KR20210016424A - 탱크의 충전 레벨을 관리하는 방법 - Google Patents

탱크의 충전 레벨을 관리하는 방법 Download PDF

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KR20210016424A
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로맹 파스키에
에릭 제르배즈
니콜라 르루
브뤼노 로비야르
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

선박에 배치된 복수의 탱크의 충전 레벨을 관리하기 위한 방법으로서, 상기 탱크는 상기 탱크 사이에서 액체가 이송되도록 하는 방식으로 연결되고, 상기 방법은, -상기 탱크의 초기 상태를 제공(7)하는 단계, -상기 탱크의 개별적인 최종 충전 레벨을 정의하는 목표 상태를 결정(8)하는 단계, -액체 이송 시나리오를 결정(9)하는 단계, 상기 이송 시나리오는 상기 탱크의 초기 상태에서 목표 상태로 전환하기 위해 이송 기간 동안 탱크 사이에 전송될 하나 이상의 액체 흐름을 정의함, -이송 기간 동안 상기 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 상기 이송 시나리오의 과정 동안 탱크의 손상 확률을 계산(10)하는 단계, -상기 탱크에 대한 손상 확률이 허용 기준을 충족하는 경우, 상기 이송 시나리오에 따라 탱크 간에 액체를 이송(13)하는 단계를 포함한다.

Description

탱크의 충전 레벨을 관리하는 방법
본 발명은 막(membrane)이 있는 밀봉 및 단열 탱크와 같은 선박과 같은 부유 구조물에 배치된 탱크 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 예를 들어 -50°C와 0°C 사이의 온도를 갖는 액화 석유 가스(LPG)를 수송하거나, 대기압에서 약 -162°C에서의 액화 천연 가스(LNG)를 수송하기 위한 탱크와 같은, 저온 액화 가스를 저장 및/또는 수송하기 위한 밀봉 및 단열 탱크 분야에 관한 것이다. 이러한 탱크는 액화 가스를 운반하거나 부유 구조물의 추진을 위한 연료로 사용하기 위한 액화 가스를 수용하기 위해 고안될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 액화 가스는 LNG, 즉 대기압에서 대략 -162°C의 온도에서 저장된 높은 메탄 함량을 가진 혼합물이다. 다른 액화 가스, 특히 에탄(ethane), 프로판(propane), 부탄(butane) 또는 에틸렌(ethylene)이 또한 고려될 수 있다. 상기 액화 가스는 또한 압력 하에, 예를 들어 2~20bar의 상대 압력, 특히 2bar에 가까운 상대 압력에서 저장될 수 있다. 상기 탱크는 특히 통합 멤브레인 탱크(membrane tank) 또는 구조 탱크의 형태로 다양한 기술에 따라 생산될 수 있다.
저장 및/또는 수송 중에, 탱크에 포함된 액체는 다른 움직임을 겪는다. 특히, 예를 들어 해상 상태 또는 바람과 같은 기후 조건의 영향 하에서 해상에서 선박의 움직임은 탱크 내의 액체를 교반(agitation)한다. 일반적으로 "슬로싱(sloshing)"이라고 하는 액체의 교반은 탱크 벽에 스트레스를 가해 탱크의 무결성(integrity)을 손상시킬 수 있다. 그러나, 수송된 액체의 인화성 또는 폭발성 특성과 부유식 유닛의 강철 선체에 냉점 위험이 있기 때문에 LNG 탱크의 경우 탱크의 무결성이 특히 중요하다.
탱크의 액체 이동과 관련된 탱크 손상 위험을 줄이기 위해, LNG 운반선은 일반적으로 빈 상태로 또는 반대로 가득 찬 상태로 항해한다. 실제로, 빈 탱크에서는, 탱크에 포함된 잔류 액체의 무게가 제한되어 탱크 벽에 약간의 스트레스를 놓는다. 가득 찬 탱크에서는, 탱크 내의 액체가 차지하지 않는 잔여 공간이 제한되어 탱크 내의 액체 이동의 자유를 제한하므로 탱크 벽에 미치는 충격력이 제한된다. 따라서, 탱크에서 움직이는 액체의 영향과 관련된 탱크 벽의 손상 위험을 제한하기 위해, LNG 운반선은 일반적으로 탱크 용량의 10% 미만 또는 반대로 70% 초과까지 채워진 상태로 항해해야 한다.
공지된 문헌 JP H107190은 극저온 액체를 수송하는 선박의 복수 탱크의 충전 레벨을 관리하는 방법을 설명한다. 이 문헌에서, 한 탱크에서 다른 탱크로의 액체 수송은, 한 탱크에 포함된 액체의 이동이 공명 주기에 가까워지고 있고, 탱크 손상 ("슬로싱") 측면에서 부정적인 영향을 미칠 위험이 있다고 판단될 때 수행된다.
탱크의 이러한 충전 상태는 항상 달성할 수 없는 이상적인 이론적 충전 상태를 나타낸다. 특히, 선박이 화물을 싣거나 내릴 때 비상 출발하는 경우, 부분적으로 탱크를 채운 채로 항해해야 할 수도 있다. 실제로, 상기 탱크에 포함된 액체를 싣고 내리는 작업은 긴 작업이므로 비상 출발이 필요한 경보가 발생하면 조기에 중지해야 한다. 이러한 경보는 쓰나미 또는 지진과 같은 자연 재해 또는 항만 시설 손상과 관련된 경보와 같은 여러 가지 이유로 연결될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예의 근본적인 한 가지 아이디어는 부분적으로 채워진 복수의 탱크를 포함하는 해상 선박에서 액체의 이동과 관련된 위험을 제한하는 것이다. 본 발명의 일부 실시예의 근본적인 한 가지 아이디어는 손상 위험이 낮은 탱크에서 충전 레벨을 얻기 위해 손상 위험이 있는 충전 레벨을 갖는 탱크 사이에서 액체를 이송하는 것이다. 본 발명의 일부 실시예의 근본적인 하나의 아이디어는 탱크의 초기 충전 상태에서 상기 탱크의 목표 충전 상태로 전환하기 위한 하나 이상의 이송 시나리오를 제공하는 것이다. 본 발명의 일부 실시예의 근본적인 한 가지 아이디어는 상기 이송 시나리오의 과정 동안 만족스러운 레벨의 안전을 갖는 이송 시나리오에 따라 탱크 사이에서 액체를 이송하는 것이다. 이러한 목적을 위해, 본 발명의 일부 실시예의 근본적인 하나의 아이디어는 하나 이상의 이송 시나리오 과정 동안 탱크에 대한 손상 확률을 계산하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 선박에 배열된 복수의 탱크의 충전 레벨을 관리하기 위한 방법을 제공하며, 상기 탱크는 상기 탱크 사이에서 액체가 이송되도록 하는 방식으로 연결되고, 상기 방법은 다음을 포함한다.
- 탱크의 초기 충전 레벨을 정의하는 초기 상태를 제공하는 단계,
- 상기 탱크의 최종 충전 레벨을 정의하는 적어도 하나의 목표 상태를 결정하는 단계,
- 액체 이송 시나리오를 결정하는 단계, -상기 이송 시나리오는 탱크의 초기 상태에서 목표 상태로 전환하기 위해 이송 기간 동안 탱크 사이에 이송될 하나 이상의 액체 흐름을 정의함-,
- 이송 기간 동안 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로서 상기 탱크 손상의 확률을 계산하는 단계, -상기 탱크 손상의 확률은 상기 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함-,
- 상기 탱크의 손상의 확률이 허용 기준을 만족하는 경우, 상기 이송 시나리오에 따라 탱크 사이에서 액체를 이송하도록 의도된 일련의 지시를 생성하는 단계.
