(57)【要約】【課題】液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測する技術を提供する。【解決手段】液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、液化ガスをカーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を有し、液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船において、液化ガスのスプレー流量のうちカーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率をカーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に蒸気クォリティに乗算する係数を液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めておき、航海中の任意の日時のスプレー気化率を、任意の日時における蒸気クォリティに係数を乗じた値で予測する。【選択図】図１
2019043328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船において、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を予測する方法であって、
前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから前記スプレー気化率を算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を、前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めておき、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測する、
スプレー気化率予測方法。
【請求項２】
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記液化ガスの前記スプレー流量のうち気化せずに前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する、前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて、前記係数を求める、
請求項１に記載のスプレー気化率予測方法。
【請求項３】
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船において、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を予測するスプレー気化率予測装置であって、
前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めた、前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから前記スプレー気化率を算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を記憶した記憶装置と、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測するスプレー気化率予測部を含む処理装置とを備える、
スプレー気化率予測装置。
【請求項４】
前記処理装置は、
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記液化ガスの前記スプレー流量のうち気化せずに前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて前記係数を求め、
当該係数を前記記憶装置へ格納する係数演算部を、更に含む、
請求項３に記載のスプレー気化率予測装置。
【請求項５】
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援方法であって、
前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を、前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めておき、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測し、
予測される前記スプレー気化率を用いて、前記任意の日時における前記カーゴタンク内の気化ガス発生量、圧力、液化ガス温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つを推定する、
液化ガス運搬船の運航支援方法。
【請求項６】
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援方法であって、
前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を、前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めておき、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測し、
前記液化ガス運搬船の個船性能データと海気象データとに基づいて、所定の評価指標を最適とする最適バラスト航路を策定し、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記カーゴタンク内に残存する前記液化ガスから発生する自然気化ガスの総量を推定し、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記スプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量を推定し、
推定される前記自然気化ガスの総量と推定される前記スプレー気化ガスの総量とを足し合わせてバラスト航海前に必要ヒール量を算出する、
液化ガス運搬船の運航支援方法。
【請求項７】
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記スプレー流量のうち液体のまま前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する、前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて、前記係数を求める、
請求項５又は６に記載の液化ガス運搬船の運航支援方法。
【請求項８】
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援システムであって、
前記液化ガス運搬船と通信可能な通信装置と、処理装置と、記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、前記液化ガス運搬船から取得した実測データに基づいて予め求めておいた、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を記憶し、
前記処理装置は、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測するスプレー気化率予測部と、
予測される前記スプレー気化率を用いて、前記任意の日時における前記カーゴタンク内の気化ガス発生量、圧力、液化ガス温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つを推定するタンク状況推定部とを、含む、
液化ガス運搬船の運航支援システム。
【請求項９】
