(57)【要約】交換されるべきバラスト水のタンクの底部で測定される圧力より大きい圧力を作り出して船が航行する場合において、船首の１以上の取入ポートを介して海水を取り入れることによる船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。海水は、バラストタンクの底部に取り入れられ、交換される水は、船の側部に沿うバラストタンクの頂部に位置する排出ポートから海へ排出される。本方法は、大洋の横断のような航海中において、バラスト水を頻繁に交換することにより、遠方の海水へ投入された場合に環境上の問題を生じる可能性のある海洋生物等の輸送を解消することができる。
2005536402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船が航行中に船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法であって、
前記バラストタンクの底部で前記バラスト水の圧力を測定し、該測定されたバラスト水の圧力より大きい圧力で船が移動している場合には、船首に設けられた取入ポートから海水を取り入れるステップと、
前記取入ポートから前記バラストタンクの底部へ加圧された海水を導くステップと、
前記バラストタンクの上部に配置された少なくとも１つの排出ポートから海へ海水を排出するステップと、
を有することを特徴とする船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項２】
前記バラスト水は、前記バラストタンクの上部の複数の前記排出ポートを介して排出されることを特徴とする請求項１に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項３】
前記加圧された海水は、前記バラストタンクの底部に沿って分配されることを特徴とする請求項１に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項４】
前記海水は、前記バラストタンクの壁の一つの開口部を介して前記バラストタンクに導かれることを特徴とする請求項３に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項５】
前記海水は、前記バラストタンクの壁の複数の開口部を介して前記バラストタンクに導かれることを特徴とする請求項３に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項６】
少なくとも１つの前記排出ポートから排出される海水の流量を測定するステップと、
前記流量に基づいて、前記少なくとも１つの排出ポートから海水の排出を、所定の時間継続するステップと、
前記バラストタンクの底部への水流を止めるステップと、
前記少なくとも１つの排出ポートを閉めて、前記バラストタンクを密閉するステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項７】
前記海水の排出は、前記バラストタンク内の前記バラスト水と、交換のための前記海水との、所定の最小有効交換率を十分に実現できる時間継続することを特徴とする請求項６に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項８】
前記有効交換率は、８０％以上であることを特徴とする請求項７に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項９】
前記船の他のバラストタンクへ水を導くことを特徴とする請求項６に記載の船のバラストタンクのバラスト水を交換する方法。
【請求項１０】
船が航行中に、船の分離して設置された複数のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する方法であって、
前記バラストタンクの底部で前記バラスト水の圧力を測定し、該測定されたバラスト水の圧力より大きい圧力で船が移動している場合には、船首に設けられた取入ポートから海水を取り入れるステップと、
前記取入ポートから前記バラストタンクの底部へ加圧された海水を導くステップと、
前記バラストタンクの上部に配置された１以上の排出ポートから海へ海水を排出するステップと、
を有することを特徴とする船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する方法。
【請求項１１】
前記加圧された海水は、１以上の前記バラストタンクに同時に取り入れられることを特徴とする請求項１０に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する方法。
【請求項１２】
船が航行中に複数のバラストタンクを有する船のバラスト水を動的に交換する装置であって、
