DE102005051691B4

DE102005051691B4 - Dichter und thermisch isolierter Tank aus aneinanderliegenden wärmedämmenden Elementen

Info

Publication number: DE102005051691B4
Application number: DE102005051691A
Authority: DE
Inventors: Jacques Dhellemmes; Pierre Michalski; Jean-Claude Le Gratiet
Original assignee: Gaztransport et Technigaz SA
Current assignee: Gaztransport et Technigaz SA
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2025-10-29
Also published as: KR101215010B1; DE102005051691A1; ITTO20050786A1; FR2877637B1; PL215308B1; JP4260792B2; KR20060052600A; CN1773159A; JP2006137420A; US20060096209A1; ES2277768B2; PL377988A1; DK200501561A; ES2277768A1; CN100485249C; FR2877637A1

Abstract

Dichter und thermisch isolierter Tank mit mindestens einer am Rumpf (1) einer schwimmenden Struktur befestigten Tankwand, die in Richtung ihrer Dicke von innen nach außen aufeinander folgend eine primäre Dichtungssperrschicht (8), eine primäre Isoliersperrschicht (6), eine sekundäre Dichtungssperrschicht (5) und eine sekundäre Isoliersperrschicht (2) aufweist, wobei mindestens eine der Isoliersperrschichten (2, 6) aus aneinander liegenden wärmedämmenden Elementen (3, 7) besteht, wobei jedes wärmedämmende Element eine thermisch isolierende Einlage (76, 276, 376a–b, 476), die in Form einer zu der Tankwand parallelen Schicht vorgesehen ist, und Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) aufweist, die sich durch die Dicke der thermisch isolierenden Einlage (76, 276, 376a–b, 476) erstrecken, um Druckkräfte aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) eines wärmedämmenden Elements als mindestens eine einstückige Tragstruktur (70,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausbildung von dichten und thermisch isolierten Tanks, die aus Tankwänden, welche an der Tragstruktur einer schwimmenden Konstruktion befestigt sind, bestehen und für die Produktion, die Lagerung, die Beschickung, den Seetransport und/oder das Entladen gekühlter Flüssigkeiten wie Flüssiggasen, insbesondere solcher mit hohem Methangehalt, geeignet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen mit einem derartigen Tank versehenen Gastanker.
Der Seetransport von Flüssiggas bei sehr geringer Temperatur erfolgt mit einer Verdampfungsrate pro Seereisetag, die so weit wie möglich reduziert werden soll, was eine Verbesserung der thermischen Isolierung der entsprechenden Tanks impliziert.
Es wurde bereits ein dichter und thermisch isolierter Tank aus an der Tragstruktur eines Schiffs befestigten Tankwänden vorgeschlagen, wobei die Tankwände in Richtung der Dicke von der Innen- zur Außenseite des Tanks aufeinanderfolgend aufweisen: eine primäre Dichtungssperrschicht, eine primäre Isoliersperrschicht, eine sekundäre Dichtungssperrschicht und eine sekundäre Isoliersperrschicht, wobei mindestens eine der Isoliersperrschichten im wesentlichen aus aneinander liegenden wärmedämmenden Elementen gebildet ist, die jeweils eine thermisch isolierende Lage in Form einer zu der Wand parallelen Schicht und Tragelemente aufweisen, die sich durch die Dicke der thermisch isolierenden Lage erstrecken, um Druckkräfte aufzunehmen.
In FR-A-2527544 beispielsweise bestehen diese Isoliersperrschichten aus geschlossenen quaderförmigen Sperrholzkästen, die mit Perlit gefüllt sind. Der Kasten weist innen tragende Streben auf, die zwischen einer Deckeltafel und einer Bodentafel angeordnet sind, um dem hydrostatischen Druck der im Tank enthaltenen Flüssigkeit zu widerstehen. Zwischen den tragenden Streben sind nicht tragende Streben aus Schaumstoff vorgesehen, um deren relative Positionierung zu gewährleisten. Die Herstellung eines derartigen Kastens, welche die Montage der Seitenwände aus Sperrholzbrettern und das Anordnen der Streben umfasst, erfordert zahlreiche Montageschritte, insbesondere Heftvorgänge. Darüber hinaus verkompliziert die Verwendung eines Pulvers wie Perlit die Herstellung der Kästen, da das Pulver Staub erzeugt. Es ist daher erforderlich, qualitativ hochwertiges und damit teures Sperrholz zu verwenden, um eine gute Staubdichtigkeit des Kastens zu erreichen, das heißt es ist ein Sperrholz ohne Astknoten erforderlich. Darüber hinaus ist es erforderlich, das Pulver mit einem bestimmten Druck in den Kasten einzubringen, und es ist erforderlich, Stickstoff in jeden Kasten einzuleiten, um aus Sicherheitsgründen jegliche vorhandene Luft auszutreiben. All diese Vorgänge verkomplizieren die Herstellung und erhöhen die Kosten der Kästen.
Wenn ferner die Dicke der isolierenden Kästen einer Isoliersperrschicht erhöht wird, steigt die Gefahr des Knickens der Wände der Kästen und der tragenden Streben erheblich. Soll die Knickfestigkeit der Kästen und ihrer inneren tragenden Streben erhöht werden, muss der Querschnitt dieser Streben vergrößert werden, wodurch die zwischen dem Flüssiggas und der Tragstruktur des Schiffs gebildeten Wärmebrücken noch vergrößert. Des weiteren ist bei einer Erhöhung der Dicke der Kästen festzustellen, dass im Inneren der Kästen für eine gute thermische Isolierung sehr nachteilige Gaskonvektionsströmungen entstehen.
In FR-A-2798902 sind andere thermisch isolierende Kästen beschrieben, die für die Verwendung in einem derartigen Tank bestimmt sind. Ihre Herstellung umfasst das abwechselnde Aufeinanderschichten mehrerer Schaumstoffschichten mit geringer Dichte und mehrerer Sperrholzschichten unter Zwischenfügung von Klebstoff zwischen jeder Schaumstoffschicht und jeder Platte, bis die Höhe des Stapels der Länge der Kästen entspricht, das Schneiden des genann ten Stapels in Scheiben in Richtung der Höhe in regelmäßigen Abständen entsprechend der Dicke eines Kastens, und das Aufkleben einer Boden- und einer Deckeltafel aus Sperrholz auf die jeweiligen Seiten einer derartigen abgetrennten Scheibe, wobei die Tafeln sich senkrecht zu den als Streben dienenden geschnittenen Platten erstrecken. Zwar wird auf diese Weise ein guter Kompromiss zwischen der Knickfestigkeit und der thermischen Isolierung erreicht, jedoch erfordert auch dieser Herstellungsvorgang zahlreiche Montageschritte.
US-4 416 715-A beschreibt eine starre isolierende Tafel bestehend aus einer gefalteten Bahn und einer Hülle. Die Hülle ist mit granularem Isoliermaterial gefüllt. Die gefaltete Bahn bildet eine Bewehrung, welche die Hülle versteift. Die einstückige gefaltete Bahn wird durch Falten einer Papier- oder Kartonbahn gebildet. Für sich genommen weist die gefaltete Bahn an den gebildeten Falten, die darüber hinaus biegsame Gelenke zwischen den Feldern bilden, keine Steifigkeit auf. Daher wird die gefaltete Bahn beim Transfer der Bahn zwischen zwei Montagestationen durch Vorsprünge und Finger in Form gehalten.
US 3,895,152-A beschreibt ferner eine Verbundkonstruktion, die eine einstückige Tragestruktur aufweist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Tank des genannten Typs zu schaffen, beidem mindestens eine der folgenden Eigenschaften verbessert ist: die Herstellungskosten des Tanks, die Druckfestigkeit der Wände und die thermische Isolierung der Wände, ohne hierdurch die anderen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung einen Tank des genannten Typs zu schaffen, dessen wärmedämmende Elemente einfacher herstellbar sind, ohne dadurch die Druckfestigkeit der Wände und die thermische Isolierung der Wände zu beeinträchtigen, jedoch gegebenenfalls auf diese Weise diese Eigenschaften zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer dichter und thermisch isolierter Tank weist mindestens eine am Rumpf einer schwimmenden Struktur befestigte Tankwand auf, die in Richtung ihrer Dicke von innen nach außen aufeinander folgend eine primäre Dichtungssperrschicht, eine primäre Isoliersperrschicht, eine sekundäre Dichtungssperrschicht und eine sekundäre Isoliersperrschicht aufweist, wobei mindestens eine der Isoliersperrschichten im wesentlichen aus aneinander liegenden wärmedämmenden Elementen besteht, wobei jedes wärmedämmende Element eine thermisch isolierende Einlage, die in Form einer zu der Tankwand parallelen Schicht vorgesehen ist, und Druckkräfte aufnehmende Trägerelemente aufweist. Die Trägerelemente eines wärmedämmenden Elements sind als mindestens eine einstückige Tragstruktur ausgebildet, die jeweils Verbindungseinrichtungen aufweisen, welche die Trägerelemente untereinander und mindestens einen Teil der Höhe der Trägerelemente starr verbinden.