본 발명에 따른 방법은 액체(액화 가스)를 이송하기 위한 적어도 하나의 이송 시나리오를 정의하고, 바람직하게는 작업자 또는 승무원이 원하는 시나리오를 선택할 수 있는 방식으로 탱크 사이에서 액체를 이송하기 위한 복수의 이송 시나리오를 정의한다. 이 경우 상기 작업자에게 제안된 복수의 시나리오는 모두 탱크 손상 위험을 줄이기 위한 것이다; 그러나, 이러한 시나리오는 완료하는 데 필요한 시간과 각 탱크의 최종 충전 레벨 측면에서 서로 다를 수 있다.
이러한 특징의 결과로, 이송 중 탱크의 연속적인 충전 레벨을 고려하여 이송 시나리오에서 탱크 손상 위험을 평가한다. 따라서, 이러한 기능의 결과로, 목표 상태를 달성할 뿐만 아니라 액체를 이송하는 동안에도 탱크 손상 위험이 계산된다.
따라서, 액화 가스를 운반하는 선박이 적어도 부분적으로 적재된 탱크와 함께 정박할 때, 본 발명은 승무원 또는 작업자가, 예를 들어 폭풍으로 인해 보트가 계류장을 떠나야 하거나 보트가 빨리 떠나야하는 경우, 가능한 한 빨리 안전한 상황으로 돌아갈 수 있도록 한다.
일부 실시예에 따르면, 이러한 관리 방법은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 목표 상태의 탱크에 대한 손상 확률은 초기 상태의 탱크에 대한 손상 확률보다 낮다.
이러한 특징의 결과로, 상기 탱크의 안전한 충전 상태를 달성하기 위해 상기 탱크에 포함된 액체를 탱크 사이에 이송함으로써 탱크가 부분적으로 채워진 선박을 안전하게 만들 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 관리 방법은 탱크에 대한 손상 가능성이 허용 기준을 만족하는 경우, 상기 이송 시나리오에 따라 탱크 사이에서 액체를 이송하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 관리 방법은 탱크들 사이의 이송 용량을 정의하는 이송 용량 파라미터를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 이송 시나리오는 탱크들 간의 이송 용량을 정의하는 상기 파라미터의 함수로서 결정된다.
일 실시예에 따르면, 이송 용량 파라미터는 하나, 일부 또는 각각의 탱크에 대한 펌프의 수를 정의하는 파라미터(parameter)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 이송 용량 파라미터는 상기 탱크의 펌프 또는 펌프들의 펌핑 유동률(pumping flow rate)을 정의하는 파라미터를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 이송 용량 파라미터는 상기 탱크의 부피를 정의하는 파라미터를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 탱크 사이의 이송 용량을 정의하는 파라미터는 상기 탱크 사이의 연결 파이프의 직경을 정의하는 하나 이상의 파라미터를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 관리 방법은 선박의 환경 데이터를 정의하는 적어도 하나의 환경 파라미터를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 적어도 하나의 환경 파라미터의 함수에 의해 계산된다.
일 실시예에 따르면, 환경 파라미터 또는 파라미터들은 다음의 파라미터 중 하나 이상을 포함한다: 풍파(wind sea) 높이, 놀(swell) 높이, 풍파 기간, 놀 기간, 풍파 방향, 놀 방향, 풍력, 풍향, 해류(current) 힘, 해류 방향, 바람의 상대적인 방향, 놀, 해류, 상기 선박에 상대적인 풍해.
바람직하게는, 상기 환경 파라미터 또는 파라미터들은 바다 높이 또는 놀 높이를 포함하고, 더욱 바람직하게는 바다 높이 및 놀 높이는 본 발명에 따른 방법에 의해 최소한 고려되는 두 가지 환경 파라미터이다.
일 실시예에 따르면, 상기 탱크에 대한 손상 확률은, 선박의 움직임, 탱크 벽에 미치는 액체의 영향 레벨, 액체의 움직임의 영향에 대한 통계적 상태, 상기 탱크의 위치에 따른 탱크의 강도, 다른 충전 레벨에서 소요된 시간, 액체의 이송에 의해 유도된 가스 증발률, 선박 구조의 적재 상태를 포함하는 파라미터들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터의 함수로 계산된다.
바람직하게는, 손상 확률의 계산은 적어도 액체 이동의 영향 또는 다른 충전 레벨에서 소요된 시간의 통계적 상태를 고려하고, 더 바람직하게는, 액체 이동의 영향에 대한 통계적 상태와 다른 충전 레벨에서 소요된 시간은 손상 계산을 위해 최소한 고려되는 두 가지 매개변수이다.
일 실시예에 따르면, 탱크의 충전 레벨은 상기 탱크 내의 액체 높이에 의해 결정된다. 다른 실시예에 따르면, 탱크의 충전 레벨은 상기 탱크에 포함된 액체의 부피에 의해 결정된다.
일 실시예에 따르면, 상기 관리 방법은 이송 시나리오를 결정하기 위해 실시간으로 파라미터를 결정하고 상기 파라미터를 고려하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 관리 방법은 탱크에 대한 손상 가능성의 계산을 결정하기 위해 실시간으로 파라미터를 결정하고 상기 파라미터를 고려하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 선박은 실시간으로 이송 시나리오의 파라미터, 특히 초기 충전 레벨, 탱크 용량, 펌프의 유량률 등을 제공하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 선박은 실시간으로 탱크의 손상 확률, 특히 선박의 움직임, 환경 파라미터 등의 계산 파라미터를 제공하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 선박은 이송 시나리오의 하나 이상의 파라미터에 대응하는 데이터를 포함하는 데이터베이스를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 선박은 탱크에 대한 손상의 확률 계산의 하나 이상의 파라미터에 대응하는 데이터를 포함하는 데이터베이스를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 수용 기준은 이송 시나리오 과정 동안 탱크에 대한 손상 위험에 관한 기준이다.
일 실시예에 따르면, 상기 탱크에 대한 손상 확률은 다음 공식에 따라 계산된다:
Figure pct00001
여기서, tk_n은 탱크 n의 수를 나타내고,
SC는 탱크 tk_n의 충전 레벨 fl_n의 함수로서 항해 조건을 나타내고,
Probtk_n은 항해 조건 SC(fl_n)의 함수로서의 탱크 tk_n의 상기 내부 표면의 강도 Ressurf 보다 더 큰 탱크 tk_n의 내부 표면에서 Pressurf 압력을 만날 확률 밀도를 나타내고,
surf는 액체의 영향을 받는 내부 표면이며,
tope는 초기 상태에서 목표 상태로 전환하는 작업의 기간이다.
일 실시예에 따르면, 항해 조건(SC)은 또한 다음의 파라미터 중 적어도 하나에 의존한다:
- 상기 바다 상태와 상기 선박 사이의 입사 각도
- 상기 바다 상태의 기간
- 상기 바다 상태의 상당한 높이
- 상기 선박의 움직임
- 상기 선박의 전진 속력.
해상 상태는 풍파 및 놀, 심지어 교차 놀(cross swell)에 의해 험하게 될 수 있음을 인식해야 한다. 따라서, 여러 구성요소로 해상 상태가 정의될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 확률 밀도 Prob tk_n (Pres surf >Res surf ,tk_n,SC(fl_n)는 미리 정의된다.
