DE2622231C2

DE2622231C2 - Transportmittel, insbesondere Schiff, zur Beförderung von Flüssiggas tiefer Temperatur

Info

Publication number: DE2622231C2
Application number: DE2622231A
Authority: DE
Inventors: Jacques Sainte Adresse Guilhem; Pierre Montivilliers Jean
Original assignee: Gaz Transport SARL
Current assignee: Gaz Transport SARL
Priority date: 1975-05-22
Filing date: 1976-05-19
Publication date: 1984-01-19
Also published as: AU498621B2; IT1062230B; FR2311990A1; SE418900B; ES448102A1; FR2311990B1; JPS523716A; AU1421276A; JPS5827159B2; DE2622231A1; BE841695A; NL7605261A; SE7605340L; US4099649A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Transportmittel,

M insbesondere Schiff, zur Beförderung von Flüssiggas tiefer Temperatur, bestehend aus einer Tragkonstruktion, in der wenigstens ein dichter, selbsttragender rotationssymmetrischer Tankbehälter vorgesehen ist, dessen Meridian eine von scharfen Winkeln freie Krümmung bildet und der in seiner Äquatorzone mit einem Kreisring verbunden ist, dessen Unterteil auf einer an der Tragkonstruktion befestigten Ringplatte abgestützt ist, wobei sich zwischen Kreisring und Ringplatie Unterlegklölzc aus tragfähigcm, wärmeiso-

Ai) liercndem Material befinden, die umfangsmäßig zwischen radialen Gleitführungen für den Tankbehälter angeordnet sind und deren Dicke ausreicht, um die Gleilzonen belastungsfrei zu halten und wobei die Wand des Tankbehälters von einer wärmeisolierenden Schicht vorzugsweise vollständig umkleidet ist.

Es ist bekannt, daß Naturgas eine beträchtliche Energiequelle darstellt, und daß man seinen Transport in verflüssigter Form bei niedriger Temperatur durchführt. Der Transport geschieht häufig auf dem Wasserwege, und es sind schon Schiffe vorgeschlagen und beschrieben worden, die selbsttragende zylindrische Tankbehälter aufweisen und Flüssiggas aufnehmen sowie über einen langen Zeitraum bei ausreichend eingeschränktem Wärmeaustausch mit der Umgebung speichern können. Es wurde inzwischen jedoch festgestellt, daß eine solche Realisierung dem theoretischen Sicherheitsoptimum, insbesondere in bezug auf die Materialfestigkeit, nicht in dem Maße entspricht, wie es bei Ersatz der zylindrischen Tankform durch eine Kugelform erreichbar wäre.

Bei einem bekannten Transportmittel der eingangs genannten Art (DE-OS 20 50 759) besteht der Kreisring aus einer von der Äquatorebene des Tankbehälters tangential gerichteten .Schürze, deren unteres Ende in

f>5 einen Tragflansch übergeht, und die Ringplatte ist Teil einer an dem Rumpf des Transportmittels festgeschwcißlen Fundamentschürze, an deren oberem Rand ein umlaufender Fundamcntflansch ausgebildet ist.

Si -_

Zwischen dem Tragflansch und dem Fundamentflansch isi ein Zwischenraum vorhanden, der von elastischen Körpern zur Aufnahme von Verwindungsbewegungen und von Verriegelungsorganen zur Verhinderung dynamischer Bewegungen ausgefüllt ist. Als elastische Körper dienen Gummikissen, die mit gegenseitigem Abstand zwischen den als radialt· Gleitführungen wirksamen Verriegelungsorganen vorgesehen sind. Die Verriegelungsorgane bestehen aus mehreren auf dem Fundamentflansch festgeschweißten Konsolen und einer mit dem Tragflansch verschweißten Plattenkonstruktion, die in Nuten zwischen den Konsolen hineinpaßt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Kreisring nicht in der Lage, durch Erhöhung der Festigkeit des Tfnkbehälters eine Verteilung der bei Verformungen der TragKonstruktion auftretenden Belastungskräfte derart zu bewirken, daß lokale Kraftkonzentrationen a:' dem Tankbehälter vermieden werden. Bestimmte Zonen des Tankbehälters unzureichender Festigkeit können durch Knicke und Brüche beschädigt - werden. Außerdem ist die tangentiale Verbindung zwischen dem gewölbten Tankbehälter und der zylindrischen oder schwach konischen Schürze in der Praxis schwielig. Ferner hat die Art der Ausbildung der radialen Gleitführungen die Entstehung von Wärmebrücken zwischen der Wand des Tankbehälters und der ■Tragkonstruktion zur Folge, weil die Teile sich ohne Zwischcnlagen aus wärmeisolierendem Material unmittelbar berühren.

