NO146351B

NO146351B - Anordning ved opplagring

Info

Publication number: NO146351B
Application number: NO783969A
Authority: NO
Inventors: Harald Aarseth
Original assignee: East West Marine
Priority date: 1978-11-24
Filing date: 1978-11-24
Publication date: 1982-06-07
Also published as: JPS6238198B2; NO783969L; DK149405B; FI793692A; NO146351C; GB2036280A; US4345861A; FR2442178B3; DE2946771A1; JPS55106882A; FI67519C; GB2036280B; SE440741B; DK494679A; FR2442178A1; FI67519B; SE7909511L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved opplagring

for store, stort sett sylindriske, liggende tanker ombord i skip for transport av flytendegjorte gasser med lav temperatur, omfattende et antall opplagringer som hver omfatter en tankdel som er fastsveiset til tanken og en skrogdel som er forbundet med skipets skrog, idet det mellom tankdel og skrogdel er anbragt termisk isolasjon.

På grunn av hittil lite tilfredsstillende løsninger for opplagring av store sylindriske tanker, f.eks. til transport av LNG, har alternativ med sylindriske tanker ikke funnet anvendelse for store skip, dette til tross for at såvel for produksjon som for installasjon ombord i skip, er sylindertanker å fore-trekke fremfor f.eks. kuleformede tanker som hittil har vært dominerende blant typer av uavhengige tanker for transport av

LNG.

Sylindriske tanker har hittil vært anvendt for skip opptil ca.

15 000 m^ totalt lastetankvolum, mens skip med kuletanker for transport av LNG har blitt bygget med opptil ca. 130 000 m"* totalt lastetankvolum.

For opplagring av sylindriske tanker ombord i mindre eksisterende skip er det kjent å benytte sadelopplagringer, men ved store og meget store tanker vil dette systemet ha åpenbare svakheter som: - Komplisert kraftoverføring mellom fundament og lastetank. Spesielt vil det oppstå store lokale bøyemomenter i tankskallet ved opplagringskantene og med stor nødvendig skalltykkelse som resultat. - Anleggsflaten mellom tank og fundament vil være meget usikker å forutberegne ved alle forekommende betingelser, og representerer derved en usikkerhetsfaktor med risiko mot at lokale overbe-lastninger og sprekker kan forekomme i tankmaterialet, og vil derved være i strid med de strenge krav til nøyaktige forutberegninger av spenninger og utmatningsforhold i tank-materialene som kreves av klassifikasjonsselskapene.

Det kjennes for øvrig andre forslag til opplagringer enn sadelopplagringer for sylindriske tanker, men disse synes ikke å ha funnet anvendelse for større tanker i skip.

Det er oppfinnelsens hensikt å tilveiebringe en opplagring av den innledningsvis nevnte type som ikke er beheftet med ovennevnte mangler og ulemper og som videre kan tillate anvendelse av sylindriske tanker i skip med totalt lastetankvolum av størrelsesorden 200 000 - 400 000 m<3>.

Videre er det oppfinnelsens hensikt å tilveiebringe et opplagringssystem som er slik arrangert at det er statisk bestemt, hvorved: Innspenningsmomenter på grunn av skrogets bøyning, f.eks. i sjøgang ikke vil kunne overføres til tankene, og ei heller forekomme på grunn av bøyning av selve tanken;

hvert av de fire opplagrene er pre-destinert ifølge oppfinnelsen til å oppta en eller flere av opptredende horisontale og vertikale kraftkomponenter samt forhindre forskyvning av tanken i respektive kraftretninger;

det er i stand til å absorbere relative termiske bevegelser av rotasjonsmessig såvel som av lineær karakter, uten at dette medfører introduksjon av innspenningsmomenter i opplagrene;

det gir god termisk isolasjon mellom tank og omgivende skrog; og det forhindrer tankene i å løfte seg ved fylling av sjø i rommet rundt tankene.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning av den innledningsvis nevnte type, hvor det karakteristiske er at opplagringene er fire i antall for hver tank, idet tre av opplagringenes skrogdeler har forskjellig horisontalbevegelighet i forhold til skroget, mens den fjerde er fast, at hver tankdel er forbundet med den respektive skrogdel ved hjelp av et kuleledd, og at den termiske isolasjon er anbragt mellom de deler av kuleleddet som er tilordnet hhv. tankdelen og skrogdelen.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen fremgår av un-derkravene.

