なぜ船は途中から壊れるのでしょうか？

これまでで最大の輸送損失は、2013 年に MOL Comfort で発生しました。

商船三井コンフォート号はイエメン沖320マイルで悪天候に見舞われた。 明け方ごろ、真ん中でヒビが入り、真っ二つに割れた。

しかし、MOL Comfort は特別なケースではありませんでした。 このように船が途中で折れるケースは数多くあります。

しかし、なぜそれが起こるのでしょうか？

ビームに荷重がかかると、ビームは曲がるかたわみます。つまり、一方の部分は圧縮され、もう一方の部分は張力がかかります。

船の船体桁を設計するとき、設計者は構造を梁として解析します。 しかし、船は予測不可能に変化する荷重を運ぶため、このビームは土木技術者が使用するビームとは異なります。

海は波があるため、船体の浮力は決して予測できません。 船の浮力は船の長さに沿って周期的に変化します。

また、船舶は常に同じ貨物の積載状況にあるとは限りません。 満載の状態で 1 回の航海を航行する場合、船は貨物を積んでいなくても、戻りの航海ではバラスト積載状態になる可能性があります。 したがって、船舶は荷重の不確実性を念頭に置いて設計する必要があります。

土木構造物とは異なり、船舶の構造物、つまり船体桁は常に海面という「弾性基礎」によって支えられています。

桁にかかる浮力の方向は上向きであり、その長手方向の分布は船の水中体積の長手方向の分布に依存します。

これは、船首部や船尾部よりも船体中央部の方が浮力が大きいことを意味します。 これにより、次のような浮力分布曲線が得られます。

桁にかかる荷重に寄与する重量要因もあります。

船体ガーダーに作用するのは重量です。 船体鋼材、機械、艤装品、貨物、燃料油、潤滑油、淡水、バラスト、および非燃料貨物の個別の重量で構成されます。

これらの重量の長手方向の分布とその大きさに応じて、重量曲線と呼ばれる桁にかかる荷重の長手方向の分布が得られます。

両方のグラフを重ね合わせ、長さに沿った各点の浮力から重量の大きさを差し引いて、桁にかかる総荷重の長手方向の分布を取得すると、

荷重曲線は船舶のさまざまな荷重条件に応じて変化することがあります。 この荷重曲線は縦方向の強度の面で最も重要です。

船体ガーダーの横断面にかかるせん断力は、船尾端、船首端、船体中央部ではゼロです。 したがって、これらの地域では、せん断による破損の心配はほとんどありません。

曲げモーメントは常にミッドシップで最大になります。 この効果により、曲げ応力は、積載状態に関係なく、どの船舶でも船体中央部で常に最大に達します。

大きさは異なる場合がありますが、この性質は、船がその生涯にわたって遭遇するあらゆる積載条件に影響を受けます。

船は通常、事故に巻き込まれると破損し、構造上の破損や浸水につながります。 これにより船の構造への負荷が増大し、途中ですでに高い曲げ応力が安全限界を超えて破損してしまいます。

接地すると、船体中央部の亀裂や剥離も発生します。 これは船体に沿った望ましくない荷重分布によるもので、ホギングやサギングを引き起こしますが、これらは船体ガーダーの曲げモードにすぎず、船体中央部の曲げモーメントが既に船体材料の強度を超えていたためです。そして最終的には失敗につながりました！

MOL Comfort の場合に疑われるように、欠陥のある船の設計と不適切な材料の使用により、貨物を積んだときに船が真っ二つに割れる可能性もあります。

したがって、曲げ応力を常に抑制する必要があります。 主に船の安定性を担当する一等航海士は、応力が許容限度内にあることを確認する必要があります。 バラストと貨物はそれに応じて計画し、積み込む必要があります。