(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体衝撃システムにおける固体に対する液体衝撃圧力を制御する方法であって、
ガス及び固体を含む液体衝撃システムを用意するステップを有し、ρGは、ガスの密度、κは、ガスのポリトロープ指数、ρLは、液体の密度であり、
前記システムに関するパラメータΨを計算するステップを有し、Ψは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、
前記システムに関する前記パラメータΨを変化させることにより前記液体衝撃圧力を調節するステップを有し、前記パラメータΨの値を増大させると、前記液体衝撃圧力が減少し、前記パラメータΨの値を減少させると、前記液体衝撃圧力が増大する、方法。
【請求項２】
前記システムに関する前記パラメータΨを変化させる前記ステップは、前記システム内における前記ガスの組成を変化させるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記システムに関する前記パラメータΨを変化させる前記ステップは、１）前記システム内における前記ガスの圧力を変化させるステップ、２）前記システム内における前記ガスの温度を変化させるステップ、３）前記システム内における前記液体の組成を変化させるステップ及び４）これらステップの任意の組み合わせから成る群から選択された変化ステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記方法は、プログラマブルコンピュータシステムによって自動的に実施される、請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、１）液体貯蔵容器システム、２）燃料容器システム、３）製造プロセスシステム、４）流体表面と接触状態になる乗物、５）燃焼システム、及び６）インクジェットシステムから成る群から選択された液体衝撃システムに適用される、請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記液体は、ＬＮＧ容器内に入れられた液化天然ガス（ＬＮＧ）であり、前記ガスは、前記ＬＮＧ容器内のアレージガスである、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記システムに関する前記パラメータΨを変化させる前記ステップは、前記システム内におけるエンハンスメントガスの量を増加させることにより前記アレージガスの組成を変化させるステップを含み、前記エンハンスメントガスは、ヘリウム、ネオン、窒素、メタン、アルゴン、及びこれら任意の組み合わせから成るガスの群から選択される、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ＬＮＧ容器に設けられた放出弁に関する放出弁圧力レベルを増大させるステップを更に有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記液体は、インクジェットプリンタ用カートリッジからのインクのジェットであり、前記ガスは、前記インクジェットの周りに存在する周囲ガスである、請求項３記載の方法。
【請求項１０】
前記液体衝撃圧力は、前記液体衝撃システムと協働関係にある固体表面の一領域に加わる力である、請求項３記載の方法。
【請求項１１】
前記液体は、燃料タンク内の燃料であり、前記ガスは、前記燃料タンク内のアレージガスである、請求項２記載の方法。
【請求項１２】
前記システムに関する前記パラメータΨを変化させる前記ステップは、前記液体充填レベルを変化させるステップを更に含む、請求項６記載の方法。
【請求項１３】
液体衝撃システムにおける物体に加わる液体の液体衝撃圧力を最適化するために用いられる請求項１記載の方法であって、
ａ）前記物体に加わる前記液体の最適液体衝撃圧力を求めるステップを有し、
ｂ）前記液体の組成、前記ガスの組成、前記システムの温度、及び前記液体衝撃システムの気体圧力のうちの少なくとも１つから成る属性を選択するステップを有し、
ｃ）前記システムに関するパラメータΨを求めることにより前記物体に加わる前記液体の液体衝撃圧力を計算するステップを有し、Ψは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、ρGは、ガスの密度、κは、ガスのポリトロープ指数、ρLは、液体の密度であり、
ｄ）前記最適液体衝撃圧力を前記計算された液体衝撃圧力と比較するステップを有し、
ｅ）次のステップのうちの１つを選択するステップを有し、即ち、
ｉ）前記計算された液体衝撃圧力が前記最適液体衝撃圧力に実質的に等しくない場合、前記液体の組成、前記ガスの組成、及び前記液体衝撃システムの気体圧力のうちの少なくとも１つを調節し、そして前記ステップｃ）〜ｅ）を繰り返すステップ、又は
ｉｉ）前記計算された液体衝撃圧力が前記最適液体衝撃圧力に実質的に等しい場合、前記液体の組成、前記ガスの組成、及び前記液体衝撃システムの前記気体圧力を選択するステップ、方法。
【請求項１４】
前記システムに関する前記パラメータΨを変化させる前記ステップは、１）前記システム内の前記ガスの圧力を変化させるステップ、２）前記システム内の前記ガスの温度を変化させるステップ、３）前記システム内における前記ガスの組成を変化させるステップ、４）前記システム内における前記液体の組成を変化させるステップ、及び５）これらステップの任意の組み合わせから成る群から選択された変化ステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記液体は、ＬＮＧ容器内に入れられた液化天然ガス（ＬＮＧ）であり、前記ガスは、前記ＬＮＧ容器内のアレージガスである、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
容器内における液体衝撃圧力を減少させるために用いられる請求項１記載の方法であって、
液体衝撃システムを用意するステップを有し、前記液体衝撃システムは、液体と、第１のガスと、前記液体で満たされた液体容積部及び前記第１のガスで実質的に満たされたアレージ容積部を備えた容器とを有し、前記液体は、密度（ρL）を有し、前記ガスは、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有し、
前記システムに関するパラメータΨを求めるステップを有し、前記パラメータΨは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、前記パラメータΨを増大させると、その結果として、前記容器に加わる前記液体衝撃荷重が減少し、
前記システムの前記パラメータΨを増大させるステップを有し、該ステップは、前記容器内の前記第１のガスの圧力を増大させるステップ、前記第１のガスの一部分を高いパラメータΨを有する選択されたガスで置き換えるステップ、前記容器内の液体の量を増加させるステップ、前記液体量からのボイルオフの結果であるボイルオフガスの量を減少させるステップ、及びこれらステップの任意の組み合わせから成る群から選択されたステップを含む、方法。
