CN101166662A - 具有设置有变形吸收器的液体运输液舱的船 - Google Patents

Abstract

一种具有一个或多个液体运输液舱(21)的船(20)，所述运输液舱(21)以直立位置布置在船体内，所述运输液舱具有轴线方向和圆周方向，每个运输液舱包括液舱底部(22)、液舱周向壁(25)和液舱顶部(23)，液舱底部支撑在船体的下甲板上或者形成船体下甲板的一部分。所述液舱周向壁通过其下端和上端借助于可变形的变形吸收器(26)而悬挂在船体下甲板和上甲板(24)之间，所述变形吸收器设计为至少在上述轴线方向上吸收船体和液舱周向壁之间的变形，至少下部变形吸收器在圆周方向上基本环绕液舱周向壁的整个圆周延伸，并且至少所述下部变形吸收器形成液舱壁的一部分并且提供在液舱周向壁和液舱底部之间的过渡部分位置处，以便在液舱周向壁和液舱底部之间形成连续的密封连接。

Description

具有设置有变形吸收器的液体运输液舱的船

技术领域

本发明涉及一种具有一个或多个液体运输液舱的船，所述的运输液舱设置在船体中用于运输液体介质。

背景技术

现有的运输例如化学物质、油料和农产品的液体介质的方式主要采用配备与船成整体的矩形液货舱(cargo tank)的油轮，即所谓的多隔舱油轮(parcel tanker)。液货舱是船结构的一部分，其中液货舱的壁是由船体、设置在其中的成型横向舱壁和纵向舱壁、以及船甲板形成。

这里的缺点在于，由于船在大风浪中和由于温差的变形，在液舱壁中可能会产生裂缝。上述变形在液舱中、特别是在拐角点上会引起高应力集中，这会导致裂缝的形成。如果发生了这样的情况，那么相邻的两个液舱之间的开口就会变大，因此可能发生储存产品的不希望的混合。在现行条例中，对于许多产品已经规定：相邻的液舱不得充注不同的产品，这是为了防止交叉污染的风险和避免危险情况。由于可以在液舱中运输不同产品，在运输完成之后必须仔细清洁液舱，以保证后面运输的货物不被污染。然而液舱很难清洗。部分原因是：为了使液货舱是足够刚性的，液舱壁采用局部成型设计，并且它们具有拐角点。这就意味着，为了清洗液货舱就需要大量冲洗用水，这是昂贵的，而且从环境保护的观点是不希望发生的，因为冲洗用水有时候要按照化学废弃物来进行处理。另外，液舱里存留的微量污染物在例行检查中是不会被检测到的，因此可能引起对随后运输产品的损害。由于液舱较难隔离的事实，较大的温差会出现在储存的产品中。为了能够在液舱中维持理想的温度，还需要加热到较高的温度。所述较高温度会引起产品的腐坏。

现在现有技术中已经研究出了非常多的可供选择的办法，例如一个办法是在船体内放置圆柱形的储存液舱。例如参见US6,167,827或DE-U-93.09.433。

如权利要求1中前序部分的船由NL-C-1011836中已知。该出版文献公开了一种在船体内放置圆柱形运输液舱的船。在该例子中，液舱底部支撑在船体上，并与圆柱形液舱周向壁相连。弹性装置设置在液舱周向壁下侧和船体之间。所述弹性装置用于限制液舱周向壁的上下运动。这意味着，运输液舱中的货物经由液舱底部被直接支撑在船体上，同时液舱周向壁可以相对于船体在弹性装置形成的限定范围内略微运动。

这里的缺点是液舱周向壁必须采用相对厚壁的设计。此外的缺点是需要相对厚的液舱顶部。因此，运输液舱的总重量相对较大。按比例放大的可能性被限制，同时弹性装置是易碎的并且需要维护。液舱的甲板通道必须是柔性的。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有一个或多个放置在船体内的液体运输液舱的船，其中至少部分地克服了上述缺点，或者提供一种有用的替代实例。特别地，本发明的目的是提供一种非常节省材料的、将被放置在船内的运输液舱，这种运输液舱坚固并且不受船的持续的强烈运动和变形的影响。更特别地，一个目的是可以按比例进行放大并且提供一种简单、需要很少甚至不需要维护的结构。

