ГЕРМЕТИЧНЫЙ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ РЕЗЕРВУАР С НЕСКОЛЬКИМИ ОБЛАСТЯМИ
SEALED AND HEAT-INSULATING TANK WITH SEVERAL AREAS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области герметичных и теплоизоляционных резервуаров с мембранами для хранения и/или транспортировки текучей среды, например, криогенной текучей среды.
Герметичные и теплоизоляционные резервуары с мембранами используются, в частности, для хранения сжиженного природного газа (СПГ), который хранится при атмосферном давлении и температуре около -163°C. Такие резервуары могут быть установлены на суше или на плавучей конструкции. В случае плавучей конструкции резервуар может быть предназначен для транспортировки сжиженного природного газа или для приема сжиженного природного газа, служащего в качестве топлива для приведения в движение плавучей конструкции.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В уровне техники известны герметичные и теплоизоляционные резервуары для хранения сжиженного природного газа, встроенные в несущую конструкцию, например, в двойной корпус судна, предназначенного для транспортировки сжиженного природного газа. Как правило, такие резервуары имеют многослойную конструкцию, содержащую последовательно в направлении толщины снаружи внутрь резервуара вспомогательный теплоизоляционный барьер, закрепленный на несущей конструкции, вспомогательную уплотнительную мембрану, прилегающую к вспомогательному теплоизоляционному барьеру, основной теплоизоляционный барьер, прилегающий к вспомогательной уплотнительной мембране, и основную уплотнительную мембрану, прилегающую к основному теплоизоляционному барьеру и предназначенную для контакта со сжиженным природным газом, содержащимся в резервуаре.
В документе FR 2867831 описан герметичный и теплоизоляционный резервуар, содержащий теплоизоляционный барьер, образованный из смежных изоляционных коробов. Короба имеют облицовочную пластину и нижнюю пластину, удерживаемые на расстоянии друг от друга опорными разделительными пластинами и боковыми сторонами указанных коробов. Изоляционные короба заполнены изоляционной прокладкой и образуют по существу плоскую опорную поверхность для поддержания герметичной мембраны резервуара. Изоляционные короба имеют значительную устойчивость к напряжениям в резервуаре, но опорные разделительные пластины и боковые стороны коробов образуют области большей теплопроводности, что ограничивает теплоизоляционные свойства указанных коробов.
В документе WO 2013124556 описан герметичный и теплоизоляционный резервуар, в котором теплоизоляционный барьер образован из множества смежных изоляционных блоков. Изоляционные блоки содержат последовательно в направлении толщины стенки резервуара нижнюю пластину, нижний конструкционный изоляционный вспененный материал, промежуточную пластину, верхний конструкционный изоляционный вспененный материал и облицовочную пластину. В изоляционных блоках пластины удерживаются на расстоянии друг от друга в направлении толщины стенки резервуара конструкционным изоляционным вспененным материалом.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Идея, лежащая в основе изобретения, заключается в изготовлении герметичного и теплоизоляционного резервуара путем объединения нескольких типов изоляции разной природы и/или конструкции при обеспечении по существу равномерной и непрерывной опоры герметичной мембраны.
Таким образом, идея, лежащая в основе изобретения, заключается в контроле явления изменения толщины между областями резервуара, имеющими разное поведение. В связи с этим идея, лежащая в основе изобретения, заключается в создании плавного перехода между изоляционными модулями первой области, имеющими первое эксплуатационное поведение в направлении толщины, и изоляционными модулями второй области, имеющими второе эксплуатационное поведение в направлении толщины, когда они испытывают изменения давления и/или температуры, создающие перепад толщины в стенке резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретение обеспечивает герметичный и теплоизоляционный резервуар для хранения текучей среды, встроенный в несущую конструкцию, в котором стенка резервуара содержит в направлении толщины:
вспомогательный теплоизоляционный барьер и основной теплоизоляционный барьер, состоящие из смежных изоляционных модулей, причем изоляционный модуль содержит облицовочную панель, нижнюю панель и изоляционную прокладку, расположенную между нижней панелью и облицовочной панелью,
основную герметичную мембрану, лежащую на основном теплоизоляционном барьере, и
вспомогательную герметичную мембрану, лежащую на вспомогательном теплоизоляционном барьере,
причем стенка резервуара содержит в направлении длины:
первую область, в которой изоляционные модули включают в себя разделители, продолжающиеся в направлении толщины стенки резервуара между облицовочной панелью и нижней панелью указанных изоляционных модулей, причем указанные разделители распределены по поверхности облицовочной панели и нижней панели таким образом, что нижняя панель и облицовочная панель указанных изоляционных модулей удерживаются на расстоянии друг от друга указанными разделителями,
вторую область, в которой изоляционная прокладка изоляционных модулей содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, расположенный между облицовочной панелью и нижней панелью на поверхности облицовочной панели и нижней панели таким образом, что облицовочная панель указанных изоляционных модулей удерживается на расстоянии от нижней панели указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом,
переходную область, расположенную между первой областью и второй областью, в которой изоляционные модули выполнены таким образом, что стенка резервуара в указанной переходной области имеет по меньшей мере один параметр, выбранный из коэффициента теплового сжатия и модуля упругости в направлении толщины стенки резервуара, значение которого находится между значением указанного по меньшей мере одного параметра первой области стенки резервуара в направлении толщины стенки резервуара и значением указанного по меньшей мере одного параметра второй области стенки резервуара в направлении толщины стенки резервуара.
Идея, лежащая в основе изобретения, заключается в том, что эксплуатационное поведение стенки резервуара в направлении толщины может характеризоваться по существу двумя физическими свойствами, а именно коэффициентом теплового сжатия, который определяет реакцию стенки резервуара на изменения температуры, и модулем упругости в направлении толщины, который определяет реакцию стенки резервуара на давление.
В соответствии с одним вариантом выполнения значение указанного по меньшей мере одного параметра в направлении толщины стенки резервуара изоляционных модулей первой области по существу определяется значением указанного по меньшей мере одного параметра в указанном направлении толщины разделителей, нижней панели и облицовочной панели. Другими словами, эксплуатационное поведение при сжатии в направлении толщины, определяемое по меньшей мере одним параметром, выбранным из коэффициента теплового сжатия и модуля упругости в направлении толщины, изоляционного модуля, содержащего разделители, распределенные по поверхности облицовочной панели и нижней панели, главным образом определяется эксплуатационным поведением при сжатии в направлении толщины опорных разделителей, облицовочных панелей и нижних панелей.
В соответствии с одним вариантом выполнения значение указанного по меньшей мере одного параметра в направлении толщины стенки резервуара изоляционных модулей второй области по существу определяется значением указанного по меньшей мере одного параметра в указанном направлении толщины конструкционного изоляционного вспененного материала, нижней панели и облицовочной панели. Другими словами, эксплуатационное поведение при сжатии в направлении толщины, определяемое по меньшей мере одним параметром, выбранным из коэффициента теплового сжатия и модуля упругости в направлении толщины, изоляционного модуля, содержащего конструкционный изоляционный вспененный материал, распределенный по поверхности облицовочной панели и нижней панели, главным образом определяется эксплуатационным поведением при сжатии в направлении толщины конструкционного изоляционного вспененного материала и облицовочной и нижней панелей. Таким образом, такие свойства, как коэффициент теплового сжатия и модуль упругости в направлении толщины, отличаются для различных изоляционных модулей.
Герметичный и теплоизоляционный резервуар в соответствии с изобретением предпочтительно позволяет ограничить наличие перепадов между теплоизоляционными барьерами указанных областей за счет наличия переходной области между первой областью и второй областью стенки резервуара.
В соответствии с вариантами выполнения резервуар может включать в себя один или более следующих признаков.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули второй области имеют коэффициент теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара, который больше, чем коэффициент теплового сжатия изоляционных модулей первой области в направлении толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули переходной области выполнены таким образом, что стенка резервуара в указанной переходной области имеет коэффициент теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия первой области стенки резервуара в направлении толщины стенки резервуара и коэффициентом теплового сжатия второй области стенки резервуара в направлении толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули первой области имеют модуль упругости в направлении толщины стенки резервуара, который больше, чем модуль упругости изоляционных модулей второй области в направлении толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули переходной области выполнены таким образом, что стенка резервуара в указанной переходной области имеет модуль упругости в направлении толщины стенки резервуара, который имеет значение между модулем упругости первой области стенки резервуара в направлении толщины стенки резервуара и модулем упругости второй области стенки резервуара в направлении толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения первая область соответствует области стенки резервуара, которая подвергается высокому напряжению, а вторая область соответствует области стенки резервуара, которая подвергается меньшему напряжению. В соответствии с одним вариантом выполнения первая область стенки резервуара представляет собой область, в которой герметичная мембрана или мембраны закреплены относительно несущей конструкции. В соответствии с одним вариантом выполнения первая область представляет собой область стенки резервуара, в которой по меньшей мере одна герметичная мембрана закреплена на несущей конструкции. В соответствии с одним вариантом выполнения первая область представляет собой, например, угловую область резервуара, газовый купол, жидкостный купол или область для крепления опорной стойки для насоса. В соответствии с одним вариантом выполнения вторая область расположена на центральном участке стенки резервуара.
Благодаря этим признакам, герметичный и теплоизоляционный резервуар в соответствии с изобретением преимущественно позволяет обеспечить хорошие свойства устойчивости к напряжению в областях высокого напряжения и хорошие изоляционные свойства.
В соответствии с вариантами выполнения разделители изоляционных модулей первой области могут быть изготовлены множеством способов.
В соответствии с одним вариантом выполнения разделители изоляционных модулей первой области образуют боковые стороны указанных изоляционных модулей, так что указанные изоляционные модули представляют собой короба, имеющие одно или более внутренних пространств, ограниченных разделителями, нижней панелью и облицовочной панелью. В соответствии с одним вариантом выполнения в указанном внутреннем пространстве или пространствах расположена изоляционная прокладка. В соответствии с одним вариантом выполнения разделители изоляционных модулей первой области содержат опорные стойки, расположенные между нижней панелью и облицовочной панелью. В соответствии с одним вариантом выполнения разделители изоляционных модулей первой области содержат разделительные пластины, продолжающиеся между нижней панелью и облицовочной панелью. В соответствии с одним вариантом выполнения разделители содержат описанные разделители между нижней панелью и облицовочной панелью модулей в сочетании.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционная прокладка изоляционных модулей первой области представляет собой ненесущую или неконструкционную изоляционную прокладку, например, перлит, стекловату, аэрогели или т.п. или даже их сочетание.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционная прокладка, расположенная во внутреннем пространстве или пространствах коробов, представляет собой неконструкционную изоляционную прокладку, например, перлит, стекловату, аэрогели или т.п. или даже их сочетание.
3
3
3
В соответствии с одним вариантом выполнения конструкционный изоляционный вспененный материал представляет собой пенополиуретан. В соответствии с одним вариантом выполнения конструкционный изоляционный вспененный материал представляет собой вспененный материал высокой плотности, например, плотностью более 100 кг/м, предпочтительно более или равной 120 кг/м, в частности, равной 210 кг/м.
В соответствии с одним вариантом выполнения конструкционный изоляционный вспененный материал представляет собой армированный вспененный материал, например, армированный волокном, например, стекловолокном.
