JP5362211B2 - 液化天然ガス貯蔵タンク - Google Patents

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Description

関連出願
本願は、2004年3月9日に出願された米国特許出願第10/796,262号の優先権主張出願である。
本発明は、液化ガス貯蔵タンク、一特徴では、特にほぼ大気圧状態で極低温状態にある液化ガス(例えば、液化天然ガス(“LNG”))を貯蔵するようになったタンクに関する。
種々の用語が、以下の説明において定義される。便宜上、用語集は、本明細書の最後に記載する。
液化天然ガス(LNG)は典型的には、約−162℃(−260°F)の極低温で且つ略大気圧で貯蔵される。本明細書で用いる「極低温」は、約−40℃(−40°F)以下の温度を意味する。代表的には、LNGは、二重壁タンク又は容器内に貯蔵される。内側タンクは、LNGの一次格納容器となり、外側のタンクは、絶縁材を定位置に保持し、内側タンク及び絶縁材を環境の悪影響から保護する。外側タンクは又、内側タンクが破損した場合にLNGの二次格納容器となるよう設計されている。LNG輸入又は輸出ターミナルでのタンクの典型的なサイズは、約80,000〜160,000立方メートル(0.5〜1.0百万バレル)である。ただし、200,000立方メートル(1.2百万バレル)という大型のタンクが建造され又は建造中である。
LNGの大量貯蔵のためには、2種類の互いに別個のタイプのタンク建造が広く用いられている。これらのうち第1のものは、典型的には内側タンクについては9%ニッケル鋼を用い、外側タンクについては炭素鋼、9%ニッケル鋼又は鉄筋/プレストレストコンクリートを用いる平底の円筒形自立型タンクである。第2のタイプは、薄手(例えば、厚さ1.2mm)の金属製メンブレンが円筒形コンクリート構造体内に取り付けられ、この円筒形コンクリート構造体を陸上で地面の下又は上に建造したメンブレンタンクである。典型的には、例えばステンレス鋼又は“Invar”という商品名の製品で作られた金属製メンブレンと荷重支持コンクリート製円筒形壁及び平らなフロアとの間に絶縁層が介在して設けられる。
円筒形タンクは、構造的に効率的であるが、実用上の設計においては、建造が困難であり且つ時間がかかる。自立型9%ニッケル鋼タンクは、外側二次容器が液体とガス蒸気の両方を収容することができるこれらの普及している設計では、ほぼ大気圧状態にもかかわらず、建造に36ヶ月という長い期間を要する。典型的には、メンブレンタンクは、建造するのにこれとちょうど同じほど長く又はこれよりも長くかかる。多くのプロジェクトでは、これにより、建造費及び建造スケジュールの長さの望ましくない拡大が生じる。
最近において、LNGターミナル、特に輸入ターミナルの建造において劇的な変更策が提案された。かかる提案の1つは、LNGが運搬船から荷降ろしされて必要に応じて販売又は使用のために回収及び再ガス化可能に貯蔵されるターミナルを沖合の短い距離のところに建造することである。かかる提案されたターミナルの1つは、重力式構造物(Gravity Base Structure:GBS)と一般に呼ばれている構造物、即ち、現在海底に据え付けられた或る特定のコンクリート構造物に類似していて、メキシコ湾において石油を産出するプラットフォームとして用いられている略矩形のハシケ状構造物上に設置されたLNG貯蔵タンク及び再ガス化機器を有する。
残念なことに、LNGをGBSターミナルで貯蔵する際に用いるのに円筒形タンクもメンブレンタンクも特に魅力のあるものとしては考えられていない。円筒形タンクは典型的には、かかるタンクが占めるスペースの大きさを経済的に正当化するのに足るほどLNGを貯蔵できず、しかも、GBS上に建造するのが困難且つ高価である。さらに、かかるタンクのサイズは代表的には、GBS構造物を容易に利用できる製作施設で経済的に製作できるよう制限されなければならない(例えば、約50,000立方メートル(約300,000バレル)以下に)。これには、特定の貯蔵要件を満足させるよう多数個の貯蔵ユニットを必要とし、これは典型的には、コスト及び他の作業上の観点から望ましくない。
メンブレン型タンクシステムは、比較的多い貯蔵量をもたらすようGBSの内部に建造可能である。しかしながら、メンブレン型タンクでは、一連の建造スケジュールが必要であり、この場合、外側コンクリート建造物は、断熱前に完全に建造されなければならず、そうするとメンブレンを外側構造物内のキャビティ内に取り付けることができる。これは通常、長い建造期間を必要とし、この長い建造期間は、プロジェクト費用を実質的に増加させる傾向がある。
したがって、岸沿いの従来型ターミナルとLNGの沖合貯蔵の両方についてタンクシステムが必要であり、このタンクシステムは、自立型円筒形タンクとメンブレン型タンクの上述の欠点を軽減する。
矩形タンクの公開された設計例では(例えば、ファレル等の米国特許第2,982,441号明細書及び同第3,062,402号明細書(以下、単に「ファレル等の特許明細書」という場合がある)並びにアベ等の米国特許第5,375,547号明細書(以下、「アベ等の特許明細書という場合がある)を参照されたい)、流体を収容するタンク壁を構成するプレートも又、加えられた荷重全てに対するタンクの強度及び安定性の主要な源でもあり、かかる荷重としては、静荷重や従来型LNG輸入(搬入)又は輸出(搬出)ターミナル又はGBSターミナルにおいて陸上で用いられる場合、地震により引き起こされる動荷重が挙げられる。かかるタンクの場合、収容される液体の量が比較的僅か、例えば5,000立方メートル(30,000バレル)であってもプレートについて厚い厚さが必要な場合がある。例えば、ファレル等の米国特許第2,982,441号明細書は、非常に小型の、即ち、45,000立方フィート(1,275立方メートル)のタンクの一例を提供しており、このタンクの壁厚さは、約1/2インチ(約1.27cm)である(明細書第5欄41〜45行を参照されたい)。壁の撓みを減少させる目的でタンクの互いに反対側の壁を連結するのにタイロッドが設けられる場合があると共に(或いは)タイロッドを用いて隣り合う壁のところのコーナー部を補強する場合がある。変形例として、追加の強度を与えるためにタンク内部にバルクヘッド(隔壁)及びダイヤフラムを設ける場合がある。タイロッド及び(又は)バルクヘッドを用いる場合、中程度のサイズ、例えば、10,000〜20,000立方メートル(60,000〜120,000バレル)までのかかるタンクは、或る特定の用途に有用な場合がある。矩形タンクの伝統的な使用に関し、これらタンクのサイズに関する制限は、特に過酷な制約ではない。例えば、上述のファレル等の特許明細書と上述のアベ等の特許明細書の両方では、タンクは外航船による液化ガスの運搬に用いられるよう工夫された。液化ガスの運搬に用いられる船舶及び他の浮き船は典型的には、最高約20,000立方メートルまでのサイズの収容タンクに限定される。
