DE102019115018A1 - Tank arrangement - Google Patents
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Abstract
Tankanordnung zur Lagerung und Bereitstellung von verflüssigtem Gas, insbesondere verflüssigtem Erdgas (LNG), für ein Brennstoffversorgungssystem auf Schiffen, mit einem Tank, der eine zweibogige (bilobe) oder mehrbogige (mehrlobe) Form aufweist, wobei jeder Bogen aus einem Abschnitt eines zylindrischen Druckbehälters gebildet ist, die Zylinderachsen horizontal und zueinander und parallel verlaufen und die Druckbehälterabschnitte übereinander angeordnet sind, und mit einer Lagerstruktur zur Abstützung des Tanks innerhalb eines Schiffes, mit einem ersten Lager, das nach unten wirkende Vertikalkräfte und Horizontalkräfte in Richtung der Zylinderachsen sowie quer dazu aufnimmt, mindestens einem zweiten Lager, das horizontal in Richtung der Zylinderachsen in einem vorgegebenen Abstand zum ersten Lager angeordnet ist und nach unten wirkende vertikale Kräfte und horizontale Kräfte quer zu den Zylinderachsen aufnimmt, sowie mit mindestens einem dritten Lager, das in einem vorgegebenen vertikalen Abstand zum ersten und zweiten Lager angeordnet ist und zumindest horizontale Kräfte quer zu den Zylinderachsen aufnimmt.Tank arrangement for the storage and supply of liquefied gas, in particular liquefied natural gas (LNG), for a fuel supply system on ships, with a tank which has a two-lobe (bilobe) or multi-lobe (multi-lobe) shape, each arch being formed from a section of a cylindrical pressure vessel is, the cylinder axes are horizontal and parallel to each other and the pressure vessel sections are arranged one above the other, and with a bearing structure to support the tank within a ship, with a first bearing that absorbs vertical forces acting downwards and horizontal forces in the direction of the cylinder axes and across them, at least one second bearing, which is arranged horizontally in the direction of the cylinder axes at a predetermined distance from the first bearing and absorbs downwardly acting vertical forces and horizontal forces transversely to the cylinder axes, and with at least one third bearing, which in a predetermined vertical len distance to the first and second bearing is arranged and absorbs at least horizontal forces transverse to the cylinder axes.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Tankanordnung zur Lagerung und Bereitstellung von verflüssigtem Gas, insbesondere von verflüssigtem Erdgas (Liquid Natural Gas - LNG), für ein Brennstoffversorgungssystem auf Schiffen. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Schiff mit einer solchen Tankanordnung.The invention relates to a tank arrangement for storing and providing liquefied gas, in particular liquefied natural gas (Liquid Natural Gas - LNG), for a fuel supply system on ships. The invention also relates to a ship with such a tank arrangement.
Die Verwendung von LNG für den Antrieb von Hochseeschiffen rückt auf Grund der zunehmenden Begrenzung des zulässigen Schadstoffausstoßes immer mehr in den Vordergrund. Zur Lagerung und Bereitstellung des LNG im Schiff stehen verschiedene Tankkonzepte zur Verfügung. Einige Konzepte sind in Bezug auf die Auslastung des erforderlichen Raumes sehr flexibel, lassen aber nur sehr wenig Spielraum bei den Betriebsparametern, wie z. B. Druck, Temperatur, Volumen. Demgegenüber stehen Konzepte, die eine hohe Flexibilität im Betrieb aufweisen, aber eine deutlich schlechtere Raumausnutzung mit sich bringen, insbesondere wenn sich die zur Verfügung stehenden horizontalen Abmessung über die Höhe des zur Verfügung stehenden Raumes ändern, wie beispielsweise am Bug oder Heck oder im Bereich des Rumpfbodens eines Schiffes.The use of LNG to propel ocean-going ships is becoming more and more important due to the increasing limitation of permissible pollutant emissions. Various tank concepts are available for storing and providing the LNG in the ship. Some concepts are very flexible with regard to the utilization of the required space, but leave very little scope for the operating parameters, such as B. pressure, temperature, volume. On the other hand, there are concepts that have a high degree of flexibility in operation, but involve significantly poorer use of space, especially if the available horizontal dimensions change over the height of the available space, such as at the bow or stern or in the area of the Hull bottom of a ship.