NO143510B

NO143510B - Beholder for lagring og/eller transport av kryogen flytende gass

Info

Publication number: NO143510B
Application number: NO770623A
Authority: NO
Inventors: Thomas E Mccown
Original assignee: Mc Donnell Douglas Corp
Priority date: 1976-03-09
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1980-11-17
Also published as: ES456663A1; FI66071B; GB1541806A; FI770762A; NO770623L; US4170952A; FR2343965A1; NO143510C; SE7702227L; DE2710338A1; FI66071C; DE2710338C2; FR2343965B1; JPS5798400U; NL7702568A; SE434183B; IT1086563B; JPS52121811A

Description

Denne oppfinnelse vedrører beholdere for lagring og/ eller transport av kryogen flytende gass, omfattende en beholdervegg og i det minste et fiberarmert isolasjonslag av skumplast anordnet inntil beholderveggen, en lavtemperaturbestandig metallkledning i kontakt med innersiden av nevnte i det minste ene iso-las jonslag, og med mellomrom anordnede festeanordninger som holder metallkledningen(e) på plass på isolasjonslaget(lagene). Mer spesielt angår oppfinnelsen de sistnevnte festeanordninger mellom isolasjonslaget og metallkledningen.

Varmeisolerte beholdere som er forsynt med metallkledning er tidligere kjent og likeså er det kjent forskjellige festeanordninger for metallkledningen. Det kan henvises f.eks. til norske utlegningsskrifter 117 984, 119 745, 124 959, 127 123 og 127 771, tysk DOS 2 228 325, US patentskrifter 3 155 266, •3 392 866 og 3 547 302 og andre.

En beholder ellet tankbåt for lagring og/eller transport av kryogenvæsker må være konstruert for å kunne motstå ekstremt lave temperaturer. Beholdere av denne type er vanligvis oppbygd med en ytre vegg med stiv konstruksjon, et varmeisolerende lag anordnet mot innerflaten av denne vegg og en indre membran på innerflaten av det varmeisolerende lag. Det anvendes ofte flere varmeisolerende lag av ikke metallisk natur, f.eks. skumplastiso-lasjon og en eller flere membraner benyttes, i alle fall en indre kledning eller membran som kan være av nikkelstål i kontakt med kryogenvæsken, idet en eller flere sekundærmembraner er anordnet mellom isolasjonslagene. Den primære kledning er vanligvis fremstilt av et tynt materiale med liten varmeutvidelse, slik som tynn plate av nikkelstål, og den holdes i god kontakt mot det inntilliggende varmeisolasjonslag og overfører det indre trykk fra de kalde, flytende gasser via isolasjonslagene til den ytre beholder eller skroget i en tankbåt.

Beholdersysternet for flytende naturgass kan installe-res direkte på innsiden av skipsskroget eller en tank. De kjente konstruksjoner kan inndeles i to kategorier: (1) hvor den fiberarmerte skumisolasjon er direkte forbundet med skipsskrogetxeller beholderveggen og (2) hvor den fiberarmerte skumisolasjon er forbundet med en bærekonstruksjon som igjen er forbundet med og/eller boltet til skipsskroget eller beholderveggen.

I noen av de tidligere kjente skumisolasjonssystemer er metallkledningen (den primære membran) anordnet tett inntil skum-isolas jonsf laten . Hulrommet mellom kledningen og beholderveggen eller skipsskroget er nesten fylt med skumisolasjon, og den kryogene, flytende gass vil kunne trenge inn i skumisolasjonen. Ved

tømming av tanken vil denne væske, hvis dens tilstand endres til gassfase, bygge opp et så stort trykk bak kledningen at denne kan beskadiges. Det har derfor vært et hovedproblem å kunne fjerne den kryogene væske og/eller gass fra rommet bak den primære mem-branbarriere etter at det har oppstått lekkasje.

Det er av stor betydning at beholderen eller dens isolasjonssystem er i stand til å motstå de termiske påkjenninger som blir påført av den kalde væske og de plutselige temperaturovergan-ger under avkjølings- og oppvarmingsperioder ved lasting og los-sing av væsken, samt de mekaniske påkjenninger som påføres fra skipsskroget eller beholderen under forflytning av disse. Stør-relsen av slike termiske påkjenninger som oppstår når de fleste materialer avkjøles i en innspent tilstand til lave kryogentempe-raturer, er så store at det vil oppstå flytning i materialet, spesielt når det benyttes tynne metallmembraner som kledninger. Fly-tingen vil resultere i brudd og sprekking av slike materialer under etterfølgende oppvarmings- og avkjølingsperioder, slik at he-le systemet blir skadd. Det er foreslått mange utforminger og materialer til å løse dette problem. Den vanlige løsning på dette problem har imidlertid resultert i et relativt komplekst membran-bæresystem som ofte er vanskelig og kostbart å fremstille.

Hensikten med oppfinnelsen er å forenkle festeanordningen for metallkledningen og dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at festeanordningen omfatter tungeformede organer som rager ut av kledningen i retning mot beholderveggen og griper i kanalformede spor som er utformet i isolasjonslaget anbragte og med isolasjonsmateriale forbundne holdere.

Ved hjelp av denne anordning oppnås at metallkledningen har anledning til å bevege seg noe langsetter overflaten av skumisolasjonen, slik at faren for for høye spenninger og dermed sprekk i isolasjonsmaterialet eller kledningsmaterialet unngås. De kanalformede spor som opptar de tungeformede festeorganer tjener også til å oppdage lekkasje av kryogenvæske eller gass gjennom den primære metallkledning.

Inngrepet mellom tungene og sporene er fortrinnsvis løs. Tungene kan være fremstilt av høylegert nikkelstål og tungeholderne av f.eks. limtre, men de kan også være utført som skinner av glassfiberarmert plastmateriale. Holderorganene er fortrinnsvis anordnet og festet i spor i isolasjonslaget. Hvis isolasjo-nen omfatter en innerkledning og en mellomkledning, er tungene festet til innerkledningen.

