特表 2023-549916 溶接された構成要素から作製されるドームの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-29

(54)【発明の名称】溶接された構成要素から作製されるドームの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G21C 13/00 20060101AFI20231121BHJP

   E04H 5/02 20060101ALI20231121BHJP

   E04B 1/32 20060101ALI20231121BHJP

   E04G 21/14 20060101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

G21C13/00 755

E04H5/02 F

E04B1/32 102B

E04G21/14

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023530287

(86)(22)【出願日】2021-10-28

(85)【翻訳文提出日】2023-07-14

(86)【国際出願番号】 EP2021079906

(87)【国際公開番号】W WO2022106170

(87)【国際公開日】2022-05-27

(31)【優先権主張番号】2018181.4

(32)【優先日】2020-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522223039

【氏名又は名称】ロールス－ロイス・エスエムアール・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・クラーク

【テーマコード（参考）】

2E174

【Ｆターム（参考）】

2E174AA01

2E174BA01

2E174DA24

2E174DA62

(57)【要約】

ドームを製造する方法が、複数の構成要素を用意するステップと、第１の構成要素および第２の構成要素を共に接合するステップとを含む。この第１の構成要素および第２の構成要素を共に接合するステップは、これらの構成要素の第１の表面同士が、相互間において第１の角度を成す初期位置に、第１の構成要素および第２の構成要素を位置決めするサブステップと、第１の本体部分と第２の本体部分との間に延在する材料ボリュームを溶融するサブステップであって、この材料ボリュームが、第２の表面から第１の表面にかけての厚さにおいて増大する、サブステップと、材料ボリュームを冷却および硬化することにより、第１の構成要素および第２の構成要素を共に接合するサブステップであって、材料ボリュームを冷却することにより、第１の表面同士の間の角度が第１の角度未満の第２の角度へと縮小され、それによりこれらの第１の表面が、ドームの中心の方向へと向き、第１の構成要素および第２の構成要素が、ドームの一部を構成する、サブステップとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドーム（２、２０２、３０２、４０２、５０２）を製造する方法であって、
複数対の構成要素からなる複数の構成要素（４、３４）を用意するステップであって、前記複数対の構成要素のそれぞれが、第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）を備え、前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）は、第１の表面（６、１０６）および前記第１の表面（６、１０６）の対向側に位置する第２の表面（８、１０８）を画定する第１の本体部分（２２、１２２）を有し、前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）は、第１の表面（６’、１０６’）および前記第１の表面（６、’１０６’）の対向側に位置する第２の表面（８’、１０８’）を画定する第２の本体部分（２２’、１２２’）を有する、ステップと、
前記ドーム（２、２０２、３０２、４０２、５０２）の少なくとも一部を形成するように、前記複数対の構成要素のそれぞれの前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）を共に接合するステップであって、前記複数対の構成要素のそれぞれの前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）を共に接合するステップは、
前記第１の本体部分（２２、１２２）の前記第１の表面（６、１０６）および前記第２の本体部分（２２’、１２２’）の前記第１の表面（６’、１０６’）が、相互間において第１の角度（α）を成す初期位置に、前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）を位置決めするサブステップ、
前記第１の本体部分（２２、１２２）と前記第２の本体部分（２２’、１２２’）との間に延在する材料ボリューム（２４、１２４）を溶融するサブステップであって、前記材料ボリューム（２４、１２４）は、前記第１の本体部分（２２，１２２）および第２の本体部分（２２’，１２２’）の第２の表面（８、８’、１０８、１０８’）から前記第１の本体部分（２２，１２２）および前記第２の本体部分（２２’，１２２’）の前記第１の表面（６、６’、１０６、１０６’）にかけての厚さにおいて増大する、サブステップ、および
前記材料ボリューム（２４、１２４）を冷却および硬化することにより、前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）を共に接合するサブステップであって、前記材料ボリューム（２４、１２４）を冷却することにより、前記第１の本体部分（２２，１２２）の前記第１の表面（６、１０６）と前記第２の本体部分（２２’，１２２’）の前記第１の表面（６’、１０６’）との間の角度が前記第１の角度未満の第２の角度（β）へと縮小され、それにより前記第１の本体部分（２２，１２２）の前記第１の表面（６、１０６）および前記第２の本体部分（２２’，１２２’）の前記第１の表面（６’、１０６’）は、前記ドーム（２、２０２、３０２、４０２、５０２）の中心の方向へと向き、前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）は、前記ドーム（２、２０２、３０２、４０２、５０２）の一部を構成する、サブステップ
を含む、ステップと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記ドーム（５０２）の下方部分を形成する対の構成要素の前記材料ボリューム（２４）は、溶加材からなり、前記ドーム（５０２）の上方部分を形成する対の構成要素の前記材料ボリューム（１２４）は、前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）から形成される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の本体部分（２２、１２２）および前記第２の本体部分（２２’、１２２’）の中の２つ以上のそれぞれが、スロット（１８）および突出部（２０）を備え、各スロット（１８）が、突出部（２０）を受けるように構成され、各突出部（２０）が、スロット（１８）により受けられるように構成される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）は、ブロック（４）またはプレートである、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記複数の構成要素（４、３４）は、らせん状に配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記複数の構成要素（４）のそれぞれが、前記複数の構成要素（４）の中の１つまたは複数の他のものに水平方向に重畳する、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）は、ビーム（３４）である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記複数の構成要素（３４）は、ジオデシックドーム（４０２）を形成する、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記ドーム（５０２）の下方部分の構成要素の対の中の前記第１の構成要素（４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ）は、ブロック（４）またはプレートであり、前記ドーム（５０２）の上方部分の構成要素の対の中の前記第１の構成要素（１０４ａ）および前記第２の構成要素（１０４ｂ）は、ビーム（３４）である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記材料ボリューム（２４）が、前記第１の本体部分（２２、１２２）および前記第２の本体部分（２２’、１２２’）の前記第２の表面（８、８’、１０８、１０８’）から前記第１の本体部分（２２、１２２）および前記第２の本体部分（２２’、１２２’）の前記第１の表面（６、６’、１０６、１０６’）にかけての厚さにおいて増大する度合いが、前記ドーム（２）のベースからの前記構成要素の対の距離に相関して増大する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記材料ボリューム（２４、１２４）の冷却および硬化の最中に、前記第１の本体部分（２２、１２２）の前記第１の表面（６、１０６）と前記第２の本体部分（２２’、１２２’）の前記第１の表面（６’、１０６’）との間の角度におけるαからβへの予測される変化を計算するステップと、
冷却後に得られる前記角度βが所要の角度に合致するように、前記第１の構成要素または前記第２の構成要素のいずれかをトリミングするステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記角度における前記変化を計算する前記ステップは、溶接プロセスの熱入力をモデリングして、前記熱入力を利用することにより、付着した溶接金属の量と結果的に得られる動的温度分布とを計算するステップを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の構成要素（４ａ、１０４ａ）および前記第２の構成要素（４ｂ、１０４ｂ）を共に接合した後に、
結果的に得られた形状をスキャニングすることにより、シーケンスにおける次のプレートに必要な形状を特徴づけることによって所望の形状を形成するステップと、
次の構成要素が前回接合された構成要素に整列され、前記材料ボリュームの硬化後に正確な角度を形成するように、前記次の構成要素をトリミングするステップと
をさらに含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

