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Hintergrund
der Erfindung
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Geschichte
des petrochemischen Transports
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Aufgrund
der großen
Vielfalt von Orten, an denen Öl
aus Bodenschätzen
der Erde gewonnen wird, ist es erforderlich, Rohöl von einem Land- oder See-basierten Ort zu
Raffineriezwecken an viele Stellen über den Globus hinweg zu transportieren.
In den Geschichtsbüchern
existieren Aufzeichnungen zu massivem Auslaufen von Öl und katastrophalen ökologischen
Schäden
während
dieser Transportphase aufgrund von Rumpfversagen des das Rohöl transportierenden
Wasserfahrzeugs. Während
das Verhindern eines Auslaufens von Öl der Hauptzweck dieser Erfindung
ist, zieht sie das Verhindern des Auslaufens verschiedener Arten
von Flüssigkeiten und
Gasen, insbesondere in der petrochemischen Industrie, in Betracht.
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Derzeit verwendete
Technologie
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Derzeit
wird als einziger Transportprozess zum deutlichen Verringern der
Gefahr ökologischer Schäden, die
sich aus einem Verlorengehen der Unversehrtheit des Rumpfs petrochemischer
Transportfahrzeuge ergeben, der Doppelrumpf angesehen. Öltanker,
wie sie derzeit und zukünftig
gebaut werden, müssen
gemäß dem Oil
Pollution Act von 1990 (OPA '90)
eine Doppelrumpfkonstruktion verwenden, um die Gefahr des Auslaufens
von Öl
beim Auflaufen auf Grund und bei Zusammenstößen, und damit den sich ergebenden
nachteiligen Einfluss auf die Umwelt, zu verringern. Obwohl die,
Verwendung von Doppelrümpfen
ein Schritt in der richtigen Richtung ist, wird dadurch die Wahrscheinlichkeit
von Ölverschmutzungen
nicht vollständig
beseitigt, da bei großen
Unfällen der
Innenrumpf immer noch durchstoßen
werden kann. Große Ölverschmutzungen,
wie die Verschmutzung durch den Öltanker
Exxon Valdez im Jahr 1989 beim Bligh Reef im Prince William Sound, Alaska,
können
vernichtende Folgen für
die Umwelt haben und die Kosten zur Ölrückgewinnung und Wiederherstellung
der Umwelt können
extrem hoch sein. Obwohl von Personen des öffentlichen Lebens und Politikern
der Doppelrumpf derzeit als die "politisch korrekteste" Lösung für das Problem
angesehen wird, ergibt sich das Doppelrumpfkonzept, nach längerer Betrachtung
der verfügbaren
Optionen, aus denselben Gründen
wie ein Einzelrumpf als mangelhaft, und es kann immer noch fehlschlagen.
Selbst bei einer Zerstörung
der gesamten vorhandenen Restflotte an Tankern, Lastkähnen und
Zwischen-Wasserfahrzeugen sowie der Ausgabe von Milliarden von Dollar
für den
Bau von Wasserfahrzeugen mit Doppelrumpf besteht die Tatsache, dass
ein Wasserfahrzeug mit Doppelrumpf immer noch durch ein eindringendes
Objekt durchstoßen
oder zerbrochen werden kann, wenn die Kraft des Objekts die Stabilität der Rümpfe überschreitet.
Die Förderer
des Doppelrumpfs hoffen lediglich, dass zwei Rümpfe ausreichen. Die jüngere Geschichte
bestätigt,
dass sogar zwei Rümpfe
nicht ausreichen. Selbst bei dieser Kenntnis bei der petrochemischen
Industrie scheint, angetrieben durch den gesetzgeberischen Schwung,
eine sehr mächtige
und finanziell gut ausgestattete Lobbyorganisation und die andauernde freiwillige
Eingliederung von Wasserfahrzeugen mit Doppelrumpf in die aktuellen
Transportvorgänge,
bei den hauptsächlichen
petrochemischen Interessen das Gefühl zu existieren, dass die
Kosten zum Korrigieren des Mangels beim Konstruktionsproblem betreffend
Wasserfahrzeuge zu keinem aufnahmefähigen Markt führen. Wiederum
scheint die Industrie eine Verschmutzung durch petrochemisches Frachtgut
als 'weitere Gefahr
bei der Ausübung
des Geschäfts' zu akzeptieren.
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Bisherige
Patente haben sich zugegebenermaßen damit abgemüht, unter
Verwendung verschiedener Formen von Blasen und Verstärkungen
die Gefahr eines Rumpfbruchs zu minimieren. Jedoch gesteht jedes
derartige Patent ein, dass ein Verlust des Frachtguts auftreten
würde,
sollten sowohl die Blase als auch deren Verstärkung während eines Rumpfbruchs durchstoßen werden.
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US-A-5349
914 offenbart eine Vorrichtung zum Erschweren des Auslaufens eines
flüssigen Frachtguts
aus einem beschädigten
Rumpf eines Wasserfahrzeugs, die aus einer an einer Innenfläche des
Rumpfs platzierten Schutzschicht und einer zwischen dieser und dem
flüssigen
Frachtgut platzierten flexiblen Auskleidung besteht, so dass dann,
wenn der Rumpf durchstoßen
wird, die Schutzschicht die flexible Auskleidung und das flüssige Frachtgut
am Ort hält.
Wenn der Rumpf bricht, führt
jedoch die Verformung desselben dazu, dass die Schutzschicht und die
Auskleidung an der dem Deck am nächsten
liegenden Stelle vom Rumpf weggezogen werden, was zur Gefahr eines
Auslaufens führt.
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US-A-3844
239 offenbart einen eine Flüssigkeit
transportierenden Tanker mit mehreren geschlossenen Einzelbehältern zum
Aufnehmen einer Flüssigkeit,
einem ausstoßenden
Leitungssystem zum Verbinden des oberen Schachts jedes Behälters mit
einem leeren Raum, und mit einer undurchlässigen elastomeren, angepassten
Auskleidung, die lösbar
an den Innenwänden
der Behälter
angebracht ist. Jedoch existiert zwischen dem Rumpf und der Blase kein
tragendes und schützendes
Skelett, das eine Verformung des Rumpfs an die Blase überträgt, während es
gleichzeitig die Blase gegen Aufreißen schützt.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, die vorhandene Flotte kleiner, mittlerer und großer Wasserfahrzeug mit
Einzel- und Doppelrumpf, die auf verschiedenen Größenniveaus
als petrochemische Transportfahrzeuge dienen, sowie VLCC (Very Large
Crude Carriers) mit Einzelrümpfen
so umzubauen und nachzurüsten,
dass sie ökologisch
sicherer werden und die Vorhersage hinsichtlich unerwarteter Rumpfbrüche physikalisch
vorhersagbar wird. Wegen der anwendungsspezifischen Art der Erfindung
ist sie bei Wasserfahrzeugen verschiedener Größen anwendbar.
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Verschiedene Einsparungen,
wie sie bei Verwendung vorhandener, nachgerüsteter Wasserfahrzeuge zu erwarten
sind
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Unter
Verwendung vorhandener, mit der Erfindung nachgerüsteter Wasserfahrzeuge:
- 1) werden buchstäblich Milliarden von Dollar
eingespart, wie sie in die Konstruktion neuer und viel teurerer
Ersatzfahrzeuge zu investieren gewesen wären. Das eingesparte Geld kann
mit viel höherer
Verzinsungsrate investiert werden, da sich größere Profite ergeben, als der
Aufwand beim Erwerb neuer Wasserfahrzeug, bevor die vorhandenen
tatsächlich
einen Austausch aufgrund eines Untergangs oder mechanischer Fehler
erforderlich machen, gewesen wäre.
- 2) wird zusätzlicher
Kraftstoff, der zum Bewegen der größeren Masse von Doppelrumpftankern
benötigt
wird, eingespart, während
die Nutzlast des transportierten Rohöls aufrecht erhalten bleibt. Wenn
diese Einsparungen für
jede Reise jedes Wasserfahrzeugs während der Lebensdauer desselben
bis zum zwingenden Ersatz betrachtet werden, entspricht dies wesentlichen
umweltbezogenen und finanziellen Einsparungen, die die weltweite
Nutzung dieser Erfindung noch machbarer machen.
- 3) werden die aus einer unnötigen
Zerstörung
der gesamte Weltflotte an Tankern erzeugten Schiffswrackstücke (die
im Allgemeinen zum Ozeanboden heruntersinken) den Umwelteinfluss
betreffend das Ablehnungsproblem in der Welt und das Vorhandensein
von Abfall im Meer, der oxidiert und Ionen in das Meer freisetzt,
kleiner machen.
- 4) wird die Industrie außerdem
schließlich
die aktuellen Problempunkte hinsichtlich des Einschlusses beim petrochemischen
Transport gelöst
haben, anstatt dass nur die Gefahr minimiert wird, wenn der mögliche Ausfall
der anderen, den Einschluss betreffenden Erfindungen zugegeben wird.
