DE8233424U1 - Schiff für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen unter Druck - Google Patents

Description

Schiff für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen unter Druck.

Die Neuerung betrifft ein Schiff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Schiffe werden insbesondere für den Transport von verflüssigten Gasen verwandt, wobei die Verflüssigung z.T. durch Kühlung,regelmäßig aber Druckbeaufschlagung bewirkt und aufrechterhalten wird.

Die entsprechenden Druckbehälter sind in den Schiffen eingelagert, wobei sie Formen abweisen, die von der Grundform des Zylinders und der Kugel abgeleitet sind. Einkammer-Druckbehälter haben typischerweise einen Zylindermantel, der endseitig durch Korbbogenböden abgeschlossen ist. Diese Form liefert allerdings in einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt eines Schiffsrumpfes eine schlechte Raumausnutzung.

Dementsprechend sind dem Schiffsquerschnitt besser angepaßte Druckbehälter bevorzugt, die zwei nebeneinanderliegende Kammern aufweisen und als Durchdringungsform zweier zylinderischer Druckbehälter zu verstehen ist. Jede Kammer umfaßt etwa zwei Drittel eines Zylinderumfangs und ist im übrigen gegenüber der anderen Kammer durch ein ge-

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meinsames Längsschott'abgeschlossen, welches auch als Zuganker dient.

Mit den im Zuge wachsender Größenanforderungen anzustrebenden Vergrößerungen dieser Tankform treten allerdings Schwierigkeiten in verschiedener Hinsicht auf. Eine entsprechende Vergrößerung der Kammerabmessungen führt bei vorgegebenem Inn-.ondruck zu Wandstärken, die hinsichtlich der Bearbeitung, Verschweißung und insbesondere der Nachbehandlung für die Beseitigung innerer Spannungen nicht oder zumindest nicht mit vertretbarem Aufwand beherrschbar sind. Weiter ergeben sich mit größer werdenden Behältern zunehmende Probleme der Ausbalancierung bei unterschiedlich gefüllten Behältern insbesondere auch für den sicherheitstechnisch zu berücksichtigenden Fall einer Havarie, aus der sich eine unannehmbare Krängung des Schiffes ergeben kann, und es ergibt sich auch mit wachsendem Durchmesser der Druckbehältex ein zunehmender Tiefgang des Schiffes, was angesichts begrenzter Hafentiefen nachteilig ist.

Aufgabe der Neuerung ist es dementsprechend, ein Schiff für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen unter Druck in Mehrkammerdruckbehältern so zu gestalten, daß vergrößerte Aufnähmevolumen im Rahmen beherrschbarer und damit begrenzter Druckbehälter-Wandstärken und begrenzten Tiefgangs möglich und Unzulänglichkeiten hinsichtlich der Querstabilität und des Gewichtstrims infolge der vergrößerten Aufnähmevolumen vermeidbar sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Lösung setzt sich insbesondere über das Vorurteil der Fachwelt hinweg, ein praktikabler Druckbehälter sei nur in der einfachsten From verwendbar und neben der Einkammer-Zylinderform stelle der Zweikammer-Druckbehälter der eingangs betrachteten Art einen in der Komplexität nicht überschreitbar ex Grenzfall dar. Diese

Beurteilung ergibt sich aus praktischen Erwägungen zur Beherrschung statischer Zusammenhang3 und insbesondere auch der Notwendigkeit, die benetzten Oberflächen so klein wie möglich zu halten, damit die Druckbehälter vor Übernahme eines anderen Flüssiggases einfach und wirksam gereinigt werden können. Die Vorurteile haben eine gewisse Berechtigung, aus der sich zerklüftete Tanks und komplizierte Verstrebungen verbieten.Sie müssen aber, wie sich gezeigt hat, einem Mehrkammer-Druckbehälter der hier in Betracht gezogenen Art nicht entgegenstehen. Dieser ist glatt- und großflächig zu bauen, hat im Verhältnis zu seinem Volumen etwa denen des Zweikammer-Druckbehälters entsprechende benetzte Oberflächen, weist weiterhin keine Zerklüftungen auf und ist auch in seiner Entleerung so überschaubar wie die vorbekannten Druckbehälter.

Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß mit zusätzlichen Längsschotten eine größere Sicherheit für den Fall einer Havarie, etwa für den besonders ungünstigen Kollisionsfall eines von der Seite mit dem Bug einstoßenden Schiffes gewonnen wird. Sofern dabei Beschädigungen durch die Schiffswand hindurch auch am Druckbehälter auftreten, wird nur ein der Kammer entsprechender geringer Anteil des Druckbehälters unmittelbar betroffen. Auch evtl. Stabilitätsprobleme für die weitere Fahrt eines so beschädigten Flüssigkeits-Transporters sind die fallweise anzunehmenden Schwierigkeiten besser beherrschbar/ da mit der Zahl der Kammern auch die Möglichkeit eines Gewichtstrims durch Verlagerung von Flüssigkeit zwischen diesen besteht.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß mehrere, aus der Zylinder-Grundform eines Druckbehälters entwickelte Kammarn in die Breite bauen, was die Möglichkeit einer Kapazitätsvergrößerung ohne zusätzlichen Tiefgang ermöglicht. Weiter-

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hin bleibt die Herstellung frei von Schwierigkeiten ansteigender Wandstärken, da beispielsweise ein Dreikammer- oder Vierkammer-Druckbehälter auf der Basis eines Zweikammer-Druckbehälters bisheriger Art (und auch im Wechsel mit diesem) nach einem Bausatzsystem erstellt werden kann, indem die Zylinderdurchmesser, Wandstärken und auch viele sonstige Bauteile übernehmbar sind.

Schließlich hat sich gezeigt, daß die Druckbehälter durchaus im Bereich der Längsschotte abgestützt werden können, was eine einfache und übersichtliche Konstruktion ermöglicht.

Eine solche Abstützung war von der Fachwelt bisher gemieden worden, da der Knotenbereich zwischen den Zylinderwandungen und den Längsschotten als kritisch galt. Dementsprechend wurde dieser Bereich von Abstützungen ausgespart und statt dessen nur eine auf den relativ weichen Umfang der Behälter gerichtete Abstützung bevorzugt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Knotenbereich durchaus belastbar ist. Damit eröffnet sich die Möglichkeit einer Abstützung in der Ebene der Längsschotte und in einer klaren und einfachen konstruktiven Verbindung mit diesen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Neuerung, ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Neuerung

anhand einer Zeichnung erläutert ist. In der Zeichnung zeigen in jeweils stark schematisierter Form 30

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schiffsrumpf und

einen darin eingelagerten Druckbehälter und Fig. 2 Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Druckbehälter mit dem sugehörigen Teil des Schiffsrumpfes bei fortgelassener Schiffswand.

Das in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Schiff läßt in der schematisierten Darstellung einen Schiffsboden 2 mit Querspanten 3, Schiffswände 4 und und ein Deck 6 erkennen, aus denen sich ein grobhin rechteckiger, vorwiegend horizontal erstreckter Querschnitt ergibt. In diesen Querschnitt ist ein Druckbehälter 7 so eingepaßt, daß sich eine möglichst gute Raumausnutzung ergibt, wobei Abstände zum Schiffsboden und zu den Schiffswänden mit Rücksicht auf eine aufzubringende Isolierung und insbesondere auch mit Rücksicht auf für einen evtl.

Unglücksfall vorzusehende Verformungswege eingeräumt sind. Der Druckbehälter 7 baut auf der Grundform eines Zylinderbehälters mit Zylindermantel 8 und Korbbogenböden 9 und 10 auf, wie dieses auch in der Seitenansicht gemäß Fig. 2 deutlieh wird. Die Fig. 2 läßt auch erkennen, daß ein Druckbehälter nur einen Teil der Schiffslänge überdeckt. Vor und/ oder hinter Querschotten 11,12 sind typischerweise weitere Druckbehälter eingebaut, wobei häufig noch ein in den Bug eingepaßter Druckbehälter mit konischen Mantelflächen anstatt der zylindrischen Mantelflächen vorgesehen ist.

