KR20190059929A - 액화 천연 가스의 나란한 배열 하역을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

웨더베이닝 선박과 과 운반 선박 사이에서 탄화수소의 나란한 배열 이송을 지원하는 시스템으로서, 상기 웨더베이닝 선박은 스러스터를 포함한다. 상기 시스템은
a) 예측 기간 동안 적어도 풍속, 풍향 및 적어도 하나의 웨이브 파라미터를 포함하는, 상기 대양 예보 데이터를 획득하고,
b) 상기 LNG 운반 선박과 관련된 운반 선박 식별자를 획득하고,
c) 상기 해양환경 예측 데이터 및 상기 운반 선박 식별자에 기초하여, 상기 웨더베이닝 선박의 다수의 방향 및 상기 예측 기간 내의 상이한 타임 슬롯에 대한 다수의 선박 반응을 획득 또는 계산하고,
d) 모든 선박 반응을 미리 결정된 안전 제한과 비교하고, 상기 다수의 방향의 다수의 타임 슬롯에 대한 안전 지표를 생성하고, 그리고
e) 상기 안전지표를 출력하도록 배열된다.

Description

액화 천연 가스의 나란한 배열 하역을 위한 방법 및 시스템

본 발명은 웨더베이닝 선박(weathervaning vessel)과 운반 선박(carrier vessel) 사이의 탄화수소, 예를 들어 액체 천연가스의 나란한 배열(side-by side) 이송을 지원하는 방법 및 시스템에 관한 것이며 웨더베이닝 선박은 스러스터(thruster)를 포함한다. 웨더베이닝 선박은 터렛 계류(turret moored) 중인 부유식 액화천연가스 산출선 (FLNG vessel) 일 수 있다. 운반 선박은 탄화수소 운반에 적합한 모든 종류의 선박을 말한다. 액화 천연 가스의 경우, 운반 선박은 저온 LNG운반에 적합한 LNG 탱크, 예를 들어 맴브레인 형 LNG 탱크 또는 MOSS 형 LNG 탱크를 포함하는 LNG 운반 선박을 말한다.

나란한 배열(Side-by-side) 하역 및 탠덤(tandem, 직렬) 하역을 포함하는 LNG 하역의 다양한 개념이 알려져 있다.

나란한 배열 하역은 LNG 운반 선박의 기존 선대를 사용할 수 있다는 이점이 있고, 이는 표준에 가까운 접안 장소(berth), 계류 라인(mooring line), 방충재 방식(Fendering arrangement) 및 적재 / 리턴 라인 플랜지의 개조 없이 모두 사용할 수 있기 때문이다.

반면에, LNG 탠덤 하역은 선박의 선수(bow) 변경부터 계류 방식(mooring system)의 변경을 포함한 하역 및 리턴 호스의 변경이 구체적으로 요구된다. 탠덤 하역은 선박의 동적 배치를 통하여 선수 계류 방식의 필요성을 제거하기는 하지만 LNG 운반 선박의 비용을 크게 증가시킨다.

그러나, LNG 운반 선박 의 경우, 웨더베이닝 LNG 산출선(weathervaning LNG producing vessel)에서 LNG를 나란한 배열 계류 및 하역하는 것은 현재 시행되지 않고 있다.

LNG 운반 선박이 웨더베이닝 LNG 산출선에 접근하고 정박하는 방법은 (다른 무엇보다도) 해양환경 조건들, 즉, 웨더베이닝 LNG 산출선의 방향, 운영 중 기대되는 행동, 예인 용량(tug capacity), 예인 횟수, LNG 운반 선박의 움직임/행동 등에 의존한다.

작업 중에 웨더베이닝 LNG 산출선 방향은 바람, 파도 및 조류 (해양환경 조건)에 의해 제공되는 외부 환경의 힘으로 인해 변화 할 가능성이 있다. 웨더베이닝 LNG 산출선 방향이 끊임없이 변화하는 상황은 나란한 배열 배열에서 LNG 운반 선박의 접근 및 정박에 적합하지 않다. 만일 웨더베이닝 LNG 산출선이 예기치 않게 바람의 변화에 반응하여 방향이 변한다면 LNG 운반 선박은 웨더베이닝 LNG 산출선과의 충돌을 피하기 위해 신속하게 대응할 수 없을 것이다.

Arjan Voogt, ISBN 978-1-880653-53-1, 제 19 회 (2009) 국제 해양 및 극지 엔지니어링 회의의 절차에서 LNG 하역에 대한 헤딩 제어에 대한 효과를 참조하였다. Barend Pek, Harry van der Velde에 의해 작성된 고 용량의 부유식 LNG 설계 컨퍼런스 자료를 추가로 참조하였다. Hyun Joe Kim 외, 2012 년 7 월 1일-6일까지 브라질 Rio de Janeiro에서 개최된 ASME 2012 제 31 회 해양, 연안 및 북극 공학 국제 회의, OMAE2012 중에 논의된 나란한 배열 계류된 FLNG 과 LNGC의 방향 제어에 의한 하역 운용성을 추가로 참조 하였다.

이 참고 자료들은 터렛 계류 방식의 영향과 LNG 운반 선박의 선석으로의 접근 및 하역을 별도(정박 조정 연구 및 다양한 세부 수준의 하역 운용성 연구)로 하거나 함께(Voogt의 연구)할 경우의 웨더베이딩 결과를 이해하는데 진전이 있는 것을 보여주었다.

