JP2014201241A - Ｌｎｇ船 - Google Patents

Abstract

【課題】船大きさに対するタンク容積が大きく、しかも材料コストを低減できる独形タンクを採用することができ、経済的な船体構造を得る。【解決手段】実質的に方形のタンク３０を、船体構造材３３と一体化することなく、船倉内に設置した構造を有し、前記タンク底面に、船の中央線方向を境とする左右に、水平線と交差する角度θが４．０度以下の傾斜面を形成し、少なくともこれら傾斜面に対応して、船体構造材３３と一体となった支持体３４を設け、前記タンク３０を、前記支持体３０上に設置したことを特徴とするＬＮＧ船。【選択図】図３

Description

本発明は、この発明は液化天然ガス（ＬＮＧ）船に関する。

ＬＮＧは、燃焼時に窒素酸化物や亜硫酸ガスの排出量が少ないため、クリーンエネルギーとして年々需要が増大している。ＬＮＧは天然ガスを−１６２℃ほどに冷却して液化したものであり、これを海上輸送するＬＮＧ運搬船のタンクは広範囲の温度変化に耐えられるよう低温材料を使用し、温度差による熱収縮・熱応力を考慮した構造を備えている。また、ＬＮＧ運搬船は高速・大量輸送の使命を担うため、２０ノット前後の航海速力を備えているのが普通であり、船体は大型化の傾向があり、タンク容量２００，０００ｍ³を越えるものが現在計画されている。

従来のＬＮＧ運搬船では、それに搭載されるＬＮＧタンクは大きく２つのタイプに分けられ、一つがモス型球形タンク方式であり、もう一つがメンブレン方式である（例えば、米国特許５６９７３１２号、同７１３７３４５号）。

モス型球形タンク方式は、アルミ合金で作られた球形タンクを、その赤道部から下に延びるスカート状の支持構造を介して船倉内に据え付けるものである。このタンクでは、その中に積載した液荷の重量および、船の動揺によって液荷に作用する動的な力はすべてタンク自体で担い、スカートを介して船体に伝えるようになっている。タンクの防熱材は、もちろん、タンクの外面に設けられる。

他方、メンブレン方式タンクは、船体の二重船殻構造の内側に防熱材を設け、その表面をメンブレンで液密に覆ったものである。この方式のタンクでは、ＬＮＧの液圧が防熱材を介して船体構造に伝えられる。メンブレンにはステンレス鋼や熱膨張係数の小さなニッケル合金（インバー）が用いられる。

しかるに、船倉の形状はほぼ箱型であるので、そこにモス型球形タンクを収めた場合、球形タンクの周りに無駄なスペースが生じるのは避け難い。このため、モス型球形タンクは、船体の大きさの割に、タンク容積が小さいという欠点がある。

一方、メンブレン方式のタンクは、船倉に沿った形状に作ることができるので、タンクスペースが大きく取れ、容積効率がよい。反面、メンブレン方式のタンクは、積荷が半積状態のときに荒天に遭遇すると、船体の揺れとＬＮＧ液面の揺れが同調してタンク内壁に過大圧がかかるスロッシング（ｓｌｏｓｈｉｎｇ）現象、すなわち船体動揺によりタンク内の液荷が激しく波立ち、その衝撃でメンブレンや防熱材が損傷を受けることがある。球形タンクでは、タンク壁が曲面なので衝撃を受け流すことができ、また、防熱材がタンクの外側にあるので、スロッシングはほとんど問題にならない。したがって、メンブレン方式のタンクについては、積荷のＬＮＧが波立たないように、タンクをいつも満載あるいはそれに近い状態に保っておくことが要請される。

ＬＮＧ船のカーゴタンクはモス型、メンブレン型が主流を占めているが、これらには、前述のように、一長一短があり、その得失を充分考慮した船種選定がＬＮＧ船の使用には重要である。そこで、これら得失を踏まえて、理想的ＬＮＧカーゴタンクとして独立方形タンクが日本の主な造船所により開発された。その例としてＩＨＩ社のＳＰＢタンクがある。

米国特許５６９７３１２号 米国特許７１３７３４５号

独立方形タンクは、球形タンクのように、船体の大きさの割にタンク容積が小さくなる欠点がなく、理想的な方式である。
しかし、その使用板の材質が極低温領域においてその強度特性を持つ材質に限られ、その材質として、ステンレス鋼、アルミ材が主に使用されるため、建造コストの面で モス型、メンブレン型に太刀打ちできず、数隻の建造にとどまっている。

