JP5715699B2 - Ｌｎｇ船 - Google Patents

Description

この発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）を貯蔵するためのタンクを備えたＬＮＧ船に関する。この「ＬＮＧ船」の語は、ＬＮＧを産地から消費地に運ぶためのＬＮＧ運搬船だけでなく、ＬＮＧ貯蔵タンクとＬＮＧ液化プラントを台船に搭載したＬＮＧ-ＦＰＳＯ（Floating LNG Production, Storage and Off-loading system）、および、ＬＮＧ貯蔵タンクと再ガス化プラントを台船に搭載したＬＮＧ-ＦＳＲＵ（Floating LNG Storage and Re-gasification Unit）をも含むものとして使用する。

世界的にエネルギー価格が高騰する中、陸上から遠く離れた大規模海底ガス田の開発プロジェクトが現在本格化している。これに用いるＬＮＧ-ＦＰＳＯは、海底ガス田から生ずるガスを洋上で液化してＬＮＧを生産し、それをタンクに貯蔵し、ＬＮＧ運搬船に積み出す機能を備えている。（なお、ＬＮＧ-ＦＳＲＵは、ＬＮＧ運搬船から受容したＬＮＧをガス化して陸上に送り出す機能を有する。）

ＬＮＧ-ＦＰＳＯは、生産した大量のＬＮＧを貯蔵するためのタンクを備えるが、そのタンク構造は、これまでのＬＮＧ運搬船の建造で培われてきたＬＮＧタンク技術が採用される見通しである。しかし、ＬＮＧ-ＦＰＳＯとＬＮＧ運搬船では、ＬＮＧ貯蔵タンクの使われ方は同じではないので注意を要する。ＬＮＧ運搬船の場合、ＬＮＧ貯蔵タンクは満載か空荷のいずれかの状態で運用され、半載状態はないので、荒天時でも、タンク内の貨液が激しく波立つ現象（スロッシング現象）は起きにくい。荷役作業時だけは、タンク液位が大きく変化するが、荷役作業はたいてい波風の静かな港内で行われていたので、スロッシングはほとんど無視することができた。

一方、ＬＮＧ-ＦＰＳＯは、気象条件の厳しい外洋に常時係留され、そのＬＮＧ貯蔵タンクの液位は、ＬＮＧ生産量とＬＮＧ運搬船への積み出し量の兼ね合いで刻々変動し、半載状態が日常的に生じるので、スロッシング現象が起き易いと考えられている。ＬＮＧ-ＦＰＳＯでもう一つ重要なことは、ＬＮＧ運搬船への貨液の積込みが、ＳＴＳ（ship to ship）で、特に、ＬＮＧ-ＦＰＳＯにＬＮＧ運搬船を横付け(side by side)してローディングアームを使って行なうことが考えられている。これまでのＬＮＧ運搬船が安全な港内に設けられたバースに係船して荷役が行われていたことを考えると、このような外洋でのＳＴＳ荷役はリスクが高く、ＬＮＧ-ＦＰＳＯとそれに接舷しようとするＬＮＧ運搬船との間で衝突事故が起こって船体を損傷したり、ローディングアームからの貨液の漏れによって船体損傷などの事故が起こり得ると考えられる。したがって、ＬＮＧ-ＦＰＳＯのタンク設計に当たっては、このようなリスクも十分に考慮することが必要である。
また、これからのＬＮＧ運搬船は、気象条件の厳しい外洋において、ＬＮＧ-ＦＰＳＯからＬＮＧの積み込みを受けることも考慮しておく必要があり、特に積荷中のスロッシング対策が必要となる。

ＬＮＧ運搬船で従来から用いられてきたＬＮＧ貯蔵タンクには、自立球形タンク（ＭＯＳＳ方式タンク）、自立角型タンク（ＳＰＢ方式）およびメンブレンタンクがあり、ＬＮＧ-ＦＰＳＯでも、これら３つのタンク形式のいずれかが採用されることが予想されている。まず、自立球形タンクであるが、これはアルミ合金で作られた自立式のタンクであり、その赤道部から伸びるスカートを介して、二重船殻で作られた船倉内に支持される。断熱層はタンクの外面に施される（外断熱方式）。自立球形タンクは球形であるが故に、船倉内への収まりが悪く、容積効率がよくないという欠点がある。この方式のタンクでは、外断熱式であるので、荒天時に積荷が波立っても、断熱層に損傷が生ずることはない。