【請求項１７】
前記容器内の前記液体を搬送するステップと、
前記搬送ステップ中、前記パラメータΨをモニタするステップと、
前記パラメータΨが減少したかどうかを判定するステップと、
前記パラメータΨが減少した場合に前記パラメータΨを増大させるステップとを更に有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記容器内の前記液体を揚荷するステップと、
前記揚荷ステップ中、前記パラメータΨをモニタするステップと、
前記パラメータΨが減少したかどうかを判定するステップと、
前記パラメータΨが減少した場合に前記パラメータΨを増大させるステップとを更に有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記液体を前記容器内に積荷するステップと、
前記積荷ステップ中、前記パラメータΨをモニタするステップと、
前記パラメータΨが減少したかどうかを判定するステップと、
前記パラメータΨが減少した場合に前記パラメータΨを増大させるステップとを更に有する、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
前記方法は、プログラマブルコンピュータシステムによって自動的に実施される、請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
容器内の液体衝撃荷重を減少させるシステムであって、
液体衝撃システムを有し、前記液体衝撃システムは、
（ｉ）容器内に入れられた所与の量の液体を有し、前記液体は、少なくとも密度（ρL）を有し、
（ｉｉ）前記容器内に設けられていて、少なくとも初期アレージガスを収容したアレージ容積部を有し、前記初期アレージガスは、少なくとも、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有し、
少なくとも、前記液体の量、前記アレージ容積、前記液体密度（ρL）、前記アレージガス密度（ρG）、及び前記アレージガスポリトロープ指数（κ）を求めるよう構成されたセンサシステムを有し、
前記液体衝撃システムに関するパラメータΨを計算するよう構成された計算器を有し、前記パラメータΨは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、前記パラメータΨを増大させると、その結果として、前記容器内における前記液体衝撃荷重が減少し、
前記パラメータΨの値を増大させるよう前記液体衝撃システムの少なくとも１つの物理的属性を制御するよう構成された制御装置を有する、システム。
【請求項２２】
前記制御装置に作動的に接続されたセレクタを更に有し、前記セレクタは、低負荷アレージガスを選択するよう構成され、前記低負荷アレージガスは、前記アレージガスよりも高いパラメータΨを有するよう計算される、請求項２１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、液体衝撃を制御する方法及びシステムに関する。本発明は、特に、液体、固体及び気体（ガス）を収容した液体衝撃システム内における固体への液体運動量の移動を制御するシステム、装置及び関連の方法に関する。
【０００２】
〔関連出願の説明〕
本願は、２００８年１１月２１日に出願された米国特許仮出願第６１／１１７，０２９号の権益主張出願である。
【背景技術】
【０００３】
このセクションは、本発明の例示の実施形態と関連する場合のある技術の種々の観点を紹介することを意図している。この説明は、本発明の特定の観点の良好な理解を容易にする思考の枠組を提供するよう助けると考えられる。したがって、このセクションは、この観点で読まれるべきであり、必ずしも先行技術の承認として読まれるべきでないことは理解されるべきである。
【０００４】
液体衝撃荷重は、数え切れないほど多くの環境において見受けられる。最も一般的な衝撃システムのうちの幾つかは、ほんの幾つかを挙げてみただけでも、燃料タンク（例えば、自動車、航空機又は船舶）、バルク液体運搬船（例えば、ＬＮＧタンカー船、油タンカー船、ミルク（例えば牛乳）タンカートラック等）内の燃料からの積荷（荷を積むこと）を含む場合のある閉じ込められた又は密閉状態の空間内における液体運動、製造プロセス（例えば、エッチング、彫刻、塗装、インクジェット印字）、流体と接触しながら衝撃を及ぼす車両動力学（例えば、航空機着水、高速滑走船）、種々の燃焼プロセスと関連している。液体運搬用途では、一般的に、液体を収容した容器に対する液体の液体衝撃荷重を減少させることが望ましい。これは、大抵の場合、種々の特別設計された内部形状及び突起を用いた減衰によって達成される場合が多い。これについては、例えば、国際公開第２００６／０１４３０１号パンフレットを参照されたい。燃料タンク内の燃料は、燃焼性燃料に特有の課題及び高い高度でのガスの膨張に起因して異なる仕方で取り扱われる場合がある。これについては、例えば米国特許第６，６９８，６９２号明細書を参照されたい。従来、製造上のことは、非類似と見なされたが、かかるシステムは、固体物体に対する液体衝撃を含み、本発明は、ジェット分散効率を向上させ、拡散を制御し、或いは運動量移動を向上させるためにかかるシステムに利用できる。
【０００５】
ＬＮＧスロッシングは、充填レベルに応じて、高充填条件（８０％を超える充填レベル）及び部分充填条件（１０％〜８０％の充填レベル）に分類される場合がある。部分充填は、典型的には、オフショア貨物移送中に起こり、これに対し、高充填は、典型的には、ＬＮＧ搬送中に生じる。オフショア貨物移送は、オンショア基地と関連した幾つかの現場特有の理由（例えば、制限された陸地、水深、高人口密度等）のためにオンショア移送にとって好ましい場合がある。しかしながら、部分充填条件下におけるスロッシング荷重は、狭い海上模様下においても重要な場合がある。その結果として、結果として生じるスロッシング衝撃圧力が船体を損傷させる場合のある条件を回避するためにオフショア貨物移送を僅かな作業エンベロープ（例えば、相当高い波高１．５〜２．０メートルの海上模様）に制限することが必要な場合がある。これにより、貨物移送作業は複雑になる。荷降ろし作業の非常停止及び基地からの撤退が、海上模様が積荷又は揚荷（荷を降ろすこと）中に荒れると、必要な場合がある。他の場合、ＬＮＧ運搬船は、僅かな作業エンベロープに起因して貨物移送窓が開くようにするためにいたずらに待機しなければならない場合がある。これらの場合は両方共、オフショア貨物移送作業経済効果及び安全性に悪影響を及ぼす。高充填用途に関し、高い海面の際又は多数回の航海後にスロッシング（例えば、液体衝撃）による損傷の恐れが依然として或る程度存在する。
【０００６】
