DE2038222A1 - System zum Tragen von voneinander unabhaengigen Tanks - Google Patents

System zum Tragen von voneinander unabhaengigen Tanks

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DE2038222A1 DE19702038222 DE2038222A DE2038222A1 DE 2038222 A1 DE2038222 A1 DE 2038222A1 DE 19702038222 DE19702038222 DE 19702038222 DE 2038222 A DE2038222 A DE 2038222A DE 2038222 A1 DE2038222 A1 DE 2038222A1
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Description

25 136 De 3o. Juli 197ο
John J. McMullen Associates, Inc., New York, USA
System zum Tragen von voneinander unabhängigen Tanks
Beim Seetransport von Frachtgut, das gewöhnlich bei mäßig niedrigen Temperaturen transportiert wird, z.B. von Chlor, oder von Frachtgut, das gewöhnlich bei sehr niedrigen Temperaturen transportiert wird, z.B. von kälteerzeugenden Substanzen, oder von Frachtgut, das gewöhnlich bei hohen Temperaturen transportiert wird, z.B. von flüssigem Schwefel, sind die das Frachtgut enthaltenden Tanks sehr starken Maßveränderungen ausgesetzt. Die Tanks nehmen während des Transports die Temperatur des in ihnen enthaltenen Frachtguts und im leeren Zustand die Umgebungstemperatur an.
Daher müssen die Tanks im Laderaum des Schiffes derart angeordnet sein, daß sie sich ausdehnen und schrumpfen können, ohne daß übermäßig hohe Spannungen in der Schiffskonstruktion oder in dem Tank selbst auftreten. Andererseits müssen die Tanks jedoch so angeordnet sein, daß sie in dem Laderaum des Schiffes zuverlässig festliegen und sich beim Schlingern des Schiffes während der Fahrt nicht verschieben können. Es ist schwierig, diese beiden einander offenbar zuwiderlaufenden Forderungen gleichzeitig zu erfüllen.
Die Erfindung betrifft ein System zum Tragen von Frachtguttanks in dem Laderaum eines Schiffes derart, daß sich die Tanks ausdehnen und schrumpfen können, ohne daß in der Schiffskonstruktion oder in den Tanks selbst übermäßige Spannungen auftreten. Erfindungsgemäßwerden die Tanks ferner in dem Laderaum des Schiffes relativ ortsfest gehalten, so daß sie sich beim Schlingern des Schiffes nicht verschieben können.
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Erfindungsgemäß wird ein in dem Laderaum des Schiffes angeordneter Frachtguttank von mehreren Tragarmen getragen, die an allen Seiten der Tankkonstruktion vorgesehen und mit dem Tank und der Schiffskonstruktion starr oder schwenkbar verbunden sind. Jeder Tragarm ist so angeordnet, daß er sich in seiner Längsrichtung im wesentlichen rechtwinklig zu einer gedachten Geraden erstreckt, die von der Befestigungsstelle des Tragarms an dem Tank zu dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung des Tanks führt.
In dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgen die Ausdehnung und Schrumpfung des Tanks in Bezug auf einen in der Mitte des Tankbodens liegenden Punkt. Die Lage dieses Mittelpunkts der Schrumpfung und Ausdehnung ist so gewählt, daß sie mit der üblichen Anordnung von Keilen und Keilnuten am Tankboden vereinbar ist. Die Erfindung ist aber auch auf Anordnungen anwendbar, in denen der Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung/angeordnet ist.
Infolge der vorstehend beschriebenen Anordnung der Tragarme hält die Tragkonstruktion den Tank in seiner Stellung derart, daß er sich temperaturabhängig ausdehnen und schrumpfen kann, ohne daß in dem Tank selbst oder der Schiffskonstruktion hohe Spannungen auftreten. Die Tragkonstruktion verhindert ferner eine übermäßige Bewegung des Tanks in dem Laderaum des auf See befindlichen Schiffes. Vorzugsweise sind die Tragarme so angeordnet, daß sie den Tank vor und nach der Abkühlung oder Erwärmung einwandfrei tragen. Die anfängliche Stellung der Tragarme wird angesichts der Konstruktion des Schiffes und des Tanks bestimmt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Tragarme verschieden lang, so daß die Ausdehnung des Tanks stets längs einer Geraden erfolgt, die zu dem Mittepunkt der Schrumpfung und Ausdehnung des Tanks hinführt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung haben die Tragarme in Abhängigkeit von ihrer Stellung in Bezug auf den Mittelpunkt der Wärmedehnung verschiedene Ausdehnungskoeffizienten, die derart gewählt sind, daß die Ausdehnung längs der vorgenannten Geraden erfolgt. Beispielsweise kann man Arme, die einen hohen Ausdehnungskoeffizienten haben sollen, aus Aluminium, und Arme, die einen niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten haben, aus Invar herstellen.