自動化されたスキャンユニットおよび溶接ユニットを使用して実施される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ドームの製造方法と、この方法を利用して製造されるドームと、に関する。

【背景技術】

【0002】

発電所は、ドーム型の格納容器内に収容された原子炉を一般的に備える。この格納容器は、原子炉に不具合が生じた場合に原子炉によって放出される毒性物質を閉じ込めるように設計される。ドーム型容器は、ペタルから作製され、これらのペタルは、典型的には現地外において鍛造され、その後にクレーンによって定位置に配置される。かようなプロセスは、一般的に多大な時間および高額な費用を要し、現地においてかなりの空間量を必要とし、組立てのために好適な気象条件を必要とする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、ドームを製造するための改良された方法と、この方法を利用して製造されるドームとを提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

第１の態様によれば、ドームを製造する方法が提供される。この方法は、
複数対の構成要素からなる複数の構成要素を用意するステップであって、複数対の構成要素のそれぞれが、第１の構成要素および第２の構成要素を備え、第１の構成要素が、第１の表面および第１の表面の対向側に位置する第２の表面を画定する第１の本体部分を有し、第２の構成要素が、第１の表面および第１の表面の対向側に位置する第２の表面を画定する第２の本体部分を有する、ステップと、
ドームの少なくとも一部を形成するように、複数対の構成要素のそれぞれの第１の構成要素および第２の構成要素を共に接合するステップであって、複数対の構成要素のそれぞれの第１の構成要素および第２の構成要素を共に接合するステップは、
第１の本体の第１の表面および第２の本体部分の第１の表面が、相互間において第１の角度を成す初期位置に、第１の構成要素および第２の構成要素を位置決めするサブステップ、
第１の本体部分と第２の本体部分との間に延在する材料ボリュームを溶融するサブステップであって、材料ボリュームが、第１の本体部分および第２の本体部分の第２の表面から第１の本体部分および第２の本体部分の第１の表面にかけての厚さにおいて増大する、サブステップ、および
材料ボリュームを冷却および硬化することにより、第１の構成要素および第２の構成要素を共に接合するサブステップであって、材料ボリュームを冷却することにより、第１の本体部分の第１の表面と第２の本体部分の第１の表面との間の角度が第１の角度未満の第２の角度へと縮小され、それにより第１の本体部分の第１の表面および第２の本体部分の第１の表面が、ドームの中心の方向へと向き、第１の構成要素および第２の構成要素が、ドームの一部を構成する、サブステップ
を含む、ステップと、
を含む。

