JP7333344B2 - タンクの充填レベルを管理するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば船舶等の浮体構造物に配置されるタンク、例えばメンブレンを備えた密閉断熱タンク等の分野に関する。具体的には本発明は、低温液化ガスを貯蔵及び／又は輸送するための密閉断熱タンク、例えば－５０℃～０℃の間等の温度の液化石油ガス（ＬＰＧ）を輸送するためのタンク、若しくは液化天然ガス（ＬＮＧ）を大気圧で約－１６２℃で輸送するためのタンク等の分野に関する。かかるタンクは、浮体構造物の推進用の燃料として使用される液化ガスを輸送し又は入れるためのものとすることができる。

一実施形態では、液化ガスはＬＮＧ、すなわち大気圧で約－１６２℃の温度で貯蔵される高メタン含有率の混合物である。他の液化ガスも可能であり、とりわけエタン、プロパン、ブタン又はエチレンも可能である。液化ガスは加圧して、例えば２～２０バールの間の相対圧等で、特に２バール付近の相対圧で貯蔵することもできる。このタンクは種々の技術で製造されたものとすることができ、とりわけ一体型メンブレンタンク又は構造的タンクの形態とすることができる。

タンクに収容された液体は、貯蔵中及び／又は輸送中に種々の運動にさらされる。とりわけ、例えば海の状態又は風等の気候条件の作用下等での海洋における船舶の動きにより、タンク内で液体の揺動が生じる。一般的に「スロッシング」と称されるこの液体の揺動はタンクの壁に応力を生じさせ、この応力がタンクの完全性を損ない得る。しかし、タンクの完全性は特にＬＮＧタンクにおいて重要となる。その理由は、輸送される液体が可燃性又は爆発性の性質を有し、また、浮体ユニットの鋼製の船体にコールドスポットが生じるおそれがあるからである。

タンク内の液体の運動に関連するタンクの損傷のリスクを低減するため、ＬＮＧ運搬船は一般に、タンクを空にして、又は逆に満タンにして航行する。実際には空のタンク内では、タンク内の残留液体の重量は抑えられ、これによりタンク壁に生じる応力は僅かしかない。満タンのタンクでは、液体により占有されないタンク内の残留スペースが抑えられるので、タンク内の液体の運動の自由度は制限され、タンク壁にかかる衝撃の力が抑えられる。よって、ＬＮＧ運搬船は一般に、タンク内で運動する液体の衝撃に関連するタンクの壁の損傷のリスクを抑えるため、当該ＬＮＧ運搬船のタンクの容量の１０％未満又は逆に７０％超に充填した状態で航行する必要がある。

公知文献の特開平１０－７１９０号公報に、低温液体を輸送する船舶の複数のタンクの充填レベルを管理するための方法が記載されている。同文献では、１つのタンク内において、当該１つのタンクに入っている液体の運動がその共振期間に近づいていると判断されるときに、１つのタンクから他のタンクへの液体の移送が行われる。この共振期間に近づくことは、タンクの損傷の観点で悪影響のリスクを生じさせるものである（スロッシング）。

タンクのこの充填状態は理想的な理論的充填状態であるが、これは常に達成できるとは限らない。とりわけ、船舶がその貨物を積込又は積出している間に緊急出航を行う場合、船舶はタンクが部分的に充填された状態で洋上に出なければならないことがある。実際、タンク内の液体の積込及び積出の作業は時間のかかる作業であるため、緊急出航を要するアラートが発せられた場合にはこの作業の停止を早める必要がある。かかるアラートは多くの理由に関連し得るものであり、例えば津波若しくは地震等の自然災害、又は港湾設備の損傷に関連したアラート等であり得る。

本発明の一部の実施形態の基礎となる１つの思想は、複数のタンクが部分的に充填された洋上の船舶における液体の運動に関連するリスクを抑えるというものである。本発明の一部の実施形態の基礎となる１つの思想は、損傷のリスクがある充填レベルのタンクの損傷のリスクを低くするため、当該タンク間で液体を移送するというものである。本発明の一部の実施形態の１つの思想は、タンクの初期充填状態から当該タンクの目標充填状態に移行するための１つ又は複数の移送シナリオを提供するというものである。本発明の一部の実施形態の基礎となる１つの思想は、移送シナリオの実行中に安全レベルを満たす移送シナリオに従ってタンク間で液体を移送するというものである。これを達成するため、本発明の一部の実施形態の基礎となる１つの思想は、１つ又は複数の移送シナリオの実行中のタンクの損傷の確率を算出するというものである。

一実施形態では本発明は、船舶に配置された複数のタンクの充填レベルを管理するための方法を提供し、当該タンクは、当該各タンク間で液体を移送できるように接続されており、本方法は、
－タンクの初期充填レベルを定義する初期状態を設けるステップと、
－前記タンクの最終的な充填レベルを定義する少なくとも１つの目標状態を決定するステップと、
－タンクの初期状態から目標状態に移行するために移送期間中にタンク間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れを定義する送液シナリオを決定するステップと、
－送液シナリオの実行中に少なくとも１つのタンクが損傷する確率であるタンクの損傷の確率を、移送期間中のタンクの複数の連続した充填レベルに依存して算出するステップと、
－タンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、前記送液シナリオに従ってタンク間で液体を移送するための命令の列を生成するステップと、
を有する。

本発明の方法は、オペレータ又は乗組員が所望のシナリオを選択できるように、タンク間で液体（液化ガス）を移送するための少なくとも１つの送液シナリオ、好適には液体を移送するための複数の送液シナリオを定義するものである。この場合、オペレータに提案される複数のシナリオは全て、タンクの損傷のリスクを低減するためのものであるが、これらのシナリオは、各シナリオを完了するために要する時間と、各タンクの最終的な充填レベルと、において相違することができる。

これらの特徴により、送液シナリオについて、移送中のタンクの複数の連続した充填レベルを考慮してタンクの損傷のリスクが評価される。よって上記の特徴により、達成すべき目標状態に対するタンクの損傷のリスクだけでなく、液体の移送中のタンクの損傷のリスクも算出される。

