NO117984B - - Google Patents

Description

Beholder for lagring og/eller transport av flytendegjorte gasser ved lav temperatur.

Oppfinnelsen angår beholdere for lagring og/eller transport av flytendegjorte gasser, som naturgass, ved lav temperatur,

og av den type som omfatter et hus av lastbærende varmeisolasjonsmateriale, og en primær og/eller sekundær barriere i form av en tynn, fluidumstett membrantank som ikke er selvbærende, men under-støttes av varmeisolasjonen og er utført med forankringsorganer som strekker seg langs hjørnene av membrantanken og holder membrantanken fast mot dimensjonsforandringer.

Veggene i membrantanken i slike beholdere har tilbøye-lighet til å trekke seg sammen i vesentlig grad når de kommer i berøring med den kalde væske. Oppfinnelsen angår utelukkende sli-

ke beholdere og av den type hvor membrantanken hindres i å endre sine dimensjoner, slik at de totale dimensjoner av membrantanken

forblir uendret, og membrantanken forblir i berøring og understøt-tes av varmeisolasjonen. I et slikt tilfelle vil påkjenningene på organene som forankrer membrantanken og hindrer den i å endre si-ne totale dimensjoner, bli betydelige, men reduseres hvis membrantanken består av et metall med lav varmeutvidelseskoeffisient, f. eks. av en nikkeljernlegering som er kjent under betegnelsen INVAR og inneholder 36 % nikkel, og/eller hvis veggene i membrantanken er utført med ekspansjonsskjøter eller således utformede partier at det dannes et stort overskudd av metall som muliggjør sammen-trekning uten at det oppstår varmespenninger. I tilfelle av at beholderne er anordnet i lasterommet på et skip, vil i det minste noen av veggene av membrantanken være utsatt for påkjenninger som skyldes påkjenninger av skipet når dette befinner seg i sjøen og som bidrar til påkjenningene på forankringsmidlene for membrantanken. Spenninger som skyldes skipet, kan delvis reduseres ved anordning av ekspansjonsforbindelser eller passende utformede partier i membranen. Således vil påkjenningene som skyldes varmespenninger og/eller skipets innvirkning på membranens forankringsorganer, være betydelige, og slike forankringsorganer må konstrueres slik at de kan motstå disse belastninger. Men hvis beholderen er montert i lasterommet på et skip, kan forankringsorganene for membrantanken ikke være direkte forbundet med skroget, da dette ville representere en avbrytelse av varmeisolasjonen og danne varmebroer eller kuldebroer som ville kunne bevirke en reduksjon av tempera-turen av skroget med derav følgende farlige konsekvenser.

Forankringsorganer har tidligere vært anbragt med mellomrom i lengderetningen og tverretningen av veggene av membrantanken. I så fall oppstår det ubalanserte krefter ved hvert hjørne av membrantanken, dvs. forbindelsen som dannes av kantpartiene av to til-støtende vegger, som utsettes for belastninger som virker i planene for de to vegger og under en vinkel med og motsatt hverandre i hjørnet, slik at hjørnet er utsatt for de formeringer og endog brudd.

Det er et øyemed for foreliggende oppfinnelse å skaffe

en enkelt, men effektiv anordning for forankring av membrantanken i en beholder av den forannevnte type for fastholdning av hjørne-ne i membrantanken og for effektivt å opprettholde tankens totale dimensjoner uten endringer og uten beskadigelse av beholderens var-meisolas jon.

Et videre øyemed for oppfinnelsen er I skaffe et skip forsynt med en eller flere beholdere i hvilken membrantankens vegger til enhver tid er understøttet av den omgivende faste og stive varmeisolasjon og i hvilken membrantankens hjørner er mindre utsatt for deformasjon og beskadigelse.

Det karakteristiske for foreliggende oppfinnelse består

i det vesentligste i at de nevnte forankringsorganer er utført i form av kiler samt at det er anordnet deler som danner et kilespor på den bærende isolasjon, hvorunder hver kile fastholdes utelukkende av deler som danner det tilhørende kilespor og membrantankens hjørner er fast forankret til isolasjonen.

Betegnelsen "hjørner", som er anvendt i den foreliggende beskrivelse og krav sikter til den hele lengde av forbindelsen mellom kantpartiene av to tilstøtende vegger.

De utvendig anordnede kiler eller forankringsorganer kan være av en hvilken som helst passende form. I det minste noen av veggene i membrantanken kan hver strekke seg forbi forbindelsen som dannes med en tilstøtende vegg og være ombøyd slik at det dannes et profilert parti som danner en kile eller et forankringsorgan. Kilene eller organene består imidlertid hovedsakelig av at-skilte komponenter, f.eks. av platemetall, som er brettet eller bøyd til rørform med et hvilket som helst passende tverrsnitt.