船殻に配置され、水中に位置する海水取入ポートと、
前記取入ポートと連通する接続する少なくとも１つのメインダクトと、
動的なバラスト水の交換が行われる前記複数のバラストタンクの各々の底部から伸張し、前記少なくとも１つのメインダクトと連通する少なくとも１つの供給ラインと、
前記複数のバラストタンクの中から海へ水を排出するために設けられており、前記複数のバラストタンクの各々の上部に配置された少なくとも１つの排出ポートと、を有し、
前記取入ポートから流入した海水は、前記複数のバラストタンクの底部へ流入し、前記各バラストタンクの水は、前記排出ポートから排出されることを特徴とする船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項１３】
前記取入ポートをカバーするための少なくとも１つの保護ドアをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのメインダクトの各々を介する流れを断続する位置に設けられた少なくとも１つのバルブをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項１５】
前記バラストタンクへの前記少なくとも１つの供給ラインの各々に設けられた少なくとも１つのバルブをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項１６】
前記複数のバラストタンクの上部に位置する前記少なくとも１つの排出ポートを介する水の流れを断続する少なくとも１つのバルブをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項１７】
前記各バラストタンクの底部の全体にわたって、前記供給ラインからの水を導く分配マニフォールドをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項１８】
前記メインダクトは、前記複数のバラストタンクの外壁を貫通していることを特徴とする請求項１２に記載の船のバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの取入ポートは、船首に位置することを特徴とする請求項１２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのメインダクトは、船首の前記取入ポートから船尾に伸張していることを特徴とする請求項１９に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項２１】
前記２つのメインダクトは、船のキール線のそれぞれ一方の側に配置され、船首から長手方向に伸張していることを特徴とする請求項２０に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの取入ポートは、前記船殻の底部に位置するスクープであることを特徴とする請求項１２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの供給ラインと前記少なくとも１つのメインダクトとを連通する少なくとも１つの補助バラストポンプをさらに有し、
前記バラストタンク内の水圧を、前記少なくとも１つの補助ポンプを作動させることにより増加させることを特徴とする請求項２２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置
【請求項２４】
前記船の船殻に取り付けられた海水チェストをさらに有し、
該海水チェストは、前記補助バラストポンプと連通していることを特徴とする請求項２３に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【請求項２５】
前記２つのスクープは、前記船殻の底部の船首及び船尾の位置に配置されることを特徴とする請求項２２に記載の船のバラストタンクのバラスト水を動的に交換する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＬＣＣやコンテナ船やタンカー等のような大型船の海水バラストの取水、交換、及び、排出を制御する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
空荷または一部積載の貨物船の安定及び安全航行を維持するために、大型船の釣り合いをとり、及び／又は、所定の喫水に達するように、バラストタンクに海水を取り入れることが必要である。
【０００３】
実例として、貨物船は、第１の港でバラストとして海水を取り込み、何千マイルも離れた第２の港へバラストとして海水を輸送し、海水のバラストは、貨物船が積み荷をする港や停泊場所にて排出される。
【０００４】