したがって、液化ガスを輸送する船舶がそのタンクに少なくとも部分的に積載した状態で着岸しているときに、例えば嵐によって船がその停泊位置を離れなければならない場合、又は船が速やかに出航しなければならない場合には、本発明によって乗組員又はオペレータは可能な限り速やかに安全な状況に復帰することができる。

一部の実施形態では、かかる管理方法は以下の特徴のうちいずれか１つ又は複数を有することができる。

一実施形態では、目標状態のタンクの損傷の確率は初期状態のタンクの損傷の確率より低い。

かかる特徴により、タンクに入っている液体をタンク間で移送することによりタンクをより安全な充填状態にすることによって、タンクが部分的に充填されている船舶を安全な状態にすることができる。

一実施形態では、管理方法はさらに、タンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、前記送液シナリオに従ってタンク間で液体を移送するステップを含む。

一実施形態では、管理方法はさらに、タンク間における移送容量を定義する移送容量パラメータを提供するステップを含み、送液シナリオは、タンク間における移送容量を定義する上記パラメータに依存して求められる。

一実施形態では、移送容量パラメータは、タンクのうちいずれか１つ、複数又は各タンクに対するポンプの数を定義するパラメータを含む。一実施形態では、移送容量パラメータは、タンクの１つ又は複数のポンプのポンピング流量を定義するパラメータを含む。一実施形態では、移送容量パラメータは、タンクの容量を定義するパラメータを含む。一実施形態では、タンク間における移送容量を定義するパラメータは、タンク間の接続パイプの径を定義する１つ又は複数のパラメータを含む。

一実施形態では、管理方法はさらに、船舶の環境データを定義する少なくとも１つの環境パラメータを設けるステップを有し、タンクの損傷の確率は、少なくとも１つの環境パラメータに依存して算出される。

一実施形態では、１つ又は複数の環境パラメータは、風波の高さ、うねりの高さ、風波の期間、うねりの期間、風波の方向、うねりの方向、風力、風の方向、水流力、水流方向、船舶に対する風、うねり、水流、風波の相対方向のうち１つ又は複数のパラメータを含む。

好適には、１つ又は複数の環境パラメータは海面の高さ及びうねりの高さであり、より好適には、海面の高さ及びうねりの高さが本発明の方法により最低限考慮される２つの環境パラメータである。

一実施形態では、タンクの損傷の確率は、船舶の動き、タンク壁にかかる液体の衝撃のレベル、液体の運動の衝撃の統計的振舞い、タンクにおける位置に依存するタンクの強度、異なる充填レベルで経過した時間、液体の移送により生じたガス蒸発速度、船舶の構造の荷重状態、を含むパラメータの群から選択された少なくとも１つのパラメータに依存して算出される。

好適には、損傷の確率の算出は少なくとも、液体の運動の衝撃の統計的振舞い、又は異なる充填レベルで経過した時間を考慮し、さらに好適には、液体の運動の衝撃の統計的振舞い及び異なる充填レベルで経過した時間が、損傷算出のために最低限考慮される２つのパラメータである。

一実施形態では、タンクの充填レベルは当該タンク内における液体の高さにより求められる。他の一実施形態では、タンクの充填レベルは当該タンクに入っている液体の体積により求められる。

一実施形態では、管理方法はさらに、パラメータをリアルタイムで求め、当該パラメータを考慮して送液シナリオを決定するステップを含む。

一実施形態では、管理方法はさらに、パラメータをリアルタイムで求め、タンクの損傷の確率の計算値を求めるために当該パラメータを考慮するステップを有する。

一実施形態では、船舶は送液シナリオのパラメータをリアルタイムで提供するための１つ又は複数のセンサを備えており、パラメータはとりわけ、初期充填レベル、タンクの容量、ポンプの流量等である。

一実施形態では、船舶はタンクの損傷の確率の算出のパラメータをリアルタイムで提供するための１つ又は複数のセンサを備えており、パラメータはとりわけ、船舶の動き、環境パラメータ等である。

一実施形態では、船舶は送液シナリオの１つ又は複数のパラメータに対応するデータを有するデータベースを備えている。

一実施形態では、船舶はタンクの損傷の確率の算出の１つ又は複数のパラメータに対応するデータを有するデータベースを備えている。

一実施形態では、許容基準は、送液シナリオの実行中のタンクの損傷のリスクに関する基準である。

一実施形態では、タンクの損傷の確率は以下の数式により算出され、

同式中、ｔｋ＿ｎはタンクの番号ｎであり、
ＳＣは、タンクｔｋ＿ｎの充填レベルｆｌ＿ｎに依存する航行条件であり、
Ｐｒｏｂ_ｔｋ＿ｎは、タンクｔｋ＿ｎの内表面の強度Ｒｅｓ_ｓｕｒｆよりタンクｔｋ＿ｎの当該内表面にかかる圧力Ｐｒｅｓ_ｓｕｒｆの方が高くなる確率密度を表し、当該確率密度は航行条件ＳＣ（ｆｌ＿ｎ）に依存し、
ｓｕｒｆは、液体により衝撃を受ける内表面であり、
ｔ_ｏｐｅは、初期状態から目標状態へ移行する動作の継続時間である。

一実施形態では、航行条件ＳＣは、
－海洋状態と船舶との間の入射角、
－海洋状態の期間、
－海洋状態の有意な高さ、
－船舶の動き、
－船舶の前進速度
のうち少なくとも１つのパラメータにも依存する。

ここで留意すべき点は、海洋状態は風波とうねりと、横うねりとに分けることもできることである。したがって、海洋状態は複数の成分によって定義することができる。

一実施形態では、確率密度Ｐｒｏｂ_ｔｋ＿ｎ（Ｐｒｅｓ_ｓｕｒｆ＞Ｒｅｓ_ｓｕｒｆ，ｔｋ＿ｎ，ＳＣ（ｆｌ＿ｎ））は事前定義されている。

一実施形態では、タンクの損傷の１つ又は複数の確率密度は、研究室で行われた液体運動試験に基づいて事前定義されている。
一実施形態では、タンクの損傷の確率の法則が、海洋における船舶のデータ取得処理を用いて事前定義されている。

