專(zhuān)利名稱(chēng)：液化天然氣罐和容器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液化天然氣(LNG)的貨罐。
背景技術(shù)：
設(shè)計(jì)成用于裝載液化天然氣(LNG)的船舶是世界上承載貨物的最昂貴的一種船舶。這是因?yàn)長(zhǎng)NG相對(duì)很輕，其比重小于0.5，因此為了使貨艙達(dá)到給定的重量，就需要有較大的體積，并且需要極低的溫度以便在足夠低的壓力下保持LNG處于液態(tài)以利于商業(yè)上的長(zhǎng)期海上航行。LNG不能在相對(duì)高的溫度下在壓力罐中運(yùn)輸。LNG可在稍高于大氣壓的正氣壓下運(yùn)輸，并且其蒸發(fā)溫度大約為負(fù)260華氏度(負(fù)160攝氏度)。所有的容器系統(tǒng)必須由能夠承受極低溫度的材料構(gòu)成，并能夠承受從周?chē)h(huán)境(建造時(shí)的)條件到工作條件的較寬范圍的溫度變化，還應(yīng)形成有效的溫度隔離，以防止熱氣流入以及船舶基殼結(jié)構(gòu)受到不希望的冷卻作用?，F(xiàn)在采用的每一種容器系統(tǒng)都會(huì)用不同的方法，通常是采用不同的材料來(lái)達(dá)到這些苛刻的要求。已有技術(shù)中用于裝載液化天然氣(LNG)的海上船舶中的容器系統(tǒng)通常被分為兩類(lèi)獨(dú)立的罐，它們通常是自支撐的并僅安裝在基座上，以將它們及其內(nèi)含物的重力和其它力傳遞給周?chē)臍そY(jié)構(gòu)，因此它們能夠被設(shè)置在離開(kāi)殼結(jié)構(gòu)一段距離處的貨艙中；另一種是“膜式罐”(“membrane tank”)，這種罐完全位于環(huán)繞的殼結(jié)構(gòu)上，以保持它們的形狀和完整性并吸收由其內(nèi)含物所產(chǎn)生的所有靜壓力，因此必須在幾乎所有點(diǎn)上與周?chē)臍そY(jié)構(gòu)緊密接觸。
用于所有LNG容器系統(tǒng)的主要材料都比傳統(tǒng)的造船鋼鐵貴很多。盡管含9％鎳的鋼和不銹鋼也是適合的金屬，但獨(dú)立罐通常由鋁合金制成。獨(dú)立罐的強(qiáng)度足夠大，以單獨(dú)承受靜壓和動(dòng)壓力并通過(guò)基座支撐系統(tǒng)將這些力傳遞給周?chē)臍そY(jié)構(gòu)，并承受由室溫和LNG貨艙工作溫度之間的溫度差所引起的熱應(yīng)力。膜式容器系統(tǒng)通常由不銹鋼或者殷鋼、即熱膨脹系數(shù)很小的高鎳含量合金制成。盡管這些材料在單位重量上的成本要比一般獨(dú)立罐的鋁合金高，但是它們能夠制成更佳的系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)較薄并使膜片的重量較輕，這種膜片無(wú)法獨(dú)自承受作用力，僅能依靠承載隔離系統(tǒng)向殼結(jié)構(gòu)傳遞力。通常，獨(dú)立罐對(duì)鋁合金的需要要比膜式系統(tǒng)對(duì)不銹鋼或殷鋼的需要量要多得多。用于膜式容器系統(tǒng)的承載熱隔離物必須能夠向殼結(jié)構(gòu)傳遞靜壓和動(dòng)壓負(fù)載。用于膜式罐的承載隔離系統(tǒng)通常比獨(dú)立罐系統(tǒng)中安裝的熱隔離系統(tǒng)更復(fù)雜且花費(fèi)更高。
與殼結(jié)構(gòu)分離開(kāi)的獨(dú)立罐系統(tǒng)通常在容器系統(tǒng)(罐加上隔離物)和殼結(jié)構(gòu)之間設(shè)計(jì)有足夠的空間，使人員能夠進(jìn)出，以檢查、維護(hù)和修理隔離物的外表面以及船舶雙殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面。而與殼結(jié)構(gòu)緊密接觸的膜式容器系統(tǒng)不能夠使人員進(jìn)行這種進(jìn)出運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)隔離系統(tǒng)或者內(nèi)殼結(jié)構(gòu)的檢修難于完成并很昂貴。
現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)有幾種設(shè)計(jì)方式是可以接受的，這些方案中包括了相對(duì)較貴但適于低溫(冷凍)應(yīng)用的材料，人們?cè)噲D通過(guò)達(dá)到材料數(shù)量與材料價(jià)格、殼體和容器(罐和隔離物)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和所需勞動(dòng)力密集程度之間的平衡而使之具有競(jìng)爭(zhēng)性。對(duì)于周?chē)皻んw結(jié)構(gòu)上的沖擊也是決定應(yīng)用于船體結(jié)構(gòu)中的任何LNG容器系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)性的重要因素。
世界市場(chǎng)上用于LNG貨罐的通常設(shè)計(jì)形式是獨(dú)立的球罐。在一艘船上通常放置有四個(gè)或者五個(gè)大型球罐，每一球罐均由圓柱體或者圓環(huán)支撐，而后者依次由船殼底部支撐。球罐必須達(dá)到國(guó)家和國(guó)際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下的LNG船舶的B類(lèi)狀態(tài)，該標(biāo)準(zhǔn)一般意味著商業(yè)球罐已經(jīng)經(jīng)過(guò)分析計(jì)算以表示失效前的泄漏情況。對(duì)于B類(lèi)的罐子來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)僅需要局部的第二道阻擋物(barrier)，即公知的滴水盤(pán)。雖然考慮到球罐具有最大的體積-面積比來(lái)儲(chǔ)存液體，并且其整個(gè)表面上的應(yīng)力均相同，但是用它來(lái)作為貨罐也具有嚴(yán)重的缺陷。它們必須具有一個(gè)強(qiáng)度足夠大的壁以承擔(dān)靜壓，這會(huì)增加重量和費(fèi)用。球罐的壁的厚度通常在30-60mm的范圍內(nèi)。它們的形狀與船的形狀不匹配。罐的上部高出主甲板大約15m。這會(huì)提高船的重心，增加了風(fēng)力作用下的不穩(wěn)定性，還需要一個(gè)提高很多的后橋，使之在罐的上方可見(jiàn)。象通常所需要的那樣，為了使船能夠在上部裝載貨物，必須在甲板上增加很多便于行動(dòng)的結(jié)構(gòu)--例如梯子、人行棧橋和管道。冬天在高緯度地區(qū)作業(yè)是很危險(xiǎn)的，因?yàn)榧装迳蠒?huì)結(jié)有厚冰。球本身并不是獨(dú)立的，所謂的獨(dú)立球罐包括有一個(gè)明顯的支撐系統(tǒng)。這樣，盡管叫作“獨(dú)立罐”(“free-standing”)，但如果球罐包括支撐系統(tǒng)，它實(shí)際上僅僅是獨(dú)立豎立罷了。