ある場所で積まれた海水のバラストは、寄港地の地域の海に排出された場合に環境上の悪影響を有する、微小なバクテリア、海洋植物、魚、甲殻類、その他の海洋生物等の様々な生物を含む可能性があるということが報告されている。齧歯類や魚や蟹等を取入ることを防止するための粗雑なフィルタリングシステムを備えることにより、この問題を低減する努力がなされてはいるが、特に効果的であるとはいえない。
【０００５】
一般に、大量の海水は、大型船のバラストタンクに取り入れられ、大型商船の非効率な荷の積み込みや空運転による生じる大きな滞船料を低減するために、可能な限り早く積み荷が行なわれる。排出地における海の環境に悪影響を及ぼす海の生物を含む可能性のある海水を大量に、離れた場所へ運んで排出するという現在の船の通例に伴う有害な影響を、実質的に削減し、排除することが可能な改善された方法と装置が必要とされている。
【０００６】
船首に取入ダクトを有し、船が航行中にバラストタンク中の水の交換を生じさせるために、水圧の差を利用した方法及び装置が、米国特許第６０５３１２１号明細書に開示されている。新しい海水を含むメインダクトからの加圧された新しい海水は、バラストタンクの一端の底部に取り入れられ、バラストタンクの他端のバルブを有する底部ドレインは、船体の底側部から海へ水を排出する。米国特許第６０５３１２１号明細書に開示されているように、実験データに基づけば、小スケールのシステムの６時間の運転の後、初期のタンクに取り入れられた海水は、初期の塩分含有量の２５％にまで希釈された。しかしながら、バラストタンク内の水が、バラストタンクの頂部のポートや排出ポートを介して排出されることについてや、バラストタンクから海洋生物を取り除くことの好ましさについては、米国特許第６０５３１２１号明細書には何ら開示も示唆もない。
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、海洋生物を含有するバラスト水の出所から遠く離れた場所への、当初のバラスト水の輸送を大幅に減少し解消することが可能な大型船の海水バラストの急速交換のための方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、大型船が航行中に、大型船のバラストタンクへの海水バラストを取入・排出するための効果的かつ経済的な装置を提供する。
【０００９】
さらに、本発明の他の目的は、船が航行中に供給される必要のある動力とポンプの使用を必要最小限にする一方で、船内の１以上のバラストタンクのいずれかにおける海水バラストの位置と同様に、海水バラストの量の素早い制御を可能にする方法と装置を提供する。
【発明の開示】
【００１０】
（発明の概要）
上記目的と他の特長が、海水が船首の少なくとも１つの取入ポートを介して継続的に取り入れられ、船首の取入ポートと通ずる１以上のメインダクトを介して、バラストタンクの底部へ分配され、バラストタンクを介して上向きにバラスト水を移動し、可能な限りシャーストレイキ（sheer strake）に近いバラストタンクの最も高い所に位置する１以上のオーバーフロー排出ポートや排出ポートを介して海へバラスト水を排出するという本発明の装置及び方法により達成することができる。
【００１１】
船が進むにつれ、海水は、１以上の船首の取入ポートから中に入り、バラストタンクの下部領域に分配され、上昇して各バラストタンクの排出ポートからオーバーフローする。そして、このオーバーフローは、海へ排出される。船の速度が増加すると、メインダクトとバラストタンクと排出ポートを介して排出する水流量も増加する。
【００１２】
特に好ましい実施形態においては、２つの船首の取入ポートを備え、取入ポートの各々は、メインダクトと連通する少なくとも１つのバルブを備え、そして、メインダクトの各々は、中心線キールのそれぞれ一方の側に配置され、長さ方向にわたる複数のバラストタンクの各々へ又は貫いて伸張するバルブを備えた排出ポートを有する。少なくとも１つの吸入ポートＴ−フィッティングまたはブランチ配管が、メインダクトから各バラストタンクの下部や底部の領域へ、新しい海水を導くために設けられている。
【００１３】
さらに好ましい実施形態においては、各バラストタンクへの複数の取入ポートがメインダクトから備わり、今あるバラスト水の交換と排水効果を促進するためにバラストタンクの全ての下部領域への流入する海水の流れと分配を最大化する。複数の取入ポートの位置は、隔壁や縦通材やバッフルや各バラストタンクの内部の構成要素に基づいて選択される。
【００１４】
本発明の装置及び方法の他の好ましい実施形態においては、バラストタンクへの各Ｔ−フィッティングは油圧アクチュエータにより制御される少なくとも１つ、より好ましくは２つのシーケンシャルバルブを備える。バルブは、メインダクトと、排出ポートを有するベルマウスとの間に位置する。２つのバルブの使用は、一方のバルブの故障や遮断という事態に対して、安全マージンを提供する。油圧アクチュエータの動作は、好ましくは、貨物制御室、ブリッジ、及び／又は、船の操作エリアに位置する制御盤から指令がなされる。さらなる安全対策として、手動による操作が可能なバルブポジショナを、各バルブに備えてもよい。
