NO821100L

NO821100L - ROTARY TANKER ON SHIP

Info

Publication number: NO821100L
Application number: NO821100A
Authority: NO
Inventors: Jaime Torroja Menendez
Original assignee: Sener Ingeniera Y Sistemas Sa
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1982-10-04
Also published as: FR2503104A1; JPS57177495A; ES8205174A1; DE3211820A1; KR830010332A; ES501013A0

Description

Oppfinnelsen angår forbedringer ved tanker som rote-The invention relates to improvements in tanks such as root-

rer rundt deres vertikale akser ombord på skip, især slike som benyttes for transport av nedkjølte væsker, eksempelvis fly-tendegjorte gasser. move around their vertical axes on board ships, especially those used for the transport of chilled liquids, for example liquefied gases.

Sjøgående transport av flytende gasser gir flere tek-niske problemer som oppstår prinsipielt fra bevegelsen av skipet og fra de lave temperaturer ved hvilke det er nødvendig å foreta transporten i de fleste tilfeller. Dette oppstår for eksempel i tilfellet med naturgass (LNG) som må transporteres ved et trykk omkring atmosfærisk trykk og ved en temperatur omkring -16 0°C. Et av de mest pålitelige systemer for sjøgå- Seaborne transport of liquefied gases presents several technical problems which arise in principle from the movement of the ship and from the low temperatures at which it is necessary to carry out the transport in most cases. This occurs, for example, in the case of natural gas (LNG), which must be transported at a pressure around atmospheric pressure and at a temperature around -16 0°C. One of the most reliable systems for seagoing

ende transport av flytende gass er ved hjelp av sfæriske tan-end transport of liquefied gas is by means of spherical tan-

ker til tross for de vanskeligheter disse gir både med hensyn til fremstillingsproblematikken og med hensyn til installasjo- despite the difficulties these cause both with regard to the manufacturing issues and with regard to installation

nen av tankene.out of mind.

Blant holde- og festesystemer for slike sfæriskeAmong holding and fixing systems for such spherical

tanker som for tiden er på markedet kan nevnes den som er beskrevet i ES 401 774, som ble utviklet av den organisasjon som står bak foreliggende oppfinnelse. tanks currently on the market can be mentioned the one described in ES 401 774, which was developed by the organization behind the present invention.

Patentet beskriver funksjonene for konstruksjonen, omfattende en sfærisk tank som kontinuerlig understøttes langs dens ekvator av en perifer konstruksjon og to støtte- og for-bindelseselementer som i det etterfølgende er benevnt skjørt. The patent describes the functions of the structure, comprising a spherical tank which is continuously supported along its equator by a peripheral structure and two supporting and connecting elements which are hereinafter referred to as skirts.

Ved tyngdekraftsbelastninger, påvirkes det indreIn the case of gravity loads, the interior is affected

skjørt med kompresjon, mens den perifere struktur og det ytre skjørt påføres strekk. Som et resultat av likevekten av tyngde-kraf tsbelastningene, vekten av selve tanken og væskelasten og av de foran nevnte kompresjons- og strekkonstruksjoner, mini- skirt with compression, while the peripheral structure and the outer skirt are applied in tension. As a result of the equilibrium of the gravity loads, the weight of the tank itself and the liquid load and of the aforementioned compression and tension structures, mini-

meres bøyemomentene i tankens vegger, i området ved ekvator pg tykkelsen av tankveggene er betydelig mindre enn ved tanker the bending moments in the walls of the tank are increased, in the area at the equator because the thickness of the tank walls is significantly smaller than in tanks

som understøttes ved deres ekvator av et enkelt skjørt. Når tanken understøttes av et enkelt skjørt må bøyemomentene i tankens vegger som forårsakes av tanksjørtets eksentrisitet, nødvendigvis absorberes ved hjelp av meget tykke metallplater, which are supported at their equator by a single skirt. When the tank is supported by a single skirt, the bending moments in the tank walls caused by the eccentricity of the tank skirt must necessarily be absorbed by means of very thick metal plates,

hvor denne tykkelse er en begrensning i sammenheng med tanker med en stor diameter fordi bestemmelsene ikke tillater materi-altykkelser større enn en bestemt grense av teknologiske grunner. where this thickness is a limitation in connection with tanks with a large diameter because the regulations do not allow material thicknesses greater than a certain limit for technological reasons.

