力が大きく安定性の高い
当社独自のものです。“鉄筋コンクリートタイプ”と“合成木材タイプ”の
2種類を用意。自然条件や用途・目的に合わせてお選び頂けます。

「セパレートタイプ」は、デッキ、フレーム、フロートから構成されています。
設計の自由度が高く、複雑な平面形状にも対応。軽量に仕上がるため、
施工性や経済的にも優れています。

【モノコックタイプ 特長】
■より耐久性と安全性を追求した高い不沈性
■発泡スチロールを内側枠として使用
■2種類から自然条件や用途・目的に合わせて選択可能
 ・省力化・省人化、施工の効率化が図られ、工期が短くなりコスト削減に
 つながる“鉄筋コンクリートタイプ”
 ・周囲の景観を損なわない“合成木材タイプ”

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

浮桟橋システム

『NEO KEEPR(A-series)』は、
●実用性、耐久性、洗練された美しさを追究、そして工業生産と設計のインスピレーションを融合し、
アルミニウムとマグネシウム金属の長期的な安定性を利用して設計・製造された
スーツケースです。

〇ボディ本体のコーナーガード、キャスター及びダイヤルロックはすべてフラット設計。
内部のスペースを占有することなく、ケース内の空間を最大限に利用できます。

●また、アルミ製ボディとポリカーポネートコーナーガードを使用し、
さらに補強材も使うことによって、ボディの耐久性をさらに高めています。

【特長】
■長期5年保証
■ケース内の空間をより有効に使えるフラット設計
■高耐久性と高級感の両立

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

アルミ製スーツケース『NEO KEEPR(A-series)』

【事例概要】
■製品名: NX Nastran
■解析: 線形静解析
■業種: 鉄道・船舶

船体設計には、有限要素法を用いた強度計算が広く採用されています。
デッキ、サイド外板、二重底構造、横隔壁、縦横強度フレームなど
多くの部材で構成する船体構造は複雑で、単純に一部を取り出して
解析することは困難です。本例題は実際の構造に近い全体モデルを作成し
全船体モデルの強度解析を実施しました。

○Femapのメッシュ生成機能により、複雑な船体FEMモデル作成
○静/動水圧や載貨状態など荷重の作成と管理
○複数荷重ケースの連続解析で計算効率向上
○NX Nastranの並列処理機能により、大規模モデルの解析が可能

□その他機能や詳細については、カタログをご覧下さい。

【事例】有限要素法による船体強度解析

オーシャンエンジニアリングでは、海底面下の地質構造を把握する為の
『地層探査』を行っております。

音波を水中に発振し、海底面下にある地層境界からの反射波を受振・処理し、
地層を把握。

当社は海底面表層のデータを高分解能で取得できる機器を取り揃えており、
水深5,000mまでのデータの取得が可能です。

【測定方法】
■固定式
 ・地層探査機を調査船の船底や舷側に艤装する手法
■曳航式
 ・曳航体に地層探査機を組み込む手法

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

地層探査サービス

当社が提供する『造船サービス』では、安心して乗れるように、
使う人の立場に立って柔軟に対応しております。

船主と何度も話し合いを重ね、 時には、現場でご要望を聞きながら
一緒におつくりするため、同じ船はふたつとしてなく、
まさに「フルオーダーメイド」の船を実現することができます。

ご要望の際はお気軽に、お問い合わせください。

【事業内容】
■鋼製船舶の建造及び修理、船舶艤装工事
■海洋構造物設計・建造・修理
■鋼製構造物の施工・修理・販売
■小型アルミ船(主に漁船)の建造及び修理
■アフターサービス業務

※詳しくは、お気軽にお問い合わせください。

造船サービス

当社では、株式会社川金コアテックと共同で開発した
『シップアンローダ免震装置』を取り扱っております。

600t/hシップアンローダの1/4縮小モデルによって振動試験を
行うことにより、その免震機能の有効性を実証いたしました。

ご要望の際はお気軽にお問い合わせください。

【特長】
■一定規模以上の地震時には、トリガーが破断して免震装置が稼動
■本装置に組み込まれた減衰機構により、ロッキングによる浮き上がりや
 脚部およびクレーン本体構造のダメージを軽減
■ほとんどメンテナンスフリーの部品で構成されており、日常の点検は、
 トリガーや防錆の確認など、簡単に行うことができる など

