NO750393L - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører skip som brukes for transport av kryogenisk flytendegjorte gasser eller mere spesielt skipstanker for transport av kryogenisk flytendegjorte gasser, hvilke tanker ar separate, uavhengige konstruksjoner understøttet ved og forankret til skipsbunnen og ikke nødvendigvis ellers avhengig av skipets skrog eller lasterora for understøttelse.

Mange nyttige gasser er tilgjengelige eller tilvirkes ved geografiske steder langt fra de steder hvor de brukes eller trenges. Skjont noen slike gasser kan transporteres økonomisk i form av en gass, er det generelt mere ønskelig å flytendegjore gassen og transportere den i denne tilstand på grunn av det økede gassvolum som kan transporteres i flytende tilstand i forhold til i den gassartede tilstand.

Noen gasser kan flytendegjores ved moderate trykk og skipes i tanker som kan vedlikeholde gassen under slikt trykk som holder den i den flytendegjorte tilstand. På grunn av at trykket som trenges for å flytendegjore noen gasser ved atmosfærisk temperatur ikke er overdrevet hoyt, kan trykkbeholderen, som er nødvendig for lagring av den således flytendegjorte gass, bygges økonomisk med en realtivt stor størrelse. Andre gasser kan imidlertid ikke lett flytendegjores selv ved ganske hoye trykk uten at gassens temperatur også reduseres vesentlig under atmosfærisk temperatur. Fordi det er vanskelig og kostbart å konstruere en trykkbeholder hvori der kan lagres en kryogenisk flytendegjort gass ved hoy temperatur i stor mengde, er det funnet mere praktisk og mindre kostbart å kjole den flytendegjorte gass til en temperatur ved hvilken den kan lagres i en .tank formet til å motstå et minimum av innvendig trykk pluss selvfølgelig den ven-tede dynamiske belastning på grunn av skipets bevegelser. Det er f «-eks. funnet hensiktsmessig å lagre flytendegjort naturgass, som vesentlig er metan, ved omkring -126,7° C og ved omkring 1,05 kg/cm^ eller bare litt over atmosfæretrykk. Andre kryogenisk flytendegjorte gasser, såsom hydrogen, helium og etylen kan på lignende måte lagres ved omkring atmosfæretrykk fulgt av deres avkjoling til en temperatur under gassens kokepunkt ved slikt trykk.

Tanker for transport av kryogenisk flytendegjorte gasser ved omkring atmosfæretrykk i et skip er av to hovedtyper. En tanktype er en membrantank, hvori tankveggene og bunnen praktisk talt er kon-tinuerlig understøttet av skipets skrogkonstruksjon. En sådan tank er avhengig av skipets konstruksjon for den styrke og understøttelse som er nodvendig for å inneholde væsken som er lagret. En annen tanktype er en konstruksjonsmessig selvbærende eller frittstående beholder eller tank som er fjernet eller adskilt fra skipsrommets bunn og vegger.

En slik beholder eller tank er uavhengig av styrken av lasterommets vegger for nodvendig forsterkning fordi den er konstruksjonsmessig uavhengig av skipsrommets vegger forsåvidt hva angår dens evne til effektivt å inneholde den lagrede væske.

En av de konstruktivt uavhengige typer av trykkbeholder-tanker er kuleformet. Kuletanker har vært montert i skipsrommet på

et sylindrisk metallskjort med tankens bunn anbragt over skipsrommets bunn, se f.eks. amerikansk patent 3.677.021 og 3.6B0323. Skjont så-danne tanker er egnet for flytendegjort gasstransport med skip, opptar de ikke så meget av det totale lasterom som ville være tinskelig for maksimal kapasitet. Mengden av ubrukbart rom mellom tanken og skipsrommet er overdrevet stort og for effektiv, mere okonomisk transport må dette, rom reduseres og tanken oppta en sterre prosentdel av lasterommet. Slike tanker bevirker også at hele væskelasten måtte gå til tankens omkrets og til deretter igjen å fordeles på skipsbunnen, hvil-ket ikke er effektivt eller okonomisk. Dessuten rager den kuleformede trykkbeholdertank, som den er montert i et ekipsrom ifolge den tidligere praksis, vesentlig over skipets dekk og dette forårsaker at skipets tyngdepunktsenter ligger hoyere enn onsket når tankene er fylt med flytendegjort gass. Det er folgelig et behov for en skipstank som opptar mere av lasterommet, i stor utstrekning er frittstående og som resulterer i et skip som har et lavere tyngdepunktsenter når det er lastet.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt i kombinasjon et skip som har et lasterom med en bunn og sidevegger og-

