NO773380L

NO773380L - STEEL CONCRETE TANKERS, ESPECIALLY FOR THE TRANSPORT OF LIQUID GAS

Info

Publication number: NO773380L
Application number: NO773380A
Authority: NO
Inventors: Klemens Finsterwalder
Original assignee: Dyckerhoff & Widmann Ag
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-10-04
Publication date: 1978-04-06
Also published as: JPS5345893A; FR2366984B1; DE2644856A1; FR2366984A1; NL7710684A; GB1586228A; JPS5914394B2; PL201164A1; ES462866A1

Description

Oppfinnelsen vedrører et tankskip, særlig for transport av flytendegjort gass, med et monolittisk skipslegeme av stålbetong, som på tvers av skipslegemet har minst to ved siden av hverandre, adskilte, i lengderetningen utstrakte, ved tverrskott avdelte og med dekk og bunn- forbundne tankrom. The invention relates to a tanker, in particular for the transport of liquefied gas, with a monolithic ship body made of reinforced concrete, which across the ship body has at least two side by side, separated, longitudinally extended, separated by transverse bulkheads and with deck and bottom connected tank spaces.

Tankskip for transport av flytendegjort gass måTankers for the transport of liquefied gas must

når de er av stål, av sikkerhetsgrunner være forsynt med spesielle beholdere for den flytendegjorte gassen, hvilke beholdere er laget av kaldseigt stål og som oftest er utformet som kuletanker. Rent bortsett fra at man ved slike tankskip ikke kan utnytte de tankrom som står til rådighet fullt ut, er de uforholdsmessig dyre i fremstilling og vedlikehold. Samtidig kjenner man også allerede tankskip av stålbetong som sammenlignet med skip av stål kan produseres både enklere og billigere. when they are made of steel, for safety reasons be provided with special containers for the liquefied gas, which containers are made of cold-hardened steel and which are most often designed as ball tanks. Quite apart from the fact that such tankers cannot make full use of the available tank spaces, they are disproportionately expensive to manufacture and maintain. At the same time, tankers made of reinforced concrete are already known which, compared to ships made of steel, can be produced both more easily and cheaper.

Hos et kjent tankskip består skipslegemet av to sylindriske legemer som skjærer hverandre i området til lengde- In the case of a known tanker, the hull consists of two cylindrical bodies which intersect in the area of the longitudinal

aksen slik at det i tverrsnittet oppstår tre rom, av hvilke de to ytre benyttes som tankrom, mens det midtre, av gjennomskjæringen dannede rom benyttes som driftsrom. Tankrommene er oppstivet ved hjelp av plane tverrskott. Dekk, bunn og ytterveggsider er slakt armert. the axis so that in the cross-section there are three rooms, of which the two outer ones are used as tank rooms, while the middle room, formed by the cut-through, is used as an operating room. The tank spaces are braced using horizontal transverse bulkheads. The deck, bottom and outer wall sides are butt-reinforced.

Ved anvendelse av stålbetong til ytterhud påWhen using reinforced concrete for the outer skin of

tankskip for transport av flytendegjort gass kan den sikkerhets-tankers for the transport of liquefied gas, the safety

sone falle bort som krever en anordning av spesielle beholdere på tankskip av stål. Betong som byggemateriale gjennomgår nemlig ikke noen minsking i fastheten dersom det i et katastrofetilfelle skulle komme i berøring med den kalde væsken, men får tvert imot en øking i fasthetsgraden. Hovedproblemet ved et skipsskrog av stål- eller spennbetong ligger i - sammenlignet med en bygge-konstruksjon på land - at under bruk underkastes skipslegemets tverrsnitt store og vekslende påkjenninger pga. ytre belastninger, zone fall away which requires a device of special containers on steel tankers. Concrete as a building material does not undergo any reduction in strength if it should come into contact with the cold liquid in the event of a disaster, but on the contrary gets an increase in the degree of strength. The main problem with a ship's hull made of steel or prestressed concrete lies in - compared to a building structure on land - that during use the cross-section of the ship's body is subjected to large and alternating stresses due to external loads,

så som bølgegang etc.such as undulation etc.

