DE2243369C3 - Behälter zur Speicherung von Erdöl oder einer ähnlichen Flüssigkeit unter Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Speicherung von Erdöl oder einer ähnlichen Flüssigkeit, der in ausreichender Tiefe voll eingetaucht auf Grund liegt und aus einem waagerecht liegenden, den Behälter seitlich begrenzenden Hohlringkörper aus armie.tem Beton besteht, an dem eine obere Begrenzungswand für die 7U speichernde Flüssigkeit über den gesamten Umfang der Innenseite des Hohlringkörpers abgedichtebefestigt ist, wobei der leere Behälter durch Einblasen von Luft in den Hohlringkörper schwimmfähig gemacht werden kann zur Beförderung an eine Stelle, an welcher der Behälter durch Firnen des Hohlringkörpers waagerecht auf den Meeresboden aufgesetzt wird.

Aus der DT-PS 16 84 912 ist ein Unterwassertank zum Speichern von Erdöl oder anderen leichteren Flüssigkeiten bekannt, der einen Ringkörper aus Stahl oder armiertem Beton aufweist sowie eine auf der Oberseite des Ringkörpers befestigte Kuppel. Diese längs ihrer gesamten Kantenlängt auf dem Ringkörper befestigte Kuppel besteht aus Metall und muß demzufolge von vornherein verhältnismäßig stark bzw. mit ausreichender Sicherheit bemessen werden, um den durch die Meereswellen und die Dünung ausgeübten Beanspruchungen standzuhalten. Dies erfordert von vornherein eine verhältnismäßig schwere und in der Herstellung teure Gesamtkonstruklion.

Aus der DT-OS 20 06 659 ist ein Unterwassertank zur zeitweiligen Lagerung von überschüssigen Abwassermengen bekannt. Dieser Tank besitzt obere und untere flexible Membranen, die an ihren kreisrunden Umfangskanten miteinander verbunden sind und zwischen die das zu lagernde Wasser ein- bzw. ausgepumpt wird. Der Unterwassertank wird auf einen mit besonderem Mauerwerk ausgeführten muldenförmigen Boden auf dem Gewässergrund gelagert. Die Zuführungs- und Entleerungsleitung verläuft durch den Boden am Grund des Gewässers in eine mit der unteren Membran verbundene Anschlußkuppel. Da es sich hierbei um die Lagerung von Abwasser handelt, bestehen hinsichtlich Dichte und Druck zu beiden Seiten der jeweiligen Membran keine Unterschiede.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zur Speicherung von Erdöl oder einer ähnlicher Flüssigkeit der eingangs angegebenen Bauweise zu schaffen, der sich durch eine große Speicherkapazitäi auszeichnet und mit verhältnismäßig einfachen und wirtschaftlichen Mitteln stabil gebaut werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst daß als obere Begrenzungswand des Behälters eine er ste Membran aus einem nachgiebigen, auch gegenübei der zu speichernden Flüssigkeit undurchlässigen elastischen und zugbeständigen Material vorgesehen ist, die bei leerem Behälter im wesentlichen die Form einei flachen Scheibe aufweist, jedoch unter dem Druck dei zu speichernden Flüssigkeit sich kuppeiförmig nad oben aufbeult, und daß eine zweite Membran als unten Begrenzungswand des Behälters im Abstand von dei ersten Membran über den gesamten Umfang des Hohl ringkörpers abgedichtet befestigt ist.

Da nach diesem Vorschlag die obere Begrenzungs wand aus einer flexiblen Membran besteht, ist sie nich mehr den bei starren Abdeckungen auftretenden Bic ge- und Druckbeanspruchungen ausgesetzt, sonden nur noch Zugkräften, die hauptsächlich aus dem Auf trieb der zu speichernden Flüssigkeit resultieren. Diesi Kräfte lassen sich durch Stoffe aus synthetischen Fa sern von geringem Gewicht und hoher Zugfestigkei aufnehmen. Während somit die obere Begrenzungs wand aus der scheibenförmigen flexiblen Membran be steht, werden die Umfangswände des Behälters durcl den aus Beton gefertigten Hohlringkörper gebildei

