晃動防止裝置及晃動防止方法
【專利摘要】一種晃動防止裝置（20），其以簡易或簡單的構(gòu)造或結(jié)構(gòu)防止在液體貨物運輸船或浮體式海洋設(shè)備（1）的薄膜式液體收納罐（10）內(nèi)產(chǎn)生晃動現(xiàn)象。該晃動防止裝置具有：多個浮體（24），其串聯(lián)地配置于運輸船或海洋設(shè)備的船體的縱向或橫向上；以及鉛垂支柱（23），其用于抵抗作用于浮體上的水平外力從而支承浮體，并且在上下方向上引導浮體。浮體具有用于確保恰當?shù)某运浚―）的重量。浮體通過懸浮于罐內(nèi)的自由液面（LL）來分割液面和液面附近的液體，從而使液體振動的固有頻率向高頻區(qū)域一側(cè)偏移。
【專利說明】晃動防止裝置及晃動防止方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晃動(尤指液體晃動，sloshing)防止裝置和晃動防止方法,更加詳細地說，涉及一種防止在液體貨物運輸船或浮體式海洋設(shè)備的薄膜式液體收納罐(membrane,薄膜式液貨艙)內(nèi)產(chǎn)生晃動現(xiàn)象的薄膜式液體收納罐的晃動防止裝置和晃動防止方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有用于對液化天然氣進行長距離海上輸送的液化天然氣運輸船(以下，稱作“LNG (Liquefied Natural Gas,液化天然氣)船”)。由于以極低溫(一 162。0將天然氣液化而成的液相的天然氣(即，液化天然氣)與氣相的天然氣相比被較大地減容，因此對于輸送效率而言極為有利。LNG船具有能夠承受這樣的極低溫(一 162°C )的特殊的罐構(gòu)造的LNG收納罐。作為以往的LNG收納罐的方式，已知有球形罐方式、多邊形薄膜式、多邊形SPB方式等，但是當前的主流為球形罐方式和多邊形薄膜式的LNG收納罐。
[0003]球形罐方式的LNG收納罐在構(gòu)造強度上是有利的，但是由于容積效率降低，因此存在有船體大型化的傾向。與此相對地，若為同等的裝載量，則與球形罐方式相比，薄膜式的LNG收納罐能夠使船體小型化，因此在建造成本、航路選擇的自由度等方面上是有利的。因此，考慮到液化天然氣的需求及輸送量的增大所導致的LNG收納罐的大型化傾向，近年來在LNG船的設(shè)計上采用薄膜式的LNG收納罐的傾向尤為顯著。
[0004]作為薄膜式的LNG收納罐的弱點，已知有在半載狀態(tài)下產(chǎn)生于罐內(nèi)的液體中的晃動現(xiàn)象?；蝿蝇F(xiàn)象是收納于罐內(nèi)的液體貨物等被罐的運動所激勵，而激烈地晃動的現(xiàn)象。因晃動現(xiàn)象而產(chǎn)生有如下問題:在罐的內(nèi)壁作用有過大的液體沖擊壓力、對罐支承構(gòu)造施加有變化負載、對船體運動造成影響、液體貨物飛散等。另一方面，作為取代固定式平臺的天然氣生產(chǎn)設(shè)備，近年來關(guān)`注于LNG — FPSO系統(tǒng)(Floating Production, Storage andOffloading system:浮體式海洋石油、氣體生產(chǎn)儲存裝運設(shè)備)等FLNG (Floating LNG)設(shè)施。FPSO用于從海上接收來自坑井的天然氣，并在進行了分離、預(yù)處理之后將其液化，進而作為LNG儲存、運送。由于FPSO的浮體被定位于海上，因此無法如通常的船舶那樣在暴風雨天時采取躲避行動，而且，在LNG的生產(chǎn)過程、向輸送船輸送LNG的輸送過程等中必然會產(chǎn)生LNG收納罐的半載狀態(tài)。因此，在具備了薄膜式的LNG收納罐的FPSO方式的浮體中，尤其存在產(chǎn)生晃動現(xiàn)象的隱患。
[0005]在日本特開2009-18608號公報(專利文獻I)中，記載有具備了球形獨立式罐和薄膜式罐這兩者的LNG船。在日本特表2011-505298號公報(專利文獻2)中，記載有關(guān)于具備薄膜式的LNG收納罐的大型LNG船的，利用分隔壁(艙壁)分割LNG收納罐的晃動防止技術(shù)。專利文獻I所記載的LNG船如下所述:通過將球形獨立式罐內(nèi)的液化天然氣酌情輸送至薄膜式罐而始終將薄膜式罐內(nèi)維持在滿載狀態(tài)，由此，防止在薄膜式罐中產(chǎn)生晃動。專利文獻2所記載的LNG收納罐如下所述:利用分隔壁完全分割罐內(nèi)區(qū)域，因罐內(nèi)區(qū)域的容積伴隨著分割而降低，從而防止產(chǎn)生晃動現(xiàn)象。[0006]另外，這樣的晃動現(xiàn)象也產(chǎn)生于壓載罐內(nèi)的壓載水中。作為防止產(chǎn)生壓載水的晃動現(xiàn)象的技術(shù)，在日本實公昭53-44237號公報(專利文獻3)中記載有如下晃動防止裝置:其構(gòu)成為通過利用漂浮式分隔壁分割壓載罐內(nèi)的壓載水自由液面，從而縮小位于分隔壁的各側(cè)的自由液面的面積。另外，在日本實開昭53-1792號公報(專利文獻4)中記載有如下晃動防止裝置:其構(gòu)成為通過使許多平板狀漂浮體漂浮于壓載水自由液面，從而大幅度地縮減自由液面的面積。
[0007]專利文獻1:日本特開2009-18608號公報
[0008]專利文獻2:日本特表2011-505298號公報
[0009]專利文獻3:日本實公昭53-44237號公報
[0010]專利文獻4:日本實開昭53-1792號公報
[0011]專利文獻I所記載的LNG船的結(jié)構(gòu)如下:當薄膜式罐內(nèi)的液量減少時，酌情將球形獨立式罐內(nèi)的液體向薄膜式罐內(nèi)補充，由此，始終維持薄膜式罐的滿載狀態(tài)。因此，在專利文獻I的LNG船中，必須始終同時共用不同方式的罐，而且，由于在船體設(shè)有在球形獨立式罐與薄膜式罐之間輸送液化天然氣的流體輸送設(shè)備等，因此導致LNG船的構(gòu)造整體復雜化。
[0012]專利文獻2所記載的晃動防止裝置具有利用分隔壁完全分割薄膜式罐內(nèi)的區(qū)域的結(jié)構(gòu)，由于薄膜式罐的內(nèi)表面由厚度Imm以下的較薄的合金形成，因此當考慮到達到高度25m?40m左右的自支撐或直立分隔壁的構(gòu)造的穩(wěn)定性、強度及耐力，分隔壁與罐內(nèi)表面之間的接合構(gòu)造，進一步考慮用于支承分隔壁的牢固的支承構(gòu)造等時，利用這樣的分隔壁分別薄膜式罐的做法會導致建造成本上的不利，船體構(gòu)造的復雜化，船體的設(shè)計、建造上的困難性等。
