(57)【要約】  貯蔵流体の流体運動の固有共振が貯蔵タンクを含む浮き船の固有共振周期相互間に収まるように液体を貯蔵タンク内に貯蔵する方法及び装置。その結果、貯蔵タンク内に貯蔵された流体に及ぼされる浮き船の共振エネルギーを制御することができると共にスロッシング負荷を減少させることができ、それにより浮き船の損傷が回避される。
2010513148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航海用船のために流体を貯蔵する貯蔵タンクを設計する方法であって、
航海用船に作用する予想波力のエネルギースペクトルを求めるステップを有し、
前記航海用船の船寸法に基づいて１つ又は２つ以上の増幅レジームを決定するステップを有し、前記１つ又は２つ以上の増幅レジームの各々は、前記航海用船に作用する予想波力を増幅する周期範囲を有し、
前記１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れたスロッシング周期を超えて前記貯蔵タンクに提供する物理的寸法を有する前記貯蔵タンクを設計するステップを有する、方法。
【請求項２】
前記貯蔵タンクは、少なくとも１００，０００立方メートルの容積を提供する寸法を備えるよう設計されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記貯蔵タンクの長さは、少なくとも２６０メートルである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記１つ又は２つ以上の増幅レジームは、少なくとも２つの増幅レジームから成り、前記少なくとも２つの増幅レジームの各々は、前記航海用船の互いに異なる自由度に対応している、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記流体は、液化天然ガスから成る、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記航海用船は、前記流体を海洋環境で輸送するよう構成されている、請求項１記載の方法。
【請求項７】
物理的寸法及び充填高さに関する１つ又は２つ以上の組み合わせについてスロッシング周期を求めるステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記貯蔵タンクを設計する前記ステップは、前記貯蔵タンクを分離構造体により長手方向に分割してスロッシング周期を増幅レジームから分離するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記貯蔵タンクの前記物理的寸法の結果として、予想充填高さにおける前記貯蔵タンク内の液体のスロッシングの固有共振周期が、前記航海用船の固有共振周期相互間に収まる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記航海用船を利用して前記貯蔵タンク内に貯蔵された流体を輸送するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記航海用船が海域において係留されている間に流体を前記貯蔵タンク内に貯蔵するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
航海用船であって、
船郭構造体と、
前記船郭造体内に設けられた少なくとも１つの貯蔵タンクとを有し、前記少なくとも１つの貯蔵タンクは、予想充填高さで前記少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵されている流体のスロッシング周期が、結果的に、前記航海用船に作用する予想波力を増幅させる周期範囲によって定められる１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れるようにする寸法を有する、航海用船。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの貯蔵タンクは、少なくとも１００，０００立方メートルの容積を有する、請求項１２記載の航海用船。
【請求項１４】
予想充填高さにおける少なくとも１つの貯蔵タンク内の前記流体のスロッシングの固有共振周期は、前記航海用船の固有共振周期相互間に収まり、或いは、前記航海用船の固有共振周期よりも下であり又は上である、請求項１２記載の航海用船。
【請求項１５】
前記航海用船をタレット係留するタレット係留システムを更に有する、請求項１２記載の航海用船。
【請求項１６】
前記貯蔵タンクの長さは、少なくとも２６０メートルである、請求項１２記載の航海用船。
【請求項１７】
前記貯蔵タンクは、分離構造体によって長手方向に分割されている、請求項１２記載の航海用船。
【請求項１８】
液体を輸送する船であって、
船郭構造体と、
前記船郭造体内に設けられた少なくとも１つの貯蔵タンクとを有し、前記少なくとも１つの貯蔵タンクは、予想充填高さで前記少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵されている液体のスロッシング周期が、結果的に、前記船に作用する予想波力を増幅させる周期範囲によって定められる１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れるようにする寸法を有する、船。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの貯蔵タンクは、液体が少なくとも１００，０００立方メートル分の貯蔵容量を有する、請求項１８記載の船。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの貯蔵タンクの長さは、少なくとも２６０メートルである、請求項１８記載の船。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの貯蔵タンクは、分離構造体によって長手方向に分割されている、請求項１８記載の船。
【請求項２２】
