CN102317673A - 用于储存液化气的独立油箱系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于储存液化气的独立船舶油箱系统。该系统包括第一油箱构件(1)、与所述第一油箱构件(1)相连接的圆柱形第二油箱构件(2)和与所述第二油箱构件(2)相连接的第三油箱构件(3)，其中所述第一、第二和第三油箱构件(1、2、3)为液化气提供油箱装置。在所述第三油箱构件(3)与船体之间设有第一支撑装置(5)，其用于支撑所述油箱装置的重量。第二支撑装置(4)至少部分地沿所述油箱装置的周缘设置，其用于将所述油箱装置支撑至船体。

Description

用于储存液化气的独立油箱系统
技术领域
本发明涉及一种用于在船舶中储存液化气的独立油箱系统。
背景技术
国际海事组织IMO代码IGC(用于承载散装液化气的船舶的构造与装备的国际代码)包含了所谓的独立LNG油箱的限定。此处独立的意思是该油箱是自支撑的且不依赖于船体。这些独立油箱可以被分为三种类型，即A类型、B类型和C类型，其中所述的类型-A需要完整的二级屏障，所述的类型-B需要部分的二级屏障，而所述的类型-C不需要二级屏障。应用于这三种不同类型油箱系统的不同安全原理针对每种系统需要不同的设计要求。
遵循上述A型和B型独立油箱系统的原理，目前有两种已知的用于储存LNG(液化天然气)的油箱系统被应用。第一种是苔球形油箱，第二种是IHI自支撑棱柱状LNG油箱。
许多技术挑战涉及用于储存液化气的油箱系统。液化气可能是需要低温储存的，对于天然液化气来说需要-163°的温度，这意味着油箱不得不被隔离以使汽化减到最小并防止船体暴露在能造成损害的温度下。低温也将使LNG油箱收缩，这就意味着所有支撑(即，连接到该船体上的连接件)必须具有挠性以至于不会使油箱或它的基底受力过大。还必须使用泄露保护系统来保护船体免于可能的泄露。后者是通过采用先进的设计计算、高安全因素以及通过包含完整或部分的二级屏障来适应于A型或B型的独立LNG油箱的IMO代码而确保的。这种油箱必须进一步地承受来自液化气的惯性力(即，运动着液化气对油箱内部的撞击)，液化气的该惯性力是由大浪导致船舶移动(且尤其是晃动)而引起的。
本发明的目标是提供一种用于在船舶中储存液化气的独立油箱系统，其中，中心的油箱构件是圆筒状的以达到提高总储存容量并同时保持油箱总高度相对较低的目的。而且，必须满足上述提及的所有技术需要。
发明内容
本发明涉及一种用于储存液化气的独立船舶油箱系统，该系统包括：第一油箱构件；与所述第一油箱构件相连接的圆柱形第二油箱构件；与所述第二油箱构件相连接的第三油箱构件，其中所述第一油箱构件、第二油箱构件和第三油箱构件提供了用于液化气的油箱装置；设置在所述第三油箱构件与船体之间的第一支撑装置，其用于支撑所述油箱装置的重量；至少部分沿所述油箱装置的圆周设置的第二支撑装置，其用于将所述油箱装置支撑于船体，其中所述第二支撑装置：在平行于所述油箱装置的中心轴线的第一方向上是具有挠性的、在垂直于所述油箱装置的圆周的第二方向上是具有挠性的、在与所述油箱装置的圆周相切的第三方向上是刚性的；并且所述第二支撑装置包括一板状装置，其具有固定于所述第一和/或第二油箱构件的第一端和连接至所述船体的第二端。
在本发明的一方面中，所述板状装置具有至少一个曲线形的或有角度的弯曲部。
在本发明的一方面中，所述第二支撑装置包括波形板装置。
在本发明的一方面中，所述油箱装置由9％的镍钢制成。
在本发明的一方面中，所述第二支撑装置在所述第一油箱构件与所述第二油箱构件之间的连接界面处或邻近于该连接界面被固定至所述油箱装置。
在本发明的一方面中，所述第三油箱构件是准锥形。
在本发明的一方面中，所述第一支撑装置至少部分地设置在所述第三油箱构件下面。
在本发明的一方面中，所述第一支撑装置包括支撑块。
在本发明的一方面中，所述第一油箱构件是半球形的、准球形的或是准锥形的。
在本发明的一方面中，所述系统包括止动装置以防止或限制所述油箱装置相对于船舶的侧向移动。
