DE1814541A1 - Tankschiff fuer tiefkalte Ladung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Tankschiff für tiefkalte Ladung und Verfahren zu seiner Herstellung Für die folgende Anmeldung wird die Priorität aus den Anmeldungen in den Vereinigten Staaten US 690 552 vorn 14. Dezember 1967 und US 768 590 vom 16. September 1968 in Anspruch genommen.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lastschiffe im allgemeinen und im besonderen auf Verbesserungen bei Schiffen für den Transport von Flüssigkeiten bei sehr tiefen Temperaturen, wie zoBo verflüssigtes Erdgas bei 1630 C und Normaldruck.
• In der Vergangenheit war es beim Transport verflüssigter Kohlenwasserstoffgase bei tiefdkalten Temperaturen und Normaldruck üblich, die tiefkalte Flüssigkeit innerhalb eines isolierten Behälters im Laderaum eines herkömmlichen Schiffes aus Kohlenstoffstahl unterzubringen. Wegen der Möglichkeit eines Risses in dem Behälter für die tiefkalte Ladung war es normalerweise notwendig, eine zweite flüssigkeitsdichte Schicht außerhalb der ersten Wandung des Ladungsbehälters vorzusehen, um sicher zu sein, daß die tiefkalte flüssige Ladung nicht auf ein Versagen der Behälterwandung hin mit der Schiffewandung in BeriUirung kamo Ohne eine solche zweite Wand würde Versprödung durch die niedrige Temperatur auftreten, was möglicherweise einen Bruch der Schiffswand verursachen kann0 Dementsprechend war es bei der herkömmlichen Bauweise in der Vergangenheit notwendig, doppelwandige Behälter herzustellen, um die Kälte der Ladung von der Schiffswqand nach innen und außen abzuschirmen.
• Es liegt auf der Wand, daß bei einer solohen Bauweise für herkömmliche Schiffe sich schwerwiegende, wirtschaftliche Nachteile auf dem Transport von Ladungen dieser Temperatur bemerkbar machen, Bei Schiffen mit einer doppelten Behälterwandung war es nicht ungewöhnlich, daß die Kosten für den Ladungsbehälterteil des Schiffes mehr als 50% der Gesamtkosten ausmachten, Dementsprechend sind bei Schiffen für den Transport von tiefkalter Ladungen auf dem Gebiet der tiefkalten Flüssigkeitsbehälter große Einsparungen möglich, Unter diesen Gesichtspunkten bezieht sich die Erfindung auf eine neue und praktische Schiffebauweise mit einem Aufbau des Rumpfes aus vorgespanntem Beton, der den die tiefkalte Ladung des Schiffes enthaltenden Teil umgibt. Beton weist nur sehr geringe Versprödungseigenschaften bei tiefen Temperaturen auf und ist ein ideales Baumaterial tür diesen Zweck, da die N.otwendigkeit für eine zweite flüssigkeitsdichte Schicht innerhalb des Behälterteiles des Schiffs nicht besteht.
• Dementsprechend richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein neues, unter geringen Kosten herstellbares Schiff, welches einen auf vorgespanntem Beton gefertigten Laderaum besitzt, welcher aus nur einer innen flüssigkeitsdichten Schicht und einer Lage eines die Ladung tragenden Isolationsmaterials besteht, welches sowohl die Kälte der Ladung von der äußeren Schiffewandung abhält als auch die hydrostatische Last der Ladung von der dünnen Schicht über das Isolationsmaterial auf die Schiffswandung überträgt.
• Obwohl in der Vergangenheit die niedrigen Herstellungskosten für eine Betonbauweise für Schiffswände gut bekannt war, und auch schon Versuche gemacht worden sind, allgemeine Güter in Iassenguttransportern oder Rohöltankern zu transportieren, hat diese Bauweise keine allgemeine Aufnahme wegen der erheblichen Frachtkosten für das billige BStonmaterial gefunden. Diese zusätzliche Last bedingt wesentlich größere Schiffe zum lransport der gleichen Ladungsmenge. Im Gegensatz zu den nachteiligen Erfahrungen, die man in der Vergangenheit mit Betonschiffen gemacht hat, ist die spezifische Dichte des verflüssigten Erdgases erheblich geringer als die von Rohöl, weshalb die relativ sohwere Betonhüllenbauweise sich nicht nachteilig auf das Schiff auswirkt, sondern in Wahrheit notwendigen Ballast sowohl für das beladene als auch für das unbeladene Schiff darstellt, wodurch die seetüchtigen Eigenschaften des Tankers begünstigt werden.