少なくとも１つの追加の貯蔵タンクを更に有する、請求項１８記載の船。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの追加の貯蔵タンクの寸法は、前記少なくとも１つの貯蔵タンクの寸法に実質的に等しい、請求項２２記載の船。
【請求項２４】
前記船は、航海用船である、請求項１８記載の船。
【請求項２５】
流体を受け入れる方法であって、
船郭構造体と、前記船郭造体内に設けられた少なくとも１つの貯蔵タンクとを有し、前記少なくとも１つの貯蔵タンクは、予想充填高さで前記少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵されている流体のスロッシング周期が、結果的に、前記航海用船に作用する予想波力を増幅させる周期範囲によって定められる１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れるようにする寸法を有する航海用船を用意するステップと、
前記流体を前記航海用船から荷揚げするステップとを有する、方法。
【請求項２６】
前記流体を収容した前記航海用船を受入れ基地まで移動させて前記流体を荷揚げするステップを更に有する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記流体は、液化天然ガスから成る、請求項２５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、液化天然ガスの海上貯蔵に関し、特に、貯蔵された流体及び環境によって引き起こされる負荷に対して強度及び安定性を備える海上貯蔵タンクの設計及び構造に関する。
【０００２】
〔関連出願の説明〕
本願は、２００６年１２月１５日に出願された米国特許仮出願第６０／８７５，２７７号の優先権主張出願である。
【背景技術】
【０００３】
クリーンな燃焼用天然ガスは、工業化された世界中における多くの工業及び消費者マーケットにおける選択燃料になっている。天然ガス源が天然ガスを所望する商業マーケットに対して遠隔の場所に存在している場合、天然ガスをマーケットまで輸送する仕組みが必要である。このような仕組みの１つは、天然ガスを気体の形態でパイプラインにより輸送する仕組みを含み又は天然ガスを液体の形態で大型航海用船により輸送する仕組みを含む場合がある。
【０００４】
液化天然ガス（ＬＮＧ）を運搬するよう設計された船は、他の貨物運搬システムと比較して大きな資本的支出を必要とする場合がある。これは、１つには、ＬＮＧを長期航海のためにほぼ周囲圧力下で液体状態に維持するのに必要な極低温に起因している場合がある。ＬＮＧは比較的軽いので、船は、貨物の重量が所与である場合、他形式の貨物と比較して、大きな容積容量を備えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３，３３２，３８６号明細書
【特許文献２】米国特許第３，７５９，２０９号明細書
【特許文献３】米国特許第３，９４１，２７２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７２７，４９２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００４／０１７２８０３号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００４／０１８８４４６号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５／０１５０４４３号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ハームンドスタッド他（Hermundstad, et al. ）著，「ハル・モニタリング（Hull Monitoring ）」，ソサイアティ・オブ・ペトロレウム・エンジニアーズ（Society of Petroleum Engineers），論文番号６１４５４−ＭＳ，２０００年６月２６日，ｐ．１２３１〜１２４０
【非特許文献２】ヴァンディヴァー他（Vandiver, et al.）著，「ジ・エフェクト・オブ・リキッド・ストレージ・タンク・オン・ザ・ダイナミック・レスポンス・オブ・オフショア・プラットホームズ（The Effect of Liquid Storage Tanks on the Dynamic Response of Offshore Platforms）」，ソサイアティ・オブ・ペトロレウム・エンジニアーズ（Society of Petroleum Engineers），論文番号７２８５４−ＰＡ，１９７９年１０月，ｐ．１〜９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＮＧ貯蔵タンク設計に対する課題のうちの１つは、ＬＮＧ貯蔵タンクが貨物の動き及びスロッシングに起因した負荷に耐えるのに十分な構造的健全性又は一体性を有するようにすることにある。スロッシングは、周期的運動（例えば、海上の船舶）により生じる場合のあるタンク内の液体の運動である。タンク内の液体が動くと、波が生じ、一定長さのタンク内に収容された流体中で移動する波は、タンクの端で反射し、逆方向に戻っている波と干渉する場合がある。或る特定の振動数では、定常波が生じる場合があり、このような定常波は、共振現象である場合がある。定常波が生じる振動数は、共振振動数と呼ばれる場合がある。力を加える振動数がタンク内の流体の共振振動数に近い場合、振幅の大幅な増大が生じる場合があり、場合によっては、その結果として大きな力がタンクに及ぼされる。
【０００８】
スロッシングは、液体を貯蔵タンク内に入れて運ぶ船にとっての関心事であり、このような船の設計の際に考慮される場合がある。スロッシングは、船の運動の振動数が貯蔵タンク内の液体の運動と関連した振動数に一致した場合に、より顕著になる場合がある。貯蔵タンク内の運動と関連している場合のある振動数は、タンクの幾何学的形状及び貯蔵タンク内の貨物充填レベルの関数である場合がある。
【０００９】