一実施形態では、本方法はさらに、移送期間中にタンクの連続した複数の実状態を連続監視し、タンクの連続した複数の実状態と、送液シナリオにより求められたタンクの連続した複数の予測状態と、の差が検出された場合、上記の方法を繰り返すステップを有する。

一実施形態では、本方法はさらに、
－初期状態から目標状態に移行するために各移送期間中にタンク間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れをそれぞれ定義する複数の異なる送液シナリオを決定するステップと、
－各送液シナリオごとに、各送液シナリオのタンクの損傷の確率であって少なくとも１つのタンクが当該各送液シナリオの実行中に損傷を受ける確率であるタンクの損傷の確率を、当該各送液シナリオの移送期間中のタンクの複数の連続した充填レベルに依存して算出するステップと、
－複数の送液シナリオから１つのシナリオを選択するステップと、
－送液シナリオのタンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、選択された送液シナリオに従ってタンク間で液体を移送するための命令の列を生成するステップと、
を有する。

一実施形態では、本方法はさらに、
－タンクの最終的な充填レベルをそれぞれ定義する複数の目標状態を求めるステップと、
－初期状態から複数の目標状態のうち１つの目標状態に移行するために当該各送液シナリオの移送期間中にタンク間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れをそれぞれ定義する複数の異なる送液シナリオを求めるステップと、
－各送液シナリオごとに、各送液シナリオのタンクの損傷の確率であって少なくとも１つのタンクが当該各送液シナリオの実行中に損傷を受ける確率であるタンクの損傷の確率を、当該各送液シナリオの移送期間中のタンクの複数の連続した充填レベルに依存して算出するステップと、
－複数の送液シナリオから１つのシナリオを選択するステップと、
－送液シナリオのタンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、選択された送液シナリオに従ってタンク間で液体を移送するための命令の列を生成するステップと、
を有する。

したがって一実施形態では、目標状態のうちいずれか１つ又は複数又は各目標状態に対して１つ又は複数のシナリオを求めることができる。

一実施形態では送液シナリオは、例えばタンクの損傷の確率を最小にするように、タンクの損傷の確率に依存して選択される。

一実施形態では、シナリオは許容基準に依存して選択される。

シナリオは、種々の許容基準に依存して選択されることができる。一実施形態ではシナリオは、タンク内における液体の運動に関連するタンクの損傷のリスクにさらされる経過時間に依存して選択される。他の一実施形態では、シナリオはシナリオの移送時間に依存して選択される。一実施形態ではシナリオは、例えばガス消費エンジン等の船舶の推進手段に供給するために、送液シナリオの終了時にタンク内に存在するガスの体積に依存して選択される。

一実施形態では、例えばタンク内における液体の運動のレベル、船舶の動き及び／又は天候等の特定のパラメータはリアルタイムで、例えば船上センサ等によって求められる。

一実施形態では、例えばタンク内における液体の運動のレベル、船舶の動き及び／又は天候等の特定のパラメータは、予測によって求められる。

一実施形態では、液体は液化ガス、例えば液化天然ガス等である。

一実施形態では本発明は、タンクの充填レベルを管理するためのコンピュータ実装されたシステムも提供するものであり、当該システムは、
－タンクの初期充填レベルを定義する初期状態を設けるための手段と、
－前記タンクの最終的な充填レベルを定義する目標状態を求めるための手段と、
－タンクの初期状態から目標状態に移行するために移送期間中にタンク間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れを定義する送液シナリオを決定するための手段と、
－送液シナリオの実行中に少なくとも１つのタンクが損傷する確率であるタンクの損傷の確率を、移送期間中の複数の連続した充填レベルに依存して算出するための手段と、
－タンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、前記送液シナリオに従ってタンク間で液体を移送するための命令の列を生成するための手段と、
を有する。

一実施形態では、管理システムはさらにデータ取得手段を備えており、例えば１つ若しくは複数のセンサ、又はオペレータによる１つ若しくは複数のデータ入力手段等を備えている。 一実施形態では、管理システムはさらにデータ表示手段を備えている。 一実施形態では、管理システムの上記のステップを実施するための手段は、組み込みソフトウェアモジュールを有する少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリであり、又はこれらを備えている。

上述のようなタンクの充填レベルを管理するための管理方法又は管理システムは、沿岸浮体構造物又は深海浮体構造物に設置することができ、とりわけＬＮＧ運搬船、浮体式貯蔵再ガス化設備（ＦＳＲＵ）、浮体式生産貯蔵積出（ＦＰＳＯ）設備、バージ、又は他の用途に設置することができる。

一実施形態では、本発明は低温液体製品を輸送するための船舶も提供するものであり、船舶は二重船体と、複数のタンクと、上記の管理システムと、を備えている。

本発明の複数の具体的な実施形態の以下の説明を読めば、本発明をより理解することができ、本発明の他の目的、詳細、特徴及び利点が明らかとなる。この具体的な実施形態の説明は単なる例示であって本発明を限定する例ではなく、添付の図面を参照する。

初期充填状態の複数のタンクを備えた船舶の概略的な縦断面図である。 図１の初期充填状態から図３の目標充填状態に移行するためにタンクの充填レベルを管理するための方法の種々のステップを示す図である。 タンクが目標充填状態にある図１の船舶の概略的な縦断面図である。 図１の船舶のタンクの充填レベルを管理するためのシステムの概略図である。 図１の初期充填状態から図２の目標充填状態に移行するための液体の移送を経時的に示す複数のグラフである。 タンクの充填レベルを管理するためのシステムを備えたＬＮＧ運搬船のタンクと、当該タンクの積込／積出のためのターミナルと、を示す概略的な断片図である。

以下の各図の説明は、積荷構造を構成する二重船体を備えた船舶１について行う。この船舶１には、複数の密閉断熱タンクが配置されている。かかる積荷構造は例えば多面体の幾何学的形態を有し、例えば角柱形状等である。

かかる密閉断熱タンクは、例えば液化ガスを輸送するための設計となっている。液化ガスはこのようなタンク内に低温で貯蔵及び輸送され、このことにより、液化ガスをこの低温に維持するために断熱タンク壁が必要となる。よって、タンクの密閉を維持してタンクから液化ガスが漏出するのを防止すると共に、ガスを液化状態に維持するためにタンクの断熱特性が劣化するのを防止するためには、タンク壁の完全性を無傷に維持することが特に重要となる。