Oppfinnelsen har til hensikt å muliggjøre fremstilling av et tankskip særlig egnet til transport av flytendegjort gass på en enklere, mer økonomisk måte og med bedre utnytting av materialet. The invention is intended to enable the production of a tanker particularly suitable for the transport of liquefied gas in a simpler, more economical way and with better utilization of the material.

Oppfinnelsen løser denne oppgaven ved et tankskipThe invention solves this task with a tanker

av denne type ved at tverrsnittsformen til skipslegemets ytterhud som består av dekk, bunn og ytterveggsider laget av massive plater som går over i hverandre i en uavbrudt krumning, er slik utformet at bøyningsmomentene i ytterhuden på tvers av skipslegemet i brukstilstand er minst mulig og videre ved at skipslegemet i lengde- og tverretningen er slakt armert og forspent, idet forspenningen i lengderetningen er slik at de maksimale positive og negative bøyningsmomenter i brukstilstand er omtrent like store. of this type in that the cross-sectional shape of the outer skin of the ship's body, which consists of the deck, bottom and outer wall sides made of massive plates that merge into each other in an uninterrupted curvature, is designed in such a way that the bending moments in the outer skin across the ship's body in service condition are as small as possible and further by that the ship's body in the longitudinal and transverse directions is weakly reinforced and prestressed, the prestressing in the longitudinal direction being such that the maximum positive and negative bending moments in the state of use are approximately equal.

På tankskipet ifølge oppfinnelsen består skipslegemets bærende ytterhud, statisk sett, i tverretningen av to, On the tanker according to the invention, the load-bearing outer skin of the ship's body consists, statically, in the transverse direction of two,

om lengdeaksen symmetriske, tredimensjonale halvrammer dannet av dekk, yttervegger og bunn, som blir utsatt for ekstremt vekslende påkjenninger av det innenfra og utover virkende trykk av lasten, symmetrical about the longitudinal axis, three-dimensional half-frames formed by the deck, outer walls and bottom, which are subjected to extremely alternating stresses from the pressure of the load acting from the inside and the outside,

så vel som av det utenfra og innover virkende trykk fra bølgene.as well as by the outward and inward pressure of the waves.

I lengderetningen utgjør skipslegemet en kasseramme hvis lengde svarer til den fulle.skipslengden. In the longitudinal direction, the ship body forms a box frame whose length corresponds to the full ship length.

Vesentlig for oppfinnelsen er utformingen av skipslegemets tverrsnitt som velges slik at bøyningsmomentene i tverretningen, som skyldes vanntrykket og lasten, er meget små. Tverrsnittsformen tilsvarer tilnærmet en støttelinje. Av betydning er videre at det i tillegg til den normale slakke armering er anordnet spennlegemer for å frembringe en forspenning. Forspenningen velges i lengderetningen slik at de maksimale positive og negative bøyningsmomenter i lengderetningen blir omtrent like store. Derved utsettes den slakke armering avvekslende for trykk og strekk, noe som i forbindelse med forspenningen har den fordel at tykkelsen til de massive platene kan avpasses på en slik måte at byggematerialet stålbetong på ethvert sted kan utnyttes optimalt i en' tredimensjonal spenningstilstand, slik at derved anvendt masse og følgelig også vekt blir minimal. Essential to the invention is the design of the cross-section of the ship's body, which is chosen so that the bending moments in the transverse direction, which are due to the water pressure and the load, are very small. The cross-sectional shape roughly corresponds to a support line. It is also important that, in addition to the normal slack reinforcement, tension bodies are arranged to produce a prestress. The prestressing is chosen in the longitudinal direction so that the maximum positive and negative bending moments in the longitudinal direction are approximately equal. Thereby, the weak reinforcement is subjected alternately to pressure and tension, which, in connection with the prestressing, has the advantage that the thickness of the massive plates can be adjusted in such a way that the building material reinforced concrete can be used optimally in a three-dimensional state of tension, so that used mass and consequently also weight will be minimal.