В соответствии с одним вариантом выполнения нижняя панель представляет собой фанерную панель. В соответствии с одним вариантом выполнения облицовочная панель представляет собой фанерную панель.
В соответствии с одним вариантом выполнения разделители также продолжаются компонентом в плоскости, перпендикулярной направлению толщины стенки резервуара, то есть в наклонном направлении относительно направления толщины.
В соответствии с одним вариантом выполнения первая область расположена по всей периферии стенки или ее части.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули переходной области содержат
первый изоляционный модуль, расположенный во вспомогательном теплоизоляционном барьере, причем первый изоляционный модуль имеет первое значение указанного по меньшей мере одного параметра в направлении толщины стенки резервуара, и
второй изоляционный модуль, расположенный в основном теплоизоляционном барьере, причем второй изоляционный модуль имеет второе значение указанного по меньшей мере одного параметра в направлении толщины стенки резервуара, причем первый изоляционный модуль и второй изоляционный модуль наложены друг на друга в направлении толщины стенки резервуара.
Благодаря этим признакам, упрощается изготовление резервуара. Более того, переходная область может быть выполнена с использованием стандартизированных изоляционных модулей, которые могут быть легко встроены в теплоизоляционные барьеры. Кроме того, разницу значения указанного по меньшей мере одного параметра между переходной областью и первой и второй областями стенки резервуара легко обеспечить, причем эту разницу значения указанного по меньшей мере одного параметра получают просто путем наложения двух разных изоляционных модулей друг на друга. В частности, для образования переходной области можно наложить друг на друга изоляционный модуль первой области и изоляционный модуль второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия первого изоляционного модуля в направлении толщины стенки резервуара имеет значение между коэффициентом теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей вспомогательного теплоизоляционного барьера первой области и коэффициентом теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей вспомогательного теплоизоляционного барьера второй области включительно.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости первого изоляционного модуля в направлении толщины стенки резервуара имеет значение между модулем упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей вспомогательного теплоизоляционного барьера первой области и модулем упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей вспомогательного теплоизоляционного барьера второй области включительно.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия первого изоляционного модуля в указанном направлении толщины равен коэффициенту теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей первой области.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости первого изоляционного модуля в указанном направлении толщины равен модулю упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей первой области.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины первого изоляционного модуля больше, чем коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей первой области.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости в указанном направлении толщины первого изоляционного модуля меньше, чем модуль упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей первой области.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия второго изоляционного модуля в направлении толщины стенки резервуара имеет значение между коэффициентом теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей основного теплоизоляционного барьера первой области и коэффициентом теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей основного теплоизоляционного барьера второй области включительно.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости второго изоляционного модуля в направлении толщины стенки резервуара имеет значение между модулем упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей основного теплоизоляционного барьера первой области и модулем упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей основного теплоизоляционного барьера второй области включительно.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия второго изоляционного модуля в указанном направлении толщины равен коэффициенту теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости второго изоляционного модуля в указанном направлении толщины равен модулю упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины второго изоляционного модуля меньше, чем коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционных модулей второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости в указанном направлении толщины второго изоляционного модуля больше, чем модуль упругости в указанном направлении толщины изоляционных модулей второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара первого изоляционного модуля меньше, чем коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины второго изоляционного модуля.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости в направлении толщины стенки резервуара первого изоляционного модуля больше, чем модуль упругости в указанном направлении толщины второго изоляционного модуля.
В соответствии с одним вариантом выполнения:
один из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля содержит разделители, продолжающиеся в направлении толщины стенки резервуара между облицовочной панелью и нижней панелью указанного изоляционного модуля, причем указанные разделители распределены по поверхности нижней панели и облицовочной панели таким образом, что нижняя панель и облицовочная панель указанного изоляционного модуля удерживаются на расстоянии друг от друга указанными разделителями, а
другой из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, расположенный между облицовочной панелью и нижней панелью на поверхности облицовочной панели и нижней панели таким образом, что облицовочная панель указанного другого изоляционного модуля удерживается на расстоянии от нижней панели указанного другого изоляционного модуля указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом.
Благодаря этим признакам, изоляционные модули переходной области имеют конструкции, аналогичные конструкциям изоляционных модулей первой и второй областей. Таким образом, изоляционные модули переходной области просты в изготовлении и не требуют использования изоляционных модулей, имеющих конструкцию, которая отличается от конструкций других областей стенки резервуара. Таким образом, изоляционные модули, используемые для изготовления стенки резервуара, могут быть стандартизированы для различных областей стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения первый изоляционный модуль идентичен изоляционным модулям второй области, например, идентичен изоляционным модулям основного теплоизоляционного барьера или вспомогательного теплоизоляционного барьера второй области стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения второй модуль идентичен изоляционным модулям первой области, например, идентичен изоляционным модулям основного теплоизоляционного барьера или вспомогательного теплоизоляционного барьера первой области стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный другой из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля совместно продолжается в переходной области и во второй области стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный другой из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля представляет собой изоляционный модуль основного теплоизоляционного барьера. Другими словами, указанный другой из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля представляет собой второй изоляционный модуль.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный один из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля совместно продолжается в переходной области и в первой области стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный один из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля представляет собой изоляционный модуль вспомогательного теплоизоляционного барьера. Другими словами, указанный один из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля представляет собой первый изоляционный модуль.
В соответствии с одним вариантом выполнения значение указанного по меньшей мере одного параметра другого из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля меньше, чем значение указанного по меньшей мере одного параметра одного из первого изоляционного модуля и второго изоляционного модуля.
В соответствии с одним вариантом выполнения первая область соответствует угловой области резервуара, содержащей соединительное кольцо, а переходная область расположена непосредственно смежно с соединительным кольцом, и второй изоляционный модуль содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, расположенный между облицовочной панелью и нижней панелью на поверхности облицовочной панели и нижней панели таким образом, что облицовочная панель указанного другого изоляционного модуля удерживается на расстоянии от нижней панели указанного другого изоляционного модуля указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом.
В соответствии с одним вариантом выполнения первый изоляционный модуль содержит разделители, продолжающиеся в направлении толщины стенки резервуара между облицовочной панелью и нижней панелью указанного изоляционного модуля, причем указанные разделители распределены по поверхности нижней панели и облицовочной панели таким образом, что нижняя панель и облицовочная панель указанного изоляционного модуля удерживаются на расстоянии друг от друга указанными разделителями.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули переходной области содержат:
третий изоляционный модуль, расположенный во вспомогательном теплоизоляционном барьере, причем третий изоляционный модуль расположен ближе ко второй области, чем первый изоляционный модуль, и имеет третье значение указанного по меньшей мере одного параметра в направлении толщины стенки резервуара,
четвертый изоляционный модуль, расположенный в основном теплоизоляционном барьере, причем четвертый изоляционный модуль расположен ближе ко второй области, чем второй изоляционный модуль, и имеет четвертое значение указанного по меньшей мере одного параметра в направлении толщины стенки резервуара,
и третье значение указанного по меньшей мере одного параметра третьего изоляционного модуля находится между первым значением указанного по меньшей мере одного параметра первого изоляционного модуля и вторым значением указанного по меньшей мере одного параметра второго изоляционного модуля.
В соответствии с одним вариантом выполнения третий изоляционный модуль представляет собой комбинированный модуль, содержащий промежуточную панель, расположенную между нижней панелью и облицовочной панелью, причем изоляционная прокладка содержит нижнюю прокладку, расположенную между промежуточной панелью и нижней панелью, и верхнюю прокладку, расположенную между промежуточной панелью и облицовочной панелью, причем комбинированный модуль имеет коэффициент теплового расширения, который имеет значение между коэффициентом теплового расширения изоляционного модуля первой области и коэффициентом теплового расширения изоляционного модуля второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения четвертый изоляционный модуль идентичен второму изоляционному модулю, так что четвертое значение указанного по меньшей мере одного параметра равно второму значению указанного по меньшей мере одного параметра.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули переходной области содержат третий изоляционный модуль, расположенный во вспомогательном теплоизоляционном барьере, причем третий изоляционный модуль расположен ближе ко второй области, чем первый изоляционный модуль, и имеет третье значение указанного по меньшей мере одного параметра в направлении толщины стенки резервуара, и второй изоляционный модуль продолжается по всей длине переходной области в основном теплоизоляционном барьере, причем третье значение указанного по меньшей мере одного параметра третьего изоляционного модуля находится между первым значением указанного по меньшей мере одного параметра первого изоляционного модуля и вторым значением указанного по меньшей мере одного параметра второго изоляционного модуля.
В соответствии с одним вариантом выполнения переходная область имеет коэффициент теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара, увеличивающийся в направлении длины стенки резервуара от первой области ко второй области стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения переходная область имеет модуль упругости в направлении толщины стенки резервуара, уменьшающийся в направлении длины стенки резервуара от первой области ко второй области стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения основной теплоизоляционный барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер содержат множество изоляционных модулей в переходной области.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули основного теплоизоляционного барьера и/или вспомогательного теплоизоляционного барьера, расположенные в переходной области, имеют разные коэффициенты теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули основного теплоизоляционного барьера и/или вспомогательного теплоизоляционного барьера, расположенные в переходной области, имеют разные модули упругости в направлении толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционный модуль, расположенный в переходной области вблизи первой области, имеет коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины, который меньше, чем коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины изоляционного модуля, расположенного в переходной области в том же теплоизоляционном барьере, но дальше от первой области.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционный модуль, расположенный в переходной области вблизи первой области, имеет модуль упругости в указанном направлении толщины, который больше, чем модуль упругости в указанном направлении толщины изоляционного модуля, расположенного в переходной области в том же теплоизоляционном барьере, но дальше от первой области.
Благодаря этим признакам, переходная область делит несоответствие, создаваемое различием в поведении между изоляционными модулями первой области и изоляционными модулями второй области, на множество небольших перепадов. Такое деление позволяет обеспечить опорную поверхность для герметичной мембраны, имеющую удовлетворительную плоскостность. В частности, несоответствие между первой областью и второй областью делится на множество перепадов небольшой величины, причем такие перепады небольшой величины не оказывают неблагоприятного влияния на эффективность и срок службы герметичных мембран. Кроме того, переходная область с использованием разных изоляционных модулей для обеспечения плавного наклона проста в изготовлении.
