DE2827468A1 - Schiff zum transport von verfluessigtem gas - Google Patents

Schiff zum transport von verfluessigtem gas

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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.^eick^ann, DirL.-PHYs. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A."Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber
H. T
D/20 8 MÜNCHEN 86, DEN j Q I11n! /η·)β
POSTFACH 860820 ^ Z. JU« 1378
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
GENERAL DYNAMICS CORPORATION
Pierre Laclede Center
St. Louis, Missouri, V.St.A.
Schiff zum Transport von verflüssigtem Gas
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schiff zum Transport von verflüssigtem Gas, insbesondere auf die Anbringung der Tanks für das Flüssiggas innerhalb des Rumpfes von Hochseeschiffen.
Der transozeanische Seetransport von verflüssigten Gasen ist jüngst praktisch und wirtschaftlich möglich geworden. Insbesondere die Verschiffung von verflüssigtem Naturgas (LNG) hat ein wachsendes Interesse erhalten, da der WeItenrgievorrat schwindet und die Kosten wachsen. Am häufigsten werden diese verflüssigten Gase bei niedrigen Drucken und kälteerzeugenden Temperaturen - beispielsweise verflüssigt Naturgas bei etwa - 1620C bei Atmosphärendruck verschifft. Das verflüssigte Gas ist gewöhnlich in Tanks oder Abteilungen enthalten, welche am Rumpf des Schiffes befestigt sind.
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Eine Technik, welche zur Befestigung von Tanks für Flüssiggas im Rumpf eines Schiffes benutzt worden ist, ist im US-Patent 3 680 323 mit dem Titel "Tanker für verflüssigtes und/oder komprimiertes Gas" beschrieben. Dieses Patent offenbart einen kugelförmigen Tank, welcher in einem Rumpf mittels eines Ringes befestigt ist, welcher zwischen der Iquatorlinie des Tanks und einem unteren Deck im Rumpf sich erstreckt. Andere Techniken zur Befestigung von Tanks innerhalb von Schiffen können aus den US-Patenten 3 425 583 und 3 941 272 entnommen . werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Konstruktion zum Halten von Tanks für verflüssigtes Gas innerhalb eines Schiffsrumpfes anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sowie ein Herstellungsverfahren gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Durch die Erfindung ist eine verbesserte Befestigung eines Tankringes im Rumpf des Schiffes gegeben.
Dies und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der nun folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, wovon
Figur 1 die Ansicht eines Querschnitts durch ein Schiff zum Tragen von verflüssigten Gasen darstellt, welches die vorliegende Erfindung verkörpert, Figur 2 eine perspektivische Ansicht mit weggebrochenen Teilen zeigt, welche einen Tankring zeigt, der die vorliegende Erfindung verkörpert und
Figur 3 die Ansicht eines Querschnitts durch den Tankring nach Figur 2 darstellt.
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Die vorliegende Erfindung ist allgemein in ein Hochseeschiff 10 eingebaut, welches wenigstens einen Tank 12 zum Einschließen und Befördern von Flüssiggas" trägt. Der Tank ist innerhalb des Rumpfes 14 mittels einer Halte konstruktion befestigt, welche einen zweistückigen Ring enthält. Der obere Teil 16 des zweistückigen Ringes ist um den Umfang des Tanks herum angebracht, und der untere Teil 18 des Ringes ist an dem Rumpf des Schiffes angebracht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Rand des oberen Ringes in einer Rinne, allgemein mit 20 bezeichnet, aufgehängt, welche vom unteren Ring getragen wird. Die Rinne ist mit einem härtenden Material 22 gefüllt, welches den Rand des oberen Ringes einbettet und, wenn das Material aushärtet, die Ringteile fest zusammenhält. Das ausgehärtete Material besitzt vorzugsweise im wesentlichen niedrigere thermische Leitfähigkeit als die Gürtelteile, wodurch auch der Niedrigtempera turtank von der umgebenden Ozeantemperatur des Rumpfes isoliert wird.
Unter Hinzuwendung zu einer ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, kann ein typisches Schiff 10 fünf oder mehr Tanks 12 besitzen, welche in einer Reihe im Rumpf 14 befestigt sind. Jeder Tank ist kugelförmig und kann aus einer Anzahl Materialien, beispielsweise Aluminiumplatten, gefertigt sein. Ein typischer Tank kann einen Durchmesser von 36,576 m (120 feet) und ein Gewicht bis zu 850 t aufweisen. Wegen der Größe ragen die oberen Teile des Tanks über das Hauptdeck des Schiffes hinaus und es ist ein Witterungsschutz 26 vorgesehen, um den Tank und den Rumpf gegen die Elemente abzudichten. An einer Stelle direkt unterhalb des Tanks kann der Rumpf mit einem Auffangbehälter versehen sein, welcher mit
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geschäumter Isolierung 28 ausgelegt ist. Im ungünstigsten Fall von Undichtigkeit kann das verflüssigte Gas im Behälter gesammelt werden, wo es von der direkten Berührung mit dem Rumpf geschützt ist, bis es verdampft .