Skipslegemets uavbrudte krumning i tverrsnittet har ved siden av utnyttelsen av hvelvbærevirkningen, hvorved man unngår hjørner, den fordel at de slakke armeringsstaver og spennlegemene ikke må bøyes på forhånd, men derimot kan bøyes elastisk inn i rundingen. Det forefinnes heller ingen hjørner hvor armerings-stavene må skjøtes, hvilket ville redusere armeringens svinge-fasthet. Av samme grunn blir også lengdearmeringen i det vesentlige anordnet uten skjøter over hele skipslegemets lengde. The continuous curvature of the ship's body in the cross-section has, in addition to the utilization of the vault bearing effect, whereby corners are avoided, the advantage that the slack reinforcing bars and tension members do not have to be bent in advance, but instead can be bent elastically into the rounding. There are also no corners where the reinforcing bars have to be joined, which would reduce the bending strength of the reinforcement. For the same reason, the longitudinal reinforcement is essentially arranged without joints over the entire length of the ship's body.

Ved tankskip ifølge oppfinnelsen kan platen somIn the case of tankers according to the invention, the plate as

utgjør dekket rage utover de tangensialt innover munnende ytterveggsider. De utragnede deler kan være støttet til ytterveggsidene og i området til disse utragende deler kan det være utformet tiIleggstankrom. constitutes the cover projecting beyond the tangentially inward facing outer wall sides. The projecting parts can be supported on the outer wall sides and in the area of these projecting parts additional tank space can be designed.

Disse utragende deler av dekkflaten gir på den ene side fordeler ved skipets drift fordi den andvendbare dekkflaten On the one hand, these projecting parts of the deck surface provide advantages for the ship's operation because the reversible deck surface

blir større. Dertil kan man pga. forlengelsene endre treghetsmomen-tet til skipslegemets statiske tverrsnitt i en slik grad at tverr-snittets null-linje blir liggende omtrent i midten og spenningene i dekk og bunn. blir omtrent like store. Dette medvirker også til en optimal utnyttelse av byggematerialet stålbetong. get bigger. In addition, you can because the extensions change the moment of inertia of the static cross-section of the ship's body to such an extent that the zero line of the cross-section lies roughly in the middle and the stresses in the deck and bottom. will be approximately the same size. This also contributes to optimal utilization of the building material reinforced concrete.

Når tverrskott er nødvendig av sikkerhetsmessige grunner på et tankskip ifølge oppfinnelsen, er det hensiktsmessig å utforme disse som dobbeltkrummede skall. When transverse bulkheads are necessary for safety reasons on a tanker according to the invention, it is appropriate to design these as double-curved shells.

Ved tankskipet ifølge oppfinnelsen har tverrskottene bare underordnet betydning for skipets statiske oppbygning. Den begrenser seg til utjevning av ulike gjennombøyninger av ytter- In the case of the tanker according to the invention, the transverse bulkheads are only of minor importance for the ship's static structure. It is limited to equalizing various deflections of the outer

og innerveggene i skipslegemets lengderetning, hvilke gjennombøyninger i alle tilfelle er små.Tverrskottene tjener dessuten til å øke skipets sikkerhet ved f.eks. grunnstøtinger, kollisjoner osv. and the inner walls in the longitudinal direction of the ship's body, which deflections are in all cases small. The transverse bulkheads also serve to increase the ship's safety by e.g. ground collisions, collisions, etc.