Eine derartige einstückige Tragstruktur vereint mechanische Eigenschaften, die gleichzeitig hinsichtlich der Steifigkeit und der Knickfestigkeit in Richtung der Dicke der hohlen Elemente, der Einfachheit der Formgebung, der thermischen Isolierung und der Herstellungskosten sehr vorteilhaft sind. Bei einer bestimmten Geometrie der Trägerelemente wird ihre Knickfestigkeit durch die starren einstückigen Verbindungen gegenüber getrennten Trägerelementen erhöht. Die Herstellung der Verbindungen zwischen den Trägerelementen und der Trägerelemente, das heißt mindestens eines Bereichs ihrer Höhe, als ein Teil ermöglicht darüber hinaus einige Montagevorgänge wirtschaftlicher zu gestalten. Sie ermöglicht eine relativ starre Tragstruktur, ohne den Querschnitt der Trägerelemente und/oder deren Dicke, und damit die Wärmebrücken, übermäßig zu vergrößern, und sie vereinfacht das Anbringen der thermisch isolierenden Einlage in dem wärmedämmenden Element.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Verbindungseinrichtungen weisen die Verbindungseinrichtungen einer Tragstruktur eine Tafel auf, die sich parallel zur Tankwand auf einer Seite des wärmedämmenden Elements erstreckt, wobei die Trägerelemente in bezug auf eine Innenseite der Tafel vorstehen. Anders ausgedrückt weist die Tragstruktur in diesem Fall eine Bodentafel oder eine Deckeltafel des wärmedämmenden Elements auf. Üblicherweise wird als Deckel eine Tafel oder Platte bezeichnet, die auf der dem Inneren des Tanks zugewandten Seite des wärmedämmenden Materials angeordnet ist, während als Boden eine Tafel oder Platte bezeichnet wird, die auf der Seite des wärmedämmenden Elements angeordnet ist, welche der Tragstruktur des Schiffs zugewandt ist. Die derart gebildete Tragstruktur kann ebenfalls gleichzeitig eine Boden- und eine Deckeltafel oder -platte aufweisen.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Tragstruktur weist die mindestens eine Tragstruktur eines wärmedämmenden Elements die Form eines Hohlprofils mit einem in Längsrichtung konstanten Querschnitt auf.
Derartige Tragstrukturen können beispielsweise durch Extrudieren oder Pultrusion eines beliebigen geeigneten Materials gebildet werden. Insbesondere können derartige Profile mit konstantem Querschnitt mittels einer Düse zur kontinuierlichen Extrusion erhalten werden, an deren Ausgang das hohle Element mit der gewünschten Länge abgeschnitten wird, so dass die Abmessungen der entsprechenden wärmedämmenden Elemente leicht veränderbar sind. Zahlreiche Querschnittsformen des Profils sind erzielbar.
Die Trägerelemente können jegliche Form haben. Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Trägerelemente weisen die Trägerelemente einer Tragstruktur mindestens zwei längsverlaufende Trennwände auf, die zur Bildung mindestens eines zur Aufnahme der thermisch isolierenden Einlage geeigneten Hohlraums mit konstantem Querschnitt voneinander beabstandet angeordnet sind. Derartige Trennwände dienen gleichzeitig als Tragstreben zum Abstützen gegen den auf die wärmedämmenden Elemente einwirkenden Drucks und als Abtrennungen zwischen den Hohlräumen. Diese Hohlräume, deren Anzahl pro wärmedämmendem Element eins und mehr betragen kann, erlauben ein leichtes Einsetzen der Isoliereinlage in das wärmedämmende Element, insbesondere über das Ende im Fall eines Profils.
Vorteilhafterweise umfassen die längsverlaufenden Trennwände mindestens eine Trennwand, die im wesentlichen senkrecht zur Tankwand verläuft. Eine derartige Struktur verbessert die Verteilung der auf die längsverlaufenden Trennwände wirkenden Spannungen. Die längsverlaufenden Hohlräume können somit einen im wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben.
Vorzugsweise umfassen die längsverlaufenden Trennwände mindestens eine in bezug auf die Tankwand geneigte Trennwand, wobei vorzugsweise zwei Trennwände mit zueinander entgegengesetzter Neigungsrichtung vorgesehen sind. Derartige schräge Trennwände ermöglichen gleichzeitig das Aufnehmen von Scherkräften und von Knick- und Kippkräften. Es können Hohlräume mit anderen Querschnittsformen, beispielsweise trapezförmig oder dreieckig, vorgesehen sein.
Vorteilhafterweise umfassen die Verbindungseinrichtungen einer Tragstruktur mindestens eine Verbindungswand, welche die längsverlaufenden Trennwände über deren gesamte Länge verbinden, wobei die längsverlaufenden Trennwände eine Verdickung im Bereich ihrer Zonen der Verbindung mit der mindestens einen Verbindungswand aufweisen. Eine derartige Verbindungswand kann in bezug auf die Tankwand parallel oder schräg verlaufen. Es kann sich insbesondere um eine Bodentafel und/oder eine Deckeltafel handeln. Eine derartige Verdickung verbessert die Festigkeit und die Steifigkeit der entsprechenden Verbindungszone.
Nach einem besonderen Ausführungsbeispiel der längsverlaufenden Trennwände weist das wärmedämmende Element eine Bodentafel und eine Deckeltafel auf und mindestens eine der in seitlicher Richtung des wärmedämmenden Elements am weitesten außen gelegenen längsverlaufenden Trennwände ist von dem entsprechenden Seitenrand der Boden- und/oder der Deckeltafel beabstandet, um einen Endhohlraum zu bilden, der eine offene Seite aufweist. Ein derartiger Endhohlraum, der an einer oder beiden Seiten eines wärmedämmenden Elements vorgesehen sein kann, bildet einen Raum zwischen den äußersten längsverlaufenden Trennwänden zweier benachbarter wärmedämmender Elemente. Dieser Raum ermöglicht das Einsetzen einer Isoliereinlage, um die Kontinuität der Isoliersperrschicht an den Grenzflächen der nebeneinander liegenden Wärmedämmenden Elemente zu wahren.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Trägerelemente weisen die Trägerelemente der mindestens einen Tragstruktur Pfosten oder Stützelemente mit in bezug auf die Abmessungen des wärmedämmendem Elements geringem Querschnitt in einer zur Tankwand parallelen Ebene auf.
Derartige Stützen mit geringem Querschnitt bieten den Vorteil, in Abhängigkeit von lokalen Notwendigkeiten im wärmedämmenden Element verteilt werden zu können. Durch Anpassen der Anzahl und der Verteilung der Tragpfosten kann die Druckfestigkeit des wärmedämmenden Elements insbesondere gleichmäßiger als mit den bekannten Streben gestaltet werden. Es ist ebenso möglich, eine lokale Eindrückung oder eine Quetschung der Deckeltafel zu verhindern. Derartige Pfosten können einen hohlen oder massiven Querschnitt aufweisen, der zahlreiche mögliche Formen haben kann. Insbesondere ermöglichen es hohle Pfosten mit geschlossenem Querschnitt eine sehr gute Knickfestigkeit bei gleichzeitigem Minimieren des wirksamen Wärmeleitungsquerschnitts zu erreichen.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Verbindungseinrichtungen weisen diese Arme auf, welche sich zwischen die Trägerelemente erstrecken. Vorteilhafterweise erstrecken sich die Arme parallel zur Tankwand entlang mindestens einer Seite der Isoliereinlage. Derart angeordnet, bieten die Arme eine sich an die Fläche der Trägerelemente anschließende zusätzliche Fläche zum Befestigen einer eventuellen Boden- und/oder Deckeltafel, die unabhängig von der Tragstruktur gebildet ist.
Nach einem besonderen Ausführungsbeispiel der Tragstruktur weist die mindestens eine Tragstruktur die Form eines Kastens mit um die gesamte Innenseite der Tafel verlaufenden aufragenden Umfangswänden. Eine derartige Ausbildung ermöglicht das Anbringen einer Isoliereinlage in Form einer granularen Substanz. Je nach Art der Isoliereinlage können jedoch auch wärmedämmende Elemente ohne Umfangswände verwendet werden.
Die wärmedämmenden Elemente können offen oder geschlossen sein. Vorteilhafterweise gewährleistet das Vorhandensein einer Deckeltafel eine gleichmäßige Stützung der benachbarten Dichtungssperrschicht. Jedoch ist eine derartige Tafel nicht obligatorisch, da diese Stützung auch durch die Trägerelemente allein in ausreichender Weise erfolgen kann. Vorteilhafterweise gewährleistet das Vorhandensein einer Bodentafel eine gut verteilte Übertragung der Druckkräfte von der primären Isoliersperrschicht in Richtung der sekundären Isoliersperrschicht oder von der sekundären Isoliersperrschicht zum Rumpf. Eine derartige Tafel ist jedoch nicht obligatorisch, da diese Übertragung auch durch die Trägerelemente allein in ausreichender Weise erfolgen kann. Derartige Tafeln können auf mehrere Arten gebildet werden. Wie bereits erwähnt, besteht eine Möglichkeit darin, eine Tragstruktur zu bilden, bei der eine Tafel einstückig mit den Trägerelementen verbunden ist.
In diesem Fall ist nach einem besonderen Ausführungsbeispiel des wärmedämmenden Elements vorgesehen, dass dieses eine zweite Tafel aufweist, die unabhängig von der Tragstruktur gebildet ist und die an den Enden der Trägerelemente gegenüber der ersten Tafel zur Bildung der Verbindungseinrichtungen angebracht ist.
Zu diesem Zweck kann jegliches Befestigungsmittel verwendet werden. Vorteilhafterweise weist die Innenseite der zweiten Tafel Ausnehmungen auf, die derart ausgebildet sind, dass sie durch Zusammenstecken mit den Trägerelementen zusammenwirken.
In diesem Fall weist die zweite Tafel vorzugsweise einen anderen Wärmedehnungskoeffizienten auf als die Trägerelemente, um bei der Abkühlung des Tanks eine Klemmung zwischen der zweiten Tafel und den in diese eingesteckten Trägerelementen zu erreichen.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel des wärmedämmenden Elements weist dieses zwei Tragstrukturen auf, die derart ausgebildet sind, dass ihre jeweiligen Tafeln mit ihren Innenseiten einander zugewandt sind, wobei die von diesen Innenseiten abstehenden Trägerelemente paarweise an ihren einander gegenüberliegenden Enden zur Bildung jeweils eines Trägerelements des wärmedämmenden Elements miteinander verbunden werden. Anders ausgedrückt werden in diesem Fall die Trägerelemente jeder der Tragstrukturen in Stoßverbindung aneinandergesetzt, um jeweils ein Trägerelement mit zwei Teilen zu bilden, die sich jeweils durch einen Bereich der Dicke des wärmedämmenden Elements erstrecken. Es können insbesondere zwei vollständig symmetrische Tragstrukturen verwendet werden.