流体のスロッシングの結果として、船及び（又は）貯蔵タンクに種々の問題が生じることがある。例えば、スロッシングに関連した貯蔵タンクの構造に対する損傷は、単一の大きな負荷事象又は累積的事象の結果である場合がある。累積的損傷は、多くの小さな負荷事象の結果である場合があり、これら小さな負荷事象は、互いに組み合わさって、貯蔵タンクの構造、貯蔵タンク内のメンブレン及び（又は）貯蔵タンクの温度を維持するために用いられる断熱システムを次第に劣化させる。さらに、流体、例えばＬＮＧのスロッシングは、これにより航海用船の船郭構造に加わる流体力学的荷重が増大する場合があるので問題となる場合がある。また、スロッシングは、船の安定性を低下させ、貯蔵タンク内のＬＮＧの気化を促進する場合がある。
【００１０】
したがって、用いるべき貯蔵タンクの形式を決定する際、スロッシング及び他の問題を考慮に入れる必要がある。例えば、自立型タンク、例えば球形タンク及び角柱状タンクは、船の格納システム及び船郭への接近をもたらす場合がある。しかしながら、自立型タンクは、厚く、重くしかも高価なプレートを必要とする場合がある。特定の例として、球形タンクは、約３０〜６０ミリメートル（ｍｍ）の壁厚を有する場合があり、これにより、他の貯蔵タンクと比較して重量が増すと共にコストが増大する場合がある。さらに、球形タンクの形状は、船上の利用可能な空間にマッチしていない場合があり、その結果、球形タンクの上方部分は、主甲板よりも約１５メートル（ｍ）上方に延びる。上方部分がこのように延びることにより、船の重心高さが増す場合がある。船の重心高さの増大により、天候による影響（例えば、風及び着氷）に対する船の脆弱性が増大し、球形タンクに対する視認性を提供するために船尾船橋を高くする必要がある場合がある。規則により必要とされる場合のある頂部からの荷積みを可能にするため、球形タンクを搭載した船の甲板の上方に相当大きな接近構造体（例えば、はしご、常設歩路（キャットウォーク）及び配管）も又追加される場合がある。さらに、幾つかの自立型タンク、例えば角柱状タンクも又、貨物及びタンクそれ自体の重量に起因した負荷に打ち勝つために高価な補強手段を必要とする場合がある。
【００１１】
さらに、角柱状メンブレンタンクは又、特に重量及び材料費に関し自立型貯蔵タンクの幾つかの欠点を回避するが、船への接近を制限する場合がある。例えば、角柱状メンブレンタンクは、船の内側船郭の内部及び貯蔵タンクの断熱及び補助バリヤへの接近を制限する場合がある。
【００１２】
したがって、ＬＮＧ、ＣＯ2及び他の流体を収容することができ、冷凍／極低温流体を貯蔵し、海洋環境において貯蔵流体の運動（例えば、スロッシング）に対する適当な強度及び安定性を提供するよう構成された貯蔵タンクを設計する方法が要望されている。このような貯蔵タンクは、多量の（例えば、１００，０００立方メートル（ｍ3））以上の流体を貯蔵することができ、しかも容易に製作可能である。
【００１３】
他の関連資料は、少なくとも、米国特許第３，３３２，３８６号明細書、同第３，７５９，２０９号明細書、同第３，９４１，２７２号明細書、同第５，７２７，４９２号明細書、米国特許出願公開第２００４／０１７２８０３号明細書、同第２００４／０１８８４４６号明細書、同第２００５／０１５０４４３号明細書、ハームンドスタッド他（Hermundstad, et al. ）著，「ハル・モニタリング（Hull Monitoring ）」，ソサイアティ・オブ・ペトロレウム・エンジニアーズ（Society of Petroleum Engineers），論文番号６１４５４−ＭＳ，２０００年６月２６日，ｐ．１２３１〜１２４０及びヴァンディヴァー他（Vandiver, et al.）著，「ジ・エフェクト・オブ・リキッド・ストレージ・タンク・オン・ザ・ダイナミック・レスポンス・オブ・オフショア・プラットホームズ（The Effect of Liquid Storage Tanks on the Dynamic Response of Offshore Platforms）」，ソサイアティ・オブ・ペトロレウム・エンジニアーズ（Society of Petroleum Engineers），論文番号７２８５４−ＰＡ，１９７９年１０月，ｐ．１〜９に見受けられる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施形態は、液体を貯蔵する浮き船用貯蔵タンクを設計する方法に関する。この方法は、一般に、船に作用する予想波力のエネルギースペクトルを求めるステップと、船寸法に基づいて１つ又は２つ以上の増幅レジームを決定するステップとを有し、１つ又は２つ以上の増幅レジームの各々は、船に作用する予想波力を増幅する周期範囲を有し、この方法は、予想充填高さで少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵されている液体のスロッシング周期が、結果的に、１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れるようにする寸法を有する貯蔵タンクを設計するステップを更に有する。さらに、１つ又は２つ以上の増幅レジームは、少なくとも２つの増幅レジームから成るのが良く、少なくとも２つの増幅レジームの各々は、航海用船の互いに異なる自由度、例えば縦揺れ、横揺れ及びサージに対応する。
【００１５】
別の実施形態は、一般に、浮き貯蔵船であって、船郭構造体と、船郭造体内に設けられた少なくとも１つの貯蔵タンクとを有し、少なくとも１つの貯蔵タンクは、予想充填高さで少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵されている流体のスロッシング周期が、結果的に、航海用船に作用する予想波力を増幅させる周期範囲によって定められる１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れるようにする寸法を有することを特徴とする浮き貯蔵船に関する。
【００１６】
別の実施形態は、一般に、液体を輸送する船であって、船郭構造体と、船郭造体内に設けられた少なくとも１つの貯蔵タンクとを有し、少なくとも１つの貯蔵タンクは、予想充填高さで少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵されている液体のスロッシング周期が、結果的に、船に作用する予想波力を増幅させる周期範囲によって定められる１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れるようにする寸法を有することを特徴とする船に関する。
