DE102007023631B4

DE102007023631B4 - Flüssigkeits-Behälter eines Tank-Schiffes

Info

Publication number: DE102007023631B4
Application number: DE200710023631
Authority: DE
Inventors: Katrin Dr. Riesner
Original assignee: R & M Ship Tec GmbH
Current assignee: R & M INTERNATIONAL GMBH, DE; R&M INTERNATIONAL GMBH, DE
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: DE102007023631A1

Abstract

Flüssigkeits-Behälter eines Tank-Schiffes
– mit einem Tank-Abschnitt (41),
– der in einer Längsrichtung gleich bleibenden Querschnitt aufweist,
– der mit Endbereichen (35, 35') versehen ist und
– der einen Innenraum (29) teilweise umschließt,
– wobei ein Boden-Abschnitt (15) vorgesehen ist,
– der eine Breite a aufweist, und
– der eben ausgebildet ist,
– wobei zwei gleiche teilkreiszylindrisch gekrümmte Seitenwand-Abschnitte (16, 17) vorgesehen sind,
– die sich beidseitig an den Boden-Abschnitt (15) anschließen
– die jeweils einen gleichen Krümmungs-Radius r aufweisen,
– die jeweils eine Umfangs-Erstreckung e aufweisen, und
– die sich vom Boden-Abschnitt (15) nach oben über einen Seitenwand-Umfangs-Winkel α erstrecken, für den gilt: 130° ≤ α ≤ 160°,
– wobei sich an die Seitenwand-Abschnitte (16, 17) erste Dach-Abschnitte (18, 19) anschließen,
– die eben ausgebildet sind,
– die nach oben aufeinander zulaufen und...

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeits-Behälter eines Tank-Schiffes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Wie sich aus 8 ergibt, weist ein Tank-Schiff nach dem Stand der Technik einen Rumpf 1 mit etwa U-förmigem Querschnitt und ein Deck 2 auf. Im Rumpf 1 ist ein Tank 3 mit prismatischem Querschnitt angeordnet, der in der Regel achteckig ausgebildet ist. Die horizontale Boden-Wand 4, die ebenfalls horizontale Deck-Wand 5 und die beiden vertikalen Seiten-Wände 6, 7 sind jeweils mit unter einem Winkel von etwa 45° zur jeweiligen Wand 4 bis 7 schräg angestellten Verbindungs-Wänden 8, 9, 10, 11 miteinander verbunden. Alle Wände 4 bis 11 sind eben ausgebildet. Bei einen derartigen prismatischen Querschnitt aufweisenden Tanks 3 treten hohe Belastungen der Seiten-Wände 6, 7 und auch der oberen Verbindungs-Wände 9, 10 auf, die auf die Bewegungen der Flüssigkeit im Tank 3 zurückgehen. Derartige sehr starke Flüssigkeits-Bewegungen treten zwangsläufig aufgrund der Bewegungen des Schiffs auf. Diese als Sloshing-Belastungen der Wände des Tanks 3 bezeichneten Kräfte führen zu Verformungen der Wände insbesondere in den Eck-Bereichen 12 zwischen den miteinander verbundenen Wänden 4 bis 11. Wenn die Tanks 3 ausgekleidet sind, und zwar mit wärmedämmendem und/oder mit abdichtendem Material, führen die genannten Belastungen und Verformungen zu großen Abdichtungsproblemen gerade in den Eck-Bereichen 12.
Aus der GB 2 128 141 A ist ein Flüssigkeits-Behälter eines Tank-Schiffes bekannt, der im Grundaufbau dem zuvor geschilderten verhältnismäßig ähnlich ist. An einen ebenen Boden-Abschnitt schließen sich beidseitig ebene Seitenwand-Abschnitte an, zwischen denen und dem Boden- Abschnitt teilzylindrisch gekrümmte Übergangs-Abschnitte ausgebildet sind. Nach oben schließen sich an die ebenen Seitenwand-Abschnitte teilzylindrisch gekrümmt ausgebildete Dach-Abschnitte an, die nach oben geringfügig aufeinander zu laufen. Diese Dach-Abschnitte sind mit einem teilzylindrisch gekrümmten First-Abschnitt miteinander verbunden. Die Dach-Abschnitte und der First-Abschnitt gehen unstetig ineinander über Der Zweck dieser Ausgestaltung ist es, ein leichtes Reinigen des Flüssigkeits-Behälters und die Entfernung von am Boden anhaftenden Schlamm zu ermöglichen.
