RU2798148C1 - Membrane tank for liquefied natural gas - Google Patents
Membrane tank for liquefied natural gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2798148C1 RU2798148C1 RU2022130522A RU2022130522A RU2798148C1 RU 2798148 C1 RU2798148 C1 RU 2798148C1 RU 2022130522 A RU2022130522 A RU 2022130522A RU 2022130522 A RU2022130522 A RU 2022130522A RU 2798148 C1 RU2798148 C1 RU 2798148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- welded
- racks
- compartment
- tank
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, а более конкретно к конструкции грузовых отсеков судов, перевозящих сжиженный природный газ (СПГ) наливом при низких температурах.The invention relates to the field of shipbuilding and maritime transport, and more specifically to the design of the cargo compartments of ships carrying liquefied natural gas (LNG) in bulk at low temperatures.
Известны суда для перевозки сжиженного газа наливом при низких температурах, в которых груз храниться в танках, изготовленных из тонких криогенных листовых металлов. (Логачев С.И. Анализ основных элементов и характеристик современных судов для перевозки сжиженного природного газа (газовозов LNG) / Морской вестник, N3 (15), 2005; Макаров В.Г. «Специальные системы судов-газовозов», Санкт-Петербург, 1997; Зайцев В.В. Коробанов Ю.Н., Суда-газовозы, Л. Судостроение, 1990; Евдокимов, Г.П. Современные суда для перевозки сжиженных нефтяных газов / Г.П.Евдокимов. - СПб.: ЦНИИМФ, 2009). Такие танки принято называть мембранными.Known vessels for the carriage of liquefied gas in bulk at low temperatures, in which the cargo is stored in tanks made of thin cryogenic sheet metal. (Logachev S.I. Analysis of the main elements and characteristics of modern ships for the transportation of liquefied natural gas (LNG carriers) / Morskoy vestnik, N3 (15), 2005; Makarov V.G. “Special systems of gas carrier ships”, St. Petersburg, 1997; Zaitsev V. V. Korobanov Yu. N., Gas carriers, L. Shipbuilding, 1990; Evdokimov, G. P. Modern vessels for the transportation of liquefied petroleum gases / G. P. Evdokimov. - St. Petersburg: TsNIIMF, 2009 ). Such tanks are called membrane tanks.
Мембранный танк представляет собой двойную оболочку из гофрированной криогенной стали или листового инвара или углепластика, которая через жесткую изоляцию опирается на поверхность отсека судна. Температурные деформации в оболочках гофрированных мембран компенсируются деформацией их гофров, а плоских мембран из инвара или углепластика - за счет незначительного коэффициента линейного расширения их материала.The membrane tank is a double shell made of corrugated cryogenic steel or sheet invar or carbon fiber reinforced plastic, which rests on the surface of the vessel compartment through rigid insulation. Thermal deformations in the shells of corrugated membranes are compensated by the deformation of their corrugations, and flat membranes made of Invar or carbon fiber - due to the insignificant coefficient of linear expansion of their material.
Известна конструкция мембранного танка, у которой в качестве изоляции используется жесткий теплоизолирующий материал, в качестве которого используется жесткий пенополиуретан с удельным весом около 160 кг/м3 (Патент США 2011/0056955). Для компенсации неровностей на внутреннюю поверхность отека судна наносится мастика. Таким образом, давление от СПГ передается через мембраны, опирающиеся на фанерные листы, и жесткий теплоизолирующий материал на внутреннюю поверхность отсека корпуса судна.Known design of the membrane tank, which is used as insulation rigid insulating material, which is used as rigid polyurethane foam with a specific gravity of about 160 kg/m 3 (US Patent 2011/0056955). To compensate for irregularities, mastic is applied to the inner surface of the ship's edema. Thus, the pressure from the LNG is transmitted through membranes supported by plywood sheets and rigid thermal insulation material to the inner surface of the ship's hull compartment.
Однако, конструкция данного типа мембранного танка имеет следующие недостатки:However, the design of this type of membrane tank has the following disadvantages:
- значительные деформации теплоизоляции необходимо компенсировать сложной конструкцией гофр первичной мембраны- significant deformations of the thermal insulation must be compensated for by the complex design of the corrugations of the primary membrane
- для компенсации местных напряжений в месте нанесения мастики жесткий пенополиуретан отделяется от корпуса судна дополнительным листом фанеры- to compensate for local stresses at the place where the mastic is applied, rigid polyurethane foam is separated from the ship's hull with an additional sheet of plywood
- использование углепластика в качестве вторичной мембраны при повреждении первичной мембраны может привести к недопустимому проникновению СПГ в пространство отсека судна (РАЗРАБОТКА ТЕХПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАКОВ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА С ПОЛИМЕРНЫМ ЛЕЙНЕРОМ ДЛЯ РАКЕТ И РАЗГОННЫХ БЛОКОВ. Вып.5. «Научно - технические разработки КБ «Салют», М., 2009 г).- the use of carbon fiber as a secondary membrane in case of damage to the primary membrane can lead to unacceptable penetration of LNG into the space of the vessel compartment (DEVELOPMENT OF TECHNICAL PROCESSES FOR MANUFACTURING TANK FROM CARBON PLASTIC WITH A POLYMER LINER FOR MISSILES AND UPPER BLOCKS.