«Jessen Gewicht die auf die Membran wirkende Auftriebskraft im Gleichgewicht hält. Der Hohlringkörper hat eine Funktion sowohl als Behälterwandung als auch als Ballast und als Einspannrahmen ur die erste Membran. Bei leerem Behälter ist die obere Begrenzungswand horizontal gespannt. Füllt sich der Behälter, so wölbt sich die obere Begrenzungswand unier Wirkung des unter Druck stehenden Erdöls behinderungsfrei nach oben, im Fall einer festen unteren Begrenzungswand sorgt diese für eine zusätzlich stabilisierte Basis und vermeidet jegliche Verschmutzung des Meerwassers. Auch wenn die untere Begrenzungswand aus einer biegsamen Membran besteht, erfolgt die Füllung des Behälters durch Verdrängung des Meerwassers, ohne daß die zu speichernde Flüssigkeit mit dem Wasser in Berührung tritt und dabei eine Verschmutzung stattfindet. Bei biegsamer unterer Begrenzungswand ist auf Grund des durch das leichtere Erdöl gewährleisteten Auftriebs eine sichere Auflage des Behälters auf dem Meeresgrund gewährleistet, wenn der Zwischenraum zwischen den beiden Membranen nur teilweise mit der zu speichernden Flüssigkeit gefüllt ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Hohlringkörper einen polygonalen, beispielsweise dekagonalen Querschnitt aufweisen. Diese Maßnahme führt zu Vereinfachungen bei der Herstellung des Hohlringkörpers aus armiertem Beton und gewährleistet außerdem bei geeigneter Querschnittswahl eine vergrößerte Auflagefläche auf dem Meeresgrund.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann eine Fülleitung für zu speichernde Flüssigkeit vorgesehen sein, die durch den Hohlringkörper hindurchläuft und unterhalb der die zu speichernde Flüssigkeit nach oben abgrenzenden Membran mündet.

Außerdem wird vorgeschlagen, daß die erste Membran an ihrem Umfang einen Ringwulst aufweist, über den sie am Hohlringkörper mittels Anschlußstücken eingespannt ist.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Behälter nach der Erfindung in axialem Halbschnitt,

F i g. 2 und 3 den Behälter nach F i g. 1 in halb- und ganzgefülltem Zustand und

F i g. 4 eine Ausführungsform einer Verankerung der Membran am Hohlringkörper des Behälters in einem Radialschnitt.

Nach F i g. 1 bis 3 umfaßt der Behälter einen Hohlringkörper 1 aus Beton, der auf dem Meeresboden 2 aufliegt. Im oberen Bereich des Hohlringkörpers ist eine erste Membran 4 befestigt, die das Dach des Behälters bildet und über den gesamten Umfang fest mit dem Hohlringkörper verbunden ist. Der Behälter ist außerdem mit einer Rohrleitung 5 zum Einfüllen von Erdöl sowie öffnungen 6 und 7 versehen, um die Verdrängung von Meereswasser zu erleichtern.

Zur Vermeidung der Gewässerverschmutzung besitzt der Behälter eine untere Begrenzungswand, beispielsweise in Form einer in F i g. 1 bis 3 gezeigten ela- <>o stischen Membran 9. Auch diese Membran ist mit ihrem Umfang am Hohlringkörper befestigt, so daß das eingefüllte Erdöl gewissermaßen in einem Sack aufgefangen wird. Bei dem gewählten Polygonquerschnitt des Hohlringkörpers ist die erste Membran 4 an der ⁽⁾f Stelle 4a am Hohlringkörper 1 befestigt, während die zweite Membran 9 an der Stelle 9a unterhalb eines Polygonvorsprunges genau wie die Membran 4 gehalf-j-t ist. Die zweite oder untere Membran 9 ist so geformt, daß sie sich bei entleertem Behälter entsprechend F i g. 1 an die obere, erste Membran 4 anlegt.

