JP2016199092A - 舶用液化ガスタンク及びそれを備える液化ガス運搬船 - Google Patents

Abstract

【課題】球形タンクよりも液化ガスの積載量を増加させるとともに、球形タンクの利点を享受した設計が容易にできる舶用液化ガスタンク及びそれを備える液化ガス運搬船を提供する。【解決手段】舶用液化ガスタンクは、鉛直中心軸まわりに対称な圧力容器である舶用液化ガスタンクであって、下方に向かって開口する、下端部を有する上側タンク体と、上方に向かって開口する、上端部を有する下側タンク体とを含み、上側タンク体及び下側タンク体のうちの一方タンク体の中心軸を通る垂直断面形状が、下記の式（１）で表される軌跡に合致する。｜ｘ／ｒ１｜ｍ＋｜ｙ／ｒ２｜ｍ＝１ ・・・（１）但し、ｒ１は一方タンク体の上端部又は下端部の半径であり、ｒ２は一方タンク体の高さであり、ｍは２＜ｍ＜３を満たす定数である。【選択図】図３

Description

本発明は、液化ガスを貯留する舶用液化ガスタンク及びそれを備える液化ガス運搬船に関する。

従来、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」という）などの液化ガスを運搬するために、液化ガスタンクを複数個搭載した液化ガス運搬船が用いられている。液化ガス運搬船に搭載される液化ガスタンクとしては、例えば独立球形タンク、メンブレン型タンク等が知られている。例えば、特許文献１には、ＬＮＧを運搬するＬＮＧ運搬船に搭載された独立球形タンク（以下、「球形タンク」という）が開示されている。

特許文献１の図１及び図２に示すような球形タンクは、船体から独立した圧力容器であり、船体のファンデーションデッキから鉛直方向に延びるスカートによって船体に支持されている。ＬＮＧ運搬船に搭載されるタンクは、いずれの形式のタンクであっても、極低温のＬＮＧを高圧状態で貯留するための耐圧性や防熱性を有しているが、タンク形式によって利点や欠点が異なる。例えば、球形タンクは、他の形式のタンクに比べて、タンク形状が真球状であるため、内側に補強材を要しない設計が可能になり、亀裂の発生源となる応力集中を排除することができる等の利点がある。

国際公開第２００９／０８４１３６号

ところで、近年、同じ大きさの船体に対して液化ガスの積載量を増加させたいという要望がある。球形タンクは船倉の容積に対する空間利用効率が悪いため、この要望に応えるためには、球形タンクに代わり、船体の大きさ（特に船の横幅）を維持しつつ、液化ガス積載量を増加させる新たな形状のタンクが望まれる。しかしながら、球形タンクの利点を享受したタンクを設計することは困難である。

そこで、本発明は、球形タンクよりも液化ガスの積載量を増加させるとともに、球形タンクの利点を享受した設計が容易にできる舶用液化ガスタンク及びそれを備える液化ガス運搬船を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る舶用液化ガスタンクは、鉛直中心軸まわりに対称な圧力容器である舶用液化ガスタンクであって、下方に向かって開口する、下端部を有する上側タンク体と、上方に向かって開口する、上端部を有する下側タンク体とを含み、前記上側タンク体及び前記下側タンク体のうちの一方タンク体の前記中心軸を通る垂直断面形状が、下記の式（１）で表される軌跡に合致する。
｜ｘ／ｒ_１｜^ｍ＋｜ｙ／ｒ_２｜^ｍ＝１ ・・・（１）
但し、ｒ_１は前記一方タンク体の前記上端部又は前記下端部の半径であり、ｒ_２は前記一方タンク体の高さであり、ｍは２＜ｍ＜３を満たす定数である。