Eine andere Stütz- und Verbindungsvorrichtung für einen rotationssymmetrischen Tank, nach einem älteren Patent (DE-PS 25 16 578), weist eine mit dem Tankbehälter verbundene Kreisringanordnung sowie mehrerv radiale Gleitführungen auf, die gleichzeitig als Tragteile dienen und das gesamte Gewicht des Tankbehälters tragen. Zwischen den seitlichen Anlage- und unteren Auflageflächen der Gleitstücke und der ihnen zugeordneten U-förmigen Gleitführungen ist druckfestes Wärmeisoliermaterial angeordnet.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Abstützung von rotationssymmetrischen Tankbehältern (US-PS 38 41 269) ist der Tankbehälter aus einer oberen und einer unteren Halbkugel zusammengesetzt, und in der äquatorialen Verbindungszone der beiden Halbkugeln ist ein Kreisring in Form einer waagerechten Platte eingeschweißt. Diese waagerechte Kreisringplatte ist mit zwei konzentrisch angeordneten zylindrischen Schürzen der Tragkonstruktion verschweißt. Durch die Anordnung von zwei Schürzen soll eine Verdrehung der waagerechten Kreisringplatte verhindert werden. Radiale Gleitführungen sind hier jedoch nicht vorgesehen, so daß sämtliche Verformungen des Tankbehälters unmittelbar auf die Tragkonstruktion — und umgekehrt — übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Transportmittel der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine Erhöhung der Festigkeit des Tankbehälters durch Begrenzung bzw. Verhinderung der Verdrehung des Kreisringes in der Äquatorzone des Tankbehälters zur Vermeidung lokaler Konzentration von Kräften, die durch Verformung der Tragkonstruktion auftreten, erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die erhöhte Festigkeit, die der Tankbehälter durch Anordnung und Ausbildung des steifen Kreisringes erhält, erlaubt eine gleichmäßige Verteilung der Spannungen und Belastungskräfte, die sich aus Verformungen der Tragkonstruktion, z. B. des Sehiffsrumpies ergeben, und jegliche örtliche Konzentralion von Kräften wird unterbunden. Der versteifte Tankbehälter ist gegen die während der Fahrt des Transportmittels ■> auftretenden Torsionsmomente unempfindlich, so daß Beschädigungen der Tankbehälterwand verhindert werden und ein Transportmittel geschaffen wird, das auch unter sehi ungünstigen Betriebsverhältnissen eine lecksichere Lagerung des zu transportierenden Mediums garantiert.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Dip Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläuii ten. Eb zeigt

Fig. 1 einen durch die Mitte eines innerhalb eines Schiffes angeordneten Kugeltankes hindurchgelegten Querschnitt.

F i g. 2 eine Draufsicht eines Teiles di.r Ringplatte, die -*" den Kugel.ank nach F i g. I trägt,
ψ Fig.3 eine Seitenansicht längs der Linie III-III in F ig. 2,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig 2,

Fig.5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig.2 zur Veranschaulichung einer Einzelheit,

F i g. 6 eine Ansicht längs der Linie Vl-VI in F i g. 5,

F i g. 7 einen Querschnitt des mit dem Kugeltank nach Fig. 1 verbundenen Kreisringes zur Veranschaulichung einer Einzelheit,

F i g. 8 eine schaubildliche auseinandergezogene Darstellung von Gleitführungsteilen und Unterlegklötzen zwischen der Ringplatte und dem Kreisring des Tankes nach Fig. 1,

Fig.9 eine schematische Seitenansicht einer Gleitführung und eines Unterlegklotzes zwischen der Ringplatte und dem Kreisring und

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig.9 schematisch.