上述のファレル等の特許明細書及び上述のアベ等の特許明細書の教示に従って建造された100,000〜200,000立方メートル(約600,000〜1,200,000バレル)の大型タンクでは、どっしりとした内部バルクヘッド及びダイヤフラムを必要とし、建造するのに非常にコスト高な場合がある。典型的には、タンク強度及び安定性が液体収容タンク外壁又はタンク内部ダイヤフラムと液体収容タンクの外壁の組合せにより得られる上述のファレル等の特許明細書及び上述のアベ等の特許明細書において教示された形式のタンクはどれも、極めて高価になりがちであり、大抵の場合、非常に高価すぎて経済的に魅力あるものと見なすことができない。世界中において、経済的な貯蔵タンクを利用できれば、経済的に開発され、消費者に送ることができるガス及び他の流体の多くの供給源が存在する。
米国特許第2,982,441号明細書 米国特許第3,062,402号明細書 米国特許第5,375,547号明細書
上述のファレル等の特許明細書及び上述のアベ等の特許明細書の教示に従って建造されたタンクの内部のバルクヘッド及びダイヤフラムも又、タンクを多数の小さなセルに細分する。船舶又はこれに類似した浮き船体で用いられる場合、小さな液体貯蔵セルは、船の波浪により引き起こされる動的挙動に起因する大きな動的力の発生を可能にしないので有利である。しかしながら、陸上又は海底上に建造されたタンクに地震により生じる動的挙動及び力は、上記とは性状が異なっており、多数のセルに細分されていない大型タンク構造物は典型的には、かかる挙動及び力を受けた場合には良好にことが運ぶ。
したがって、流体を貯蔵するという主要な機能及び流体及び地震を含む環境により引き起こされる荷重に対抗する強度及び安定性をもたらすという主要な機能を満足させ、他方、比較的薄手の金属プレートで且つ比較的短い建造スケジュールで建造されるLNG及び他の流体用貯蔵タンクが要望されている。かかるタンクは好ましくは、100,000立方メートル(約600,000バレル)の多量の流体を貯蔵でき、現行のタンク設計よりも製作上非常に配慮がなされたものとなろう。
本発明によれば、
略矩形の流体貯蔵タンクであって、
該流体貯蔵タンクは、長さ、幅、高さ、第1の端部、第2の端部、第1の側部、第2の側部、頂部及び底部を有し、
前記流体貯蔵タンクは、
(a)内部フレーム構造体を有し、該フレーム構造体は、
(1)前記流体貯蔵タンクの内側に位置する内方側部と外方側部とを備えた複数個の第1のプレート状ガーダリングフレームを有し、該第1のプレート状ガーダリングフレームは、前記流体貯蔵タンクの幅及び高さに沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの長さに沿って互いに間隔をおいて設けられ、
(2)前記流体貯蔵タンクの幅及び高さに沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの長さに沿って互いに間隔をおいて設けられた第1の複数個のトラス構造体を有し、該第1のトラス構造体の各々が、(i)前記第1のプレート状ガーダリングフレームの1つに対応し、(ii)1つの前記第1のプレート状ガーダリングフレームの平面内で該第1のプレート状ガーダリングフレームの内側に配置され、これにより、前記第1の複数個のトラス構造体が前記第1のプレート状ガーダリングフレームの内方側部を支持し、
(3)前記流体貯蔵タンクの内側に位置する内方側部と外方側部とを備えた複数個の第2のプレート状ガーダリングフレームを有し、前記第2のプレート状ガーダリングフレームは、前記流体貯蔵タンクの高さ及び長さに沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの幅に沿って互いに間隔をおいて設けられ、
前記プレート状ガーダリングフレーム同士の交差部は、複数の取付け箇所を形成し、それにより1つの一体型の内部フレーム構造体を形成し、前記流体貯蔵タンクはさらに、
(b)前記内部フレーム構造体を包囲するプレート状カバーを有し、該プレート状カバーは、内方側部及び外方側部を有し、前記プレート状カバーの前記内方側部は、前記第1及び第2のプレート状ガーダリングフレームの外側に配置され、
前記第1および第2のプレート状ガーダリングフレームの全てが、該プレート状ガーダリングフレームの内方側部に設けられたフランジを更に有し、
前記フランジは、前記プレート状ガーダリングフレームの深さと協働して前記プレート状ガーダリングフレームの内方側部に“T”形状を形成し、
前記深さは、前記プレート状ガーダリングフレームの内方側部と外方側部の両方を含む平面内における前記プレート状ガーダリングフレームの内方側部と外方側部との間の距離として定められ、
全ての前記第1および第2のプレート状ガーダリングフレームの深さは、1.5〜3.5メートルである、
ことを特徴とする流体貯蔵タンクが提供される。
本発明のタンクは、陸上に架設できると共に(或いは)鋼又はコンクリート製のGBS内の空間内に納めることができ、しかも、ほぼ大気圧状態において極低温状態の多量の(例えば、100,000立方メートル以上)のLNGを貯蔵できる略矩形の構造物であるのがよい。タンク内部のトラス構造及び(又は)プレート状ガーダリングフレームが開放した性質のものなので、LNGを収容したかかるタンクは、地動活動(例えば地震)に遭遇する領域やかかる地動活動がタンク内で液体のスロッシング及び関連の動的荷重を引き起こす場合のある領域において優れた仕方で稼働することが期待される。
