特許 6882859 運航管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6882859

(24)【登録日】2021年5月11日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】運航管理システム

(51)【国際特許分類】

   B63B 49/00 20060101AFI20210524BHJP

   B63H 21/14 20060101ALI20210524BHJP

   B63B 25/16 20060101ALI20210524BHJP

   B63H 25/04 20060101ALI20210524BHJP

   G01C 21/22 20060101ALI20210524BHJP

   F17C 13/02 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   B63B49/00 Z

   B63H21/14

   B63B25/16 D

   B63H25/04 C

   G01C21/22

   F17C13/02 302

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-133021(P2016-133021)

(22)【出願日】2016年7月5日

(65)【公開番号】特開2018-2011(P2018-2011A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 明洋

【審査官】 結城 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４２４７４９７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平８−３１８８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−７４４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７５４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３２４７４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−２５７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 HASAN, M. M. Faruque, ZHENG, Alfred Minghan and KARIMI, I. A.，"Minimizing Boil-Off Losses in Liquefied Natural Gas Transportation"，Industrial & Engineering Chemistry Research，米国，American Chemical Society，２００９年 ２月２４日，Vol.48 No.21，pp.9571-9580，<DOI:10.1021/ie801975q>

【文献】 DOBROTA, Djordje, LALIC, Branko and KOMAR, Ivan，"Problem of Boil-off in LNG Supply Chain"，Transactions on Maritime Science，HR，Faculty of Maritime Studies，２０１３年 ２月，Vol.2 No.2，pp.91-100，<DOI:10.7225/toms.v02.n02.001>

【文献】 古林義弘，"深冷船の非満載時の貨物蒸発率について"，日本造船学会論文集，日本，日本造船学会，１９８６年，第160号，pp.569-578，<DOI:10.2534/jjasnaoe1968.1986.160_569>

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｂ ４９／００，２５／１６，

Ｂ６３Ｈ ２１／１４，２５／０４，

Ｆ１７Ｃ １３／０２，

Ｇ０８Ｇ ３／００，

Ｇ０１Ｃ ２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＮＧが気化した天然ガスを推進用の燃料とするＬＮＧ運搬船であって、前記ＬＮＧを貯留するカーゴタンク、前記ＬＮＧを前記カーゴタンクの内面に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置、および船側通信装置、を含むＬＮＧ運搬船と、
前記船側通信装置と通信可能な陸側通信装置、および処理装置、を含む陸上設備と、を備え、
前記処理装置は、
海気象データに基づいて、予定バラスト航路を通ったときに前記カーゴタンク内に残存するＬＮＧから発生する自然気化ガスの総量を推定する第１気化ガス量推定部と、
前記海気象データに基づいて、前記予定バラスト航路を通ったときに前記スプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量を推定する第２気化ガス量推定部と、
推定された前記自然気化ガスの総量と推定された前記スプレー気化ガスの総量とを足し合わせて必要ヒール量を算出するヒール量算出部と、を含み、
前記陸側通信装置は、前記ＬＮＧ運搬船がラーデン航海中に、前記必要ヒール量を前記船側通信装置へ送信する、運航管理システム。

【請求項2】

前記処理装置は、前記海気象データに基づいて、燃料消費量が最小となる最適バラスト航路を導出する最適航路導出部を含み、
前記予定バラスト航路は、前記最適バラスト航路である、請求項１に記載の運航管理システム。

【請求項3】

前記第１気化ガス量推定部は、前記海気象データに基づいて、前記自然気化ガスの単位時間当たりの発生量を、前記ＬＮＧ運搬船のローリングおよびピッチングの影響により変化するように求め、バラスト航海期間において前記自然気化ガスの単位時間当たりの発生量を集計することによって、前記自然気化ガスの総量を推定する、請求項１または２に記載の運航管理システム。

【請求項4】

前記第２気化ガス量推定部は、前記海気象データに基づいて、前記カーゴタンクの基準点での温度が所定温度以下に保たれるように前記スプレー作業の時期を決定し、バラスト航海期間において各スプレー作業におけるスプレー気化ガスの発生量を集計することによって、前記スプレー気化ガスの総量を推定する、請求項１〜３の何れか一項に記載の運航管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）運搬船用の運航管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、船舶と陸上設備との間で情報を通信する運航管理システムが知られている。例えば、特許文献１には、海気象データ等に基づいて陸上設備で最適航路が導出され、その最適航路が陸上設備から船舶に送信される運航管理システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４２４７４９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、船舶の中には、ＬＮＧを貯留するカーゴタンクを含み、そのＬＮＧが気化した天然ガスを推進用の燃料とするＬＮＧ運搬船がある。このようなＬＮＧ運搬船では、少しでも多くのＬＮＧをアンロードするために、ラーデン航海（ローディング基地からアンローディング基地までの航海）時に、バラスト航海（アンローディング基地からローディング基地までの航海）に必要なＬＮＧ量、つまりカーゴタンク内に残すべきヒール量を正確に把握したいという要望がある。