【0005】

材料ボリュームは、第１の構成要素および第２の構成要素とは異なる可溶材からなり得る。

【0006】

材料ボリュームは、第１の構成要素および第２の構成要素から形成され得る。

【0007】

ドームの下方部分を形成する対の構成要素の材料ボリュームは、溶加材からなり、ドームの上方部分を形成する対の構成要素の材料ボリュームは、第１の構成要素および第２の構成要素から形成され得る。

【0008】

第１の本体部分および第２の本体部分は、溶融されない。

【0009】

第１の本体部分および第２の本体部分の中の２つ以上のそれぞれが、スロットおよび突出部を備え得る。各スロットが、突出部を受けるように構成され、各突出部が、スロットにより受けられるように構成され得る。

【0010】

スロットの幅は、突出部の幅を超過ものであり得る。

【0011】

第１の構成要素および第２の構成要素は、ブロックまたはプレートであり得る。

【0012】

複数の構成要素は、らせん状に配置され得る。

【0013】

このらせんは、単一の起点を有し得る。

【0014】

このらせんは、複数の起点を有し得る。

【0015】

複数の構成要素のそれぞれが、複数の構成要素の中の１つまたは複数の他のものに水平方向に重畳し得る。

【0016】

第１の構成要素および第２の構成要素は、ビームであり得る。

【0017】

複数の構成要素は、ジオデシックドームを形成し得る。

【0018】

ドームの下方部分の構成要素の対の中の第１の構成要素および第２の構成要素は、ブロックまたはプレートであり得る。ドームの上方部分の構成要素の対の中の第１の構成要素および第２の構成要素は、ビームであり得る。

【0019】

材料ボリュームが、第１の本体部分および第２の本体部分の第２の表面から第１の本体部分および第２の本体部分の第１の表面にかけての厚さにおいて増大する度合いが、ドームのベースからの構成要素対の距離に相関して増大し得る。

【0020】

材料ボリュームの冷却および硬化の最中に、第１の本体部分の第１の表面と第２の本体部分の第１の表面との間の角度における予測される変化を計算するステップと、冷却後に得られる角度βが所要の角度に合致するように、第１の構成要素または第２の構成要素のいずれかをトリミングするステップとが、利用され得る。

【0021】

角度における変化を計算するステップは、溶接プロセスの熱入力をモデリングして、この熱入力を利用することにより、付着した溶接金属の量と結果的に得られる動的温度分布とを計算するステップを含み得る。

【0022】

第２の態様によれば、任意の先述の方法により製造されるドームが提供される。

【0023】

以下、添付の図面を参照として、いくつかの構成を例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】ドームの斜視図である。

【図2】ドームのブロックの斜視図である。

【図3】ドームの製造方法の流れ図である。

【図4】１対のブロックの中の第１のブロックおよび第２のブロックの第１の断面図である。

【図5】ドームの製造方法の他の流れ図である。

【図6】第１のブロック、第２のブロック、および溶融した材料ボリュームの第２の断面図である。

【図7】第１のブロック、第２のブロック、および硬化した材料ボリュームの第３の断面図である。

【図8】製造の過程におけるドームの一部の斜視図である。

【図9】第１の代替的なドームの平面図である。

【図10】第２の代替的なキーストーンの平面図である。

【図11】第２の代替的なドームの平面図である。

【図12】製造の過程における第３の代替的なドームの一部の斜視図である。

【図13】１対のブロックの中の代替的な第１のブロックおよび代替的な第２のブロックの第１の断面図である。

【図14】代替的な第１のブロックおよび代替的な第２のブロックの第２の断面図である。

【図15】代替的な第１のブロックおよび代替的な第２のブロックの第３の断面図である。

【図16】第４の代替的なドームの斜視図である。

【図17】第５の代替的なドームの斜視図である。

【図18】支持体の斜視図である。

【図19】これらのブロックのさらなる断面図である。

【図20】ドームの自動化された組立てを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、ブロック４またはプレートの形態の複数の構成要素からなるドーム２を示す。ドーム２は、小型モジュール炉（ＳＭＲ）などの原子炉のための格納容器である。しかし、代替的には、ドーム２は、石油化学容器、製薬容器、食品容器、もしくはエネルギー容器であってもよく、または任意の他の適切な目的のために使用されてもよい。

