CN113056632B - 用于液化气体的储存设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储存设备，其包括载荷支承结构和容器，该容器至少包括第一容器壁和第二容器壁，每个容器壁包括至少一个密封膜和至少一个隔热屏障，设备包括连接结构(11)，连接结构(11)包括由第一壁板和第二壁板(14)构成的主梁(12)，连接结构(11)还包括附接至第一壁板(13)的至少一个第一连接板(19)和附接至第二壁板(14)的至少一个第二连接板(20)，载荷支承结构包括至少一个第一附接凸缘(21)和至少一个第二附接凸缘(22)，其中，第一连接板(19)附接至第一附接凸缘(21)，并且第二连接板(20)附接至第二附接凸缘(22)。
Description
技术领域
本发明涉及密封且隔热的膜式容器的领域。本发明尤其涉及用于在低温下储存和/或运输液化气体的密封且隔热的容器的领域，诸如用于在例如-50℃至0℃之间的温度下运输液化石油气体(LPG)或用于在大约-162℃下在大气压力下运输液化天然气(LNG)的容器的领域。这些容器可以安装在陆地上或浮动结构上。在浮动结构的情况下，容器可以用于运输液化气体或接纳用作用于推动浮动结构的燃料的液化气体。
在一个实施方案中，液化气体是LNG，即在大气压力下在大约 -162℃的温度下储存的具有高甲烷含量的混合物。也可以设想其他液化气体，特别是乙烷、丙烷、丁烷或乙烯。
背景技术
文献WO2013124556描述了一种密封且隔热的容器，其中隔热屏障由多个并置的隔离块形成。这些隔离块沿容器壁的厚度方向依次包括底板、下部结构隔离泡沫、中间板、上部结构隔离泡沫和盖板。在这些隔离块中，板通过结构隔离泡沫在容器壁的厚度方向上彼此保持一定距离。
在装载和卸载LNG时，容器的填充状态和温度的变化会在容器的膜上施加高应力。同样，在海上运输期间，船的移动会在容器的屏障上施加很大的力。为了避免容器的密封和隔离特性的劣化，至少次级密封膜在容器的横向壁和纵向壁之间的角部处借助于连接结构锚固至载荷支承结构。
一方面将连接结构锚固至载荷支承结构并且另一方面将它们与密封膜连接，使得能够在膜与船的壳体之间传递力，从而加固了容器的整体结构。
该连接结构尤其能够吸收由形成密封屏障的金属元件的热收缩、壳体在海上的变形以及容器的填充状态所产生的张力。
发明内容
本发明的某些方面源于这样的观察：如果容器经受大的温度变化，例如在向容器装载液化气体时，这种隔热屏障与这种连接结构组装在一起可能会在容器壁中产生厚度差异。实际上，如果隔热屏障比支撑密封膜的连接结构收缩更多，那么结果就是使密封膜移离隔热屏障。然而，隔热屏障还具有支撑密封膜的功能。因此，这种偏移往往会弱化密封膜并增加损坏的风险。
在本说明书的下文中，在大的温度变化期间隔热屏障与密封膜之间的偏移量将被称为屏障/膜偏移量。
本发明背后的一个想法是限制该偏移量。
根据一个实施方案，本发明提供一种液化气体储存设备，该液化气体储存设备包括：载荷支承结构和布置在载荷支承结构中的密封且隔热的容器，容器至少包括附接至载荷支承结构的第一载荷支承壁的第一容器壁和附接至载荷支承结构的第二载荷支承壁的第二容器壁，每个容器壁包括至少一个密封膜和至少一个隔热屏障，隔热屏障放置在密封膜与载荷支承结构之间，储存设备包括连接结构，连接结构构造成沿第一载荷支承壁与第二载荷支承壁之间的棱边将密封膜附接至载荷支承结构，
连接结构包括主梁，主梁包括第一壁板和第二壁板，第一壁板平行于第一载荷支承壁并以密封的方式附接至第一容器壁的密封膜，第二壁板平行于第二载荷支承壁并以密封的方式附接至第二容器壁的密封膜，连接结构还包括至少一个第一连接板和至少一个第二连接板，第一连接板附接至第一壁板并在第二载荷支承壁的方向上平行于第一壁板延伸，第二连接板附接至第二壁板并在第一载荷支承壁的方向上平行于第二壁板延伸，
载荷支承结构包括至少一个第一附接凸缘和至少一个第二附接凸缘，第一附接凸缘在与棱边相距一定距离处平行于第一容器壁从第二载荷支承壁突出，第二附接凸缘在与棱边相距一定距离处平行于第二容器壁从第一载荷支承壁突出，
其中，第一连接板附接至第一附接凸缘，第二连接板附接至第二附接凸缘，
并且其中，密封膜和主梁由热膨胀系数在0.5×10-6K-1至7.5× 10-6K-1之间的金属合金制成，至少第一连接板和第二连接板由热膨胀系数在20×10-6K-1至60×10-6K-1之间的材料制成，隔热屏障由热膨胀系数在20×10-6K-1至60×10-6K-1之间的材料制成，使得在第二载荷支承壁与主梁的第二壁板之间延伸、包括第一附接凸缘和第一连接板的第一组件当容器从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与第二容器壁的隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩，在第一载荷支承壁与主梁的第一壁板之间延伸、包括第二附接凸缘和第二连接板的第二组件当容器从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与第一容器壁的隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩。