附图说明
现在参考附图，本发明的实施例将被描述得更加详细，其中：
图1示出了根据本发明所述的油箱系统的立体横截面图；
图2示出了第二支撑装置的实施例；
图3从上方示出了受到力影响的油箱系统；
图4示出了一种用于底部油箱构件的典型的加强布置；
图5a示出了图2中第二支撑装置的横截面视图；
图5b-5h示出了第二支撑装置的替换实施例。
现在参照附图1，示出了一种用于在船舶中储存液化气的独立油箱系统。在以下的实施例中，液化气是液化的天然气或LNG。在附图中未示出该船舶。所述的船舶可以是船型运载工具、浮式采油储油和卸油单元(FPSO)、浮式储存和再汽化单元(FRSU)或者是基于重力的终端。
所述系统包括油箱装置，该油箱装置主要包括三个油箱构件，第一油箱构件、第二油箱构件2和第三油箱构件3。
所述第一油箱构件1是所述油箱装置的上部或顶部油箱构件。所述第一油箱构件基本上是如图1中示出的半径为R1的半球形。可替换地，所述第一油箱构件可以是球冠形的。在又一个替换实施例中，所述第一油箱构件1可以是准球形或是准锥形的。在这些替换实施例中，半径R1’表示的是所述第一油箱构件的圆形下部边缘的半径(倘若第一油箱构件1是半球形，则R1＝R1’)。
所述第二油箱构件2是圆柱形的，其具有与第一油箱构件1的的半径R1或其圆形下部边缘的半径R1’相对应的半径R2。第二油箱构件2的上部圆形边缘与第一油箱构件1的下部圆形边缘相连接，因此限定了圆形第一接合部12。
第三油箱构件3是油箱装置的下部或底部油箱构件，其具有与第二油箱构件2的半径R2相对应的半径R3。第三油箱构件3的上部圆形边缘与第二油箱构件2的下部圆形边缘相连接，因此限定了圆形第二接合部23。在本实施例中，第三油箱构件是准锥形的，即，具有面向船体的圆锥形底面。图1中示出了圆锥形底面与水平面之间的角α。优选地，所述角α≥5°。然而，过大的角α是不利的，因为这样将会减少油箱装置的储存容量。在本实施例中，第一油箱构件、第二油箱构件和第三油箱构件由9％的焊接镍钢结构制成。可替换地，油箱构件的材料可以是其他类型的镍钢、不锈钢等。而且，油箱构件的材料可以是铝。
所述第一油箱构件是一种非加强型的结构。这简化了油箱的构造并减少了焊接量。这意味着与普通的加强型构造相比在密封系统中具有更少的易于疲乏的零件且意味着成本更低的解决方案。第二油箱构件可以是加强型构造。然而加强件仅用于防止弯曲，即，加强件不用于承载横向载荷。第三油箱构件由于它的平坦性质并因为由底部支撑系统引起的局部力而被加强。图4中示出了一种加强布置的示例。例如，第三油箱构件可以用环形、径向加强件以及用径向梁加强。环形加强件例如可以是焊接的T型开槽穿过并附接至径向梁上。径向加强件是扁杆形的并大体上应以加强肋的方式附接在带有凸缘的环形加强件之间。
油箱装置具有中心轴线I-I，如图1所示。在图1中，中心轴线I-I对应于与水平面垂直的垂直线。应该注意的是，这个垂直线当然将根据受到天气和海况影响的船舶移动而移动。
船舶油箱系统包括传统的货物装卸系统、控制系统等等。管塔(pipetower，未示出)可以被提供在油箱装置中以用来保护货物管并可进入油箱的底部。管塔穿透油箱的顶部形成了圆顶，在圆顶处设置了连接到油箱的所有连接件。所述管塔也将支撑喷雾系统。
在船舶的货舱充满海水或压舱水的情况下，所述油箱系统也将配备隆起塞(uplift stopper)装置。这符合IMO和船级社的规则。
第一支撑装置5被设置在第三油箱构件3与船体之间，其用于支撑所述油箱装置的重量。第一支撑装置5被至少部分设置在第三油箱构件3的下方。如图1所示，第一支撑装置5包括位于第三油箱构件的圆锥形底面与船体之间的支撑块。
所述支撑块具有适应于圆锥形底面的上倾斜面。可替换地，所述船体的底部相对于油箱装置是倾斜的，并且可以使用矩形支撑块。
所述支撑块可以由被压缩的层状木材或就温度和坚固性而言具有相似性质的其他材料制成。
圆锥形几何形状的目的是，例如与准球形几何形状相比，当油箱在变冷过程中收缩时，油箱底部将一直保持与支撑件接触。