【0026】

図２は、ブロック４の中の１つを単独で示す。ブロック４は、直方体であり、第１の表面６（図２には図示せず）と、第１の表面６の対向側に位置する第２の表面８と、第３の表面１０と、第３の表面１０の対向側に位置する第４の表面１２と、第５の表面１４と、第５の表面１４の対向側に位置する第６の表面１６とを備える。第１の表面６は、ドーム２の内方表面の一部を構成する。第２の表面８は、ドーム２の外部表面の一部を構成する。第３の表面１０および第４の表面１２は、側部表面である。第５の表面１４および第６の表面１６は、それぞれ下方表面および上方表面である。第５の表面１４は、第３の表面１０と第４の表面１２との間に延在するスロット１８（すなわちほぞ穴）を備える。第６の表面１６は、角度付きフランジ２０の形態の突出部（すなわちほぞまたはスタッド）を備える。この突出部は、成形または３次元プリントされたものであってもよい。スロット１８の幅（すなわち第１の表面６から第２の表面８に向かう方向におけるスロット１８の幅）は、フランジ２０の幅（すなわち第１の表面６から第２の表面８に向かう方向におけるフランジ２０の幅）よりも大きい。ブロック４は、実質的な直方体形状である。しかし、第１の表面６と第３の表面１０との間に形成される角度θは、９０度超である。

【0027】

図３は、第１のステップＡ１および第２のステップＡ２を含む、ドーム２を製造する方法１００の流れ図を示す。第１のステップＡ１は、例えば図２に示すタイプの複数のブロック４などの複数の構成要素を用意することを含む。これらの複数のブロック４は、第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂの複数対のブロック４からなる。

【0028】

図４は、１対のブロックの中の第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂを示す。第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂは、図２に示す破線に対応する面に沿った断面で示される。第１のブロック４ａは、図２に示すブロック４に対応する。第２のブロック４ｂは、第１のブロック４ａに実質的に対応し、第１のブロック４ａの特徴に対応する第２のブロック４ｂの特徴は、アポストロフィを付けられた同じ参照番号を使用して示される。第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂは、それらの第３の面１０、１０’が相互に対面する鏡像関係にある。第１のブロック４ａは、第１の本体部分２２を備え、第２のブロック４ｂは、第２の本体部分２２’を備える。第１の本体部分２２は、第１のブロック４ａの第１の表面６および第２の表面８を画定する。第２の本体部分２２’は、第２のブロック４ｂの第１の表面６’および第２の表面８’を画定する。

【0029】

図３に戻り参照すると、第２のステップＡ２は、複数対のブロック４ａ、４ｂのそれぞれの第１のブロック４ａと第２のブロック４ｂを共に接合することにより、ドーム２の少なくとも一部を形成することを含む。

【0030】

図５は、第１のサブステップＢ１、第２のサブステップＢ２、および第３のサブステップＢ３を含む、ステップＡ２のサブステップの流れ図である。第１のサブステップＢ１は、第１の本体部分２２の第１の表面６および第２の本体部分２２’の第１の表面６’が共通する方向を向き、相互間に第１の角度αを成す第１の相対位置に、第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂを位置決めすることを含む。かかる構成は、図４に示され、第１の本体部分２２の第１の表面６および第２の本体部分２２’の第１の表面６’は、相互間に１８０度の第１の角度αを成す。これらのブロック４（例えば第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂ）は、クレーンおよび／またはウィンチを利用して定位置に位置決めされ得る。

【0031】

第２のサブステップＢ２は、第１の本体部分２２と第２の本体部分２２’との間に延在する材料ボリューム２４を溶融することを含む。この材料ボリューム２４は、溶接のために使用される溶加材または消耗材などであってもよい。第１の本体部分２２および第２の本体部分２２’は、溶融されない。

【0032】

材料ボリューム２４は、第１の本体部分２２および第２の本体部分２２’の第２の表面８、８’から第１の本体部分２２および第２の本体部分２２’の第１の表面６、６’にかけての厚さにおいて増大する。したがって、材料ボリューム２４は、ウェッジ形状となる。図６に、結果として得られる構成を示す。材料ボリューム２４は、溶融状態に留まり、第１の本体部分２２の第１の表面６および第２の本体部分２２’の第１の表面６’は、相互間に１８０度の第１の角度αを成した状態に留まる。

【0033】

第３のサブステップＢ３は、第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂを共に接合するための材料ボリューム２４の冷却および固化を含む。材料ボリューム２４は、熱膨張により冷却の最中にサイズが縮小する。材料ボリューム２４が第２の表面８、８’から第１の表面６、６’にかけての厚さにおいて増大することにより、この冷却プロセスの最中における材料ボリューム２４のサイズの縮小度合いは、第２の表面８、８’から第１の表面６、６’にかけて大きくなる。材料ボリューム２４の冷却により生じるサイズのこの不均一な縮小により、第１の本体部分２２の第１の表面６と第２の本体部分２２’の第１の表面６’との間の角度は、第１の角度α未満である第２の角度βにまで縮小され、それにより第１の本体部分２２の第１の表面６および第２の本体部分２２’の第１の表面６’は、ドーム２の内方表面の一部を構成し、ドームの中心（すなわちドームの中心点または軸）の方向へと向くまたは実質的にドームの中心の方向へと向く。