Der mögliche
Umweltschaden sowie die Finanzausgaben zum Reinigen oder biologischen Ausheilung
betreffend das ausgelaufene Erzeugnis bildet eine zu große Gefahr,
wenn das aktuelle, offensichtliche Problem nicht gelöst wird.
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Positive Gesichtspunkte
beim Verwenden der Erfindung
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Es
existieren viele positive Gründe
zur Verwendung der Erfindung innerhalb der vorhandenen Flotte von
Einzelrumpftankern, die mit der vorliegenden Erfindung nachgerüstet wurden:
- 1) Verbesserung vorhandener Wasserfahrzeug, um
unerwartete Probleme hinsichtlich der Unversehrtheit des Rumpfs
zu lösen;
- 2) Verhindern einer ökologischen
Tragödie,
wie sie mit dem Auslaufen petrochemischer Substanzen einhergeht;
- 3) Wiederherstellung der Unversehrtheit der Transportzelle des
Wasserfahrzeugs folgend auf einen Rumpfbruch, wenn Meerwasser in
das Wasserfahrzeug eindringt;
- 4) Voreinschluss von entladenem Rohöl;
- 5) Multi-Sicherungssystem zum Entladen von Kammerinhalt mit Überdruck;
- 6) Installation der Erfindung in minimaler Zeit, während der
sich das Wasserfahrzeug außer Dienst
befindet;
- 7) niedrigere Wartungskosten für Wasserfahrzeuge;
- 8) Fähigkeit,
den Frachtguttyp einfacher und mit größerer Sicherheit gegen wechselseitige
Verunreinigung zu wechseln;
- 9) größere Sicherheit
für Reinigungsperson
von Transportzellen; und
- 10) Fähigkeit,
das entladene Erzeugnis hinsichtlich Schaden zu schützen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Verbessern eines
Frachtschiffs zu schaffen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Umschließen von Frachtgut während eines
Rumpfbruchs auf einem Schiff geschaffen, die über Folgendes verfügt:
eine
undurchlässige
flexible Blase, die eine halsartige Öffnung zugänglich von einem Deck des Schiffes aufweist,
wobei die Blase innerhalb eines Frachtraums des Schiffes angebracht
ist und Frachtgut in derselben halten kann, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung aufweist:
ein Skelett mit einer Mehrzahl relativ
beweglicher Elemente, ein erstes Ende, das an dem Deck des Schiffes
nahe einer Steuerbordberührungsfläche zwischen
Deck und Rumpf des Frachtraums, angebracht ist, und ein zweites
Ende, das an dem Deck des Schiffes nahe einer Backbordberührungsfläche von
Deck und Rumpf des Frachtraums angebracht ist, wobei das Skelett
einer Steuerbordseite, einer Backbordseite und einem Boden der flexiblen
Blase entspricht und diese abstützt,
so
dass, wenn der Rumpf des Schiffes verformt wird oder bricht, das
Skelett sich verformt und diese Verformung zu der Blase überträgt, während es
die Blase gegen Aufreißen
schützt,
und eine jegliche resultierende Reduzierung in einem Volumen der
Blase Quetschen von Frachtgut aus der Blasenöffnung verursacht.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung ist ein Wasserfahrzeug geschaffen, das Folgendes aufweist:
eine
Mehrzahl von Frachträumen;
und
eine Mehrzahl von Frachtgutumschließungsvorrichtungen gemäß der Erfindung,
entsprechend einer Modifizierung der in einem der vorstehenden Ansprüche beanspruchten
Vorrichtung, wobei diese Vorrichtung zum Umschließen von
Frachtgut während
des Bruchs einer Außenwand
eines Frachtgutbehälters einer
anderen Transporteinrichtung als eines Schiffs dient.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren zum Schützen von Frachtgut in einem
Schiff sowie des Frachtguts während
eines Rumpfbruchs auf einem Schiff mit den folgenden Schritten geschaffen:
Installieren
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
in jedem Frachtraum des Schiffs; und
Füllen einer Blase in jedem Frachtraum
des Schiffs mit einem flüssigen
Frachtgut und Ablassen von Frachtgut aus einer oder mehreren Blasen
als Reaktion auf einen Rumpfbruch.
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Die
Erfindung kann zu sogar noch mehr der folgenden Vorteile führen:
- (i) einer Einrichtung zum Aufnehmen eines Kohlenstoff-Frachtguts,
oder eines anderen Frachtguttyps, selbst nachdem der Rumpf oder
der Doppelrumpf eines Schiffs gebrochen ist.
- (ii) der Verhinderung des Auslaufens von Kohlenwasserstoffen
oder des Auslaufens anderer Frachtgutarten, wenn der Rumpf eines
Schiffs bricht.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umschließen von
an Bord eines Frachttransporters transportiertem Frachtgut mit Folgendem
geschaffen: einer undurchlässigen,
flexiblen Blase, die innerhalb des Transporters montiert ist und
in der das Frachtgut untergebracht ist, und mit einer Auslassöffnung mit
einem oder mehreren Rückschlagventilen, die
es ermöglichen,
dass das transportierte Frachtgut durch ein solches oder mehrere
Rückschlagventile austritt,
wenn die Blase von einem oder mehreren Objekten berührt wird,
die andernfalls zu einem Platzen der Blase und einem Auslaufen des
Inhalts führen
würden.
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Die
mehreren relativ beweglichen Elemente, die das Skelett bilden, können, bei
einer Ausführungsform, über metallische
Verbindungsglieder und/oder Metallplatten verfügen. An den Metallplatten können Zwischen-Verbindungsglieder
montiert sein.
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Es
ist zu beachten, dass hier neue und verbesserte Verfahren und Vorrichtungen
zum Verhindern des Auslaufens eines an Bord eines Öltankers transportierten
Frachtguts beschrieben und veranschaulicht sind. Jedoch zieht die
Erfindung die Verwendung derartiger Verfahren und Vorrichtungen zum
Verhindern des Auslaufens verschiedener Frachtgutmaterialien auf
anderen Transporteinrichtungen, beispielsweise Lastkähnen, Luftfahrzeugen, die
als Tanker zum Nachbetanken eines anderen Luftfahrzeugs im Flug
verwendet werden, Tankfahrzeugen, die dazu verwendet werden, Öl oder andere fluide
Frachtgüter über das
Straßensystem
zu transportieren, und dergleichen in Betracht gezogen.
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Die
Erfindung kann über
eine Einrichtung verfügen,
die einen Fluss aus der Blase ermöglicht, um einen durch einen
Rumpfbruch verursachten plötzlichen
Druckanstieg in der Blase zu kompensieren. Bei einer Ausführungsform
ist an der undurchlässigen,
flexiblen Blase ein druckempfindliches Ventil angebracht. Eines
oder mehrere druckempfindliche Ventile sind so betreibbar, dass
sie öffnen,
um bei einem plötzlichen
Druckanstieg in der undurchlässigen Blase
aufgrund eines Rumpfbruchs das Frachtgut abzulassen. Das Ventil
kann schließen,
wenn der Druck wieder auf den normalen Druck gefallen ist, um das
restliche Frachtgut innerhalb der flexiblen Blase abzudichten.
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Bei
einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere Tanks vorhanden, von denen jeder viel kleiner als die
flexible Blase sein kann. Das druckempfindliche Ventil kann dann
das Frachtgut in die mehreren Tanks ablassen, um das Überlaufen während eines
Rumpfbruchs zu meistern. Vorzugsweise ist jeder mehreren Tanks ausdehnbar,
so dass die Lagerung kompakt ist. Es kann ein Kopfstück vorhanden
sein, um auf einen Rumpfbruch hin das Frachtgut vom druckempfindlichen
Ventil zu empfangen. Wenn das Kopfstück gefüllt ist, werden die ausdehnbaren
Tanks mit dem Überschuss
gefüllt.
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Im
Betrieb stellt die Erfindung Verfahren zum Umschließen von
Frachtgut während
eines Rumpfbruchs auf einem Schiff bereit. Das Verfahren kann über Schritte
wie die Folgenden verfügen:
Ablassen von Frachtgut aus einem flexiblen Behälter durch ein Ventil in Reaktion
auf einen erhöhten
Druck in diesem, der durch einen Rumpfbruch erzeugt wird, und Leiten
des abgelassenen Frachtguts in das Kopfstück auf dem Schiff. Das Verfahren
kann über
andere Schritte verfügen,
wie das Füllen
mindestens eines ausdehnbaren Tanks, vorzugsweise mit dem abgelassenen
Frachtgut im Kopfstück,
und es kann das Freisetzen des mindestens einen ausdehnbaren Tanks über Bord,
nachdem er mit dem abgelassenen Frachtgut befüllt wurde, beinhalten. Das
Verfahren beinhaltet vorzugsweise das Abstützen des flexiblen Behälters mit
mehreren Halteelementen, die flexibel miteinander verbunden sind.
