JP2022516544A - スペーシングガイドを備える、船のためのパイプ収容システム - Google Patents

Abstract

圧縮天然ガスなどの圧縮流体を貯蔵および移送するための組立体であって、この組立体が、船舶の中または上にある貨物倉の中に保管される六角形状に積み重ねられる複数のパイプを有し、貨物倉が、下側支持体、側方支持体、および、パイプを下方に強く押圧する強制機構であって、パイプが、パイプ自体に対して、またはパイプが配置される船舶に対して移動しないように、強制機構を有する。パイプの間の摩擦により複数のパイプがその構造の点で船舶の一部として振る舞う。積み重ねられるパイプは、上記積み重ねられたパイプの中の同じ列の上記複数のパイプのうちの隣接するパイプの間に隙間を維持するために、凸面が上向きで配置されるパイプセグメントなどの、複数のスペーサによって支持される。強制機構からの圧縮力を分配するために、荷重均一化装置が、複数のパイプの上方に配置され得る。【選択図】図１

Description

本発明は、天然ガスなどのガスの海上貯蔵および海上移送のための装置および方法に関する。

例えば、海中パイプラインを通すこと、液化天然ガスとしてＬＮＧ船を用いること、または圧縮天然ガス（ＣＮＧ：ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ）としてＣＮＧ船を用いることを含めて、水域を通じて天然ガスを移送する方法が知られている。ガスをガス水和物またはディーゼル様液体（ＧＴＬ）に変換してこのガス水和物またはＧＴＬを船により運ぶなどの他の手段も知られている。現在、水域を通じた天然ガスのほぼすべての移送は海中パイプラインまたはＬＮＧ船によって実行される。

船上での液化天然ガス（ＬＮＧ：ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ）の移送は安定した巨大な産業であるが、船またはバージによる圧縮天然ガス（ＣＮＧ）の移送はほぼ存在しない。海路でＣＮＧを運ぶことに対しての主要な障害のうちの１つは、船移送またはバージ移送に適するＣＮＧ収容システムのコストである。したがって、ＣＮＧ船またはＣＮＧバージの全体のコストを低減するような形で、大量のＣＮＧを収容することができ、船およびバージの上または中に設置するのに特に適する、ＣＮＧなどの圧縮ガスのための貯蔵システムを設計することが現在進行形で必要とされる。

トラックによるＣＮＧの地上移送もよく知られている。ここ数十年間、ＣＮＧはチューブトレーラで移送されている。ＣＮＧは自動車のための一般的な燃料であり、多様なＣＮＧ貯蔵タンクが自動車内で燃料を貯蔵するのに利用可能である。また、多様な寸法のパイプが、しばしば、トラック、船、またはバージによって移送される。これらの業界では、六角形状に積み重ねられるパイプを十分な力で縛るかまたは押さえつけることにより、垂直荷重下でこのスタックからパイプが滑り落ちないようにするための十分な摩擦を発生させることができることがよく知られている。場合によっては、摩擦材がパイプ層の間に配置されて摩擦を増大させる。しかし、これらの解決策のいずれも、大量のＣＮＧをバルク移送するためのコスト効率の高いＣＮＧ船またはＣＮＧバージを提供することができない。

船またはバージのためのＣＮＧ収容システムを構成する好適な方法のうちの１つの方法が、長手方向においてバージまたは船のほぼ全長にわたって六角形状に緊密な形でパイプを積み重ねることである。このような１つの方法が、１９９９年９月２２日に出願された加国特許第２，２８３，００８号に開示されている。この特許で説明されるＣＮＧバージはそのデッキ上にガス貯蔵組立体を据え付けるものであり、ガス貯蔵組立体が、バージデッキのほぼ全長にわたって延びる水平に向けられた長いパイプのスタックを有する。ここでの積み方は緊密であり、この発明の一態様では、パイプが互いに接触する形で六角形状に積み重ねられ得、それにより摩擦により接合される。

加国特許第２，２８３，００８号で説明されるバージおよび船はＣＮＧを移送するための１つの可能性のある方法であるが、この発明は、波、潮流、および風に応じた、ピッチ、ヨー、およびヒーブのようなバージまたは船の動きを考慮に入れていない。さらに、この発明は、波によって生じる荷重を受けるときにバージまたは船が湾曲したり捻じれたりまたは他の形で歪むときにそのバージまたは船自体の歪みを考慮に入れていない。さらに、この発明は、パイプに圧縮ガスを充填したりパイプから圧縮ガスを取り出したりするときに生じる圧力変化および温度変化に晒されるときのパイプの膨張および収縮を考慮に入れていない。海面状態によって生じる屈曲および加速度ならびにパイプを積載および荷降ろしするときに生じる差温および差圧により、パイプが互いに対しておよびバージまたは船に対して摺動して移動してしまう。

本発明は特には非液化圧縮天然ガスの海上ガス移送に関連するが、本発明は他のガスを移送するのにも使用され得る。本発明の目的は、ＣＮＧなどの圧縮ガスを運搬するように設計される船またはバージのコストを低減することである。

本発明は、船およびバージの上または中で、主として、互いに対してまたは船に対して動くことがないように一体に十分に押し込められた状態の、六角形状に積み重ねられる長い直線形の一定の長さのパイプにより、ＣＮＧなどの大量の圧縮ガスを移送するように特には適合されるガス貯蔵システムに関連する。一定の長さのパイプがマニホルドによって接続される。一実施形態で、つまり船の応用において、ＣＮＧが上部デッキの下方で運搬される。しかし、本発明は、船の上部デッキの上でも、あるいはバージの上部デッキの上でもまたはバージの上部デッキの下方でも、採用される。本発明は、ＣＮＧ以外の圧縮ガスを運搬するのにも採用され得る。

パイプが、連続直線長において、船のほぼ全長にわたって延びており、六角形状に詰め込まれており、強制機構により一体に堅固に押し固められている。加国特許第２，２８３，００８号で説明されているように、船倉を船の全長に合わせるのを可能にするように、および必要である場合に船舶を安定させるために、必要となる間隔で、六角形状に積み重ねられるパイプの間の隙間に液密材料を充填することにより液密の横方向隔壁を受け入れるのを可能にするように、船が設計され得る。パイプ径は任意の妥当な寸法であってよく、例えば、約２０．３ｃｍ（約８インチ）から約９１．４ｃｍ（約３６インチ）であってよく、または他の直径であってもよい。パイプの正確な直径および長さは、鋼鉄などのパイプ材料および接続マニホルドのコストなど、システムを形成する種々の構成要素のコストを考慮に入れたシステムの経済的側面、ならびに建造の時および場所によって決定される。

本発明が、六角形状に積み重ねられて互いに接触している長いパイプの組立体から構成される。強制機構が提供され、この強制機構が、本システムを収容する船が外洋環境で移動しているときにパイプが相対的に有意に動くのを一切防止するようにパイプを一体に堅固に押し込んでいる。２つ目として、本発明が、船の剛性を向上させることにより、船の屈曲または捻じれによって生じる任意のひずみを低減する。３つ目として、本発明が、差温または差圧によって生じる組立体内の個別のパイプ間の有意な相対的な移動を一切防止する。これらの目標が、船自体の屈曲を含めたいかなる環境においても、パイプの間で生じる摩擦により任意のパイプが他のパイプに対して有意に動くのを防止することになるようにパイプを一体に強く押し込めることによって達成される。このような要求は、例えばトラックまたは船により移送されているパイプのスタック内で１つのパイプが任意の他のパイプに対して滑るのを防止するために通常採用されるような任意の摩擦要素にも及ぶ。パイプが十分な力で一体に押し込まれ、その結果、溶接によりすべてのパイプが一体に完全に固定されかつ船またはバージの船体にも固定される場合と同程度となる。強制機構を用いてパイプを一体に摩擦により係止することにより船舶の全体の剛性が向上し、その結果、船舶が屈曲を受けることまたは捻じれることが有意に低減され、また、パイプの組立体および船舶が一体的に動くようになる。複数のパイプを一体に溶接しておりかつ船にも溶接している場合と同程度で複数のパイプが結果として振る舞うようになるように複数のパイプを一体に十分に押し込めることによりバージまたは船の全体の強度を向上させることは前例がなく、新規性を有する。本発明の利点は、船またはバージのデッキ上であるいは船またはバージの倉内で利用可能である空間内に収容される複数のパイプの中で貯蔵されるＣＮＧの量が最大になることおよびひいてはＣＮＧを移送するための低コストの手段が作られることである。

システムが下側支持体および側方支持体を有する。側方支持体が、複数のパイプを配置することができる下側支持体の各側に位置する。側方支持体が下側支持体に対してほぼ垂直であってよい。