【0034】

結果的に得られる構成を図７に示す。ここでは、第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂは、共に溶接されている。この溶接は、多層溶接技術を利用して実現され得る。図示しないが、第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂは、例えばブロック４におけるそれぞれ異なる軸におけるボルト締めまたはピン留めを可能にするための穴などの特徴部を有するように、機械加工されてもよい。これらのブロック４および溶接部は、熱処理され得る。その後、接合部は、例えば回転テーパ摩擦溶接などの第２の溶接プロセスにより使用され得る。

【0035】

図８は、製造の過程におけるドーム２を示す。この製造プロセスの最中に、複数対のブロック４は、ドーム２の下方部分がドーム２の上方部分の製造を支持し得るように、逐次的に共に接合される。ブロック４のスロット１８は、製造プロセスの最中に追加的な支持与えるために、隣接するブロック４のフランジ２０を受ける。スロット１８がフランジ２０よりも幅広であるため、ブロック４同士は、サブステップＢ３の最中に材料ボリューム２４が冷却するときに、相互に対して移動することができる。

【0036】

単一のブロック４が、複数対のブロック４の一部を構成し得ることが理解されよう。例えば、図８に示すブロック４ａおよびブロック４ｂは、１対のブロックを形成する。しかし、ブロック４ａおよびブロック４ｃもまた、１対のブロックを形成し、ブロック４ｂおよびブロック４ｄもまた、１対のブロックを形成する。他の例としては、ブロック４ｘおよびブロック４ｗが、１対のブロックを形成し、ブロック４ｘおよびブロック４ｖが、１対のブロックを形成し、ブロック４ｘおよびブロック４ｙが、１対のブロックを形成し、ブロック４ｙおよびブロック４ｖが、１対のブロックを形成し、ブロック４ｙおよびブロック４ｚが、１対のブロックを形成する。各ブロックは、各隣接し合うブロックからなる１対という限りにおいて、複数対のブロックの一部を構成し得る。したがって、上述のタイプの接合は、あるブロックと複数の他のブロックとの間において、複数のそれらの表面１０、１２、１４、１６を介してなされ得る。図８に示す構成では、ブロック４は、らせん状に配置される。このらせんは、ブロック４ｙにより形成される単一の起点を有する単一のらせんである。

【0037】

ドーム２の直径は、ドーム２のベースにおいて最大となり、高くなるにつれて縮小する。したがって、第１の本体部分２２と第２の本体部分２２’との間の角度は、ドーム２のベースからの第１の本体部分２２および第２の本体部分２２’の距離に相関して増大する。これは、ドーム２のベースからの距離に基づきブロック４のジオメトリを変化させることによって実現され得る。例えば、第１のサブステップＢ１の最中に、対のブロック４ａ、４ｂの第１の角度αは、ドーム２のベースにおいて最大となり、ドーム２のベースから離れる方向に向かって縮小してもよい。第１の表面６と第３の表面１０との間に形成される角度θは、ドーム２のベースにおいて最小となり、ドーム２のベースから離れる方向に向かって増大し得る。第２の表面８、８’から第１の表面６、６’にかけての材料ボリューム２４の厚さの増大度合いは、ドーム２のベースにて最小となり、ドーム２のベースから離れる方向に向かって増大し得る。

【0038】

ドーム２の下方領域において、ブロック４は実質的に鉛直方向に配置され、ドーム２のより高い領域においては、ブロック４は実質的に水平方向に配置される。図１に示す構成では、ブロック４は単層で配置される。ブロック４と同一材料から形成されブロック４に対して溶接され得る要石３０（すなわちキャップまたはディッシュ）が、ドーム２を閉じるために使用される。要石３０は、ドーム２上の中心に位置するように図示されるが、代替的には中心から外れた位置に配置されてもよい。

【0039】

図９は、代替的な第１のドーム１０２の平面図である。代替的な第１のドーム１０２のブロック４は、自己支持的に水平方向に重畳され、それにより足場およびクレーンペイロードの必要性が軽減される。他のブロック４の下方に配設されるブロック４の部分は、仮想線で示される。代替的な第１の要石１３０が、代替的な第１のドーム１０２の頂部を閉じるために使用される。図９に示す構成では、代替的な第１の要石１３０は、７角形である。

【0040】

図１０は、代替的な第２の要石２３０を示す。この代替的な第２の要石２３０は、７角形であり、溶接ライン２３２に沿って共に溶接された別個のプレートセグメントから形成される。代替的な第２の要石２３０は、プリズム状構造体である。代替的な構成では、要石は、ドーム構造を閉じるために適した任意の形状であってもよい。例えば、要石は、不規則形状であってもよい。これらの代替形状のいずれにおいても、要石は、単一ピースとして作製されてもまたは複数のセグメントから作製されてもよい。複数のセグメントから作製される場合には、これらのセグメントは、工場にて共に溶接され、その後現地へ送達され得る。