【００１７】
別の実施形態は、流体を受け入れる方法に関する。この方法は、船郭構造体と、船郭造体内に設けられた少なくとも１つの貯蔵タンクとを有し、少なくとも１つの貯蔵タンクは、予想充填高さで少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵されている流体のスロッシング周期が、結果的に、航海用船に作用する予想波力を増幅させる周期範囲によって定められる１つ又は２つ以上の増幅レジームから外れるようにする寸法を有する航海用船を用意するステップと、流体を航海用船から荷揚げするステップとを有する。さらに、この方法は、流体を収容した航海用船を受入れ基地まで移動させて流体を荷揚げするステップを有するのが良く、流体は、液化天然ガスから成る。
【００１８】
本発明の上述の特徴を詳細に理解することができるように上記において概要説明された本発明の具体的な説明を、実施形態を参照することによって行うが、これら実施形態の幾つかは、添付の図面に示されている。しかしながら、注目されるべきこととして、添付の図面は、本発明の代表的な実施形態を記載しているに過ぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものと理解されてはならない。というのは、本発明は、作用効果において等しい他の実施形態で実施できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に従って流体の輸出及び受け入れる行う方法を示す流れ図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って貯蔵タンクの幾何学的形状を決定する方法を示す流れ図である。
【図３Ａ】係留された船の縦揺れ、横揺れ及びサージの周期に関する波浪エネルギースペクトル中のエネルギー量の例示のグラフ図である。
【図３Ｂ】係留された船の縦揺れ、横揺れ及びサージの周期に関する波浪エネルギースペクトル中のエネルギー量の例示のグラフ図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従って細分された貨物を収容した船の縦揺れ、横揺れ及びサージ周期に関する波浪エネルギースペクトル中のエネルギー量の例示のグラフ図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に従って細分された貨物を収容した船の縦揺れ、横揺れ及びサージ周期に関する波浪エネルギースペクトル中のエネルギー量の例示のグラフ図である。
【図５】本発明の一実施形態に従ってスロッシングにより生じて貯蔵タンクの壁に加わる圧力の例示のグラフ図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態としての例示のタレット係留タンクシステムを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態としての例示のタレット係留タンクシステムを示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態としての例示のタレット係留タンクシステムを示す図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態としての例示のタレット係留タンクシステムを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態としての例示のタレット係留タンクシステムを示す図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施形態としての例示のタレット係留タンクシステムを示す図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態としての中心線コファダムによって分離された２つの貯蔵タンクを搭載している例示のＬＮＧ運搬船を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態としての中心線コファダムによって分離された２つの貯蔵タンクを搭載している例示のＬＮＧ運搬船を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態としての船の断面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態は、貯蔵された液体の運動が浮き流体貯蔵船の固有共振周期相互間に位置するように多量の液体の収容チャンバを備えた浮き流体貯蔵船である。その結果、本発明の共振エネルギーは、収容された流体に及ぼされることはなく、それ故、スロッシング負荷を燃焼させて船及び貯蔵タンクの損傷を回避し又は減少させることができる。
【００２１】
例示の設計利用分野
遠隔源からの液化天然ガス（ＬＮＧ）を用いようとする場合、ＬＮＧを受け入れる方法を見出すことができる。図１は、本発明の実施形態としての流体の輸出及び受入れのための方法１００を示している。ブロック１１０では、貯蔵タンクは、例えば以下の図２に記載された作業を利用して、特定の用途の用件を満たすよう設計され又は特定される。即ち、貯蔵タンクに関するスロッシングの潜在的可能性は、潜在的なスロッシングの共振レジーム（regime）の範囲を超えた貯蔵タンクを設計するために使用されるのが良い。ブロック１２０では、貯蔵タンクを貯蔵タンクに関する設計上の用件に基づいて製作し又は得る。ブロック１３０では、貯蔵タンクを船の中に設置する。タンクがいったん正しく設置されると、ブロック１４０に示されているように、流体の輸出及び（又は）受入れを実施するのが良い。これは流体を貯蔵タンク内に貯蔵し又は荷積みし、船を貯蔵された流体と共に別の場所に移動させ、そして流体を別の場所で荷揚げするステップを含むのが良い。
【００２２】