В соответствии с одним вариантом выполнения коэффициент теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара в переходной области непрерывно и постепенно увеличивается в направлении от первой области ко второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения модуль упругости в направлении толщины стенки резервуара в переходной области непрерывно и постепенно уменьшается в направлении от первой области ко второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционный модуль переходной области содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, расположенный между облицовочной панелью и нижней панелью на поверхности облицовочной панели и нижней панели указанного изоляционного модуля таким образом, что облицовочная панель указанного изоляционного модуля удерживается на расстоянии от нижней панели указанного изоляционного модуля указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом, причем указанный конструкционный изоляционный вспененный материал имеет коэффициент теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара, который меньше, чем коэффициент теплового сжатия в указанном направлении толщины конструкционного изоляционного вспененного материала второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения конструкционный изоляционный вспененный материал указанного изоляционного модуля переходной области содержит первый участок конструкционного изоляционного вспененного материала и второй участок конструкционного изоляционного вспененного материала, причем первый участок конструкционного изоляционного вспененного материала расположен ближе к первой области, чем второй участок конструкционного вспененного материала, причем первый участок конструкционного изоляционного вспененного материала имеет коэффициент теплового сжатия в направлении толщины резервуара, который меньше, чем коэффициент теплового сжатия второго участка конструкционного изоляционного вспененного материала в указанном направлении толщины.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционный модуль переходной области содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, расположенный между облицовочной панелью и нижней панелью на поверхности облицовочной панели и нижней панели указанного изоляционного модуля таким образом, что облицовочная панель указанного изоляционного модуля удерживается на расстоянии от нижней панели указанного изоляционного модуля указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом, причем указанный конструкционный изоляционный вспененный материал имеет модуль упругости в направлении толщины стенки резервуара, который больше, чем модуль упругости в указанном направлении толщины конструкционного изоляционного вспененного материала второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения конструкционный изоляционный вспененный материал указанного изоляционного модуля переходной области содержит первый участок конструкционного изоляционного вспененного материала и второй участок конструкционного изоляционного вспененного материала, причем первый участок конструкционного изоляционного вспененного материала расположен ближе к первой области, чем второй участок конструкционного вспененного материала, причем первый участок конструкционного изоляционного вспененного материала имеет модуль упругости в направлении толщины резервуара, который больше, чем модуль упругости второго участка конструкционного изоляционного вспененного материала в указанном направлении толщины.
Такой модуль прост в изготовлении, так как в нем используются материалы одной природы для обеспечения постепенного изменения коэффициента теплового сжатия и/или модуля упругости в направлении толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения конструкционный изоляционный вспененный материал указанного модуля представляет собой армированный волокном пенополиуретан, причем первый участок конструкционного изоляционного вспененного материала имеет волокна, ориентированные в направлении толщины стенки резервуара, а второй участок конструкционного изоляционного вспененного материала имеет волокна, ориентированные перпендикулярно направлению толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения толщина первого участка постепенно уменьшается в направлении от первой области ко второй области, а толщина второго участка постепенно увеличивается в направлении от первой области ко второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционные модули переходной области содержат комбинированный модуль, содержащий промежуточную панель, расположенную между нижней панелью и облицовочной панелью, причем изоляционная прокладка содержит нижнюю прокладку, расположенную между промежуточной панелью и нижней панелью, и верхнюю прокладку, расположенную между промежуточной панелью и облицовочной панелью.
В соответствии с одним вариантом выполнения первый изоляционный модуль представляет собой комбинированный модуль.
В соответствии с одним вариантом выполнения комбинированный модуль содержит опорные разделители, продолжающиеся в направлении толщины стенки резервуара между промежуточной панелью и одной из нижней панели и облицовочной панели, причем указанные разделители распределены по поверхности промежуточной панели и указанной одной из нижней панели и облицовочной панели таким образом, что промежуточная панель и указанная одна из нижней панели и облицовочной панели удерживаются на расстоянии друг от друга указанными опорными разделителями.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционная прокладка, расположенная между промежуточной панелью и другой из нижней панели и облицовочной панели, содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, распределенный по поверхности промежуточной панели и указанной другой из нижней панели и облицовочной панели таким образом, что промежуточная панель и указанная другая из нижней панели и облицовочной панели удерживаются на расстоянии друг от друга указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом.
В соответствии с одним вариантом выполнения промежуточная панель продолжается в плоскости, которая наклонена относительно нижней панели и облицовочной панели. Таким образом, коэффициент теплового сжатия комбинированного модуля постепенно увеличивается в направлении длины стенки резервуара от первой области стенки резервуара ко второй области стенки резервуара, и/или модуль упругости комбинированного модуля постепенно уменьшается в направлении длины стенки резервуара от первой области стенки резервуара ко второй области стенки резервуара.
Таким образом, комбинированный модуль имеет коэффициент теплового сжатия в направлении толщины стенки резервуара, постепенно увеличивающийся в направлении от первой области ко второй области стенки резервуара, и/или модуль упругости в направлении толщины стенки резервуара, постепенно уменьшающийся в направлении от первой области ко второй области стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения промежуточная панель находится на расстоянии от края комбинированного модуля, расположенного вблизи одной из первой области и второй области.
В соответствии с одним вариантом выполнения промежуточная панель находится на расстоянии от одной из нижней панели и облицовочной панели комбинированного модуля.
В соответствии с одним вариантом выполнения основная и вспомогательная герметичные мембраны по существу состоят из металлических полос, продолжающихся в направлении длины и имеющих выступающие продольные края, причем выступающие края двух смежных металлических полос попарно приварены так, чтобы образовывать компенсаторы расширения, обеспечивающие деформацию герметичной мембраны в направлении, перпендикулярном направлению длины. В соответствии с одним вариантом выполнения основная и/или вспомогательная уплотнительные мембраны включают в себя гофрированные металлические пластины.
В соответствии с одним вариантом выполнения угол резервуара содержит основное анкерное крыло и вспомогательное анкерное крыло, причем первый конец указанных анкерных крыльев закреплен на несущей конструкции, а второй конец указанных анкерных крыльев герметично приварен к соответствующей уплотнительной мембране.
В соответствии с одним вариантом выполнения основная уплотнительная мембрана содержит гофры, продолжающиеся перпендикулярно выступающим краям и расположенные в линию с первой областью.
В соответствии с одним вариантом выполнения вспомогательная герметичная мембрана по существу состоит из металлических полос, продолжающихся в направлении длины и имеющих выступающие продольные края, причем выступающие края двух смежных металлических полос попарно приварены так, чтобы образовывать компенсаторы расширения, обеспечивающие деформацию герметичной мембраны в направлении, перпендикулярном направлению длины, угол резервуара содержит вспомогательное анкерное крыло, причем первый конец указанного анкерного крыла закреплен на несущей конструкции, а второй конец указанного анкерного крыла герметично приварен к вспомогательной уплотнительной мембране, и основная герметичная мембрана содержит гофрированные металлические пластины.
Такой резервуар может быть частью берегового хранилища, например, для хранения СПГ, или может быть установлен на плавучей, прибрежной или глубоководной конструкции, в частности, на судне для перевозки СПГ, плавучей установке для регазификации и хранения газа (FSRU), плавучей установке для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) и т.п.
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретение также обеспечивает судно для транспортировки холодного жидкого продукта, содержащее двойной корпус и резервуар, описанный выше, расположенный в двойном корпусе.
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретение также обеспечивает способ загрузки или разгрузки такого судна, в котором холодный жидкий продукт подают по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или наоборот.
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретение также обеспечивает систему передачи холодного жидкого продукта, причем система содержит вышеуказанное судно, изолированные трубопроводы, расположенные так, чтобы соединять резервуар, установленный в корпусе судна, с плавучим или береговым хранилищем, и насос для подачи потока холодного жидкого продукта по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или наоборот.
В соответствии с одним вариантом выполнения изобретение также обеспечивает изоляционный модуль, содержащий облицовочную панель, нижнюю панель и изоляционную прокладку, расположенную между нижней панелью и облицовочной панелью, причем указанный изоляционный модуль дополнительно содержит промежуточную панель, расположенную между нижней панелью и облицовочной панелью и разделяющую изоляционный модуль на верхнюю часть и нижнюю часть, причем изоляционная прокладка содержит нижнюю прокладку, расположенную между промежуточной панелью и нижней панелью, и верхнюю прокладку, расположенную между промежуточной панелью и облицовочной панелью, причем указанный изоляционный модуль имеет по меньшей мере один параметр, выбранный из коэффициента теплового сжатия и модуля упругости в направлении толщины стенки резервуара, значение которого отличается между верхней частью изоляционного модуля и нижней частью изоляционного модуля.
В соответствии с одним вариантом выполнения указанный изоляционный модуль содержит опорные разделители, продолжающиеся в направлении толщины стенки резервуара между промежуточной панелью и по меньшей мере одной из нижней панели и облицовочной панели, причем указанные разделители распределены по поверхности промежуточной панели и указанной по меньшей мере одной из нижней панели и облицовочной панели таким образом, что промежуточная панель и указанная по меньшей мере одна из нижней панели и облицовочной панели удерживаются на расстоянии друг от друга указанными опорными разделителями.
В соответствии с одним вариантом выполнения изоляционная прокладка, расположенная между промежуточной панелью и по меньшей мере одной из нижней панели и облицовочной панели содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, распределенный по поверхности промежуточной панели и указанной по меньшей мере одной из нижней панели и облицовочной панели таким образом, что промежуточная панель и указанная по меньшей мере одна из нижней панели и облицовочной панели удерживаются на расстоянии друг от друга указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом.
В соответствии с одним вариантом выполнения промежуточная панель продолжается в плоскости, которая наклонена относительно нижней панели и облицовочной панели.
В соответствии с одним вариантом выполнения одна из верхней прокладки и нижней прокладки представляет собой армированный волокном пенополиуретан, имеющий волокна, ориентированные в направлении толщины стенки резервуара, а другая из нижней прокладки и верхней прокладки представляет собой армированный волокном пенополиуретан, имеющий волокна, ориентированные перпендикулярно направлению толщины стенки резервуара.
В соответствии с одним вариантом выполнения наклонная промежуточная панель находится на расстоянии от края изоляционного модуля, так что нижняя прокладка или верхняя прокладка образует всю толщину изоляционной прокладки изоляционного модуля на указанном крае. Такой вариант выполнения позволяет получить указанный край с высокой устойчивостью, исключая наличие слоя нижней прокладки или верхней прокладки небольшой толщины, который может повреждаться.
В соответствии с одним вариантом выполнения сторона наклонной промежуточной панели, наиболее близкая к нижней панели, находится на расстоянии от нижней панели. Таким образом, изоляционная прокладка образована только нижней прокладкой на нижней панели, что обеспечивает однородную структуру, предпочтительно обеспечивающую высокую механическую прочность, например, для закрепления детали анкерного элемента на нижней панели изоляционного модуля.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение станет более понятным, и другие задачи, детали, признаки и преимущества станут более очевидными из следующего далее описания нескольких конкретных вариантов выполнения изобретения, приведенных исключительно в качестве неограничивающей иллюстрации, со ссылкой на приложенные чертежи.