棱柱形罐避免了球罐的一些缺點(diǎn)。對(duì)于“棱柱形”，我們意指這些罐的形狀是根據(jù)船殼的輪廓設(shè)計(jì)的。在船體中間，罐可以是矩形體，并帶有六個(gè)平面(四個(gè)垂直側(cè)面，一個(gè)頂面或者頂部，一個(gè)底面或者底部)和前后垂直側(cè)面或者端部等。它們也可以具有向外擴(kuò)口的平側(cè)面以更好地與殼體匹配。也就是說(shuō)，罐頂部和罐底部的尺寸不必相同。這里所述的術(shù)語(yǔ)“垂直側(cè)面”包括這種擴(kuò)口的側(cè)面。前面的罐可具有實(shí)際上為棱柱形的截面(或者如果在并排設(shè)置的情況下、罐僅占船體的一半，則其為半棱柱形截面)，其前端比后端窄。后部罐也可具有實(shí)際上為棱柱形的截面。
獨(dú)立豎立的棱柱形罐比球形罐可以更有效地利用甲板下的體積。它們避免了甲板上具有較高的結(jié)構(gòu)以及隨之帶來(lái)的重心提高、風(fēng)動(dòng)作用和結(jié)冰等缺點(diǎn)，因此可以在阿拉斯加等高緯度地區(qū)應(yīng)用。經(jīng)分析表明，這種類(lèi)型的新型商業(yè)罐符合B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于獨(dú)立的棱柱形罐包括重的板和大量使板在靜壓負(fù)載下不發(fā)生扭曲的支撐件，所以它們的重量和花費(fèi)明顯增大。在達(dá)到最小的面積-體積比和同樣的靜壓負(fù)載方面，棱柱形罐比球形罐的效能要低。
不管是球形還是棱柱形的獨(dú)立罐，至少對(duì)于大多數(shù)部件，都能采用不需承載的隔離物。
還知道一種棱柱形膜式罐。膜式罐不能夠達(dá)到B類(lèi)要求，這樣依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)就需要完整的第二道阻擋物。這些罐不是獨(dú)立豎立的。對(duì)于雙層殼結(jié)構(gòu)的LNG貨船來(lái)說(shuō)，這種罐由船舶的內(nèi)殼支撐。除了殼側(cè)面和底面，對(duì)于所有的LNG船來(lái)說(shuō)，這些面必須是雙層結(jié)構(gòu)，膜式罐還需要雙層的主甲板結(jié)構(gòu)和雙層橫向隔板結(jié)構(gòu)。膜式罐可比獨(dú)立罐輕很多。但是，它們必須通過(guò)承載隔離物在幾乎所有的點(diǎn)上與殼體和內(nèi)部隔板相連。這具有嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即使安裝具有很大難度(并增加了安裝費(fèi)用)，并且限制了人員為了檢查、維護(hù)和修理而進(jìn)入內(nèi)殼的內(nèi)部、第二道阻擋物和隔離物處。當(dāng)內(nèi)殼斷裂時(shí)，海水緩緩地流進(jìn)隔離物，產(chǎn)生不利的作用，在某些情況下會(huì)使罐壁向內(nèi)塌陷。因?yàn)閺呢浳飬^(qū)域進(jìn)入內(nèi)殼是不可能的，所以僅能從兩殼體之間檢查和修理內(nèi)殼。為了檢查和修理而進(jìn)入LNG罐的隔離物、第二道阻擋物和外表面處被有效地避免了。
已經(jīng)存在的各LNG容器系統(tǒng)彼此若想權(quán)衡使用則至少會(huì)出現(xiàn)一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。獨(dú)立罐，包括球形的和棱柱形的獨(dú)立罐，盡管能夠使人員進(jìn)入容器系統(tǒng)和殼體，但需要厚、重和昂貴的板。棱柱形罐需要額外的支撐，球形罐則具有上面所討論的缺點(diǎn)。棱柱形膜式罐盡管避免了獨(dú)立罐的一些缺點(diǎn)，特別是重量和材料成本上的缺點(diǎn)，但又產(chǎn)生了無(wú)法進(jìn)入船內(nèi)殼內(nèi)部和罐隔離物以及第二道阻擋物外部的缺點(diǎn)，并且也具有安裝費(fèi)用高的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，LNG貨罐能夠克服獨(dú)立棱柱形罐在重量和費(fèi)用方面的缺點(diǎn)，而且不會(huì)產(chǎn)生球罐在重量、費(fèi)用、重心和其它方面的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)膜式罐無(wú)法進(jìn)入內(nèi)殼和罐外部的缺陷進(jìn)行了很大的改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輕質(zhì)的LNG貨罐避免了膜式罐的安裝和進(jìn)出難度，同時(shí)使膜式罐的重量和費(fèi)用減少。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輕質(zhì)的棱柱形LNG貨罐是不獨(dú)立的，但在支撐結(jié)構(gòu)和罐外部之間的進(jìn)出方面仍有很大改進(jìn)，而且不需要完整的第二道阻擋物，在罐的整個(gè)表面上也不需要膜式罐所需的承載隔離物。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一個(gè)棱柱形罐和支撐系統(tǒng)，我們稱(chēng)作半膜結(jié)構(gòu)，它們適于儲(chǔ)存和運(yùn)輸液體。該棱柱形罐可以被隔離，以形成用于LNG和其它低溫應(yīng)用場(chǎng)合的低溫容器系統(tǒng)。因此，本發(fā)明包括一個(gè)棱柱形LNG容器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)膜式貨罐，該貨罐包括隔離的壁，這些壁并不與支撐結(jié)構(gòu)、例如船的內(nèi)殼緊密接觸。本發(fā)明提供了一個(gè)大致平坦的膜壁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)僅需在空間上局部受到支撐，并因而通過(guò)一個(gè)桁架系統(tǒng)與船殼或者其它支撐結(jié)構(gòu)隔開(kāi)，使得人們可以為了安裝、檢查、維護(hù)和修理等目的進(jìn)入。該壁結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)可用于棱柱形罐的所有六個(gè)側(cè)面，或者用在少于所有側(cè)面的面上、包括至少四個(gè)垂直側(cè)面。