ＬＮＧは液体であり、タンク内の自由表面の挙動の影響が大きく、特に波浪状態下におけるＬＮＧ船タンク液面のスロッシングは、メンブレン型はそのタンク構造より絶対に避けねばならない現象である。

本発明の主たる課題は、船大きさに対するタンク容積が大きく、しかも材料コストを低減できる独立方形タンクを採用することができ、経済的な船体構造を得ることにある。

本発明の他の課題は、タンク液面のスロッシングに適確に対応できる船体構造を得ることにある。

その他の課題は、以下の説明により明らかになるであろう。

上記課題を解決した本発明は次のとおりである。

＜請求項１記載の発明＞
実質的に方形のタンクを、船体構造材と一体化することなく、船倉内に設置した構造を有し、
前記タンク底面に、船の中央線方向を境とする左右に、水平線と交差する角度が４．０度以下の傾斜面を形成し、
これら傾斜面に対応して、船体構造材と一体となった支持体を設け、前記タンクを、前記支持体上に設置したことを特徴とするＬＮＧ船。

（作用効果）
タンクを、船体構造（たとえば二重船殻構造）材と一体化することなく（溶接構造は採らない）、船倉内に設置した構造であると、高価な材料は不要であり、経済的なものとなる。また、タンクは実質的に方形であるから、タンクの容積効率が球形タンクより大きい。
他方、タンク底面に、船の中央線方向を境とする左右に、水平線と交差する角度が４．０度以下の傾斜面を形成し、少なくともこれら傾斜面に対応して、船体構造材と一体となった支持体を設け、前記タンクを、前記支持体上に設置した。
その結果、船体がタンク内のＬＮＧ量の変動などによる熱変形に伴って、タンクの横滑りが発生しようとする。この熱変形横滑りは、タンク底面と上面が傾斜した支持体との摩擦抵抗により、抑制又は防止する。
また、タンク構造として、メンブレン構造のように、スロッシング現象に耐性をもたせるために、特殊の構造とすることはなく、単にオイルタンカーやＬＰＧタンカーなどの構造材料に倣って選択すればよいので、タンクの材質及び構造の選定に際し経済性を高める要因となる。

＜請求項２記載の発明＞
タンク底面の中央部に平坦面を形成し、この平坦面部に対応して、船体構造材と一体となった受け体を設け、前記平坦面部を、前記受け体上に設置した請求項１記載のＬＮＧ船。

（作用効果）
タンク底面に平坦面を形成しないことも可能であるが、タンクの平坦面部を受け体上に設置し、タンクの主荷重を受け体で支承することにより、タンクの強度設計上に有利なものとなる。

＜請求項３記載の発明＞
前記支持体は、船の中央線方向を境とする左右にそれぞれ、船幅方向に間隔を置いて複数設けられている請求項１又は２記載のＬＮＧ船。

（作用効果）
支持体を、左右にそれぞれ、船幅方向に間隔を置いて複数設けると、タンクの横滑りを円滑にし、かつ、重量軽減にも寄与する。

＜請求項４記載の発明＞
前記支持体は、船の中央線方向を境とする左右にそれぞれ、船幅方向に間隔を置いて複数、船の長手方向に沿って設けられている請求項１又は２記載のＬＮＧ船。

（作用効果）
支持体は、船の長手方向に沿って設けると、タンクを安定して支承できる。

＜請求項５記載の発明＞
前記支持体は、船の中央線方向を境とする左右にそれぞれ、散点状に複数設けられている請求項１又は２記載のＬＮＧ船。

（作用効果）
支持体は、船の中央線方向を境とする左右にそれぞれ、散点状に複数設けることもできる。

＜請求項６記載の発明＞
前記タンク中央上部に、キー部を突出して一体的に設け、このキー部に対応する船の中央線方向前後に、移動止めチョック（ｃｈｏｃｋ）を船体構造材側に設けた請求項１記載のＬＮＧ船。

（作用効果）
タンク中央上部を前後方向のタンクの熱変形の中心点にするために、船幅方向に幅を持った移動止めチョックを船体側に設け、タンクの前後方向の移動を最小限にすると共に、この点を熱変形の中心とする。これにより、タンクとタンク接続のＬＮＧ管、タンクとタンク外の配管とのエキスパンションジョイントの接続部の応力を最小とすることができる。