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

シップアンローダ免震装置

当社では、波浪・長周期波・津波・風・潮流などの自然環境における、
船体および浮体構造物の挙動を解析できる『動揺解析システム』を取り扱っております。

当社の動揺解析は数値だけのシミュレーションではなく
対象になる船や構造物の挙動を、カメラによる連続撮影によって行います。

カメラや解析対象物の状態を遠く離れた場所から遠隔PCモニタリングが
できるので、解析のための良好な環境・状態が確認可能です。

【特長】
■カメラによる連続撮影
■パソコンからの遠隔モニタリング

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

動揺解析システム

『Mini TORTUGA HYDRO』は、水中フォトグラメトリ装置HYDRO 300を
一体化した、水中構造物可視化計測用の小型ROVです。

最大水深300mまで運用でき、他のペイロード搭載も可能。

また、当製品の中央部に一体化されたHYDRO300は、各種インフラ構造物、
洋上設備の水中部測量を可能とし、mm未満の精度で3次元モデル化を実現します。

【特長】
■IVM HYDRO300水中フォトグラメトリ装置を一体化
■運用最大流速 2ノット前後
■水平・垂直共に4.4kgfx4個のスラスターで姿勢制御
■最大運用水深 300m

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

Mini TORTUGA HYDRO

矢尾 哲也先生(広島大学名誉教授/大阪大学名誉教授/テクノスター特別技術顧問)に、技術トピックとして構造関係の様々なテーマを取り上げ解説して頂きました。

【掲載内容】
第1回「座屈とは?(その1)」

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技術資料は、関連リンクの資料ダウンロードページよりお問い合わせください。

船体構造力学の技術資料『座屈とは?(その1)』

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設計における構造強度の信頼性確保

設計における構造強度の信頼性確保とは?

海運・造船業界における設計の構造強度の信頼性確保とは、船舶や海洋構造物が、設計段階で想定されるあらゆる運用環境や負荷条件下で、安全かつ長期にわたりその構造的完全性を維持できることを保証するプロセスです。これは、人命、環境、および資産保護のために不可欠であり、国際的な規制や基準への適合を求めるものです。

課題

複雑化する設計と解析の精度限界

船舶や海洋構造物の設計は年々複雑化しており、従来の解析手法では捉えきれない微細な応力集中や疲労の蓄積を完全に予測することが困難になっています。

多様な運用環境への対応不足

気候変動による極端な気象条件や、新たな運用海域への進出など、想定外の環境変化に対する構造強度の耐久性評価が追いついていない場合があります。

データ連携と知識継承の課題

過去の設計データや運用実績、事故情報などが効果的に共有・活用されておらず、設計ノウハウの継承や、過去の教訓を活かした設計改善が阻害されています。

製造誤差と運用中の劣化の予測困難性

製造時の微細な誤差や、運用中に発生する腐食・摩耗といった経年劣化が、設計段階での強度予測に与える影響を定量的に評価し、信頼性を確保することが難しいです。

​対策

高度数値解析技術の導入

有限要素法(FEM)や計算流体力学(CFD)などの高度な数値解析ツールを導入し、より詳細かつ高精度な構造解析を実施することで、設計段階での潜在的な弱点を早期に発見します。

ライフサイクル全体でのリスク評価

設計、製造、運用、保守、廃棄といったライフサイクル全体を通して、構造強度に関するリスクを評価し、各段階での信頼性確保策を講じることで、長期的な安全性を担保します。

デジタルツインとデータ駆動型設計

実船のデジタルツインを構築し、センサーデータを活用してリアルタイムで構造状態を監視・分析。このデータを設計プロセスにフィードバックすることで、継続的な設計改善と信頼性向上を図ります。

材料特性と劣化予測モデルの高度化

使用される材料の特性を詳細に分析し、腐食や疲労などの劣化メカニズムを考慮した予測モデルを開発・適用することで、長期的な構造強度の低下を正確に予測し、対策を講じます。

​対策に役立つ製品例

統合構造解析システム

設計から解析、検証までを一元管理し、複雑な構造解析を効率的かつ高精度に行うことで、設計の構造強度の信頼性確保を支援します。

リアルタイム構造モニタリングシステム

センサーデータを活用して船体や構造物の状態を常時監視し、異常の兆候を早期に検知することで、運用中の信頼性維持と予知保全を可能にします。

材料劣化シミュレーションソフトウェア

様々な環境下での材料の劣化挙動をシミュレーションし、長期的な強度低下を予測することで、より耐久性の高い材料選定や設計に貢献します。

設計データ統合・知識管理システム

過去の設計データ、解析結果、運用実績などを一元的に管理・共有し、設計ノウハウの継承や過去の教訓を活かした設計改善を促進します。

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