NO178554B

NO178554B - Termisk isolert tank og veggmodul-element til bruk ved oppbygging av tanken

Info

Publication number: NO178554B
Application number: NO941136A
Authority: NO
Inventors: Ragnvald Otterlei; Tormod Salvesen; Svein Erik Marum; Kaare Rygg Johnsen
Original assignee: Kvaerner Moss Tech As; Kvaerner Mandal As
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1996-01-08
Also published as: NO941136D0; NO941136L; NO178554C; WO1995026482A1; AU2150695A

Description

Oppfinnelsen vedrører en termisk isolert tank, særlig egnet for opptak av lavtemperaturvæsker, innbefattende en bærende ytre struktur, et indre skall dannet av dobbeltkrummede membranelementer i en avstand fra den bærende ytre struktur, et antall støttestrukturer mellom elementene og den bærende ytre struktur, og termisk isolasjon i rommet mellom det indre skall og den bærende ytre struktur.

Oppfinnelsen vedrører også et veggmodul-element til bruk ved oppbygging av en termisk isolert tank, særlig egnet for opptak av lavtemperaturvæsker. Oppfinnelsen er særlig utviklet i forbindelse med ønsket og behovet for transport av flytende-gjorte gasser, såsom LNG og LPG. Flere hydrokarboner har kokepunkter og kritiske temperaturer så lave og kritiske trykk så høye at det ikke er praktisk og/eller teoretisk mulig å holde dem flytende ved vanlige temperaturer bare ved anvendelse av trykk.

Det har i mange år vært arbeidet meget med problemer innenfor området lagring og transport av hydrokarboner i flytende tilstand og under et i hovedsaken atmosfærisk trykk. Ved slike betingelser blir de kolde væsker plassert i termisk isolerte tanker og tillates å fordampe eller koke av ettersom varme lekker inn gjennom tankveggen. De damper som fremkommer kan enten føres direkte til atmosfæren, benyttes som gass-brensel, eller kan rekondenseres ved hjelp av egnede fryse-utstyr og returneres som væske til den isolerte tank. Det er klart at virkningsgraden og økonomien for slik lagring og transport av lavtemperaturvæsker i sterk grad vil være avhengig av den termiske isolering som benyttes for tanken.

Et annet problem man støter på i tillegg til fordampnings-tapet er at metallstrukturkomponentene i og rundt tanken har en tendens til å bli skjøre og miste styrke under påvirkning av lave temperaturer. Ved temperaturer i størrelsesordenen til den for flytende metan under atmosfæretrykk eller flytende propan ved atmosfæretrykk vil vanlige ferro-materialer såsom lavkarbonstål miste en stor grad av sin energiabsorb-erende kapasitet ved store spenningspåkjenninger, dvs. tap av slagmotstand. Lagertanker generelt og særlig lagertanker ombord i skip vil kunne bli utsatt for sjokk- eller støtpå-kjenninger. Når lavtkokende materialer såsom metan eller naturgass med høyt metaninnhold, eller propan flytendegjøres for lagring og for transport må man således være særlig oppmerksom på faren for tap av slagmotstand i stålvegger og lignende.

Fysisk svikt i en vegg i en tank som inneholder kald flytende hydrokarbon, eksempelvis flytende metan, vil kunne medføre store farer for både liv og eiendom. For å redusere faren for slik svikt, er det kjent å lagre gasser såsom flytende metan eller propan eller andre kalde materialer i ståltanker eller beholdere forsynt med innvendig termisk isolering med en vesentlig tykkelse. Ved å plassere isoleringen på innsiden av tankveggen istedenfor på utsiden vil tankveggmaterialet kunne holdes på en i hovedsaken vanlig omgivelsestemperatur tvers igjennom tankveggtykkelsen, selv om tanken er fullt lastet med kald væske. Løsningen muliggjør bruk av lavkarbonstål, dvs. relativt billig stål i en tankstruktur, slik at man slipper å gripe til bruk av dyre stållegeringer eller andre materialer som bibeholder signifikant slagmotstand ved lave temperaturer.

Det vil vanligvis være uønsket å la det termisk isolerende materiale være direkte utsatt for den kolde væsken som lagres eller transporteres. For å unngå slik direkte eksponering har det derfor vært foreslått å plassere en foring eller et indre tankskall, vanligvis av metall, innenfor isolasjonen. En slik foring kan eksempelvis være av aluminium eller et annet metall såsom rustfritt stål, som bibeholer en betydelig slagmotstand selv under meget lave temperaturer. En slik foring kan imidlertid i seg selv by på problemer i en konvensjonell tank-konstruksjon. Selv om foringen kan tilpasses godt til isoleringen - vanligvis isolasjonsblokker - ved romtemperatur, vil den ha en tendens til å bevege seg vekk fra isolasjonen, i det minste i visse grensesjikt når tankstrukturen kjøles ned under fyllingen, idet det herunder kan oppstå ulike termiske kontraksjoner. Slik vekktrekking vil gi uønskede tomrom i tankstrukturen.