Oppfinnelsen vil bli lettere å forstå av den etterfølgen-de beskrivelse av en foretrukken utførelse i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et perspektivriss som viser et midtskips- og senterlinjesnitt av en metan-(LNG-) taffkbåt med et isolasjonssystem ifølge oppfinnelsen. Fig. la viser en'foretrukken type fiberarmert isolasjonsmateriale som vil bli betegnet "3D"-skumisolasjon og som benyttes i systemet på Sig. 1. Fig. 2 er et 90 hjørnesnitt i tankbåten lagt langs linjen 2 - 2 på fig. 1 og viser en bolt med en kuleleddforbindelse til koblingsstykket for å muliggjøre bevegelse av isolasjonsmaterialet ved hjørneområdet. Fig. 2a er et isometrisk riss av den-vekselvise plassering av ved siden av hverandre anordnede koblihgsstykker. Fig. 3 er et snitt gjennom skumisolasjonen og det tilhø-rende kledningssystem lagt langs linjen 3-3 på fig. 1. Fig. 4 er et snitt lagt langs linjen 4-4 på fig. 1 og viser konstruksjonen av et 135° lengdehjørne. Fig. 5 er et snitt langs linjen 5-5 på fig. 1 og viser konstruksjonen ved et 90° hjørne ved en skråflate. Fig. 6 er et snitt lagt langs linjen 6-6 på fig. 1 og viser konstruksjonen ved et treveis- eller treveggshjørne. Fig. 7 er et lengdesnitt lagt langs linjen 7-7 på fig. 6.

F.ig. 8 er en forstørret detalj av tunge- og tungeholder-konstruksjonen for forbindelse av den primære membran til det primære isolasjonslag lagt ved de sirkulære piler betegnet A på fig. 3. Fig. 9 er et grunnriss av det kryogene isolasjonssystem på fig. 1 og viser lekkasjedetektorsystemet for både den primære og den sekundære kledning. Fig. 10 viser en alternativ type for en lekkasjedetektorkanal for den primære kledning. Fig. 11 viser det trekk ved oppfinnelsen at den primære kledning er understøt-tet av armerings fiberender over skumisolasjonsflaten. Fig. 12 er et snitt i likhet med det på fig. 3 og viser en modifikasjon, der det benyttes avstandsplater eller isolasjonsstøtteplater.

Fig. 13 er en forstørret detalj lagt ved de sirkulære piler betegnet B på fig. 12 og viser avstandsplatene eller isola-sjonsstøtteplatene på elementene eller strimlene som understøtter disse mot, men holder dem i avstand fra det indre skipsskrog, idet disse elementer ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen er formbare adhesivvulster som under herdingen blir til stive lastbærende avstøtninger. Fig. 14 er et snitt i likhet med det på fig. 4 og viser konstruksjonen ved et 135° lengdehjørne, omfattende en avstandsplate ifølge fig. 12 samt organer til understøt-telse av denne i et slikt hjørne. Fig. 15 er et snitt i likhet med det på fig. 2 og viser konstruksjonen ved et 90° hjørneparti, omfattende en isolasjonsstøtteplate. pg organer til understøttel-se av denne ved et slikt hjørne. Fig. 16 er et snitt i likhet med det på fig. 6 og viser konstruksjonen av et treveggshjørne omfattende en understøttelsesplate, og fig. 17 er et snitt i likhet med det på fig. 7 og omfatter en understøttelsesplate, idet snittet er lagt langs linjen 17-17 på fig. 16.

Det skal nå vises til fig. 1 på tegningene, hvor henvis-ningstallet 10 betegner en kryogen væske- eller LNG-tankbåt med et indre skrog 12 og et isolasjonssystem 13 anbragt rundt det indre skrog. Dette isolasjonssystem omfatter et ytre fiberarmert skumisolasjonslag 14 anordnet mot det indre skrog 12 og et indre skumisolasjonslag 16. Disse fiberarmerte skumisolasjonslag er fortrinnsvis tredimensjonalt glassfiberarmerte polyuretanskumlag. Dette fiberarmerte isolasjonsmateriale består av blokker eller planker eller lukketcellet polyuretanskum med glassfiberlag, hvor hvert fiberlag har fibre som strekker seg både i horisontalretningen og tverretningen, dvs. X- og Y-armeringsfibre og fiberlag hvor fibrene strekker seg i vertikalretningen, dvs. Z-armeringsfibre.

Fig. IA viser denne materialtype bestående av blokker 17 av lukketcellet polyuretanskum, hvor det i skummet er innleiret glassfiberlag 19 med utstikkende fiberender 21 for å lette limingen av de armerte polyuretanblokker 17 til et byggeelement, slik som en tankvegg. Polyuretanblokken 17 har glassfibre 23 som strekker seg vertikalt med utstikkende fiberender 25 for å lette limingen av de enkelte blokker til hverandre, og for å understøt-te den primære kledning eller membran slik det skal beskrives i det følgende, og lag av andre fibre 27 som strekker seg horison-talt og perpendikulært på fibrene 19. Denne type armering er kjent som X-Y-Z-armering, hvor X-fibrene er lengdefibre, Y-fibrene tversgående fibre og Z-fibrene vertikale fibre, og det resul-terende skum er kjent som "3D-skum". Planker av dette 3D-polyuretanskum bindes sammen ved hjelp av et egnet adhesiv, fortrinnsvis et polyuretanadhesiv for å bygge opp de ytre resp. indre isolasjonslag 14 resp. 16.

En tynn kledning eller barrieremembran 18 er anordnet i kontalt med det indre 3D-skumisolasjonslag 16 og forbindes med

dette på en måte som senere skal beskrives mer fullstendig. Denne membran er fremstilt av et lavtemperaturbestandig (liten varmeutvidelse) materiale, slik som nikkelstål og fortrinnsvis et høyle-gert nikkelstål, f.eks. det materiale som markedsføres som "Invar" skjønt det kan anvendes andre materialer, f.eks. rustfritt stål. Membranen 18 er av et fluidumtett materiale og danner et indre membranlignende kar beregnet på å oppta den kryogene væske. En sekundær membran 20 er lagt mellom det ytre 3D-skumisolasjonslag 14 og det indre 3D-skumisolasjonslag 16. Denne membran kan

være en kombinasjon av glassfiberduk med en tynn metallfolie, f.eks. aluminiumfolie, eller denne sekundære membran kan være en harpiksbelagt glassfiberduk, f.eks. belagt med polyuretanharpiks, eller denne harpiksbelagte glassfiberduk benyttes i kombinasjon med en polyvinylfluoridfilm,markedsført som "Tedlar". Denne sekundære membran - kan være ugjennomtrengelig og hindrer gjennom-gang av kryogen væske fra det indre skumisolasjonslag 16 til det ytre skumisolasjonslag 14.