Der auf diese Weise hergestellte Behälter wird mit Hilfe von Schwimmereinrichtungen auf der Wasseroberfläche bis zum Aufstellungsort geschleppt, wobei der Hohlringkörper durch Verschluß der Öffnungen 6. 7 mit Luft gefüllt bleiben kann. Der Hohlringkörper besitzt einen großen Durchmesser und einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt. Die Betonwandungen besitzen eine ausreichende Festigkeit, um dem zu erwartenden hydrostatischen Druck standzuhalten. Der Hohlringkörper besitzt ferner ein verhältnismäßig geringes Gewicht und ermöglicht einen einfachen F.intauchvorgang mit Hilfe herkömmlicher Hebezeuge. Auf dem Meeresboden 2 wird die Lage des Hohlring körpers 1 durch eine ringförmige Aufschüttung 8 aus Geröll oder aus Rammpfählen od. dgl. festgelegt. Danach legt man die Öffnungen 6, 7 über einstoßbare \ c Schlüsse frei, so daß der Behälter anschließend mit sei nem Eigengewicht auf dem Meeresboden aufliegt.

Durch Einpumpen von Erdöl durch die Leitung 5 wird voii dem entleerten Zustand nach F i g. 1 allmählich der gefüllte Behälterzustand nach F i g. 3 erreicht. Die obere flexible Membran 4 enthält als Seele ein Gewebe aus Kunstfasern mit einer Dichtungsschicht aus Neopren. Die Membran kann auch ein metallisches Gewebe einschließen oder aus Kautschuk und ähnlichein Material bestehen.

An der Oberseite der ersten Membran 4 ist in der Nähe des Mittelpunktes eine öffnung 10 vorgesehen, die mit einer Vorrichtung zum Abfühlen und zum Ableiten von freigesetztem Gas aus dem Erdöl sowie mn einem Druckmesser 11 versehen ist. Bei dem in F i g. 3 gezeigten vollständig gefüllten Behälter liegt die zweite Membran 9 auf dem Meeresboden 2 auf, wobei das entsprechend F i g. 2 zunächst eingefangene Meerwasser durch die öffnungen 6 und 7 des Hohlringkörpers verdrängt worden ist.

Bei der praktischen Ausführung des Behälters muß eine Membran nach Aufbau, Zusammensetzung und Form so ausgebildet sein, daß vor allem ihre umfangsmäßige Verankerung berücksichtigt ist. Um einen Behälter mit einem Fassungsvermögen von etwa 100 000 m³ herzustellen, verwendet man einen aus Beton gegossenen Hohlringkörper, dessen mittlerer Durchmesser 105 m beträgt, während der Durchmesser des Zehnecks bei etwa 10,5 m liegt. Unter diesen Voraussetzungen besitzen die beiden Membranen 4, 9 im Ruhezustand eine Scheibenform mit einem Durchmesser von 96 m, wobei ihr Umfang mit einem Wulst 12 versehen ist.

Die untere Membran 9 bildet beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine elastische abgedichtete Trennwand zwischen Erdöl und Meerwasser. Die auftretenden Zugbeanspruchungen in dieser Membran sind vernachlässigbar. Die Membran kann aus einer Folie aus Neopren bestehen, die mit einem Gewebe aus Kunstfaser armiert ist und eine Gesamldicke von etwa 8 bis 10 mm aufweist.

Die obere Membran 4 ist demgegenüber stärker beansprucht, weil sie einerseits dem Druck des Erdöls und andererseits den Einwirkungen des Meeres (Dünung, Wellen, Strömungen usw.) ausgesetzt ist. Um hier für eine ausreichende Zugfestigkeit zu sorgen, hat sich eine Ausführungsform mit zwei übereinandergelegten Schichten als zweckmäßig erwiesen, von denen die eine Schicht 13 (F i g. 4) die eigentliche Membran bildet und

die erforderliche Festigkeit besitzt und aus einem Polyamid, Polyester oder einem anderen ähnlichen Material besteht, das eine Dichte in der Nähe derjenigen von Meerwasser und ein Dehnungsvermögen zwischen 15 und 25% bis zum Reißen aufweist, während die zweite Schicht 14 die Funktion der Abdichtung übernimmt.