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を有し、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援システムであって、
前記液化ガス運搬船と通信可能な通信装置と、処理装置と、記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、
前記液化ガス運搬船から取得した実測データに基づいて予め求めておいた、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を記憶する第１の記憶部と、
前記液化ガス運搬船の個船性能データを記憶する第２の記憶部と、
前記液化ガス運搬船が航海する海域の海気象データを記憶する第３の記憶部とを含み、
前記処理装置は、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測するスプレー気化率予測部と、
前記個船性能データと前記海気象データとに基づいて、所定の評価指標を最適とする最適バラスト航路を策定する航路策定部と、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記カーゴタンク内に残存する前記液化ガスから発生する自然気化ガスの総量を推定する第１気化ガス量推定部と、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記スプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量を推定する第２気化ガス量推定部と、
推定される前記自然気化ガスの総量と推定される前記スプレー気化ガスの総量とを足し合わせてバラスト航海前又はバラスト航海中の必要ヒール量を算出するヒール量算出部とを含む、
液化ガス運搬船の運航支援システム。
【請求項１０】
前記処理装置が、
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記スプレー流量のうち気化せずに前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する、前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて前記係数を求めて、前記記憶装置へ格納する係数演算部を、更に含む、
請求項８又は９に記載の液化ガス運搬船の運航支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）などの液化ガスを運搬する液化ガス運搬船において、カーゴタンク内にスプレーした液化ガスの気化率を予測する技術、及び、それを利用した運航支援技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＮＧなどの液化ガスを運搬する液化ガス運搬船では、揚地から積地までのバラスト航海の際に、カーゴタンク内に所定のヒール量（残液量）の液化ガスを残しておき、バラスト航海中にその液化ガスをスプレーポンプで汲み上げてカーゴタンク内にスプレーすることにより、カーゴタンクの温度の上昇を抑制することが行われている。
【０００３】
このような液化ガス運搬船には、積荷であるカーゴタンク内の液化ガスが気化して発生するガス（ＢＯＧ）を船の推進エネルギー、即ち、主機の燃料として利用するものがある。
【０００４】
上記のようにバラスト航海中にカーゴタンク内の液化ガスを冷却用冷媒及び航海用燃料として利用する液化ガス運搬船では、揚地で出航前のヒール量は、一般に、積地のヒール量と、バラスト航海距離及び予定船速から算出される燃料消費量と、航海中の海気象の悪化などを想定したマージンとを足し合わせたものである。揚地のヒール量が少ないほど液化ガスのトレード量が多くなるので経済的である。
【０００５】
ところで、特許文献１では、上記のようなＬＮＧ運搬船の航海計画を策定するにあたり、気象による（即ち、カーゴタンクへの入熱量による）ＢＯＧ発生量の変化を考慮する航海計画システムが提案されている。この航海計画システムでは、日々の気象情報に基づいて日々のＢＯＧ発生量を求め、この日々のＢＯＧ発生量から最適な日々の船速及び船位置を求めることにより、推進エネルギーの過不足を生じさせないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３１８８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の揚地のヒール量に含まれる燃料消費量を算出するにあたり、バラスト航海中にカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスは全て気化するものと仮定して、つまり、気化率が１であると仮定して、カーゴタンク内のＢＯＧ発生量、圧力、液化ガス温度、液位、タンク温度などが推算されることが一般的である。しかしながら、実際は、カーゴタンク内にスプレーされた液化ガスの液滴は、大部分がカーゴタンク内で気化するものの、一部は気化しきれずにヒールの液層へ落下する。液化ガスがＬＮＧの場合には、落下する液滴の成分は、ＬＮＧからメタン分が殆ど抜けてエタンやプロパンなどの重質分の比率が高い。よってスプレーをするほど、ヒールの液体が重質化する、つまり、液体の組成が変化する。そのため、前述のように推算されたカーゴタンク内のＢＯＧ発生量、圧力、液化ガス温度、液位、タンク温度などは実際の値から乖離することがある。このような実際の値と乖離した推定値を用いて算出された燃料消費量を含む揚地のヒール量では、実際の運航において、積地でのヒール量が過剰となったり、バラスト航海中にヒール量が不足に陥ったりする事態が発生するおそれがある。また、予測通りにタンク温度を維持できなくなるおそれがある。
【０００８】
このような課題を解決するためには、カーゴタンク内にスプレーされた液化ガスの気化率をより高精度に予測する技術が不可欠となる。つまり、カーゴタンク内にスプレーされた液化ガスの気化率を高精度に予測することができれば、実際の値に近いＢＯＧ発生量、カーゴタンク圧、液化ガス温度、液位、タンク温度などを推算することができるので、バラスト航海時の液位の変化をより正確に予測することができる。これは、揚地でのヒール量の最適化（最小化）にも貢献が期待される。
【０００９】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係るスプレー気化率予測方法は、
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船において、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を予測する方法であって、
前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから前記スプレー気化率を算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めておき、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測することを特徴としている。ここで、蒸気クォリティは、カーゴタンク内の圧力と液化ガスの飽和温度とから求めることができる。
【００１１】
このスプレー気化率予測方法において、
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記液化ガスの前記スプレー流量のうち気化せずに前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する、前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて、前記係数を求めてよい。
【００１２】