Med hensyn til disse laster med termisk opprinnelseWith respect to these loads of thermal origin

hvor tanktemperaturen befinner seg ved -160°C mens en temperatur-gradient langs støttekonstruksjonen.,:(fra -160°C i den øvre del til temperaturen for skipets lasterom i den nedre del), vil den svake stivhet i konstruksjonselementene i den øvre del av holdeanordningen og i selve tankens vegger som er en konse- where the tank temperature is at -160°C while a temperature gradient along the support structure.,:(from -160°C in the upper part to the temperature of the ship's hold in the lower part), the weak stiffness in the structural elements in the upper part of the holding device and in the walls of the tank itself, which is a conse-

kvens av anordningen med doble skjørt, bidra til det resultat at spenningene som påføres ved den ulike kontraksjon av tan- quency of the device with double skirts, contribute to the result that the stresses applied by the different contraction of tan-

ken og støtten langs den kurve som danner støttekonstruksjonen (forårsaket av den ovenfor nevnte termiske gradient) være mak-simalt redusert, men ikke totalt eliminert. ken and the support along the curve that forms the support structure (caused by the above-mentioned thermal gradient) be maximally reduced, but not totally eliminated.

Forsøk har vist at fremgangsmåtene som benyttes for å redusere spenninger som påføres tankveggene ved termiskebelas-tninger, er ineffektive også med ytterligere reduksjon i den aksiale stivhet av det indre støtte- og sikringslegeme, slik det er beskrevet i tilleggspatentet ES 500 005 for det oven- Tests have shown that the methods used to reduce stresses applied to the tank walls during thermal loads are ineffective also with a further reduction in the axial stiffness of the internal support and securing body, as described in the supplementary patent ES 500 005 for the above-

for nevnte patent,ved tilfeller med sfæriske tanker som under-støttes av et dobbelt skjørt eller ved hjelp av et annet ter- for the said patent, in cases with spherical tanks which are supported by a double skirt or by means of another ter-

misk isolasjonsarrangement langs støttekonstruksjonen når tankene understøttes ved hjelp av et eller to skjørt. misc insulation arrangement along the support structure when the tanks are supported by means of one or two skirts.

Med det formål å eliminere den termiske spenning som oppstår i veggene i de sfæriske tanker i området ved ekvator, frembringer den foreliggende oppfinnelse forbedringer ved tan- With the aim of eliminating the thermal stress that occurs in the walls of the spherical tanks in the region of the equator, the present invention produces improvements in tan-

ker som roterer om deres vertikale akser ombord på skip, især : slike som er tenkt benyttet for transport av nedkjølte væsker og som understøttes av minst ett kontinuerlig skjørt med vertikal akse, som er forbundet med tanken i området ved ekvator ved hjelp av en perifer konstruksjon som danner en del av tankens vegg. Med denne oppfinnelse er oppnådd, før utførelse av kjøleoperasjonen og fylling av tanken, i hver av den peri- tanks which rotate about their vertical axes on board ships, in particular: those intended to be used for the transport of refrigerated liquids and which are supported by at least one continuous skirt with a vertical axis, which is connected to the tank in the area of the equator by means of a peripheral structure which forms part of the wall of the tank. With this invention, before carrying out the cooling operation and filling the tank, in each of the peri-

fere konstruksjons meridianseksjoner og tankens ekvatorområde,fere construction meridian sections and the equatorial area of the tank,

en bøyning i planet som er tilnærmet konstant for alle seksjo-a bending in the plane which is approximately constant for all sections

ner og som foreligger i motsatt retning av den bøyning som oppå-står på grunn av tankens vekt og dens innhold, som er samme retning som støttekonstruksjonen virker mot tanken under termiske belastninger. ner and which exists in the opposite direction to the bending that occurs due to the weight of the tank and its contents, which is the same direction as the support structure acts against the tank under thermal loads.