根据本发明，该目的通过如权利要求1所述的具有一个或多个设置在船体内的液体运输液舱的船实现。每一个运输液舱包括液舱顶部和液舱底部，液舱底部支撑在船体的下甲板上，或者与船体的下甲板成整体。在上述两个部分之间延伸的液舱周向壁特别地采用基本为圆柱形的设计，但是其还可以采用别的形状，例如椭圆形、正方形、具有多个部分的多叶形或者多角形。液舱周向壁通过其下端与第一变形吸收器连接，该第一变形吸收器依次与船体的下甲板直接或者间接相连。此外，液舱周向壁通过其上端与第二变形吸收器连接，该第二变形吸收器依次与船体上甲板直接或者间接相连。因此，液舱周向壁通过其上下端被悬挂在船体的上下甲板之间的变形吸收器上。变形吸收器设计成一种可变形的方式，从而例如由船体的变形引起的变形可以由吸收器的适当变形而吸收，在这个过程中不会引起液舱周向壁的变形或者给液舱周向壁施加不适当的载荷。下部变形吸收器在圆周方向上环绕液舱周向壁的整个圆周延伸、形成液舱壁的一部分并且形成液舱周向壁和液舱底部之间的连续密封连接。

根据本发明，变形吸收器的一个主要作用是减小液舱周向壁内的轴向应力。减小液舱周向壁内的轴向应力减少了液舱周向壁扭弯的可能性。变形吸收器的轴向刚度可以选择为使得有利地不需要要给液舱周向壁增加刚度以防止轴向扭弯。因此，液舱周向壁所需的壁厚有利地保持较小。所需的壁厚现在基本上由以下因素确定：所储存液体的内部压力、弯矩引起的轴向扭弯应力、剪应力和可生产性。

水平载荷通过变形吸收器基本借助于剪应力而被传递到船上液舱周向壁的下侧和上侧上。这可以通过变形吸收器在液舱周向壁的圆周方向上的相对大的刚度实现。变形吸收器则可以在圆周方向上保持液舱周向壁。变形吸收器甚至可以制成在上述圆周方向上采用基本为刚性的设计，这样则适于将水平载荷传递到船上，并将液舱周向壁保持在适当位置上。

根据本发明，液舱周向壁可以保持形状并且不会扭弯。在储存于液舱内的液体介质上的加速力会导致对运输液舱的上下侧的相对较小的反作用力。这些力的作用引起的最大力矩基本出现在液舱的中部向上位置。这些应力很好地分布在液舱周向壁上，最大轴向应力基本出现在液舱周向壁的中部向下位置处，并且最大剪应力出现在与变形吸收器的连接部分处。因此，液舱周向壁的最小壁厚可以有利地保持较小。液舱周向壁甚至可以是薄膜的形式，特别是在所述的壁是圆柱形时。

变形吸收器在轴线方向和圆周方向上的刚度可受变形吸收器的形状和壁厚变化的影响。

由于运输液舱上的水平力被传递到船的下侧和上侧上，在船体上产生均匀的载荷。在船体的中间部位不需要附加的支撑结构。用于装卸的、通向上甲板的通道不需要与液舱柔性连接。薄液舱壁可以很好地隔离，这样节约了能量并保证运输后产品的高质量。运输液舱的使用寿命会很长，并且运输液舱几乎不需要维护。在碰撞中液舱壁发生破裂的风险被降低。碰撞的结果是变形吸收器和液舱壁会吸收一些变形。最后，变形吸收器还适于吸收由于货物温度引起的船体的膨胀或收缩。

由于液舱周向壁悬挂在两个弹簧(变形吸收器)之间，液舱周向壁将在重力的影响下略微下沉。这里下沉或者运动的程度由变形吸收器在所述轴线方向上的弹性刚度以及液舱周向壁的质量确定。限制变形吸收器在向上方向上的弹性刚度会引起液舱周向壁在放置在变形吸收器之间后明显地下沉，因此压缩或者拉伸变形吸收器。该下沉或者运动的优选实施例在权利要求2-7中进行了描述。

在一个优选的实施例中，变形吸收器被设计为在液舱周向壁的圆周方向上具有的刚度大于或等于参考壁刚度的1/3，所述参考壁从上到下是直的、由与液舱周向壁连同变形吸收器相同的材料制成，并且具有与液舱周向壁连同变形吸收器相同的壁厚曲线。

在另一有利的实施例中，变形吸收器被设计为在液舱周向壁的轴线方向上，参考壁相对于液舱周向壁连同变形吸收器在轴线方向上的弹性刚度的比值大于2，所述参考壁从上到下是直的、由与液舱周向壁连同变形吸收器相同的材料制成，并且具有与液舱周向壁连同变形吸收器相同的壁厚曲线。