Wie früher kurz beschrieben, ist jeder Tank mittels eines zweiteiligen Gürtels innerhalb des Rumpfes befestigt. Der obere Teil 16 des Gürtels ist ein weiter Ring oder Zylinder, dick genug, um das Gewicht des Tanks zu tragen und um den Beanspruchungen zu widerstehen, welche durch das Rollen und Heben des Schiffes während einer Ozeanreise auftreten. Senkrechte Versteifungen 30 können auch an der äußeren Oberfläche des Ringes angeschweißt werden, um seine Steifheit zu erhöhen. Der obere Rand des Ringes ist um den Äquator des Tanks angebracht, und der Tank kann einen radial oder tangential sich erstreckenden Flansch (nicht dargestellt) aufweisen, an welchen der obere Rand des Ringes befestigt werden kann. Der Flansch kann am Ring angeschraubt oder angeschweißt seins wenn der obere Teil und der Tank vom gleichen Material, beispielsweise Aluminium, sind.
Der untere Teil 18 des Ringes ist ebenfalls ein weiter Ring oder Zylinder von etwa dem gleichen Durchmesser wie der obere Teil 16. Er ist vorzugsweise eine Stahlkonstruktion und ist an ein unteres Deck 32 im Rumpf des Schiffes angeschweißt. Eine flache, gebogene Befestigungsplatte 34, welche.ebenfalls als horizontaler oder flacher Ring beschrieben-werden kann, ist längs dem oberen Rand des unteren Ringteiles angeschweißt und erstreckt sich vom Ring radial nach innen und außen. Zur Stabilisierung und Versteifung des unteren Ringteils ist ein vertikaler Ringversteifer 36 längs des äußeren Randes der Befestigungsplatte angeschweißt,
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so daß er den gewaltigen Tank unter Hochseebedingungen adäquat tragen kann. Vertikale Versteifer 38, ähnlich den Versteifern 30, sind an der äußeren Oberfläche des unteren Gürtelteils angeschweißt und können sich nach unten in das untere Deck erstrecken. Mit dieser Konstruktion ist eine hinreichende Steifheit im unteren Ringteil gewährleistet, so daß Stützen und Verstrebungen zwischen den- beiden Ringteilen nicht erforderlich sind.
Um den Tank 12 während des Schlingems und Rollens einer Hochseereise zu befestigen, müssen die beiden Gürtelteile fest miteinander verbunden sein. Zu diesem Zweck ist die Rinne 20 oberhalb des unteren Ringteiles' vorgesehen und die obere Fläche eines Teiles der flachen Befestigungsplatte 34 bildet den Boden der ringförmigen Rinne. Die innere Seitenwand der Rinne ist mit einem vertikalen Ring versehen, welcher am Innenrand der Befestigungsplatte angeschweißt ist und die äußere Seitenwand wird von einem konzentrischen vertikalen Ring 42 gebildet, welcher an der oberen Fläche der Befestigungsplatte angeschweißt ist.
Die Ringteile sind in Wirklichkeit miteinander verbunden, indem der obere Ringteil in die Rinne eingefügt und die Rinne mit härtbarem Material ausgefüllt wird, bis es den unteren Rand des oberen Ringteiles einbettet. Wenn das Material aushärtet, sind die Ringteile fest miteinander verbunden. Vorzugsweise wird das obere Ringteil ohne körperlichen Kontakt mit irgendeinem Teil der Rinne in dieselbe gehängt, und ein härtbares Material wird ausgewählt, welches eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die niedriger als die des Ringteiles ist. Wenn folglich das Material aushärtet, nachdem die Rinne ausgefüllt ist, sind die Ringteile tatsächlich mechanisch
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miteinander verbunden, jedoch noch relativ zueinander wärmeisoliert. Dies ist besonders wichtig bei der Verschiffung verflüssigten Gases bei kälteerzeugenden Temperaturen, wo Wärmeübertragung Verluste durch Abdampfen verursacht. In Schiffen werden der Rumpf und der untere Ringteil nahe des Rumpfes im allgemeinen auf Umgebungstemperatur des Ozeans sein, und der Tank und das obere Ringteil in der Nähe des Tankes wird etwa auf der kalten Temperatur des Tankinhalts sein. Wenn die Randteile des Tanks wirklich zusammenkommen, wird Wärme direkt durch den Metallring übertragen. Gemäß der vorliegenden Erfindung unterbricht das aushärtende Material die Wärmeleitung entlang des Ringes, indem die Verbindung zwischen den beiden Ringteilen isoliert ist.