• Es ist demnach hauptsächlicher Gegenstand der Erfindung, ein neues und verbessertes Tankschiff aus Spannbeton herzustellen, welches nur eine einzige dünne, undurchlässige Schicht innerhalb des Ladungsraumes aufweist, und welches einen Bug- und Heckteil aus Stahl besitzt.
• Ein weiter Zweck der Erfindung liegt darin, einen neuartigen Tanker zu schaffen, bei welchem Betonteile an den kritischen Stellen der Ladung vorgesehen sind, wo die Form des Rumpfes sehr einfach aufzubauen ist, und wo die Gefahr der herkömmlidhen Rumpfversprödung aufgrund eines kalten Bruches am größten ist.
• Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden0 FLg. 1 zeigt eine Seitenansicht, in welcher die erfindungsgemäßen Teile des Tankers dargestellt sind0 Fig. 2 zeigt teilweise einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1 des Mittschiffsteils eines Tankers.
• Fig. 3 zeigt in perspektivischer Sicht einen Teilschnitt des dichten Films und des Isolationssystems, welches auf dis innere Wand des Laderaumes aufgetragen ist.
• Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 in Richtung der Pfeile gesehen.
• Fig. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 5-5 der Fig. 4.
• Fig. 6 zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie 6-6 der Fig. 4.
• Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung einen Teil der unteren, inneren Ecke eines isolierungsabschnittes gemäß der Erfindung und Fig. 8 zeigt einen vergrößerten Querschnitt indes Teils der Darstellung gemäI3 Fig. 1.
• Das Schiff 10 besitzt einen Behältermittelteil 12 aus Spannbeton, an welchem der aus Stahl gefertigte Bug 14 und das ebenfalls aus Stahl bestehende Reck 16 befestigt sind. er Betonmittelteil 12 trägt. eine Mehrzehl besonderer Behälter 18 für die Ladung. Erfindungsgemäß kann der die Ladung aufnehmende Mittelteil des vorliegenden Tankschiffes über Jeden einzelnen Behälter 18 verspannt sein, oder aber die gesamte Anordnung der Behälter 18 kann als ein fortlaufendes Teil verspannt werden.
• In jedem Falol weist Jedoch der gesamte mittlere Teil, der die Ladung aufnimmt, eine äußerst hohe Festigkeit auf und vermag vollständig die Belastungen, die durch die Ladung oder die vorherrschenden Bedingungen des Seezustandes aufzunehmen.
• Jeder Behälter 18 besitzt eine äußere 20 und eine innere Betonwand 22, die durch ein Mehrzahl von länglichen Stegen 24 in einem gewissen Abstand gehalten werden. Die Stege 24 sind zu den- inneren Oberflächen der inneren und äußeren wandungen geneigt und bilden ein Fachwerkmuster, wodurch eine Mehrzahl von dreieckförmigen Kanälen entsteht, die sich in Längsrichtung des Rumpfes erstrecken. Das Deck des Rumpfes wird in ähnlicher Form gebildet wie der Boden des Schiffsrumpfes. An den Berührungsstellen jeweils benachbarter Stege 24 ist vorzugsweise eine Mehrzahl von Röhren 26 (s. Fig. 2 und 3) vorgesehen, durch welche eine anzahl von zur Verspannung dienenden Kabeln 28 geführt werden können. Die in bekannter Weise verspannten Kabei 28 versetzen die gesamte Betonmasse zwischen den Enden des labels 28 in einen Druckszustand, so daß bei einer Biegebelastung auf den Betonmittelteil die übertragene Belastung von den Kabeln aufgenommen wrd, ohne den Beton Spannungen auszusetzen, die in dem Bereich seiner minimalen Festigkeit liegen0 Die Schotten 30, , die an dem Ende des vordersten und des letzten Behälters 18 vorgesehen sind, stehen mit den stählernen SohotS tenwänden des Bugs und des Hecks in Berührung. Die stählerne Schottenwand 32 ist in Fig. 8 als eine einzige metallische Platte dargestellt, jedoch kann natürlich auch eine doppelte Schottenwand vorgesehen sein0 Wie weiter in Fig. 8 gezeigt