优选的是满足弹性刚度的上述两个条件。这样，液舱周向壁悬挂在船体的两个变形吸收器之间。

液舱顶部可以形成船体的上甲板的整体部分。

但是，如果液舱底部和/或液舱顶部是分开设计的，它们则可以跟随船体上的变形而没有不适当的阻力，并且液舱底部和液舱顶部的壁厚可以有利地保持较小。所有这些一起可以实现材料的相当大的节约。

特别地，上部变形吸收器还在液舱周向壁的基本整个圆周上延伸。这种连续的连接保证了防止局部的应力集中。

更特别地，上部变形吸收器还形成液舱壁的一部分并且提供在液舱周向壁和液舱顶部之间的过渡部分的位置上。变形吸收器形成所述液舱周向壁和所述液舱顶部之间的连续密封连接。

独立的可变形支撑元件可以设置用于在轴线方向上支撑液舱周向壁和/或用于部分地吸收液体压力。变形吸收器则可以设计为在轴线方向上可以基本自由地运动，换句话说没有不适当的阻力。然而还可以使变形吸收器在液舱轴线方向是刚性的，以致于两个变形吸收器可以一起部分地甚至于完全地支撑液舱周向壁。在后面的例子中，液舱周向壁最终悬挂在变形吸收器之间而不需要提供附加的支撑装置。

有利地，变形吸收器至少在运输液舱的圆周方向上是刚性的。这可以通过变形吸收器各个方向上的形状、壁厚、强度以及刚度之间的适当比值来实现。因为变形吸收器在圆周方向上是刚性的，换句话说，在载荷下它们在圆周方向上保持形状，它们将液舱周向壁保持在适当位置上。

所述船的其它优选实施例在从属权利要求中进行了描述

本发明还涉及一种用于根据本发明的船的运输液舱、一种用于将这种运输液舱放置在船中的方法以及这种船的一种用途。

附图说明

将参考附图对本发明进行更详细的解释，其中：

图1是根据本发明的放置在船体内的圆柱形运输液舱实施例的局部剖视简图；

图2是其中具有不同运输液舱的船的横截面简图；

图3是可以使用的变形吸收器的一系列不同实施例；

图4是图2的变型的前视图；

图5示出处于变形状态的图4的变型；

图6是图4的局部剖视图；

图7是根据图4的几个运输液舱放置在其中的船体的剖视立体图；

图8-14示出图6的变型；

图15示出一种具有倾斜液舱底部的变型；

图16-18是全部或者部分在液舱壁之外的上部变形吸收器的变形；

图19和20示出具有附加裙状结构的变型；

图21示意性地示出在其中指示有参数的图6的变型。

具体实施方式

图1中，附图标记1整体表示运输液舱(transport tank)。运输液舱1由液舱底部2、圆柱形液舱周向壁3和液舱顶部4组成。液舱底部2设计为平的，并且通过插入隔离层6与未进一步详细示出的船体的下甲板7连接。液舱顶部4通过插入隔离层8与船体的上甲板9连接。液舱周向壁3被可变形支撑装置12朝向底部部分地支撑。支撑装置12接合在液舱周向壁3的底部部分上。变形吸收器15、16提供(accommodated)在液舱壁中。这里变形吸收器15、16形成为横截面为扇形(四分之一圆形状)的段，并且分别在液舱底部2和液舱周向壁3之间、或者在液舱顶部4和液舱周向壁3之间延伸。变形吸收器15、16环绕整个液舱1延伸，并被设计为沿着液舱1的圆周方向是刚性的。此外，变形吸收器15、16设计为在上甲板相对于下甲板的变形影响下，在液舱1的径向和轴线方向是可以变形的，从而变形吸收器可以采用不同的形状。这就意味着在所示实施例中，扇形段可以延伸或者突出。通过足够精确地选定变形吸收器15、16的尺寸，可以确保所述变形吸收器完全吸收船体的预计变形。这意味着有利地可以通过变形吸收器15、16的适当变形而基本吸收船体的变形，而液舱周向壁3不会被置于大的载荷下和/或发生变形。因此，液舱周向壁3可以采用薄壁设计而不会出现扭弯和破裂。

有利地，液舱底部2和液舱顶部4采用薄壁设计，从而它们可以容易地跟随下甲板7和上甲板9的变形或运动。

支撑装置12在液舱周向壁3的轴线方向上提供支撑。

像液舱壁的其它部分一样，变形吸收器可以由钢，特别是不锈钢，例如Duplex2205型或304型不锈钢制成。还可以使用塑料，特别是纤维增强塑料。

在安装过程中，变形吸收器可以有利地在预紧力下连接(例如可以焊接)到液舱壁的其它部分。这就会在变形吸收器上形成有益的载荷。还可以想到的是，在支撑装置中提供预紧力和弹性行程限制(spring travel limitation)。