Som nevnt har det i de senere år vært stor interesse for transport av flytendegjort gass ombord i egnede tankskip. Sikker og effektiv lagring og transport av flytende naturgass (LNG), eksempelvis flytendegjort metan, byr på flere problemer når det dreier seg om transport ombord i skip. Slike problemer har mange årsaker, særlig statiske og dynamiske bevegelser, bøyninger og deformasjoner i skips-strukturen som følge av last og vind og bølgekrefter, og som følge av spenninger som skyldes ekstreme temperaturvaria-sjoner i tanken under lasting og lossing, hvilke ekstreme variasjoner som allerede nevnt vil kunne gi alvorlige termiske ekspansjoner og kontraksjoner i tankstrukturen. Slike spenninger vil overføres mellom skipsskroget og tanken via tankens bæresystem.

På grunn av disse alvorlige problemer har myndigheter og klasseselskaper gitt regler for marin transport av flytendegjort gass. Som følge herav har det vært foreslått mange ulike bæresystemer for tanker ombord i skip beregnet for transport av denne lasttype. Det har vært foreslått å benytte en dobbeltvegget tank, hvor tanksystemet er ettergivende opplagret i skipsskroget for derved å minimalisere spennings-overføringer fra skrogstrukturen til tanken og for å kunne oppta små relative bevegelser mellom skipsskrog og tanker. Slike arrangementer er meget dyre da det kreves dobbelte tanksystemer og bærestrukturen vil være relativt komplisert. Selve oppbyggingen av tanken kompliseres også av det faktum at yttertanken må bygges rundt innertanken og at, så snart tankveggene er ferdigstilte, visse sveisesømmer i strukturen ikke lenger kan inspiseres og testes.

En kjent tanktype for transport av flytendegjort gass ombord i et skip er den såkalte integrerte tank eller membrantank. En slik lastetank er bygget av et lett eller tynt materiale som ikke er beregnet til å ta særlig last i sitt eget plan. Lasttrykket overføres normalt (perpendikulært på membranen) på skipsskrogets struktur. Slike tankstrukturer er dobbelt-veggede (primærbarriere og sekundærbarriere) lastsystemer.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en termisk isolert tank, særlig egnet for opptak av lavtemperaturvæsker, hvor selve tankveggen vil kunne ta laterallast fra væsken og overføre denne lasten til en understøttende struktur, som så igjen overfører lasten til en ytre styrkebærende struktur.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe en termisk isolert tank utformet slik at det oppstår små kontraksjonskrefter ved temperaturendringer.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å kunne gi tankveggen en form som er tilpasset den understøttende struktur slik at det i hovedsaken vil oppstå membranspenninger i tankveggen, dvs. minimale bøyespenninger.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å muliggjøre anordning av luftsjikt mellom tankveggen og isolasjonen og kanaler i isolasjonen med tanke på deteksjon og lokalisering av lekkasje i tankveggen.

En særlig hensikt med oppfinnelsen er å muliggjøre bruk av kostnadseffektive paneler eller tankelementer for oppbygging av en termisk isolert tank.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å utføre en termisk isolert tank slik at den lett kan festes mot den ytre bærende struktur i et skip slik at man unngår oppflyting dersom det kommer væske inn i skipet.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor en termisk isolert tank, særlig egnet for opptak av lavtemperaturvæsker, innbefattende en bærende ytre struktur, et indre skall dannet av dobbeltkrummede membranelementer i en avstand fra den bærende ytre struktur, et antall støttestrukturer mellom elementene og den bærende ytre struktur og termisk isolasjon i rommet mellom det indre skall og den bærende ytre struktur, hvilken tank ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det indre skall overfører hovedsakelig som strekkspenninger alle krefter som skyldes tankens innhold til de punkter hvor det er understøttet av de i det nevnte rom anordnede støtte-strukturer, som overfører alle trykkrefter til den bærende ytre struktur, idet støttestrukturene er tilpasset elementene i det indre skall slik at termisk kontraksjon fritt kan forekomme ved geometriendringer, og at den termiske isolasjon som fyller de øvrige rom mellom det indre skall og den lastbærende ytre struktur ikke har noen lastbærende evne.