ビーム(梁)、支柱及びブレース(筋かい)の多種多様な配置は、橋及び又は土木構造物へのトラスの使用により示されるようにトラスフレーム構造体の所望の強度及び剛性を達成するよう工夫されたものであるのがよい。本発明のタンクの場合、現時点において長手方向(長さ方向)及び横方向(幅方向)におけるトラスフレーム構造体の構成は、互いに異なるのがよい。本発明の一実施形態における2つの互いに異なる方向に向けられたトラスは、最低限、指定された地動活動及び他の指定された荷重支持(耐力)要件を受けた場合に予想される全体的な動的挙動に必要な強度及び剛性を提供するよう設計されている。例えば、一般に、内部蒸気圧力荷重に対してタンク屋根構造を支持し、タンク床の避けられないでこぼこに起因する荷重に対してタンク構造体全体を支持する必要性がある。
本発明の一実施形態においてプレート状ガーダリングフレーム構造体を用いてタンク用の一次支持体を構成することにより、タンクの内部は、バルクヘッド等により生じる邪魔物無く全体にわたって効果的に連続することができる。これにより、本発明のタンクの比較的長い内部は、外航船の運行に起因して生じる加重度(又は荷重)とは対照的に、地動活動により引き起こされる実質的に異なる動荷重下におけるスロッシング中、共振状況を回避することができる。
本発明の利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すると一層よく理解されよう。
本発明をその好ましい実施形態と関連して説明するが、本発明は、これら実施形態に限定されないことは理解されよう。それどころか、本発明は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲に含まれる全ての変形例、改造例及び均等例を含むものである。
本発明の好ましい実施形態の略矩形の貯蔵タンクは、タンクをそれほど再設計しないで、個別的ステップでタンクの容量を変化させることができるよう設計されている。建造目的のためにのみ、これは、タンクを多数の互いにほぼ同じ構造モジュールから成るものとして考えることにより達成される。例えば、100,000立方メートルのタンクは、大型タンクを長手方向に沿って適当に間隔を置いた3つの垂直想像平面により切断することにより得られた4つの互いに略同一の構造モジュールから成るものと考えることができ、従って、各区分は概念的には、約25,000立方メートルの液体を収容することができるようになっている。かかるタンクは、2つの略同一の端区分及び2つの略同一の中間区分で構成されている。タンクの建造中、中間区分を取り外し又は追加することにより、断面が同一であり、即ち、高さ及び幅が同一であるが、可変長さであり、かくして容量が可変のタンクを個別のステップで得ることができる。2つの端区分を有するが、中間区分を備えていないタンクも又、本発明に従って建造できる。2つの端区分は、構造的にほぼ同一であり、好ましくは完全同一であり、これら端区分は、本発明の幾つかの実施形態では、1本以上の垂直横方向トラス及びこれに対応したプレート状ガーダリングフレーム並びに本発明の幾つかの実施形態においては、建造中、隣接の中間区分(又は端区分)の互いにほぼ同一の部分に連結されると、本発明の幾つかの実施形態においては連続した垂直長手方向トラス及び長手方向プレートガーダリングフレーム及び一体形タンク構造体をもたらす垂直長手方向トラスの部分及びこれらに対応したプレート状ガーダリングフレームの部分を有するのがよい。中間区分(もし設けられていれば)は全て、互いにほぼ同じ、好ましくは基本的には同一の構造を有するのがよく、各中間区分は、本発明の幾つかの実施形態においては1本以上の横方向トラス及びこれに等しい数のプレート状ガーダリングフレーム並びに本発明の幾つかの実施形態においては端区分の場合とほぼ同じように長手方向トラスの部分及び(又は)これらに対応したプレート状ガーダリングフレームの部分で構成されている。端区分と中間区分の両方に関し、構造的格子桁(ストリンガ及びスチフナから成る)及びプレートは、これらの内部フレーム末端部、好ましくはかかる内部フレーム末端部のところでのみ取り付けられてそれにより最終的には、完成状態のタンクの外面(プレート状カバーを含む)を形成することになる。
本発明の好ましい実施形態では、内部フレーム構造体を備えた略矩形の流体貯蔵タンクが提供される。この内部フレーム構造体は、流体貯蔵タンクの内部に設けられた内方側部を備える複数のプレート状ガーダリングフレームを有するのがよく、他方、プレート状ガーダリングフレームの内方側部は、複数個のトラス構造部材の外方縁部又は末端部により支持されるのがよい。したがって、内部フレーム構造体は、1つのトラス構造体が各フレームガーダリングフレームにそれぞれ対応した複数個のトラス構造体を有するのがよい。フレーム構造体をプレート状ガーダリングフレームの平面内でこの内側に配置するのがよく、それにより第1のプレート状ガーダリングフレームを支持する。一構成例では、トラス構造体は、構造部材の格子桁を形成するよう互いに連結された複数個の垂直で細長い支持体と水平で細長い支持体及びトラス構造体を形成するよう互いに連結状態にある垂直及び水平の細長い支持体内に且つこれら相互間に固定された複数個の追加の支持部材を有するのがよい。
プレート状ガーダリングフレームを流体貯蔵タンク内で1以上の方向に設けるのがよい。3つの例示の配列は、一群のプレート状ガーダリングフレームを流体貯蔵タンクの幅及び高さに沿って延びる状態で設けると共に流体貯蔵タンクの長さに沿って間隔をおいて設けるのがよい第1のものを含み。第2は、一群のプレート状ガーダリングフレームを流体貯蔵タンクの高さ及び長さに沿って延びる状態で貯蔵タンクの幅に沿って互いに間隔を置いた状態で設けるのがよい。第3は、一群のプレート状ガーダリングフレームを流体貯蔵タンクの長さ及び幅に沿って延びる状態でこの流体貯蔵タンクの高さに沿って互いに間隔を置いた状態で設けるのがよい。互いに異なる方向に延びるプレート状ガーダリングフレームの交差部は、互いに異なる方向に向けられたプレート状ガーダリングフレームが相互に連結される複数の取付け箇所を形成することができ、それにより、1つの一体形内部フレーム構造体が形成される。