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Anders
gesagt, ist eine Vorrichtung zum Umschließen von Frachtgut während eines
Rumpfbruchs auf einem Schiff geschaffen, die vorzugsweise Elemente
wie die Folgenden aufweist: eine undurchlässige Blase, die innerhalb
des Schiffs montiert ist, auf dem das Frachtgut untergebracht ist,
eine flexible Haltekonstruktion in Umgebungsbeziehung zur undurchlässigen Blase,
und ein an der Blase angebrachtes Ventil. Das Ventil ist vorzugsweise
so bedienbar, dass es öffnet,
um das Frachtgut in Reaktion auf einen Rumpfbruch durch es abzulassen.
Die flexible Haltekonstruktion kann viele Formen einnehmen, wie
mehrere Elemente, die beweglich miteinander gekoppelt sind. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
kann mindestens ein ausdehnbarer Tank vorhanden sein, der in Verbindung
mit dem Ventil für den
Füllvorgang
in Reaktion auf einen Rumpfbruch platziert ist. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird das Ventil in Reaktion auf einen durch den Rumpfbruch
verursachten Druckanstieg geöffnet. Am
Ventil ist eine Kopfstückleitung
angebracht, um das Frachtgut aufzunehmen, und es, falls erforderlich,
zu mehreren ausdehnbaren Tanks zu leiten, die am Kopfstück angebracht
sind, um von diesem das Frachtgut zu erhalten.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Teilschnittansicht eines Schiffsrumpfs, der die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
enthält;
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2 ist
eine Draufsicht eines Schiffs ohne Deck, das die Deck-Rumpf-Hängevorrichtung und die Mesoskelettkonstruktion
gemäß der Erfindung zeigt;
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3 ist
eine Ansicht der Mesoskelettkonstruktion gemäß der Erfindung, die in einem
Schiff installiert ist, gesehen von einem Ende des Schiffs (Achterschiffansicht);
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Mesoskeletts gemäß der Erfindung,
das im Rumpf eines Schiffs installiert ist;
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5 ist
eine Seitenansicht eines Schiffs, die die Blase gemäß der Erfindung
im Schiff zeigt;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht des Einschlusssystems im Rumpf eines
Schiffs mit installierter Blase und installiertem Mesoskelett;
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7 ist
eine Stirnansicht eines Schiffs, das die Blase und das Mesoskelett
zeigt, die im Schiff installiert sind, wobei sich das transportierte
Produkt in der Blase befindet;
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8 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
eines Entladesystems gemäß der Erfindung;
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9 ist
eine Draufsicht einer Ausführungsform
der Erfindung eines Entladesystems über einem speziellen Frachtraum
des Schiffs;
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10 ist
eine andere Ausführungsform
der Erfindung eines Entladesystems;
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11 ist
eine Stirnansicht des Schiffs, auf dem das Entladesystem gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung installiert ist;
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1A ist
eine Seitenansicht der Mesoskelett-Grundeinheit gemäß der Erfindung;
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1B enthält zwei
Ansichten der Scharniervorrichtung gemäß der Erfindung, die das Mesoskelett
miteinander verbindet;
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12A zeigt einen herkömmlichen Doppelrumpftanker,
der mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
versehen werden kann;
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12B ist eine Draufsicht des in der 12A dargestellten Tankers;
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13, 14 und 15 zeigen eine Draufsicht, einen Querschnitt
bzw. eine Innenansicht des in den 12A und 12B dargestellten Tankers, wobei die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
innerhalb der in den 12A und 12B dargestellten Frachtguttanks installiert
ist;
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16 zeigt eine Versteifungseinheit, die dazu
verwendet wird, eine Konstruktion innerhalb der Vorrichtung gemäß der Erfindung
zu bilden;
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17(A)–(E)
veranschaulichen eine Mesoskelettkonfiguration von Stahlplatten
und Stahlkettenverbindungen, die einen Teil der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufbauen;
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18(A) und (B) zeigen weiter das in den 12A und 12B dargestellte
Schiff einschließlich der
in ihm installierten Vorrichtung gemäß der Erfindung;
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19 veranschaulicht
auf schematische Weise den Effekt des auf Grund Laufens eines Schiffs
am Grund des Wassers, durch das es fährt; und
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20 veranschaulicht
den Effekt eines Seitenzusammenstoßes zwischen dem in den 12(A) und (B) veranschaulichten Tanker und einem
anderen Wasserfahrzeug.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Es
werden die folgenden Definitionen beim Beschreiben der Erfindung
verwendet.
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Mesoskelett
ist die schützende,
absichtlich verformbare Infrastruktur, die entwickelt wurde, um sich
passiv an den Schiffsrumpf im Frachtraum anzulegen. Das Mesoskelett
belegt minimalen Raum im Frachtraum, jedoch sorgt es im Moment eines Rumpfbruchs
für eine
wichtige Kraft-verteilende Schutzfunktion.
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Mesoskelettelemente
(als 1A ist das Dreieck mit den Scharnierverbindungen
hinzuzufügen)
verfügen über Rohrelemente 200 mit
Mesoskelett-Elementverbindungen,
einem anlenkenden Gelenkkopfelement 201 und auch Scharnierverbindungen 202.
Ferner verfügen
die Rohrelemente über Hülsen 204 über ihnen.
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Die
Mesoskelett-Elementverbindungen 202 sind als Scharnier
geformt, das es den drei in Kontakt stehenden Kugelelementen benachbarter
Mesoskelettelemente ermöglicht, über einen
großen
Bewegungsbereich in mehreren Achsen zu verfügen.
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Skelettbänder (nicht
dargestellt) werden unter Verwendung einer Verbindungshülse (nicht
dargestellt) gebildet, die bei einer bevorzugten Ausführungsform über Rohrelementen 200 so
eingerastet werden kann, dass sie zwei Rohrelemente miteinander
verbindet, wobei unter Verwendung von Hülsenverbindern 205 das
Mesoskelett 100 bilden, wobei andernfalls die Scharnier/Mesoskelett-Elementverbindungen
die Grundelemente miteinander verbinden.
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Die 2 zeigt
die Deck-Rumpf-Hängevorrichtung 103 mit
einem Stab 105, mindestens einer Platte 104, jedoch
vorzugsweise mehreren Platten. Es existieren Zwischennieten 106,
die die Platte am Decksrumpf und der Haltekonstruktion befestigen.
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Die
Schotts 101 dienen dazu, Zellen in Funktionseinheiten zu
unterteilen.
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Die 3 zeigt
die Deck-Rumpf-Hängevorrichtung 103 mit
mindestens zwei Haltestreben 132 und 134.
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Die 4 zeigt
die Einlassöffnung 102 für die am
Decksrumpf befestigte Blase.
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5 und 6 zeigen
die im Frachtraum eines Schiffs aufgenommene Blase 136.
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Ein
Blasenhals 138 ist so positioniert, dass er sich in die Öffnung 102 hoch
erstreckt.
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Die 7 zeigt
die Blasenhalteeinrichtung 140. Das druckempfindliche Ventil 142 ist
ebenfalls dargestellt.
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Die 1A zeigt
die gleichseitigen Dreiecke, die zum Erzeugen des Mesoskeletts verwendet
werden. Sie verfügen über Rohrelemente 200,
eine Rohrhülse 205 und
verschiebbare Verbindungseinrichtungen 200, 201 und 202.
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Die
Entladevorrichtung ist in den 8 bis 11 dargestellt.
Insbesondere sind in der 8 die komprimierten Kapseln 144 zum
Aufnehmen eines Produkts dargestellt. In der 9 ist eine
Fünfwege-Entladevorrichtung
dargestellt, und in den 8 und 10 ist
eine Parallel-Entladevorrichtung dargestellt. Die Entlademulden 110,
die die geladenen Kapseln 144 zur Lagerung oder zum weiteren
Einsatz transportieren, sind in den 8 und 10 dargestellt.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Umschließungssystem
bei einem Rumpfbruch.
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Das
Folgende ist eine detaillierte Beschreibung der Erfindung.
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Elemente des
Mesoskeletts
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Nun
wird detaillierter auf die 1A Bezug genommen,
gemäß der die
Mesoskelettelemente eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung bilden, bei denen es sich um gleichseitige Dreiecke
handelt, die vorzugsweise aus drei Rohrelementen 200 mit
einem angelenkten Gelenkkopf 201 an jedem Ende derselben
aufgebaut sind. Bei dieser Ausführungsform
verfügt
jedes Rohrelement über
einen Außendurchmesser
im Bereich von 0,5 bis 1,5 Zoll (12,7 ist 38,1 mm), wobei der Außendurchmesser
vorzugsweise 0,75 Zoll (19,05 mm) beträgt. Bei der bevorzugtesten
Ausführungsform
könnten
die Rohrelemente massiv sein. Jedes Rohrelement verfügt über ein
Gelenk oder Scharnier 202 (in der 1B erkennbar),
mit dem mindestens ein Rohrelement oder mehrere befestigt werden
können, um
für eine
Bewegung in drei Ebenen zu sorgen; an drei Achsen mit bis zu 180° Bewegungsmöglichkeit, wobei
es sich um das Schlüsselelement
der bevorzugten Ausführungsform
handelt.