【0005】

そこで、本発明は、ラーデン航海中にバラスト航海に必要なヒール量を正確に算出することができる運航管理システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明の運航管理システムは、ＬＮＧが気化した天然ガスを推進用の燃料とするＬＮＧ運搬船であって、前記ＬＮＧを貯留するカーゴタンク、前記ＬＮＧを前記カーゴタンクの内面に吹き付けるスプレー作業を行うスプレー装置、および船側通信装置、を含むＬＮＧ運搬船と、前記船側通信装置と通信可能な陸側通信装置、および処理装置、を含む陸上設備と、を備え、前記処理装置は、海気象データに基づいて、予定バラスト航路を通ったときに前記カーゴタンク内に残存するＬＮＧから発生する自然気化ガスの総量を推定する第１気化ガス量推定部と、前記海気象データに基づいて、前記予定バラスト航路を通ったときに前記スプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量を推定する第２気化ガス量推定部と、推定された前記自然気化ガスの総量と推定された前記スプレー気化ガスの総量とを足し合わせて必要ヒール量を算出するヒール量算出部と、を含み、前記陸側通信装置は、前記ＬＮＧ運搬船がラーデン航海中に、前記必要ヒール量を前記船側通信装置へ送信する、ことを特徴とする。

【0007】

バラスト航海時には、カーゴタンク内の気相領域の容積が液相領域の容積に比べて格段に大きい。しかも、カーゴタンクにおける気相領域を取り囲む部分の温度は、外気温によって上昇し易いため、ＬＮＧをカーゴタンクの内面に吹き付けるスプレー作業を頻繁に行ってカーゴタンクを冷却する必要がある。このため、スプレー作業による気化ガスが多量に発生する。さらに、波や風によって船体が揺れれば、カーゴタンク内のＬＮＧから発生する自然気化ガスの量も変動する。

【0008】

このようなバラスト航海に対して、上記の構成では、海気象データに基づいて予定バラスト航路を通った時の自然気化ガスの総量およびスプレー気化ガスの総量が推定され、これらが足し合わされることによって必要ヒール量が算出される。そのため、必要ヒール量を正確に算出することができる。そして、算出された必要ヒール量はラーデン航海中にＬＮＧ運搬船へ送信されるので、ＬＮＧ運搬船のクルーは、その必要ヒール量を参照してアンロードすべきＬＮＧの量をこれが最大となるように決定することができる。

【0009】

前記処理装置は、前記海気象データに基づいて、燃料消費量が最小となる最適バラスト航路を導出する最適航路導出部を含み、前記予定バラスト航路は、前記最適バラスト航路であってもよい。この構成によれば、算出される必要ヒール量を最も少ない量とすることができる。

【0010】

例えば、前記第１気化ガス量推定部は、前記海気象データに基づいて、前記自然気化ガスの単位時間当たりの発生量を、前記ＬＮＧ運搬船のローリングおよびピッチングの影響により変化するように求め、バラスト航海期間において前記自然気化ガスの単位時間当たりの発生量を集計することによって、前記自然気化ガスの総量を推定してもよい。

【0011】

例えば、前記第２気化ガス量推定部は、前記海気象データに基づいて、前記カーゴタンクの基準点での温度が所定温度以下に保たれるように前記スプレー作業の時期を決定し、バラスト航海期間において各スプレー作業におけるスプレー気化ガスの発生量を集計することによって、前記スプレー気化ガスの総量を推定してもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ラーデン航海中にバラスト航海に必要なヒール量を正確に算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る運航管理システムの概略構成図である。

【図2】ＬＮＧ運搬船の全体的な模式図である。

【図3】予測されるバラスト航海中の、自然気化ガスの単位時間あたりの発生量の経時的変化を示すグラフである。

【図4】予測されるバラスト航海中の、スプレー気化ガスの発生量の経時的変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１に、本発明の一実施形態に係る運航管理システム１を示す。この運航管理システム１は、ＬＮＧ運搬船２と陸上設備５を含む。

【0015】

ＬＮＧ運搬船２は、図２に示すように、船体３１と、船体３１に搭載された、ＬＮＧを貯留する複数のカーゴタンク３２を含む。船体３１には、カーゴタンク３２の後方にブリッジ３６が設けられている。本実施形態では、各カーゴタンク３２が球形状のモス型タンクである。ただし、カーゴタンク３２は、メンブレンタンクであってもよいし、自立角形タンク（ＳＰＢ）であってもよい。