Ein Schiffsrumpf 1 ist mit mehreren identischen, als Kugelianks ausgebildeten Tankbehältern 2 (Fig. 1) ausgestattet, die so angeordnet sind, daß ihre Mittelpunkte auf einer geraden Linie in der Längsmittelebene des Schiffes liegen. Die Kugeltanks 2 bestehen aus Stahlblech ur.d die zur Schwimmebene des Schiffes Ί5 parallele Äquatorial-Zone hat bei jedem Tank eine Wandstärke, die etwas größer als die Wandstärken der anderen Tar.kpartien ist, wie in den F i g. 7 und 8 gezeigt. Jeder Kugeltank 2 ist von einer Schicht 3 aus wärmeisolierendem Material umgeben, die z. B. aus einem Kunststoffschaum bestehen kann. In der äquatorialen Zone jedes Tankes ist ein Kreisring 4 befestigt. Der Kreisring 4 besteht aus einem U-Profil und verläuft über den gesamten Umfang der Äquatorial-Zone des Tankes 2. Zur Befestigung des Kreisringes sind die freien Enden der Schenkel 4a, 4b des U-Profiles mit der Äquatorial-Zone verschweißt. Die beiden Schenkel 4a, 4b sind miteinander durch den Steg 4cdes U-Profils und stellenweise durch radial angeordnete Versteifungsquerwände 4d miteinander verbunden. Das U-Profil des Kreisringes 4 entsteht durch Verschweißung von Stahlblechen der beiden Schenkel 4a, 4b, des Steges 4c und der Versteifungsquerwände 4d des Ringes. Auf den unteren Schenkel 4a des Kreisringes sind in regelmäßigen Abständen positive, als rechteckige Parallelepipede gestaltete Gleitstücke 5 aufgeschweißt, deren größere Länge radial gerichtet ist. Das Innere des Kreisringes 4 ist mit wärmeisolierendem Materia! gefüllt

Der Kreisring 4 wird von einer Ringplatte 6a

getragen, die die Oberfläche eines Kastenprofilringes 6 mit rechteckigem Querschnitt bildet, der von mehreren gleichmäßig über den Umfang des Tankes 2 verteilten Pfosten 7 getragen wird. Die Pfosten 7 sind zur Längsmittelebene des Schiffes symmetrisch angeordnet, und es sind jeweils fünf Pfosten in jedem 90°-Sektor des Kastenprofilringes 6 vorgesehen. Die Pfosten 7 sind an ihrem Oberteil durch Blechstreben 8 miteinander verbunden, deren Unterteil abgewinkelt ist und die auf die Innenfläche 6£> des Kastenprofilringes aufgeschweißt sind. Die Pfosten 7 desselben 90°-Sektors sind miteinander durch eine ringförmige Stützplatte 9 gleichmäßig verbunden, die sich an ihren Fußteilen befindet und den oberen Teil eines I-Profilträgers bildet, dessen Mittelsteg mit 10 bezeichnet isi. Dieser !-Profilträger ruht mit seinem untren Schenkel auf dem Boden des Schiffsrumpfes und ist mit zum Mittelsteg 10 senkrechten Versteifungsflügeln 11 verbunden. In den Bereichen, in denen die beiden mit zwei benachbarten Kugeltanks 2 in Verbindung stehenden Kastenprofilringe 6 sich einander beinah bis zur Berührung nähern, sind die beiden Kastenprofilringe durch einen einzigen in den Fig.2 und 4 gezeigten Teil 12 miteinander verbunden, der von dem Oberteil eines zum Schiffsrumpf gehörigen Querschottes 13 getragen wird. Auf die Ringplatte 6a sind Gleitschienen

14 zur Aufnahme der positiven Gleitstücke 5 aufgeschweißt, deren Längsmittellinie parallel zur Ebene der Ringplatte 6a verläuft und die Achse des Kugeltankes 2 schneidet, die senkrecht zur Schwimmebene des Schiffes gerichtet ist. Diese Gleitschienen 14 befinden sich im Bereich der positiven Gleitstücke 5, die an dem Kreisring 4 befestigt sind, jede Gleitschiene 14 besitzt einen rechteckigen Gleitquerschnitt, und ihre Breite ist etwas größer als die Breite der positiven Gleitstücke 5.