システムが、側方支持体の間に位置する、流体を収容するための複数のパイプをさらに有する。複数のパイプの各パイプがマニホルドシステムに対しての接続手段を有する。複数のパイプが、好適には、側方支持体の間で下側支持体の上に六角形状に積み重ねられる。

側方支持体に対して動くことのない上部固定支持体が提供される。しかし、力が加えられると、上部固定支持体、固定される側方支持体、および底部支持体がわずかに弾性的に歪む。

上側強制部材が好適には上部固定支持体の下方に位置する。強制部材が側方支持体に対して上下に動くことができ、倉内で積み重ねられる複数のパイプに圧縮力を加えるためにパイプのスタックを強く下に押さえることができる。圧縮力により、
ａ．パイプ自体の間での、または、パイプと、下側支持体、側方支持体、または強制部材との間での、いかなる有意な相対的な動きも防止すること、
ｂ．複数のパイプに協調してバージまたは船の船体を振る舞わせるようにバージまたは船のいかなる相対的な動きを受け入れること（言い換えると、複数のパイプがバージまたは船の強度を向上させ、その結果、船またはバージの環境によって誘発されるいかなる動きも船体と複数のパイプとの間での相対的な動きを一切引き起こさないようになる）、
ｃ．差圧および差温によって引き起こされる個別のパイプのいかなる相対的な移動も防止すること、
ｄ．起こり得るいかなるゆすりも受け入れるために第１の圧力サイクル中に力を調整することを可能にすること
のためにパイプの間に十分な摩擦が生じる。

強制機構が、例えば、衝突、または波によって生じる運動、ガス圧力、あるいは他の要因などの、いかなる条件においても強制機構のいかなる長手方向の移動も防止するために強制機構を長手方向において拘束するための筋交いを有することができる。

複数のジャッキ、またはレバーを含めた他の手段などの、あるいはボルトの張力により複数のパイプに加えられる圧縮力を提供するために強制部材の各端部をボルト留めする手段などの、強制部材に加えられる力を発生させるための手段が提供される。

いくつかの事例で、底部支持体、上部支持体、および側方支持体に対してパイプを押し込めるための圧縮力によって発生する集中応力を分散させる手段が必要となる可能性がある。このような事例では、ガス収容パイプを囲む空のパイプの層が提供され得る。集中応力を分散させるための他の手段には、荷重の分散を可能にするための木材の詰め物または他の適合可能材料が含まれる。

天然ガスなどのパイプへ流体を充填するためおよび取り出すための、各々のパイプをマニホルドシステムに接続するための手段が提供される。
必要となる拘束応力を評価することは非自明であり、本発明に独自のものである。拘束力は、パイプの相対的な移動が、具体的には、波、衝突など、の任意の事象によって生じる長手方向の力などの、あらゆる荷重に耐えるようにするのに十分な大きさでなければならない。これらの要因の間のこの関係は以下の方程式で説明される。
Ｎ－本発明が受ける重力加速度の数値
Ｃ_ｆ－裸の鋼鉄パイプの間の摩擦係数（約０．７０）
Ｐ－後で説明される強制機構によって発生する拘束圧力
Ｌ－パイプの長さ
ｄ_１－単一のパイプの外径
Ｄ－複数のパイプの平均高さおよび平均幅
Ｗ_ｐ－１つのパイプの重量に圧縮天然ガスなどのパイプ内部の流体の重量に加算したもの
方程式：Ｎ＝Ｃ_ｆ・Ｐ・π・Ｌ・（ｄ_１）^２／（Ｄ・Ｗ_ｐ）

一実施形態で、パイプスペーサが貨物倉の底部に位置する。パイプスペーサが、ガスの内部圧力下でのパイプの膨張時におよびまたは温度によるパイプの膨張時にパイプの水平軸に沿って貨物倉内のすべてのパイプを互いに接触させないように構成される。つまり、同じ列のパイプの間に空間が存在する。この空間は、非常に大きい力を発生させること、ならびにデッキ、底部シェル、および側壁の中の周囲の拘束ガーダを可塑化させることを防止するために必要である。ガーダ内に過大応力を発生させることに加えて、周囲構造を可塑化することにより、圧縮応力を与えるジャッキ圧縮が失われ、上側のパイプが緩められる。したがってこの空間は設計の重要な部分である。その理由は、この空間により、デッキからの予圧縮力を閉じ込めることが可能となり、貨物倉のデッキ、側壁、および基部の過大応力を回避することが可能となる。

所与の内部圧力範囲および内部温度範囲において、空間サイズが、パイプ径、材料の弾性係数、および材料の強度と直接関係がある。一実施形態で、材料が５５１．７ＭＰａ（８０ｋｓｉ）の降伏強度を有する鋼鉄であり、許容される最大円周応力がこの降伏強度の約７０％であり、温度変化が約摂氏６０度の範囲内である。空間が好適にはパイプ外径の約１．５％から約３％である。より好適には、空間がパイプ外径の２％から２．５％である。最も好適には、空間が理想的にはパイプ径の約２％である。より大きい空間も可能であるが、これより大きい空間では積み方の均一性にわずかな悪影響が出始める。他の材料および他の強度では理想的な空間の範囲が異なることになる。例えば、より高い強度を有する鋼鉄が利用される場合、理想的な空間が２％から３％に拡大し得る（例えば、１１０３．４ＭＰａ（１６０ｋｓｉ）の鋼鉄）。

一実施形態で、力均一化装置を用いて、強制梁からの圧力がパイプスタックのパイプの最上列上で均一化される。通常、一番上の列のパイプが完全には水平ではない。製造されるパイプでは普通にあることであるが、ごくわずかに異なるパイプ径の蓄積によりいくらかの不均一さが生じる可能性がある。隣接するパイプの間に位置する楔の形態の力均一化装置を提供することにより、圧力を均一に分配することができるようになる。別の実施形態で、流動性材料の滑らかな層の形態の１つの形態の均一化装置を加えることにより（例えば、一番上の層にコンクリートの「蓋」を加える）、圧力を均一に分配することができる。

本発明の種々の実施形態を例示として示して説明している以下の詳細な説明から、当業者には、本発明の別の態様が容易に明らかとなることを理解されたい。理解されるであろうが、本発明の精神および範囲から一切逸脱することなく、本発明は他の異なる実施形態も可能であり、種々の他の点においてそのいくつかの細部を修正することも可能である。具体的には、上部支持部材が強制部材となるように設計されてもよい。したがって、図面および詳細な説明は本質的に例示であるとみなされ、限定的であるとみなされない。
図面を参照すると、限定的ではなく例として本発明のいくつかの態様が示されている。

本発明による船を示す側面図である。 本発明による船を示す平面図である。 図１の３－３に沿う、本発明によるガス貯蔵組立体をより明瞭に示す断面図である。 図４Ａは、強制梁６と、強制梁に加えられる力を発生させるための、この事例では一連のジャッキ１０である強制機構とを示している、図３の拡大部分を示す図である。図４Ｂは、いかなる隙間も塞ぐためのシムを提供することにより、１つまたは複数のパイプが強制梁に面一ではない場合でも強制梁からの力をすべてのパイプに作用させることができる方法を示している、図４Ａの拡大部分を示す図である。図４Ｃは、パイプに対して強制梁が動かないのを保証するための、船の動きによって生じる有意な長手方向の力に耐えるように強制梁に筋交いを入れることができる方法を示している、図４Ａの断面４Ｃ－４Ｃを示す図である。 図５Ａは、ガスを収容する複数のパイプの２列を接合するマニホルドパイプのうちの２つのマニホルドパイプを示している、マニホルドシステムの小さい一部分を示す正面図である。図５Ｂは、ガス収容パイプに対してマニホルドを接続する方法を示している、マニホルドの小さい一部分を示す側面図である。 パイプの場所Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを示している、船舶のガーダに作用する力を示すグラフである。 パイプの場所ＡおよびＣを示している、力のベクトル三角形を示している、強制部材の下方に積み重ねられるパイプを示す断面図である。 パイプの場所ＢおよびＤを示している、力のベクトル三角形を示している、船舶の船体の底部の上方に積み重ねられるパイプを示す断面図である。 隣接するパイプからの膜応力と、ガス圧力による膜応力の変化とを示している、パイプを示す断面図である。 拘束圧力および重力、ガス圧力、および差温を受けて、場所Ｂで起こるパイプの歪みの誇張図を示している、パイプを示す断面図である。 隣接するパイプの間の隙間を塞ぐことによる膜応力の変化を示している、パイプを示す断面図である。 荷重集中を回避するための凹部を有する、横方向ガーダの上方にあるパイプセグメントから形成される一対の底部支持アーチを示す斜視図である。 上に位置するガスパイプを示している、図１２の一対の底部支持アーチを示す斜視図である。 図１３の一対の底部支持アーチおよびガスパイプを示す側面図である。 図１２～１４の一対の底部支持アーチおよびガスパイプを示す端面図である。 図１２～１５の一対の底部支持アーチを利用する支持組立体を示す斜視図である。 底部支持アーチにかかる荷重を示している、図１６の支持組立体を示す立面図である。 最大圧力下での荷重を示している、図１６および１７の支持組立体の一部分を示す立面図である。 図６で見ることができるようなパイプのスタックの一番上の列に非均一な頂部表面の確率を示すグラフである。 強制部材およびパイプの最上列との間に荷重分配楔を有する、強制部材の下方に積み重ねられるパイプを示す断面図である（パイプが力のベクトル三角形と共に示される）。 強制梁により作用する２つのパイプの間にある楔を有する、２つのパイプを示す立断面図である。 ジャッキング前の非均一なパイプ上で示されている図１１のパイプおよび楔を示す立断面図である。 ジャッキング後の非均一なパイプ上で示されている図１１のパイプおよび楔を示す立面図である。 図１２および１３の楔およびパイプを示す拡大図である。 例えばコンクリートグラウト溶液である、非均一なパイプ上にある滑らかな層を利用する荷重分配の実施形態を示す立断面図である。