液舱底部、液舱顶部和液舱周向壁，如果例如由普通钢或不锈钢制成，就能制得比普通厚度25mm更薄，特别地可以为大约5-15mm厚。变形吸收器的厚度可以是大约5-15mm。这将部分地取决于高度直径比和材料。部分地由于这种液舱壁的薄壁设计，根据本发明可以实现节约运输液舱的材料。

图2示出船20，在所述船的船体中放置了运输液舱21。在下侧，所述液舱21通过液舱底部22与船体底部连接。在上侧，液舱21的液舱顶部23悬挂在船体的上甲板24上。液舱壁还包括圆柱形液舱周向壁25。变形吸收器26提供在液舱壁内，这里变形吸收器26设计为波纹形状的变形吸收器，具有两个在轴线方向上延伸的折叠部。折叠部在贯穿液舱周向壁25的假想平面的两侧延伸。这具有的优点是：变形吸收器相对于液舱周向壁25对称布置，所以在变形吸收器的位置处不会导致向下方向上的液体压力的产生。这里省去单独的支撑元件。

图3中示出若干变形吸收器实施例的其它变型。就每一变型来说，设计者可以按照期望在壁厚和材料(强度和弹性模量)选择之间进行相互协调。五种变型在底部设置有用于吸收来自货物的、施加在变形吸收器上的压力的装置。这里这些装置由布置在变形吸收器外部的可压缩支撑元件形成。这里采用的例子是橡胶支撑块、弹簧、具有有限可压缩性的隔离材料、液体袋等等。因为上述原因，变形吸收器可以制得较薄，从而其可以吸收更大的变形。

图3还示出一个变型，其中变形吸收器由液舱周向壁的壁部分、液舱底部或液舱顶部形成，这些变形吸收器基本以直角相互连接。如果需要，在连接位置处可以设置小的倒圆。特别地，船体的变形也可以通过如下方式被吸收，即通过设计变形吸收器的、靠近与液舱顶部或者液舱底部连接部分的壁部分，使得所述壁部分可以例如通过在那点上将它制成薄壁而可以略微地上下运动。靠近连接部分还可以设置弹性装置，所述弹性装置可以特别地处于预紧力下，并可以特别地在液舱的轴线方向上操作。

在图4-6中，液舱周向壁40借助于两个变形吸收器41、42被直接悬挂在船体45的上甲板43和下甲板44上。这里液舱底部和液舱顶部分别形成下甲板44和上甲板43的一个整体部分。变形吸收器41、42都设计为波纹形状，在圆周方向上沿着整个液舱周向壁40延伸，并且分别在液舱周向壁40和液舱底部以及液舱顶部之间形成连续的密封连接。这里液舱周向壁40设计为圆柱形。图5清楚地示出，如果船体45出现了变形，所述船的下甲板、壁以及上甲板的扭转和弯曲结合的情况下，这样的变形被变形吸收器41、42完全吸收。所述变形吸收器在轴线方向上，换句话说平行于液舱周向壁40的中心线47局部被压缩或者延伸。这时，液舱周向壁40承受很小或者不承受额外的载荷，因此可以基本保持其原有的形状。

图7示出根据本发明的设置在船体71中的几个运输液舱70。这些液舱70具有不同的尺寸，因此可以利用船体71中的自由空间以便填满。另外，液舱70布置成它们的周向壁彼此隔开并与船体隔开。可以清楚地看到，变形吸收器72环绕整个液舱延伸并且形成液舱壁的一个整体部分。

在下面的附图中，相同或者类似的部分尽可能由相同的附图标记表示。

图8示出图6的一个变型，其中液舱底部80和液舱顶部81设计为单独的部分。二者分别完全支撑在下甲板44和上甲板43上。变形吸收器42、41分别永久地连接到液舱底部80和液舱顶部81上和/或分别连接到下甲板44和上甲板43上。

图9示出图8的一个变型，其中液舱底部80借助于可略微压缩层90，例如软木层或者芯层而支撑在下甲板44上。下部变形吸收器42连接到液舱底部80和下甲板44两者。液舱顶部81借助于部件91而支撑在上甲板43上。这里上部变形吸收器41与液舱顶部81和上甲板43两者连接。

