СПОСОБ ЗАЩИТЫ БОРТОВОЙ ОБШИВКИ СУДНА, А ТАКЖЕ СУДНО ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ХОЛОДНЫХ ЖИДКИХ ВЕЩЕСТВ
METHOD OF PROTECTING SIDE PLATING OF VESSEL AND VESSEL FOR TRANSPORTATION OF COLD LIQUIDS

Изобретение относится к защите бортовой обшивки судна, предназначенного для перевозки холодных жидких веществ, от капель или брызг холодного жидкого вещества, образующихся в процессе загрузки и разгрузки судна, и возникающих в результате этого повреждений.
В этом контексте термин "холодные жидкие вещества" относится к жидким веществам, перевозку, хранение и/или передачу которых осуществляют при температуре ниже -50°С. Эта температура -50°С является критической с точки зрения конструкций судна, поскольку считается, что конструкционная сталь, используемая в судостроении и предназначенная для холодных условий, обладает сопротивлением до этой температуры. Иными словами, при температурах ниже -50°С конструкции корабля могут претерпевать охрупчивание и растрескивание вследствие холода. Известно, что для объектов, требующих холодостойкости, могут быть использованы другие металлы или стали других марок, такие как алюминий или легированные стали с высоким содержанием никеля, но они дороже и влекут при использовании, помимо прочего, проблемы сварки и коррозии.
Типичные холодные жидкие вещества включают, например, криогенные жидкости, которые обычно представляют собой сжиженные газы с температурой кипения обычно ниже -150°С. Основным примером этих криогенных жидкостей, в частности с точки зрения морских перевозок, является сжиженный природный газ (LNG), который хранят и перевозят при температуре примерно -163°С. Другие примеры холодных жидких веществ включают, помимо прочего, жидкий этилен (температура перевозки примерно -104°С), жидкий азот (температура перевозки примерно -196°С) и жидкий кислород (температура перевозки примерно -182°С).
Одним из решений для перевозки таких холодных жидких веществ является их перевозка в больших количествах на корабле от нефтеперерабатывающих заводов или заводов по сжижению к местам сбыта. В этом случае холодное жидкое вещество загружают в резервуары судна и выгружают из них путем перекачки жидкости через трубопроводные коллекторы и шланги. Очевидно, что компоненты, которые обычно вступают в контакт с холодной жидкостью, изготавливают из материалов со свойствами, подходящими для такого контакта.
Трубопроводные коллекторы, используемые при разгрузке и загрузке судна, как правило, выполняют и компонуют с учетом обеспечения возможности подсоединения к ним трубопроводных коллекторов загрузочного или разгрузочного терминала в определенном месте в области бортовой обшивки судна, причем соединительный узел, как правило, расположен в средней части вдоль судна.
Как правило, корпус такого судна имеет балочную конструкцию, в которой палуба и борт являются важнейшими несущими элементами, почти всегда находящимися в напряженном состоянии. Важно защитить их от чрезмерных механических или термических напряжений.
В процессе соединения трубопроводного коллектора судна с трубопроводным коллектором порта или в процессе отсоединения трубопроводных коллекторов друг от друга, а также в случае выполнения отсоединения трубопроводных коллекторов при чрезвычайной ситуации существует риск разбрызгивания части холодного жидкого вещества, передаваемого путем перекачки через трубопроводные коллекторы. Особенно уязвимой для таких брызг является бортовая обшивка судна, поскольку холодная жидкость, разбрызнутая на борт судна, приводит к охрупчиванию бортовой обшивки судна и вызывает сжатие материала, и может, таким образом, даже привести к появлению трещин и невозможности использования судна. Такое повреждение бортовой обшивки вследствие холода и охрупчивания особенно критично для судов, имеющих соединительный узел для трубопроводных коллекторов, расположенных в средней части вдоль судна, в которой напряжения на бортовой обшивке являются максимальными.
Одним из решений, применимых, в частности, для судов, перевозящих сжиженный природный газ, для защиты борта судна в соединительных узлах для трубопроводных коллекторов в области борта при загрузке или разгрузке судна, является так называемая водяная завеса. Водяной завесой называется поток воды, подаваемый непрерывно через область соединения трубопроводных коллекторов вдоль бортовой обшивки судна от верхнего края бортовой конструкции судна, в результате чего поток воды создает непрерывную завесу, омывающую бортовую обшивку судна. Тем самым водяная завеса предотвращает контакт бортовой конструкции судна с брызгами холодной жидкости, которые могут с ней столкнуться, что позволяет избежать повреждения этой конструкции в результате воздействия холода.