Vorteilhafterweise ist ein Isolierteil mit einer Wärmeleitfähigkeit, die geringer als diejenige der Trägerelemente ist, jeweils zwischen die beiden zusammengefügten Trägerelemente eingesetzt. Dies ermöglicht eine Verbesserung der durch das wärmedämmende Element bewirkten thermischen Isolierung.
Das Zusammenfügen der beiden Tragstrukturen kann mit jedem beliebigen Mittel erfolgen. Vorzugsweise sind die Trägerelemente der beiden Tragstrukturen jeweils paarweise durch eine Verbindungseinrichtung verbunden, deren Wärmedehnungskoeffizient von demjenigen der Trägerelemente verschieden ist, um beim Abkühlen des Tanks ein Klemmen zwischen der Verbindungseinrichtung und den Trägerelementen zu erreichen. Nach einer Variante oder in Kombination damit kann die Verbindungseinrichtung auch eingesteckt sein, geklebt sein, mit Clipsen verbunden sein, oder dergleichen.
Vorzugsweise wird/werden die Tragstruktur/-en eines wärmedämmenden Elements durch Formen, Extrudieren, Pultrusion, Warmformen, Blasformen, Spritzgießen oder Drehformen hergestellt. Die Tragstrukturen können aus jedem für die genannten Verfahren geeigneten Materialien hergestellt werden, insbesondere aus Kunststoffen wie PC, PBT, PA, PVC, PE, PS, PU und anderen Harzen. Vorteilhafterweise bestehen die Tragstrukturen aus Verbundmaterial. Die Verwendung dieser Art von Material vereint die Bedingungen, die für das Erhalten von Trägerelementen mit einer geringeren Wanddicke als bei Sperrholz erforderlich sind, bei gleichzeitiger besserer oder gleicher Wärmeleitung und einem geringeren Wärmedehnungskoeffizienten. Die Tragstrukturen können beispielsweise aus Verbundmaterial auf der Basis von Polymerharz, beispielsweise Polyesterharz oder dergleichen, bestehen. Im Sinne der Erfindung umfassen Verbundmaterialien auf Polymerharzbasis Polymere oder Polymermischungen mit jeder Art von Füllungen, Zusätzen, Verstärkungen oder Fasern, beispielsweise Glasfasern oder dergleichen, die eine ausreichende Steifigkeit und eine ausreichende Bruchfestigkeit sowie andere Eigenschaften bewirken. Es können Zusätze zur Verringerung der Materialdichte und/oder zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften, insbesondere durch Verringern der Wärmeleitfähigkeit und/oder des Ausdehnungskoeffizienten, verwendet werden. Es kann gleichermaßen ein Verbundmaterial verwendet werden, das einen hohen Anteil an Holzmehl mit einem synthetischen Bindemittel aufweist. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann die Tragstruktur auch aus Schichtholz oder Sperrholz bestehen, das unter Heißdruck geformt wurde.
Nach einem besonderen Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine aus den wärmedämmenden Elementen gebildete Isoliersperrschicht jeweils mit einer der Dichtungssperrschichten bedeckt, die aus Metallbahnen aus Dünnblech mit geringem Dehnungskoeffizienten bestehen, deren Ränder zur Außenseite der wärmedämmenden Elemente gebogen sind, wobei die wärmedämmenden Elemente Deckeltafeln mit parallelen Nuten aufweisen, die um die Breite einer Metallbahn beabstandet sind und in welchen Schweißträger gleitend verschiebbar gehalten sind, wobei jeder Schweißträger einen durchgehenden Schenkel aufweist, der über die Außenseite der Deckeltafel ragt und an dessen beide Seiten die aufragenden Ränder zweier benachbarter Bahnen dicht geschweißt werden. Die gleitend verschiebbaren Schweißträger bilden Gleitfu gen, die es den verschiedenen Sperrschichten ermöglichen, sich relativ zueinander unter der Einwirkung der Unterschiede in der thermischen Kontraktion und der Bewegungen der in dem Tank enthaltenen Flüssigkeit zu verschieben.
Vorteilhafterweise sind die parallelen Nuten in von den Deckeltafeln abstehenden Längsrippen ausgebildet. Diese Ausbildungsform ermöglicht eine Verringerung der Dicke der Deckeltafeln zwischen den Rippen. Vorteilhafterweise ist zwischen den Längsrippen auf den Deckeltafeln eine Isolierschaumschicht vorgesehen, um die Dichtungssperrschicht zu unterstützen, welche die hohlen Elemente bedeckt.
Vorteilhafterweise fixieren sekundäre Rückhalteorgane, die fest mit der Tragstruktur des Schiffs verbunden sind, die wärmedämmenden Elemente, welche die sekundäre Isolierschicht bilden, an der Tragstruktur, und primäre Rückhalteorgane, die mit den Schweißträgern der sekundären Dichtungssperrschicht verbunden sind, halten die primäre Isoliersperrschicht an der sekundären Dichtungssperrschicht, wobei die Schweißträger die sekundäre Dichtungssperrschicht an den Deckeltafeln der wärmedämmenden Elemente der sekundären Isoliersperrschicht halten. Auf diese Weise wird eine Verankerung der primären Isoliersperrschicht an der sekundären Isoliersperrschicht bewirkt, ohne Beeinträchtigung der Kontinuität der zwischen diesen angeordneten sekundären Dichtungssperrschicht.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die thermisch isolierende Einlage starren oder flexiblen, verstärkten oder nicht verstärkten Schaumstoff mit geringer Dichte auf, d.h. unter 60 kg/m³, beispielsweise in der Größenordnung von 40 bis 50 kg/m³, der sehr gute thermische Eigenschaften hat. Es kann ferner ein Material mit einer Porosität in der Größenordnung von Nanometern vom Typ Aerogel verwendet werden. Ein Material vom Typ Aerogel ist ein massives Material von geringer Dichte, das eine extrem feine und stark poröse Struktur bis zu 99% hat. Die Porengröße dieser Materialien erstreckt sich typischerweise zwischen 10 und 20 Nanometer. Die nanometrische Struktur dieser Materialien begrenzt die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle und damit den konvektiven Transport von Wärme und Masse erheblich. Aerogels sind somit sehr gute Wärmeisolatoren mit einer thermischen Leitfähigkeit beispielsweise unter 20·10^–3W·m^–1·K^–1, vorzugsweise unter 16·10^–3W·m^–1·K^–1. Sie haben üblicherweise eine Wärmeleitfähigkeit, die 2 bis 4 mal geringer als die anderer herkömmlicher Isoliermittel wie Schaumstoffe ist. Aerogels können in verschiedener Form aufbereitet sein, beispielsweise als Pulver, Kugeln, nicht verwebte Fasern, Gewebe, etc. Die sehr guten Isoliereigenschaften dieser Materialien eine Verringerung der Dicke der Isoliersperrschichten, in denen sie verwendet werden, was zu einem Gewinn an Nutzvolumen im Tank führt.
Die Erfindung schafft ferner eine schwimmende Struktur, insbesondere einen Gastanker, der einen dichten und thermisch isolierten Tank gemäß der vorangehenden Beschreibung der Erfindung aufweist. Ein derartiger Tank kann insbesondere in einer schwimmenden Anlage zur Produktion und Lagerung (die unter der englischen Abkürzung FPSO bekannt ist) verwendet werden, wo er der Lagerung von Flüssiggas für den Abtransport von der Gewinnungsstätte dient, oder in einer schwimmenden Lager- und Wiederverdampfungseinheit (die unter der englischen Abkürzung FSRU bekannt ist) verwendet werden, wo er zum Entladen eines Gastankers für die Versorgung eines Gastransportnetzes dient.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, das lediglich illustrativen und nicht einschränkenden Zwecken dient, und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben ist. Es zeigen:
1 eine weggebrochene perspektivische Darstellung einer Tankwand nach einem allgemeinen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dem besseren Verständnis der Erfindung dient,
2 und 3 ein primäres Rückhalteorgan der Tankwand von 1 in zwei zueinander senkrechten Richtungen gesehen,
4 eine Querschnittdarstellung einer Tankwand nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine perspektivische Teilansicht eines isolierenden Kastens der in 4 dargestellten Tankwand,
6 eine vergrößerte Darstellung der Zone XV der 4,
7 eine weggebrochene perspektivische Darstellung einer Zone der Tankwand nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 bis 10 Querschnitte durch andere Ausführungsbeispiele eines wärmedämmenden Elements mit einer Tragstruktur in Form von Hohlprofilen,
11 eine perspektivische Darstellung einer einstückig geformten Tragstruktur,
11A eine geschnittene Teilansicht einer Variante der Tragstruktur von 11,
12 eine perspektivische Explosionsdarstellung zweier Arten von wärmedämmenden Elementen, die mit Hilfe der Tragstruktur der 11 ausgebildet sind,
13 eine geschnittene Teilansicht zur Darstellung der Montage eines wärmedämmenden Elements nach 12,
14 und 15 zur 11 analoge Ansichten anderer Varianten der Trag struktur,
16 eine geschnittene Teilansicht eines wärmedämmenden Elements nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
17 eine Draufsicht auf die Tragstruktur des wärmedämmenden Elements der 16,
18 bis 21 andere Ausführungsbeispiele von Trägerelementen in Form von Pfosten, im Querschnitt gesehen,
22 und 23 in Draufsicht und im Schnitt entlang der Linie XXIII-XXIII eine Tragstruktur des wärmedämmenden Elements nach einem andren Ausführungsbeispiel,
24 eine perspektivische Darstellung einer einstückig thermogeformten Tragstruktur,
25 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines wärmedämmenden Elements nach einem anderen Ausführungsbeispiel, wobei die isolierende Einlage nicht dargestellt ist.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele eines dichten und thermisch isolierten Tanks beschrieben, der in den Doppelrumpf einer Struktur vom Typ FPSO oder FSRU oder eines Schiffs vom Typ Gastanker integriert und mit diesem verankert ist. Der allgemeine Aufbau eines derartigen Tanks ist an sich bekannt und hat Polyederform. Es wird daher nur ein Bereich der Wand des Tanks beschrieben, wobei selbstverständlich sämtliche Wände des Tanks eine ähnliche Struktur aufweisen.