满状态对应于容器已经被部分地或完全地填充的状态。
由于这些特征，连接结构具有连接板，这些连接板的膨胀系数比主梁的膨胀系数高得多，并且具有与隔热屏障的膨胀系数相同的数量级，这使得连接结构并因此使得密封膜在隔热屏障的热收缩期间遵循厚度方向上的移动。因此，由不同材料构成的载荷支承结构的组成使得能够有效管理在大的温度变化之后密封且隔热的容器的容器壁的厚度变化现象，以防止膜/屏障偏移量过高。
根据实施方案，这种储存设备可以具有以下特征中的一个或多个。
根据一个实施方案，第一连接板与第一附接凸缘之间的附接和/或第二连接板与第二附接凸缘之间的附接通过焊接、胶合、铆接或螺栓连接来实现。
根据一个实施方案，第一连接板与第一壁板之间的附接和/或第二连接板与第二壁板之间的附接通过焊接、胶合、铆接或螺栓连接来实现。
根据一个实施方案，第一壁板以密封的方式焊接至第一壁的密封膜，即在两个元件之间具有连续的焊缝。
根据一个实施方案，第二壁板以密封的方式焊接至第一容器壁的密封膜，即在两个元件之间具有连续的焊缝。
因此，连接结构在第一容器壁与第二容器壁之间的相交区域中提供了密封膜的连续性。
根据一个实施方案，密封膜由热膨胀系数在0.5×10-6K-1至2× 10-6K-1之间的铁镍合金制成。
根据一个实施方案，密封膜由热膨胀系数在6.5×10-6K-1至7.5× 10-6K-1之间的铁锰合金制成，例如具有按重量计18％至22％的锰。
根据一个实施方案，连接结构包括多个第一连接板，多个第一连接板附接至第一壁板并且沿着棱边彼此均匀地或不均匀地间隔开，并且其中，连接结构包括多个第二连接板，多个第二连接板附接至第二壁板并且沿着棱边彼此均匀地或不均匀地间隔开。
由于上述特征，通过彼此间隔开的连接板以不连续的方式实现了密封膜与载荷支承结构之间的附接。这种离散的附接使得能够防止这些不同元件之间的干扰性挠曲，并因此避免了损坏。
根据一个实施方案，第一附接凸缘和第二附接凸缘由热膨胀系数在12×10-6K-1至16×10-6K-1之间的不锈钢制成。
根据一个实施方案，隔热屏障由热膨胀系数在35×10-6K-1至60× 10-6K-1之间的纤维增强泡沫制成。
根据一个实施方案，泡沫是聚氨酯泡沫。
根据一个实施方案，第一容器壁或第二容器壁的隔热屏障由利用纤维增强的泡沫制成，纤维平行于第一载荷支承壁或第二载荷支承壁定向。
根据一个实施方案，第一连接板和第二连接板由热膨胀系数在20 ×10-6K-1至30×10-6K-1之间的铁镍金属合金制成，例如铁镍锰或铁镍铬金属合金。
根据一个实施方案，第一连接板和第二连接板由热膨胀系数在20 ×10-6K-1至30×10-6K-1之间的铝锌金属合金制成。
根据一个实施方案，第一连接板和第二连接板由热膨胀系数在20 ×10-6K-1至30×10-6K-1之间的具有高含量的锰、例如具有至少50％的锰的合金制成。
根据一个实施方案，第一连接板和第二连接板由热膨胀系数在20 ×10-6K-1至60×10-6K-1之间的聚合物材料制成，聚合物材料任选是纤维增强的。
根据一个实施方案，隔热屏障在容器壁的厚度方向上具有的尺寸在250mm至800mm之间。
根据一个实施方案，第一连接板和第二连接板在容器壁的厚度方向上具有的尺寸大于150mm，优选地在200mm至500mm之间，更优选地从300mm到400mm。
由于上述特征，第一连接板和第二连接板具有的尺寸足以使第一组件和第二组件的各自的热收缩基本上等于隔热屏障的热收缩。
根据一个实施方案，第一附接凸缘和第二附接凸缘在容器壁的厚度方向上具有的尺寸大于30mm，优选地在40mm至80mm之间。
由于上述特征，第一附接凸缘和第二附接凸缘具有的尺寸足以使第一附接凸缘和第二附接凸缘分别与第一连接板和第二连接板附接，例如通过焊接炬焊接。
根据一个实施方案，第一连接板在第一壁的初级隔热屏障与第一壁的次级隔热屏障之间附接至第一壁板，并且第二连接板在第二壁的初级隔热屏障与第二壁的次级隔热屏障之间附接至第二壁板。
根据一个实施方案，第一连接板包括第一端部、第二端部以及在第一端部和第二端部之间的中央部分，第一端部附接至第一附接凸缘，第二端部附接至第一壁板，中央部分的截面与第一端部和第二端部的截面不同，中央部分的截面优选地小于第一端部和第二端部的截面。
根据一个实施方案，第二连接板包括第一端部、第二端部以及在第一端部和第二端部之间的中央部分，第一端部附接至第二附接凸缘，第二端部附接至第二壁板，中央部分的截面与第一端部和第二端部的截面不同，中央部分的截面优选地小于第一端部和第二端部的截面。
因此，中央部分与端部之间的截面差异使得能够减小次级隔热屏障与载荷支承壁之间的热流，并且还能够提高机械疲劳强度。
根据一个实施方案，第一壁板包括在第二载荷支承壁与第二壁的密封膜之间延伸的第一锚固部分，第二壁板包括在第一载荷支承壁与第一壁的密封膜之间延伸的第二锚固部分，第一连接板附接至第一锚固部分，并且第二连接板附接至第二锚固部分。
根据一个实施方案，第一壁板的所述部分和第二壁板的所述部分在密封且隔热的容器的厚度方向上具有的尺寸大于30mm，优选地在 40mm至80mm之间。