I en slik tank vil tankveggen som omslutter væsken kunne ta lateral last fra væsken og overføre denne lasten til den bærende ytre struktur, idet kreftene overføres gjennom de membranbegrensende støttestrukturer. Tanken vil bestå av et antall membraner hvor membrankreftene vil være relativt små. Isolasjonen vil ikke overføre nevneverdige krefter fra det indre skall og til den bærende ytre struktur.

Fordelaktig kan støttestrukturene være av et termisk isolerende materiale.

Særlig fordelaktig kan det termisk isolerende materiale innbefatte et antall i veggplanet liggende blokker av termisk isolerende materiale som hver er tilordnet en av de nevnte støttestrukturer. Særlig fordelaktig kan de nevnte blokker være tett innbyrdes sammenstilte.

Den enkelte blokk av termisk isolerende materiale kan særlig fordelaktig inngå som en komponent i et tankvegg-element som i tankveggen innenfra og ut innbefatter en membran og en tilordnet støttestruktur. Dette gir en særlig fordelaktig mulighet for oppbygging av tanken ved hjelp av større eller mindre elementer.

Det kan bygges inn flere kontinuerlige barrierer i tankveggen og i en foretrukken utførelsesform kan i denne forbindelse den bærende støttestruktur være delt i veggplanet med den mellomliggende flåtestruktur, som da vil representere en sekundærbarriere.

Ifølge oppfinnelsen kan den bærende støttestruktur omslutte isolasjonsmaterialet i et tankveggelement, eller den bærende støttestruktur kan trenge gjennom isolasjonsmaterialet i et tankvegg-element.

I det indre skall kan de nevnte respektive membraner ha innbyrdes avstand i veggplanet, idet det mellom dem er innskjøtet veggflateutfyllende membraner.

Et slikt innskjøtet, utfyllende membranstykke kan fordelaktig ha en i retning utover i tanken ombøyet kant mellom to hosliggende støttestrukturer, for derved å tilveiebringe kanaler.

Mellom den bærende ytre struktur og støttestrukturene anordnes det fordelaktig festemidler, for fastholding og sikring mot oppflyting.

En termisk isolert tank ifølge oppfinnelsen egner seg særlig godt for bruk ombord i skip, hvor da den bærende ytre struktur vil kunne være en del av skipsskroget.

Oppfinnelsen vedrører som nevnt også et veggmodul-element til bruk ved oppbygging av en termisk isolert tank, særlig egnet for opptak av lavtemperaturvæsker, og et slik veggmodul-element ifølge oppfinnelsen er fordelaktig kjennetegnet ved at det innebefatter en hul støttestruktur med en første og andre ende og en lukket omkrets,

en membran båret av støttestrukturen på den nevnte første ende, og

en blokk av termisk isolerende materiale, båret av støtte-strukturen, mellom den nevnte første og andre ende.

Støttestrukturen kan i en fordelaktig utførelsesform omslutte blokken som en ramme. I en annen fordelaktig utførelsesform kan støttestrukturen fordelaktig strekke seg gjennom blokken.

Støttestrukturen kan ifølge oppfinnelsen være delt parallelt med membranen og mellom membranen og blokken, idet det i mellom støttestrukturdelene ligger en flåtestruktur som i form er dekningslik blokken. Denne flåtestruktur vil kunne utnyttes som en sekundærbarriere.

Særlig fordelaktig kan blokken ha tilnærmet rettviklet firkantform, da dette letter sammenstillingen av blokkene i tankveggen.

Særlig fordelaktig kan rammene ha i veggplanet bøyde eller krummede sidekanter. Vanlige eller strengt rettvinklede firkantrammer vil når de settes sammen danne et rettvinklet mønster. Ved nedkjøling vil mønsterstrukturen krympe, og man risikerer oppsprekking. Dersom sidene i rammene er bøyde og man fester hjørnene, vil sidene rette seg ut ved nedkjøling.

På støttestrukturens nevnte andre ende kan det fordelaktig være anordnet midler for fastgjøring av veggmodul-elementet til en styrkebærende struktur, eksempelvis en del av et skipsskrog.

Støttestrukturen er fordelaktig i hovedsaken fylt med termisk isolerende materiale mellom membranen og flåtestrukturen. Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et utsnitt av et skipsskrog med en gjennomskåret membrantank ifølge oppfinnelsen ,

fig. 2 viser i veggplanet sammenstilte veggmodul-elementer,

fig. 3 viser et snitt gjennom de i fig. 2

sammenstilte veggmodul-elementer,

fig. 4 viser et rettvinklet strukturmønster, i

kontrast til

fig. 5 som viser et strukturmønster med bøyde

rammesider,

fig. 6 viser et utsnitt av en tankvegg, med en

modifisert membranveggutførelse,

fig. 7 viser den spesielle membranvegg i fig. 6 i

en oppbyggingsfase,

fig. 8-16 viser ulike trinn under fremstilling av et veggmodul-element som vist i fig. 17 og som

inngår i veggen i fig. 6 og 7,

fig. 17 viser et veggmodul-element,

fig. 18 viser et utfyllende termisk isolerende

element for bruk i veggen i fig. 6 og 7, fig. 19 viser et membranstykke til bruk som utfyllende element i veggutførelsen i fig.