[0013]專利文獻3所記載的漂浮式分隔壁具有如下結(jié)構(gòu):將用于引導并且保持分隔壁的引導保持用的鋼材構(gòu)件固定于壓載罐的壁面，并且利用分隔壁分割壓載水的自由液面，由此，縮小位于分隔壁的各側(cè)的自由液面的面積。該結(jié)構(gòu)與防止壓載罐的晃動相關(guān)。但是，由厚度Imm以下的較薄的合金形成的薄膜式罐的內(nèi)表面并不保有足以支承這樣的分隔壁的強度，從而極難將這樣的鋼材構(gòu)件安裝于罐內(nèi)表面。另外，分隔壁的兩端以能夠上下運動的方式支承于罐內(nèi)壁，且該分隔壁沿著壓載罐的全長或整個寬度延伸，因此，在大容量的大型罐內(nèi)增大了分隔壁的水平支點間的距離(全長)，因此難以確保分隔壁的強度、耐力。另外，在產(chǎn)生晃動時，在分隔壁的長度方向上也略微產(chǎn)生有自由液面的液面高度差，因此必須將分隔壁的高度設(shè)為這樣的液面高度差以上的尺寸。另外，由于這樣的液面高度差使分隔壁整體地傾斜，因此導致引導、保持用鋼材構(gòu)件以傾斜姿勢約束或卡定分隔壁，其結(jié)果，易于產(chǎn)生阻礙分隔壁自由上下運動的狀態(tài)。
[0014]由于專利文獻4所記載的晃動防止部件具有利用許多板狀漂浮體整體地抑制壓載水自由液面的運動的結(jié)構(gòu)，因此需要在罐內(nèi)設(shè)置以能夠使許多漂浮體上下運動的方式對其進行支承的許多引導構(gòu)件。雖然該結(jié)構(gòu)對于防止壓載罐內(nèi)的液體的晃動而言或許適用，但是，由于在輸送液化天然氣的薄膜式罐中，罐內(nèi)表面由如上所述的厚度Imm以下的較薄的合金形成，因此難以在罐內(nèi)設(shè)置這么多的引導構(gòu)件及其支承構(gòu)造。另外，專利文獻4所記載的晃動防止部件只是縮小了自由水面的面積，并不能直接限制或控制水面下的水的運動或振動。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明就是鑒于這樣的情況而做成的，其目的在于提供一種有效地防止產(chǎn)生儲存于薄膜式液體收納罐內(nèi)的液體的晃動現(xiàn)象的，具有簡易或簡單的構(gòu)造的晃動防止裝置。
[0016]本發(fā)明的又一目的在于提供一種能夠利用簡易或簡單的結(jié)構(gòu)有效地防止產(chǎn)生儲存于薄膜式液體收納罐內(nèi)的液體的晃動現(xiàn)象的晃動防止方法。
[0017]本發(fā)明為了達成上述目的，提供一種晃動防止裝置，其設(shè)于液體貨物運輸船或浮體式海洋設(shè)備的薄膜式液體收納罐內(nèi)，用于防止該罐內(nèi)產(chǎn)生晃動現(xiàn)象，其特征在于，
[0018]該晃動防止裝置具有:
[0019]多個浮體，其串聯(lián)地配置于上述運輸船或海洋設(shè)備的船體的縱向或橫向上；以及
[0020]多個鉛垂支柱，其用于抵抗作用于上述浮體上的水平外力從而支承該浮體，并且在上下方向上引導上述浮體，
[0021]上述浮體具有在保有預(yù)先設(shè)定的吃水量(指的是從液面起測量的吃水尺寸或沒水量，以下，在本說明書和權(quán)利要求書的范圍內(nèi)稱作“吃水量”)的狀態(tài)下懸浮于上述罐內(nèi)的自由液面的重量，該浮體通過懸浮于上述罐內(nèi)的自由液面而分割該液面和液面下的液體，并且使上述浮體的兩側(cè)的液體在該浮體的下側(cè)區(qū)域連續(xù)。
[0022]本發(fā)明還提供一種晃動防止方法，其用于防止液體貨物運輸船或浮體式海洋設(shè)備的薄膜式液體收納罐內(nèi)產(chǎn)生晃動現(xiàn)象，其特征在于，
[0023]在上述運輸船或海洋設(shè)備的船體的縱向或橫向上串聯(lián)地配置有多個浮體，該多個浮體被支承以抵抗水平外力并且與液位變化相對應(yīng)地上下運動，
[0024]通過使確保了預(yù)先設(shè)定的吃水量的上述浮體懸浮于上述罐內(nèi)的自由液面而分割該液面和液面下的液體，并且使該浮體的兩側(cè)的液體在上述浮體的下側(cè)區(qū)域連續(xù)，由此，使產(chǎn)生于上述罐內(nèi)的液體振動的固有頻率向高頻區(qū)域一側(cè)偏移,從而防止產(chǎn)生晃動現(xiàn)象。
[0025]采用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)，對于儲存于罐內(nèi)的液體，僅液面和液面附近的液體被浮體分割，而罐內(nèi)的液體在浮體的下側(cè)區(qū)域整體地連續(xù)。各浮體與液面的上下運動相對應(yīng)地獨立地上下運動。罐內(nèi)的液體振動因浮體的上下運動而衰減，并且液體振動的固有頻率因自由液面被分割而向高頻區(qū)域一側(cè)偏移。采用本發(fā)明，利用這樣的固有頻率的偏移，能夠防止海洋波浪和船體運動與罐內(nèi)的液體振動間的同步，從而能夠預(yù)先防止或抑制晃動的產(chǎn)生。另外，雖然浮體將罐內(nèi)區(qū)域分割為U字管形態(tài)，但是根據(jù)本發(fā)明人的研究，不會產(chǎn)生有害的U字管振動。另外，在防止船體的橫擺(橫搖)所產(chǎn)生的晃動的情況下，浮體列排列于船體縱向(船體前后方向、船體長度方向或橫搖軸線方向)上，在防止船體的縱擺(縱搖)所產(chǎn)生的晃動的情況下，浮體列排列于船體橫向(左右舷方向、船體寬度方向或縱搖軸線方向)上。
[0026]通過本發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)通過這樣分割自由液面和液面下的液體所獲得的晃動防止效果實質(zhì)上與利用分隔壁(艙壁)完全分割罐內(nèi)的液體整體的情況下所獲得的晃動防止效果相同或相當。即，采用本發(fā)明，無需利用分隔壁整體地分割罐內(nèi)的液體，只需使浮體列懸浮于罐內(nèi)即可，因而，無需考慮自支撐或直立分隔壁的構(gòu)造的穩(wěn)定性、強度及耐力，分隔壁與罐內(nèi)表面間的接合構(gòu)造，進而用于支承分隔壁的牢固的支承構(gòu)造等問題即可將晃動防止機構(gòu)配置于罐內(nèi)。另外，本發(fā)明無需同時使用意欲防止晃動產(chǎn)生的不同方式的罐，無需在罐之間輸送液化天然氣等。另外，在本發(fā)明中，浮體無需大范圍地抑制自由液面的運動，只需利用浮體列分割自由液面及其附近的液體即可。因此，采用本發(fā)明，能夠利用具有簡易或簡單的構(gòu)造的晃動防止機構(gòu)有效地防止在薄膜式液體收納罐內(nèi)產(chǎn)生晃動。
[0027]另外，采用本發(fā)明，由于只需利用多個浮體分割液面即可，因此大幅度地縮短了浮體的水平支點間的距離。因此，能夠較容易地確保浮體的強度。此外，由于在浮體列的方向上沿著浮體列所產(chǎn)生的自由液面的液面高度差能夠被浮體之間的高度差大致吸收，因此能夠縮小浮體的高度尺寸。
[0028]采用本發(fā)明的晃動防止裝置，能夠利用簡易或簡單的構(gòu)造有效地防止產(chǎn)生儲存于薄膜式液體收納罐內(nèi)的液體的晃動現(xiàn)象。