Фиг. 1 очень схематически иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара, содержащую две конструктивно разные области, в двух разных состояниях загрузки резервуара, а именно в пустом состоянии при температуре окружающей среды 20°C и в заполненном СПГ состоянии при температуре -163°C;
Фиг. 2 схематически иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с вариантом выполнения изобретения, содержащую две конструктивно разные области, между которыми расположена переходная область, в двух состояниях загрузки резервуара, а именно в пустом состоянии при температуре окружающей среды 20°C и в заполненном СПГ состоянии при температуре -163°C;
Фиг. 3 схематически иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения;
Фиг. 4 схематически иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения;
Фиг. 5 подробно иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии со вторым вариантом выполнения;
Фиг. 6-8 схематически иллюстрируют стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с альтернативными реализациями третьего варианта выполнения изобретения;
Фиг. 9 схематически иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с четвертым вариантом выполнения изобретения;
Фиг. 10 подробно иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с четвертым вариантом выполнения;
Фиг. 11 и 12 схематически иллюстрируют стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с альтернативными реализациями пятого варианта выполнения изобретения;
Фиг. 13 подробно иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с пятым вариантом выполнения;
Фиг. 14 иллюстрирует изоляционный модуль переходной области, показанной на фиг. 13;
Фиг. 15 схематически иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с шестым вариантом выполнения изобретения;
Фиг. 16 подробно иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с шестым вариантом выполнения;
Фиг. 17 иллюстрирует изоляционный модуль переходной области, показанной на фиг. 16;
Фиг. 18 схематически иллюстрирует поперечную стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара, содержащую первую область, переходную область и вторую область в соответствии с изобретением;
Фиг. 19 схематически иллюстрирует вид с вырезом резервуара судна для перевозки СПГ и терминала для загрузки/разгрузки этого резервуара;
Фиг. 20 подробно иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с седьмым вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Со ссылкой на фиг. 1 будет описана стенка герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с вариантом выполнения, который служит для объяснения изобретения.
Герметичный и теплоизоляционный резервуар для транспортировки СПГ содержит множество стенок резервуара, образующих внутреннее пространство, предназначенное для хранения СПГ. Каждая стенка резервуара содержит в направлении снаружи внутрь резервуара вспомогательный теплоизоляционный барьер 1, вспомогательную уплотнительную мембрану 2, основной теплоизоляционный барьер 3 и основную уплотнительную мембрану 4, предназначенную для контакта с криогенной текучей средой, содержащейся в резервуаре.
Вспомогательный теплоизоляционный барьер 1, далее называемый вспомогательным изоляционным барьером 1, содержит вспомогательные изоляционные блоки 5. Вспомогательные изоляционные блоки 5 расположены смежно друг с другом и закреплены на несущей конструкции 6 вспомогательными крепежными элементами, например, шпильками или соединительными элементами, приваренными к несущей конструкции 6. Вспомогательные изоляционные блоки 5 образуют вспомогательную опорную поверхность, на которой закреплена вспомогательная уплотнительная мембрана 2.
Подобным образом основной теплоизоляционный барьер 3, далее называемый основным изоляционным барьером 3, содержит основные изоляционные блоки 7. Основные изоляционные блоки 7 расположены смежно друг с другом и закреплены на вспомогательной уплотнительной мембране 2 основными крепежными элементами. Основные изоляционные блоки 7 образуют основную опорную поверхность, на которой закреплена основная уплотнительная мембрана 4.
Несущая конструкция 6, в частности, может представлять собой самонесущий металлический лист или, в более общем смысле, жесткую перегородку любого типа, имеющую подходящие механические свойства. Несущая конструкция 6, в частности, может быть образована корпусом или двойным корпусом судна. Несущая конструкция 6 содержит множество стенок, определяющих общую форму резервуара, обычно многогранную форму.
Вспомогательные 5 и основные 7 изоляционные блоки по существу имеют форму прямоугольного параллелепипеда. Каждый из вспомогательных 5 и основных 7 изоляционных блоков содержит слой изоляционной прокладки 8, расположенный между нижней пластиной 9 и облицовочной пластиной 10.
Фиг. 1 иллюстрирует поведение двух областей стенки резервуара, содержащих изоляционные блоки 5, 7, имеющие разные конструкции. На Фиг. 1 первая область 11 и вторая область 12 стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара показаны схематически.
Первая область 11 стенки резервуара, показанная справа на фиг. 1, иллюстрирует область стенки резервуара, которая подвергается высоким напряжениям в резервуаре. Вторая область 12 стенки резервуара, показанная слева на фиг. 1, иллюстрирует область стенки резервуара, которая подвергается меньшему напряжению в резервуаре.
В остальной части описания первая область 11 содержит изоляционные блоки 5, 7, имеющие высокую устойчивость к напряжению, а вторая область 12 содержит изоляционные блоки 5, 7, имеющие меньшую устойчивость к напряжению, но лучшие теплоизоляционные свойства.
-6
-1
3
Изоляционные блоки 5, 7 первой области 11 содержат разделители, продолжающиеся в направлении толщины стенки резервуара между облицовочной пластиной 10 и нижней пластиной 9 указанных изоляционных блоков 5, 7. Разделители распределены по поверхности облицовочной пластины 10 и нижней пластины 9 таким образом, что нижняя пластина 9 и облицовочная пластина 10 указанных изоляционных блоков 5, 7 удерживаются на расстоянии друг от друга указанными разделителями. Предпочтительно разделители распределены по всей поверхности облицовочной пластины 10 и нижней пластины 9. Благодаря наличию разделителей и их распределенному расположению между нижней пластиной 9 и облицовочной пластиной 10, механическая прочность в направлении толщины изоляционных блоков 5, 7 первой области главным образом определяется разделителями. Согласно такому же принципу, поведение изоляционных блоков 5, 7 первой области в направлении толщины главным образом определяется коэффициентом теплового сжатия разделителей, который составляет порядка 4-10×10 K, когда разделители выполнены из фанеры. Другими словами, изоляционная прокладка 8 играет небольшую роль или вообще не играет роли в удержании нижней и облицовочной пластин на расстоянии друг от друга. Изоляционная прокладка 8 представляет собой, например, стекловату, перлит или даже вспененный полимерный материал низкой плотности, например, имеющий плотность от 30 до 40 кг/м.
Изоляционные блоки 5, 7 первой области 11 могут быть получены множеством способов. В частности, разделители могут принимать множество форм, например, форму разделительных пластин, опорных стоек, боковых сторон изоляционных блоков 5, 7 и т.д.
Например, изоляционные блоки 5, 7 первой области могут быть выполнены в виде коробов, имеющих боковые грани и опорные разделительные пластины между нижними пластинами 9 и облицовочными пластинами 10. Изоляционная прокладка 8 таких блоков размещена во внутренних пространствах, ограниченных боковыми гранями и опорными разделителями между нижней пластиной и облицовочной пластиной. В документах FR 2798358, FR 2867831, FR 2877639 и FR 2683786 описаны варианты выполнения таких изоляционных блоков 5, 7 первой области в виде коробов.
Подобным образом изоляционные блоки 5, 7 первой области могут включать в себя опорные стойки, причем нижняя пластина 9 и облицовочная пластина 10 удерживаются на расстоянии друг от друга этими опорными стойками, продолжающимися в направлении толщины указанных изоляционных блоков. Опорные стойки расположены распределенным образом между нижней пластиной 9 и облицовочной пластиной 10 для обеспечения равномерного расстояния между нижней и облицовочной пластинами. Варианты выполнения таких блоков, содержащих опорные стойки, например, описаны в документах WO 2016097578, FR 2877638 и WO 2013017773.
Изоляционные блоки 5, 7 второй области 12 содержат изоляционную прокладку 8 в виде конструкционного изоляционного вспененного материала, расположенного между облицовочной пластиной 10 и нижней пластиной 9 на поверхности облицовочной пластины 10 и нижней пластины 9. Предпочтительно конструкционный изоляционный вспененный материал расположен между облицовочной пластиной 10 и нижней пластиной 9 по существу по всей поверхности облицовочной пластины 10 и нижней пластины 9. Таким образом, облицовочная пластина 10 указанных изоляционных блоков 5, 7 второй области 12 удерживается на расстоянии от нижней пластины 9 указанным конструкционным изоляционным вспененным материалом. Конструкционный изоляционный вспененный материал имеет в направлении толщины стенки резервуара коэффициент теплового сжатия, который больше, чем коэффициент теплового сжатия разделителей в указанном направлении толщины стенки резервуара. Подобным образом конструкционный изоляционный вспененный материал имеет в направлении толщины стенки резервуара модуль упругости, который меньше, чем модуль упругости разделителей в указанном направлении толщины стенки резервуара.
Конструкционный изоляционный вспененный материал может принимать множество форм, причем конструкционный изоляционный вспененный материал в дополнение к теплоизоляционной функции имеет функцию удержания нижних пластин 9 и облицовочных пластин 10 на расстоянии друг от друга. Таким образом, механическая прочность в направлении толщины изоляционных блоков 5, 7 второй области 12 главным образом определяется характеристиками конструкционного изоляционного вспененного материала. Изоляционные блоки 5, 7, содержащие такой конструкционный изоляционный вспененный материал, могут принимать множество форм.
3
3
3
Например, блоки 5, 7 второй области могут содержать пенополиуретан, конструктивно способный удерживать нижнюю пластину и облицовочную пластину на расстоянии друг от друга. Конструкционный изоляционный вспененный материал представляет собой, например, пенополиуретан, армированный стекловолокном или арамидным волокном, имеющий плотность от 120 до 140 кг/м. Конструкционный изоляционный вспененный материал также может представлять собой армированный пенополиуретан высокой плотности, имеющий плотность, превышающую или равную 170 кг/м, предпочтительно равную 210 кг/м. Изоляционные блоки 5, 7, например, описаны в документе FR 2813111. Подобным образом в документах WO 2013124556 и WO 2013017781 описаны изоляционные блоки 5, 7, содержащие слой конструкционного изоляционного вспененного материала, расположенный между нижней пластиной и облицовочной пластиной и удерживающий их на расстоянии друг от друга.
Изоляционные блоки 5, 7 второй области 12 могут иметь случайные области усиления. Однако за исключением случайных областей усиления нижняя и облицовочная пластины изоляционных блоков в этих документах удерживаются на расстоянии друг от друга главным образом конструкционным изоляционным вспененным материалом. Например, изоляционные блоки 5, 7 второй области 12 могут включать в себя угловые стойки для усиления анкерных областей изоляционного блока 5, 7. Однако угловые стойки образуют отдельные случайные области, и нижняя пластина 9 и облицовочная пластина 10 удерживаются на расстоянии друг от друга главным образом конструкционным изоляционным вспененным материалом. В документе WO 2013017781 описан примерный вариант выполнения таких изоляционных блоков 5, 7 второй области 12, содержащих угловые стойки.
В документах, указанных выше, также приведены другие детали изготовления герметичных и теплоизоляционных резервуаров, в частности, вспомогательной 2 и основной 4 уплотнительных мембран, анкерных элементов изоляционных барьеров 1, 3. Другие возможные примерные варианты выполнения уплотнительных мембран на основе гофрированных металлических листов также описаны в документе WO 2016/046487, WO 2013004943 или WO 2014057221.
Изоляционные блоки 5, 7 первой области 11 имеют хорошие характеристики устойчивости к напряжению за счет разделителей. Однако разделители также образуют места большей теплопроводности между нижней пластиной 9 и облицовочной пластиной 10.
С другой стороны, изоляционные блоки 5, 7 второй области 12 имеют хорошие теплоизоляционные свойства, лучше, чем в первой области 11. Однако изоляционные блоки 5, 7 второй области 12 имеют меньшую устойчивость к напряжению, чем изоляционные блоки 5, 7 первой области 11.
Предпочтительно первая область 11 расположена смежно с углом резервуара, а вторая область 12 расположена в центральной части стенки. В частности, изоляционные блоки в резервуаре подвергаются разным напряжениям в зависимости от их местоположения. В частности, изоляционные блоки, расположенные в угловых областях резервуара, а именно в первой области 11, как правило, подвергаются более высоким напряжениям, чем изоляционные блоки, расположенные в плоских областях резервуара, а именно во второй области 12.