上記スプレー気化率予測方法によれば、スプレーされる液化ガスが全て気化すると仮定する場合と比較して、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測することができる。また、このように予測されるスプレー気化率を用いることによって、実際の値に近いカーゴタンクのＢＯＧ発生量、圧力、液化ガス温度、液位、タンク温度などを推算することができる。
【００１３】
また、本発明の別の一態様に係るスプレー気化率予測装置は、
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船において、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を予測するスプレー気化率予測装置であって、
前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めた、前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから前記スプレー気化率を算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を記憶した記憶装置と、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測するスプレー気化率予測部を含む処理装置とを備えることを特徴としている。
【００１４】
このスプレー気化率予測装置において、前記処理装置は、
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記液化ガスの前記スプレー流量のうち気化せずに前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて前記係数を求め、
当該係数を前記記憶装置へ格納する係数演算部を、更に含んでいてよい。
【００１５】
上記スプレー気化率予測装置によれば、スプレーされた液化ガスが全て気化すると仮定する場合と比較して、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされた液化ガスの気化率を高精度に予測することができる。また、このように予測されたスプレー気化率を用いることによって、実際の値に近いカーゴタンクのＢＯＧ発生量、圧力、液化ガス温度、液位、タンク温度などを推算することができる。
【００１６】
また、本発明の別の一態様に係る液化ガス運搬船の運航支援方法は、
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援方法であって、
前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を、前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めておき、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測し、
予測される前記スプレー気化率を用いて、前記任意の日時における前記カーゴタンク内の気化ガス発生量、圧力、液化ガス温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つを推定することを特徴としている。
【００１７】
この液化ガス運搬船の運航支援方法によれば、スプレーされる液化ガスが全て気化すると仮定する場合と比較して、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測し、実際の値に近いＢＯＧ発生量、カーゴタンク圧、液化ガス温度、液位、タンク温度などを推算することができる。
【００１８】
また、本発明の別の一態様に係る液化ガス運搬船の運航支援方法は、
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援方法であって、
前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を、前記液化ガス運搬船での実測データに基づいて予め求めておき、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測し、
前記液化ガス運搬船の個船性能データと海気象データとに基づいて、所定の評価指標を最適とする最適バラスト航路を策定し、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記カーゴタンク内に残存する前記液化ガスから発生する自然気化ガスの総量を推定し、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記スプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量を推定し、
推定される前記自然気化ガスの総量と推定される前記スプレー気化ガスの総量とを足し合わせてバラスト航海前に必要ヒール量を算出することを特徴としている。
【００１９】
この液化ガス運搬船の運航支援方法によれば、スプレーされる液化ガスが全て気化すると仮定する場合と比較して、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測し、実際の値により近い必要ヒール量を推算することができる。これにより、揚地で出航前のヒール量を最適化（最小化）して、液化ガスのトレード量を最適化（最大化）することができる。
【００２０】
上記のいずれの液化ガス運搬船の運航支援方法においても、
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記スプレー流量のうち液体のまま前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する、前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて、前記係数を求めてよい。
【００２１】
また、本発明の別の一態様に係る液化ガス運搬船の運航支援システムは、
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を含み、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援システムであって、
前記液化ガス運搬船と通信可能な通信装置と、処理装置と、記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、前記液化ガス運搬船から取得した実測データに基づいて予め求めておいた、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を記憶し、
前記処理装置は、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測するスプレー気化率予測部と、
予測される前記スプレー気化率を用いて、前記任意の日時における前記カーゴタンク内の気化ガス発生量、圧力、液化ガス温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つを推定するタンク状況推定部とを、含むことを特徴としている。
【００２２】
この液化ガス運搬船の運航支援システムによれば、スプレーされる液化ガスが全て気化すると仮定する場合と比較して、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測し、実際の値に近いカーゴタンクのＢＯＧ発生量、圧力、液化ガス温度、液位、タンク温度などを推算することができる。
【００２３】
また、本発明の別の一態様に係る液化ガス運搬船の運航支援システムは、