Der Kreisring 4 wird von der Ringplatte 6a über Unterlegklötze 15 getragen, die /wischen den Gleitführungen 5, 14 um den Kugeltank 2 herum angeordnet sind, wobei jeder Zwischenraum zwischen zwei Gleitführungen 5,14 einen Unterlegklotz 15 enthält. Die UnterlegklOi/e 15 haben im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und bestehen aus Buchcnsperrholzstücken, die mit Epoxyharz imprägniert sind, die Unterlegklötze

15 sind so widerstandsfähig, daß sie das ganze Gewicht der gefüllten Kugeltanks 2 tragen körnen, und sie stellen eine ausgezeichnete Wärmeisolierung dar. Zwischen jedes positive Gleitstück 5 und die seitlichen Schenkel der Gleitschiene 14. die ihm gegenüberliegen, ist ein Paßkörper 16 eingesetzt, der aus einem rechteckigen Plattenabschnitt aus dem gleichen Mate- so rial wie die Unterlegklötze 15 hergestellt ist. Die Paßkörper 16 verhindern jegliches Querspiel des Gleitstückes 5 in in der Gleitschiene 14, Die Höhe der Paßkörper 16 ist so bemessen, daß diese die seitlichen Schenkel der Gleitschiene 14 nicht überragen. Die Unterlegklötze 15 sind so hoch, daß die Unterfläche der Gleitstücke 5 nicht auf dem Grund der Gleitschienen 14 aufliegt und der untere Schenkel 4a des Kreisringes 4 nicht gegen die Oberfläche der seitlichen Schenkel der Gleitschienen 14 zur Anlage kommt. Unter diesen Bedingungen sind die Gleitzonen nicht belastet und das gesamte Gewicht des Tankes 2 wird von den Unterlegklötzen 15 getragen. Die auf beiden Seiten neben die Gleitstücke 5 in die Ausnehmung der Gleitschiene 14 eingesetzten Paßkörper 16 verhindern das Auftreten von Wärmebrücken, die sich zwischen den beiden Teilen einer Gleitführung bilden könnten und verbessern auf diese Weise die Wärmeisolation der gesamten Tankanordnung erheblich.

Wenn der Kugeltank 2 der Kälte ausgesetzt wird und daher eine Kontraktion erfährt, ergibt sich eine Verschiebung der Gleitstücke 5 in den Gleitschienen 14, ohne daß die Materialien belastet bzw. beansprucht werden, weil die Kontraktion des Kugeltankes sich frei vollziehen kann. Außerdem werden die Kugeltanks in bezug auf den Schiffskörper dadurch gehalten, daß die Gleitstücke 5 mit den seitlichen Schenkeln der Gleitschienen 14 zusammenwirken. Die durch die Bewegungen des Schiffes hervorgerufenen Beanspruchungen haben Querkräfte in den Gleitelementen zur Folge. Diese zahlreichen um den Tank 2 angeordneten Gleitelemente bewirken, daß der jeweilige Tank ohne Schwierigkeiten in Stellung gehalten wird. Die radiale Ausrichtung von Gleitführungen vermittelt eine Selbstzentrierung des Tankes 2, unabhängig von mechanischen Beanspruchungen und auftretenden Temperaturgefällen.

Der Querschnitt des Kreisringes 4 wird so gewählt, daß der Ring eine gute Quersteifigkeit aufweist und daß unter dem Einfluß von durch die vielfältige Abstützung auf den Unterlegklötzen 15 hervorgerufenen Drillmomenten die Maximaldrehung von Querschnitten des Kreisringes geringfügig bleibt, z. B. in der Größenordnung von 0,5°. Diese Steifigkeit des Kreisringes ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der durch Verformungen des Schiffsrumpfes ί erzeugten Kräfte, wodurch jegliche lokale Konzentrierung der Last unterbunden wird.