上述した互いに異なる方向に向けられる形式のプレート状ガーダリングフレームのうちの1または2以上は、上述したトラス構造体の外方縁部又は末端部により支持された内方側部を更に有するのがよい。変形例として、プレート状ガーダリングフレームタイプのうちの1または2以上は、これらの内方縁部が支持されないままのものであってもよい。プレート状ガーダリングフレームは、プレート状ガーダリングフレームの内方側部上に配置されたフランジを更に有するのがよい。フランジは、これらがプレート状ガーダリングフレームの深さと協働してプレート状ガーダリングフレームの内側内方側部上に“T”形状を形成するように差し向けられるのがよい。上述したプレート状ガーダリングフレームの深さは、プレート状ガーダリングフレームの内方側部と外方側部の両方を含む平面内におけるプレート状ガーダリングフレームの内方側縁部と外方側縁部との間の距離である。フランジは、プレート状ガーダリングフレームを“I”ビームの半部のように補剛するよう働くことができる。一実施形態では、プレート状ガーダリングフレームは、深さが1.0〜4.0メートルであるように寸法決めされるのがよい。変形例として、プレート状ガーダリングフレームは、深さが1.5〜3.5又は2〜3メートルであってもよい。この場合も又、深さは、プレート状ガーダリングフレームの内方側部と外方側部の両方を含む平面内におけるプレート状ガーダリングフレームの内方側縁部と外方側縁部との間の距離として定められる。一実施形態では、プレート状ガーダリングフレームは、流体貯蔵タンクの長さ、深さ又は高さの0.5〜15パーセントである深さを有するのがよい。変形例として、プレート状ガーダリングフレームは、流体貯蔵タンクの長さ、深さ又は高さの1〜10パーセント又は2〜8パーセントの深さを有していてもよい。
一実施形態では、プレート状ガーダリングフレームのうち1または2以上は、最大支持作用が得られるようこれらの深さに沿って中実であるのがよい。変形実施形態では、プレート状ガーダリングフレームのうち1または2以上は、孔を有していてもよい。孔を用いると、タンク内の液体レベルが低い場合に、深いプレート状ガーダにより作られる区分を横切るLNGの流れを容易にすることができる。
互いに異なる方向に向けられたプレート状ガーダリングフレームと同様、内部フレーム構造体中に互いに異なる方向に向けられたトラス構造体を設けるのがよい。トラス構造体を流体貯蔵タンク内に1以上の方向に設けるのがよい。3つの例示の配列は、一群のトラス構造体を流体貯蔵タンクの幅及び高さに沿って延びる状態で設けると共に流体貯蔵タンクの長さに沿って間隔をおいて設けるのがよい第1のものを含み。第2は、一群のトラス構造体を流体貯蔵タンクの高さ及び長さに沿って延びる状態で貯蔵タンクの幅に沿って互いに間隔を置いた状態で設けるのがよい。第3は、一群のトラス構造体を流体貯蔵タンクの長さ及び幅に沿って延びる状態でこの流体貯蔵タンクの高さに沿って互いに間隔を置いた状態で設けるのがよい。互いに異なる方向に延びるトラス構造体の交差部は、互いに異なる方向に向けられたトラス構造体相互間に連結部を形成し、取付け箇所で交差する第1のトラス構造体と第2のこれに垂直なトラス構造体が共通の構造部材をこれらのそれぞれの構造形態の状態に組み込み、それにより、1つの一体形内部フレーム構造体を形成するようにすることができる。一実施形態では、互いに異なる方向に向けられたトラス構造体の交差部及び連結部は、互いに異なる向きのトラス構造体の両方内に垂直の細長い支持体として役立つ垂直の細長い支持体の少なくとも一部を有する。本質的には、第1の方向付けされたトラス構造体と第2の方向付けされたトラス構造体は、垂直トラス部材を共有している。
流体貯蔵タンクは、内部フレーム構造体を包囲するプレート状カバーを更に有する。一実施形態では、プレート状カバーは、設けられたプレート状ガーダリングフレームの外方側に設けられた内方側部を有している。一実施形態では、流体貯蔵タンクは、相互に連結されると共に略直交パターンで配置された複数本のスチフナとストリンガを有する。複数本のスチフナとストリンガは、スチフナ及びストリンガの外方側部がプレート状カバーの内方側部に取り付けられている内方及び外方側部を有するのがよく、スチフナとストリンガは、プレート状ガーダリングフレームに肋間状に連結されている。例えば、スチフナ及び(又は)ストリンガをプレート状ガーダリングフレームとスチフナ及び(又は)ストリンガの両方の外方側部/末端部が同一平面内に位置するようにプレート状ガーダリングフレームに取り付け又はこれと一体に形成するのがよい。プレート状ガーダリングフレームとスチフナ及び(又は)ストリンガの両方の外方末端部/側部により形成された平面は、それにより、プレート状カバーの内方側部の取付けのための表面となる。このように、プレート状ガーダリングフレームの外方縁部とスチフナ及び(又は)ストリンガの一方の側部の両方をプレート状カバーに直接取り付けるのがよい。一実施形態では、ストリンガの深さは、0.20〜1.75メートルであり、変形例として、0.25〜1.5メートルであり、更に変形例として0.75〜1.25メートルである。一実施形態では、スチフナの深さは、0.1〜1.00メートルであり、変形例として0.2〜0.8メートルであり、更に変形例として0.3〜0.7メートルである。一実施形態では、プレート状カバーは、13mm(0.52インチ)未満の厚さを有するよう構成されている。変形実施形態では、プレート状カバーは、厚さは約10mm(0.38インチ)、変形例として約6mm(0.25インチ)〜約10mm(0.38インチ)又は6mm(0.25インチ)〜13mm(0.52インチ)である。一実施形態では、プレート状カバーは、複数枚の互いに接合されたプレートで構成されている。
上述のリングフレーム及びトラス構造体を用いると、内部流体貯蔵容量が100,000立方メートル以上の流体貯蔵タンクを構成することができる。変形例として、流体貯蔵タンクの容量は、50,000立方メートル以上であってもよい。変形例として、流体貯蔵タンクの容量は、150,000立方メートル以上であってもよい。流体貯蔵タンクが極低温用途に用いられる場合、流体貯蔵タンクの内部フレーム及びカバーの種々の構成要素は、当業者によって定めることができるように、適当に延性を持ち、極低温でも許容限度の耐破壊性を有する極低温材料で作られたものであるのがよい。一実施形態では、極低温材料は、ステンレス鋼、高ニッケル合金鋼、アルミニウム及びアルミニウム合金から選択される。一実施形態では、プレート状ガーダリングフレーム、トラス構造体又はプレート状カバーのうちどれも極低温材料で作られる。
