專利名稱：一種包含混凝土浮動結(jié)構(gòu)的液態(tài)氣體存儲駁船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在漂浮時可以移動的存儲液體的混凝土結(jié)構(gòu)。
液態(tài)氣體例如甲烷，存儲在圓柱形、圓形或者棱形的獨立式容器內(nèi)，該獨立式容器由特殊鋼或者厚鋁板材制成；或者存儲在由具有防漏密封性的薄的防滲護(hù)面構(gòu)成的容器內(nèi)，其中防滲護(hù)面與由泡沫塊體構(gòu)成的絕熱系統(tǒng)相配合，而隔絕系統(tǒng)連續(xù)地安裝在支承結(jié)構(gòu)上。
在第二種結(jié)構(gòu)中，防滲護(hù)面只是提供液體防漏密封性，組件的機(jī)械強(qiáng)度由不受低冷溫度影響的外部支承結(jié)構(gòu)提供。
法國專利第2,271,497號特別公開了適用于液態(tài)天然氣(LNG)罐并存儲在陸地上的密封和隔絕系統(tǒng)，正如由Soci ét é Gaz Transport&Technigaz(Trappes，F(xiàn)rance)等其他公司開發(fā)的一樣。
適合接收低溫存儲容器的氣罐，通常由專業(yè)船場用鋼材制成。對于液態(tài)甲烷而言，給定物質(zhì)的特定重力很低(d≈0.47)，這種氣罐的結(jié)構(gòu)很不平常，這是因為制造絕熱容器LNG氣罐的高成本是相當(dāng)昂貴的。他們在操作中還需要采取很多保護(hù)措施，因為如果液態(tài)氣體泄漏到氣罐的鋼制外殼的結(jié)構(gòu)元件上，鋼就會脆化而不能再夠承受外部壓力，從而導(dǎo)致容器被損耗。
然而，類似的但由混凝土制成的浮動結(jié)構(gòu)引起人們的重視，這是因為當(dāng)使浮動結(jié)構(gòu)與很低溫度下的液態(tài)氣體接觸時，混凝土的性能很好，這種結(jié)構(gòu)是出于航海目的設(shè)計的，比用鋼材制成的容器體積大且更笨重，因此，生產(chǎn)出的容器不比同樣的由鋼材制成的容器更經(jīng)濟(jì)。再者，它們的吃水深度要求在深的干船塢內(nèi)建造，以便在干船塢被淹沒之后，能將它們移入更深的水中。
DE2,644,856和FR2,366,984號專利公開了一種置于混凝土艙室內(nèi)的混凝土容器傳送箱。為了減小容器被弄濕表面的面積，容器帶有的平底安裝在艙室的底壁上。艙室側(cè)壁由托架式支承結(jié)構(gòu)支撐。
為阿久那(Ardjuna)油田(印度尼西亞)存儲液態(tài)石油氣而建造的混凝土駁船也是公知的。將在-45℃溫度下的氣體存儲在圓形截面的絕熱的、由中等厚度的鋼材制成的獨立式圓柱形容器內(nèi)。氣體只包含乙烷和丙烷。容器在兩個水平位置存儲第一列六個容器存儲在甲板上，第二列六個容器存儲在船身內(nèi)部。船身內(nèi)部的每個容器都安裝在兩個托架上，該托架構(gòu)成駁船船身的混凝土結(jié)構(gòu)的一部分。托架的作用是對接近等壓的系統(tǒng)提供支承，由此減小容器和駁船結(jié)構(gòu)之間的不同變形產(chǎn)生的應(yīng)力，同時使對應(yīng)容器重量加上所含物的負(fù)載(大約為3000噸)以很好的狀態(tài)傳送到駁船的船身，該船身在其整個弄濕表面上受到浮力的沖擊。
在這種結(jié)構(gòu)中，沿著容器分散的負(fù)載通過托架集中，然后，穿過托架傳送到駁船的船身，因此產(chǎn)生很大的集中力，最后，負(fù)載在受到浮力沖擊的船身的整個工作區(qū)域上分散。該駁船大約140米(m)長，40米寬，16米深，能夠存儲大約60,000立方米(m3)的氣體，這些氣體分裝在十二個相同的錯開放置的容器中。
在錯開的容器的存儲區(qū)域中，對應(yīng)底部、側(cè)面和艙壁的混凝土壁設(shè)有鋼筋結(jié)構(gòu)，該鋼筋結(jié)構(gòu)至少在橫向區(qū)域包含必需是超大尺寸的與混凝土殼體或者壁板連接的厚橫梁，這樣，就會將力以令人滿意的方式分散到船身結(jié)構(gòu)的其余部分上。
混凝土駁船還沒有過存儲氣體總量超過60,000立方米的情況，也沒有存儲過溫度低于-50℃的液態(tài)氣體，也就是存儲除了乙烷或者丙烷以外的氣體，特別是存儲液態(tài)甲烷。
隨著制造混凝土結(jié)構(gòu)駁船技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這種大型駁船的建造不能再從阿久那(Ardjuna)駁船所使用的技術(shù)中推知，因為基于獨立式工藝要求將傳統(tǒng)容器數(shù)量倍增，或者使容器數(shù)量少但是其尺寸很大，因此，按照原來的技術(shù)極難實施，甚至從技術(shù)上講是不可能辦到的事，這是因為需要通過托架(等壓支承件)傳輸相當(dāng)大的負(fù)載。
