NO329738B1 - Tank for transport og lagring av flytende gass - Google Patents

Abstract

Tank for transport og lagring av nedkjølt, flytende gass, omfattende en mangekantet eller sirkulærsylindrisk veggkonstruksjon bestående av en eller flere indre hudplater (2) som ligger an mot en ytre isolasjon (3), og en ytre veggstruktur (4) som understøtter isolasjonen. I den mangekantede tankutførelse er de indre hudplater (2) i området for knekklinjer mellom tilstøtende, plane partier av hudplatene (2) utformet med et krummet plateparti (2') som ikke er understøttet, med forholdsvis stor krumningsradius, slik at det krumme plateparti (2') ved endring av krumningsradien opptar platedeformasjoner på grunn av temperaturvariasjoner eller innvendige laster i tanken.

Description

Oppfinnelsen angår en tank for transport og lagring av nedkjølt, flytende gass (LNG, LPG o.l.)»omfattende en mangekantet eller sirkulærsylindrisk veggkonstruksjon bestående av en eller flere indre hudplater som ligger an mot en ytre isolasjon, og en ytre veggstruktur som understøtter isolasjonen.

Dagens teknologi for transport og lagring av nedkjølt, flytende gass er i hovedsak basert på tre ulike konstruksjonsutforminger. Med utgangspunkt i tanker anordnet i et skip kan disse tre konstruksjonstyper kort beskrives som følger: Kuletanker bygget av aluminium. Tankene er selvbærende og er

opplagret i skipsskroget på et "magebelte".

Membrantanker som består av tynne plater av rustfritt stål som ligger an mot en isolasjon. Stålplatene i denne konstruksjon bidrar ikke som styrkeelement, men bare som tetning mot gass. De tynne stålplatene er arrangert med en viss korrugering for å ta opp deformasjoner som skyldes temperaturvariasjoner. I membrantanker vil det oftest være to membranlag da det er en viss fare for punktering av de tynne membranplatene.

Selvbærende "konvensjonelle" tanker. Dette er tanker som kan bygges av rustfritt stål eller aluminium. Konseptet er basert på at det bygges frittstående, selvbærende tanker som plasseres i rom/tanker i

skipsskroget.

For alle de aktuelle utforminger er tankene isolert på utsiden av platene som danner selve tanken. Isolasjonen må være tilstrekkelig for å holde gass lagret på temperaturer ned mot -170 °C uten at det er for stor varmegjennomgang. Dette er viktig for å redusere avdamping og for å hindre at omliggende strukturer får for lave temperaturer.

Eksempler på transport og lagring av nedkjølt, flytende gass som er representative for dagens teknologi kan finnes i de følgende publikasjoner: GB1170173, GB1221374, GB1442399 og US3859805.

Et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en tankkonstruksjon som omfatter indre hudplater som er gitt en slik utforming og opplagring at deformasjoner på grunn av temperaturvariasjoner eller innvendige laster kan opptas uten å gi store krefter i platene.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tankkonstruksjon som er egnet for bygging av meget store tanker, f.eks. med en diameter på rundt 80 m og en høyde på 30-40 m (ca. 200 000 m<3>).

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en tank som omfatter en mangekantet veggkonstruksjon av den innledningsvis angitte type, og som er kjennetegnet ved at de indre hudplater i området for knekklinjer mellom tilstøtende, plane partier av hudplatene er utformet med et krummet plateparti med forholdsvis stor krumningsradius, slik at det krumme plateparti ved endring av krumningsradien opptar platedeformasjoner på grunn av temperaturvariasjoner eller innvendige laster i tanken.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt en tank som omfatter en sirkulærsylindrisk veggkonstruksjon av den innledningsvis angitte type, og som er kjennetegnet ved at de indre hudplater er understøttet av et antall langstrakte forhøyninger som strekker seg i tankens aksialretning, idet hudplatene på hver side av de respektive forhøyninger har et ikke-understøttet, krummet parti med forholdsvis stor krumningsradius, slik at de krumme platepartier ved endring av krumningsradien opptar platedeformasjoner på grunn av temperaturvariasjoner eller innvendige laster i tanken.

Mellom de krumme partier vil hudplatene ligge an mot understøttende panel/isolasjonsblokker.