en tank med sirkulært horisontalsnitt, plassert i lasterommet for transport av en flytendegjort gass. Tanken erkarakterisert veden metallmantel som har folgende tre hovedseksjoner eller -deler: (1) en

praktisk talt'plan metallbunn, (2) en sfæroidal seksjon som danner et meste av tankens ovre del, og (3) en toroidal hjornedel tangensielt forbundet med omkretsen av metallbunnen og tangensielt forbundet med den sfæroidale seksjon. Mellom skipets lasteromsbunn og tankens metallbunn er anbragt lastbærende isolasjon hvorpå tankbunnen hviler. Et skjort, som i horisontalsnitt er sirkulært strekker seg fra tanken over den toroidale hjornedel nedad til en understøttende basis i skipets lasterom.

Den beskrevne tank ifolge oppfinnelsen tillater det meste av den hydrostatiske belastning fra væsken i tanken blir overfort direkte og praktisk talt jevnt gjennom isolasjonen til lasterommets bunn. Bare en del av belastningen må gå gjennom skjortet og gjenfor-delt til lasteromsbunnen. Da tankbunnen er understottet ved den lastbærende isolasjon, behover den ikke være fremstilt så tykk som tankens store sfæroidale manteldel for å oppfylle forskrifter og sikkerhets-krav og er bygget etter trykkbeholder-forskrifter. En tank med en sådan forholdsvis tynn bunn er en hybrid tank derved at den tynne bunn har form av en halv-membran mens det meste hvis ikke hele av resten av tankmantelen er av uavhengig frittstående beholderkonstruksjon som må inneholde det innvendige trykk ved påkjenning på mantelen. Bunnen er imidlertid i noe.n grad i spenning når tanken er lastet på grunn av kraftene som påfores det toroidale hjorne. Det innvendige trykk på grunn av væskelasten påfores primært nedad på tankbunnen og overfores derved til skipets lasteromsbunn.

Det toroidale hjorne som strekker seg oppad og utad på: en buet måte fra tankens plane bunn, er generelt minst så tykk som tankbunnen. Det kan imidlertid være tykkere, f.eks. kan det ha en tykkelse opp til eller storre enn tykkelsen av tankens sfæroidale manteldel.

Det er ennvidere ansett som mest passende for det toroidale. hjorne,

når det betraktes i vertikalt tverrsnitt, at det er konisk fra en tynn tykkelse, som kan være omtrent den samme som tykkelsen av tankbunnen, hvor den forenes med denne, til en storre tykkelse hvor det forenes med sfæroidale del av tanken.

Den del av tankmantelen som er anbragt oppad fra det toroidale hjorne og strekker seg til tanktoppen danner den sfæroidale seksjon eller del av tankmantelen og denne seksjon kan være kuleforrnet b ellipsiodisk eller konisk-kuleformet hvori en konisk del forbinder det toroidale hjorne med en ovre kuleseksjon. Uten hensyn til den spesi-elle form forbinder den det toroidale hjorne tangensielt i en glatt krumming.

Selv om en hoveddel av enhver hydrostatisk belastning i tanken overfores direkte til skipets lasterombunn, er det understøt-tende sirkulære skjbrt en viktig del av tankens understottelses-system. Skjørtet bærer noe av den hydrostatiske belastning når tanken er fylt. Således bærer skjortet meget av belastningen fra omkretsen av tankens plane bunn til vidden av tanken. Mere viktig er imidlertid at skjortet understøtter tanken stabilt under de forskjellige bevegelser som skipet kan bJ.i utsatt for. Skjortet overforer reaksjoner, som resulterer fra horisontale belastninger og veltingsbevegelser, til skipskonstruksjonen , og det er viktig for å motstå de krefter som motes på sjoen.

Skjortet kan forbindes med tanken ved dets ekvator eller bredeste del, eller ved et sted under ekvator. Uansett hvor skjortet slutter seg til tanken, er det konstruksjonsmessigbnskelig at • tilslutningen er tangential. Skjørtets nedre ende kan forbindes med bunnen av lasterommet eller en annen bærende basis i samme.

Skjortet kan være en vertikalt plasert sirkulær sylindrisk kapsel, eller en konisk kapselseksjon generelt med den største ende ved toppen.