wird, ragen die Enden der Eabel 28 durch das Schott aus Beton 30 und durch das Schott aus Stahl 32 hindurch und stehen dort mit den Verankerungen 34 im Eingriff. Die Verankerungen 34 bewirken, daß eine gewünschte Vorspannung in den Kabeln 28 auf rechterhalten wirdO Unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 7 soll im folgenden näher auf die Isolierung eingegangen werden die auf der inne ren Oberfläche der inneren Wandung 22 aufgetragen ist0 Das in Fig. 3 gezeigte Isolationssystem weist eine Vielzahl von steifen, tragfähigen Holzchachteln 38 auf, die aus Sperrholz oder einem anderen geeingneten Material hergestellt sein Können. Die Schachteln 38 sind mit einem geeigneten Isoliermaterial 40, wie beispielsweise Polyuräthan-Schaum, Perlit, Polyvinylchlorid- Sohaum usw., gefüllt. Die seitliohen oder senkrechten Enden der Schachteln 38 tragen ein Paar mit Zapfenlöchern versehene Streifen oder Formleisten 42, die fest an der Schachtel angebracht sind, Jeder dieser Streifen 42 weist eine geeignete Oberfläche auf, damit er eine sichere Verbindung der Schachtel 38 mit der inneren Wand 22 des Schiffsrumpfes gewährleistet. Die Streifen 42 nehmen eine Anzahl nach innen gerichteter Verankerungsbolzen 44 auf, die in die innere XanA 22 eingelassen sind.
• Die Befestigungsbolzen 44 ragen bis zwischen die beiden Streifen 42 und tragen an ihren innersten Enden ein geeignetes Befestigungsmittel 50, wie beispielsweise eine Mutter mit Scheibe, welche die Stirnflächen der Streifen 42 und damit Jeden einzelnen der Kästen 38 fest an der inneren Wandung 22 hält. Die Enden der Schachteln 38 tragen auch eis Anzahl von zweiten Zapfen oder Füllstreifen 46, die den notwendigen Halt für eine un durchdringliohe Membrane 54 bilden, die darüber gelegt wird.
• Die Streifen 46 sind fest mit den Enden der jeweiligen Schaohteln 38 verbunden und tragen halb runde Eingriffslöcher, so daß die Befestigungsmittel 50 angezogen werden können, während das Isoliermaterial angebracht wird. An den Oberkanten der Schachteln 38 ist ein F-förmiges Bleich 52 angebracht, welches mit einem sich sn Längsrichtung erstreckenden J-förmigen Blech 58 in Eingriff gebracht werden kann0 Jedes dieser Bleche 52 ist mit einer jeweiligen Schachtel 58 fest verbundene Das Blech 58 besteht aus einem fortlaufenden Stück und erstreckt sich in horizontaler Richtung zwischen den Isolierschachteln 38, um die Füllstreifen 46 zu überbrücken. Die innere Kante des J-förmigen Zwischenstrei:L'ons 58 stellt eine metallische Befestigungsfläche dar, an welcher die nach oben und nach innen abgebogene Lippe 56 einer Invar-Membran 54 durch eine geeignete Schweißnaht 62, die entlang der gesamten Kante einer jeden Membranbahn 54 läuft, befestigt werden kann, Die Figuren 5 und 6 verdeutlichen im besonderen die vorhergehenden Beschreibungen0 An der untersten Kante einer Jeden Isolierschachtel 38 ist außerdem innen eine Aussparung 60 angebracht, welche dem nach oben gebogenen Teil des J-förmigen Bleches 52 und dem darin eingreifenden J-£dnmigen Zwischenblech 58 Raum bietet. Auf diese Weise kann eine Ausdehnung und Zusammenziehung der Bahn 54 in Längsrichtung aufgrund des gleitenden Sitzes der ineinandergreifenden Teile der beiden J-förmigen Bleche 52 und 58 ohne weiteres eintreten. Der Hohlraum zwischen den Schachtelenden und dem vorderen und hinteren Füllstreifen 42 und 46 kann durch irgendein geeignetes Isolationsmaterial 64, wie beispielsweise Perlit, Polyuräthan-Schaum, usw. ausgefüllt werden.
• Obwohl die vorliegende Erfindung im besonderen an Hand eines Invar-Membransystems mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffi dienten in einer einfachen Lago beschrieben worden ist, könnte natürlich jede ebens@ gut geeignete Membransystem in einfacher Lage verwendet werden, welches die gleichen Vorteile in der Anwendungsweise gemäß der Erfindung bietet.