這種盛裝低溫液態(tài)甲烷(-165℃)的大型容器，當(dāng)溫度低下來時，容器的內(nèi)壁會明顯縮短，因為結(jié)構(gòu)保持在常溫狀態(tài)，這就增大了容器和駁船結(jié)構(gòu)之間支承件的位移差。這樣就使支承件變得很難設(shè)計，因為它們必需能夠適應(yīng)這種環(huán)境，不會在所說支承件內(nèi)或者容器內(nèi)產(chǎn)生由疲勞現(xiàn)象引起的明顯的應(yīng)力水平，因此，制造的這種駁船操作起來很危險。這些收縮現(xiàn)象也存在于存儲冷凍到-50℃的丙烷的小容器中，但是，通過設(shè)計適當(dāng)?shù)闹С屑梢钥朔@一現(xiàn)象。將這一原理推廣到在-165℃或者更低溫度工作的大容器上，會使支承系統(tǒng)極為復(fù)雜，要求有混凝土船身的主要加強(qiáng)部分，并且要求使用大量的預(yù)應(yīng)力混凝土。
再者，盡管混凝土具有好的機(jī)械性能，當(dāng)其與液態(tài)氣體接觸時，在最大應(yīng)力區(qū)域(支承托架)內(nèi)會有出現(xiàn)微小裂紋的危險，可能會使水穿過固體混凝土結(jié)構(gòu)滲入，因而就有混凝土內(nèi)部金屬加強(qiáng)性被腐蝕以及降低隔離系統(tǒng)性能的危險，這就阻止了本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用這種混凝土駁船在海上存儲液態(tài)甲烷的做法。
這種駁船受到來自作用在船身上的環(huán)境狀態(tài)的大的機(jī)械壓力(膨脹、風(fēng)、液流)的影響，還受到錨定系統(tǒng)產(chǎn)生的很大的且是局部作用力的影響，其中，錨定系統(tǒng)通常位于駁船的四個角上。
再者，和LNG氣罐型容器半負(fù)載時通常不允許航行，必須是實際上空載(小于10％)或者實際上是滿載(大于85％)時才允許航行的情況不一樣，浮動的存儲工具可以裝載為0％到100％范圍的任何水平，該存儲工具必須提供高水平的安全性，而不必考慮裝載量。
US4,275,679號專利公開了存儲液態(tài)氣體的混凝土駁船，該駁船帶有半球形蓋或者四分之三球形蓋的混凝土容器，可能頂上覆蓋有豎直延伸的圓柱體。因為容器中沒有使容器能彼此頂靠并且在并排放置時提供相互支承的共同側(cè)壁，那種帶有沿兩個方向同時彎曲部分的容器的形狀，很難制造，同時需要較大、較難制造的相關(guān)的金屬件結(jié)構(gòu)。另外，這種球形意味著需要使用大量的混凝土。
本發(fā)明的另一個目的是提供能夠存儲大量液化氣體的駁船，特別是存儲量大于100,000立方米，優(yōu)選的是大于200,000立方米。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠承載，特別是能夠在頂甲板上承載一種氣體處理裝置的駁船，所說的氣體在被存儲到駁船的容器中以前，從油井或者氣源以氣體形式接收，對其進(jìn)行處理，然后在特定的裝置內(nèi)液化；或者就是接收以液體形式從油船上供來的，在這種情況下，液體傳送到船上并存儲在駁船的內(nèi)部容器內(nèi)，隨后利用其它油船以液態(tài)形式送達(dá)，或者在特定裝置內(nèi)被加熱并通過水下管子以氣態(tài)形式送達(dá)到距離存儲駁船很遠(yuǎn)位置使用；要不就是在現(xiàn)場利用氣體產(chǎn)生熱量、電力或者機(jī)械動力。利用氣體產(chǎn)生的能量或者用在船上，或者通過水下管子或者電纜輸出到遠(yuǎn)處位置。
本發(fā)明駁船的頂甲板必須具有足夠的接收所有液化裝置或者再蒸發(fā)整套裝置以及產(chǎn)生電力的設(shè)備的表面面積和強(qiáng)度，其總重可達(dá)到或者超過35,000噸到50,000噸。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種或者在船場的干船塢內(nèi)建造或者在根據(jù)需要挖掘的干船塢內(nèi)建造的駁船，這一過程是在比用鋼制造容器的費(fèi)用和時間更經(jīng)濟(jì)的條件下進(jìn)行的。