液化ガスを貯留するカーゴタンク、及び、前記液化ガスを前記カーゴタンク内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置を有し、前記液化ガスが気化して発生するガスを推進用の燃料とする液化ガス運搬船の運航支援システムであって、
前記液化ガス運搬船と通信可能な通信装置と、処理装置と、記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、
前記液化ガス運搬船から取得した実測データに基づいて予め求めておいた、前記液化ガスのスプレー流量のうち前記カーゴタンク内で気化するガスの流量の割合を表すスプレー気化率を前記カーゴタンク内の蒸気クォリティから算出する際に前記蒸気クォリティに乗算する係数を記憶する第１の記憶部と、
前記液化ガス運搬船の個船性能データを記憶する第２の記憶部と、
前記液化ガス運搬船が航海する海域の海気象データを記憶する第３の記憶部とを含み、
前記処理装置は、
航海中の任意の日時の前記スプレー気化率を、前記任意の日時における前記蒸気クォリティに前記係数を乗じた値で予測するスプレー気化率予測部と、
前記個船性能データと前記海気象データとに基づいて、所定の評価指標を最適とする最適バラスト航路を策定する航路策定部と、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記カーゴタンク内に残存する前記液化ガスから発生する自然気化ガスの総量を推定する第１気化ガス量推定部と、
前記個船性能データと前記海気象データと前記スプレー気化率とに基づいて、前記最適バラスト航路を航海するときに前記スプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量を推定する第２気化ガス量推定部と、
推定される前記自然気化ガスの総量と推定される前記スプレー気化ガスの総量とを足し合わせてバラスト航海前又はバラスト航海中の必要ヒール量を算出するヒール量算出部とを含んでいる。
【００２４】
この液化ガス運搬船の運航支援システムによれば、スプレーされる液化ガスが全て気化すると仮定する場合と比較して、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測し、実際の値により近い必要ヒール量を推算することができる。これにより、揚地で出航前のヒール量を最適化（最小化）して、液化ガスのトレード量を最適化（最大化）することができる。
【００２５】
上記のいずれの液化ガス運搬船の運航支援システムにおいても、前記処理装置が、
前記カーゴタンクの液層の変化量と、スプレーするための前記液化ガスを前記カーゴタンクから汲み上げるスプレーポンプの吐出量とに基づいて、前記液化ガスのスプレー流量のうち気化せずに前記カーゴタンクの液層へ落下する液体の流量を推定し、
前記スプレー流量に対する、前記スプレー流量から前記落下する液体の流量を差し引いた流量の割合に基づいて前記係数を求めて、前記記憶装置へ格納する係数演算部を、更に含んでいてよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、液化ガス運搬船のカーゴタンク内にスプレーされる液化ガスの気化率を高精度に予測する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るスプレー気化率予測装置の概略構成図である。
【図２】図２は、ＬＮＧ運搬船の全体的な概略構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る運航支援システムの概略構成図である。
【図４】図４は、予測されるバラスト航海中の、自然気化ガスの単位時間あたりの発生量の経時的変化を示すグラフである。
【図５】図５は、予測されるバラスト航海中の、スプレー気化ガスの発生量の経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下では、本発明に係るスプレー気化率予測方法及び装置、並びに、液化ガス運搬船の運航支援方法及びシステムを、液化ガス運搬船の一例であるＬＮＧ運搬船に適用して説明する。但し、本発明は、ＬＮＧ、ＬＰＧ（液化石油ガス）、液化水素などの液化ガスを運搬する液化ガス運搬船に広く適用することができる。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係るスプレー気化率予測装置８の概略構成図である。図１に示すスプレー気化率予測装置８は、ＬＮＧ運搬船２に設けられた船上情報設備２０で収集した情報を利用して、ＬＮＧ運搬船２のカーゴタンク３内にスプレーされるＬＮＧの気化率を予測するものである。本実施形態に係るスプレー気化率予測装置８は、ＬＮＧ運搬船２のためのデータセンターである陸上情報設備５に含まれる。但し、スプレー気化率予測装置８は、船上情報設備２０に含まれていてもよい。
【００３０】
〔ＬＮＧ運搬船２の構成〕
スプレー気化率予測装置８は、例えば、図２に示すＬＮＧ運搬船２に適用される。ＬＮＧ運搬船２は、船体３１と、船体３１に搭載された、ＬＮＧを貯留する複数のカーゴタンク３とを含む。船体３１には、カーゴタンク３の後方にブリッジ３６が設けられている。本実施形態では、各カーゴタンク３が球形状のモス型タンクである。但し、カーゴタンク３は、メンブレンタンクであってもよいし、自立角形タンク（ＳＰＢ）であってもよい。
【００３１】
ＬＮＧ運搬船２には、各カーゴタンク３を冷却するためのスプレー装置７が装備されている。このスプレー装置７には、カーゴタンク３の底にそれぞれ配置されたスプレーポンプ７１と、カーゴタンク３の外側に配置された集合管７３と、各スプレーポンプ７１と集合管７３とを接続する吸上管７２と、集合管７３から各カーゴタンク３内に延びるスプレー管７４と、スプレー管７４の出口に設けられたスプレーノズル７５とが含まれる。そして、スプレー装置７は、カーゴタンク３に貯留されるＬＮＧを、スプレーポンプ７１、吸上管７２、集合管７３、スプレー管７４、及びスプレーノズル７５を介して、カーゴタンク３内に吹き付けるスプレー作業を行う。なお、スプレー管７４には開口面積の異なる複数種のスプレーノズル７５が接続されており、そのうち一つ又は複数へ選択的にＬＮＧを流す切替バルブ（図示略）がスプレー管７４に設けられている。そして、ＬＮＧを吹き出すスプレーノズル７５を選択することにより、ＬＮＧのスプレー流量を変化させることができる。
【００３２】
ＬＮＧ運搬船２は、ＬＮＧが気化して発生するガスを推進用の燃料とする。燃料として使用される天然ガスには、カーゴタンク３内で自然発生する自然気化ガス（ＮＢＯＧ）と、カーゴタンク３内にスプレーされたＬＮＧが気化するスプレー気化ガスとが含まれる。ＬＮＧ運搬船２は、スクリュープロペラを駆動する主機３５と、カーゴタンク３から主機３５へ天然ガスを導く供給ライン３３とを含む。供給ライン３３には、圧縮機３４が設けられている。
【００３３】
主機３５は、天然ガスを燃焼させて動力を得るものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、主機３５は、レシプロエンジン、ガスタービンエンジン、ガス焚きボイラと蒸気タービンの組合せなどである。レシプロエンジンは、天然ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、天然ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。
【００３４】
〔船上情報設備２０の構成〕
ＬＮＧ運搬船２のブリッジ３６には、図１に示す船上情報設備２０が設けられている。船上情報設備２０には、船側通信装置２１、処理装置２２、記憶装置２３ａ、及び表示装置２４が含まれる。なお、図１では２３ａの符号が付された枠が記憶装置２３ａを表し、その枠内に記憶装置２３ａに記憶される情報が記載されている。
【００３５】