Истощение природных ресурсов привело к тому, что в настоящее время изыскания проводятся даже в труднодоступных местах и условиях. В частности, все больше используются природные ресурсы Арктики. Результатом этого стало строительство терминалов для загрузки холодных жидких веществ в Арктике в непосредственной близости от природных ресурсов.
Такие портовые терминалы, расположенные в Арктике, проблематичны с точки зрения использования водяной завесы вследствие замерзания. Замерзание воды в трубопроводных коллекторах и намерзание водяных брызг на загрузочных портовых конструкциях наносит ущерб оборудованию, используемому при загрузке, а также в значительной степени ухудшает условия труда с точки зрения техники безопасности. Туман, образуемый водяной завесой, также ухудшает видимость и, кроме того, способствует образованию льда на конкретных объектах в области погрузки и вокруг нее.
Решение в соответствии с настоящим изобретением позволяет устранить вышеуказанные недостатки, а также защитить бортовую обшивку судна от брызг холодного жидкого вещества и от возникающих в результате этого охрупчивания и повреждений.
В решении согласно изобретению бортовую обшивку судна, содержащего по меньшей мере один резервуар для хранения холодного жидкого вещества, защищают в области соединения для судовых трубопроводных коллекторов и портовых трубопроводных коллекторов, используемых при передаче холодного жидкого вещества, посредством слоя материала, который установлен стационарно или с возможностью снятия на конструкции судна в области бортовой обшивки судна и который выполнен из твердого материала. Таким образом, решение в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает защиту бортовой обшивки судна от брызг холодного жидкого вещества без водяной завесы и свойственных ей недостатков.
Тем не менее в предпочтительном варианте реализации изобретения также возможно оснащение судна по изобретению устройством, выполненным с возможностью создания водяной завесы для этой области бортовой обшивки судна, что позволяет также использовать водяную завесу в портах, не имеющих проблем относительно использования водяной завесы в холодном климате. Помимо этого использование водяной завесы вместе с защитным слоем материала, который защищает бортовую обшивку судна, повышает защитные характеристики решения в соответствии с изобретением для случая разбрызгивания холодного жидкого вещества.
Защитный слой материала, постоянно закрепленный на конструкции судна, предпочтительно выполнен из одного или большего количества смежных слоев листового металла, способного выдерживать температуру холодного жидкого вещества, при этом слой материала прикреплен сваркой к бортовой обшивке судна. Такие металлические листы представляют собой, например, металлические листы, выполненные из нержавеющей стали, в частности аустенитной нержавеющей стали.
Металлический слой материала, приваренный к бортовой обшивке судна, предпочтительно выполнен таким образом, что первый лист металлического слоя прикреплен сваркой этого листа вдоль его кромок к местам скрепления с бортом судна и, по возможности, с палубной обшивкой, а также сваркой в области этого листа в необходимых местах посредством электрозаклепок. Места сварки электрозаклепками, имеющиеся в области этого листа, в свою очередь покрыты небольшими металлическими пластинами, приваренными вдоль его краев к местам скрепления с первым листом металлического слоя. Это дает возможность исключить мостики холода, которые могут образоваться в местах сварки электрозаклепками.
Металлические листы, используемые в указанном слое материала, предпочтительно имеют толщину 5-10 мм, более предпочтительно 8-10 мм. Подходящую толщину листового металла для решения различных задач и конструкций бортовой обшивки получают путем оптимизации защитного эффекта, обеспечиваемого толщиной материала, по отношению к его неблагоприятным факторам, таким как, например, количество сварных швов электрозаклепками, необходимых для скрепления, а также сопротивление движению судна, вызываемое защитным слоем материала.
Еще одним способом реализации решения в соответствии с изобретением является использование съемного слоя материала для защиты бортовой обшивки судна в области соединения для судовых трубопроводных коллекторов и трубопроводных коллекторов терминала, используемых при загрузке и выгрузке холодного жидкого вещества. В этом случае слой материала, устанавливаемый на конструкции судна с возможностью снятия, размещают в области соединения трубопроводных коллекторов до выгрузки груза с судна или загрузки груза на судно и удаляют после этих операций.