在利用鋼材建造存儲溫度低于-100℃的液化天然氣體的浮動支承件時，將氣體處理裝置安裝在甲板上，萬一液化氣體意外地從液化裝置或者氣體處理單元逸出，就會增大結(jié)構(gòu)脆化的危險程度，能夠解決這一問題的本發(fā)明提供了一種混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在即使出現(xiàn)上述事故時，也能夠提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，因此，在操作中能夠提供良好的安全性，同時在有關(guān)技術(shù)設(shè)備較好和費(fèi)用較合理的條件下進(jìn)行建造，特別是能夠減少混凝土的使用量。
為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明提供了一種在海上存儲液態(tài)氣體的駁船，該駁船包括由加強(qiáng)的加預(yù)應(yīng)力混凝土制成的浮動結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)容納盛裝液態(tài)氣體的多個容器，其特征是所說容器是與其主縱軸垂直的橫斷面為圓柱形的容器，該容器包含與底部對應(yīng)的優(yōu)選地是圓形的彎曲部分，所說彎曲部分優(yōu)選地是直接安裝在駁船混凝土底部上的底部半圓，駁船底部呈多個相鄰的部分圓柱形深槽的型式，每個部分圓柱形深槽具有同樣的優(yōu)選地為朝著每個容器底部的圓形的部分彎曲分段。
因此，所說容器底部跟隨著駁船底部的表面輪廓，同時與所說駁船底部形狀連續(xù)吻合，所說容器底部和所說駁船底部都呈相鄰的倒轉(zhuǎn)拱頂?shù)男问健?br> 在液流、海浪和風(fēng)的影響下，沖擊駁船運(yùn)動導(dǎo)致駁船上應(yīng)力的大的動態(tài)變化，并且連續(xù)地進(jìn)行正和負(fù)作用。在它們的底面部分，本發(fā)明的存儲容器和駁船呈倒轉(zhuǎn)拱頂?shù)男螤?，特別是呈相鄰圓形分段的形式，這樣能夠利用周圍水的液體靜壓力，確保結(jié)構(gòu)的橫斷面實際上是在純壓縮狀態(tài)下受壓，而不必考慮容器被充滿的程度，這就大大節(jié)省了混凝土、鋼筋結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力裝置的材料。因此，本發(fā)明的存儲駁船能夠減小從氣體容器傳輸?shù)今g船船身混凝土結(jié)構(gòu)的力，并且能夠避免由于采用需要大量混凝土的局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件而引起的負(fù)載集中問題。本發(fā)明的應(yīng)力分散狀況極佳，并且在整套裝置工作壽命當(dāng)中都能使應(yīng)力分散狀況最佳，這是因為包含混凝土結(jié)構(gòu)和容器的組件能夠承受第一由液體產(chǎn)生的壓力；第二由受周圍條件影響的浮動支承件的運(yùn)動產(chǎn)生的動態(tài)作用；以及最后在不考慮低溫容器被充滿的量的情況下產(chǎn)生的各種熱應(yīng)力。將負(fù)載以均勻方式使液態(tài)氣體載荷傳輸?shù)今g船船身的混凝土結(jié)構(gòu)，在混凝土壁板內(nèi)產(chǎn)生的橫向壓力是實際的壓縮力，該壓縮力對抑制任何混凝土結(jié)構(gòu)存在的出現(xiàn)破裂和微小裂紋的危險都是大大有利的，這樣可以避免出現(xiàn)水滲穿結(jié)構(gòu)的混凝土以及產(chǎn)生有關(guān)損害、所說加強(qiáng)件被腐蝕的危險，如果容器是一個薄的防滲護(hù)面容器，還能夠處于隔絕的系統(tǒng)內(nèi)。
在一個優(yōu)選實施例中，所說容器是一種用薄的防滲護(hù)面覆蓋在絕熱復(fù)合體外側(cè)上的容器，所說復(fù)合體直接頂靠著駁船混凝土底部，所說駁船底部的混凝土壁基本上是固定的厚度，在整個容器支撐區(qū)域內(nèi)沒有任何附加的鋼筋結(jié)構(gòu)。
因此，液態(tài)氣體容納在建立于絕緣復(fù)合體上的防滲護(hù)面構(gòu)成的圓柱形容器內(nèi)，所說絕緣復(fù)合體直接頂靠著駁船混凝土結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁或者中間壁。駁船的混凝土結(jié)構(gòu)由在側(cè)壁和底部基本是定厚度值的混凝土壁板和上述整個表面配齊而構(gòu)成。
使用薄的防滲護(hù)面，有利于提高負(fù)載傳輸性能和減小容器內(nèi)的機(jī)械應(yīng)力，這是因為這種型式的容器提供的剛度與駁船混凝土結(jié)構(gòu)的剛度相比很小，這樣，所說防滲護(hù)面具有很大的耐變形性，該防滲護(hù)面能夠跟隨混凝土船身的任何變形，而不會有明顯的應(yīng)力增長，并且不必考慮變形是縱向彎曲、橫向彎曲還是扭曲的。