上述のプレート状ガーダリングフレーム及びトラス構造体は、特に極低温状態貯蔵タンクの場合、競合する流体貯蔵タンクよりも建造が容易であり且つ安価であることが見込まれる。例えば、プレート状ガーダリングフレームを鋼板又はアルミニウム材料で建設するのがよいが、これら材料は、プレート状ガーダリングフレームのコストを減少させるはずであり、しかも、鋼構造体を形成する際の追加の複雑さを必要としない。
図11は、本発明のプレート状ガーダリングフレーム/トラス構造体に係る実施形態の例示の内部フレーム構造体250を示している。第1のプレート状ガーダリングフレーム200は、流体貯蔵タンクの幅210及び高さ230に沿って延びると共に流体貯蔵タンクの長さ220に沿って互いに間隔をおいて設けられた状態で示されている。第1のプレート状ガーダリングフレーム200は、“T”字形内方側縁部235を備えた状態で示されている。第1のプレート状ガーダリングフレーム200は、第1の水平孔201が第1のプレート状ガーダリングフレーム200の水平部分に設けられ、第1の垂直孔202が第1のプレート状ガーダリングフレーム200の垂直部分に設けられた状態で示されている。第1のプレート状ガーダリングフレーム200は、第1のトラス構造体203によって支持され、これら第1のトラス構造体は、第1のプレート状ガーダリングフレーム200のそれぞれに対応していて、各第1のプレート状ガーダリングフレーム200の平面内でその内側に設けられている。内部フレーム構造体250は、流体貯蔵タンクの高さ230及び長さ220に沿って延びると共に流体貯蔵タンクの幅210に沿って互いに間隔をおいて設けられた第2のプレート状ガーダリングフレーム204を更に有している。第2のプレート状ガーダリングフレーム204は、“T”字形内方側縁部236を備えた状態で示されている。第2のプレート状ガーダリングフレーム204は、第2の水平孔205が第2のプレート状ガーダリングフレーム204の水平部分に設けられ、第2の垂直孔206が第2のプレート状ガーダリングフレーム204の垂直部分に設けられた状態で示されている。第2のプレート状ガーダリングフレーム204は、第2のトラス構造体207によって支持され、これら第2のトラス構造体は、第2のプレート状ガーダリングフレーム204のそれぞれに対応していて、各第2のプレート状ガーダリングフレーム204の平面内でその内側に設けられている。内部フレーム構造体250は、流体貯蔵タンクの幅210及び長さ220に沿って延びると共に流体貯蔵タンクの高さ230に沿って互いに間隔をおいて設けられた第3のプレート状ガーダリングフレーム208を更に有している。第3のプレート状ガーダリングフレーム208は、“T”字形内方側縁部237を備えた状態で示されている。第3のプレート状ガーダリングフレーム208は、長さ方向に延びる第3のプレート状ガーダリングフレーム208の水平部分に第3の水平孔209が設けられた状態で示されている。幅方向に延びる第3のプレート状ガーダリングフレーム208の水平部分には、孔が設けられておらず、かかる水平部分は、中実である。第3のプレート状ガーダリングフレーム208は、第1及び第2のプレート状ガーダリングフレームの場合と同様、別個の同一平面内に位置するトラス構造体によっては支持されていない。
プレート状ガーダ取付け箇所211が、種々の方向に向けられたプレート状ガーダリングフレームの交差部のところに形成されている。例えば溶接により種々の方向に向けられたプレート状ガーダリングフレームを取り付けることにより、より剛性の高い内部フレーム構造体250が得られる。これと同様に、第1のトラス構造体203と第2のトラス構造体207の交差部は、トラス取付け箇所212を形成している。例えば構造部材を共有することにより垂直に向けられたトラス構造体を取り付けることにより、より剛性の高い内部フレーム構造体250が得られる。
図12は、追加のスチフナ及びストリンガが部分的に内部フレーム構造体250を覆った状態で図11の内部フレーム構造体250を示している。第1のストリンガ221は、流体貯蔵タンクの幅210及び高さ230に沿って延びると共に流体貯蔵タンクの長さ220に沿って互いに間隔を置いた状態で示されている。第2のストリンガ222は、流体貯蔵タンクの幅210及び長さ220に沿って延びると共に流体貯蔵タンクの高さ230に沿って互いに間隔を置いた状態で示されている。第3のストリンガ224は、流体貯蔵タンクの長さ220及び高さ230に沿って延びると共に流体貯蔵タンクの幅210に沿って互いに間隔を置いた状態で示されている。図12は又、第1、第2又は第3のストリンガ221,222,224のいずれかに直交して延びるスチフナ223を示している。スチフナ223を第1、第2又は第3のストリンガ221,222,224のうちいずれか又は全てに連結してもよい。図12に示すように、スチフナ223及びストリンガ221,222,224をプレート状ガーダリングフレームとスチフナ及び(又は)ストリンガの両方の外方側部/末端部が同一平面内に位置するようにプレート状ガーダリングフレームに取り付け又はこれと一体に形成するのがよい。プレート状ガーダリングフレームとスチフナ及び(又は)ストリンガの両方の外方末端部/側部に形成された平面は、それにより、プレート状カバーの内方側部の取付けのための表面となる。このように、プレート状ガーダリングフレームの外方縁部とスチフナ及び(又は)ストリンガの一方の側部の両方をプレート状カバーに直接取り付けるのがよい。変形例として、スチフナ及びストリンガの内方側部を種々の方向に向けられたプレート状ガーダリングフレームの外方側部に取り付けてもよい。スチフナ及びストリンガの外方側部を図13に示すようにプレート状カバー231の内方側部に取り付けるのがよい。
図14は、流体貯蔵タンクの幅210及び高さ230に沿って延びると共に流体貯蔵タンクの長さ220に沿って互いに間隔をおいて設けられた上述の第1のプレート状ガーダリングフレーム200を表す1つのプレート状ガーダリングフレームを示している。プレート状ガーダ200は、幾つかの実施形態においては内部フレーム構造体の外側を含む流体貯蔵タンクの内側に位置した内方側部241及び流体貯蔵タンクの内部フレーム構造体の外方部分に設けられた外方側部242を有している。プレート状ガーダリングフレーム200の深さ243は、プレート状ガーダリングフレーム200の内方側縁部と外方側縁部との間の距離である。図14のプレート状ガーダリングフレームは、中実であり、これには孔が設けられていない。第1のプレート状ガーダリングフレーム200上に設けられた線は、第2のプレート状ガーダリングフレーム204と第3のプレート状ガーダリングフレーム208が第1のプレート状ガーダリングフレーム200と交差する場所を示している。第2のストリンガ222と第3のストリンガ224の交差部も又、第1のプレート状ガーダリングフレーム200上の“T”線として示されている。