上記構成によれば、式（１）のｍの値を２より大きく設定しているため、一方タンク体がタンク中心から斜め上方又は下方に向かって膨出した形状となる。これにより、真球状のタンクに比べて、タンク容量を増加させることができる。式（１）のｍの値が大きくなりすぎると、一方タンク体側のタンク形状が円筒状に近くなり、その結果、フラットな箇所を補強する骨材等が必要となる。しかし、上記構成では、式（１）のｍの値を３より小さく設定しているため、補強材なしで又は少ない補強材で、液化ガスの圧力に耐えうるタンク構造が実現できる。また、式（１）で表される軌跡の曲率が連続的であるため、球形タンクの利点を享受した設計が容易にできる。

上記舶用液化ガスタンクにおいて、前記上側タンク体及び前記下側タンク体のうちの他方タンク体の前記中心軸を通る垂直断面形状が、下記の式（２）で表される軌跡に合致してもよい。
｜ｘ／ｒ_１｜^ｎ＋｜ｙ／ｒ_３｜^ｎ＝１ ・・・（２）
但し、ｒ_３は前記他方タンク体の高さであり、ｎは２＜ｎ＜３を満たす定数である。この構成によれば、式（２）のｎの値を２より大きく設定しているため、他方タンク体がタンク中心から斜め上方又は下方に向かって膨出した形状となる。これにより、よりタンク容量を増加させることができる。式（２）のｎの値が大きくなりすぎると、他方タンク体側のタンク形状が円筒状に近くなり、その結果、フラットな箇所を補強する骨材等が必要となる。しかし、式（２）のｎの値を３より小さく設定しているため、補強材なしで又は少ない補強材で、液化ガスの圧力に耐えうるタンク構造が実現できる。また、式（２）で表される軌跡の曲率が連続的であるため、球形タンクの利点を享受した設計が容易にできる。

式（１）及び式（２）のｒ_１，ｒ_２及びｒ_３は、ｒ_１＝ｒ_２＝ｒ_３を満たしてもよい。この場合、上側タンク体及び下側タンク体の開口部の半径ｒ_１と、下側タンク体の高さｒ_２と、上側タンク体の高さｒ_３とが同じ長さとなるので、上側タンク体及び下側タンク体の間の連結部分の高さがほとんどなければ、横幅及び高さが従来の球形タンクとほぼ同じになる。このため、船体については、従来の球形タンクと同様に設計することができる。

ｒ_１＝ｒ_２＝ｒ_３である場合において、式（１）のｍ及び式（２）のｎは、ｍ＝ｎを満たしてもよい。この場合、上側タンク体と下側タンク体とを同じ形状にできるため、舶用液化ガスタンクの製造が容易になる。

式（１）のｒ_１及びｒ_２は、０．９≦ｒ_２／ｒ_１≦１．１を満たしてもよい。この場合、式（１）の軌跡の曲率の変化が極端に大きくならないことから、球形タンクの利点を更に享受した設計が可能になる。

上記舶用液化ガスタンクにおいて、前記上側タンク体と前記下側タンク体との間に、前記上側タンク体と前記下側タンク体とを連結する鉛直方向に延びる円筒体を含んでもよい。この構成によれば、船橋からの視認性及びこの舶用液化ガスタンクを搭載する液化ガス運搬船の重心位置に関して許容される範囲で、円筒体の高さを大きくして、液化ガスタンクの液化ガス積載量を増加させることができる。

本発明によれば、球形タンクよりも液化ガスの積載量を増加させるとともに、球形タンクの利点を享受した設計が容易にできる舶用液化ガスタンク及びそれを備える液化ガス運搬船を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液化ガス運搬船の側面図である。 本発明の実施形態に係る液化ガス運搬船の上面図である。 図１に示す液化ガス運搬船のIII-III矢視の断面図である。 舶用液化ガスタンクの変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る舶用液化ガスタンク及びそれを搭載した液化ガス運搬船を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係る液化ガス運搬船１Ａの側面図及び上面図である。液化ガス運搬船１Ａで運搬される液化ガスは、例えばＬＮＧや液体水素である。この実施形態の液化ガス運搬船１Ａは、複数個（この例では、４個）の舶用液化ガスタンク（以下、単に「タンク」という。）１０が船体２０の船長方向に備えられている。また、この実施形態の液化ガス運搬船１Ａには、その後方部（図１の左側）に、航海中に操船を行うための場所である船橋２１が設けられている。図１に示すように、タンク１０の上部は、船体２０の上甲板２２から上方に突出している。