在船舶移动期间，油箱系统受到横向和纵向的载荷，这将迫使油箱系统脱离它在支撑块处的最初位置。在这样的情况下，支撑块与圆锥形底面之间的摩擦力将作为主要的对抗止动件以使油箱保持在位置上。因此，第三油箱构件的圆锥形状具有通过引入垂直于油箱外壳的力并因此抵消移动载荷来锁住油箱的辅助任务。
然而，如果油箱装置相对较空，就存在一种危险，即，侧向移动力将超过水平支撑摩擦力。因此，所述油箱系统可以包括止动装置(未示出)，以防止或限制这种侧向移动。这种止动装置可以作为第一支撑装置的一部分而设置。
应该注意的是，如果角α足够大，这些止动装置可以被省却，因为圆锥形底面与第一支撑装置之间摩擦力的水平分量将足够大以至于可以抵消任何横向或纵向的载荷。
第三油箱构件的圆锥形形状最终将液化气排送到位于油箱中心处的泵上。
第二支撑装置4至少部分沿所述油箱装置的周缘被设置，其用于将所述油箱装置支撑于船体。第二支撑装置4主要在垂直于中心轴线I-I的平面上支撑所述油箱装置，针对惯性负荷和晃动负荷。
第二支撑装置4在平行于所述油箱装置的中心轴线I-I的第一方向上是挠性的。而且，第二支撑装置4在垂直于油箱装置的周缘的第二方向上是挠性的。对于沿周缘的任何位置，该第二方向都垂直于第一方向。而且，第二支撑装置4在与油箱装置的周缘相切的第三方向上是刚性的。
这种几何形状的目的是使得由于船体的变形以及由于油箱的收缩而产生的油箱外壳内的局部应力(该局部应力通常垂直于油箱外壳)最小化，它们均在船舶移动期间将油箱保持在位。这通过支撑件围绕周缘的360°挠性以及刚性得以保证。
第二支撑装置4沿着油箱装置的圆周可以是连续的，或者可以是间断的，即，包括沿油箱装置的周缘间隔设置的多个支撑装置。
现在参照附图2，示出了第二支撑装置4的实施例。在这个实施例中，所述第二支撑装置4包括一波形板装置30，其具有连接至油箱装置的第一端部31和连接至船体的第二端部32。这些端部可以例如通过焊接连接至船体和油箱。
如图2所示，波形板装置在平行于所述油箱装置的中心轴线I-I的第一方向Y上是挠性的，在垂直于所述油箱装置的周缘的第二方向Z上是挠性的，以及在与所述油箱装置的周缘相切的第三方向X上是刚性的。在图2中，示出了所有这三个方向X、Y和Z在沿周缘的任意点处均相互垂直。
波形板装置30包括至少一个波纹。波形板装置30可以由焊接在一起的多个板制成，或可以由经过两次或多次弯曲以形成波纹的一个板制成。
在图2中，波纹大体上成直角。在图2和图5a中，示出了具有四个直角弯曲部33a、33b、33c、33d的板装置30。然而，波纹也可以大体上呈U型，或提供上述相同加强特性的相似形状。
在本实施例中，第二支撑装置4在靠近第一油箱构件1与第二油箱构件2之间的连接界面或接合12处被固定至油箱装置。因此，所述第二支撑装置4的额外目的是支撑所述接合12，在那里由于变化的几何形状将发生局部板弯曲。
在空油箱被填充以需低温储存的液化气的情况下，该油箱将由于温度变化而收缩。因此，第三油箱构件的圆锥形底面将沿着支撑块的上倾斜面滑动。因此，所述油箱装置将沿中心轴线I-I的方向向下移动一段距离。由于第二连接装置4在方向Y上的挠性，这种移动是被允许的。当所述油箱装置受热时，相反的移动也是被允许的。
图3中，示出了油箱系统受到惯性力F的影响的情形。如图所示，第二支撑装置的挠性阻抑了油箱周缘处的由区域A所示的一些区域的撞击。然而，由于第二支撑设备在标注B的其他区域的刚性，油箱装置相对于船体保持在适当的位置。应该注意的是附图3十分简化。
替换实施例
在图5a中也示出了第二支撑装置4，这里第二支撑装置4被固定在第二油箱构件2与船体50之间。如上所述，第二支撑装置4包括板装置30，其具有连接至所述油箱装置的第一端部31和连接至所述船体的第二端部32。板装置30具有四个直角弯曲部33a、33b、33c、33d。
应该注意的是，第二支撑装置4存在许多替换实施例。
现在参照附图5b。在此图中，第二支撑装置4包括具有两个直角弯曲部33a、33b的板装置30。
现在参照附图5c。在此图中，第二支撑装置4包括具有两个曲线形弯曲部33a、33b的板装置30。