以下の説明および本明細書で説明される実施形態は、本発明の種々の態様の原理の特定の実施形態の例を例示するために提供されるものである。これらの実施例は、本発明の種々の態様において、これらの原理および本発明を限定するのではなく説明するために提供されるものである。本記述では、本明細書および図面を通して同様の部品にはそれぞれ同じ参照符号が付される。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、いくつかの例では、特定の特徴をより明瞭に描写するために比率が誇張される可能性がある。

圧縮ガス移送組立体が開示される。本発明の組立体が、ＣＮＧなどの圧縮ガスの海上移送のために、船またはバージの上にまたはその中に据え付けられ得る。実施形態のこの詳細な説明のために、船の船体の内部の組立体を用いて船が示される。これは本発明を説明するための手段であることを意図され、限定的ではない。組立体が船またはバージのデッキの上にあるいはバージの船体の中に配置されるように修正されてもよいことが当業者には容易に明らかとなろう。

図１を参照すると、概して１０で示される移送船舶の側面図が示されている。一実施形態で、移送船舶１０が船である。移送船舶の他の例にはバージが含まれる。一実施形態では、移送船舶１０が、前方貨物隔壁１２、後方貨物隔壁１４、および中心線長手方向隔壁１６を有する。ガス移送組立体が船の船体の中に閉じ込められ、前方貨物隔壁１２と後方貨物隔壁１４との間に収容される。図２に示される中心線長手方向隔壁１６が移送船舶１０を２つの貨物倉に分け、つまり右舷貨物倉１８および左舷貨物倉２０に分ける。移送船舶１０が船体２２を有する。底部支持部材２４が船体２２の底部に組み込まれ得る。複数のパイプ４０が底部支持部材２４上で支持される。移送船舶１０が複数の側方支持部材２６をさらに有し、これらの複数の側方支持部材２６が移送船舶１０の船体２２の側部の一部であってよく、また、中心線長手方向隔壁１６の一部であってよい。側方支持部材２６が貨物倉１８および２０の長手方向に沿って離間され、通常、図１および２に示されるように等しく離間されて互いに位置合わせされる。本発明のこの実施形態は、貨物倉１８および２０が横方向の隔壁を一切有さず、したがってパイプが貨物倉のほぼ全長にわたって延在することができることを示している。液密の横方向の隔壁が必要である場合、このような液密の横方向の隔壁は、六角形状に積み重ねられるパイプによって形成される空間の間に密閉材料を配置するという手段などの、加国特許第２，２８３，００８号で開示される手段によって提供され得る。移送船舶１０が、固定される上部支持部材２８をさらに有する。固定される上部支持部材２８が移送船舶１０の上部デッキの一部である。

図３を参照すると、図１の線３－３に沿う断面図が示されている。説明を目的として、図３が複数のパイプを有さない左舷貨物倉２０を示しており、さらに、中に位置する複数のパイプ４０を有する右舷貨物倉１８を示している。実際には、左舷貨物倉２０および右舷貨物倉１８の両方にパイプが装填されることになる。移送船舶１０の船体２２が左舷貨物倉２０および右舷貨物倉１８を囲む。一実施形態で、船体２２が、外側垂直支持部材２６、上部支持部材２８、および底部支持部材２４を組み込む。長手方向隔壁１６が移送船舶１０の構造の一部であり、さらに内側支持部材２７を組み込む。

上部強制部材３０（図３）が離間され、その結果、上部強制部材３０が側方支持部材２６に位置合わせされるが、側方支持部材２６に接続されない。中心線隔壁２６が左舷貨物倉２０および右舷貨物倉１８を分離し、内側支持部材２７を組み込むことができる。強制部材３０が、強制梁３６と固定される上部支持部材２８との間にある複数のジャッキ３４である強制機構３２を有する形で示されており、固定される上部支持部材２８が移送船舶１０の上部デッキの一部である。必要な力を発生させる他の手段も企図され、これには、デッキの据え付け中にデッキと強制部材との間で下方に押し込められるときに必要な力を発生させる圧縮ばねが含まれ、それにより、必要な圧力をパイプに加えるための必要な力が得られる。強制機構３２によって提供される力は、上で説明したように、概して４０で示されるパイプの移動を防止するのに実質的に十分な大きさでなければならない。ここで説明される本発明の実施形態では、ジャッキ３４ごとの力の概略の範囲は２５メートルトンから１２５メートルトンの間である。

図４Ａを参照すると、図３の一部分の拡大図が示されている。複数のパイプ４０が空のパイプ４２およびガス充填パイプ４４を含む。複数のガス充填パイプ４４が、常に空である空のパイプ４２の層によって囲まれる。これらの図では空のパイプ４２が「ＭＴ」として示され、ガス充填パイプ４４が「ＧＡＳ」として示される。空のパイプ４２の目的は、支持部材２４、２６、２７に対して空のパイプ４２を押すときに強制機構３２によって発生する荷重を分配することである。空のパイプ４２が、ガスを運搬するパイプ４４に荷重が集中することを回避するために、ガス収容パイプ４４への集中荷重を分配する。木柱または他の材料を使用する手段などの荷重を分散させる他の手段も企図される。荷重の分散が必要なくしたがってガス充填パイプ４２が支持部材２４、２６、２７に直接に接触することができることも企図される。

図４Ｂを参照すると、１つの空のパイプ４２、つまり下側のパイプ４６が、強制梁３６よりわずかに低いところに示されており、隙間を作る。隙間が、円形であることからくる直径のばらつきまたは他のこのような差異などのパイプの外形の小さい差異によって作られ得るものである。隙間が、強制機構３０を適用する前の目視検査によって見つけられ得る。隙間が視覚的に明らかである場合に隙間の中でシム４８が動かされ得る。隙間が視覚的に明らかではない場合、ジャッキ３４を締め付けることにより、パイプ４０のうちの１つのパイプの中である程度の隙間が作られることおよび荷重が等しく共有されることが保証される。さらに図４Ｂには固定される上部支持部材２８が示されており、この固定される上部支持部材２８が好適には側方支持部材２６に固定される。この実施形態では、支持部材２６が移送船舶１０の船体２２に一体化される。後で考察するように、これらの隙間を受け入れるための他の好適な手段も企図され、これが、パイプの中の任意の隙間を受け入れるための軽量コンクリートなどの材料のブランケットを提供すること、または隙間が存在する場合でもパイプに力を加えるのを可能にするために強制梁に楔を固定することなどである。

図４Ｃを参照すると、いかなる長手方向の荷重によっても強制梁３６が押されてその位置をずらされるのを防止するために、長手方向において強制梁３６に筋交いを入れるための筋交い構造６０が提供され得る。筋交いアーム６２が長手方向において強制梁３６に筋交いを入れる。強制機構３２のジャッキ３４により強制梁３６に完全に荷重がかけられた後で、筋交いアーム６２が堅固に固定される。筋交いアーム６２を固定するための１つの手法は、強制梁３６上にボルト留めされるフランジ６４および上部支持部材２８に添着される同様のボルト留めされるフランジ６６を介する手法である。

