大規模液体水素の大洋横断輸送の緊急な需要に対して、本論文は8,000 m³のMOSS型船舶用液体水素球形タンクを研究対象とし、液体水素の温度範囲における熱・構造多物理場連成解析および構造健全性評価を実施した。「中空ガラスマイクロビーズ（HGM）+弾性フェルト」の複合断熱層および複合支持部材を含む三次元有限要素モデルを構築し、国際海事機関（IMO）規則に基づき、赤道、IGCおよびUSCGの3つの典型航行条件を模擬した。熱力学計算により断熱システムの性能が良好であることが示され、各条件下の日蒸発率（BOR）は0.123％～0.158％で設計基準の0.2％未満を満たしていることが確認された。力学解析では、-253 ℃の極低温により誘発される熱ひずみが連成変形を支配し、支持接合部に著しい応力集中を引き起こすことが明らかとなった。ASME VIII-2の解析設計基準に基づく応力線形化処理により局所的なピーク応力は効果的に除去され、その結果、第1および第2主応力の組み合わせが最高で493.6 MPaとなり、許容応力限度600 MPa未満であることが示された。本研究は、大型MOSS型液体水素球形タンクが極限作動条件下における多物理場連成機械応答の挙動を明らかにし、将来の遠洋液体水素貯蔵輸送装置の構造設計、断熱最適化、安全性評価に対して一定の工学的参考および技術的示唆を提供する。

液体水素球形タンク;熱・構造連成;中空ガラスマイクロビーズ;日蒸発率;応力線形化