Utformingen av tverrskottene som dobbeltkrummedeThe design of the transverse bulkheads as double curved

skall muliggjør en enkel utforming. Sammen med de på skallkantene tilsluttende veggdeler av yttertanken utgjør skallet en bærer, som ved lekkasje tetter de skadede steder mot videre inntrengning av vann og overfører de i skipets lengderetning virkende vanntrykk til tankveggene. shell enables a simple design. Together with the wall parts of the outer tank connected to the shell edges, the shell forms a carrier, which, in case of leakage, seals the damaged areas against further ingress of water and transfers the water pressure acting in the longitudinal direction of the ship to the tank walls.

Utformingen av tverrskottene som skall gir også for-utsetning for at et slikt tankskip med fordel kan innsettes til transport av flytendegjort gass, som transporteres ved temperaturer på minus 162°C. The design of the transverse bulkheads as a shell also predisposes such a tanker to be advantageously used for the transport of liquefied gas, which is transported at temperatures of minus 162°C.

For transport av flytendegjort gass er veggene som avgrenser tankrommene på sine innersider og tverrskottene på begge sider forsynt med en isolering mot kuldegjennomgang. Mens temperatur-fallet fra den ytre temperatur til det kalde indre rom ved ytter veggene nesten fullstendig foregår i isoleringen, er det ikket til å unngå at skottene avkjøles til tross for isoleringen. Temperatur-fallet vil gå jevnt fra ytterhuden og til et punkt i midten av de aktuelle skottene. En plan konstruksjon ville ut fra dette påføres uholdbare temperaturspenninger. En skallkonstruksjon kan imidlertid elastisk oppta disse spenningene. For the transport of liquefied gas, the walls that delimit the tank spaces on their inner sides and the transverse bulkheads on both sides are provided with insulation against cold penetration. While the temperature drop from the external temperature to the cold internal space at the outer walls almost completely takes place in the insulation, there is no way to avoid that the bulkheads cool despite the insulation. The temperature drop will go evenly from the outer skin to a point in the middle of the relevant bulkheads. Based on this, a planar construction would be subjected to unsustainable temperature stresses. However, a shell structure can elastically absorb these stresses.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor The invention shall be described in more detail with reference to the drawings where

fig. 1 viser et delvis gjennomskåret perpsektivriss av et tankskip ifølge oppfinnelsen, fig. 1 shows a partially cross-sectional perspective view of a tanker according to the invention,

fig. 2 viser et lengdesnitt gj~ennom tankskipet, fig. 3 viser et horisontalsnitt litt over vannlinjen og fig. 4 viser et tverrsnitt i større målestokk., fig. 2 shows a longitudinal section through the tanker, fig. 3 shows a horizontal section slightly above the waterline and fig. 4 shows a cross-section on a larger scale.,

I det viste utførelseseksempel er det vist et for transport av flytendegjort gass egnet tankskip, hvor ytterveggene 2, bunnen 3 og dekket 4 i skipslegemet 1 består av massive stål- ' betongplater. Platene har i lengderetningen og tverretningen i tillegg til en vanlig slakk armering også spennelementer for til-veiebringelse av en forspenning. For ikke å komplissere tegningen er armeringselementene ikke inntegnet. Den spesielle anordning av armeringselementene er for så vidt av sekundær betydning for oppfinnelsen. In the embodiment shown, a tanker suitable for the transport of liquefied gas is shown, where the outer walls 2, the bottom 3 and the deck 4 of the ship's body 1 consist of massive steel and concrete slabs. In the longitudinal and transverse directions, in addition to a normal slack reinforcement, the plates also have tension elements for providing a prestress. In order not to complicate the drawing, the reinforcement elements are not drawn. The special arrangement of the reinforcing elements is to that extent of secondary importance to the invention.