Penne bøyning kan være av en slik størrelse som ut-formingen av den perifere konstruksjon tillater, fordi den opp-ståtte bøyning hindrer og virker i en retning som mosatt bøy- ningen forårsaker da de termiske belastninger, når tanken først er avkjølt til -16 0°C for å kunne fylles med flytende naturgass, men den kan være større enn dette og hjelpe til å hindre og å motvirke bøyningen forårsaket av tyngdekraftpåvirkningene som er nevnt ovenfor, og det kan være ønskelig å bverdimensjo-r nere den perifere konstruksjon for å kunne fullstendig eliminere bøyespenningene i tankens vegger nær ekvator med betydelig forbedring av konstruksjonens oppførsel med hensyn til tretthet og rissdannelse i tillegg til besparelser ..i materi-aler, sveising og spesialarbeider. Pen bending can be of such a size as the design of the peripheral construction allows, because the resulting bending prevents and acts in a direction opposite to the bending that causes the thermal loads, once the tank has cooled to -16 0 °C to be able to be filled with liquefied natural gas, but it can be larger than this and help to prevent and counteract the bending caused by the gravity effects mentioned above, and it may be desirable to oversize the peripheral construction in order to be able completely eliminating the bending stresses in the walls of the tank near the equator with significant improvement in the behavior of the structure with respect to fatigue and cracking in addition to savings ..in materials, welding and special work.

Med hensyn til utførelsen av oppfinnelsen og brukenWith regard to the performance of the invention and its use

av denne, kan den ovenfor nevnte bøyning oppstå ved en støtte-konstruksjon omfattende et enkelt skjørt hvis øvre kant må for-bindes til et kontinuerlig fremspring fra den perifere konstruksjon som allerede er sveist til tanken ved hjelp av en last som er fordelt over området for den øvre kant av skjørtet som forårsaker en akseptabel ensartet bøyning mot kanten i en retning som er motsatt til den som påføres fra lastene og belast-ningene fra termisk påvirkning og den øvre kant av skjørtet sveises til fremspringene fra den perifere konstruksjon på en slik måte at belastningen på skjørtet ikke lenger virker idet den perifere konstruksjon og området ved tankens ekvator hol-der bøyningen med de ovenfor beskrevne karakteristika. of this, the above-mentioned bending can occur with a support structure comprising a single skirt whose upper edge must be connected to a continuous projection from the peripheral structure already welded to the tank by means of a load distributed over the area of the upper edge of the skirt which causes an acceptable uniform bending towards the edge in a direction opposite to that applied from the loads and loads from thermal effects and the upper edge of the skirt is welded to the protrusions from the peripheral structure in such a way that the load on the skirt no longer acts as the peripheral construction and the area at the tank's equator hold the bending with the characteristics described above.

En støttekonstruksjon er sammensatt av to skjørt som erxadialt adskilte fra hverandre, med et indre som påvirkes av kompresjon og et annet ytre som påvirkes av strekk når tankens ekvatorområde og det indre skjørt er montert og uavhengig sveist sammen, påføres en fordelt belastning til den ytre kant av den perifere konstruksjon som overføres til den perifere konstruksjon og i tankens ekvatorområde en akseptabel ensartet bøyning i en retning motsatt til den som påføres av lastene og de termiske belastninger, og deretter,. dersom det ikke allerede er utført, sveising av den perifere konstruksjon til det indre skjørt, og den perifere konstruksjon sveises deretter til det ytre skjørt på en slik måte at når belastningen på den perifere konstruksjon' ikke lenger foreligger, opprettholdes bøyningen på grunnlag av belastningen som oppstår i det ytre skjørt. A support structure is composed of two skirts axially separated from each other, with an inner side acting in compression and another outer side acting in tension, when the equatorial region of the tank and the inner skirt are assembled and independently welded together, a distributed load is applied to the outer edge of the peripheral structure which is transferred to the peripheral structure and in the equatorial region of the tank an acceptable uniform bending in a direction opposite to that imposed by the loads and the thermal stresses, and then, if not already done, welding the peripheral structure to the inner skirt, and the peripheral structure is then welded to the outer skirt in such a way that when the load on the peripheral structure is no longer present, the bending is maintained on the basis of the load which occurs in the outer skirt.