自立角型タンクは、本体がアルミ合金製の方形タンクであり、タンクを補強する桁材はタンクの内側に設けられ、断熱材はタンクの外面に設けられる。このものでは、角型タンクと船の内殻の間にボイドスペースが必要であり、その分、タンクの容積効率が小さくなる。他方、タンク内に桁材を設けることができるので、荒天時、液荷のスロッシングが起こりにくく、たとえ起こっても、タンクの外面にある断熱層は損傷を受けない。

メンブレン方式であるが、これは二重船殻構造で作られた船倉内面に、断熱層を間に挟んでニッケル鋼やステンレス鋼の薄板（メンブレン）を張ってＬＮＧタンクを形成する。この方式では、船倉容積のほとんどをタンク容積として利用することができ、容積効率が優れる。反面、液荷のスロッシングによって、メンブレンや断熱層が損傷を受けやすいという欠点がある。また、保冷工事、特にメンブレン同士の溶接が複雑であり、建造に長い工期を要するという問題がある。

この発明は、主としてメンブレン式ＬＮＧ貯蔵タンクを有するＬＮＧ船（すなわち、ＬＮＧ運搬船、ＬＮＧ-ＦＰＳＯ、ＬＮＧ-ＦＳＲＵ）に関し、タンクの容積効率がよく、また、荒天時における液荷のスロッシングが起こりにくいものを提供とすることを課題とする。

この発明のＬＮＧ船は、メンブレン式または自立角型（ＳＰＢ方式）のＬＮＧ貯蔵タンクを有する。それらＬＮＧ貯蔵タンクは、多重船殻で囲まれた船内スペースに形成されるた主タンクと、該主タンクの真上の甲板上に設けられた、該主タンクより幅の小さな箱型の頭部タンクから構成される。これら主および頭部タンクは互いに連通して一つのタンクを形成していることを特徴としている。

このように、船内に形成される主タンクだけでなく、甲板上に箱型の頭部タンクを備えているので、船体そのものを大きくしなくとも、大きなタンク容積を得ることができる。また、頭部タンクはその下の主タンクより幅が狭いので、積荷の液面が頭部タンクに達している場合には、スロッシングが起こりにくいという利点がある。スロッシング低減の効果を十分なものにするには、該頭部タンクの幅は該主タンクの幅の約５０から約７０パーセントの範囲であることが好ましい。頭部タンクは、背が低いと容積が増えないし、背が高すぎると、構造的に不安定になるので、頭部タンクの高さは同タンクの幅の２０パーセントから６０パーセントの範囲にすることが好ましい。

主タンクは、船体を二重船殻構造とし、該二重船殻構造と上甲板で囲まれたスペース内に形成することができる。さらには、二重船殻構造と上甲板で囲まれたスペース内に左右縦隔壁を設け、それら縦隔壁で前記スペース内を３つの区画、すなわちに中央区画と左右の側部区画とに分かち、該中央区画内に前記主タンクを形成するすることができる。この構造では、主タンクが三重船殻構造（すなわち、外板、内殻および縦通隔壁）で守られるので、他船との衝突事故で船体が損傷したような場合でも、主タンクが損傷する危険を少なくすることができる。

三重船殻構造によってできた左右側部区画は、ＬＮＧ-ＦＰＳＯの場合、ＬＮＧの生産過程で生ずるＬＰＧ等の副産物を貯蔵するコンデンセートタンクや清水タンクとしてとして有効に使用することができる。ＬＮＧ運搬船の場合は、左右側部区画はバラストタンクとして用い、海水バラストの量を加減して喫水調整や、船体の横揺周期の調整に用いる。