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Die
gleichseitigen Dreiecke bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl,
und sie sind vorzugsweise massiv, jedoch können innerhalb des Schutzumfangs
der Erfindung starke oder verstärkte Hohlelemente
verwendet werden. Die Dreiecke könnten
aus Schenkeln hergestellt werden, die rohrförmig, rechteckig oder achteckig
sind. Andere Formen sind innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung
verwendbar, vorausgesetzt, dass sie mit den einzigartigen Rohrgelenken
miteinander verbunden werden können.
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Die
bevorzugte Größe des Mesoskelettelements
beträgt
1 Fuß Länge pro
Schenkel bei der bevorzugten Ausführungsform, jedoch könnte die
Größe von einem
kurzen Wert von 6 Zoll (15,24 cm) bis zum langen Wert von 18 Zoll
(45,72 cm) variieren, oder es könnten
kürzere
Schenkel verwendet werden. Jedoch müssten derartige längere Schenkel
aus einem Graffitverbund oder ultrastabilen Materialien aufgebaut
werden, so dass sich das Mesoskelettelement (1B) nicht
selbst verformt, wenn Druck auf es ausgeübt wird, wenn es als Funktionseinheit
dient.
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Die
Rohrelemente des Mesoskeletts können zusätzlich mit
einer Rohrhülse 204 bedeckt
sein, die vorzugsweise aus einem gewalzten Metallblech besteht,
wobei es sich vorzugsweise um dasselbe Material wie das der Rohrelemente
handelt, jedoch würde
eine beschichtete Hülse,
wie pulverbeschichteter Stahl oder mit einem Auskleidungsmaterial
in Form von Silicium oder einem Elastomer oder einem Polymer eine
Korrosion eine Rohrelemente verhindern und ein zusätzliches
Rollen derselben an der einzigartigen Blasenkombination erlauben,
ohne dass das Rohrelement reißen
würde,
wobei die Möglichkeit
jeder Anhaftung desselben an der Blase verringert würde.
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Wahlweise
könnten
die Mesoskelettelemente aus massiven, dreieckigen Materialien oder
mit anderen, die über
stabile Halteseiten verfügen,
konstruiert sein. Das massive Element könnte ein Gewebe sein, das die
seitlichen Konstruktionselemente bedeckt und für eine weitere Dämpfung gegen
die Blase sorgt. Die Abdeckung für
die Blase könnte
beispielsweise aus Leder, Tuch, Kunststoff oder anderen flexiblen
Materialien hergestellt werden. Als spezielles Beispiel könnte die
Abdeckung aus dem von oder für I.
E. duPont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware hergestellten
Erzeugnis KEVLAR hergestellt werden. KEVLAR ist eine Handelsbezeichnung von
Dupont. Das Material KEVLAR ist eine flexible Kunstfaser mit hoher
Zugfestigkeit, die dazu verwendet wird, u.a. kugelsichere Westen
herzustellen. Es reicht hier aus, darauf hinzuweisen, dass die Funktion,
der die Abdeckung dient, die durch die Mesoskelettelemente gemäß der Erfindung
gebildet ist, auch durch verschiedene andere Materialien dadurch
ausgeübt
werden könnte,
dass das Eindringen von Objekten wie des Rumpfs eines anderen Schiffs
ermöglicht
ist, um einen Druck auf die Abdeckung und dadurch gegen die Blase
auszuführen,
wodurch die verschiedenen Ziele der Erfindung erreicht werden.
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Mesoskelett-Elementverbindungen
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Die
Schenkel der Dreiecke sind durch drehbare Gelenke 202, ähnlich einer
Scharnierverbindung, verbunden, die eine Drehung von drei Verbindungen
um mehrere Achsen sowie eine Verschiebung der Kraft von jedem Schenkel
durch das Gelenk erlaubt.
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Skelettbänder
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Mesoskelettelemente
werden vorab zu Skelettbändern
verbunden. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Bänder als
solche mit einer Breite von einem, zwei, drei oder mehr Mesoskelettelementen
(wie in der 4) hergestellt, wobei es sich
um irgendeinen Wert von fünf
Elementen bis zu 150 Elementen oder mehr über die Länge handeln kann. Die Bänder werden
an einem Ende an einer Deck-Rumpf-Hängevorrichtung (1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10 und 11)
befestigt, und dann werden sie durch Heftschweißen 134 miteinander
verbunden und an die Seite des Innenraums des Rumpfs angepasst.
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Die
Mesoskelettbänder
können
dadurch miteinander verbunden werden, dass eine Verbindungshülse 205, 1B,
um das mit Hülse
versehene Rohrelement benachbarter Skelettbänder platziert wird, um dadurch
zwei mit Hülse
versehene Rohrelemente an einer Verbindungshülse aufzunehmen. Die Verbindungshülse könnte eine
Scharniervorrichtung sein, die für
einfache Installation vor Ort über
die Hülsen
geklemmt werden könnte.
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Deck-Rumpf-Hängevorrichtung
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Die
Deck-Rumpf-Hängevorrichtung
verfügt über eine
Reihe ebener, rechteckiger Platten 104, die sich vom Bug
des Schiffs zum Heck erstrecken, wobei sich jede Platte speziell
vom Rand eines Schotts im Frachtraum des Schiffs zum Rand des nächsten Schotts
im Frachtraum des Schiffs erstreckt. Die Platten werden so dicht
wie möglich
am Rand der Deck-Rumpf-Berührungsfläche des
Schiffs platziert. Die Platten erstrecken sich an jeder Seite des
Schiffs vom Bug bis zum Heck, also sowohl an der Steuerbord- als
auch der Backbordseite. Es wird auch in Betracht gezogen, dass diese
Vorrichtung dazu verwendet werden könnte, sich über das Heck des Schiffs zu erstrecken
und auch an allen freiliegenden Seiten des Wasserfahrzeugs für Schutz
zu sorgen. Es ist möglich,
dass die Plattenenden, bevor sie auf den Bug treffen, da die Bugkammer
typischerweise kein Frachtgut, wie Öl oder ähnliche Materialien, enthält.
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Die
Platten werden mit der Oberkonstruktion des Decks verschraubt, vernietet
oder verschweißt, damit
die Deck-Rumpf-Hängevorrichtung
die Halterung der Platten maximiert, während eine Verbindung mit dem
Mesoskelett besteht. Unter dem Deck wird im Frachtraum ein Haupt-Hängehaltestab 105 in Ausrichtung
mit den am Deck vorhandenen Platten platziert. Der Stab wird über eine
Schraube, die sich von ihm durch das Deck und durch die Platte erstreckt,
mit jeder Platte verbunden, und er wird mit den Platten verschraubt,
verschweißt
oder vernietet. Wenn sich die Platten nicht über die gesamte Länge des
Schiffs erstrecken, wird es in Betracht gezogen, dass sich innerhalb
des Schutzumfangs der Erfindung zwei Stäbe innerhalb jeder Frachtgutkammer des
Frachtraums erstrecken. Die Deckplatten, die den Hängehaltestab
halten, sollen für
eine Gewichtsübertragung
oder Lastübertragung
in der vertikalen Ebene sorgen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
ist eine Haltestrebe 134 (2, 3, 4 und 11)
zum Verbinden des Stabs mit dem Inneren des Schiffsrumpfs verwendet,
um für
eine Gewichtsübertragung
oder Lastübertragung
in der Querrichtung zu sorgen, wobei der Stab aufgrund von Spannungen
im Mesoskelett belastet ist. Abhängig
vom Gewicht des Mesoskeletts ist es möglich, die Haltestrebe nicht
zu verwenden, sondern nur die Deckplatten zu verwenden, um den das
Mesoskelett haltenden Stab zu halten. Es werden mindestens zwei
Haltestreben pro Stab in Betracht gezogen, jedoch können abhängig von
der Größe des Frachtraums
des Schiffs zusätzliche
Haltestreben verwendet werden. vorzugsweise sollte jedesmal dann,
wenn der Stab mit dem Deck verbunden wird, eine Haltestrebe verwendet
werden, die am Innenrumpf des Wasserfahrzeugs anliegt.
-
Die
Haltestrebe kann mit dem Rumpf verschweißt, vernietet oder auf andere
Weise mit dem Innenrumpf des Schiffs verbunden werden.