由于这些特征，第一壁板的所述部分和第二壁板的所述部分具有的尺寸足以以使第一壁板的所述部分和第二壁板的所述部分能够通过焊接炬分别与第一连接板和第二连接板焊接。
根据一个实施方案，第一壁板的所述部分和第二壁板的所述部分分别是第一壁板锚固部分和第二锚固部分，第一壁板包括附接至第一壁的密封膜的第一壁板接纳部分，并且第二壁板包括附接至第二壁的密封膜的第二壁板接纳部分。
根据一个实施方案，第一壁板和第二壁板通过焊接连接部以直角彼此附接，第一壁板接纳部分和第一壁板锚固部分位于焊接连接部的两侧，并且第二壁板接纳部分和第二壁板锚固部分位于焊接连接部的两侧。
根据一个实施方案，隔热屏障是次级隔热屏障，密封膜是次级密封膜，并且第一容器壁和第二容器壁在从容器的外部朝向内部的厚度方向上进一步包括次级隔热屏障、次级密封膜、由次级密封膜承载的初级隔热屏障和由初级隔热屏障承载的初级密封膜。
根据一个实施方案，次级隔热屏障包括多个并置的平行六面体隔离块，并且次级密封膜包括多个平行的板条，板条包括搁置在次级隔热屏障的隔离壁板的上表面上的平面中央部分和相对于中央部分朝向初级密封膜突出的两个凸起边缘，这些板条按照重复的图案并置并在凸起边缘处以密封方式焊接在一起，锚固至次级隔热屏障的隔离块的锚固凸缘布置在并置的板条之间，以将次级密封膜保持在次级隔热屏障上。
根据一个实施方案，初级密封膜由瓦楞构造的金属板制成。
根据一个实施方案，本发明提供了一种用于制造液化气体储存设备的方法，液化气体储存设备包括：载荷支承结构和布置在载荷支承结构中的密封且隔热的容器，容器至少包括附接至载荷支承结构的第一载荷支承壁的第一容器壁和附接至载荷支承结构的第二载荷支承壁的第二容器壁，每个容器壁包括至少一个密封膜和至少一个隔热屏障，隔热屏障放置在密封膜与载荷支承结构之间，储存设备包括连接结构，连接结构构造成沿第一载荷支承壁与第二载荷支承壁之间的棱边将密封膜附接至载荷支承结构，
连接结构包括主梁，主梁包括第一壁板和第二壁板，第一壁板平行于第一载荷支承壁并以密封的方式附接至第一容器壁的密封膜，第二壁板平行于第二载荷支承壁并以密封的方式附接至第二容器壁的密封膜，连接结构还包括至少一个第一连接板和至少一个第二连接板，第一连接板附接至第一壁板并在第二载荷支承壁的方向上平行于第一壁板延伸，第二连接板附接至第二壁板并在第一载荷支承壁的方向上平行于第二壁板延伸，
载荷支承结构包括至少一个第一附接凸缘和至少一个第二附接凸缘，第一附接凸缘在与棱边相距一定距离处平行于第一容器壁从第二载荷支承壁突出，第二附接凸缘在与棱边相距一定距离处平行于第二容器壁从第一载荷支承壁突出，
第一连接板附接至第一附接凸缘，第二连接板附接至第二附接凸缘，
密封膜和主梁由热膨胀系数在0.5×10-6K-1至7.5×10-6K-1之间的金属合金制成，
该方法包括以下步骤：
-选择至少第一连接板和第二连接板的材料，该材料的热膨胀系数在20×10-6K-1至60×10-6K-1之间，
-选择隔热屏障的材料，该材料的热膨胀系数在20×10-6K-1至60 ×10-6K-1之间，
实现这些选择使得在第二载荷支承壁与主梁的第二壁板之间延伸、包括第一附接凸缘和第一连接板的第一组件当容器从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与第二容器壁的隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩，在第一载荷支承壁与主梁的第一壁板之间延伸、包括第二附接凸缘和第二连接板的第二组件当容器从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与第一容器壁的隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩。
根据一个实施方案，该方法包括以下步骤：选择隔热屏障在密封且隔热的容器的厚度方向上的尺寸，该尺寸例如在250mm至500mm 之间。
根据一个实施方案，该方法包括以下步骤：选择第一连接板和第二连接板在密封且隔热的容器的厚度方向上的尺寸，该尺寸例如为大于150mm的值。
根据一个实施方案，该方法包括以下步骤：选择第一附接凸缘和第二附接凸缘在密封且隔热的容器的厚度方向上的尺寸，该尺寸例如为大于50mm的值。
根据一个实施方案，该方法包括以下步骤：选择第一壁板的所述部分和第二壁板的所述部分在密封且隔热的容器的厚度方向上的尺寸，该尺寸例如为大于50mm的值。
这样的储存设备可以是例如用于储存LNG的陆基的储存设备、或者在沿海或深水中特别是在甲烷运输船上的浮动的储存设备、浮动储存和再气化单元(FSRU)、浮动生产储存和卸载单元(FPSO)等。这样的储存设备也可以用作任何类型的船中的燃料容器。
根据一个实施方案，一种用于运输冷液体产品的船包括双壳体和如上所述的储存设备，双壳体的一部分形成储存设备的载荷支承结构。
根据一个实施方案，本发明还提供了一种装载或卸载这种船的方法，其中，将冷液体产品通过隔离管从浮动的或陆基的储存设备输送到船的容器或者从船的容器输送到浮动的或陆基的储存设备。
根据一个实施方案，本发明还提供了一种用于冷液体产品的传递系统，该系统包括上述船、布置成将安装在船的壳体中的容器连接至浮动的或陆基的储存设备的隔离管、以及用于驱动冷液体产品通过隔离管从浮动的或陆基的储存设备流动到船的容器或者从船的容器流动到浮动的或陆基的储存设备的泵。