処理装置２２は、プロセッサ、メモリ、通信インターフェイス、及び、記憶部などを備えている（いずれも図示略）。プロセッサが、記憶部に予め記憶されたプログラム（タンク実測データ収集プログラム等）を読み出して実行することにより、処理装置２２はタンク実測データ収集部２２ａとしての処理を行う。通信インターフェイスは、プロセッサによって制御されることによって、無線又は有線の通信手段を利用して、例えばスプレーポンプ７１などの各種の船装機器とデータを送受信し、圧力計８３、温度計８４、及び液位計８５などの各種の船装計器から検出信号を受信する。
【００３６】
圧力計８３は、カーゴタンク３内の気層の圧力を検出する。温度計８４は、スプレーノズル７５から吐出するＬＮＧの温度（ＬＮＧのスプレー温度）を検出する。液位計８５は、カーゴタンク３の液面レベルである液位を検出する。スプレーポンプ７１には、その吐出圧及び吐出量を検出する計器が装備されているか、又は、スプレーポンプ７１の回転数から所与の対応関係を用いて吐出圧及び吐出量を求めることができる。
【００３７】
タンク実測データ収集部２２ａは、少なくとも、スプレーポンプ７１、圧力計８３、温度計８４、及び液位計８５から情報を取得して、スプレーポンプ７１の吐出圧及び吐出量、カーゴタンク３の内圧、ＬＮＧのスプレー温度、カーゴタンク３の液位、並びに、タンク温度を少なくとも含むタンク実測データを作成し、作成したタンク実測データを記憶装置２３ａに格納するとともに、船側通信装置２１へ出力する。船側通信装置２１は、タンク実測データを、通信衛星４を用いた船陸通信システムを介して、陸上情報設備５の陸側通信装置５１へ送る。
【００３８】
〔陸上情報設備５の構成〕
陸上情報設備５には、スプレー気化率予測装置８が設けられている。スプレー気化率予測装置８には、陸側通信装置５１、処理装置５２、入力装置５４、表示装置５５、及び各種の記憶装置５３ａ〜ｄが含まれる。なお、図１では５３ａ〜ｄの符号が付された枠が記憶装置５３ａ〜ｄを表し、それらの枠内に記憶装置５３ａ〜ｄに記憶される情報が記載されている。各記憶装置５３ａ〜ｄは別々の記憶装置で構成されてもよいし、複数の記憶装置が１つの記憶装置で構成されていてもよい。
【００３９】
処理装置５２は、プロセッサ、メモリ、通信インターフェイス、及び、記憶部などを備えている（いずれも図示略）。プロセッサが、記憶部に予め記憶されたプログラム（気化率予測プログラム、係数演算プログラム等）を読み出して実行することにより、処理装置２２はスプレー気化率予測部６５、及び係数演算部６６としての処理を行う。通信インターフェイスは、プロセッサによって制御されることによって、無線又は有線の通信手段を利用して、ネットワーク１１を介して外部機関１２と情報の送受信を行うことができる。なお、１つの外部機関１２が代表して図示されているが、処理装置５２と通信可能に接続されている外部機関１２のサーバは複数又は複数種類であってよい。
【００４０】
入力装置５４は、マウスやキーボードよって構成され、ユーザの操作による入力を受け付ける手段である。入力装置５４は、ユーザの操作による入力情報を処理装置５２へ出力する。
【００４１】
表示装置５５は、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成され、処理装置５２から与えられる表示データに応じた情報を画面に表示する。
【００４２】
陸側通信装置５１は、通信衛星４を利用した船陸間通信システムを介してＬＮＧ運搬船２に搭載された船側通信装置２１と相互に通信可能である。処理装置５２は陸側通信装置５１を制御して、船側通信装置２１へ後述する最適航路に係る情報を送信し、また、タンク実測データなどの情報を取得する。
【００４３】
記憶装置５３ａには、タンク実測データが記憶される。処理装置５２は、船上情報設備２０から受信したタンク実測データを記憶装置５３ａに格納する。なお、船上情報設備２０から陸上情報設備５へのタンク実測データの送信は、タンク実測データが作成されるごとに行われてもよいし、所定期間ごとに行われてもよい。或いは、船上情報設備２０で作成されたタンク実測データが、記憶媒体を介して陸上情報設備５へ渡されてもよい。
【００４４】
記憶装置５３ｂには、タンクテーブル（カーゴタンク３の貨物槽の容量表）が記憶されている。タンクテーブルは、カーゴタンク３の液温、カーゴタンク３の気層蒸気の温度及び密度、船のトリム及びリスト、並びに、カーゴタンク３の液位などからカーゴタンク３の冷熱時の熱収縮状態と船体の姿勢とを加味した液容量を算出することができるデータである。タンクテーブルは各カーゴタンク３に固有のデータであって、第三者検定機関から提供される。
【００４５】
記憶装置５３ｃには、スプレーノズル７５の圧力−流量特性（Ｐ−Ｑグラフ）が記憶されている。圧力−流量特性は、スプレーノズル７５の圧力値と流量値の関係を示す。圧力−流量特性は、スプレーノズル７５に固有の特性を表すものであり、スプレーノズル７５の製造メーカから提供される。
【００４６】
記憶装置５３ｄには、予測式や係数などの気化率予測プログラム及び係数演算プログラムを実行した際に使用又は作成されるデータが記憶される。
【００４７】
〔スプレー気化率予測方法〕
ここで、スプレー気化率予測装置８によるスプレー気化率予測方法について説明する。スプレー気化率予測部６５は、記憶装置５３ａ〜ｃに記憶された情報を適宜読み出して利用して、対象のカーゴタンク３内にスプレーされるＬＮＧのスプレー流量Ｇのうち気化するガスの流量Ｇｇの割合を表す「スプレー気化率Ｘ０」を求める。スプレー気化率Ｘ０は、ＬＮＧ運搬船２に搭載された全てのカーゴタンク３について求められてもよいし、全てのカーゴタンク３を代表して１又は複数のカーゴタンク３について求められてもよい。
【００４８】
スプレーノズル７５からカーゴタンク３内に吐出されるＬＮＧの液滴は、気体（即ち、液滴が蒸発して気体となるスプレー気化ガス）と、液体（即ち、液滴が蒸発せずに液体のままヒールに落下するもの）とに分かれる。これらの流量（いずれも質量流量）には、次式１の関係が成立する。式１において、Ｇはスプレーノズル７５からカーゴタンク３内へ吹き出したＬＮＧのスプレー流量（吐出流量）を表し、Ｇｇは気体の流量を表し、Ｇｌは液体の流量を表す。
Ｇｇ＝Ｇ−Ｇｌ    ・・・＜式１＞
【００４９】
気体の流量Ｇｇは、蒸気クォリティＸを用いて次式２で近似することができる。
Ｇｇ＝ａ・Ｘ・Ｇ    ・・・＜式２＞
【００５０】
蒸気クォリティＸは、飽和状態での気体の質量分率を表す状態量である。蒸気クォリティＸは、カーゴタンク３の内圧とスプレーされるＬＮＧの飽和温度から熱物性計算によって算出することができる。
【００５１】
また、ａは、スプレー気化率Ｘ０を蒸気クォリティＸに比例させる係数である。また、ａは、スプレー流量Ｇのうち気化せずにカーゴタンク３の液層へ落下する液体の流量Ｇｌを補正する係数である。ＬＮＧのスプレー流量Ｇのうち気化しない流量Ｇｌには、例えば、（ｉ）カーゴタンク３内を落下する間に蒸発が完了せずにヒールに落下するもの、（ii）カーゴタンク３の壁面に衝突又は反射して液体のままヒールに落下するもの、（iii）スプレーが集中して、カーゴタンク３の壁面の温度が局所的に低下しているところに液膜が形成し、その液膜がヒールに落下するもの、などが含まれ得る。係数ａはカーゴタンク３の形状やスプレーノズル７５の位置や噴射特性など各種要素によって定まる、カーゴタンク３に固有の値である。
【００５２】
式１と式２とを連立させて解くと、液体の流量Ｇｌを次式３で表すことができる。
Ｇｌ＝（１−ａ・Ｘ）Ｇ    ・・・＜式３＞
【００５３】
また、式１と式２とから、次式４が成立する。
ａ＝（Ｇ−Ｇｌ）／（Ｘ・Ｇ）    ・・・＜式４＞
【００５４】