-
Es
können
gleitende Verbindungseinrichtungen 205, 1B,
wie Stahlschlaufen aus rostfreiem Stahl oder eine beschichtete Metallschlaufe
oder ähnliche
Verschiebemechanismen dazu verwendet werden, das Mesoskelett am
Stab zu halten. Die verschiebbaren Verbindungseinrichtungen befestigen das
Mesoskelett dadurch, dass sie über
die Rohrhülse
des Mesoskelettelements, das parallel zum Stab verläuft, passen.
-
Blase 136
-
Bei
der Erfindung wird eine Blase (5) mit einem
Hals und mindestens einer Blasenhalteeinrichtung verwendet. Die
Blase besteht vorzugsweise aus einem stabilen Material wie Kautschuk,
KEVLAR, PEEK, PFTE oder einem ähnlichen
super-stabilen, flexiblen, gewebeartigen Material. Innerhalb des Schutzumfangs
der Erfindung sind mit Teflon beschichtete Nylonmaterialien oder
andere beschichtete Polymermaterialien verwendbar, wenn sie stabil sind
und beständig
gegen sowohl Salzwasser als auch Beeinträchtigung durch Kohlenwasserstoffe
sowie andere chemische Korrosion sind. Innerhalb des Schutzumfangs
der Erfindung sind Gewebe- und Vliesmaterialien verwendbar.
-
Die
Größe der Blase
ist vorzugsweise anwendungsspezifisch so konzipiert, dass sie zu
den Größenabmessungen
des Frachtraums des Schiffs passt, in der sie ruhen soll. Die Blase
ist so konzipiert, dass sie seitlich und im Inneren durch die Mesoskelettkonstruktion
aufgenommen wird. Die Blase wird durch eine Decköffnung in den Frachtraum abgesenkt
und dann teilweise aufgeblasen, damit sie am Mesoskelett anliegt,
das bereits im Schiffsrumpf installiert wurde. Dann kann Frachtgut,
wie Öl,
Wasser, Dünger,
Getreide oder ein anderes Fluid, einschließlich Wein oder Bier, durch
eine herkömmliche
Füll- und
Ablassöffnung,
die sich vorzugsweise an der Oberseite der Blase befindet, in diese
fließen.
Dann wird Restluft aus der Blase abgepumpt, um für eine Blase zu sorgen, die
nur Frachtgut umschließt.
Dann wird die Blase dicht verschlossen, beispielsweise mit einem
druckempfindlichen Ventil 142, das den Druck auf das Frachtgut
auf einen vorbestimmten Einstellwert hin überwachen und auf diesem halten
kann.
-
Die
Blase ist vorzugsweise sehr ähnlich
einem Ballon geformt. Die Dicke des Blasenmaterials liegt vorzugsweise
im Bereich von 0,25 Zoll (6,35 mm) bis ungefähr 1 Zoll (25,4 mm). Die Blase
kann aus einem einzelnen Material bestehen, oder sie könnte eine
Laminatstruktur sein. Die Blasenmaterialien müssen flexibel sein und den
hohen Zugbelastungen standhalten, wie sie im Fall eines Rumpfbruchs
zu erwarten sind.
-
Vorzugsweise
ist das Blasenmaterial nicht-entflammbar oder zumindest entflammungsresistent.
-
Die
Blase ist vorzugsweise mit einer Halteeinrichtung 140 konfiguriert,
die dazu verwendet werden kann, sie in den Frachtraum des Schiffs
und aus diesem heraus zu heben. Die Halteeinrichtung ist vorzugsweise
an mindestens einer Seite der Blase angebracht, und sie ist ausreichend
stark, um eine leere Blase während
der Installation oder des Entfernens zu halten.
-
Ein
druckempfindliches Ventil 142, vorzugsweise ein herkömmliches
Rückschlagventil,
das es erlaubt, dass Fluid nur aus der Blase herausfließt, befindet
sich in der Öffnung,
die es dem Frachtgut ermöglicht,
die Blase durch den Hals derselben zu verlassen. Es wird in Betracht
gezogen, dass dieses druckempfindliche Ventil eine Druckerfassungs-
und Drucküberwachungsvorrichtung
zum Überwachen des
Drucks auf dem Frachtgut in der Blase sowie ein Ventil ist, das
automatisch geöffnet
werden kann, wenn der Druck auf das Frachtgut einen bestimmten eingestellten
Wert erreicht, oder das von Hand bedient werden kann, was von den
Erfordernissen der Schiffsbesatzung abhängt. Dieses druckempfindliche Ventil
ist direkt mit der Entladevorrichtung verbunden.
-
Bei
der bevorzugtesten Ausführungsform
ist es in Betracht gezogen, dass das druckempfindliche Ventil so
konfiguriert ist, dass es in einem betriebssicheren Modus arbeitet
und es öffnet,
um Frachtgut in die Entladevorrichtung zu entladen, sollte die Mannschaft
nicht dazu in der Lage sein oder nicht willens sein, das Ventil
zu öffnen,
wenn der Druck auf das Frachtgut in der Blase bestimmte kritische
Grenzwerte erreicht.
-
Entladevorrichtung
-
Bei
der Erfindung befindet sich, wenn die Mesoskelettkonstruktion installiert
ist, die Blase am Ort, und das Frachtgut oder das Produkt ist in
der Blase platziert, und wenn der Schiffsrumpf bricht, erfolgen
die folgenden Schritte gemäß der Erfindung, um
eine Verschmutzung von Frachtgut im Meer um das Schiff herum zu
verhindern. Als Erstes tritt eine Verformung des Rumpfs nach innen
auf, da er bricht. Das Mesoskelett bewegt sich, um gleichmäßigen Druck
auf die Blase auszuüben.
Der Sensor im Hals der Blase erfasst eine Druckänderung des Inhalts der Blase,
und er öffnet
das Ventil. Das Frachtgut bewegt sich durch das Ventil und wird
in mindestens ein Entladerohr verteilt. Bei der bevorzugten Ausführungsform
werden fünf
Entladerohre zur Verwendung mit jedem Frachtraum des Schiffs, der
durch Schotts eingeschlossen ist, in Betracht gezogen.
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In
jedem Entladerohr befinden sich komprimierte Kapseln, die an einem
Ende über
ein Klappenventil zum Aufnehmen von Frachtgut verfügen. Frachtgut
bewegt sich in die Kapseln, und diese dehnen sich aus, um den Hohlraum
aufzufüllen,
und dann werden sie entweder an Deck des Schiffs gelagert, und sie
werden in einer Einschlussvorrichtung mit Stricken, wie einem durch
Bojen gehaltenen Fischernetz, oder in anderen schwimmfähigen Vorrichtungen,
die das Frachtgut am Schwimmen halten, in das Wasser geworfen. Wenn
angenommen wird, dass das Öl
oder anderes transportiertes Frachtgut eine geringere spezifische
Dichte als Wasser aufweist, schwimmt das Frachtgut in seinen Kapseln
auf dem Wasser. Die Einschlussvorrichtung mit Stricken kann am Schiff
vertaut werden, oder sie kann mit Stricken an einem fernbetriebenen
Fahrzeug befestigt werden, um das Frachtgut in den nun ausgedehnten Kapseln
vom Schiff weg zu bewegen, um eine Beschädigung der Einschlussvorrichtungen
durch das Schiff selbst oder die Gefahr, die den Rumpfbruch verursacht
hat, zu verhindern.
-
Bei
einer Ausführungsform
kann das Entladesystem über
eine oder mehrere Mulden verfügen, die
so konzipiert sind, dass sie die komprimierten Kapseln aufnehmen
und transportieren. Die einmal gefüllten Kapseln bewegen sich
dann durch das Muldensystem zu einer Platte, die auf die Wasseroberfläche abgelas sen
wird. Die Ablassvorrichtung könnte entweder
am Schiff vertäut
sein, oder sie könnte durch
Fernbedienung vom Schiff oder einem Bereich einer möglichen
Gefahr für
das enthaltene Material wegbewegt werden. Wenn einmal ausreichend Frachtgut
entfernt ist, um den Druck im Frachtraum auszugleichen, schließt das druckempfindliche
Ventil, und dadurch wird der Einschluss des restlichen Frachtguts
in der Blase im Frachtraum wiederhergestellt. Sollte aufgrund des
Rumpfbruchs Wasser in den Frachtraum strömen, kann dieses Wasser in
den Frachtraum eindringen, ohne dass Frachtgut in der Blase zu verunreinigen,
was es ermöglicht,
dass sich das Schiff in dieser Kammer etwas stabilisiert.
-
Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform
veranschaulicht; jedoch werden Modifizierungen der Ausführungsform in
Betracht gezogen, beispielsweise entsprechend der folgenden, noch
stärker
bevorzugten Ausführungsform.
-
Die
Ausführungsform
der 12–20 besteht
aus den folgenden Komponenten:
- (a) Anwendungsspezifische
Blasen, die in jedem Öltank
installiert werden. Sie werden so ausgebildet, dass sie zur inneren
Tankstruktur passen und ausreichend flexibel sind, ohne sich im
Fall eines auf Grund Laufens oder eines Zusammenstoßes ohne
Zerreißen
zu verformen.