ブロック１１０において貯蔵タンクを設計する際に多くの要因を考慮するのが良く、タンクの各タイプは、考慮されなければならない特有の特性を有する場合がある。確かに、液体貯蔵タンク設計の多くの形式は、スロッシングの影響によりマイナスの影響を受ける場合がある。スロッシングのマイナスの影響は、船及びタンクの設計の共振レジームにより増大する場合があり、これを改良するには、これら共振レジームから外れたタンクを設計して製作するのが良い。
【００２３】
貯蔵タンクの設計パラメータを決定するため、図２に示すように多くの要因を考慮する。図２は、液体貯蔵タンク、例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）貯蔵タンクに関する設計パラメータ及び構成を決定する方法の例示の流れ図２００である。この方法を多くの種々の環境において貯蔵タンクに利用することができるが、この流れ図では、例示目的で浮きＬＮＧ貯蔵タンクが用いられている。ブロック２１０では、力又は波のエネルギースペクトル（例えば、波浪）中のエネルギー量を関心のある特定の地理学的領域（例えば、船が稼働する水域）について求めるのが良い。種々のデータ源を用いてこの決定を行うのが良く、このようなデータ源としては、実験データ、解析モデル、履歴データ及び近似値が挙げられる。例えば、米国海洋データセンタは、世界の海洋に関する履歴データを含むデータベースを維持している。種々の海洋条件に関する履歴データも又、米国海洋大気庁から入手できる。
【００２４】
ブロック２２０において、増幅レジームを決定するのが良い。増幅レジームは、少なくとも２つ又は３つ以上の増幅レジームを含むのが良く、増幅レジームの各々は、航海用船の種々の自由度、例えば、縦揺れ、横揺れ及びサージに対応している。一例を挙げると、増幅レジームは、縦揺れ増幅レジーム、横揺れ増幅レジーム及びサージ増幅レジームを含むのが良い。これらレジームを船の物理的寸法、船の構成に用いられる材料の性質及び船に作用する力に関するデータを含むのが良い計算により決定できる。これらレジームは又、コンピュータ環境において船をモデル化し、船に作用する場合のある力をモデル化することによっても決定できる。これらレジームは又、スケール変更試験により又はコンピュータモデル化用途においてモデル化可能である。これらレジームの各々は、秒で表される１つ又は２つ以上の時間単位について拡張可能である。船、例えばＬＮＧ運搬船（ＬＮＧＣ）又は他の適当な船舶の縦揺れレジーム、上下浮動レジーム及び横揺れレジームを波のエネルギーによって容易に励起することができ、これらレジームは、船の物理的寸法及び構成によって実施できることが判明した。係留された船の場合、サージレジーム、左右揺れ、船首揺れレジームも又求めることができる。例えば、長さ及び幅が異なる船は、異なる時間周期で起こり、異なる時間の長さにわたって続くレジームを有する場合がある。
【００２５】
ブロック２３０では、物理的制約条件を決定するのが良い。これら制約条件としては、貯蔵タンクの有効空間（例えば、船の大きさ及び形態）、取り締まり団体及び認可団体により課される要件、操業環境（例えば、入渠施設、航路及び天候）により課される制約条件が挙げられる。船舶貯蔵及びＬＮＧの輸送のための格納システムも又、効果的な温度断熱を提供すると共に熱の流入及び船の基本的な船郭構造の許容できない冷却を阻止する上で考慮される場合がある。例えば、ＬＮＧは、非常に軽い炭化水素（例えば、メタン及びエタン）を約マイナス摂氏１６０度（℃）まで冷却することによって形成できる。ＬＮＧを液化プロセスにより冷却するのが良く、このような冷却プロセスは又、貯蔵及び輸送のためにガスの量を最大にすることができる。次に、ＬＮＧを専用の極低温貯蔵タンク内に周囲圧力状態で貯蔵するのが良く、このような貯蔵タンクは、陸上又は航海用船に設置されるのが良い。したがって、ＬＮＧの場合、格納システムは、極めて低い温度及び大きな温度変化に耐えるよう設計された材料で構成されるのが良い。
【００２６】
ブロック２４０において、１つ又は２つ以上の貯蔵タンクの幾何学的形状を決定するのが良い。貯蔵タンクを構成する際、先に求めた波エネルギースペクトル、増幅レジーム及び物理的制約条件を考慮するのが良い。効率を高めようとする際、貯蔵タンクの寸法、形状、内部構成、配置場所及び向きを変えてみるのが良い。貯蔵タンクの幾何学的形状は、貯蔵された液体の横方向／長手方向流体運動が、流体貯蔵船（例えば、船舶）の固有共振周期相互間に位置し、これよりも下に位置し又はこれを越えて位置するよう設計されるのが良い。その結果、船の共振エネルギーは、貯蔵タンク内の貯蔵流体に限定され又はこれには及ぼされず、それにより、貯蔵流体のスロッシングが減少する。
【００２７】
貯蔵タンクをいったん構成すると、ブロック２５０においてこの設計を分析するのが良い。ブロック２５０で行われる最終的構成の分析は、コンピュータモデル及びシミュレータの使用及びスケール変更されたモデル及び波シミュレータの使用を含む場合がある。
【００２８】
図３Ａ及び図３Ｂは、係留状態の船の縦揺れ周期、横揺れ周期及びサージ周期に関する波浪エネルギースペクトル中のエネルギー量の例示のグラフ図である。このエネルギー量は、代表的な船の運動増幅レジームの代表的な海上条件を含む場合がある。グラフ３１０において、周期及び波エネルギースペクトル３１６中の代表的なエネルギー量は、その振幅が縦軸３１２上に表され、周期が秒の単位で横軸３１４上に表されている。波エネルギースペクトル３１６は、エネルギー量を代表的な設計上の海上条件で表している。グラフ３２０は、代表的な船についての縦揺れ増幅レジーム３２２、横揺れ増幅レジーム３２４及びサージ増幅レジーム３２６を示している。これらレジーム３２２〜３２４は、係留状態の船に関する代表的な船の運動増幅レジームのものであるのが良い。また、代表的な船について、長手方向スロッシング周期３２８が充填高さの関数として、横方向スロッシング周期３３０が充填高さの関数としてそれぞれ示されている。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、代表的な船の縦揺れ増幅レジーム３２２及び横揺れ増幅レジーム３２４は、海洋における波の周期に非常に近い場合がある。その結果、船及び貨物の運動の増幅が生じる場合がある。船及び貯蔵流体の運動の増幅は、望ましくない影響を有する場合があり、それにより、共振と液体スロッシングに対する貯蔵タンクの構造的応答を評価する必要がある。ＬＮＧ貯蔵及び（又は）運搬船を設計するため、貨物のスロッシング共振周期３２８及び貯蔵流体の横方向スロッシング周期３３０を予想される波についての波エネルギースペクトル３１６の周期から離そうとして、種々の設計又は形態を考慮するのが良い。スロッシング共振周期３２８を波エネルギースペクトル３１６の波周期及び増幅レジーム３２０〜３２６（及びそれ故に船の共振周期）から分離することは、種々の方式、例えば貯蔵タンク内の液体貨物を細分することによって達成できる。