일 실시예에 따르면, 상기 탱크에 대한 손상의 확률 밀도 또는 밀도들은 실험실에서 수행된 액체 이동 테스트를 기반으로 미리 정의된다. 일 실시예에 따르면, 상기 탱크 손상 확률의 법칙은 해상 선박에서 데이터 수집 캠페인을 통해 미리 정의된다.
일 실시예에 따르면, 이 방법은 이송 기간 동안 탱크의 실제 연속 상태를 지속적으로 모니터링하는 단계를 더 포함하고, 상기 탱크의 실제 연속 상태와 이송 시나리오에 의해 결정된 탱크의 예측된 연속 상태 사이의 불일치 감지에 응답하여 위에서 정의한 방법을 반복한다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 다음을 더 포함한다:
- 복수의 상이한 이송 시나리오를 결정하는 단계, 각각의 이송 시나리오는 초기 상태에서 목표 상태로 전환하기 위해 각각의 이송 기간 동안 탱크 사이에 이송되는 하나 이상의 액체 흐름을 정의함,
- 각각의 이송 시나리오에 대해, 해당 이송 기간 동안 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 탱크에 대한 개별적인 손상 확률을 계산하는 단계, 상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함,
- 복수의 이송 시나리오 중 하나의 시나리오를 선택하는 단계, 및
- 상기 탱크에 대한 손상 확률이 허용 기준을 충족하는 경우 선택한 이송 시나리오에 따라 탱크 간에 액체를 이송하기 위한 일련의 지시를 생성하는 단계.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 다음을 더 포함한다:
- 복수의 목표 상태를 결정하는 단계, 각각의 목표 상태는 탱크의 최종 충전 레벨을 정의함,
- 복수의 다른 이송 시나리오를 결정하는 단계, -각각의 이송 시나리오는 복수의 목표 상태로부터 초기 상태에서 하나의 목표 상태로 전환하기 위해 개별적인 이송 기간 동안 탱크 사이에 전송될 하나 이상의 액체 흐름을 정의함-,
- 각각의 이송 시나리오에 대해, 대응하는 이송 기간 동안 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 탱크에 대한 개별적인 손상 확률을 계산하는 단계, -상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함-,
- 복수의 이송 시나리오 중 하나의 시나리오를 선택하는 단계, 및
- 상기 탱크에 대한 대응하는 손상 확률이 허용 기준을 충족하는 경우 선택된 이송 시나리오에 따라 탱크 간에 액체를 이송하기 위한 일련의 지시를 생성하는 단계.
일 실시예에 따르면, 하나 이상의 시나리오가 하나 이상의 또는 각각의 목표 상태에 대해 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이송 시나리오는 예를 들어 이러한 확률을 최소화하기 위해 상기 탱크에 대한 손상 확률에 따라 선택된다.
일 실시예에 따르면, 상기 시나리오는 허용 기준에 따라 선택된다.
다양한 허용 기준에 따라 시나리오가 선택될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 시나리오는 탱크 내의 액체 이동과 관련된 탱크 손상 위험에 노출된 시간에 따라 선택된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 시나리오의 이송 시간에 따라 시나리오가 선택된다. 일 실시예에 따르면, 상기 시나리오는 예를 들어 가스-소비 엔진과 같은 선박의 추진 수단을 공급하기 위한 이송 시나리오의 끝에서 탱크에서 이용 가능한 가스의 부피에 따라 선택된다.
일 실시예에 따르면, 예를 들어 탱크에서 액체의 이동 레벨, 선박의 이동 및/또는 날씨와 같은 특정 파라미터는 예를 들어 온보드 센서들(onboard sensors)에 의해 실시간으로 결정된다.
일 실시예에 따르면, 예를 들어 탱크에서 액체의 이동 레벨, 선박의 이동 및/또는 날씨와 같은 특정 파라미터들은 예측에 의해 결정된다.
일 실시예에 따르면, 액체는 액화 가스, 예를 들어 액화 천연 가스이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 다음을 위한 수단을 포함하는 탱크의 충전 레벨을 관리하기 위한 컴퓨터-구현 시스템을 제공한다:
- 상기 탱크의 초기 충전 레벨을 정의하는 초기 상태를 제공하는 단계,
- 상기 탱크의 최종 충전 레벨을 정의하는 목표 상태를 결정하는 단계,
- 액체 이송 시나리오를 결정하는 단계, -상기 이송 시나리오는 상기 탱크의 초기 상태에서 목표 상태로 전환하기 위해 이송 기간 동안 탱크 사이에 전송될 하나 이상의 액체 흐름을 정의함-,
- 상기 이송 기간 동안 상기 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 상기 탱크에 대한 손상 확률을 계산하는 단계, -상기 탱크에 대한 손상 확률은 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함-,
- 상기 탱크의 손상 가능성이 허용 기준을 만족하는 경우, 상기 이송 시나리오에 따라 탱크 사이에서 액체를 이송하도록 의도된 일련의 지시를 생성하는 단계.
일 실시예에 따르면, 관리 시스템은 데이터 획득 수단, 예를 들어 하나 이상의 센서 또는 작업자에 의한 하나 이상의 데이터 입력 수단을 더 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 관리 시스템은 데이터 디스플레이 수단을 더 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 표시된 단계를 수행하기 위한 상기 관리 시스템의 수단은 적어도 하나의 프로세서 및 통합 소프트웨어 모듈을 포함하는 적어도 하나의 메모리이거나 이를 포함한다.
탱크의 충전 레벨을 관리하기 위한 이러한 관리 방법 또는 시스템은 연안 또는 심해 부유 구조물, 특히 LNG 운반선, 부유식 저장소 및 재기화 유닛(FSRU), 원격 부유식 생산, 저장 및 하역(FPSO) 유닛, 바지선 또는 기타 응용 분야에 설치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 이중 선체, 복수의 탱크 및 전술 한 관리 시스템을 포함하는 차가운 액체 제품을 이송하기 위한 선박을 제공한다.
본 발명은 보다 명확하게 이해될 것이며, 다른 목적, 세부 사항, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 순전히 예시적이고 비-제한적인 예로서 제공된 본 발명의 여러 특정 실시예의 다음 설명을 읽으면 더 명확해질 것이다.
도 1은 초기 충전 상태에 있는 복수의 탱크를 포함하는 선박의 개략적인 종단면도이다.
도 2는 도 1의 초기 충전 상태에서 도 3의 목표 충전 상태로 전환하기 위해 탱크의 충전 레벨을 관리하는 방법의 여러 단계를 보여주는 다이어그램이다.
도 3은 상기 탱크가 목표 충전 상태에 있는 도 1의 선박의 개략적인 종단면도이다.
도 4는 도 1의 선박의 탱크 충전 레벨을 관리하기 위한 시스템의 개략적인 도면이다.
도 5는 도 1의 초기 충전 상태에서 도 2의 목표 충전 상태로 전환하기 위한 시간에 따른 액체의 이송을 나타내는 복수의 그래프이다.
도 6은 탱크의 충전 레벨을 관리하기 위한 시스템 및 이러한 탱크를 적재/하역하기 위한 터미널을 포함하는 LNG 운반선의 탱크의 개략적인 절단 도면이다.
도면은 복수의 밀폐되고 단열된 탱크가 배열된 하중-지지 구조를 형성하는 이중 선체를 포함하는 선박(1)과 관련하여 이하에서 설명된다. 이러한 하중-지지 구조는 예를 들어 다면체 기하학적 구조, 예를 들어 프리즘 형상을 갖는다.