Ved opplagring av separate tanker for flytendegjorte gasser

er det fire klassiske tekniske problemer som må tas i betraktning og finnes løsning for, nemlig:

1. Tilstrekkelig mekanisk styrke i opplagringen for å overføre alle forekommende statiske og dynamiske krefter fra lastetankene til skrogstrukturen. 2. Mulighet f or termisk ekspansjon ved opplagring på grunn av sterk varierende temperatursvingninger i materialet for lastetankene, mens omgivende skrogmaterialer har tilnærmet aktuel omgivelsestemperatur i luft og sjø. 3. Opplagringssystemet må tilveiebringe isolasjon mellom lastetank og tilgrensende skrogstruktur, idet skrogmaterialene forut-setningsvis ikke skal dimensjoneres for de lave temperaturer hvorved lasten transporteres. 4. Minimalisere overførsel av krefter, forårsaket av skrogets deformasjoner i sjøgang, til lastetankene.

En fullstendig unngåelse av en slik interaksjon er bare mulig ved et statisk bestemt opplagringssystem. 5. Arrangement som forhindrer at tanken fritt får bevege seg dersom rommet rundt tanken blir fylt av sjø.

Foreliggende oppfinnelse angir løsning for alle grunnleggende problemer på en ny og effektiv måte, samtidig som den gir enkel produksjon og installasjon av tankene. Dette vil fremgå

av følgende beskrivelse av det utførelseseksempel på oppfinnelsen som er vist på tegningene, hvor

fig. 1 skjematisk viser et vertikalt lengdesnitt og et grunnriss av et tankskip med sylindriske tanker,

fig. 2 viser et grunnriss av en tank opplagret ifølge oppfinnelser,

fig. 3 viser i noe større målestokk et snitt langs linjen III-III på fig. 2,

fig. 4 viser i noe større målestokk et snitt langs linjen IV-IV på fig. 2,

fig. 5 viser et noe forstørret snitt langs linjen IV-IV på fig. 3,

fig. 6 viser et noe forstørret snitt langs linjen VI-VI på

fig. 3,

fig. 7 viser et snitt langs linjen VII-VII på fig. 6,

fig. 3 viser et forstørret utsnitt av venstre opplager på fig. 3,

fig. 9 viser et snitt langs linjen IX-IX på fig. 3,

fig. 10 viser forstørret detalj på fig. 3,

fig. 11 viser .forstørret detalj på fig. 4 som angitt,

fig. 12 viser forstørret detalj på fig. 4 som angitt.

■a

Det på fig. 1 viste tankskip er forsynt med seks liggende sylindriske lastetanker 2. Fem av disse har sin lengdeakse orientert tverrskips mens den sjettes lengdeakse er orientert langskips.

Slik det fremgår av fig. 2, er hver tank opplagret på et system av fire opplagre som er betegnet med hhv. A, B, C og D

og som er anordnet to og to ved motsatte ender av tanken. I

det viste utførelseseksempel er opplagrene arrangert for å tilveiebringe tekniske løsninger til de fem angitte klassiske problemer, og hvert opplager er tildelt forskjellige funksjoner som en følge av dette.

Denne karakteristiske funksjonsfordeling ifølge oppfinnelsen

er angitt i nedenstående tabeller, hvor "+" betegner at angjeld-ende funksjon er tilstede mens "~" betegner at den ikke er det.

Fri rotasjon, eller sagt på en annen måte, unngåelse av innspenningsmomenter ved opplagrene, er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved alle forekommende belastningstilfeller, nemlig: - Ved forandring av tankens diameter på grunn av endringer av temperatur i tankmaterialet. - Ved statisk og dynamisk bøyebelastning av tanken under på-kjenning av egen vekt.

For disse to tilfeller vil tankdelen av opplageret rotere i kuleleddet, mens skrogdelen av opplageret vil bli uberørt.

- Ved deformasjoner av skrogbjeiken f.eks. i sjøgang, vil skrogdelen av opplageret rotere i kuleleddet, mens tankdelen blir

uberørt.

Ved at interaksjon mellom skrog og tank unngåa som beskrevet ovenfor, gir følgende meget viktige fordeler: - Mindre risiko mot sprekkdannelse i tanken, og med de store konsekvenser det kan få, ved at enklere og sikrere spennings- og utmatningsanalyse av tankmaterialet er mulig. - Unngåelse av til dels omfattende lokale forsterkninger i tankene for å kompensere tilleggspåkjenninger.

Som det vil ses av tabellene, gir alle opplagringspunktene termisk isolasjon mellom tank og skip. Videre tillater alle opplagrene rotasjon av tanken i forhold til opplagrenes feste i skipet, og vice versa.