Es wird nunmehr anhand der 1 bis 3 ein allgemeines Ausführungsbeispiel beschrieben, das dem Verständnis der Erfindung dient. 1 zeigt einen Bereich des Doppelrumpfs des Schiffs, der mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Die Wand des Tanks weist in ihrer Dickenrichtung aufeinander folgend auf: eine sekundäre Isoliersperrschicht 2, die durch auf dem Doppel rumpf 1 aneinander liegende mit dieser durch sekundäre Rückhalteorgane 4 verankerte Kästen 3 gebildet ist; eine sekundäre Dichtungssperrschicht 5, die von den Kästen 3 getragen ist; eine primäre Isoliersperrschicht 6, die durch aneinander liegende und mit der sekundären Dichtungssperrschicht 5 durch primäre Rückhalteorgane 48 verankerte Kästen 7 gebildet ist, und schließlich eine von den Kästen 7 getragene primäre Dichtungssperrschicht 8.
Die Kästen 3 und 7 sind quaderförmige wärmedämmende Elemente deren Aufbau identisch oder unterschiedlich sein kann und deren Abmessungen gleich oder verschieden sein können.
Sekundäre Rückhalteorgane 4 sind an Bolzen 31 befestigt, welche an den Doppelrumpf 1 in einem regelmäßigen rechteckigen Gitter geschweißt sind, so dass diese Rückhalteorgane 4 jeweils das Halten von vier Kästen 3, deren Ecken aneinandergrenzen, gewährleisten. Es sind ferner zwei sekundäre Rückhalteorgane 4 im Mittelbereich jedes Kastens 3 vorgesehen.
Die sekundäre Dichtungssperrschicht 5 ist nach einem bekannten Verfahren als eine Membran aus Invar-Blechbahnen 40 mit aufragenden Rändern ausgebildet. Wie in der 3 besser erkennbar, weisen die Deckeltafeln 11 der Kästen 3 Längsnuten 41 mit umgekehrt T-förmigem Querschnitt auf. Ein Schweißträger 42 in Form eines L-förmig gebogenen Invar-Bandes ist gleitend verschiebbar in jeder Nut 41 eingesetzt. Jedes Blech 40 erstreckt sich zwischen zwei Schweißträgern 42 und weist zwei aufragende Ränder 43 auf, die jeweils durchgehend mit einer Schweißnaht 44 an dem entsprechenden Schweißträger 42 angeschweißt sind, wie dies in den 2 und 3 erkennbar ist.
Die Verankerung der Kästen 7 der primären Isoliersperrschicht erfolgt ebenfalls jeweils an vier Ecken und an zwei Punkten im Mittelbereich des Kastens 7. Zu diesem Zweck wird jeweils ein primäres Rückhalteorgan 48 verwendet, das im Detail in den 2 und 3 dargestellt ist. Das primäre Rückhalteorgan 48 weist eine untere Hülse 49 auf, die fest mit einer an mehreren, beispiels weise drei, Stellen 51 an den Schweißträger 42 über den aufragenden Rändern 43 der Bleche 40 verschweißten Lasche 50 verbunden ist. Eine Stange 52 aus Permali, einem mit Harz imprägnierten Verbundmaterial auf Buchenholzbasis, hat ein in der unteren Hülse 49 befestigtes unteres Ende und ein in einer oberen Hülse 54 befestigtes oberes Ende. Die obere Hülse 54 ist fest mit einer Stützscheibe 53 verbunden, die sich an den Deckeltafeln 11 der Kästen 7 abstützt, indem sie in Vertiefungen 28 an den Ecken der Kästen 7 und an mittleren Löchern 30 aufgenommen ist. Die Hülse 54 ist mit einem Gewinde versehen und ist auf ein entsprechendes Gewindeende der Stange 52 geschraubt. Ist die Scheibe 53 plaziert, werden Blockierschrauben 56 durch Bohrungen 55 in der Scheibe 53 eingesetzt und in die Tafel 11 geschraubt, um jede spätere Drehung der Scheibe 53 zu verhindern. In jeder Isoliersperrschicht sind die Kästen 3 und 7 unter Belassung eines geringen Zwischenraums in der Größenordnung von 5 mm aneinander gelegt.
Vorzugsweise wird als isolierende Einlage in den Kästen 3 und/oder 7 eine Schicht aus nanoporösen Materialien vom Typ Aerogel vorgesehen, die sehr gute thermische Isoliermaterialien sind. Aerogels haben ferner den Vorteil, hydrophob zu sein, so dass auf diese Weise die Feuchtigkeit des Schiffs durch die Isoliersperrschichten absorbiert wird. Es kann eine Isolierschicht mit eventuell in Säcken verpackten Aerogels in Textilform oder in Kugelform gebildet werden.
Generell können Aerogels aus mehreren Materialien hergestellt werden, einschließlich Silizium, Tonerde, Hafniumkarbid sowie verschiedener Polymere. Ferner können Aerogels, je nach Herstellungsverfahren, als Pulver, Kugeln, monolithische Folie und verstärktes flexibles Gewebe ausgebildet sein. Aerogels werden im allgemeinen durch Extrahieren oder Verdrängen der Flüssigkeit eines Gels mit Mikrostruktur hergestellt. Das Gel wird üblicherweise durch chemische Transformation und Reaktion eines oder mehrerer verdünnter Vorläufer hergestellt. Dies hat eine Gelstruktur zur Folge, in der ein Lösemittel vorhanden ist. Im allgemeinen werden hyperkritische Flüssigkeiten wie CO₂ oder Alkohol zum Verdrängen des Lösungsmittels des Gels verwendet. Die Ei genschaften der Aerogels können durch verschiedene Dotierungsstoffe und Verstärkungsmittel verändert werden.
Die Verwendung von Aerogels als isolierende Einlagen ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Dicke der primären und der sekundären Isoliersperrschichten. Es können beispielsweise Sperrschichten 2 und 6 mit einer Dicke von 200 mm bzw. 100 mm unter Verwendung einer Matte aus Aerogel in textiler Form in den Kästen 3 und 7 ausgebildet werden. Die Tankwand weist somit eine Gesamtdicke von 310 mm auf. Nach einer Variante kann eine Tankwand mit 400 mm Gesamtdicke ausgebildet werden, wenn jeweils eine Aerogel-Partikelschicht, insbesondere Aerogel-Kugeln, in den Kästen 3 und 7 verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen dichten und thermisch isolierten Tanks beschrieben. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind die primäre und die sekundäre Isoliersperrschicht aus einstückigen Kästen 70 gebildet, die mit einer Einlage aus Isoliermaterial anstelle der genannten Kästen 3 und 7 gefüllt sind. Ein derartiger Kasten 70 ist in 5 perspektivisch dargestellt. Er wird durch Extrudieren eines Verbundmaterials auf der Basis von Polymerharz und Fasern, beispielsweise einem Polyester oder einem Epoxidharz, verstärkt durch Glas- oder Kohlenstofffasern, gebildet. Das Material kann auf die folgende Weise bearbeitet werden: die Fasern werden zunächst in einem statischen oder druckbeaufschlagten Bad mit Harz imprägniert. Anschließend laufen sie durch eine Düse, deren Aufgabe es ist, die Geometrie des entsprechenden Profils zu formen. Die Polymerisation erfolgt zur gleichen Zeit. Das erhaltene Produkt ist kontinuierlich und wird mit den erforderlichen Abmessungen abgeschnitten. Es handelt sich somit um eine kontinuierliche Fertigung, bei der sich von einem Ende zum anderen Fasern und Harz, die Düse und das zuzuschneidende fertige Produkt finden.
Der Kasten 70 liegt in Form eines Profils mit konstantem Querschnitt und einer Bodentafel 71 und einer Deckeltafel 72, die rechteckig und zueinander parallel sind. Zwischen den Tafeln befinden sich längsverlaufende Trennwände 75, die mehrere längsverlaufende Hohlräume 73 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt sowie zwei Endhohlräume 73 an den beiden Seitenrändern des Kastens 70 begrenzen. Die längsverlaufenden Trennwände 75 sind an Endbereichen 68, die mit der Bodentafel 71 und der Deckeltafel 72 verbunden sind, verdickt. Die Hohlräume 73 und 74 dienen der Aufnahme einer isolierenden Einlage 76, beispielsweise Phenol-Schaumstoff, Polyurethanschaum mit geringer Dichte, eventuell durch Fasern verstärkt, und/oder eine oder mehrere Isoliermaterialschichten auf Aerogel-Basis.
Bei dem in 5 dargestellten Beispiel beträgt die Dicke der Bodentafel 71 6 mm, die Dicke der Deckeltafel 72 beträgt 9 mm und die Dicke der längsverlaufenden Trennwände 75 beträgt jeweils 6 mm. Die Zahl der längsverlaufenden Trennwände 75 hat hier reinen Beispielcharakter und kann beliebig verändert werden.