附图说明
在以下参照附图描述仅以非限制性说明的方式提供的本发明的多个特定实施方案的过程中，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将更清晰地呈现。
-图1是容器在由两个容器壁形成的角部处的剖视图。
-图2是来自图1的容器的示意性立体图，其中仅图示了连接结构和载荷支承结构。
-图3是图示关于多个隔热屏障实施方案，连接板的合适的热膨胀系数与可容许的膜/屏障偏移量的函数关系的曲线图。
-图4是图示关于多个膜/屏障偏移量值，连接板的合适的热膨胀系数与隔热屏障的热膨胀系数的函数关系的曲线图。
-图5是甲烷运输船的示意性剖视图示，该甲烷运输船包括密封且隔热的容器和用于装载/卸载该容器的终端。
具体实施方式
容器壁附接至载荷支承结构的载荷支承壁。
按照惯例，无论容器壁相对于地球重力场的取向如何，“上”或“上方”是指位于更靠近容器的内部的位置，“下”或“下方”是指位于更靠近载荷支承结构的位置。
图1中图示了用于储存液化气体、诸如液化天然气(LNG)的密封且隔热的容器的两个容器壁1和101的多层结构。每个容器壁1、101 在厚度方向上从容器的外部朝向内部依次包括：保持在载荷支承壁3、 103上的次级隔热屏障2、102，抵靠次级隔热屏障2、102搁置的次级密封膜4、104，抵靠次级密封膜4、104搁置的初级隔热屏障5、105，以及用于与包含在容器中的液化天然气接触的初级密封膜6、106。
载荷支承结构可以特别地由船的壳体或双壳体形成。载荷支承结构包括多个载荷支承壁3、103，载荷支承壁3、103限定了容器的总体形状，通常为多面形状。两个载荷支承壁3和103在棱边100处接合，从而形成可以具有各种值的二面角。此处图示了90°的角。
次级隔热屏障2、102包括多个次级隔离壁板7、107，其通过本身已知的保持装置(未示出)锚固至载荷支承壁3、103。
次级隔离壁板7、107包括底板、盖板以及任选的由例如胶合板制成的中间板。次级隔离壁板7、107还包括一层或多层隔离聚合物泡沫，其夹在底板、盖板和任选的中间板之间，并粘附至这些板。隔离聚合物泡沫尤其可以是基于聚氨酯的泡沫，可选地通过纤维增强。
次级密封膜4、104包括具有凸起边缘的金属板条的连续层。板条通过它们的凸起边缘焊接至平行的焊接支撑件，平行的焊接支撑件固定在次级隔离壁板7、107的盖板上形成的凹槽中。板条例如由
制成：也就是说，由膨胀系数通常在1.2×10-6K-1与2×10-6K-1之间的铁和镍的合金制成。也可以使用铁和锰的合金，其膨胀系数通常约为 7×10- 6K-1。
初级隔热屏障5、105包括多个初级隔离壁板8、108，多个初级隔离壁板8、108可以根据本身已知的各种结构制成。
初级密封膜6、106可以以各种方式制成。在图1中，它包括连续的片状金属层，该连续的片状金属层具有两个系列的相互垂直的瓦楞构造。第一系列的瓦楞构造9、109垂直于棱边100延伸。第二系列的瓦楞构造10、110平行于棱边100延伸。这两个系列的瓦楞构造可以具有均匀的间隔或周期性的不均匀的间隔。
现在将参照图1和图2更具体地描述在两个容器壁1和101之间的接合处的容器的次级元件的结构。
第一容器壁1的次级密封膜4和第二容器壁101的次级密封膜104 在容器的角部处、即在两个载荷支承壁3和103接合的棱边100附近借助于连接结构11锚固至载荷支承结构。
连接结构11包括平行于棱边100放置的金属主梁12。主梁12包括平行于载荷支承壁3延伸的第一壁板13和平行于载荷支承壁103延伸的第二壁板14。这两个壁板13、14以与两个载荷支承壁3和103 之间形成的角度相对应的角度——即在此以直角——通过焊接连接进行组装。例如，第二壁板14可以由焊接在第一壁板13的两侧上的两个板形成，第一壁板13可以整体地制成或者也可以以焊接在一起的多个板的形式制成。因此，主梁12具有十字形形状。
第一壁板13的在载荷支承结构与壁板13、14的焊接连接部之间延伸的部分是锚固部分15，该锚固部分15使连接结构11能够连接至载荷支承壁103以吸收次级密封膜4的张力。同样，第二壁板14的在载荷支承结构与壁板13、14的焊接连接部之间延伸的部分是锚固部分 16，该锚固部分16使连接结构11能够连接至载荷支承壁3以吸收密封膜104的张力。
第一壁板13的延伸超过两个壁板13、14的焊接连接部并且在次级隔热屏障2与初级隔热屏障5之间延伸的部分是接纳部分17，次级密封膜4的端部焊接至接纳部分17。同样，第二壁板14的延伸超过两个壁板13、14的焊接连接部并且在次级隔热屏障102与初级隔热屏障105之间延伸的部分是接纳部分18，次级膜104的端部焊接至接纳部分18。
连接结构11还包括至少一个第一连接板19，该第一连接板19附接至第一壁板13的锚固部分15并且在载荷支承壁103的方向上平行于第一壁板13延伸。同样，连接结构11包括至少一个第二连接板20，该第二连接板20附接至第二壁板14的锚固部分16并且在载荷支承壁 3的方向上平行于第二壁板14延伸。