【0041】

図１１は、代替的な第２のドーム２０２の平面図である。代替的な第２のドーム２０２の構成要素４は、ペタルの形態であり、これらのペタルは、代替的な第２のドーム２０２の頂部に向かって幅が縮小するため、水平方向には重畳しない。これらのペタルは、その形状のより大幅な変更を可能にするために、現地でのトリミングが可能である。

【0042】

図１２は、製造の過程における代替的な第３のドーム３０２を示す。この代替的な第３のドーム３０２のブロックは、複数の起点を有する多重らせんで配置される。これにより、複数の溶接が同時に実施され得る。図１２の代替的な第３のドーム３０２の複数の起点の中の４つが、例として参照番号４ｐ、４ｑ、４ｒ、および４ｓを用いて示される。

【0043】

図１３は、ブロック対の代替的な第１のブロック１０４ａおよび代替的な第２のブロック１０４ｂを示す。これらの代替的な第１のブロック１０４ａおよび代替的な第２のブロック１０４ｂは、第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂにほぼ対応し、それらの特徴部は、１００を加算した対応する参照数字を使用して示される。しかし、第１の表面１０６、１０６’と第３の表面１１０、１１０’との間に形成される角度は、約９０度である。代替的な第１のブロック１０４ａは、第１の本体部分１２２および第１の連結部分１２６を備える。同様に、代替的な第２のブロック１０４ｂは、第２の本体部分１２２’および第２の連結部分１２６’を備える。

【0044】

第１の連結部分１２６は、代替的な第１のブロック１０４ａの第３の表面１１０を画定する。第２の連結部分１２６’は、代替的な第２のブロック１０４ｂの第３の表面１１０’を画定する。代替的な第１のブロック１０４ａの第１の表面１０６と、第１の本体部分１２２と第１の連結部分１２６との間の境界面１２８との間に形成される角度θは、９０度超である。同様に、代替的な第２のブロック１０４ｂの第１の表面１０６’と、第２の本体部分１２２と第２の連結部分１２６’との間の境界面１２８’との間に形成される角度θは、９０度超である。代替的な第１のブロック１０４ａの第１の本体部分１２２および第１の連結部分１２６は、一体である。同様に、代替的な第２のブロック１０４ｂの第２の本体部分１２２’および第２の連結部分１２６’は、一体である。

【0045】

先述の方法１００と実質的に同等の方法が、代替的な第１のブロック１０４ａおよび代替的な第２のブロック１０４ｂからなる複数対のブロック４を使用したドーム２の製造のために利用される。ステップＢ１の後で、代替的な第１のブロック１０４ａおよび代替的な第２のブロック１０４ｂは、図１４に示すように配置される。

【0046】

代替的な第１のブロック１０４ａおよび代替的な第２のブロック１０４ｂの第１の連結部分１２６および第２の連結部分１２６’は、第１の本体部分１２２と第２の本体部分１２２’との間に延在する材料ボリューム１２４を共に形成する。この材料ボリューム１２４は、第１の本体部分１２２および第２の本体部分１２２’の第２の表面１０８、１０８’から第１の本体部分１２２および第２の本体部分１２２’の第１の表面１０６、１０６’にかけての厚さにおいて増大する。したがって、材料ボリューム１２４はウェッジ形状である。先述の方法と同様に、ドーム２の製造方法の第２のサブステップＢ２は、材料ボリューム１２４を溶融することを含む。図１５に、結果として得られる構成を示す。材料ボリューム１２４は、溶融された状態に留まり、第１の本体部分１２２の第１の表面１０６および第２の本体部分１２２’の第１の表面１０６’は、相互間に１８０度の第１の角度αを成した状態に留まる。

【0047】

代替的な第１のブロック１０４ａおよび代替的な第２のブロック１０４ｂからなる複数対のブロック４を使用したドーム２の製造方法の第３のサブステップＢ３は、第１のブロック４ａおよび第２のブロック４ｂからなる複数対のブロック４を使用したドーム２の製造方法の第３のサブステップＢ３に対応し、結果として図７に示すような構成になる。この構成において、第１の本体部分１２２の第１の表面１０６と第２の本体部分１２２’の第１の表面１０６’との間の角度は、第１の角度α未満である第２の角度βにまで縮小されて、第１の本体部分１２２の第１の表面１０６および第２の本体部分１２２’の第１の表面１０６’は、ドーム２の内方表面の一部を構成する。

【0048】

図７および図１３～図１５を参照として説明されるプロセスは、電気ビーム溶接プロセスまたはエネルギービーム溶接プロセスであってもよい。ドームの下方構成要素は、図７および図１３～図１５を参照として説明されるプロセスを利用して接合されてもよく、ドームの上方構成要素は、図４、図６、および図７を参照として説明されるプロセスを利用して接合されてもよい。いくつかの接合部は、回転テーパ摩擦溶接を利用して形成されてもよい。