Claims (1)

1. P a t e n t a n 5 p r ü ¢ h e

   1. Schiff zur Beförderung von Flüssigkeiten bei tiefen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem herkdmmlichen, metallischen Bug- (14) und Heckteil (16) ein aus Beton bestehendercLadungsbehältermittelteil (12) vorgesehen ist, der eine Anzahl von gespannten Kabeln (28) trägt, die diesen Mittelteil (12) unter Druckspannung halten.

   2. Schiff nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (12) mindestens einen Ladungsbehälter (18) mit über seine Länge gleichbleibendem Querschnitt trägt.

   5. Schiff nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsbehälter (18) innen mit einer Auskleidung versehen sind, die aus einer Isolierung (38, 40), welche an der inneren Wand (22) des Behälters~(18) befestigt ist, und einer biegsamen, metallischen Membran (54), die die Isolierung (38, 40) nach innen abschließt und mit dieser verbunden ist, besteht.

   4. Schiff nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (12) eine aus Beton bestehende, innere Wand (22), eine ebenfalls aus Beton bestehende äußere Wand (20) und dazwischen angeordnete Stege (24) aufweist, welche die bei den Wände (20, 22) aneinander befestigt und in einem gewissen Abstand voneinander hält, wobei außerdem eine Anzahl von vorgespannten Kablen (28) vorgesehen sind, welche die beiden Wände (20 22) des Mittelteils (12) unter Druckspannung halten.

   5o Schiff nach Anspruch 409 dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannten Kabel (28) mit Teilen des Bugs (14) und des Hecks (16) in Eingriff stehen, um diese fest mit dem Mittel teil (12) zu verbindens 6 Schiff nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (382 40) aus einer Vielzahl von tragfähigen Schachteln (38) besteht9 die mit einem Isoliermaterial (40) gefüllt sind0 7o Schiff nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Membran (54) aus einer Mehrzahl sich in horizontaler Richtung erstreckenden Invarstreifen besteht, deren äußere Kanten nach innen umgebogen sind und mit dem angrenzenden Streifen in Kontakt stehen, wobei die nach innen umgebogenen Kanten (56) benachbarter Streifen miteinander verschweißt sind0 8. Schiff nach Anspruch 7., dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den nach innen umgebogenen Kanten (56) der Invarmembran (54) ein Blechstreifen (58) vorgesehen ist , der eine feste Verbindung mit den Schachteln 1(38) herstellt.

   9. Schiff nach Anspruch 8., dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (12) zumindest drei Ladungsbehälter (18) mit über ihre Länge im wesentlichen gleichem Querschnitt aufweist, wobei der vordere und der hintere direkt mit dem Bug- (14) bzw. dein Heckteil (16) des Schiffes verbunden sind.

   1O, Verfahren zur Herstellung eines Schiffes nach den Ansprüchen l, bis 9., dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladungsbehältermittelteil (12) aus Spannbeton hergestellt wird, welchen man mit dem aus Stahl gefertigten Bug (14) und Heck (16) verbindet, wobei der Mittelteil (12) auf der Innenseite mit einer flüssigkeitsdichten Isolierschicht (38, 40, 54) ausgelegt ist.

   11. Verfahren nach Anspruch 10., dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von mit Isoliermaterial (40) gefüllt, tragfähigen Schachteln (38) an den Innenwänden (22) der Behälter (18) befestigt werden, worauf an den inneren Wandungen der Schachteln (38) sich an den Kanten berührende Metallbänder (54) angeht halb werden, die eine erste flüssigkeitsdichte Schicht für die in den Behältern (18) befindliche Ladung bilden.