係数演算部６６は、式４とタンク実測データとを利用して、係数ａを求めて、記憶装置５３ｄに格納する。ここで、式４に代入するＬＮＧのスプレー流量Ｇは、スプレーノズル７５の圧力値と流量値の関係を示す圧力−流量特性から求めることができる。スプレーノズル７５の圧力値は、タンク実測データに含まれるスプレーポンプ７１の吐出圧とカーゴタンク３の内圧との差圧と実質的に等しい。なお、スプレーポンプ７１の吐出圧は、スプレーノズル７５に可能な限り近い位置での圧力値とすることとし、更に、その計測位置からスプレーノズル７５までの流路の圧力損失を差し引くと流量の算出精度を向上させることができる。また、式４に代入する液体の流量Ｇｌは、各カーゴタンク３の液位変化量とタンクテーブルとから算出されるヒールのＬＮＧの質量変化量、ヒールから発生する自然蒸発ガス量、スプレーポンプ７１を作動させるカーゴタンク３についてはスプレーポンプ７１の吐出量を加味することによって、カーゴタンク３ごとに算出することができる。カーゴタンク３の液位変化は、タンク実測データに含まれる液位から求めることができる。更に、式４に代入する蒸気クォリティＸは、カーゴタンク３内の圧力と、ＬＮＧ温度とから求めることができる。カーゴタンク３内の圧力とＬＮＧ温度は、いずれもタンク実測データに含まれる。
【００５５】
そして、スプレー気化率予測部６５は、予め求めておいた係数ａと、式２及び式３に示す予測式を用いて、航海中の任意の日時における、液体の流量Ｇｌと気体の流量Ｇｇを予測する。また、スプレー気化率予測部６５は、このように予測した液体の流量Ｇｌと気体の流量Ｇｇを用いて、或いは、係数ａと蒸気クォリティＸとを用いて、航海中の任意の日時におけるスプレー気化率Ｘ０［Ｘ０＝Ｇｇ／（Ｇｇ＋Ｇｌ）＝ａ・Ｘ］を求めることができる。
【００５６】
以上に説明したように、本実施形態に係るスプレー気化率予測方法は、カーゴタンク３内の蒸気クォリティＸからスプレー気化率Ｘ０を算出する際に蒸気クォリティＸに乗算する係数ａをＬＮＧ運搬船２での実測データに基づいて予め求めておき、航海中の任意の日時のスプレー気化率Ｘ０を、当該任意の日時における蒸気クォリティＸに係数ａを乗じた値で予測する。
【００５７】
また、本実施形態に係るスプレー気化率予測装置８は、ＬＮＧ運搬船２での実測データに基づいて予め求めた、カーゴタンク３内の蒸気クォリティＸからスプレー気化率Ｘ０を算出する際に蒸気クォリティＸに乗算する係数ａを記憶した記憶装置５３ｄと、航海中の任意の日時のスプレー気化率Ｘ０を、任意の日時における蒸気クォリティＸに係数ａを乗じた値で予測するスプレー気化率予測部６５を含む処理装置５２とを備えている。
【００５８】
上記スプレー気化率予測方法及び装置８によれば、スプレーされるＬＮＧが全て気化すると仮定する場合と比較して、ＬＮＧ運搬船２のカーゴタンク３内にスプレーされるＬＮＧの気化率を高精度に予測することができる。つまり、スプレー気化率Ｘ０は、理論的なスプレー気化率である蒸気クォリティＸよりも実際の値に近い。また、このように予測されたスプレー気化率Ｘ０を用いることによって、実際の値に近いＢＯＧ発生量、カーゴタンク圧、ＬＮＧ温度、液位、タンク温度などを推算することができる。
【００５９】
また、本実施形態に係るスプレー気化率予測装置８は、処理装置５２が、カーゴタンク３の液層の変化量と、スプレーするためのＬＮＧをカーゴタンク３から汲み上げるスプレーポンプ７１の吐出量とに基づいて、ＬＮＧのスプレー流量Ｇのうち気化せずにカーゴタンク３の液層へ落下する液体の流量Ｇｌを推定し、スプレー流量Ｇに対するスプレー流量Ｇから落下する液体の流量Ｇｌを差し引いた流量の割合に基づいて係数ａを求め、当該係数ａを記憶装置５３ｄへ格納する係数演算部６６を、更に含んでいる。
【００６０】
そして、本実施形態に係るスプレー気化率予測方法では、カーゴタンク３の液層の変化量と、スプレーするためのＬＮＧをカーゴタンク３から汲み上げるスプレーポンプ７１の吐出量とに基づいて、ＬＮＧのスプレー流量Ｇのうち気化せずにカーゴタンク３の液層へ落下する液体の流量Ｇｌを推定し、スプレー流量Ｇに対する、スプレー流量Ｇから落下する液体の流量Ｇｌを差し引いた流量（即ち、気体の流量Ｇｇ）の割合に基づいて、係数ａを求めている。
【００６１】
このように、ＬＮＧのスプレー流量Ｇを、気体の流量Ｇｇと、気化できない液体の流量Ｇｌとに分けて考えることで、スプレー作業によるカーゴタンク３の冷却効果、カーゴタンク３内で発生したＢＯＧ量、及び、カーゴタンク３のヒール量などをより正確に推定することができる。なお、本明細書では、説明を簡略化するために、スプレーポンプ７１の吐出量は、全量がスプレーノズル７５から噴射されるものとし、スプレーポンプ７１から吐出されるＬＮＧの一部がスプレーノズル７５から噴射されずにバイパスラインを通してカーゴタンク３のヒールに戻ることは考慮されていない。
【００６２】
〔運航支援システム１〕
続いて、上述のスプレー気化率予測技術を利用した液化ガス運搬船（ＬＮＧ運搬船２）の運航支援システム１を説明する。図３に示す運航支援システム１には、前述のスプレー気化率予測装置８が丸ごと含まれる。以下の運航支援システム１の説明では、前述のスプレー気化率予測装置８と重複する要素については同じ参照符号を付けることにより、重複する説明を省略する。
【００６３】
運航支援システム１は、陸上情報設備５と、ＬＮＧ運搬船２に設けられた船上情報設備２０とを備えている。
【００６４】
船上情報設備２０には、船側通信装置２１、処理装置２２、記憶装置２３ａ〜ｄ、及び表示装置２４が含まれる。なお、図３では２３ａ〜ｄの符号が付された枠が記憶装置２３ａ〜ｄを表し、枠内に記憶装置２３ａ〜ｄに記憶される情報が記載されている。
【００６５】
記憶装置２３ｂには、海図データ等の航海に利用されるデータが予め格納されている。また、船上情報設備２０の記憶装置２３ｃには、航海実測データが格納される。
【００６６】
処理装置２２は、図略の入力装置を介して処理装置２２に入力された海図データ等を、記憶装置２３ｂに格納する。また、処理装置２２は、船速や位置情報（緯度及び経度）等の各種センサ（図示せず）で計測された航海実測データを記憶装置２３ｃに格納する。また、処理装置２２は、記憶装置２３ｃに格納された航海実測データを船側通信装置２１へ出力するとともに、表示装置２４を介して表示する。
【００６７】
船側通信装置２１は、処理装置２２から出力された航海実測データを通信衛星４を介して陸側通信装置５１へ送信する。また、船側通信装置２１は、陸側通信装置５１から後述する最適バラスト航路を含む運航管理データを受信する。処理装置２２は、船側通信装置２１が受信した運航管理データを記憶装置２３ｄに格納するとともに、表示装置２４を介して表示する。
【００６８】
一方、陸上情報設備５には、陸側通信装置５１、処理装置５２、入力装置５４、表示装置５５、及び各種の記憶装置５３ａ〜ｊが含まれる。なお、図３では５３ａ〜ｊの符号が付された枠が記憶装置５３ａ〜ｊを表し、枠内に記憶装置５３ａ〜ｊに記憶される情報が記載されている。各記憶装置５３ａ〜ｊは別々の記憶装置で構成されてもよいし、複数の記憶装置が１つの記憶装置で構成されていてもよい。
【００６９】
記憶装置５３ｅには、ＬＮＧ運搬船２が航海する海域の海図データや、複数の推奨航路が予め記憶されている。
【００７０】
記憶装置５３ｆには、ＬＮＧ運搬船２に固有の個船性能データが予め記憶されている。個船性能データは、例えば、船体性能モデルであってよい。船体性能モデルは、船体３１の平水中特性や、船体３１の波浪中応答特性（抵抗増加特性及び船体運動特性）を求める数値モデル又はシミュレーションモデルである。この船体性能モデルは、平水中の船体３１の性能に風，風浪，うねりなどの実海域における外乱の影響を加えた性能を備えている。
【００７１】
記憶装置５３ｇには、航海日程データが予め記憶されている。航海日程データには、積地と揚地、積地から揚地へのレイデン航海の出発日時及び到着日時、揚地から積地へのバラスト航海の出発日時及び到着日時などが含まれる。
【００７２】
記憶装置５３ｈには、航海実測データが記憶される。処理装置５２は、陸側通信装置５１が受信した航海実測データを取得して、記憶装置５３ｈに格納する。