6 og 7,

fig. 20 viser rent skjematisk hvordan kanaler kan tilveiebringes i tankveggen og utnyttes for

detektering av lekkasjer,

fig. 21 viser et utsnitt av et skipsskrog med en gjennomskåret membrantank ifølge opp-f innelsen,

fig. 22 viser forstørret utsnitt fra tankveggen,

med et element ifølge oppfinnelsen,

fig. 23 viser et delvis gjennomskåret element som

anvendes i utførelsen i fig. 21, og

fig. 24 viser et perspektivriss av en festeanord-ning.

I fig. 1 er det vist et utsnitt av en membrantank 1 i et skipsskrog 2. Membrantanken er bygget opp av et antall membraner 3 som begrenses av og understøttes av respektive støttestrukturer 4 mot en bærende ytre struktur 5, som er en del av skipsskroget 2. De membranbegrensende støttestruk-turer 4 er av et termisk isolerende materiale. Mellom det indre skall i tanken som er dannet av membranene 3, er det anordnet termisk isolerende materiale 6. En sekundærbarriere er antydet med henvisningstallet 7.

Den i fig. 1 skjematisk viste tankutførelse kan eksempelvis bygges opp ved hjelp av veggelementmoduler 8 av den type som vist i fig. 2 og 3.

Hver slik modul har tilnærmet rettvinklet firkantform og innbefatter innenfra og ut en tilsvarende firkantet membran 9, en støttestruktur 10 med firkantramme-form og en blokk 11 av et termisk isolerende materiale.

Den enkelte ramme utføres fordelaktig med bøyde eller krummede sider, slik det er antydet fig- 1. Hensikten med dette vil gå frem av et studium av fig. 4 og 5. I fig. 4 er vanlige firkantede rammer tenkt satt sammen og det fremkommer et strukturmønster med rette linjer i et rettvinklet mønster. Ved nedkjøling vil strukturen krympe, og man risikerer oppsprekking. Ved å bøye rammesidene og feste hjørnene, som skissert i fig. 5, vil man oppnå at sidene retter seg ut ved nedkjøling.

Den i snitt i fig. 3 viste tankvegg er bygget opp av to lag veggmodul-elementer, med en mellomliggende flåtestruktur 12, som danner en sekundærbarriere (membranen 9 = primærbarriere). Man kan også betrakte to på hverandre lagte rammer 10 i fig. 3 som en ved hjelp av flåtestrukturen 12 delt støtte-struktur. Isolasjonen i støttestrukturen utenfor sekundærbarrieren 12, kan eventuelt gå helt inntil flåtestrukturen eller sekundærbarrieren. Det stilles vanligvis lavere krav til sekundærbarrieren enn til primærbarrieren, fordi membrankreftene vil være helt forskjellige i de to flåtestrukturer. I et praktisk utførelseseksempel vil eksempelvis flåtestrukturen/ sekundærbarr ieren være utformet av en 1 mm tykk GRP-membran, mens primærbarrieren eller membranen 9 vil være utformet som en 10 mm tykk GRP-membran (GRP = Glas Fiber-Reinforced Plastic). 1 den modul-utførelse som er vist og beskrevet bygges altså tanken opp av modulelementer, eksempelvis med en enhetsstørr-else på lengde x bredde x høyde = lmxlmx0,25m. Modulelementene sammenføyes strukturelt ved at membranene 9 og flåtestrukturene 12 skjøtes og isolasjonen presses sammen (og eventuelt limes) i endeflatene, slik at også isolasjonen gjøres kontinuerlig.

Fig. 6 viser et utsnitt av en indre tankvegg eller et indre skall dannet av membraner i en annen utførelse enn den i fig. 2 og 3 viste. Fig. 7 viser en slik tankvegg under oppbygging, før de utfyllende membranstykker 15 er skjøtet inn mellom av støttestrukturer begrensede, i dette tilfelle sirkelrunde membraner 26. Denne type tankvegg bygges opp av modulelementer 17 som sammenstilles i veggplanet. Disse veggmodul-elementer bygges opp på en spesiell måte, som nå skal beskrives nærmere under henvisning til fig. 8-17.