【0016】

また、ＬＮＧ運搬船２には、各カーゴタンク３２を冷却するためのスプレー装置７が装備されている。このスプレー装置７は、カーゴタンク３２の底にそれぞれ配置された複数のポンプ７１と、カーゴタンク３２の外側に配置された集合管７３と、各ポンプ７１と集合管７３とを接続する吐出管７２と、集合管７３から各カーゴタンク３２内に延びるスプレー管７４を含む。そして、スプレー装置７は、カーゴタンク３に貯留されたＬＮＧを、ポンプ７１、吐出管７２、集合管７３およびスプレー管７４を介して、カーゴタンク３の内面に吹き付けるスプレー作業を行う。

【0017】

ＬＮＧ運搬船２は、ＬＮＧが気化した天然ガス（ＢＯＧともいう）を推進用の燃料とする。具体的に、ＬＮＧ運搬船２は、スクリュープロペラを駆動する主機３５と、カーゴタンク３２から主機３５へ天然ガスを導く供給ライン３３を含む。供給ライン３３には、圧縮機３４が設けられている。

【0018】

主機３５は、天然ガスを燃焼させて動力を得るものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、主機３５は、レシプロエンジン、ガスタービンエンジン、ガス焚きボイラと蒸気タービンの組合せなどである。レシプロエンジンは、天然ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、天然ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。

【0019】

ＬＮＧ運搬船２のブリッジ３６には、図１に示す船側通信装置２１、処理装置２２、記憶装置２３および表示装置２４が設けられている。これらのうち処理装置２２、記憶装置２３および表示装置２４は、操舵室内に配置される。

【0020】

記憶装置２３には、海図データや航海計画データ等が予め格納されている。例えば、これらのデータは、図略の入力装置を介して処理装置２２に入力され、処理装置２２が記憶装置２３に格納する。

【0021】

処理装置２２は、船速や位置情報（緯度および経度）等の各種センサ（図示せず）で計測される航海実測データを記憶装置２３に格納する。また、処理装置２２は、記憶装置２３に格納された航海実測データを船側通信装置２１へ出力するとともに、表示装置２４を介して表示する。船側通信装置２１は、処理装置２２から出力された航海実測データを通信衛星４を介して後述する陸側通信装置５１へ送信する。また、船側通信装置２１は、陸側通信装置５１から後述する最適バラスト航路を含む管理データを受信する。処理装置２２は、船側通信装置２１が受信した管理データを記憶装置２３に格納するとともに、表示装置２４を介して表示する。

【0022】

一方、陸上設備５は、陸側通信装置５１、処理装置５２および記憶装置５３を含む。陸側通信装置５１は、通信衛星４を介して船側通信装置２１と通信可能なものである。

【0023】

記憶装置５３には、海図データ、航海日程データ（ラーデン航海の出発日時及び到着日時、バラスト航海の出発日時及び到着日時）等が予め格納されている。例えば、これらのデータは、図略の入力装置を介して処理装置５２に入力され、処理装置５２が記憶装置５３に格納する。

【0024】

処理装置５２は、陸側通信装置５１が受信した航海実測データを記憶装置５３に格納する。また、処理装置５２は、インターネット１１に接続されており、インターネット１１を介して気象庁やＮＯＡＡ（National Ocean and Atmosphic Administration）等の外部機関１２から海気象データを取得し、取得した海気象データを記憶装置５３に格納する。記憶装置５３は、単一のユニットであってもよいし、航海実測データが格納されるユニットと海気象データが格納されるユニットとに分かれていてもよい。

【0025】

処理装置５２は、記憶装置５３に格納された海図データ、航海日程データ、航海実測データおよび海気象データを使用して各種の演算を行い、管理データを作成する。例えば、ＬＮＧ運搬船２がラーデン航海中であれば、管理データには今後の最適ラーデン航路と最適バラスト航路が含まれる。処理装置５２は、作成した管理データを記憶装置５３に格納するとともに、陸側通信装置５１に出力する。陸側通信装置５１は、処理装置５２から出力された管理データを通信衛星４を介して船側通信装置２１へ送信する。

【0026】

次に、陸上設備５の処理装置５２について、より詳細に説明する。処理装置５２は、最適航路導出部６１、第１気化ガス量推定部６２、第２気化ガス量推定部６３およびヒール量算出部６４を含む。

【0027】

最適航路導出部６１は、記憶装置５３に格納された海気象データに基づいて、燃料消費量が最小となる最適航路を導出する。例えば、ＬＮＧ運搬船２がラーデン航海中であれば、最適航路導出部６１は、今後の最適ラーデン航路と最適バラスト航路を導出する。最適バラスト航路は、本発明の予定バラスト航路に相当する。