【００３０】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態に従って貨物が細分された船の縦揺れ周期、横揺れ周期及びサージ周期に関する波浪エネルギースペクトル中のエネルギー量の例示のグラフ図である。これら図４Ａ及び図４Ｂでは、代表的な設計上の解除条件及び代表的な船運動増幅レジーム４２２〜４２６であるものの周期及びエネルギー量４１６が示されている。図４Ａでは、グラフ４１０は、波エネルギースペクトル４１６中の代表的なエネルギー量をその振幅が縦軸４１２に表され、周期が秒の単位で横軸４１４上に表された状態で示している。図４Ｂでは、グラフ４２０は、船についての縦揺れ増幅レジーム４２２、横揺れ増幅レジーム４２４及びサージ増幅レジーム４２６を示している。これら増幅レジーム４２２〜４２４は、係留状態の船に関する船の代表的な運動に関するものであるのが良い。また、船について、長手方向スロッシング周期４２８が充填高さの関数として、横方向スロッシング周期４３０が充填高さの関数としてそれぞれ示されている。
【００３１】
本明細書において提案される貯蔵タンク設計に対する一取組みでは、固有スロッシング共振周期４２８，４３０が船／波の固有周期４１６及び４２２〜４２６とは異なりこれらとは一致しないように貯蔵タンクの幾何学的形状を選択することによりスロッシング負荷を減少させることができる。代表的には、横方向液体運動モードに関するスロッシング共振周期４３０及び長手方向液体運動モードに関するスロッシング共振周期４２８は、船の横揺れ及び縦揺れ／サージ運動によって駆動される場合がある。提案する細分では、貯蔵流体（例えば、貨物）を船の操業環境（例えば、海洋環境）において船の固有周期からのスロッシング共振周期４２８，４３６の分離を達成しようとして選択された寸法を備える長い貯蔵タンクに細分するのが良い。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂに示されているように、貯蔵タンクの幾何学的形状は、特定の設計上の海上条件又は海洋環境において波４１６のエネルギー量により引き起こされる充填高さの関数としての横方向スロッシング周期４３０の増幅が最小限に抑えられるように設計されるのが良い。このような設計では、長手方向スロッシング周期４２８及び横方向スロッシング周期４３０が、船の増幅レジーム４２２〜４２６（例えば、縦揺れ増幅レジーム、サージ増幅レジーム及び横揺れ増幅レジーム）の周期によっては増幅されないようにすることにより貯蔵タンク壁に加わる応力を減少させることができ、貯蔵タンク壁の損傷を回避し又は減少させることができる。貯蔵タンク内の貯蔵流体のサージにより励起される共振を制限するため、貯蔵タンクの寸法は、長手方向共振周期４２８が、代表的には波浪から観察される長手方向共振周期よりも実質的に高いが、船のサージ周期よりも低いように設計されるのが良い。
【００３３】
貯蔵タンクの寸法の結果として、貯蔵タンク壁に加わるスロッシングにより生じた圧力は、図５に示されているように、非共振型のものである場合がある。図５では、グラフ図５００は、縦軸５２０に圧力を示すと共に横軸５３０に時間（単位秒）を示している。観察できることとして、共振スロッシング５５０に関する衝撃圧力トレースは、非共振スロッシング５４０に関する圧力トレースよりも大きい場合がある。共振スロッシングを減少させ又はなくすことにより、貯蔵タンクの受ける圧力を著しく減少させることができる。したがって、貯蔵タンクは、貯蔵タンクの壁に加わる共振型のスロッシングにより生じる圧力を減少させるよう構成されているのが良い。
【００３４】
浮き貯蔵船のための例示の用途
貯蔵タンクの構成に加えて、他の機器、例えば処理機器を船の主甲板上に設置することができる。例えば、処理機器としては、供給ガスから液化天然ガス（ＬＮＧ）を作るために利用される液化機器又はＬＮＧを気化させる再ガス化機器が挙げられる。処理機器の追加により、船の重量が増し、船の物理的寸法の変更が必要な場合があり、しかも船と関連した増幅レジームへの影響が生じる場合がある。浮き貯蔵船は又、輸送向きに設計された船とは異なる設計基準を有しても良い。一例を挙げると、浮き貯蔵船は、輸送船よりも多量のＬＮＧの貯蔵することが必要な場合があり、処理機器を支持することが必要な場合があり、しかも比較的静止状態であるように設計される場合がある。
【００３５】
図６Ａ及び図６Ｂは、タレット係留式ＦＳＲＵ／ＦＬＳＶシステム６０８を備えた二重船郭（ダブルハル）船６００を示している。船６００は、貨物領域内に流体貯蔵チャンバ６１０を有するのが良く、この流体貯蔵チャンバは、長手方向中心コファダム６１４によって２つの貯蔵タンク６１２Ａ，６１２Ｂに分割されている。２つの液体貯蔵チャンバは、船尾側が、コファダム６１８により境界付けられると共に船首側がコファダム６１６によって境界付けられているのが良い。流体貯蔵タンク６１２Ａ，６１２Ｂの各々は、ポンプタワー６２０を更に有するのが良く、このポンプタワーは、ポンプによりＬＮＧを貯蔵タンク６１２Ａ，６１２Ｂに送り込み又はこれから送り出す際に用いられる。船６００の内部シェル（例えば、内側船郭）６２２は、流体貯蔵チャンバ６１０の右舷境界部及び左舷境界部をもたらすことができ、又、このような内部シェルは、船６００の外側シェル６２６まで延びるのが良い水バウスト及びボイドスペース６２４を有するのが良い。気化／液化機器６３０も又、貯蔵タンク６１２の前方で且つタレット６０８の近くで甲板上に設置されるのが良い。
【００３６】