Det enkelte veggmodul-element 17, se fig. 17 fremstilles på følgende måte: Det tilveiebringes en støpekasse 18 (fig. 8) med en bunn hvori det uttas en sirkelrund slisse 19. Kassen kan ha en lengde og bredde på 1 m, og slissen kan ha en dybde på 3 cm. I slissen 19 settes det ned et rørelement 20 (fig.

9), som vil danne en hul støttestruktur i veggmodul-elementet. I fig. 10 er støpekassen og rørstøtten vist utstøpt, dvs. at det er foretatt en skumming av termisk isolerende skum-materiale i kassen 18 (også inne i rørstøtten 20). På rør-støtten 20 er det montert festeelementer 21. Hensikten med disse vil bli forklart nærmere nedenfor.

I det nevnte praktiske utførelseseksempel med lengde x bredde = 1 m x 1 m for kassen 18, kan kassen hensiktsmessig ha en høyde på 15 cm, og rørstøtten 20 kan i den i fig. 10 fast-støpte stilling rage 7 cm opp over kassen.

Det på denne måten støpte element tas ut av formen (kassen) og vendes, som vist i fig. 11. Elementet foreligger nå i form av en støpt blokk 22 av et termisk isolerende materiale, gjennomtrengt av rørstøtten 20.

I fig. 12 er elementet vist som i fig. 11. På elementet legges det en flåtestruktur 23 (fig. 13). Denne flåtestruktur vil danne en senere sekundærbarriere i tanken og limes fast til rørstøtten 20. Mellom blokken 22 og flåtestrukturen 23 er det en avstand på 3 cm i det angitte dimensjonseksempel.

Et ytterligere rørelement 24 med istøpt isolasjon 25 (fig. 14) forsynes med en membran 26 (fig. 15), som limes til rørelementet 24. Dette ytterligere rørelement 24 med tilhørende membran 26 settes på og limes fast til det i fig.

13 viste element, slik det er vist i fig. 16.

Det på denne måten tilveiebragte veggmodul-element 17 er vist i større målestokk i fig. 17. Disse elementer settes sammen som vist i fig. 7, for dannelse av større eller mindre paneler, henholdsvis for dannelse/oppbygging av en termisk isolert tank med et indre skall som vist i fig. 6. De i forbindelse med fig. 8-16 omtalte membraner 26 svarer til membranene 26 i fig. 6.

Veggmodul-elementene 17 settes som nevnt sammen slik det er vist i fig. 7, idet isolasjonsblokkene 22 sammenstilles og limes. Også flåtestrukturene 23 limes sammen, slik at det dannes en kontinuerlig flåtestruktur som vil virke som sekundærbarriere i tanken. Mellom de i fig. 7 oppoverrettede og i tanken innoverrettede rørstusser 24 legges det utfyllende isolasjonsblokker 27 (se også fig. 18). Også disse blokkene limes på plass.

Mellom membranene 26 legges det inn utfyllende membranstykker 15 (fig. 6), som sammenskjøtes med membranene 26, hvorved det fremkommer et kontinuerlig indre skall i tanken. Et slikt utfyllende membranstykke 15 er vist i perspektivriss i fig. 19. Som vist i fig. 19 har et slikt membranstykke 15 to overfor hverandre og parallelt med hverandre forløpende ombrettede kanter 16. Høyden til kanten er i dimensjonseks-empelét lik høyden til den del av rørstøtten 24 som rager opp fra eller ut relativt isolasjonsblokkene 27. Disse ombrettede kanter 16 vil strekke seg mellom hosliggende rørstøtter 24, slik det er vist i fig. 20, hvor bare de ombrettede kanter 16 på membranstykkene 15 og ikke membran stykkene selv er vist. Man ser at de ombrettede kanter 16 vil danne kanaler 16, som angitt med piler og stiplet linje, mellom isolasjonen og det indre membranskall i tanken. Derved dannes det kanaler hvor man eksempelvis kan spyle gjennom nitrogen og derved på i og for seg kjent måte detektere lekkasje. Dersom i det dimen-sjonerende eksempel rørstussen 24 har en aksial dimensjon på 20 cm og den utfyllende isolasjonsblokk 27 i fig. 18 har en tykkelse på 15 cm, vil de dannede kanaler ha en høyde på 5 cm, som da også er høydedimensjonen til den ombrettede kant 16. Den i fig. 21 i utsnitt viste membrantank 31 i et skipsskrog 32 er bygget opp av elementer 33 festet til skipets innerhud 34. Elementene er av den type som er vist i fig. 23.