與混凝土結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的高性能有關(guān)，即導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)船身的浮力和其重量之比較高，超輕型密封和隔離系統(tǒng)也提供很高的性能，為要求在較淺的干船塢建造駁船提供了有利條件，因此，能夠在干船塢內(nèi)連續(xù)建造到某一階段，這一過程比現(xiàn)有技術(shù)先進(jìn)得多。
因此，較大量的中型設(shè)備是“干性”安裝的，即，將所需的部件和子配件放在頂甲板上，便于將來的安裝操作。因此，在設(shè)計結(jié)構(gòu)中提供了較大的自由度，這樣可以使設(shè)備稍晚些下水，因而減少設(shè)備在漂浮時需要修整操作的次數(shù)，這些操作通常比設(shè)備下水之前進(jìn)行需要更多的費(fèi)用。這一點在特意為建造駁船而挖掘干船塢時特別有優(yōu)勢，這是因為可以只挖掘一個淺深度，減少挖掘成本，另外，其用途是通常不受任何強(qiáng)制讓出干船塢以建造后面容器的限制，在船場內(nèi)通常有一個干船塢。
在一個實施例中，駁船至少具有兩個、最好至少有三個縱向并排設(shè)置在駁船混凝土結(jié)構(gòu)艙室內(nèi)的容器，這些容器由混凝土的豎直側(cè)壁分隔開，這些豎直側(cè)壁的結(jié)構(gòu)和厚度不小于駁船的所說混凝土底部的混凝土壁的結(jié)構(gòu)和厚度，而且沒有任何附加的鋼筋結(jié)構(gòu)。
有利的是，容器的側(cè)壁頂靠著其內(nèi)容納著容器的駁船混凝土結(jié)構(gòu)的艙室的側(cè)面豎直壁，這樣，兩個相鄰的容器的壁，橫向頂靠著它們的艙室之間的同一豎直中間壁，彼此相互支承。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，用于所說預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)加應(yīng)力鋼索的固定點位于混凝土結(jié)構(gòu)的所說彎曲底壁的外側(cè)，最好在混凝土圍繞容器的側(cè)面豎直壁的外側(cè)。
可取的是，預(yù)加應(yīng)力鋼絲的固定點位于駁船橫斷面平面內(nèi)、圍繞的容器的混凝土側(cè)面豎直壁的頂端處。在這一位置，人們?nèi)菀讐虻闹A(yù)加應(yīng)力鋼束在建造混凝土駁船的最佳時刻被拉緊，因此，在混凝土結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)沒有完成之前，允許開始建造隔離系統(tǒng)和容器。與駁船軸線平行的預(yù)加應(yīng)力鋼束的固定點，位于鄰近非低溫存儲區(qū)域的位置，這些區(qū)域是為消耗品、淡水、平衡物物或者實際技術(shù)場所預(yù)留的。
對于巨大的駁船而言，所說容器的混凝土結(jié)構(gòu)的艙室的壁厚通常限制為不超過70厘米，不過壁內(nèi)還必須加有金屬加強(qiáng)板和各種包皮的預(yù)加應(yīng)力鋼絲，以這種方式，采用了預(yù)應(yīng)力鋼束的拱頂就可以升高到駁船混凝土結(jié)構(gòu)的頂部。通過按這種方式操作，在建造混凝土結(jié)構(gòu)時，能夠盡早地釋放安裝有容器、特別是安裝有密封防滲護(hù)面和隔熱系統(tǒng)的低溫存儲區(qū)域，因此，使其能夠很明顯地減少建造駁船所需的整個時間，這是因為構(gòu)建隔離系統(tǒng)中安裝元件的過程是很困難且很漫長的，這一操作可以在建造工程的最初階段盡早開始安裝。與防滲護(hù)面連接的隔離系統(tǒng)，必須利用每個尺寸為幾平方米的單獨的預(yù)制板在現(xiàn)場組裝。用這種方式組裝的防滲護(hù)面通過直接在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行焊接組裝而成，因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，利用最少數(shù)量的密封裝置和升降機(jī)預(yù)制和安裝容器，要求具有自由的出入口，并且意味著所說容器必須在建造駁船的項部之前安裝好。
在一個優(yōu)選的實施例中，所說圓柱形容器和混凝土結(jié)構(gòu)的艙室限定有與它們的主縱軸垂直的橫斷面，所說橫斷面的頂部包含兩個與所說艙室的傾斜平面壁對應(yīng)的傾斜的側(cè)斜面，所說傾斜壁建立在所說艙室的豎直側(cè)壁的頂端上，并將所說側(cè)面豎直壁與每個所說艙室的頂部水平壁連接起來。