Aus der US 5,203,272 A sind Flüssigkeits-Behälter eines Tank-Schiffes bekannt, die im Wesentlichen U-förmig ausgebildet sind, d. h. sie haben einen ebenen Boden-Abschnitt und ebene Seitenwand-Abschnitte, die mit dem Boden-Abschnitt mittels eines teilzylindrisch gekrümmten Übergangsabschnitts verbunden sind. Diese Flüssigkeits-Behälter können mit einer Auskleidung versehen sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Flüssigkeits-Tanks der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, dass die Belastung der Behälterwände in Folge der in den Tanks sich bewegenden Flüssigkeiten verringert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind keinerlei Eck-Bereiche vorhanden, in denen besonders hohe Belastungen auftreten könnten. Aufgrund der relativ spitz zulaufenden Decke des Tanks ist die Oberfläche der Flüssigkeit im Tank bei einer üblichen 90%igen Füllung des Tanks im Vergleich zu den bekannten Tanks mit prismatischem Querschnitt deutlich reduziert, so dass die erwähnten Sloshing-Effekte nur in stark reduzierter Form auftreten können. Der Tank weist in seinem Haupt- Bereich konstanten Querschnitt in Zylinder-Form auf, d. h. seine Wand wird durch parallel zu sich selbst verschobene Mantellinien gebildet, die stetig, also ohne Knickstelle, auf einer geschlossenen Linie verschoben werden.
Anspruch 2 gibt eine Ausgestaltung eines End-Bereichs des Tanks wieder, die von der Querschnitts-Gestaltung abgeleitet ist. Die quer zur Längsrichtung auftretenden positiven Effekte, d. h. die Reduktion von Sloshing-Belastungen, treten hiermit auch in den End-Bereichen des Tanks ein. Anspruch 3 gibt in diesem Zusammenhang eine Ausgestaltung an, bei der der sich verjüngende Querschnitt des Schiffes im Bug- und Heck-Bereich berücksichtigt wird.
Die Ansprüche 4 und insbesondere 5 geben wieder, dass der erfindungsgemäß gestaltete Tank auch in besonders einfacher Weise mit dichtendem und insbesondere dichtendem und wärmedämmendem Material ausgekleidet werden kann.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Behälter können als selbsttragende, also unabhängige, Tanks im Rumpf eines Tank-Schiffes angeordnet werden. Sie können aber auch als nicht selbsttragende und daher in den Rumpf des Schiffes integrierte Tanks eingebaut werden, insbesondere als Innenhülle in sogenannten Doppelhüllen-Tank-Schiffen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Es zeigt
1 einen Querschnitt durch ein Tank-Schiff mit einem Flüssigkeits-Behälter nach der Erfindung in schematischer Darstellung,
2 den Flüssigkeits-Behälter nach 1 mit einer Unterteilung in einzelne Abschnitte entsprechend der Schnittlinie II-II in 5,
3 eine Darstellung entsprechend 2 mit einer aus Paneelen gebildeten Auskleidung,
4 einen vertikalen Teil-Längsschnitt durch einen Flüssigkeits-Behälter nach den 1 bis 3 entsprechend der Schnittlinie IV-IV in 5,
5 eine Draufsicht auf den Behälter nach 4 entsprechend dem Sichtpfeil V in 2,
6 einen Querschnitt durch einen Flüssigkeits-Behälter mit einem abgewandelten End-Bereich,
7 eine Teil-Draufsicht auf den Behälter nach 6 und
8 einen Querschnitt durch ein Tank-Schiff mit einem Flüssigkeits-Behälter nach dem Stand der Technik in schematischer Darstellung.
Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, weist ein Tank 13 nach der Erfindung einen deutlich veränderten, aber den Raum innerhalb des Rumpfes 1 angenähert in gleicher Weise wie beim Stand der Technik ausfüllenden Querschnitt auf, wobei lediglich das Deck 14 zur Mitte hin etwas stärker hochgezogen ist. Der Tank 13 weist einen ebenen Boden-Abschnitt 15 auf, an den sich beidseitig spiegelsymmetrisch zwei teilzylindrisch gekrümmte Seitenwand-Abschnitte 16, 17 anschließen. An die Seitenwand-Abschnitte 16, 17 schließen sich nach oben erste ebene Dach-Abschnitte 18, 19 an, die nach oben aufeinander zulaufen. An diese schließen sich wiederum teilkreiszylindrisch gekrümmte zweite Dach-Abschnitte 20, 21 an, die ebenfalls nach oben aufeinander zulaufen. Diese zweiten Dach-Abschnitte 20, 21 sind mittels eines gekrümmten First-Abschnittes 22, gleichsam also einem Schlussstein, miteinander verbunden. Wie die Zeichnung erkennen lässt, gehen alle Abschnitte 15 bis 21 einschließlich des First-Abschnittes 22 stetig, also ohne Knickstelle, ineinander über. Der in der Länge gleichbleibende Querschnitt ist also zylindrisch.
Wie aus 2 hervorgeht, weisen die teilzylindrisch gekrümmten Abschnitte, also die Seitenwand-Abschnitte 16, 17 und die zweiten Dach-Abschnitte 20, 21 identische Krümmungs-Radien r auf. Die drei Krümmungs-Mittelpunkte 23, 24, 25 des Seitenwand-Abschnitts 16, des Seitenwand-Abschnitts 17 und der beiden Dach-Abschnitte 20, 21 bilden die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks, dessen Seiten 26, 27, 28 jeweils parallel zum Boden-Abschnitt 15 bzw. zum ersten Dach-Abschnitt 18 und zum zweiten Dach-Abschnitt 19 verlaufen und eine Länge aufweisen, die identisch ist mit der jeweiligen Breite a bzw. b des Boden-Abschnitts 15 und der beiden ersten Dach-Abschnitte 18, 19. Die in 2 dargestellten Seiten 26, 27, 28 des Dreiecks und die Projektionslinien zu den Abschnitten 15, 18, 19 sind naturgemäß nur gedachte Linien.
Wie 2 weiterhin erkennen lässt, erstrecken sich die Seitenwand-Abschnitte 16, 17 vom Boden-Abschnitt 15 nach oben jeweils über einen Seitenwand-Umfangs-Winkel α, für den gilt: 130° ≤ α ≤ 160°. Da sich alle gekrümmten Abschnitte 16, 17, 20, 21 und 22 zusammen über einen vollen Kreis-Umfang von 360° erstrecken, gilt für den oberen Dach-Umfangswinkel β: β = 360° – 2α, woraus folgt: 40° ≤ β ≤ 100°. Wie sich anschaulich aus 2 ergibt, ist bei einer üblichen 90%igen Füllung des Innenraums 29 eines Tanks 13 mit Flüssigkeit die freie Oberfläche 30 der Tank-Füllung aufgrund des relativ spitzen Zulaufs des Tanks 13 im oberen Bereich deutlich geringer als bei der klassischen Ausgestaltung nach 8, so dass die Sloshing-Belastungen deutlich geringer sind.
Wie sich aus 3 ergibt, ist der Tank 13 mit einer Auskleidung 31 aus lediglich dichtendem Material oder dichtendem und wärmedämmendem Material versehen. Lediglich dichtendes Material wird eingesetzt, wenn die zu transportierenden Flüssigkeiten 29 Umgebungstemperatur aufweisen. Dichtendes und wärmedämmendes Material wird eingesetzt, wenn Flüssig-Gas transportiert werden soll. Die Auskleidung 31 kann weiterhin durch eine Vor-Ort-Dämmung aus Spritzschaum gebildet sein oder aus Paneelen, wie sie in 3 angedeutet sind. Der geschilderte Aufbau des Tanks 13 erfolgt in dem zylindrischen Bereich, in dem er über seine Länge einen identischen, in den 1 bis 3 dargestellten Querschnitt aufweist, lediglich mit drei Arten von Paneelen. In diesem Fall besteht die Auskleidung 31 im Bereich des Boden-Abschnitts 15 und der ersten Dach-Abschnitte 18, 19 aus identischen ersten Paneelen 32, wobei die Breiten a und b der Abschnitte 15, 18, 19 ganzzahlige Vielfache der Breite c jedes Paneels 32 sind.