Elementet 33 er bygget opp rundt en sentral sylindrisk struktur 37. Denne sylinderen er laget av et isolerende materiale som samtidig har den nødvendige mekaniske styrke til å overføre lastene fra membranende 39 og 40 til innerhuden 34. Ytterst mot innerhuden 34 ligger et lag isolasjon 38 bygget i et egnet materiale, eksempelvis polyuretanskum. Isolasjonsblokken 38 er festet til sylinderen 37 med lim eller på annen måte. På væskesiden av isolasjonen 38 ligger en væsketett sekundærbarriere 41 av et passende materiale, eksempelvis glassfiberarmert polyester. Denne barrieren er kontinuerlig gjennom sylinderen 37, som dermed må produseres i to halvdeler som sammenføyes ved liming/støping over sekundærbarrieren 41.

Sekundærbarrierene i de forskjellige elementene støpes sammen etter at elementene er montert fast på innerhuden.

For det formål å fremskaffe en overliggende fals er sekundærbarrieren i hvert enkelt element større enn elementets yttermål. På væskesiden av sekundærbarrieren ligger et nytt lag isolasjon 42. Det er satt sammen av to blokker for hvert element. En 43 er inne i sylinderen og festet til denne. Den har en høyde som er lavere enn sylinderens høyde, og tillater den nødvendige krumming av den primære væskebarriere 40. Rommet 45 mellom isolasjonen 43 og primærbarrieren 40 står i forbindelse med tilsvarende rom 46 utenfor sylinderen ved at det er små hull 44 i sylinderen.

Den andre isolasjonsblokken 47 utfyller rommet mellom sylinderne etter at elementene er montert sammen. Den er således ikke en del av det prefabrikerte elementet. Blokkens 47 høyde er lavere enn sylinderens 37, slik at den tillater den nødvendige krumming av primærbarrieren 39 og dermed også et rom 46 mellom isolasjonen og primærbarrieren.

Via hullene 44 kommuniserer samtlige rom 45 og 46 med hverandre. Dette kan brukes til å overvåke lekkasjer gjennom primærbarrieren ved at en gass spyles på innsiden av barrieren. Deteksjon av væske fra tanken, eventuelt en tilsatt tracer, i denne gassen, er ensbetydende med at primærbarrieren lekker.

Den primære væskebarriere består av to deler, begge dobbelt-krumme. En del 40 er festet til sylinderen 37 og utgjør en del av det prefabrikerte elementet. Den andre del 39 har en geometri som gjør at den sammen med del 40 utgjør en kontinuerlig struktur.

Installasjon og sammenbygging av elementene foregår ved at et prefabrikert element, bestående av sylinder 37, fire beslag 35, andre isolasjonslag 38, sekundærbarriere 41, sentral del av første isolasjonslag 43 og primærbarriere 40 festes til innerhuden (kfr. fig. 22). Isolasjonssjiktene 38 i de enkelte elementene kan sammenføyes ved liming e.l. Sekundærbarrierene 41 støpes sammen i den overlappende falsen. Den utfyllende blokken av første isolasjonslag 47 installeres mellom elementene, festes eventuelt til naboblokkene og de tilstøt-ende sylinderne. Til slutt festes den utfyllende delen 39 som er prefabrikert av primærbarrieren til den allerede install-erte delen 40 ved en overlappende støping.

I de delene av tanken hvor forskjellige deler av innerhuden møtes i en vinkel, tilpasses elementene ved en skråskjæring av isolasjonen i endene 48. Forøvrig foregår installasjonen på samme måte. Primærbarrieren 39 mellom sylinderne vil måtte tilpasses individuelt, f.eks. ved støping på stedet.

Tanken 31 er som nevnt bygget opp av elementer 33 festet til skipets innerhud 34. Elementets dimensjon vil bestemmes av praktiske vurderinger, f.eks. at det skal kunne bæres av en person. Et typisk mål vil være lmxlmx0,4m. Festemekanismen består av et element 50 festet til innerhuden 34. Hvert element er utstyrt med et beslag som er tilpasset beslag og festemekanisme for de tilhørende elementene. Beslaget finnes som hann (35a) og hunn 35b. Hvert element har to hann- og to hunn-beslag. Hunn- eventuelt hann-beslagene har en lengde som gjør at de går utenfor elementets kant 36 og er tilgjengelige når elementet er montert. Festemekanismen vil låse elementene til hverandre og til innerhuden (kfr. fig. 22 og 24 ).