このＬＮＧ船は、ＬＮＧ貯蔵タンクがメンブレン方式であり、激しいスロッシングが起きたとき、激しく波立つ貨液の圧力でメンブレンや断熱材が損傷を受けやすい。他方、独立式ＬＮＧ貯蔵タンクは、タンクの外面に断熱層があるので、スロッシングが起こって断熱層の損傷は起こりにくい。スロッシングは、タンク内の貨液の液面位置が問題であり、液面がタンクの深さの２０パーセントから８０パーセント位の間にあるとスロッシングが起こりやすく危険であると考えられている。そこで、ＬＮＧ貯蔵タンクを全部メンブレン式にするのではなく、一つだけでも独立式ＬＮＧ貯蔵タンク、たとえば、独立式自立タンク（Ｍｏｓｓ）または独立式角型タンク（ＳＰＢ方式）を加えるとよい。このように独立式タンクあれば、ＬＮＧ-ＦＰＳＯにおいては、ＬＮＧ生産プラントにより生産されるＬＮＧは、まずこの独立タンクに溜めるようにし、まとまった量のＬＮＧが溜まったら、そのＬＮＧを、一気にメンブレンタンクに移送するようにすることで、メンブレンタンクの液面が危険液面ゾーンに長時間留まることを回避することができる。

ＬＮＧ-ＦＰＳＯの概略側面図である。 図１または図４のＢ方向から見た上甲板の平面図である。 図１または図４のＡ−Ａ船体横断面図である。 ＬＮＧ運搬船の概略側面図である。 ＳＰＢタンクを搭載したＬＮＧ船の横断面図である。

図１はこの発明による、符号１ａで示すＬＮＧ-ＦＰＳＯの側面図である。なお、この船は、もともと原油／鉱石専用船であったものを改装したものである。もちろん、はじめから新たに建造することも可能である。船尾に機関室２があり、その前方がタンクスペース３になっている。上甲板後部に居住区４があり、その前にＬＮＧ生産プラント５が搭載されている。船首部にはＬＮＧ-ＦＰＳＯにつきもののタレット６が設けられており、海底に固定されたアンカーから延びる係留索７はこのタレットに接続され、一点係留の状態で各種作業を行う。タレットには、海底から立ち上がってくるライザーパイプ８も接続され、ガス田で採取された天然ガスは、このパイプを通って、船上のＬＮＧ生産プラント５に送られる。天然ガスはここで精製、液化され、タンクスペース３に設けられたいくつかのＬＮＧ貯蔵タンク１６、２３に送られ、貯蔵される。貯蔵したＬＮＧの払い出しは、ＬＮＧ-ＦＰＳＯ（１ａ）にＬＮＧ運搬船を横付けし、上甲板上に設けられたローディングアーム（図示しない。）を用いて貨液がＬＮＧ運搬船に積み込まれる。

図３はＬＮＧ-ＦＰＳＯの中央タンク部断面図であり、改装前の原油／鉱石専用船が備えていた外殻１０と内殻１１からなる二重船殻構造をそのまま使い、外殻と内殻の間のスペース１２を海水バラストタンクとして用いる。内殻１１と上甲板１３で囲まれたスペースも、原油／鉱石専用船であったころから、左右一対の縦隔壁１４と何枚かの横隔壁１５とでいくつかの区画に仕切られている。左右縦隔壁14の間に形成される中央列の区画は、もともと原油兼鉱石艙であったところであり、これらの区画を利用して、いくつかのメンブレン式のＬＮＧ貯蔵タンク１６を形成する。左右の列区画１７（もとの原油タンク）は、清水やコンデンセートなどの貯蔵スペースとして用いる。

各メンブレン式タンク１６は、甲板下の主タンク１６ａと甲板上の箱状の頭部タンク１６ｂから構成される。この船が原油/鉱石専用線であった頃、上甲板には、鉱石を積むための倉口（ハッチウエー）が開いており、倉口の周りを取り囲んでハッチコーミングが立っていた。改装時には、このハッチコーミングに継ぎ足すようにして側壁を上に伸ばし、天井を設けることで頭部タンク１６ｂが作られる。こうして作られる頭部タンクは、甲板上に開いてい穴１８（もとの倉口）を通じて主タンクと、一つのタンクを形成している。
主タンク１６ａは、二重底１９および左右の縦隔壁１４の内側に断熱層２０を形成し、さらにその上をインバー等のメンブレン２１で液密に覆うことにより形成される。符号２４は上甲板１３の下側に形成されたボイドスペースである。なお、前後のＬＮＧタンクの間には、２枚の横隔壁で囲まれれる形でコッファーダム２２を設ける（図１および図２参照）。頭部タンク１６ｂも、同様に内面に断熱層２０とメンブレン２１を設ける。
符号２５は頭部タンクの周りに設けられている補強用のブラケットである。
なお、頭部タンク１６ｂは、図３に鎖線で示すように、側板を傾斜させて、横断面を台形に形成することもできる。