이러한 밀폐 및 단열 탱크는 예를 들어 액화 가스를 운반하기 위해 설계되었다. 액화 가스는 저온에서 이러한 탱크에 저장 및 이송되므로 액화 가스를 이 온도로 유지하기 위해 단열 탱크 벽이 필요하다. 따라서, 상기 탱크를 밀봉하고 액화 가스가 탱크에서 누출되는 것을 방지하기 위해, 및 가스를 액화 상태로 유지하기 위해 탱크의 절연 특성이 저하되는 것을 방지하기 위해, 탱크 벽의 무결성을 그대로 유지하는 것이 특히 중요하다.
이러한 밀폐되고 단열된 탱크는 또한 선박의 이중 선체에 고정되고 적어도 하나의 밀폐된 멤브레인(membrane)을 운반하는 절연 장벽을 포함한다. 예를 들면, 이러한 탱크는 예를 들어 제FR2691520호에 설명된 Mark III®-유형 기술에 따라, 예를 들어 제FR2877638호에 설명된 NO96®-유형 기술에 따라, 또는 예를 들어 WO14057221에 설명된 다른 것에 따라 생산될 수 있다.
도 1은 4개의 밀폐 및 단열 탱크(2)로 구성된 선박(1)을 보여준다. 이러한 선박(1)에서, 탱크(2)는 많은 구성 요소, 예를 들어, 액체가 탱크(2) 중 하나에서 다른 탱크(2)로 이송되도록 하기 위한 펌프, 밸브 및 파이프를 포함할 수 있는 화물 취급 시스템(도시되지 않음)에 의해 서로 연결된다.
상기 4개의 탱크(2)는 도 1에서 초기 충전 상태를 갖는다. 이 초기 상태에서, 상기 탱크는 부분적으로 채워진다. 제1 탱크(3)는 용량의 약 60%까지 채워진다. 제2 탱크(4)는 용량의 약 35%까지 채워진다. 제3 탱크(5)는 용량의 약 35%까지 채워진다. 제4 탱크(6)는 용량의 약 40%까지 채워진다.
탱크(3, 4, 5, 6)의 이러한 부분적인 충전은 선박(1)이 바다에서 항해할 때 탱크(3, 4, 5, 6)에 심각한 손상 위험을 초래할 수 있다. 실제로, 바다에 있을 때, 선박(1)은 항해 조건과 관련된 많은 움직임을 겪는다. 선박(1)의 이러한 움직임은 탱크(3, 4, 5, 6)에 포함된 액체로 전달되며, 결과적으로 탱크(3, 4, 5, 6)에서 이동하기 쉽다. 탱크(3, 4, 5, 6)에서 액체의 이러한 움직임은 탱크(3, 4, 5, 6) 벽에 충격을 주어 탱크(3, 4, 5, 6) 벽을 손상시킬 수 있다. 그러나, 탱크(3, 4, 5, 6)의 밀폐 및 단열 특성을 유지하려면 탱크(3, 4, 5, 6) 벽의 무결성을 유지하는 것이 중요하다.
탱크(3, 4, 5, 6)의 손상을 방지하기 위해, 상기 선박은 충전 레벨을 관리하기 위한 시스템을 포함하고, 이 시스템의 일 실시예는 도 4에 예시되어 있으며, 작동 방법은 도 2에 예시되어 있다.
도 2를 참조하면, 상기 탱크의 충전 레벨을 관리하는 시스템(이하 관리 시스템이라고 함)은 먼저 탱크(3, 4, 5, 6)의 초기 충전 상태를 알아야 필요가 있다. 이를 위해, 탱크(3, 4, 5, 6)의 초기 충전 레벨이 제1 단계(7) 동안 상기 관리 시스템에 제공된다. 이러한 초기 충전 레벨은 관리 시스템의 획득 인터페이스를 통해 작업자가 수동으로 제공하거나 적절한 수단, 예를 들어 탱크(3, 4, 5, 6)의 충전 레벨을 감지하는 센서를 통해 자동으로 획득되는 것을 통해 제공될 수 있다 (도 4 참조). 예를 들어, 이러한 충전 레벨은 탱크(3, 4, 5, 6)의 액체 높이에 대한 백분율로 정의된다.
제2 단계(8)에서, 상기 관리 시스템은 탱크(3, 4, 5, 6)의 목표 충전 상태를 결정한다. 이 목표 충전 상태에서, 선박(1)에 의해 이송되는 액체는 탱크(3, 4, 5, 6)에서 액체의 움직임과 관련된 위험을 제한하는 방식으로 탱크(3, 4, 5, 6) 사이에 분배된다. 보다 구체적으로, 상기 관리 시스템은 상기 탱크 내 액체의 이동과 관련된 위험을 제한하는 방식으로 선박에 의해 이송되는 모든 액체가 서로 다른 탱크 사이에 분배되는 목표 충전 상태를 결정한다. 일반적으로, 상기 관리 시스템은, 상기 탱크가 70% 초과로 채워지거나 반대로 10% 미만으로 채워지는 방식으로, 상기 선박에 의해 이송되는 액체가 탱크(3, 4, 5, 6) 사이에 분배되는 목표 충전 상태를 결정한다.
도 3은 탱크(3, 4, 5, 6)가 이러한 목표 충전 상태에 있는 도 1의 선박을 보여주며, 이는 상기 탱크(3, 4, 5, 6)에서 액체의 이동과 관련된 위험을 제한하는데 도움이 된다. 따라서, 도 3에서, 제1 탱크(3)는 95%, 제2 탱크(4) 및 제3 탱크(5)는 5%, 제4 탱크(6)는 95% 가득 차여 있다.
따라서, 탱크(3, 6)에 포함된 액체가 차지하지 않는 공간이 줄어 든다. 이러한 감소된 잔여 공간은 상기 탱크(3, 6)에서 상기 액체의 이동을 제한하고, 따라서 상기 액체의 상기 이동에 연결된 충격의 힘을 제한한다. 따라서, 제1 탱크(3) 및 제4 탱크(6)는 액체의 이동과 관련된 손상 위험이 제한적이다.
반대로, 제2 및 제3 탱크(4, 6)에 포함된 액체가 상기 탱크(4, 5)의 벽에 상당한 충격을 발생시키기에 불충분한 무게라는 사실 때문에, 제2 탱크(4)와 제3 탱크(5)는 액체의 이동과 관련된 손상 위험이 제한적이다.
그 다음 상기 관리 시스템은 초기 충전 상태에서 목표 충전 상태로 전환하기 위해 복수의 이송 시나리오를 계산한다(단계(9)).
이러한 이송 시나리오는 탱크(3, 4, 5, 6)의 초기 충전 레벨과 선박(1)의 특성을 기반으로 계산된다. 특히, 상기 이송 시나리오를 계산하기 위해 고려되는 선박(1)의 특성은, 탱크(3, 4, 5, 6) 내의 펌프들의 수, 상기 펌프들의 펌핑 용량, 탱크(3, 4, 5, 6)의 체적, 및 탱크(3, 4, 5, 6)를 서로 연결하는 파이프의 직경 중 적어도 하나의 파라미터를 포함한다. 이 데이터를 사용하여, 상기 관리 시스템은 모든 탱크 간 이동 가능성을 계산하여, 초기 충전 레벨에서 목표 충전 레벨에 도달하기 위해 탱크 간 이동 시나리오 목록을 생성한다.