В предпочтительном варианте реализации изобретения слой материала, предназначенный для установки с возможностью снятия на конструкции судна, содержит гибкий материал, который способен выдерживать температуру холодного жидкого вещества и который прикреплен вдоль одной кромки к конструкции судна для защиты бортовой обшивки судна и вдоль другой кромки для взаимодействия с портовой конструкцией. Вследствие этого не нужно, чтобы указанный слой материала обязательно лежал на бортовой обшивке судна для осуществления защиты. Таким образом, слой материала может держаться в месте хранения как часть портовой конструкции или храниться на судне.
Такой выполненный с возможностью прикрепления и снятия гибкий слой материала может быть предпочтительно изготовлен посредством использования, например, металлических пластинчатых полос, гибко прикрепленных друг к другу и выполненных из нержавеющей стали. Возможны и другие решения, обеспечивающие возможность использования гибкого узла, такого как, например, узел, содержащий ступенчатую конфигурацию или перекрывающиеся пластинчатые полосы.
В одном решении в соответствии с изобретением слой материала, защищающий бортовую обшивку судна, в особенности слой материала, установленный с возможностью снятия, также может быть изготовлен из подходящего материала, отличного от нержавеющей стали. Примеры подходящего материала включают, помимо прочего, алюминий и его сплавы; слоистый листовой материал с промежуточной изоляцией или средним слоем; керамическое покрытие. Слой материала, установленный с возможностью снятия на бортовой обшивке судна, также может быть изготовлен, например, из древесины, фанеры или бальзы; пластмассы различных видов, такой как, например, пластмасса с тефлоновым покрытием; или водонепроницаемого тканевого материала подходящего типа.
Слой материала согласно изобретению, выполненный с возможностью установки и снятия во взаимодействии с бортовой обшивкой судна, также может быть, условно говоря, "одноразовым", т.е. после того, как произошло разбрызгивание или растекание холодного жидкого вещества, слой материала в достаточной мере защищает бортовую обшивку судна, но после этого панель указанного материала должна быть заменена новой. Примером такого решения является двух- или многослойный тканевый материал, внешняя поверхность которого выполнена водонепроницаемой, например, посредством тефлонового покрытия, при этом под водонепроницаемым слоем находится более толстый слой какого-либо подходящего, предпочтительно ворсистого изоляционного материала, такого как перлит или какой-либо другой ворсистый материал.
Более конкретно, признаки, характеризующие способ в соответствии с изобретением, представлены в пункте 1, а признаки, характеризующие судно в соответствии с изобретением, представлены в пункте 8.
Теперь изобретение будет описано более подробно посредством примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых
на фигуре 1 схематически показано одно защитное решение по изобретению со стационарной установкой во взаимодействии с бортовой обшивкой судна, а
на фигуре 2 схематически показано одно защитное решение по изобретению с установкой с возможностью снятия во взаимодействии с бортовой обшивкой судна.
На фигуре 1 схематически показана часть бортовой обшивки 1 и палубной обшивки 2 для судна, перевозящего какое-либо холодное жидкое вещество, с видом на область, содержащую соединительные узлы 4 для трубопроводных коллекторов 3. Как правило, эти соединительные узлы 4 для трубопроводных коллекторов 3 расположены в средней части вдоль судна, т.е. в средней части корабля. В решении в соответствии с изобретением, показанном на фигуре 1, на бортовой обшивке 1 судна и, в частности, на его палубной обшивке 2, постоянно закреплен слой 5 материала, выполненный из металлических листов. Слой 5 материала проходит от верхней кромки бортовой обшивки 1 вертикально до уровня, до которого доходит вода во время работы, или чуть ниже самого низкого уровня, до которого доходит вода во время работы. Слой 5 материала выполнен имеющим ширину в продольном направлении, достаточную для защиты бортовой обшивки 1, т.е., иными словами, его ширина соответствует по существу, например, ширине используемых водяных завес.
Слой 5 материала прикреплен к бортовой обшивке судна кромками слоя материала посредством сварных швов 6, которые предпочтительно проходят вокруг всего слоя материала вдоль его кромок, а также в области слоя материала подходящим количеством сварных швов электрозаклепками для обеспечения неподвижности слоя материала, например, при разламывании судном льда. Поверх каждого места сварки электрозаклепками приварена небольшая металлическая пластина 7, закрывающая место сварки электрозаклепками и, таким образом, не допускающая распространения температурного воздействия брызг холодного жидкого вещества от мест сварки электрозаклепками к бортовой обшивке судна. Закрытие мест сварки электрозаклепками отдельными металлическими пластинами 7 также обеспечивает возможность минимизации толщины слоя 5 материала, в результате чего указанная толщина слоя материала не сопровождается значительным увеличением, например, трения при разламывании льда для судна.