在一個優(yōu)選實施例中，所說容器的壁直接頂靠著限制在所說艙室內(nèi)部的壁，即每個所說容器的整個壁，跟隨著駁船的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)對應(yīng)艙室壁的內(nèi)側(cè)表面的輪廓，同時不斷地與其形狀相吻合。
每個所說艙室，最好是每個所說容器包含其底部圓柱形深槽分段最好是半圓形；以及其頂部兩個豎直側(cè)壁；兩個傾斜側(cè)壁；以及一個水平頂壁。
這種結(jié)構(gòu)能夠在容器沒有完全裝滿時，減少液態(tài)氣體在容器內(nèi)的晃動聲。
橫向預(yù)加應(yīng)力鋼束的固定點有利地置于傾斜壁的末端處，也是在容器艙室的外側(cè)，縱向預(yù)加應(yīng)力鋼絲最好位于鄰近非低溫容器或者存儲區(qū)域內(nèi)。
有利的是，沿混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)帶有凸出的龍骨。
更有利的是，在容納所說容器的艙室上面的頂部，混凝土結(jié)構(gòu)包含一個由三角形沉箱形成的區(qū)域，該區(qū)域構(gòu)成駁船的主要結(jié)構(gòu)并為整個結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)度。
駁船頂部甲板具有足夠的接收所有液化和再蒸發(fā)整套裝置的強(qiáng)度，這些裝置和產(chǎn)生電力的設(shè)備的總重量可以超過50,000噸。
在一個優(yōu)選實施例中，所說艙室的混凝土壁最好是在兩個容器之間的中間側(cè)面的豎直壁，包含埋入混凝土內(nèi)的加熱系統(tǒng)。這樣能夠限制壁變冷的程度。流過容器隔離系統(tǒng)的熱量對變冷的混凝土起作用，這種變冷狀態(tài)只受到下列情況的限制，通過從與海水接觸的駁船的混凝土船身的底部取得的供應(yīng)熱量，或者從與周圍空氣接觸的頂部取得的供應(yīng)熱量，要不就是通過在混凝土體內(nèi)直接添加附加熱量的方式取得的供應(yīng)熱量。因為在低于某一溫度的情況下，鋼加強(qiáng)件會變脆且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會明顯的降低，因此，必須對混凝土變冷的程度加以限制。所說加強(qiáng)件可以選為能夠承受很低溫度的材料，但是這種材料的成本會很高，因此最好將異常溫降限制為-10℃到-20℃，結(jié)構(gòu)的平常溫度最好在0℃到+5℃左右。
所提供的熱量可以通過在混凝土內(nèi)安裝電加熱鋼束、管子中裝載熱液體、或者通過向預(yù)應(yīng)力鋼束直接通電得到，特別需要指出的是，這些鋼束需要預(yù)先保護(hù)起來。這種附加的熱量還可以只由沿著埋入混凝土內(nèi)鋼束的熱量傳導(dǎo)作用和與周圍海水連通而被動的提供。
在本發(fā)明一個優(yōu)選方案中，加熱系統(tǒng)是一個利用熱力循環(huán)、沒有外部熱能供應(yīng)的自持加熱裝置，該加熱裝置包含埋入混凝土內(nèi)的管網(wǎng)且該管網(wǎng)朝著一箱體開口，該箱體與其底部和在混凝土結(jié)構(gòu)下面外側(cè)的海水具有一個大的熱交換面積，所說管網(wǎng)和與海水進(jìn)行熱交換的容器包含在由周圍海水構(gòu)成的熱源和由被加熱的混凝土體構(gòu)成的冷源之間循環(huán)和傳遞熱量的致冷劑。
本發(fā)明用于存儲低溫液態(tài)氣體的預(yù)應(yīng)力混凝土駁船，試圖設(shè)計為巨大的存儲工具，其容納能力為能夠在溫度低于-100℃容納100,000立方米的液態(tài)氣體，并且能夠達(dá)到或者超過300,000立方米的總?cè)萘?。這種駁船的尺寸大約是250米到300長，60米到70米寬以及25米到30米深。
本發(fā)明駁船帶有的頂部甲板，適于接收液化或者再蒸發(fā)整套裝置或者產(chǎn)生電力的設(shè)備。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明將更清楚。
圖5是圖4中混凝土中間隔壁的斷面圖，但是包含利用熱力循環(huán)的機(jī)內(nèi)加熱系統(tǒng)。


圖1中用斷面表示出的本發(fā)明的駁船，提供了一種沿著液態(tài)氣體存儲區(qū)域有不變化的縱斷面，圖2所示的局部浸沒在水中的底部帶有橫向隔壁。
艙室14用于容納低溫容器2；艙室15，其可以與艙室14形狀相同或者呈長方形，可用于存儲其它液體例如汽油、淡水或者其它物質(zhì)，例如冷凝物或者丁烷和丙烷，這些物質(zhì)可以存儲在獨立式冷凍容器內(nèi)或者存儲在常溫壓力下的容器內(nèi)；平衡容器16可是任何形狀且都裝滿水。