Bare de vegger som er utsatt for store påkjenninger, trenger å forsynes med forankringsorganer, men i det minste en av to tilstøtende vegger som danner et hjørne i membrantanken, skal være forsynt med et forankringsorgan som strekker seg langs det nevnte hjørne. I alle tilfelle skal det opprinnelig hule organ fylles med lastbærende materiale.

Kilesporet i isolasjonen kan ha en hvilken som helst passende form og kan være begrenset av to blokker eller stoppeorganer som er festet til to tilstøtende, innadvendende flater av varmeisolasjonsmateriale, som sammen danner et innvendig hjør-ne i varmeisolasjonen, og to kileorganer som er anordnet mellom de to blokker for å flankere forankringsorganet. Et viktig trekk ved oppfinnelsen er at hjørnene av membrantanken er effektivt forankret på steder som befinner seg i avstand fra hjørnene, ved hvert av de nevnte blokker eller stoppeorganer.

Membrantanken kan ha en hvilken som helst passende form og være utført av et hvilket som helst passende materiale.Beteg-nelsen "metall", som er anvendt i den foreliggende beskrivelse, skal forståes som også omfattende metallegeringer. Membrantanken kan være fremstilt av et metall som ikke har særlig lav varmeutvidelseskoeffisient, men som er utført med ekspansjonspartier i form av korrugeringer eller vorteformede fordypninger, i det minste i én retning, som skaffer et overskudd av metall som opptar sammentrekningsspenninger. Alternativt kan membrantanken være fremstilt av metall, som f.eks. INVAR, som har lav varmeutvidelseskoeffisient, og et forhold mellom elastisk spenning og varmespenning over det temperaturområde som tanken vil bli utsatt for, lik eller større enn 1. En slik membrantank kan være utført slik at det ikke er nødvendig å anvende overskytende metall i ekspansjonsskjøter eller lokalt anordnede, ekspansjonsopptagende partier for å oppta sammentrekningsspenninger. I de fleste tilfeller vil imidlertid en membrantank av et slikt metall nødvendiggjøre i det minste noe overskytende metall i det minste i én retning.

Et system av ekspansjonsskjøter eller lignende anordnin-ger som kan oppta alle spenninger som ellers vil opptre, vil imidlertid komplisere konstruksjonen og øke omkostningene ved fremstilling av membrantanken. I henhold til et viktig øyemed for foreliggende oppfinnelse er membrantanken bare utført med ekspansjons-skjøter eller ekspansjonspartier i noen av veggene eller i bare enkelte deler av veggene.

For at oppfinnelsen lettere skal forståes, skal den i det følgende beskrives nærmere i forbindelse med tegningen, som illustrerer en utførelsesform for oppfinnelsen. På tegningen viser: Fig. 1 et perspektivriss av en tankbåt forsynt med en membrantank ifølge oppfinnelsen, anordnet i båtens lasterom og med høyre endevegg av tanken fjernet.

Fig. 2 viser i avbrutt, skjematisk perspektivriss toppveggen

og innerveggen av membrantanken som er vist på fig. 1,

og danner deler av et hjørne samt av en plate som danner en kil eller et forankringsorgan med kvadrantformet tverrsnitt festet til endeveggen. Fig. 3 er et riss i det vesentlige svarende til fig. 2, men viser ytterligere en tilstøtende del av en langsgående sidevegg i tanken og to tilstøtende kiler festet til toppveggen og endeveggen som tilsammen danner et felles hjørne, og videre en kil festet til endeveggen ved forbindelsen mellom endeveggen og sideveggen der hvor disse danner et tredje hjørne. Fig. 4 er et vertikalt lengdesnitt gjennom forbindelsen mellom en toppvegg og en endevegg av lasterommet og en membrantank anordnet i dette og viser også en del av varmeisolasjonen og den sekundære barriere.

Fig. 5 viser sluttelig et tverrsnitt gjennom forbindelsen mellom toppveggen og sideveggene i lasterommet på tanken som er vist på fig. 4.