上述の密閉断熱タンクは、船舶の二重船体に固定される断熱バリアを備えており、断熱バリアは少なくとも１つの密閉メンブレンを有する。上述のタンクは例えば、ＦＲ２６９１５２０等に記載の Mark III（登録商標）型技術、例えばＦＲ２８７７６３８等に記載のＮＯ９６（登録商標）型技術、又は、例えば国際公開第１４０５７２２１号等に記載の他の技術により製造されたものとすることができる。

図１は、４つの密閉断熱タンク２を備えた船舶１を示している。かかる船舶１では、タンク２は貨物処理システム（不図示）によって互いに接続されており、貨物処理システムは例えば１つのタンク２から他のタンク２に液体を移送できるようにするためのポンプ、バルブ及びパイプ等の多数の構成要素を備えることができる。

４つのタンク２は、図１では初期充填状態となっている。この初期状態では、タンクには部分的に充填されている。第１のタンク３は、その容量の約６０％充填されている。第２のタンク４は、その容量の約３５％充填されている。第３のタンク５は、その容量の約３５％充填されている。第４のタンク６は、その容量の約４０％充填されている。

タンク３，４，５，６のこのような部分充填は、船舶１が海洋を航行するときに当該タンク３，４，５，６に損傷が生じる有意なリスクを引き起こし得る。実際、船舶１が洋上にあるとき、船舶１は航行条件に関連する多くの運動にさらされる。船舶１のかかる運動はタンク３，４，５，６内の液体に伝わり、その結果、タンク３，４，５，６内の液体は運動しやすくなる。タンク３，４，５，６内の液体のかかる運動によってタンク３，４，５，６の壁に衝撃が加わり、この衝撃がタンク３，４，５，６の壁を損傷する可能性がある。しかし、タンク３，４，５，６の密閉特性と断熱特性とを維持するためには、タンク３，４，５，６の壁の完全性を維持することが重要である。

タンク３，４，５，６の損傷を防止するため、船舶は充填レベルを管理するためのシステムを備えており、その一実施形態が図４に示されており、その動作方法は図２に示されている。

図２を参照すると、タンクの充填レベルを管理するためのシステム（以下「管理システム」という）は、最初にタンク３，４，５，６の初期充填状態を知る必要がある。こうするためには、第１のステップ７中にタンク３，４，５，６の初期充填レベルが管理システムに供給される。これらの初期充填レベルは、オペレータが管理システムの取得インタフェースを用いて手動で供給することができ、又は、例えばタンク３，４，５，６の充填レベルをセンシングするためのセンサ等の任意の適した手段を用いて自動的に取得することができる（図４参照）。これらの充填レベルは例えば、タンク３，４，５，６内の液体の高さに対する百分率として定義されている。

第２のステップ８中、管理システムはタンク３，４，５，６の目標充填状態を求める。この目標充填状態は、タンク３，４，５，６内の液体の運動に関連するリスクを抑えるように、船舶１によって輸送される液体がタンク３，４，５，６間で分配された状態である。より具体的には、管理システムは、タンク内の液体の運動に関連するリスクを抑えるように、船舶によって輸送される液体の全部が各タンク間で分配される目標充填状態を求める、ということである。典型的には管理システムは、タンクが７０％超充填され、又は逆に１０％未満充填されるように、船舶によって輸送される液体がタンク３，４，５，６間で分配される目標充填状態を求める。

図３は、タンク３，４，５，６が当該タンク３，４，５，６内の液体の運動に関連するリスクを抑えるのを助ける目標充填状態になっている図１の船舶を示す。よって、図３では第１のタンク３は９５％充填されており、第２のタンク４及び第３のタンク５は５％充填されており、第４のタンク６は９５％充填されている。

したがって、タンク３，６内の液体によって占有されていないスペースが縮小している。この残留スペースの縮小によりタンク３，６内の液体の運動が抑えられ、これにより液体の運動に関連する衝撃の力が抑えられる。よって、第１のタンク３及び第４のタンク６では、液体の運動に関連する損傷のリスクが抑えられている。

逆に第２のタンク４及び第３のタンク５では、タンク４，５の壁に有意な衝撃を生じるためには、当該第２及び第３のタンク４，６に入っている液体の重量が足りないとの理由により、液体の運動に関連する損傷のリスクが抑えられている。

その後、管理システムは初期充填状態から目標充填状態に移行するための複数の送液シナリオを算出する（ステップ９）。

これらの送液シナリオは、タンク３，４，５，６内の初期充填レベルと船舶１の特性とに基づいて算出される。とりわけ、送液シナリオを算出するために考慮される船舶１の特性は、タンク３，４，５，６にあるポンプの数、ポンプのポンピング容量、タンク３，４，５，６の容量、タンク３，４，５，６を互いに接続するパイプの径、のうち少なくとも１つのパラメータを含む。このデータを用いて管理システムはあらゆるタンク間送液の可能な選択肢を計算し、これによって、初期充填レベルから目標充填レベルに達するためのタンク間送液シナリオのリストが生成される。

各送液シナリオは、タンク３，４，５，６間の複数の送液フェーズを定める。より具体的には、各送液フェーズは各タンク３，４，５，６ごとに、各タンク３，４，５，６間それぞれの送液容量に依存して、タンク３，４，５，６間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れを定める。管理システムは送液フェーズごとに、各フェーズの開始時の充填レベルと、当該各フェーズの終了時の充填レベルと、当該各フェーズの開始時の充填レベルから当該各フェーズの終了時の充填レベルに移行するために必要な送液時間と、を定める。これら複数の連続した送液フェーズにより、初期充填状態から目標充填状態に移行することができる。

しかしこれらの送液フェーズは、タンク３，４，５，６間で移送すべき必要な液体量が多くなる。このような送液では、タンク３，４，５，６において液体の運動に関連するリスクが大きくなり得る時間が長くなる可能性がある。それゆえ、ステップ９中に複数のシナリオを算出した後、管理システムはシナリオごとに、当該送液シナリオの実行中にタンク３，４，５，６が損傷するリスクを算出する（ステップ１０）。