图10示出图9的一个变型，其中液舱底部80借助于部件100而支撑在下甲板44上，同时液舱顶部借助于可略微压缩层101连接到上甲板43。

图11示出一个变型，其中液舱底部80以及液舱顶部81都支撑在一个可压缩层110上。这里变形吸收器111由两个半圆形的变形段形成。

图12示出一个变型，其中液舱周向壁120悬挂在上下半圆形变形段121之间。另外进一步地，变形吸收器122与液舱周向壁120成整体。这里所述变形吸收器与变形段121采用相同的形状。

图13示出一个变型，其中下部和上部变形吸收器130包括半圆形段部分131，这些段部分分别在下甲板和上甲板的方向上并入直的段部分132中。

图14示出一个变型，其中整个液舱周向壁140由相互连接的波纹状段部分组成。这里上下段部分形成变形吸收器141和142，液舱周向壁140悬挂在变形吸收器141和142之间。

图15示出图10的一个变型，其中朝中心向下倾斜的液舱底部150借助于段151而支撑在下甲板44上。这里液舱底部150具有相对于下甲板44为例如5°的倾角，这样做的优点是易于清空和清洁。

图16示出图9的一个变型，其中刚性液舱顶部160支撑在液舱周向壁40上。液舱周向壁40和液舱顶部160借助于变形吸收器161悬挂在上甲板43上。变吸收器161因此不形成必须约束液舱中液体的液舱壁的一部分。此外，设置一个或多个单独的支撑元件162，借助于所述支撑元件，液舱周向壁40的向上运动可以被限制。该向上运动例如由作用在液舱顶部160上的液体压力引起。

图17示出图16的一个变型，其中液舱顶部由一个直接支撑在液舱周向壁40上的圆顶状顶部170形成。下部变形吸收器171由一个扇形段形成。支撑元件162在这里省去。然而，液舱周向壁的下端与支撑元件172连接。支撑元件172优选地包括拉力弹簧和压力弹簧，以便防止由于其上的液体压力引起的变形吸收器171的压缩并且最小化由液舱顶部170上的液体压力引起的液舱周向壁40的向上运动。

图18示出一个变型，其中液舱顶部81借助于段180悬挂在上甲板43上。液舱周向壁40悬挂在下部变形吸收器171和上部吸收器181之间。上部变形吸收器181部分地与液舱壁成整体，并部分地延伸超出液舱壁、位于液舱与上甲板43之间。整体部分包括扇形变形段183和水平部分184。位于液舱壁外的部分包括半圆形变形段185。这里支撑元件172设计为具有橡胶块或连续的橡胶连接部分186。

图19示出一个变型，其中变形吸收器190、191每个都包括两个半圆形变形段部分192、193和直壁部分194、195，二者形成液舱壁的一部分。此外，设置裙状壁196、197，所述裙状壁在一侧连接到变形吸收器190、191，在另一侧分别固定到下甲板和上甲板上，因此由温差引起的沿液舱壁半径方向的膨胀可以被吸收。这里这是必须的，因为液舱底部和液舱顶部在轴线方向上支撑在部件198、199上，部件198、199可以相对于下甲板和上甲板在水平方向上滑动。与此相同，变形吸收器190、191各自的下侧和上侧分别以不是固定而是可滑动的方式连接到下甲板和上甲板。在水平方向上，本变型的液舱仅仅由裙状壁196、197支撑。裙状壁196、197优选地环绕液舱的整个圆周延伸。

图20示出图19的变型，其中裙状壁201、202设计成它们可以吸收半径方向和轴线方向的变形并在轴线方向上可支撑液舱壁。通过正确选定轴线方向的刚度尺寸，则不需要附加的支撑装置。在圆周方向上，裙状壁201、202又是相对刚性的，所以它们可以将液舱保持在适当位置上。这里变形吸收器进一步由结合在液舱壁中的扇形段203、204形成。正如在图19中的，这里液舱底部和液舱顶部也被支撑，以便可以在水平方向上、在下甲板和上甲板上滑动。

在下面参考图21的数据实例中，我们假设一个圆柱形不锈钢液舱，具有如下的数据：

液舱高          h＝7000mm

液舱半径        r＝5000mm

液舱周向壁壁厚  t_w＝5mm

不锈钢密度      ρ_不锈钢＝7950kg/mm³

不锈钢弹性模量  E＝200000N/mm²

重力加速度      g＝9.81m/s²

不锈钢容许张力  σ_toe＝240N/mm²

两个变形吸收器具有相同的形状并具有如下尺寸：

变形吸收器高度  h_op＝1000mm

变形吸收器宽度  b_op＝100mm

变形吸收器壁厚  t_op＝4mm

液舱周向壁高度  h_tw＝5000mm

单个变形吸收器的如下特性通过FEM计算来确定：

变形容量：D_Pmax＝12.1mm

轴向刚度： $C_p=1.22\frac{N/\mathrm{mm}}{\mathrm{mm}}$

不考虑液舱壁本身的刚度，液舱壁的在中部位置的理论下沉值为：

其中：

G_tw＝液舱周向壁重量(N/毫米周长)