図５Ａおよび５Ｂを参照すると、各ガス収容パイプ４４に圧縮ガスを充填するための概して７０で示されるマニホルドシステムが示されている。マニホルドシステムを提供するための手法は多く存在し、これらの方法は一般に知られているものである。図５Ａおよび５Ｂが、接続のための空間を最大にするマニホルドシステム７０の一実施形態を示している。複数のパイプ４０の各パイプが、好適には、１つのテーパ状の端部７２、および１つの閉端部７４を有する。パイプ４４は、組立体の交互の側部において、接触している隣接する各々の列がテーパ状の開端部７２を有するように、積み重ねられる。例えば、奇数の列のすべてのテーパ状の開端部７２が、テーパ状の開端部７２を前方に置くように積み重ねられ得、すべての偶数の列が、テーパ状の開端部７２を後方に置くように積み重ねられ得る。ガス収容パイプ４４の各列がマニホルドパイプ７６に接続される。この実施形態では、接続がボルト留めされるフランジ７８によるものである。この接合機構および溶接などの他の接合機構はよく知られている。

横方向および垂直方向の設計圧力
図６を参照すると、一実施形態で、パイプ４０が、１．３３ｃｍ（０．５２５インチ）の壁厚を有する４０．６ｃｍ（１６インチ）の外径を有する。２４．８ＭＰａ（３６００ｐｓｉ）の動作圧力によって発生する引張円周応力は３６５．５ＭＰａ（５３ｋｓｉ）である。この応力に加えて、拘束圧力および移送船舶１０の動きによって発生する膜応力および軸方向応力も存在する。膜応力および軸方向応力は、積み重ねられたパイプ４０の頂部および底部にパイプ４０が存在するかどうかによって変化する。

パイプ４０は入れ子方式で互いに上に積み重ねられる。１つの列の中でパイプ４０の隣接するパイプの間に意図的な６ｍｍの最小空間を設けることができる（例えば、図７を参照されたい）。隣接するパイプ４０の間の空間がパイプ４０の詰まりを回避する。詰まりの可能性がないと、パイプ４０は「板ばね」のように振る舞い、したがって詰まったパイプ４０と比較して垂直方向の剛性により高い柔軟性が含まれる。垂直方向の剛性における柔軟性を維持することにより、（ガス膨張時の）底部支持部材２４、外側支持部材２６、内側支持部材２７、および上部支持部材２８の拘束用ガーダに可塑性を一切もたらさないという利点が得られる（このような可塑性は拘束圧力またはジャッキ圧力を損失させる可能性がある。

さらに、垂直方向の圧力が、外側支持部材２６および内側支持部材２８の側方垂直ガーダが反動的な横方向圧力を発生される。

一実施例で、底部に位置する複数のパイプ４０の１つのパイプ（つまり、図６の近位側の場所Ｂ）が最も大きい膜応力を受ける。フロアの底部支持部材２４が３１．３Ｔ／ｍ^２の最大圧力を受ける。一実施例で、底部支持部材２４の底部横方向ガーダが４メートルで離間され、結果として、底部横方向ガーダ１０２（図１３を参照されたい）が１メートルラン当たり１２５．２メートルトンのＵＤＬを有することになる。ガスパイプ４０が、図８の場所Ｂで示されるように、４つの荷重点で圧力を受ける。
この実施例では、３１．３Ｔ／ｍ^２の最大圧力が以下の表１に記載される以下の成分から構成される。

表１の列の間の関係の説明は以下の通りである。例として、１０ｔ／ｍ^２のジャッキ３４によりパイプ４０に対して拘束圧力またはジャッキ圧力が加えられる。パイプ４０の１つのパイプに対して１０ｔ／ｍ^２の拘束圧力により４ｔ／ｍの荷重が得られ、つまり０．４メートル直径で１０ｔ／ｍ^２の圧力を有する。４ｔ／ｍは０．２２ｋｉｐ／インチであり、これが荷重点８０のところで２つのベクトルに分解され、２列目のように、各々ベクトルが０．２２／２／Ｃｏｓ３０°の値を有し、つまり１インチ当たり０．１３ｋｉｐを有する。１インチ当たり０．１３ｋｉｐであるこれらの４つのベクトルより、パイプ４０の壁の周りに対称に変化する曲げモーメントを発生させる。当技術分野で知られている一般的な標準の公式を使用して、モーメント、撓み、および膜応力が計算される。

拘束圧力またはジャッキ圧力（１０ｔ／ｍ^２）
拘束圧力またはジャッキ圧力が垂直方向に作用する。拘束圧力が上部から加えられ、移送船舶１０の底部から等しく反作用する。拘束圧力またはジャッキ圧力が不変の荷重条件として加えられる。パイプ４０が詰まっていないと、得られる横方向の圧力が拘束圧力またはジャッキ圧力の約１／３になる。すべての圧力においてこの関係が得られ、図６では、場所Ｃ（６．８Ｔ／ｍ^２）およびＤ（１０．４Ｔ／ｍ^２）の圧力がＡ（２０．５Ｔ／ｍ^２）およびＢ（３１．３Ｔ／ｍ^２）の約１／３であることが分かる。

さらに図６を参照すると、上部支持部材２８の上部横方向ガーダおよび底部支持部材２４の底部横方向ガーダ１０２が同様の設計荷重を受ける。上部が２０．５ｔ／ｍ^２（８２ｔ／ｍ ｒｕｎ）の上向きの圧力を受け、底部横方向ガーダ１０２が、約１０ｔ／ｍ^２の外部水頭を差し引いて、約３１．３ｔ／ｍ^２を受ける（合計８５ｔ／ｍ ｒｕｎ）。これらが約１０，０００ｋｉｐ－ｆｅｅｔの設計モーメントを発生させ、各々、最大約３０ｋｓｉの応力が発生する。これはガーダの弾性許容範囲に十分に収まるものである。というのは、ＥＨ３６の降伏点が５１ｋｓｉであるからである。ガーダの限界状態つまり弾性許容範囲は約２０，０００ｋｉｐ－ｆｅｅｔと推定される。２０００×２０の補強ウェブによることを想定すると、加えられる剪断力が約１２００ｋｉｐであり、最終的な剪断抵抗力が約２１００ｋｉｐである。完全な荷重下での横方向ガーダ１０２の中間スパンの弾性撓みが約６ｍｍである。１０ｔ／ｍ^２のジャッキ圧力下では、上部支持部材２８の上部ガーダが上方に３ｍｍ撓みことになり、つまりこれはその中間スパンと同様である。

ガス圧力効果（８．４ｔ／ｍ^２）
複数のパイプ４０のガス充填パイプ４４がガスに圧力を受けて３６００ｐｓｉになると、二次元応力系の物理学に従ってパイプ４４の円周が伸長する（０．３のポアソン比）。上で考察したパイプ４４の実施例では、この伸長によりパイプ４４の直径が０．６ｍｍ拡大する。例えば３０個のガス充填パイプ４０である、一列のパイプ４４において、各パイプ４４の直径が個別に拡大することで、一列のパイプを約２０ｍｍ拡大させることができる。ガス充填パイプ４４がある程度等しい６個の力ベクトルにより詰まった状態にされると、全体の膨張を制止することができなくなる。その理由は、ガス充填パイプ４４が変形することができなくなるからである。底部支持部材２４のガーダ１００、１０２（図１３）、外側支持部材２６のガーダ、内側支持部材２７のガーダ、および上部支持部材２８のガーダがこの膨張量で降伏することになり、それによりいくらかの程度で可塑化する。この効果は自己限定的であることからガーダが不具合を発生することはないが、拘束圧力によるガス充填パイプ４４の圧縮応力が低下する。

パイプ４４が詰まっていないと、つまり列の中に水平方向の隙間を有する場合、パイプ４４の膨張がガーダをわずかに変形させる（例えば、２ｍｍ）こと以上のことを引き起こすことができず、このわずかな変形は十分にガーダの弾性応答の範囲に収まるものである。ガーダが完全な剛体であると仮定すると、詰まっていない、すなわち「板ばね」のパイプ４０が８．４ｔ／ｍ^２の圧力で上方および下方にのみしか押され得ない。ガーダがある程度の弾力性を有することを理由としてこの数値は保守的な数値であり、したがってこの数値は緩和され得る。パイプ４０の構成物の中央では、この緩和が約２ｔ／ｍ^２となる。ガーダ支持体のところではこの緩和がより小さくなる。したがって、ガーダは控えめに言って柔軟性を有さないと考えられる。

次に図７を参照すると、一連の三角形の力として力ベクトルが並んでいるのを見ることができる。これらの三角形の力は側壁２６、２７からの反応を示すことができる。実際には底部までは示されない。側壁２６、２７と交差する（上部および底部側の両方から）ベクトルにより、垂直方向の０．３３倍の側方圧力が発生する（つまり、Ｓｉｎ３０／Ｃｏｓ３０）^２＝０．３３）。同じ列のパイプ４０の間に７ｍｍの隙間が設けられる場合、圧力がわずかに増大して０．３５となる。