換言すると、管理システムは送液シナリオごとに、各送液シナリオの実行中のタンク３，４，５，６の損傷の確率も算出する、ということである。

タンク３，４，５，６のこの損傷の確率は、多くのパラメータに依存して算出される。このタンク３，４，５，６の損傷の確率を算出するためには、幾つかの量を統計的若しくは物理的計算によって推定し、リアルタイムで行われる測定により、船上又は試験で求めなければならない。

タンク３，４，５，６の損傷を計算するために考慮できるパラメータは、船舶１の動きパラメータ、船舶１の環境条件パラメータ、船舶１の構造パラメータ、又は、タンク３，４，５，６に入っている液体に関連するパラメータ、を含むことができる。

船舶の動きパラメータは例えば、当該船舶の６つの自由度における船舶の運動パラメータ（サージ（ｘ軸運動）、スウェイ（ｙ軸運動）、ヒーブ（ｚ軸運動）、ローリング、ピッチング、ヨーイング）であり、これらは移動、速度、及び時間的又はスペクトル加速度の形で表すことができる。船舶の動きパラメータは、船首方位、速度及びＧＰＳ位置で表される船舶の進路を含むこともできる。

環境条件パラメータは、主に天候に関連するものである。これらの環境条件パラメータは例えば、風波の高さ、うねりの高さ、風波の期間、うねりの期間、風波の方向、うねりの方向、風力、風の方向、水流力、水流方向、船舶に対する風、うねり、水流、風波の相対方向を含む。

船舶１の構造パラメータは例えば、タンクにおける位置に依存するタンク３，４，５，６の壁の強度、タンクにおける位置に依存するタンク３，４，５，６の断熱システムの強度、又は、液体の運動の衝撃の統計的振舞い、を含む。

タンク３，４，５，６に入っている液体に関連するパラメータは例えば、タンク３，４，５，６の壁にかかる液体の衝撃のレベル（力、圧力、振幅、周波数、表面積）、タンク３，４，５，６の異なる充填レベルで経過した時間、液体の移送により生じた液化ガスの蒸発のレベル、船舶１の構造の荷重状態、等である。

よって、管理システムは各シナリオごとに、初期充填状態から最終的な充填状態に移行する動作の総時間と、当該動作中のタンク３，４，５，６の壁の損傷のリスクと、を算出する。断熱部の損傷のリスクは、以下の関数により算出される：

同式中、ｔｋ＿ｎはタンクの番号ｎであり、
ＳＣは、タンクｔｋ＿ｎの充填レベルｆｌ＿ｎに依存する航行条件であり、
Ｐｒｏｂ_ｔｋ＿ｎは、タンクｔｋ＿ｎの内表面の強度Ｒｅｓ_ｓｕｒｆよりタンクｔｋ＿ｎの当該内表面にかかる圧力Ｐｒｅｓ_ｓｕｒｆの方が高くなる確率密度を表し、当該確率密度は航行条件ＳＣ（ｆｌ＿ｎ）に依存し、
ｓｕｒｆは、液体により衝撃を受ける内表面であり、
ｔ_ｏｐｅは、初期状態から目標状態へ移行する動作の継続時間である。

航行条件ＳＣは、
－海洋状態と船舶との間の入射角、
－海洋状態の期間、
－海洋状態の有意な高さ、
－船舶の動き、
－船舶の前進速度
のうち少なくとも１つのパラメータにも依存することができる。

ここで留意すべき点は、海洋状態は風波とうねりと、横うねりとに分けることもできることである。したがって、海洋状態は複数の成分によって定義することができる。

法則Ｐｒｏｂ_ｔｋは、例えばＧＥＶ型、ワイブル型、パレート型、又はガンベル型等の統計的法則である。これらの法則のパラメータのうちいずれか１つ、複数又は全部は例えば、研究室で行われる液体運動試験、又は洋上で行われる船上測定処理を用いて定義される。

管理システムはこのようにして、送液シナリオのリストを提供すると共に（ステップ１１）、これらの算出された送液シナリオに関連する種々の情報を提供する。さらに、このシナリオは好適には許容基準に従ってランク付けされ、例えばタンク３，４，５，６の損傷の観点において最高リスクのシナリオから最小リスクのシナリオの順にランク付けされる。

その後、許容基準に依存してシナリオが選択される（ステップ１２）。

好適には各シナリオは、当該各送液シナリオの複数の送液フェーズを実行するための制御信号及び／又は命令のセットの形態で提供される。例えば各シナリオは、人間可読形式で提供される命令列であって、当該各送液シナリオを実行するために移送期間全体を通じてオペレータを正確に誘導できる命令列を含むことができる。

一実施形態ではシナリオは、当該送液シナリオを実行するためのコンピュータ可読形式の命令列及び／又は貨物処理システムの構成要素を制御するための制御信号列の形態で提供することができ、例えば船舶のポンプの駆動、バルブの開閉等のための命令列及び／又は制御信号列の形態とすることができる。

許容基準は多くの形態とすることができる。この許容基準は事前定義しておくことができ、又はオペレータによって選択することができる。例えば、事前定義されたものであるか又はオペレータにより選択されるものであるかにかかわらず、この許容基準はタンク３，４，５，６の損傷のリスク、送液後の航行範囲、又は、送液シナリオにかかる総時間等とすることができる。

その後、許容基準を満たす選択された送液シナリオが実行されて（ステップ１３）、初期充填状態から目標充填状態に移行する。

上記にて示したように、シナリオを算出して（ステップ９）損傷の確率を算出する（ステップ１０）ために必要なパラメータに相当する種々の量は、統計的若しくは物理的計算によって、リアルタイムで行われる測定により、船上又は試験で得ることができ又は推定することができる。

図４は、管理システム１４の構造の一例を示す。管理システム１４は中央処理ユニット１５を備えている。中央処理ユニット１５は、送液シナリオ及びタンク３，４，５，６の損傷の確率の種々の計算（ステップ９及び１０）を実行するように構成されている。この中央処理ユニット１５は、上記にて示した種々の量を得るための複数の船上センサ１６に接続されている。このセンサ１６は例えば、ポンプ１７の流量をセンシングするセンサ、各タンク１８の充填レベルセンサ、中央処理ユニット１５が専用のアルゴリズムを用いてタンク３，４，５，６内の液体の運動に関連する衝撃を検出するための種々のセンサ１９（加速度計、応力ゲージ、ひずみゲージ、音響センサ、光センサ）等を含むが、これらは限定列挙ではない。