【００１５】
少なくとも２つのバルブを１以上の船首の取入ポートに設けることも好ましい。水中のごみの衝突からバルブを守るために、鉄格子やステンレス棒のような高強度取水ポートガードを設けてもよい。海水を取り入れる主制御バルブは、油圧アクチュエータを用いたボールバルブであることが好ましい。ボールバルブの背後には、油圧アクチュエータを備える２重ゲートバルブが設けられていることが好ましい。船首の取入ポートには任意に、１以上の流体的に駆動するドアもしくはカバーを取り付けてもよい。流体駆動システムの予期せぬ故障が生じた場合には、船首のドアは、安全側に作動し、閉じた位置となる。取入ポートバルブも、流体駆動システムの故障時には、クローズポジションへ戻るように構成される。
【００１６】
本発明の運転装置及び方法は、バラスト水用の取入ポートが概してポンプ室の付近の船の後方にある従来技術とは異なる。当業者により評価されるように、大量の水を排水する場合には、ポンプに動力を供給する大量のエネルギーが必要となる。さらに、従来技術の運転システム及び方法は、船の積み荷を降ろす間に、バラストタンクに取り入れられる水を希釈するに過ぎない。従来技術のこのような限界は、バラスト水が上向きに移動し、従来技術のようにタンクの底部からではなく、バラストタンクの頂部から排水されるという特徴を有する本発明により克服することができる。
【００１７】
最小の混合を伴うバラストタンクの底部への新たな水の取り入れは、バラストタンクを満たすときに、バラストタンクに最初に取り込まれた、生物学的な物質や海洋生物を含有する水を上向きに移動させる。このように本発明は、バラストタンクから、今あるバラスト水を流し、新たなバラスト水に置き換えるという非常に効果的な手段を提供する。
【００１８】
当業者に理解されるように、荷を降ろすドックや係留所から超大型タンカー（ＶＬＣＣ）が移動する際に必要なバラストを供給するために、既存のポンプを使用することが必要かもしれない。しかしながら、いったん船が航行を開始すれば、その前進により、船首に対する水圧力が生じ、穏やかな速度であっても、十分にバラストタンクへ海水を持ち上げることが可能となる。水圧力は、すでに確立された関係に基づいて、算出することが可能である。
Ｄｒａｇ（ｌｂｓ／ｓｑｆｔ）＝１／２  ｄｖ２ｋ                          （１）
ここで、ｄ＝例えば海水等の液体の密度
ｖ＝水上における大型船の相対速度
ｋ＝１．２８と想定される、抵抗係数
下記表１は、様々な相対速度及び配管の直径において、上昇可能な水柱又は水頭を示す表である。
【００１９】
【表１】
2005536402.tif 000003
【００２０】
表１より、相対速度が１４ノットの場合には、３１８フィートまで水頭を上昇させることが、十分に可能であることがわかる。この水圧により、船首のバルブや、メインダクトや、バラストタンクのＴ−フィッティングや、ブランチ配管や、バルブや、内部の隔壁や、バッフルや配管を介して、流入した海水が移動することが十分に可能となり、バラストタンクの側壁部で水を上昇させ、バラストタンクの排出ポートを介してオーバーフローさせることを十分に可能とする。
【００２１】
また、当業者に理解されるように、各バラストタンクのＴ−フィッティングに備わる個々のバルブを調整することにより、各バラストタンクへのほぼ同一なスループットを確保することが可能である。例として、流入するバラスト水に対する流量制御が存在しない場合には、船尾のバラストタンクは、水の摩擦損失のために第１の船首のタンクより実質上低い水圧の水を受け取ることとなる。船尾に一番近いタンクに到達し、継続したオーバーフローを生じさせるための、十分な流れを確保するために、前方の取入ポート又はオーバーフロー排出バルブは部分的に閉じて、最終的に船尾のタンクに感知可能な背圧を生成する。他の代替の運転モードは、より大きな直径のＴ−フィッティングや船尾の取入配管を備える一方で、船首から船尾へメインダクトの直径を減少し、及び／又は、前方への流れを制限するために、船首のバラストタンクへの取入配管の直径を減少させることを含む。
【００２２】