このＬＮＧ船のＬＮＧ貯槽タンク１６は、主タンク１６ａの真上の甲板上に頭部タンク１６ｂを付加した点が特徴的である。こうすることによる第一のメリットは、全体として大きなタンク容量を確保することができることである。主タンクだけの場合に比べ１５から２５パーセント前後の容量増加が見込める。第二のメリットは、主タンクに頭部タンクを付加することにより、全体としてボトルのようなタンク形状になり、主タンクに比べて頭部タンクは横幅が小さいので、貨液の液面が頭部タンクにかかるほど高い位置にあれば、スロッシングが起こりにくくなるという効果がある。

図１に示すように、この船は、自立式ＬＮＧ貯蔵タンク２３を一つだけ最前部に備えており、自立式ＬＮＧタンクは球形タンク（ＭＯＳＳタイプ）でもよいが、ここでは角型タンク（ＳＰＢ方式）を採用している。この自立式タンクは、前述の通り、メンブレン式ＬＮＧ貯蔵タンク１６の貨液の液面がスロッシング危険ゾーンに留まることを回避することを意図したものである。

図４はこの発明によるＬＮＧ運搬船１ｂ（生産設備５を有しないもの）の側面図である。このＬＮＧ運搬船もまた、原油／鉱石専用船を改装したものであるが、はじめから新たに建造してもよい。このＬＮＧ運搬船は、ＬＮＧ生産プラント５、タレット６および最前部の独立式ＬＮＧタンク２３は持たないが、その他は前述のＬＮＧ-ＦＰＳＯと同様の構造を備えている。ＬＮＧ運搬船の中央タンク部も、前述のＬＮＧ-ＦＰＳＯと同じであり、前出の図２および図３で示される通りである。左右の列区画１７（もとの原油タンク）は、ＬＮＧ-ＦＰＳＯでは清水やコンデンセートなどの貯蔵スペースとして用いたが、このＬＮＧ運搬船ではバラストを積むためのディープタンクとして用いる。

ＬＮＧ運搬船が外洋においてＬＮＧ-ＦＰＳＯからＬＮＧの積み込みを受ける場合、ＬＮＧタンクの液面はゼロからほとんど満タンまで変動するので、ＬＮＧ運搬船でもスロッシング対策が必要になる。その対策として、このバラストディープタンク１７が役に立つ。一般に、空荷の状態から液荷を積み込んでいくと、積み込んだ液荷はＬＮＧタンクの底から徐々に溜まっていくので、はじめのうち、船の重心が低くなる傾向がある。すなわち、船はボトムヘビーの状態になって、固有横揺れ周期が小さく、船は横揺れしやすくなり、ＬＮＧタンク内で液荷が激しく波立つ危険が生じる。（しかし、その後、積込みが進行すると、ＬＮＧタンクの液面が高くなって行くので、船の重心も高くなって、横揺は治まっていく。）

このＬＮＧ運搬船では、ＬＮＧの積み込みに先立ち、バラストタンクに十分な量の海水を張っておき、ＬＮＧの積込み中は、そのバラストタンク１７の海水を少しづつ船外に排出していくようにする。こうすれば、ボトムヘビーの状態に陥るのを回避することができ、船の横揺れを小さく抑え、スロッシングを抑制することができる。

また、積荷作業中は、ＬＮＧ-ＦＰＳＯが徐々に浮き上がり、他方、ＬＮＧ運搬船は徐々に沈むが、ディープバラストタンク１７に予め積んでおいた海水バラストを積荷作業中に徐々に排出するようにすれば、両船の上下の相対変位を小さくでき、ローディングアームに無理な力が掛かるのを防止できる効果もある。