【0028】

第１気化ガス量推定部６２は、記憶装置５３に格納された海気象データに基づいて、最適バラスト航路を通ったときにカーゴタンク３２内に残存するＬＮＧから発生する自然気化ガスの総量Ｑｎを推定する。具体的に、第１気化ガス量推定部６２は、図３に示すように、海気象データに基づいて自然気化ガスの単位時間当たりの発生量を求め、その自然気化ガスの単位時間当たりの発生量をバラスト航海期間で集計することによって、自然気化ガスの総量Ｑｎを推定する。自然気化ガスの発生量の単位時間は、１時間であってもよいし、１２時間（半日）であてもよいし、２４時間（１日）であってもよい。

【0029】

より詳しくは、第１気化ガス量推定部６２は、海気象データのうちの特に波情報および風情報から、ＬＮＧ運搬船２が最適バラスト航路を通ったときに、ＬＮＧ運搬船２がいつどれだけローリングおよびピッチングするかを求める。ついで、第１気化ガス量推定部６２は、自然気化ガスの単位時間当たりの発生量を、ＬＮＧ運搬船２のローリングおよびピッチングの影響により変化するように求める。

【0030】

例えば、自然気化ガスの単位時間当たりの発生量は、まず、船体３１の揺れがないときのカーゴタンク内３２に残存するＬＮＧから発生する基準発生量を算出し、ついで、この基準発生量に、ＬＮＧ運搬船２のローリングおよびピッチングの度合いに応じた揺動係数（例えば、１以上）を乗じることによって求めてもよい。例えば、揺動係数は、ＬＮＧ運搬船２のローリングおよびピッチングの度合が激しくなるほど大きくなってもよいし、同程度のローリングおよびピッチングが継続する場合は、１に近い数値であってもよい。

【0031】

第２気化ガス量推定部６３は、記憶装置５３に格納された海気象データに基づいて、最適バラスト航路を通ったときにスプレー作業によって気化するスプレー気化ガスの総量Ｑｓを推定する。具体的に、第２気化ガス量推定部６３は、図４に示すように、海気象データに基づいてスプレー作業の時期を決定し、各スプレー作業におけるスプレー気化ガスの発生量をバラスト航海期間で集計することによって、スプレー気化ガスの総量Ｑｓを推定する。図４では、各スプレー作業におけるスプレー気化ガスの発生量が一定であるが、スプレー作業ごとにスプレー気化ガスの発生量が異なっていてもよい。

【0032】

より詳しくは、第２気化ガス量推定部６３は、海気象データのうちの特に気温情報から、カーゴタンク３２の基準点（モス型タンクでは、赤道上の点）での温度が所定温度（例えば、−１１０℃）以下に保たれるようにスプレー作業の時期を決定する。例えば、カーゴタンク３２の基準点での温度が所定温度まで上昇したときにスプレー作業が開始されるようにタイムスケジュールを定めてもよい。あるいは、カーゴタンク３２の基準点での温度が所定温度に至ることが確実に阻止されるような時間間隔でスプレー作業が開始されるようにタイムスケジュールを定めてもよい。

【0033】

ヒール量算出部６４は、第１気化ガス量推定部６２で推定された自然気化ガスの総量Ｑｎと第２気化ガス量推定部６３で推定されたスプレー気化ガスの総量Ｑｓとを足し合わせて必要ヒール量Ｑｈを算出する（Ｑｈ＝Ｑｎ＋Ｑｓ）。算出された必要ヒール量Ｑｈは、処理装置５２から陸側通信装置５１へ出力され、陸側通信装置５１は、ＬＮＧ運搬船２がラーデン航海中に、必要ヒール量Ｑｈを船側通信装置２１へ送信する。

【0034】

以上説明したように、本実施形態の運航管理システム１では、海気象データに基づいて最適バラスト航路を通った時の自然気化ガスの総量Ｑｎおよびスプレー気化ガスの総量Ｑｓが推定され、これらが足し合わされることによって必要ヒール量Ｑｈが算出される。そのため、必要ヒール量Ｑｈを正確に算出することができる。そして、算出された必要ヒール量Ｑｈはラーデン航海中にＬＮＧ運搬船２へ送信されるので、ＬＮＧ運搬船２のクルーは、その必要ヒール量Ｑｈを参照してアンロードすべきＬＮＧの量をこれが最大となるように決定することができる。

【0035】

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0036】

例えば、本発明の予定バラスト航路は、必ずしも燃焼消費量が最小となる最適バラスト航路である必要はなく、例えばアンローディング基地とローディング基地とを最短距離で結ぶ大圏航路であってもよい。ただし、前記実施形態のように予定バラスト航路が最適バラスト航路であれば、算出される必要ヒール量Ｑｈを最も少ない量とすることができる。

【符号の説明】

【0037】

１ 運航管理システム
２ ＬＮＧ運搬船
２１ 船側通信装置
３２ カーゴタンク
５ 陸上設備
５１ 陸側通信装置
５２ 処理装置
６１ 最適航路導出部
６２ 第１気化ガス量推定部
６３ 第２気化ガス量推定部
６４ ヒール量算出部
７ スプレー装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】