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Tankanordnung vorzuschlagen, mit der zur Verfügung stehende Räume besser ausgenutzt werden können.The object of the present invention is to propose a tank arrangement with which the available spaces can be better utilized.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Tankanordnung gemäß Anspruch 1 und mit einem Schiff gemäß Anspruch 11 gelöst.According to the invention, this object is achieved with a tank arrangement according to
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können auf einfache Weise Räume, insbesondere in einem Schiff, zur Lagerung und Bereitstellung von verflüssigtem Gas genutzt werden, die mit den bisher bekannten Tankanordnungen nicht genutzt werden konnten. Dadurch, dass erfindungsgemäß die Druckbehälterabschnitte bilober oder mehrlober Tanks liegend übereinander angeordnet sind, können beispielsweise schmale hohe Räume genutzt werden, und dies sowohl in Schiffslängs- wie auch in Schiffsquerrichtung. Denn die Abmessung eines erfindungsgemäßen Tanks horizontal quer zur Richtung der Zylinderachsen ist deutlich geringer als seine Abmessung in Richtung der Zylinderachsen oder in vertikaler Richtung. Da die Form des Tankes aus übereinander angeordneten Druckbehälterabschnitten gebildet ist, ist zur Erzielung der notwendigen Druckfestigkeit auch bei großen vertikalen Abmessungen nicht die Anordnung eines sich quer durch den Tankinnenraum erstreckendes Aussteifungsrostes erforderlich, sondern reichen längs der Innenwandung verlaufende Aussteifungsrippen. Hierdurch werden sowohl die Material- als auch die Arbeitskosten erheblich gesenkt. Mit dem dritten Auflager wird die Lagesicherheit des sich in die Höhe erstreckenden erfindungsgemäßen Tanks gewährleistet, beispielsweise die Sicherheit gegen Kippen, wenn der Tank von unten vertikal gestützt ist.By means of the measures according to the invention, spaces, in particular in a ship, can be used in a simple manner for the storage and provision of liquefied gas which could not be used with the previously known tank arrangements. Because, according to the invention, the pressure vessel sections bilobed or multilayered tanks are arranged lying one above the other, narrow, high spaces can be used, for example, both in the ship's longitudinal and transverse directions. This is because the dimension of a tank according to the invention horizontally across the direction of the cylinder axes is significantly smaller than its dimension in the direction of the cylinder axes or in the vertical direction. Since the shape of the tank is made up of pressure vessel sections arranged one above the other, it is not necessary to arrange a stiffening grate extending transversely through the interior of the tank to achieve the necessary pressure resistance even with large vertical dimensions, but rather stiffening ribs running along the inner wall are sufficient. This significantly reduces both material and labor costs. With the third support, the positional security of the tank according to the invention which extends upwards is ensured, for example the security against tipping when the tank is supported vertically from below.
Vorzugsweise sind die Druckbehälterabschnitte Abschnitte kreiszylindrischer Druckbehälter. Hierdurch wird die Druckfestigkeit allein aufgrund der Formgebung erhöht.The pressure vessel sections are preferably sections of circular cylindrical pressure vessels. This increases the compressive strength solely because of the shape.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens drei Druckbehälterabschnitte übereinander angeordnet. Schmale hohe Räume können hierdurch optimal genutzt werden.In an advantageous embodiment of the invention, at least three pressure vessel sections are arranged one above the other. This means that narrow, high rooms can be used optimally.