スロッシングの問題に対する従来の対策は、一般に、多くの方法を利用している。しかしながら、多くの方法を利用した対策は、一般に、かかる方法を所定サイズに合わせてスケール変更することができず、又、一般的に、定性的（定量的ではない）情報の提供に制限されるという点において欠点がある。例えば、従来対策は、液体と接触状態にある構造体に加わる平均的な力を予測することができるが、関心のある特定の箇所又は領域に加わる実際の力を適切に予測することはできない。同様に、スロッシング問題に対する多くの先行技術の解決策は、部分充填スロッシング問題に取り組んでおらず、又は、コンテナタンク（例えば、ＬＮＧタンク）自体の大規模な再設計を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０１４３０１号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６，６９８，６９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
表面に加わる液体衝撃荷重を正確に予測して制御することができ、しかも広範な用途に適用できる方法及びシステムが要望されている。容器の幾何学的形状、内部構造物又は全体的設計の変更を必要とすることなく、部分的に充填された液体容器の問題に取り組むスロッシング問題解決策も又要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態は、液体衝撃システムにおける固体に対する液体衝撃圧力を制御する方法を開示する。この方法は、ガス及び固体を含む液体衝撃システムを用意するステップを有し、ρGは、ガスの密度、κは、ガスのポリトロープ指数、ρLは、液体の密度であり、この方法は、システムに関するパラメータΨを計算するステップを更に有し、Ψは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、この方法は、システムに関するパラメータΨを変化させることにより液体衝撃圧力を調節するステップを更に有し、パラメータΨの値を増大させると、液体衝撃圧力が減少し、パラメータΨの値を減少させると、液体衝撃圧力が増大する。この方法は、次のステップ、即ち、１）システム内におけるガスの圧力を変化させるステップ、２）システム内におけるガスの温度を変化させるステップ、３）システム内におけるガスの組成を変化させるステップ及び／又は４）システム内における液体の組成を変化させるステップのうちの１つ又は２つ以上によってシステムに関するパラメータΨを変化させるステップを更に有するのが良い。特定の実施形態では、液体は、ＬＮＧ容器内に入れられた液化天然ガス（ＬＮＧ）であり、ガスは、ＬＮＧ容器内のアレージガスであり、システムに関するパラメータΨを変化させるステップは、システム内におけるエンハンスメントガスの量を増加させることによりアレージガスの組成を変化させるステップを含み、エンハンスメントガスは、ヘリウム、ネオン、窒素、メタン及びアルゴンから成るガスの群から選択される。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、液体衝撃システムにおける物体に加わる液体の液体衝撃圧力を最適化する方法を開示する。この方法は、ａ）物体に加わる液体の最適液体衝撃圧力を求めるステップを有し、ｂ）液体の組成、ガスの組成、システムの温度及び液体衝撃システムの気体圧力のうちの少なくとも１つから成る属性を選択するステップを有し、ｃ）システムに関するパラメータΨを求めることにより物体に加わる液体の液体衝撃圧力を計算するステップを有し、Ψは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、ρGは、ガスの密度、κは、ガスのポリトロープ指数、ρLは、液体の密度であり、ｄ）最適圧力を計算圧力と比較するステップを有し、ｅ）次のステップのうちの１つを選択するステップを有し、即ち、ｉ）計算圧力が最適圧力に実質的に等しくない場合、液体の組成、ガスの組成及び液体衝撃システムの気体圧力のうちの少なくとも１つを調節し、そしてステップｃ）〜ｅ）を繰り返すステップ、又はｉｉ）計算圧力が最適圧力に実質的に等しい場合、液体の組成、ガスの組成及び液体衝撃システムの気体圧力を選択するステップである。
【００１１】
本発明の第３の実施形態は、容器内における液体衝撃圧力を減少させる方法を開示する。この方法は、液体衝撃システムを用意するステップを有し、液体衝撃システムは、液体と、第１のガスと、液体で満たされた液体容積部及び第１のガスで実質的に満たされたアレージ容積部を備えた容器とを有し、液体は、密度（ρL）を有し、ガスは、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有し、この方法は、液体衝撃システムに関するパラメータΨを求めるステップを有し、パラメータΨは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、パラメータΨを増大させると、その結果として、容器に加わる液体衝撃荷重が減少し、この方法は、システムのパラメータΨを増大させるステップを更に有し、かかるステップは、容器内の第１のガスの圧力を増大させるステップ、第１のガスの一部分を高いパラメータΨを有する選択されたガスで置き換えるステップ、容器内の液体の量を増加させるステップ、液体量からのボイルオフの結果であるボイルオフガスの量を減少させるステップ及びこれらステップの任意の組み合わせから成る群から選択されたステップを含む。
【００１２】
本発明の第４の実施形態は、容器内の液体衝撃荷重を減少させるシステムを開示する。このシステムは、液体衝撃システムを有し、液体衝撃システムは、（ｉ）容器内に入れられた所与の量の液体を有し、液体は、少なくとも密度（ρL）を有し、（ｉｉ）容器内に設けられていて、少なくとも初期アレージガスを収容したアレージ容積部を有し、初期アレージガスは、少なくとも、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有し、この液体衝撃荷重減少システムは、少なくとも、液体の量、アレージ容積、液体密度（ρL）、アレージガス密度（ρG）及びアレージガスポリトロープ指数（κ）を求めるよう構成されたセンサシステムと、液体衝撃システムに関するパラメータΨを計算するよう構成された計算器とを更に有し、パラメータΨは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、パラメータΨを増大させると、その結果として、容器内における液体衝撃荷重が減少し、この液体衝撃荷重減少システムは、パラメータΨの値を増大させるよう液体衝撃システムの少なくとも１つの物理的属性を制御するよう構成された制御装置を更に有する。
【００１３】
本発明の上記利点及び他の利点は、以下の詳細な説明及び図面を参照すると、明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に従って物体に加わる液体衝撃荷重を制御する方法の一実施形態の流れ図である。
【図２】本発明に従って物体に加わる液体衝撃荷重を最適化する方法の一実施形態の流れ図である。
【図３】本発明に従って容器内における液体衝撃荷重を減少させる方法の一実施形態の流れ図である。
【図４】容器内における液体衝撃荷重を減少させるシステムの略図である。
【図５Ａ】ＬＮＧタンク断面の略図であると共に図１〜図４の方法及びシステムに開示されているパラメータΨを用いてＬＮＧ容器内における液体衝撃荷重を測定する実験用セットアップの略図である。