プレート状ガーダリングフレーム200の左半分は、第1のトラス構造体203を表す内部トラス構造体を備えた状態で示され、プレート状ガーダリングフレーム200の右半分は、内部トラス構造体を備えていないものとして示されている。トラス構造体203は、構造部材の格子桁を形成するよう互いに連結された複数個の細長い垂直支持体244と複数個の細長い水平支持体245の両方及び互いに連結された前記細長い垂直支持体244及び細長い水平支持体245内で且つこれら支持体相互間で固定された複数個の追加の支持部材246とで構成されたものであるのがよい。
図15は、プレート状ガーダリングフレームで作られた流体貯蔵タンク260の一部を示している。図示の流体貯蔵タンク260の一部は、頂部パネル要素261と、端部パネル要素262と、底部パネル要素263と、2つの側部パネル要素264とで構成されている。種々のパネル要素は、プレート状カバー231、スチフナ(図示せず)、それぞれのストリンガ(図示せず)及びそれぞれのプレート状ガーダリングフレーム200,204,208(互いに異なるパネル要素に設けられたリング要素上の部分を識別するためにa,b,cが付けられている)を有している。上述の構造要素を含むパネル要素を或る1つの場所で構成し、別の場所に移動させ、そしてこの第2の場所で組み立てるのがよい。組立て中、内部トラス構造体を追加して流体貯蔵タンクの内部フレーム構造体を形成するのがよい。図16は、第1の場所から第2の場所に出荷できるよう種々のパネル要素をどのように積み重ねるとよいかを表している。
図5A及び図5Bを参照すると、後で据え付けられるべき幾つかの内部トラス部材(図5Cに示されている)を除き製造目的のため、本発明の幾つかの実施形態のタンクをまず最初に、4つの別々の区分81a,82a,82b,81b(区分81bは、図5Bでは分解組立て図で示され、区分82bは、図5Aでは分解組立て図で示されている)として構成し、2つの中間区分82a,82bは各々、4枚のパネル、即ち、頂部パネル83、底部パネル84及び2枚の側部パネル85を有し、2つの端区分81a,81bは各々、5枚のパネル、即ち、頂部パネル、底部パネル、2枚の側部パネル及び第3の側部パネル又は端部パネル87と呼ばれる別のパネルを有している。この例では、中間区分82a又は82bについての最も大きなパネル、例えばパネル83は、互いに接合された1枚以上のプレート86、スチフナ及び(又は)ストリンガ(図示せず)及び内部トラスフレーム構造部材88の部分を有している。パネル(この例では、数が18枚である)をまず最初に製作し、これらを組み立てて以下に説明するタンクユニットの状態にする。
一実施形態では、パネル製作は、プレートを造船所に送ることで始まり、造船所において、プレートをマーキングし、切断し、そしてプレート状カバー、スチフナ、ストリンガ及びトラスフレーム構造部材要素の状態に製作する。パネル要素を当業者に知られている任意の利用可能な接合法、例えば、溶接により互いに接合し、スチフナ、ストリンガ及びトラスフレーム構造要素を通常は最新式の造船所で使用される部分組立てライン及び組立てラインのところでパネルに取り付ける。製作作業の完了時、各タンク区分のパネルを図6A及び図6Bに示すように別々に積み重ねる。例えば、図5A及び図5Bの中間区分82bの場合と同一の番号付けを用いて、頂部パネル83、側部パネル85及び底部パネル84を図示のように積み重ねる。次に図7を参照すると、図5Bの図示のタンクの4つの区分81a,82a,82b,81bから成る4つの積み重ね状態のパネルの組をパネルがタンク構造物を建造するために組み立てられるときに現場で据え付けられることが予定されているトラスフレーム構造体(図7には示さず)の追加の構造部材と共に、航洋ハシケ100上に積載し、タンク建造現場まで運搬する。各パネルは、図7及び図8には示されていないが、これ又航洋ハシケ100上に積載される。次に図8を参照すると、タンク建造現場102では、4つの区分81a,82a,82b,81bから成る4枚の積み重ねパネルの組及び追加のトラス構造部材(図8には示さず)を降ろしてスキッダ軌道110、レール軌道112及び二次容器117の近くのタンク組立て現場104に移動させる。タンク組立て現場104では、各タンク区分のパネルを開き、互いに接合してタンクの各区分を形成する。例えば、区分82b(図5A及び図5Bに示されている)を形成するためのパネル83,84,85の開き方及び接合の仕方が図9A及び図9Bに示されている。パネル83を持ち上げた状態で、側部パネル85を略垂直になるまで外方に折り曲げ、次にパネル83を降ろして側部パネル85に接合する。この段階では、部分的な追加トラスフレーム構造部材がタンクの長さ方向と幅方向の両方においてタンク内部に設置される(この組立ての一例が、図3及び図4に点線で示されている)。一実施形態では、次に、4つの区分81a,82a,82b,81bをタンク組立て現場104で組み立て、例えば溶接により互いに接合して図10Aに示すような半完成状態のタンク115及び図10Bに示すような完成状態のタンク116を形成する。図10Bに示す実施形態では、完成状態のタンク116を液体及びガスが漏れないかどうかについて検査し、次に二次容器117内の定位置に滑り込ませる。
再び図1B及び図1Cを参照すると、内部トラスフレーム構造体18の開き具合に起因して、本発明の一実施形態のタンク、例えば図1のタンク10の内部は、全体的に効果的に連続し、従ってこの中に貯蔵されるLNG又は他の流体は、端から端までこれらの間に現実的な妨害物が無いので自由に流れることができるようになる。これは本来的に、バルクヘッド(隔壁)を備えた同一サイズのタンク内に存在する貯蔵スペースよりもより効率的な貯蔵スペースを持つタンクを提供する。本発明のタンクのもう1つの利点は、タンクを充填したり空にするのにたった1組のタンク貫入手段及びポンプしか必要ではないということにある。より重要なこととして、本発明のタンク10が比較的長く且つ開いたスパンのものなので、地震により引き起こされる貯蔵状態の液体のスロッシングがタンク10に及ぼす動荷重は比較的小さい。この荷重は、もしそうでない場合タンクが先行技術のバルクヘッドにより作られる多数個のセルを有している場合よりも著しく小さい。
