JP2009018608A - 液化天然ガス運搬船およびの液化天然ガスの海上輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タンク容積が大きく取れ、しかも建造が容易なＬＮＧタンカーを提供する。また、荒天時のメンブレン式タンクのスロッシングを低減する。
【解決手段】最前部のＬＮＧタンクは球形独立式タンクで構成し、その後に続く複数のタンクはいずれもメンブレン式タンクで構成する。すなわち、メンブレン式タンクは、船体内殻に防熱を施し、表面をメンブレンで覆って形成される。航海中、球形独立タンク内の液荷（ＬＮＧ）を他のメンブレン式タンクに移送し、ボイルオフガスの発生で減ったメンブレン式タンクの液荷の量を回復させる。
【選択図】図６

Description

この発明は液化天然ガス（ＬＮＧ）の海上輸送に関する。

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-160℃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、一つが球形独立タンク方式であり、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）。

球形独立タンク方式は、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。

船倉の形状はほぼ箱型であるので、そこに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、球形独立タンク方式は、船体の大きさの割りに、タンク容積が小さいという欠点がある。

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。

この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。しかし、船体前部の痩せた部分では、タンクが変則的な形状になるので、建造工事に手間がかかるという欠点がある。また、メンブレンタンクの形状は方形が基本であり、それからあまり隔たった形状にすることが難しい。このため、最前部のタンクが収まる部分の船体形状はＵ字断面がせいぜいで、高速時の造波抵抗を小さくするために、Ｖ字型のような余り痩せた形状にすることができない。

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、スロッシング（sloshing）といって、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。

球形、メンブレンのいずれの形式においても、ＬＮＧタンク内では、防熱が施されていてもタンクへの入熱は避けられないので、積荷のＬＮＧからボイルオフガス（ＢＯＧ）が発生し、タンク内圧が徐々に上昇し、ＬＮＧの液温も上昇する。そこで、ＬＮＧ船では、発生したボイルオフガスをコンプレッサで吸引し、ボイラ等の燃焼装置に送って燃焼させる。燃焼で生じたエネルギーは、船の推進等に利用される。一日あたりのボイルオフ率は、タンクの防熱性能によって変わってくるが、大体0.10〜0.25％の範囲である。このようにＬＮＧ船ではボイルオフが起こるので、タンク内に積載された液荷の量は日数が経つにしたがって少しずつ減少して来る。このため、メンブレン方式のタンクでは、積地を出航してから日数が経つにしたがって、スロッシングが起きやすくなる。

この発明は、タンクの容積効率が優れ、建造が容易なＬＮＧタンカーを提供することを課題とする。また、メンブレン方式タンクのスロッシングを低減することを課題とする。

この発明は、ＬＮＧを積載するタンクが、最前部に配置される球形独立式タンクと、その後に続く複数のメンブレン方式タンクとで構成されるＬＮＧ運搬船を提供する。このものではＬＮＧタンクの大部分がメンブレン方式のタンクで構成されるので、容積効率が優れ、船の大きさの割りに大きなタンク容積を得ることができる。

最前部のタンクは船体前部のやせた部分に位置するので、これをメンブレン方式タンクとした場合、タンク形状が変則的な形状となり、防熱やメンブレンの施工工事が大変面倒になる。この発明では、最前部のタンクをメンブレンでなく球形独立式タンクとしたので、球形タンクを地上で組み立てて、船内に搭載するだけで済むので、建造工事が極めて容易になり、工期も短縮することができる。また、球形タンクの場合、船体断面形状がＶ字型のように痩せているところにも収まるので、船首部をファインにして高速に適した形状にすることが可能になる。

また、この発明は、ＬＮＧを積載するタンクを、メンブレン方式タンクと球形独立式タンクの２種類のタンクで構成し、輸送中、独立式タンク内のＬＮＧをメンブレン式タンクに移送することを特徴とするＬＮＧの海上輸送方法を提供する。この方法によれば、輸送中にボイルオフガスとして失われる液量を補って、メンブレン式タンクを満載状態に保持することができ、メンブレン式タンクをスロッシング問題から解放することができる。

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おり、最前部区画２３には球形独立式タンク２４が納められており、２番目から５番目の区画内にはそれぞれメンブレン式タンク２６が形成されている。

図３はメンブレン式タンクの横断面図であり、船体は船底および船側共に二重船殻構造になっており、それら内殻２８の表面に防熱３０を施し、防熱の表面をメンブレン３２で液密に覆うことでメンブレン式タンク２６が形成される。各メンブレン式タンク２６は、タンク容量を増やすため、頭部が上甲板３４を貫いて上に突出しており、そのタンク頭部はトランクデッキ３６で覆われている。