【0049】

ドームを形成する複数の構成要素がブロック４であると説明したが、これらの構成要素は、代替的にはビーム３４であってもよい。複数のビーム３４が、第１のビームおよび第２のビームからなる複数対のビーム３４からなり、図３および図５を参照として説明された方法を利用してドームを製造するために使用されてもよい。これらのビーム３４は、図１６に示すものなどの代替的な第４のドーム４０２を形成し得る。代替的な第４のドーム４０２は、ジオデシックドームである。代替的な第４のドーム４０２は、上下反転した状態で（すなわち代替的な第４のドーム４０２の凹部側が上方を向いた状態で）溶接され、熱処理され、次いで組立てのために最終配向へと反転され得る。

【0050】

ビーム３４間に形成される間隙は、三角形プレート３６により覆われ得る。図１６では、５つのプレート３６のみが示されるが、ビーム３４間に形成されるすべての間隙が三角形プレート３６により覆われて、連続構造またはスキンを形成してもよい。これらのプレート３６は、平坦状であってもよく、または湾曲状であってもよい。湾曲状プレートは、図３～図７を参照として説明される方法を利用して平坦状プレートから形成され得る。複数のビーム３４からなるドームのセグメントが、別個に製造され、その後に共に溶接されて、好都合な場所での溶接を可能にしてもよい。製造されたセグメントは、フープ状に構成された複数のビーム３４の形態であってもよく、これらのフープが鉛直方向に積層されることによってドームが形成される。

【0051】

図１７は、代替的な第５のドーム５０２を示す。代替的な第５のドーム５０２の下方部分の複数の構成要素は、ブロック４であるが、代替的な第５のドーム５０２の上方部分の複数の構成要素は、ビーム３４である。代替的な第５のドーム５０２の下方部分は、図１および図１２を参照として説明したドーム２または代替的な第３のドーム３０２の下方部分に対応するものであってもよい。代替的な第５のドーム５０２の上方部分は、代替的な第４のドーム４０２の上方部分に対応するものであってもよい。

【0052】

図１８は、ドームの製造中に、要石３０を定位置に支持するために使用され得るトラスの形態の支持体３８を示す。支持体３８は、ドーム内に配設されるフレームからなり得る。支持体３８がドーム２の下方部分の内部に対して作用することにより、水平方向推力が抑制される。代替的には、水平方向推力は、管状シェルに対するブラケット、インターロックビームのリングによる機械的拘束、または複数の高張力鋼線コイルによって抑制され得る。ドームの製造が完了すると、支持体３８は解体され得る。

【0053】

ブロック４は、実質的に直方体形状を有すると説明したが、第１の表面６および第２の表面８は、ブロックが図１９に示すような平行四辺形断面を有するように、平行であるが第５の表面１４および第６の表面１６に対して非直角に配置されてもよい。

【0054】

代替的な構成では、種々の径を有する複数のドームが、上述の方法を利用して製造され得る。内方ドームが、外方ドームの構造を支持するために使用されてもよい。

【0055】

ドームの内方表面は、具体的には、複数の構成要素により形成されたドームの内方表面を指す点が理解されよう。追加的な本体が、複数の構成要素により形成されたドームの内方表面内に配設されてもよいことが理解されよう。したがって、ドームの内方表面は、必ずしもドームの最内表面であるとは限らない。

【0056】

例えば本体部分１２２などの第１の構成要素と例えば本体部分１２２’などの第２の構成要素との間の角度におけるαからβへの変化を計算することにより、材料ボリューム（２４、１２４）の冷却および硬化の最中にこの角度が第１の角度α未満の第２の角度βにまで縮小される度合いを予測するために、モデルが使用される。このモデルは、所与の溶接準備に関する各一連のパスからの熱収縮を計算することによって機能する。この熱収縮は、溶接プロセスの熱入力（吸収されるエネルギーおよび移動速度）をモデリングすることによって計算され、この熱入力を利用することにより、付着した溶接金属の量と結果的に得られる動的温度分布とが計算される。温度場は、各一連の溶接ごとの塑性ひずみ分布および弾性ひずみ分布を予測するために、相変化、制約、および材料強度特性に関するデータを含む力学モデルを温度で特徴づけるために使用され得る。

【0057】

上述の方法を利用した提案される組立てシーケンスは、以下のとおりである。図２０を参照されたい。例えば鋼セグメントなどの構成要素が、整列され、管理された保護環境内において正確な形状へと自動的に溶接される。図２０Ａを参照されたい。この溶接は、複数のパスであってもよい。エッジプロファイルに関する切断部の精度により、複数のフィリングパスによって対応される必要のある最適バリエーションが限定される。溶接されることとなる切断エッジは、本明細書における図に示すようにプレート同士を同一平面内に整列させるために切断または設定される必要はなく、ある角度が、形成され、冷却後の角度変化が、溶接の冷却時に設計全体に関する所要角度が実現されるように、接合されるべきエッジの切断角度を判定するためにモデリングされる。