Som et alternativ, i det tilfelle at støttekonstruk-sjonen omfatter to skjørt som er radialt adskilt fra hverandre, As an alternative, in the event that the support structure comprises two skirts which are radially separated from each other,

et indre som påvirkes av kompresjon og et ytre som påvirkes av strekk når tankens ekvatorialområde og i det minste det ytre skjørt er montert og fastsveist, hvor dette skjørts midtre område utsettes for en egenvekt som påfører en radial deformasjon som utsetter det ytre skjørt for en sammentrykning som forår- an interior affected by compression and an exterior affected by tension when the equatorial area of the tank and at least the outer skirt are assembled and welded, the central area of this skirt being subjected to a self-weight which imposes a radial deformation which subjects the outer skirt to a compression which causes

saker at de øvre og nedre kanter kommer nærmere -hverandre og på denne måte oppstår i den perifere konstruksjon og i tankens ekvatorialområde en tilfredsstillende ensartet bøyning i en retning som er motsatt til den som påføres fra vektbelastninger og termiske belastninger. cases that the upper and lower edges come closer to each other and in this way a satisfactory uniform bending occurs in the peripheral construction and in the equatorial region of the tank in a direction opposite to that applied from weight loads and thermal loads.

Da påføringen av de ovenfor nevnte belastninger kan utføres under prefabrikasjonsfasen, mens tanken ennå ikke er fullført, men er lukket iekvatorområdet, er forberedelseskost-nadene for konstruksjonen, stillasreisning, innstillingsele-menter, verktøy etc, meget lave i forhold til de tonn med frysemiddel som spares i alle lastetanker som skal innstalle- As the application of the above-mentioned loads can be carried out during the pre-fabrication phase, while the tank is not yet completed, but is closed in the equatorial area, the preparation costs for the construction, scaffolding, setting elements, tools etc., are very low compared to the tonnes of refrigerant that saved in all cargo tanks that are to install

res i tankskipet for flytende gass.res in the liquid gas tanker.

Forbedringene i henhold til den foreliggende oppfin-The improvements according to the present invention

nelse som er omtalt ovenfor, forstås enklere i den følgende beskrivelse på grunnlag av tegningen som viser en mulig frem-gangsmåte for utførelse av oppfinnelsen skjematisk ved hjelp av et ikke begrensende eksempel. Figur 1 viser et utsnitt av et vertikalt diametralt parti av en tank som hviler på to konsentriske skjørt oppbygget i henhold til oppfinnelsen, figur 2 viser et snitt tilsvarende figur 1 hvor en tank hviler på et enkelt skjørt og figur 3 viser et snitt tilsvarende figur 1, nelse which is mentioned above, is understood more easily in the following description on the basis of the drawing which shows a possible method of carrying out the invention schematically by means of a non-limiting example. Figure 1 shows a section of a vertical diametrical part of a tank resting on two concentric skirts constructed according to the invention, figure 2 shows a section corresponding to figure 1 where a tank rests on a single skirt and figure 3 shows a section corresponding to figure 1 ,

med en modifikasjon av en tank som hviler : på to konsentriske skjørt. with a modification of a tank resting : on two concentric skirts.

Slik det ses på figur 1, har tanken 1 som har en sfæ-As can be seen in figure 1, tank 1, which has a spe-

risk form, i ekvatorialområdet en perifer konstruksjon innsatt i veggen omfattende i eksemplet på tegningen en ekvatorial-seksjon 2 som danner en del av tanken og som på utsiden av tan- risk form, in the equatorial area a peripheral construction inserted in the wall comprising in the example of the drawing an equatorial section 2 which forms part of the tank and which on the outside of the tan-

ken har to kontinuerlige fremspring ved sin nedre del, beteg-has two continuous protrusions at its lower part, denoting

net 3 og 4, til hvilke de øvre kanter av de to konsentriske skjørt 5 og 6 er sveist, idet skjørtene er radialt adskilt fra hverandre og danner støtteanordningen for tanken. Det indre skjørt 5 påføres kompresjon mens det ytre skjørt 6 påføres strekk. nets 3 and 4, to which the upper edges of the two concentric skirts 5 and 6 are welded, the skirts being radially separated from each other and forming the support device for the tank. The inner skirt 5 is applied in compression while the outer skirt 6 is applied in tension.