図４は球形独立式タンクを備えた最前部区画の横断面図である。球形タンク２４は、その赤道部から下に延びるスカート４０を付けた状態に地上で組み立てられ、船内に組み込まれる。該スカート４０の下端は船体二重底で支持される。球形タンク２４の上部は上甲板３４の上にはみ出しており、この突出部分はドーム型のタンクカバー４２で覆われる。

図４と比較するために、最前部タンク区画２３に球形独立式タンクではなくメンブレン式タンクを設けた場合を示したのが図５である。最前部タンク区画は船体が痩せているので、その中に形成されるメンブレンタンク２６は、鎖線４４で示すように、前に行くほどタンク幅が狭くなる。このためタンクが変則的な形状になり、工事が複雑で手間がかかる。これに対し、球形タンク２４は地上で組立てて、船体に組み込むことができるので、複雑な構造のメンブレンタンクを船内作業で作るのに比べて、工事が容易で、工期も短くて済む。

また、図５で分かるように、メンブレン式タンクは構造上、ほぼ方形に近い形状であり、これを収める部分の船体断面はあまり痩せた（ファインな）形状にすることができない。これに対して図４では、タンクが球形であり、しかもタンクがやや高い位置にあるので、船体断面形状をＶ字にしてかなり痩せた船型内に収めることが可能である。このため、最前部タンクをメンブレン式タンクでなく球形独立タンクにした場合、船首部をファインな形状にして高速域における船の推進抵抗を小さくすることができる。

このＬＮＧタンカーは、積地において、タンクの種類に拘わらず、全タンクにＬＮＧを満載する。揚地に向かって航海中、各ＬＮＧタンクには外から熱が侵入するので、ボイルオフガスが連続的に発生し、タンク内に溜まる。このガスを放置しておくと、タンク内の温度および内圧が徐々に高くなって危険である。そこで、従来からＬＮＧタンカーでは、図６に示すように、各タンク内に溜まったボイルオフガス（ＢＯＧ）をコンプレッサ４６でタンクの外に吸引してやり、各ＬＮＧタンク内の温度と圧力を適正に保つようにする。コンプレッサでタンクの外に吸引した天然ガスは、加温した後、ボイラ４８で燃焼させる。ボイラで発生した蒸気は、タービンを駆動し、船の推進力や船内電力として利用される。

こうして、各タンクで発生したＢＯＧはタンクの外に排出されるので、各タンクの液量はわずかであるが徐々に減っていく。航海が長期間にわたると、液量の減少が顕著になり、メンブレン式タンクでは荒天時にスロッシングが危惧されるようになる。この発明のＬＮＧタンカーでは、球形独立式タンク２４の液荷（ＬＮＧ）をタンク付きのポンプ５０で送り出し、これを管５２を通じて他のタンクに移送し、メンブレン式タンク２６の液量をほぼ満載状態またはそれに近い状態に回復させてやる。こうしてやれば、荒天に遭遇した場合でも、スロッシングが生じにくくなり、スロッシングによるメンブレン式タンクの損傷を未然に防ぐことができる。他方、移送によって球形独立式タンク２４の液量は徐々に減少していくが、前述のように、球形独立式タンクではスロッシングの問題は生じない。

この発明によるＬＮＧタンカーの側面図である。 図１に示すＬＮＧタンカーの平面図である。 図１の３−３線で切断したメンブレン式タンク部の断面図である。 図１の４−４線で切断した球形タンク部の断面図である。 従来のメンブレン方式ＬＮＧタンカーにおける最前部タンクの横断面図である。 図１に示すＬＮＧタンカーにおいてタンク間の液荷移送を行うための配管図である。

符号の説明

２２ 最前部タンク区画
２４ 球形独立式タンク
２６ メンブレン式タンク

Claims (2)

1. 液化天然ガスを積載するタンクが、最前部に配置される球形独立式タンクと、その後に続く複数のメンブレン式タンクとで構成された液化天然ガス運搬船。
2. 液化天然ガスを積載するタンクをメンブレン式タンクと球形独立式タンクの２種類のタンクで構成し、輸送中にボイルオフガスとして失われる該メンブレン式タンクの液量を補うように、該球形独立式タンク内の液化天然ガスを該メンブレン式タンクに移送することを特徴とする液化天然ガスの海上輸送方法。

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