根據(jù)本發(fā)明的壁是一個(gè)連續(xù)的壁，包括諸如一組邊與邊相連(比如通過(guò)焊接)的板。根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造的壁，盡管通常是平面的，但也可以是包括連續(xù)平板的非平面壁，當(dāng)將一組平板焊接在一起后，形成了公知的獨(dú)立式或者公知的膜式棱柱形罐。另外，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的壁包括一組長(zhǎng)的、向外彎曲的部分，在我們所推薦的優(yōu)選實(shí)施例中，每一部分都是圓柱體的一段弧形部分。對(duì)于“向外彎曲”，我們的意思是當(dāng)從罐內(nèi)部看去時(shí)是凹形的，相反，當(dāng)從罐外部看去時(shí)是凸形的。這些曲面可以是連續(xù)的圓弧，其中板是長(zhǎng)圓柱部分。但這些曲面也可以不是連續(xù)的圓弧。它們可以是例如橢圓形的。所述長(zhǎng)的彎曲部分可以沿垂直或者水平方向延伸，但象下面所述的實(shí)施例那樣，我們推薦其沿水平方向延伸。當(dāng)長(zhǎng)的彎曲部分沿水平方向延伸時(shí)，這些彎曲部分具有一個(gè)水平的旋轉(zhuǎn)軸線，或者在呈橢圓形彎曲的情況下，具有水平的旋轉(zhuǎn)軸線。
在此這些部分的特征在于弦長(zhǎng)和弧度數(shù)值。弦長(zhǎng)通常指的是彎曲部分，而不僅是圓柱形部分?；《戎傅氖菆A柱形部分的弧度。相鄰的彎曲部分可以直接相互連接，或者它們被窄的平面部分或者窄的相對(duì)彎曲部分分隔開(kāi)，象在波面墻中那樣。我們推薦的優(yōu)選結(jié)構(gòu)是一組相連的圓柱部分。根據(jù)本發(fā)明所述的壁是非獨(dú)立式的，但也不是膜式的，因?yàn)樗鼉H在跨過(guò)其表面的局部位置上需要支撐。為此，我們稱(chēng)它為半膜壁結(jié)構(gòu)。
罐或者隔離情況下的容器系統(tǒng)由支撐系統(tǒng)支撐在諸如船殼等支撐結(jié)構(gòu)上，且該容器系統(tǒng)也可以從支撐結(jié)構(gòu)上去除，該支撐系統(tǒng)包括沿彎曲部分的長(zhǎng)直邊的長(zhǎng)度方向延伸的平行桁架。在桁架的一側(cè)，桁架向內(nèi)支撐并最好與這些邊緣相連。如果罐是隔離的，連接是借助于承載隔離塊實(shí)現(xiàn)的。桁架的另一側(cè)安裝到內(nèi)船殼或者其它支撐結(jié)構(gòu)上。桁架足夠?qū)挘栽诟綦x的罐容器系統(tǒng)和殼體或者其它支撐結(jié)構(gòu)之間形成足夠的空間，使人能夠進(jìn)出。桁架最好至少有450mm寬，特別是至少60mm寬。在我們的最佳實(shí)施例中，長(zhǎng)的彎曲部分水平設(shè)置，而支撐桁架形成了穿過(guò)罐和內(nèi)殼或者其它支撐結(jié)構(gòu)之間的空間的進(jìn)出走道。在桁架之間，并不承載的隔離物就夠了。
根據(jù)本發(fā)明所述的壁包括位于彎曲部分之間的連接部。如果壁包括直接相互接觸的向外彎曲部分，則這些連接部是相交部，并且桁架沿著在彎曲部分之間形成的相交部延伸。如果壁包括由窄的平面部分或者窄的反向彎曲部分分隔開(kāi)的向外彎曲部分，則連接部包括那些窄的部分，而且桁架沿著那些窄部分延伸。如果連接部包括窄的平面部分，則需要使桁架支撐那些部分的幾乎整個(gè)窄寬度，使得任一未被支撐的邊緣將不會(huì)在壓力下彎曲，因?yàn)槿我晃词苤蔚钠矫娌糠侄际浅惺軓澢Φ膮^(qū)域。那些壁在桁架之間彎曲。
附圖簡(jiǎn)述下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例--即在這里我們所推薦的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)地描述

圖1是雙殼LNG船舶的平面圖，表示了船舶貨艙內(nèi)棱柱形LNG罐的一般布置；圖2是圖1所示的雙殼LNG船舶的船體中央局部剖視圖，表示了殼體一側(cè)以及船寬方向的容器系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的一側(cè)的截面圖；圖3是用于圖1和圖2中所示的容器系統(tǒng)的球形圓角結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化立體圖；圖4是位于圖1所示LNG船舶的兩個(gè)貨艙之間的橫向隔板的局部剖視圖，表示了圖2所示的容器系統(tǒng)的端部和與橫向隔板相關(guān)的鄰近容器系統(tǒng)的端壁；圖5是圖2-4所示容器系統(tǒng)中位于彎曲部分之間的一個(gè)相交部的平面圖，表示了承載隔離塊的支撐系統(tǒng)和從殼體處支撐罐側(cè)壁以及從橫向隔板處支撐鄰近端壁的桁架；和圖6是圖5所示支撐系統(tǒng)的詳細(xì)截面圖，包括承載隔離塊和水平桁架。
圖7是圖5-6所示的支撐系統(tǒng)的改進(jìn)形式的詳細(xì)截面圖。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，棱柱形貨艙罐包括兩種類(lèi)型的壁結(jié)構(gòu)。頂部和底部的隔板是平面的，并且將靜壓負(fù)載直接傳遞到承載隔離物和鄰近的船結(jié)構(gòu)上。罐的垂直壁，不管是真的垂直或者擴(kuò)口的，均由焊接的板構(gòu)成，這些板構(gòu)成了微呈彎曲的部分，所述部分包括一組相同的、水平設(shè)置的長(zhǎng)圓柱形部分，這些圓柱部分的長(zhǎng)邊在水平相交部相互交叉并都位于同一垂直平面內(nèi)，并且在船一側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度上水平延伸。
在我們的推薦設(shè)計(jì)形式中，微呈彎曲部分的曲率半徑是4.445m，弦長(zhǎng)是2.75m。根據(jù)設(shè)計(jì)需求、費(fèi)用和材料的許用度以及性能價(jià)格比，這兩個(gè)數(shù)值均可以有很大變化。對(duì)于一個(gè)特定的罐來(lái)說(shuō)，通常在設(shè)計(jì)上板和彎曲部分要達(dá)到經(jīng)濟(jì)上的平衡。因?yàn)殡S著弦長(zhǎng)和曲率半徑增加，給定材料的板的厚度也必須增加，但是最好減少要焊接的板的數(shù)量。為了使人能夠進(jìn)入，弦長(zhǎng)應(yīng)該至少為1.2m，最好是至少1.8m，特別是2.4到3.6m。在某些情況下，最大弦長(zhǎng)可以超過(guò)3.6m，例如4.5m或者更長(zhǎng)。對(duì)于一個(gè)給定的弦長(zhǎng)，減小曲率半徑會(huì)增加板對(duì)應(yīng)的弧度。從幾何上考慮，上限為180度，即半圓。相反，零度就會(huì)形成一個(gè)平直的部分。上述極限都是不可接受的。上述部分最好是“微呈彎曲”，我們是指它們基本上不是平直的，也不是接近半圓的，而是在10-60度的范圍內(nèi)，最好是15-45度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠計(jì)算出所需板的厚度，因此，對(duì)于特定的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，他們能夠使設(shè)計(jì)方案在經(jīng)濟(jì)上達(dá)到平衡。