Da tanken er bestemt til å transportere en kryogenisk flytendegjort gass, er den isolert for å redusere varmelekkasje inn i tanken. Isolasjonen er fortrinnsvis forlenget ned langs skjortet til dettes understøttelse. Den innvendige nedre del av skjortet er fortrinnsvis også isolert for å bevirke utviklingen av en passende termisk g.radient fra den meget lave temperatur hvor skjortet er forenet med tanken til den meget hoyere, mere eller mindre omgivende temperatur av skjortets understbttelse. Et egnet påsprbytet belegg er anbrakt rundt tanken på innsiden av.eller over Isolasjonen forj å fange enhver væskeutstromning i tilfelle av en sprekkutvikling i tankmantelen, og for å lede den utlekkede væske til en dryppepanne under tanken.

For å hindre enhver lekking av flytendegjort gass fra

å komme i kontakt med lasterombunnen, er en dryppepanne av passende platemateriale anbrakt under hele den plane tankbunn, men over lasterumsbunnen. Pannen oppsamler den kalde væske og hindrer den fra å komme i kontakt med og avkjble skipsskroget til en temperatur<*>som kunne føre til svikt av karbonstålet, hvorav et skipsskrog normalt er gjort. ;Den beskrevne flatbunnede, selvbærende tank opptar en storre del av rommet i et lasterom enn en kuleformet tank, og som et resultat kan den fore en storre mengde væske. Oppfinnelsen reduserer omkostningene med en passende lagertank, såvel som omkostningene med et skipsskrog, ved direkte overforing av meget av prokuktbelastningen til skipsbunnen. Den nbdvendige kapasitet av det uvirksomme system er også redusert ved reduksjonen av det tomme rom mellom tanken og lasterommet. Den tilhbrende nedre profil av tanken senker skipets tyngdepunktsenter når det både er tamt og lastet, sammenlignet med et skip som har en kuleformet tank i den samme lasteromstbrrelse. Den nedre profil tillater bedre utsikt enn den som er muliggjort ved en kuleformet tank, og forbedrer således skipets drift. Toppen av en flatbunnet tank ifolge oppfinnelsen kan gjores med så meget som omkring 6 m lavere hbyde snn en kuleformet tank med lik kapasitet. ;Oppfinnelsen skal beskrives videre under henvisning til tegningene, på hvilke fig. 1 er et vertikalsnitt-gjennom bredden av st skip som inneholder en konisk-kuleformet tank med en plan bunn-, ifolge oppfinnelsen, fig. 2 er et forstbrret riss av den nedre del av tanken og skipets lasterom som vist på fig. 1, fig. 3 er et vertikalsnitt' gjennom bredden av et skip som inneholder en kuleformet tank med en plan bunn ifolge oppfinnelsen, figv 4 er et forstbrret riss av den nedre del av tanken og skipsrommet vist på fig. 3, og fig. 5 er et forstbrret riss av den nedre del av en tank i et skipsrom og viser en tank med en konisk toroidal hjornedel. ;5å langt det er praktisk vil samme eller lignende ele-menter på tegningene bli identifisert ved samme tall. ;Som vist på fig. 1 og 2 .har skipet 1.0 et. lasterom 11 avgrenset ved bunnen 12 og vegger 14, og inne i lasterommet er plasert en konisk-kulef ormet tank 2.0. ;Tanken 20 er sirkulær i horisontalsnitt, og har en praktisk talt plan relativt tynn bunn 21 av metallplate, som hviler glidbart på et lag av bæremateriale 22 anbrakt over en for væske ugjennomtrengelig, bbyelig membran 23 understbttet på toppen av lastbærende isolasjon 24. Tankbunnen 21 er vesentlig sirkulær, og er ved sin omkrets forenet tangensielt, f.eks. ved sveising, med en toroidal metallhjbrnedel 25 som.ved sin 'ovre omkretskant er forenet f.eks. ved sveising, med en ring 26. Tankbunnen 21 kan generelt være gjort tynnere enn den maksimale tykkelse av den toroidale hjornedel, da den hydrostatiske belastning påfores met tankbunnen og overfores deretter gjennom bærematerialet 22, som kan være balsatre, og den lastbærende isolasjon 24 til lasterommets bunn 12. ;En konisk seksjon 27 er forbundet, f.eks. ved sveising, ved sin nedre kant med ringen 26, og ved sin ovre kant med kuleseksjonen 28, som kompletterer tankens viktigste konstruksjonsele-menter. Den koniske seksjon 27, kuleseksjonen 28 og ringen 26 er sammen innbefattet i uttrykket "sfæroidal-seksjon", som dette ut-trykk her brukes ved oppfinnelsens beskrivelse. Utstyrsbronn 29 strekker seg inne i tanken i dennes hele hbyde, og brukes for ror-ledning, pumpe og kontrollutstyr som er forbundet med tanken. ;Fra den nedre, ytre kant av ringen 26 raker nedad et konisk skjørt 30, hvis nedre kant er festet til en plate 31 som er boltet til en plate 32 som bæres av en oppreist metallplate 33, .hvorved er dannet en boltet overgangsforbindelse som tillater at tanken kan festes i stilling til skipsrommets bunn selv om skjortet og rommets bunn er gjort av ulike metaller som- ikke er direkte sveisb are. Midlene som brukes for å forbinde skjortets nedre kant med skipets lasterom er imidlertid ikke en kritisk del av oppfinnelsen, og andre egnede midler kan brukes. ;En rekke dryppehuller 34 (fig. 2) strekker seg gjennom skjortet 30 og membranen 23 er forlenget oppad på overflaten av denne isolasjon til vinkelskjermen 37. ;Den ytre overflate av tanken 20 og den ytre overflate ;av det koniske skjbrt 30 er dekket av isolasjon 38, og over denne er anbrakt en væskebeskytter 