図５はＬＮＧ船のＬＮＧ貯蔵タンク１を、メンブレンタンク１６に代えて自立角型（ＳＰＢ方式）タンク３０で構成したものである。タンク形状は、図３のメンブレンタンクと同様に、甲板下の主タンク３０ａと甲板上の頭部タンク３０ｂから構成されている。タンク壁３１を補強する桁材３２はタンクの内面に設けられており、断熱層３３はタンクの外面に形成される。符号３４は、タンクの底部および側部を支える支持ブロックである。このように、メンブレンタンクではなく自立角型タンクを採用すると、荒天時にスロッシングが生じ難くなる利点がある。さらに、タンク壁３１と縦隔壁１４の間に空間が形成されて、縦隔壁はＬＮＧタンクからの低温影響を受けに難くなり、縦隔壁に高張力鋼を使える範囲が拡大するというメリットがある。

１ ＬＮＧ船
１ａ ＬＮＧ-ＦＰＳＯ
１ｂ ＬＮＧ運搬船
１０ 外殻
１１ 内殻
１３ 上甲板
１４ 縦隔壁
１５ 横隔壁
１６ ＬＮＧ貯蔵タンク
１６ａ 主タンク
１６ｂ 頭部タンク
１７ 左右の側部区画
１８ 穴
２３ 自立式角型ＬＮＧタンク
３０ 自立式角型ＬＮＧタンク
３０ａ 主タンク
３０ｂ 頭部タンク

Claims (8)

1. メンブレン式ＬＮＧ貯蔵タンクを備えており、該タンクが、多重船殻で囲まれた船内スペース内に形成された主タンクと、該主タンクの直上の上甲板上に延びて設けられた、該主タンクより幅の小さな箱型の頭部タンクからなり、該主タンクと該頭部タンクは該上甲板にあいた穴を介して連通しており、
   該頭部タンクの幅が、該主タンクの幅の５０パーセントから７０パーセントである、
   該頭部タンクの高さが、該頭部タンクの幅の２０パーセントから６０パーセントの範囲である、
   ことを特徴とするＬＮＧ船。
2. 自立角型ＬＮＧ貯蔵タンクを備えており、
   該タンクが、多重船殻で囲まれた船内スペース内に形成された主タンクと、該主タンクの直上の上甲板上に延びて設けられた、該主タンクより幅の小さな箱型の頭部タンクからなり、
   該主タンクと該頭部タンクは該上甲板にあいた穴を介して連通しており、
   該頭部タンクの幅が、該主タンクの幅の５０パーセントから７０パーセントである、
   該頭部タンクの高さが、該頭部タンクの幅の２０パーセントから６０パーセントの範囲である、
   ことを特徴とするＬＮＧ船。
3. 該二重船殻構造と上甲板で囲まれたスペース内に左右縦隔壁を設け、それら縦隔壁で前記スペース内を３つの区画、すなわち中央区画と左右の側部区画とに分かち、該中央区画内に前記主部タンクを形成した請求項１または２に記載のＬＮＧ船。
4. 該側部区画がコンデンセートタンクに形成される請求項３に記載のＬＮＧ船。
5. 該側部区画がバラスト用ディープタンクに形成される請求項３に記載のＬＮＧ船。
6. ＬＮＧ生産プラントを有し、ＬＮＧ−ＦＰＳＯとして用いられる請求項１記載のＬＮＧ船。
7. メンブレン式ＬＮＧ貯蔵タンクを備えており、該タンクが、多重船殻で囲まれた船内スペース内に形成された主タンクと、該主タンクの直上の上甲板上に延びて設けられた、該主タンクより幅の小さな箱型の頭部タンクからなり、該主タンクと該頭部タンクは該上甲板にあいた穴を介して連通しており、
   該頭部タンクの幅が、該主タンクの幅の５０パーセントから７０パーセントである、
   該頭部タンクの高さが、該頭部タンクの幅の２０パーセントから６０パーセントの範囲であり、
   さらに、該メンブレン式ＬＮＧタンクのほかに、少なくとも１つの独立式ＬＮＧ貯蔵タンクを備えていることを特徴とするＬＮＧ船。
8. ＬＮＧの運搬に用いられる請求項１に記載のＬＮＧ船。

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