應(yīng)該理解到，我們所指的單一的彎曲部分可以是一塊單獨(dú)的板、一塊單獨(dú)板的一部分、連在一起的多塊板或者連在一起的多塊板的一部分。例如，大約12m長(zhǎng)的圓柱板可以由長(zhǎng)度各為一半的兩部分經(jīng)過(guò)焊接而成。另外，期望的弧長(zhǎng)可以通過(guò)將各為一半弧長(zhǎng)的兩部分焊接而成。我們推薦的設(shè)計(jì)形式是將板子壓成兩個(gè)相鄰彎曲部分中每一部分的一半，而在各板之間沿著每一部分的弧線中線進(jìn)行焊接。
由兩個(gè)垂直側(cè)面相交而形成的垂直邊緣可由下述方法形成，即斜切每一側(cè)面部分，再將側(cè)面直接焊接起來(lái)。為了能夠受熱移動(dòng)且不產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，罐通?？梢允菗闲缘?。為此我們推薦相交的垂直側(cè)面可以與垂直的彎曲邊緣部分連接起來(lái)。我們優(yōu)選的結(jié)構(gòu)利用圓柱部分以連接各相交側(cè)面。垂直側(cè)面的水平上部和下部邊緣以類(lèi)似的方法連接到頂部和底部上。由相交的壁邊緣所形成的八個(gè)角可以是與焊接點(diǎn)相配的斜切角，而不管是否采用彎曲邊緣板。作為替換形式，通?？梢圆捎么笾虑蛐蔚膱A角部分。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明彎曲部分的壁既不是獨(dú)立式的，也不是真正的膜式的。它們必須受到支撐，但是僅在各相交部之間或者就在相交部受支撐，所述相交部由向外彎曲部分的連接部形成。為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，支撐系統(tǒng)將參考由相鄰接的彎曲部分所形成的相交點(diǎn)進(jìn)行描述。該支撐系統(tǒng)包括桁架，它們沿相交部縱向延伸，并在相交部將支撐結(jié)構(gòu)與罐壁橫向連接。如果罐是隔開(kāi)的，比如在用于LNG或者其它低溫場(chǎng)合下，則支撐系統(tǒng)包括沿相交部裝配的承載隔離塊。我們推薦用多個(gè)隔離塊，而不是一個(gè)單獨(dú)的連續(xù)塊，因?yàn)槎鄠€(gè)塊可適應(yīng)于不同的熱膨脹。這些塊與對(duì)應(yīng)的桁架對(duì)齊，所述桁架裝配在支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上，例如船舶貨艙的內(nèi)壁和橫向隔板上。這些桁架可以分段，以使船的負(fù)載不會(huì)傳遞到貨罐上。通過(guò)這種布置方式，貨物的壓力負(fù)載傳遞給支撐結(jié)構(gòu)。那些壁在相交部之間并不受到支撐。側(cè)面的大部分外表面這樣構(gòu)造，即可以由非承載隔板加以隔離，即在所有的區(qū)域都沒(méi)有承載隔離塊。本發(fā)明的隔離罐容器系統(tǒng)使得至少是垂直側(cè)面、選擇性地加上頂面和底面，其都能處于離支撐結(jié)構(gòu)(通常是內(nèi)殼面和橫向隔板)足夠遠(yuǎn)的位置，以形成能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和對(duì)隔板、支撐系統(tǒng)和支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面進(jìn)行檢查、保養(yǎng)和修理的可進(jìn)入空間。對(duì)于本領(lǐng)域的人員來(lái)說(shuō)，這一特征在設(shè)計(jì)、建造、操作和維護(hù)LNG容器系統(tǒng)方面的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。
在本發(fā)明的另一個(gè)替換實(shí)施例中，在罐的頂面或者底面未采用在我們推薦實(shí)施例中所采用的平板結(jié)構(gòu)、而采用了類(lèi)似的彎曲部分結(jié)構(gòu)。另一個(gè)替換實(shí)施例中則采用了一個(gè)獨(dú)立的頂面，例如加強(qiáng)的平板結(jié)構(gòu)。在所有的情況下，垂直側(cè)面仍如前述的那樣。在頂面和底面采用本發(fā)明所述的彎曲部分結(jié)構(gòu)，使得那些面與鄰近的支撐結(jié)構(gòu)隔離，從而形成了便于維護(hù)的結(jié)構(gòu)，還具有便于檢查的優(yōu)點(diǎn)。
長(zhǎng)彎曲部分以及形成罐垂直側(cè)面的相交部的軸線可以是垂直的，而不是水平的。在這種實(shí)施例中，所有其它的特征均與一般應(yīng)用情況下所描述的特征相似，只是位于各部分以及與內(nèi)殼結(jié)構(gòu)相連的相應(yīng)桁架之間的承載隔離塊也可以是垂直取向的，以便與構(gòu)成彎曲部分的相鄰圓弧的垂直相交線一致。還可以加上穿過(guò)垂直取向之桁架的水平走道和通道。
本發(fā)明的罐或者容器系統(tǒng)可以在室溫下、在預(yù)壓或不經(jīng)預(yù)壓的條件下安裝到支撐結(jié)構(gòu)中。這種設(shè)計(jì)必須保證壓力在室溫(暖)和使用溫度(對(duì)于LNG來(lái)說(shuō)非常冷)以及負(fù)載下不超過(guò)允許的設(shè)計(jì)值。通過(guò)在室溫下以預(yù)壓條件將罐安裝到支撐結(jié)構(gòu)，例如裝入船只的貨艙中，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)壓。預(yù)壓的目的是當(dāng)在低溫工作條件下，使罐的垂直側(cè)面和頂面接近其假設(shè)的各個(gè)位置上或者位于其中，使得當(dāng)它們處于工作溫度下但為空罐時(shí)，這些罐能夠接近不受壓的狀態(tài)。可以用多種方法實(shí)現(xiàn)預(yù)壓。一種方法是將承載塊設(shè)置在罐的側(cè)面上，使得它們能在冷、空的狀態(tài)下根據(jù)側(cè)面的物理移動(dòng)而加以調(diào)整，然后固定到位，以將所述的相交部保持在預(yù)定的位置。對(duì)于平面設(shè)計(jì)中的頂部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，也可以采用相似的工藝過(guò)程，將頂部結(jié)構(gòu)壓降到冷的位置并調(diào)整承載隔板以將其定位在該位置。這一壓降的工藝將在室溫條件下的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生應(yīng)力但是，隨著罐冷卻到工作溫度，它們將縮小，從而使這些應(yīng)力釋放。應(yīng)力和熱收縮可以很容易地計(jì)算出來(lái)，所以能夠確保達(dá)到期望的目的。預(yù)壓的第二種方法是在將罐裝入船舶貨艙期間，用液氮冷卻罐，并調(diào)整彎曲板側(cè)面上的承載隔離塊、以及平頂面的承載隔離塊(如果使用了的話)，以與冷卻條件下的罐子緊密配合。當(dāng)支撐系統(tǒng)與冷卻的罐子固定后，隨著罐向室溫升溫，罐子將處于預(yù)壓狀態(tài)，這類(lèi)似于采用壓降方法所達(dá)到的狀態(tài)。