В варианте выполнения, который не проиллюстрирован, первая область 11 может быть расположена смежно с участком стенки резервуара, где должны прерываться уплотнительные мембраны, например, с участком стенки резервуара, через который проходит трубопровод, в частности, трубопровод с газовым куполом, участком стенки резервуара, через который проходит опорная стойка, например, для насоса, или участком стенки резервуара на конце жидкостного купола. Участки стенки резервуара, через которые проходит трубопровод или опорная стойка для насоса, описаны, например, в документе WO 2014128381. В частности, в этих конкретных областях резервуара изоляционные блоки также могут подвергаться высоким напряжениям.
За счет расположения, показанного на фиг. 1, тип изоляционных блоков адаптирован к областям резервуара, в которых расположены указанные изоляционные блоки, и, в частности, к напряжениям, которым подвергаются указанные изоляционные блоки в этих областях. Такое расположение изоляционных блоков в резервуаре позволяет получить резервуар, который оптимизирован как с точки зрения теплоизоляции, так и с точки зрения устойчивости к напряжению.
Однако использование изоляционных блоков, имеющих разные конструкции и материалы, приводит к эксплуатационным различиям в функционировании указанных изоляционных блоков, в частности, в отношении сжатия, ползучести, несоответствия размеров с точки зрения толщины изоляционных блоков под действием тепловых изменений, гидростатического и гидродинамического давления в резервуаре и т.д.
Верхняя часть Фиг. 1 иллюстрирует две области 11, 12 в контексте пустого резервуара при температуре окружающей среды, например, 20°C. Нижняя часть Фиг. 1 иллюстрирует две области 11, 12 в контексте резервуара, заполненного СПГ, при температуре -163°C.
Первая область 11 и вторая область 12 имеют идентичную толщину при температуре окружающей среды для обеспечения плоской опорной поверхности для уплотнительных мембран 2, 4.
В остальной части описания выражение «коэффициент теплового сжатия» используется со ссылкой на коэффициент теплового сжатия элемента в направлении толщины стенки резервуара.
Из-за разной конструкции изоляционных блоков 5, 7 первая область 11 и вторая область 12 имеют разные коэффициенты теплового сжатия, разные жесткости, разные пределы ползучести и т.д. Другими словами, первая область 11 и вторая область 12 по-разному ведут себя под действием тепловых нагрузок, груза, ударов жидкости и т.д.
В связи с этим первая область 11 и вторая область 12 имеют разные изменения толщины, когда резервуар заполнен СПГ. Таким образом, если первая область 11 и вторая область 12 имеют идентичную толщину, когда резервуар пуст, как показано в верхней части фиг. 1, между первой областью 11 и второй областью 12 появляется перепад 13 в направлении толщины стенки резервуара, когда резервуар заполнен СПГ, как показано в нижней части фиг. 1. Перепад 13 является особенно большим на основной опорной поверхности, поддерживающей основную уплотнительную мембрану 4, так как этот перепад 13 создается разностью изменения толщины между двумя изоляционными барьерами 1 и 3. Например, в случае первой области, содержащей изоляционные блоки в виде фанерных коробов, и второй области, содержащей изоляционные блоки, выполненные из конструкционного вспененного материала, основной изоляционный барьер 3 толщиной 230 мм и вспомогательный изоляционный барьер 1 толщиной 300 мм, может образовываться перепад 13 примерно до 8-12 мм главным образом в результате совокупного воздействия ударов жидкости и теплового сжатия, что составляет две трети, и в меньшей степени в результате совокупного воздействия давления груза и ползучести.
Однако уплотнительные мембраны 2, 4 оптимально функционируют при плоской геометрии и могут иметь недостатки в случае чрезмерных перепадов. Вот почему в теплоизоляционных барьерах известного уровня техники используются изоляционные блоки, имеющие аналогичные конструкции, по всей поверхности стенок резервуара. Это проблема, в частности, встречается в случае герметичных мембран, выполненных из полос инвара с выступающими краями, хотя она также возникает в случае герметичных мембран, выполненных из гофрированных металлических листов, но в меньшей степени.
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее принцип стенки резервуара, в которой теплоизоляционные барьеры 1, 3 содержат изоляционные блоки 5, 7, расположенные в соответствии с напряжениями, испытываемыми в резервуаре, и при этом обеспечивающие опорную поверхность, подходящую для поддержания уплотнительных мембран 2, 4. Многочисленные варианты выполнения описаны более подробно ниже со ссылкой на фиг. 3-17 для реализации такой стенки резервуара.
Стенка резервуара, показанная на фиг. 2, включает в себя подобно стенке резервуара, описанной со ссылкой на фиг. 1, первую область 11 и вторую область 12, содержащие изоляционные блоки 5, 7, имеющие разные конструкции. Стенка резервуара также включает в себя переходную область 14, расположенную между первой областью 11 и второй областью 12. Переходная область 14 содержит изоляционные блоки 5, 7, выбранные так, что указанная переходная область 14 проявляет промежуточное поведение при сжатии между поведением при сжатии первой области 11 и поведением при сжатии второй области 12.
Как показано в верхней части Фиг. 2, изоляционные блоки 5, 7 переходной области 14 выбраны таким образом, чтобы они находились на одном уровне с изоляционными блоками 5, 7 первой и второй областей 11, 12, когда резервуар пуст при температуре окружающей среды, для обеспечения плоской опорной поверхности для уплотнительных мембран. Однако изоляционные блоки 5, 7 переходной области 14 также выбраны таким образом, что переходная область 14 имеет промежуточную толщину между толщиной первой области 11 и толщиной второй области 12, когда резервуар заполнен СПГ, как показано в нижней части фиг. 2.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изоляционные блоки 5, 7 переходной области 14 выбраны таким образом, что коэффициент теплового сжатия переходной области 14 имеет значение между коэффициентом теплового сжатия первой области 11 и коэффициентом теплового сжатия второй области 12.
Изоляционные блоки 5, 7 переходной области 14 также могут быть выбраны в соответствии с другими характеристиками. Таким образом, изоляционные блоки 5, 7 переходной области 14 могут быть выбраны в соответствии с их жесткостью при ударе, например, для учета эффектов ударов жидкости, содержащейся в резервуаре. Изоляционные блоки 5, 7 переходной области 14 также могут быть выбраны в соответствии с их жесткостью при статическом сжатии для учета давления, связанного с весом жидкости, содержащейся в резервуаре. Также могут учитываться другие характеристики, например, модуль Юнга при сжатии или предел ползучести с течением времени.
Таким образом, в одном варианте выполнения описание, приведенное в отношении коэффициента теплового сжатия, по аналогии применяется в отношении модуля упругости областей стенок резервуара. Первая область 11 имеет модуль упругости, который больше, чем модуль упругости второй области 12, а переходная область имеет модуль упругости, значение которого находится между модулем упругости первой области 11 и модулем упругости второй области 12. Кроме того, модуль упругости переходной области 14 может уменьшаться в направлении от первой области 11 ко второй области 12.
В любом случае, изоляционные блоки 5, 7 переходной области выбраны таким образом, что переходная область 14 имеет промежуточное поведение при сжатии между поведением при сжатии первой и второй областей 11, 12, и так, что толщина переходной области 14 имеет значение между толщиной первой области 11 и толщиной второй области 12, когда резервуар заполнен СПГ.
Переходная область 14 обеспечивает плавный переход между первой областью 11 и второй областью 12. В частности, за счет переходной области 14 перепад 13 между первой областью 11 и второй областью 12 делится на первый перепад 15 и второй перепад 16 меньших размеров. Первый перепад 15 расположен между первой областью 11 и переходной областью 14, а второй перепад 16 расположен между переходной областью 14 и второй областью 12. Таким образом, стенка резервуара не имеет большого перепада 13, как показано на фиг. 1, который может быть неблагоприятен для уплотнительных мембран 2, 4, и при этом имеет области, обладающие устойчивостью к напряжению и изоляционными свойствами, адаптированными к напряжениям в резервуаре. Перепады 15, 16 меньших размеров означают перепады, которые имеют меньший размер, чем перепад 13 между первой областью 11 и второй областью 12.
На Фигурах 3-18 и 20 первая область 11 содержит в основном изоляционном барьере 3 и во вспомогательном изоляционном барьере 1 конструктивно аналогичные изоляционные блоки 5, 7. На Фигурах 3-18 и 20 вторая область 12 содержит в основном изоляционном барьере 3 и во вспомогательном изоляционном барьере 1 конструктивно аналогичные изоляционные блоки 5, 7. Для наглядности на Фигурах 3-17 и 20 показаны только один основной изоляционный блок 7 и один вспомогательный изоляционный блок 5 первой области 11 и второй области 12, но первая область 11 и вторая область 12 могут включать в себя один или множество смежных основных 7 и вспомогательных 5 изоляционных блоков в зависимости от желаемых размеров указанной первой области 11 и второй области 12.
Фиг. 3 иллюстрирует первый вариант выполнения переходной области 14 в стенке резервуара. В первом варианте выполнения переходная область 14 включает в себя вспомогательный изоляционный блок 5 и основной изоляционный блок 7, наложенные друг на друга. Вспомогательный изоляционный блок 5 переходной области 14 идентичен вспомогательным изоляционным блокам 5 первой области 11. Основной изоляционный блок 7 переходной области 14 идентичен основным изоляционным блокам 7 второй области 12. В связи с этим коэффициент теплового сжатия переходной области 14 представляет собой сумму коэффициентов теплового сжатия вспомогательного изоляционного блока 5 первой области 11 и основного изоляционного блока 7 второй области. Таким образом, коэффициент теплового сжатия переходной области 14 имеет значение между коэффициентом теплового сжатия первой области 11 и коэффициентом теплового сжатия второй области 12.
Первый вариант выполнения имеет преимущество простоты изготовления, поскольку он использует стандартизированные изоляционные блоки 5, 7 из первой области 11 и из второй области 12 для образования переходной области 14. Таким образом, первый вариант выполнения позволяет разделить перепад 13 основной опорной поверхности на два перепада 15, 16 меньших размеров.
В соответствии с альтернативой (не показано) первого варианта выполнения основной изоляционный блок 7 переходной области 14 идентичен основным изоляционным блокам 7 первой области 11, а вспомогательный изоляционный блок 5 переходной области 14 идентичен вспомогательным изоляционным блокам 5 второй области 12. Эта альтернатива, которая не показана, также позволяет получить переходную область 14, которую легко изготовить с использованием изоляционных блоков 5, 7, идентичных изоляционным блокам 5, 7 первой области 11 и второй области 12, и при этом обеспечивает переходную область 14, которая делит перепад 13 между первой областью 11 и второй областью 12 на перепады 15, 16, которые допустимы для основной уплотнительной мембраны 4.
Фиг. 4 иллюстрирует второй вариант выполнения переходной области 14. Во втором варианте выполнения переходная область 14 включает в себя вспомогательный изоляционный блок 5, идентичный вспомогательным блокам 5 первой области 11. Однако основной изоляционный барьер 3 переходной области 14 образован основным изоляционным блоком 7, совместно продолжающимся в переходной области 14 и во второй области 12.