다른 연구는 접근 및 접안(정박) 단계에서 스러스터를 적용하는 것이 유리할 수 있다고 제안했다(Dekker and Doorn의 해상 LNG에 대한 해양 관측, OTC 20593, 미국 텍사스 주 휴스턴에서 2010년 5월 3일부터 6일까지 개최된 2010 해상 기술 컨퍼런스).

스러스터는 웨더베이닝 LNG 산출선의 선미에 위치 할 수 있다. 예를 들어, 웨더베이닝 LNG 산출선의 방향에 영향을 미치고 접근 및 정박 단계에서 방향을 몇 도 이내로 안정화시키는 데 사용될 수 있는 3개의 스러스터가 제공될 수 있다.

또한, 접근 및 접안 단계 중에는 여러 가지 작업이 있고, 이는 LNG 운반 선박으로의 조종사 이전, 장비 이전 및 잡아 당김 작업과 같은 대양 환경에 민감한 방식으로 수행되어야 한다. 이러한 작업은 작업 제한 내에서 안전하게 수행 될 수 있는 조건들이어야 한다. LNG 운반 선박이 계류 라인을 웨더베이닝 LNG 산출선에 연결하기 시작하면 계류 장력과 펜더(fender) 하중과 같은 기타 제한들이 중요 해지기 시작한다.

일단 LNG 운반 선박이 웨더베이닝 LNG 산출선과 나란히 함께 정박되고 나면, 작업은 LNG 운반 선박의 하역용 플랜지에 연결된 오프로드 암(arm)을 따라서 모든 계류 라인의 밧줄을 만드는 작업을 계속한다. 하역은 LNG 유량 및 LNG 운반 선박의 용량에 따라 약 2 시간에서 40 시간 동안 시작 후 계속된다. LNG를 안전하게 하역하는 데 중요한 기준에는 해양환경의 조건, LNG 운반 선박의 움직임, 웨더베이닝 LNG 산출선 및 LNG 운반 선박과 관련된 움직임뿐만 아니라 연결된 LNG 적재 암(arm)에서 유도 된 힘, 계류 장력, 휀더 압축 및 이에 따른 내부 압력이 있다. 웨더베이닝 LNG 산출선 뿐만 아니라 LNG 운반 선박의 LNG탱크 안의 슬로싱(sloshing, 출렁임) 기준 또한 관련 있다. 각각의 기준 및 제한 치는 구조적 용량(예, LNG 적재 암, 계류 라인, 휀더)의 기준, 선박 간의 접근 방지, 근접 선박 간의 개별 움직임 허용 정도에 따라 정의된다. 이러한 복잡한 제한을 초과하지 않도록 전체 작업은 계획되어야 한다.

게다가, 적재 작업이 진행됨에 따라 LNG 운반 선박은 더 무겁게 적재된다; 결과적으로 LNG 운반 선박의 움직임이 변한다. 더 많은 LNG가 적재되었을 때, LNG 운반 선박의 움직임이 변하며 결과적으로 계류 라인, 펜더 및 LNG 적재 암의 힘이 변한다; 모든 반응은 다양한 정도에 따라 영향을 받는다. 모든 기준에 대해, 이 반응들은 하역 작업 전반에 걸쳐 각각의 제한으로 지속적으로 유지 되어야 한다.

안전한 작업을 지속하기 위해, 계획된 작업 기간 동안 안전 제한을 초과 할 것인지 초과하지 않을 것인지를 모든 하역 작업 전에 결정해야 한다. 비록 작업을 안전하게 종료하기 위한 시스템과 절차가 마련되어 있더라도 작업 중 제한을 초과된 것을 발견하였다면 이는 계획된 운영 상황이 아니다.

그러나, 나란한 배열 하역의 진행 여부와 시기, LNG 운반 선박 항해 작업 종료를 위해 선호되는 방향을 결정하기 위한 의사결정 과정에 작업 지원을 제공 가능한 시스템이나 방법은 없다.

나란한 배열 하역 지원, 특히 나란한 배열 하역 계획을 지원하는 시스템을 제공하는 것이 목적이다.

한 측면에 따르면 웨더베이닝 선박과 운반 선박 사이에서 탄화수소의 나란한 배열 이송을 지원하는 시스템으로서, 웨더베이닝 선박은 스러스터를 포함하고, 상기 시스템은:

a) 해양환경 예측 데이터 즉, 예측 기간 동안 최소 풍속, 풍향 및 최소 1개의 웨이브 파라미터(wave parameter)로 구성된 해양환경 예측 데이터를 획득하고,

b) 상기 LNG 운반 선박 과 관련된 운반 선박 식별자를 획득하고,

c) 상기 해양환경 예측 데이터 및 상기 운반 선박 식별자에 기초한 상기 웨더베이닝 선박의 다수의 방향, 상기 예측 기간 내의 상이한 타임 슬롯에 대한 다수의 선박 반응을 획득 및 계산하고,

d) 모든 선박 반응을 미리 결정된 안전 제한과 비교하고, 상기 다수의 방향의 상기 다수의 타임 슬롯에 대한 안전지표를 생성하고, 그리고

e) 상기 안전 지표를 출력한다.

웨더베이닝 선박은 터렛 계류 선박 일 수 있다.