På tegningene er vist deler av en tankbåt for transport av flytendegjort naturgass og forsynt med isolerte lastetanker samt deler av disse tanker som generelt har samme ytre form som den innvendige form av båtens lasterom. Skipet er utført med et ytre skrog 1 og indre skrog 2 som tjener som en stiv mantel for membrantanken; skipsplater eller dekkplater er betegnet med 3, og et tverrskott som danner den ene ende av lasterommet, er vist ved 4 (fig. 4). Mantelen 2 er innvendig foret med varmeisolerende materiale 5 (fig. 1). I mantelen 2 er det anordnet en beholder 6

med en primær barriere i form av en membrantank 7 fremstilt av tynne Invar-plater som, slik som vist på fig. 5 og 4, er forankret for opptagning av lastbærende varmeisolasjonsmateriale ved hjelp av elementer 8, slik som beskrevet i norsk patent 106 376, som bæres av et tykt lag av balsatre 9 og smale gulvbjelker 11 som er festet og tjener til å overføre belastninger enten til mantelen 2, platene 3 eller tverrskottene 4.

Lagene av balsatre danner en sekundær barriere og er dan-net av blokker 10 med en balsatrekjerne 12 og kryss finérbelegg 13 og 14 som er fastlimt til kjernen.

Mellomrommene mellom bjelkene 11 er fortrinnsvis fylt med glassfiber. Ytterkanten av hver blokk 10 er fastklebet til den innvendige overflate av en bjelke 11, slik at tilstøtende blokker er forbundet med hverandre på en slik måte at det dannes en fluidumstett forbindelse. Blokkene er festet ved hjelp av gjengede bolter 15 som er fastsveiset til mantelen 2, platene 3 og tverrskottene 4 og strekker seg gjennom tynne hull 13a i ytterflatene av blokkene og større hull 10a gjennom blokkenes kjerner og fastholdes ved hjelp av mellomlagsringer 16 og muttere 17. Hullene 10a er fylt med skumplast, f.eks. komprimert polyvinylkloridskum 18. Trelags-glassfiberduker 19 er laminert ved hjelp av koldtherdende plast og tjener til tegning av hullene 10a.

Den sekundære barriere er bestemt til å forbli fluidumstett uavhengig av sammentrekninger av blokkene 10. Som beskrevet i norsk patent 106 376 er kantene av tilstøtende blokker 10 av- skrånet slik at det befinner seg et mellomrom mellom tilstøtende blokker som utvider seg i retning av blokkenes innadvendende overflate, hvilke mellomrom er fylt med sammentrykket skumplast 20. Mellomrommet ved hjørnene er fylt med skumplast 22, som kan være identisk med materialet 20.Mellomrommet mellom tilstøtende blokker 10 er dekket ved hjelp, av en plate 21 og ved hjørnet ved hjelp av en hjørneplate 23 som kan være utført av kryssfinér som overlap-per og er fastklebet til blokkene.

Tanken 7 har den prismatiske form som er vist på fig. 1 og er fremstilt av Invar-plater. Ifølge en utførelsesform for oppfinnelsen er en rekke tversgående ekspansjonsskjøter 24 (fig. 4) anordnet i toppen 7a, bunnen 7b og sideveggene 7c av tanken, hvilke vegger strekker seg i lengderetningen av skipet og er utsatt både for varmespenninger og spenninger som oppstår som følge av skipets bevegelser i sjøen, mens endeveggene 7d (fig. 5) av tanken, som bare er utsatt for varmespenninger, er fremstilt uten ekspan-s jonsskjøter.

Ved fremstilling av en slik membrantank blir store Invar-plater samlet og sammensveiset enten i skipets lasterom eller alternativt sammensveiset på et sveiseverksted. En slik membrantank kan være fremstilt av et flertall konstruksjonsenheter som hver er ringformet eller rammeformet og er utført med smale strimler av samme legering som danner flensene 7e. Tilstøtende konstruksjons-enhe ter kan forbindes med hverandre med sammensveisning med de frie kanter av tilstøtende flenser som danner ekspansjonsskjøter. Hver enhet vil således være fremstilt av en topplate 7a, en bunnpla-te 7b og langsgående sidevegger 7c.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er hjørnene av membrantanken 7 forankret slik at tankens totale utvendige dimensjoner ikke undergår noen endringer. Påkjenningene på forankringene som holder membrantanken fast, kan være betydelige. Det er spenninger som virker i retning av planet i hver vegg som følge av veggens til-bøyelighet til å trekke seg sammen, dvs. varmespenninger, og.videre som følge av spenninger som skyldes skipets bevegelser. Spenninger i retning av planet for toppveggen, bunnveggen og sideveggene i retning av skipets lengdeakse opptas av ekspansjonsskjøte-

ne 24 (fig. 4), slik at påkjenningene som virker på forankringene for de tversgående hjørner, dvs. de som på fig. 1 er betegnet med K og L, ved motsatte ender av membrantanken ikke er store. Det

vil imidlertid videre oppstå spenninger som virker i plan som danner en rett vinkel med skipets lengdeakse, og disse spenninger vil

utøve store påkjenninger på forankringsorganene ved de langsgående hjørner av membrantanken, nemlig hjørnene A, B, C, D, E, F, G, H,

I og J på fig. 1, slik at forankringene ved disse langsgående hjør-ner må kunne oppta store påkjenninger.