【図５Ｂ】ＬＮＧタンク断面の略図であると共に図１〜図４の方法及びシステムに開示されているパラメータΨを用いてＬＮＧ容器内における液体衝撃荷重を測定する実験用セットアップの略図である。
【図６】パラメータΨに対してスロッシング衝撃荷重（又は圧力）をプロットした例示のグラフ図である。
【図７】スロッシング衝撃荷重をパラメータΨと比較した実験結果のプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明セクションにおいて、本発明の特定の実施形態が好ましい実施形態と関連して開示される。しかしながら、以下の説明が本発明の特定の実施形態又は特定の使用に特有であるので、これは、例示目的に過ぎず、例示の実施形態の説明を提供しているに過ぎない。したがって、本発明は、以下に説明する特定の実施形態には限定されず、それどころか、本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の真の精神及び範囲に属する全ての変形例、改造例及び均等例を含む。
【００１６】
「ガス」及び「気体（ガス）圧力」という用語は、一般に、局所ガス又は局所気体圧力ではなく周囲ガス又は周囲気体圧力を意味している。例えば、容器を有する液体衝撃システムでは、ガスは、このシステムのアレージ又は気体部分中におけるガスそのものであり、気体圧力は、一般に、局所効果ではなく、ガスによりこのシステムに加えられる周囲圧力である。ただし、本明細書において開示する方法システムのうちの幾つかを用いてかかる局所効果を測定し、制御し又は計算することが可能な場合がある。第２の例では、容器が設けられていない液体衝撃システムでは、ガスは、液体の自由表面に接触するガス（例えば、周囲ガス）であり、このガスは、幾つかの場合（例えば、水面上への乗物の着水）では周囲空気であり、幾つかの場合（例えば、インクジェットの場合）では高速で動く所与の量のガス又は他の或る形式の系である場合がある。容器の場合と同様、周囲の場合は、一般に、局所ガス又は局所ガス圧力ではなく、周囲ガス及び周囲ガス圧力を意味しているが、局所圧力を測定する際にも有用な場合がある。
【００１７】
「アレージ」という用語は、液体を収容していない容器の容積部分を意味し、容器の少なくとも一部分は、液体で満たされている。
【００１８】
本明細書で用いられる「ポリトロープ指数」という用語は、熱力学方程式ＰＶκ＝Ｃ中の実数κを意味し、この式において、Ｐは圧力、Ｖは体積、Ｃは定数である。この方程式を用いると、或る特定の系のプロセス、特にガスの圧縮又は膨張を正確に特徴付けることができるが、この方程式は、液体にも当てはまる場合がある。κの値は、プロセス中におけるガスの状態で決まる。等圧過程（一定圧力）では、κ＝０であり、等温過程（一定温度）では、κ＝１であり、断熱過程（熱伝達が行なわれない）では、κ＝比熱比（γ）であり、等積過程（一定体積）では、κ＝∞である。ポリトロープ指数（κ）は、任意の手段により、例えばルックアップテーブルから又は方程式の計算から決定できる。比熱比（γ）は、ｃpをｃvで除算した値であり、ｃpは、一定圧力での比熱容量であり、ｃvは、一定体積での比熱容量であり、ｃp＝ｃv＋Ｒであり、この式において、Ｒは、一般気体定数である。
【００１９】
本発明の実施形態は、液体衝撃が固体表面に対して生じる用途に関する。本発明の特定の実施形態は、液体の衝撃圧力を増減したり液体衝撃システムにおける固体への液体運動量の移送を集中させ又は拡散させたりする種々の手段を提供する。液体及び固体表面に加えて、典型的な用途として、更に、自由表面により液相から分離される気相が挙げられる。この点に関し、液体衝撃システムを二相気体・液体システムと呼ぶことができ、このことは、本明細書においては、互いに異なる相を持つ２つの互いに異なる流体、例えば窒素（気体）及びＬＮＧ（液体）の混合物、２つの互いに異なる相（例えば、ＬＮＧ液体及び天然ガス）としてそれに対して生じる単一の流体又はこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを意味している。
【００２０】
例示の一実施形態では、固体表面を備えた容器は、液体で部分的に満たされ、アレージが気体（ガス）によって占められる。この場合の例としては、（１）ＬＮＧ運搬船タンクに入れた状態でのＬＮＧの輸送（この場合、タンクに加わるＬＮＧスロッシング荷重の減少が望ましい）、（２）ジェット彫刻又はインクジェット印字（この場合、減少によるか増大によるかによる衝撃荷重の制御が望ましい）、（３）船舶燃料タンク用途（この場合、船舶の運動及び他の潜在的な危険を軽減するために燃料衝撃荷重の減少が望ましい）、（４）製造プロセス（例えば、エッチング）（この場合、衝撃荷重が品質管理に直接的に影響する場合がある）、（５）流体に接触する乗物（例えば、航空機の着水）（この場合、衝撃が乗物に損傷を与える場合がある）及び（６）燃焼プロセス（この場合、衝撃荷重が腐食、損傷を引き起こす場合があり又はプロセスの効率に悪影響を及ぼす場合がある）が挙げられるが、これらには限定されない。
【００２１】
本発明の一実施形態では、液体衝撃システムにおける物体に対する液体の液体衝撃圧力（例えば、荷重、単位面積当たりの荷重及び経時的な荷重）を制御する方法が提供される。ガスは、密度（ρG）及びガスのポリトロープ指数（κ）を有し、液体は、密度（ρL）を有する。この方法は、二相システムに関するパラメータΨを計算するステップ、次に、パラメータΨを増大させることによる液体衝撃荷重を減少させるかパラメータΨを減少させることによって液体衝撃荷重を増大させるかのいずれかのステップを含む。計算するステップ及びパラメータΨを変更するには、システム内のガスの圧力又は温度を変更するか、システムのガス又は液体の組成を変更するかのいずれかを行なうのが良い。幾つかの実施形態では、システム内のガスは、２種類以上のガスで構成されているであろう。例えば、空気は、主として窒素、酸素及び幾分かのアルゴンの混合物である。かかるシステムの場合、混合ガス（例えば、空気）又はガスの成分（例えば、窒素、酸素、アルゴン）に関するパラメータΨを、ガスの成分を測定したり制御する能力に応じて、計算することができる。かかる場合、混合ガスの組成を変更することができ、その結果、パラメータΨの変化が生じる。大抵のシステムでは、熱力学方程式ＰＶ∝Ｔに示されているように圧力を変化させると温度への影響も生じる場合があり、又はその逆の関係が成り立つことに注目されたい。なお、この式において、Ｔは、温度である。さらに、システムの特定の形式に応じて、液体を変更する場合にはシステムの目的を必ず破棄しなければならないことに注目されたい（例えば、液体衝撃荷重を制御するために航空燃料の組成を変更することは行うべきではない）。
【００２２】