Det skal nå vises til tegningenes fig. 2, hvor det første trinn ved installasjonen av isolasjonssystemet 13 ifølge oppfinnelsen er plassering eller montering av en rekke tapper 22 som anordnes med jevne mellomrom på det indre skipsskrog 12 og mot-standssveises til dette som antydet ved 24. Disse tapper eller skruer danner overføringspunkter for reaksjonsbelastninger som overføres fra den primære membran eller høylegerte nikkelstål-eller "Invar"-kledning 18, slik det senere vil bli beskrevet mer fullstendig. Når tappene er påsveiset på beholderveggen eller skipsskroget, blir det ytre,3D-armerte skumisolasjonslag 14 limt ved 26 til det indre skipsskrog 12. Som tidligere antydet blir den 3D-fiberarmerte polyuretanskumisolasjon som danner det ytre lag 14, fremstilt som rektangulære planker eller blokker 17, f. eks. omtrent 60 cm brede og omtrent 3 meter lange. Disse planker blir bundet sammen ved hjelp av et egnet adhesiv eller lim, slik som antydet ved 28 og best vist på fig. 3. Det ytre eller første lag av 3D-fiberarmert polyuretanskumisolasjon 14 blir limt til skipsskroget ved anvendelse av en vakuumpåføringsteknikk eller en annen egnet teknikk for å utøve et trykk som skal holde delene på plass under herdingen av adhesivet eller limet..

Den harpiksbelagte sekundære glassfibermembran 20 er limt på de respektive planker 17 av polyuretanskum som danner det ytre isolasjonslag 14, før disse planker limes til skipsskroget 12,

og etter en slik montering blir en overlappskjøt utført mellom plankene for at den sekundære membran,■ f.eks. en polyuretanbe-lagt glassfiberduk kombinert med en polyvinylfluoridfilm, som strekker seg kontinuerlig over hele overflaten på det ytre skumisolasjonslag 14.

De 3D-armerte skumisolasjonsplanker 17 i det ytre skumlag 14 er utstyrt med et system av sammenbundne kanaler 32. Som antydet på fig. 9 forløper kanalene 32 i horisontalretningen langs planke-til-planke-skjøtene og blir derpå koblet til en manifold ved hjørnene, som antydet ved 38, og manifolden er koblet til en vakuumpumpe (ikke vist) for å danne et lekkasjedetektorsystem for den sekundære membran. Kanalene 32 kan være plast- eller glass-fiberkanaler anordnet i tilpassede spor 3 6 som er utformet i poly-uretanskumplankene 17 og fastlimt ved 37 mot planke-til-planke-skjøtene 28.

Etter installasjon av det første eller ytre skumisolasjonslag 14 og den sekundære, membran 20 limes et annet eller indre skumisolasjonslag 16 på plass i kontakt med den sekundære membran 20 under anvendelse av den samme prosess som for installasjon av det første skumisolasjonslag 14, dvs. ved å lime 3D-skumisolasjonsplanker 17' som ligner plankene 17, idet plankene 17' limes sammen ved 28'. Etter at det indre skumisolasjonslag 16 er limt på plass over det første lag 14, kuttes det spor 4 0 i den øvre flate på det indre skumlag 16, og disse spor blir fremstilt parallelle med skipsaksen på longitudinaltlåtene. Disse spor danner en uttagning i det indre skumisolasjonslag 16 for å oppta et tun-geholderbånd 42 av limtre, som ved 43 er limt til det indre skumisolasjonslag 16, slik som vist i detalj på fig. 8 på tegningene. Tungeholderbåndene eller -strimlene 42 som skal beskrives mer detaljert i det følgende, tjener til å" forbinde den primære, høyle-gerte nikkelstålkledning 18 til det indre skumisolasjonslag 16.

Det skal på nytt vises til fig. 3 og 8, hvorav det fremgår at den primære kledning 18 er utformet av en rekke profiler 44 dannet ved par med oppstående flenser 46. Mellom hvert par tilstøtende flenser 4 6 er det anbragt et tungeformet festeorgan 48 som fortrinnsvis også er av et lavtemperaturbestandig materiale, slik som høylegert nikkelstål. Den nedre eller indre del av tungen' 48 blir opptatt i et spor 50 i en holdelekter 42 av limtre. Tungens 48 bøyde parti 52 er opptatt i en sidekanal 54 utformet i vinkel på 90° til kanalen 50 i tungeholderen 42. Den øvre del av tungen

48 er sveiset ved 56 til flensene 46. Det er således lett å se at holderen 42 av limtre tjener til å fastholde tungene 48 som er forbundet med den primære klednings profiler 44 og som derfor holder den primære kledning eller membranen 18 på plass mot det in-

dre skumisolasjonslag 16. Tungeholderne 42 og de tilhørende tun-ger 48 er jevnt fordelt over overflaten av det indre skumisolasjonslag 16 og holder kledningsprofilene 44 i den primære kledning på plass.

Den ovenfor angitte utforming av kanaltungesammenkoblingen mulig-gjør i noen grad relativ bevegelse mellom tungene og kanalene, og den primære kledning vil derfor kunne flyte eller gli over flaten på skumisolasjonen. Denne kledning er bare stivt festet langs hjørnene på beholderen eller tanken, slik det skal beskrives mer detaljert i det følgende.