盡管主要是為了承載LNG貨物的船只設(shè)計(jì)的，這一LNG容器系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)也適于儲(chǔ)藏和載帶任何冷卻液體，而不管是在海岸上還是在輪船上。不帶隔板的罐結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)也可以用于為容納或者承載其它液體而設(shè)計(jì)的罐，這些液體因?yàn)槠涮匦约礈囟?、腐蝕性或者純度要求等使之不能夠與普通的鋼結(jié)構(gòu)直接接觸而裝載。
與用于LNG貨艙罐的傳統(tǒng)獨(dú)立式棱柱形罐容器系統(tǒng)相比，本發(fā)明的容器系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括a)極大地減小了昂貴罐材料的重量，簡(jiǎn)化了罐結(jié)構(gòu)，也相應(yīng)地減少了進(jìn)行焊接和建造的人工勞動(dòng)時(shí)間；和b)簡(jiǎn)化了基本的殼結(jié)構(gòu)，從而相應(yīng)地減少了材料以及進(jìn)行焊接和建造的人工勞動(dòng)時(shí)間。
與用于LNG貨艙罐的傳統(tǒng)獨(dú)立式棱柱形膜式容器系統(tǒng)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括a)采用用于罐子的一般數(shù)量的低價(jià)材料和更低價(jià)的隔離材料，從而大大地減少了焊接并且相應(yīng)地減少了進(jìn)行建造的人工勞動(dòng)時(shí)間；和b)容器系統(tǒng)的主要元件與用于基本殼結(jié)構(gòu)的獨(dú)立結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離構(gòu)造，使得整個(gè)建造順序得以改進(jìn)并相應(yīng)地降低了費(fèi)用；c)至少是容器系統(tǒng)的垂直側(cè)面與環(huán)繞的殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的分離，這就相應(yīng)地簡(jiǎn)化了建造過(guò)程并減少了進(jìn)行建造的人工勞動(dòng)時(shí)間，還方便了人員進(jìn)入容器系統(tǒng)和基本殼結(jié)構(gòu)之間的空間，從而方便了對(duì)容器系統(tǒng)和周?chē)鷼そY(jié)構(gòu)的檢查、維護(hù)和修理，并相應(yīng)地減少了操作和維護(hù)費(fèi)用。
實(shí)施例下面將參考我們的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)壁結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)進(jìn)行描述，該實(shí)施例是一個(gè)隔離式LNG貨罐，它位于用作支撐件的雙殼船舶的內(nèi)殼上。在這里，我們推薦的設(shè)計(jì)形式是具有一個(gè)平的膜式底部、一個(gè)平的膜式頂部和半膜垂直側(cè)面的棱柱形LNG貨罐，所述垂直側(cè)面包括一組水平設(shè)置的長(zhǎng)的微呈彎曲的板。參考我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)形式進(jìn)行描述，它是用于其總裝貨能力為137,500立方米的LNG船舶的。
圖1是一般的雙殼LNG船舶1的平面圖。船1包括外殼2和內(nèi)殼3。船1中有貨艙。我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)形式是用于從船頭到船尾區(qū)域由橫向隔板4、5、6、7、8相互分隔開(kāi)的四個(gè)貨艙。中間的兩個(gè)貨艙，即位于隔板5和6以及6和7之間的貨艙是呈矩形的。前部和后部的貨艙，即位于隔板4和5以及7和8之間的貨艙是呈錐形的。在該實(shí)施例中，四個(gè)貨艙的長(zhǎng)度大致相同。
在每一個(gè)貨艙中，均有根據(jù)本發(fā)明所述的棱柱形容器系統(tǒng)。每一容器系統(tǒng)包括一個(gè)與內(nèi)殼3和相鄰隔板間隔開(kāi)的隔離棱柱形罐(即使相對(duì)的側(cè)面具有相同的長(zhǎng)度，中間的罐也被稱(chēng)作“棱柱形”)。中間罐9包括垂直側(cè)面11、12、13、14(我們有時(shí)將側(cè)面13、14稱(chēng)為“端面”)，中間罐10包括垂直側(cè)面15、16、17、18。前、后罐19、20是錐形的，以適應(yīng)于船舶朝向端部的船形。
圖2是從中線21(圖1)經(jīng)過(guò)中間罐9到外殼2的雙殼船舶1的局部中間船體剖視圖。外殼2包括上部殼結(jié)構(gòu)22、側(cè)面殼結(jié)構(gòu)23和底部殼結(jié)構(gòu)24。內(nèi)殼3包括上部殼結(jié)構(gòu)25、側(cè)面殼結(jié)構(gòu)26和底部殼結(jié)構(gòu)27。內(nèi)殼3支撐輕質(zhì)的隔離罐9，所述罐9包括平的金屬頂部28、根據(jù)本發(fā)明的彎曲板結(jié)構(gòu)的金屬側(cè)面29和平的金屬底部30。在該實(shí)施例中，所有六個(gè)側(cè)面都由鋁板構(gòu)成。頂板厚度為7mm。底板厚度為18mm。而垂直側(cè)面板的厚度從12到16mm不同。
垂直側(cè)面29由一組彎曲部分31構(gòu)成。在該實(shí)施例中，每一部分31都是一個(gè)水平設(shè)置的長(zhǎng)圓柱形部分，該部分的弦長(zhǎng)為2.75m，曲率半徑為4.445m。各鄰接部分31沿相交線32連接。側(cè)面29通過(guò)彎曲邊緣部分33與項(xiàng)部28相連，該部分33是一個(gè)水平設(shè)置的長(zhǎng)圓柱形部分，其弧度大于90度(該弧度為90度加上所述部分31的一半弧度)，但具有與部分31相同的曲率半徑。側(cè)面29通過(guò)彎曲邊緣部分34與底部30相連，該部分34與上述部分33具有相似的結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式。