웨더베이닝 선박은 액화천연가스 산출선 또는 LNG 재기화 선박 일 수 있다. 두 경우 모두, 운반 선박은 LNG 운반 선박 일 수 있고 탄화 수소 이동은 액화천연가스 산출선에서 LNG 운반 선박 또는 LNG 운반 선박에서 LNG 재기화 선박까지의 액체 천연가스의 이동으로 이해된다.

운반 선박은 극저온 LNG 운반에 적합한 LNG 탱크, 예를 들어, 멤브레인 형 LNG 탱크 또는 MOSS 형 LNG 탱크를 포함하는 LNG 운반 선박 일 수 있다.

탄화수소는 (가압된) 액체 천연 가스 (LNG) 또는 액화 석유 가스 (LPG) 일 수 있다.

안전 지표는 의사 결정의 도구로 사용 할 수 있다. 또한, 나란한 배열 계류와 하역을 위한 계획 및 나란한 배열 계류를 시작할 시점과 웨더베이닝 선박의 방향을 결정하는 작동인자로 사용될 수 있다.

미리 결정된 하역 시간은 전형적으로 2 에서 40 시간 범위이다.

예측 기간은 일반적으로 1 에서10일 범위이다.

이는 시스템에 의해서 산출된 하역 가능한 기간 및 기상 예측 데이터가 끝날 때까지의 웨더베이닝 선박의 방향 결정을 가능하게 한다.

해양환경 예측 데이터는 일정한 간격 (예: 3, 6 또는 12 시간마다)으로 업데이트 될 수 있으며 바람, 파도 및 조류 파라미터를 포함한다. 이 파라미터는 웨더베이닝 선박의 경우뿐만 아니라 나란한 배열 (in residence)경우 그리고 전체 예측기간 내내 선박의 힘을 계산하는데 사용 될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, a)는 수 시간마다 반복적으로, 예를 들어, 3시간마다 수행된다.

해양환경 조건은 자연적인 웨더베이닝 방향을 제어하고 스러스터를 사용할 경우 특정 방향을 유지하는데 필요한 스러스터 전력량을 결정한다. 따라서 모든 방향은 작업 가능성을 결정하고, 최적의 헤딩을 정의하는 시스템을 허용하고, 스러스터 사용을 관리하며 하역 작업가능성을 극대화 하기 위해 조사 될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 해양환경 예측 데이터는 다음의 하나 이상을 포함한다:

- 파도 높이, 파도 방향 스펙트럼, (전체) 파도 빈도, 또는 상당한 파도 높이, 파도 주기, 파도 방향 및 스프레딩을 사용하는 파라미터화된 파도 스펙트라와 같은 파도 파라미터,

- 풍속, 풍향, 풍속 및/또는 방향의 변화, 최대 풍속 과 같은 바람 파라미터,

- 웨더베이닝 선박 및 운반 선박과 관련된 하나 이상의 깊이에서의 조류 속도 및 조류 방향과 같은 조류 파라미터.

해양환경 예측 데이터는 선박 반응을 얻거나 계산하는 데 사용 된다.

단계 b)에서는 선박 반응을 얻거나 계산하기 위해 단계 c)에서 사용된 시스템을 통하여 운반 선박 식별자를 획득할 수 있다. 각각의 운반 선박들은 서로 다른 면적, 모양 등을 가지고 있기 때문에 해양환경 조건들에 서로 다르게 반응하고, 운반 선박 식별자는 웨더베이닝 선박 에 접근하고 있는 운반 선박 유형에 대한 시스템을 알리고자 운반 선박이 웨더베이닝 선박에 접근할 때마다 획득 된다.

특정 웨더베이닝 선박에 대해 시스템이 프로그래밍되어 있는 경우, 어떤 웨더베이닝 선박 식별자도 획득할 필요가 없다. 이 시스템이 다른 웨더베이닝 선박에 사용되는 경우, b)는 또한 웨더베이닝 선박 식별자를 획득하는 단계로 구성할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, c)에서 선박 응답을 얻거나 계산하는 단계는,

- 선박 반응 데이터베이스에서 미리 결정된 선박 반응을 획득하는 단계, 또는

- 시뮬레이션 계산 수행에 의한 선박 반응을 획득하는 단계를 포함한다.

선박 반응은 운반 선박뿐만 아니라 웨더베이닝 선박에 대한 선박 반응을 포함한다.

선박 반응 데이터베이스는 웨더베이딩 선박만의 경우뿐만 아니라 다른 해양환경 조건들에 대한 운반 선박의 나란한 배열(in residence) 경우까지 미리 정의된(계산되거나 측정된) 선박 반응들의 집합을 포함할 수 있다. 선박 반응 데이터베이스는 운반 선박의 상이한 적재 조건에 대한 선박 반응을 더 포함 할 수 있는데, 이는 운반 선박의 행동이 적재 조건 (예: 비어 있음, 가득 채워짐)에 의존한다는 것으로 이해될 수 있다.

선박 반응 데이터베이스에 대한 시작점으로서 해양환경 예측 데이터 및 운반 선박 식별자를 사용함으로 관련 선박들의 반응을 획득할 수 있다. 선박 반응 데이터베이스는 제한된 양의 상이한 해양환경 조건들로 구성되며, 이는 해양환경 예측 데이터와 반드시 정확하게 일치하지는 않는 것으로 이해될 것이다. 이 경우, 시스템은 선박 반응 데이터베이스에 존재하는 해양환경 조건을 식별하도록 배열되고, 이는 선박 반응 데이터베이스는 해양환경 예측 데이터와 거의 일치한다. 이것은 방향과 타임 슬롯의 조합으로 수행 될 것이다. 해양환경 조건은 특정 사이트 데이터베이스로부터 정의될 수 있지만 모든 사이트에 적용 할 수 있도록 일반화 될 수도 있다.