変形実施形態では、液体衝撃システムにおける物体に対する液体の液体衝撃荷重（例えば、圧力）を最適化する方法が提供される。ガスは、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有し、液体は、密度（ρL）を有する。この方法は、ａ）物体に加わる液体の最適液体衝撃圧力を求めるステップを有し、ｂ）液体の組成、ガスの組成、システムの温度及び液体衝撃システムの気体圧力のうちの少なくとも１つから成る属性を選択するステップを有し、ｃ）システムに関するパラメータΨを求めることにより物体に加わる液体の液体衝撃圧力を計算するステップを有し、Ψは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、ρGは、ガスの密度、κは、ガスのポリトロープ指数、ρLは、液体の密度であり、ｄ）最適圧力を計算圧力と比較するステップを有し、ｅ）次のステップのうちの１つを選択するステップを有し、即ち、ｉ）計算圧力が最適圧力に実質的に等しくない場合、液体の組成、ガスの組成及び液体衝撃システムの気体圧力のうちの少なくとも１つを調節し、そしてステップｃ）〜ｅ）を繰り返すステップ、又はｉｉ）計算圧力が最適圧力に実質的に等しい場合、液体の組成、ガスの組成及び液体衝撃システムの気体圧力を選択するステップである。この実施形態では、この方法は、任意形式の二相システム、例えばインクジェットシステム（インクジェット印字システムともいう）、コンテナ化システム又は他形式の二相気体・液体システムに使用できる。この方法は、手動で使用されても良く、或いは、動的条件、初期システム設計又はこれらの或る組み合わせに対して自動化応答を提供するよう構成されたデータベースにリンクされたプロセッサイネーブル型システムにより支援されても良い。当業者であれば、この方法を適用する他の適用可能な環境を認識するであろう。
【００２３】
第３の実施形態では、コンテナ化液体衝撃システムにおける液体衝撃圧力を減少させる方法が提供される。この方法は、二相気体・液体システムを提供するステップを含み、このシステムは、液体と、第１のガスと、液体で満たされた液体容積部及び第１のガスで実質的に満たされたアレージ容積部を備えた容器とを有し、液体は、密度（ρL）を有し、ガスは、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有する。容器は、外航船上の貨物コンテナ、航空機に搭載された燃料タンク、陸上運搬車に搭載されたタンク又は実質的に液密環境で液体を収容するよう構成された任意他の容器であって良い。次に、この方法は、液体衝撃システムに関するパラメータΨを求めるステップを有し、パラメータΨを増大させると、その結果として、容器に加わる液体衝撃荷重が減少し、この方法は、次に、第１のガスの少なくとも一部分を第１のガスよりも高いパラメータΨを有する選択されたガスで置き換えるステップを更に有する。当業者であれば、この方法を利用する他の適用可能な環境を理解するであろう。
【００２４】
第４の実施形態では、容器内の液体衝撃荷重を減少させるシステムが提供される。このシステムは、容器内に入れられた所与の量の液体を有し、液体は、少なくとも密度（ρL）を有し、このシステムは、容器内に設けられていて、第１のアレージガスを収容したアレージ容積部を有し、第１のアレージガスは、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有し、このシステムは、少なくとも、液体の量、アレージ容積、液体密度（ρL）、アレージガス密度（ρG）及びアレージガスポリトロープ指数（κ）を求めるよう構成されたセンサシステムを有し、このシステムは、液体衝撃システムに関するパラメータΨを計算するよう構成された計算器を有し、パラメータΨは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、このシステムは、容器に出入りする第１のアレージガスの流量を制御するよう構成された制御装置と、制御装置に作動的に連結されていて、第２のアレージガスを選択するよう構成されたセレクタとを更に有し、第２のアレージガスは、第１のアレージガスよりも高いΨを生じさせる（第２のアレージガスは、「低負荷」アレージガスと呼ばれる場合もある）。
【００２５】
開示したプロセス及びシステムの実施形態の任意のものにおいて、液体衝撃システムは、ＬＮＧ、ＬＰＧ又は他の液化気体炭化水素を収容するよう構成されたＬＮＧ船に搭載されたＬＮＧ容器を有するのが良い。ＬＮＧ容器は、メンブレン型タンク、波形タンク、球型タンク又はＬＮＧを収容する任意形式のタンクであって良い。制御装置は、手動式システム、例えば弁・タンクシステムであって良く、或いは、記憶装置及びアクセス装置（例えば、ＲＡＭ又はハードドライブ）、データベース、１組の制御アルゴリズム等に作動的に接続された自動制御システム、例えばプロセッサであっても良い。当業者であれば、このシステムを使用する他の手段を理解するであろう。
【００２６】
次に、図面を参照すると、図１は、本発明に従って物体に対する液体衝撃荷重を制御する方法の一実施形態の流れ図である。プロセス１００は、ブロック１０２で始まり、このプロセスは、固体を有する液体衝撃システムを用意するステップ１０４を含み、この場合、ρGは、ガスの密度であり、κは、ガスのポリトロープ指数であり、ρLは、液体の密度である。次に、システムに関するパラメータΨを計算するステップ１０６を実施し、Ψは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、そして、システムに関するパラメータΨを変化させることにより液体衝撃圧力（例えば、荷重、単位面積当たりの荷重及び経時的な荷重）を変化させるステップ１０８を実施し、パラメータΨの値を増大させると、液体衝撃圧力が減少し、パラメータΨの値を減少させると、液体衝撃圧力が増大する。プロセス１００は、ブロック１１０で終了する。
【００２７】
幾つかの実施形態において、ステップ１０４で用意した二相液体衝撃システムは、液体貯蔵容器システム、燃料容器システム、インクジェットシステム又は少なくとも、固体表面、ガス部分及び液体部分を備えた別のシステムのうちの任意の１つであって良く、固体表面に接触する液体部分は、力又は圧力を固体表面に及ぼす。例示の液体貯蔵及び燃料容器システムでは、液体による衝撃は、主として、容器又はタンク内における液体のスロッシングに起因しており、好ましくは、液体衝撃圧力を減少させる。インクジェットシステムでは、インクは、液体であり、１枚の紙が固体表面であり、インクジェットの周りの気体がガスである。この例示のシステムでは、液体衝撃は、紙に対するインクジェットであり、好ましくは、液体衝撃を増大させる。
【００２８】
ガスは、二相システムと両立性がなければならないことに注目されたい。両立性は、多くの要因、例えば易燃性、毒性、液体による溶解度、環境に優しいかどうか、液体よりも低いボイルオフ温度、相対的コスト及び／又は入手性及びこれら要因の任意の組み合わせによって定められる場合がある。
【００２９】