각각의 이송 시나리오는 탱크(3, 4, 5, 6) 사이의 복수의 이송 단계를 정의한다. 특히, 각각의 이송 단계는, 각 탱크(3, 4, 5, 6)에 대해 그리고 서로 다른 탱크(3, 4, 5, 6) 사이의 액체 전달 용량에 따라 탱크(3, 4, 5, 6) 사이에서 이송되는 하나 이상의 액체 흐름을 정의한다. 상기 관리 시스템은, 단계 시작의 충전 레벨에서 단계 끝의 충전 레벨로 전환하기 위해, 각각의 전송 단계에 대해 단계 시작 시 충전 레벨, 단계 종료 시 충전 레벨 및 필요한 이송 시간을 정의한다. 이러한 연속적인 이송 단계를 통해 초기 충전 상태에서 목표 충전 상태로 전환할 수 있다.
그러나, 이러한 이송 단계에서는 탱크(3, 4, 5, 6) 사이에 많은 양의 액체를 이송해야 한다. 이러한 이송에는 탱크(3, 4, 5, 6)가 액체 이동과 관련된 심각한 위험에 노출될 수 있는 상당한 시간이 필요할 수 있다. 따라서, 단계(9)에서 다양한 시나리오를 계산한 후, 상기 관리 시스템은 각각의 시나리오에 대해 상기 이송 시나리오 과정에서 탱크(3, 4, 5, 6)에 대한 손상 위험을 계산한다(단계(10)).
즉, 각각의 전송 시나리오에 대해, 상기 관리 시스템은 또한 상기 이송 시나리오 과정에서 탱크(3, 4, 5, 6)에 대한 손상 확률을 계산한다.
탱크(3, 4, 5, 6)에 대한 이러한 손상 확률은 많은 파라미터들의 함수로 계산된다. 탱크(3, 4, 5, 6)에 대한 이러한 손상 확률을 계산하기 위해서는, 통계적 또는 물리적 계산, 실시간, 선상 또는 테스트에서 측정 한 여러 수량을 추정해야 한다.
탱크(3, 4, 5, 6)에 대한 손상을 계산하기 위해 고려될 수 있는 상기 파라미터는 선박(1)의 이동 파라미터, 선박(1)의 환경 조건 파라미터, 선박(1)의 구조 파라미터 또는 탱크(3, 4, 5, 6)에 포함된 액체에 연결된 파라미터를 포함할 수 있다.
상기 선박의 이동 파라미터는, 예를 들어, 이동, 속도, 및 시간 또는 스펙트럼 가속의 형태로 표현될 수 있는 선박의 6 자유도(서지(surge), 스웨이(sway), 히브(heave), 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw))에서의 선박의 이동 파라미터이다. 상기 선박의 이동 파라미터는 방향, 속도 및 GPS 위치 측면에서 선박의 코스를 포함할 수도 있다.
상기 환경 조건 파라미터는 주로 날씨와 관련이 있다. 이러한 환경 조건 파라미터들은, 예를 들어, 풍파(wind sea) 높이, 놀(swell) 높이, 풍파 기간, 놀 기간, 풍파 방향, 놀 방향, 풍력, 풍향, 해류(current) 힘, 해류 방향, 바람의 상대적인 방향, 놀, 해류, 상기 선박에 상대적인 풍파를, 포함한다.
선박(1)의 구조 파라미터들은, 예를 들어, 상기 탱크의 위치에 따라 탱크(3, 4, 5, 6) 벽의 강도, 상기 탱크의 위치 또는 액체 이동의 영향에 대한 통계적 거동에 따라 탱크(3, 4, 5, 6)의 절연 시스템(insulation system)의 강도를 포함한다.
탱크(3, 4, 5, 6)에 포함된 액체에 연결된 파라미터들은, 예를 들어, 탱크(3, 4, 5, 6)의 벽에 대한 액체의 영향 레벨 (힘, 압력, 진폭, 주파수, 표면적), 탱크(3, 4, 5, 6)의 다양한 충전 레벨에서 소요된 시간, 상기 액체의 이동에 의해 유도된 액화 가스의 증발 레벨, 선박(1) 구조의 적재 상태이다.
따라서, 상기 관리 시스템은 각 시나리오에 대해 초기 충전 상태에서 최종 충전 상태로 전환하는 총 작업 시간과 해당 작업 중 탱크(3, 4, 5, 6)의 벽 손상 위험을 계산한다. 이러한 절연 손상 위험은 다음의 함수에 따라 계산된다:
Figure pct00002
여기서 tk_n은 탱크 n의 수를 나타내고,
SC는 탱크 tk_n의 충전 레벨 fl_n의 함수로서 항해 조건을 나타내고,
Probtk_n은 항해 조건 SC(fl_n)의 함수로서 탱크 tk_n의 상기 내부 표면의 강도 Ressurf보다 더 큰 탱크 tk_n의 내부 표면에서 Pressurf 압력을 만날 확률 밀도를 나타내고,
surf는 상기 액체의 영향을 받는 내부 표면이며,
tope는 초기 상태에서 목표 상태로 전환하는 작업의 기간이다.
항해 조건(SC)은 또한 다음의 파라미터들 중 적어도 하나에 의존할 수 있다:
- 상기 바다 상태와 상기 선박 사이의 입사 각도
- 상기 바다 상태의 기간
- 상기 바다 상태의 상당한 높이
- 상기 선박의 움직임
- 상기 선박의 전진 속력.
해상 상태는 풍파 및 놀, 심지어 교차 놀(cross swell)에 의해 험하게 될 수 있음을 인식해야 한다. 따라서, 여러 구성요소로 해상 상태가 정의될 수 있다.
Probtk 법칙은 통계 법칙, 예를 들어 GEV-, Weibull-, Pareto- 또는 Gumbel 유형의 법칙이다. 이러한 법칙의 파라미터들 중 하나 이상 또는 모두가, 예를 들어, 실험실에서 수행된 액체 이동 테스트 또는 해상에서 수행되는 선상 측정 캠페인을 사용함으로써 정의된다.
따라서 상기 관리 시스템은 이송 시나리오 목록을 제공(단계(11))하고 상기 계산된 이송 시나리오에 연결된 다른 정보를 제공한다. 또한, 상기 시나리오는, 예를 들어 탱크(3, 4, 5, 6)에 대한 손상 측면에서 가장 높은 위험 시나리오에서 가장 낮은 위험 시나리오까지, 허용 기준에 따라 바람직하게 순위가 매겨진다.
그 다음 상기 허용 기준에 따라 시나리오가 선택된다(단계(12)).
바람직하게는, 각각의 시나리오는 상기 이송 시나리오의 상이한 이송 단계를 구현하기 위한 제어 신호 및/또는 지시 세트의 형태로 제공된다. 예를 들어, 상기 시나리오는 사람이 읽을 수 있는 형식으로 제공되고 상기 이송 시나리오를 실행하기 위해 이송 기간 동안 작업자에게 정확하게 안내할 수 있는 일련의 지시를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시나리오는 컴퓨터 판독 가능한 형식의 일련의 지시 및/또는 화물 취급 시스템의 구성요소, 예를 들어 상기 이송 시나리오를 실행하기 위해 선박의 펌프 작동, 밸브 전환 등을 제어하기 위한 일련의 제어 신호의 형태로 제공될 수 있다.