선박 반응 데이터베이스 내에는 다음과 같이 미리 선택된 선박 반응들이 포함될 수 있다. 웨더베이닝 선박 및 운반 선박의 조합, 운반 선박의 상이한 적재 조건에 따른 영향, 그리고 필요에 따라 웨더베이닝 선박의 적재 조건에 따른 영향이 포함 될 수 있다.

선박 반응 데이터베이스는 미리 계산된 테이블 엔트리(Table entry)에 있는 조건 중 예측된 해양환경 조건과 가까운 룩업 테이블(Look-up table)으로 구성하며, 미리 계산된 테이블 엔트리의 자료로부터 응답(response)한다.

선박 반응 데이터베이스는 웨이브 - 주파수 유도 선박 반응을 포함 할 수 있다. 웨이브와 동일한 주파수 범위 내의 선박 반응은 예측 웨이브 스펙트럼을 예측 모션으로 바로 변환하는 전달 함수를 사용하여 직접 계산된다. 이것은 응답 진폭 연산자 (RAO)를 사용하는 소위 주파수 도메인 접근법이다.

웨더베이닝 선박은 운반 선박 보다 훨씬 클 수 있다. 예를 들어 웨더베이닝 선박은 운반 선박 길이(선박의 최전방과 최후방 사이의 선박의 최대 길이)의 두 배 보다 더 클 수 있다. 이러한 상황에서, 웨더베이닝 선박과 운반 선박은 해양환경 조건에 대해 다르게 반응 할 것으로 예상된다.

또한, 특정한 경우의 웨더베이닝 LNG 산출 선박은, 웨더베이닝 선박의 적재 조건이 해양환경 조건에 대한 반응에 비해 이 선박의 움직임에 적은 영향을 미치는데, 이는 화물의 중량이 웨더베이닝 선박의 전체 중량에 비해 상대적으로 작기 때문이다.

일 실시 예에 따르면, 선박 반응은 나란한 배열 계류 된 상황에 대한 다음의 파라미터 중 하나 이상을 포함한다:

- 웨더베이닝 LNG 산출 선박의 움직임,

- LNG 운반 선박의 움직임,

- 웨더베이닝 선박과 운반 선박의 상대적인 움직임과 위치,

- 웨더베이닝 선박과 운반 선박 사이의 계류 라인의 하중, 힘 또는 장력,

- 웨더베이닝 선박과 운반 선박 사이의 펜더 내 하중, 힘 또는 장력,

- 웨더베이닝 선박과 운반 선박 사이에서 탄산수소를 이송하기 위한 적재 암(arm)의 하중, 힘 또는 장력.

이 파라미터의 전체 또는 일부는 선박 반응 데이터베이스에 저장되거나 즉시 계산 될 수 있다.

로딩 암(Loading arm)의 관점에서는, 로딩 암의 상대적인 운동 및 상대적인 위치 / 방향이 주목된다. 이러한 제한은 구성 요소, 로딩 암 및 시스템의 구조적 제한을 기반으로 설계 중에 계산 될 수 있다.

일 실시 예에 따르면 시스템은 미리 결정된 안전 제한을 포함하는 제한 데이터베이스를 구성하거나 접근한다.

제한 데이터베이스는 모든 종류의 안전 제한들로 구성되는데, 이는 상이한 선박 반응과 관련된 안전 제한들을 포함하고, 예를 들어 웨더베이닝 선박의 최대 허용 이동, 히브(heave), 피치 (pitch), 롤 (roll) 동작을 포함한 운반 선박의 최대 허용 이동, 최대 허용 가능한 웨더베이닝 선박과 운반 선박의 상대 이동 및 상대 위치, 웨더베이닝 선박과 운반 선박 사이의 계류 라인에서 최대 허용 가능한 하중, 힘 또는 장력 그리고 웨더베이닝 선박에서 운반 선박으로 탄화수소를 이송하기 위한 적재 암(arm)의 최대 허용 가능한 하중, 힘 또는 장력이 있다.

e)의 실시 예에 따르면, 안전 지표는 2차원 좌표계에서 안전 지표의 시각적 표현을 생성함으로써 출력된다.

- 안전 지표의 한 좌표는 안전 지표와 연결된 방향에 의해 결정되며,

- 안전 지표의 다른 좌표는 안전 지표와 연관된 타임 슬롯에 의해 결정된다.

일 실시 예에 따르면, 2 차원 좌표계는 반경 및 각도 좌표를 갖는 극 좌표계이고, 여기서

- 안전지표의 각좌표는 방향에 관련된 안전지표에 의해 결정되며,

- 안전지표의 반경 좌표는 타임 슬롯과 관련된 안전지표에 의해 결정된다.

시각적 표현은 적합한 사용자 인터페이스(interface)를 통해 출력 될 수 있다. 시각적 표현은 화면에 출력되거나, 종이에 인쇄되거나, 디지털 파일로 (예: pdf) 생성되는 등 모든 적절한 방법으로 출력될 수 있다.