Der dargestellte Druckbehälter 7 besteht aus drei Kammern, nämlich zwei Seitenkammern 13 und 14 und einer Zwischenkammer 15. Die Kammern weisen Mantelflächen als Zylinder-Teile auf, und zwar besitzen die Seitenkammern 13 und 14 etwa 240° des Zylinderumfangs umfassende Mantelflächen 16 bzw. 17, während die Zwischenkammer 15 oben und unten je einen achsparallelen Zylindermantel-Abschnitt 18 bzw. aufweist, der sich über einen Bogen von etwa 60° erstreckt.

Die Zwischenkammer läßt sich als aus der abgeschnittenen Zylinderform der Seitenkammern entwickelt darstellen, indem diese ganz symmetrisch auch auf der anderen Seite abgeschnitten ist.

Diese Symmetrie führt dazu, daß die Zylindermantelabschnitte

der Zwischenkammer mit denen der Seitenkammer bündig aneinanderstoßen. Die Wände - typischerweise Stahlwände können randseitig verschweißt werden.

Die Kammern 13,14,15 sind durch Längsschotte 20,21 voneinander getrennt. Die Längsschotte verlaufen senkrecht und verbinden die am randseitigen Stoß des Zylindermantelabschnitts 18 der Zwischenkammer 15 mit dem Zylindermantel 16 der Kammer 13 bzw. den Zylindermantel 17 der Kammer entstehenden oberseitigen Knotenpunkte 22,23 mit entsprechenden Knotenpunkten 24,25 an der Unterseite und fangen damit nach Art von Zugankern die bei innerer Druckbe-aufschlagung des Behälters auftretenden resultierenden Kräfte ab. Bei dem vorstehend genannten Mittelpunktswinkel der Teilzylinderformen für die einzelnen Kammern, bei der die Kreismittelpunktsabstände der Kammern etwa dem Kreisradius entsprechen, ergibt sich vorteilhafterweise, daß die bei übereinstimmendem Innendruck in den Kammern anzusetzenden Wandstärken für die Schotte 20,21 den Wandstärken für die Zylindermäntel 16,17,18,19 etwa gleich anzusetzen sind.Damit werden Konstruktions- und Festigkeitsprobleme infolge ungleichmäßiger Wandstärken unterdrückt. Es versteht sich natürlich, daß diese günstige Konstellation für den Konstrukteur nicht bindend ist, wenn etwa ein vergrößertes Volumen durch Verbreiterung der Kammern (und entsprechender Vergrößerung der Zylinder-Umfangswinkel) Rechnung getragen werden soll. Es versteht sich weiter, daß beispielsweise eine zweite Zwischenkammer vorgesehen werden kann, ohne daß damit die bei einer komplizierteren und vielkammerigen Konstruktion befürchteten Nachteile unklarer Belastungsverhältnisse und insbesondere auch großer und zerklüfteter benetzter Oberflächen auftreten. Auch lassen sich grundsätzlich unterschiedliche Zylinderradien ansetzen.

Ein besonderer Vorteil des mehrkammerigen Systems liegt in der Zwischenabschottung, die eine größere Sicherheit für den

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Havariefall bietet und die auch für vorkalkulierende Unglücksfälle Ausgleichsmögliciikeiten und Sicherheiten bietet. Insbesondere kann auch bei Teilbefüllungen ein Ausgleich zwischen den Seitenkammern untereinander und zu der Zwischenkananer hin erzielt werden, so daß ein Ladungstrim möglich und eine unvorteilhafte oder gar gefährliche Krängung vermeidbar ist.

Für ein behälterinternes Umpumpen zwischen den Kammern sind Leitungen 26,27 zwischen Kammer-auslassen 28,29,30 an der Unterseite der Kammern vorgesehen. Die Leitungen 26,27 sind zweckmäßig mit Pumpen ausgestattet, die nicht eigens dargestellt sind. Die Kammern sind weitsrhin durch nicht dargestellte Leitungen an der Oberseite verbunden, die in bekannter Weise mit Ventilen ausgestattet sind und einen Druckausgleich zwischen den Kammern ermöglichen. Die Kammern weisen ob3rseitig weiterhin je einen Dom 31,32 bzw. 33, durch den hindurch auch ein Einstieg zur Inspektion, Wartung oder Reparatur möglich ist, und ein Einfüllrohr 34,35 bzw. 36 üblicher Art auf.