図３は、液化ガス運搬船１Ａに搭載されたタンク１０とそれを支持する構造を示す断面図である。船体２０の船幅方向の両側で船側外板２４に沿って船長方向に延びる一対の縦通隔壁２５が、一対の船側外板２４から所定距離内方に設けられており、タンク１０は、一対の縦通隔壁２５の間に配置されている。

タンク１０の周囲には、スカート２７を介してタンク１０を支持するファンデーションデッキ２６が設けられている。ファンデーションデッキ２６は、船体２０における上甲板２２より下方の所定高さ位置に設けられており、このファンデーションデッキ２６の上面に、上記縦通隔壁２５の下端部が接続されている。ファンデーションデッキ２６は、船側外板２４同士を船幅方向に接続するように設けられている。スカート２７は、円筒状であって、スカート２７の下端部がファンデーションデッキ２６の上面に接続されており、スカート２７の上端部がタンク１０の外周面に接続されている。ファンデーションデッキ２６におけるタンク１０が設けられる位置には、スカート２７の直径とほぼ同じ大きさの円形開口部が設けられている。

また、タンク１０の下方には、船底外板２３の所定距離上方で、船底外板２３に沿って船長方向に延びるインナーボトムプレート２８が設けられている。またインナーボトムプレート２８の船幅方向の両端部とファンデーションデッキ２６との間に、一対のビルジホッパープレート２９が設けられている。このビルジホッパープレート２９も、船長方向に延びるように設けられている。ビルジホッパープレート２９は、インナーボトムプレート２８の両端部から船幅方向の外側に向かって傾斜している。

次に、この実施形態のタンク１０について説明する。タンク１０は、鉛直中心軸Ｃまわりに対称な圧力容器である。タンク１０は、タンク１０の下側部分を形成し、上方に向かって開口する下側タンク体１２と、タンク１０の上側部分を形成し、下方に向かって開口する上側タンク体１３とを有する。この実施形態では、タンク１０は、下側タンク体１２と上側タンク体１３とが直接的に連結されている。下側タンク体１２及び上側タンク体１３のそれぞれの外側表面は、断熱材（図示せず）に覆われている。

下側タンク体１２は、椀状であって、環状の上端部１２ａを有する。下側タンク体１２の水平断面形状は、環状であって、中心軸Ｃを通る下側タンク体１２の垂直断面形状は、下記の式（１）で表される軌跡に合致する。
｜ｘ／ｒ_１｜^ｍ＋｜ｙ／ｒ_２｜^ｍ＝１ ・・・（１）
式（１）において、ｒ_１は下側タンク体１２の上端部１２ａの半径であり、ｒ_２は下側タンク体１２の高さであり、ｍの値は例えば２．５である。

より詳しく説明すれば、鉛直上向きを正として中心軸Ｃをｙ軸に設定し、下側タンク体１２の上端部１２ａを通る水平面上の直線であって、中心軸Ｃに直交する直線をｘ軸に設定したとき、中心軸Ｃを通る下側タンク体１２の垂直断面形状は、上記の式（１）におけるｙ≦０の範囲で表される軌跡と合致する。

式（１）のｍの値は、２．５に限られず、２＜ｍ＜３を満たす定数であればいずれの値でもよい。ｍの値が２より大きいため、下側タンク体１２の垂直断面形状は、タンク１０の中心から斜め下方に向かって膨出した形状となっている。