Die Wärmeverluste sind in der Nähe des mittleren Kreisringes wegen der Füllung dieses Ringes 4 mit wärmeisolierendem Material gering. Wärmeaustritte an den Abstützstellen des Tankes sind außerordentlich klein, weil dudurch den Werkstoff der Unterlegklötze 15 und der Paßkörper 16 eine gute Wärmeisolation gegeben ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

"■ — -»sr— Patcniansprüche:

1. Transportmitlei, insbesondere Schiff, zur Beförderung von Flüssiggas tiefer Temperatur, bestehend aus einer Tragkonstruktion, in der wenigstens ein dichter, selbsttragender rotationssymmetrischer Tankbehälter vorgesehen ist, dessen Meridian eine von scharfen Winkeln freie Krümmung bildet und der in seiner Äquatorzone mit einem Kreisring verbunden ist, dessen Unterteil auf einer an der Tragkonstruktion befestigten Ringplatte abgestützt ist, wobei sich zwischen Kreisring und Ringplatte Unterlegklötze aus tragfähigem, wärmeisolierendem Material befinden, die umfangsmäßig zwischen radialen Gleitführungen für den Tankbehälter angeordnet sind und deren Dic!.e ausreicht, um die Gleitzcnen belastungsfrei zu halten una woüci die Wand des Tankbehälters von einer wärmeisolieren- |den Schicht vorzugsweise vollständig umkleidet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring (4) aus einem U-Profil gebildet und mit den freien Enden seiner beiden Schenkel (4a. 4b) auf die Äquatorzone des Tankbehälters (2) aufgeschweißt ist, und daß das U-Profil dem Kreisring (4) eine große Quersteifigkeit gegenüber Torsionsmomenten derart verleiht, daß unter dem Einfluß von Belastungen und Kräften, denen der Tankbehälter

*{(2) im Betrieb ausgesetzt ist, die Maximaldrehung des Querschnittes des Kreisringes (4) kleiner als P, vorzugsweise etwa 0,5°, ist.

2. Transportmittel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisring (4) mit einem besonderen wärmeisolierenden Material gefüllt ist.

3. Transportmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Äquatorzone des Tankbehälters (2) dicker als diejenige der anderen Teile der Tankbehälterwand ist.

4.Transportmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleilführungen (5, 14) aus einer Gleitschiene (14) mit U-Profil und einem entsprechenden Gleitstück (5) mit rechteckigem Querschnitt bestehen.

5. Transportmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Gleitstück (5) und die Gleitschien; (14) jeder Gleitführung (5, 14) auf beiden Seiten des Gleitstückes (5) Paßkörper (16) aus tragfähigem, wärmeisoüerendem Material eingefügt sind.

Ö.Transportmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßkörper (16) und die Unterlegklötze (15) zwischen den Gleitführungen (5, 14) aus kunststoffimprägniertem Holz, insbesondere mit Epoxyharz imprägniertem Sperrholz bestehen.

7. Transportmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Gleitführung (5, 14) die Gleitschiene (14) mit der Ringplatte (6a) und das Gleitstück (5) mit dem Kreisring (4) verbunden sind.

S.Transportmittel nach einem der Ansprüche 4 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführungen (5, 14) über den ganzen Umfang des Tankbehälters (2) regelmäßig verteilt sind.

9.Transportmittel nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringplatte (6a) durch die Oberfläche eines Kastcnprofilringcs (6) gebildet ist, der von mehreren Pfosten (7) getragen wird, deren Basis auf der Tragkonstruktion des

Transportmittels «ufsii/i.

10. Transportmittel mich Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Kn'itenprofiiring (6) rechteckigen Querschnitt aufweist.

11. Transportmittel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kastenprofilring (6) tragenden Pfosten (7) oben verstärkt und unten auf eine ringförmige Stützplatte (9) aufgeschweißt sind, die mehrere Pfosten (7) miteinander verbindet.

12. Transportmittel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kastenprofilring (6) und der mit dem Tankbehälter (2) verbundene Kreisring (4) innen Versteifungsquerwände (4d) aufweisen, die über den gesamten Umfang des Tankbehälters (2) regelmäßig verteilt sind.

13. Transportmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Schiff besteht, und daß die Rotationsachse des Tankbehälters (2) senkrecht zur Schwimmebene des Schiffes verläuft.

14. Transportmittel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Meridian des Tankbehälters (2) Kreisform aufweist.