図６Ｃは、タンクスロッシング固有周期６５４（単位は秒）及び充填高さ６５６（単位はメートル（ｍ））に対する横方向スロッシング周期６５２及び長手方向スロッシング周期６５３のグラフ図６５０を示している。また、横方向スロッシング周期６５２及び長手方向スロッシング周期６５３に対して縦揺れ周期６５７、横揺れ周期６５８及びサージ周期６５９が示されている。船６００に関するこの構成では、横方向スロッシング周期６５２は、ピッチ周期６５７、横揺れ周期６５８及びサージ周期６５９とはオーバーラップしない。また、長手方向スロッシング周期６５３は、縦揺れ周期５６７及び横揺れ周期６５８とはオーバーラップしない。長手方向スロッシング周期６５３がサージ周期６５９とオーバーラップしているが、このオーバーラップは、減少した充填高さ６５６のところである。したがって、船６００内の貯蔵タンクは、貯蔵タンク及び船６００に対する潜在的なスロッシングによる損傷を減少させ又は最小限に抑えるよう共振周期６５７，６５８，６５９から外れた横方向スロッシング周期６５２及び長手方向スロッシング周期６５３を有するよう構成され又は設計されている。
【００３７】
図７Ａ及び図７Ｂは、二重船郭（ダブルハル）船７００を示しており、この船は、メンブレン貯蔵タンク７１４と共にタレット７０８及び２つの貯蔵タンク７１２Ａ，７１２Ｂを備えた係留された状態の浮き貯蔵及び再ガス化ユニット（ＦＳＲＵ）／浮き液化及び貯蔵船（ＦＬＳＶ）であるのが良い。メンブレン貯蔵タンク７１４は、２つの貯蔵タンク７１２Ａ，７１２Ｂの前方に配置されるのが良く、このようなメンブレン貯蔵タンクは、船７００に搭載される貯蔵容量を増大させるために用いられる場合がある。追加の貯蔵容量は、大量送り出し浮き貯蔵及び再ガス化船（ＦＳＲＵ）設計に望ましい場合がある。また、産出量を、ＬＮＧを取引きタンカーに移送することができる量から切り離すことが望ましい場合があり、このような場合にも追加の貯蔵が望ましいことがある。
【００３８】
図７Ｃは、タンクスロッシング固有周期７５４（単位は秒）及び充填高さ７５６（単位はメートル（ｍ））に対する横方向スロッシング周期７５２及び長手方向スロッシング周期７５３のグラフ図６５０を示している。また、横方向スロッシング周期７５２及び長手方向スロッシング周期７５３に対して縦揺れ周期７５７、横揺れ周期７５８及びサージ周期７５９が示されている。船７００に関するこの構成では、横方向スロッシング周期７５２は、ピッチ周期７５７、横揺れ周期７５８及びサージ周期７５９とはオーバーラップしない。また、長手方向スロッシング周期７５３は、縦揺れ周期７６７及び横揺れ周期７５８とはオーバーラップしない。長手方向スロッシング周期７５３がサージ周期７５９とオーバーラップしているが、このオーバーラップは、減少した充填高さのところである。したがって、船７００内の貯蔵タンクは、貯蔵タンク７１２Ａ，７１２Ｂ，７１４及び船７００に対する潜在的なスロッシングによる損傷を減少させ又は最小限に抑えるよう共振周期７５７，７５８，７５９から外れた横方向スロッシング周期７５２及び長手方向スロッシング周期７５３を有するよう構成され又は設計されている。
【００３９】
図８Ａ及び図８Ｂは、貨物領域８４０に２つの貯蔵タンク８１２Ａ，８１２Ｂを備えた例示のメンブレンＬＮＧ運搬船８００を示している。この船８００は、長さが約３２６メートル、幅が約５４．８メートルであるのが良い。貯蔵タンク８１２Ａ，８１２Ｂの各々は、長さが約２１２メートル、幅が約１４．５メートル、高さが３２．５メートル、容積が約１００ＫＣＭ（１００，０００立方メートル）であるのが良い。貯蔵タンク８１２，８１２Ｂは、貯蔵タンク８２２Ａ，８２２Ｂの長さにわたって延びる中心線コファダム８１４によって分離されるのが良い。横方向コファダム８１６，８１８は、貯蔵タンク８１２Ａ，８１２Ｂを船８００上の他の領域から分離するのが良い。
【００４０】
例示の輸送用途
図９に示されている一実施形態では、船９００は、船９００の外方側部船郭９６０から距離９７０を置いたところに位置する側壁又は境界部９２０を備えた貨物領域９１０を有している。船９００は、外方側部船郭９６０の一方の側から他方の側まで断面方向距離９８０を有するのが良い。貨物領域９１０は、外方底部船郭９５０から距離９４０を置いたところに位置する上側境界部９２４及び下側境界部９３０を有するのが良い。構造形式が同一の又は異なる１つ又は２つ以上のタンクを貨物領域９１０内に配置して流体を貯蔵するのに利用するのが良い。タンクの数及びこれらの構成は、他の制約条件（例えば、船の長さ、船の幅及び船の変位）及びスロッシング中に生じる場合のある圧力の増大及び損傷を制限する要望で決まる場合がある。
【００４１】
一例を挙げると、船９００がＬＮＧ船（例えば、輸送及び浮き貯蔵施設）である場合、船９００は、極低温タンクを保持するよう構成された船郭を有するのが良い。これら船は、二重船郭を有するのが良く、このような二重船郭は、二重底部及び二重側部を有するのが良い。二重船郭構成は、船９００の損傷の場合に貨物を保護する手段となる。即ち、外方側部船郭が損傷した場合でも、内側船郭にも侵入が生じない限り、海水が船に搭載している貯蔵タンクに接触することはない。したがって、この構成では、外側船郭９６０及び外側底部船郭９５０は、二重船郭船の外側船郭であるのが良い。
【００４２】
特定の実施形態として、船９００は、断面方向距離９８０を有するのが良い。長さＢと称する場合のあるこの距離９８０は、特定の船の断面寸法に応じて３０メートル〜５７．５メートル又はこれ以上であるのが良い。貨物領域９１０の側壁９２０は、船９００の外側船郭９６０から距離９７０を置いたところに位置決めされるのが良い。この距離９７０は、船の断面方向距離９８０に応じて、約６メートル〜約１１．５メートル以上の範囲に収まる長さＢ／５であるのが良い。また、この形態では、貨物領域９１０の底部境界部９３０は、外方底部船郭９５０から距離９４０を置いたところに位置するのが良い。この距離９４０は、長さＢ／１５の短い方又は約２メートルであるのが良い。特定の実施形態では、貯蔵タンクの長さは、約２６０メートル以上であると共に（或いは）船の幅は、約５５メートル以上であるのが良い。
【００４３】