I henhold til oppfinnelsen påføres, når tanken er montert med ekvatorialseksjonen 2 sveist til veggen i tanken og skjørtene 5 og 6 festet under til den bærende konstruksjon og før sveisingen av fremspringene 3 og 4 til den øvre kant av skjørtene, i det minste før sveisingen av det ytre fremspring 4 til den øvre kant av det ytre skjørt 6, til den perifere konstruksjon 2 en distribuert belastning som frembringer på den perifere konstruksjon og i tankens ekvatorialområde, en tilstrekkelig ensartet bøyning i en retning som er motsatt den kraft som oppstår ved den termiske sammentrekning og av tankens vekt og dens innhold. Påføringen av denne belastning kan oppnås eksempelvis ved hjelp av skrudonkrafter 7 montert i avstand mellom den perifere konstruksjon 2 og nedre forankrings-punkter 8. Ved justering av spenningen i disse skrudonkrafter, kan en tilstrekkelig ensartet bøyning av den perifere konstruksjon 2 oppnås. Når først denne bøyning er oppnådd, er det neste steg å sveise sammen den øverste del av det ytre skjørt 6 til utsiden av fremspringet 4 på den perifere konstruksjon og, om mulig å forbinde den øvre kant av det indre skjørt 5 til fremspringet 3. According to the invention, when the tank is assembled with the equatorial section 2 welded to the wall of the tank and the skirts 5 and 6 attached below to the supporting structure and before the welding of the projections 3 and 4 to the upper edge of the skirts, at least before the welding of the outer projection 4 to the upper edge of the outer skirt 6, to the peripheral structure 2 a distributed load which produces on the peripheral structure and in the equatorial area of the tank, a sufficiently uniform bending in a direction opposite to the force arising from the thermal contraction and of the weight of the tank and its contents. The application of this load can be achieved, for example, by means of screw jacks 7 mounted at a distance between the peripheral construction 2 and lower anchoring points 8. By adjusting the tension in these screw jacks, a sufficiently uniform bending of the peripheral construction 2 can be achieved. Once this bending has been achieved, the next step is to weld the upper part of the outer skirt 6 to the outside of the projection 4 on the peripheral structure and, if possible, connect the upper edge of the inner skirt 5 to the projection 3.

Som vist på figur 1 kan et mellomstykke 9 innsettes for å kunne forbinde det ytre sjørt 6 med fremspringet 4. As shown in Figure 1, an intermediate piece 9 can be inserted to be able to connect the outer part 6 with the projection 4.

Etter at disse forbindelser er utført, demonteres donkraftene 7, idet den perifere konstruksjon 2 og tankens ekvatorialområde opprettholder bøyekraften som tidligere er påført. After these connections have been made, the jacks 7 are dismantled, the peripheral structure 2 and the equatorial area of the tank maintaining the bending force previously applied.

Den bøyekraft som foreligger i f den perifere konstruksjon og i tankens ékvatorialområde, kan også oppnås, som vist på figur 3 ved å utsette det ytre skjørts 6 midtre område 10, etter sveising av den øvre kant av skjørtet til. det ytre fremspring 4, for en egenvekt som er i stand til å frembringe en radial deformasjon i den del av skjørtet, slik det er vist ved hjelp av stiplede linjer, betegnet 11. På denne måte utsettes skjørtet for.en perifer sammentrykning og dens øvre og nedre kanter kommer nærmere hverandre slik at den ønskede bøyning innføres i tankens perifere konstruksjon 2 og ekvatorialområde., The bending force present in f the peripheral construction and in the equatorial area of the tank can also be achieved, as shown in figure 3, by exposing the middle area 10 of the outer skirt 6, after welding the upper edge of the skirt to. the outer projection 4, for a specific weight capable of producing a radial deformation in that part of the skirt, as shown by dotted lines, designated 11. In this way the skirt is subjected to a peripheral compression and its upper and lower edges come closer to each other so that the desired bending is introduced into the tank's peripheral construction 2 and equatorial area.,