Det vil fremgå at væskebarrieren er sammensatt av dobbelt-krumme flater, hvor kulekalotter utgjør en vesentlig andel. En slik overflate er vel egnet til å dempe den bølgeenergi som oppstår i en tank i bevegelse, f.eks. en skipstank. Både vil de fremstikkende delene av barrieren bremse en hver væskebevegelse parallelt med veggen, og også vil gasslommer som fanges i hulrommene dempe trykkstøt som oppstår når en bølge treffer en vegg perpendikulært.

Strukturelt er tanken bestående av en vegg som tar laterale krefter uten at det oppstår vesentlige bøyespenninger. Dette oppnås ved at veggen er konkav dobbeltkrum, mest mulig tilnærmet en kulekalott der den ikke er opplagret. En slik geometri gir et rent spenningsmønster og er fordelaktig med hensyn på sprekkvekst. Veggen er opplagret på mange punter og den har en geometri som gjør at disse punktene ikke er stivt forbundet med hverandre via veggen. Det medfører at det kan stilles små krav til at den understøttende strukturen er plan, og at det oppstår neglisjerbare spenninger i veggen hvis understøttelsesstrukturen bøyer seg. Begge disse forhold gjør at oppfinnelsen er svært egnet til installasjon ombord i et skip.

Ved at veggen slik er punktvis opplagret i en bærende struktur oppnår man at den underliggende isolasjon ikke belastes med lateralkrefter fra tankens innhold. Den geometri som tankveggen er gitt, nemlig krum, medfører også at kontraksjoner i tankveggen tas som lokale radiusendringer. Dette vil sette opp små lokale spenninger, men man unngår globale strekkspenninger.

Med oppfinnelsen muliggjøres en tankveggkonstruksjon hvor tankveggen kan ta lateral last. Det indre tankskall er formet slik at det i hovedsak oppstår membranspenninger, og det bæres av en struktur som er laget av et materiale med nødvendig styrke og nok termisk isolasjonsevne. Nødvendig isolasjon i tankveggen festes til denne bærestruktur eller støttestruktur (isolasjonen tar ikke last).

Med oppfinnelsen blir det mulig å fremstille tanker med de egenskapene man ønsker med hensyn til geometri, form, styrke, isolasjon, sekundærbarrierer, lekkasjedeteksjon etc, og man unngår/reduserer en rekke problemer ved at tanken kan bygges uten skarpe hjørner, dvs. at den vil være mindre utsatt for såkalt sloshing. Støtte- eller bærestrukturen er ikke sammen-hengende, men i form av et finmasket nettverk av støttestruk-turer, og tankveggen dannes av krumme flater, dvs. flater som er mindre utsatt for kontraksjonskrefter ved lave temperaturer .

Ved bruk av veggmodul-elementer som benyttes i flatene (bunn, vegg og tak) kan man hensiktsmessig lage elementer beregnet for hjørner og overganger mellom bunn-vegg, -vegg-tak etc. Disse hjørner og overganger lages også slik at tankveggen opptar lasten på samme måte som for standard-modulelementene. På denne måten kan den termisk isolerte tank bygges i til-passing til en "vilkårlig" ytre styrkestruktur.

Festeelementene benyttes for feste mot den ytre struktur slik at man unngår oppflyting dersom det kommer inn væske mellom modulelementene og den ytre struktur.

Selv om det i utførelseseksemplene er forutsatt to barrierer kan oppfinnelsen realiseres med én barriere.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til lagring og transport av lavtemperaturvæsker. Eksempelvis vil også kjemisk reaktive væsker være aktuelle.

Oppfinnelsen skiller seg fra eksisterende konstruksjons-løsninger på flere viktige punkter.

For det første er den vel egnet for fremstilling ved bruk av prefabrikerte elementer. Disse kan fremstilles tilnærmet komplette i et egnet produksjonsanlegg. Installasjonsarbeidet i selve tanken reduseres dermed til et minimum. Dette medfører lave totalkostnader. Hvis spesielle forhold tilsier det kan den alternativt bygges som en kontinuerlig struktur på installasjonsstedet.

For det andre er den (eller de) væsketette barrieren(e) utformet slik at de(n) er vel egnet for bygging i et laminert, ikke-metallisk materiale. Dette medfører forenklede produksjons- og installasjonsmetoder og generelt reduserte kostnader. Hvis spesielle forhold, f.eks. væskens kjemiske egenskaper, krever det kan imidlertid barrieren(e) frem-, stilles av metalliske materialer.

Når oppfinnelsen er basert på eller bygget opp rundt et enhetselement er den enkel å tilpasse vilkårlige geometrier og totaldimensjoner, noe som er en fordel.