Известна конструкция мембранного танка N098 МАХ (https://gtt.fr/technologies/no96-max), принятая в качестве прототипа, у которой в качестве изоляции используется минеральная вата. Давление от СПГ передается через мембраны, опирающиеся на фанерные листы, между которыми установлены деревянные стойки.Known design of the membrane tank N098 MAX (https://gtt.fr/technologies/no96-max), adopted as a prototype, in which mineral wool is used as insulation. The pressure from the LNG is transmitted through membranes supported by plywood sheets with wooden studs between them.
Конструкция данного типа мембранного танка имеет следующие недостатки:The design of this type of membrane tank has the following disadvantages:
- стойки вторичной мембраны опираются на дополнительный лист фанеры, что увеличивает вес изоляции- the secondary membrane posts are supported by an additional plywood sheet, which increases the weight of the insulation
- конструкция крепления мембраны предусматривает наличие пазов в фанерных листах, которые значительно снижают несущую способность указанных фанерных листов- the design of the membrane fastening provides for the presence of grooves in plywood sheets, which significantly reduce the bearing capacity of these plywood sheets
- конструкция отсека корпуса судна имеет соединения в виде соединяющихся под прямым углом плоскостей, что вызывает значительные локальные нагрузки на внешнюю поверхность мембранного танка из-за резкого колебания (слошинга) СПГ внутри танка.- the design of the ship's hull compartment has connections in the form of planes connecting at right angles, which causes significant local loads on the outer surface of the membrane tank due to a sharp fluctuation (sloshing) of the LNG inside the tank.
Целью предполагаемого изобретения является упрощение технологии сборки танка в угловых соединениях, повышение надежности мембранного танка, уменьшение веса и теплопроводности танка, существенное уменьшение локальных нагрузок на стенки танка при слошинге СПГ внутри танка.The purpose of the proposed invention is to simplify the tank assembly technology in corner joints, increase the reliability of the membrane tank, reduce the weight and thermal conductivity of the tank, significantly reduce local loads on the tank walls during LNG sloshing inside the tank.
Для этого мембранный танк для сжиженного природного газа, имеющий первичную наружную и вторичную внутреннюю мембраны в виде тонких листов из криогенных металлических сплавов, находящиеся на фанерных листах, между которыми размещен термоизоляционный слой, опирающиеся на совокупность стоек из термоизоляционного материала по изобретению выполнен так, что для уменьшения веса конструкции и облегчения сборки конструкции, стойки вторичной мембраны крепятся с одной стороны привариваемыми к внутренней поверхности отсека судна металлическими элементами, с другой стороны на стойках прикреплены металлические элементы, проходящие через фанерные листы вторичной мембраны, к которым приваривается с внутренней стороны отсека вторичная мембрана, а стойки первичной мембраны располагаются по оси стоек вторичной мембраны и крепятся с одной стороны к вторичной мембране привариваемыми металлическими элементами, а с другой стороны на стойках закреплены металлические элементы, проходящие через фанерные листы первичной мембраны, к которым приваривается с внутренней стороны отсека первичная мембрана.For this, a membrane tank for liquefied natural gas, having primary outer and secondary inner membranes in the form of thin sheets of cryogenic metal alloys, located on plywood sheets, between which a heat-insulating layer is placed, based on a set of racks made of heat-insulating material according to the invention, is designed so that for reducing the weight of the structure and facilitating the assembly of the structure, the posts of the secondary membrane are fastened on one side with metal elements welded to the inner surface of the compartment of the vessel, on the other hand, metal elements are attached to the posts passing through the plywood sheets of the secondary membrane, to which the secondary membrane is welded from the inside of the compartment, and the posts of the primary membrane are located along the axis of the posts of the secondary membrane and are fastened on one side to the secondary membrane by welded metal elements, and on the other side, metal elements are fixed on the posts passing through the plywood sheets of the primary membrane, to which the primary membrane is welded from the inside of the compartment.