管理システム１４はさらに、ヒューマン・マシン・インタフェース２０を備えている。ヒューマン・マシン・インタフェース２０は表示手段２１を備えている。この表示手段２１は、オペレータが種々の情報を得ることができるものである。この情報は例えば、複数の各送液シナリオについての情報、当該送液シナリオを実行するための命令、センサ１６により得られる量、例えばタンク内の液体の運動の強度、液体の当該運動に関連する衝撃についての情報、船舶の動き、船舶の荷重状態、又は気象情報等である。

ヒューマン・マシン・インタフェース２０はさらに、オペレータが量を手動で中央処理ユニット１５に供給するための取得手段２２を備えており、このオペレータによる手動での量の供給は典型的には、船舶が必要なセンサを備えておらず又はセンサが損傷してしまったためにセンサにより取得できないデータを、中央処理ユニット１５に供給するために行われる。例えば、一実施形態では取得手段は、オペレータがポンプの数及び波の最大高さについての情報を入力できるものである。

管理システム１４はデータベース２３を備えている。このデータベース２３は例えば、研究室で又は洋上で行われる船上測定処理中に得られた特定の量を含む。

管理システム１４はさらに、中央処理ユニット１５が例えば気象データ又は船舶の位置データ等を取得するために遠隔の装置と通信するための通信インタフェース２４を備えている。

図５は、タンク３，４，５，６の充填レベルを経時的に示すグラフである。同図では、第１のグラフ２５は第１のタンク３の充填レベル２６を経時的に示しており、第２のグラフ２７は第２のタンク４の充填レベル２８を経時的に示しており、第３のグラフ２９は第３のタンク５の充填レベル３０を経時的に示しており、第４のグラフ３１は第４のタンク６の充填レベル３２を経時的に示している。

選択された送液シナリオの第１のフェーズ３３中は、船舶１のバルブは第１のタンク３と第２のタンク４とを接続すると共に第３のタンク５と第４のタンク６とを接続するように構成されている。さらに、タンク３，４，５，６のポンプが第２のタンク４に入っている液体を第１のタンク３に移送すると共に、第３のタンク５に入っている液体を第４のタンク６に移送するように構成されている。

第１のグラフ２５及び第２のグラフ２７には、送液シナリオのこの第１のフェーズ３３中に第１のタンク３が第２のタンク４から液体を受け取る旨が示されている。よって第１のグラフ２５では、第１のフェーズ３３中に第１のタンク３の充填レベル２６が６０％の初期充填レベルから９５％の目標充填レベルに移行するのが示されている。第２のグラフ２７もまた、第２のタンク４が排液されて３５％の初期充填レベルから第１のフェーズの終了時の２０％の充填レベルに移行する旨が示されている。

この第１のフェーズ３３中、第３のタンク５に入っている液体は第４のタンク６に移送される。よって、第３のタンク５の充填レベル３０は３５％の初期充填レベルから第１のフェーズの終了時の２０％の充填レベルに移行すると共に、第４のタンク６の充填レベル３２は４０％から第１のフェーズの終了時の６０％の充填レベルに移行する。

当該送液シナリオの第２のフェーズ３４中、船舶１のバルブは第２のタンク４と第４のタンク６とを接続するように切り替えられる。このバルブの切り替えは多くのハンドリング操作を要するため、一定量の時間を要する。このハンドリング操作中、 第３のタンク５に入っている液体は第４のタンク６に移送され続けて、第３のタンク５の充填レベルは第２のフェーズの終了時には１０％になると共に、第４のタンク６の充填レベルは第２のフェーズの終了時には７０％になる。

第４のタンク６と当該第４のタンク６のポンプとに接続されたパイプは、第３のタンク５と第２のタンク４とから同時に来た液体の流れを吸収させないので、第４のタンク６に接続された第２のタンク４のみが排液され、当該送液シナリオの第３のフェーズ３５中に第４のタンク６が充填され続けることとなる。

実際には、第２のタンク４と第４のタンク６とを接続するためのハンドリング操作の終了に相当する第３のフェーズ３５の開始時には、第２のタンク４は未だ２０％の充填状態であると共に、第３のタンク５の充填レベルは１０％しかない。よって、充填レベルが第３のタンク５より高リスクである第２のタンク４の排液を先に行うのが好適である。よって、送液シナリオの第３のフェーズ３５中には、第２のタンク４に入っている液体のみが第４のタンク６に移送される。このようにして、第２のタンク４の充填レベルは第３のフェーズの開始時には２０％であったのが、第３のフェーズの終了時には約５％になる。

第２のタンクが実質的に空になると、船舶のパイプ及びポンプは第３のタンク５に入っている液体を第４のタンク６に移送するように切り替えられる。したがって当該送液シナリオの第４のフェーズ３６では、第３のタンク５に入っている未だ移送されていない液体が第４のタンク６に移送されて、第３のタンク５の最終的な充填レベルが５％のオーダとなり、第４のタンク６の目標充填レベルが９５％のオーダである。

タンク間での送液を行うためのバルブの切り替えとポンプの作動は、手動及び／又は自動とすることができる。手動操作の場合、ヒューマン・マシン・インタフェース２０はオペレータに、送液シナリオを実行するための命令列を提供する。管理システム１４はこの操作に応じた期間を、その計算（ステップ９及び１０）にて考慮する。

好適には、管理システム１４は選択されたシナリオの進行をリアルタイムで監視する（図２のステップ３７）。選択されたシナリオにより予測された充填レベル２６，２８，３０，３２の最新の状態と実際の充填レベルとの間に差がある場合には、ユーザにこの差を警告するため、リアルタイム又は予備的な警報がユーザに発せられる（図２のステップ３８）。かかる警報は、天候条件、観測対象のタンク内の液体の運動、又は船舶の動き等が異なって展開し、この異なる展開により送液シナリオの展開の仕方に差が生じるおそれがある場合にも、オペレータに発することができる。