上側タンク体１３は、逆椀状であって、環状の下端部１３ａを有する。上側タンク体１３の水平断面形状は、環状であって、中心軸Ｃを通る上側タンク体１３の垂直断面形状は、下記の式（２）で表される軌跡に合致する。
｜ｘ／ｒ_１｜^ｎ＋｜ｙ／ｒ_３｜^ｎ＝１ ・・・（２）
式（２）において、ｒ_１は上側タンク体１３の下端部１３ａの半径であり、ｒ_３は上側タンク体１３の高さであり、ｎの値は例えば２．５である。

より詳しく説明すれば、鉛直上向きを正として中心軸Ｃをｙ軸に設定し、上側タンク体１３の下端部１３ａを通る水平面上の直線であって、中心軸Ｃに直交する直線をｘ軸に設定したとき、中心軸Ｃを通る上側タンク体１３の垂直断面形状は、上記の式（２）におけるｙ≧０の範囲で表される軌跡と合致する。

式（２）のｎの値は、２．５に限られず、２＜ｎ＜３を満たす定数であればいずれの値でもよい。ｎの値が２より大きいため、上側タンク体１３の垂直断面形状は、タンク１０の中心から斜め上方に向かって膨出した形状となっている。また、上側タンク体１３の下端部１３ａの半径ｒ_１は、下側タンク体１２の上端部１２ａの半径ｒ_１と同じ値である。

この実施形態において、下側タンク体１２と上側タンク体１３のそれぞれの開口部の半径ｒ_１と、下側タンク体１２の高さｒ_２と、上側タンク体１３の高さｒ_３とは同じ長さである。すなわち、式（１）及び式（２）のｒ_１，ｒ_２及びｒ_３は、ｒ_１＝ｒ_２＝ｒ_３を満たしている。

タンクカバー３１は、上甲板２２に支持されている。タンクカバー３１は、タンク１０外側に上側タンク体１３から所定の距離だけ離間して配置されており、上側タンク体１３と同様の形状をしている。タンクカバー３１は、上側タンク体１３と異なる形状であってもよい。

以上説明したように、上記タンク１０は、中心軸Ｃを通る下側タンク体１２の垂直断面形状が、上記の式（１）で表される軌跡に合致する。図３に一点鎖線で示した従来の球形タンク４０と比較しても分かるように、式（１）のｍの値が２より大きいため、タンク１０は、球形タンク４０に比べて、タンク１０の中心から斜め下方に向かって膨出した形状となる。これにより、タンク１０と船体２０（例えばインナーボトムプレート２８やビルジホッパープレート２９）との間のスペースを有効に利用して、タンク容量を増加させることができる。

また、式（１）のｍの値が大きくなりすぎると、タンク１０下部の形状が円筒状に近くなり、その結果、フラットな箇所を補強する骨材等が必要となる。しかし、式（１）のｍの値を３より小さく設定しているため、補強材なしで又は少ない補強材で、液化ガスの圧力に耐えうるタンク構造が実現できる。また、式（１）で表される軌跡の曲率が連続的であるため、補強材が不要になる又は少なくなるという球形タンクの利点を享受した設計が容易にできる。また、上述の利点以外に、構造解析が容易になり、信頼性の高い設計ができることや、方形タンク等に比べて、外表面を小さくでき、タンク１０の内部への熱の侵入を小さくすることができること等の利点も享受した設計が容易にできる。

上記タンク１０は、中心軸Ｃを通る上側タンク体１３の垂直断面形状が、式（２）で表される軌跡に合致する。図３に一点鎖線で示した従来の球形タンク４０と比較しても分かるように、式（２）のｎの値が２より大きいため、タンク１０は、球形タンク４０に比べて、タンク１０の中心から斜め上方に向かって膨出した形状となる。これにより、船橋２１からの視認性及び液化ガス運搬船１Ａの重心位置に関して許容される範囲で、タンク容量を増加させることができる。