本発明のプレート状ガーダリングフレーム及びトラス構造から成る液体貯蔵タンク実施形態を純然にトラスフレームから成る液体貯蔵タンク実施形態について上述した方法のうち任意のものにより組み立てることも可能である。かかる組立てでは、プレート状ガーダリングフレームの幾つかの部分をそれぞれの側部又は端部プレート状カバー部分に取り付けてパネル要素を形成することができる。次に、プレート状ガーダリングフレームのこれら部分を、プレート状カバー部分又はパネル要素の部分が連結されるときに例えばそれぞれのプレート状ガーダリングフレーム区分を溶接することにより互いに連結してプレート状ガーダリングフレーム全体を形成することができる。上述の純然としたトラスフレーム液体貯蔵タンクの実施形態について説明したように形成された互いに異なるタイプのプレート状ガーダリングフレーム/プレート状カバー構造モジュールを形成して純然としたトラスフレーム液体貯蔵タンクの実施形態について説明したような端区分及び中間区分として用いてもよい。例えば、矩形流体貯蔵タンクは、大型タンクを長さ方向に沿って適当に間隔を置いた3つの垂直想像平面により切断し、各区分が概念的には液体貯蔵量のほぼ1/4を収容できるようにすることにより得られた4つの略同一の構造モジュールから成るものと考えることができる。かかるタンクは、2つの略同一の端区分及び2つの略同一の中間区分で構成される。タンクの建造中、中間区分を取り除き又は追加することにより、断面が同一であるが、即ち、高さ及び幅が同一であるが、長さが可変の、かくして、容量が可変のタンクを個別ステップで得ることができる。
本発明はLNGの貯蔵に好適であるが、本発明は、これには限定されず、それどころか、本発明は、極低温液体又は他の液体を貯蔵するのに適している。加うるに、本発明を1つ又は2つ以上の好ましい実施形態について説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、他の改造を行うことができることは理解されるべきである。例示のタンクの寸法形状は全て説明の目的で提供されているに過ぎない。本発明の教示に従って、タンクを建造するのに幅、高さ及び長さの種々の組合せを案出することができる。
用語集
極低温:約−40℃(−40°F)以下の温度
GBS:重力式構造物
重力式構造物:略矩形のハシケ状構造物
格子桁:ネットワーク又はフレーム LNG:約−162℃(−260°F)の低温状態にあり且つ略大気圧にある液化天然ガス
プレート又はプレート状カバー:(i)略一様な厚さの1つの略滑らかで且つ略平らな本体又は(ii)任意適当な接合法、例えば溶接により互いに接合された2つ以上の略滑らかで且つ略平らな本体であり、かかる略滑らかで且つ略平らな本体は各々、略一様な厚さのものである
本発明の一実施形態のタンクの略図である。 本発明のタンクの一実施形態の中間区分の切除断面図である。 図1Bに示す区分の別の図である。 本発明の一実施形態のタンクの端区分の切除断面図である。 本発明の一実施形態のタンクの別の構成の略図である。 図2に示すタンクのトラス部材及びトラスの長手方向におけるこれらの配置状態を示す図である。 図2に示すタンクのトラス部材及びタンクの幅方向におけるこれらの配置状態を示す図である。 本発明のタンクを各々が少なくとも4枚のパネルで構成された4つの区分から建造する一方法を示す図(部分図5A、5B、5C)である。 部分図5Aに示す区分のパネルを積み重ねる一方法を示す図(部分図6A及び6B)である。 部分図6A及び6Bに示すように積み重ねられた部分図5Aのパネルをハシケ上に積み込む一方法を示す図である。 図6A及び図6Bに示すように積み重ねられた部分図5Aのパネルをハシケから降ろす一方法を示す図である。 タンク組立て現場において部分図6A及び6Bの積み重ねパネルを開いて互いに接合する一方法を示す図(部分図9A及び9B)である。 部分図5Bの区分を組み立てて完成状態のタンクにし、完成状態のタンクを二次容器内の定位置に滑走させる方法を示す図(部分図10A及び10B)である。 本発明のプレート状ガーダリングフレーム/トラス構造体で構成された内部フレーム構造体の一実施形態を示す図である。 本発明のプレート状ガーダリングフレーム/トラス構造体で構成された内部フレーム構造体の別の実施形態を示す図である。 本発明のプレート状ガーダリングフレーム/トラス構造体で構成された内部フレーム構造体の別の実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態の1つのプレート状ガーダリングフレームを示す図である。 パネル要素で構成されたプレート状ガーダリングフレーム構造体の実施形態を示す図である。 図15に示すパネル要素をどのようにすれば出荷のために積み重ねることができるかを示す図である。

Claims (15)

  1. 略矩形の流体貯蔵タンクであって、
    該流体貯蔵タンクは、長さ、幅、高さ、第1の端部、第2の端部、第1の側部、第2の側部、頂部及び底部を有し、
    前記流体貯蔵タンクは、
    (a)内部フレーム構造体を有し、該フレーム構造体は、
    (1)前記流体貯蔵タンクの内側に位置する内方側部と外方側部とを備えた複数個の第1のプレート状ガーダリングフレームを有し、該第1のプレート状ガーダリングフレームは、前記流体貯蔵タンクの幅及び高さに沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの長さに沿って互いに間隔をおいて設けられ、
    (2)前記流体貯蔵タンクの幅及び高さに沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの長さに沿って互いに間隔をおいて設けられた第1の複数個のトラス構造体を有し、該第1のトラス構造体の各々が、(i)前記第1のプレート状ガーダリングフレームの1つに対応し、(ii)1つの前記第1のプレート状ガーダリングフレームの平面内で該第1のプレート状ガーダリングフレームの内側に配置され、これにより、前記第1の複数個のトラス構造体が前記第1のプレート状ガーダリングフレームの内方側部を支持し、