Die Bodentafel 71 weist an zwei Hohlräumen 73 zwei Längsnuten 77 auf, die jeweils die gesamte Dicke und die gesamte Länge der Tafel 71 durchziehen. Diese Nuten 77 dienen dem Durchtritt von Rückhalteorganen für die Kästen 70. Vertikal zu den beiden Nuten 77 weist die Deckeltafel 72 zwei Längsrillen 78 mit einem Querschnitt in Form eines umgekehrten T auf. Die Rillen 78 haben die gleiche Funktion wie die Nuten 41 des ersten Ausführungsbeispiels. Ein Schweißträger 42 in Form eines in eine L-Form gebogenen Invar-Bandes ist gleitend verschiebbar in jede Rille 78 eingesetzt.
Die Kästen 70 der sekundären Isoliersperrschicht 2 und der primären Isoliersperrschicht 6 sind jeweils an vier Stellen verankert. Zu diesem Zweck weist die Deckeltafel 72 Löcher 80 auf, die jeweils von einer Ausnehmung 81 umgeben und ebenfalls vertikal zu den Nuten der Bodentafel 71 angeordnet sind.
Im folgenden wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Tankwand unter Bezugnahme auf die 4 und 6 beschrieben. Die Kästen 70, welche die sekundäre Isoliersperrschicht 2 bilden, sind an dem Doppelrumpf 1 jeweils durch vier Bolzen 82 verankert, welche an den Doppelrumpf 1 geschweißt und den Löchern 80 gegenüberliegende angeordnet sind. An den Bolzen wird jeweils eine Scheibe 83, welche sich an der Bodentafel 71 abstützt, und eine Schraube 84 angebracht. Da die Geometrie des Doppelrumpfs 1 nicht vollkommen ist, werden Dickenkeile um die Gewindebolzen 82 vorgesehen. Die Dicke jedes Dickenkeils wird digital anhand einer topographischen Erfassung der Innenfläche des Doppelrumpfs 1 berechnet. Die Bodentafeln 71 werden somit entlang einer regelmäßigen theoretischen Fläche angeordnet. Zwischen den Bodentafeln 71 und dem Doppelrumpf 1 werden auf herkömmliche Weise nicht dargestellte Wülste aus polymerisierbarem Harz vorgesehen, die auf die Bodentafeln 71 geklebt sind und beim Auflegen der Kästen 70 gegen den Doppelrumpf 1 gedrückt werden, um die Kästen zu stützen. Um zu verhindern, dass das Harz an dem Doppelrumpf klebt, ist zwischen diesen eine nicht dargestellte Lage Kraftpapier vorgesehen.
Es wird ein zylindrischer Schacht 85 in der isolierenden Einlage 76 vorgesehen, um diese Arbeiten von der Oberseite des Kastens 70 her ausführen zu können, wobei der Schacht anschließend mit Isoliermaterial gefüllt werden kann.
Nach einer Variante kann die Scheibe 83 ebenso derart ausgebildet sein, dass sie sich an der Deckeltafel 72 anstatt an der Bodentafel 71 abstützt. Zu diesem Zweck ist die Scheibe 83 an der Spitze eines verlängerten Kopplungsorgans (das beispielsweise den Organen 48 ähnlich ist) angebracht, das durch den Schacht 85 geführt wird und dessen Basis am Bolzen 82 beispielsweise durch eine Gewindehülse befestigt ist.
Die Dichtungssperrschichten 5 und 8 sind wie in bezug auf das allgemeine Ausführungsbeispiel beschrieben durch Invar-Blechbahnen 40 gebildet, die an Schweißträger 42 geschweißt sind, welche in den Rillen 78 der Kästen 70 angeordnet sind. Die Schweißträger 42 der sekundären Dichtungssperrschicht greifen durch die Längsnuten 77 der die primäre Isoliersperrschicht 6 bildenden Kästen 70 ein. Die Verankerung der die primäre Isoliersperrschicht 6 bildenden Kästen 70 erfolgt durch primäre Rückhalteorgane 48, die mit denjeni gen des allgemeinen Ausführungsbeispiels identisch sind. Die Stützscheibe 53 sitzt jeweils am Boden einer Ausnehmung 81.
In den beiden Isoliersperrschichten sind die Kästen 70 mit ihren Rändern nebeneinander gelegt, wobei ein minimales Spiel besteht, das ein Kompensieren von Ausrichtfehlern ermöglicht.
Das Vorsehen von Löchern 80 in der Vertikalen der Nuten 77 gewährleistet, dass die Rückhalteorgane 48 in der axialen Richtung gut arbeiten, wenn sie mit den darunterliegenden Schweißträgern 42 verbunden sind. Dies ermöglicht ferner die Verwendung von genau identischen Kästen zur Bildung der beiden Isoliersperrschichten, wodurch deren Herstellung vereinfacht wird. In den Kästen der sekundären Isoliersperrschicht können jedoch die Nuten 77 durch zylindrische Löcher ersetzt werden.
Es können ferner die Löcher 80 in bezug auf die Rillen 78 in jeder der Isoliersperrschichten versetzt werden.
Unter Bezugnahme auf die 7 wird im folgenden eine Tankwand beschrieben, deren primäre und sekundäre Isoliersperrschichten 6 bzw. 2 nach einem anderen Ausführungsbeispiel aus Kästen 170a bzw. 170b gebildet sind. Bei den Kästen 170a, 170b weisen die Elemente, die mit denen des Kastens 70 identisch oder dazu analog sind, das gleiche Bezugszeichen, jedoch um 100 erhöht auf und werden nur in dem Maße beschrieben, in dem sie davon abweichen. Vier Kästen sind in Gebrauchsposition in 7 dargestellt.
Ein wesentliches Merkmal der Kästen 170a, 170b ist, dass sie schräge längsverlaufende Trennwände 192 und 193 aufweisen, d.h. Trennwände, die zu den Bodentafeln 171 und den Deckeltafeln 172 nicht senkrecht verlaufen. In dem dargestellten Beispiel weist jeder Kasten eine Trennwand 192 auf, die um ungefähr 30 bis 50° in eine Richtung geneigt ist, und eine Trennwand 193, die um ungefähr 30 bis 50° in die entgegengesetzte Richtung geneigt ist. Diese Trennwände sind jeweils in einem längsverlaufenden Hohlraum 173 vorgese hen, der einem Endhohlraum 174 benachbart ist, um den Hohlraum 173 in zwei Hohlräume mit dreieckigem Querschnitt zu teilen. Jedoch sind hinsichtlich der Anzahl, der Position und der Neigung der schrägen Trennwände andere Ausbildungen möglich. Derartige Trennwände ermöglichen das gleichzeitige Aufnehmen der Scherkräfte und der Knick- und Kippkräfte, die auf den Kasten einwirken.
In den Kästen 170a und 170b erstrecken sich über die Breite, d.h. senkrecht zu den längsverlaufenden Trennwänden 175, Rillen 178 zur Aufnahme der Schweißträger 42. Die Bodentafel 171 der Kästen 170a und 170b weist somit keine längsverlaufenden Nuten auf.
Im Kasten 170a verlaufen Nuten 177 für den Durchtritt der Schweißträger 42 über die gesamte Breite des Kastens, wobei sie die längsverlaufenden Trennwände 175 schneiden. Diese Nuten 177 sind ferner in bezug auf die Rillen 178 versetzt. Die Verbindungsorgane 48, welche die Sperrschicht 6 zurückhalten, stützen sich an der Deckeltafel 172 in den Ausnehmungen 181 ab, welche die Löcher 180 umgeben, die in bezug auf die Rillen 178 versetzt angeordnet sind. In der 7 sind pro Kasten 170a neun Verbindungsorgane 48 in regelmäßigen Abständen verteilt angeordnet. Jedoch können mehr oder weniger als neun Verankerungspunkte pro Kasten 170a und 170b ausreichend sein, beispielsweise vier oder sechs, je nach Größe des Kastens.
Die Kästen 170b, welche die sekundäre Isoliersperrschicht 2 bilden, sind an dem Doppelrumpf 1 jeweils durch vier Bolzen 82 verankert, die an den Doppelrumpf 1 geschweißt sind und sich jeweils in ein entsprechendes Loch der Bodentafel 171 erstrecken. In der Vertikalen der (nicht dargestellten) Löcher ist ein zylindrischer Durchgang vorgesehen, der Löcher 192 durch die schrägen Trennwände 192 oder 193 und Löcher 190 durch die Deckeltafel 172 aufweist. Diese Löcher ermöglichen es, einen Rohrschlüssel einzuführen, um die Mutter 84 festzuziehen. Alternativ kann ein Verbindungsorgan vorgesehen sein, das sich durch diese Löcher erstreckt, um den Bolzen 82 mit der Deckel tafel 172 zu verbinden, anstatt den Kasten 170b über seine Bodenplatte 171 zu verankern.
Die Kästen 70 und 170a, 170b sind selbsttragende Kästen, die in der Lage sind, den Druck der Flüssigkeit im Tank derart aufzunehmen, dass die von ihnen getragenen Dichtungssperrschichten 5 und 8 diesen Druck nicht selbst aufnehmen müssen, und sie sind vorzugsweise in Form sehr dünner Membranen aus Invar ausgebildet, deren Dicke beispielsweise 0,7 mm beträgt.
8 ist eine Querschnittsdarstellung eines wärmedämmenden Kastens 270, der ebenfalls eine Profil-Tragstruktur hat. Diese Tragstruktur weist eine umgekehrt U-förmigen Querschnitt mit einer Deckeltafel 272 und zwei tragenden Trennwänden 275 auf, die im wesentlichen senkrecht zur Deckeltafel verlaufen. Sie kann durch den zuvor beschriebenen Vorgang oder durch Kunststofformen hergestellt werden. Nach einer anderen Möglichkeit kann der U-förmige Querschnitt durch Formen einer Schichtholz- oder einer Sperrholplatte gebildet werden. Ein Isoliermaterial 276, beispielsweise ein Schaumstoff mit geringer Dichte, füllt den Raum zwischen den Trennwänden 275 aus und haftet an der Profil-Tragstruktur.