C_p＝变形吸收器的刚度(N/mm/mm)

根据权利要求2中的公式，液舱壁的最小下沉值应当是：

$C\·h\·\sqrt{r}={1\·e}^{-7}\·7000\·\sqrt{5000}=0.05\mathrm{mm}$

因此，液舱壁的下沉比根据权利要求2中的最小值的15倍还要大。

因为变形吸收器的轴向刚度是一样的，当上甲板相对于下甲板存在运动的时候，这些变形吸收器吸收相等的变形。不考虑液舱周向壁的变形容量，则整个液舱壁的变形容量就是：

D_tol＝2·D_Pmax＝2·12.1＝24.2mm

那么，根据权利要求5的液舱周向壁连同变形吸收器一起应该经受的上甲板相对于下甲板的最小运动为：Y*h/1000＝1*7000/1000＝7mm·因此，液舱周向壁连同变形吸收器可吸收比根据权利要求5的最小值大至少3.4倍的变形。

下面对液舱周向壁连同变形吸收器的轴向刚度与参考壁的轴向刚度进行比较，所述的参考壁：

-从上至下是直的；

-由与液舱周向壁和变形吸收器相同的材料制成；

-具有与液舱周向壁和变形吸收器相同的壁厚曲线；

总之，参考壁的轴向刚度可以由如下公式来确定：

C_w＝N/δ_w

其中：

C_w＝参考壁在轴线方向上的刚度，以牛顿每毫米周长的每毫米压缩(N/mm²)表示

N＝边缘载荷，以牛顿每毫米周长(N/mm)表示。

δ_w＝参考壁在特定边缘载荷下的压缩(mm)

如果液舱周向壁和变形段由统一的材料制成，并都具有相等且均匀的壁厚，则参考壁的刚度等于：

$C_w=\frac{E\·t_w}{h_w}$

其中：C_w＝参考壁在轴线方向上的刚度(N/mm²)

E＝弹性模量(N/mm²)

t_w＝参考壁的(均匀)壁厚(mm)

h_w＝参考壁的高度(mm)，与液舱的高度相同

如果液舱周向壁和变形段具有不同的壁厚并由不同的材料制成，则参考壁的轴向刚度表示如下：

$C_w=\frac{1}{\frac{h1}{E_1\·t_1}+\frac{h_2}{E_2\·t_2}+....+\frac{h_n}{E_n\·t_n}},$

在该种情况下，参考壁分为N个周向壁部分，每一部分具有各自的壁厚、各自的高度以及各自的弹性模量。这意味着我们可以根据如下的数据实例来确定参考壁的刚度：

$C_w=\frac{1}{\frac{1000}{200000\·4}+\frac{5000}{200000\·5}+\frac{1000}{200000\·4}}=133N/\mathrm{mm}/\mathrm{mm}$

液舱周向壁连同变形吸收器的刚度是C_wp。该刚度由如下公式限定：

$C_{\mathrm{wp}}=\frac{N}{{\mathrm{\δ}}_{\mathrm{wp}}}$

所述刚度可以按照如下公式计算：

$C_{\mathrm{wp}}=\frac{1}{\frac{1}{C_p}+\frac{1}{C_w}+\frac{1}{C_p}}=\frac{1}{\frac{1}{1.22}+\frac{5000}{200000\·5}+\frac{1}{1.22}}=0.61N/\mathrm{mm}/\mathrm{mm}$

这就确定了参考壁的轴向弹性刚度和液舱周向壁连同变形吸收器的轴向弹性刚度之间的比值：

$\frac{C_w}{C_{\mathrm{wp}}}=\frac{133}{0.61}=219$

根据权利要求8该比值的最小值大于或等于2，所以在本实例中刚度比值大于100倍。

根据权利要求16，至少一个变形吸收器的刚度小于或等于20N/mm/mm。两个变形吸收器的刚度是1.22N/mm/mm，所以小于20。

根据权利要求19，液舱周向壁的壁厚应当小于X。对于X，适用于如下公式：

$X=\max \left[(\frac{0.15}{{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{toe}}}^{3/4}}\·\sqrt{h\·d})\mathrm{and}\left(10\right)\right]$

