СПОСОБ МОНТАЖА ТРАНСПОРТНОГО РЕЗЕРВУАРА НА СУДНЕ И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ СУДНО
MOUNTING METHOD OF TRANSPORT RESERVOIR ON VESSEL AND CORRESPONDING VESSEL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу монтажа транспортного резервуара на судне и к судну, снабженному таким транспортным резервуаром.
Уровень техники
Транспортные резервуары на судах широко известны для транспортировки жидких сред, таких как химикаты, нефть, сжиженные газы и сельскохозяйственные продукты. Такие суда обычно называют танкерами.
Танкеры могут быть оборудованы прямоугольными транспортными резервуарами, которые являются неотъемлемой частью судна - так называемые парцельные танкеры. Транспортные резервуары являются частью конструкции судна, в которой стенки резервуара образованы корпусом судна, расположенными в нем профилированными поперечными переборками и продольными переборками, а также палубой судна.
Альтернативно, танкеры могут быть снабжены несколькими цилиндрическими транспортными резервуарами, размещенными в корпусе судна. См., например, US 6,167,827 или DE 9309433.
При заполнении транспортные емкости подвергаются избыточному давлению, то есть давлению, превышающему атмосферное давление. Однако во время опорожнения транспортного резервуара в них также может возникать разрежение, то есть давление ниже атмосферного, например, на 35-75 мбар. Следовательно, стенки резервуара должны быть выполнены так, чтобы они могли выдерживать оба типа давления, и в результате этого стенки резервуара снабжают усиливающими элементами, которые занимают много места и могут служить помехой другим требованиям к транспортным резервуарам, например, возможности справляться с тепловым расширением.
В документе ЕР-1.868.880 раскрыто судно с транспортными резервуарами для жидкости, размещенными внутри его корпуса. Каждый резервуар содержит дно, окружную стенку и крышу. Дно резервуара опирается на нижнюю палубу корпуса судна, в частности, с промежуточным слоем изоляции. Крыша резервуара подвешена к верхней палубе корпуса судна, в частности, с промежуточным слоем изоляции. Окружная стенка резервуара подвешена за свои нижний и верхний концы с помощью деформируемых поглотителей деформации между нижней и верхней палубой. Поглотители деформации выполнены таким образом, чтобы поглощать деформации между корпусом судна и окружной стенкой резервуара по меньшей мере в осевом направлении резервуара. Поглотители деформации проходят в окружном направлении по существу по всему периметру окружной стенки резервуара и, предпочтительно, образуют часть стенки резервуара, будучи размещенными в положении переходов между окружной стенкой резервуара и днищем резервуара и, соответственно, крышей, образуя непрерывное уплотняющее соединение между ними.
Однако, когда транспортный резервуар опорожнен или его опорожняют, или по какой-то причине внутри резервуара возникает разрежение, это может привести к нежелательным пластическим деформациям, в частности дна и/или крыши резервуара. Если, например, пустой резервуар очищается горячей водой, то он после окончания очистки может быстро остыть, особенно когда в резервуар закачивается холодная балластная вода, что может привести к конденсации водяного пара. Если в этой ситуации резервуар закрыт, то это может быстро привести к разрежению в 200-300 мбар внутри резервуара. Если, например, резервуар используется для транспортировки пищевых масел и жиров, то может потребоваться нагревание стенки резервуара во время опорожнения и очистки, чтобы легче было опорожнить резервуар и/или смыть масло и жир со стенок резервуара. Затем во время последующего охлаждения резервуара также может возникать разрежение внутри резервуара. Возникающее таким образом разрежение внутри резервуара оказывает сильное тянущее усилие на внутренние стороны днища и крыши резервуара. Чтобы предотвратить втягивание дна и крыши резервуара внутрь указанного резервуара из-за этих тянущих усилий, появилась необходимость в их усилении и/или соединении их через тяжелые стальные опорные балки с нижней и верхней палубой корпуса судна. Однако усиливающие элементы и/или балочные соединения занимают много места и мешают соблюдению других требований к транспортным резервуарам, например, способности справляться с тепловым расширением и способности справляться с силами, возникающими от весовой нагрузки и от ускорения во время транспортировки при сильном волнении на море.