이 방법은 정보의 증거로서 나중에 사용하기 위해 단계 (a)부터 (e)까지의 결과를 영구적으로 저장하는 단계를 더 포함 할 수 있고, 이 정보는 전송 시작 결정, 전송 시작을 위한 선택된 시간 그리고 전송이 발생한 결정된 방향 그리고 선택된 방향이 받아들였는지에 기반한다. 영구 저장은 시스템 메모리 유닛 및/ 또는 원격 메모리 유닛 (시스템에 포함되지 않는)에서 행해질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 안전 지표는 방향 타임 슬롯의 조합이 안전 제한을 만족시키는지 아닌지 여부를 나타내는 색으로 시각적으로 표현된다.

안전 제한이 초과되지 않음을 나타내기 위해 첫 번째 색 (예: 녹색)이 사용될 수 있는 반면, 안전 제한이 초과되었음을 나타내기 위해 두 번째 색 (예: 적색)이 사용될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, c)는 상기 웨더베이닝 선박의 다수의 헤딩의 상이한 타임 슬롯에 대한 예상 된 스러스터 파라미터를 얻거나 계산하는 단계를 더 포함한다.

예상 된 스러스터 파라미터는 단계 e)의 일부로서 출력 될 수 있다. 예를 들어, 스러스터 파라미터는 최대 스러스터 용량의 일부로서 요구되는 스러스터 사용량을 나타내는 0에서 100 % 범위의 수일 수 있다. 숫자는 위에 설명 된 2 차원 좌표계에서 숫자, 그래프 또는 색상으로 표시되거나 별도의 시각적 표현으로 표시 될 수 있다.

예를 들어, 시스템은 스러스터를 사용하거나 사용하지 않고 달성 가능한 방향을 결정하고 어떤 방향이 스러스터의 사용으로도 달성 할 수 없는지 결정하도록 처리된다. 해양환경 예측 데이터와 운반 선박 식별자에 기초하여 예측기간 내의 상이한 타임 슬롯에 대한 다양한 선박 응답을 얻거나 계산하는 것은, 선택적으로 안전 마진을 고려하여, 예를 들어 10 디그리, 웨더베이닝 선박의 달성 가능한 방향에 대해서만 행해질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 시스템은 웨더베이닝 LNG 산출 선박의 다수의 방향의 상이한 타임 슬롯에 대한 정박 및 출발 안전 지표를 계산하고 출력하도록 더 배열되며, 정박 및 출발 안전지표는:

- 운반 선박이 웨더베이닝 선박 방향으로 강제로 움직이는 경우 양성,

- 운반 선박이 웨더베이닝 선박으로부터 멀리 밀려 진 경우에는 음성, 그리고

- 위의 어느 것도 적용되지 않는 경우는 중립으로 처리된다.

일 실시 예에 따르면, 상기 시스템은 컴퓨터 시스템이다.

예를 들어, 컴퓨터 시스템이라는 용어는 예를 들어 프로세서 및 메모리 유닛을 포함하는 시스템을 지칭하는데 사용되며, 메모리 유닛은 이 글에서 설명한 요구되는 기능을 컴퓨터 시스템에 제공하기 위한 읽고 실행 가능한 명령어들로 구성된다. 이 컴퓨터 시스템은 정보를 출력하기 위한, 예를 들어, 사용자에게 지시를 하거나 피드백을 수신하기 위한 입/출력 유닛으로 구성된다. 입/출력 유닛은 또한 컴퓨터 시스템이 원격 시스템 및 원격 컴퓨터 시스템과 통신 할 수 있게 한다.

입 / 출력 유닛, 프로세서 및 메모리 유닛은 각각 서로 통신하도록 처리 될 수 있다.

본 발명은 예시와 도면을 참조하여 밑에서 더 설명될 것이며, 그중:
도 1은 일 실시 예에 따른 시스템을 개략적으로 도시하며,
도 2는 일 실시 예에 따른 안전 지표의 시각적인 표현을 개략적으로 도시한다.
이들 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 사용될 것이다.

웨더베이닝 선박과 운반 선박 사이에서 탄화수소의 나란한 배열 이송을 지원하는 시스템 및 방법이 제공되며 웨더베이닝 선박은 스러스트를 포함한다.

일 실시 예에 따르면 웨더베이닝 선박은 웨더베이닝 LNG 산출선의 방향이 외부 환경 세력(해양 환경 조건)에 반응하여 변화 하도록 하는 터릿 계류 된 웨더베이닝 LNG 산출선이다. 이러한 웨더베이닝 동작은 풍우를 무릅쓰는 것이라고 불리우며 이는 일반적으로 웨더베이닝 LNG 산출선의 힘과 움직임이 낮다는 것을 의미한다. 일 실시 예에 따르면 운반 선박은 LNG 운반 선박이다.

그러나, 웨더베이닝 시 항상 웨더베이닝 LNG 산출선의 움직임이 낮아진다는 것은 아니다. 예를 들어, 웨더베이닝 LNG 산출선이 바람 속으로 웨더베인을 하고 동시에 측면에서부터 너울(이른바 빔)이 장기간 다가오는 경우 웨더베이닝 LNG 산출선이 너울 방향으로 향할 때에 비해 더 높은 롤 모션(Roll motion, 횡요운동)을 야기할 수 있다.