[0029]采用本發(fā)明的晃動防止方法，能夠利用簡易或簡單的結(jié)構(gòu)有效地防止產(chǎn)生儲存于薄膜式液體收納罐內(nèi)的液體的晃動現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是概略地表示具有本發(fā)明的實施方式的晃動防止裝置的LNG船的整體結(jié)構(gòu)的縱首1J視圖。
[0031]圖2的(A)是圖1的I 一 I線處的LNG收納罐的剖視圖，圖2的(B)是表示應(yīng)用于LNG收納罐中的裝貨限制的概要的剖視圖。
[0032]圖3是示意性地表示具有晃動防止裝置并且具有四邊形截面的LNG收納罐的結(jié)構(gòu)的俯視圖和局部放大俯視圖。
[0033]圖4的(A)是圖3的II — II線處的剖視圖，圖4的(B)是圖3的III — III線處的剖視圖。
[0034]圖5是用于示例浮體的結(jié)構(gòu)和截面形狀的概略剖視圖。
[0035]圖6是產(chǎn)生左右舷方向(船體橫向)上的晃動的波的激勵頻率與產(chǎn)生于LNG收納罐內(nèi)的橫搖角每I度的最大波振幅之間的關(guān)系的線圖，在圖6中示出了在將LNG收納罐內(nèi)的液位比假定為63%的條件下求得的數(shù)值分析結(jié)果。
[0036]圖7是表示產(chǎn)生左右舷方向上的晃動的波的激勵頻率與產(chǎn)生于LNG收納罐內(nèi)的橫搖角每I度的最大波振幅之間的關(guān)系的線圖，在圖7中示出了在將LNG收納罐內(nèi)的液化天然氣的液位比假定為30%的條件下求得的數(shù)值分析結(jié)果。
[0037]圖8是表示LNG收納罐內(nèi)的液體運動的一階固有頻率與罐內(nèi)液位之間的關(guān)系的線圖。
[0038]圖9是用于示例由浮體所進行的液面分割的方式的剖視圖。
[0039]圖10是表示與自由液面數(shù)的區(qū)別相關(guān)聯(lián)的固有頻率的偏移的線圖。
[0040]圖11是用于說明圖9的(A)所示的浮體的晃動防止效果的線圖。
[0041]圖12是表示橫擺中心的高度與最大波振幅之間的關(guān)系的線圖。
【具體實施方式】
[0042]優(yōu)選的是，浮體以彼此隔開間隔的方式配置，在相鄰的浮體彼此之間形成有可供液體流動的間隙。另外，在浮體與罐的內(nèi)壁面之間也形成有可供液體流動的間隙。由于在上述間隙中流動的液體的運動起到使罐內(nèi)的液體振動衰減的作用，因此能夠進一步獲得液體振動的衰減效果，因而，能夠進一步有效地防止晃動的產(chǎn)生。
[0043]浮體優(yōu)選至少具有罐整個高度ΗΧ0.05以上的吃水量，優(yōu)選的是，將浮體的吃水量設(shè)定為罐整個高度ΗΧ0.1以上的尺寸，或在罐整個高度ΗΧ0.5的液位處將從浮體的下部至罐底面的距離設(shè)定為液位hX 0.80以下的尺寸。例如，在HX 0.3?HX 0.7的范圍(或，ΗΧ0.4?0.6的范圍)的液位處將從浮體的下部至罐底面的距離設(shè)定為液位hX 0.80以下的尺寸，將浮體的吃水量設(shè)定為液位hX0.20以上的尺寸。
[0044]采用本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，鉛垂支柱貫穿浮體。在罐的頂面固定有用于支承支柱的上端部的上基部，在罐的底面固定有用于支承支柱的下端部的下基部。基部用于限制浮體的上下運動范圍并阻止浮體與罐的頂面或底面相碰撞。另外，基部將支柱的鉛垂支點間的距離縮短為比罐內(nèi)區(qū)域的高度小的距離，從而提高了支柱的強度及剛性。優(yōu)選的是，將用于阻止浮體上升的上側(cè)基部的下表面與罐頂面之間的尺寸設(shè)定為罐整個高度ΗΧ0.3以下的范圍內(nèi)的值。更加優(yōu)選的是，將用于阻止浮體下降的下側(cè)基部的上表面與罐底面之間的尺寸設(shè)定為罐整個高度ΗΧ0.1以下的范圍內(nèi)的值。
[0045]優(yōu)選的是，液體的自由液面被排列于船頭尾方向(船體縱向)上的浮體沿著船體寬度方向(船體橫向)均勻地分割。各浮體被在船頭尾方向上隔開間隔的多個鉛垂支柱以能夠上下運動的方式支承。例如，浮體排列配置于沿著船頭尾方向延伸的罐的中心軸線上，或?qū)嵸|(zhì)上并排地配置為平行的多列。
[0046]在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，浮體由空心多面體構(gòu)成，該空心多面體由平面和鉛垂面構(gòu)成。用于確保浮力的內(nèi)部空心區(qū)域形成于浮體內(nèi)部。浮體優(yōu)選具有:隔板部分，其沿著鉛垂方向延伸；以及側(cè)方突出部分，其從隔板部分向側(cè)方延伸。隔板部分用于分割自由液面或自由液面附近的液體。側(cè)方突出部分以使液體振動衰減并且抑制浮體自身的上下運動的方式發(fā)揮功能。
[0047]如所期望的那樣，浮體具有用于調(diào)節(jié)該浮體的吃水量的浮力調(diào)整部件。優(yōu)選的是，浮力調(diào)整部件具有使罐內(nèi)區(qū)域的液體流入浮體的內(nèi)部空心區(qū)域內(nèi)的浮力降低部件，或用于調(diào)節(jié)上述浮體的重量的浮體重量調(diào)節(jié)部件。也可以將與罐內(nèi)液位相關(guān)聯(lián)且能夠可變地控制吃水量的浮力控制部件設(shè)于浮體。
[0048]在本發(fā)明的一優(yōu)選的實施方式中，被鉛垂剖切面剖切后的罐的截面為四邊形。由于從防止晃動的觀點出發(fā)，四邊形截面的罐與八邊形截面的罐相比是不利的，因此以往通常采用容積效率較差的八邊形截面的罐。但是，通過在四邊形截面的罐中采用上述結(jié)構(gòu)的晃動防止機構(gòu)，能夠提高晃動防止功能并且提高容積效率。
[0049]以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0050]圖1是概略地表示LNG船(液化天然氣運輸船)的整體結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。
[0051]在圖1中示出了具備本發(fā)明的實施方式的晃動防止裝置20的LNG船。LNG船I具有船頭部2、罐劃分區(qū)域3、發(fā)動機室4以及船尾部5。在發(fā)動機室4的上方配置有居住區(qū)6和操舵室7。罐劃分區(qū)域3被沿著左右舷方向(船體寬度方向)延伸的分隔壁8劃分，在各劃分區(qū)域內(nèi)配置有具備晃動防止裝置20的薄膜式的LNG收納罐10。另外，也可以將圖1所示的LNG船I理解為海上的LNG - FPS0。在該情況下，LNG船I保持為固定于海面WL上的位置的狀態(tài)。
[0052]圖2的(A)是圖1的I 一 I線處的LNG收納罐10的剖視圖。在圖2的(A)中，以虛擬線(單點劃線)示出了船體。