Вспомогательный концевой изоляционный блок 17 второй области 12 имеет конструкцию, аналогичную другим вспомогательным изоляционным блокам 5 второй области 12, но меньшие размеры. Таким образом, основной концевой изоляционный блок 18 второй области 12, лежащий на вспомогательном концевом изоляционном блоке 17, имеет выступающий участок 19, выступающий в направлении первой области 11 за пределы вспомогательного концевого изоляционного блока 17. Выступающий участок 18 лежит на вспомогательном изоляционном блоке 5 переходной области 14. Другими словами, выступающий участок 19 образует основной изоляционный барьер 3 в переходной области 14.
Во втором варианте выполнения переходная область 14, с одной стороны, состоит из вспомогательного изоляционного блока 5, идентичного вспомогательным изоляционным блокам 5 первой области 11, а, с другой стороны, состоит из выступающего участка 19 основного концевого изоляционного блока 17 второй области 12. Следовательно, переходная область 14 имеет коэффициент теплового сжатия, идентичный коэффициенту теплового сжатия переходной области 14, описанной в отношении первого варианта выполнения, показанного на фиг. 3. Однако во втором варианте выполнения основной изоляционный барьер 3 не имеет перепада 16 между переходной областью 14 и второй областью 12. В частности, перепад 16, имеющийся в первом варианте выполнения, преимущественно поглощается основным концевым изоляционным блоком 18, который совместно продолжается в переходной области 14 и во второй области 12, и который имеет плоскую опорную поверхность, наклоненную между переходной областью 14 и второй областью 12.
Фиг. 5 иллюстрирует возможную реализацию второго варианта выполнения, показанного на фиг. 4.
На этой фигуре первая область 11 представляет собой угловую область стенки резервуара. Такой угол резервуара описан, например, в документе FR 2798358 или WO 2015007974. Угол резервуара включает в себя изоляционные блоки 5, 7 в виде фанерных коробов, ограничивающих внутреннее пространство, заполненное изоляционной прокладкой, например, перлитом. Во внутреннем пространстве коробов распределенным образом расположены опорные разделители для обеспечения высокой устойчивости коробов к напряжению. Короба аналогичной конструкции используются для изготовления основного теплоизоляционного барьера и вспомогательного теплоизоляционного барьера.
3
Вторая область состоит из изоляционных блоков 5, 7, содержащих изоляционную прокладку 8 в виде конструкционного изоляционного вспененного материала, расположенного между нижней пластиной 9 и облицовочной пластиной 10. Изоляционные блоки 5, 7 дополнительно содержат промежуточную пластину 20, расположенную в изоляционной прокладке 8, причем указанная изоляционная прокладка 8 содержит верхний изоляционный вспененный материал 21, расположенный между облицовочной пластиной 10 и промежуточной пластиной 20, и нижний изоляционный вспененный материал 22, расположенный между промежуточной пластиной 20 и нижней пластиной 9. Верхний изоляционный вспененный материал 21 и нижний изоляционный вспененный материал 22 представляют собой, например, пенополиуретан, имеющий плотность 130 кг/м. В варианте выполнения, показанном на фиг. 5, вспомогательный изоляционный блок 5 второй области 12 представляет собой, например, вспомогательный изоляционный блок, описанный в документе WO 2014096600. На фиг. 5 основной изоляционный блок 7 второй области 12 представляет собой, например, основной изоляционный блок, описанный в документе WO 2013124556.
Вспомогательная 2 и основная 4 уплотнительные мембраны в этом случае изготовлены из инваровых полос с выступающими краями, например, размером 500 мм. Выступающие края двух смежных инваровых полос, попарно приварены на сварочных опорах, закрепленных в облицовочной пластине 10 изоляционных блоков 5, 7, образующей опорную поверхность, на которой лежат указанные инваровые полосы. Соединительное кольцо имеет основное и вспомогательное анкерные крылья 23, один конец которых приварен к несущей конструкции 6, а другой конец приварен к концу основной 4 и вспомогательной 2 уплотнительных мембран соответственно для закрепления указанной основной 4 и вспомогательной 2 уплотнительных мембран на несущей конструкции 6. Соединительное кольцо, например, описано в документе FR 2798358, WO 8909909 или WO 2015007974.
В другом варианте выполнения соединительное кольцо состоит только из вспомогательных анкерных крыльев 23, один конец которых приварен к несущей конструкции 6, а другой конец приварен к концу вспомогательной уплотнительной мембраны 2 для закрепления указанной вспомогательной уплотнительной мембраны 2 на несущей конструкции 6.
Для улучшения поглощения перепадов 15, 16, связанных с различиями в конструкции изоляционных блоков 5, 7 между разными областями 11, 12, 14 стенки резервуара, основная уплотнительная мембрана 4 предпочтительно содержит участок мембраны с гофрами 24. Гофры 24 продолжаются вдоль перепадов 15, 16. Гофры 24, например, изготовлены из гофрированного металлического листа, например, как описано в документе FR 2691520. Гофрированный металлический лист расположен между одним концом 25 инваровых полос основной уплотнительной мембраны 4 и основным анкерным крылом 23 соединительного кольца. Между гофрированным металлическим листом и основным анкерным крылом 23 также могут быть расположены различные металлические части (не показаны), например, уголковый профиль, образующий край основной уплотнительной мембраны 4 в углу резервуара.
Фиг. 5 иллюстрирует в качестве примера первую область 11, содержащую, с одной стороны, изоляционные блоки 5, 7 внутри соединительного кольца, а, с другой стороны, основной изоляционный блок 7 и вспомогательный изоляционный блок 5 снаружи соединительного кольца. Такая конфигурация является предпочтительной, так как основной изоляционный блок 7 и вспомогательный изоляционный блок 5 первой области 11, расположенные снаружи соединительного кольца, помогают обеспечить высокую эффективность соединительного кольца в углу резервуара и сварных швов между соединительным кольцом и мембранами. Однако первая область может включают в себя только изоляционные блоки, расположенные внутри соединительного кольца, так что переходная область 14 будет расположена непосредственно смежно с соединительным кольцом.
Фиг. 6-8 иллюстрируют третий вариант выполнения переходной области 14. Третий вариант выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что переходная область 14 содержит по меньшей мере один изоляционный блок 26, который отличается от изоляционных блоков 5, 7 первой области 11 и второй области 12. Этот или эти отличающиеся изоляционные блоки 26 имеют коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентами теплового сжатия смежных изоляционных блоков 5, 7 в соответствующем изоляционном барьере 1, 3.
Таким образом, на фиг. 6 переходная область 14 содержит вспомогательный изоляционный блок 5, идентичный вспомогательному изоляционному блоку 5 первой области 11, и отличающийся изоляционный блок 26, расположенные в основном изоляционном барьере 1. Отличающийся изоляционный блок 26 образует основной изоляционный блок 7 переходной области 14, имеющий коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентами теплового сжатия основных изоляционных блоков 7 первой области 11 и второй области 12.
С другой стороны, на фиг. 7 переходная область 14 содержит основной изоляционный блок 7, идентичный основным изоляционным блокам 7 второй области 12, и отличающийся изоляционный блок 26, расположенный во вспомогательном изоляционном барьере 1. Отличающийся изоляционный блок 26 образует вспомогательный изоляционный блок 5 переходной области 14, имеющий коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентами теплового сжатия вспомогательных изоляционных блоков 5 первой области 11 и второй области 12.
На фиг. 8 переходная область 14 содержит два отличающихся изоляционных блока 26, наложенных друг на друга. Отличающиеся изоляционные блоки 26 образуют основной изоляционный блок 7 и вспомогательный изоляционный блок 5 переходной области, которые имеют аналогичные конструкции и коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентами смежных изоляционных блоков 5, 7 первой области 11 и второй области 12.
3
3
Отличающиеся изоляционные блоки 26 переходной области 14 в третьем варианте выполнения представляют собой, например, изоляционные блоки, содержащие облицовочную пластину 10 и нижнюю пластину 9, удерживаемые на расстоянии друг от друга отличающимся конструкционным изоляционным вспененным материалом 27, причем этот отличающийся конструкционный изоляционный вспененный материал 27 отличается от конструкционного изоляционного вспененного материала изоляционных блоков 5, 7 второй области 12. Например, изоляционные блоки 5, 7 второй области 12 могут включать в себя пенополиуретан, имеющий плотность 130 кг/м, тогда как отличающийся конструкционный изоляционный вспененный материал 27 представляет собой армированный пенополиуретан, который имеет плотность 210 кг/м. Таким образом, переходная область 14 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия первой области 11 и коэффициентом теплового сжатия второй области 12.
Фиг. 9 иллюстрирует четвертый вариант выполнения переходной области 14. В четвертом варианте выполнения переходная область 14 содержит множество основных изоляционных блоков 7 и множество вспомогательных изоляционных блоков 5. Вариант выполнения позволяет разделить переходную область 14 на несколько подобластей, каждая из которых имеет разные коэффициенты теплового сжатия, и, следовательно, разделить перепад 13 между первой областью 11 и второй областью 12 на множество перепадов меньших размеров. На Фиг. 9 переходная область 14 разделена на первую подобласть 28 и вторую подобласть 29. Первая подобласть 28 расположена смежно с первой областью 11, а вторая подобласть 28 расположена смежно со второй областью 12.
Первая подобласть 28 переходной области 14 содержит вспомогательный изоляционный блок 5, идентичный вспомогательным изоляционным блокам 5 первой области 11, и основной изоляционный блок 7, идентичный основным изоляционным блокам 7 второй области 12. Другими словами, первая подобласть 28 изготовлена в соответствии с первым вариантом выполнения, описанным выше со ссылкой на фиг. 3.
Вторая подобласть 29 переходной области 14 содержит основной изоляционный блок 7, идентичный основным изоляционным блокам 7 второй области 12. Однако вспомогательный изоляционный блок 5 второй подобласти 29 представляет собой комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30. Комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия вспомогательного изоляционного блока 5 первой области 11 и коэффициентом теплового сжатия вспомогательного изоляционного блока 5 второй области 12. Таким образом, вторая подобласть 29 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия первой подобласти 28 и коэффициентом теплового сжатия второй области 12. В связи с этим перепад 14 между первой областью 11 и второй областью 12 делится на первый перепад, разделяющий первую область 11 и первую подобласть 28, второй перепад, разделяющий первую подобласть 28 и вторую подобласть 29, и третий перепад, разделяющий вторую подобласть 29 и вторую область 12.
Для обеспечения подходящего коэффициента теплового сжатия комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30 содержит верхний элемент 31 и нижний элемент 32, наложенные друг на друга в направлении толщины. Комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30, например, содержит нижний элемент 32, образованный нижней пластиной 9 и нижней конструкционной изоляционной прокладкой 33, и верхний элемент 31, образованный изоляционным коробом. Изоляционный короб содержит промежуточную пластину 34 и облицовочную пластину 10, удерживаемые на расстоянии друг от друга опорными разделителями подобно изоляционным блокам 5, 7 первой области 11.