【００７３】
記憶装置５３ｉには、ＬＮＧ運搬船２が航海する海域の海気象データが記憶される。処理装置５２は、ネットワーク１１を介して気象庁やＮＯＡＡ（National Ocean and Atmosphic Administration）等の外部機関１２から海気象データを取得して、取得した海気象データを記憶装置５３ｉに格納する。
【００７４】
記憶装置５３ｊには、運航管理データが記憶される。処理装置５２は、記憶装置５３ａ〜ｉに記憶された各種データを利用して演算を行い、運航管理データを作成する。例えば、ＬＮＧ運搬船２が揚地へのレイデン航海中であれば、運航管理データには現在地から揚地までの最適航路と、更に、揚地から積地までの最適バラスト航路とが含まれてよい。処理装置５２は、作成した運航管理データを記憶装置５３ｊに格納するとともに、陸側通信装置５１に出力する。陸側通信装置５１は、処理装置５２から出力された運航管理データを通信衛星４を介して船側通信装置２１へ送信する。
【００７５】
処理装置５２は、航路策定部６１、第１気化ガス量推定部６２、第２気化ガス量推定部６３、ヒール量算出部６４、スプレー気化率予測部６５、係数演算部６６、及び、タンク状況推定部６７としての機能を備えている。処理装置５２は、プロセッサが、記憶部に予め記憶された各種のプログラムを読み出して実行することにより、それらの機能部としての処理を行う。
【００７６】
航路策定部６１は、記憶装置５３ｉに記憶された海気象データからＬＮＧ運搬船２が航海中に遭遇する海気象を予測し、記憶装置５３ｆに記憶された個船性能データを用いて、その予測海気象中における船の速力性能や船体運動、燃料消費量などを演算し、所与の複数の推奨航路から最適な航路を選定する。ここで、最適な航路とは、例えば、最安全航路、最短時間航路、最小燃料消費航路、最大経済性航路などの所定の評価指標を最適とする最適航路であって、本実施形態では、航海期間を固定した最小燃料消費航路である。ＬＮＧ運搬船２が揚地までのレイデン航海中であるときは、航路策定部６１は、現地点から揚地までの最適航路と、更に、揚地から積地までの最適バラスト航路とを求めてよい。また、ＬＮＧ運搬船２がバラスト航海中であるときは、現地点から積地までの最適バラスト航路を求める。
【００７７】
タンク状況推定部６７は、航路策定部６１が求めた最適航路を航海するにあたり、任意の日時におけるカーゴタンク３内のＢＯＧ発生量、圧力、ＬＮＧ温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つを推定する。ここでタンク状況推定部６７は、記憶装置５３ｆに記憶された個船性能データと、記憶装置５３ｉに記憶された海気象データと、スプレー気化率予測部６５が求めたスプレー気化率Ｘ０の予測値と、記憶装置５３ｂに記憶されたタンクテーブルと、記憶装置５３ａに記憶されたタンク実測データなどとに基づいて、カーゴタンク３内のＢＯＧ発生量、圧力、ＬＮＧ温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つの推定値を求める。
【００７８】
カーゴタンク３内のＢＯＧ発生量、圧力、ＬＮＧ温度、液位、及びタンク温度などのカーゴタンク３の状況を表す値は、カーゴタンク３の初期状態量、カーゴタンク３の外的条件、及びカーゴタンク３の仕様などを入力条件とし、スプレー気化率Ｘ０やボイルオフレート、伝熱量などを利用してＬＮＧの流量とエネルギーの保存則に基づいて演算を行うことによって、求めることができる。なお、カーゴタンク３の初期状態量には、例えば、カーゴタンク３内のＬＮＧ温度、ＬＮＧ圧力、ＬＮＧ組成などが含まれ、カーゴタンク３の外的条件には、外気温、日射量、大気放散量、大気圧、海水温度、風向、風速、ＢＯＧの引き抜き量の他、船速、船向などが含まれ、カーゴタンク３の仕様には、形状データ、材料物性データ、並びに熱物性データなどのカーゴタンク３及び配管の仕様が含まれる。
【００７９】
タンク状況推定部６７は、航路策定部６１と協働するようにしてもよい。つまり、タンク状況推定部６７が推定するＢＯＧ発生量、圧力、ＬＮＧ温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つを評価指標に含めて、航路策定部６１が最適バラスト航路を探索するようにしてもよい。
【００８０】
第１気化ガス量推定部６２は、最適バラスト航路を航海するときにカーゴタンク３内に残存するＬＮＧから発生するＮＢＯＧ（自然気化ガス）の総量Ｑｎを推定する。ここで、第１気化ガス量推定部６２は、記憶装置５３ｆに記憶された個船性能データと、記憶装置５３ｉに記憶された海気象データと、スプレー気化率予測部６５が求めたスプレー気化率の予測値とに基づいて、ＬＮＧ運搬船２が最適バラスト航路を航海するときの単位時間当たりのＮＢＯＧ発生量（自然蒸発ガス量）を求める。ＮＢＯＧの発生量は、外気とカーゴタンク３内の温度差、カーゴタンク３内の圧力、及び液面の揺動などの影響により変動する。スプレー気化率Ｘ０は、カーゴタンク３内の圧力、ＬＮＧ温度、液位、タンク温度に影響を与え、その結果、ＢＯＧ発生量にも影響を与える。
【００８１】
例えば、単位時間当たりのＮＢＯＧの発生量は、時々刻々と変化する外気条件（外気温、日射量、大気放散量、風向／風速など）、船速、船向、海水温度、ＬＮＧ温度、ＬＮＧの揺動などから、カーゴタンク３内のＬＮＧへの侵入熱を求め、この侵入熱に基づいて算出してもよい。
【００８２】
更に、第１気化ガス量推定部６２は、図４に示すように、単位時間当たりのＮＢＯＧ発生量をバラスト航海期間で集計することによって、ＮＢＯＧの総量Ｑｎを推定する。ＮＢＯＧの発生量の単位時間は、１時間であってもよいし、１２時間（半日）であってもよいし、２４時間（１日）であってもよい。
【００８３】
第２気化ガス量推定部６３は、記憶装置５３ｉに記憶された海気象データと、スプレー気化率予測部６５が求めたスプレー気化率Ｘ０の予測値とに基づいて、最適バラスト航路を航海する場合のスプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量Ｑｓを推定する。具体的に、第２気化ガス量推定部６３は、図５に示すように、海気象データに基づいてスプレー作業の時期を決定し、スプレー気化率予測部６５が求めたスプレー気化率Ｘ０を用いて各スプレー作業におけるスプレー気化ガスの発生量を求め、スプレー気化ガスの発生量をバラスト航海期間で集計することによって、スプレー気化ガスの総量Ｑｓを推定する。図５では、各スプレー作業におけるスプレー気化ガスの発生量が一定であるが、スプレー作業ごとにスプレー気化ガスの発生量が異なっていてもよい。
【００８４】
より詳しくは、第２気化ガス量推定部６３は、海気象データのうちの特に気温情報から、揚地から積地へのバラスト航海にて、積地到着時にカーゴタンク３の基準点（モス型タンクでは、赤道上の点）でのタンク温度が所定温度（例えば、ＬＮＧ温度＋５０℃、約−１１０℃）以下に保たれるようにスプレー作業の時期を決定する。例えば、カーゴタンク３の基準点での温度が所定温度まで上昇したときにスプレー作業が開始されるようにタイムスケジュールを定めてもよい。或いは、カーゴタンク３の基準点での温度が所定温度に至ることが確実に阻止されるような時間間隔でスプレー作業が開始されるようにタイムスケジュールを定めてもよい。
【００８５】
ヒール量算出部６４は、第１気化ガス量推定部６２で推定されたＮＢＯＧの総量Ｑｎと第２気化ガス量推定部６３で推定されたスプレー気化ガスの総量Ｑｓとを足し合わせて必要ヒール量Ｑｈを算出する［Ｑｈ＝Ｑｎ＋Ｑｓ］。最適航路策定時に算出された燃焼消費量が(Ｑｎ＋Ｑｓ)よりも多い場合には、その差βをヒール量に加えることができる［Ｑｈ＝Ｑｎ＋Ｑｓ＋β］。但し、燃料価格次第では、液体燃料（例えば、重油）が燃料として用いられてもよい。算出された必要ヒール量Ｑｈは、処理装置５２から陸側通信装置５１へ出力され、陸側通信装置５１は必要ヒール量Ｑｈを船側通信装置２１へ送信する。