次に図８を参照すると、単位ベクトルが頂部と比較して底部（つまり、近位側の場所Ｂ）のところで約５０％大きいことを見ることができる。この単位ベクトルは頂部のところで３１．３ｔ／ｍ^２対２０．５ｔ／ｍ^２の圧力を表す。さらに、パイプ４０のすべての円周溶接部が接触点の領域において好適には研磨されており滑らかであることに留意されたい。その結果、溶接部が局部的に降伏することがなくなる。さらに、この実施例では、３１．３ｔ／ｍ^２が倉１８、２０の中央において現実的な数値であるが（頂部での２０．５ｔ／ｍ^２と同様に）、この最大圧力は側部２６、２７に向かうにつれてわずかに低下する。その理由は、一部のベクトルが側方支持部材２６、２７の垂直方向ガーダをわずかに圧縮させるように作用するからである。非常に大きい穀物貯蔵庫でも同様の効果を見ることができ、非常に大きい穀物貯蔵庫では、側方に向かって圧力の形状がアーチ状であることを理由として、穀物貯蔵庫の底部が比較的小さい圧力を受ける。この効果は単純に、横方向ガーダの全幅にわたる全圧力を利用することが保守的であるのを保証するものであると言うことができる。

疲労評価
次に図９を参照すると、アメリカ船級協会（ＡＢＳ）のガイドラインが示されている。ここでは、平均故障ライン未満の３つの標準偏差に基づく適切なＳ－Ｎ曲線を用いて設計寿命を評価するのに１０個の因子が使用される（２つの標準偏差に基づくより一般的な工業規格とは異なる）。

２種類の溶接がパイプ４０のボディの中で使用され得、つまり長い継ぎ目のための電気抵抗溶接（ＥＲＷ）および円周方向接合溶接が使用され得る。
ＥＲＷ溶接はクラスＢ溶接およびクラスＣ溶接の間で分類され、Ｃ溶接未満はない。円周溶接部はＥ溶接およびＦ溶接の間で分類され、Ｆ溶接未満はない。

サイクル回数と応力範囲との間の関係が以下の方程式によって表され得る、
Ｌｏｇ（Ｎ）＝Ｌｏｇ（Ｃ）－ｃδ－ｍＬｏｇ（Ｆｓｒ）
ここでは、
Ｎ＝応力範囲Ｆｓｒ下で不具合を生じることになると予測されるサイクル回数
Ｃ＝この溶接部の平均Ｓ－Ｎ曲線に関連する定数
ｍ＝平均Ｓ－Ｎ曲線の負の傾き
ｃ＝平均未満の標準偏差の数値
δ＝Ｌｏｇ（Ｎ）の標準偏差

ＥＲＷ溶接の場合、２００ｐｓｉから３６００ｐｓｉとなる応力範囲が３４５ｎ／ｍｍ^２（５０ｋｓｉ）である。円周溶接の場合、応力範囲はこの値の半分の１７３ｎ／ｍｍ^２（２５ｋｓｉ）である。５５ｋｓｉつまり３８０ｎ／ｍｍ^２の最大張力範囲を得るためには、図９に示されるように５０ｋｓｉに５ｋｓｉの膜応力範囲を加えなければならない。
この方程式に数値を挿入することにより、以下のような各々の種類の溶接の故障サイクル回数が得られる。

ＥＲＷ溶接
クラスＢ：Ｌｏｇ１０（Ｎ）＝１５．３７０－３×０．１８２－４．０Ｌｏｇ（３８０）＝４．５０５
ここから、Ｎ＝１０^{４．５０５}＝３２，０００サイクルが得られる。
クラスＣ：Ｌｏｇ_１０（Ｎ）＝１４．０３４－３×０．２０４－３．５Ｌｏｇ（３８０）＝４．３９３

ここから、Ｎ＝１０^{４．３９３}＝２４，７００サイクルが得られる。
１週間に１回のサイクルを想定する場合の３０年間にわたってガスパイプの受ける最大サイクル回数は約１６００である。この数を１０倍すると１６，０００となるが、これは３つの標準偏差を使用して確立された最小値２４，７００未満である。したがって、これは十分な余裕をもってＡＢＳの要求を満たす。

円周溶接
クラスＥ：Ｌｏｇ_１０（Ｎ）＝１２．５１７－３×０．２５１－３．０Ｌｏｇ（１７３）＝５．０５
ここから、Ｎ＝１０^５．０５＝１１０，０００サイクルが得られる。
クラスＦ：Ｌｏｇ_１０（Ｎ）＝１２．２３７－３×０．２１８－３．０Ｌｏｇ（１７３）＝４．８７
ここから、Ｎ＝１０^４．８７＝７４，０００サイクルが得られる。
円周溶接は、実質的に、長手方向のＥＲＷ溶接の約３倍の許容範囲を有する。

図１０は、拘束圧力および重力、ガス圧力、および移送船舶１０の船体２２の温度を超える摂氏１０８度（華氏６０度）であるパイプ４０のブロックの差温を受けての、場所Ｂ（例えば、図６を参照されたい）で起こるパイプの歪みの誇張図である。重力および拘束圧力により０．７ｍｍの垂直方向における半径の歪み９０が生じる。ガス圧力および温度により押し戻され得ないことから、この垂直方向の半径の歪み９０は０．７ｍｍのままである。代わりに、パイプ４０が示されるように水平軸に沿って延伸する。１つの列の中の隣接するパイプ４０の間に空間を意図的に導入することは非常に重要である。加えて、１つの列の中の隣接するパイプ４０の間の空間を導入することにより、倉１８、２０の壁と垂直方向ガーダとの間の正確な構造寸法の公差を比較的大きくすることができることから、建造が非常に容易になる。横方向の圧力の係数を１（詰まり状態）から０．３５まで減少させることも非常に重要である。

さらに図１０を参照すると、歪んだパイプの垂直方向の収縮が０．７ｍｍであり、対して水平方向の膨張９２が１．３ｍｍである。垂直方向の収縮９０が水平方向の膨張９２より小さい。その理由は、パイプ４０がガス圧力下で上方に膨張することができず、最小抵抗経路に従って側方に膨張する（隙間が存在するため）。これは、この移動を妨げるような詰まりまたは反動力が発生し得ないことによる。

パイプ重量（９．３ｔ／ｍ^２）
パイプ重量は、倉つまり右舷貨物倉１８または左舷貨物倉２０の底部面積によってパイプ４０の総重量を割ったものである。

ガス重量（１．５ｔ／ｍ^２）
ガス重量はパイプ重量の計算値と同等である。
ガス温度効果または２０％ｇの上向きの加速度（２．１ｔ／ｍ^２）。船舶の周囲の鋼鉄より高い温度であるパイプにより温度効果が得られ、それにより、船の構造によりパイプが膨張することが不可能であることを理由として、応力が増大する。上向きの加速度は、海の波によって生じるピッチおよびヒーブなどの船の動きにより生じるものである。

パイプ４０全体の例えば鋼鉄のパイプ材料の温度が移送船舶１０の例えば鋼鉄などのすべての周囲の材料より摂氏１０８度（華氏６０度）高い場合、パイプ４０の例えば鋼鉄である材料がガス圧力効果の場合と同様に外向きの圧力を作用させる。これは非常に稀なケースであり、可能性として荷重を与えた後のわずかな期間のみで起こる。したがって、これは、海の大しけ時に発生する任意の加速度に対して加算されるものとはみなされない。移送船舶１０の底部での圧力値はｇ力の２０％に等しい（上向きに作用する）。

パイプ４０が詰まり状態である図１１を参照すると、すべての最大応力が詰まっていない状態と等しい応力の４０％まで減少する。例えば、詰まっていない状態で１５ｋｓｉの応力を発生させることになるような３１．３ｔ／ｍ^２の圧力で、詰まり状態では、わずか６ｋｓｉの膜応力しかパイプ４０内に発生しない。これによりパイプ４０にいくつかの小さい利点が与えられるが、底部支持部材２４、外側支持部材２６、内部支持部材２７、および上部支持部材２８の拘束用ガーダが、その端部支持点において、わずかに可塑化する。パイプ４０からガスが取り出される場合、経時的に増大し得るようなジャッキ圧力または拘束圧力がわずかに失われる。

最初にジャッキ３４が１０ｔ／ｍ^２まで締め付けられるような場合、１．２５倍の動作圧力つまり４５００ｐｓｉまでパイプ４０の圧力試験が実施される。また、この初期条件により、パイプ４０が鋼鉄同士の接触をし得ないような領域において、局所的な詰め込みが行われる。圧力試験後、デッキつまり固定される上部支持部材２８の上向きの歪みおよびジャッキ３４の荷重が検査される。ジャッキ３４の荷重が１０ｔ／ｍ^２まで低下する場合（ほぼ確実に起こることである）、ジャッキ３４が再び締め付けられてその状態で固定される。パイプ４０からダミーパイプ１０６さらには横方向ガーダ１０２を通る、この連鎖構造内の各々の要素の反応は、弾性領域の範囲内に収まる。したがって、その後に繰り返されるサイクルにわたって拘束圧力の損失がゼロとなる。