39, hvis nedre kant ender i en vinkel-renne 40 som forer oppsamlet væske gjennom dryppehullene 34. Den nedre del av isolasjonen 38 på det koniske skjbrt 30 er dekket med et dampsperrende belegg 41, f.eks. av butylgummi. En mot været beskyttende skjerm 42 er anbrakt over hele tankdelen som strekkar seg over skipets dekk. ;I den beskrevne tank 10 overfores vertikale belastninger som folge av lastvekten og vertikal skipsaksellerasjon til skipets konstruksjon primært gjennom tankens plane bunn 21. Belastninger som resulterer fra veltingsmoment, horisontal forskyvnings- og opp-lbftningsbelastninger overfores til skipskonstruksjonen primært gjennom skjortet 30. Tankbunnen understøttes av den lastbærende isolasjon 24, som har tilstrekkelig trykkfasthet til å overføre vertikale belastninger fra tanken til skipskonstsuksjonen. Bære materialet 22 virker som en glidepute eller anordning for å til-passe forskjellig bevegelse på grunn av termisk forskyvning av".tankens bunn når den periodisk bringes fra atmosfærisk temperatur til en meget lav temperatur, f.eks. 126.7°C, når den brukes for transport av flytendegjort naturgass, og tilbake til atmosfærisk temperatur. ;Isolasjonen av det koniske skjbrt på den tidligere beskrevne måte forer til utvikling av en jevn termisk gradient i skjortets hbyde, fra meget kalde produkttemperaturef i skjortets ovre del til omkring omgivende (dvs. skipsskrogstemperatur) eller atmosfæretemperatur i skjortets nedre del, som resulterer i ter-miske påkjenninger innenfor tillatte konstruksjonsgrenser, således at karbonstål kan brukes i skipets lasteromskonstruksjan. ;Den med henvisning til fig. 1 og 2 beskrevne tank har bedre utnyttelse av skipets lasterom enn en kuletank. Som et resultat vil en sådan tank ha mindre total hbyde enn en kuleformet tank, og muliggjor et lavere tyngdepunktsenter og lavere profil i skipet, og oker derved siktbarheten fra skipets dekk. Dessuten er der ved bedre utnyttelse av lasterommet mindre gjenstående rom som må være uvirksomt. Dette minsker derved kapasiteten av det uvirksomme system, og resulterer i en betydelig besparelse i de begyn-nende omkostninger og driften. ;Volumet av tanken på fig. 1 og 2 kan bkes eller minskes ved regulering av den koniske del av konisitetsvinkelen, eller radien av den kuleformede del av den konisk kuleformede tank. ;Dette kan ha fordelen av å muliggjbre en bkning i tankvolumet uten endring i skipets bredde» En kuleformet tank kan bare reguleres med endring i dens radius, således at en storre tank vil kreve en storre skipsbredde. ;En videre utfbrelse av oppfinnelsen er vist på fig. 3 ;og 4. Skipet 5Q, vist i delvis sidetverrsnitt gjennom dets bredde, har et lasterom 51 avgrenset ved en bunn 52 og romvegger 53. Lastbærende isolasjon 54 er anbrakt på rombunnen 52 og sekundært sperrelag (eller membran) 55 er anbrakt på toppen av isolasjonen. Et lag av bæremateriale 56 er anbrakt ovenpå det sekundære sperrelag 55. ^ ;Den plane tankbunn 57, som har en sirkulær omkrets, hviler på laget 56, og er fremstilt av tynn metallplate. Det toroidale hjorne 58 er ved sin nedre kant sveiset til tankbunnens omkretskant og dets ovre kant 59 til kuieseksjonen 6.0, hvis ovre kant er sveiset til metallringen 61. Kuleseksjonen 62, som er en tilnærmet halvkuleformet seksjon, er ved sin nedre kant ved sveisin.g festet til ringens 61 ovre kant. ;Et vertikalt anbragt sylindrisk■metallskjort 63 er ved sveising festet med sin ovre kant til ringens 61 nedre, ytre kant, ;og skjortets 63 nedre kant er festet til platen. 64 som er boltet til platen 65 som understott.es av basisplaten 66, og denne er sveiset tii en horisontal hylle i den nedre del av rommet. En sådan overgangsforbindelse er ikke alltid nodvendig for å forbinde den nedre kant av et skjbrt med skipsrommets bunn. Et skjbrt fremstilt av 9% nikkel kan sveises direkte til et skips lasteromsbunn av karbonstål. ;Isolasjonen 67 er plassert over den indre nedre del av skjortet 63 og sperrelaget eller membranen 55 er forlenget oppad over isolasjonen til en vinkelskjerm eller plate 68. Isolasjonen 69 er anbragt på den ytre overflate av tanken over ringen 61 og på den ytre overflate av skjortet 63. Et påsprbytet sperrelag 70 dekker isolasjonen på yttersiden av tanken ned til vinkelrennen 71. Darnpsperre-belegg 72 er anbragt på yttersiden av isolasjonen på skjortets ytre overflate fra undersiden av vinkelrennen 71 ned til skjortets nedre kant. Et mot været beskyttende deksel 73 dekker tankens topp og strekker seg til rommets ovre ende eller til skipets dekk for å be-skytte rommets indre. En utstyrsbrbnn 74 strekker seg i tankens hele hbyde. ;Den med henvisning til fig. 3 og 4 beskrevne tank har de samme fordeler som tanken som er vist og beskrevet på fig. 1 og 2. ;Fig. 5 viser en annen utfbrelse av oppfinnelsen, men en som er meget lik den på fig. 2 viste. Utfbrelsen som er vist på fig*5 anvender imidlertid et toroidalt hjorne som er gjort av en konisk avtagende metallplate når den sees i vertikalt radialsnitt. Den nedre omkretskant 256 har samme tykkelse som tankbunnen 21 og den ovre omkretskant 257 har den samme tykkelse som kuleseksjonen 260