また、式（２）のｎの値が大きくなりすぎると、タンク１０上部の形状が円筒状に近くなり、その結果、フラットな箇所を補強する骨材等が必要となる。しかし、式（２）のｎの値を３より小さく設定しているため、補強材なしで又は少ない補強材で、液化ガスの圧力に耐えうるタンク構造が実現できる。また、式（２）で表される軌跡の曲率が連続的であるため、補強材が不要になる又は少なくなるという球形タンクの利点を享受した設計が容易にできる。また、上述の利点以外に、構造解析が容易になり、信頼性の高い設計ができることや、方形タンク等に比べて、外表面を小さくでき、タンク１０の内部への熱の侵入を小さくすることができること等の利点も享受した設計が容易にできる。

この実施形態では、下側タンク体１２と上側タンク体１３のそれぞれの開口部の半径ｒ_１と、下側タンク体１２の高さｒ_２と、上側タンク体１３の高さｒ_３とが同じ長さ（すなわち、ｒ_１＝ｒ_２＝ｒ_３）となる。従って、横幅及び高さが従来の球形タンクとほぼ同じになる。このため、船体２０については、従来の球形タンクと同様に設計することができる。

さらに、この実施形態では、式（１）のｍ及び式（２）のｎの値は、いずれも２．５で、同じ値であるため、下側タンク体１２と上側タンク体１３とが同じ形状になり、タンク１０の製造が容易になる。

図４は、上記タンク１０の変形例であるタンク５０を示す図である。図４に示すように、変形例としてのタンク５０は、上側タンク体１３と下側タンク体１２との間に、上側タンク体１３と下側タンク体１２とを連結する鉛直方向に延びる円筒体５１を有する。

図４に示すように、下側タンク体１２の上端部１２ａと上側タンク体１３の下端部１３ａとは、異なる水平面上に配置される。すなわち、式（１）と式（２）のそれぞれのｘ軸も異なる水平面上に位置する。より詳しく説明すれば、鉛直上向きを正として中心軸Ｃをｙ軸に設定し、下側タンク体１２の上端部１２ａを通る水平面上の直線であって、中心軸Ｃに直交する直線をｘ軸に設定したとき、中心軸Ｃを通る下側タンク体１２の垂直断面形状は、上記の式（１）におけるｙ≦０の範囲で表される軌跡と合致する。また、鉛直上向きを正として中心軸Ｃをｙ軸に設定し、上側タンク体１３の下端部１３ａを通る水平面上の直線であって、中心軸Ｃに直交する直線をｘ軸に設定したとき、中心軸Ｃを通る上側タンク体１３の垂直断面形状は、上記の式（２）におけるｙ≧０の範囲で表される軌跡と合致する。

タンク５０の構成によれば、円筒体５１の高さを大きくするほど、タンク５０の液化ガス積載量を増加させることができる。但し、円筒体５１の高さが大きくなると、船橋２１からの視認性の悪化やタンク５０の重心が上方に移動することによる液化ガス運搬船１Ａの安定性の悪化を招くおそれがある。このため、円筒体５１の高さは、船橋２１からの視認性が十分に確保でき、且つ、液化ガス運搬船１Ａの重心位置として許容される範囲で設定される。

上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施形態では、下側タンク体１２と上側タンク体１３のそれぞれの開口部の半径ｒ_１と、下側タンク体１２の高さｒ_２と、上側タンク体１３の高さｒ_３とは同じ長さであったが、それぞれ異なる長さであってもよい。また、式（１）のｒ_１及びｒ_２の比率は、０．９≦ｒ_２／ｒ_１≦１．１を満たすことが好ましい。このように比率を設定することにより、式（１）の軌跡の曲率の変化が極端に大きくならないことから、下側タンク体１２について、球形タンクの利点を更に享受した設計が可能になる。同様に、式（２）のｒ_１及びｒ_３の比率は、０．９≦ｒ_３／ｒ_１≦１．１を満たすことが好ましく、このように比率を設定することにより、式（２）の軌跡の曲率の変化が極端に大きくならないことから、上側タンク体１３について、球形タンクの利点を更に享受した設計が可能になる。