Kanalene 50 og 54 i tungeholderlekteren 42 tjener også

som en kanal for lekkasjedetektorsystemet for den primære membran og som et tømmesystem for oksygen fra rommet bak den primære kledning. Lekkasjedetektorkanalene 50 og 54 for den primære membran-barriere er ført sammen i en manifold ved 58, slik som vist på

fig. 9, som er tilkoblet en vakuumpumpe (ikke vist). Kanalene 50 og 54 kan altså føres sammen i en manifold der de skjærer hulrommet 76 som er utformet ved de 90° og på fig. 2 viste tversgående hjørner. Lekkasjedetektorsystemet for den primære barriere tjener forskjellige funksjoner, nemlig å bestemme når det oppstår lekkasje i den primære membran eller kledning 18, å begrense det ytre trykk og fjerne oksygen fra rommet bak den primære membran for derved å hindre at den blir skadd ved buling inn i den tomme eller delvis fylte tank, som lekkasjedetektorsystem for den primære membran, å fjerne væske eller gass som lekker gjennom den primære membran og som et testesystem for vurdering av helheten i det sekundære membransystem. Det foran beskrevne sekundære kanalsystem benyttes til å oppdage lekkasje i den sekundære mem- - bran 20.

Det skal nå henvises til fig. 2 og 2a som viser den rette hjørnevinkelkonstruksjon for systemet ifølge oppfinnelsen ved en horisontal og en tversgående vertikal flate, og denne hjørnekon-struksjon er egnet til å oppta og overføre strekkbelastninger både i horisontal- og vertikalretningen i 90° fra den primære membran 18 til skipsskroget 12, idet det er anordnet en rekke sammenkoblingssystemer 60 med tilnærmet like mellomrom inne i skumisolasjonslagene 14 og 16 i et plan perpendikulært til planet

■på fig. 2, samt en rekke like sammenkoblingssystemer 60' som er anordnet i rett vinkel på sammenkoblingssystemene 60 og i avstand fra hverandre i et plan perpendikulært til planet på fig. 2 og også perpendikulært til planet gjennom sammenkoblingssystemene 60. Koblingssystemene 60' er plassert vekselvis mellom nabokob-lingssystemene 60, slik som vist på fig. 2a, og er også plassert inne i skumisolasjonslagene 14 og 16.

Det skal nå vises til et sammenkoblingssystem 60, og dette omfatter et rørformet, ikke metallisk koblingsstykke 62, fortrinnsvis av plast, som er anordnet rundt en av tappene 22 og passerer gjennom det ytre skumisolasjonslag 14 og strekker seg delvis inn i det indre skumisolasjonslag 16. Selv om det foretrekkes ikke metalliske koblingsstykker, kan det også benyttes metalliske koblingsstykker, f.eks. av stål. Koblingsstykket holdes på plass inne i skumisolasjonslagene og mot det indre skipsskrog ved hjelp av et limlag 64 eller ved at koblingsstykkét er punktsveiset til tappen 22. Det skal bemerkes at den sekundære kledning 20 er gjennomhullet for å oppta koblingsstykket 60, og det er derfor anordnet en sekundær, f.eks. harpiksbelagt, glass-fiberlask 66 som er avpasset rundt og limt på plass mot koblingsstykket .

Systemet for den på fig. 2 viste hjørneisolasjon for et 90° hjørne omfatter en vinkelanordning 68 av høylegert nikkelstål med i hovedsaken samme tykkelse som den primære kledning 18 og bestående av to vinkelelementer 70 og 70' anordnet i rett vinkel til hverandre og sammenbundet ved hjelp av et vinkelstykke 72 som er sveiset til vinkelelementene 70 og 70<1> for å holde dem i rik-tig stilling. Ved den indre ende på hvert vinkelelement 70 og 70' er det utformet en flens 74 eller 74' som er bøyd i rett vinkel til de respektive vinkelelementer 70 og 70'.

Inne i de bortskårne partier eller hulrom 76 og 76' i det indre skumisolasjonslag 16 er det henimot det rettvinklede hjørne plassert to hjørnestøtteelementer 78 og 78' for limtreet og disse er uthulet ved hver ende, slik som antydet ved 80. Skruer som

er betegnet 82, er anordnet for å holde limtrestøttene 78 og 78' og vinkelelementene 70 og 70' sammen i uttagningene 76 og 76' i

skumisolasjonslaget 16. Selv om det foretrekkes å benytte isolerende hjørnestøtteelementer 78 og 78', kan disse også være av metallisk materiale. Hver av limtrestøttene 78 og 78' har et bort-skåret parti som danner en uttagning 88 som er beregnet på å oppta et sveiseisolasjonselement 90 av asbest og rustfritt stål. De

tilstøtende ender i den primære membran 18 sveises ved 91 til vinkelelementene 70 og 70'.

Til limtrehjørnestøttene ved hjørnesammenstillingen, f. eks. ved 78, er det anordnet en stålkoblingsbolt 84. Denne koblingsbolt 84 har en fleksibel forbindelse med koblingsstykket 62 i form av et kuleledd 85 ved den ytre ende av bolten 84. Dette kuleledd opptas for fri rotasjon i et sete 85a montert på den indre ende av koblingsstykket 62, idet setet 85a har en krummet flate som er avpasset til krumningen på kuleleddet 85. Uttrykket "fleksibel forbindelse" er ment å bety en forbindelse mellom koblingsbolten 84 og koblingsstykket 62 som muliggjør fri bevegelse av en slik forbindelse i forhold til koblingsstykket. Bolten holdes ved den andre ende fast mot en skulder 87 på limtrehjørne-støtten ved hjelp av en mutter 86. Den midtre del av koblingsstykket 62 er fylt med skumisolasjon som vist ved 89. Koblings-sys.temet 60 1 er konstruert på samme måte som det foran beskrevne koblingssystem 60.

Det skal bemerkes at flensen 74 på vinkelelementet 70 er plassert rundt den indre skulder 92 på limtrestøtten 78, og flensen 74' på vinkelelementet 70' er plassert rundt den indre skulder 92' på limtrestøtten 78' for å feste vinkelelementene til de respektive limtrestøtter. Det skal også bemerkes at koblingsbolten 84 er parallell med vinkelelementet 70 og det tilhørende kled-ningsprofil 18a som er forbundet med dette og at koblingsbolten 84' er parallell med vinkelelementet 70' og det tilhørende kled-" ningsprofil 18a' som er forbundet med dette.

Det er således lett å se at når et skip er fylt med en kryogen væske, f.eks. LNG, vil de strekkbelastninger som utøves av den primære kledning 18 og kledningsprofilet 18a og hjørnesam-menstillingen 68 ved det rettvinklede hjørne i horisontalretningen, slik det er vist på fig. 2, opptas av koblingssystemet 60, dvs. limtrestøttene 78, den tilhørende koblingsbolt 84 og koblingsstykket 62, og disse reaksjonskrefter overføres til det indre skipsskrog 12. Strekkbelastninger som utøves av kledningen i vertikalretningen, slik det er vist på fig. 2, opptas av det lignende koblingssystem 60', og overføres til det indre skipsskrog 12.