さらに好ましい実施形態において、船が、相対的に低い水圧力を生成する速度で移動している場合には、１以上のバラストタンクへの流入する海水の流れを、減少させるか又は完全に止めてもよい。この運転モードにおいて、水の完全な流れと交換を得るために、流入する水を１つ又は１群のタンクへ向けてもよい。第１の１つ又は１群のタンクが所望の程度の交換が完了したのちに、それらのタンクへの流れは減少するか又は完全に止められ、次に、他の１つのタンク又は１群のタンクへ優先して流されることとなる。船の速度とそれに伴う水圧が上昇するにつれて、個々のタンクへの交換率も上昇することとなる。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態において、本発明のバラストを搭載・排出する装置を備えた大型船は、大型船の姿勢制御に必要な最小限の海水のバラストを搭載し、係留所やドックからの安全な移動を可能とする。大型船が係留所やドックから移動したのちには、１以上の船首のドアが開き、取入ポートを露出させる。関連する船首のバルブが開き、制御バルブにより取入ポートからブランチ配管へ導かれたさらなる海水の流入を許容する。そして、バラストタンクは、所定の所望のレベルにまで満たされる。海水バラストの所望の量が一旦搭載されて船が航行中の場合には、バラスト排出バルブは開き、バラストタンクのバラスト水は定常状態となるか、もしくは、流入量と排出量とが釣り合うように排出される。本方法のこの実施において、バラスト水は、船首の取入ポートからバラストタンクを介して絶えず移動し、海へ排出される。流れは、大型船にとり無害に継続し、船外へのバルブを備えたその構成は、常に開いたままとなる。このように、本発明は、特定の地域の海洋生物を含むバラスト水を搭載し、ある地域から何千マイルも離れている港へ輸送するという現在の方法を回避することができる。
【００２４】
本方法は航海の間継続させ、交換が継続するようにしてもよい。もう一つの選択肢として、バラストを航海の大部分維持してもよく、大型船が目的地に近付き、いまだ海上にある場合に交換を開始する。そのとき、この交換により、バラストタンクにはその地域の海洋生物を取り入れることとなるであろう。そして、その後の港において必要となるバラストの排出は、いかなる環境への悪影響を及ぼすことはないであろう。
【００２５】
速度制限や、海流や、要求される喫水線の高さや、船の既存の構成による配管の制限等がある場合には、完全な交換を行うために十分な圧力を提供することができないため、補助バラストポンプを本発明の実施形態に採用してもよい。
【００２６】
上述した記載から理解されるように、本発明は、船が航行中に運転の様々なモードを備えている。これらのモードは、任意の時間の相対速度に依存し、また船が移動する際の海に対する速度の変化率にも依存する。
【００２７】
本発明の装置及び方法の使用のために採用されうる従来の機器は、各バラストタンクの状態と、最初のバラスト水が、船が移動中に取り込んだ海水により交換された程度とを視覚的に表示する手段を備えるものである。
【００２８】
当業者にとり明らかなように、全体のシステムは、適切にプログラムされた一般的な用途のコンピュータにより任意に制御されればよい。理論計算により及び／又は実験的に得られた校正データを用いて、様々な流量における交換時間及び交換率が、船首の取入ポートにおける船の異なる対水速度の数値により定められる。中心線の配管ライン又はメインダクトに沿った、異なる位置における流量計は、好ましくは正確なデータをリアルタイムで提供するように設けられる。これにより、状況の変化に応じて、個々のバルブ又は１群のバルブについて、自動化されプログラムされた調節が可能となる。
【００２９】
プログラムは、先入れ後出し又はその逆の基準の交換、又は、全てのバラストタンクについて、同時の等しい流れと交換、又は、荷下ろし施設から船の出発開始時における、操縦者により選択された特定のすべての命令の交換を含んでいてもよい。
【００３０】
流量計は、オーバーフロー点に取り付けられ、リアルタイムに情報を制御盤へ提供し、各バラストタンクの相対的な水の交換率を表示するようにしてもよい。油圧アクチュエータを連続するバルブを介して、所望のバランスを得るまで流量を調整するために用いてもよい。適切にプログラムされた一般の用途のコンピュータを自動的にそれらの補正を行うために用いてもよい。
【００３１】
付加的な機器として、海水を取り入れる船首取入ポートや、オーバーフローポートや、バラストタンクの１以上の部分に、温度センサーを取り付けてもよい。バラストタンクに収容された水の温度は異なる、すなわち、流入する海水より暖かいか、もしくは、冷たいので、温度の差の情報が、交換の程度を示すために提供されてもよい。例として、オーバーフローと流入する海水の温度が同じ、又は実質的に同じ場合には、交換は完了したということがわかる。
【００３２】
各バラストタンクを介する流量は、オーバーフローフィッティングのバルブを調整することにより制御することが可能である。これは、あまり好ましくはない。というのは、バラストタンク内の静的水頭圧に加えて、内圧が生成されるからである。
【００３３】