Das bevorzugte aushärtbare Material ist ein polymerisches Harz von niedriger Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise ein Epoxydharz oder ein Polyurethanharz-System, welches anfänglich flüssig ist,· so daß es in die Rinne gegossen werden kann, welches aber nacheinander aushärten, um den oberen Ring in eine sich verfestigende Masse eines Harzes hoher Festigkeit einzubetten. Das bevorzugte Material ist ein Epoxydharz, welches geeignete Füllstoffe oder dgl. enthalten kann. Ein geeignetes Epoxydharz ist das, welches von der Philadelphia Racing Corp. unter der Handelsbezeichnung Chockfast Grey, Modified verkauft wird, welches, wenn es unter Benutzung der vorgeschriebenen Härter polymerisiert wird, eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,4 BTU/ hr.ft.°F. aufweist, im Vergleich von etwa 26 für Stahl und etwa 65 für Aluminium. Epoxydharze haben weiter den Vorteil, daß sie stark adhäsive Eigenschaften zum ■ Greifen der Oberfläche des oberen Ringteiles und der Rinne aufweisen.
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Um das Verankern der Ringteile mit dem gehärteten Material zu unterstützen, besitzt jedes Teil Verankerungsmittel in Form einer Reihe von unterschnittenen Vorsprüngen, welche in das aushärtende Material eingebettet werden. In der bevorzugten Ausführungsform sind eine Reihe von nach unten sich erstreckenden und umgekehrt konischen oder gezinkten Vorsprüngen 44 entlang dem unteren Rand des oberen Ringteiles 16 vorgesehen. Die Vorsprünge besitzen flache Seitenflächen 45, welche nach oben konvergieren, um den Boden der VorSprünge zu unterschneiden und um einen schmalen Zapfen zu bilden, wo der Vorsprung den Rest des Ringes trifft. Dies liefert eine nach oben divergierende Nut zwischen benachbarten Vorsprüngen, welche mit Harz gefüllt wird. Eine ringförmige Schiene, welche ähnliche schwalbenschwanzförmige Vorsprünge 46, die auf einem flachen Grundring 48 aufstehen, aufweist, ist an die Befestigungsplatte 34 im Boden der Rinne geschweißt.
Der Tank ist so angeordnet, daß der untere Rand des oberen Ringes mit nach unten ragenden Vorsprüngen 44 oberhalb der aufstehenden Vorsprünge 46 und mit einem geringen Abstand davon in die Rinne 20 ragt. Gewöhnlich ist das obere Ringteil schon an den Tank geschweißt und der Tank wird von einem Hochkran langsam in den Rumpf abgesenkt. Das obere Ringteil 16 ist zentriert, so daß es einen Abstand von den Wänden 40, 42 der Rinne hat und mit diesem also nicht in Berührung "steht. Während das obere Ringteil 16 in dieser Stellung stabil gehalten wird, wird das hitzehärtbare Harzsystem oder anderes aushärtbares Material in einem flüssigen oder halbflüssigen Zustand in die Rinne 20 gegossen, bis die Rinne bis zu einer Höhe über dem unteren Rand der Vorsprünge 44 im oberen Ringteil und vorzugsweise bis Jeder ganze Vorsprung im oberen Ringteil bedeckt ist,
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und das Harz die Nuten zwischen benachbarten Vorsprüngen ausfüllt, gefüllt ist.
Nachdem das Harz ausgehärtet ist, sind die Vorsprünge 44, 46 des oberen und unteren Ringteiles fest in einem festen Harzring verankert. Obwohl das Schiff während einer Ozeanreise eine große Anzahl von Bewegungen durchmachen kann, welche komplexe Sätze von Kräften, die auf den Tank wirken, zur Folge haben, sind die Tanks dennoch fest im Rumpf gehalten, wenn sie, wie oben beschrieben, befestigt werden. Da die Vorsprünge des oberen und unteren Ringteiles in ein festes Harz eingebettet sind, ■ werden der Tank und das obere Ringteil gegen vertikale Verschiebungen oder Bewegungen durch den Eingriff zwischen den konvergierenden Seitenflächen der unterschnittenen Vorsprünge und dem gehärteten Harz dazwischen gehemmt. Seitliche Verschiebung des Tanks und des oberen Teils des Ringes wird verhindert, weil das Harz die inneren und äußeren Bereiche zwischen den Vorsprüngen 44 und den aufstehenden Seitenwänden 40, 42 der Rinne total ausfüllt. Die Adhäsion des Harzes an der Oberfläche der Vorsprünge stabilisiert zusätzlich gegen Bewegung in der vertikalen Richtung.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Vprsprünge gezinkt, um das Harz fest zu verankern, aber auch einige andere Konfigurationsformen, ob unterschnitten oder nicht, welche den Ring fest verankern, beispielsweise eine Reihe von radialen Zapfen, können ebenfalls benutzt werden. Anstelle der Benutzung einer ringförmigen Schie-. ne im Boden der Rinne kann der obere Rand des unteren Ringteils geschlitzt sein, um Verankerungsvorsprü ge zu bilden, die zusammen mit dem Ringteil .aus einem Stück sind und die Rinne kann um den oberen Rand herum gebildet sein. Alternativ können die Rinnenwände 40, 42 zu-
sammenlaufende konische Segmente sein, oder nach innen stehende Anker tragen.