例えば、送液シナリオの算出時（ステップ９）に最新のポンピング流量が過剰に推定されたポンプがあること等を理由に、選択された送液シナリオとタンク３，４，５，６の実状態との間に経時的に差が観測された場合には、管理システム１４は新規の送液シナリオを適用するため、又は新規の送液シナリオをオペレータに提案するため、図２に示されている計算プロセスを再び開始することができる。好適には、シナリオのこの新規計算は、この差が生じる元となった関連の収集データを考慮して行われ、例えばこの関連の収集データは、ポンプの実際に観測された流量等である。さらに、一実施形態ではシナリオのこの新規計算は、初回の当該計算で求められた目標充填状態と同一の目標充填状態をそのまま選択して行われる。換言すると、図２に示されている計算は、シナリオを算出するステップからそのまま繰り返される。

タンクの充填レベルを管理するための上述の技術は、種々のタイプの容器に使用することができ、例えば、ＬＮＧ運搬船等の浮体構造物に設置されたＬＮＧ容器又は他の用途等で使用することができる。

図６を参照すると、ＬＮＧ運搬船７０の断片図で、船舶の二重船体７２に設置された概ね角柱形状の密閉断熱タンク７１が示されている。タンク７１の壁は、当該タンクに収容されるＬＮＧと接触する一次密閉バリアと、一次密閉バリアと船舶の二重船体７２との間に配置された二次密閉バリアと、一次密閉バリアと二次密閉バリアとの間及び二次密閉バリアと二重船体７２との間それぞれに配置された２つの断熱バリアと、を有する。

自明のように、ＬＮＧの貨物をタンク７１との間で移送するため、船舶の上甲板に配置された積込／積出パイプ７３が適切な接続部材を用いて海上ターミナル又は港湾ターミナルに接続可能である。

図６は海上ターミナルの一例を示しており、海上ターミナルは積込積出ステーション７５と、海底パイプ７６と、陸上設備７７と、を備えている。積込積出ステーション７５は定置の海底設備であり、これは可動アーム７４と、当該可動アーム７４を支持するタワー７８と、を備えている。可動アーム７４は断熱性の可撓性パイプ７９の束を持ち、この可撓性パイプ７９の束は積込積出パイプ７３に接続可能である。方向調整可能な可動アーム７４は、あらゆるサイズのＬＮＧ運搬船に適合する。ここで、不図示の接続パイプがタワー７８内へ延在している。積込積出ステーション７５によってＬＮＧ運搬船７０に陸上設備７７から積込みを行い、ＬＮＧ運搬船７０から陸上設備７７に積出しを行うことができる。陸上設備７７は、液化ガス貯蔵タンク８０と、海底パイプ７６によって積込積出ステーション７５に連結された接続パイプ８１と、を備えている。海底パイプ７６によって、積込積出ステーション７５と陸上設備７７との間で例えば５ｋｍ等の長距離にわたって液化ガスを移送することができ、これにより積込作業中及び積出作業中にＬＮＧ運搬船７０を海岸から遠距離に留めておくことができる。

液化ガスを移送するために必要な圧力を生成するため、船舶７０に設置されたポンプ及び／又は陸上設備７７に設置されたポンプ及び／又は積込積出ステーション７５に設置されたポンプが設けられる。

複数の具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、この説明は本発明を何ら限定せず、本発明の文脈の範囲に属する限りにおいて、本発明は上記の手段の技術的に均等な態様とその組み合わせとを全て含むことが明らかである。

要素のうちいずれか、特に管理システムの構成要素のうちいずれかは、ハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素を用いて異なる形態で、ユニット又は分散態様で製造されたものとすることができる。使用できるハードウェア構成要素は、ＡＳＩＣ専用集積回路、ＦＰＧＡプログラマブルロジックアレイ、又はマイクロプロセッサである。ソフトウェア構成要素は種々のプログラミング言語で、例えばＣ言語、Ｃ＋＋言語、Ｊａｖａ又はＶＨＤＬで書かれたものとすることができる。これらは限定列挙ではない。

「備える」又は「含む」等及びその活用形を用いている場合、これは請求項に記載されている要素又はステップ以外のものの存在を除外するものではない。要素又はステップについて不定冠詞「１つの（a, an）」を用いている場合、これは別段の記載が無い限り、当該要素又はステップが複数存在することを除外するものではない。とりわけ、タンクの最終的な充填レベルを定義する目標状態を求めるステップについて不定冠詞「１つの（a, an）」を用いた場合、これは、タンクの最終的な充填レベルをそれぞれ定義する複数の目標状態を求めることを除外するものではない。

請求の範囲において括弧書きの符号の使用は、請求項の限定事項として解釈すべきものではない。

Claims (14)

1. 船舶（１）に配置された複数のタンク（２，３，４，５，６）の充填レベルを管理するための管理方法であって、
   前記タンク（２，３，４，５，６）は、当該各タンク（２，３，４，５，６）間で液体を移送できるように接続されており、
   前記管理方法は、
   前記タンク（２，３，４，５，６）の初期充填レベルを定義する初期状態を設けるステップ（７）と、
   前記船舶の環境データを定義する少なくとも１つの環境パラメータであって風波の高さ及び／又はうねりの高さを含む少なくとも１つの環境パラメータを設けるステップと、
   前記タンク（２，３，４，５，６）の最終的な充填レベルを定義する目標状態を決定するステップ（８）と、
   前記タンクの前記初期状態から前記目標状態に移行するために移送期間中に前記各タンク（２，３，４，５，６）間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れを定義する送液シナリオを決定するステップ（９）と、
   前記送液シナリオの実行中に少なくとも１つのタンクが損傷する確率である前記タンクの損傷の確率を、前記移送期間中の前記タンクの複数の連続した充填レベルと前記少なくとも１つの環境パラメータとに依存して算出するステップ（１０）と、
   前記タンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、前記送液シナリオに従って前記タンク（２，３，４，５，６）間で液体を移送するための命令の列を生成するステップと、
   を有することを特徴とする管理方法。
2. 前記タンクの損傷の確率が前記許容基準を満たす場合、前記送液シナリオに従って前記タンク（２，３，４，５，６）間で液体を移送するステップ（１３）をさらに有する、
   請求項１記載の管理方法。
3. 前記タンク間における移送容量を定義する移送容量パラメータを提供するステップをさらに有し、
   前記送液シナリオは、前記タンク間における前記移送容量を定義する前記移送容量パラメータに基づいて求められる、
   請求項１又は２記載の管理方法。
4. 前記タンクの損傷の確率は、前記船舶の動き、前記タンクの壁にかかる液体の衝撃のレベル、液体の運動の衝撃の統計的振舞い、前記タンクにおける位置に依存する前記タンクの強度、異なる充填レベルで経過した時間、液体の移送により生じたガス蒸発速度、前記船舶の構造の荷重状態、を含むパラメータの群から選択された少なくとも１つのパラメータに依存して算出される、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の管理方法。
5. パラメータをリアルタイムで求め、当該パラメータを考慮して前記送液シナリオを決定するステップをさらに有する、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の管理方法。
6. パラメータをリアルタイムで求め、前記タンクの損傷の確率の計算値を求めるために当該パラメータを考慮するステップをさらに有する、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の管理方法。
7. 前記許容基準は、前記送液シナリオの実行中の前記タンクの損傷のリスクに関する基準である、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の管理方法。
8. 前記タンクの損傷の確率は以下の数式により算出され、
   