[0053]LNG收納罐10 (以下，稱作“罐10”)具有以厚度Imm以下的金屬薄膜(薄膜)12完全覆蓋安裝于船體內(nèi)部的隔熱材料11的表面(罐內(nèi)表面)而成的構(gòu)造。被左右舷方向上的鉛垂剖切面(1-1線)剖切后的罐10的截面為八邊形。作為隔熱材料11，通常使用有發(fā)泡珍珠巖膠合板箱，或聚氨酯、絕熱材料等。作為金屬薄膜12，通常使用有厚度0.7_左右的因瓦合金材料(36%鎳鋼)、或SUS3041薄膜等。罐10構(gòu)成具有30m?40m的寬度的大型的薄膜型LNG收納罐。
[0054]圖2的(B)是表示應(yīng)用于這樣的薄膜型LNG收納罐中的裝貨限制的剖視圖。
[0055]在罐10內(nèi)形成有能夠收納液化天然氣(LNG)的LNG收納區(qū)域15，從空間上講，可在LNG收納區(qū)域15的罐整個高度H的范圍內(nèi)任意地設(shè)定液化天然氣的自由液面LL。但是，若在LNG收納區(qū)域15內(nèi)的液體(液化天然氣)中產(chǎn)生有晃動現(xiàn)象，則會因激烈地與金屬薄膜12相碰撞的液體而對金屬薄膜12作用有極高的液壓，其結(jié)果，存在有罐10的構(gòu)造體因過大的液壓作用而被破壞的隱患。例如，在過去就產(chǎn)生過由多個木制保冷箱構(gòu)成的隔熱材料11因晃動產(chǎn)生時的液壓而被壓扁，從而導致金屬薄膜12斷裂的事例。在因金屬薄膜12的斷裂或損傷而導致極低溫的液化天然氣向船外漏出的情況下，液化天然氣瞬間氣化而成為火災(zāi)事故等的原因，因此必須將這樣的情況防患于未然。
[0056]根據(jù)這樣的情況，在船級社協(xié)會規(guī)則等中限定了薄膜型LNG收納罐的裝貨限制，液面LL被限定為在高度hi的范圍kl內(nèi)或在高度h3的范圍k3內(nèi)，液面LL位于高度h2的范圍內(nèi)(范圍k2)的半載狀態(tài)是不被允許的。對于船級社協(xié)會規(guī)則等的限定，也存在有通過在將來修正規(guī)則等而被變更的可能性，但是根據(jù)在現(xiàn)行的船級社協(xié)會規(guī)則等中限定了的裝貨條件，高度hi為罐整個高度ΗΧΟ.1，高度hi +h2為罐整個高度ΗΧΟ.7。S卩，薄膜型LNG收納罐的能夠裝貨的高度范圍被限制在罐整個高度HX 0.7以上的范圍k3，或罐整個高度HX0.1以下的范圍kl。但是，在海上的LNG — FPSO中，在生產(chǎn)過程或輸送過程中肯定會產(chǎn)生液面LL位于高度h2的范圍內(nèi)(即，罐整個高度HX0.1?HX0.7的范圍k2)的半載狀態(tài)。另外，在大型LNG船中，期望滿足兩港裝載等要求，即在多個港口裝載液化天然氣，并對大量的液化天然氣進行長距離海上輸送的輸送方式，在這樣的輸送方式中，會過渡性地產(chǎn)生有液面LL位于高度h2的范圍k2內(nèi)的半載狀態(tài)。但是，因這樣的半載狀態(tài)會導致產(chǎn)生晃動的隱患，從而難以容許在LNG - FPSO的生產(chǎn)過程或輸送過程中產(chǎn)生有LNG半載狀態(tài)，另外，會產(chǎn)生LNG半載狀態(tài)的兩港裝載等LNG船的輸送方式并不被上述裝貨限制所許可。
[0057]本例的LNG船I具備用于防止這樣的半載時產(chǎn)生晃動的現(xiàn)象的晃動防止裝置20。晃動是一種振動現(xiàn)象，是因罐10晃動的海洋波浪的振動頻率(激勵頻率)與罐10內(nèi)的液體運動(液化天然氣的振動)的固有頻率相一致，它們的振動相互同步而產(chǎn)生的。另外，當船體自身的橫擺運動固有頻率與罐10內(nèi)的液體運動的固有頻率相一致時也會產(chǎn)生有同樣的同步現(xiàn)象，因此也要注意這樣的同步。罐10的晃動防止裝置20以阻止這樣的振動的同步的方式發(fā)揮功能。
[0058]如圖2的(A)所示，晃動防止裝置20包括:上下一對基部21、22 ;鉛垂支柱23，其在基部21和基部22之間沿著鉛垂方向延伸；以及浮體24，其被鉛垂支柱23以能夠使其上下運動的方式支承。位于下側(cè)的基部21豎立設(shè)置于罐底面13上，位于上側(cè)的基部22從罐頂面14下垂。鉛垂支柱23構(gòu)成在上下方向上引導浮體24的引導部件。上基部21、下基部22構(gòu)成限制浮體24的上下運動范圍的止動件或上下運動限制部件?；?1、22作為防止浮體24與罐底面13或罐頂面14相碰撞、并且將鉛垂支柱23的上端部牢固地固定于罐頂面14、將下端部牢固地固定于罐底面13的高剛性的支柱支承體發(fā)揮功能。鉛垂支柱23的支點間的距離j2是根據(jù)基部21、22的高度尺寸jl、j3的設(shè)定來確定的，支點間的距離j2直接關(guān)系到鉛垂支柱23的剛性和強度。在產(chǎn)生晃動時，較大的液壓作為水平外力作用于各浮體24，因而，較大的水平負載作用于鉛垂支柱23，但是通過增大基部21的高度尺寸jl和基部22的高度尺寸j3，能夠縮短支點間的距離j2，從而能夠提高鉛垂支柱23的剛性和強度。
[0059]高度尺寸jl實質(zhì)上與從最低位置的浮體24的下部或下表面至罐底面13的距離相同，高度尺寸j3實質(zhì)上與從最高位置的浮體24的上部或上表面至罐頂面14的距離相同。高度尺寸jl?j3與高度hi?h3、范圍kl?k3相對應(yīng)。例如，高度尺寸jl?j3被設(shè)定為實質(zhì)上與高度hi?h3相同的值。如所期望的那樣，設(shè)定為jl ( h1、j3 ( h3，從而確保了浮體24的充分的上下運動范圍。
[0060]圖3是示意性地表示罐10的結(jié)構(gòu)的俯視圖和局部放大俯視圖，圖4是圖3的II 一II線和II1-1II線處的剖視圖。但是，罐10具有四邊形(矩形)截面(II 一 II線截面)。
[0061]通常，如圖2所示，LNG收納罐被設(shè)計為底部區(qū)域和頂部區(qū)域的寬度逐漸縮小的八邊形截面。該形狀是以防止晃動為主所考慮的截面形狀。另一方面，在圖3和圖4所示的罐10中，被左右舷方向上的鉛垂剖切面(II 一 II線)剖切后的LNG收納罐的截面為四邊形。即，只要考慮到晃動防止裝置20的晃動防止效果，作為LNG收納罐的截面不一定采用八邊形截面的設(shè)計，也可以采用四邊形截面。在設(shè)計具有同等的高度和寬度的罐的情況下，四邊形截面的罐與八邊形截面的罐相比在提高容積效率上是有利的。
[0062]如圖3和圖4所示，在各罐10中，多個(在本例中為3個)浮體24以相互隔開間隔的方式串聯(lián)地配置于船頭尾方向(船體縱向)上。液面LL被浮體24沿著左右舷方向分割。在相鄰的浮體24之間形成有可供液化天然氣流動的間隙或空間25。另外，在浮體24與罐內(nèi)壁面16之間還形成有可供液化天然氣流動的間隙或空間26。例如，間隙25、26的寬度G與浮體24的全長E之比被設(shè)定在G / E = I / 100?I / 10的范圍內(nèi)。