【００８６】
このようにして、ヒール量算出部６４が求めた必要ヒール量Ｑｈには、カーゴタンク内にスプレーされたＬＮＧの気化率Ｘ０が加味されており、バラスト航海時のカーゴタンク３の液位の変化がより正確に表れている。そして、このような必要ヒール量Ｑｈに基づいて、バラスト航海前に揚地のヒール量を決定すれば、積地でのヒール量が過剰となったり、バラスト航海中にヒール量が不足に陥ったりする事態を回避したうえで、揚地でのヒール量を最適化（最小化）することができる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態の運航支援システム１は、ＬＮＧを貯留するカーゴタンク３、ＬＮＧをカーゴタンク３内に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置７を有し、ＬＮＧが気化して発生するガスを推進用の燃料とするＬＮＧ運搬船２（液化ガス運搬船の一例）の運航支援システムであって、ＬＮＧ運搬船２と通信可能な通信装置５１と、処理装置５２と、記憶装置５３ａ〜ｊとを備えている。この運航支援システム１では、ＬＮＧのスプレー流量Ｇのうちカーゴタンク３内で気化するガスの流量Ｇｇの割合を表すスプレー気化率Ｘ０を、係数ａで補正されるカーゴタンク３内の蒸気クォリティＸで近似する。係数ａは、また、スプレー流量Ｇのうち気化せずにカーゴタンクの液層へ落下する液体の流量Ｇｌを補正する。
【００８８】
上記の記憶装置５２ｄは、ＬＮＧ運搬船２から取得した実測データに基づいて予め求めておいた、スプレー気化率Ｘ０をカーゴタンク３内の蒸気クォリティＸから算出する際に蒸気クォリティＸに乗算する係数ａを記憶している。そして、上記の処理装置５２は、航海中の任意の日時のスプレー気化率Ｘ０を、任意の日時における蒸気クォリティＸに係数ａを乗じた値で予測するスプレー気化率予測部６５と、予測されるスプレー気化率Ｘ０を用いて、任意の日時におけるカーゴタンク３内の気化ガス発生量、圧力、ＬＮＧ温度、液位、及びタンク温度のうち少なくとも１つを推定するタンク状況推定部６７とを、含んでいる。
【００８９】
同様に、本実施形態の運航支援方法は、スプレー気化率Ｘ０をカーゴタンク３内の蒸気クォリティＸから算出する際に蒸気クォリティＸに乗算する係数ａをＬＮＧ運搬船２での実測データに基づいて予め求めておき、航海中の任意の日時のスプレー気化率Ｘ０を、任意の日時における蒸気クォリティＸに係数ａを乗じた値で予測し、予測されるスプレー気化率Ｘ０を用いて、任意の日時におけるカーゴタンク３内の気化ガス発生量、圧力、ＬＮＧ温度、及び液位のうち少なくとも１つを推定するものである。
【００９０】
このＬＮＧ運搬船２の運航支援方法によれば、カーゴタンク３内にスプレーされるＬＮＧが全て気化すると仮定する場合と比較して、ＬＮＧ運搬船２のカーゴタンク３内にスプレーされるＬＮＧの気化率Ｘ０を高精度に予測し、実際の値に近いカーゴタンク３内のＢＯＧ発生量、圧力、ＬＮＧ温度、液位、タンク温度などを推算することができる。
【００９１】
また、本実施形態に係るＬＮＧ運搬船２の運航支援システム１において、記憶装置は、ＬＮＧ運搬船２から取得した実測データに基づいて予め求めておいた、スプレー気化率Ｘ０をカーゴタンク３内の蒸気クォリティＸから算出する際に蒸気クォリティＸに乗算する係数ａを記憶する第１の記憶部（記憶装置５３ｄ）と、ＬＮＧ運搬船２の個船性能データを記憶する第２の記憶部（記憶装置５３ｆ）と、ＬＮＧ運搬船２が航海する海域の海気象データを記憶する第３の記憶部（記憶装置５３ｉ）とを含んでいる。また、処理装置５２は、航海中の任意の日時のスプレー気化率Ｘ０を、当該任意の日時における蒸気クォリティＸに係数ａを乗じた値で予測するスプレー気化率予測部６５と、個船性能データと海気象データとに基づいて、所定の評価指標を最適とする最適バラスト航路を策定する航路策定部６１と、個船性能データと海気象データとスプレー気化率とに基づいて、最適バラスト航路を航海するときにカーゴタンク３内に残存するＬＮＧから発生する自然気化ガスの総量Ｑｎを推定する第１気化ガス量推定部６２と、個船性能データと海気象データとスプレー気化率とに基づいて、最適バラスト航路を航海するときにスプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量Ｑｓを推定する第２気化ガス量推定部６３と、推定される自然気化ガスの総量Ｑｎと推定されるスプレー気化ガスの総量Ｑｓとを足し合わせてバラスト航海前又はバラスト航海中の必要ヒール量Ｑｈを算出するヒール量算出部６４とを含んでいる。
【００９２】
同様に、本実施形態に係るＬＮＧ運搬船２の運航支援方法は、スプレー気化率Ｘ０をカーゴタンク３内の蒸気クォリティＸから算出する際に蒸気クォリティＸに乗算する係数ａをＬＮＧ運搬船２での実測データに基づいて予め求めておき、航海中の任意の日時のスプレー気化率Ｘ０を、任意の日時における蒸気クォリティＸに係数ａを乗じた値で予測し、ＬＮＧ運搬船２の個船性能データと海気象データとに基づいて、所定の評価指標を最適とする最適バラスト航路を策定し、個船性能データと海気象データとスプレー気化率Ｘ０とに基づいて、最適バラスト航路を航海するときにカーゴタンク３内に残存するＬＮＧから発生する自然気化ガスの総量Ｑｎを推定し、個船性能データと海気象データとスプレー気化率とに基づいて、最適バラスト航路を航海するときにスプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量Ｑｓを推定し、推定される自然気化ガスの総量Ｑｎと推定されるスプレー気化ガスの総量Ｑｓとを足し合わせてバラスト航海前に必要ヒール量Ｑｈを算出する。
【００９３】
このように海気象データに基づいて最適バラスト航路を航海する時のＮＢＯＧの総量Ｑｎ及びスプレー気化ガスの総量Ｑｓが推定され、これらが足し合わされることによって必要ヒール量Ｑｈが算出される。そのため、必要ヒール量Ｑｈを正確に算出することができる。算出された必要ヒール量Ｑｈはレイデン航海中にＬＮＧ運搬船２へ送信されるとよい。これにより、ＬＮＧ運搬船２のクルーは、揚地において必要ヒール量Ｑｈを参照してアンロードすべきＬＮＧの量をこれが最大となるように決定することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１      ：運航支援システム
２      ：ＬＮＧ運搬船（液化ガス運搬船の一例）
３      ：カーゴタンク
４      ：通信衛星
５      ：陸上情報設備
７      ：スプレー装置
８      ：スプレー気化率予測装置
１１    ：ネットワーク
１２    ：外部機関
２０    ：船上情報設備
２１    ：船側通信装置
２２    ：処理装置
２２ａ  ：タンク実測データ収集部
２３ａ〜ｄ  ：記憶装置
３１    ：船体
３３    ：供給ライン
３４    ：圧縮機
３５    ：主機
３６    ：ブリッジ
５１    ：陸側通信装置
５２    ：処理装置
５３ａ〜ｊ  ：記憶装置
５４    ：入力装置
５５    ：表示装置
６１    ：航路策定部
６２    ：第１気化ガス量推定部
６３    ：第２気化ガス量推定部
６４    ：ヒール量算出部
６５    ：スプレー気化率予測部
６６    ：係数演算部
６７    ：タンク状況推定部
７１    ：スプレーポンプ
７２    ：吸上管
７３    ：集合管
７４    ：スプレー管
７５    ：スプレーノズル
８３    ：圧力計
８４    ：温度計
８５    ：液位計
【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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