载荷支承结构包括第一附接凸缘21和第二附接凸缘22，第一附接凸缘21在与棱边100相距一定距离处平行于容器壁1从载荷支承壁103突出，第二附接凸缘22在与棱边100相距一定距离处平行于容器壁101从载荷支承壁3突出。
第一连接板19附接至第一附接凸缘21以便将第一壁板13的锚固部分15连接至载荷支承壁103。同样，第二连接板20附接至第二附接凸缘22以便将第二壁板的锚固部分连接至载荷支承壁3。以此方式，次级密封膜4、104通过连接结构11锚固至载荷支承结构。
连接结构与载荷支承壁3、103之间的附接可以以离散的方式进行。第一壁板13的锚固部分15通过沿棱边100彼此均匀地间隔开的多个第一连接板19附接至第一附接凸缘21。同样，第二壁板14的锚固部分16通过沿棱边100彼此均匀地间隔开的多个第二连接板20附接至第二附接凸缘22。
图2以立体图图示了根据另一实施方案的在连接结构与载荷支承壁3、103之间的附接。如在图1的实施方案中并且如在图2中可以看出的，连接结构与载荷支承壁3、103之间的附接以离散的方式实现。第一壁板13通过沿棱边100彼此均匀地间隔开的多个第一连接板19 附接至第一附接凸缘21。同样，第二壁板14通过沿棱边100彼此均匀地间隔开的多个第二连接板20附接至第二附接凸缘22。
此外，在该实施方案中，第二壁板14由仅一个板形成，并且第一壁板13由仅一个板形成，因此第一壁板13和第二壁板14通过它们的棱边中的一者焊接至彼此，或者通过弯曲与第一载荷支承壁3与第二载荷支承壁103之间的角度相等的角度而制成。因此，第一壁板13和第二壁板14仅在次级隔热屏障2、102与初级隔热屏障5、105之间延伸。因此，连接板19、20在此处在次级隔热屏障2、102与初级隔热屏障5、105之间固定至主梁12。因此，在所示的示例中，主梁12是 L形的。
附加地，第一连接板19和第二连接板20可以如图2所示的那样沿棱边100交替。连接板19、20也可以在棱边100的相同高度处附接至第一壁板13和第二壁板14。
第一连接板19和第二连接板20可以包括分别焊接至第一附接凸缘21和第二附接凸缘22的第一端部、分别焊接至第一壁板13和第二壁板的第二端部、以及在第一端部与第二端部之间的中央部分。因此，中央部分可以具有与焊接端部处的截面不同的截面，例如，中央截面比端部处的截面小。有利地，这使得能够减少次级屏障104、4与载荷支承壁3、103之间的热流，并且能够改善机械疲劳强度。
在未示出的实施方案中，连接结构11与载荷支承壁3、103之间的附接以连续的方式实现。实际上，第一壁板13的锚固部分15通过具有与第一附接凸缘21的尺寸相等的尺寸的单个第一连接板19或者通过沿着棱边100以首尾相连的方式放置的多个第一连接板19附接至第一附接凸缘21。同样，第二壁板14的锚固部分16通过具有与第二附接凸缘22的尺寸相等的尺寸的单个第二连接板20或者通过沿着棱边100以首尾相连的方式放置的多个第二连接板20附接至第二附接凸缘22。
现在将描述能够选择可用于制造连接结构11的材料以便限制屏障 /膜偏移的方法。为此，连接板19、20的材料可以根据次级隔热屏障2、 102的材料来选择，使得连接结构11和次级隔热屏障2、102以基本上相同的方式收缩。
在以下示例中，连接结构11、次级隔热屏障2、102和附接凸缘 21、22的尺寸和材料确定如下：
-在次级隔热屏障2、102的厚度方向上的尺寸：400mm。
-在附接凸缘21、22的厚度方向上的尺寸：50mm。
-在第一壁板13和第二壁板14的锚固部分15、16的厚度方向上的尺寸：50mm。
-主梁12的材料：热膨胀系数为1.2×10-6K-1的
-附接凸缘21、22的材料：热膨胀系数为15×10-6K-1的钢。
同样假设所用材料中的热梯度是基本上线性的。同样假设次级密封膜4、104和载荷支承壁3、103之间的温度变化等于130K。
图3图示了曲线图，其中，屏障/膜偏移量以mm为单位绘制在横坐标轴上，连接板19、20的材料的合适的热膨胀系数以K-1为单位绘制在纵坐标轴上。针对不同种类的次级隔热屏障2、102绘制了多个曲线23至28。
曲线23表示连接板19、20的合适的热膨胀系数与由胶合板盒型材制成的热膨胀系数约为6×10-6K-1的次级隔热屏障2、102的屏障/膜偏移量的函数关系。此外，线34表示材料
的热膨胀系数。因此，线34与曲线23之间的交点表示由
制成的连接板19、20 与由胶合板制成的次级隔热屏障2、102的组合。
因此，如可以在图3中看到的，已知的胶合板
组合因此具有小于0.1的屏障/膜偏移量，因此该值位于可容许的范围内。
要注意的是，为了避免损坏次级密封膜4、104，优选将屏障/膜偏移量限制为在0mm至1mm之间的值，更优选地为在0mm至0.8mm 之间的值。实际上，在超过1mm时次级密封膜4、104受到所谓的“行程”作用，其中次级密封膜4、104不再由次级隔热屏障2、102充分支撑并且受到高弯曲力。此外，对于负的屏障/膜偏移量，即，连接结构11比次级隔热屏障2、102收缩更多，次级密封膜4、104将对次级隔热屏障2、102施加压缩力，那是不希望的。因此，屏障/膜偏移量的理想值因此为在正值侧最接近0mm。但是，为连接板19、20选择的材料必须同样能够承受次级密封膜4、105受到的力，因此为此必须足够有耐受力，特别是在相对较低的温度值下处于牵拉/压缩状态时。