Die Seitenwand-Abschnitte 16, 17 und die zweiten Dach-Abschnitte 20, 21 sind mit zweiten Paneelen 33 ausgekleidet, deren Krümmung dem Krümmungs-Radius r angepasst ist, so dass sie an den Seitenwand-Abschnitten 16, 17 bzw. den zweiten Dach-Abschnitten 20, 21 des Tanks 13 anliegen. Ihre Außenumfangs-Breite d ist jeweils für alle Paneele 33 identisch. Die Umfangs-Erstreckung e der Seitenwand-Abschnitte 16, 17 und die Umfangs-Erstreckung f eines zweiten Dach-Abschnittes 20 und die Umfangs-Erstreckung g des anderen zweiten Dach-Abschnittes 21 sind jeweils auch ein ganzzahliges Vielfaches der Außenumfangs-Breite d der Paneele 33. Der First-Abschnitt 22 wird dann mit einem eigenständigen First-Paneel 34 ausgekleidet. Übliche Breiten c bzw. d der Paneele 32, 33 liegen in der Praxis im Bereich von 2,0 bis 3,0 m. Aus Gründen der Einfachheit der Verlegung sind in der Praxis insbesondere die ebenen ersten Paneele 32 quadratisch ausgebildet.
Die 4 und 5 zeigen die Gestaltung des Tanks 13 an seinen Enden. Bei dieser Ausführungsform entspricht der End-Bereich 35 des Tanks 13 im vertikalen Längsschnitt gemäß 4 einem halben Querschnitt gemäß 2. Der End-Bereich 35 wird also gleichsam durch 180°-Rotation einer halben Querschnittsumrandung gemäß 2 um eine vertikale Mittel-Achse 36, die in 1 bis 3 gleichzeitig auch die Symmetrieachse ist bzw. eine Symmetrieebene in Längsrichtung des Tanks 13 definiert, gebildet, wie sich auch aus 5 ergibt. An den ebenen Boden-Abschnitt 15 schließt sich also ein halbkreisförmiger Boden-End-Abschnitt 37 an. Die beiden Seitenwand-Abschnitte 16, 17 werden durch einen Rotations-End- Abschnitt 38 miteinander verbunden. Die beiden ersten Dach-Abschnitte 18, 19 werden durch einen 180°-Teilkegelstumpf-Abschnitt 39 miteinander verbunden. Die zweiten Dach-Abschnitte 20, 21 und der First-Abschnitt 22 werden durch einen schalenförmigen Abschluss-Abschnitt 40 miteinander verbunden.
Bei der weiteren Ausgestaltung nach 6 und 7 ist zwischen dem zylindrischen Tank-Abschnitt 41 des Tanks 13, der in den 1 bis 3 dargestellt und hierzu beschrieben ist, ein sich verjüngender, kegelstumpfförmiger Tank-Abschnitt 42 vorgesehen, der dann in den sich über weniger als 180° erstreckenden End-Bereich 35' übergeht. Die einzelnen Abschnitte des kegelstumpfförmigen Tank-Abschnitts 42 sind mit den entsprechenden Bezugszeichen der einzelnen Abschnitte aus dem zylindrischen Tank-Abschnitt 41 bezeichnet, wobei jeweils dem einzelnen Bezugszeichen ein hochgesetzter Strich hinzugefügt ist.
Die einzelnen Abschnitte im End-Bereich 35' haben die gleichen Bezugszeichen wie im End-Bereich 35, wobei auf diesen jeweils ein hochgesetzter Strich hinzugefügt ist. Auf die jeweilige vorangegangene Beschreibung wird verwiesen.