構(gòu)成局部浸沒在水中的混凝土船身的駁船底部，包含容納液態(tài)氣體容器2的艙室14，每個艙室的底部3都呈半圓柱形深槽形狀，這樣，船身由三個相鄰的倒轉(zhuǎn)的拱頂構(gòu)成。容器2的壁直接頂靠著混凝土艙室14的壁41、42、51、52、53和54。每個艙室14的壁包含一底壁54，呈圓形斷面的半圓柱形深槽形狀；豎直側(cè)壁，可以是駁船側(cè)壁41或者是在一對相鄰艙室之間的中間隔壁42；以及由圖1中斜面分段表示的平面頂壁51、52、53包含側(cè)頂壁51和52，朝著艙室14和其容器2對稱的豎直平面傾斜；以及一水平頂壁53，與傾斜的側(cè)頂壁51和52的頂端相交。
出于探傷目的或者為了改善混凝土壁板的溫度控制狀況，中間壁42可以是雙壁結(jié)構(gòu)。同樣，駁船的側(cè)壁41也可以是雙壁結(jié)構(gòu)，以便為駁船抵御外部振動提供機(jī)械保護(hù)，這些外部振動是例如由運(yùn)輸液態(tài)氣體的補(bǔ)給船或者艦船靠在駁船旁邊裝載或者卸下所說液態(tài)氣體而引起的。
預(yù)加應(yīng)力鋼絲6的固定點66位于艙室14的傾斜的側(cè)頂壁51、52的底部、豎直側(cè)壁41、42的頂端處，和在腔室26內(nèi)。
在駁船的底部、優(yōu)選地在駁船的側(cè)面，最好是安裝有沿著駁船的長度任意不斷延伸的結(jié)構(gòu)延長部分，該部分作為艙底脊骨21。艙底脊骨的作用是抑制駁船滾動，首先是通過加入大量的水增大系統(tǒng)的總慣性，第二是通過由朝著所說駁船脊骨的端部產(chǎn)生湍流耗散能量。由湍流產(chǎn)生的能量總量可以通過在駁船脊骨內(nèi)開孔而有效地增大。因為駁船脊骨技術(shù)是造船領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不再作詳細(xì)說明。
艙室14的底壁54呈相互靠近的倒轉(zhuǎn)拱頂形狀，該結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步限制在船下水時所要求的船的吃水深度，一旦干船塢被完全充滿水，可以使用向船身下面噴射空氣使船下水。之后，所說空氣會截聚在兩個圓柱形容器之間的高點20和在側(cè)面圓柱形容器和駁船脊骨21之間存在的高點22內(nèi)。在所說噴射空氣裝置移走之后，以這種方式產(chǎn)生的額外的浮力，能夠?qū)Ⅰg船帶到吃水深度足以提供合格浮力的位置。
在容納低溫容器2的艙室14上的駁船頂部，包含一頂部甲板23，其由長方形的第二沉箱17的元件支承，該沉箱帶有對結(jié)構(gòu)進(jìn)行縱向加強(qiáng)的豎直壁18，并且該甲板用于支承例如液化裝置、再蒸發(fā)裝置或者傳輸或產(chǎn)生電力的固有設(shè)備的整套裝置，上述裝置與安裝輸給系統(tǒng)的所有所需設(shè)備和全體船員，都在頂部甲板23上，其總重量超過50,000噸。
在豎直側(cè)壁42上部的三角形截面的腔室26，由兩個相鄰艙室14的傾斜側(cè)壁51和52以及所說第二沉箱17的底部甲板限定。這些腔室26給出預(yù)應(yīng)力電纜的固定點的出入口，并且可以達(dá)到部分存儲的目的。
圖1和2所示的駁船包含六個容器，每個容器的容量是50,000立方米，其總尺寸為250米到300米長，60米到70米寬，25米到30米高。與支承低溫容器的壁板對應(yīng)部分的混凝土壁的厚度是大約60厘米到70厘米。其它艙室具有不同厚度的壁板，都盡可能加有加強(qiáng)筋。
圖3表示本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一種薄的防滲護(hù)面容器的壁結(jié)構(gòu)示意圖。薄的防滲護(hù)面23最好由0.5毫米到2毫米的不銹鋼薄板制成，并且為了達(dá)到能夠吸收由溫度極度變化引起的變形的目的，其上最好設(shè)有褶皺。該防滲護(hù)面裝在由合成材料塊制成的絕緣復(fù)合體上，特別是裝在層壓板型的半硬材料25的兩個板之間的聚氨酯泡沫24上。
圖4和5表示用于加熱容納低溫容器2的艙室14的中間壁42的不同系統(tǒng)，這是因為這些壁絕不會與海水直接接觸，并且由于它們處于低溫環(huán)境有冷凍的趨勢。
圖4的左側(cè)表示加熱液體循環(huán)的管網(wǎng)9，圖4的右側(cè)表示交錯形式設(shè)置的電線網(wǎng)8。