側(cè)面29由一組單獨(dú)的板焊接而成。在我們推薦的設(shè)計(jì)形式中，采用了受壓或者擠成“鳥(niǎo)翼”狀的板，即板沿垂直方向延伸超過(guò)或者低于相交線32大約彎曲部分一半的弧度。參見(jiàn)圖4，一個(gè)單獨(dú)的側(cè)板從一個(gè)彎曲部分的中點(diǎn)32a垂直延伸到下一個(gè)彎曲部分的中點(diǎn)32b，并在板的中點(diǎn)處包括一個(gè)相交線32。如圖所示，連接部是焊接的，在該實(shí)施例中位于板邊緣32a和32b處。
在我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中，從罐的底部到頂部，垂直側(cè)面板的重量逐漸減輕。海輪設(shè)計(jì)師和船舶工程師能夠計(jì)算出給定材料板的所需厚度，以便在考慮到貨物的特定重量、負(fù)載動(dòng)力特性、幾何形狀、熱系數(shù)和罐的約束條件等情況下，能達(dá)到允許的承壓能力。在這里所描述的實(shí)施例中，罐大約21m高。如上所述，板大約2.75m寬(垂直方向)。最下部的板有16mm厚。最高的板為12mm厚。中間板的厚度則為中間值。底部邊緣部分34的板有18mm厚。頂部邊緣部分33的板為11mm厚。
在我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)中，下述內(nèi)容包括板厚的值。這些值是從美國(guó)造船局出版的用于對(duì)鋼制船舶進(jìn)行建造和分級(jí)的規(guī)則的第24部分用于對(duì)大量裝載液化氣體和化學(xué)貨物的船舶進(jìn)行建造和分級(jí)的規(guī)則(Rules for Building and Classing Vessels Intended forLiquified Gases and Chemical Cargoes in Bulk)中的有關(guān)結(jié)構(gòu)規(guī)則得出的。因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)是新穎的，所以我們認(rèn)為從這些傳統(tǒng)規(guī)則中得出的厚度值僅是近似的。為了構(gòu)造一個(gè)更為經(jīng)濟(jì)的實(shí)施例，可以采用有限元分析的方法得到精確的厚度值。
如圖2所示，垂直側(cè)面29與內(nèi)殼側(cè)面26隔離開(kāi)。該側(cè)面通過(guò)水平延伸的桁架35被內(nèi)殼側(cè)面26支撐，所述桁架35安裝在內(nèi)殼側(cè)面26上，并且將內(nèi)殼側(cè)面26連接到承載隔離塊36上，承載隔離塊36在所述部分31的接合處沿相交線32設(shè)置。在我們的設(shè)計(jì)中，桁架35在容器系統(tǒng)和內(nèi)殼之間形成了750mm的最小間隔。作用于垂直罐側(cè)面29上的壓力負(fù)載通過(guò)塊36和桁架35傳遞到內(nèi)殼側(cè)面26上。除了有塊36的地方，部分31均被不承載的隔離物37覆蓋。桁架35在隔板之間連續(xù)延伸。
罐底部30由內(nèi)殼底部27支撐，并且底部30和27之間由承載隔離物38隔開(kāi)。罐頂部28由內(nèi)殼頂部25向內(nèi)支撐，并且它們之間由承載隔離物39隔開(kāi)。承載隔離物38從底部30延伸出來(lái)，以隔離并支撐底部邊緣部分34。它與邊緣部分34隔開(kāi)以便裝入滴水盤(pán)(未表示)。除了在該頂部邊緣部分33與頂部28和垂直側(cè)面29之最上部的彎曲部分31相連的地方之外，該頂部邊緣部分33與不承載的隔離物37隔開(kāi)。
在罐側(cè)面29和殼側(cè)面26之間是一個(gè)空間40，水平桁架35在其中延伸。在我們的最佳實(shí)施例中，水平桁架35垂直相隔大約2.75m，它們形成了穿過(guò)空間40的用于檢查、維護(hù)和修理的走道?？臻g40還形成了下面將要敘述的在安裝罐(包括預(yù)壓側(cè)面29)時(shí)的入口。
如果需要，LNG罐29的頂部28和底部30均可與側(cè)面29制成相似的形式。如果這樣制造，則頂部28和底部30可以懸掛于內(nèi)殼，如圖2所示的側(cè)面29那樣。
圖3以簡(jiǎn)化的立體圖形式表示了罐9的角結(jié)構(gòu)。側(cè)面29(圖2)的頂部邊緣部分33、垂直的頂部邊緣部分41和豎直的邊緣部分42相交形成了一個(gè)角。除了長(zhǎng)度不同，頂部邊緣部分41與頂部邊緣部分33相似。垂直邊緣部分42則類(lèi)似地彎曲，即形成所需弧度的圓柱部分，但是其垂直邊緣遵循壁部分31的輪廓呈扇形。部分42的厚度從底部的16mm變化到與部分43相交處的頂部的14mm。如前所述，這三個(gè)邊緣部分在其相交處可以形成一個(gè)封閉的角。但是我們推薦采用一個(gè)呈球形彎曲的部分43來(lái)形成這個(gè)角，以將三個(gè)邊緣部分33、41和42相連。因?yàn)樗窘菫閼?yīng)力集中的位置，所以希望所述部分43盡可能的柔軟。球形部分43與壁部分31具有相同的曲率半徑。球形部分43的板為7mm厚。相應(yīng)的底角(未表示)也是球形的，但是底部的球形部分是9mm厚。
圖4是位于兩個(gè)貨艙之間的橫向隔板6及其隔斷支撐結(jié)構(gòu)6A的局部剖視圖，表示了半膜LNG罐9以及鄰近罐10的相鄰垂直側(cè)面或者端部(圖1)的截面。罐的端部構(gòu)造成與圖2所示的側(cè)面29相似的形式。這些端部可以參考罐9進(jìn)行描述。圖4表示了外殼2的頂部22和底部24的一部分、內(nèi)殼3的頂部25和底部27的一部分；罐9的頂部28和底部30的一部分、罐9的垂直端或者側(cè)面44以及支撐端部44的橫向隔板6。如圖所示，圖4還表示了位于橫向隔板6相反一側(cè)的罐10的一部分。端壁45與端壁44呈鏡像。端部垂直壁44構(gòu)造成與圖2所示的側(cè)面29相似的形式。壁44由隔板6支撐，就象側(cè)面29由內(nèi)殼垂直側(cè)面26支撐一樣。結(jié)構(gòu)桁架46通過(guò)承載隔離塊36與相交線32相連，并連接到隔板6上。結(jié)構(gòu)桁架46與圖2所示的結(jié)構(gòu)桁架35相似并與之相鄰接，除了為橫向隔板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛性之外，其作用與桁架35相同。
圖5是位于靠近隔板6和內(nèi)殼側(cè)面26連接處的在一相交線32平面上的詳細(xì)剖視圖。圖5表示了罐9的一部分，包括垂直側(cè)壁29、垂直端壁44，垂直邊緣部分42將它們相連。該視圖是沿側(cè)壁和端壁處的相交線32剖開(kāi)的。側(cè)壁29通過(guò)水平桁架35和承載隔離塊36支撐在內(nèi)殼側(cè)面26上，象根據(jù)圖2所描述的那樣。類(lèi)似的，端壁44通過(guò)水平桁架46和隔離塊36支撐在橫向隔板6上，象根據(jù)圖4所描述的那樣。如圖5所示，桁架35和46形成了一條連續(xù)的走道。