Металлические листы, используемые в слое 5 материала, выполнены из подходящего и перевозимого на борту судна металла, такого как, например, аустенитная нержавеющая сталь, способного выдерживать температуру холодного жидкого вещества. Металлические пластины 7, приваренные поверх мест сварки электрозаклепками, выполнены предпочтительно из того же металла, что и остальной слой 5 материала.
Наряду со слоями материала согласно изобретению, которые постоянно закреплены на бортовой обшивке судна, такими как слой 5 материала, показанный в примере по фиг.1, в предпочтительном варианте реализации изобретения также используется устройство для создания известной из уровня техники водяной завесы на наружной поверхности указанного слоя материала. В этом варианте достаточно задействовать водяную завесу только в случае разбрызгивания, чтобы омывать наружную поверхность слоя материала. Таким образом, можно дополнительно уменьшить толщину слоя материала, устойчивого к холодному жидкому веществу, благодаря этому избегая недостатков, связанных с непрерывным использованием водяной завесы в холодных условиях.
На фигуре 2 схематически показан пример слоя 15 материала согласно изобретению, который установлен с возможностью снятия во взаимодействии с бортовой обшивкой судна 11 для защиты бортовой обшивки. Слой 15 материала выполнен из множества металлических пластинчатых полос 16, соединенных последовательно и выполненных гибкими по отношению друг к другу, причем металлические пластинчатые полосы 16 предпочтительно изготовлены из аустенитной нержавеющей стали.
В решении по фигуре 2 слой 15 материала гибко прикреплен цепями 17 к портовой конструкции за один конец слоя материала, благодаря этому, после прибытия корабля в порт и его швартовки другой конец слоя материала поднимают, например краном, для взаимодействия с конструкцией судна и прикрепляют в примере по фиг.2 к палубным конструкциям 12 этого судна в области соединительных узлов 14 для судовых трубопроводных коллекторов 13. Слой 15 материала имеет такую длину, что при размещении в нужном положении он проходит от места прикрепления полностью ниже уровня воды. В этом показанном варианте осуществления изобретения защитный слой 15 материала может храниться в порту предпочтительно ниже уровня воды таким образом, что скопление на нем льда в арктических условиях не вызывает проблем относительно использования и установки слоя материала.
В альтернативном варианте осуществления изобретения слой 15 материала может храниться на судне, при этом в процессе установки слоя 15 материала в положение активного использования слой 15 материала вытягивают, например из судна, и прикрепляют к портовым конструкциям или защитный слой 15 материала опускают, чтобы скрыть бортовую обшивку 11 судна. Самым важным в этих предлагаемых способах использования выполненных с возможностью прикрепления и снятия слоев 15 материала является то, что размещение слоя материала в положение для защиты бортовой обшивки судна выполняют до начала загрузки или выгрузки груза или не позднее этого момента, и то, что слой материала убирают из этого положения защиты бортовой обшивки после завершения указанных операций. В результате съемный слой 15 материала не мешает, например, движению судна.
Хотя предложенный выше материал для слоя материала в предлагаемом решении является металлическим материалом, в частности аустенитной нержавеющей сталью, защитный слой материала также может быть изготовлен из какого-либо другого подходящего материала с достаточной устойчивостью к температуре холодного жидкого вещества. Примерами таких материалов являются алюминий и его сплавы, различные слоистые материалы, а также керамические покрытия.
В альтернативном варианте осуществления изобретения слой 15 материала может быть изготовлен, например, из деревянных или пластмассовых пластин, скрепленных друг с другом гибким образом, или из гибкого технического материала, такого как пластмассовый или тканевый материал. Использование гибкого материала позволяет держать слой 15 материала в месте хранения, например, в виде рулона на корабле или в порту, в результате чего слой материала удобно протягивать между портовыми средствами и судном для защиты бортовой обшивки судна. Слой 15 материала также может быть выполнен в виде одноразового изделия, при этом слой материала защищает бортовую обшивку судна от брызг холодного жидкого вещества, но после того, как это произошло, защитный слой материала должен быть заменен.
В отношении рассмотренных выше примеров и вариантов следует отметить, что они являются только примерными решениями по изобретению и никоим образом не должны быть истолкованы как ограничивающие изобретение. Объем охраны изобретения определяется исключительно его прилагаемой формулой.