Bei gefülltem Behälter erfährt die Membran 13 eine Dehnung von etwa 3%, somit einen Wert weit unter der Bruchdehnung, während die Spannung der Fasern bei etwa 1200 bar liegt. Unter Berücksichtigung der Kreuzung der Fasern in dem Gewebe liegt die Dicke dieser Membran in der Größenordnung von etwa 30 mm. Unterhalb der Membran 13 ist die z. B. aus Neopren bestehende Abdichtschicht 14 von etwa 8 mm Dicke vorgesehen.

Die umfangsmäßige Verankerung der Membran 13 erfolgt entsprechend F i g. 4 mit metallischen Klemm· platten 15, 16. die am Hohlringkörper 1 mit Hilfe vor Augbolzen 17 und 18 befestigt sind. In den Klemmplat ten ist eine Ausnehmung 19 vorgesehen, um den Ring wulst 12 der Membran 13 festzuhalten. Andererseils is die Abdichtschicht 14, die praktisch keine Beanspru chungen auszuhalten hat, einfach mittels einer Klemm und Abdichtverbindung und mit Hilfe von Schrauber 20 am Ringkörper festgehalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ί. Behälter zur Speicherung vun Erdöl oder einer ähnlichen Flüssigkeit, der in ausreichender Wasserliefe voll eingetaucht auf Grund liegt und aus einem waagerecht liegenden, den Behälter seitlich begrenzenden Hohlringkörper aus armiertem Beton besteht, an dem eine obere Begrenzungswand für die zu speichernde Flüssigkeit über den gesamte.! Umfang der Innenseite des Hohlringkörpers abgedichtet befestigt ist, wobei der leere Behälter durch Einblasen von Luft in den Hohlringkörper schwimmfähig gemacht werden kann zur Beförderung an die Stelle, an welcher der Behälter du.-ch Fluten des HohlringLörpers waagerecht auf den Meeresboden aufgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als obere Begrenzungswand des Behälters (1, 4, 9) eine erste Membran (4) aus einem nachgiebigen, auch gegenüber der zu speichernden Flüssigkeit undurchlässigen elastischen und zugbeständigen Material vorgesehen ist, die bei leerem Behälter im wesentlichen die Form einer flachen Scheibe aufweist, jedoch unter dem Druck der zu speichernden Flüssigkeit sich kuppeiförmig nach oben aufbeult, und daß eine zweite Membran (9) als untere Begrenzungswand des Behälters (1, 4, 9) im Abstand von der ersten Membran (4) über den gesamten Umfang des Hohlringkörpers (1) abgedichtet befestigt ist.
2. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlringkörper (1) einen polygonalen, beispielsweise dekagonalen Querschnitt aufweist (F i g. 2).
3. 3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Füll-Leitung (5) für zu speichernde Flüssigkeit vorgesehen ist, die durch den Hohlringkörper hindurchläuft und unterhalb der die zu speichernde Flüssigkeit nach oben abgrenzenden Membran (4) mündet.
4. 4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Membran (4) an ihrem Umfang einen Ringwulst (12) aufweist, über den sie am Hohlringkörper (1) mittels Anschlußstücken (15,16) eingespannt ist.
5. 5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die obere Begrenzungswand bildende Membran (4) aus mindestens zwei übereinanderliegenden Schichten (13, 14) besteht, von denen die eine (13) die Festigkeit gegenüber Zugbeanspruchungen und die andere (14) die Abdichtung übernimmt.
6. 6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zugbeanspruchungen aufnehmende Schicht (13) aus einem Polyamid oder einem Polyester besteht, und daß die Abdichtschicht (14) aus Neopren besteht.
7. 7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da!3 die die untere Begrenzungswand bildende Membran (9) aus einer Neoprcnfolie besteht, die durch ein Gewebe aus Kunstfasern verstärkt ist.