Da limtrehjørnestøttene 78 og 78' er avstøttet av skumisolasjonslagene 16 og 14 og ikke av en stiv ramme og da denne skumisolasjon er relativt bløt og fleksibel, er det av spesiell betydning at kuleleddforbindelsen 85 og koblingsbolten 84 i de respektive koblingssystemer 60 og 60' tillater hjørnekonstruksjonen å beve-ges eller rotere i en viss utstrekning når en usymmetrisk belast-ning påføres av den primære kledning 18, slik at koblingsbolten kan dreies i en vinkel til den primære kledning 18 istedenfor parallelt med denne som vist på fig. 2. Den fleksible koblings-forbindelse 85 vil imidlertid muliggjøre fri rotasjon av enden av koblingsbolten forbundet med koblingsstykket 62 og utøver derved ikke høye spenninger i delene. Kuleleddforbindelsen 85 har dertil den fordel at koblingsstykket 62 opprinnelig kan være plassert i en vinkel til bolten 84, f.eks. ved et hjørne som ikke er 90°.

Istedenfor koblingsbolten 84 kan det benyttes en metall-stang, f.eks. en stålstang, som ved den ytre ende er i gjengeinn-grep med koblingsstykket 62 og ved den indre ende er koblet til eller i inngrep med hjørnestøtten 78. Når det imidlertid benyttes en slik gjenget stangforbindelse med koblingsstykket, kan det oppstå tretthetsbrudd i gjengene etter en tid under normale opera-sjonsbetingelser.

Koblingsinnretningene 60 og 60' opptar strekkbelastningene fra den primære kledning 18 ved det rettvinklede hjørne og overfører disse direkte til skipsskroget, og de ikke metalliske koblingsstykker eller plastkoblingsstykker 62 og 62' kontrollerer den termodynamiske tilstand og gir bedre isolasjon. Varmeover-gangsprøver har imidlertid vist at det også kan benyttes stålkob-lingsstykker. Koblingsstykkene 62 og 62' tjener også til å av-tette den sekundære kledning 20 og hindrer inntrengning av kryogen væske i tilfelle av lekkasje av kryogen væske gjennom den primære kledning og det indre skumisolasjonslag 16. Det skal videre bemerkes at bruken av 3D-armert skumisolasjon også er fordel-aktig når det gjelder å oppta strekkbelastninger, og termiske belastninger blir også opptatt av 3D-skumisolasjonen ved hjørnene.

Når skumisolasjonen blir blottlagt mot en kryogen væske, vil den begynne å trenge inn i skumisolasjonsmaterialet. Etter-hvert som væsken trenger inn i skumisolasjonen vil den i en viss dybde fordampe til gass og ekspandere på grunn av den økede tem-peratur. Denne lokale oppbygging av damp- eller gasstrykk inne i den armerte skumisolasjon vil hindre væskegasskilleflaten i å bevege seg dypere inn i skumisolasjonen. og begrenser den dybde som væsken trenger inn i denne. Da det er antatt at inntrengning i skumisolasjonen av et materiale som har en høyere ledningsevne,.. ville ødelegge denne væskegasskilleflate og bevirke at den ble forskjøvet dypere inn i skumisolasjonen og resultere i en dras-tisk reduksjon i bakflatetemperaturen i området, var det uventet å finne at en egnet utformet kombinasjon av et koblingsstykke 62 og en koblingsbolt 84, selv om denne består av ét metallisk materiale, ikke ødelegger stabiliteten for denne væskegasskilleflate.

Koblingssystemet 60a og 60a' for et 90° hjørne på en skråflate er vist på fig. 5 på tegningen. Disse koblingssystemer ligner på koblingssystemene 60 og 60' for det ovenfor beskrevne og på fig. 2 viste rettvinklede hjørne. I systemene på fig. 5 er det imidlertid anordnet korte stålrør 94 og 94<1> som er sveiset til det indre skipsskrog 12 og et plastkoblingsstykke, f.eks. sprøyte-støpte polyesterkoblingsstykker 96 og 96', er gjenget inn på stål-rørene 94 og 94'. Det ytre endeparti på koblingsstykkene..96 og 96' er uthulet og fylt med skumisolasjon betegnet 100, og de ytre ender på disse koblingsstykker er ved 101 limt til det indre skipsskrog 12. Det er lett å se at det rettvinklede hjørnestøttesystem på fig. 5 virker på lignende måte som systemet på fig. 2 når det gjelder strekkbelastninger som oppstår ved sammentrekning av den primære kledning i to på hverandre perpendikulære retninger, også omfattende usymmetriske belastninger, og at slike strekkrefter over-føres effektivt til skipsskroget.

Det skal nå vises til fig. 4 på tegningene, hvor det er vist en lengdehjørnesammenstilling ved en skråvinkel på 135°. Denne lengdehjørneutforming er forskjellig fra et 90° hjørne, idet membranbelastningen som overføres av isolasjonssystemet er lavere sammenlignet med den for et 90° hjørnesystem ifølge fig. 2 og 5.

I hjørneutformingen på fig. 4 er det anordnet to limtreisolasjons-strimler 102 som opptas i spor 104 i det indre skumisolasjonslag 16 og strekker seg i motsatte retninger fra hjørnet. Limtrestrimlene 102 er limt til skumisolasjonen 106. Selv om det foretrekkes isolerende, ikke metalliske støttestrimler 102, kan det også benyttes metallstøttestrimler, hvis dette skulle være ønskelig. En 135° hjørnevinkelmembran 108 av høylegert nikkelstål er avpasset over limtrehjørnestrimlene 102 og er forbundet med disse ved hjelp av popnagler eller treskruer 112. De overlappende endepartier på den primære kledning 18 og hjørnevinkelelementet 108 er festet til hverandre ved en sveis som er betegnet 110. Som foran antydet vil de strekkbelastninger som skyldes sammentrekning av den primære kledning ved dette 135° hjørne og som overføres til skipsskroget, være relativt lave sammenlignet med strekkbelastningene ved 90° hjørner. Sveiseisolasjonselementet 90 av asbest/rustfritt stål som benyttes i den på fig. 2 viste 90° hjørneavstøtning, kan også benyttes som beskyttelse under sveising av den på fig. 4 viste 135° hjørneutforming, hvis dette finnes påkrevet. Det blir da utformet en uttagning i limtreisolasjonsstrimmelen 102, som tilsvarer tykkelsen på en slik rustfri stål/asbest-plate.