In 10 ist ein wärmedämmender Kasten 470 dargestellt, dessen Querschnitt die Form eines Kamms hat, wobei eine Deckeltafel 472 und senkrechte tragende Trennwände 475 vorgesehen sind, die jeweils eine Verdickung 468 an der Verbindung mit der Tafel 472 aufweisen. Ein Isoliermaterial 476 füllt die zwischen den Trennwänden 475 gebildeten längsverlaufenden Hohlräume. Diese Kammstruktur kann einstückig extrudiert oder geformt werden. Eine andere Möglichkeit ist es, mehrere Kästen der Form des Kastens 270 beispielsweise durch Kleben oder Heften Seite and Seite zu befestigen.
Der Kasten 270 oder 470 kann anstelle des Kastens 170a oder 170b der 7 verwendet werden. In diesem Fall liegt der primäre Kasten mit den Enden der Trennwände 275 oder 475 auf der sekundären Dichtungssperrschicht 5. Der sekundäre Kasten liegt in gleicher Weise auf den genannten Harzwülsten.
Um ein Quetschen der Sperrschicht 5 oder der Harzwülste zu vermeiden, kann an dem Ende jeder Trennwand 275 oder 475 eine verbreiterte ebene Sohle vorgesehen sein. Es kann auch eine nicht dargestellte Bodentafel vorgesehen sein, die an der Unterseite des Kastens 270 oder 470 beispielsweise durch Kleben, Heften und/oder Einsetzen der Enden der Trennwände 275 oder 475 in die Dicke der Tafel befestigt werden kann. Wenn derartige Sohlen oder eine separate Tafel hinzugefügt werden, kann der Kasten 270/470 selbstverständlich in umgekehrter Position verwendet werden, d.h. mit der Tafel 272/472 als Boden und den Sohlen bzw. der separaten Tafel als Deckel mit Nuten, welche die Schweißträger der benachbarten Dichtungssperrschicht halten.
9 zeigt einen wärmedämmenden Kasten 370, dessen Profil-Tragstruktur einen zinnenartigen Querschnitt mit abwechselnden Deckeltafeln 372 und Bodentafeln 371 hat, die sich jeweils über einen Teil der Breite des Kastens erstrecken und jeweils durch tragende Trennwände 375 verbunden sind. Eine Schicht Isoliermaterial ist durch langgestreckte Schaumstoffkuchen 376a und 376b gebildet, die jeweils zwischen zwei Trennwänden 375 auf die Tafeln 371 bzw. unter die Tafeln 372 geklebt sind. Der Kasten 370 kann wie dargestellt verwendet werden, oder auch mit einer Deckeltafel und/oder einer zusätzlichen, an dieser befestigten Bodentafel. Es können andere Querschnitte der Profil-Tragstruktur, beispielsweise in H- oder I-Form, gebildet werden.
Unter Bezugnahme auf die 11 bis 15 werden andere Ausführungsbeispiele wärmedämmender Elemente oder Kästen beschrieben, die zur Bildung der Isoliersperrschichten der Tankwand geeignet sind, deren allgemeiner Aufbau in Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschrieben wurde. Da die Ausbildung der Dichtungssperrschichten und die Befestigung der verschiedenen Sperrschichten denjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ähnlich ist, wird auf eine erneute Beschreibung verzichtet.
12 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Kastens 570 und eines Kastens 670, die jeweils mit Hilfe von geformten Tragstrukturen 500 gebildet sind, die im folgenden anhand der 11 beschrieben werden.
Die Tragstruktur 500 ist ein Spritzgussteil aus einem beliebigen geeigneten Material. Sie weist eine eben Tafel 571 mit abgeschrägten Ecken auf, die beispielsweise als Quadrat von 1,5 m Seitenlänge oder als Rechteck ausgebildet ist, wobei von einer Seite der Tafel 16 kreiszylindrische hohle Pfosten 575 aufragen, die in einem regelmäßigen quadratischen Netz angeordnet sind, sowie zwei Rohre 581 mit geringerem Durchmesser, die im Mittelbereich der Tafel angeordnet sind, und vier dreieckige zylindrische Pfosten 580 an den vier Ecken der Tafel. Die Tafel 571 ist Boden der Pfosten 575 und 580 durchgehend, während sie am Boden der Rohre 581 durchbohrt ist, um den Durchtritt einer Verbindungsstange zu ermöglichen. Ferner ist bei einem Kasten der primären Sperrschicht 6 die Tafel 571 geschlitzt, um die Schweißträger 42 und die aufragenden Ränder 43 der Blechbahnen der sekundären Dichtungssperrschicht hindurch treten zu lassen. Die Pfosten 580 dienen der Aufnahme der Abstützung der jeweils an den Ecken der wärmedämmenden Elemente verwendeten Verbindungsorgane. Der Querschnitt der Pfosten 575 beträgt beispielsweise 300 mm bei einer quadratischen Tafel von 1,5 m Seitenlänge. Als Isoliereinlage kann die Tragstruktur 500 mit einer Schaumschicht geringer Dichte bedeckt sein, die man zwischen und in die Pfosten 575 gießt.
Der Querschnitt der Pfosten kann mehr oder weniger groß sein, wobei es darauf ankommt, stets mehrere Pfosten pro Kasten vorzusehen. Die Querschnittsdimensionen der Pfosten können daher bis zu 1/3 oder gar 2/3 der entsprechenden Abmessungen des Kastens ausmachen.
Zur Bildung des Kastens 570 wird eine unabhängige Tafel 572 mit den gleichen Abmessungen wie die Tafel 571 an dem dieser Tafel gegenüberliegenden Ende der Pfosten 575 angebracht. Diese Tafel kann auf jede Art befestigt werden (Kleben, Heften, Einsetzen, ...). In 12 sind kreisförmige Nuten 573 in der Innenseite der Tafel 572 vorgesehen, um das Ende jedes Pfostens 575 in ausgerichteter Weise aufzunehmen.
Die Materialein der Struktur 500 und der Tafel 572 können derart gewählt sein, dass ein thermisches Schrumpfen der Pfosten 575 in der Tafel erreicht wird. Beispielsweise bei einem Teil 500 aus PVC und einer Tafel 572 aus Sperrholz, die eine geringere thermische Kontraktion aufweist, ergibt sich bei der Abkühlung des Tanks eine Klemmung des Endes der Pfosten 575 um den kreisförmigen Kern, der von der Rille 573 begrenzt wird. Umgekehrt kann auch eine Klemmung der Pfosten 575 mit einer Tafel 572 erreicht werden, die sich stärker als das Teil 500 zusammenzieht.
Die Tafel 572 weist Löcher 574 gegenüber den Rohren 581 der gegossenen Struktur 500 auf.
In dem Kasten 600 sind zwei identische gegossene Strukturen 500 symmetrisch angeordnet und miteinander verbunden, indem ihre jeweiligen Pfosten 575 aneinander anliegend angeordnet sind. Diese Montage kann durch jedes geeignete Mittel erfolgen (Kleben, Heften, Einsetzen, etc.). In 12 ist sie mittels einer Verbindungsbuchse 680 erreicht, die jeweils zwischen zwei miteinander fluchtenden Pfosten 575 angeordnet ist und auf diese aufgesetzt ist. Diese Montage ist in 13 besser zu erkennen, in der ersichtlich ist, dass die Verbindungsbuchse 680 einen äußeren Ring 682 und einen inneren Ring 681 aufweist, die durch einen radialen Steg 683 verbunden sind. Die Pfosten 575 werden zwischen die beiden Ringe 681 und 682 gesetzt und stoßen auf beiden Seiten des Stegs 683 an. Das Material der Buchse 680 kann mit einer Leitfähigkeit gewählt werden, die geringer als diejenige der Pfosten 575 ist, um eine thermische Isolierungsfunktion wahrzunehmen. Es kann ferner, alternativ oder in Kombination, mit einem Dehnungskoeffizienten gewählt werden, der von demjenigen der Pfosten 575 verschieden ist, um eine thermische Montagefunktion wahrzunehmen. Nach einer Variante können zwei gegossene Strukturen, die Pfosten mit komplementären Querschnitten aufweisen, durch direktes Zusammenstecken der Pfosten miteinander verbunden werden.
Das mit Schaumstoff gefüllte Teil 500 kann auch allein ohne zusätzliche Platte verwendet werden, indem die Platte 571 zur Innenseite des Tanks gedreht wird, um die benachbarte Dichtungssperrschicht zu stützen. Das derart gebildete wärmedämmende Element liegt über die Pfosten 575 auf der sekundären Dichtungssperrschicht oder auf den am Rumpf befestigten Harzwülsten auf.
Die 14 und 15 zeigen gegossene Tragstrukturen 600 und 700, die das Bilden wärmedämmender Elemente auf ähnliche Art wie zuvor in bezug auf die Struktur 500 beschrieben ermöglichen.
In der 14 bezeichnen Bezugszeichen, die mit denjenigen der 11 identisch sind, identische Elemente. Die Struktur 600 weist ebene Umfangswände 601 auf, die sich durchgehend entlang der vier Ränder der Tafel 571 erstrecken, um einen Kasten zu bilden, der in der Lage ist, ein Isoliermaterial in Form von Pulver, Kugeln oder dergleichen aufzunehmen. Beispielsweise kann eine Aerogel-Kugeln enthaltende Struktur 600 einer Struktur 600 zugeordnet werden, die einen Schaumstoff mit geringer Dichte enthält, um einen in 12 dargestellten Kasten 670 zu bilden.
In 15 trägt die ebene Tafel 771 sechsunddreißig hohle rohrförmige Pfosten 775 mit kleinerem Querschnitt (beispielsweise 100 mm) als die vorgenannten Pfosten 575 sowie vier hohle rohrförmige Pfosten 780 mit noch geringerem Querschnitt (beispielsweise 50 bis 60 mm) an seinen Ecken und zwei, den Pfosten 780 ähnliche rohrförmige Pfosten 781 in einem Mittelbereich der Tafel 771, um den Durchtritt von Verbindungsorganen zu ermöglichen, die der Befestigung an der Isoliersperrschicht dienen.