现在参照附图5d。在此图中，板装置30具有四个曲线形弯曲部33a、33b、33c、33d。
现在参照附图5e。在此图中，板装置30具有三个曲线形弯曲部33a、33b、33d。如图所示，从图5d中示出的实施例到图5e中示出的实施例具有流畅的过渡。
现在参照附图5f。此图中，示出了板装置30可以包含一个曲线形弯曲部33a。可替换地，所述板装置可以包含一个有角度的弯曲部(未示出)。
现在参照附图5g。在此图中，板装置30具有六个直角弯曲部33a、33b、33c、33d、33e、33f。
现参照附图5h。其中，板装置30具有五个有角度的弯曲部33a、33b、33c、33d、33e，其中第一弯曲部33a和最后一个弯曲部33e具有120°转换角(ca 120°)的弯曲，以及三个弯曲部33b、33c和33d具有60°转换角的弯曲。因此，这个实施例示出了大体上呈三角形的板装置。
应该注意的是，鉴于上述描述，多个其他实施例是可行的。例如，可以将有角度的弯曲与曲线形弯曲等相结合。
还应该注意的是，所述板装置30可以包括连接装置，如铰链连接件。例如，图5h中的两个弯曲部33b和33d可以包括铰链连接件并仍提供第二支撑装置4的理想性能。

Claims (10)

1.一种用于储存液化气的独立船舶油箱系统，包括：
-第一油箱构件(1)；
-圆柱形的第二油箱构件(2)，其与第一油箱构件(1)相连接；
-第三油箱构件(3)，其与所述第二油箱构件(2)相连接，其中所述第一、第二和第三油箱构件(1、2、3)为液化气提供油箱装置；
-第一支撑装置(5)，其被设置在所述第三油箱构件(3)与船体(50)之间，用于支撑所述油箱装置的重量；
-第二支撑装置(4)，其至少部分地沿所述油箱装置的周缘设置，用于将所述油箱装置支撑至船体(50)，其中所述第二支撑装置(4)是如下所述：
-在平行于所述油箱装置的中心轴线的第一方向上是挠性的；
-在垂直于所述油箱装置的周缘的第二方向上是挠性的；
-在与所述油箱装置的周缘相切的第三方向上是刚性的；并且其中所述第二支撑装置(4)包括板装置(30)，所述板装置具有固定至第一和/或第二油箱构件(1、2)的第一端部(31)和连接至所述船体(50)的第二端部(32)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述板装置(30)具有至少一个曲线形的或者有角度的弯曲部(33a)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二支撑装置(4)包括波形板装置。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述油箱装置由9％的镍钢制成。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二支撑装置(4)在第一油箱构件(1)与第二油箱构件(2)之间的连接界面处或邻近于所述连接界面被固定至油箱装置。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第三油箱构件(3)是准锥形的。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一支撑装置(5)至少部分地被设置在第三油箱构件(3)的下方。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第一支撑装置(5)包括支撑块。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一油箱构件(1)是半球形、准球形或准锥形的。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括止动装置以防止或限制油箱装置相对于船舶的侧向移动。
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