Skipets ytterhud omslutter to tankrom 5 og 6.1 skipets sentrale område, mellom tankrommene 5 og 6, er det i den øvre del et beholderrom 7, som kan benyttes for ballastvann, og i det nedre området er det et tankrom 8 for brennstoff. Skilleveg-gene 9 mot disse to sentrale tankrom 7 og 8 er også utformet som stålbetongplater, men de kan være tynnere enn ytterveggene 2 fordi innerrommet er avstivet ved hjelp av tverrskott 10 henholdsvis ribber 11 som ligger relativt tett på hverandre, og fordi kreftene i det vesentlige opptas av platene i ytterhuden. The ship's outer skin encloses two tank spaces 5 and 6.1 the ship's central area, between tank spaces 5 and 6, there is a container space 7 in the upper part, which can be used for ballast water, and in the lower area there is a tank space 8 for fuel. The dividing walls 9 against these two central tank spaces 7 and 8 are also designed as reinforced concrete slabs, but they can be thinner than the outer walls 2 because the inner space is braced with the help of transverse bulkheads 10 or ribs 11 which lie relatively close to each other, and because the forces in the substantially absorbed by the plates in the outer skin.

Samtlige armeringselementer består av et høyfast stål, f.eks. ST 135/150, diameter 16 mm, som leveres i handelen oppviklet i lengder på 250 m og mer. På den måten kan man legge armeringselementene uten skjøter også over større lengder. Stålet er kaldseigt helt ned til temperaturer til minus 200°C. Et slikt stål kan pga. sin fasthet og sin overflateutforming (det er på overflaten forsynt med profileringer i form av ribber som danner gjenger hvorpå forankrings- eller forbindelseslegemer kan skrues) benyttes både for den slakke armering, så vel som spennelementer. All reinforcing elements consist of a high-strength steel, e.g. ST 135/150, diameter 16 mm, which is supplied commercially wound in lengths of 250 m and more. In this way, the reinforcing elements can be laid without joints also over longer lengths. The steel is cold-hardy right down to temperatures of minus 200°C. Such a steel can due to its firmness and its surface design (the surface is provided with profiles in the form of ribs that form threads on which anchoring or connecting bodies can be screwed) are used both for the slack reinforcement, as well as tension elements.

Stålet kan legges som enkeltstaver, f.eks. i tverrspennelementene,The steel can be laid as individual bars, e.g. in the cross-span elements,

og kan også legges som enkeltelementer i bunter, f.eks. som lengde-spennelementer. and can also be added as individual elements in bundles, e.g. as longitudinal-span elements.

Det nevnte stål har en svingningsfasthet på 30 kp/mm<2>med en spenningsvariasjon på 0 til 30 kp/mm 2, men har en svingningsfasthet på 24 kp/mm 2 når basisspenningen, som tilveiebringes av stålets forspenning, utgjør 70 kp/mm 2. Denne ulike svingningsamplitude tar man hensyn til på den måten at de slakke armeringselementer legges på yttersiden av stålbetongplatene, hvor man har de største spenningsvariasjoner, mens spennarmeringen anordnes i det indre plateområdet, hvor spenningsvariajsonene er -tilsvarende mindre. The aforementioned steel has a flexural strength of 30 kp/mm<2>with a stress variation of 0 to 30 kp/mm 2 , but has a flexural strength of 24 kp/mm 2 when the basic stress, which is provided by the prestressing of the steel, amounts to 70 kp/mm 2. This different oscillation amplitude is taken into account in such a way that the slack reinforcing elements are placed on the outside of the reinforced concrete slabs, where there are the largest stress variations, while the tension reinforcement is arranged in the inner slab area, where the stress variation zones are -correspondingly smaller.

Tverrskottene 12 er i områdene ved de ytre tankromThe transverse bulkheads 12 are in the areas of the outer tank spaces

5 og 6 utformet som dobbeltkrummede skall. De er ved ytterkantene forbundne med veggene i de respektive tankrom. 5 and 6 designed as double-curved shells. They are connected at the outer edges to the walls of the respective tank rooms.