상기 허용 기준은 다양한 형태가 될 수 있다. 이러한 허용 기준은 사전 정의되거나 상기 작업자에 의해 선택될 수 있다. 예를 들면, 사전에 정의되든 상기 작업자에 의해 선택되든, 이 허용 기준은 탱크(3, 4, 5, 6)의 손상 위험, 상기 이송 후 사용 가능한 항해 범위, 이송 시나리오에 의해 소요된 총 시간 등이 될 수 있다.
상기 허용 기준을 만족하는 선택된 이송 시나리오는 초기 충전 상태에서 목표 충전 상태로 전환하기 위해 실행된다(단계(13)).
위에서 언급된 바와 같이, 시나리오를 계산(단계(9))하고 손상 확률을 계산(단계(10)) 하는데 필요한 파라미터에 대응하는 여러가지의 양들(quantities)은 통계적 또는 물리적 계산, 실시간 측정, 선상 측정 또는 테스트를 통해 얻거나 추정될 수 있다.
도 4는 관리 시스템(14)의 구조의 예시를 도시한다. 이 관리 시스템(14)은 중앙 처리 장치(CPU)(15)를 포함한다. 이 중앙 처리 장치(15)는 이송 시나리오 및 탱크(3, 4, 5, 6)에 대한 손상 확률의 여러가지 계산을 수행(단계(9 및 10))하도록 구성된다. 이 중앙 처리 장치(15)는 위에 서술된 여러가지의 양들을 얻기 위해 복수의 선상 센서들(onboard sensors)(16)에 연결된다. 따라서, 센서(16)는, 예를 들어 완전하지는 않지만, 펌프(17)의 유동률(flow rate)을 감지하는 센서, 각 탱크(18)에 대한 충전 레벨 센서, 중앙 처리 장치(15)가 전용 알고리즘을 통해 탱크(3, 4, 5, 6) 등에서 액체의 움직임과 관련된 영향을 감지할 수 있도록 하는 다양한 센서(19)(가속도계, 스트레스 게이지, 변형 게이지, 사운드 센서, 광 센서)를 포함한다.
관리 시스템(14)은 인간-기계 인터페이스(HMI; human-machine interface)(20)를 더 포함한다. 이 인간-기계 인터페이스(20)는 디스플레이 수단(21)을 포함한다. 이 디스플레이 수단(21)은 상기 작업자가 다양한 정보를 얻을 수 있게 한다. 이러한 정보는, 예를 들어, 다양한 이송 시나리오에 대한 정보, 상기 이송 시나리오를 구현하기 위한 지침, 상기 탱크 내의 액체 움직임의 강도와 같은 센서(16)에 의해 획득된 양들, 이러한 액체의 움직임과 관련된 영향에 대한 정보, 상기 선박의 움직임, 선박의 적재 상태 또는 기상 정보이다.
일반적으로 선박이 필요한 센서를 포함하지 않거나 센서가 손상되었기 때문에 센서에 의해 획득될 수 없는 데이터를 중앙 처리 장치(15)에 제공하기 위해, 인간-기계 인터페이스(24)는 상기 작업자가 수동으로 수량을 중앙 처리 장치(15)에 제공할 수 있도록 하는 획득 수단(22)을 더 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 상기 획득 수단은 상기 작업자가 펌프의 수 및 파도의 최대 높이에 대한 정보를 입력할 수 있게 한다.
관리 시스템(14)은 데이터베이스(23)를 포함한다. 이 데이터베이스(23)는 예를 들어 실험실에서 또는 해상에서 수행되는 선상 측정 캠페인(campaigns) 중에 얻은 특정 양들을 포함한다.
관리 시스템(14)은 또한 예를 들어 기상 데이터, 선박의 위치 데이터 또는 기타를 획득하기 위해, 중앙 처리 장치(15)가 원격 디바이스와 통신할 수 있도록 하는 통신 인터페이스(communication interface)(24)를 포함한다.
도 5는 시간 경과에 따른 탱크(3, 4, 5, 6)의 충전 레벨을 보여주는 그래프를 도시한다. 따라서, 제1 그래프(25)는 시간에 따른 제1 탱크(3)의 충전 레벨(26)을 예시한다. 제2 그래프(27)는 시간에 따른 제2 탱크(4)의 충전 레벨(28)을 예시한다. 제3 그래프(29)는 시간에 따른 제3 탱크(5)의 충전 레벨(30)을 예시한다. 제4 그래프(31)는 시간에 따른 제4 탱크(6)의 충전 레벨(32)을 예시한다.
선택된 이송 시나리오의 제1 시기(33) 동안, 선박(1)의 밸브는 제1 탱크(3)와 제2 탱크(4)를 연결하고 제3 탱크(5)와 제4 탱크(6)를 연결하도록 구성된다. 또한, 탱크(3, 4, 5, 6)의 펌프는 제2 탱크(4)에 포함된 액체를 제1 탱크(3)쪽으로 이송하고 제3 탱크(5)에 포함된 액체를 제4 탱크(6)쪽으로 이송하도록 구성된다.
제1 그래프(25) 및 제2 그래프(27)는 이송 시나리오의 이러한 제1 시기(33) 동안 제1 탱크(3)가 제2 탱크(4)로부터 액체를 수용한다는 것을 보여준다. 따라서, 제1 그래프(25)는 제1 탱크(3)의 충전 레벨(26)이 제1 시기(33) 동안 60%의 초기 충전 레벨에서 95%의 목표 충전 레벨로 전환하는 것을 보여준다. 유사하게, 제2 그래프(27)는 제2 탱크(4)가 비워져서 최초 충전 레벨인 35%에서 제1 시기의 종료 시점인 20%의 충전 레벨로 전환하는 것을 보여준다.
이러한 제1 시기(33) 동안, 제3 탱크(5)에 포함된 액체는 제4 탱크(6) 쪽으로 이송된다. 따라서, 제3 탱크(5)의 충전 레벨(30)이 초기 충전 레벨인 35%에서 제1 시기가 끝날 때의 20%의 충전 레벨로 전환되고, 제4 탱크(6)의 충전 레벨(32)은 40%에서 60%의 제1 시기의 말기에서의 충전 레벨로 전환한다.
상기 이송 시나리오의 제2 시기(34) 동안, 선박(1)의 밸브가 전환되어 제2 탱크(4)를 제4 탱크(6)에 연결한다. 이러한 밸브 전환에는 많은 조작이 필요하므로 일정 시간이 필요하다. 이러한 조작 중에, 제3 탱크(5)에 포함된 액체는 계속해서 제4 탱크(6)로 이송되고, 제3 탱크(5)는 제2 시기의 마지막에 10%의 충전 레벨을 갖고, 제4 탱크(6)는 70%의 제2 시기의 마지막에 충전 레벨을 갖는다.
제4 탱크(6) 및 제4 탱크(6)의 펌프에 연결된 파이프는 제3 탱크(5)와 제2 탱크(4)에서 동시에 발생하는 액체의 흐름이 흡수되는 것을 허용하지 않기 때문에, 상기 이송 시나리오의 제3 시기(35) 동안 제4 탱크(6)를 계속 채우기 위해 제4 탱크(6)에 연결된 제2 탱크(4)만이 비워진다.