Для обеспечения жесткости конструкции стойки подкреплены фанерными листами, находящимися в плоскости этих стоек.To ensure the rigidity of the structure, the racks are reinforced with plywood sheets located in the plane of these racks.
Для обеспечения компенсации тепловых деформаций, а также для технологичного формирования угловых соединений танка мембрана выполнена в виде сваренных листов из криогенной стали, на которых отштампована совокупность полусферических секторов, между которыми сформированы галтельные переходы, выполненные в виде поверхности, образованной вращением дуги, соприкасающейся с двумя соседними полусферическими секторами, ось вращения которой проходит между центрами соединяемых полусферических секторов, а в местах соединения указанных поверхностей с плоскостью мембраны, сформированы галтельные переходы, выполненные в виде поверхности, образованной перемещением дуги окружности, соприкасающейся с двумя соседними поверхностями.To provide compensation for thermal deformations, as well as for the technological formation of corner joints of the tank, the membrane is made in the form of welded sheets of cryogenic steel, on which a set of hemispherical sectors is stamped, between which fillet transitions are formed, made in the form of a surface formed by the rotation of the arc in contact with two adjacent hemispherical sectors, the axis of rotation of which passes between the centers of the connected hemispherical sectors, and at the junctions of these surfaces with the membrane plane, fillet transitions are formed, made in the form of a surface formed by moving a circular arc in contact with two adjacent surfaces.
Для формирования плоских участков конструкции танка мембрана выполнена в виде сваренных листов из криогенной стали, на которых отштампована совокупность полусферических секторов, которые соединены между собой половинками цилиндрических поверхностей, а в местах соединения полусферических секторов и цилиндрических поверхностей с плоскостью мембраны, а также в местах соединения цилиндрических поверхностей с полусферическими секторами сформированы галтельные переходы, выполненные в виде поверхности, образованной перемещением дуги окружности, соприкасающейся с двумя соседними поверхностями.To form flat sections of the tank structure, the membrane is made in the form of welded sheets of cryogenic steel, on which a set of hemispherical sectors is stamped, which are interconnected by halves of cylindrical surfaces, and at the junctions of the hemispherical sectors and cylindrical surfaces with the membrane plane, as well as at the junctions of the cylindrical surfaces with hemispherical sectors, fillet transitions are formed, made in the form of a surface formed by moving a circular arc that is in contact with two adjacent surfaces.
Для уменьшения слошинга и упрощения технологии сборки конструкции танка угловые участки отсека судна, представляющие из себя соединение двух плоскостей, выполнены в виде совокупности трех и более плоскостей, проходящих через полилинию, узловые точки которой совпадают с дугой, вписанной в угловой участок отсека.To reduce slashing and simplify the assembly technology of the tank structure, the corner sections of the vessel compartment, which are the connection of two planes, are made in the form of a set of three or more planes passing through the polyline, the nodal points of which coincide with the arc inscribed in the corner section of the compartment.
Для повышения надежности мембранного танка при повреждении мембраны, а также уменьшения теплопроводности термоизоляционный слой выполнен в виде элементов жесткого полиуретана с удельным весом менее 160 кг/м3, которые располагаются между стойками, а щели между элементами жесткого полиуретана заполнены пенополиуретаном.To increase the reliability of the membrane tank in case of membrane damage, as well as to reduce thermal conductivity, the thermal insulation layer is made in the form of rigid polyurethane elements with a specific gravity of less than 160 kg/m 3 , which are located between the posts, and the gaps between the rigid polyurethane elements are filled with polyurethane foam.
Использование стоек и мембраны из криогенной стали с совокупностью сферических секторов, соединенных галтельными переходами, а также изменение конструкции угловых участков отсека судна позволит обеспечить более простую технологию сборки в сложных угловых узлах танка, а использование указанной мембраны в качестве первичной и вторичной мембраны позволит повысить надежность танка и уменьшить стоимость изготовления танка по сравнению с использованием инвара в качестве материала мембраны.The use of racks and a membrane made of cryogenic steel with a set of spherical sectors connected by fillet transitions, as well as a change in the design of the corner sections of the vessel compartment will provide a simpler assembly technology in complex corner units of the tank, and the use of this membrane as a primary and secondary membrane will improve the reliability of the tank and reduce the cost of manufacturing the tank compared to using Invar as the membrane material.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется рядом фигур, где на фиг. 1 приведена схема традиционного мембранного танка судна, на фиг. 2 - конструкция предлагаемого мембранного танка, на фиг. 3 - объемная геометрическая модель мембраны, на фиг. 4 - объемная геометрическая модель мембраны с половинками цилиндрических поверхностей, на фиг. 5 -схема формирования предлагаемого углового соединения мембранного танка, на фиг. 6 -объемная геометрическая модель предлагаемого углового соединения трех плоскостей.The essence of the proposed invention is illustrated by a number of figures, where in Fig. 1 shows a diagram of a conventional ship membrane tank, FIG. 2 - design of the proposed membrane tank, Fig. 3 - three-dimensional geometric model of the membrane, in Fig. 4 - three-dimensional geometric model of the membrane with halves of cylindrical surfaces, in Fig. 5 is a diagram of the formation of the proposed corner connection of the membrane tank, in Fig. 6 - three-dimensional geometric model of the proposed corner connection of three planes.