Alle opplagrene bortsett fra A tillater lineær termisk ekspansjon, men på forskjellig måte .slik det er angitt ved piler ved hvert av disse på fig. 2. Således vil opplager B kun tillate ekspansjon på tvers av tankens 2 lengdeakse 3. Opplager C tillater bevegelse parallelt med tankens lengdeakse, mens opplager D muliggjør bevegelse både på tvers og på langs av lengdeaksen.

Når lastetanken 2 kontrakterer eller ekspanderer ved nedkjøling, resp. oppvarming, vil tanken styres slik at dens lengdeakse 3 parallellforskyves mens opplager A blir liggende fast.

Alle opplagringene er istand til å oppta vertikale krefter.

Slik det best fremgår av fig. 3 og 5, er tanken 2 ved opplagrene innvendig forsterket med et system av ringstegplater 4 med en flensplate 5. De rom som herved dannes kan med fordel benyttes for føring av ledninger 6 for produkt, elektrisk kraft, spyle-gass etc, og for adkomst til tankens bunn fra en dom 7, f.eks. ved hjelp av en leider 8.

Dimensjonene av dette forsterkningssystem er avhengig av påførte ytre krefter og eventuelle bøyemomenter. Størrelsen av slike bøyemomenter forårsaket av vertikale reaksjonskrefter vil være avhengig av opplagrenes beliggenhet i forhold til tankens periferi. Ifølge oppfinnelsen er opplagrene plassert slik at vertikal-kraftens retning 9 stort sett tangerer forsterkningssystemets nøytralakse 10. De påførte ytre bøyemomenter på grunn av vertikalkrefter vil derfor bli redusert til et minimum.

På grunn av skipets mulige krengning og rulling er opplagringssystemet innrettet til å oppta tverrskipskrefter. Videre er det slik arrangert at reaksjonskrefter og momenter som overføres til tankstrukturen får minst mulig konsekvenser med hensyn til lokal forsterkning av tankstrukturen. Ved den viste plassering av opplagrene blir således det ytre bøyemomentet som påføres tanken av begrenset størrelse. Slik det fremgår av fig. 2 og foregående tabell, er opplagrene A og B i det viste utførelses-eksempel istand til å oppta tverrskipskrefter.

Da opplager A ikke behøver å tillate lineær termisk relativ-bevegelse, blir evnen til opptagelse av tverrskipskraft fra tanken ganske enkelt oppnådd ved at opplagerets skrogdel er direkte sveiset til skrogstrukturen. Opplager B må gi mulighet for langskips termisk betinget bevegelse. Som det fremgår av fig. 3 og 9, er dette oppnådd ved et glidesystem mellom opplagerets skrogdel og elementer som danner naturlige deler av skroget, og påsveisede elementer som hindrer at tanken får bevege seg i uønsket retning.

For å -redusere friksjonskreftene ved glidning, kan det arrangeres et smøresystem i glideflatene, eller innlegges mellomleggs-materialer som har lav friksjonskoeffisient. Det kan også anføres at glidebevegelsene vil skje under nedkjøling av tanken, dvs. når tankene er praktisk talt tomme, slik at opptredende friksjonskrefter vil være av beskjeden størrelse.

På grunn av skipets gange i sjø og mulige støt mot kai e.l., er tankene forankret slik at de kan oppta langskips dynamiske krefter. Som det fremgår av fig. 2 og ovennevnte tabell 1, ut-føres denne funksjon av opplagrene A og C.

For opplagrene C, slik det fremgår av fig. 4 og fig. 11, oppnås dette på lignende måte som for opplager B, bortsett fra at elementene 14 er orientert dreiet 90° i horisontalplanet i for-

hold til den stilling som er vist på fig. 8 og fig. 9.

Opplager D er i prinsipp vist på fig. 12, hvor det fremgår

at opplagerets skrogdel kan gli fritt mot skrogstrukturen i begge horisontale retninger.

Fri rotasjon eller unngåelse av innspenningsmomenter ved alle opplagrene, er som tidligere nevnt ifølge oppfinnelsen arrangert ved introduksjon av et kuleledd mellom skrogdelen og tankdelen av hvert opplager.

Løsninger er vist på fig. 6 og fig. 7, og er identisk for alle opplagrene, og er karakterisert ved et kuleledd bestående av to konsentriske kuleskall som er adskilt ved et isolerende mellomlegg, og at kuleskallenes sentrum ligger langs de vertikale tangenter til forsterkningenes nøytralakse.

Det øvre kuleskallet er sveiset til de utvendige plater på tanken og danner sammen med disse tankdelen av opplagringen. Material-kvaliteten i hele tankdelen kan med fordel være av samme kvalitet som i tanken forøvrig.