Det skal nå vises til fig. 6, hvor det er vist en konstruksjon av et treveis- eller treveggshjørne ved skjæringen mellom et 135° hjørne og et tversgående 90° hjørne. Dette treveishjørne må kunne motstå både strekk- og bøyebelastninger. Som vist på fig. 6 og 7 er det utformet et treveggshjørneelement 114 av stål, hvorav to sider 116 danner en vinkel på 135° og den tredje side 118 danner en vinkel på 90° med hver av sidene 116. Hver av 135° vin-kelsidene 116 er anbragt over en limtrestøtte 120 som opptas i et spor 122 i det indre skumisolasjonslag 16, og den tredje side i trevegghjørnet er anordnet i kontakt med en limtrestøtte 124 som opptas i et spor 126 i den indre skumisolasjon 16. Limtrestøtten 124 er anordnet i en vinkel på 90° med limtrestøttene 120. Lim-trestøttene som dannes av elementene 120 og 124 har også en tre-veggsform, og selv om en slik treveggsstøtte fortrinnsvis er av et ikke metallisk materiale, kan den også være fremstilt av metall.

Hver av de to sider 116 og den tredje side 118 i treveggs-hjørneelementet 114 er avstøttet på et glassfiber- eller stålkob-lingsrør 128 som er perpendikulært på hver av disse sider og strekker seg gjennom såvel det indre som det ytre skumisolasjonslag 16 resp. 14, fra de respektive sider i treveggselementet 114 til det indre skipsskrog 12. De ytre ender på koblingsrørene 128 er gjenget inn i et stålrør 130 som ved 132 er sveiset til det indre skipsskrog 12.

Koblingsrørene 128 er limt og avtettet ved 134 til de inntilliggende skumlag 14 og 16, og en glassfiberforingsbrikke 136 er avpasset rundt koblingsrøret 128 og limt og avtettet mot dette.

En stålinnsats 138 er gjenget inn i den øvre ende i hvert koblingsrør 128 og opptar en skrue 140 som forbinder de respektive sider 116 og 118 i treveggselementet 114 til glassfiberrørene.Det indre av rørene 128 mellom innsatsen 138 og det indre skipsskrog 112 er fylt med polyuretanskum 142. Endepartiene på den primære, høylegerte nikkelstålkledning 18 er ved 146 sveiset til de respektive sider 116 og 118 i hvert treveggselement 114, slik som vist ved 14 4.

Det kan sees på fig. 7 at ved de 90° vinkelpartier i tre-veggsvinkelkonstruksjonen vil strekkbelastningen som skyldes kontraksjon eller sammentrekning av den primære kledning 18, bli over-ført i to retninger 90° på hverandre til skipsskroget via glassfi-berrørene eller koblingsstykkene 128. Disse rør med uretanskum-fylling 134 innlagt frembringer en effektiv isolasjon mellom tre-veggelementet 114 av stål og det indre skipsskrog 12. Som vist på fig. 6 vil enhver bøyebelastning som skyldes kontraksjonen av den primære kledning 18 ved et treveggshjørne opptas av glassfiber-rørene 128 som er forbundet med sidene 116 i treveggselementet 114 og som igjen er festet til det indre skipsskrog 12.

Selv om de på fig. 8 viste kanaler 50 og 52 som er utformet i de tungefastholdende limtrestrimler 42, tjener som lekkasjedetektorkanaler ved forbindelsen med tungene 4 8 til den primære membran eller kledning 18 av høylegert nikkelstål, kan det også være anordnet ytterligere lekkasjedetektorkanaler på andre steder i det indre skumisolasjonslag 16 og me.llom de steder tungene 48 er plassert langs den primære kledning. Som vist på fig. 10 kan det således også være anordnet limtrekanalelementer 148 med jevne mellomrom i spor 150 i det indre primære skumisolasjonslag 16 under den prirrære kledning 18 av høylegert nikkelstål. Slike limtrekanalelementer omfatter et spor eller en kanal 152 og en rekke slike kanaler er koblet sammen i en manifold slik som beskrevet foran og koblet til en vakuumpumpe hvis dette skulle være ønskelig, for derved å oppdage lekkasjer eller'å fjerne oksygen fra rommet mellom den primære membran 18 og det indre skumlag 16, idet dette virker brannhindrende. Dette rom kan derpå fylles med nitrogen, der kanalene kan benyttes til dette formål.

Som et alternativ til det lekkasjedetektorsystem som er vist på fig. 10 og ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter et system for rensing og bortføring av eventuelle gasser mellom den primære membran 18 og det indre skumlag 16, slik som vist på fig. 11, et rom som er anordnet mellom overflaten på skumlaget 15 og membranen 18 ved at Z-armeringsfibrene i 3D-skumisolasjonen strekker seg ut fra overflaten på skumlaget 16. Til dette formål kan det, slik som vist på fig.lA, være påført et harpiks-belegg, f.eks. polyesterbelegg, på de utstikkende fiberender 25

på de vertikale armerings fibre 23 i det fiberarmerte skumlag 16 for derved å stabilisere endene på Z-fibrene og for å sikre at de ikke avstøttede fiberender 25, som strekker seg forbi skumflaten, vil holde seg stive. Den primære membran 18 blir i dette tilfelle avstøttet på endene av Z-armeringsfibrene og ikke direkte på skumoverflaten, slik at det dannes et lite gap eller rom 154 mellom skummet og membranen. Ved å koblo en vakuumpumpe til dette rom eller gap 154 og/eller til kanalene 50 og 54 på fig. 8, vil den primære kledning videre trekkes lett, men fast mot det indre skumisolasjonslag 16.