Die Abstützung des Druckbehälters nach unten, d.h. zum Querspant 3 hin, erfolgt zu einem erheblichen Teil über Auflager 37,38 auf querspantseitigen Böcken 40,41, auf denen sich behälterfeste Längsträger 42,43 abstützen. Diese Längsträger stellen Verlängerungen der Längsschotte 20,21 dar und unterstützen letztere vorteilhafterwei&e in ihrer senkrechten Längsebene. Diese konstruktiv günstige Lösung setzt sich über das Vorurteil hinweg, die Knoten 24,25 zwischen den Längsschotten und den Zylindermänteln seien wegen ihrer kritischen Belastung von Aufl?gerkräften freizuhalten. Es hat sich vielmehr gezeigt, daß diese Abstützung auch hinsichtlich der Belastung nicht nur möglich, sondern sogar vorteilhaft ist.

Die Auflagerkräfte in Querrichtung und Teile der Gewichts-

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belastung des Druckbehälters 7 werden weiterhin in an sich bekannter Weise durch Querspant-Auflager 44,45 aufgenommen, die im Sinne einer großflächigen Abstützung an dem Behälterumfang angepaßt und diesen gegenüber mit einer federnden und isolierenden Auflage versehen sind.

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Claims (10)

Schutzansprüche:

1. Schiff für den Transport von Flüssiakeiten und Gasen unter Druck in Mehrkammer-Druckbehälter, ntit zwei Seitenkammern in der Grundform von nebeneinanderliegenden, end- £^ij tig mit Korbbogenböden abgeschlossenen Zylinder-Druckbehältern, f.eren einander zugewandte Längsseiten jeweils mit Wegfall eines Teils einer Zylinderhälfte

längs einer mit vorgegebenem Achsabstand achsparallelen vertikalen Schnittebene begrenzt und durch ein längs dieser Ebene verlaufendes Längsschott ersetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Druckbehälter (7) des Schiffes (1) wenigstens eine zwischen die Seitenkammern (13,14) eingeschaltete Zwischenkammer (15) aufweisen, deren Form aus der Grundform der Seitenkammern (13,14) hervorgeht, der jedoch beidseitig längs einer achsparallelen vertikalen Schnittebene begrenzt und durch ein Längsschott (20,21) abgeschlossen ist, wobei das Längssschott zugleich das Längsschctt der benachbarten (Zwischen- oder Seiten-) Kammer (13,14) ist. und wobei die Zylinderwandungen (16,17,16,19) benachbarter Kammern (13,14;14,15) bündig aneinanderstoßen.

2. Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus drei Kammern (13,14,15) mit einer symmetrisch zwischen den Seitenkammern (13,14) angeordneten Zwischenkammer (15) besteht.

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3. Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus vier Kammern mit zwei übereinstimmenden, symmetrisch zurMittellängsebene angeordneten Zwischenkammern besteht.

4. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Zylinderachsen der Seiten- und Zwischenkammern (13,14,15) etwa dem Zylinderradius der Seitenkammern (13,14) entsprechen.

5. Schiff na ;h einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwandungen (16,17,18,19) und Längsschotte (20,21) aus Stahl übereinstimmender Wandstärken bestehen.

6. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (13,14,15) oberseitig durch ventilbestückte Leitungen zu einem Druckausgleich miteinander verbunden sind.

7. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den Kammern eines Druckbehälters zumindest die Seitenkammern (13,14) durch Pumpleitungen (26,27) miteinander verbunden sind.

8. Schiff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch unterhalb der Längsschotte angeordnete Auflager (37,38) für die Druckbehälter.

9. Schiff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Druckbehälter über Längsträger (42,43) in Verlängerung der Längsschotte (70,21) auf den Auflagern abstützt,

10. Schiff nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflager (37,38) durch Auflagerböcke (40,41) über Boden-Querspanten (3) gebildet sind.