[0063]鉛垂支柱23排列配置于沿著船體前后方向或船體長度方向(船體縱向)延伸的罐10的中心軸線X — X上，各浮體24被貫穿浮體24的多個鉛垂支柱23 (在本例中為一對鉛垂支柱23)以能夠使其上下運動的方式支承。各浮體24由氣密、液密結(jié)構(gòu)的金屬制空心體構(gòu)成，并利用作用于浮體24自身的浮力始終懸浮于液面LL。浮體24的吃水量D是根據(jù)浮體24的自重和浮力來確定的。在難以恰當?shù)卮_保浮體24的吃水量D的情況下，例如，也可以采用如下結(jié)構(gòu):作為用于調(diào)節(jié)浮力的液體導入部件，在浮體底部形成孔或開口，從而能夠使液體(液化天然氣)浸入到浮體24內(nèi)，或者也可以將比重較高的液體或固體等追加收納于浮體24內(nèi)。
[0064]圖5是概略地表示浮體24的結(jié)構(gòu)的剖視圖和立體圖。在圖5的(A)和圖5的(B)中示出了圖2?圖4所示的倒T字形截面的浮體24,在圖5的(C)中示出了不具備側(cè)方突出部的I形截面的浮體24。另外，在圖5的(D)中示出了十字形截面的浮體24，在圖5的
(E)中示出了倒T字形截面的變形例的浮體24。另外，在圖5的(F)中示出了在倒T字形浮體的下表面兩側(cè)邊緣配置了左右一對下垂突出部29的倒Y字形截面的浮體24。[0065]圖5的(A)和圖5的(B)所示的浮體24具有下部向側(cè)方突出的倒T字形的截面。浮體24具備多個套管28。套管28具有多邊形截面并在上下方向上貫穿浮體24。鉛垂支柱23插入各套管28內(nèi)。鉛垂支柱23,例如由外形尺寸80cmX 40cm、板厚5cm的不銹鋼的多邊形金屬管構(gòu)成。對于這樣的金屬管而言，在簡易的構(gòu)造設(shè)計中確認了在確保鉛垂支柱23的功能的基礎(chǔ)上發(fā)揮有充分的構(gòu)造強度。但是，在考慮到浮體24的液體振動衰減效果的情況下，進行了更加詳細的液體運動模擬，從而考慮能夠縮小鉛垂支柱23的截面尺寸。套管28具有與鉛垂支柱23的外形相似的矩形截面，在鉛垂支柱23的外表面與套管28的內(nèi)表面之間確保有規(guī)定的空隙。多個鉛垂支柱23在維持了浮體24的姿勢不變的狀態(tài)下引導浮體24的上下運動。作為圖5的(A)和圖5的(B)所示的浮體24的變形例，列舉有圖5的
(F)所示的倒Y字形截面的浮體24。突起29發(fā)揮有擾亂浮體24的下表面附近的流體的流動的作用。
[0066]圖5的(C)所示的浮體24由具有內(nèi)部空心區(qū)域27的截面呈矩形的箱形形狀或框體形狀的空心面板構(gòu)件構(gòu)成，且不具備側(cè)方突出部分。這樣的截面形狀的浮體24分割液面LL和液面附近的液體，有效地防止晃動的產(chǎn)生。
[0067]如圖5的(A)、圖5的(D)和圖5的(E)所示，通過采用作為消波形狀而被熟知的截面形狀，即難以受到上下晃動波強制力的作用的截面形狀，能夠抑制晃動產(chǎn)生時的浮體24的上下運動，能夠進一步提高浮體24的晃動防止效果。
[0068]作為消波形狀，除了圖5的(A)、圖5的(D)以及圖5的(E)所示的形狀以外，還設(shè)想有使浮體底部的截面形狀呈圓形地彎曲而成的形狀、使浮體底部形成為三角形狀而成的形狀等，但是如圖5的(A)、圖5的(D)以及圖5的(E)所示，具有側(cè)方突出部分的浮體24發(fā)揮有使液體運動衰減的衰減效果，因此在防止晃動上是有利的。
[0069]需要晃動防止效果的液體振動的頻率因罐10的形狀、尺寸，罐10的支承構(gòu)造等構(gòu)造特性，船體或浮體式海洋設(shè)備的運動特性，或航行海域的波浪特性等的不同而不同。因此，無法一概而論地確定浮體24的各部尺寸。順便說一下，在防止關(guān)于冬季的北大西洋的，具有寬度W = 40m,罐整個高度H = 40m的罐10的FPSO的，由橫擺所導致的晃動現(xiàn)象的情況下，在罐10內(nèi)的液體振動為頻率0.15Hz以上的條件下，在大致所有的液位h處，浮體自身的上下運動較少，而且，當謀求發(fā)揮晃動防止效果的浮體尺寸時，在圖5的(A)和圖5的(D)所示的截面形狀的浮體24中，例如T = 8m、Tl = 4.8m、B = 3.3m、BI = 7m,在圖5的(E)所示的截面形狀的浮體24中，例如T = 8m、Tl = 4.8m、T2 = 1.6m、B = 3.3m、BI = 7.6m、B2 = 2m。但是，上述各部尺寸的組合只是示例，當然，也可以設(shè)想發(fā)揮同等的晃動防止性能的其他參數(shù)組合。另外，關(guān)于浮體24的截面形狀，也可以采用下邊開口的長方形截面(倒凹形截面、大致Π字形截面)、倒Y字形截面、X字形截面等各種形狀。
[0070]浮體24并沒有整體地分割罐10內(nèi)的液體，而是僅分割液面LL及其附近的液體，因此浮體24的兩側(cè)的液體在浮體24的下側(cè)區(qū)域連續(xù)。浮體24與液面LL的運動相對應(yīng)地上下運動，從而抑制罐10內(nèi)的液體振動。通過利用浮體24分割液面LL，液體運動的固有頻率向高頻率側(cè)偏移。利用浮體24進行的分割獲得有與利用分隔壁(艙壁)完全分割罐內(nèi)區(qū)域相同的效果。由于浮體24將罐內(nèi)區(qū)域分割為U字管形態(tài)，因此雖然存在有產(chǎn)生左右的液柱交替地上升的U字管振動的隱患，但是如后所述，U字管振動較小，并不會產(chǎn)生有害的U字管振動。[0071]圖6和圖7是表示將橫擺(船體橫搖)1度賦予船體的波的激勵頻率與產(chǎn)生于罐10內(nèi)的橫搖角每I度的最大波振幅μ之間的關(guān)系的線圖。最大波振幅μ是振動時的液面邊緣部相對于靜止水平液面的上升量(最大值)。激勵頻率與最大波振幅μ之間的關(guān)系是與寬度W = 40m、罐整個高度H = 40m的LNG收納罐相關(guān)的數(shù)值分析結(jié)果。圖6是表示將LNG收納罐內(nèi)的液化天然氣的液位比h / H設(shè)定為63% (因而，h =大致25m)的情況下所獲得的數(shù)值分析結(jié)果的線圖，圖7是表示將LNG收納罐的液化天然氣的液位比h / H設(shè)為30%(因而，h = 12m)的情況下所獲得的數(shù)值分析結(jié)果的線圖。橫擺中心C的位置被設(shè)定為罐橫截面的中心(Xe = 20m, Zc = 20m)。
[0072]在圖6和圖7中，將冬季北大西洋所產(chǎn)生的概率較高的海洋波浪的頻率表示為激勵頻率的頻率區(qū)域α。在冬季的北大西洋所產(chǎn)生的海洋波浪具有大致頻率區(qū)域α的頻率(大致0.1lHz?大致0.14Hz的頻率)。另外，在圖6和圖7中示出了 LNG船I的船體的橫搖固有頻率。在本例中,船體的橫搖固有頻率顯現(xiàn)于遠低于頻率區(qū)域α的頻率區(qū)域內(nèi)。