In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung werden die Schrumpfung und Ausdehnung der Tragarme dadurch beeinflußt, daß isolierende Lager, z.B. aus Teflon, zwischen den Armen und dem Tank vorgesehen werden. In diesem Fall erfolgt die Beeinflussung der Schrumpfung und Ausdehnung durch die Veränderung des dem Arm zugeordneten Temperaturgefälles.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Systems, das dazu dient, Frachtguttanks in dem Laderaum eines Schiffes derart zu tragen, daß die Tanks schrumpfen oder sich ausdehnen können, ohne daß in den Tanks oder in der Schiffskonstruktion Spannungen auftreten und derart, daß die Tanks bei der Hin- und Rückreise des Schiffes in dessen Laderaum sicher festgehalten werden.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehnden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. In diesen zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Rumpf eines mit dem erfindungsgemäßen Tragsystem versehenen Schiffes,
Fig. 2 in größerem Maßstab das Tragstücksystem nach
einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Stellungen der Tragstücke im anfänglichen und im Endzustand dargestellt sind,
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Fig. 3 schematisch ein Tragstück in seiner anfänglichen und in seiner Endstellung und in der Stellung, die er bei festgelegter Länge des Tragarms einnimmt,
Fig. 4 zeigt in einem der Fig. 1 ähnlichen Querschnitt eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Schiff Io, das mit der erfindungsgemäßen Trageinrichtung versehen ist und einen Rumpf 12 besitzt. In dem Laderaum des Schiffes Io befindet sich ein Frachtguttank 14 zum Transport von Flüssigkeiten, die sich auf relativ niedrigen oder hohen Temperaturen befinden, so daß der Tank beträchtlichen Maßveränderungen ausgesetzt ist.
Der Frachtguttank 14 wird in dem Laderaum des Schiffes Io von mehreren Tragarmen 16 getragen, die an ihrem einen Ende mit dem Tank 14 und an dem entgegengesetzten Ende mit der Konstruktion des Schiffes Io verbunden sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Tragarme 16 sowohl mit dem Tank 14 als auch mit der Konstruktion des Schiffes Io durch Schwenkzapfen verbunden, doch können die Tragarme auch starr und dauerhaft mit dem Tank und der Schiffskonstruktion verbunden sein.
Gemäß Fig. 1 sind die Tragarme 16 an allen Seiten des Tanks 14 vorgesehen, der daher von den Tragarmen 16 getragen wird. Für den Fachmann versteht es sich jedoch, daß zusätzliche Tragelemente vorgesehen sein können, sofern sie die Ausdehnung und Schrumpfung des Tanks in der durch das erfindungsgemäße Tragsystem ermöglichten Weise nicht behindern.
Jeder Tragarm 16 ist so angeordnet, daß sich seine Längsrichtung im wesentlichen rechtwinklich zu einer gedachten Geraden erstreckt, die von der Befestigungsstelle des Arms an dem Tank zu dem Mittelpunkt 18 der Schrumpfung und Ausdehnung des Tanks führt.
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Beim Schrumpfen des Tanks 14 schrumpfen auch die einzelnen Tragarme 16, so daß sich der Tank als Ganzes senkt und gleichzeitig seine Decke und Seitenwände zu dem Mittelpunkt 18 der Schrumpfung und Ausdehnung hin schrumpfen. Die Tragarme 16 sind so befestigt, daß sie die vorstehend beschriebenen Maßveränderungen der Tanks nicht behindern. Um diese Freiheit einwandfrei zu gewährleisten, sind die an den Seitenwänden des Tanks 14 angeordneten Tragarme mit dem Tank an Stellen verbunden, die höher liegen als die Stellen, an denen diese Tragarme mit der Schiffskonstruktion verbunden sind. Auch an der Decke des Tanks 14 sind die Tragarme mit dem Tank an Stellen verbunden, die weiter außenbords liegen als die Stellen, an denen diese Tragarme mit der Schiffskonstruktion verbunden sind.