som strekker seg mellom hjbrneringen og ringen 26. Ved å benytte et toroidalt hjorne, hvis platemateriale avtar i tykkelse som beskrevet, eller på en ekvivalent måte, kan der oppnåes en bket fleksibilitet av metallet og påkjenninger kan således bli bedre fordelt.

Claims (8)

1. Anordning ved en i et skips lasterom anbragt, i horisontalsnitt sirkulær tank for transport av en flytendegjort gass,karakterisert vedat tanken omfatter en netallmantel som har en praktisk talt plan metallbunn, en sfæroidal seksjon som danner det meste av tankens ovre del, en toroidal hjornedel tangensielt forenet med omkretsen av metallbunnen og tangensielt forenet med den sfæroidale seksjon, en lastbærende isolasjon mellom lasterommets bunn og tankens metallbunn og et i horisontalsnitt sirkulært skjbrt som strekker seg fra tanken nedad til en unders tottende basis i lasterommet.

2. Anordning ifolge krav 1,karakterisert vedat skjortet er konisk.

3. Anordning ifolge krav 1,karakterisert vedat skjortet er sylindrisk.

4. Anordning ifolge krav 1,karakterisert veden mellom lasterommets bunn og tankbunnen anordnet kondensplate.

5. Anordning ifolge krav 1,karakterisert vedat tankmantelen over skjortet er utvendig isolert, at skjortet er isolert utvendig i hele dets hbyde og innvendig i det minste over dets nedre del.

6. Anordning ifolge krav 1,karakterisert vedat det toroidale hjorne, i vertikalt radialsnitt er konisk og har sin tynneste kant forenet med tankbunnens omkrets.

7. Anordning ifolge krav 4,karakterisert vedat kondensplaten strekker seg oppad mot isolasjonen på innsiden av skjortet,

8. Anordning ifolge krav 1,karakterisert vedat en membran er anbragt mellom lasterombunnen og tankbunnen.