[0073]圖6和圖7所示的數(shù)值分析結(jié)果與具有寬度W = 40m、罐整個高度H = 40m的截面的以下3種LNG收納罐相關(guān)。
[0074](I)不具備晃動防止裝置、分隔壁，且在罐內(nèi)區(qū)域完全不具備內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的LNG收納罐(比較例I)
[0075](2)在晃動防止裝置20的位置(寬度方向中央)具備左右地分割罐內(nèi)區(qū)域的分隔壁的LNG收納罐(比較例2)
[0076](3)具備晃動防止裝置20的本發(fā)明的罐10 (本實施例)
[0077]在完全不具備內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的LNG收納罐(比較例I)中，在0.13Hz?0.14Hz (圖6)，或大致0.12Hz (圖7)的激勵頻率下，最大波振幅μ急劇增大，該頻率顯現(xiàn)于頻率區(qū)域α的范圍內(nèi)。因而，比較例I的LNG收納罐在頻率區(qū)域α內(nèi)具有與海洋波浪同步的同步點，因此考慮存在有因海洋波浪與罐內(nèi)的液體同步而產(chǎn)生晃動的隱患。
[0078]在利用分隔壁分割罐內(nèi)區(qū)域的比較例2的LNG收納罐中，在0.20Hz?0.21Hz(圖6)，或大致0.20Hz (圖7)的激勵頻率下，最大波振幅μ急劇地增大。該頻率屬于遠高于頻率區(qū)域α的頻率區(qū)域。即，通過利用分隔壁分割罐內(nèi)區(qū)域，同步點大幅度地向高頻率側(cè)偏移，因此能夠防止海洋波浪與罐內(nèi)的液體間的同步，能夠?qū)a(chǎn)生晃動的現(xiàn)象防患于未然。但是，考慮到自支撐或直立分隔壁的構(gòu)造的穩(wěn)定性、強度以及耐力，分隔壁與罐內(nèi)表面間的接合構(gòu)造，進一步考慮到支承分隔壁的牢固的支承構(gòu)造等，利用分隔壁分割薄膜式罐的做法會因建造成本上的不利，船體構(gòu)造的復雜化，船體的設(shè)計、建造的困難性等情況而導致經(jīng)濟或?qū)嶋H業(yè)務(wù)上的困難。
[0079]另一方面，在具備晃動防止裝置20的本實施例的罐10中，與比較例2相同，在
0.20Hz?0.21Hz (圖6)，或大致0.20Hz (圖7)的激勵頻率下，最大波振幅μ急劇地增大，該頻率屬于遠高于頻率區(qū)域α的頻率區(qū)域。即，通過利用晃動防止裝置20的浮體24僅分割罐內(nèi)的液面LL及其附近的液體，能夠與具備分隔壁的比較例2的LNG收納罐相同地使同步點大幅度地向高頻率側(cè)偏移，因而，能夠防止海洋波浪與罐內(nèi)的液體間的同步，從而能夠?qū)a(chǎn)生晃動的現(xiàn)象防患于未然。
[0080]在圖6 (下側(cè)的線圖)中示出了浮體24相對于液面LL的上下運動與激勵頻率之間的關(guān)系。在0.20Hz?0.21Hz的頻率區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的浮體24的上下運動只是幅度較小的運動。另外，在圖6中也示出了在0.14Hz?0.15Hz的頻率區(qū)域內(nèi)浮體24進行上下運動的情況。該運動只是因浮體24自身的固有頻率位于該頻率區(qū)域內(nèi)而引發(fā)的，另外，該上下運動是幅度較小的運動。
[0081]圖8是表示謀求LNG收納罐內(nèi)的液體運動的一階固有頻率fl與罐內(nèi)液位h之間的關(guān)系的數(shù)值計算的計算結(jié)果的線圖。在圖8中示出了關(guān)于完全不具備內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的罐整個高度H = 40m的LNG收納罐的，使罐的寬度W變化為40m、20m、15m的情況下所獲得的一階固有頻率fl與罐內(nèi)液位h之間的關(guān)系。另外，在圖8中，將冬季北大西洋所產(chǎn)生的概率較高的海洋波浪的頻率表示為上述頻率區(qū)域α。在圖8中，在液位h和罐寬度W與頻率區(qū)域α的區(qū)域相符的情況下，考慮為極易產(chǎn)生晃動現(xiàn)象的條件成立。另外，一階固有頻率fl是由圖8所示的晃動固有頻率估計式所求得的。
[0082]如圖8所示，當超過液位h =大致8m時,寬度W = 40m的LNG收納罐的一階固有頻率Π顯現(xiàn)于頻率區(qū)域α內(nèi)。S卩，為了可靠地防止寬度W = 40m的LNG收納罐的晃動現(xiàn)象，考慮有必要將液位h限制在8m以下。與此相對地，在液位h =大致2m?3m時，寬度W=20m的LNG收納罐的一階固有頻率fl顯現(xiàn)于頻率區(qū)域α內(nèi)，但是在液位h =大致4m以上的狀態(tài)下，寬度W = 20m的LNG收納罐的一階固有頻率fl顯現(xiàn)于比頻率區(qū)域α高的頻率區(qū)域內(nèi)。另外，在液位h =大致2m時，寬度W=15m的LNG收納罐的一階固有頻率f I顯現(xiàn)于頻率區(qū)域α內(nèi)，但是在液位h =大致3m以上的狀態(tài)下，寬度W=15m的LNG收納罐的一階固有頻率fl顯現(xiàn)于比頻率區(qū)域α高的頻率區(qū)域內(nèi)。S卩，寬度W = 20m或15m(S卩，寬度20m以下)的LNG收納罐內(nèi)的液體難以與海洋波浪同步，因而，難以產(chǎn)生晃動現(xiàn)象。其意味著通過將寬度W = 40m的LNG收納罐分割為寬度W = 20m以下的小區(qū)域，能夠防止海洋波浪與罐內(nèi)的液體之間的同步，從而能夠避免產(chǎn)生晃動。另外，在寬度W = 20m的LNG收納罐中，在液位h =大致2m?3m時，與頻率區(qū)域α相符，在寬度W= 15m的LNG收納罐中，在液位h=大致2m時，與頻率區(qū)域α相符，但是這樣的液位只是以往容許裝貨的液位，即，在罐內(nèi)不產(chǎn)生使LNG收納罐產(chǎn)生損傷的過大的液壓的，罐整個高度ΗΧ0.1以下的裝貨狀態(tài)(圖2的(B)所示的范圍kl)。
[0083]S卩，如能夠從圖8中所理解的那樣，通過利用分隔壁將LNG收納區(qū)域15完全分割為寬度20m以下的區(qū)域，能夠有效地防止晃動。如圖6和圖7所示，利用浮體24分割液面LL及其附近的液體的做法發(fā)揮了與利用分隔壁完全分割LNG收納區(qū)域15同等的晃動防止作用。因而，采用利用浮體24將液面LL及其附近的液體分割為寬度20m以下的區(qū)域的本實施方式的罐10，能夠與利用分隔壁分割LNG收納區(qū)域15的情況相同地有效地防止晃動。另外，形成于相鄰的浮體24之間的間隙25、26 (圖3和圖4)發(fā)揮了擾亂在間隙25、26中流通的液體的流動從而使液體振動衰減的作用，因此采用本實施方式的晃動防止裝置20，通過形成這樣的間隙25、26，能夠進一步有效地防止晃動產(chǎn)生。而且，利用浮體24分割液面LL及其附近的液體的本實施方式的結(jié)構(gòu)并不具有因設(shè)置分隔壁所導致的構(gòu)造上的不利等。