I tilfelle oppstøttingen av tanken 1 omfatter et enkelt skjørt 12, slik det er vist på figur 2, kan bøyningen av den perifere konstruksjon 2 og tankens ekvatorialområde oppnås som i tilfellet vist på figur 1, ved hjelp av i avstand fra hverandre plasserte skrudonkrafter 7, montert rundt tanken mellom den perifere konstruksjon 2 og de nedre forankringer 8, noe som gjøres før sveisingen av den øvre kant av skjørtet 12 til det ene ytre fremspring 13 på den perifere konstruksjon. Når den ønskede bøyning er oppnådd, sveises den øvre kant av skjørtet.til fremspringet 13 og donkraftene 7 demonteres. In the event that the support of the tank 1 comprises a single skirt 12, as shown in Figure 2, the bending of the peripheral structure 2 and the equatorial area of the tank can be achieved as in the case shown in Figure 1, by means of spaced apart screw jacks 7, mounted around the tank between the peripheral structure 2 and the lower anchorages 8, which is done before the welding of the upper edge of the skirt 12 to the one outer projection 13 of the peripheral structure. When the desired bend has been achieved, the upper edge of the skirt is welded to the protrusion 13 and the jacks 7 are dismantled.

Claims

1. Tanks which rotate about their vertical axes on board ships, in particular those adapted for the transport of refrigerated liquids and which are supported by means of at least one continuous skirt about a vertical axis connected to the tank at the equatorial region by means of a peripheral structure forming a part of the tank wall, characterized in that, before cooling and the first filling of the tank, a bending force in this plane which is acceptably constant for each section and which exists in a direction opposite to bending imposed from the thermal contraction and by the weight of the tank and its contents.

2. Tank according to claim 1, characterized in that each tank rests on a single skirt and the peripheral structure has a continuous projection which is connected at the upper edge of the skirt when first. the equatorial region of the tank and the skirt are assembled and welded to each other, after which in the area of the upper edge of the skirt a distributed load is applied which produces a desired uniform bending in the edge in a direction opposite to that imposed by the thermal contractions and the weight of the tank and its contents, the upper edge of the skirt being then welded to the peripheral structure protrusions so that, when the load on the skirt is no longer present, the peripheral structure and the equatorial region of the tank maintain a bending in a direction which is included in the bending imposed by the thermal contraction and the weight of the tank and its contents.

3. Tank according to claim 1, characterized in that each tank rests on two skirts which are radially separated from each other, the inner one being applied in compression and the outer one being applied in tension once the equatorial area of the tank and the inner skirt are assembled and welded together and before welding the skirts to the peripheral structure is applied to the peripheral structure in a distributed load which produces in the peripheral structure and in the equatorial region of the tank a desired uniform bending in a direction opposite to that imposed by the thermal contractions and by the weight of the tank and its contents, after which, if possible, the welding of the peripheral structure to the inner skirt is carried out so that, when the load on the peripheral structure is no longer present, the bending is maintained due to the peripheral load occurring in the outer skirt.

4. Tank according to claim 1, characterized in that each tank rests on two skirts which are radially separated from each other, the inner being affected by compression and the outer being affected by tensile loading, and where the central area of the outer skirt, one i.e. that of the tank equatorial region and at least the outer skirt is assembled and welded, is subjected to a specific weight which imposes a radial deformation with which this skirt remains affected by a peripheral contraction and where the upper and lower edges come closer to each other so as to act in the peripheral construction and in the tank's equatorial region a desired uniform bending in a direction opposite to that imposed by the thermal contraction and by the weight of the tank and its contents..