DE2050759C3 - Tankschiff zum Transport von Flüssiggas sehr tiefer Temperatur - Google Patents

Tankschiff zum Transport von Flüssiggas sehr tiefer Temperatur

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Tankschiff zum Transport von Flüssiggas sehr tiefer Temperatur, beispielsweise Methan, dessen Tanks Kreisquerschnitt aufweisen und jeweils auf einer den Tank konzentrisch umfassenden, vertikal verlaufenden Tankschürze gelagert sind, die an ihrem einen Ende an den Tank angeschweißt ist und an ihrem anderen Ende mit dem Schiffskörper verbunden ist.
Die Auflagerung von Tanks an Bord von Schiffen bietet eine Reihe Probleme. Eine Schiffskonstruktion ist ganz allgemein Bewegungen ausgesetzt Hinzu kommen dynamische Beanspruchungen des Tanks. Bei gekühlten Frachten ergeben sich außerdem die thermischen Bewegungen als Folge der sehr niedrigen Temperatur des flüssigen Gases in dem Tank.
Beim Auflagern von Tanks an Land kann man mit Vorteil kräfige und starre Tragkonstruktionen, z.B. Säulen, benutzen. Beim Auflagern an Bord von Schiffen sind die Verhältnisse anders, so daß, wenn die bekannten Tragkonstruktionen an Bord von Schiffen benutzt werden sollen, diese Tragkonstruktionen zu groß werden und zu viel Platz fordern, sofern sie überhaupt den verschiedenen Kräften widerstehen können, die beim Stampfen oder Rollen des Schiffes auftreten.
Zum Auflagern von separaten Tanks an Bord von Schiffen ist es bekannt. Stützen mit in die Konstruktion einbezogenen Gelenkvorrichtungen zu benutzen. Es ist auch bekannt, beispielsweise Kugeltanks in Federelementen aufzuhängen. Derartige Konstruktionen berücksichtigen jedoch nicht die Probleme bei besonders tiefen Temperaturen, wie sie beispielsweise beim Transport von Methan auftretea So ist es z. B. aus der DT-AS 1250289 bekannt, zum Transport von Flüssiggas bis zu einer Temperatur von etwa —400C den Tank über eine Vielzahl konzentrisch zur Tankachse angeordneter Stützen auf dem Schiffsboden aufzulagern, wobei die Stützen Temperaturbewegungen des Tankbodens ausgleichen.
Weiterhin ist es bekannt (US-PS 34 28 205). zum Transport von Flüssiggas sehr tiefer Temperatur (Methan) Tanks zu verwenden, die an den Schiffswänden mittels Gleitstützen, die die Temperaturbewegungen aufnehmen, abgestützt sind.
Ebenfalls für sehr tiefe Temperaturen ist ein aus der GB-PS 8 18073 bekannter Doppelwandtank geeignet. Der Tank hat zylindrische Form und stützt sich über eine Schürze am Schiffsboden ab, ist jedoch mit dem Schiffsboden nicht fest verbunden.
Weiterhin ist es bekannt (DT-AS 1029 254), einen Kugeltank zum Transport von Flüssiggas mitteis eines rohrförmigen, den Kugeltank umfangenden Verbindungselements drehbar in einem Schiff aufzuhängen, um die in Seegang auftretenden Verformungen des Schiffskörpers nicht auf den Tank zu übertragen. Zwar wird hierbei auch beiläufig eine beidseitig starre Verbindung des den Kugeltank umfangenden, rohrförmigen Verbindungselements erwähnt, doch bezieht sich dieser Hinweis nicht auf die Auflagerung in einem Schiff, da für Anwendungsfälle dieser Art der Kugeltank in einer Querebene des Schiffs drehbar aufgelagert ist, um Torsionen des Schiffskörpers nicht auf den Kugeltank zu übertragen. Das rohrförmige Verbindungselement wird darüber hinaus entlang seiner dem Kugeltank axial abgekehrten Seite gekühlt, um Temperaturspannungen zu verringern.
Durch die Zeitschrift »Marine Engineering/Log«, Aug. 1961, S. 56—59 und 70 ist ein Kugeltankschiff bekannt, dessen Tanks an einem Bolzensystem aufgehängt sind, die in der Art eines Pendels den Wärmeausdehnungen des Tanks nachgeben können. Dort befindet sich der allgemeine Hinweis, daß auch eine Tankaufhängung in einer zylindrischen Schürze möglich sei, wobei offen bleibt, ob die Schürze in einer Querebene des Schiffes angeordnet sein soll, wie bei der vorangehend erwähnten DE-AS 10 29 254 oder in einer anderen Weise, insbesondere bleibt offen, in welcher Weise die Schürze mit dem Tankschiff verbunden werden soll.