På tegningen er det vist et tankskip som egner segThe drawing shows a suitable tanker

for transport av flytendegjort gass. For dette formål er de ytre tankrom 5 og 6 på innersiden og de som skall utformede tverrskott på begge sider forsynt med en isolering 13 (fig.4). Isoleringen 13 består hensiktsmessig av et lagvist påsprøytet polyuretanskum. for the transport of liquefied gas. For this purpose, the outer tank spaces 5 and 6 on the inner side and the shell-shaped transverse bulkheads on both sides are provided with an insulation 13 (fig.4). The insulation 13 suitably consists of a layered sprayed-on polyurethane foam.

Mellom betongoverflaten og isoleringen er det anordnet et damptett sjikt, f.eks. av epaksydharpiks. Between the concrete surface and the insulation, a vapor-tight layer is arranged, e.g. of epoxy resin.

Skipslegemet 1 er strømlinjeformet.I hekken er det rom 14 for drivmaskineriet 15, for kuldeanlegg osv. og det er dessuten også vist en propell 19 og et ror 17. På dekket 2 er de vanlige oppbygg 18 anordnet. Disse detaljer hører ikke til oppfinnelsen, og det samme gjelder for de i fig. 1 antydede ledninger for fylling og lossing av tankene. The ship's body 1 is streamlined. In the stern there is room 14 for the drive machinery 15, for cooling systems, etc., and a propeller 19 and a rudder 17 are also shown. On deck 2, the usual structures 18 are arranged. These details do not belong to the invention, and the same applies to those in fig. 1 suggested lines for filling and unloading the tanks.

Dekkplaten 4 har på begge sider utvidelser 4' somThe cover plate 4 has on both sides extensions 4' which

er avstøttet mot de krummede ytterveggsider 2 ved hjelp av skrå-vegger 19. Alt etter hvor store de utvidede partier 4<*>er, fore-ligger det en mulighet for å tilpasse dekkets 4 statisk virksommme tverrsnitt til bunnens 3 tverrsnitt og således avstemme motstands-momentene.i tverrsnittet til hvrandre. I tillegg får man i tverrsnitt omtrent trekantede ytterligere tankrom 20. Disse kan f.eks. benyttes for ballast. is supported against the curved outer wall sides 2 by means of inclined walls 19. Depending on how large the extended parts 4<*> are, there is an opportunity to adapt the statically effective cross-section of the tire 4 to the cross-section of the bottom 3 and thus match the resistance -the moments.in the cross-section to each other. In addition, additional tank spaces 20, approximately triangular in cross-section, can be obtained, e.g. used for ballast.

Claims

1. Tanker, in particular for the transport of liquefied gas, with a monolithic ship body made of reinforced concrete which across the ship body has at least two side by side, separated, longitudinally extended, separated by transverse bulkheads and interconnected by deck and floor tank spaces, characterized in that the cross-sectional shape of the ship's hull (1) outer skin, which consists of the deck (4), bottom (3) and outer wall sides (2) of massive plates, which merge into each other in an uninterrupted curvature, is designed in such a way that the bending moments of the outer skin are as small as possible in the transverse direction of the ship's body in the state of use and that the ship's body (1) in the longitudinal and transverse directions is weakly reinforced and prestressed, whereby the prestressing is adjusted in the longitudinal direction so that the maximum positive and negative bending moments are approximately equal in the state of use.

2. Tanker according to claim 1, characterized in that the deck-forming plate (4) protrudes (4 <1> ) over the sides of the approximately tangentially opening outer wall sides (2).

3. Tanker according to claim 2, characterized in that the projecting parts (4') are supported against the outer wall sides (2) and that in the area of these projecting parts (4') additional tank space (20) is designed.

4. Tanker according to one of claims 1-3, characterized in that the transverse bulkheads (12) are designed as double curved shells.

5. Tanker according to one of the requirements 1-4, characterized in that for the transport of cold liquids, e.g. liquefied gas, the limiting walls (2;8) of the outer tanks (5,6) on their inner sides and the transverse bulkheads (12) on both sides are provided with an insulation (13) against cold penetration.