웨더-베이닝(weather-vaning) 모드의 작동은 추가적으로, 웨더베이닝 LNG 산출선의 방향은 스러스터, 예를 들어 선미 스러스터에 의해 영향을 받을 수 있다. 터렛과 반대편, 선미 끝에 있는 선박의 용골에 위치한 선미 스러스터(stern-thrusters)는 웨더베이닝 LNG 산출선의 방향을 회전시킬 수 있는 추진력을 발생시켜 방향이 자연적인 웨더-베이닝 방향에서 벗어나 굴절된다. 스러스터는 하역시 작업을 용이하게 하기 위해 제공되며 웨더베이닝 LNG 산출선이 거의 일정한 방향을 유지하도록 자동적으로 설정 될 수 있다. 하역을 위해 웨더베이닝 LNG 산출선의 방향을 조정함에 따라 선박 반응은 영향을 받을 것이다.

또한, 하역 기준 한도를 충족시킬 가능성이 증가하도록 가능한 최소한의 선박 반응을 제공할 수 있는 방향을 선택할 수 있다.

그러나 복합 기준과 예측된 해양환경 조건에 대한 최적의 방향 선택은 예를 들어 반응이 복잡한 요인에 의존하기 때문에 예측 된 해양환경 조건을 단순히 검토함으로써 얻을 수 없다. 요인의 복잡성은 주로 선박들의 움직임 반응에 영향을 미치는 해양환경 조건과 계류 선로의 하중 및 기타의 결과 반응에서 비롯된다. 너울과 바람이 다른 방향으로부터 오는 위의 예시를 고려하면, 해류와 다른 방향에서 오는 기타 파도 그룹 - 선박의 방향에 영향을 주는 모든 자연요소가 사례가 될 수 있다. 계류선의 장력, 웨더베이닝 LNG 산출선 및 LNG 운반 선박의 상대적 움직임과 같은 반응들을 추정하기 위해서는 상당한 계산 비용이 요구된다.

그 결과, 선박 반응의 빠른 연산 계산과 웨더베이닝 LNG 산출선 방향이 선박 반응에 가져오는 영향으로 이 시스템을 설명할 수 있다.

시스템의 목적는 하역 작업을 위한 웨더베이닝 LNG 산출선 정박의 최대 용성을 제공하는 것이다. 이는 예측 해양환경 조건을 기반으로 하여 선택한 웨더베이닝 LNG 산출선의 고정/가변 방향과 더불어 예측기간 동안 추정된 선박의 반응에 의해 달성된다. 대안으로, 최대 전가능성은 웨더베이닝 LNG 산출선이 하역 기간 전체에 지속적으로 웨더-베이닝을 허용함으로써 달성 될 수 있다. 시스템 또한 이러한 결정을 내린다.

또한, 시스템은 LNG 운반 선박이 현장에 도착할 예정인 기간 동안 최적화된 적절한 기간을 선택할 수 있게 하며, 하역 작업에서 예측 기간과 일치시키기 위해 도착 시간을 가속시키거나 지연시키고 따라서 LNG 운반 선박의 연료 소비에 대한 비용을 절감하게 한다.

도 1은 전형에 따라 시스템을 개략적으로 묘사한다. 상기 시스템은 임의의 종류의 적합한 컴퓨터 시스템에 의해 구현 될 수 있다고 이해될 것이다.

도 1은 프로세서(2) 및 메모리 유닛(3)을 포함하는 시스템(1)을 도시한다. 메모리 유닛 3은 요구 된 기능을 시스템에 제공하기 위해 프로세서(2)에 의해 판독 가능하고 실행 가능한 명령 라인을 포함한다.

상기 시스템은 다른 시스템들과 통신하도록 처리된 입/출력 유닛(4)을 포함하며, 특히 다음과 같이 처리 될 수 있다.

a) 참조 번호(20)에서 개략적으로 표현 된 해양환경 예측 제공 서비스로부터 해양환경 예측 데이터를 획득하고,

b) LNG 운반 선박(30)과 관련된 운반 선박 식별자 ID를 획득한다.

시스템(1)은 입/출력 유닛(4)를 통해 정보를 출력하도록 더 처리된다. 정보는 여기서는 디스플레이(6)에 의해 구현 된 사용자 인터페이스로서 도시된 인터페이스로 출력 될 수 있다.

사용자 인터페이스는 시스템(1)에 포함되거나 시스템(1)에 포함되지 않을 수 있고, 예를 들어, 사용자 인터페이스는 시스템(1)으로부터 멀리 떨어져 위치 할 수 있다.

수신 된 해양환경 예측 데이터 및 운송 선박 식별자 ID에 기초하여 시스템 1은 다음과 같이 배열된다.

c) 웨더베이닝 LNG 산출선의 수많은 방향, 예측 기간 내의 상이한 타임 슬롯에 대한 수많은 선박 반응들을 입수하고 계산한다.

수많은 방향은 미리 정해진 간격 (예를 들면 5도 간격)으로 모든 방향을 포함 할 수 있거나, 스러스터를 사용하여도 달성 할 수 없는 방향을 무시하는 스러스터 사용 여부에 관계없이 달성 가능한 방향만 일 수도 있다. 또한 달성 할 수 없는 헤딩의 10도 이내의 방향은 안전을 위한 여유를 만들기 위해 무시 될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 미리 결정된 (사전 계산 된 또는 사전 측정 된) 선박 반응은 선박 반응 데이터베이스로부터 획득 될 수 있으며, 선박 반응 데이터베이스는 메모리 유닛(3)에 저장 될 수 있다. 또는 대안으로, 미리 결정된 선박 반응들은 시스템(1)에 의해 접근 가능한 별도의 또는 원격 메모리 유닛 (도시되지 않음)에 저장된다.