Darüber hinaus brauchsi,wenn die zusätzliche Verstärkung nicht "benötigt wird, der Ringversteifer 36 und der Tragering 38 nicht vorhanden sein, und infolge dessen könnte eine viel schmalere Grundplatte für den Boden der Rinne benutzt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein einfaches aber wirksames Mittel zur festen Montage von Flüssiggastanks in einem Schiffsrumpf, wobei es den Tank vom Rumpf wirksam wärmeisoliert. Mit der vorliegenden Erfindung ist zwischen den Ringteilen keine Verschweißung notwendig und da-die Ringteile nicht ineinander greifen oder einander tatsächlich berühren, können Toleranz- oder Dimens ions s chwankungen ausgeglichen werden, ohne daß die feste Verbindung der beiden Ringteile beeinträchtigt wird.
Wenn die vorliegende Erfindung im Hinblick auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, geschah dies zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung, und es sollen auch naheliegende Abwandlungen der vorliegenden Erfindung, von denen einige offensichtlich und andere durch einiges Nachdenken gefunden werden können, beansprucht werden.
Verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen offenbart.
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Claims (9)

Patentansprüche
1. Schiff zinn Transport von verflüssigtem Gas, gekennzeichnet durch einen Ladetank (12) zum Halten des verflüssigten Gases, eine Tragekons.truktion zum Tragen des Tanks im Rumpf des Schiffes, wobei die Tragekonstruktion einen zweistückigen Metallring enthält, welcher ein erstes, mit dem Tank verbundenes Teil (16) und ein zweites, mit dem Rumpf verbundenes Teil (18) besitzt, durch eine Rinne (20), welche von einem (18) der Randteile getragen wird und den Tank im allgemeinen umgibt, wobei der Rand des anderen Tank- ' teiles (16) in die Rinne (20) hineinragt, aber von deren Wänden einen Abstand hat, so daß andere Randteil diese Wände nicht berührt,und durch ein ausgehärtetes Material. (22), welches die Rinne bis zu einer Höhe oberhalb des Randes des anderen Randteiles (16) ausfüllt, um dadurch die Randteile (16 und 18) baulich fest miteinander zu verbinden und eine radiale Bewegung eines Randteiles relativ zum anderen Randteil zu verhindern.
2. Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i chnet., daß das gehärtete Material (22) eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die kleiner als die der Randteile (16, 18) ist.
3. Schiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das gehärtete Material (22) aus einem polymerischen Harz besteht.
4. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das gehärtete Material aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus
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ORIGINAL INSPECTED
Epoxydharzen und Polyurethanharzen besteht.
5. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Randteil Verankerungen (44, 46) im gehärteten Material (22) auf v/eist, um die Randteile (16, 18) fest miteinander zu verbinden.
6. Schiff nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Verankerungen aus unterschnittenen Vorsprüngen (44, 46) bestehen, welche an jedem der Randteile (16, 18) fortgesetzt sind.
7. Schiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Randteil (18) ringförmige Gestalt hat, worin die Rinne eine nach oben offene ringförmige öffnung ist.
8. Verfahren zur Befestigung eines Tanks für Flüssiggas, welcher ein erstes Randteil (16) aufweist, das dort herum im Rumpf des Schiffes angebracht ist, insbesondere zur Herstellung eines Schiffes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Randteil (18), welches eine Rinne (20) auf seiner Oberseite trägt, an einer gewünschten Stelle im Schiffsrumpf befestigt wird, daß der Tank abgesenkt wird, so daß der untere Rand des ersten Randteiles (16) räumlich in die Rinne ragt und der Tank unveränderlich in der unteren Stellung gehalten wird, wobei der untere Rand mit der Rinne nicht in körperlichem Kontakt steht, und daß dis Rinne mit einem härtbaren Material bis zu einer Höhe über dem unteren Rand des ersten Randteiles (16) gefüllt wird.
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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das härtbare Material eine Mischung aus einem Epoxydharz und einem Härter besteht und daß die Haltung des Tanks beibehalten wird, bis wenigstens das Härten des Epoxydharzes bewirkt ist.
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