In günstiger Weiterbildung der Erfindung weist im Fall eines biloben Tanks einer und im Fall eines mehrloben Tanks mindestens einer der Druckbehälterabschnitte in Zylinderachsenrichtung eine andere Länge auf als der andere bzw. die anderen. Die Ausnutzung länglicher, schmaler hoher Räume, deren Länge sich über die Höhe ändert, wird durch eine solche Kombination übereinanderliegender Druckbehälterabschnitte optimiert, da die erfindungsgemäße Tankanordnung so in diesen Raum eingesetzt werden kann, dass die Zylinderachsen der Druckbehälterabschnitte mit der Längsrichtung des Raumes übereinstimmen und die Länge jedes Druckbehälterabschnitts auf die Längserstreckung des Raumes in der jeweiligen Höhe, in der er positioniert wird, angepasst werden kann.In a favorable development of the invention, in the case of a bilobed tank, one of the pressure vessel sections and, in the case of a multilobed tank, at least one of the pressure vessel sections has a different length in the direction of the cylinder axis than the other or the others. The utilization of elongated, narrow high spaces, the length of which changes over the height, is optimized by such a combination of superimposed pressure vessel sections, since the tank arrangement according to the invention can be inserted into this space so that the cylinder axes of the pressure vessel sections align with the longitudinal direction of the space match and the length of each pressure vessel section can be adapted to the longitudinal extent of the room at the respective height at which it is positioned.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei im Fall eines biloben Tanks der untere und im Fall eines mehrloben Tanks mindestens der unterste Druckbehälterabschnitt in Zylinderachsenrichtung kürzer als der andere bzw. die anderen, um einer verengten Schiffsstruktur zu folgen. Mit einer solchen Ausführungsform, die in Schiffsquerrichtung eingebaut ist, können beispielsweise Räume im unteren Bereich des Schiffsrumpfes noch ohne Weiteres für die Lagerung und Bereitstellung von Flüssiggas genutzt werden.In a preferred embodiment of the invention, in the case of a bilobed tank, the lower and, in the case of a multi-lobed tank, at least the lowermost pressure vessel section in the cylinder axis direction is shorter than the other or the others in order to follow a narrowed ship structure. With such an embodiment, which is installed in the transverse direction of the ship, spaces in the lower area of the ship's hull, for example, can easily be used for the storage and provision of liquid gas.
Vorteilhafterweise sind übereinanderliegende benachbarte Druckbehälterabschnitte jeweils mittels einer gas- und flüssigkeitsoffenen Schottwand miteinander verbunden. Auf diese Weise kann mit nur einer Pumpe, die im untersten Druckbehälterabschnitt montiert ist, der gesamte Tank leergepumpt werden.Adjacent pressure vessel sections lying one above the other are advantageously connected to one another by means of a bulkhead that is open to gas and liquid. In this way, the entire tank can be pumped empty with just one pump, which is installed in the lowest pressure vessel section.
Vorzugsweise ist der Tankinnenraum bis auf die Schottwand in der Verbindung der Druckbehälterabschnitte frei von ihn quer durchlaufenden Aussteifungen. Aufgrund der biloben oder mehrloben Ausbildung des Tanks sind solche inneren Aussteifungen, wie beispielsweise Stützroste, nicht erforderlich, wodurch ein erfindungsgemäßer Tank relativ kostengünstig gefertigt werden kann.With the exception of the bulkhead in the connection of the pressure vessel sections, the interior of the tank is preferably free of transverse reinforcements. Because of the bilobed or multilobed design of the tank, such internal reinforcements, such as support grids, are not required, so that a tank according to the invention can be manufactured relatively inexpensively.
Neben den bekannten Lagertypen Fest- und Loslager weist in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ein dritter Lagertyp eine Lagerfläche auf, die parallel zur Schrumpfungsrichtung des Tanks verläuft. Auf diese Weise kann der Tank bei Temperaturänderungen schrumpfen oder sich wieder ausdehnen, sodass entsprechende thermische Spannungen im Tank vermieden werden.In addition to the known types of bearings, fixed and loose bearings, in a preferred development of the invention, a third type of bearing has a bearing surface that runs parallel to the direction of shrinkage of the tank. In this way, the tank can shrink or expand again when the temperature changes, so that corresponding thermal stresses in the tank are avoided.