曲线24、25、26、27和28表示连接板19、20的合适的热膨胀系数与热膨胀系数分别为20×10-6K-1、30×10-6K-1、40×10-6K-1、50× 10-6K-1和60×10-6K-1的次级隔热屏障2、102的屏障/膜偏移量的函数关系，该次级隔热屏障2、102例如由隔离泡沫制成。
因此，在这些示例中，从这些曲线可以看出，用于连接板19、20 的材料
不是最适合于热膨胀系数在20×10-6K-1至60×10-6K-1之间的隔离泡沫。实际上，对于隔热系数值大于40×10-6K-1的情况，可容许的偏移量甚至会大于0.8mm。
例如，在利用定向在与厚度方向正交的方向上的纤维增强的并且热膨胀系数为50×10-6K-1的聚氨酯泡沫的情况下，为了获得0.8mm的屏障/膜偏移量，曲线27在点30处示出了连接板19、20的材料必须具有大约25×10-6K-1的热膨胀系数。此外，为了使屏障/膜偏移量保持在0至0.8mm之间的可容许的范围内，连接板19、20的热膨胀系数必须在大约25×10- 6K-1至65×10-6K-1之间。
图3的曲线示出了用于选择可用于连接板19、20的材料的方法。本领域技术人员将知道如何在其他假设下——例如对于隔离屏障的不同厚度——确定相似的曲线。
实际上，以下方程式使得可以根据这些不同参数来确定连接板19、 20的热膨胀系数：
其中，
αp是连接板19、20的热膨胀系数，
Lp是连接板19、20沿容器壁的厚度方向的尺寸，
Li是沿锚固部分15、16的厚度方向的尺寸，
La是沿附接凸缘21、22的厚度方向的尺寸，
αm是次级隔热屏障2、102的热膨胀系数，
ΔTmax是次级密封膜4、104与载荷支承壁3、103之间的温度变化,
Ead是可容许的屏障/膜偏移量。
图4图示了曲线图，其中，次级隔热屏障2、102的热膨胀系数以 K-1为单位绘制在横坐标轴上，连接板19、20的材料的膨胀系数以K-1为单位绘制在纵坐标轴上，与图3所用的假设相同。对于屏障/膜偏移量的不同值，已经绘制了多条曲线。
曲线31、32和33表示对于分别为0.1mm、0.8mm和1.2mm的屏障/膜偏移量，连接板19、20的合适的热膨胀系数与次级隔热屏障2、 102的热膨胀系数的函数关系。
下面的表格表示选择的不同示例A、B、C，由图3中的点A、B 和C表示，其中与连接板的材料相关联的次级隔热屏障的材料使得可以获得在许可的范围内的屏障/膜偏移量。
次级隔热屏障和连接板的材料选择示例
参照图5 ，甲烷运输船70的剖视图示出了安装在船的双壳体72 中的棱柱总体形状的密封且隔离的容器71。容器71的壁包括旨在与包含在容器中的LNG接触的初级密封屏障、布置在初级密封屏障与船的双壳体72之间的次级密封屏障、和分别布置在初级密封屏障与次级密封屏障之间以及次级密封屏障与双壳体72之间的两个隔离屏障。
以自身已知的方式，设置在船的顶部甲板上的装载/卸载管73可以借助于适当的连接器连接到海上终端或港口终端，以将LNG货物从容器71进行传递或传递到容器71。
图5 示出了海上终端的示例，该海上终端包括装载和卸载站75、水下管76和陆基设施77。装载和卸载站75是固定的近海设施，包括移动臂74和支撑移动臂74的塔78。移动臂74承载成束的隔离柔性管道79，其可以连接到装载/卸载管73。可定向的移动臂74适应于所有尺寸的甲烷运输船。未图示的连接管在塔78内侧延伸。装载和卸载站 75使得甲烷运输船70能够从陆基设施77装载和卸载或者装载和卸载至陆基设施77。陆基设施77包括液化气储存容器80和经由水下管76 连接至装载或卸载站75的连接管81。水下管76使得液化气能够在装载或卸载站75与陆基设施77之间在很大的距离(例如5km)上传递，这使得甲烷运输船70能够在装载和卸载操作期间保持在距海岸很大的距离处。
为了产生传递液化气所需的压力，使用了船70上的船载泵和/或陆基设施77所配备的泵和/或装载和卸载站75所配备的泵。
虽然已经关于多个特定实施方案描述了本发明，但是显而易见的是：本发明绝不限于这些实施方案，并且本发明包含了所描述的装置的所有技术等同物及其组合，如果它们落入本发明的范围内。
动词“包含”或“包括”及其变形形式的使用不排除存在权利要求中所述的那些元件或步骤之外的元件或步骤。
在权利要求中，括号内的任何附图标记不应被解释为对权利要求的限制。
Claims (16)
1.一种液化气体储存设备，包括：载荷支承结构和布置在所述载荷支承结构中的密封且隔热的容器，所述容器(71)至少包括附接至所述载荷支承结构的第一载荷支承壁(3)的第一容器壁(1)和附接至所述载荷支承结构的第二载荷支承壁(103)的第二容器壁(101)，每个容器壁(1、101)包括至少一个密封膜(4、104)和至少一个隔热屏障(2、102)，所述隔热屏障(2、102)放置在所述密封膜(4、104)与所述载荷支承结构之间，所述储存设备包括连接结构(11)，所述连接结构(11)构造成沿所述第一载荷支承壁(3)与所述第二载荷支承壁(103)之间的棱边(100)将所述密封膜(4、104)附接至所述载荷支承结构，