I en fordelaktig utførelse av en tank ifølge oppfinnelsen er hudplatene mellom de krumme partier forsynt med et antall lokale avstivninger i form av stivere som strekker seg i tankens lengderetning. Disse stivere er anbrakt for å holde hudplatene på plass inn mot det understøttende panel.

Tankkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen er primært egnet for tanker som benyttes ved transport og lagring av gass på flytende enheter, men konstruksjonsprinsippet kan også benyttes for lagertanker som er plassert på land.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et antall utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der

fig. 1 viser et vertikalt, aksialt snitt i sentrum av en mangekantet (se fig. 2) tank ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et horisontalt snitt gjennom et sentralt område av tanken på fig. 1,

fig. 3 viser et utsnitt av snittrisset på fig. 2, med detaljen A vist i forstørret målestokk,

fig. 4 viser et utsnitt av snittrisset på fig. 1, med detaljen B vist i forstørret målestokk,

fig. 5 viser et forstørret utsnitt av detaljen B på fig. 4, med detaljen C vist i forstørret målestokk, og hvor den buede hudplate er vist i to forskjellige funksjonsstillinger,

fig. 6 viser et horisontalt snitt gjennom en tank med sirkulærsylindrisk tverrsnitt, og med detaljen D vist i forstørret målestokk,

fig. 7 viser et horisontalt snitt av en liknende tank som tanken på fig. 6, med detaljen E vist i forstørret målestokk,

fig. 8 viser detaljen E på fig. 7 i ytterligere forstørret målestokk,

fig. 9 viser et forstørret snitt gjennom et første tankarrangement i et skip, med enkle rektangulære tanker,

fig. 10 viser et vertikalt snitt etter linjen X-X på fig. 9,

fig. 11 viser et horisontalt snitt gjennom et andre tankarrangement i et skip, med rektangulære tanker i en utførelse som reduserer vinkelen i hjørnene,

fig. 12 viser et vertikalt snitt etter linjen XII-XII på fig. 11,

fig. 13 viser et horisontalt snitt gjennom et tredje tankarrangement i et skip, med mangekantede tanker,

fig. 14 viser et vertikalt snitt etter linjen XIV-XIV på fig. 13,

fig. 15 viser et horisontalt snitt gjennom et fjerde tankarrangement i et skip, med lange rektangulære tanker, og

fig. 16 viser et vertikalt snitt etter linjen XVI-XVI på fig. 15.

På de forskjellige figurer er tilsvarende deler og elementer betegnet med samme henvisningstall.

På fig. 1 og 2 er det vist en tank 1 som er utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen, slik det er nærmere vist på fig. 3-5.1 den viste utførelse omfatter tanken en mangekantet veggkonstruksjon bestående av en eller flere indre hudplater 2 som ligger an mot en ytre isolasjon 3 (isolasjonsblokker), og en ytre veggstruktur 4 som understøtter isolasjonen. Tanken forutsettes i dette tilfelle å være innebygd i et flytende fartøy, f.eks. et tankskip, og er vist å være omgitt av et antall ballasttanker 5. Et ballastpumperom 6 er anordnet sentralt under tanken, og over ballasttankene finnes et område 7 for forskjellig utstyr, tanker o.l. Fig. 3 viser et utsnitt av fig. 2 hvor en detalj A av et hjørne eller knekklinjeområde av tankens sidevegg er vist i forstørret målestokk. Slik det fremgår, er den eller de indre hudplater 2 i området for knekklinjer mellom tilstøtende, plane partier 2" av hudplatene utformet med et ikke-understøttet, buet eller krummet plateparti 2' med forholdsvis stor krumningsradius. På hver side av det krumme parti 2' er hudplatene understøttet av isolasjonsblokker 3. Virkningen av dette arrangement er at det krumme plateparti 2' ved endring av krumningsradien vil oppta platedeformasjoner på grunn av temperaturvariasjoner eller innvendige laster i tanken. De nevnte deformasjoner vil således bli opptatt uten å forårsake store krefter i hudplatene. Fig. 4 viser et utsnitt av fig. 1 hvor en detalj B ved bunnen av tanken er vist i forstørret målestokk. Slik det fremgår, er tanken utformet med et hellende overgangsparti 8 mellom bunnen og veggen, og de indre hudplater 2 er her utformet med to ikke-understøttede, krumme platepartier 2' på hver side av et sentralt område av overgangspartiet 8 hvor hudplatene er understøttet av den ytre isolasjon 3. Slik det vil innses, vil den ytre isolasjon her inneholde flere knekklinjer som møtes, og i disse områder må de indre hudplater være utformet med et hjørne med dobbeltkrum flate. Fig. 5 viser et forstørret utsnitt av det nedre område av detaljen B på fig. 4, og viser detaljen C i forstørret målestokk. Figuren illustrerer yttergrenser for bevegelser av det ikke-understøttede, buede plateparti 2' av den indre hudplate under påvirkning av trykk- og temperaturvariasjoner. Som tidligere nevnt, er tanken beregnet for opptakelse av nedkjølt flytende gass, og det buede plateparti er da vist å ha en krumningsradius RI ved romtemperatur og tom tank, og en krumningsradius R2 ved nedkjølt tank. Et område for delvis anlegg mellom den indre hudplate 2 og den ytre isolasjon 3 er betegnet med L.