Подобная ситуация с разрежением внутри резервуара может также возникнуть в других ситуациях, например, когда резервуар используется для транспортировки химических жидкостей. В этом случае резервуары должны оставаться закрытыми во время опорожнения, чтобы не могли вырваться опасные пары. Для этого внутренняя часть резервуара во время опорожнения соединяется с, так называемой, возвратной трубой, которая предназначена для заполнения резервуара подходящим газом во время его опорожнения от химической жидкости. Однако, из-за сопротивлений в этой возвратной трубе, предохранительных клапанах и тому подобном, внутри резервуара может также возникнуть разрежение. Опять-таки, возникновение такого разрежения создает необходимость в усилении днища и крыши резервуара и/или соединения их через тяжелые стальные опорные балки с нижней и верхней палубой корпуса судна. И опять же, эти усиливающие элементы и/или соединительные балки занимают много места и мешают соблюдению других требований к резервуарам.
Таким образом, целью изобретения является обеспечение на судне улучшенного транспортного резервуара, позволяющего противостоять разрежению, которое может возникать внутри резервуара, что устраняет или по меньшей мере сводит к минимуму одну или более из вышеупомянутых проблем.
Раскрытие сущности изобретения
Эта цель достигнута благодаря способу монтажа транспортного резервуара на судне, включающему в себя следующие шаги:
a. обеспечивают корпус, определяющий складское пространство, ограниченное двумя палубами, проходящими по существу в горизонтальном направлении и расположенными на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении;
b. размещают в указанном складском пространстве корпуса транспортный резервуар с одной торцевой стенкой резервуара, расположенной рядом с одной из двух палуб так, что она проходит по существу параллельно указанной одной из двух палуб, с другой торцевой стенкой резервуара, расположенной рядом с другой из двух палуб так, что она проходит по существу параллельно указанной другой из двух палуб, и с окружной стенкой резервуара, проходящей по существу между двумя торцевыми стенками резервуара; и
c. формируют одну или более камер между по меньшей мере одной из торцевых стенок резервуара и соответствующей палубой.
При этом каждая торцевая стенка резервуара имеет внутреннюю сторону, обращенную внутрь транспортного резервуара, и внешнюю сторону, обращенную от него. Согласно изобретению заявленный способ, отличается тем, что он дополнительно содержит шаг, на котором:
d. создают или получают возникшее разрежение в одной или более камерах для приложения тянущего усилия к внешней стороне соответствующей торцевой стенки резервуара для по меньшей мере частичного противостояния тянущему усилию на внутренней стороне соответствующей торцевой стенки резервуара при наличии разрежения в транспортном резервуаре.
Благодаря изобретению указанные одну или более камер теперь можно выполнить таким образом, чтобы давление в одной или более камерах предотвращало пластическую деформацию соответствующей торцевой стенки резервуара вплоть до разрежения или нагрузки, соответствующей разрежению по меньшей мере в 20 мбар в транспортном резервуаре.
Примером нагрузки, соответствующей разрежению в транспортном резервуаре, является вес верхней торцевой стенки резервуара, вынуждающий торцевую стенку резервуара отклоняться вовнутрь. Этот эффект аналогичен понижению давления в транспортном резервуаре при отсутствии воздействия веса. Следовательно, с этого момента, когда в описании используется термин «разрежение», он также относится к нагрузке, соответствующей понижению давления, если явно не указано иное. Это не относится к прилагаемой формуле изобретения. В прилагаемой формуле изобретения термин «разрежение» не относится к нагрузке, соответствующей понижению давления. Для включения такой нагрузки в прилагаемую формулу изобретения, это должно быть четко указано.
Преимущество способа согласно изобретению состоит в том, что разрежение на внешней стороне соответствующей торцевой стенки (стенок) транспортного резервуара используется для того, чтобы противостоять внутреннему разрежению, которое может возникать внутри резервуара, что позволяет сократить требуемые средства упрочнения торцевой стенки резервуара по сравнению с уровнем техники.
Когда больше нет необходимости в усиленных средствах упрочнения торцевой стенки резервуара, торцевая стенка резервуара будет проще и дешевле в изготовлении и будет занимать меньше места, так что торцевую стенку резервуара можно будет расположить ближе к соответствующей палубе. Также, это обеспечивает большую свободу конструкции, чтобы можно было применить в отношении транспортного резервуара меры, позволяющие справиться с тепловым расширением и деформацией корпуса судна.