대안적인 실시 예에 따르면, 선박 응답은 메모리 유닛(3)에 저장된 시뮬레이션 계산 규칙 또는 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션 계산을 수행함으로써 획득 될 수 있다. 대안적인 실시 예에 따르면, 시뮬레이션은 시스템(1)에 의해 액세스 가능한 별도의 또는 원격 컴퓨터 (도시되지 않음)에서 수행된다.

시스템(1)은 미리 정해진 안전 제한을 포함하는 제한 데이터베이스를 포함 할 수 있다. 제한 데이터베이스는 메모리 유닛(3)에 저장 될 수 있다.

대안적인 실시 예에 따르면 시스템(1)은 시스템(1)이 입/출력 장치(4)를 통해 액세스하는 원격적인 저장 제한 데이터베이스에 액세스 할 수 있다.

다음으로, d)가 선박 반응을 미리 결정된 안전 제한과 비교하도록 시스템은 처리된다.

예를 들어, 선박 응답은 특정 시간 슬롯 동안 특정 방향에 대해 생성 될 예상 최대 계류 라인 하중을 포함 할 수 있다. 이 특정 계류 라인의 경우 안전 제한을 사용할 수 있다. 예상되는 최대 계류 라인 하중과 안전 제한이 비교되고 최대 계류 라인 하중이 안전 제한을 초과하는 경우 부정적인 안전 지표가 생성된다.

이것은 고려중인 모든 선박 반응에 대해 수행된다. 특정 방향 및 시간 슬롯에 대해 선박 응답 중 하나가 해당 안전 제한을 초과하면 시간 슬롯과 방향의 특정 조합에 대해 부정적인 안전 지표가 된다.

다음으로, 일 실시 예에 따르면, 단계 e)에서 안전 지표는 시각적 표현을 생성함으로써 출력된다. 시각적 표현은 입/출력 장치 (4) 인스턴스를 통해 디스플레이 (6)로 출력된다. 2차원 좌표계는 다음과 같은 좌표계 일 수 있다.

- 안전 지표의 한 좌표는 안전 지표와 관련된 방향에 의해 결정되며,

- 안전 지표의 다른 좌표는 안전 지표와 연관된 시간 슬롯에 의해 결정된다.

바람직한(선호하는) 실시 예에 따르면, 좌표계는 다음과 같은 극 좌표계이다.

- 안전 지표의 반경 좌표는 안전 지표와 연관된 방향에 의해 결정되며,

- 안전 지표의 각도 좌표는 안전 지표와 연관된 시간 슬롯에 의해 결정된다.

도 2는 극 좌표계가 사용되는 일 실시 예에 따른 안전 지표의 시각적 표현을 개략적으로 도시한다.

도 2는 단계 c)가 16 개의 상이한 방향과 각 1 시간의 4 개의 타임 슬롯에 대해 실행되는 시각적 표현을 도시한다. 실제로, 더 많은 방향, 더 많은 시간 슬롯 및 더 짧은 시간 슬롯이 사용될 수 있다는 것으로 이해될 것이다.

타임 슬롯과 방향의 각 조합에 대한 d)의 결과(출력)에 기초하여, 단일 음영은 안전 제한을 초과하지 않았음을 나타내기 위해 사용되고, 교차 음영은 적어도 하나의 안전 제한을 초과하는 것을 나타내는 데 사용되며, 무음영은 스러스터를 사용하여도 방향을 알 수 없음을 나타내기 사용된다.

실제로, 다른 음영을 사용하는 대신 다른 색을 사용할 수 있다.

도 2는 많은 가능한 표현들 중 단지 하나 일 뿐이며 여기서는 단지 예로써 만 제공된다는 것으로 이해될 것이다.

시각적 표현은 운영자가 선호하는 방향을 선택할 수 있도록 스러스터 사용법 표시를 더 포함할 수 있다.

이 분야의 기술자라면 본 발명은 첨부 된 청구 범주를 벋어나지 않는 다양한 방법으로 수행될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (12)