I områder av tanken der de plane partier er store, kan hudplatene mellom de krumme partier være forsynt med lokale avstivninger som strekker seg i tankens lengderetning. Disse avstivninger kan bestå av langstrakte profiler som er sveiset til hudplatene på innsiden (inne i tanken) eller på utsiden av disse (i utsparinger som er dannet i den ytre isolasjon). Ved plassering av profiler på utsiden kan disse med fordel festes i isolasjonsblokkene, slik at tankflåtene blir festet inn mot isolasjonsblokkene. En slik utforming vil gi økt evne til å motstå trykk eller sug (undertrykk) som kan oppstå ved høye hastigheter fra væskeslag o.l. ("sloshing" i tanken).

Fig. 6 viser et horisontalt snitt gjennom en tank 10 med sirkulærsylindrisk tverrsnitt hvor en detalj D er vist i forstørret målestokk. Tanken 10 har samme prinsipielle oppbygning som tanken 1 på fig. 1 og 2, men den eller de indre hudplater 2 er her understøttet av et antall periferisk atskilte, langstrakte forhøyninger 11 som strekker seg i tankens aksialretning, idet hudplaten(e) på hver av side av respektive forhøyninger har et ikke-understøttet, krummet parti 2' med forholdsvis stor krumningsradius. På tilsvarende måte som i den første utførelse oppnås herved at de krumme platepartier ved endringer av krumningsradien vil oppta platedeformasjoner på grunn av trykk- og temperaturvariasjoner eller innvendige laster i tanken. I det sylindriske parti mellom forhøyningene vil platen/platene ligge an mot den ytre isolasjon og ikke oppta krefter, da alle strekkrefter i ringretningen oppheves ved deformasjon i de buede partier av hudplatene ved forhøyningene.

De nevnte forhøyninger kan være dannet på forskjellige måter, og en fordelaktig utførelse er vist på fig. 7 som viser detaljen E i forstørret målestokk. I denne utførelse består forhøyningene av vertikale bjelker 12 med en indre flens 13 til hvilken endene av de ikke-understøttede, buede partier 2' av hudplatene 2 er fastsveiset.

På fig. 8 er detaljen E på fig. 7 vist i ytterligere forstørret målestokk. Figuren viser de buede partier 2' av de indre hudplater i to funksjonsstillinger, nærmere bestemt i en indre stilling før nedkjøling av tanken, og en ytre, krympet stilling etter nedkjøling.

På fig. 9-16 er det vist noen eksempler på tankarrangementer i skip hvor det benyttes forskjellige utførelser av tanker ifølge oppfinnelsen. Samtlige tanker er oppbygget på liknende måte som omtalt foran, og omfatter således indre hudplater 2 som er anbrakt med ikke-understøttende, deformasjonsopptakende partier i tankens hjørner eller på sideflater av tanken, en indre isolasjon 3 som omslutter hudplatene, og en ytre veggstruktur 4 som understøtter isolasjonen. Videre er tankens yttervegger og bunn omgitt av ballasttanker 5. Fig. 9 og 10 viser et arrangement hvor et antall enkle, rektangulære tanker 15 er anordnet i en rekke ved siden av hverandre i et skipsskrog (ikke nærmere vist). Fig. 11 og 12 viser et liknende tankarrangement i et skip, hvor det er anordnet en rekke av rektangulære tanker 16 som har en utførelse som reduserer vinkelen i hjørnene. Fig. 13 og 14 viser et arrangement hvor et antall mangekantede tanker 17 også er anordnet i en rekke ved siden av hverandre i et skipsskrog. Fig. 15 og 16 viser et tankarrangement hvor et antall lange, rektangulære tanker er anordnet i en rekke ved siden av hverandre, med tankenes kortsider vendende mot hverandre. Slik det fremgår, er tankenes langsider her forsynt med et antall vertikalt forløpende forhøyninger 19 over hvilke de indre hudplater 2 er anbrakt med understøttede og ikke-understøttede områder, på tilsvarende måte som vist på fig. 6, slik det fremgår av den forstørrede detalj F på figuren. Derved reduseres som nevnt krefter og deformasjoner i lengderetningen.