Fig. 2 zeigt mit ausgezogenen Linien die Stellung des erwärmten Tanks 14 gegenüber der Schiffskonstruktion. Ein Tragarm ist an zwei Tragstücken 2o und 22 befestigt, die an dem Tank 14 bzw. an einer Wand 24 der Schiffskonstruktion angebracht sind. Der Tragarm 16 ist mit dem Tank und der Schiffskonstruktion durch Schwenkzapfen 26 und 28 verbunden. Im Rahmen der Erfindung kann man diese Schwenkzapfen jedoch auch weglassen und die Tragarme mit dem Tank und der Schiffskonstruktion direkt oder mit Hilfe von Tragstücken starr verbinden.
In Fig. 2 sind strichpunktiert und übertrieben der Tank 14 und der Tragarm 16 in der im abgekühlten Zustand eingenommenen Endstellung dargestellt. Erfindungsgemäß wird der Tank von der Tragkonstruktion derart getragen, daß der Tank in einer relativ stabilen Stellung gehalten wird, aber schrumpfen und sich ausdehnen kann, ohne daß dadurch hohe Spannungen in den Tank oder die Schiffskonstruktion eingeleitet werden. Gleichzeitig verhindern die Tragarme die Bewegung des Tanks in dem auf See befindlichen Schiff.
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Flg. 3 zeigt In schematischer, übertriebener Darstellung die Relativstellungen eines an dem Tank 14 angebrachten Tragstücks 2o bei einer Schrumpfung des Tanks gegenüber dem festen Mittelpunkt 18 der Schrumpfung. Die Ausgangsstellung des Tragstücks 2o bei erwärmtem Tank ist bei 2o* angedeutet. Wenn nur der Tank schrumpfen würde, nähme das Tragstück nach dem Abkühlen des Tanks die bei 2ο1' angedeutete Stellung ein. Da jedoch auch jeder Tragarm 16 schrumpft, beeinflußt auch er die Endstellung des Tragstücks 2o, das daher nach dem Schrumpfen des Tanks und der Tragarme die bei 2ο"1 angedeutete Endstellung einnimmt.
Gemäß Fig. 2 erfolgt die Schrumpfung aus der bei 2o* angedeuteten Stellung des Tragstücks in dessen bei 2ο111 angedeuteter Stellung längs einer Geraden. Dies ist ideal, da der Tank mit minimaler Beanspruchung getragen wird.
Da die Bewegung, die ein Punkt des Tanks bei dessen Ausdehnung oder Schrumpfung gegenüber der festen Schiffskonstruktion ausführt, von dem Abstand dieses Punktes von dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung des Tanks abhängig ist, kann man eine ideale, geradlinige Schrumpfung dadurch erzielen, daß die einzelnen Tragarme verschieden lang sind oder verschiedene Ausdehnungskoeffizienten haben oder ihnen verschiedene Temperaturgradienten zugeordnet sind, derart, daß folgende Bedingungen erfüllt sind:
di - Dki
Darin ist
Lk2 (t3-t2)
D der anfängliche Abstand zwischen dem Tragstück und
dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung,
L die anfängliche Länge des Tragarms,
k. der Ausdehnungskoeffizient des Tanks,
k» der Ausdehnungskoeffizient des Tragarms,
tQ die anfängliche Umgebungstemperatur,
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t1 die mittlere Endtemperatur des Tankmaterials zwischen dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung und dem Tragstück,
t2 die Temperatur des Tragarms an dem Tank und t3 die Temperatur des Tragarms an der Schiffskonstruktion.
Damit die durch αχ gegebene Gerade durch den Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung geht, muß die Schrumpfung des Tragarms gleich der Höhe des durch den Bogen a gegebenen Kreissegments sein. Diese Höhe ist gleich
L - 7 L2 - dx 2
Daher ist es erwünscht, daß
L - Λ2 - L Dk1 (Vt1I/2 = Lk2(t3-t2) ist> Diese Gleichung kann wie folgt umgeschrieben werden:
&* ό mt
Wenn daher D größer wird, muß auch L größer werden, damit die gewünschte Schrumpfung längs einer Geraden erzielt wird. Wenn dagegen L konstant bleiben soll, kann man die Schrumpfung längs einer Geraden durch eine entsprechende Veränderung von k2 gewährleisten.