ガスパイプ４４に圧力試験を行うときに試験パイプにクランプ機構を取り付けた。スタックの底部（場所Ｂ）の状態を反映するために接触点のところに力を誘発した。初期の拘束力を１９．３ｔ／ｍ^２と同等にし、圧力を与えるときに、ベクトルを２９．２ｔ／ｍ^２に合わせるための差圧が自己誘発した（図９を参照されたい）。合計で３０．３ｔ／ｍ^２を誘発した。その理由は、この力の大きさは非常に稀な事象で生じるものであり、１週間に１回のサイクルでは生じないものであるからである。

図１２を参照すると、交差点においてつまりパイプ４０が横方向ガーダ１０２と交差する点において、ダミーパイプまたは分割パイプ１０６の中に凹部１０８が導入され得る。ダミーパイプまたは分割パイプ１０６が好適には、凸面が上向きで配置されるパイプ４０と同等の寸法のパイプの１／３のセクションである。この交差点ではガスパイプ４４と支持体１００、１０２との間に接触箇所が存在しない。このように分割パイプ１０６に凹部１０８を加えることは１つの追加的な緩和措置であり、いかなる局部的な応力集中の可能性も排除することになる。この領域に円周溶接部が存在する場合、全体のアプローチの一部として溶接部が研磨されて滑らかにされていることを理由として、隙間が低減されない。

次に図１３～１７を参照すると、底部支持部材２４が長手方向ガーダ１００および横方向ガーダ１０２で形成され得る。フロア１０４が提供される。一列のダミーパイプ１０６がフロア１０４上に位置する。

図１４～１６を参照すると、長手方向ガーダ１００に溶接される６ｍｍのプレート１０４に対して１／３ダミーパイプ１０６を溶接することにより、１つの列の中の隣接するパイプ４０の間に約７ｍｍの隙間が導入されて維持される。この組合せの効果により４０７ｍｍごとに２１００ｉｎ^４の剛性が得られる。１／３ダミーパイプ１０６が好適にはパイプ４０と同じ材料であり、同じ厚さを有する。

１つの列の中のパイプ４０の間の７ｍｍの隙間が横方向にパイプ４０を膨張させるのを可能にする。これによりパイプ４０のグループの「柔軟性」が増す。詰まっていない状態のパイプ４０の垂直方向の弾性率が約０．１ＧＰａである。詰まり状態のパイプ４０の剛性は約５５倍であり、約５．５ＧＰａの弾性率を有する。比較のためのゴムの弾性率は約０．１ＧＰａであり、これは詰まっていない状態のパイプ４０と同等である。詰まり状態のパイプ４０は硬い木材と同等の弾性率を有することになる。図１７を参照すると、横方向ガーダ１０２の支持体のところの荷重分布がわずかにのみ大きいことが分かる。これは、詰まっていない状態のパイプ４０が相対的に高い柔軟性を有することが理由である。この変形平衡方程式により小さい差異しか得られないことの理由を理解することを補助するために、パイプ４０の１２メートルの厚さを有するスタックを固体ゴムのブロックに置き換えることを想像することが有用である。ここでは、このゴムのブロックが、より高い剛性を有するダミーパイプシステム（４０．６ｃｍ（１６インチ）の幅ごとに２１００ｉｎ^４）によって圧縮されることを想像する。反応が本質的に実質的に均一であることが容易に分かるであろう。最大圧力下で補強材がその中央においてその支持体に対して１ｍｍ未満で歪み（端部スパンでも）、パイプブロックの剛性が比較的高い柔軟性を有することにより上で述べた集中が起こり、これが約５％である（３３ｔ／ｍ^２／３１．３ｔ／ｍ^２）。

図１７が、バックアップの補強材を用いずに１／３ダミーパイプ１０６のみが使用される場合の約５０ｔ／ｍ^２までの増大する集中を示している。

パイプ４０が全体として詰まっている場合、「ゴム」の類似物は「木材」に置き換える必要があり、支持体のところで荷重集中が有意に増大する。したがって、膨張用の隙間または空間を導入することによりこのエリアもより恩恵を受けることになり、つまり、ガス膨張中に横方向ガーダに関節を発生させないことに加えて、あらゆる実用的な目的のために荷重集中効果が排除される。

上で考察したすべての多様な効果を全体にまとめると、１６ｋｓｉ（１５．８ｋｓｉ）の最大膜応力が得られる。最大膜応力は、一番下の列の、水平軸の先端部のところの、底部横方向ガーダ１０２との交差領域の、パイプ４０にのみ発生する。このエリアではダミーパイプ１０６が好適にはより薄くなっており、それにより考えられるあらゆる問題をさらに軽減するための凹部１０８が作られる。このように寸法を薄くすることは最小限で行われ、例えば約数ミリメートルである。したがって、可能である絶対最大応力が５３ｋｓｉプラス１６ｋｓｉであり、これには合計６９ｋｓｉの場合の圧力集中係数（図１７を参照されたい）が含まれる。これは、参照によるその内容が本明細書に組み込まれる米国特許第９，７５９，３７９号で説明されるＣｏｓｅｌｌｅパイプと対比され得る。このＣｏｓｅｌｌｅパイプは不具合を発生することなく６５，０００サイクルを成功させるものであり、曲げの初期降伏時に７倍のひずみで可塑化した。このＣｏｓｅｌｌｅパイプは、次いで、各サイクルで、楕円効果により、合計約８０ｋｓｉの応力範囲を受けた。本発明のパイプ４０の直線セグメントの場合の各サイクルの応力範囲は５０ｋｓｉ（円周応力）に５ｋｓｉ（膜応力）を加算したものであり、これは５５ｋｓｉに等しい。したがって、パイプ４０の直線セグメントは３つの標準偏差の試験を満たすことができる。対してＣｏｓｅｌｌｅパイプは満たすことができない。

次に図１８を参照すると、組合せのダミーパイプ補強材が、その剛性および弾性率が非常に高いことにより（パイプの剛性の３倍）、非常に小さい応力しか受けない。１週間に１回のサイクルによる応力範囲は図１８の場所Ａのところではわずかに約５ｋｓｉである。

すべてのパイプ４０を面一にすることができない場合でも拘束圧力またはジャッキ圧力によりすべてのパイプが均一に押圧されるのを保証することが望ましい。例えば、強制梁３６とパイプ４０の上部の層との間の空間にコンクリートなどのレベリング材料を充填することができる。パイプを均一に押圧することを保証するための別の手法は、上部の梁３６に固定されるパイプ４０の間に楔を設置することである。

次に図１９を参照すると、３４個の高さおよび３０個の幅のパイプ４０を積み重ねた場合の複数のパイプ４０の頂部の、超過確率対高さの差のグラフが示されている。製造プロセス中の不正確さを原因とするパイプ頂部の高さの非常にわずかな差では１００％の確率に接近する。グラフを参照することで分かるように、最も可能性が高いと考えられる１つのパイプにつき３ｍｍの誤差の場合、パイプ頂部の２０ｍｍの高さの差の超過確率が５０％となる。可能性が低い保守的な推定と考えられる、パイプが１つのパイプにつき４ｍｍの誤差を有すると判断する場合、パイプ頂部の２８ｍｍの高さの差の超過確率が５０％となると推定される。結論として、パイプ頂部の約３０ｍｍの高さの差を超過する確率は１％のみであると推定される。

次に図２０を参照すると、右舷貨物倉１８内に位置する複数のパイプ４０が示されている。強制部材３０が複数のパイプ４０の上方に配置される。パイプ４０の一番上の列の頂部に複数の荷重均一化装置１００を見ることができる。一実施形態で、荷重均一化装置１００が圧力楔１０２である。圧力楔１０２が、強制部材係合側１０４、第１のパイプ係合側１０６、および第２のパイプ係合側１０８を有する。圧力楔１０２が、好適には、以下のようにしてパイプの寸法に関連付けられる寸法を有する、２つの隣接するパイプの間で押圧する場合に楔１０２の２つの表面をこれらの隣接するパイプの各々に接触させることになるように、楔１０２の寸法を決定しなければならない。当業者によって容易に決定される、この要求を満たす寸法範囲が存在する。一実施例で、楔１０２が、圧力楔１０２の強制部材係合側１０４から離れる方向に、パイプの直径の約１／３の距離だけ、延在する。一実施形態では、圧力楔１０２が約２５０トンの鋼鉄から構成される。圧力楔１０２はセルフレベリングであり、左右に自由に移動することができる。圧力楔１０２が、好適には、鋼鉄から構成され、設計荷重下で変形することができる。