システムに関するパラメータΨを計算するステップ１０６は、当業者に知られている任意の妥当な手段により実施されるのが良い。例えば、或る特定のしきい値条件が満たされる場合にはいつでも、例えば、特別に設計された許容誤差の範囲外の液体衝撃荷重の検出が得られたときにはオペレータによりパラメータΨを手動で計算することができる。変形例として、プロセッサ、ＬＡＭ、記憶装置及び種々の気体・液体システムに関する密度及びポリトロープ指数値を得るためにデータベース又はネットワークへの接続部を備えた自動コンピュータシステムを用いてパラメータΨを計算しても良い。さらに別の代替手段としては、所与のシステムに関して値のあらかじめ計算された表中のパラメータΨ、例えばＬＮＧシステムに関するパラメータΨの値を検索することが挙げられる。
【００３０】
システムに関するパラメータΨを変化させることにより液体衝撃荷重を調節するステップ１０８は、少なくとも、システム内におけるガスの圧力を変化させるステップ、システム内におけるガスの温度を変化させるステップ、システム内におけるガスの組成を変化させるステップ、システム内における液体の組成を変化させるステップ及びこれらの任意の組み合わせを含む。液体容器システム、例えば燃料タンク又は液体容器に関し、液体のレベル（液位）も又、アレージガスの圧力を変化させることによりシステムのパラメータΨを変化させる。この液体充填レベルは、積荷又は揚荷作業中、特に、かかる作業が例示のＬＮＧ容器システムについて高い又は荒れた海上模様で行なわれる場合、最も大きな単一の要因であるといえる。
【００３１】
具体的に説明すると、システムがＬＮＧを搬送するための例示のＬＮＧ容器である場合、液体は、ＬＮＧであり、これを変化させることはないであろう。注目されるべきこととして、想定するＬＮＧは、「商用」ＬＮＧであり、これは、実質的に純粋であるが、ＬＮＧ技術分野における当業者には周知である汚染物を含んでいるであろう。この例示の場合、アレージガスは、一般に、ＬＮＧからのボイルオフ（蒸発損）ガスであり、ＬＮＧと同一又は類似の成分を有しているであろう。したがって、このガスは、主としてメタンを含むが、特に汚染要因物がメタンに実質的に等しいボイルオフ温度を有する場合、汚染要因物のうちの何割かを更に含む。しかしながら、システムに関するパラメータΨを変化させるステップは、システム内の「エンハンスメントガス」、例えばヘリウム、ネオン、窒素、メタン又はアルゴンの量を増大させることによりアレージガスの組成を変化させるステップを含むのが良い。
【００３２】
例示のＬＮＧの一特徴は、搬送中、ＬＮＧの一部分が蒸発して容器内のアレージ容積部中に追加の量の天然ガスを生じさせる場合があるということにある。これは、圧力を増大させる場合があり、又、ＬＮＧの搬送中、パラメータΨを変化させる可能性が多分にある。かかる変化により、メタンのうちの何割かを除去し又は天然ガスの追加を補償するために別のガスをアレージ容積部中に注入する必要のある場合がある。特定の一例では、ＬＮＧ容器は、圧力設定手段を備えた圧力放出弁を有するのが良い。かかる弁は、良く見受けられ、典型的には、搬送中におけるＬＮＧ容器内の相当な圧力増大を回避するよう構成されている。しかしながら、上述したように、アレージガス圧力が僅かに高いと（設計許容誤差の範囲内において）、その結果、スロッシング荷重が減少する場合がある。かかる場合、圧力放出弁の圧力設定値を増大させてスロッシング荷重を減少させることが好ましい場合がある。さらに、オフショア基地での積荷又は揚荷作業中、パラメータΨを考慮に入れなければならない。これは、より多くのアレージガスを揚荷中に注入して荒れた又は高い海上模様中でも揚荷を可能にするのに十分に高いパラメータΨを維持するステップ、アレージガスの組成を変更して所望のΨレベルを達成するステップ又はこれらステップの組み合わせを含むのが良い。
【００３３】
アレージガスを用いて所望のΨを達成した後、アレージガスを貨物移送基地（例えば、搬入又は受け入れ基地）か搬出基地かのいずれかで回収し又はこれを性状回復して通常のＬＮＧ作業に、より典型的な特性を有するようにするのが良い。搬出の場合、アレージガス（例えば、窒素）は、ＬＮＧ船が搬出基地に戻った後にタンクがＬＮＧで満たされているときに押し退けられるのが良い。押し退けられたガスを他の目的、例えば不活性ガス又は冷媒のための供給原料として搬出基地で再使用するのが良い。貨物移送の場合（例えば、搬出基地）、メタンをガス組成が性状回復されるまで注入してタンク内に戻すことにより又はアレージガスをメタンと交換し、アレージガスを貯蔵することによってＬＮＧ船内に戻すのが良い。有益には、教示した方法は、経済上の観点と作業の安全上の観点の両方から少なくともＬＮＧ業界にとっての重要性がますます高くなるであろう。
【００３４】
計算及び調節ステップは、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（電子的）量として表されたデータを操作してこれをコンピュータシステムのメモリ又はレジスタ内の物理的量として同様に表された他のデータに変換するコンピュータシステム若しくはこれに類似した電子コンピュータ処理装置又は他の情報格納、伝送又は表示装置の作用及びプロセスによって達成できることに注目されたい。
【００３５】
図２は、本発明に従って物体に対する液体衝撃荷重を最適化する方法の一実施形態の流れ図である。この方法２００は、ブロック２０２で始まり、液体衝撃システムにおいて物体に対する液体の最適液体衝撃荷重を求めるステップ２０４を含む。この方法は、液体の種類、ガスの種類又はガスの混合物（例えば、ガスと液体の組成）、システムの圧力及びシステムの温度を含む属性の群から最適化のための属性を選択するステップ２０６及びパラメータΨを用いて物体に加わる液体の液体衝撃圧力を計算するステップ２０８を更に有し、パラメータΨは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義され、ρGは、ガスの密度、κは、ガスのポリトロープ指数、ρLは、液体の密度である。次に、最適荷重を計算荷重と比較し（２１０）、これら荷重が実質的に同一である場合（２１４ａ）、属性を最適化し（２１４ｂ）、しかしながら、これら荷重が実質的に同一でない場合（２１６ａ）、属性を調節し、ステップ２０８〜２１２を繰り返し実施し（２１６ｂ）、ついには、最適荷重を計算荷重が実質的に同一になるようにする。
【００３６】
図３は、本発明に従って容器内の液体衝撃荷重を減少させる方法の一実施形態の流れ図である。プロセス３００は、ブロック３０２で始まり、このプロセスは、液体衝撃システムを用意するステップ３０４を有し、液体衝撃システムは、液体と、第１のガスと、液体で満たされた液体容積部及び第１のガスで実質的に満たされたアレージ容積部を備えた容器とを有し、液体は、密度（ρL）を有し、ガスは、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を有する。次に、この方法は、液体衝撃システムに関するパラメータΨを求め又は計算するステップ３０６を有し、パラメータΨは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義される。パラメータΨを増大させると容器に加わる液体衝撃荷重が減少することに注目されたい。大抵の場合、この関係は、線形であるが、システムの形式によって影響を受ける形状を有する。この方法は、次に、システムのパラメータΨを増大させるステップ３０８を含む。
【００３７】