圖5表示由熱力循環(huán)裝置操縱的加熱裝置，該加熱裝置包含容納在艙室14的中間壁42內(nèi)的豎直管子10，每個管子10以管狀延伸段13在中間壁42內(nèi)延伸的形式呈支狀分布。管子10的底部在水下面，并與帶有翅片12的熱交換箱體11相連通，因此，提供了一個很大的與周圍水域熱交換的面積。
包含管子10和箱體11的組件，以這樣的方式放置，即只具有一個位于箱體底部的低點。該組件選用在某一溫度為液態(tài)的致冷液體將其充滿，其中溫度對應(yīng)于要求的最小溫度以保護(hù)壁板。之后，熱量按照下列步驟傳輸a)在管子10內(nèi)的氣體在冷區(qū)域130內(nèi)冷凝，將熱量傳輸給混凝土，并且通過減小容積還建立起吸氣狀態(tài)；b)冷凝液滴在重力的作用下從管路落下，因為沿著通道沒有低點，液滴流入箱體11；c)冷凝液滴與所說箱體的壁接觸，箱體本身與周圍的水12接觸，從而將液滴加熱并蒸發(fā)；以及d)以這種方式再蒸發(fā)的液體對壓力損失進(jìn)行補(bǔ)償，同時促使氣體回到被加熱的冷區(qū)域。所選擇的致冷液體作為周圍水域的最低溫度的函數(shù)，同時也作為對混凝土壁板進(jìn)行保護(hù)要求的溫度的函數(shù)。通過示例可知，丁烷適于作為冷凝液體，并且在熱源(周圍水域)和冷源(混凝土壁板)之間傳遞熱量。在致冷工業(yè)中開發(fā)了很多液體，以更好地滿足不同熱源和冷源結(jié)構(gòu)的需要。除了利用周圍水域外，裝置是一種自適應(yīng)和連續(xù)操作的裝置，而無需提供外部能量，該裝置在利用電力或者熱液體加熱技術(shù)上具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，這是因為這種技術(shù)通常涉及溫室氣體(例如CO/CO2)的制造。
傳輸熱量的容量主要取決于混凝土壁板的冷區(qū)域內(nèi)的熱交換面積和在周圍水域的熱區(qū)域內(nèi)的熱交換面積。為此，將一束管子按照支狀分布的形式埋入混凝土內(nèi)，每個所說的支狀分布的管子都必需避免帶有任何的低點，這樣，冷凝物會在重力作用下，只能總是向下流入底部箱體內(nèi)。同樣，通過在熱交換器附近利用多個翅片或者通過利用螺旋槳或泵等迫使水循環(huán)，能使周圍水域的熱交換面積增大。
這種駁船的新設(shè)計方案，適用于所有形式的低溫存儲，特別適于存儲液態(tài)烴類，例如甲烷、乙烷和丙烷，還適于存儲其它氣體，例如氫氣、氮氣、氧氣、稀有氣體或者由化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的實際氣體，例如乙烯或者氨水。
這些新型駁船可以是由錨定系統(tǒng)在某一位置浮動拉緊的浮動支承件，或者在駁船平衡之前，將駁船建立和牽引在某一位置，從而，在其整個工作壽命中，將駁船安裝在預(yù)先準(zhǔn)備好的底部上并相對底部保持固定。當(dāng)駁船完成工作時，通過將壓縮空氣噴入船身拱頂部分之間的區(qū)域內(nèi)的方法，使駁船重新浮起。然后可以牽引駁船，將其安裝在另一個位置。
權(quán)利要求
1.一種在海上存儲液態(tài)氣體的駁船，該駁船包括由加強(qiáng)的加預(yù)應(yīng)力混凝土制成的浮動結(jié)構(gòu)(1)，該結(jié)構(gòu)(1)容納盛裝液態(tài)氣體的多個容器(2)其特征是所說容器(2)是與其主縱軸垂直的橫斷面為圓柱形的容器，該容器包含與底部(3)對應(yīng)的優(yōu)選地是圓形的彎曲部分，所說彎曲部分優(yōu)選地是直接安裝在駁船混凝土底部(54)上的底部半圓，駁船底部呈多個相鄰的部分圓柱形深槽的型式，每個部分圓柱形深槽具有同樣的優(yōu)選地為朝著每個容器底部(3)的圓形的部分彎曲分段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于存儲液態(tài)氣體和實際上由混凝土浮動結(jié)構(gòu)構(gòu)建的駁船，其特征是所說容器是一種將薄的防滲護(hù)面(23)覆蓋在絕熱復(fù)合體(24，25)外側(cè)上的容器(2)，所說復(fù)合體直接安裝頂靠在駁船混凝土底部(54)上，所說駁船底部(54)的混凝土壁實際上呈均勻厚度，在整個容器支承區(qū)域內(nèi)沒有任何附加的鋼筋結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所說的存儲駁船，其特征是至少具有兩個和優(yōu)選地為三個容器(2)，這些容器在駁船的混凝土結(jié)構(gòu)的艙室(14)內(nèi)縱向并排設(shè)置、并由混凝土豎直側(cè)壁(41，42)隔開，混凝土豎直側(cè)壁的結(jié)構(gòu)和厚度不小于駁船中所說混凝土底部的混凝土壁(54)的結(jié)構(gòu)和厚度，并且沒有任何附加的鋼筋結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的存儲駁船，其特征是所說圓柱形容器(2)和混凝土結(jié)構(gòu)船身的艙室(14)，其內(nèi)限定有與它們的主縱軸垂直的橫斷面，所說橫斷面的頂部包含兩個對應(yīng)于所說艙室的傾斜平面壁(51，52)的傾斜側(cè)斜面，所說傾斜壁安裝在艙室(14)的豎直側(cè)壁(41，42)的頂端上，并且將所說側(cè)面豎直壁(41，42)與每個所說艙室(14)的頂部水平壁(53)連接起來。