図２１を参照すると、強制部材係合側１０４を強制部材３０に係合させることになるように配置される圧力楔１０２が示されている。第１のパイプ係合側１０６が１つのパイプ４０に接触しており、第２のパイプ係合面１０８が第２のパイプ４０に接触している。図２１は、パイプ４０の各々が同じ高さにあり、その間に圧力楔１０２が配置されていることを示している。

次に図２２を参照すると、２つのパイプ４０の間に圧力楔１０２が示されており、ここでは、各々のパイプ４０が互いに同じ高さにない。図２２から分かるように、右側のパイプ４０が左側のパイプ４０より約２５ｍｍ高いところに示されている。したがって、荷重を受けない状態では、つまり、強制部材３０のジャッキングの前では、圧力楔１０２が左側にずれた状態で示されている。

次に図２３を参照すると、１平方メートル当たり１０トン（１０トン／メートル^２）のジャッキ圧力下で強制部材３０によって変形させられた圧力楔１０２が示されている。図２３から分かるように、第１のパイプ係合側１０６および第２のパイプ係合側１０８がジャッキ圧力によって変形されている。

図２４から分かるように、図２３に示されるように変形したつまり荷重を受けている圧力楔１０２ｂに対して、図２２に示されるように荷重を受けていない状態における、荷重を受けていない圧力楔１０２ａの構成を比較するための、圧力楔１０２の拡大図が示されている。図２４から分かるように、荷重を受けてない圧力楔１０２ａの強制部材に係合される表面１０４ａと比較して、強制部材３０からジャッキ圧力を加えた後の、荷重を受けている圧力楔１０２ｂの強制部材に係合される表面１０４ｂが下がっている。

次に図２５を参照すると、荷重均一化装置１００の第２の実施形態が示されている。第２の実施形態では、荷重均一化装置１００が流動性材料１２０である。流動性材料１２０がコンクリートグラウト溶液であってよい。流動性材料１２０の他の例には、一定の時間の経過後に固化するゲルが含まれる。好適な実施形態では、ストッパ１２２が隣接するパイプ４０の間に配置される。ストッパ１２２は、隣接するパイプ４０の間に流動性材料１２０が漏洩することを防止するための長手方向アングル部材１２４であってよい。図２５で分かるように、流動性材料１２０が、隣接するパイプ４０の高さの差を補償することにより荷重均一化装置１００として機能する。

本明細書では個別の実施形態が示されて考察されるが、特定の実施形態の構成要素が本明細書で考察される他の実施形態と組み合わされてもよいことを理解されたい。例えば、本出願人の６つのローラの実施形態で示されて考察される要素が本出願人の４つのローラの実施形態または１つのローラの実施形態にも配備され得る。同様に、本出願人の２ステージの構成要素が、本明細書で考察される、ハブ、ローラの種類、ローラの数、チューブ型または非チューブ型、あるいは他の構成要素の、任意の組合せと共に利用され得る。

本明細書では特定の実施形態を説明してきたが、本発明がこの特定の実施形態のみ限定されず、本発明の範囲内で、この特定の実施形態に対して多くの修正および追加が行われ得ることが認識されよう。例えば、以下の従属請求項の範囲の特徴の種々の組合せが、本発明の範囲から逸脱することなく、独立請求項の特徴を用いて行われ得る。

したがって、本発明に従って、上に記載した目的、目標、および利点を完全に満たすような、ゴルフコースのバンカーの砂などの、滑らかな粒子状媒体のためのローラ組立体が提供されることは明らかである。実施形態の構成要素が交換可能であることを含めて、本発明の特定の実施形態に関連させて本発明を説明してきたが、上記の説明に照らして当業者には、代替形態、修正形態、および変形形態が明らかとなることは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神の範囲内にあるすべての代替形態、修正形態、および変形形態を包含することが意図される。

したがって、本発明は、本目的を実行すること、ならびに上で言及した目標および利点さらには本発明に固有の目標および利点を達成することに良好に適する。本開示では本発明の好適な実施形態を説明してきたが、当業者には多くの変更形態および修正形態が明らかとなろう。このような変更形態および修正形態は、特許請求の範囲によって定義される本発明の精神の範囲に包含される。

Claims (52)