【0058】

例えば現地に送達された鋼セグメント４は、質量および運搬車寸法によって制限される。これらの鋼セグメント４の形状は、正方形でなくてもよく、または矩形でなくてもよい。図２０Ｂでは、各セクションを定位置に溶接した後に（ジオデシックらせんが１つの可能な形態である）、結果的に得られた形状がスキャナ２０００によりスキャニングされて、シーケンスにおける次のプレートに必要な形状を特徴づけることによってこの形状が形成される。適合トリミングを利用することにより、次のセグメントが前回溶接されたピースに整列され、溶接の硬化後に正確な角度を成すことが確保される。ストロングバック特徴物２００３が使用されてもよく、これらは、溶接製造シーケンスにおいてセクションを位置指定し拘束する。

【0059】

任意には位置決め補助物および既成品のストロングバック（仮補強材）により補助された、適合トリミングによって、センサを有する遠隔制御トラクタユニットを利用した溶接の自動化が可能になる。準備、位置決め、溶接、スキャニング、およびストロングバック除去は、進捗状況を通信する半自動移動ユニットを用いて実施することが可能である。図２０Ｃを参照。２つのユニットが必要とされてもよく、前方ユニット２００１は、配置されたセグメントの接合部のスキャニングを行い、後方ユニット２００２は、溶接、検査、およびストロングバックの除去を行う。

【0060】

適合トリミングにより、一部のファイバレーザ溶接が可能になり、これは、時間を短縮させ、現地における高圧ケーブルの必要性を限定させる。公差がより厳格であることにより、遠隔自動制御に適した幅狭のより均一な接合部が得られる。溶接パス数を削減することにより、溶接時間が短縮される。

【0061】

このアプローチをフレームのスキャニングおよび使用と組み合わせることにより、充填すべき間隙数を実質的に削減することが可能となり、これにより必要となる溶加材の量が削減され、それによってコストが削減されるが（パスの減少、付着材料の減少）、ひずみ度合いが軽減されるため、ひずみの予測が助長される。

【0062】

上記の方法により、最小限の空間を必要とする比較的迅速かつ安価な様式で、ドーム型容器などのドーム状構造物を現地で構築することが可能となる。

【0063】

ドーム２は、発電所原子炉用のドームであってもよい。代替的には、このドームは、例えば圧縮ガスを貯蔵するためのドーム、ヒートリザーバ、橋梁、船舶、または建築用組立物などの、任意の適切なドームであってもよい。このドームは、例えば水素などのガスの貯蔵のために使用されてもよい。ガス貯蔵は、通常の動作条件下において実施され得る。代替的には、このドームは、ドーム内に収容された構造体から漏出するガスを貯蔵する（すなわち閉じ込める）ためのものであってもよい。

【符号の説明】

【0064】

２ ドーム
４ ブロック、鋼セグメント、構成要素
４ａ 第１のブロック
４ｂ 第２のブロック
４ｃ ブロック
４ｄ ブロック
４ｐ 第３のドーム３０２の起点
４ｑ 第３のドーム３０２の起点
４ｒ 第３のドーム３０２の起点
４ｓ 第３のドーム３０２の起点
４ｖ ブロック
４ｗ ブロック
４ｘ ブロック
４ｙ ブロック
４ｚ ブロック
６ 第１の表面
６’ 第１の表面
８ 第２の表面
８’ 第２の表面
１０ 第３の表面
１２ 第４の表面
１４ 第５の表面
１６ 第６の表面
１８ スロット
２０ 角度付きフランジ
２２ 第１の本体部分
２２’ 第２の本体部分
２４ 材料ボリューム
３０ 要石
３４ ビーム
３６ 三角形プレート
３８ 支持体
１０２ 第１のドーム
１０４ａ 第１のブロック
１０４ｂ 第２のブロック
１０６ 第１の表面
１０６’ 第１の表面
１０８ 第２の表面
１０８’ 第２の表面
１１０ 第３の表面
１１０’ 第３の表面
１２２ 第１の本体部分
１２２’ 第２の本体部分
１２４ 材料ボリューム
１２６ 第１の連結部分
１２６’ 第２の連結部分
１２８ 境界面
１２８’ 境界面
１３０ 第１の要石
２０２ 第２のドーム
２３０ 第２の要石
２３２ 溶接ライン
３０２ 第３のドーム
４０２ 第４のドーム
５０２ 第５のドーム
２０００ スキャナ
２００１ 前方ユニット
２００２ 後方ユニット
２００３ ストロングバック特徴物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20A】

【図20B】

【図20C】

【国際調査報告】