所述连接结构(11)包括主梁(12)，所述主梁(12)包括第一壁板(13)和第二壁板(14)，所述第一壁板(13)平行于所述第一载荷支承壁(3)并以密封的方式附接至所述第一容器壁(1)的所述密封膜(4、104)，所述第二壁板(14)平行于所述第二载荷支承壁(103)并以密封的方式附接至所述第二容器壁(101)的所述密封膜(4、104)，所述连接结构(11)还包括至少一个第一连接板(19)和至少一个第二连接板(20)，所述第一连接板(19)附接至所述第一壁板(13)并在所述第二载荷支承壁(103)的方向上平行于所述第一壁板(13)延伸，所述第二连接板(20)附接至所述第二壁板(14)并在所述第一载荷支承壁(3)的方向上平行于所述第二壁板(14)延伸，
所述载荷支承结构包括至少一个第一附接凸缘(21)和至少一个第二附接凸缘(22)，所述第一附接凸缘(21)在与所述棱边(100)相距一定距离处平行于所述第一容器壁(1)从所述第二载荷支承壁(103)突出，所述第二附接凸缘(22)在与所述棱边(100)相距一定距离处平行于所述第二容器壁从所述第一载荷支承壁突出，
其中，所述第一连接板(19)附接至所述第一附接凸缘(21)，所述第二连接板(20)附接至所述第二附接凸缘(22)，
并且其中，所述密封膜(4、104)和所述主梁(12)由热膨胀系数在0.5×10-6K-1至7.5×10-6K-1之间的金属合金制成，所述至少第一连接板和第二连接板由热膨胀系数在20×10- 6K-1至60×10-6K-1之间的材料制成，所述隔热屏障由热膨胀系数在20×10-6K-1至60×10-6K-1之间的材料制成，使得第一组件在所述第二载荷支承壁与所述主梁(12)的所述第二壁板(14)之间延伸，包括所述第一附接凸缘(21)和所述第一连接板(19)的所述第一组件当所述容器(71)从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与所述第二容器壁(101)的所述隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩，第二组件在所述第一载荷支承壁(3)与所述主梁(12)的所述第一壁板(13)之间延伸，包括所述第二附接凸缘(22)和所述第二连接板(20)的所述第二组件当所述容器(71)从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与所述第一容器壁(1)的所述隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩。
2.根据权利要求1所述的储存设备，其中，所述连接结构(11)包括多个第一连接板(19)，所述多个第一连接板(19)附接至所述第一壁板(13)并且沿着所述棱边(100)彼此均匀地间隔开，并且其中，所述连接结构(11)包括多个第二连接板(20)，所述多个第二连接板(20)附接至所述第二壁板(14)并且沿着所述棱边(100)彼此均匀地间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述第一附接凸缘(21)和所述第二附接凸缘(22)由热膨胀系数在12×10-6K-1至16×10-6K-1之间的不锈钢制成。
4.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述隔热屏障(2、102)由热膨胀系数在35×10-6K-1至60×10-6K-1之间的纤维增强泡沫制成。
5.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述第一连接板(19)和所述第二连接板(20)由热膨胀系数在25×10-6K-1至30×10-6K-1之间的铁-镍金属合金制成。
6.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述第一连接板(19)和所述第二连接板(20)由热膨胀系数在40×10-6K-1至60×10-6K-1之间的聚合物材料制成。
7.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述隔热屏障(2、102)在所述密封且隔热的容器的厚度方向上具有的尺寸在250mm至800mm之间。
8.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述第一连接板(19)和所述第二连接板(20)在所述密封且隔热的容器的厚度方向上具有的尺寸大于150mm。
9.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述第一附接凸缘(21)和所述第二附接凸缘(22)在密封的所述容器的壁的厚度方向上具有的尺寸大于30mm。
10.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述第一壁板(13)包括在所述第二载荷支承壁(103)与所述第二容器壁(101)的所述密封膜之间延伸的第一锚固部分(15)，所述第二壁板(14)包括在所述第一载荷支承壁(3)与所述第一容器壁(1)的所述密封膜之间延伸的第二锚固部分(16)，所述第一连接板(19)附接至所述第一锚固部分(15)，并且所述第二连接板(20)附接至所述第二锚固部分(16)。