In dem in Fig. 4 gezeigten Tragsystem gemäß der Erfindung haben die Tragarme verschiedene Längen, die entsprechend den vorstehend angegebenen Bleichungen so gewählt sind, daß eine Schrumpfung des Tanks längs einer Geraden erzielt wird. Gemäß dieser Figur nehmen die Längen der Tragarme mit deren Abstand von dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung des Tanks zu. Dies ist notwendig, weil bei einer Abkühlung des in
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dem Tank enthaltenen Frachtguts der Tank um einen Betrag schrumpft, welcher der Länge des Materials zwischen dem betrachteten Punkt und dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung proportional ist. Da die Tsgarme an ihrem dem Tank benachbarten Ende kalt und an dem anderen Ende war sind, kann man annehmen, daß die prozentuelle Schrumpfung der Tragarme etwa die Hälfte der prozentuellen Schrumpfung des Tanks beträgt.
Vorstehend wurden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dabei wurde der Erfindungsgegenstand zum besseren Verständnis vereinfacht dargestellt. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind denkbar. Beispielsweise können die voneinander unabhängigen Tanks je nach der Temperatur des Frachtgutes oder der Qualität des Stahls, aus dem die Schiffskonstruktion besteht, isoliert oder unisoliert sein. Man kann auch eine Isolierung für die Schiffskonstruktion und/oder die Tragarme vorsehen. Wenn die Tanks nicht isoliert sind oder nur die Schiffskonstruktion isoliert ist, kann man Mittel zum Zuführen oder Abführen von Wärme bzw. von den der Schiffskonstruktion benachbarten Teilen der Tragarme vorsehen. Ferner können die Tragarme in solchen Abständen voneinander angeordnet sein, daß sie die Wandplatten des Tanks direkt abstützen, so daß der Tank leichter ausgeführt werden kann. In diesem Fall werden die von den in dem Frachtguttank befindlichen Flüssigkeiten ausgeübten Kräfte direkt auf die Schiffskonstruktion übertragen. Dieses zuletzt angegebene Merkmal ist wichtig, weil in üblichen integrierten Tankkonstruktionen eine Isolierung erforderlich ist, die eine Inspektion der primären und sekundären Wärmesperren verhindert. Bei der Anwendung der Erfindung wirft dagegenkeine Isolierung notwendig, weil längs der Tragarme ein Temperaturgefälle auftritt; daher ist ein Inspektionsraum vorhanden.
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Claims (9)

  1. Patentansprüche
    U«/ System zum Tragen von Frachtguttanks im Laderaum eines Schiffes, dadurch gekennzeichnet, daß den Tanks und der Schiffskonstruktion mehrere Tragarme zugeordnet sind und jeder Tragarm den Tank beweglich mit der Schiffskonstruktion verbindet und so angeordnet ist, daß sich seine Längsrichtung im wesentlichen rechtwinklig zu einer gedachten Geraden erstreckt, die von dem Arm zum Mittelpunkt der temperaturbedingten Ausdehnung und Schrumpfung des Tanks führt.
  2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme mit dem Tank und der Schiffskonstruktion starr verbunden sind.
  3. 3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tragarm mit dem Tank und der Schiffskonstruktion durch Schwenkzapfen schwenkbar verbunden ist.
  4. 4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme an allen Seiten des Tanks vorgesehen und die an den Seitenwänden und der Decke des Tanks vorgesehenen Tragarme so angeordnet und verbunden sind, daß der Tank frei zu dem Mittelpunkt seiner Ausdehnung und Schrumpfung hin schrumpfen kann.
  5. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme zusammen mit dem Tank schrumpfen und sich ausdehnen*
  6. 6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank und die Tragarme einander so zugeordnet sind, daß die Ausdehnung und Schrumpfung des Tanks und der Arme längs •iner Garaden erfolgen, die zu dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung des Tanks hinführt.
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    - Io -
  7. 7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Tragarme mit deren Abstand von dem Mittelpunkt der Schrumpfung und Ausdehnung des Tanks zunehmen.
  8. 8. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Tragarme verschiedene Ausdehnungskoeffizienten haben.
  9. 9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme an allen Seiten des Tanks vorgesehen sind, der Mittelpunkt der Ausdehnung und Schrumpfung des Tanks sich in der Nähe des Mittelpunkts des Behälterbodens befindet, die Tragarme an den Seltenwänden des TanJcs mit diesem an Stellen verbunden sind, die höher liegen als die Stellen, an denen diese Tragarme mit der SchlffskoBStruktion verbunden sind, und die Tragarme an der Decke des Tanks mit diesem an Stellen verbunden sind, die weiter außenbords liegen als die Stellen, an denen diese Tragarme mit der Schiffskonstruktion verbunden ist*
    Io. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tragarmen und dem Tank Isolierhülsen vorgesehen sind.
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