Tykkelsen av hudplatene i tanken ifølge oppfinnelsen vil bli valgt tilstrekkelig til å gi en robusthet mot lokale påkjenninger og for å bære de laster som tanken utsettes for. Avstivningsarrangementene vil i første rekke være anordnet for å gi hudplatene i tanken stabilitet når tanken er tom eller delvis fylt (ikke noe væsketrykk som presser platene mot isolasjonsblokkene), eller for å sikre at platene tåler laster som skyldes væskeslag (sloshing). Væskeslag kan gi lokale trykklaster som både plane og buede platepartier enkelt kan dimensjoneres mot. I tillegg vil det på grunn av forekommende høye hastigheter i væsken kunne oppstå lokale undertrykk som "suger" platene ut fra siden. Denne type laster representerer et stort problem for konvensjonelle LNG/LPG-tanker av membrantypen.

I den foreslåtte utforming vil kreftene fra eventuelle undertrykk bli tatt opp av lokale avstivninger på de plane platepartier. Dersom det plasseres stivere også inne i tanken, vil disse kunne redusere virkningen av væskeslag.

Tanken ifølge oppfinnelsen vil bli bygget ved normal temperatur. Ved første fylling med f.eks. LNG vil den første del av gassen fungere som nedkjølingsmedium. All gass som fylles inn vil dampe av inntil driftstemperaturen er oppnådd. Dette betyr at all sammentrekking av hudplater og eventuelle stivere i tanken skjer ved tom tank (ikke noe væsketrykk mot platene). Når tanken er nedkjølt, vil den bli fylt med f.eks. LNG. Ved tømming av tanken vil en liten del flytende gass bli beholdt for å sikre at tanken holdes nedkjølt.

Den ovenfor beskrevne operasjon innebærer at tanken hele tiden holdes nedkjølt, dvs. det vil ikke være noen temperaturvariasjoner i driftsfasen. Temperaturen i tanken vil bli tatt opp til romtemperatur bare ved behov for inspeksjon, reparasjoner o.l.

Claims (4)

1. Tank for transport og lagring av nedkjølt, flytende gass, omfattende en mangekantet veggkonstruksjon bestående av én eller flere indre hudplater (2) som ligger an mot en ytre isolasjon (3), og en ytre veggstruktur (4) som understøtter isolasjonen,karakterisert vedde følgende trekk, - de indre hudplater (2) er utformet med et krummet plateparti (2') i området for knekklinjer mellom tilstøtende, plane partier av hudplatene (2), der platepartiet (2') har en svak krumning for platedeformasjoner på grunn av temperaturvariasjoner eller innvendige laster i tanken (1) og - de indre hudplater (2) er forsynt med et antall lokale avstivninger mellom de krumme partier (2') i form av stivere som strekker seg i tankens (1) lengderetning.

2. Tank ifølge krav 1,karakterisert vedat avstivningene består av langstrakte profiler som er festet til hudplatene (2) på innersiden eller yttersiden av disse.

3. Tank ifølge krav 1,karakterisert vedat hudplatene (2) i områder hvor flere knekklinjer møtes, f.eks. i overgangen mellom tankens (1) bunn og sidevegg, er utformet med et hjørne med dobbeltkrum flate.

4. Tank ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat tanken er innebygd i et flytende fartøy og at tanken er helt eller delvis omgitt av hulrom omfattende et antall ballasttanker (5), ett ballastpumperom (6) anordnet sentralt under tanken og et område (7) anordnet over ballasttankene (5) for lagring av forskjellig objekter omfattende minst én av utstyr og tanker.