貨物領域９１０は、多種多様な形式の貯蔵タンクのうちの任意のものを貯蔵するために利用できる。例えば、貯蔵流体がＬＮＧである場合、貯蔵タンクとしては、断熱角柱状メンブレン貯蔵タンク及び独立貯蔵タンクが挙げられる。貯蔵流体を周囲空気の温度よりも低い温度で運搬するため、船９００は、１つ又は２つ以上のコールドボックスを収容するよう構成するのが良い。コールドボックスという用語は、一般に、単一又は二重壁ボックスを意味し、これは、炭素鋼板で構成されるのが良い。コールドボックスには、断熱材、例えばパーライトを充填するのが良く、このようなコールドボックスは、貯蔵タンク、配管及び他の極低温処理機器を収容することができる。コールドボックスは又、内容物への容易な接近を可能にするよう断熱パネルで構成されても良い。
【００４４】
さらに、貨物領域９１０は、１つ又は２つ以上の独立タンクを輸送するよう構成されているのが良い。独立タンクは、一般に、自立型であり、重力を独立タンクの重量、貯蔵流体の重量、底部境界部９３０の重量及び周囲の船郭構造体の重量に起因する場合のある他の力と共に伝えるこれらの基礎を利用している。独立タンクは、これらの設計に鑑みて、側部境界部９２０に隣接した船郭構造体から所与の距離を置いたところで貨物領域９１０内に配置可能であるのが良い。これら独立タンクは、アルミニウム合金で構成されるのが良いが、９％ニッケル鋼及びステンレス鋼も又許容できる。
【００４５】
独立タンクは又、独立して静水圧又は動水圧（流体力学上の力）に耐えるのに十分頑丈であるのが良く、これらの力をこれらの基礎支持システムを介して周囲の船郭構造体又は境界部９２０，９３０に伝えることができるのが良い。独立タンクは、熱誘起応力を許容するよう設計されているのが良く、このような熱誘起応力は、周囲温度とＬＮＧ貨物使用温度の温度差によって引き起こされる場合がある。液化ガスを運搬する船の構造及び機器に関する国際符号によれば、バルク（ＩＧＣコード）タイプＡ及びタイプＢという２つの形式の独立タンクがある。
【００４６】
本発明の実施形態は又、独立角柱状タンクを利用することができる。角柱状タンクは、貨物領域９１０の輪郭を辿るよう形作られたタンクであるのが良い。この場合、タンク頂部及びタンク底部のフットプリントは、同一サイズのものである必要はない。自立型（又は独立）角柱状タンクは、球形タンクと比較して甲板下容積を効果的に利用することができる。角柱状タンクは又、貨物領域の上側境界部９２４よりも高いところに位置する構造体を有する必要性を回避することができる。貨物領域の上側境界部９２４よりも高いところに位置する構造体を備えないようにすることにより、角柱状設計は、船の重心の上昇を回避することができ、風及び着氷の影響を減少させることができ、しかも高い緯度、例えば北極近くの領域での利用が可能である。独立角柱状タンクの寸法、形状、形態及び内部構造は、タンク内の流体の横方向スロッシング周期及び長手方向スロッシング周期に影響を及ぼす場合があり、分析の際、これらを考慮するのが良い。
【００４７】
本発明の実施形態は、貨物領域９１０内に構成されたメンブレンタンクを利用することができる。メンブレンタンクは、断熱材を介して隣接の船郭構造体によって支持された薄い層（メンブレン）から成る場合のある非自立型タンクである。メンブレンは、メンブレンに過度の応力を及ぼさないで熱等による膨張又は収縮を補償するよう設計されているのが良い。貨物領域の境界部９２０，９２４，９３０は、メンブレンが形状及び一体性を維持するのを助けることができ、しかも、タンクの内容物によって及ぼされる場合のある静水圧を吸収するのに役立ち得る。貨物領域の境界部９２０，９２４，９３０がメンブレンを支持することができるようにするためには、メンブレンが事実上全ての箇所で周囲の船郭構造体と密な接触状態にあることが必要である。
【００４８】
メンブレン格納システムは、ステンレス鋼又は種々の金属（例えば、鉄、ニッケルカーボン及びクロム）の合金で構成されるのが良い。メンブレン格納システムを構成する材料は、熱膨張特性が最小限であることが望ましい場合がある。これら材料は、代表的な独立タンクのアルミニウム合金よりも単位重量当たり実質的にかなりコスト高である場合がある。しかしながら、これら材料は、比較的薄いこと及びその結果としてメンブレンが軽量になるので競合するシステムの状態に設計可能である。メンブレンは、受ける力に独立しては耐えることができず、力を船郭構造体に伝える耐力断熱システムを利用するのが良い。
【００４９】
メンブレンタンクが受け、船郭構造体に伝えられる力の大きさを減少させるのに、メンブレン格納システム内に貯蔵された流体の横方向スロッシング周期及び長手方向スロッシング周期が、船の増幅レジームに一致しないようにするのが良い。船内に貯蔵された流体のスロッシング周期がその船の増幅レジームの範囲に収まらないようにタンクを設計することにより、流体を効率的に且つ高い安全性をもって輸送することができる。
【００５０】
上述の説明は本発明の実施形態に関するが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の別の実施形態を案出することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【図１】
2010513148.tif 000003
【図２】
2010513148.tif 000004
【図３Ａ】
2010513148.tif 000005
【図３Ｂ】
2010513148.tif 000006
【図４Ａ】
2010513148.tif 000007
【図４Ｂ】
2010513148.tif 000008
【図５】
2010513148.tif 000009
【図６Ａ】
2010513148.tif 000010
【図６Ｂ】
2010513148.tif 000011
【図６Ｃ】
2010513148.tif 000012
【図７Ａ】
2010513148.tif 000013
【図７Ｂ】
2010513148.tif 000014
【図７Ｃ】
2010513148.tif 000015
【図８Ａ】
2010513148.tif 000016
【図８Ｂ】
2010513148.tif 000017
【図９】
2010513148.tif 000018
【国際調査報告】
2010513148.tif 000019