Kuleskallet 15 er av montasjehensyn delt i to elementer langs sentralplanet 18, og delene er boltet til hverandre ved flensen 19. Platene 16 ligger i samme plan som de innvendige stegplater 4 og -tjener hovedsakelig til å overføre vertikale krefter.

Platene 17 ligger i samme plan som de innvendige forsterknings-plater 20 og tjener hovedsakelig til å overføre krefter parallelle med tankens 2 lengdeakse.

Det andre kuleskallet 21 har samme sentrum som det første kuleskallet 15. Det er sveiset til brakettsystemet 11 som består av sammensveiste plater, og danner tilsammen skrogdelen av opplageret .

Mellom det ytre kuleskallet 15 og det indre kuleskallet 21 er arrangert et termisk isolerende mellomlegg 22, således begrenset av to konsentriske kuleflater, som har tilstrekkelig trykkfasthet til å motstå alle opptredende krefter. Dette mellomlegget 22 er også av montasjehensyn delt langs sentralplanet 18. Eksempel på at et slikt termisk isolerende og trykkfast materiale kan være PTFE.

Mellom kuleskallet 15 og mellomlegget 22 kan det være et tynt

lag av rustfritt stål som vil bidra gunstig for redusert varmelekkasje gjennom opplagringssystemet.

Da temperaturen i det indre kuleskallet 21 og brakettsystemet

11 vil være meget høyere enn i tanken 2, kan materialet i 21

og 11 seighetsmessig være av betraktelig ringere, og dermed billigere, kvalitet enn i tanken 2.

Ved at kuleleddet er arrangert som vist på fig. 6 og fig. 7 og beskrevet ovenfor, vil systemet også i tilstrekkelig grad kunne oppta vertikale oppoverrettede krefter og dermed forhindre løfting av tanken 2 dersom rommet rundt denne fylles av sjø.

Rotasjonsbevegelser, eller frie vinkelendringer, ved opplagrene vil opptas som glidning mellom kulestativet 21 og mellomlegget 22.

Selve tanken 2 og elementene 15, 16 og 17 vil være isolert, mens brakettsystemet 11 og indre kuleskall 21 ikke vil være isolert. På denne måten vil alle "kalde" flater oppnå kontinuerlig isolasjon og med minimum varmelekkasje som et gunstig resultat. Det således tilveiebragte.termiske isolerte opplager gir liten varmelekkasje fra skipet til tanken og medfører videre minimal anvendelse av kryogeniske materialer utenfor selve tanken.

Claims

1. Anordning ved opplagring av store, stort sett sylindriske, liggende tanker (2) ombord i skip (1) for transport av flytendegjorte gasser med lav temperatur, omfattende et antall opplagringer som hver omfatter en tankdel som er fastsveiset til tanken (2) og en skrogdel som er forbundet med skipets skrog, idet det mellom tankdel og skrogdel er anbragt termisk isolasjon, karakterisert ved at opplagringene (A,B,C,D) er fire i antall for hver tank (2), idet tre av opplagringenes (B,C,D) skrogdeler har forskjellig horisontalbevegelighet i forhold til skroget, mens den fjerde (A) er fast, at hver tankdel er forbundet med den respektive skrogdel ved hjelp av et kuleledd, og at den termiske isolasjon (22) er anbragt mellom de deler (15, 21) av kuleleddet som er tilordnet hhv. tankdelen og skrogdelen.

2. Anordning Ifølge krav 1, med langs tankens periferi for-løpende forsterkninger i opplagringenes område, karakterisert ved at sentrum i hvert kuleledd (15,21,22) stort sett ligger på en vertikal tangent (9) til forsterkningenes (4, 5) nøytralakse (10).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at med hensyn til horisontal bevegelighet er en første opplagring (A) fast, en andre (B) tvers overfor den før-ste (A) bevegelig på tvers av tankens lengderetning, en tredje (C) på samme side av tanken som den første (A) bevegelig i tankens lengderetning, og en fjerde (D) tvers overfor den tredje (C) bevegelig både i og på tvers av tankens lengderetning.

4. Anordning ifølge et foregående krav, karakterisert ved at kuleleddenes skåldeler (21) sitter på de respektive tankdeler, omspenner en romvinkel som er større enn Tf og er delt langs et sentralplan (18).

5. Anordning ifølge et foregående krav, karakterisert ved at opplagringenes (A,B,C,D) skrogdeler er forbundet vertikalt oppad ubevegelig med skipets skrog.