[0084]圖9是用于示例利用浮體24分割液面LL的方式的罐10的剖視圖，圖10是表示與自由液面數(shù)N的區(qū)別相關(guān)聯(lián)的固有頻率的偏移的線圖。另外，圖9所示的液面上升量η是振動時的液面邊緣部相對于靜止水平液面的上升量，圖10所示的最大波振幅nmax是在將船體的橫搖角設(shè)定為I度的條件下所獲得的液面上升量H的最大值。
[0085]在圖9中示出了寬度W = 58m，整個高度H = 40m的罐10。在圖9的(A)中示出了利用一列浮體24均勻地分割液面LL的狀態(tài)(N = 2)，在圖9的(B)中示出了利用兩列浮體24均勻地分割液面LL的狀態(tài)(N = 3)，在圖9的(C)中示出了利用三列浮體24均勻地分割液面LL的狀態(tài)(N = 4)。浮體24排列配置于罐10的中心軸線方向上。各浮體24由具有內(nèi)部空心區(qū)域的截面呈矩形的箱形形狀或框體形狀的空心面板構(gòu)成，且具有吃水量D=14.2m、寬度B = 2m的各部尺寸。另外，將液位設(shè)定為高度h = 25.2m，將橫擺中心C的位置設(shè)定于罐橫截面的寬度方向中心(Xe = 20m)且高度Zc = IOm的位置。
[0086]如圖10所示，伴隨著自由液面數(shù)N的增大，同步點向高頻區(qū)域一側(cè)偏移。因而，通過與船體構(gòu)造、罐形狀、液位等條件相對應(yīng)地恰當?shù)卦O(shè)定浮體24的配置和列數(shù)等，能夠使同步點如所期望的那樣向高頻區(qū)域一側(cè)偏移。
[0087]圖11是用于說明在寬度W = 58m、整個高度H = 40m的罐中設(shè)置了吃水量D = 5m、寬度B = 2m的截面呈矩形的箱形形狀浮體的情況下所獲得的晃動防止效果的線圖。在圖11的(A)中示出了在不具備浮體24的罐10的罐端部(液面邊緣部)所產(chǎn)生的時時刻刻的液面上下位置的變化，在圖11的(B)中示出了在具備浮體24的罐10的罐端部所產(chǎn)生的時時刻刻的液面上下位置的變化。各圖所示的液面上下位置是在有效波高5.95m、波的平均周期10.1秒的不規(guī)則的波作用于船體的狀態(tài)下所產(chǎn)生的液面上下位置的數(shù)值分析結(jié)果。
[0088]如圖11的(A)所示，在不具備浮體24的罐10中，因晃動而產(chǎn)生有液面上下位置n = 15m以上的液體振動，從而產(chǎn)生有罐10內(nèi)的液體與罐頂面14相碰撞的現(xiàn)象。與此相對地，在具備浮體24的罐10中，浮體24有效地防止了晃動，因此如圖11的(B)所示，不會產(chǎn)生這樣的幅度過大的液體振動。
[0089]圖12是表示橫擺中心C的高度Zc的變化與上述最大波振幅nmax之間的關(guān)系的線圖。
[0090]在將橫擺中心C的高度Zc設(shè)定為在寬度方向中心位置(Xe = W / 2)處以Zc =20m、10m、5m的方式改變的情況下，隨著將橫擺中心C設(shè)定為向下方改變,0.20Hz附近的最大波振幅nmax大幅度地增大。另一方面,在0.1OHz附近,隨著將橫擺中心C設(shè)定為向下方改變，也產(chǎn)生有最大波振幅nmax增大的現(xiàn)象。該現(xiàn)象的起因考慮為，通過利用浮體24將罐內(nèi)區(qū)域變形為U字管形態(tài)而產(chǎn)生有U字管振動。由于這樣的U字管振動是通過在較長時間內(nèi)持續(xù)同一或同等條件的振動所產(chǎn)生的現(xiàn)象，因此產(chǎn)生U字管振動的可能性較低。假設(shè)即使產(chǎn)生有U字管振動，如圖12所示，在0.1OHz附近的頻率區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的振動也較小，因而，考慮有不存在因設(shè)置浮體24而產(chǎn)生有害的U字管振動的隱患。
[0091]以上，詳細地說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本發(fā)明并不限定于上述實施方式，其能夠在專利權(quán)利要求書的范圍所記載的本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種變形或改變。
[0092]例如，在上述實施方式中，將3個浮體24呈直線狀地排列配置在罐10內(nèi)，但是也可以將兩個或4個以上的浮體24呈直線狀地排列配置在罐10內(nèi)。
[0093]另外，在上述實施方式中，通過將一列浮體列配置于罐10的中心軸線X — X上而左右均勻地分割液面LL，但是也可以將兩列以上的浮體列配置在罐10內(nèi)，或不均勻地分割液面LL。
[0094]另外，在上述實施方式中，采用了利用一對鉛垂支柱23支承各浮體24的結(jié)構(gòu)，也可以利用3根以上的鉛垂支柱23支承各浮體24。
[0095]另外，浮體24并不一定嚴格地排列配置于直線上或呈一直線地排列配置，例如，也可以采用呈略微錯開的狀態(tài)的浮體排列(交錯排列等)。
[0096]工業(yè)h的可利用件
[0097]本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于液體貨物運輸船或浮體式海洋設(shè)備的薄膜式液體收納罐中。本發(fā)明的晃動防止技術(shù)優(yōu)選應(yīng)用于往常所理解的在半載狀態(tài)下難以儲存液體貨物或進行輸送的大型的LNG船或FLNG設(shè)施中。本發(fā)明能夠使這樣的大型LNG船或FLNG設(shè)施在半載狀態(tài)下儲存液體貨物或進行輸送，因此其實用效果較為顯著。另外，本發(fā)明的晃動防止裝置能夠應(yīng)用于裝載任意液體貨物的船舶的罐內(nèi)。
[0098]附圖標記說明
[0099]1、LNG船(液化天然氣運輸船)；10、LNG收納罐；20、晃動防止裝置；21、22、基部；23、鉛垂支柱；24、浮體；D、吃水量；LL、液面(自由液面)。
【權(quán)利要求】
