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Marine / ENGINEERING GUIDE

タンク容積と充填率の計算

タンク容積には形状と内部液面高さが必要です。直方体と鉛直円筒は水平断面積が一定なので高さに比例しますが、実際のタンクすべてが単純な関係を持つわけではありません。

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基本概念

Rectangular Tankの内部形状

内部長さL、幅B、高さHでは水平面積がL × Bです。Hを掛けると全形状容量、液面hを掛けると液量です。外側の鋼材寸法ではなく、利用可能な内部寸法を使います。

Vertical Cylindrical Tank

鉛直円筒の一定水平面積はπD²/4です。Dは内径、高さは選んだ内部基準から鉛直に測ります。この式は部分充填した水平円筒の液量にはそのまま使えません。

Remaining VolumeとFill %

残る形状容積は全容積から液量を引いた値です。充填率は液量/全容積 × 100で、一定断面ならh/Hと同じ比になります。幾何学的な空き容量は、運転上の許容充填余裕を意味しません。

実際のTank Capacityと検量

内部構造、使用できないDead Volume、サンプ、不規則な底、トリム、横傾斜は、Soundingに対応する体積を変える場合があります。実船の容量表やSounding Calibration Tableが、単純形状計算より優先される場合があります。

基本の計算式

Rectangular: A = L × B
Vertical cylinder: A = π/4 × D²
Vtotal = A × H; Vliquid = A × h
Vremaining = A × (H − h)
Fill [%] = Vliquid / Vtotal × 100
0 ≤ h ≤ H; V [L] = V [m³] × 1,000
  • L：内側の長さ、B：幅、H：全高、h：液面高さ、D：内径。すべてmで、L・B・H・Dは正、0 ≤ h ≤ Hです。
  • A：水平断面積m²、Vtotal・Vliquid・Vremaining：全・液体・残りの形状容積m³。
  • Fill：体積比率%。m³を1,000倍するとLです。

計算例

まず4 m × 3 m × 2 mの直方体を液面1.2 mで計算します。次に直径2 m、高さ3 mの鉛直円筒を液面1.5 mで計算します。内部構造がなく、液面が水平な理想形状を仮定します。

Rectangular: L = 4 m; B = 3 m; H = 2 m; h = 1.2 m
Vtotal = 24.000 m³; Vliquid = 14.400 m³; Vremaining = 9.600 m³; Fill = 60.0%
Vliquid = 14400 L
Vertical cylinder: D = 2 m; H = 3 m; h = 1.5 m
Vtotal = 9.425 m³; Vliquid = 4.712 m³; Vremaining = 4.712 m³; Fill = 50.0%
Vliquid = 4712.389 L

直方体液量は14.4 m³＝14,400 L、充填率60%、残容積9.6 m³です。円筒は総容積約9.425 m³、液量約4.712 m³で50%です。

この数量は承認済み積載限界ではありません。必要な運転余裕を確保し、承認済み容量資料とサービス手順に従ってください。

実務での使い方

初期配置案の比較、独立した算術確認、単純形状が明確なタンクの概算に使えます。内部寸法かどうかと高さ基準を記録します。

実船タンクは承認済み容量・検量表と必要な補正を適用します。不規則形状では高さ半分を容量半分と仮定せず、Sounding値を対応する表と比較してください。

よくある間違い

  • 外寸を入力すると鋼材壁まで利用可能容量に含めます。
  • 部分充填した水平円筒に鉛直円筒式を使うと、液面と体積の関係が誤ります。
  • 形状上の空き容量を安全な積載余裕とみなすと、運転限界、膨張余裕、検量条件が抜けます。

関連計算ツール

関連ガイド

よくある質問 FAQ

水平円筒タンクもこの式で計算できますか？

できません。部分充填した水平円筒には円弧断面の幾何学と適切な別方法が必要です。

高さ60%なら体積も必ず60%ですか？

説明した条件の一定断面タンクだけです。不規則形状や内部構造があれば関係が変わります。

実船タンクには何を使うべきですか？

船舶の承認済み容量・Sounding検量情報と必要な補正を使います。理想形状結果は参考確認用であり、代替ではありません。

参考資料

工学計算の免責事項

計算と例は一般的な式と明示した前提による参考資料です。設計、施工、製造、検査、承認の前に、適用規格、プロジェクト要件、承認済みメーカー・船舶資料を確認し、必要な検証手順に従ってください。特定機関の認証や設計承認を示すものではありません。

計算結果の利用について