    (3)前記流体貯蔵タンクの内側に位置する内方側部と外方側部とを備えた複数個の第2のプレート状ガーダリングフレームを有し、前記第2のプレート状ガーダリングフレームは、前記流体貯蔵タンクの高さ及び長さに沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの幅に沿って互いに間隔をおいて設けられ、
    前記プレート状ガーダリングフレーム同士の交差部は、複数の取付け箇所を形成し、それにより1つの一体型の内部フレーム構造体を形成し、前記流体貯蔵タンクはさらに、
    (b)前記内部フレーム構造体を包囲するプレート状カバーを有し、該プレート状カバーは、内方側部及び外方側部を有し、前記プレート状カバーの前記内方側部は、前記第1及び第2のプレート状ガーダリングフレームの外側に配置され、
    前記第1および第2のプレート状ガーダリングフレームの全てが、該プレート状ガーダリングフレームの内方側部に設けられたフランジを更に有し、
    前記フランジは、前記プレート状ガーダリングフレームの深さと協働して前記プレート状ガーダリングフレームの内方側部に“T”形状を形成し、
    前記深さは、前記プレート状ガーダリングフレームの内方側部と外方側部の両方を含む平面内における前記プレート状ガーダリングフレームの内方側部と外方側部との間の距離として定められ、
    全ての前記第1および第2のプレート状ガーダリングフレームの深さは、1.5〜3.5メートルである、
    ことを特徴とする流体貯蔵タンク。
  2. 前記内部フレーム構造体(a)が、
    (4)前記流体貯蔵タンクの高さ及び長さに沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの幅に沿って互いに間隔をおいて設けられた第2の複数個のトラス構造体を有し、該第2のトラス構造体の各々が、(i)前記第2のプレート状ガーダリングフレームの1つに対応し、(ii)1つの前記第2のプレート状ガーダリングフレームの平面内で該第2のプレート状ガーダリングフレームの内側に配置され、それにより、前記第2の複数個のトラス構造体が前記第2のプレート状ガーダリングフレームの内方側部を支持する、
    請求項1に記載の流体貯蔵タンク。
  3. 前記第1の複数個のトラス構造体と前記第2の複数個のトラス構造体が、前記交差部のところに共通の構造部材を共有することにより互いに交差し且つ連結されている、
    請求項2に記載の流体貯蔵タンク。
  4. 前記内部フレーム構造体(a)は、
    (5)前記流体貯蔵タンクの内側に配置された内方側部と外方側部とを備えた複数個の第3のプレート状ガーダリングフレームを更に有し、前記第3のプレート状ガーダリングフレームは、前記流体貯蔵タンクの長さ及び幅に沿って延び且つ前記流体貯蔵タンクの高さに沿って互いに間隔をおいて設けられ、前記第3のプレート状ガーダリングフレームの全てが、該プレート状ガーダリングフレームの内方側部に設けられたフランジを更に有し、前記フランジは、前記第3のプレート状ガーダリングフレームの深さと協働して前記プレート状ガーダリングフレームの内方側部に“T”形状を形成し、全ての前記第3のプレート状ガーダリングフレームの深さは、1.5〜3.5メートルであり、前記第3のプレート状ガーダリングフレームと前記第1及び第2のプレート状ガーダリングフレームとの交差部が、複数の取付け箇所を形成し、それにより1つの一体型の内部フレーム構造体を形成している、
    請求項3に記載の流体貯蔵タンク。
  5. 前記第1、第2および第3のプレート状ガーダリングフレームの少なくとも1つが中実である、
    請求項に記載の流体貯蔵タンク。
  6. 前記第1、第2および第3のプレート状ガーダリングフレームの少なくとも1つが孔を有する、
    請求項に記載の流体貯蔵タンク。
  7. (c)相互に連結され且つ略直交パターンで配置された複数本のスチフナ及びストリンガを更に有し、前記複数本のスチフナ及びストリンガは、内方側部及び外方側部を有し、前記スチフナ及びストリンガの外方側部は、前記プレート状カバーの内方側部に取り付けられ、前記プレート状カバーと、前記スチフナ及びストリンガの内方側部とが、前記プレート状ガーダリングフレームの外方側部に取り付けられている、
    請求項に記載の流体貯蔵タンク。
  8. 前記プレート状カバーの厚さは、6〜13ミリメートルである、
    請求項に記載の流体貯蔵タンク。
  9. 前記プレート状カバーは、複数枚の互いに接合された鋼板で構成されている、
    請求項に記載の流体貯蔵タンク。
  10. 前記第1、第2および第3のプレート状ガーダリングフレームの少なくとも1つは、前記流体貯蔵タンクの前記高さの1〜10パーセントの深さを有する、
    請求項8に記載の流体貯蔵タンク。
  11. 前記流体貯蔵タンクは、100,000立方メートルより大きい内部流体貯蔵容量を有する、
    請求項8に記載の流体貯蔵タンク。
  12. 前記プレート状ガーダリングフレーム、前記トラス構造体及び前記プレート状カバーから選択された物品は、極低温材料で作られている、
    請求項8に記載の流体貯蔵タンク。
  13. 前記極低温材料は、ステンレス鋼、高ニッケル鋼合金、アルミニウム及びアルミニウム合金から選択されている、
    請求項12に記載の流体貯蔵タンク。
  14. 前記第1および第2のトラス構造体の少なくとも一方が、(i)閉鎖された外周部と協働して構造部材の格子桁を形成するよう互いに連結された複数個の細長い垂直支持体と複数個の細長い水平支持体の両方と、(ii)各前記トラス構造体を形成するよう互いに連結された細長い垂直支持体及び前記細長い水平支持体内で且つ該支持体相互間で固定された複数個の追加の支持部材とで構成されている、
    請求項8に記載の流体貯蔵タンク。
  15. 前記第1の複数個のトラス構造体と前記第2の複数個のトラス構造体の前記交差及び連結部は、前記細長い垂直支持体の一部を含み、前記第1の複数個のトラス構造体と前記第2の複数個のトラス構造体の両方において細長い垂直支持体として機能する細長い垂直支持体を含む、
    請求項14に記載の流体貯蔵タンク。
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