Für den Boden-Abschnitt 15 einschließlich des Boden-Abschnitts 15' und den Boden-End-Abschnitt 37' ist in 7 auch eine Auskleidung mit ersten Paneelen 32 und – in den Randbereichen Teil-Paneelen – dargestellt.

Claims

Flüssigkeits-Behälter eines Tank-Schiffes – mit einem Tank-Abschnitt (41), – der in einer Längsrichtung gleich bleibenden Querschnitt aufweist, – der mit Endbereichen (35, 35') versehen ist und – der einen Innenraum (29) teilweise umschließt, – wobei ein Boden-Abschnitt (15) vorgesehen ist, – der eine Breite a aufweist, und – der eben ausgebildet ist, – wobei zwei gleiche teilkreiszylindrisch gekrümmte Seitenwand-Abschnitte (16, 17) vorgesehen sind, – die sich beidseitig an den Boden-Abschnitt (15) anschließen – die jeweils einen gleichen Krümmungs-Radius r aufweisen, – die jeweils eine Umfangs-Erstreckung e aufweisen, und – die sich vom Boden-Abschnitt (15) nach oben über einen Seitenwand-Umfangs-Winkel α erstrecken, für den gilt: 130° ≤ α ≤ 160°, – wobei sich an die Seitenwand-Abschnitte (16, 17) erste Dach-Abschnitte (18, 19) anschließen, – die eben ausgebildet sind, – die nach oben aufeinander zulaufen und – die gleiche Breite b aufweisen – wobei sich an die ersten Dach-Abschnitte (18, 19) teilzylindrisch gekrümmte zweite Dach-Abschnitte (20, 21) anschließen, – die nach oben aufeinander zulaufen und – die jeweils einen gleichen Krümmungsradius r wie die Seitenwand-Abschnitte (16, 17) aufweisen, – wobei die zweiten Dach-Abschnitte (20, 21) mit einem gekrümmten First-Abschnitt (22) miteinander verbunden sind, – wobei die zweiten Dach-Abschnitte (20, 21) und der First-Abschnitt (22) sich über einen Dach-Umfangs-Winkel β erstrecken, für den gilt: 40° ≤ β ≤ 100° und – wobei die einzelnen Abschnitte (15 bis 22) stetig ineinander übergehen.
Flüssigkeits-Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein End-Bereich (35, 35') einen ebenen teilkreisförmigen Boden-End-Abschnitt (37, 37'), einen die Seitenwand-Abschnitte (16, 17) verbindenden Rotations-End-Abschnitt (38), einen die ersten Dach-Abschnitte (18, 19) verbindenden Teilkegelstumpf-Abschnitt (39) und einen die zweiten Dach-Abschnitte (20, 21) und den First-Abschnitt (22) verbindenden schalenförmigen Abschluss-Abschnitt (40) aufweist, wobei der Querschnitt des End-Bereiches (35) im vertikalen Längsschnitt durch den Tank (13) gleich oder ähnlich dem halben Querschnitt des Tanks (13) quer zu seiner Längsrichtung im Bereich gleichbleibenden Querschnitts ist.
Flüssigkeits-Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem End-Bereich (35') und dem zylindrischen Tank-Abschnitt (41) ein an sich kegelstumpfförmig verjüngender Tank-Abschnitt (42) ausgebildet ist.
Flüssigkeits-Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (13) mit einer Auskleidung (31) versehen ist.
Flüssigkeits-Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, – dass die Auskleidung (31) im zylindrischen Tankabschnitt (41) in der Weise ausgebildet ist, – dass der Boden-Abschnitt (15) mit mehreren ebenen ersten Paneelen (32) gleicher Breite c ausgekleidet ist, – dass die Seitenwand-Abschnitte (16, 17) mit jeweils einer gleichen Anzahl untereinander gleicher teilkreiszylindrisch gekrümmter zweiter Paneele (32) mit gleicher Außenumfangs-Breite d ausgebildet sind, – dass die ersten ebenen Dach-Abschnitte (18, 19) mit jeweils einer gleichen Zahl erster Paneele (32) ausgekleidet sind, und – dass der First-Abschnitt (22) mit einem First-Paneel (34) ausgekleidet ist.