上記より、所望の水圧を確保できる十分な速度で船が移動している限りは、バラストの交換は基本的には継続し、船首の取入ポートはメインダクトを介して、新しい海水を取り入れる。これにより、船が航行するや否や、ある地域特有の海洋生物は、海水と混合されるであろう。そして、３体積交換のうちに、フラッシング動作により、バラストシステムから完全に排出されるであろう。
【００３４】
バラストタンクは、取り入れられた水を誘導し角部をフラッシングするためのバッフルプレートやディバータ、及び／又は、今あるよどんだバラストを他の方法でせきとめることが可能な他の内部要素を備えていてもよい。効果的なフラッシングは、Ｔ−フィッティング及び／又は取入バルブの下流に接続した配管のマニフォールド出口及び／又はノズルにより行っても良い。
【００３５】
バラスト交換水の流量は、航行する海水に対する船の相対速度や、メインダクトの直径や、メインダクトから各バラストタンクへ流入させる各配管や、各Ｔ−フィッティングの取入ポートの直径などを含む多数の要因に依存する。多くの大型タンカーにおいて、バラストタンクは、外側の船殻とタンクの内側の壁との間において６フィートにわたる長さを有する。このように、壁により分割されるセンターキールの両側に、１以上のメインダクトを設置するための十分な空間が備わっている。バラストタンク上部のオーバーフロー又は排出ポートの合計もしくは全体の面積は、流れの制限による背圧を最小化するために、タンクの底部の取入配管の全体の面積と、少なくとも同一であるべきである。
【００３６】
好ましい実施形態において、直径にして約２０インチの単独のメインダクトは、左舷と右舷の各船首取入ポートから船尾に最も近いバラストタンクへ伸張している。単独の１０インチブランチラインＴ−フィッティングが、各バラストタンクへのメインダクトに沿って備わる。オーバーフロー排出ポートも、バラストタンクのだいたい頂部に位置し、適当な外側のフランジを備え、直径１０インチ以上の配管であることが好ましい。従来のデザインによって、バラストタンクは、通気孔が取り付けられている。
【００３７】
バラスト水を各バラストタンクに貯留するために、船首バルブを閉じることが必要となる。現在の船が一般的に備えるような補助の配管が、１以上のバラストタンクのバラスト水を減少させるために必要となる。好ましい実施形態において、既に一般的なダクトやポンプを使用する船は、１以上の船首取入ポートを設置することや、既存の配管を船首のバラストタンクから延長し、船首の取入ポートやバルブへの接続を図る等の改装が行われる。本方法によれば、既存の設計や構造の船を改装することにより、本発明による環境への利益や費用削減という長所を得ることが可能となる。
【００３８】
（発明の詳細な説明）
図を参照すると、図１は、従来の一般的な貨物船の側面図である。前部には貨物室を備え、船尾には、エンジンやポンプ室や他の設備が設けられている。
【００３９】
図２は、本実施形態の大型船の平面図である。大型船（タンカー）１は、複数の左舷と右舷のバラストタンク２Ａ〜６Ａと２Ｂ〜６Ｂとを有する。標準的な船の構成によれば、タンカー１は、船首１０から船尾へ向けて伸張する中心線隔壁８を有する。従来技術の一般的な大型船の船首と船尾の上部構造及びエンジン室の配置は図１の側面図に示されている。
【００４０】
本実施形態によれば、大型船１の船首１０には、１以上の油圧駆動されるドア１２が取り付けられており、このドア１２は、開放時に、少なくとも１つの取入ポート１４への水の流入を可能とする。好ましい実施形態において、海水の取入ポート１４は、Ｙ−フィッティング１６で分割され、左舷と右舷のメインダクト１８と２０へ、各々流入する。メインダクト１８、２０は、中心線隔壁８のそれぞれ一方側で伸張して、左舷と右舷の各バラストタンク２Ａ〜６Ａと２Ｂ〜６Ｂのバラストを交換するための新しい海水を供給する。
【００４１】
左舷と右舷の各バラストタンク２Ａ〜６Ａと２Ｂ〜６Ｂは、図中の２２に示される少なくとも１つの供給ラインにより、各左舷又は右舷のメインダクト１８、２０と接続する。供給ライン２２は、キール線に沿う縦方向の配管から、船殻に沿って配置される個々のバラストタンクへ分配するほぼ横方向へ、流れが変化するときの摩擦損失を最小化する分流フィッティングによりメインダクト１８、２０に接続する。好ましい実施形態において、横断する供給ライン２２は、今ある蓄えられたバラスト水と混合するために流入する交換用の海水を、全ての底部の領域に届くように導き、そして、あらゆる海洋生物を取り除いて循環させ、それは、交換が完了したときにタンクの頂部から流出させる場所に位置する複数の排出ポートを有するベルマウスで末端となる。ベルマウスは、別個のフィッティングを介して各バラストタンクの底部に入る複数のブランチ配管という形をとることも可能である。また、マニフォールドは、タンクの壁を介して入る唯一の点を有する配管という形をとることも可能である。
【００４２】