1. 流体を移送するための組立体であって、前記組立体が、
   移送船舶の中または上にある貨物倉であって、前記貨物倉が、下側支持体、前記下側支持体の第１の側にある第１の側方支持体、および前記下側支持体の第２の側にある第２の側方支持体を有する、貨物倉と、
   前記貨物倉内で受けられる、流体を収容するための複数のパイプであって、前記複数のパイプが複数の列となるように積み重ねられ、隣接するパイプが隣接する列の間で２つの接触点を有し、同じ列の中の隣接するパイプが空間により互いから分離される、複数のパイプと、
   前記複数のパイプの上方にある強制部材と、
   前記パイプの間の摩擦が、前記移送船舶の動きによって発生するか、前記移送船舶の屈曲によって発生するか、または差温もしくは差圧によるひずみによって発生するパイプの有意な相対的な移動を一切防止するように、前記強制部材を用いて前記複数のパイプに対して十分な圧縮力を加えるための強制機構と、
   前記パイプへ流体を充填するためおよび取り出すために、前記複数のパイプに接続される流体ラインシステムと
   を備える、組立体。
2. 前記複数のパイプを支持するための、前記下側支持体に隣接する複数のスペーサであって、前記スペーサが、前記複数のパイプの同じ列の中の隣接する前記パイプの間に前記隙間を作るためのものである、複数のスペーサをさらに備える、請求項１に記載の組立体。
3. 前記複数のスペーサが、前記複数のパイプを支持するための、前記下側支持体に隣接する複数のアーチであり、前記アーチが、凸面が上に向く向きであり、前記アーチが、前記複数のパイプのうちの隣接する前記パイプの間に前記隙間を作るためのものである、請求項２に記載の組立体。
4. 分割パイプが、前記複数のパイプの中のパイプと同じサイズのパイプの１／３のセグメントである、請求項３に記載の組立体。
5. 前記パイプが鋼鉄から作られる、請求項１に記載の組立体。
6. 前記流体収容パイプが、複数の空のパイプ、または前記流体収容パイプと実質的に等しい外径を有するハーフパイプによって囲まれる、請求項１に記載の組立体。
7. 前記強制機構が、押さえ梁と前記倉の上部固定デッキとの間にある複数のジャッキである、請求項１に記載の組立体。
8. 摩擦要素が前記パイプの間に配置され、前記摩擦要素が、前記パイプの間の摩擦を最大にするために前記パイプの表面を粗くするかまたは他の形で処理することであってよい、請求項１に記載の組立体。
9. 前記貨物倉内の空間が不活性ガスで充填される、請求項１に記載の組立体。
10. 前記強制機構が、前記複数のパイプの定置を受け入れるために第１の力を加えた後で、前記複数のパイプの上で前記上側強制部材を下方向に押圧することを可能にするための締め付け機構を有する、請求項１に記載の組立体。
11. 前記強制部材の下方にある荷重均一化装置をさらに備え、前記荷重均一化装置が、前記複数のパイプの少なくとも２つのパイプに対して前記圧縮力を分配するために、前記強制部材および前記複数のパイプのうちの前記少なくとも２つのパイプと係合する、請求項１に記載の組立体。
12. 前記荷重均一化装置が、強制部材係合側、第１のパイプ係合側、および第２のパイプ係合側を有する圧力楔である、請求項１１に記載の組立体。
13. 前記荷重均一化装置が流動性材料である、請求項１１に記載の組立体。
14. 前記流動性材料がコンクリートグラウト溶液である、請求項１３に記載の組立体。
15. 船舶の上または中で運搬される複数の積み重ねられるパイプの中でガスを移送するための方法であって、前記方法が、
    船舶の貨物倉の中に複数のパイプを配置するステップと、
    前記複数の積み重ねられるパイプの同じ列の中で隣接するパイプの間の空間を維持するステップと、
    前記船舶自体の屈曲を含めた、前記船舶のいかなる動きも、パイプ自体の間または前記パイプと前記船舶との間での相対的な動きを誘発しないように、前記パイプを一体に強く押し込めるステップと
    を含む、方法。
16. 維持する前記ステップが、前記パイプの同じ列の中で隣接する前記パイプの間に隙間を作るための複数のスペーサの上に前記複数のパイプを積み重ねるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記複数のパイプを積み重ねる前記ステップが、複数の分割パイプの上に前記複数のパイプを積み重ねるステップを含み、前記分割パイプが、凸面が上に向く向きである、請求項１６に記載の方法。
18. 前記分割パイプが前記複数のパイプの中のパイプと等しいサイズのパイプの１／３のセグメントである、請求項１７に記載の方法。
19. 前記船舶がバージである、請求項１５に記載の方法。
20. 前記船舶が船である、請求項１５に記載の方法。
21. 前記パイプが圧力容器である、請求項１５に記載の方法。
22. 前記パイプが圧縮ガスを運搬する、請求項１５に記載の方法。
23. 前記複数のパイプの上方に荷重均一化装置を配置するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
24. 前記荷重均一化装置を配置する前記ステップが、前記複数の積み重ねられるパイプの最上列の隣接するパイプの間に少なくとも１つの楔を配置するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
25. 荷重均一化装置を配置する前記ステップが、前記複数の積み重ねられるパイプにおけるパイプの最上列の少なくとも一部分を覆うように流動性材料を流すステップを含む、請求項１５に記載の方法。
26. 前記流動性材料がコンクリートグラウト溶液である、請求項２５に記載の方法。
27. 流体移送組立体であって、
    第１の側および第２の側を有する下側支持体と、
    前記下側支持体の前記第１の側に隣接する第１の側方支持体と、
    前記下側支持体の前記第２の側に隣接する第２の側方支持体と
    を備え、
    前記第１の側方支持体、前記下側支持体、および前記第２の側方支持体が、パイプ受けエリアを画定し、
    前記流体移送組立体は、
    前記下側支持体に隣接する一列のスペーサと、
    前記パイプ受けエリア内で前記第１の側方支持体と前記第２の側方支持体との間で複数の列となるように積み重ねられる複数のパイプであって、前記複数のパイプが、上側、下側、第１の側、および第２の側を画定し、前記下側が、前記一列のスペーサによって支持される、複数のパイプと、
    前記パイプ受けエリアの上方にある上部支持体と
    をさらに備え、
    前記複数のパイプの中の隣接するパイプが隣接する列の間に２つの接触点を有し、同じ列の中の隣接するパイプが空間によって互いから分離され、
    前記流体移送組立体は、
    前記複数のパイプの前記第１の側および前記第２の側のうちの一方に隣接する強制部材であって、前記強制部材が、前記複数のパイプの隣接するパイプの間、ならびに前記複数のパイプと、前記下側支持体、前記第１の側方支持体、前記第２の側方支持体、および前記上部支持体から選択される隣接する構造との間での、静止摩擦を増大させることを目的として前記複数のパイプに対して圧縮力を加えるために、前記複数のパイプに対して強い圧力を加えるためのものである、強制部材
    をさらに備える、流体移送組立体。
28. 前記一列のスペーサが、前記複数のパイプを支持するための、前記下側支持体に隣接する複数のアーチであり、前記アーチが、凸面が上に向く向きであり、前記アーチが前記複数のパイプの中の隣接するパイプの間に前記隙間を作るためのものである、請求項２７に記載の組立体。
29. 前記アーチが、前記複数のパイプの中のパイプと同じサイズのパイプの１／３のセグメントである、請求項２８に記載の組立体。
30. 前記強制部材に対して力方向の力を加えるための強制機構をさらに備え、
    前記力方向に対して垂直である方向において拘束を実現するための筋交い構造をさらに備える、
    請求項２７に記載の流体移送組立体。
31. 前記強制機構によって作用される圧縮力によって発生する集中応力を分散させるための応力分散構造をさらに備える、請求項２７に記載の流体移送組立体。
32. 前記応力分散構造が、前記強制機構と前記複数のパイプとの間にある空のパイプの層である、請求項３１に記載の流体移送組立体。
33. 前記応力分散構造が、前記複数のパイプを囲む空のパイプの層である、請求項３１に記載の流体移送組立体。
34. 前記複数のパイプの各々のパイプを充填機構または除去機構に接続するための手段をさらに備える、請求項２７に記載の流体移送組立体。
35. 前記複数のパイプが、パイプの外側層、およびパイプの内部グループを画定し、
    パイプの前記外側層が、空の状態を維持するためのもの、および強制機構によって発生する荷重を分配するためのものである、
    請求項２７に記載の流体移送組立体。
36. 流体を移送するための組立体であって、
    移送船舶の中または上にある貨物倉であって、第１の側および第２の側を有する下側支持体、前記下側支持体の前記第１の側にある第１の側方支持体、および前記下側支持体の前記第２の側にある第２の側方支持体を有する、貨物倉と、
    前記貨物倉内で受けられる、流体を収容するための複数のパイプであって、前記複数のパイプが、複数の列となるように積み重ねられ、前記複数のパイプの隣接するパイプが、前記複数の列の隣接する列の間で２つの接触点を有する、複数のパイプと、
    前記複数のパイプの上方にある強制部材と、
    前記強制部材を介して前記複数のパイプに対して圧縮力を加えるための強制機構であって、前記圧縮力が、前記複数のパイプにおけるパイプの間の摩擦が、前記複数のパイプにおけるパイプの有意な相対的な移動を一切防止するのに十分である、強制機構と、
    前記強制部材の下方にある荷重均一化装置であって、前記荷重均一化装置が、前記複数のパイプの少なくとも２つのパイプに対して前記圧縮力を分配するために、前記強制部材および前記複数のパイプのうちの前記少なくとも２つのパイプと係合する、荷重均一化装置と
    前記パイプへ流体を充填するためおよび取り出すために、前記複数のパイプの前記パイプに接続される流体ラインシステムと
    を備える、組立体。
37. 前記荷重均一化装置が、強制部材係合側、第１のパイプ係合側、および第２のパイプ係合側を有する圧力楔である、請求項３６に記載の組立体。
38. 前記圧力楔が設計荷重下で変形可能である、請求項３７に記載の組立体。
39. 前記荷重均一化装置が流動性材料である、請求項３６に記載の組立体。
40. 前記流動性材料がコンクリートグラウト溶液である、請求項３９に記載の組立体。
41. 前記複数のパイプの前記パイプが鋼鉄から構成される、請求項３６に記載の組立体。
42. 同じ列の中の前記隣接するパイプが空間により互いから分離される、請求項３６に記載の組立体。
43. 前記複数のパイプを支持するための、前記下側支持体に隣接する複数のスペーサであって、前記スペーサが、前記複数のパイプの同じ列の中の隣接する前記パイプの間に前記空間を作るためのものである、複数のスペーサをさらに備える、請求項４２に記載の組立体。
44. 前記移送船舶が上部固定デッキを備え、
    前記強制機構が、前記強制部材と前記上部固定デッキとの間にある複数のジャッキを備える、
    請求項３６に記載の組立体。
45. 前記強制機構が、前記複数のパイプの中のパイプの定置を受け入れるために第１の力を加えた後で、前記強制部材を前記複数のパイプの上に押圧することを可能にするための締め付け機構を備える、請求項３６に記載の組立体。
46. 船舶の上または中で運搬される複数の積み重ねられるパイプの中でガスを移送するための方法であって、前記方法が、
    前記船舶の貨物倉の中に複数の積み重ねられるパイプを配置するステップと、
    前記複数の積み重ねられるパイプの上方に荷重均一化装置を配置するステップと、
    前記船舶自体の屈曲を含めた、前記船舶のいかなる動きも、前記複数の積み重ねられるパイプの前記パイプの間または前記パイプと前記船舶との間での相対的な動きを実質的に排除するように、前記複数の積み重ねられるパイプの前記パイプを一体に強く押し込めるステップと
    を含む、方法。
47. 前記荷重均一化装置を配置する前記ステップが、前記複数の積み重ねられるパイプの最上列の隣接するパイプの間に少なくとも１つの楔を配置するステップを含む、請求項４６に記載の方法。
48. 少なくとも１つの楔を配置する前記ステップが、前記楔の尖端を隣接するパイプの間に配置し、前記楔の平坦な表面を強制部材に隣接するように配置するステップを含む、請求項４７に記載の方法。
49. 荷重均一化装置を配置する前記ステップが、前記複数の積み重ねられるパイプにおけるパイプの最上列の少なくとも一部分を覆うように流動性材料を流すステップを含む、請求項４６に記載の方法。
50. 前記流動性材料がコンクリートグラウト溶液である、請求項４９に記載の方法。
51. 前記複数の積み重ねられるパイプの同じ列の中で隣接するパイプの間の空間を維持するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
52. 維持する前記ステップが、前記パイプの同じ列の中で隣接する前記パイプの間に隙間を作るための複数のスペーサの上に前記複数のパイプを積み重ねるステップを含む、請求項５１に記載の方法。
    

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