Endeveggene 7d i membrantanken er ikke utsatt for høye

skipsspenninger og som følge av at veggene er utført av et materiale med lav varmeutvidelseskoeffisient, er de heller ikke utsatt for høye varmespenninger i veggenes plan, og det oppstår ikke høye påkjenninger på hjørnene.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er veggene utført med forankringsorganer eller kiler 25, som strekker seg langs hjørnene i membrantanken og dannes av platemetall som er bøyd i form av rør-formede elementer med segmentformet tverrsnitt.

Ved fremstilling av endeveggene 7d hvor de støter til toppveggen 7a, bøyes en Invar-plate .26 (fig. 2) slik at den danner en del av endeveggen og en del av toppveggen. Endepartiet av delen 26 har et svakt forsatt endeparti 26a (ikke vesentlig) egnet til å oppta en tilstøtende plate (ikke vist) som den kan fastsveises til. Toppartiet av delen 26 er utført med et nedadb^yd endeparti som danner en av flensene 7e som er bestemt til sammen med en flens 7e på en tilstøtende plate å danne en del av en ekspansjonsskjøt 24 (fig. 4) når flensene sammensveises på kjent måte.

Festet til delen 26 ved det hjørne som danner et tversgående hjørne av membrantanken, er Invar-platen 27 festet og anordnet slik at den på utsiden av hjørnet danner et hult, rørformet element danner en kil eller forankringsorgan som strekker seg langs hjørnet og forankrer endeveggen mot de strekkspenninger som virker i veggenes plan. Enhver spenning som virker i toppveggen 7a i retning av tankens lengdeakse, opptas av ekspansjonsskjøtene 24. Den krumme, ytre overflate av elementet 27 svarer til og pas-ser tett inn i den innvendige overflate av hjørneflåtene 23 som danner det ytre hjørne av varmeisolasjonen 9.

Fig. 3 illustrerer sammenføyningen av endeveggen 7d, toppveggen 7a og sideveggen 7c. På dette sted er en del av endeveggen 7d utført med en Invar-plate 26 til hvilken er festet et hult element 27 med kvadrantformet tverrsnitt som allerede beskrevet. Platen 26 ligger butt an mot en plate 29 som danner en del av sideveggen 7c og er fast sveiset til kanten av denne og er li-keledes fastsveiset til en annen tynn Invar-plate 30 bestemt til å danne et annet hult rørformet element 25 med kvadrantformet tverrsnitt overfor hjørnet og vist med stiplede linjer og fylt med fyllmateriale. Invar-platen er bøyd, slik at det dannes en innadvendende flens 7e. Disse flenser i toppveggen og sideveggen danner sammen en hjørneflens bestemt til sammensveisning med tilsvarende flenser og tilstøtende plater under dannelse av ekspansjons-skjøter 24 som strekker seg i tverretningen av membrantanken.

Hvor kantene av disse to deler av toppveggen og sideveggen støter mot hverandre, er der til hver del fastsveiset en tynn Invar-plate henholdsvis 32 og 33 som på utsiden og overfor et hjørne danner et par hule rørforrnede elementer med segmentformet tverrsnitt som danner forankringsorganer eller kiler. Platen 32 fastholder toppveggen mot spenninger som virker i dens eget plan, og elementet 33 fastholder sideveggen 7c mot spenninger som virker i veggens plan.

Som følge av at ekspansjonsskjøtene 24 i toppveggen, bunnveggen og sideveggene bare strekker seg i én retning, vil påkjenninger som skyldes varmespenninger og spenninger som frembringes av skipet i disse vegger, virke i veggenes plan tvers på skipets lengdeakse, og veggene må fastholdes mot virkningen av disse spenninger ved hjelp av elementene 32 og 33.