Vorzugsweise weist die Tankanordnung mindestens einen vierten Lagertyp auf, das nach oben wirkende vertikale Kräfte aufnimmt, um ein Aufschwimmen des Tanks bei Flutung des Tankraumes zu verhindern.The tank arrangement preferably has at least one fourth type of bearing which absorbs vertical forces acting upward in order to prevent the tank from floating when the tank space is flooded.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Außenabmessungen der Tankanordnung zu deren Einbau in eine Standardcontainerabteilung eines Containerschiffes ausgelegt. Auf diese Weise muss in einem Containerschiff kein gesonderter Raum mit speziellen Abmessungen für die Aufnahme des LNG-Tanks bereitgestellt werden. Die Planung und Fertigung eines Containerschiffes werden hierdurch erheblich vereinfacht. Mit einer erfindungsgemäßen Tankanordnung kann eine Standardcontainerabteilung höchst effektiv zur Lagerung von LNG genutzt werden, da die Länge der Druckbehälterabschnitte in Zylinderachsrichtung und der Durchmesser der Druckbehälterabschnitte der horizontalen Länge und Breite der Standardcontainerabteilung ohne Weiteres angepasst werden können und die Höhe der Standardcontainerabteilung mittels der übereinander angeordneten Druckbehälterabschnitte ebenfalls genutzt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the outer dimensions of the tank arrangement are designed for its installation in a standard container compartment of a container ship. In this way, there is no need to provide a separate room with special dimensions in a container ship to accommodate the LNG tank. This considerably simplifies the planning and manufacture of a container ship. With a tank arrangement according to the invention, a standard container department can be used most effectively for the storage of LNG, since the length of the pressure vessel sections in the direction of the cylinder axis and the diameter of the pressure vessel sections can be easily adapted to the horizontal length and width of the standard container department, and the height of the standard container department can be easily adapted by means of the pressure vessel sections arranged one above the other is also used.
Bei in Schiffsquerrichtung verlaufenden Zylinderachsen der Tankanordnung können zudem die Längen der unteren Druckbehälterabschnitte an die sich verengende Schiffsstruktur im unteren Bereich des Schiffsrumpfes problemlos angepasst werden, um auf diese Weise auch diesen Raum noch mitzunutzen.In the case of cylinder axes of the tank arrangement running in the transverse direction of the ship, the lengths of the lower pressure vessel sections can also be easily adapted to the narrowing ship structure in the lower region of the ship's hull in order to also use this space in this way.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schiff ein Containerschiff und die Tankanordnung in eine Standardcontainerabteilung eingebaut. Wie weiter oben bereits erläutert, werden hierdurch Planung und Fertigung eines Containerschiffes deutlich kostengünstiger.In a preferred embodiment of the invention, the ship is a container ship and the tank arrangement is built into a standard container compartment. As already explained above, this makes planning and manufacturing a container ship significantly more cost-effective.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer Perspektivansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tankanordnung; -
2 die Tankanordnung aus1 eingebaut in ein Schiff; und -
3 eine Endansicht der Tankanordnung aus1 und2 .
-
1 in a perspective view an embodiment of a tank arrangement according to the invention; -
2 thetank assembly 1 built into a ship; and -
3 Figure 3 is an end view of thetank assembly 1 and2 .
Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tankanordnung
Auf dem obersten Druckbehälterabschnitt
Übereinanderliegende benachbarte Druckbehälterabschnitte
Im Tank
Der dargestellte Ausschnitt eines Schiffes
Die Längen der beiden oberen Druckbehälterabschnitte
Wie
Die Tankanordnung
Die beiden Sattellager
In der oberen Hälfte der Tankanordnung
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der obere Druckbehälterabschnitt
An der unteren, geneigten Anlagefläche der Konsolen
Auf den horizontalen Flächen der Konsolen
Die dritten und vierten Lager
Alle Lager leiten ihre Lagerkräfte in die Schiffsstruktur ab.All bearings derive their bearing forces into the ship structure.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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