   

   同式中、ｔｋ＿ｎは前記タンクの番号ｎであり、
   ＳＣは、前記タンクｔｋ＿ｎの前記充填レベルｆｌ＿ｎに依存する航行条件であり、
   Ｐｒｏｂ_ｔｋ＿ｎは、前記タンクｔｋ＿ｎの内表面の強度Ｒｅｓ_ｓｕｒｆより前記タンクｔｋ＿ｎの当該内表面にかかる圧力Ｐｒｅｓ_ｓｕｒｆの方が高くなる確率密度を表し、当該確率密度は前記航行条件ＳＣ（ｆｌ＿ｎ）に依存し、
   ｓｕｒｆは、前記液体により衝撃を受ける前記内表面であり、
   ｔ_ｏｐｅは、前記初期状態から前記目標状態へ移行する動作の継続時間である、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の管理方法。
9. 前記確率密度Ｐｒｏｂ_ｔｋ＿ｎ（Ｐｒｅｓ_ｓｕｒｆ＞Ｒｅｓ_ｓｕｒｆ，ｔｋ＿ｎ，ＳＣ（ｆｌ＿ｎ））は事前定義されている、
   請求項８記載の管理方法。
10. 前記移送期間中に前記タンクの連続した複数の実状態を連続監視し、前記タンクの連続した複数の実状態と、前記送液シナリオにより求められた前記タンクの連続した複数の予測状態と、の差が検出された場合、請求項１記載の管理方法を繰り返すステップ（３７）をさらに有する、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の管理方法。
11. 前記初期状態から前記目標状態に移行するために前記各移送期間中に前記タンク間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れをそれぞれ定義する複数の異なる前記送液シナリオを決定するステップと、
    前記各送液シナリオごとに、当該各送液シナリオの前記タンクの損傷の確率であって少なくとも１つのタンクが当該各送液シナリオの実行中に損傷を受ける確率であるタンクの損傷の確率を、当該各移送期間中の前記タンクの複数の連続した充填レベルに依存して算出するステップと、
    前記複数の送液シナリオから１つの送液シナリオを選択するステップ（１２）と、
    前記送液シナリオの前記タンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、選択された前記送液シナリオに従って前記タンク（２，３，４，５，６）間で液体を移送するための前記命令の列を生成するステップと、
    をさらに有する、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載の管理方法。
12. 前記タンクの最終的な充填レベルをそれぞれ定義する複数の前記目標状態を求めるステップ（８）と、
    前記各送液シナリオごとに、前記初期状態から前記複数の目標状態のうち１つの目標状態に移行するために当該各送液シナリオの前記移送期間中に前記タンク間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れをそれぞれ定義する複数の異なる前記送液シナリオを求めるステップと、
    前記各送液シナリオごとに、当該各送液シナリオの前記タンクの損傷の確率であって少なくとも１つのタンクが当該各送液シナリオの実行中に損傷を受ける確率であるタンクの損傷の確率を、当該各移送期間中の前記タンクの複数の連続した充填レベルに依存して算出するステップと、
    前記複数の送液シナリオから１つの送液シナリオを選択するステップ（１２）と、
    前記送液シナリオの前記タンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、選択された前記送液シナリオに従って前記タンク（２，３，４，５，６）間で液体を移送するための前記命令の列を生成するステップと、
    をさらに有する、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の管理方法。
13. 前記送液シナリオは前記許容基準に依存して選択される、
    請求項１１又は１２記載の管理方法。
14. 船舶（１）に配置されたタンクの充填レベルのコンピュータ実装された管理システムであって、
    前記タンクは、当該各タンク間で液体を移送できるように接続されており、
    前記管理システムは、
    前記タンク（２，３，４，５，６）の初期充填レベルを定義する初期状態を設けるための手段（７）と、
    前記船舶の環境データを定義する少なくとも１つの環境パラメータであって風波の高さ及び／又はうねりの高さを含む少なくとも１つの環境パラメータを設けるための手段と、
    前記タンク（２，３，４，５，６）の最終的な充填レベルを定義する目標状態を求めるための手段（８）と、
    前記タンクの前記初期状態から前記目標状態に移行するために移送期間中に前記各タンク（２，３，４，５，６）間で移送すべき液体の１つ又は複数の流れを定義する送液シナリオを決定するための手段（９）と、
    前記送液シナリオの実行中に少なくとも１つのタンクが損傷する確率である前記タンクの損傷の確率を、前記移送期間中の前記タンクの複数の連続した充填レベルと前記少なくとも１つの環境パラメータとに依存して算出するための手段（１０）と、
    前記タンクの損傷の確率が許容基準を満たす場合、前記送液シナリオに従って前記タンク（２，３，４，５，６）間で液体を移送するための命令の列を生成するための手段と、
    を備えていることを特徴とする管理システム。

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