For at forankringselementene 32,33 skal kunne opptas i et felles kilespor i isolasjonen 9, er de sammensveiset under dannelse av et element med kvadrantformet tverrsnitt som er todelt som vist på fig. 3. De to elementer er fylt med et lastbærende materiale 28, som f.eks. herdet epoksyharpiks som er i stand til å motstå tunge belastninger -

Fig. 4 viser forankringselementet 27 anordnet og forankret i et hjørne av varmeisolasjonen 9. Stivt festet til isolasjonen 9 befinner det seg lastopptagende isolasjonsblokker eller stoppeorganer 34 og 35 som er festet henholdsvis til topp-isolasjonen og endeveggisolasjonen. Et kilespor 38 er anordnet for opptagning av forankringselementet 2 7 ved innsetting av hardvedkiler eller fyllstykker 36 og 37 mellom blokkene eller stoppeorganene. Ved hjelp av en slik anordning vil belastningene som frembringes av spenninger som virker i planene ved tilstøtende endevegger og toppvegger, bli opptatt av forankringselementene og

stoppeorganene 34 og 35 som derved forhindrer deformasjon eller brudd av hjørnet.Vinkeljern 39,40 som er festet til dekkpiater 3 og mantel 2, ligger mot bjelkene 11 o<; danner de endelige stoppe-anslag til hvilke belastningene fra forankringselementene 27 og

stoppeorganene 34 og 35 overføres.

En lignende anordning er anvendt for forankringselementene 32,33 (fig. 5) som er festet til det langsgående hjørne av membrantanken og er anordnet og forankret i et hjørne i varmeisolasjonen 9. Blokker eller stoppeorganer 34' og 35' er festet henholdsvis til isolasjonen utenfor toppveggen og sideveggen. Et kilespor 38' er anordnet for opptagning av forankringselementene 32,33 ved innsetting av hardvedkiler eller fyllstykker 36' og 37'.Belastnin-gene som oppstår som følge av spenninger som virker i planene for tilstøtende endevegger, og toppvegger som danner hjørnet, opptas av forankringselementene og stoppeorganene 34',35' og hindrer derved deformasjon eller brudd av hjørnet.

Vinkeljern 39',40' er festet henholdsvis til dekkplatene

3 og skottet 4 og ligger an mot kantene av de respektive bjelker

11 og virker på samme måte som dekkjernene 39,40.

Rommene som befinner seg mellom blokkene 35 eller 35', membrantankens vegger og isolasjonen 9 er fylt med passende stykker av balsaved.

Mange eller de fleste av de enkelte plater som danner en vegg eller veggene i membrantanken, kan være forankret til den lastbærende isolasjon, og slike forankringer, som ikke er vist på tegningen, men kan være utført på tilsvarende måte som de som er vist, kan f.eks. anvendes for slike plater som ikke befinner seg ved og ikke utgjør en del av et tankhjørne.

Ved hjørnene hvor veggene ikke danner rette vinkler med hverandre, f.eks. hjørnene C, D, E og F på fig. 1, utformes de ytre forankringselementer slik at de kan oppta de opptredende belastninger som følge av spenningene i tilstøtende vegger som danner hjørnet.

Claims (4)

1. B eholder for lagring og/eller transport av flytendegjorte gasser ved lav temperatur, hvilken beholder omfatter et hus av lastbærende varmeisolasjonsmateriale, og en primær og/eller sekundær barriere i form av en tynn, fluidumstett membrantank som ikke er selvbærende, men understøttes av varmeisolasjonen og er utført med forankringsorganer som strekker seg langs hjørnene av membrantanken og holder membrantanken fast mot dimensjonsforandringer, karakterisert ved at de nevnte forankringsorganer er

   utført i form av kiler (25) samt at det er anordnet deler (34,35, 36,37) som danner et kilespor på den bærende isolasjon, hvorunder hver kile fastholdes utelukkende av deler som danner det tilhøren-de kilespor og membrantankens hjørner er fast forankret til isolasjonen.
2. 2. Beholder som angitt i krav 1, karakterisert ved at hver av kilene eller forankringsorganene består av et stykke tynt platemetall som er festet til. den utvendige overflate av en vegg nær dennes forbindelse med en tilstøtende vegg under dannelse av et hjørne av membrantanken, og bøyet under dannelse av en profilert del som er fylt med lastbærende materiale.
3. 3. Beholder som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at tilstøtende forankringsorganer eller kiler (32,33) er innrettet til å opptas i et felles kilespor i den omgivende isolasjon, dvs. at de to kiler hver har sektorformet tverr snitt med liten sektorvinkel slik at de to tilstøtende kiler sammen danner en del med kvadrantformet tverrsnitt.
4. 4. Beholder som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at hvert kilespor er begrenset av to blokker eller stoppeorganer (34,35) som er festet til to tilstøtende innvendige overflater av varmeisolasjonen, og to fyllstykker eller kiler (36,37) anordnet mellom de to stoppeorganer idet tankens hjørner er forankret ved punkter som ved hjelp av de nevnte blokker eller stoppeorganer er anordnet i avstand fra hjørnene.