Die Strukturen 500, 600 und 700 können spritzgegossen sein. Eine ähnliche Struktur kann auch durch Thermoformen aus einer Kunststoffplatte gebildet werden. Diese Möglichkeit ist in der 11A dargestellt. In diesem Fall wird die zunächst ebene Tafel 571 erwärmt und entsprechend dem Formhohlraum einer weiblichen Form 560 verformt. Auf diese Weise werden tragende Pfosten 575 gebildet, deren tafelseitiges Ende offen ist und deren gegenüberliegendes Ende durch eine Wand 583 geschlossen ist. In diesem Fall erfolgt das Füllen des im Inneren der Pfosten 575 befindlichen Raums, beispielsweise mit Schaumstoff, von der den Pfosten gegenüberliegenden Seite der Tafel 571 her.
Die Wände 601 können ebenfalls durch Thermoformen gebildet werden.
Die 24 ist eine perspektivische Darstellung einer thermogeformten Tragstruktur 1300 mit einer Tafel 1371, die als Bodentafel oder Deckeltafel eines Kastens dienen kann, und mit tragenden Pfosten 1375, die ähnlich wie die Pfosten 575 der 11A gebildet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Pfosten 1375 Kegelstumpfform, wodurch ihre Ausbildung vereinfacht ist. Beispielsweise kann ein Pfostendurchmesser vorgesehen sein, der von 160 mm an der Basis bis 120 mm an der Spitze über eine Höhe von ungefähr 100 mm variiert.
Um als Bodentafel eines Kastens der primären Isoliersperrschicht dienen zu können, ist die Tafel 1371 mit zwei Längsrippen 1384 versehen, die sich über die gesamte Länge der Tafel 1371 erstrecken. Jede Rippe 1384 wird beim Thermoformen gebildet, indem das Material in die gleiche Richtung gedrückt wird wie die Pfosten 1375, um so eine offene V-förmige Falte in der ebenen Seite der Tafel 1371 zu bilden, deren Innenraum 1385 das Passierenlassen der Schweißträger 42 und der aufragenden Ränder 43 der sekundären Dichtungssperrschicht ermöglicht. Für die sekundäre Isoliersperrschicht sind die Rippen 1384 nicht erforderlich.
Im Vorhergehenden wurden Tragstrukturen beschreiben, die eine Tafel aufwiesen, welche als Boden- oder Deckeltafel dient. Im folgenden wird ein anderes Ausführungsbeispiel des wärmedämmenden Elements 870 in bezug auf 16 beschrieben, bei dem die gegossene Tragstruktur 800 Trägerelemente 875 mit kleinem Querschnitt aufweist, die durch Arme 890 miteinander verbunden sind. Diese Tragstruktur ist in 17 in Draufsicht dargestellt. Die Trägerelemente 875 sind kreiszylindrische hohle Pfosten, die in einem regelmäßigen Netz angeordnet und durch Arme 890 verbunden sind, die in Form eines Gitters mit quadratischen Maschen angeordnet sind. Eine Deckeltafel 872 und eine Bodentafel 871, beispielsweise aus Sperrholz, Kunststoff, Verbundmaterial oder einem anderen Material, sind an den beiden gegenüberliegenden Seiten der Tragstruktur 800 angeordnet. Die Arme 890 befinden sich an dem Ende der Trägerelemente 875, das der Tafel 872 benachbart ist, und weisen eine ebene Oberseite auf, die zum Kleben der Tafel 872 dienen kann.
Die 25 zeigt das wärmedämmende Element 870 in perspektivischer Explosionsdarstellung in einer bezüglich der Anordnung der Verbindungsarme 890 leicht modifizierten Version.
Andere Arme können am unteren Ende der Pfosten 875 vorgesehen sein. Die Arme können ebenfalls au einer anderen Höhe (beispielsweise in der Mitte der Höhe) der tragenden Pfosten vorgesehen sein.
Der Innenraum, des Kastens 870, nämlich der Innenraum 880 der Pfosten 875 und der Raum 876 zwischen den Pfosten ist mit einem oder mehreren Isoliermaterialien gefüllt. Bei Verwendung eines Schaumstoffs mit geringer Dichte kann der Kasten gebildet werden, indem eine Struktur 800 von rechteckiger Form in Draufsicht in eine Form gesetzt wird, ein Schaumstoff in die Form gegossen wird, um die Struktur 800 in einen quaderförmigen Schaumstoffblock einzuschließen, und anschließend die Tafeln 872 und 871 an diesem Block befestigt werden. Die Bodentafel 871 ist nicht immer erforderlich. Eine der Tafeln kann auch einstückig mit der Struktur 800 gegossen werden.
Zwar wurden in den Tragstrukturen 500, 600, 700 und 800 tragende Pfosten mit hohlzylindrischem Querschnitt beschrieben, jedoch können die tragenden Pfosten jede andere Querschnittsform und jede Art von regelmäßiger oder unregelmäßiger räumlicher Verteilung aufweisen. Beispielsweise zeigt die 18 einen tragenden Pfosten 975, der aus mehreren konzentrischen zylindrischen Wänden 976 gebildet ist. Bei dem Pfosten 1075 der 19 weisen die zylindrischen Wände 1076 einen quadratischen Querschnitt auf. Die Pfosten können ferner einen über ihre Höhe variablen Querschnitt haben, beispielsweise kann es sich um kegelförmige Pfosten handeln.
20 zeigt nach einem regelmäßigen Muster verteilte aufeinander ausgerichtete Pfosten 1175 mit einem hohlen quadratischen Querschnitt mit abgeschrägten Ecken. In 21 sind Pfosten 1275, beispielsweise massive Kreiszylinder, versetzt angeordnet. Andere Querschnitte sind ebenfalls möglich, d.h. rechteckig, polygonal, I-förmig, massiv oder hohl, dieder-förmig, etc..
In sämtlichen Fällen können derartige Pfosten von einer Tafel vorspringend geformt und/oder durch Arme verbunden und/oder durch jede Art von einstückig mit ihnen ausgebildeten Verbindungseinrichtungen verbunden sein. Wird Schaumstoff geringer Dichte als thermisch isolierende Schicht verwendet, ist es besonders vorteilhaft, diesen Schaumstoff in einem einzigen Schritt über die gesamte Oberfläche der Verbindungstafel zwischen und eventuell in die tragenden Pfosten zu gießen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Ausbildung von Vertiefungen in einem vorab gefertigten Schaumstoffblock und dem Einsetzen der Träger in die zu diesem Zweck gebildeten Vertiefungen.
Bei einem granularen Isoliermittel ist es erforderlich, ein Wärmedämmendes Element mit Umfangswänden zu verwenden, die vorzugsweise einstückig mit der Tragstruktur ausgebildet sind, wie dies in der 14 dargestellt ist. Aufgrund der Form der Träger mit kleinem Querschnitt ist der Innenraum des Kastens zwischen den Trägern nicht in Abteilungen unterteilt, so dass das granulare Material leichter über die gesamte Fläche des wärmedämmenden Elements verteilt werden kann. Das granulare Material kann ebenfalls in die hohlen Pfosten eingebracht werden.
Pfosten mit sehr kleinem Querschnitt, beispielsweise weniger als 40 mm, können leer bleiben, ohne die thermische Isolierung zu beeinträchtigen. Hohle Pfosten mit kleinem Querschnitt können ebenfalls mit einem flexiblen PE-Schaumstoffkegel oder Glaswolle gefüllt werden.
Unter Bezugnahme auf die 22 und 23 wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel eines wärmedämmenden Elements beschrieben, das einen einteiligen hohlen Kasten 1470 aufweist, der durch Drehformen oder Blasformen gebildet ist. Der Kasten liegt als geschlossene hohle Hülle 1477 vor, die acht kegelstumpfförmige Pfosten 1475 aufweist, welche vorspringend an der Bodenwand 1471 der Hülle ausgebildet sind und jeweils eine Oberwand 1483 aufweisen, die in der Lage ist, sich an der Oberwand 1472 der Hülle abzustützen, um Druckkräfte aufzunehmen.
Für die Befestigung des Kastens sind sechs kegelstumpfförmige Schächte 1480 vorgesehen, die am Umfang der Hülle angeordnet und durch die Oberwand 1472 hindurchgehend offen ausgebildet sind. Diese Schächte weisen jeweils eine Bodenwand auf, welche sich an der Bodenwand 1471 zum Aufnehmen der Druckkräfte abstützen kann und welche durchbohrt werden kann, um eine schematisch bei 1431 dargestellte Befestigungsstange aufzunehmen, bei der es sich beispielsweise um einen am Rumpf angeschweißten Bolzen oder eine an der darunterliegenden Dichtungssperrschicht befestigte Verbindungseinrichtung handeln kann.
Der Innenraum 1476 des Kastens und der Innenraum 1482 der Pfosten 1475 kann mit jeglichem geeignetem Isoliermaterial, beispielsweise durch Einspritzen von Schaum, gefüllt werden.
Gleichermaßen können die Schächte 1480 nach dem Befestigen des Kastens mit Isoliermaterial, beispielsweise PE-Schaum oder Glaswolle, gefüllt werden.
Zum Formen des Kastens 1470 kann beispielsweise PE mit hoher Dichte, PBT oder ein anderer Kunststoff verwendet werden. Die Schächte 1480 können auch entfallen, wenn ein anderes Befestigungsverfahren für die Kästen verwendet wird, beispielsweise Verbindungseinrichtungen, die zwischen den zu befestigenden Kästen hindurchgehen und sich an der Oberwand 1472 ähnlich wie die Rückhalteorgane 48 der 2 und 3 abstützen. Es können ebenso Boden- und/oder Deckeltafeln an den Wänden der Hülle zu deren Verstärkung befestigt werden.