Мембранный танк для сжиженного природного газа, содержит (фиг. 1) отсек 1 внутри которого расположен мембранный танк, имеющий первичную наружную 2 и вторичную внутреннюю 3 мембраны, опирающиеся на фанерные листы 4. Между мембранами 2 и 3, а также между внутренней поверхностью отсека 1 и вторичной мембраной 3 размещены блоки жесткого пенополиуретана 5.Membrane tank for liquefied natural gas, contains (Fig. 1)
Сущность изобретения видна из фиг. 2, где показан общий вид предлагаемой конструкции мембранного танка для СПГ. Конструкция мембранного танка включает следующие элементы: 1 - отсек внутри которого расположен мембранный танк, 2 - первичная наружная мембрана, 3 -вторичная внутренняя мембрана, 4 - фанерные листы, 5 - блок жесткого пенополиуретана, 6 - гайка, 7- болт с конструкцией для крепления стойки, 8 - стойка, 9 - металлическая конструкция в виде двутавра, 10 - металлическая конструкция с внутренней резьбой, 11 - монтажный диск с болтом, 12 - контактная сварка, 13 - угловая сварка, 14 - пенополиуретан, 15 - заземление конструкций в верхней части стоек, 16 - фанерный лист в плоскости стоек.The essence of the invention can be seen from Fig. 2, which shows a general view of the proposed LNG membrane tank design. The design of the membrane tank includes the following elements: 1 - compartment inside which the membrane tank is located, 2 - primary outer membrane, 3 - secondary inner membrane, 4 - plywood sheets, 5 - rigid polyurethane foam block, 6 - nut, 7 - bolt with a structure for fastening racks, 8 - rack, 9 - metal structure in the form of an I-beam, 10 - metal structure with internal thread, 11 - mounting disk with bolt, 12 - contact welding, 13 - corner welding, 14 - polyurethane foam, 15 - grounding of structures in the upper part racks, 16 - plywood sheet in the plane of the racks.
Последовательность сборки конструкции мембранного танка включает следующие шаги:The assembly sequence of the membrane tank structure includes the following steps:
После приварки 13 к внутренней поверхности отсека 1 гайки 6 в нее устанавливается стойка 8, на одном конце которой прикреплена конструкция для крепления стойки 7, а с другой стороны к стойке прикреплена металлическая конструкция в виде двутавра 9, используемая для соединения отдельных листов фанеры 4, или металлическая конструкция с внутренней резьбой 10. Для обеспечения контактной сварки конструкции 9 и 10 присоединены к отрицательному проводу 15 сварочного аппарата. Затем между стойками 8 устанавливается на клей блоки жесткого пенополиуретана 5 и фанерные листы 16 в плоскости стоек. Далее щели между элементами жесткого полиуретана 5 заполняются пенополиуретаном 14.After welding 13 to the inner surface of the
Отдельные листы фанеры 4 закрепляются в конструкции 9. Затем с внутренней стороны отсека в фанеру 4 и конструкцию 10 монтируется монтажный диск 11 с гайкой. Далее с использованием контактной сварки вторичная мембрана 3 приваривается к конструкции 9 и монтажному диску 11. После приварки 13 к вторичной мембране (по оси установленной стойки 8) гайки 6 указанная последовательность сборки повторяется для формирования конструкции первичной мембраны.Separate sheets of plywood 4 are fixed in structure 9. Then, from the inside of the compartment, a
Вид варианта конструкции мембраны для формирования угловых соединений мембранного танка представлена на фиг. 3. На мембране из криогенной стали отштампована совокупность полусферических секторов 17, между которыми сформированы галтельные переходы 18, выполненные в виде поверхности, образованной вращением дуги, соприкасающейся с двумя соседними полусферическим секторами, ось вращения которой проходит между центрами соединяемых полусферических секторов.A view of a variant of the membrane design for forming the corner joints of the membrane tank is shown in Fig. 3. A set of
Вид варианта конструкции мембраны для формирования плоских участков мембранного танка представлена на фиг. 4. На мембране из криогенной стали отштампована совокупность полусферических секторов 17, которые соединены между собой половинками цилиндрических поверхностей 19, а в местах соединения полусферических секторов и цилиндрических поверхностей с плоскостью мембраны, а также в местах соединения цилиндрических поверхностей с полусферическими секторами сформированы галтельные переходы 20, выполненные в виде поверхности, образованной перемещением дуги окружности, соприкасающейся с двумя соседними поверхностями.A view of a variant of the membrane design for forming flat sections of the membrane tank is shown in Fig. 4. A set of