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的存儲駁船，其特征是所說容器(2)的壁直接頂靠著由包著容器(2)的所說艙室(14)的壁(41，42，51，52，53，54)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的存儲駁船，其特征是用于所說預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)加應(yīng)力鋼束(6)的固定點(66)，位于混凝土結(jié)構(gòu)的所說彎曲底壁(54)的外側(cè)，優(yōu)選地在圍繞容器的混凝土側(cè)面豎直壁(41，42)的外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的存儲駁船，其特征是預(yù)加應(yīng)力鋼束(6)的固定點(66)位于駁船橫斷面內(nèi)、圍繞的容器(2)的混凝土側(cè)面豎直壁(41，42)的頂端處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的存儲駁船，其特征是所說艙室的混凝土壁，優(yōu)選是兩個容器之間的中間側(cè)面豎直壁(42)，包含埋入混凝土內(nèi)的加熱系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的存儲駁船，其特征是加熱系統(tǒng)是將加熱電線(8)容納在混凝土內(nèi)、或者通過向預(yù)應(yīng)力鋼索內(nèi)輸入電流、或者通過傳送熱液體、或者通過沿著埋入混凝土內(nèi)同時與海水相連的的鋼束傳導(dǎo)熱量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲駁船，其特征是加熱系統(tǒng)是利用熱力循環(huán)、無需任何外部供應(yīng)熱能的機(jī)內(nèi)的加熱裝置，該裝置包含埋入混凝土內(nèi)并向一個箱體(11)開口的管網(wǎng)(10)，該箱體(11)與在底部和在混凝土結(jié)構(gòu)下面外側(cè)的海水有很大熱交換面積(12)，所說管網(wǎng)(10)和與海水進(jìn)行熱交換的所說的箱體包含在由周圍海水構(gòu)成的熱源和由被加熱的混凝土體構(gòu)成的冷源之間進(jìn)行循環(huán)和傳遞熱量的致冷劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的存儲駁船，其特征是該駁船能夠在溫度低于-100℃存儲大于100,000立方米的液態(tài)氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的存儲駁船，其特征是該駁船具有適于接收液化裝置或者再蒸發(fā)裝置或者產(chǎn)生電力的設(shè)備的頂部甲板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有混凝土浮動結(jié)構(gòu)的液態(tài)氣體存儲駁船。駁船包括由加強(qiáng)的和加預(yù)應(yīng)力的混凝土制成的浮動結(jié)構(gòu)(1),該結(jié)構(gòu)容納盛裝液態(tài)氣體的容器。容器(2)是與其主縱軸垂直的橫斷面為圓柱形的容器,容器包含彎曲部分(3),彎曲部分最好是與容器底部對應(yīng)的圓形,彎曲部分最好是一個底部半圓形,其直接支承在駁船的混凝土底部上,駁船的底部呈相鄰圓柱拱形(3)的形狀,與每個容器的底部相對的每個圓柱拱形具有相同的部分彎曲的橫斷面,最好是圓形。
文檔編號B63B5/16GK1384791SQ00814880
公開日2002年12月11日 申請日期2000年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月27日
發(fā)明者丹尼斯·馬克漢德, 凱瑟琳·茹昂內(nèi)奧克斯, 克里斯托弗·普拉 申請人:布伊格海上設(shè)備公司