Istedenfor å avstøttes mot de utstikkende fiberender på

det armerte skumisolasjonslag 16 kan membranen 18 avstøttes på

den tilstøtende flate på dette skumlag, og denne skumlagoverflate kan da være oppruet eller forsynt med spor som danner lekkasjedetektorkanaler.

Det skal nå vises til fig. 12 og 13 på tegningen, hvor

det er vist et ytterligere trekk ved eller en modifikasjon av oppfinnelsen. Istedenfor å plassere det ytre skumisolasjonslag 14 direkte i kontakt med og limt til det indre skipsskrog 12, slik som vist på fig. 2 og 3, er det ifølge denne modifikasjon av el-

ler dette trekk ved oppfinnelsen anordnet elementer for å avstøtte og holde det ytre skumisolasjonslag 14 i en avstand fra det indre skipsskrog, slik at det ikke blir nødvendig å binde det ytre iso-las jonslag direkte til det indre skipsskrog 12. Ved denne modifikasjon blir det ikke nødvendig å rense overflaten på det indre skipsskrog 12 før påføringen av et adhesiv eller å oppvarme sam-menbindingsområdet når skumisolasjonslaget 14 skal limes til dette,

og det dannes også en sump for oppsamling av eventuelt vann som skulle lekke gjennom det indre skipsskrog.

På fig. 12 og 13 er det'derfor anordnet en avstandsplate eller isolasjonsstøtteplate 156 som strekker seg hovedsakelig rundt hele skumisolasjonssystemet 13 og som avstøtter den ytre skumisolasjon 14 i avstand fra det indre skipsskrog 12. Avstandsplaten 156 kan utformes av et egnet materiale, f.eks. en harpiksbelagt glassfiberarmert plast, en .plast slik som polyvinylfluorid eller limtre (limlaminerte treplater), som er tilstrekkelig sterkt til å avstøtte isolasjonssystemet 13 og samtidig gir en ytterlige-

re effektiv tilleggsisolasjon.

Avstandsplaten 156 er utformet av en rekke plateelementer 158 som skjøtes sammen og understøttes i avstand fra det indre skrog 12 ved hjelp av en koblingskonstruksjon som generelt er betegnet 160. Avstands- eller isolasjonsstøtteplatene limes ved 162 til den ytre flate på det ytre skumisolasjonslag 14. Koblings-konstruks jonen 160 omfatter et avstandselement 164, f.eks. i form av en stålbrikke med egnet tykkelse. Tykkelsen av avstandselemen-tet 164 velges slik at det får en passende avstand eller et gap 166, f.eks. på 4 til 12 mm, mellom avstandsplaten 156 og det indre skipsskrog 12, og at det dannes en plan flate for avstandsplaten. Dette avstandselement 16 4 kan limes ved 16 7 til det indre skipsskrog 12 eller festes ved punktsveising til det indre skipsskrog 12.

De til hverandre støtende kantpartier 168 på plateelementene 158 er lagt mellom to harpiksbelagte glassfiberarmerte plast-eller limtrestrimler 170, og denne sammenstilling holdes på plass av en stålskive 172 og en mutter 174 på en bolt 176 som ved 178

er sveiset til det indre skipsskrog 12. De møtende flater på de ytre kantpartier 168 på plateelementene 158 og limtrestrimlene 170 limes sammen av et belegg med et adhesiv før sammenstillingen av disse partier, slik at det dannes en tettende sammenbinding mellom tilstøtende plateelementer 158. Hele sammenkoblingsanord-ningen 160 er anbragt inne i et passende utskåret parti 179 i til-støtende ytre skumisolasjonslag 14, slik det best er vist på fig. 12. En rekke koblingssystemer 160 er anordnet med passende mellomrom rundt hele skumisolasjonssystemet 13 innenfor det indre skipsskrog 12.

De sentrale deler 180 i avstandsplatene eller isolasjons-støtteplatene 158 er understøttet av og/eller festet til det indre skipsskrog ved hjelp av en rekke med mellomrom anordnede plastad-hesiv- eller støttestrimler 182 med form som vulster eller strimler mellom plateelementene 158 og det indre skipsskrog 12, og de er lagt tilnærmet parallelt rundt hovedsakelig hele skipsskroget. Vulstene eller strimlene 182 har en tykkelse som er avpasset slik at de holder avstands- eller isolasjonsstøtteplatene 158 plane og hovedsakelig parallelle med det indre skipsskrog over lengden og periferien av avstands- eller isolasjonsstøtteplatene 158 rundt skumisolasjonssystemet 13. Da det indre skipsskrog ikke er plant og isolasjonsstøtteplatene 158 må understøttes over en stor del av overflatearealet, påføres vulstene eller strimlene 182 som en væske eller bløt masse for å kompensere for uregelmessigheter i skips-veggens planhet. Med dette for øye anvendes det en myk eller ut-støpbar plastadhesivforbindelse av enhver egnet type, f.eks. en epoksy- eller polyesterharpiks eller kittlignende masse, som for-mes til vulster eller strimler 182. Disse vulster eller strimler av bløt, føyelig, ikke herdet adhesiv påføres enten på isolasjons-støtteplatene 158 eller på det indre skipsskrog 12, og isolasjons-støtteplatene skrues på plass ved hjelp av koblingssystemene 160. Den foretrukne .praksis er å fordele slike støttevulster eller

-strimler med jevne mellomrom langs lengden av avstands- eller iso-las jonsstøtteplatene 158. Når adhesivvulstene eller -strimlene 182 er plassert mellom isolasjonsstøtteplatene 158 og skipsskroget 12, er de i en flytende, men likevel relativt stiv tilstand, og

når de påføres et trykk via støtteplatene 158, vil adhesivvulstene flyte og fylle, dvs. strekke seg over hele rommet eller gapet 166 mellom det indre skipsskrog og den plane isolasjonsstøttepla-te 158, slik det er vist på fig. 13. Vulstene blir også adhesivt forbundet mot de anliggende flater på plateelementene 158 og det indre skipsskrog på tross av eventuelle ujevnheter eller forvrid-de partier på det indre skipsskrog.