11.根据权利要求1或2所述的储存设备，其中，所述隔热屏障(2、102)是次级隔热屏障，所述密封膜(4、104)是次级密封膜，并且其中，所述第一容器壁(1)和所述第二容器壁(101)在从所述容器的外部朝向内部的厚度方向上进一步包括所述次级隔热屏障、所述次级密封膜、由所述次级密封膜承载的初级隔热屏障(5、105)和由所述初级隔热屏障(5、105)承载的初级密封膜(6、106)。
12.根据权利要求11所述的储存设备，其中，所述第一连接板(19)在所述第一容器壁(1)的所述初级隔热屏障与所述第一容器壁(1)的所述次级隔热屏障之间附接至所述第一壁板(13)，并且所述第二连接板(20)在所述第二容器壁(101)的所述初级隔热屏障与所述第二容器壁(101)的所述次级隔热屏障之间附接至所述第二壁板(14)。
13.一种用于制造液化气体储存设备的方法，所述液化气体储存设备包括：载荷支承结构和布置在所述载荷支承结构中的密封且隔热的容器，所述容器(71)至少包括附接至所述载荷支承结构的第一载荷支承壁(3)的第一容器壁(1)和附接至所述载荷支承结构的第二载荷支承壁(103)的第二容器壁(101)，每个容器壁(1、101)包括至少一个密封膜(4、104)和至少一个隔热屏障(2、102)，所述隔热屏障(2、102)放置在所述密封膜(4、104)与所述载荷支承结构之间，所述储存设备包括连接结构(11)，所述连接结构(11)构造成沿所述第一载荷支承壁(3)与所述第二载荷支承壁(103)之间的棱边(100)将所述密封膜(4、104)附接至所述载荷支承结构，
所述连接结构(11)包括主梁(12)，所述主梁(12)包括第一壁板(13)和第二壁板(14)，所述第一壁板(13)平行于所述第一载荷支承壁(3)并以密封的方式附接至所述第一容器壁(1)的所述密封膜，所述第二壁板(14)平行于所述第二载荷支承壁(103)并以密封的方式附接至所述第二容器壁(101)的所述密封膜，所述连接结构(11)还包括至少一个第一连接板(19)和至少一个第二连接板(20)，所述第一连接板(19)附接至所述第一壁板(13)并在所述第二载荷支承壁(103)的方向上平行于所述第一壁板(13)延伸，所述第二连接板(20)附接至所述第二壁板(14)并在所述第一载荷支承壁(3)的方向上平行于所述第二壁板(14)延伸，
所述载荷支承结构包括至少一个第一附接凸缘(21)和至少一个第二附接凸缘(22)，所述第一附接凸缘(21)在与所述棱边(100)相距一定距离处平行于所述第一容器壁(1)从所述第二载荷支承壁(103)突出，所述第二附接凸缘(22)在与所述棱边(100)相距一定距离处平行于所述第二容器壁从所述第一载荷支承壁突出，
所述第一连接板(19)附接至所述第一附接凸缘(21)，所述第二连接板(20)附接至所述第二附接凸缘(22)，
所述密封膜(4、104)和所述主梁(12)由热膨胀系数在1.2×10-6K-1至7.5×10-6K-1之间的金属合金制成，
所述方法包括以下步骤：
-选择至少所述第一连接板和所述第二连接板的材料，所述材料的热膨胀系数在20×10-6K-1至60×10-6K-1之间，
-选择所述隔热屏障的材料，所述材料的热膨胀系数在20×10-6K-1至60×10-6K-1之间，
实现这些选择使得在所述第二载荷支承壁与所述主梁(12)的所述第二壁板(14)之间延伸、包括所述第一附接凸缘(21)和所述第一连接板(19)的第一组件当所述容器(71)从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与所述第二容器壁(101)的所述隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩，在所述第一载荷支承壁(3)与所述主梁(12)的所述第一壁板(13)之间延伸、包括所述第二附接凸缘(22)和所述第二连接板(20)的第二组件当所述容器(71)从空状态下的环境温度冷却到满状态下的平衡温度时具有与所述第一容器壁(1)的所述隔热屏障的热收缩基本上相等的热收缩。
14.一种用于运输冷液体产品的船(70)，所述船包括双壳体(72)和根据权利要求1至12中任一项所述的储存设备，所述双壳体的一部分形成所述储存设备的所述载荷支承结构。
15.一种用于冷液体产品的传递系统，所述系统包括根据权利要求14所述的船(70)、布置成将安装在所述船的壳体中的所述容器(71)连接至浮动的或陆基的储存设备(77)的隔离管(73、79、76、81)、和用于驱动冷液体产品通过所述隔离管从所述浮动的或陆基的储存设备流动到所述船的所述容器或者从所述船的所述容器流动到所述浮动的或陆基的储存设备的泵。
16.一种用于装载或卸载根据权利要求14所述的船(70)的方法，其中，将冷液体产品通过隔离管(73、79、76、81)从浮动的或陆基的储存设备(77)输送到所述船的所述容器(71)或者从所述船的所述容器(71)输送到所述浮动的或陆基的储存设备(77)。
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