Для получения комбинированного вспомогательного изоляционного блока 30 с коэффициентом теплового сжатия, имеющим значение между коэффициентами теплового сжатия вспомогательных изоляционных блоков 5 первой области 11 и второй области 12, могут быть использованы другие реализации. В соответствии с одним вариантом выполнения верхний элемент 31 может быть выполнен из конструкционного изоляционного вспененного материала, имеющего плотность, которая больше, чем плотность конструкционного изоляционного вспененного материала вспомогательных изоляционных блоков 5 второй области 12. В другом варианте выполнения нижний элемент 32 представляет собой короб, а верхний элемент 31 содержит конструкционный изоляционный вспененный материал. В одном варианте выполнения соответствующая толщина верхнего элемента 31 и нижнего элемента 32 адаптирована к коэффициенту теплового сжатия, необходимому для комбинированного вспомогательного изоляционного блока 30.
Фиг. 10 иллюстрирует реализацию четвертого варианта выполнения, показанного на фиг. 9. В соответствии с этой реализацией первую область 11 и вторую область 12 получают подобно первой и второй областям 11, 12, описанным выше со ссылкой на фиг. 5.
Первая подобласть 28 переходной области 14 содержит вспомогательный изоляционный блок 5 в виде короба, идентичный вспомогательным изоляционным блокам 5 первой области 11. Основной изоляционный блок 7 первой подобласти 28 содержит армированный пенополиуретан 35 высокой плотности, имеющий плотность больше, чем плотность конструкционного изоляционного вспененного материала основных изоляционных блоков 7 второй области 12, так что первая подобласть 28 переходной области 14 имеет коэффициент теплового сжатия больше, чем коэффициент теплового сжатия первой области 11, но меньше, чем коэффициент теплового сжатия второй области 12. Основной изоляционный блок 7 переходной области 14 может дополнительно включать в себя промежуточную пластину 20, размещенную в армированном пенополиуретане 35 высокой плотности, причем указанный армированный пенополиуретан 35 высокой плотности расположен между облицовочной пластиной 10 и промежуточной пластиной 20 и между промежуточной пластиной 20 и нижней пластиной 9.
Вторая подобласть 29 переходной области 14 содержит комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30. Вторая подобласть 29 содержит основной изоляционный блок 7, идентичный основному изоляционному блоку 7 первой подобласти 28. Комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30 имеет нижний элемент 32, выполненный из конструкционного изоляционного вспененного материала, идентичного конструкционному изоляционному вспененному материалу вспомогательных изоляционных блоков 5 второй области 12. Верхний элемент 31 комбинированного вспомогательного изоляционного блока 30 представляет собой короб, имеющий конструкцию, аналогичную конструкции вспомогательных изоляционных блоков 5 первой области 11. Таким образом, комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия вспомогательного изоляционного блока 5 первой подобласти 28 и коэффициентом теплового сжатия вспомогательных изоляционных блоков 5 второй области 12. В связи с этим вторая подобласть 29 переходной области 14 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия первой подобласти 28 переходной области 14 и коэффициентом теплового сжатия второй области 12.
Фиг. 11 и 12 схематически иллюстрируют пятый вариант выполнения переходной области 14. В пятом варианте выполнения вспомогательный изоляционный блок 5 переходной области 14 идентичен вспомогательному изоляционному блоку 5 первой области 11. Основной изоляционный блок 7 переходной области 14 представляет собой комбинированный основной изоляционный блок 36. Подобно комбинированному вспомогательному изоляционному блоку 30, комбинированный основной изоляционный блок 36 содержит верхний элемент 37 и нижний элемент 38, которые наложены друг на друга и имеют разные конструкции и коэффициенты теплового сжатия. Однако комбинированный основной изоляционный блок 36 пятого варианта выполнения отличается от комбинированного вспомогательного изоляционного блока 30 четвертого варианта выполнения тем, что граница между нижним элементом 38 и верхним элементом 37 указанного комбинированного основного изоляционного блока 36 наклонена относительно нижней 9 и облицовочной 10 пластин. Другими словами, нижний элемент 38 комбинированного основного изоляционного блока 36 имеет толщину, которая постепенно уменьшается в направлении от первой области 11 ко второй области 12, а верхний элемент 37 имеет толщину, которая постепенно увеличивается в направлении от первой области 11 ко второй области 12. Кроме того, коэффициент теплового сжатия нижнего элемента 38 меньше, чем коэффициент теплового сжатия верхнего элемента 37, так что коэффициент теплового сжатия комбинированного основного изоляционного блока 36 постепенно увеличивается в направлении от первой области 11 ко второй области 12.
Пятый вариант выполнения предпочтительно позволяет уменьшить перепады между переходной областью 14 и первой и второй областями 11, 12, причем комбинированный основной изоляционный блок 36 поглощает часть разности толщины между первой областью 11 и второй областью 12 при его деформации вследствие постепенного изменения коэффициента теплового сжатия.
В варианте выполнения, который не проиллюстрирован, наклон границы изменен на противоположный, так что толщина верхнего элемента 37 постепенно уменьшается в направлении от первой области 11 ко второй области 12, а толщина нижнего элемента 38 постепенно увеличивается в направлении от первой области 11 ко второй области 12. В этом варианте выполнения, который не проиллюстрирован, коэффициент теплового сжатия верхнего элемента 37 меньше, чем коэффициент теплового сжатия нижнего элемента 38.
Верхний 37 и нижний 38 элементы имеют такие размеры, что толщина комбинированного основного изоляционного блока 36 остается постоянной при температуре окружающей среды в резервуаре.
В первом альтернативном варианте, показанном на фиг. 11, нижний элемент 38 представляет собой короб, ограниченный в направлении толщины стенки резервуара нижней пластиной 9 комбинированного основного изоляционного блока 36 и промежуточной пластиной 39. Промежуточная пластина 39 наклонена относительно нижней пластины 9, так что толщина указанного короба уменьшается в направлении от первой области 11 ко второй области 12. Короб имеет опорные разделители, удерживающие нижнюю пластину 9 комбинированного основного изоляционного блока 36 и промежуточную пластину 39 на расстоянии друг от друга.
Верхний элемент 37 содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, расположенный между промежуточной пластиной 39 и облицовочной пластиной 10 комбинированного основного изоляционного элемента 36. На Фиг. 11 конструкционный изоляционный вспененный материал идентичен конструкционному изоляционному вспененному материалу основных изоляционных блоков 7 второй области 12.
Таким образом, комбинированный основной изоляционный блок 36 имеет коэффициент теплового сжатия, постепенно увеличивающийся в направлении от первой области 11 ко второй области 12. В частности, коэффициент теплового сжатия комбинированного основного изоляционного блока 36 идентичен коэффициенту теплового сжатия основного изоляционного блока 7 первой области 11 со стороны указанной первой области 11 и постепенно увеличивается в направлении второй области 12, пока не достигнет по существу значения коэффициента теплового сжатия основного изоляционного блока 7 второй области 12.
В другом альтернативном варианте, показанном на фиг. 12, нижний элемент 38 комбинированного основного изоляционного блока 36 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия основных изоляционных блоков 7 первой области 11 и коэффициентом теплового сжатия основных изоляционных блоков 7 второй области 12. Например, нижний элемент 38 выполнен из конструкционного изоляционного вспененного материала 40 высокой плотности, имеющего коэффициент теплового сжатия, который меньше, чем коэффициент теплового сжатия конструкционного изоляционного вспененного материала основных изоляционных блоков 7 второй области 12. Верхний элемент 37 указанного комбинированного основного изоляционного блока 36 в альтернативном варианте идентичен верхнему элементу 37 комбинированного основного изоляционного блока 36, описанному со ссылкой на фиг. 11, то есть выполнен из конструкционного изоляционного вспененного материала, идентичного конструкционному изоляционному вспененному материалу второй области 12.
В альтернативном варианте, который не показан, нижний элемент 38 комбинированного основного изоляционного блока 36 представляет собой короб, описанный выше со ссылкой на фиг. 11, а верхний элемент 37 указанного комбинированного изоляционного блока 36 содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, плотность которого больше, чем плотность конструкционного изоляционного вспененного материала основных изоляционных блоков 7 второй области 12.
Фиг. 13 иллюстрирует реализацию пятого варианта выполнения, показанного на фиг. 11 или 12. Фиг. 14 иллюстрирует изоляционный модуль переходной области, показанной на фиг. 13.
Фиг. 15 схематически иллюстрирует шестой вариант выполнения переходной области 14. Подобно комбинированному основному изоляционному блоку 36 пятого варианта выполнения, основной изоляционный блок 7 переходной области 14 в шестом варианте выполнения имеет коэффициент теплового сжатия, который постепенно уменьшается в направлении от первой области 11 ко второй области 12. Однако в шестом варианте выполнения постепенное уменьшение коэффициента теплового сжатия основного изоляционного блока 7 переходной области 14 достигается за счет использования блоков конструкционного вспененного материала, имеющих разные коэффициенты теплового сжатия, в указанном основном изоляционном блоке 7.
Таким образом, основный изоляционный блок 7 переходной области содержит конструкционный изоляционный вспененный материал, удерживающий нижнюю пластину 9 и облицовочную пластину 10 на расстоянии друг от друга. Конструкционный изоляционный вспененный материал имеет два участка, а именно первый участок 41, расположенный вблизи первой области 11, и второй участок 42, расположенный вблизи второй области 12. Граница между первым участком 41 и вторым участком 42 имеет по меньшей мере один перепад 43 в направлении толщины основного изоляционного блока 7 переходной области 14. Перепад 43 обеспечивает постепенное уменьшение толщины первого участка 41 и постепенное увеличение толщины второго участка 42 в направлении от первой области 11 ко второй области 12.
Первый участок 41 конструкционного изоляционного вспененного материала имеет коэффициент теплового сжатия, который меньше, чем коэффициент теплового сжатия второго участка 42. Таким образом, основной изоляционный блок 7 переходной области 14 имеет коэффициент теплового сжатия, увеличивающийся в направлении от первой области 11 ко второй области 12.
Фиг. 16 иллюстрирует реализацию шестого варианта выполнения, показанного на фиг. 15. Фиг. 17 иллюстрирует изоляционный модуль переходной области, показанной на фиг. 15. На этих фигурах первый участок 41 и второй участок 42 выполнены с использованием пенополиуретана, армированного волокном, например, стекловолокном. Однако пенополиуретан первого участка 41 расположен таким образом, что волокна ориентированы в направлении толщины основного изоляционного блока 7, как показано стрелками 44. Пенополиуретан второго участка 42 расположен таким образом, что волокна ориентированы в направлении, перпендикулярном направлению толщины основного изоляционного блока 7, как показано стрелками 45. Такое расположение аналогично ступеням лестницы, образованной первым участком 41 и вторым участком 42.
-6
-1
-6
-1
-6
-1
Разница ориентации волокон между первым участком 41 и вторым участком 42 позволяет получить разные коэффициенты теплового сжатия между первым участком 41 и вторым участком 42, даже если для изготовления этих двух участков 41 и 42 используется один и тот же пенополиуретан. Таким образом, первый участок 41, выполненный из пенополиуретана с волокнами, ориентированными в направлении толщины основного изоляционного блока 7, имеет, например, коэффициент теплового сжатия порядка от 25×10 K до 27×10 K для 10% по массе стекловолокна, тогда как второй участок 42, выполненный из пенополиуретана с волокнами, ориентированными перпендикулярно толщине основного изоляционного блока 7, имеет, например, коэффициент теплового сжатия порядка 60×10 K.