실제로, 제2 탱크(4)를 제4 탱크(6)에 연결하기 위한 핸들링 기동의 종료에 상응하는 제3 시기(35)의 시작에서, 제2 탱크(4)는 여전히 20% 차 있는 반면 제3 탱크(5)는 이제 10%의 충준 레벨만 갖는다. 따라서 먼저 제2 탱크(4)를 비우는 것이 바람직하며, 충전 레벨은 제3 탱크(5)보다 높은 위험을 나타낸다. 따라서, 상기 이송 시나리오의 제3 시기(35) 동안, 제2 탱크(4)에 포함된 액체만이 제4 탱크(6)로 이송된다. 따라서, 제2 탱크(4)는 제3 시기의 시작에서 20%의 충전 레벨을 갖고, 제3 시기의 종료에서 약 5%의 충전 레벨을 갖는다.
상기 제2 탱크가 완전히 비워지면, 선박의 파이프와 펌프가 전환되어 제3 탱크(5)에 포함된 액체를 제4 탱크(6)로 이송한다. 따라서, 이송 시나리오의 제4 시기(36)에서, 제3 탱크(5)에 포함된 아직 이송되지 않은 액체는 제4 탱크(6)쪽으로 이송되어, 제3 탱크(5)의 최종 충전 레벨은 5% 정도이고 제4 탱크(6)의 목표 충전 레벨은 95% 정도이다.
밸브의 전환과 탱크 사이의 이송을 허용하는 펌프의 활성화는 수동 및/또는 자동화가 가능하다. 수동 조작의 경우, 인간-기계 인터페이스(20)는 작업자에게 상기 이송 시나리오를 구현하기 위한 일련의 지시를 제공한다. 관리 시스템(14)은 계산에서 이러한 작업에 대응하는 기간을 고려한다(단계(9) 내지 단계(10)).
바람직하게는, 관리 시스템(14)은 선택된 시나리오(단계(37), 도 2)의 진행을 실시간으로 모니터링한다. 선택된 시나리오에 따라 예측된 충전 레벨(26, 28, 30, 32)의 실제 상태와 실제 충전 레벨 간에 불일치가 발생하는 경우, 이러한 불일치에 대해 경고하기 위해 실시간 또는 사전 경고가 사용자에게 전송된다(단계(38), 도 2). 이러한 경고는 기상 조건, 관측된 탱크에서 액체의 움직임, 선박의 움직임 또는 기타 상황이 다르게 전개되는 경우 작업자에게 전송되어 이송 시나리오가 어떻게 전개되는지에 대한 차이가 발생할 수 있다.
예를 들어, 일부 펌프의 실제 펌핑 유동률이 이송 시나리오를 계산할 때 과대 평가되었기 때문에(단계(9)), 선택된 이송 시나리오와 탱크(3, 4, 5, 6)의 실제 상태 사이에 불일치가 관찰되는 경우, 관리 시스템(14)은 새로운 이송 시나리오를 적용하거나 작업자에게 동일한 것을 제안하기 위해 도 2에 도시된 계산 프로세스를 재시작 할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 새로운 시나리오 계산은 이러한 불일치를 초래한 관련 수집된 데이터, 예를 들어 펌프의 실제 관찰된 유동률을 고려하여 수행된다. 더욱이, 일 실시예에서, 상기 시나리오의 이러한 새로운 계산은 상기 계산의 첫 번째 반복에서 결정된 목표 충전 상태와 동일한 목표 충전 상태를 직접 선택함으로써 수행된다. 즉, 도 2에 표시된 계산은 상기 시나리오 계산 단계에서 직접 반복된다.
탱크의 충전 레벨을 관리하기 위해 위에서 설명한 기술은 예를 들어 LNG 운반선과 같은 부유식 구조의 LNG 컨테이너 또는 기타 응용 분야와 같은 다양한 유형의 컨테이너에서 사용할 수 있다.
도 6을 참조하면, LNG 운반선(70)의 절단 도면은 선박의 이중 선체(72)에 장착된 형상이 일반적으로 프리즘 형인 밀폐되고 절연된 탱크(71)를 도시한다. 탱크(71)의 벽은 탱크에 포함된 LNG와 접촉하도록 설계된 1차 밀폐 장벽(primary sealed barrier), 선박의 1차 밀폐 장벽과 이중 선체(72) 사이에 배치된 2차 밀폐 장벽(secondary sealed barrier), 및 1차 밀폐 장벽과 2차 밀폐 장벽 사이 및 2차 밀폐 장벽과 이중 선체(72) 사이에 각각 배치된 2개의 절연 장벽(two insulating barriers)을 포함한다.
그 자체로 알려진 방식으로, 선박의 상부 갑판에 배치된 적재/하역 파이프(73)는 LNG 화물을 탱크(71)로 또는 탱크(71)로부터 이송하기 위해 적절한 커넥터를 통해 해양 또는 항구 터미널에 연결될 수 있다.
도 6은 적재 및 하역 스테이션(75), 해저 파이프(76) 및 육상 시설(77)을 포함하는 해양 터미널의 예시를 도시한다. 적재 및 하역 스테이션(75)은 이동 가능한 암(movable arm)(74) 및 이동 가능한 암(74)을 지지하는 타워(78)를 포함하는 고정된 해양 시설이다. 이동 가능한 암(74)은 적재/하역 파이프(73)에 연결될 수 있는 절연된 신축성 파이프(79)의 번들을 운반한다. 방향성 이동 가능한 암(74)은 모든 크기의 LNG 운반선에 적합하다. 여기에 표시되지 않은 연결 파이프는 타워(78)로 연장된다. 적재 및 하역 스테이션(75)은 LNG 운반선(70)이 육상 시설(77)로부터 또는 육상 시설(77)로 적재 및 하역되는 것을 허용한다. 이것은 액화 가스 저장 탱크(80) 및 해저 파이프(76)에 의해 적재 및 하역 스테이션(75)에 연결된 연결 파이프(81)를 포함한다. 해저 파이프(76)는 액화 가스가 예를 들어 5km와 같은 장거리에 걸쳐 적재 및 하역 스테이션(75)과 육상 시설(77) 사이에서 이송될 수 있게 하고, 이는 LNG 운반선(70)이 적재 및 하역 작업 동안 해안으로부터 장거리를 유지하는 것을 허용한다.
액화 가스를 전달하는데 필요한 압력을 생성하기 위해, 선박(70)에 설치된 펌프 및/또는 육상 시설(77)을 갖춘 펌프 및/또는 적재 및 하역 스테이션(75)을 갖춘 펌프가 구현된다.
본 발명은 몇몇 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 이것은 어떤 식으로든 그것을 제한하지 않으며, 설명된 수단의 모든 기술적 균등물과 본 발명의 문맥에 의해 포함되는 경우 동일한 조합을 포함한다는 것이 명백하다.
일부 요소, 특히 관리 시스템의 구성요소는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소를 통해 단일 또는 분산 방식으로 서로 다른 형태로 생성될 수 있다. 사용할 수 있는 하드웨어 구성 요소는 ASIC-특정 집적 회로, FPGA 프로그래밍 가능 논리 어레이 또는 마이크로 프로세서이다. 소프트웨어 구성 요소는 C, C++, Java 또는 VHDL과 같은 다양한 프로그래밍 언어로 작성할 수 있다. 이 목록은 완전하지 않다.
동사 "포함하다" 또는 "구성하다"와 그 활용형의 사용은 청구 범위에 개시된 요소 또는 단계 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 요소 또는 단계에 대한 부정관사 "한" 또는 "일"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 이러한 요소 또는 단계의 복수의 존재를 배제하지 않는다. 특히, 탱크의 최종 충전 레벨을 정의하는 목표 상태를 결정하는 단계와 관련된 부정 관사 "일" 또는 "한"의 사용은 각각 탱크의 최종 충전 레벨을 정의하는 여러 목표 상태의 결정을 배제하지 않는다.