$\frac{0.15}{{200}^{3/4}}\·\sqrt{7000\·10000}=23.6\mathrm{mm}$

X＝max [23.6and10]＝23.6mm

液舱周向壁的壁厚为5mm，因此小于23.6mm。

根据变形吸收器的选择的材料、根据是否形成液舱壁的整体部分并且根据待运输的货物，所述吸收器可以进一步镀有防化学腐蚀涂层或者内层，例如一层不锈钢。

除了已经示出的实施例，还可以有许多变型。例如，图中的不同方面可以彼此进一步结合。液舱底部或液舱顶部除了具有平的形状外还可以具有例如圆顶形或者圆锥形形状。还可以想到变形吸收器的其它实施例，只要它们继续满足分别在轴向方向和圆周方向上变形的需要，由此有利地从液舱周向壁移除载荷。支撑元件还可以是可控制的形式，例如是环绕圆周的一些液压活塞缸系统的形式。特别地，这里可以设置测量传感器，以便根据电流测量值控制支撑元件。

根据本发明的运输液舱用于运输液体，特别是必须在环境压力下运输的液体。运输液舱特别地设计用于在液面上方最大多余压力基本为1巴下储存介质。

变形吸收器可以由几个层组成，在这种情况下，多个层不是相互连接的，因此可以相对彼此运动。这提供给变形吸收器更大的柔性。

这样，本发明提供了一种运输液舱、所述运输液舱支撑在船体中的非常有利的设计，这使得可以节约大量的材料，因为液舱周向壁悬挂在上下甲板之间，同时在液舱周向壁的下侧和上侧采用了变形吸收器。因此，制造和运输的成本可以相应地降低，同时甚至是在发生碰撞的情况下保证了较高的运输安全性和可靠性。运输液舱可以有利地在工厂环境中制造，然后可以以隔离状态或其它状态而连接到船体上。如果具有隔离装置，则隔离装置可以设置在液舱外。所述液舱易于清洁，并且所述清洁甚至可以是自动进行的。

Claims (44)

1.一种具有一个或多个液体运输液舱的船，所述运输液舱以直立位置布置在船体内，所述运输液舱具有轴线方向和圆周方向，每个运输液舱包括液舱底部、液舱周向壁和液舱顶部，液舱底部支撑在船体的下甲板上或者形成船体下甲板的一部分，其特征在于：

所述液舱周向壁通过其下端和上端借助于可变形的变形吸收器而悬挂在船体下甲板和上甲板之间，所述变形吸收器设计为至少在上述轴线方向上吸收船体和液舱周向壁之间的变形，至少下部变形吸收器在圆周方向上基本环绕液舱周向壁的整个圆周延伸，并且至少所述下部变形吸收器形成液舱壁的一部分并且提供在液舱周向壁和液舱底部之间的过渡部分位置处，以便在液舱周向壁和液舱底部之间形成连续的密封连接。

2.如权利要求1所述的船，其中悬挂在变形吸收器之间后，液舱壁在重力影响下在上述轴线方向上下沉，同时使变形吸收器变形，其中变形吸收器具有刚度，如下公式适用于在液舱周向壁的上述轴线方向上的下沉值，该下沉值在液舱周向壁上的中部位置测量：

下沉值(mm)＞

其中C＞＝le^-7，h＝液舱高度(mm)，r＝液舱周向壁的平均半径(mm)。

3.如权利要求2所述的船，其中C＞＝2e^-7。

4.如权利要求3所述的船，其中C＞＝10e^-7。

5.如前述权利要求之一所述的船，其中液舱周向壁连同变形吸收器一起可以吸收上甲板相对于下甲板在轴线方向上至少Y*h/1000的运动，其中Y＞＝1，h＝液舱高度(mm)，而变形吸收器和/或液舱周向壁没有发生弹性变形、没有超过在变形吸收器和/或液舱周向壁中允许的弹性和/或液舱周向壁没有扭弯。

6.如权利要求5所述的船，其中Y＞＝2。

7.如权利要求5所述的船，其中Y＞＝4。

8.如前述权利要求之一所述的船，其中如下公式适用于在液舱周向壁连同变形吸收器在上述轴线方向上的弹性刚度C_wp相对于始终是直的、由相同的材料制成并具有相同壁厚曲线的参考壁在上述轴线方向上的弹性刚度C_w的比值：C_w/C_wp＞＝2。

9.如权利要求8所述的船，其中C_w/C_wp＞＝25。

10.如权利要求9所述的船，其中C_w/C_wp＞＝50。

11.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器在上述圆周方向上的刚度大于或等于参考壁在上述圆周方向上的刚度的1/3，所述参考壁始终是直的并由与液舱周向壁和变形吸收器相同的材料制成并且具有与液舱周向壁和变形吸收器相同的壁厚曲线。