1.一種晃動防止裝置，其設(shè)于液體貨物運輸船或浮體式海洋設(shè)備的薄膜式液體收納罐內(nèi)，用于防止該罐內(nèi)產(chǎn)生晃動現(xiàn)象，其特征在于， 該晃動防止裝置具有: 多個浮體，其串聯(lián)地配置于上述運輸船或海洋設(shè)備的船體的縱向或橫向上；以及 多個鉛垂支柱，其用于抵抗作用于上述浮體上的水平外力從而支承該浮體，并且在上下方向上引導上述浮體， 上述浮體具有在吃水狀態(tài)下懸浮于上述罐內(nèi)的自由液面的重量，該浮體通過懸浮于上述罐內(nèi)的自由液面而分割該液面和液面下的液體，并且使上述浮體的兩側(cè)的液體在該浮體的下側(cè)區(qū)域連續(xù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述浮體以相互隔開間隔的方式配置，在相鄰的浮體彼此之間形成有可供液體流動的間隙，并且在上述浮體與上述罐的內(nèi)壁面之間形成有可供液體流動的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的晃動防止裝置，其特征在于， 將上述浮體的吃水量設(shè)定為罐整個高度HX0.1以上的尺寸，或在罐整個高度ΗΧ0.5的液位處將從上述浮體的下部至罐底面的距離設(shè)定為液位hX0.80以下的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述支柱貫穿上述浮體，用于支承該支柱的上端部的上基部被固定于上述罐的頂面，用于支承該支柱的下端部的下基部被固定于上述罐的底面，上述基部用于阻止上述浮體與上述頂面或底面相碰撞，并且將上述支柱的鉛垂支點間的距離縮短為比罐內(nèi)區(qū)域的高度小的距離。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述自由液面被排列于船體縱向上的上述浮體沿著船體橫向均勻地分割，各浮體被在船體縱向上隔開間隔的多個上述鉛垂支柱支承并且引導。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述自由液面被實質(zhì)上并排地配置為平行的多列的上述浮體分割，各浮體被在船體縱向上隔開間隔的多個上述鉛垂支柱以能夠使其上下運動的方式支承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述浮體由空心多面體構(gòu)成，該空心多面體由水平面和鉛垂面構(gòu)成，且該浮體具有用于確保浮力的內(nèi)部空心區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述浮體具有:隔板部分，其以分割上述自由液面或自由液面附近的液體的方式沿著鉛垂方向延伸；以及側(cè)方突出部分，其以使液體振動衰減的方式從上述隔板部分向側(cè)方延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述浮體具有用于調(diào)節(jié)該浮體的吃水量的浮力調(diào)整部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的晃動防止裝置，其特征在于， 上述浮力調(diào)整部件具有使罐內(nèi)區(qū)域的液體流入上述浮體的內(nèi)部空心區(qū)域內(nèi)的浮力降低部件，或用于調(diào)節(jié)上述浮體的重量的浮體重量調(diào)節(jié)部件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10中任一項所述的晃動防止裝置，其特征在于，被鉛垂剖切面剖切的上述罐的截面為四邊形。
12.—種晃動防止方法，其用于防止液體貨物運輸船或浮體式海洋設(shè)備的薄膜式液體收納罐內(nèi)產(chǎn)生晃動現(xiàn)象，其特征在于， 在上述運輸船或海洋設(shè)備的船體的縱向或橫向上串聯(lián)地配置有多個浮體，該多個浮體被支承以抵抗水平外力并且與液位變化相對應(yīng)地上下運動， 通過使上述浮體以吃水狀態(tài)懸浮于上述罐內(nèi)的自由液面而分割該液面和液面下的液體，并且使該浮體的兩側(cè)的液體在上述浮體的下側(cè)區(qū)域內(nèi)連續(xù)，由此，使產(chǎn)生于上述罐內(nèi)的液體振動的固有頻率向高頻區(qū)域一側(cè)偏移，從而防止產(chǎn)生晃動現(xiàn)象。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的晃動防止方法，其特征在于， 將支承于上述罐的頂面和底面的多個鉛垂支柱排列于罐內(nèi)，利用該支柱抵抗作用于上述浮體的水平外力從而支承該浮體，并且在上下方向上引導上述浮體。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的晃動防止方法，其特征在于， 以相互隔開間隔的方式配置上述浮體，在相鄰的浮體彼此之間形成可供液體流動的間隙，并且在上述浮體與上述罐的內(nèi)壁面之間形成可供液體流動的間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求11~14中任一項所述的晃動防止方法，其特征在于， 將上述浮體的吃水量設(shè)定為罐整個高度HX0.1以上的尺寸，或在罐整個高度ΗΧ0.5的液位處將從上述浮體的下部至罐底面的距離設(shè)定為液位hX0.80以下的尺寸。
16.根據(jù)權(quán)利要求12~15中任一項所述的晃動防止方法，其特征在于，` 將支柱支承用的基部固定于上述罐的頂面和底面，將上述支柱的上端部和下端部固定于上述基部，從而利用上述基部阻止上述浮體與上述頂面或底面相碰撞，并且利用上述基部將上述支柱的鉛垂支點間的距離縮短為比罐內(nèi)區(qū)域的高度小的距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晃動防止方法，其特征在于， 將用于阻止上述浮體的上升的上側(cè)基部的下表面與上述罐的頂面之間的尺寸設(shè)定在罐整個高度ΗΧ0.3以下的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12~17中任一項所述的晃動防止方法，其特征在于， 利用排列配置于船頭尾方向上的上述浮體沿著船體寬度方向均勻地分割上述自由液面。
19.根據(jù)權(quán)利要求12~18中任一項所述的晃動防止方法，其特征在于， 利用實質(zhì)上并排地配置為平行的多列的上述浮體分割上述自由液面。
20.根據(jù)權(quán)利要求12~19中任一項所述的晃動防止方法，其特征在于， 利用沿著鉛垂方向延伸的上述浮體的隔板部分分割上述自由液面和自由液面附近的液體，并且利用從上述隔板部分向側(cè)方延伸的側(cè)方突出部分使液體振動衰減。
21.根據(jù)權(quán)利要求12~20中任一項所述的晃動防止方法，其特征在于， 通過使罐內(nèi)區(qū)域的液體流入上述浮體的內(nèi)部空心區(qū)域內(nèi)，或調(diào)節(jié)上述浮體的重量來調(diào)整上述浮體的吃水量。
【文檔編號】B63B25/16GK103492261SQ201280019801
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22日
【發(fā)明者】荒井誠 申請人:國立大學法人橫浜國立大學