- (b) Ein Mesoskelettsystem, das die Blasen in jedem Frachtguttank
unabhängig
umgibt und passiv hält,
die Blasen gegen Zerreißen
schützt,
und sich künstlich
mit den Blasen verformt. Das Mesoskelett umhüllt die innere Tankstruktur
nach Bedarf, jedoch ist es nur am Hauptdeck befestigt.
- (c) Ein Ölüberlauf-Einschlusssystem,
das am Deck des Tankers aufgestellt ist und das aus den Blasen ausfließende Öl aufnimmt,
wenn sich die Grenze des Frachtguttanks aufgrund eines auf Grund
Laufens oder eines Zusammenstoßes
verformt.
-
Das
System gemäß der Erfindung
soll im Wesentlichen wie folgt bei einem Unfall arbeiten. Während eines
Zusammenstoßes
oder eines auf Grund Laufens ausreichender Stärke wird der Doppelrumpf oder
der Doppelboden eines Tankers zerrissen. Als Ergebnis dieser Durchdringung
des Rumpfs verformen sich die Blase und das Mesoskelett auf die erforderliche
Weise, wobei das Mesoskelett für
eine flexible, jedoch schützende
Barriere sorgt, die Schäden
an der Blase selbst verhindert. Das durch dieses Eindringen verdrängte Ölvolumen
fließt
daher nicht aus der Rumpfbruchstelle aus, sondern es wird statt dessen
durch einen Hals an der Oberseite des Tanks in ein Kopfstückrohr großen Durchmes sers über dem Hauptdeck
aus der Blase herausgequetscht. Wenn ein ähnlicher Schaden an anderen
Frachtguttanks auftritt, wird weiteres Öl aus den jeweiligen Blasen
in die Kopfstückleitung
gedrückt.
Wenn das sich ergebende Volumen an verdrängtem Öl das Volumen der Kopfstückleitung
selbst übersteigt,
wird eine Reihe ausdehnbarer Beutel, die an ihr angebracht sind, nach
Bedarf gefüllt.
Wenn diese Beutel einmal gefüllt sind,
können
sie über
Bord abgelassen werden, bis sie sicher wieder aufgenommen werden
können.
-
In
den folgenden Absätzen
erfolgt eine Beschreibung jeder Komponente des Systems.
-
Das
zum Beschreiben des Systems verwendete Basisschiff 300 ist
typischerweise ein Doppelrumpftanker von 125.000 DWT. Eine Skizze
dieses Tankers ist in den 12(A) und
(B) dargestellt. Das Schiff 300 verfügt über zwei Frachtguttanks 302 und 304 über seine
Länge,
und es verfügt über eine
Doppelrumpfkonstruktion entsprechend OPA '90. Die Breite zwischen den Rümpfen beträgt 6'–8'' (2
M), während
der Doppelboden 306 eine Höhe von 9'–10'' (3 M) aufweist. Dieses Schiff 300 wurde
zur Installation des Systems gemäß der Erfindung
ausgewählt, da
es repräsentativ
für Tanker
im Alaska-Kalifornien-Handel ist. Diese Handelsroute verläuft entlang einer
der umweltmäßig empfindlichsten
Küstengebiete
der Vereinigten Staaten.
-
Der
zur Systembeschreibung verwendete Tanker 300 ist ein herkömmlicher
Tanker mit Längsrahmen.
Die Frachtguttanks sind durch Querschotts 308 und 310 nach
vorne und hinten begrenzt, und an der Seite sind sie durch ein Längsschott 312 (Innenbord)
entlang der Mittellinie sowie den Doppelrumpf 314 des Schiffs
(Außenbord)
begrenzt. Quergitterrahmen 316 sind 15' voneinander beabstandet. Das Außenschott,
das hintere Schott und der Tankboden sind im Wesentlichen glatte
Platten (Außenversteifung)
für jeden
Tank. Die 13, 14 und 15 bilden eine Seitenansicht, einen Querschnitt
bzw. eine Innenansicht des Tankers, wobei die Blase und das Mesoskelett
innerhalb jedes Frachtguttanks in jeder Skizze durch massive Linien
repräsentiert
sind.
-
Die
Blase und das Mesoskelettsystem legen sich um die großen Versteifungseinheiten
(d.h. die Gitterrahmen und Horizontalstringer 138), wie
es in den 13, 14 und 15 dargestellt ist, jedoch – aus praktischen Überlegungen
heraus – nicht
um zahlreichen kleineren Versteifungseinheiten – wie sie in der 16 dargestellt sind. In der 16 ist die L-förmige Schottversteifung 500 in Verbindung
mit dem Innenboden 502 und dem Mittelschott 312 verwendet,
um für
Stabilität
des Mesoskeletts 137 und der Blase 136 zu sorgen.
Die 18 zeigt die Anordnung des Ölüberlauf-Einschlusssystems
gemäß der Erfindung.
-
Systemkomponenten
-
Der
Zweck des Blasensystems besteht im Einschließen des Öls aus jedem Tank, wenn die Tankbegrenzung
entweder durch ein auf Grund laufen oder einen Zusammenstoß durchstoßen wird. Jede
Blase besteht aus einem flexiblen Material, das vorzugsweise aus
Kautschuk hergestellt ist, oder aus einem anderen elastomeren Material,
oder Kunststoff oder einer Faser, oder Kombinationen hiervon, die anwendungsspezifisch
konfiguriert sein können,
um in die Innenkontur jedes Tanks zu passen und zu dieser zu passen.
Die Austauschbarkeit von Blasen ermöglicht einen Ersatz abhängig von Änderungen
der Frachtgutarten. Jede Blase verfügt an der Oberseite des Tanks über einen
Hals oder mehrere, um es zu ermöglichen,
dass im Fall eines Unfalls Öl
schnell aus ihr und in die Kopfstückleitung ausläuft. Meerwasser,
das durch einen Rumpfbruch in den Tank eindringt, verbleibt, größtenteils,
durch die Blase vom verbliebenen Öl getrennt.
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Die
Blase muss Folgendes sein:
- 1. verformbar
- 2. sehr groß (Fassungsvermögen ungefähr demjenigen
des Tanks selbst entsprechend), und sie muss zu den Tankbegrenzungen
passen
- 3. mit mindestens einer Halsöffnung
an der Oberseite versehen
- 4. für
Salzwasser, Beeinträchtigung
durch Kohlenwasserstoffe sowie andere chemische Korrosion beständig sein
- 5. einem vorgegebenen Kopfdruck, beispielsweise einem Kopfdruck
von 30 psi, standhalten können
- 6. durch einen angelenkten Zugang im Hauptdeck installierbar
und herausnehmbar
- 7. mit langer Lebensdauer versehen
-
Mesoskelett
-
Der
Zweck des in der 17 detailliert veranschaulichten
Mesoskeletts 137 besteht darin, die Blasen eines Tankers
im Fall verschiedener Typen möglicher Zusammenstöße mit dem
erforderlichen Schutz zu versorgen. Für jeden vorgegebenen Tank sorgt
das Mesoskelett für
Schutz entlang dem durch die vier Schotts gebildeten Umfang des
Tanks sowie entlang dem Innenboden des Tanks. Die Teile des Mesoskeletts
entlang jedem Schott werden durch strukturelle Halterungen gehalten,
die nahe dem Hauptdeckniveau installiert sind.
-
Das
Mesoskelett muss Folgendes sein:
- 8. verformbar
- 9. fähig,
Schäden
an der Blase zu verhindern
- 10. fähig,
dem Druck durch die Blase im Normalzustand und bei einem Zusammenstoß standzuhalten
- 11. fähig,
Salzwasser und anderer chemischer Korrosion standzuhalten
- 12. so leicht wie möglich
- 13. fähig,
entlang den Seiten durch das Hauptdeck gehalten zu werden. Ähnliche
Halterungen sollten an jeder Seite der Querschotts vorhanden sein.
-
Es
wurden mehrere Mesoskelettkonfigurationen unter Verwendung von Kettenverbindungen
und einer Kombination von Kettenverbindungen und kleinen abgerundeten
Platten untersucht. Kettenverbindungen wurden untersucht, da sie
eine Drehung in drei Richtungen erlauben, was erforderlich ist,
um eine einfache Verformung des Mesoskeletts zu unterstützen und
ein Reißen
der Blase zu verhindern. Die bevorzugte Konfiguration wird nachfolgend
hier erörtert.
-
Ölüberlauf-Einschlusssystem
-
Der
Zweck des Ölüberlauf-Einschlusssystems
besteht im Sammeln von Öl,
das aus dem Rumpfbruch abgepumpt wurde, nachdem der Innenrumpf des
Tankers durch ein auf Grund laufen oder einen Zusammenstoß nach innen
verformt wurde. Die Hauptkomponenten dieses Systems sind die Folgenden:
- 1) Überlaufleitungen,
die mit den Hälsen 140 der Blasen
an einem Ende und mit der Kopfstückleitung
am anderen Ende verbunden sind.