船殻に沿う各バラストタンク２Ａ〜６Ａと２Ｂ〜６Ｂは、外壁の頂部に最も近い少なくとも１つの排出オーバーフローポートまたは排出ポート３７を備える。排出ポート３７は、船の外壁の開口を介して連通（fluid communication）し、これにより、バラスト水を海へ排出することを可能としている。外部の塗装された船殻を伝わるバラスト水の量を最小限にするために、船の側面から離れた外側へ水を向ける適当なフィッティングを船殻に備えていてもよい。よどんだバラスト水の排出の結果として船殻に付着しているかもしれないあらゆる汚れや海洋生物等を、船殻の外部の表面を洗浄して取り除くために、加圧された海水を運ぶための適当なバルブを備えるフィッティングを有するダクトをバラスト水の排出ポート３７の近傍に備えてもよい。
【００４３】
バラスト交換過程の間の流入する海水の流れを制御するために、そして、バラスト交換過程の最後においてバラストタンクの中のバラスト水を維持するために、現在の海洋安全基準及び規則に従う第１及び第２のバックアップバルブが備えられている。船首の取入ポート１４は、一対のゲートバルブまたはグローブバルブを備える。そして、各左舷と右舷のメインダクト１８と２０は、各バラストタンク２Ａ〜６Ａと２Ｂ〜６Ｂへの供給ライン２２のための、各々１セットの２つのバタフライ分離バルブ（butterfly segregation valve）３４を備える。各バラストタンク２Ａ〜６Ａと２Ｂ〜６Ｂの排出ポート又はオーバーフローポートは、好ましくは、１対のオーバーフローバルブ３６を備える。排出ポートのためのバックアップバルブは、可能な限り船のデッキに近く位置するべきである。
【００４４】
本実施形態の動作方法においては、船首のドア１２が開き、船が航海中に適当な計器により、取入ポート１４の上流端の流体圧力が測定され、記録される。一旦、水圧が、バラスト交換を開始可能な所定の最小限の圧力が得られた場合には、オーバーフローバルブ３６は全開となり、１以上のバタフライ分離バルブ３４が開き、左舷及び／又は右舷のメインダクト１８と２０から水を中に取り入れる。１以上の左舷及び／又は右舷のバラストタンク２Ａ〜６Ａと２Ｂ〜６Ｂのバラスト水の交換は、所定のシーケンスでバルブ２２を開くことにより開始する。例として、航行中の最大対水速度に船が到達する前には、相対水圧差が、すべてのバラストタンクのオーバーフローを可能とするには十分ではないかもしれない。メインダクト１８もしくは２０及び送水供給ライン２２の圧力ゲージから得られる情報を用いることにより、新しい海水は、１以上のバラストタンクの中に入り、バラスト交換が開始する。送水供給ライン２２を介する流量は、所望の量の海水が各バラストタンクを通過するまで、一般的な計器によりモニターされる。
【００４５】
適切にプログラムされた通常の用途のコンピュータを用いることにより、差圧に関するデータと、メインダクト１８、２０と個々のバラストタンク供給ライン２２の各々の適切な位置の流量とは、収集・入力され、オペレータに、バラスト水の交換率と、完了に必要な時間と、完了信号信号とに関する情報を提供する。自動バルブコントローラも、圧力と流量データポイントに反応するようにプログラムされ、１以上のバラストタンクの交換が完了した場合には、バタフライ分離バルブ３４は閉じて、システムが安定した場合には、オーバーフローバルブ３６が閉じる。
【００４６】
周囲の海水に対する船の相対速度が、メインダクト１８と２０の水圧を追加のバラストタンクの交換を行うのに十分なレベルにまで増加するに従って、交換される各バラストタンクの適当な数のバタフライ分離バルブ３４とオーバーフローバルブ３６とが開かれる。所望のバラスト交換率を生じさせるために必要な下流圧を超えた場合には、オペレータ、もしくは、オプションとしてプログラムされた一般用途のコンピュータも、取入バルブ３０のポジションを制御する。船の速度の変化や周囲の海水に対する相対速度の変化により、メインダクト１８と２０における圧力が、所定の値以下に落ちた場合には、バルブコントローラは、１以上のバルブセットを閉める対応をする。例として、船が緊急停止状態におかれた場合には、船首のドア１２は、バラストタンクの内容物を保持するために閉じられる。個々のバラストタンクの内容物の任意の必要な削減は、船の一般的な配管やバルブを用いてなされる。
【００４７】
図３を参照すると、船体の船殻外板４６にスクープ部５０を備える他の実施形態が示されている。スクープ部５０は、底部オリフィス５２と、取入ダクト５４と、取入制御バルブ５６とを備える。船が航行中に船首の取入ポートが開く場合には、海を通過する船の相対運動による水圧は、取入ダクト５４や配水系への海水の流れを生じさせるに十分となる。船の速度が、バラスト水の所望の高さを維持するために不十分である場合には、取入制御バルブ５６は、バラスト水の放出や流入する海水の流れを止めるために閉じることも可能である。スクープ部５０は、クローズポジションへ移動可能であり、取入ポート５２を封水するドア又はハッチ５８を備えていてもよい。