システムのパラメータΨを増大させるステップ３０８は、次のステップ、即ち、容器内の第１のガスの圧力を増大させるステップ、第１のガスの一部分を高いパラメータΨを有する選択されたガスで置き換えるステップ、容器内の液体の量を増加させるステップ及びボイルオフガスの量を減少させるステップのうちの１つによって実施されるのが良く、ボイルオフガスの量は、液体量からのボイルオフの結果である。
【００３８】
図４は、図３の方法に従って容器内における液体衝撃荷重を減少させるシステムの略図である。したがって、図４のシステムは、図３を参照すると最も良く理解できる。システム４００は、少なくとも、密度（ρG）及びポリトロープ指数（κ）を備えた第１のアレージガスを収容したアレージ容積部４０４を有すると共に所与の量の液体４０６を収容した容器４０２を有し、液体は、密度（ρL）を有する。システム４００は、液体の量、アレージ容積、液体密度（ρL）、アレージガス密度（ρG）及びアレージガスポリトロープ指数（κ）を含むシステム変数の測定値を取るセンサシステム４０７を更に有している。計算器４０８がセンサ４０７に作動的に接続されており、この計算器は、パラメータΨを計算するよう構成されており、Ψは、（ρG／ρL）（κ−１）／κとして定義される。計算器４０８は、弁４１８を制御するよう構成された制御装置４１０に接続され、この弁は、制御装置４１０に接続され、この制御装置は、フローライン４１６を介するアレージガス収容場所４１２ａ，４１２ｂからのアレージガスの流量を制御するよう構成されている。また、システム４００のガス圧力を調節するよう制御装置４１０によって制御されるポンプ４１８をオプションとしてシステム４００に追加するのが良い。
【００３９】
幾つかの実施形態において、アレージガス収容場所４１２ａが１つしか設けられていないが、システム、空間利用性及び他の要因に応じて２つ又は３つ以上設けても良い。また、２つ以上のタンクが用いられる場合、状況に応じて各場所４１２ａ，４１２ｂからのガスの量を選択したり分配したりするためのセレクタ４１１が制御装置４１０に作動的に接続されるのが良い。
【００４０】
例示の一実施形態では、容器４０２は、ＬＮＧタンクであり、これは、任意形式のＬＮＧタンクであって良いが、世界のＬＮＧ運搬船の大多数に見られる標準のメンブレン型タンクである可能性が最もありそうである。この例では、システム４００は、タンクの改造を殆ど行なわず又は全く行なわないで既存のＬＮＧ運搬船に組み込むことができる。例えば、最新式のＬＮＧ運搬船の中には、動的漏れ検出システム（又は破断検出システム）を既に有しているものがあり、センサ４０７のうちの少なくとも幾つか、例えば圧力センサをかかるシステム中に組み込み又は改造して更に、スロッシング荷重をモニタするようにすることは比較的安価である場合がある。システム４０４は、データ収集システム（ＤＡＱ）（図示せず）を更に有し、これは、当業者には知られている標準型ＤＡＱであるのが良く、これは、大抵のＬＮＧ運搬船中に既に組み込まれている場合がある。ＬＮＧの例では、液体４０６は、ＬＮＧ（又は、オプションとして、ＬＰＧ又は別の液化ガス生成物）であり、ガス４０４は、典型的には、メタンであり、これは、ＬＮＧからのボイルオフガスである。
【００４１】
例示のＬＮＧ実施形態では、計算器４０８は、所要の目的のために特別に構成されるのが良く、或いは、計算器４０８は、汎用コンピュータを有するのが良く、この汎用コンピュータは、このコンピュータ内に記憶されたコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ状態にされ又は再構成される。かかるコンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体中に記憶されるのが良い。コンピュータ可読媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）により可読形式で情報を記憶し又は伝送する任意の機構体を含む。例えば、コンピュータ可読（例えば、機械可読）媒体としては、機械（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体（例えば、読み出し専用記憶装置（“ＲＯＭ”））、読み取り書き込み記憶装置（“ＲＡＭ”）磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置等）及び機械（例えば、コンピュータ）可読伝送媒体（伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、ディジタル信号等）の電気、光、音響又は他の形態）が挙げられるが、これらには限定されない。また、計算器４０８は、ネットワーク接続装置、表示装置及び入力装置、例えばモニタ及びキーボードと連絡状態にあるのが良い。計算器４０８は、センサ４０７からデータを受け取ってパラメータΨを計算するよう構成されているのが良く、パラメータΨは、次に、制御装置４１０によって利用されるのが良い。
【００４２】
大抵の実施形態では、制御装置４１０は、情報、例えば、センサ４０７からのデータ、計算器４０８からのパラメータΨの値及びオペレータからの情報（例えば、海上模様、他のアレージガスの入手可能性、システムに対する予想又は最適液体衝撃荷重、種々の機器、例えばポンプ４１８、弁４１４、センサ４０７の作動状態及び他の情報）を受け取るよう構成されている。制御装置４１０は、更に、必要に応じて又は要望に応じて情報及び指令をオペレータ及び機器に置くよう構成されている。したがって、制御装置４１０は、好ましくは、入力及び表示装置並びに永久記憶装置、例えばハードドライブを有する。例示の一実施形態では、計算器４０８及び制御装置４１０は、単一ユニットに統合されるのが良い。
【００４３】
理解されるべきこととして、収容場所４１２ａ，４１２ｂは、ガスの源及びガスを抜くための場所（ガス抜きが適切である場合）を含むのに十分広く構成されるべきであり、かかる収容場所は、必ずしも、密閉タンクに限定されることはない。例えば、幾つかの用途では、大気を適当なアレージガスとして選択することができる（注目されるべきこととして、空気は、ＬＮＧの場合には適当ではない場合がある。というのは、空気中の酸素がＬＮＧボイルオフガスと反応する場合があるからである）。空気分離ユニット（ＡＳＵ）が効率的であり且つ有効になる場合、ＡＳＵを利用して、アレージガス４０４として用いられるよう主として不活性ガス（例えば、窒素及びアルゴン）を出た空気から酸素を除去することが妥当な場合がある。かかる例示の場合、収容場所４１２は、ＡＳＵ（図示せず）であろう。多くの実施形態では、収容場所４１２ａ，４１２ｂは、ガスを収容するタンクであり、状況に応じてガスを送り出し又は受け入れるよう構成される。
【００４４】
幾つかの実施形態では、収容場所４１２ａ，４１２ｂは、既存のＬＮＧ運搬船に追加される最も大きな物体である場合があるが、これら場所４１２ａ，４１２ｂは、好ましくは、ＬＮＧ貯蔵容器４０２ひとつ分よりも非常に小さく、過度の作業上の危険又は不便さを追加することなく、ＬＮＧ運搬船のデッキ上に適切に配置可能である。ＬＮＧ船の中には、安全上の理由でＬＮＧボイルオフ（メタン）を取り扱うためにかかるタンクを既に装備しているものがあり、本明細書において開示したシステムによる既存のＬＮＧ運搬船のレトロフィットが比較的安価になる。