- 2) Eine Kopfstückleitung 330 großen Durchmessers,
die am Hauptdeck des Tankers verlegt ist.
- 3) Mehrere schillernde, ausdehnbare Beutel 332, die
entlang der Kopfstückleitung 330 platziert sind,
wobei zur einfachen Lokalisierung an jedem derselben eine herkömmliche
Funkbake/ein Blitzlicht (nicht dargestellt) angebracht ist. Aus
der mindestens einen Blase im Fall eines Unfalls evakuiertes Öl wird in
den Beuteln 332 aufgenommen, die ihrerseits inner halb des
Tankers aufbewahrt werden oder die zur späteren Wiederaufnahme ausgefahren
und in das Wasser geworfen werden können.
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In
der 18 ist eine Skizze des Ölüberlauf-Einschlusssystems
dargestellt. Pro Tank sind eine, zwei oder drei Überlaufleitungen 335 vorhanden, was
von der Größe des Tanks
und der angenommenen Ölabpumprate
abhängt. Überlaufleitungen
sind mit Rückschlagventilen
versehen, um in rauer See eine Verschiebung von Frachtgut zwischen
Tanks zu verhindern. Die ausdehnbaren Beutel 332 sind mit Ventilschiebern 334 und
Schnelltrennvorrichtungen versehen, so dass sie sich selbst abtrennen
können, wenn
sie gefüllt
sind. Ein derartiger Beutel 333 ist in der 18B gefüllt dargestellt.
-
SYSTEMBETRIEB
UND KONZEPTBERECHNUNGEN
-
Im
unglücklichen
Fall, dass ein Tanker auf Grund läuft oder mit einem anderen
Schiff zusammenstößt, ist
das System dazu vorgesehen, ein Auslaufen von Öl in das Wasser selbst dann
zu verhindern, wenn eine Grenzwand eines Doppelrumpftanks zerstört ist.
Während
eines derartigen Ereignisses ist anzunehmen, dass sich entweder
der Innenboden des Tanks oder in Schott desselben nach innen verformt
und auf das Mesoskelett des Tanks und die Blase drückt. Das
Mesoske-lett soll
für einen
Abschirmeffekt für
die Blase sorgen, der verhindert, dass sie, selbst wenn sie zusammengedrückt wird, reißt. Diese
Kompression bei einem Unfall drückt durch
die Öffnungen
an der Oberseite des Tanks ein Ölvolumen
aus der betroffenen Blase heraus. Das Volumen dieses verdrängten Öls ist proportional
zum Ausmaß des
Durchdringens des Innenrumpfs. Das aus dem Blasensystem entfernte Öl wird dann
durch das Ölüberlauf-Einschlusssystems
gesammelt.
-
Konzeptberechnungen
für das
Mesoskelett
-
Die
vielversprechendste Mesoskelettkonfiguration unter den Untersuchten
ist in der 17 dargestellt. Sie war
die leichteste, während
sie für
die erforderliche Festigkeit sorgte, um den konzipierten Kopfdrücken standzuhalten.
Sie besteht aus einer Reihe abgerundeter Stahlplatten 900,
die über
lösbare
Stahlkettenverbindungen 402 verbunden sind. Diese Konfiguration
erlaubt es, dass sich das Mesoskelett bei Bedarf während eines
Zusammenstoßes
verformt, und dass es sich zweckdienlich selbst um die hauptsächlichen
Konstruktions versteifungselemente des Tanks legen kann (d.h. um
die Gitterrahmen und die horizontalen Schottstringer 138).
-
Es
erfolgten Vorberechnungen, um Systemkomponenten des Mesoskeletts
zu bemessen, um für
eine Analyse des Systems zu sorgen. Bei der Analyse wurden zwei
Grundfälle
in Betracht gezogen:
- • Bestimmung der Fähigkeit
des Mesoskeletts, dem normalen hydrostatischen Betriebsdruck der Blase
standzuhalten, die zwischen Schottversteifern am Boden eines Tanks
gegen das Mesoskelett drückt.
- • Bestimmung
der Fähigkeit
des Mesoskeletts, die Blase bei einem Zusammenstoß mit Auf
Grund laufen abzustützen,
wobei eine lange Öffnung
in der Innenbodenstruktur verbleibt, die durch das Mesoskelett überbrückt werden
muss.
-
Wenn
die Verbindung rostfreien Stahls (Legierung CRES 316) wegen der
Korrosionsbeständigkeit
in Betracht gezogen wird (es kann auch galvanisierter Flussstahl
verwendet werden, vorausgesetzt, dass seine Fließfestigkeit 32 ksi im Fall
von CRES 316 entspricht oder übersteigt)
ergibt es sich, dass Kettenverbindungen 902 von mindestens
1/2'' (Durchmesser von
0,52'') [mindestens 12,07
m (Durchmesser von 13,2 m)] erforderlich sind, um beiden Szenarios
zu genügen.
Siehe die 17 zu Einzelheiten der Verbindungsglieder
und der Platten.
-
Konzeptberechnungen
zum Sammeln des Ölüberlaufs
-
Es
wurden die Reaktionen des Ölüberlauf-Einschlusssystems
für zwei
verschiedene Unfalltypen untersucht: (1) auf Grund laufen und (2)
seitlicher Zusammenstoß.
Diese zwei verschiedenen Typen von Tankerunfällen sind in den 19 bzw. 20 veranschaulicht.
Die Reaktionen des Ölüberlauf-Einschlusssystems
bei diesen Unfällen
werden hier nachfolgend erörtert.
-
Systemreaktion
auf ein auf Grund laufen des Tankers
-
Es
wurde davon ausgegangen, dass alle Tanks auf einer Seite des Tankers,
sei es Back- oder Steuerbord, einem Aufreißschaden durch einen spitzen
Felsen 600 unterliegen, der vom Boden des Kiels her in
das Schiff eindringt, 20'.
Wenn das Schiff weiter vorwärts
fährt,
reißt
dieser Fels aufeinanderfolgende Tanks ein. Dies repräsentiert
ein Hauptereignis beim Auf Grund laufen, das, ohne die durch das
System geschaffene Wiederherstellmaßnahme, möglicherweise zu einem wesentlichen
Auslaufen von Öl
führt. Es
wurden die folgenden Annahmen getroffen:
- • 5 Prozent
des Volumens aller Tanks auf einer Seite des Schiffs werden aus
dem System des Mesoskeletts und der Blase herausgedrückt. Dieses Öl wird nach
oben verdrängt,
und es fließt über die Überlaufleitungen
zur Kopfstückleitung und
dann zu den in der 18 dargestellten
ausdehnbaren Beuteln.
- • Die
Anfangsgeschwindigkeit des Schiffs betrug 15 Knoten (27,78 km/Std.).
- • Das
Schiff ist vollständig,
mit keinem verbliebenen Stauraum, beladen.
- • Das
Schiff kommt nach ungefähr
1.500 Fuß (ungefähr 451,8
Meter) nach dem anfänglichen
Auftreffen auf den Fels zur Ruhe.
- • Da
die Geschwindigkeit des Schiffs während des Stoßes stetig
abnimmt, wurde die Stoßzeit
für jeden
beeinflussten Tank berechnet. Die Spitze des Felsens trifft für jeden
folgenden Tank für
längere Zeit
auf diesen, wenn das Schiff langsamer wird.
-
Das
Folgende ist eine Zusammenfassung der Analyse
- 1)
Der Durchmesser der Kopfstückleitung
beträgt ungefähr 9 Fuß (ungefähr 2,74
Meter).
- 2) Der Durchmesser der Überlaufleitung
beträgt ungefähr 6 Fuß (ungefähr 1,83
Meter).
- 3) Die meisten Tanks benötigen
aufgrund der kurzen Stoßzeit
mehrere Überlaufleitungen.
- 4) Einhundert ausdehnbare Beutel, jeder mit einer Länge von
ungefähr
17 Fuß (ungefähr 5,18
Meter) und mit einem Gewicht von ungefähr 8 Tonnen (ungefähr 8.128,38
kg) im gefüllten
Zustand, sind erforderlich; oder
- 5) 28 ausdehnbare Beutel, jeder mit einer Länge von ungefähr 73 Fuß (ungefähr 22,25
Meter) und einem Gewicht von ungefähr Tonnen im gefüllten Zustand,
sind erforderlich, um das aus den Blasen ausfließende Öl aufzunehmen.
- 6) Jeder ausdehnbare Beutel wird über eine Leitung mit einem
Durchmesser von 1 Fuß (304,8 mm)
gefüllt.