I motsetning til konvensjonell membran-tank design, hvor skjøten mellom de enkelte deler/baner av væskebarrieren består i en sveisefuge, kan skjøtene i denne oppfinnelsen (i dens ikke-metalliske utførelse) utføres som en overlappende støping. Barrieren blir dermed fullstendig kontinuerlig.

Claims

1. Termisk isolert tank, særlig egnet for opptak av lavtemperaturvæsker, innbefattende en bærende ytre struktur (5), et indre skall dannet av dobbeltkrummede membranelementer (3;9;26,15) i en avstand fra den bærende ytre struktur, et antall støttestrukturer (4 ; 10;20,21;37) mellom elementene og den bærende ytre struktur, og termisk isolasjon (6;11;22,25, 27) i rommet mellom det indre skall og den bærende ytre struktur, karakterisert ved at det indre skall overfører hovedsakelig som strekkspenninger alle krefter som skyldes tankens innhold til de punkter hvor det er understøttet av de i det nevnte rom anordnede støtte-strukturer (4;10;20 ,24;37 ), som overfører alle trykkrefter til den bærende ytre struktur (5), idet støttestrukturene er tilpasset elementene (3;9;26,15) i det indre skall slik at termisk kontraksjon fritt kan forekomme ved geometriendringer , og at den termiske isolasjon (6;11;22,25,27) som fyller de øvrige rom mellom det indre skall og den lastbærende ytre struktur ikke har noen lastbærende evne.

2. Termisk isolert tank ifølge krav 1, karakterisert ved at støttestrukturene (4;10;20,24;37 ) er av et termisk isolerende materiale.

3. Termisk isolert tank ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den termiske isolasjon i rommet mellom det indre skall og den ytre struktur innbefatter et antall i veggplanet liggende blokker (11;22;38) av termisk isolerende materiale som hver er tilordnet en av de nevnte støtte-strukturer (10;20;37).

4. Termisk isolert tank ifølge krav 3, karakterisert ved at den enkelte blokk (11;22;38) av termisk isolerende materiale inngår som en komponent i et tankvegg-element som i tankveggen innenfra og ut innbefatter en membran (9;26;40) og en tilordnet støttestruktur (10;20;

37 ).

5. Termisk isolert tank ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den bærende støtte-struktur (10;20,24;37) er delt i veggplanet med en mellomliggende flåtestruktur (12;23;41).

6. Termisk isolert tank ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at den bærende støttestruktur (10) omslutter isolasjonsmaterialet (11) i et tankveggelement.

7. Termisk isolert tank ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at den bærende støttestruktur (20;37) gjennomtrenger isolasjonsmaterialet i et tankveggelement.

8. Termisk isolert tank ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de respektive membraner (26;40) har innbyrdes avstand i veggplanet, idet det mellom dem er innskjøtet veggflateutfyllende membraner (15;39).

9. Termisk isolert tank ifølge krav 8, karakterisert ved at en innskjøtet, veggutfyllende membran (15) har en i retning utover i tanken ombøyet kant (16) mellom to hosliggende støttestrukturer (24).

10. Veggmodul-element til bruk ved oppbygging av en termisk isolert tank, særlig egnet for opptak av lavtemperaturvæsker som angitt i krav 1, karakterisert ved at det innbefatter en hul støttestruktur (10;20,24;37 ) med en første og andre ende og en lukket omkrets, en membran (9;26;40) båret av støttestrukturen på den første ende, og en blokk (11;22;38) av termisk isolerende materiale, båret av støttestrukturen, mellom de nevnte første og andre ender.

11. Veggmodul-element ifølge krav 10, karakterisert ved at støttestrukturen (10) omslutter blokken (11) som en ramme, fortrinnsvis som en ramme med buede sider.

12. Veggmodul-element ifølge krav 10, karakterisert ved at støttestrukturen (20;37) strekker seg gjennom blokken (22;38).

13. Veggmodul-element ifølge krav 12, karakterisert ved at støttestrukturen er delt parallelt med membranen (26), mellom membranen (26;40) og blokken (22;38), og ved at det mellom støttestrukturdelene (20,24) ligger en flåtestruktur (23;41).

14. Veggmodul-element ifølge et av kravene 10-13, karakterisert ved at blokken (22) har rettvinklet f irkantform.

15. Veggmodul-element ifølge et av de foregående krav 10-14, karakterisert ved på støttestrukturens (4,-10;20;37) andre ende anordnede midler (21; 50,35 ) for fastgjøring av veggmodulenheten til en styrkebærende struktur (5;34).

16. Veggmodulenhet ifølge et av de foregående krav 13-15, karakterisert ved at støttestrukturen (24;37) er delvis fylt med termisk isolerende materiale (25; 47) mellom membranen (26;40) og flåtestrukturen (23;41).