Схема формирования предлагаемого углового соединения мембранного танка представлена на фиг. 5. Суть схемы заключается в замене участков отсека судна 21, представляющие из себя соединение двух плоскостей, на соединение из трех и более плоскостей, проходящих через полилинию 22, узловые точки которой совпадают с дугой 23, вписанной в угловой участок отсека.The scheme of formation of the proposed corner connection of the membrane tank is shown in Fig. 5. The essence of the scheme is to replace sections of the
На фиг. 6 представлены результаты трехмерного моделирования предлагаемого углового соединения (в месте соединения трех плоскостей) в случае использования трех плоскостей для формирования углового соединения.In FIG. 6 shows the results of three-dimensional modeling of the proposed gusset (at the junction of three planes) in the case of using three planes to form the gusset.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2798148C1 true RU2798148C1 (en) | 2023-06-16 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5269247A (en) * | 1991-11-20 | 1993-12-14 | Gaz Transport | Sealed thermally insulating vessel forming part of the supporting structure of a ship |
| RU2012135717A (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | LNG MEMBRANE TANK |
| RU2513152C2 (en) * | 2012-08-20 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | Heat insulation of tank for transportation of liquefied natural gas |
| RU2600419C1 (en) * | 2015-08-13 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | Membrane tank for liquefied natural gas (vm type) |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5269247A (en) * | 1991-11-20 | 1993-12-14 | Gaz Transport | Sealed thermally insulating vessel forming part of the supporting structure of a ship |
| RU2012135717A (en) * | 2012-08-20 | 2014-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | LNG MEMBRANE TANK |
| RU2513152C2 (en) * | 2012-08-20 | 2014-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | Heat insulation of tank for transportation of liquefied natural gas |
| RU2600419C1 (en) * | 2015-08-13 | 2016-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью проектно-конструкторское бюро "БАЛТМАРИН" | Membrane tank for liquefied natural gas (vm type) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9365266B2 (en) | Independent corrugated LNG tank | |
| EP0925221B1 (en) | Liquified natural gas tank and containment system | |
| RU2379577C2 (en) | Cellular tanks for storing of flow mediums at low temperatures | |
| EP2293971B1 (en) | Systems and methods for supporting tanks in a cargo ship | |
| CA2670350C (en) | Long tank fsru/flsv/lngc | |
| KR102513808B1 (en) | insulated sealed tank | |
| US4101045A (en) | Cryogenic container | |
| US20080314908A1 (en) | Tank For Storing of Fluid, Preferably For Fluids at Low Temperatures | |
| US6786166B1 (en) | Liquefied gas storage barge with concrete floating structure | |
| EP2738082A1 (en) | Lng tank loaded on board lng ship, and method for producing same | |
| Gavory et al. | Sloshing in membrane LNG carriers and its consequences from a designer’s perspective | |
| JP2008503702A5 (en) | ||
| RU2758743C1 (en) | Heat-insulating sealed tank | |
| RU2753857C1 (en) | Sealed and heat-insulating tank with several areas | |
| RU2798148C1 (en) | Membrane tank for liquefied natural gas | |
| KR102438160B1 (en) | Fluid sealed and insulated fluid storage tank | |
| KR102113921B1 (en) | Liquefied gas storage tank and ship with it | |
| US11821587B2 (en) | Sealed and thermally insulating tank | |
| JP2023552499A (en) | Equipment for gas storage and transport | |
| JP7219772B2 (en) | Systems for storing and transporting cryogenic fluids on ships | |
| RU2791228C2 (en) | Liquefied gas storage | |
| US20210293384A1 (en) | Fluid-storage facility | |
| WO1995026482A1 (en) | Thermic insulated tank and a wall module element for use in construction of a thermic insulated tank | |
| RU2815750C2 (en) | Sealed and heat-insulating reservoir | |
| US20230288027A1 (en) | Guiding structure for a tower for loading/unloading a tank intended for storing and/or transporting liquefied gas |