12.如前述权利要求之一所述的船，其中变形吸收器布置成可弹性变形，使得所述变形吸收器至少在上述轴线方向上通过基本上弹性的变形而吸收船体和液舱周向壁之间的变形。

13.如前述权利要求之一所述的船，其中上部变形吸收器在圆周方向上基本环绕液舱周向壁的整个圆周延伸。

14.如权利要求13所述的船，其中液舱顶部支撑在船体的上甲板上或者形成船体上甲板的一部分，并且上部变形吸收器形成液舱壁的一部分并提供在液舱周向壁和液舱顶部之间的过渡部分位置处，以便在液舱周向壁和液舱顶部之间形成连续的密封连接。

15.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器部分地沿轴线方向且部分地沿半径方向延伸。

16.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器在上述轴线方向上的弹性刚度小于或等于20牛顿每毫米周长的每毫米压缩。

17.如权利要求16所述的船，其中在上述方向上的上述弹性刚度小于或等于15牛顿每毫米周长的每毫米压缩。

18.如权利要求17所述的船，其中在上述方向上的上述弹性刚度小于或等于10牛顿每毫米周长的每毫米压缩。

19.如前述权利要求之一所述的船，其中如下公式适用于液舱周向壁的壁厚：

壁厚(mm)＜＝X，

如下公式适用于X：

$X=\frac{K}{{\left({\mathrm{\σ}}_{100}\right)}^{\frac{3}{4}}}\·\sqrt{h\·D}$ 和Z的最大值

其中K＞＝0.15，Z＞＝10，σ_toe＝液舱周向壁的容许张应力(N/mm²)，h＝液舱高度(mm)，D＝液舱周向壁直径(mm)。

20.如权利要求19所述的船，其中K＞＝0.13，Z＞＝9。

21.如权利要求19所述的船，其中K＞＝0.11，Z＞＝8。

22.如前述权利要求之一所述的船，其中液舱底部支撑在下甲板上，并且相对于下甲板具有5°的最大倾角。

23.如前述权利要求之一所述的船，其中液舱顶部支撑在液舱周向壁上，上部变形吸收器在液舱周向壁上端和船体之间延伸。

24.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器在运输液舱的圆周方向上是刚性的。

25.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器在运输液舱的轴线方向上设计用于至少部分支撑液舱周向壁。

26.如前述权利要求之一所述的船，其中支撑装置设置用于至少在所述轴线方向上支撑液舱周向壁。

27.如权利要求26所述的船，其中支撑装置包括单独的可变形支撑元件，所述支撑元件在船体和液舱周向壁之间延伸。

28.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器设计为横截面基本为扇形的段。

29.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器设计为波纹状变形段。

30.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器包括不锈钢。

31.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器包括纤维增强塑料。

32.如前述权利要求之一所述的船，其中变形吸收器的内侧具有防化学腐蚀内层。

33.如前述权利要求之一所述的船，其中液舱底部和/或液舱顶部通过隔离层分别支撑在下甲板和上甲板上。

34.如前述权利要求之一所述的船，其中变形吸收器部分地由在所述轴线方向上延伸的直壁组成。

35.如前述权利要求之一所述的船，其中液舱周向壁在上侧和/或下侧借助于裙状结构连接到船上。

36.如前述权利要求之一所述的船，其中运输液舱设计用于在其中储存液体介质，液面上方多余压力小于基本1巴。

37.如前述权利要求之一所述的船，其中至少一个变形吸收器设计有多个壁。

38.如前述权利要求之一所述的船，其中液舱周向壁基本为圆柱形。

39.如前述权利要求之一所述的船，其中液舱周向壁包括在其下端和上端之间的一个或多个变形吸收器。

40.如权利要求39所述的船，其中液舱周向壁中的一个或多个变形吸收器设计成与液舱周向壁通过其下端和/或上端悬挂在船体的下甲板和上甲板上所借助的变形吸收器具有基本相同的形状。

41.如前述权利要求之一所述的液体运输液舱。

42.一种用于将如权利要求41所述的液体运输液舱放置在船中的方法。

43.如权利要求42所述的方法，其中至少一个变形吸收器在预紧力下连接到液舱周向壁、液舱底部、液舱顶部和/或船体。

44.一种具有一个或多个如权利要求1-40之一所述的置于船体中的液体运输液舱的船的通途，用于运输液体介质。

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