【００４５】
弁４１４は、フローライン４１６を通るガスの流量を制御するのに適した任意形式の流量弁であるのが良い。弁４１４は、更に、２方向への流れを許容できるべきである。当業者であれば、システム４００に使用できる弁の形式についての理解を有するであろう。同様に、フローライン４１６は、システム４００を効果的に作動させるのに足るほど高い流量及び圧力でガス状流体を或る１つの場所から別の場所に搬送するのに適した任意形式のフローラインであって良い。同様に、ポンプ４１８は、システム４００で想定される気体圧力及び量を取り扱うことができるようにすることが必要であり、これは、システムの形式に応じて様々であろう。当業者であれば、種々の弁４１４、フローライン４１６及びポンプ４１８がこれらの意図した目的に利用される場合、システム４００で動作可能であることについての理解があるであろう。
【００４６】
実施例
【００４７】
図５Ａ及び図５Ｂは、例示のＬＮＧメンブレン型タンク断面の略図であると共に図１〜図４の方法及びシステムについて開示されているパラメータΨを用いてＬＮＧ容器内における液体衝撃荷重を測定する例示のセットアップの略図である。したがって、図５Ａ及び図５Ｂは、図１〜図４を参照すると最も良く理解できる。図５Ａは、液体５０４及びアレージガス５０２で満たされた典型的なＬＮＧメンブレン型タンクの概略断面５００を示している。矢印５０６は、タンク５００の予想相対運動を示している。図５Ｂは、スロッシング衝撃圧力を測定する検出装置５１２を示す実験用タンク５１１の略図５１０である。また、液体５１４がスロッシング状態で示されており、矢印５０６は、タンク５１１の予想運動を示している。
【００４８】
二相気体・液体システムにおける液体衝撃荷重を減少させる例示の一方法は、ＬＮＧタンク内に入っている液化天然ガス（ＬＮＧ）及び天然ガス（例えば、主としてメタン）を用意するステップを含む。具体的に説明すると、このモデルは、例示のＬＮＧオフショア揚荷の場合を説明するものであり、この場合、タンク５００は、部分充填条件下にある。最初に、ＬＮＧレベルは、タンク５００から放出されているＬＮＧをモデル化するよう減少する。第２に、アレージ空間５０２にガス混合物を充填し、このガス混合物は、ＬＮＧとほぼ同じ極低温状態で窒素（Ｎ2）を含む。窒素注入は、アレージ圧力（例えば、気体圧力）が大気圧（例えば、約１４．７ｐｓｉ又は１０１ｋＰａ）に実質的に等しいままであるようにする流量に維持される。オフショア基地に搭載されている窒素発生器により窒素を提供するのが良く、窒素を前もって発生させて液体の形態で（例えば、４１２のような収容領域に）貯蔵しても良く、或いは、ＡＳＵ又は他の装置により提供しても良い。第３に、窒素注入は、ＬＮＧ貨物移送が終了すると停止する。
【００４９】
窒素は、ＬＮＧシステムにおけるアレージガスとして良好な選択肢である。というのは、窒素は、以下の基準、即ち、ＬＮＧよりも低いボイルオフ温度、不活性且つ非毒性ガス、最小限の環境へのインパクト、多量の入手可能性、安価であること、ＬＮＧ中の溶解度が低いこと及びＬＮＧ品質を維持できることの全てを満たすからである。重要なこととして、窒素とＬＮＧの組み合わせは、メタンとＬＮＧの組み合わせよりも大きなパラメータΨを生じる。表１に以下に示されているように、窒素／ＬＮＧのパラメータΨは、メタン／ＬＮＧの数値のほぼ２倍である。表１は又、アルゴン及びヘリウムに関するデータを一覧表示している。理解できるように、アルゴンは、潜在的に、衝撃荷重を一段と減少させることができ、ヘリウムの存在の結果として、衝撃荷重が著しく増大する場合がある。
【００５０】
【表１】
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スロッシング衝撃圧力の減少度は、２Ｄスロッシング試験、例えば本明細書において開示するスロッシング試験により実証可能である。これら試験は、２Ｄ加圧タンク５００を利用している。タンク５００に沸騰水５０２を充填し、アレージ５０４に沸騰状態の蒸気（又は蒸気）を充填した。典型的な試験条件下において、蒸気及び液体は、熱平衡状態に達した。パラメータΨの効果を実証するのに、試験温度を変化させたが、その結果、蒸気密度（ρG）が変化した。この作用効果は、互いに異なるアレージガス組成及び圧力を用いた試験により一段と確認された。その結果、メタン／ＬＮＧ及び窒素／ＬＮＧに起因するスロッシング荷重は、ほぼ同じ動向を辿ることが期待される。
【００５１】
図６は、パラメータΨに対するスロッシング衝撃荷重（又は圧力）をプロットした例示のグラフ図である。グラフ６００は、スロッシング衝撃荷重６０２とパラメータΨ６０４（単位なし）を互いに比較している。プロットは、変数としての圧力６０２及びΨ６０４の相互作用を示す曲線６０６を更に含む。また、２つの点６０８ａ，６０８ｂが２つの互いに異なる条件及びΨ６０４における近似変化と比較した圧力６０２の近似変化をプロットしたものとして示されている。曲線６０６を見ると、或る条件下においては、圧力を著しく下げるのにΨのかなり大きな変化を必要とする場合のあることは、明らかなはずである。有用な一計算は、パラメータΨの変化の潜在的有効性を判定するために曲線の導関数（ｄＰ／ｄΨ）を含む。
【００５２】
図７は、スロッシング衝撃荷重をパラメータΨと比較した実験結果のプロット図である。グラフ７００は、圧力７０２（無次元）とパラメータΨ７０４の関係を示している。プロット中の菱形７０６は、蒸気／水試験からの実験データを示している。プロット中の円７０７は、重いガス／水試験からの実験データを示している。実線で表された曲線７０８は、実験データの当てはめ曲線である。プロット７００では、メタン／ＬＮＧ及び窒素／ＬＮＧを含む条件は、それぞれ、円７１２ａ，７１２ｂとして表示されている。理解できるように、衝撃荷重７０２は、Ψ７０４がメタン／ＬＮＧから窒素／ＬＮＧに増大すると、ほぼ半分に減少することが期待される。試験を高充填条件で実施したが、ほぼ同じ動向が部分充填条件について期待される。
【００５３】
上述の開示内容から、Ψの最適化及び／又は加減は、所与の液体衝撃システムの設計中及び／又は液体衝撃システムの作動中に行なわれて良いことは理解できる。
【００５４】
本発明の技術は、種々の改造形態及び変形形態を取ることができるので、上述の例示の実施形態は、例示として示されているに過ぎない。しかしながら、この場合も又、本発明は、本明細書に開示した特定の実施形態に限定されるものではないことは理解されるべきある。確かに、本発明の技術は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の真の精神及び範囲に属する全ての変形例、改造例及び均等例を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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