청구범위에서 괄호 사이에 참조 기호를 사용하는 것은 청구범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 선박(1)에 배치된 복수의 탱크(2, 3, 4, 5, 6)의 충전 레벨을 관리하는 관리 방법에 있어서,
    상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6)은 액체가 상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 사이에서 이송되도록 하는 방식으로 연결되고,
    상기 방법은,
    - 상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6)의 초기 충전 레벨을 정의하는 초기 상태를 제공(7)하는 단계,
    - 상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6)의 최종 충전 레벨을 정의하는 목표 상태를 결정(8)하는 단계,
    - 액체 이송 시나리오를 결정(9)하는 단계, -상기 이송 시나리오는 상기 탱크의 초기 상태에서 목표 상태로 전환하기 위해 이송 기간 동안 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 사이에 이송될 하나 이상의 액체 흐름을 정의함-,
    - 상기 이송 기간 동안 상기 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 탱크에 대한 손상 확률을 계산(10)하는 단계, -상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함-,
    - 상기 탱크에 대한 손상 확률이 허용 기준을 충족하는 경우 상기 이송 시나리오에 따라 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 사이에서 액체를 이송하기 위한 일련의 지시를 생성하는 단계,
    를 포함하는,
    관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크에 대한 손상 확률이 허용 기준을 만족하는 경우, 상기 이송 시나리오에 따라 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 사이에서 액체를 이송(13)하는 단계를 더 포함하는,
    관리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탱크 사이의 이송 용량을 정의하는 이송 용량 파라미터를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 이송 시나리오는 상기 탱크 사이의 이송 용량을 정의하는 상기 파라미터에 따라 결정되는,
    관리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선박의 환경 데이터를 정의하는 적어도 하나의 환경 파라미터를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 적어도 하나의 환경 파라미터의 함수로 계산되는,
    관리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크에 대한 손상 확률은, 상기 선박의 움직임, 상기 탱크 벽에 미치는 액체의 영향 레벨, 상기 액체의 움직임의 영향에 대한 통계적 상태, 상기 탱크의 위치에 따른 탱크의 강도, 다른 충전 레벨에서 소요된 시간, 상기 액체의 이송에 의해 유도된 가스 증발률, 선박 구조의 적재 상태를 포함하는 파라미터들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터의 함수로 계산되는,
    관리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 시나리오를 결정하기 위해 실시간으로 상기 파라미터를 결정하고 상기 파라미터를 고려하는 단계를 더 포함하는,
    관리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크에 대한 손상 확률의 계산을 결정하기 위해 실시간으로 파라미터를 결정하고 상기 파라미터를 고려하는 단계를 더 포함하는,
    관리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 허용 기준은 상기 이송 시나리오 과정에서 상기 탱크에 대한 손상의 위험에 관한 기준인,
    관리 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크에 대한 손상 확률은 다음의 공식에 따라 계산되고,
    Figure pct00003

    tk_n은 상기 탱크 n의 수를 나타내고,
    SC는 상기 탱크 tk_n의 충전 레벨 fl_n의 함수로서 항해 조건을 나타내고,
    Probtk_n은 상기 항해 조건 SC(fl_n)의 함수로서의 탱크 tk_n의 상기 내부 표면의 강도 Ressurf 보다 더 큰 탱크 tk_n의 내부 표면에서 Pressurf 압력을 만날 확률 밀도를 나타내고,
    surf는 상기 액체의 영향을 받는 내부 표면이며,
    tope는 초기 상태에서 목표 상태로 전환하는 작업의 기간인,
    관리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 확률 밀도 Prob tk_n (Pres surf >Res surf ,tk_n,SC(fl_n))는 사전 정의되는,
    관리 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 이송 기간 동안 상기 탱크의 실제 연속 상태를 지속적으로 모니터링(37)하는 단계를 더 포함하고,
    상기 탱크의 실제 연속 상태와 이송 시나리오에 의해 결정된 탱크의 예측된 연속 상태 사이의 불일치 감지에 응답하여, 제1항의 방법을 반복하는,
    관리 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 복수의 상이한 이송 시나리오를 결정하는 단계, -각각의 이송 시나리오는 초기 상태에서 목표 상태로 전환하기 위해 개별적인 이송 기간 동안 상기 탱크 사이에 이송되는 하나 이상의 액체 흐름을 정의함-,
    - 각각의 이송 시나리오에 대해, 대응하는 이송 기간 동안 상기 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 탱크에 대한 개별적인 손상 확률을 계산하는 단계, -상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함-,
    - 복수의 이송 시나리오 중 하나의 시나리오를 선택(12)하는 단계, 및
    - 상기 탱크에 대한 손상 확률이 허용 기준을 충족하는 경우 선택된 이송 시나리오에 따라 상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 간에 액체를 이송하기 위한 일련의 지시를 생성하는 단계,
    를 더 포함하는,
    관리 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 복수의 목표 상태를 결정(8)하는 단계, -각각의 목표 상태는 상기 탱크의 최종 충전 레벨을 정의함-,
    - 복수의 상이한 이송 시나리오를 결정하는 단계, -각각의 이송 시나리오는 복수의 목표 상태로부터 초기 상태에서 하나의 목표 상태로 전환하기 위해 개별적인 이송 기간 동안 탱크 사이에 전송될 하나 이상의 액체 흐름을 정의함-,
    - 각각의 이송 시나리오에 대해, 대응하는 이송 기간 동안 상기 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 탱크에 대한 개별적인 손상 확률을 계산하는 단계, -상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함-,
    - 복수의 이송 시나리오 중 하나의 시나리오를 선택(12)하는 단계, 및
    - 상기 탱크에 대한 대응하는 손상 확률이 허용 기준을 충족하는 경우 선택된 이송 시나리오에 따라 상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 간에 액체를 이송하기 위한 일련의 지시를 생성하는 단계,
    를 더 포함하는,
    관리 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 시나리오는 상기 허용 기준에 따라 선택되는,
    관리 방법.
  15. - 상기 탱크(2, 3, 4, 5, 6)의 초기 충전 레벨을 정의하는 초기 상태를 제공(7),
    - 상기 탱크(2, 3, 4, 5, 6)의 최종 충전 레벨을 정의하는 목표 상태를 결정(8),
    - 액체 이송 시나리오를 결정(9), -상기 이송 시나리오는 상기 탱크의 초기 상태에서 목표 상태로 전환하기 위해 이송 기간 동안 상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 사이에 이송될 하나 이상의 액체 흐름을 정의함-,
    - 상기 이송 기간 동안 상기 탱크의 연속적인 충전 레벨의 함수로 상기 탱크에 대한 손상 확률을 계산(10), -상기 탱크에 대한 손상 확률은 상기 이송 시나리오 과정에서 적어도 하나의 탱크가 손상될 확률을 정의함-,
    - 상기 탱크에 대한 손상 확률이 허용 기준을 충족하는 경우 상기 이송 시나리오에 따라 상기 탱크들(2, 3, 4, 5, 6) 사이에서 액체를 이송하도록 의도된 일련의 지시를 생성,
    하기 위한 수단을 포함하는,
    컴퓨터-구현 관리 시스템.
KR1020207037726A 2018-05-31 2019-05-28 탱크의 충전 레벨을 관리하는 방법 KR20210016424A (ko)

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