＜請求項７記載の発明＞
前記方形のタンクの材質は、アルミ合金、９％ニッケル鋼、ステンレス鋼から選ばれる請求項１記載のＬＮＧ船。

＜請求項８記載の発明＞
ＬＮＧ船は、ＬＮＧ運搬船、ＦＬＮＧ船、ＦＳＲＵ船、ＳＲＶ船を含む請求項１記載のＬＮＧ船。

（作用効果）
本発明の「ＬＮＧ船」の用語は、ＬＮＧ運搬船、ＦＬＮＧ船、ＦＳＲＵ船、ＳＲＶ船などを含む広義で使用している。

以上のとおり、本発明によれば、船大きさに対するタンク容積が大きく、しかも材料コストを低減できる独立方形タンクを採用することができ、経済的な船体構造を得ることができる。
また、波浪に伴うタンクの横滑りや横ズレを、タンク底面の傾斜と上面が傾斜した支持体との摩擦抵抗により抑制又は防止することができる。

ＬＮＧ船の正面図である。 ＬＮＧ船の平面図である。 ＬＮＧ船の横断面図である。 ４−４線矢視図である。 支持体の他の例を示す部分平面図である。 タンクの他の形状例の横断面図である。 タンクの別の形状例の横断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。

図１および図２に示すように、このＬＮＧタンカーは、前から、船首部１０、タンク区画１２、機関室１４、船尾部１６の順で連なっており、機関室の上に居住区１８さらに操舵室２０が設けられている。タンク区画１２は横隔壁２２によって複数の区画に仕切られている。２３は船首部１０との隔壁である。

本発明においては、実質的に方形の独立タンク３０を、船体（二重船殻）構造材３２，３３と一体化することなく、船倉内に設置した構造を有するＬＮＧ船である。
また、独立方形タンク３０底面に、船の中央線方向を境とする左右に、水平線Ｈと交差する角度θが４．０度以下の傾斜面３０Ａを形成し、これら傾斜面３０Ａ，３０Ａに対応して、船体構造材３３と一体となった支持体３４，３４…を設け、タンク３０を、支持体３４，３４…上に設置したものである。

さらに、タンク３０底面の中央部に平坦面３０Ｂを形成し、この平坦面３０Ｂ部に対応して、船体構造材３３と一体となった受け体３５を設け、平坦面３０Ｂ部を、受け体３５上に設置してある。支持体３４，３４…は、船の長手方向に沿って設けられている。

本発明においては、タンク３０を独立方形タンクとし、船体構造（たとえば二重船殻構造）材３２，３３と一体化することなく（溶接構造は採らない）、船倉内に設置した構造であると、高価な材料は不要であり、経済的なものとなる。また、タンク３０は実質的に方形であるから、タンク３０の容積効率が球形タンクより大きい。

他方、立方形タンク３０底面に、船の中央線方向を境とする左右に、水平線Ｈと交差する角度θが４．０度以下の傾斜面３０Ａを形成し、これら傾斜面３０Ａ，３０Ａに対応して、船体構造材３３と一体となった支持体３４，３４…を設け、タンク３０を、支持体３４，３４…上に設置した結果、船体がタンク内のＬＮＧ量の変動などによる熱変形に伴って、タンク３０の横滑りが発生しようとする。この熱変形横滑りは、タンク３０底面３０Ａと上面が傾斜した支持体３４との摩擦抵抗により、抑制又は防止する

タンク３０底面３０Ａの、水平線Ｈと交差する傾斜角度θは限定されるものではないが、傾斜角度θを大きくすると、液荷量が減るとともに、極端な横滑りの可能性があるために、傾斜角度θは４．０度以下が望ましく、さらには０．５度〜２．５度が望ましい。

一方、タンク３０中央上部に、キー部４０を突出して一体的に設け、このキー部４０に対応する船の中央線方向前後に、移動止めチョック（ｃｈｏｃｋ）４１，４１を船体構造材側に設けることが望ましい。これにより、タンクの前後方向の熱変形滑り移動について制限できる。

タンク３０外面には、図示しないが、防熱材を設けることができる。

上記例では、支持体３４，３４…を船の長手方向に沿って設けたものであるが、適宜の配置が可能であり、たとえば図５に示すように、千鳥状の散点配置も可能である。

本発明における「実質的に方形の独立タンク」とは、横断面として全体的に方形であればよいのであって、厳密に方形であることを要しない。たとえば、図６のように、タンク３０Ｃの部分として、コーナー部に面取り部３０ａ，アール部３０ｂ，上面に傾斜面３０ｃを有するものでもよい。