I adhesivvulstene 182 inngår det en i og for seg kjent

og egnet katalysator som muliggjør en gradvis etterfølgende herding av adhesivet ved normal- eller romtemperatur, slik at det dannes en lastbærende støtte- og festepute for isolasjonsstøtte-platene. Ved herding av adhesivet ved normal- eller omgivelsestem-peratur unngås det å varme opp skipsskroget. Rommet 166 som dannes henimot isolasjonsstøtteflaten tilveiebringer et hulrom eller en sump for oppsamling av vann som måtte lekke gjennom eventuelle sprekker i det indre skipsskrog. Dette ville antyde tilstedevæ-relse av farlige påkjenningssprekker i det indre skipsskrog, og det innlekkede vann kan det gis avløp for til bunnen av skipet, hvor det kan fjernes ved hjelp av egnede hjelpemidler (ikke vist).

Rommene 179 og 184 over koblingselementene 160 fylles

med to 3D-skumisolasjonsstrimler 186 og 188, og en overlappende, sekundær kledningslask, f.eks. av harpiksimpregnert glassfiberduk, er lagt mellom strimlene 186 og 188 som er limt til de tilstøtende skumisolasjonslag 14 og 16 ved 191 resp. 193.

Den på fig. 12 og 13 viste anordning viser konstruksjonen og plasseringen av avstandsplatene 156 langs alle deler av den indre tankflåte unntatt ved hjørnene. På fig. 14 er det vist et 135° lengdehjørne i likhet med det på fig. 4, og det er lett å se at koblingskonstruksjonen 160 er plassert ved spissen av hjørnet. En hjørneavstandsplate eller isolasjonsstøtteplate 194 med en vinkel på 135° er plassert mellom inntil hverandre liggende koblingssystemer 160 ved dette hjørne og er ved motstående ender koblet til en avstandsplate 158.

Fig. 15 viser avstandsplatekonstruksjonen ved en 90° hjørnevinkel på lignende måte som på fig. 2. På fig. 15 er det benyttet en hjørneavstandsplate 196 i form av et stivt rettvinkel-profil av stål som ved motstående endepartier er festet til det indre skipsskrog 12 ved hjelp av bolter 198 som er sveiset til skroget. Endepartiene på hjørneavstandsplatene er derfor utstyrt med vinkelelementer 200 som fastholdes av boltene 198 og tilhørende muttere 202. Vinkelelementene 200 er bøyd til en Z-form rundt endene på hjørneavstandsplaten 196 og danner et plant utadstikkende parti 204 som fastholdes av koblingskonstruksjonen 160. Disse endepartier 204 og den ytre flate på de tilstøtende endepartier på hjørneavstandsplaten 196 er henimot boltene eller tappene 198 ved 206 limt til den indre flate på skipsskroget. Det skal bemerkes at adhesivlaget 206 er så tykt at det holder hjørneavstandsplaten 196 i en kort avstand fra det indre skipsskrog.

I den på fig. 15 viste hjørnekonstruksjon skal det bemerkes at "Nelsonboltene" 22 som koblingsstykkene 62 er forbundet med, er montert på hjørneavstandsplaten 196 istedenfor på det indre skipsskrog 12, idet det i utførelsen på fig. 2 ikke forefin-nes avstandsplater.

Avstandsplatekonstruksjonen ved et treveggshjørne som dannes både av et 135° hjørne og et 90° hjørne, slik som vist på

fig. 6 og 7, er lik den konstruksjon som er vist på fig. 14 og 15, unntatt at hjørneavstandsplatene som tilsvarer 194 og 196 på fig. 14 og 15, vil ha form som et treveggshjørne i likhet med ståltre-veishjørnet 114 på fig. 6 og 7, men i avstand fra dette som vist på fig. 15.

Denne avstandsplatekonstruksjon for et treveggs- eller treveishjørne er vist på fig. 16 og 17. Avstandsplaten 208 på fig. 16 og 17 er således i form av et treveggshjørne, hvor to sider 210 danner en vinkel på 135° med hverandre og den tredje side 212 danner en 90° vinkel med hver av sidene 210. Sidene 210 og 212 i treveggshjørneplaten 208 holdes i en avstand fra det indre skipsskrog som i tilfelle med avstandshjørneplatene 194 og 196 på fig. 14 og 15, nemlig ved å anvende koblingsforbindelsen 160 og avstøttings- og forbindelseskomponentene 198,200,203 og 204, vist på fig. 14 og 15, hvor avstandsplaten 208 ved motstående ender forbindes med hovedavstandsplaten 158. I utførelsen på fig. 16 og 17 skal det imidlertid bemerkes at de ytre ender på koblings-rørene 128 gjenges inn i stålrørene 130 som igjen er sveiset til treveggshjørneavstandsplaten 208. Det er således lett å se at med denne utførelse vil både strekk- og bøyebelastninger som skyldes sammentrekning eller kontraksjon av den primære membran, bli overført via koblingsrørene 128 til avstandsplaten 208 og fra avstandsplaten 208 til det indre skipsskrog 12.

Claims

1. Beholder for lagring og/eller transport av kryogen flytende gass, omfattende en beholdervegg (12) og i det minste et fiberarmert isolasjonslag (14,16) av skumplast anordnet inntil beholderveggen, en lavtemperaturbestandig metallkledning (18) i kontakt med innersiden av nevnte i det minste ene isolasjonslag (14,16), og med mellomrom anordnede festeanordninger som holder metallkledningen (e) (18) på plass på isolasjonslaget(lagene) (14,16) karakterisert ved at festeanordningene omfatter tuhgefor-mede organer (48) som rager ut av kledningen (18) i retning mot beholderveggen (12) og griper i kanalformede spor (50,54) som er utformet i isolasjonslaget anbragte og med isolasjonsmateriale forbundne holdere (42).

2. Beholder ifølge krav 1, karakterisert ved at inngrepet mellom tungene (48,52) og sporene (50,54) er løst, slik at metallkledningen (18) kan bevege seg noe i forhold til isolasjonslaget.

3. Beholder ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tungene (48) er av høylegert nikkelstål og tungeholderne (4 2) er av limtre.

4. Beholder ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at holderorganene (42) er skinner eller planker som er anordnet og festet i spor (40) i isolasjonslaget (14,16).

5. Beholder ifølge et av kravene 1-4, med en innerkledning (18) og en mellomkledning (20),karakterisert ved at tungene (48) er festet til innerkledningen (18).