In der Zeitschrift »Journal of Engineering for Industry«, Mai 1963, S. 219—224 sind hitzebeanspruchte zylinderförmige Kessel mit Halbkugelboden beschrieben, die auf einer zylindrischen, etwa in der Äquatorebene des Halbkugelbodens angeschweißte Schürze aufgehängt sind; dabei kann unterhalb der Schweißnaht eine nicht isolierte ringförmige Kammer vorgesehen sein, und auch die Isolierung kann an einer dem Schiffskörper zugekehrten Seite der Tankschürze fehlen. Es soll dort erreicht werden, daß das im Tank befestigte Ende der Schürze etwa die Tanktemperatur und das andere Ende etwa die Umgebungstemperatur annimmt, das auf einem Beton- oder Stahl-Fundament angeschraubt ist.
Bei einem am Boden durch eine Schürze abgestützten Kugelreaktor gemäß US-PS 31 08 704 sind in einem isolierfreien keilringförmigen Raum im Nahtbereich drei gekrümmte Aluminiumplatten angeordnet, die den Wärmefluß fördern sollen. -,
Zum Auflagern einer Kokstrommel ist es schließlich bekannt (US-PS 27 69 563), an der Kokstrommel eine Schürze anzuschweißen und im Bereich der Schweißnaht eine nicht isolierte Kammer zwischen der Kokstrommel und der Schürze vorzusehen, die den r axialen Wärmegradienten im Bereich der Schweißnaht verringern soiL
Hierbei werden jedoch hauptsächlich Festigkeitsprobleme der Schweißnaht angesprochen, die sich aus den beim Verkokungsprozeß auftretenden, sehr hohen und ι, raschen Temperaturänderungen ergeben und zu Ermüdungsbrüchen der Schweißnaht führen können. Der Übergang von der Schürze zum Fundament bleibt jedoch außer Betracht, da die Kokstrommel stationär verwendet wird. _>< ι
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Tankschiff für den Transport flüssiger Gase sehr tiefer Temperatur, beispielsweise Methan, anzugeben, dessen Tanks auf konstruktiv einfache Weise widerstandsfähig gegen thermische und mechanische Kräfte, die durch die :, Ladung und durch Schiffsbewegungen in Abstützungen der Tanks eingeleitet werden, gelagert sind.
Ausgehend von dem eingangs näher erläuterten Tankschiff wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tanks als Kugeltanks ausgebildet ,„ sind, von deren horizontaler Äquatorialebene die Tankschürze ausgeht, daß das andere Ende der Tankschürze mit dem Schiffskörper zu einer konstruktiven Einheit verschweißt ist, und daß zur Vermeidung von Wärmespannungen die Tankschürze mit einer r, Isolierung versehen ist, deren Ausmaß und Form so gewählt sind, daß das mit dem Kugeltank verschweißte Ende der Tankschürze annähernd die Temperatur der Tankfüllung aufweist, während das mit dem Schiffskörper verschweißte Ende annähernd Raumtemperatur aufweist
Hierdurch wird eine besonders günstige und einfache Tankabstützung geschaffen, bei der besondere Gleitlager und Halterungen für den Tank entfallen. Die ungeteilte und mit dem Schiffskörper und dem Kugeltank verschweißte Tankschürze trägt darüber hinaus zur Festigkeit des Schiffskörpers bei. Die umlaufende Verbindung zwischen der Tankschürze und dem Kugeltank ermöglicht auch bei Seegang eine günstige Übertragung horizontaler und vertikaler Kräfte. Hierbei wird die Eigenschaft der Tankschürze, Deformationen aufnehmen zu können, ausgenutzt.
Um den Temperaturübergang zwischen dem Kugeltank und der Tankschürze zu verbessern, kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß in der Verbindungszone zwischen der Tankschürze und dem Kugeltank ein keilringförmiger Teil der Isolierung ausgespart ist Gegebenenfalls kann der keilringförmige Teif der Isolierung durch ein wärmeleitende: Material ersetzt sein. bo
Als zweckmäßig hat es sich auch erwiesen, wenn die Tankschürze an umlaufenden, am Kugeltank angeschweißten Profilen einer den Kugeltank umfassenden Übergangskonstruktion angeschweißt ist Die Übergangskonstruktion kann dann gleichzeitig zur Verstei- b5 fung des Kugeltanks herangezogen werden.
Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
und zwar zeigt
F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Tankschiff mit einem darin aufgelagerten Kugeltank, dessen Tankschürze direkt mit dem Schiffskörper verschweißt ist
F i g. 2 einen Schnitt in größerem Maßstab durch die Tankschürze und einen Teil des Kugeitanks in Fig. 1. mit angedeuteter Isolation von Kugeltank und Tankschürze.
Fig.3 einen schematischen Schnitt durch den Schiffskörper eines Tankschiffs mit einem darin hängend aufgelagerten Kugeltank,
Fig.4 einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführung des Übergangs zwischen Tankschürze und Kugeltank, und
F i g. 5 einen Aufriß des in F i g. 4 durchschnittenen Bereichs.