また、上記実施形態では、式（１）のｍ及び式（２）のｎの値は、同じ値であったが、異なる値であってもよい。なお、上述したように、式（１）のｍは、２＜ｍ＜３を満たす定数であれば、いずれの値でもよいが、例えば、式（１）のｍは、下側タンク体１２と船体２０（例えばインナーボトムプレート２８やビルジホッパープレート２９）とが接触しないように、それらの間の距離を考慮して設定される。また、上記実施形態では、式（２）のｎは、２＜ｎ＜３を満たす定数であれば、いずれの値でもよいが、例えば、式（２）のｎは、液化ガス運搬船１Ａの安定性が保たれるように、タンク１０の満載時における液化ガス運搬船１Ａの重心位置を考慮して設定される。

また、上記実施形態において、タンク１０，５０の上側タンク体１３と下側タンク体１２のうちの一方タンク体の中心軸Ｃを通る垂直断面形状のみが、式（１）（但し２＜ｍ＜３）で表される軌跡に合致するように構成されていてもよい。この場合、例えば、上側タンク体１３及び下側タンク体１２のうちの他方タンク体は、従来の球形タンクと同じ形状であってもよい。

１Ａ 液化ガス運搬船
１０，５０ 舶用液化ガスタンク
１２ 下側タンク体
１２ａ 下側タンク体の上端部
１３ 上側タンク体
１３ａ 上側タンク体の下端部
５１ 円筒体
ｒ_１ 下側タンク体の上端部の半径
ｒ_２ 下側タンク体の高さ
ｒ_３ 上側タンク体の高さ

Claims (7)

1. 鉛直中心軸まわりに対称な圧力容器である舶用液化ガスタンクであって、
   下方に向かって開口する、下端部を有する上側タンク体と、
   上方に向かって開口する、上端部を有する下側タンク体とを含み、
   前記上側タンク体及び前記下側タンク体のうちの一方タンク体の前記中心軸を通る垂直断面形状が、下記の式（１）で表される軌跡に合致する、舶用液化ガスタンク。
   ｜ｘ／ｒ_１｜^ｍ＋｜ｙ／ｒ_２｜^ｍ＝１ ・・・（１）
   但し、ｒ_１は前記一方タンク体の前記上端部又は前記下端部の半径であり、ｒ_２は前記一方タンク体の高さであり、ｍは２＜ｍ＜３を満たす定数である。
2. 前記上側タンク体及び前記下側タンク体のうちの他方タンク体の前記中心軸を通る垂直断面形状が、下記の式（２）で表される軌跡に合致する、請求項１に記載の舶用液化ガスタンク。
   ｜ｘ／ｒ_１｜^ｎ＋｜ｙ／ｒ_３｜^ｎ＝１ ・・・（２）
   但し、ｒ_３は前記他方タンク体の高さであり、ｎは２＜ｎ＜３を満たす定数である。
3. 式（１）及び式（２）のｒ_１，ｒ_２及びｒ_３は、ｒ_１＝ｒ_２＝ｒ_３を満たす、請求項２に記載の舶用液化ガスタンク。
4. 式（１）のｍ及び式（２）のｎは、ｍ＝ｎを満たす、請求項３に記載の舶用液化ガスタンク。
5. 式（１）のｒ_１及びｒ_２が、０．９≦ｒ_２／ｒ_１≦１．１を満たす、請求項１〜４のいずれか１項に記載の舶用液化ガスタンク。
6. 前記上側タンク体と前記下側タンク体との間に、前記上側タンク体と前記下側タンク体とを連結する鉛直方向に延びる円筒体を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の舶用液化ガスタンク。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の舶用液化ガスタンクを備える、液化ガス運搬船。

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