-6
-1
Другим способом получения разных коэффициентов теплового сжатия между первым участком 41 и вторым участком 42 может быть изменение содержания волокон в пенополиуретане и их свойств для обеспечения коэффициента теплового сжатия от 15 до 60×10 K.
В одном варианте выполнения первая область 11 расположена вдоль всех краев стенок резервуара, вторая область 12 расположена на всех центральных участках стенок резервуара, а переходная область 14 расположена между всеми первыми и вторыми областями 11, 12 стенок резервуара. Фиг. 18 схематически иллюстрирует поперечную стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара, содержащую первую область, переходную область и вторую область в соответствии с изобретением, расположенные в соответствии с этим вариантом выполнения.
Фиг. 20 иллюстрирует стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с седьмым вариантом выполнения.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 20, первая область 11 представляет собой угловую область стенки резервуара, содержащую изоляционные блоки 5, 7 в виде фанерных коробов, ограничивающих внутреннее пространство, заполненное изоляционной прокладкой, например, перлитом или стекловатой. Во внутреннем пространстве коробов распределенным образом расположены опорные разделители для обеспечения высокой устойчивости коробов к напряжению. Следовательно, первая область 11 расположена на соединительном кольце, а изоляционные блоки 5, 7 расположены внутри соединительного кольца.
3
Вторая область 12 состоит из изоляционных блоков 5, 7, содержащих изоляционную прокладку 8 в виде конструкционного изоляционного вспененного материала, расположенного между нижней пластиной 9 и облицовочной пластиной 10. Изоляционные блоки 5, 7 дополнительно содержат промежуточную пластину 20, расположенную в изоляционной прокладке 8, причем указанная изоляционная прокладка 8 содержит верхний изоляционный вспененный материал 21, расположенный между облицовочной пластиной 10 и промежуточной пластиной 20, и нижний изоляционный вспененный материал 22, расположенный между промежуточной пластиной 20 и нижней пластиной 9. Верхний изоляционный вспененный материал 21 и нижний изоляционный вспененный материал 22 представляют собой, например, пенополиуретан, имеющий плотность 130 кг/м. В варианте выполнения, показанном на фиг. 5, вспомогательный изоляционный блок 5 второй области 12 представляет собой, например, вспомогательный изоляционный блок, описанный в документе WO 2014096600. На фиг. 5 основной изоляционный блок 7 второй области 12 представляет собой, например, основной изоляционный блок, описанный в документе WO 2013124556.
Первая подобласть 28 переходной области 14 содержит вспомогательный изоляционный блок 5 в виде короба, идентичный вспомогательным изоляционным блокам 5 первой области 11. Основной изоляционный блок 7 первой подобласти 28 содержит армированный пенополиуретан 35 высокой плотности, имеющий плотность больше, чем плотность конструкционного изоляционного вспененного материала основных изоляционных блоков 7 второй области 12, так что первая подобласть 28 переходной области 14 имеет коэффициент теплового сжатия больше, чем коэффициент теплового сжатия первой области 11, но меньше, чем коэффициент теплового сжатия второй области 12. Основной изоляционный блок 7 переходной области 14 в этом варианте выполнения включает в себя промежуточную пластину 20, размещенную в армированном пенополиуретане 35 высокой плотности, причем указанный армированный пенополиуретан 35 высокой плотности расположен между облицовочной пластиной 10 и промежуточной пластиной 20 и между промежуточной пластиной 20 и нижней пластиной 9.
Вторая подобласть 29 переходной области 14 содержит комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30. Вторая подобласть 29 содержит основной изоляционный блок 7, идентичный основному изоляционному блоку 7 первой подобласти 28. Комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30 имеет нижний элемент 32, выполненный из конструкционного изоляционного вспененного материала, идентичного конструкционному изоляционному вспененному материалу вспомогательных изоляционных блоков 5 второй области 12. Верхний элемент 31 комбинированного вспомогательного изоляционного блока 30 представляет собой короб, имеющий конструкцию, аналогичную конструкции вспомогательных изоляционных блоков 5 первой области 11. Таким образом, комбинированный вспомогательный изоляционный блок 30 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия вспомогательного изоляционного блока 5 первой подобласти 28 и коэффициентом теплового сжатия вспомогательных изоляционных блоков 5 второй области 12. В связи с этим вторая подобласть 29 переходной области 14 имеет коэффициент теплового сжатия, который имеет значение между коэффициентом теплового сжатия первой подобласти 28 переходной области 14 и коэффициентом теплового сжатия второй области 12.
Как показано на фиг. 20, основная герметичная мембрана 4 состоит из гофрированных металлических пластин. Гофрированные металлические пластины, например, выполнены из нержавеющей стали толщиной приблизительно 1,2 мм и размером 3 м × 1 м. Металлическая пластина прямоугольной формы содержит первый ряд параллельных гофров, называемых низкими гофрами, продолжающихся в направлении y от одного края листа до другого края, и второй ряд параллельных гофров, называемых высокими гофрами, продолжающихся в направлении x от одного края металлического листа до другого края. Направления x и y рядов гофров перпендикулярны друг другу. Гофры выступают, например, с той же стороны, что и внутренняя поверхность металлического листа 1, которая предназначена для контакта с текучей средой, содержащейся в резервуаре. Края металлической пластины в этом случае параллельны гофрам. Следует отметить, что выражения «высокие» и «низкие» имеют относительное значение и означают, что «низкие» гофры имеют меньшую высоту, чем «высокие» гофры. Альтернативно гофры могут иметь одинаковую высоту.
Металлическая пластина имеет множество плоских поверхностей между гофрами. Некоторые гофры могут быть расположены между изоляционными блоками 7 или на плоских частях изоляционных блоков 7. На каждом пересечении между низким гофром и высоким гофром металлическая пластина имеет узловую область. Узловая область имеет центральный участок, имеющий вершину, выступающую внутрь или наружу резервуара. Кроме того, центральный участок ограничен, с одной стороны, парой вогнутых гофров, образованных в гребне высокого гофра, а, с другой стороны, парой выемок 8, в которые входит низкий гофр.
Выше описана основная герметичная мембрана, в которой гофры непрерывны на пересечениях между двумя рядами гофров. Основная герметичная мембрана также может иметь два ряда взаимно перпендикулярных гофров, причем некоторые гофры прерываются на пересечениях между двумя рядами. Например, промежутки распределены чередующимся образом в первом ряду гофров и втором ряду гофров, и в ряду гофров промежутки в одном гофре смещены с шагом в один гофр относительно промежутков в смежном параллельном гофре.
Так как герметичная мембрана такого типа, состоящая из гофрированных листов, менее чувствительна к появлению перепадов во время теплового сжатия теплоизоляционных барьеров 1, 3 и более устойчива к напряжениям, не обязательно размещать основной изоляционный блок 7 и вспомогательный изоляционный блок 5 снаружи соединительного кольца в первой области, как в варианте выполнения, показанном на фиг. 10. Таким образом, первая область 11 состоит только из изоляционных блоков 5, 7 внутри соединительного кольца. Переходная область 14 расположена непосредственно смежно с соединительным кольцом.
В варианте выполнения, который не проиллюстрирован, первая область 11 также может представлять собой газовый купол, жидкостный купол или область для крепления опорной стойки для насоса. Например, в случае области для крепления опорной стойки для насоса первая область 11 окружает опорную стойку, а вспомогательная мембрана 2 прикреплена к анкерному крылу 23 крепежной области. Таким образом, переходная область 14 продолжается со всех сторон первой области 11.
Технология изготовления резервуара, описанная выше, может использоваться для резервуаров для хранения разных типов, например, для изготовления резервуара для хранения СПГ в береговом сооружении или на плавучей конструкции, например, на судне для перевозки СПГ или т.п.
Со ссылкой на фиг. 19 вид с вырезом судна 70 для перевозки СПГ иллюстрирует герметичный и изолированный резервуар 71 в общем призматической формы, установленный в двойном корпусе 72 судна. Стенка резервуара 71 содержит основной герметичный барьер, контактирующий с СПГ, содержащимся в резервуаре, вспомогательный герметичный барьер, расположенный между основным герметичным барьером и двойным корпусом 72 судна, и два изоляционных барьера, расположенных соответственно между основным герметичным барьером и вспомогательным герметичным барьером и между вспомогательным герметичным барьером и двойным корпусом 72.
Как известно, трубопроводы 73 загрузки/разгрузки, расположенные на верхней палубе судна, могут быть соединены с помощью соответствующих соединителей с морским или портовым терминалом для передачи СПГ в резервуар 71 или из него.
Фиг. 19 иллюстрирует пример морского терминала, содержащего станцию 75 загрузки и разгрузки, подводный трубопровод 76 и береговое сооружение 77. Станция 75 загрузки и разгрузки представляет собой прибрежное стационарное сооружение, содержащее подвижный рукав 74 и колонну 78, которая поддерживает подвижный рукав 74. Подвижный рукав 74 содержит пучок изолированных гибких трубопроводов 79, которые могут быть соединены с трубопроводами 73 загрузки и разгрузки. Регулируемый подвижный рукав 74 может регулироваться для адаптации к судам для перевозки СПГ всех размеров. Внутри колонны 78 проходит соединительный трубопровод (не показан). Станция 75 загрузки и разгрузки позволяет выполнять загрузку и разгрузку судна 70 для перевозки СПГ из берегового сооружения 77 и на него. Сооружение содержит резервуары 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубопроводы 81, соединенные подводным трубопроводом 76 со станцией 75 загрузки или разгрузки. Подводный трубопровод 76 позволяет передавать сжиженный газ между станцией 75 загрузки или разгрузки и береговым сооружением 77 на большое расстояние, например, 5 км, что позволяет останавливать судно 70 для перевозки СПГ на большом расстоянии от берега во время операций загрузки и разгрузки.
Для создания давления, необходимого для передачи сжиженного газа, используются насосы, установленные на борту судна 70, и/или насосы, установленные в береговом сооружении 77, и/или насосы, установленные на станции 75 загрузки и разгрузки.
Хотя изобретение описано со ссылкой на несколько конкретных вариантов выполнения, очевидно, что оно никоим образом не ограничивается ими, и что оно включает в себя все технические эквиваленты описанных средств, а также их сочетания, если они находятся в пределах объема изобретения.
Таким образом, приведенные выше примеры представляют стенку резервуара, содержащую изоляционные барьеры, образующие по существу плоские опорные поверхности в пустом резервуаре и имеющие перепады толщины между разными областями стенок резервуара, когда резервуар заполнен СПГ. Однако конструкция может быть изменена таким образом, что стенки резервуара будут иметь перепад толщины в пустом резервуаре и плоские опорные поверхности, когда резервуар заполнен СПГ.
Кроме того, примерные варианты выполнения переходной области, описанные выше, могут быть объединены друг с другом, например, в контексте переходной области, содержащей множество основных 7 и вспомогательных 5 изоляционных блоков для создания множества подобластей переходной области 14 с коэффициентами теплового сжатия, увеличивающимися в направлении от первой области 11 ко второй области 12.
Использование глагола «содержать» или «включать в себя» и производных форм не исключает наличия других элементов или других этапов в дополнение к указанным в пункте формулы изобретения. Использование единственного числа для элемента или этапа не исключает наличия множества таких элементов или этапов, если не указано иное.
В формуле изобретения любая ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.