承載隔離塊36沿相交線32相互隔開(kāi)，使這些塊能夠根據(jù)它們和貨罐9的不同熱膨脹系數(shù)沿其軸線水平移動(dòng)。LNG船中所采用的一種適當(dāng)承載隔離材料是由Permali提供的商品名為“Lamiper”的酚醛疊層制品。各塊36之間的空間內(nèi)是不承載的隔離物(未表示)。調(diào)整楔47與每一個(gè)承載塊36對(duì)齊，并位于塊和對(duì)應(yīng)的桁架35或者46之間。塊36的長(zhǎng)度大于楔47的長(zhǎng)度，形成了臺(tái)階部分48，用于按需要放置可用于預(yù)壓貨罐的起重裝置。
圖6是一詳細(xì)截面圖，表示了通過(guò)一個(gè)承載塊36借助結(jié)構(gòu)桁架35(圖2)將罐9的側(cè)面29與內(nèi)殼側(cè)面26相連的一種可能支撐系統(tǒng)。圖6表示了兩個(gè)部分31在相交線32區(qū)域內(nèi)的一部分。在這一實(shí)施例中，圖示的壁部分包括一個(gè)單獨(dú)的板。承載隔離塊36制成適于裝入相交線32區(qū)域內(nèi)的形狀。
圖示的調(diào)整楔47位于塊36和桁架35之間。結(jié)構(gòu)桁架(和走道)35將塊36、進(jìn)而使鄰近的部分31連接到內(nèi)殼側(cè)面26上，從而支撐了罐9。支架59可助于支撐桁架35。支架59包括支板49和面板58。結(jié)構(gòu)桁架35包括垂直法蘭50，以與塊36連接。角鋼51安裝在塊36上并用螺栓52固定。法蘭50上固定有延伸的U形元件53，它們與角鋼51連接并防止塊36和調(diào)整楔47垂直移動(dòng)而錯(cuò)位，元件53用螺栓54固定到法蘭50上。塊36通過(guò)從罐延伸的焊接片55和螺栓而安裝到貨罐9上。在承載塊36和調(diào)整楔47的配合表面之間裝有低摩擦材料的墊片57，以便于進(jìn)行允許的水平移動(dòng)。
圖7顯示了圖6所示支撐系統(tǒng)的一種改進(jìn)形式，其中表示了圖6所示系統(tǒng)從法蘭50到內(nèi)殼26的一部分。在這一改進(jìn)形式中，支撐桁架包括兩部分，即安裝到法蘭50上的一部分35a和安裝到內(nèi)殼側(cè)面26上的一部分35b。在這種設(shè)計(jì)中，楔47(圖6)具有固定的厚度并且不用作調(diào)整楔。桁架部分35a安裝有起重法蘭35c。桁架部分35a與桁架部分35b重疊并由其支撐。在這種設(shè)計(jì)中，支架也包括兩部分，即安裝到法蘭50上的部分59a和安裝到內(nèi)殼側(cè)面26上的部分59b。部分59a包括支板49a和面板58a。部分59b包括支板49b和面板58b。支架部分59a和59b相互重疊。
參考圖5和圖6，下面將描述在預(yù)壓條件下進(jìn)行安裝的優(yōu)選方法。如前所述，壁29可以以預(yù)壓的狀態(tài)安裝，以減小工作過(guò)程中的應(yīng)力，即在低溫下的靜壓負(fù)載。為了將相交線32定位到當(dāng)罐9冷卻到某一溫度時(shí)所獲得的位置上，需要計(jì)算在環(huán)境溫度下的向內(nèi)變形量，而這種計(jì)算方法是公知的。
我們所推薦的預(yù)壓方法包括將起重器置于結(jié)構(gòu)桁架35、46和相應(yīng)的各承載隔離塊36之間。塊36上的暴露臺(tái)階48(圖5)可允許安裝起重器。塊36被向內(nèi)頂壓，以使板31變形經(jīng)過(guò)計(jì)算的量。然后插入螺釘并用螺釘固定調(diào)整楔47(圖6)。如上所述，低摩擦材料的墊片57有利于楔47的插入，還有利于進(jìn)行允許的水平移動(dòng)。當(dāng)楔47定位后，移去起重器。
圖7還顯示了一種替換的支撐系統(tǒng)，它允許進(jìn)行與上述方式相似的起重操作，只是起重器位于法蘭35c上。在進(jìn)行起重操作后，桁架部分35a和35b相互焊接起來(lái)，而支板49a和49b以及面板58a和58b也焊接起來(lái)。其它實(shí)施例也是很明顯的，即采用窄的桁架部分35a、35b，它們并不重疊，在將罐定位后，在它們之間的縫隙上架設(shè)一個(gè)橋式桁架部分。
根據(jù)本發(fā)明的罐能夠在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝定位，或最好是在支撐結(jié)構(gòu)外安裝定位、再滑入或者降低就位，例如就位到船舶的貨艙中。為了提升或者降低罐子，可以用吊索裝置構(gòu)成適當(dāng)?shù)钠鹬卦O(shè)備或者夾具。對(duì)于特定的實(shí)施例，如果需要，內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)也可以放置在罐中以減小外部起重設(shè)備的復(fù)雜性。
圖7所示的改進(jìn)支撐系統(tǒng)可用作為了移動(dòng)罐而設(shè)計(jì)的外部支撐系統(tǒng)。該支撐系統(tǒng)的一部分安裝到法蘭50上，其包括桁架部分35a和支架部分59a，該支撐系統(tǒng)的這部分為了上述目的而安裝到罐子上。另外，為了穩(wěn)定該結(jié)構(gòu)，還加上了多個(gè)垂直梁60。另一改進(jìn)是采用了沿罐子漸寬的桁架部分35a。這一改進(jìn)形式增大了桁架部分35a和桁架部分35b之間的空隙，如果在將罐降低到支撐結(jié)構(gòu)中之前安裝了桁架部分35b和支架部分59b，則該空隙將沿殼側(cè)面26漸窄。
如前所述，一般的LNG貨船的貨物承載能力大約是137,000立方米。我們估計(jì)以已知技術(shù)，即球形、獨(dú)立的棱柱形或者膜式棱柱形等方式建造具有上述能力的船舶費(fèi)用大約是$2.5億。我們估計(jì)以本發(fā)明的半膜結(jié)構(gòu)建造船舶要節(jié)約15％以上的費(fèi)用。費(fèi)用主要節(jié)約在罐子及其安裝上而不是船只本身。例如，球形罐需要30到60mm厚的壁，而根據(jù)計(jì)算的應(yīng)力(例如在高應(yīng)力區(qū)域的角部的應(yīng)力)和靜壓負(fù)載(較低處的板比較高處的板要承受較大的負(fù)載)，我們推薦的設(shè)計(jì)方式僅需要6-18mm厚的板。
上面結(jié)合附圖描述了實(shí)施例，這些實(shí)施例以及我們推薦的結(jié)構(gòu)僅是示意性的。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該理解到，該容器系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式和結(jié)構(gòu)可以做出多種變化，只要是垂直罐側(cè)壁在相隔足夠遠(yuǎn)的桁架之間包括有向外伸出的彎曲部分，以便在罐和支撐結(jié)構(gòu)之間形成可讓人員進(jìn)入罐外區(qū)域的空間。