1. 웨더베이닝 선박(weathervaning vessel)과 운반 선박(carrier vessel) 사이에서 탄화수소의 나란한 배열(side-by-side) 이송을 지원하는 시스템으로서, 상기 웨더베이닝 선박은 스러스터(thruster)를 포함하고, 상기 시스템은,
   a) 예측 기간 동안 적어도 풍속, 풍향 및 적어도 하나의 웨이브 파라미터를 포함하는, 상기 해양환경(metocean) 예측 데이터를 획득하고,
   b) 상기 LNG 운반 선박과 관련된 운반 선박 식별자(identifier)를 획득하고,
   c) 상기 해양환경 예측 데이터 및 상기 운반 선박 식별자에 기초하여, 상기 웨더베이닝 선박의 다수의 방향들(headings) 및 상기 예측 기간 내의 상이한 타임 슬롯들에 대한 다수의 선박 반응들을 획득 또는 계산하고,
   d) 모든 선박 반응들을 미리 결정된 안전 제한과 비교하고, 상기 다수의 방향들의 상기 다수의 타임 슬롯들에 대한 안전 지시자들(safety indicators)을 생성하고, 그리고
   e) 상기 안전 지시자를 출력하도록 구성된, 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 해양환경 예측 데이터는,
   - 파도 높이, 파도 방향 스펙트럼, (전체) 파도 빈도, 또는 상당한 파도 높이, 파도 주기, 파도 방향 및 파도 스프레딩(spreading)을 사용하는 파라미터화로 나타난 파도 스펙트라와 같은 파도 파라미터,
   - 풍속, 풍향, 풍속 및/또는 풍향의 변화, 최대 풍속과 같은 바람 파라미터,
   - 상기 웨더베이닝 LNG 산출선 및 상기 LNG 운반 선박과 관련된 하나 이상의 깊이에서의 조류 속도 및 조류 방향과 같은 조류 파라미터 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, c) 단계에서 선박 반응을 획득 또는 계산하는 단계는,
   - 선박 반응 데이터베이스로부터 미리 결정된 선박 반응을 획득하는 단계, 또는
   - 시뮬레이션 계산을 수행하여 선박 반응을 획득하는 단계를 포함하는, 시스템.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선박 반응은 나란한 배열 계류 상황에 대해,
   - 상기 웨더베이닝 LNG 산출선의 움직임,
   - 상기 LNG 운반 선박의 움직임,
   - 상기 웨더베이닝 선박과 상기 운반 선박의 상대적인 움직임과 상대적인 위치,
   - 상기 웨더베이닝 선박과 상기 운반 선박 사이의 계류 라인(mooring line)의 하중, 힘 또는 장력,
   - 상기 웨더베이닝 선박과 상기 운반 선박의 사이에 위치한 펜더(fender)에서의 하중, 힘 또는 장력,
   - 상기 웨더베이닝 선박에서 상기 운반 선박으로 탄화수소를 이송하기 위한 적재 암(loading arm)에서의 하중, 힘 또는 장력, 중 하나 이상의 파라미터(parameter)를 포함하는, 시스템.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 미리 결정된 상기 안전 제한을 포함하는 제한 데이터베이스를 포함하거나 또는 이에 대한 액세스를 갖는, 시스템.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, e) 단계에서 상기 안전 지시자는 2 차원 좌표계에서 상기 안전 지시자의 시각적 표현을 생성함으로써 출력되며,
   - 상기 안전 지시자의 한 좌표는 상기 안전 지시자와 연관된 방향에 의해 결정되고, 그리고
   - 상기 안전 지시자의 다른 좌표는 상기 안전 지시자와 연관된 상기 타임 슬롯에 의해 결정되는, 시스템.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 2 차원 좌표계는 반경 및 각도 좌표를 갖는 극 좌표계이고,
   - 상기 안전 지시자의 상기 반경 좌표는 상기 안전 지시자와 연관된 상기 방향에 의해 결정되며, 그리고
   - 상기 안전 지시자의 상기 각도 좌표는 상기 안전 지시자와 연관된 상기 타임 슬롯에 의해 결정되는, 시스템.
8. 청구항 6 또는 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안전 지시자는 상기 방향 및 상기 타임 슬롯이 상기 안전 제한을 충족하는지 여부를 나타내는 색상에 의해 시각적으로 표시되는, 시스템.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, c) 단계는 상기 웨더베이닝 선박의 상기 다수의 방향들의 상기 상이한 타임 슬롯들에 대한 예상된 스러스터 파라미터를 획득하거나 계산하는 단계를 더 포함하는 시스템.
10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 웨더베이닝 LNG 산출선의 상기 다수의 방향들의 상기 상이한 타임 슬롯들에 대한 정박 및 출발 안전 지시자를 계산하여 출력하도록 더 구성되며, 상기 정박 및 출발 안전 지시자는,
    - 상기 운반 선박이 상기 웨더베이닝 선박쪽으로 강제되는 경우 양(positive)이고,
    - 상기 운반 선박이 상기 웨더베이닝 선박으로부터 멀리지도록 강제되는 경우 음(negative)이고, 그리고
    - 위의 어느 것에도 해당되지 않는 경우 중립이 되는, 시스템.
11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 컴퓨터인, 시스템.
12. 웨더베이닝 선박과 운반 선박 사이에서 탄화수소의 나란한 배열 이송을 지원하는 방법으로서, 상기 웨더베이닝 선박은 스러스터를 포함하고, 상기 방법은,
    a) 예측 기간 동안 적어도 풍속, 풍향 및 적어도 하나의 웨이브 파라미터를 포함하는, 상기 해양환경 예측 데이터를 획득하는 단계,
    b) 상기 LNG 운반 선박과 관련된 운반 선박 식별자를 획득하는 단계,
    c) 상기 해양환경 예측 데이터 및 상기 운반 선박 식별자에 기초하여, 상기 웨더베이닝 선박의 다수의 방향들 및 상기 예측 기간 내의 상이한 타임 슬롯들에 대한 다수의 선박 반응을 획득 또는 계산하는 단계,
    d) 모든 선박 반응들을 미리 결정된 안전 제한과 비교하고, 상기 다수의 방향들의 다수의 타임 슬롯들에 대한 안전 지시자를 생성하는 단계, 그리고 및
    e) 상기 안전 지시자를 출력하는 단계를 포함하는, 방법.

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