【００４８】
図４を参照すると、関連する配管、バルブ等からなるスクープ部５０の下流のポンプの概略図が与えられている。本実施形態において、２つのバラストポンプ７０と７２とは、２つのポンプうちの１つの故障時や予定されたメンテナンス時の運用を確保するために備えられている。スクープ部５０の下流の配管及びバルブの配置は、従来技術のバラスト水の分配のため確立したシステムに従って、設けることが可能である。図示された実施形態において、特に、バルブ７４はバタフライバルブであり、バルブ７６はゲートバルブであり、バルブ７８はチェックバルブである。各バラストポンプ７０と７２の上流に図示されているのは、オプションの真空除去キャニスター（vacuum stripping canister）７９である。
【００４９】
本発明の動作方法において、スクープのドア５８が開き、海水が、底部オリフィス５２を介し中に入り、取入制御バルブ５６を介し、取入ダクト５４を介して流れる。流入する海水が、バラストタンクの頂部からオーバーフローするために、圧力が不十分である場合には、バラストポンプ７０と７２の両方又は一方が稼働し、必要なライン圧力を供給する。当業者に理解されるように、取入ダクト５４を介して流れる海水は、バラストポンプ７０、７２とを介さずに、図１の実施形態のように、バラストタンクへ直接配管されてもよい。これにより、摩擦損失を低減することができる。周知の構成によれば、海水チェスト７３により、バラストポンプ７０と７２のための海水の付加的な供給を提供してもよい。
【００５０】
さらに好ましい実施形態において、バラストタンクに届くまでに流入する海水が流れることとなるダクトの長さやフィッティングの数を減らすために、少なくとも１つの追加のスクープ部５０を船首の近くの前方の位置に備えている。適切なバルブと配管が、各バラストポンプ７０、７２の取入ポートへの接続を提供するために備えられている。
【００５１】
船の各バラストタンクのオーバーフロー状態を確実なものとするための、本実施形態のスクープのサイズ、位置、構成は、与えられた流れの条件や流体静力学上の圧力水頭に基づいて、当業者により容易に想到することが可能である。上述したように、所望のオーバーフロー状態を得るための付加的な圧力を供給するために、スクープを介して取り入れられる海水の流れは、船の既存のバラストポンプに接続していてもよい。
【００５２】
図５は、海上の大型船を示す図である。船体の大部分は、海面の下にある。左舷及び右舷のバラストタンクＡ、Ｂが、周囲の海水と連通していると仮定した場合には、船体の外側の海水と、船の二重船殻の内部のバラスト水とはだいたい同じ高さとなるであろう。本構成において、１以上の取入ポートを介して流入する海水の圧力は、バラストタンク内の水の既存の静圧と合わさり、所望の交換を生じさせる。
【００５３】
当業者にとり明らかなように、船のバラストタンクの水の交換率は、取入配管の直径や、船の速度や、補助バラストポンプの容量等の様々な要因に依存する。特定の船と特定の運転条件における、本発明の方法及び装置を実施するために求められる必要な計算と変数の決定は、当業者が容易に想到し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の一般的な貨物船の側面図である。
【図２】本発明の実施形態のバラスト交換装置を備える大型船の平面図である。
【図３】本発明の他の好ましい実施形態のバラスト交換装置を備える大型船の船体の一部の断面を拡大した概略側面図である。
【図４】図３の実施形態のバラスト交換装置の好ましい実施形態の一部を示した概略図である。
【図５】図３の実施形態のバラスト交換装置を備える大型船の断面図であり、湾曲部における水の交換を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：大型船
２〜６：バラストタンク
８：中心線隔壁
１０：船首
１２：ドア
１４：取入ポート
１６：Ｙ―フィッティング
１８、２０：メインダクト
２２：供給ライン
３０：取入バルブ
３４：バタフライ分離バルブ
３６：オーバーフローバルブ
３７：排出ポート
５０：スクープ部
５２：底部オリフィス
５４：取入ダクト
５６：取入制御バルブ
５８：ドア
７０、７２：バラストポンプ
７４、７６、７８：バルブ
７９：真空除去キャニスター
７３：海水チェスト
【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５】
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【国際調査報告】
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