權(quán)利要求
1．一種設(shè)置在雙殼貨船之貨艙內(nèi)的半膜LNG容器和支撐系統(tǒng)，所述貨船具有內(nèi)殼和外殼，所述貨艙由內(nèi)殼和橫向隔板形成，包括一個(gè)隔離開(kāi)的棱柱形罐，它具有一個(gè)頂面、一個(gè)底面和四個(gè)垂直延伸的半膜側(cè)壁，每一側(cè)壁包括一組長(zhǎng)的、平行的、水平延伸的、向外彎曲的部分，每一部分延伸穿過(guò)所述側(cè)面并具有從1.2到4.5m的弦長(zhǎng)，所述側(cè)壁還包括位于所述彎曲部分之間的連接部，和一個(gè)支撐系統(tǒng)，它從所述殼體和所述橫向隔板內(nèi)部支撐所述側(cè)壁，其包括水平延伸的桁架，所述桁架由所述殼體和所述隔板支撐并沿所述連接部通過(guò)承載隔離塊將它們與所述側(cè)壁支撐相連，所述隔離塊與所述連接部相連，其特征在于，所述桁架具有足夠的寬度，使得一方面在所述各側(cè)壁之間、另一方面在所述的內(nèi)殼和橫向隔板之間形成一個(gè)空間，以使人員能夠進(jìn)出所述空間。
2．如權(quán)利要求1所述的容器和支撐系統(tǒng)，其特征在于，所述頂面和所述底面中的至少一個(gè)包括一個(gè)如權(quán)利要求1所述的半膜結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)如權(quán)利要求1所述的支撐系統(tǒng)，用于從所述內(nèi)殼支撐所述至少一個(gè)側(cè)面。
3．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，壁包括相連的彎曲部分并且所述的連接部是相交線。
4．如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述弦長(zhǎng)是2.4到3.6m。
5．如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲的部分是圓柱形部分。
6．如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圓柱形部分包括一個(gè)15-45度的弧形。
7．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壁包括窄板，這些窄板位于各彎曲部分之間，所述連接部是所述窄板。
8．如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述弦長(zhǎng)是2.4到3.6m。
9．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述罐在室溫下被預(yù)壓。
10．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述罐還包括垂直延伸的、向外彎曲的邊緣部分和水平延伸的、向外彎曲的邊緣部分，該垂直延伸的向外彎曲的邊緣部分連接相鄰的垂直延伸壁，該水平延伸的向外彎曲的邊緣部分將每一垂直延伸壁連接到所述頂面并將每一垂直延伸壁連接到所述底面。
11．如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述罐還包括球形圓角部分。
12．一種半膜棱柱形液體裝載系統(tǒng)，包括一個(gè)垂直延伸的支撐結(jié)構(gòu)，它能夠承受所儲(chǔ)存液體的靜壓負(fù)載；一個(gè)半膜棱柱形罐，它設(shè)置在所述支撐結(jié)構(gòu)中，所述棱柱形罐包括一個(gè)頂面、一個(gè)底面和四個(gè)垂直延伸的半膜側(cè)面，每一垂直延伸的罐側(cè)面包括(a)多個(gè)平行的向外彎曲的部分，它們延伸穿過(guò)所述側(cè)面并具有從1.2到4.5m的弦長(zhǎng)，(b)位于所述部分之間的連接部；和一個(gè)支撐系統(tǒng)，它沿所述連接部將垂直延伸的側(cè)面與所述支撐結(jié)構(gòu)支撐相連。
13．如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述向外彎曲的部分垂直延伸。
14．如權(quán)利要求12所述的液體裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐系統(tǒng)包括平行于所述連接部的桁架。
15．如權(quán)利要求14所述的液體裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述罐是一個(gè)被隔離開(kāi)的罐，所述支撐系統(tǒng)包括與所述連接部接觸的承載隔離物。
16．如權(quán)利要求14所述的液體裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括貨船的內(nèi)殼和所述船的橫向隔板。
17．如權(quán)利要求12所述的液體裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述頂面和所述底面中的至少一個(gè)包括一個(gè)如權(quán)利要求14所述的半膜結(jié)構(gòu)，還包括一個(gè)如權(quán)利要求14所述的支撐系統(tǒng)，以用于從所述支撐結(jié)構(gòu)支撐所述至少一個(gè)側(cè)面。
18．如權(quán)利要求12所述的液體裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述弦長(zhǎng)是2.4到3.6m。
19．如權(quán)利要求12所述的液體裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述彎曲部分是圓柱形的，并包括一個(gè)15-45度的弧形。
20．如權(quán)利要求12所述的液體裝載系統(tǒng)，其特征在于，所述罐在室溫下被預(yù)壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于LNG貨船的液化天然氣(LNG)的液體貨罐和支撐系統(tǒng)，它包括一個(gè)半膜罐，該罐具有由一組彎曲板構(gòu)成的垂直壁(29)和一個(gè)桁架支撐系統(tǒng)(35)，以使人員能夠進(jìn)入到罐的外部。
文檔編號(hào)B63B25/16GK1237933SQ97199716
公開(kāi)日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1997年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月16日
發(fā)明者J·J·庫(kù)內(nèi)奧, R·D·戈?duì)柕掳秃? N·M·米勒, E·G·托爾奈 申請(qǐng)人:馬林內(nèi)克斯國(guó)際公司