さらに、図７のように、上部に小タンク３０ｄ、下部に本体タンク３０ｅを有するタンク３０Ｄでもよい。

タンク３０の材料としては、アルミ合金、９％ニッケル鋼、ステンレス鋼などを使用できる。

上記の実施の形態はさらに適宜組み合わせて採用できる。

本発明は、ＬＮＧ運搬船のほか、同様にスロッシング（ｓｌｏｓｈｉｎｇ）現象への対処が問題となる、ＦＬＮＧ船（ＬＮＧ−ＦＰＳＯ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｏｆｆ−ｌｏａｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ））、ＦＳＲＵ船、ＳＲＶ船に適用できる。

ＦＬＮＧ船（ＬＮＧ−ＦＰＳＯ）では、ＬＮＧ貯蔵能力を有する船もしくはバージ上で、海洋ガス田から生産された天然ガスの不純物除去および液化を行いＬＮＧを生産・貯蔵し、輸送用のＬＮＧ船へＬＮＧを出荷する。陸上に液化プラントを建設する場合と比較して、海洋ガス田から陸上までの海底パイプライン敷設を削減できることや、沿岸部の開発を伴わないため環境負荷を低減できること、ガス田開発とは異なる国や地域でＬＮＧ−ＦＰＳＯを建造して現地へ曳航できるため労働者確保が比較的容易であること等の利点を有する。

本発明のＬＮＧ船は、再ガス化設備を含むが、その例として、ＦＳＲＵ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｒｅ−ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）やＳＲＶ（Ｓｈｕｔｔｌｅ ａｎｄ Ｒｅ−ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｓｓｅｌ）がある。ＦＳＲＵでは再ガス化装置を搭載し、ＬＮＧ貯蔵能力を有する船を洋上で固定し、他のＬＮＧ船からＬＮＧを受け入れる。ＦＳＲＵにて再ガス化した天然ガスを、陸上のパイプラインへ送り出す。ＳＲＶは他のＬＮＧ船からのＬＮＧ移送は行わず、液化基地で搭載したＬＮＧを受け入れ地点まで輸送し、甲板上で再ガス化して陸上のパイプラインへガスを送り出す。

１０…船首部、１２…タンク区画、１４…機関室、１６…船尾部、１８…居住区、２０…操舵室、３０、３０Ａ〜３０Ｄ…独立方形タンク、３０Ａ…傾斜面、３０Ｂ…平坦面、３２，３３…船体構造材、３４…支持体、３５…受け体、θ…傾斜角度。

Claims (8)

1. 実質的に方形のタンクを、船体構造材と一体化することなく、船倉内に設置した構造を有し、
   前記タンク底面に、船の中央線方向を境とする左右に、水平線と交差する角度が４．０度以下の傾斜面を形成し、
   これら傾斜面に対応して、船体構造材と一体となった支持体を設け、前記タンクを、前記支持体上に設置したことを特徴とするＬＮＧ船。
2. タンク底面の中央部に平坦面を形成し、この平坦面部に対応して、船体構造材と一体となった受け体を設け、前記平坦面部を、前記受け体上に設置した請求項１記載のＬＮＧ船。
3. 前記支持体は、船の中央線方向を境とする左右にそれぞれ、船幅方向に間隔を置いて複数設けられている請求項１又は２記載のＬＮＧ船。
4. 前記支持体は、船の中央線方向を境とする左右にそれぞれ、船幅方向に間隔を置いて複数、船の長手方向に沿って設けられている請求項１又は２記載のＬＮＧ船。
5. 前記支持体は、船の中央線方向を境とする左右にそれぞれ、散点状に複数設けられている請求項１又は２記載のＬＮＧ船。
6. 前記タンク中央上部に、キー部を突出して一体的に設け、このキー部に対応する船の中央線方向前後に、移動止めチョック（ｃｈｏｃｋ）を船体構造材側に設けた請求項１記載のＬＮＧ船。
7. 前記方形のタンクの材質は、アルミ合金、９％ニッケル鋼、ステンレス鋼から選ばれる請求項１記載のＬＮＧ船。
8. ＬＮＧ船は、ＬＮＧ運搬船、ＦＬＮＧ船、ＦＳＲＵ船、ＳＲＶ船を含む請求項１記載のＬＮＧ船。

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