-
Die
ausdehnbaren Beutel können
nach dem Befüllen über Bord
abgelassen werden. Diese Beutel schwimmen, da die spezifische Dichte
von Öl
kleiner als die von Meerwasser ist. Sie werden durch einen Leichter
mittels eines Krans aus dem Meer zurückgeholt, oder sie werden durch
ein Schleppschiff in ein Netz gepackt und vertaut zum Strand gezogen.
-
Systemreaktion
auf einen Seitenzusammenstoß eines
Tankers
-
Dieser
Unfalltyp ist derjenige, der die meisten Anforderungen an das Ölüberlauf-Einschlusssystems
stellt. Die 20 zeigt den Typ des untersuchten
Seitenzusammenstoßes.
Sie zeigt ein Schiff 700 von ungefähr derselben Größe wie der
des Basistankers, das auf den Innenrumpf eines Tanks 302 trifft und
in diesen eindringt. Dies repräsentiert
den schwerwiegendsten Typ eines Seitenzusammenstoßes hinsichtlich
der Ölausdringrate
aus dem Tank. Aufgrund der Geschwindigkeit des Stoßes am beeinflussten
Tank muss innerhalb sehr wenig Zeit eine große Ölmenge aus ihm und in das Ölüberlauf-Einschlusssystems übertragen
werden. Wenn versucht wird, den schwerwiegendsten möglichen
Zusammenstößen zu genügen, wird
die Flussrate von Öl aus
der Blase zu Einschlusszwecken etwas hoch. Daher wurde die maximal
akzeptierbare Schwere eines Seitenzusammenstoßes berechnet, wobei das System
vorlag, das einem Unfall mit auf Grund laufen standhält. Die
Unterstützungsberechnungen
zeigen, dass das System einem seitlichen Zusammenstoß standhalten
kann, der zu 7% Überlauf
eines Tanks führt,
wie es in der 20 dargestellt ist, wobei die Stoßzeit 6
Sekunden beträgt.
Seitenzusammenstöße, die
zu größeren Überlaufmengen
oder kürzeren Stoßzeiten
führen,
erfordern es, dass die Blase über mehr Überlaufleitungen
verfügt,
um der hohen Strömungsrate
des die Blase verlassenden Öls
zu genügen.
Ein Seitenzusammenstoß,
dem das Ölüberlaufsystem
standhalten kann (7% Überlauf
in 6 Sekunden) ist dennoch ein schwerer Zusammenstoß. Wenn
mehr als ein Tank durchdrungen wird, da das auftreffende Schiff
unter einem anderen Winkel, als orthogonal zum Schiff, auf den Tanker
trifft, oder wenn es an einer anderen Längsstelle auf den Tanker trifft,
wäre der Ölauslauf
pro Tank kleiner, und das System könnte den Überlauf handhaben.
-
AUSWIRKUNGEN
AUF DAS VORHANDENE TANKERDESIGN
-
Der
Einbau des Systems gemäß der Erfindung
in vorhandene Doppelrumpftanker beeinflusst das Design und den Betrieb
dieser Schiffe auf mehrere Arten. Die Hauptauswirkungen des Systems werden
nachfolgend beschrieben.
- • Ölleitungssystem für das Frachtgut – Füll-, Ablauf-
und Abhebesysteme müssen
so modifiziert werden, dass ein routinemäßiges Füllen und Entfer nen von Frachtgut
bei installiertem Blasensystem erfolgen können. Um mit dem Konzept einer frei
beweglichen Blase/eines Skeletts verträglich zu sein, sollten diese
Systeme vorzugsweise nur von oben in die Blase eindringen. Starre
Elemente, die zum Boden des Tanks führen, würden ebenfalls das System ausschließen, da
sie bei einem Unfall möglicherweise
die Blase durchstoßen.
- • Kosten – die Herstellung
und Installation der verschiedenen Komponenten des Systems sind wahrscheinlich
sehr teuer. Insbesondere ist der Zusammenbau des Mesoskeletts sehr
arbeitsintensiv und wahrscheinlich teuer. Zusätzliche Kosteneinflüsse ergeben
sich aus konstruktiven Modifizierungen des Hauptdecks zum Installieren
der Zugangstüren
mit Scharnier, aus der zusätzlichen Überholperiode,
die zum Installieren des Systems erforderlich ist, und aus anderen
Modifizierungen oder Beseitigungen an einer vorhandenen Schiffskonstruktion,
und es kann auch eine Leitungsinstallation erforderlich sein, um
die Installation des Systems zu erleichtern.
- • Verringerte
Frachtgut-Transportkapazität – aufgrund
der Tatsache, dass die Blase und das Mesoskelettsystem nicht um
die kleineren Schott- und Deckversteifungseinheiten gelegt werden, und
aufgrund des tatsächlichen
Volumens der Blase und des Mesoskeletts selbst, kann, höchstwahrscheinlich,
ein Prozentsatz des Frachtgut-Tankvolumens nicht für Öl genutzt
werden. Bei einem in diesem Bericht betrachteten Basistanker wird
die gesamte Tankkapazität
um ungefähr
6% verringert. Diese Zahl variiert für Tanker anderer Größen oder
Konfigurationen.
- • Verlust
an verfügbarem
Deckraum – der
verfügbare
Raum auf dem Hauptdeck wird durch das Vorliegen des Ölüberlauf-Einschlusssystems,
der Kopfstückleitung
und des erforderlichen Freiraums für die angebrachten Einschlussbeutel,
damit diese sich ausdehnen können
und über
die Seite des Schiffs transportiert werden können, deutlich verringert.
- • Tankschutz – wenn das
Blasensystem platziert ist, steht die innere Tankstruktur nicht
mehr mit dem Öl
in direktem Kontakt, sondern sie ist statt dessen einer salzigen
und korrodierenden Dampfatmosphäre
ausgesetzt. Es müssen
Schutzbeschichtungen in den Tankräumen aufgebracht werden. Diese
Beschichtungen müssen
als Ergebnis des Metall-Metall-Kontakts zwischen dem Mesoskelett
und der Tankstruktur, der sie möglicherweise
beschädigt,
häufig
erneuert werden.
- • Zugang
zum Deck – im
Hauptdeck müssen, über jedem
Frachtguttank, große
Bodenluken angebracht werden, um die anfängliche Installation des Me soskeletts
sowie die Installation und Entfernung der Blasen des Einschlusssystems
zu erleichtern.
- • Inertgassystem – das vorhandene
Inertgassystem für
Tanks muss demodifiziert werden, um für Inertgas sowohl innerhalb
als auch außerhalb
der Blasen zu sorgen. Obwohl das Blasensystem normalerweise das
Frachtgut gegen die Innentankstruktur isoliert und dadurch die Möglichkeit
einer Explosion während
eines Unfalls verringert, ist es wahrscheinlich, dass, im Verlauf
der Zeit, kleine Mengen an Kraftstoff oder Dampf, die vom Bereich
der Befestigung der Blase/der Überlaufleitung
herrühren,
sich in der Atmosphäre
außerhalb des
Beutels, also innerhalb des Tanks, ansammeln. Derartige Dämpfe könnten durch
einen Funken gezündet
werden, der durch den Metall-Metall-Kontakt des Mesoskeletts an
der Tankstruktur erzeugt wird.
- • Tankreinigungssystem – es ist
möglich,
das Tankreinigungssystem wegzulassen, wenn es möglich ist, die Blasen leicht
und billig auszutauschen.
- • Inspektionssicherheit – die Möglichkeit,
die Blasen im Hafen zu entfernen, verringert die Gefahr, wie sie
sich derzeit Inspektionspersonal zeigt, die gefährlichen Lösungsmitteln innerhalb eines
umschlossenen Gebiets ausgesetzt sind. Jedoch nimmt die zum Ausführen von
Inspektionen benötigte
Zeit zu, da das Vorhandensein des Mesoskeletts die Inspektion der
Tankstruktur schwieriger ausführbar
macht (unmöglich,
ohne das Mesoskelett zur Seite zu bewegen).
- • Verringerte
Verdrängung
des voll beladenen Schiffs – obwohl
die Blase und das Mesoskelett zum Gewicht des Schiffs beitragen,
wird dieses Zusatzgewicht durch die Gewichtsverringerung mehr als
aufgehoben, die sich aus der verringerten Menge transportierten Öls ergibt.
Die sich ergebende Verdrängung
des voll beladenen Schiffs beträgt
ungefähr
4.400 LT weniger als bei einem ähnlichen
Tanker, der nicht mit dem System ausgestattet ist. Diese Menge variiert
ebenfalls für Tanker
verschiedener Größen oder
Konfigurationen. Diese verringerte Verdrängung eines voll beladenen
Schiffs kann zu einer geringen Zunahme der Kraftstoffwirtschaftlichkeit
für den
Tanker führen.
- • Für die Blasen
könnte
ein zusätzliches
Frachtgutheizsystem vorhanden sein, um das Entfernen von Öl zu erleichtern.