In Fig. 1 ist der Schiffskörper des Tankschiffs allgemein mit 1 bezeichnet Das Tankschiff trägt einen Kugeltank 3. der mitteis einer umlaufenden Tankschürze 5 direkt mit dem Schiffskörper 1 des Tankschiffs verschweißt ist Die Tankschürze S geht in der Äquatorialebene des Kugeltanks tangential in diesen über.
Wird flüssiges Gas, wie beispielsweise Methan, das mit einer Temperatur von etwa — 1600C gelagert wird, in den Kugeltank 3 gefüllt so zieht sich dieser zusammen. Die Tankschürze S dient hierbei zum Ausgleich der Temperaturbewegung des Kugeltanks 3. Die Isolierung 7 bildet eine Fortsetzung einer üblicherweise am Kugeltank 3 vorgesehenen Isolierung 9. Das Ausmaß und die Form der Isolierung 7 sind so gewählt daß in der Tankschürze S ein Temperaturgradient erzielt wird, der akzeptable thermische Spannungen ergibt Der untere Teil der Tankschürze 5 ist nicht isoliert so daß der mit dem Schiffskörper verschweißte Teil annähernd dieselbe Temperatur wie der Raum um den Kugeltank 3 aufweist Im Bereich des mit dem Kugeltank 3 verschweißten Endes U wird annähernd die Temperatur des Kugeltanks 3 erreicht Zur Verbesserung dieses Effekts ist hier statt der Isolierung ein keilringförmiger Teil 13 aus wärmeleitendem Material vorgesehen.
Diese Prinzipien lassen sich auch bei anderen Ausführungsformen anwenden. In Fig.3 ist eine Ausführungsform dargesteilt bei der ein Kugeltank 15 in dem Schiffskörper 17 eines Tankschiffs mit Hilfe einer schwach konischen Tankschürze 19, die zuoberst an dem Schiffskörper 17 festgeschweißt ist, hängend aufgelagert ist
Die F i g. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform der Befestigung einer Tankschürze 21 an einem Kugelunk 23. Hierbei wird eine Übergangskonstruktion verwendet die aus zwei auf der Außenseite des Tanks 23 festgeschweißten, umlaufenden Profilen 25 und 27 besteht die mittels Platten 29 gegeneinander ausgesteift sind Der obere Rand 31 der Tankschürze 21 weist Wellenform auf und ist an den Platten 29 sowie dem Profil 27 festgeschweißt Auf der Innenseite des Kugeltanks 23 sind zur Aussteifung zwei umlaufende Profile 33 und 35 festgeschweißt wobei zwischen diesen Profilen mit passendem Zwischenraum Abstreifungsplatten 37 eingeschweißt sind. **
In den Figuren sind die Tankschürzen als kontinuierliche Schürzen gezeigt Die Tankschürzen können jedoch auch konstruktiv bedingte Ausschneidungen, Abstreifungen usw, aufweisen, wie es von Plattenkonstruktionen her bekannt ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    I. Tankschiff zum Transport von Flüssiggas sehr tiefer Temperatur, beispielsweise Methan, dessen Tanks Kreisquerschnitt aufweisen und jeweils auf einer den Tank konzentrisch umfassenden, vertikal verlaufenden Tankschürze gelagert sind, die an ihrem einen Ende an den Tank angeschweißt ist und an ihrem anderen Ende mit dem Schiffskörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks als Kugeltanks (3; 15; 23) ausgebildet sind, von deren horizontaler Äquatorialebene die Tankschürze (5; 19; 21) ausgeht, daß das andere Ende der Tankschürze (S; 19; 21) mit dem Schiffskörper (1; 17) zu einer konstruktiven Einheit verschweißt ist, und daß zur Vermeidung von Wärniespannungen die Tankschürze (5; 19; 21) mit einer Isolierung (7) versehen Lt, deren Ausmaß und Form so gewählt sind, daß das mit dem Kugeltank (3; 15; 23) verschweißte Ende der Tankschürze (5; 19; 21) annähernd die Temperatur der Tankfüllung aufweist, während das mit dem Schiffskörper (1; 17) verschweißte Ende annähernd Raumtemperatur aufweist.
  2. 2. Tankschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schiffskörper (1; 17) zugekehrte Teil der Tankschürze (5; 19; 21) ohne Isolierung (7) ist
  3. 3. Tankschiff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungszone zwischen der Tankschürze (5) und dem Kugeltank (3) ein keilringförmiger Teil (13) der Isolierung (7) ausgespart ist.
  4. 4. Tankschiff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der keilringförmige Teil (13) der Isolierung (7) durch ein wärmeleitendes Material ersetzt ist.
  5. 5. Tankschiff nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tankschürze (21) an umlaufenden, am Kugeltank (23) angeschweißten Profilen (25, 27) einer den Kugeltank (23) umfassenden Übergangskonstruktion (25, 27,29,33,35,37) angeschweißt ist.
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