Bei den zuvor beschriebenen Tragstrukturen 500, 600, 700, 800, 1300 und 1470 können die Pfosten auch durch Trennwände ersetzt werden, die Abteilungen im Inneren der Tragstruktur bilden.
Zwar wurden zuvor im wesentlichen quaderförmige rechtwinklige wärmedämmende Elemente beschrieben, jedoch sind andere Querschnittsformen möglich, insbesondere jede polygonale Form die zur Ausbildung einer Ebene geeignet ist.
Selbstverständlich kann die Isoliereinlage eines wärmedämmenden Elements mehrere Materialschichten umfassen.
Wenn die primäre oder die sekundäre Dichtungssperrschicht durch zuvor beschriebene wärmedämmende Elemente gebildet ist, ist es möglich, jedoch nicht erforderlich, die andere Dichtungssperrschicht identisch auszubilden. Es können in den beiden Sperrschichten wärmedämmende Elemente verschiedener Typen verwendet werden. Eine der Sperrschichten kann aus wärmedämmenden Elementen nach dem Stand der Technik bestehen.
Die Verankerung der Kästen der sekundären und der primären Isoliersperrschichten an dem Rumpf des Schiffs kann anders als bei dem in den Figuren dargestellten Beispiel erfolgen, beispielsweise durch Rückhalteorgane, die an der Bodentafel der Kästen angreifen.
In an sich bekannter Weise kann die Eckverbindung der primären und sekundären Sperrschichten in den Bereichen, in denen die Wände der Tragstruktur winklig aneinanderliegen, in Form eines Verbindungsrings erfolgen, dessen Struktur entlang der Stoßkante der Wände der Tragstruktur im wesentlichen konstant bleibt. Der Aufbau eines derartigen Verbindungsrings ist bekannt und wird hier nicht näher beschrieben. Im Falle eines in ein Schiff integrierten Tanks ist ein derartiger Ring allgemein entlang der Ecke angeordnet, die zwischen einer Längswand des Doppelrumpfs des Schiffs und einer zum Schiff querverlaufenden Trennwand gebildet ist.
Im Sinne der Erfindung umfasst der Ausdruck Tankwand die Eckverbindungsbereiche, insbesondere die Verbindungsringe, ungeachtet ihrer Form, in denen die zuvor beschriebenen wärmedämmenden Elemente ebenfalls verwendet werden können.

Claims

Dichter und thermisch isolierter Tank mit mindestens einer am Rumpf (1) einer schwimmenden Struktur befestigten Tankwand, die in Richtung ihrer Dicke von innen nach außen aufeinander folgend eine primäre Dichtungssperrschicht (8), eine primäre Isoliersperrschicht (6), eine sekundäre Dichtungssperrschicht (5) und eine sekundäre Isoliersperrschicht (2) aufweist, wobei mindestens eine der Isoliersperrschichten (2, 6) aus aneinander liegenden wärmedämmenden Elementen (3, 7) besteht, wobei jedes wärmedämmende Element eine thermisch isolierende Einlage (76, 276, 376a–b, 476), die in Form einer zu der Tankwand parallelen Schicht vorgesehen ist, und Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) aufweist, die sich durch die Dicke der thermisch isolierenden Einlage (76, 276, 376a–b, 476) erstrecken, um Druckkräfte aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) eines wärmedämmenden Elements als mindestens eine einstückige Tragstruktur (70, 170a, 170b, 270, 370, 470, 500, 600, 700, 800, 1300, 1477) ausgebildet sind, die jeweils Verbindungseinrichtungen (71, 72, 171, 172, 272, 371, 372, 472, 571, 771, 890, 1371, 1471) aufweisen, welche die Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) untereinander und mindestens einen Teil der Höhe der Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) starr verbinden, wobei die wenigstens eine Tragstruktur (70, 170a–b, 270, 370, 470) eines wärmedämmenden Elements die Form eines Hohlprofils mit in Längsrichtung konstantem Querschnitt hat.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtungen einer Tragstruktur eine Tafel (71, 72, 171, 172, 272, 371, 372, 472, 571, 771, 1371, 1471) aufweisen, die sich parallel zur Tankwand auf einer Seite des wärmedämmenden Elements erstreckt, wobei die Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) in bezug auf die Innenseite der Tafel vorstehen.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475, 575, 775, 875, 975, 1075, 1175, 1275, 1375, 1475) einer Tragstruktur mindestens zwei längsverlaufende Trennwände (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475) aufweisen, die zur Bildung mindestens eines zur Aufnahme der thermisch isolierenden Einlage (76, 276, 376a–b, 476) geeigneten Hohlraums (73, 173) mit konstantem Querschnitt voneinander beabstandet angeordnet sind.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverlaufenden Trennwände (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475) mindestens eine Trennwand (75, 175) aufweisen, die senkrecht zur Tankwand verläuft.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverlaufenden Trennwände (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475) mindestens eine in bezug auf die Tankwand geneigte Trennwand (192, 193) aufweisen.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverlaufenden Trennwände (75, 175, 192, 193, 275, 375, 475) mindestens Trennwände (192, 193) mit zueinander entgegengesetzten Neigungswinkeln aufweisen.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtungen einer Tragstruktur mindestens eine Verbindungswand (71, 72, 171, 172, 472) aufweist, welche die längsverlaufenden Trennwände (75, 175, 475) über ihre gesamte Länge verbindet, wobei die längsverlaufenden Trennwände im Bereich der Verbindung mit der mindestens einen Verbindungswand (71, 72, 171, 172, 472) eine Verdickung (68, 168, 468) aufweisen.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmedämmende Element (70, 170a–b) eine Bodentafel (71, 171) und eine Deckeltafel (72, 172) aufweist, und dass mindestens eine der in seitlicher Richtung des wärmedämmenden Elements (3, 7) am weitesten außen befindliche längsverlaufenden Trennwände vom entsprechenden Seitenrand der Boden- und/oder der Deckeltafel beabstandet ist, um einen Endhohlraum (74, 174) mit einer offenen Seite zu begrenzen.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmedämmende Element (570) eine zweite Tafel (572) aufweist, die unabhängig von der Tragstruktur (500) gebildet ist und die an dem der ersten Tafel (571) entgegengesetzten Ende der Trägerelemente (575) zur Bildung der Verbindungseinrichtung befestigt ist.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der zweiten Tafel (572) Ausnehmungen (573) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass sie durch Zusammenstecken mit den Trägerelementen (575) zusammenwirken.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Tafel (572) vorzugsweise einen anderen Wärmedehnungskoeffizienten aufweist als die Trägerelemente (575), um bei der Abkühlung des Tanks eine Klemmung zwischen der zweiten Tafel (572) und den in diese eingesteckten Trägerelementen (575) zu erreichen.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmedämmende Element (670) zwei Tragstrukturen (500) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass ihre jeweiligen Tafeln (571, 572) mit ihren Innenseiten einander zugewandt sind, wobei die von diesen Innenseiten abstehenden Trägerelemente (575) paarweise an ihren einander gegenüberliegenden Enden zur Bildung jeweils eines Trägerelements (575) des wärmedämmenden Elements miteinander verbunden werden.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolierteil (680) mit einer Wärmeleitfähigkeit, die geringer als diejenige der Trägerelemente (575) ist, jeweils zwischen die beiden zusammengefügten Trägerelemente (575) eingesetzt ist.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (575) der beiden Tragstrukturen (500) jeweils paarweise durch eine Verbindungseinrichtung (680) verbunden sind, deren Wärmedehnungskoeffizient von demjenigen der Trägerelemente (575) verschieden ist, um beim Abkühlen des Tanks ein Klemmen zwischen der Verbindungseinrichtung (680) und den Trägerelementen (575) zu erreichen.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (70, 170a–b, 270, 370, 470, 500, 600, 700, 800, 1300, 1477) eines wärmedämmenden Elements durch ein Formverfahren hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Formen, Extrudieren, Pultrusion, Warmformen, Blasformen, Spritzgießen oder Drehformen umfasst.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine aus den wärmedämmenden Elementen (70, 170a–b, 870) gebildete Isoliersperrschicht (2, 6) jeweils mit einer der Dichtungssperrschichten (5, 8) bedeckt ist, die aus Metallbahnen (40) aus Dünnblech mit geringem Dehnungskoeffizienten bestehen, deren Ränder zur Außenseite der wärmedämmenden Elemente (70, 170a–b, 870) gebogen sind, wobei die wärmedämmenden Elemente Deckeltafeln (72, 172, 872) mit parallelen Nuten (78, 178) aufweisen, die um die Breite einer Metallbahn beabstandet sind und in welchen Schweißträger (42) gleitend verschiebbar gehalten sind, wobei jeder Schweißträger (42) einen durchgehenden Schenkel aufweist, der über die Außenseite der Deckeltafel ragt und an dessen beide Seiten die aufragenden Ränder (43) zweier benachbarter Bahnen dicht geschweißt werden.
Dichter und thermisch isolierter Tank nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sekundäre Rückhalteorgane (82–84), die fest mit der Tragstruktur des Schiffs verbunden sind, die wärmedämmenden Elemente (70, 170a–b, 870), welche die sekundäre Isolierschicht (2) bilden, an der Tragstruktur (1) des Schiffs fixieren, und primäre Rückhalteorgane (48), die mit den Schweißträgern (42) der sekundären Dichtungssperrschicht (5) verbunden sind, die primäre Isoliersperrschicht an der sekundären Dichtungssperrschicht halten, wobei die Schweißträger die sekundäre Dichtungssperrschicht an den Deckeltafeln der wärmedämmenden Elemente (70, 170a–b, 870) der sekundären Isoliersperrschicht halten.
Schwimmende Struktur mit einem dichten und thermisch isolierten Tank nach Ansprüchen 1 bis 17.
Schwimmende Struktur nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmende Struktur ein Gastanker ist.