Благодаря изобретению теперь можно безопасно опорожнять транспортный резервуар без риска возникновения разрежения внутри резервуара, которое может привести к нежелательным пластическим деформациям нижней и/или верхней торцевых стенок резервуара. Пустой резервуар теперь можно безопасно нагревать или очищать горячей водой, после чего его можно быстро охладить. Теперь внутри резервуара может возникать разрежение в 200-300 мбар, не приводя к возможному повреждению резервуара.
Разрежение, которое может возникнуть внутри резервуара, больше не требует усиления нижней и/или верхней торцевой стенки резервуара. Кроме того, больше не является необходимым соединять нижнюю и/или верхнюю торцевую стенку резервуара посредством тяжелых стальных опорных балок с нижней и верхней палубой корпуса судна. Это, в свою очередь, позволяет легче справляться с тепловым расширением резервуара и его восприятием усилий от весовой нагрузки и ускорения при транспортировке при сильном волнении моря.
Предпочтительно, теперь можно даже уменьшить высоту одной или более камер до высоты, не превышающей 50 мм. Необходимость в техническом обслуживании под нижней торцевой стенкой резервуара и/или над верхней торцевой стенкой резервуара отсутствует, при этом не требуется пространство для усиления нижней или верхней торцевой стенки резервуара.
Изобретение, в частности, позволяет использовать резервуар для перевозки пищевых масел, жиров или химикатов.
Следует отметить, что в KR 2015/0056920 раскрывается опорная конструкция для по существу прямоугольного резервуара для хранения СПГ внутри корпуса судна, в котором вокруг резервуара предусмотрено множество буферных средств между резервуаром и корпусом. Каждое буферное средство содержит управляемый цилиндр с поршнем, при этом цилиндр жестко соединен с корпусом. Поршневые штоки соединены с поршнями. Каждый поршневой шток имеет свободный сферический наружный конец, который в рабочем положении свободно подвижен, внутри углубления, предусмотренного в деревянной изолирующей части, которая неподвижно соединена с одной из наружных стенок резервуара. Кроме того, предусмотрен датчик давления, чтобы определять, происходит ли расширение или сжатие резервуара из-за изменений температуры. Если происходит, то активно управляют всеми поршнями, чтобы либо отодвигать их от резервуара, либо придвигать к резервуару, чтобы резервуар оставался опертым по всем направлениям с по существу постоянными толкающими опорными усилиями.
Однако, в отличие от настоящего изобретения, эти известные буферные средства предназначены только для приложения толкающих опорных усилий к стенкам резервуара. Их основная цель здесь состоит в том, чтобы отделить деформации корпуса судна от резервуара. Буферные средства предназначены только для удержания толкающих опорных усилий в определенных заданных пределах, даже когда корпус судна сильно деформируется. Буферные средства согласно KR 2015/0056920 не могут справиться с ситуацией, когда внутри резервуара начнет возникать разрежение.
Кроме того, следует отметить, что в KR 2015/0056920 система с большим количеством буферных средств является дорогостоящей, уязвимой и подверженной износу, утечкам, неисправностям датчика и т.д. Из-за этого необходимо изготавливать весь резервуара жестким, включая его днище, окружную стенку и крышу, чтобы иметь возможность поддерживать тяжелый резервуар тонкими поршневыми штоками. Поршневые штоки не способны поглотить боковые деформации резервуара, такие как расширения или сжатия из-за изменений температуры. По этой причине также весь резервуар нужно выполнить жестким с толстыми стенками и/или из материала, который слабо расширяется или сжимается, как, например, инвар. Однако это делает резервуар дорогим в изготовлении. Другим недостатком этой конструкции из уровня техники является то, что вокруг резервуара требуется много пространства, чтобы справиться с деформациями корпуса судна, чтобы резервуар мог сохранять свою прямоугольную форму. Вокруг резервуара требуется по меньшей мере полметра пространства, чтобы обслуживающий персонал мог выполнять обслуживание стенок резервуара и буферных средств. Еще один недостаток заключается в том, что жесткий резервуар трудно установить внутри судна, в частности - из-за допусков на размеры и из-за большого количества поршневых штоков, которые должны попасть в углубления. Кроме того, следует отметить, что цилиндры с поршнями должны иметь гидравлическое управление, потому что пневматическое управление будет действовать как пружина. Наконец, следует отметить, что система управления для синхронизации и управления всеми различными движениями поршня является очень сложной в случае динамических изменений нагрузки и, таким образом, все еще может привести к повреждению резервуара, например, при транспортировке при сильном волнении на море.
В одном из вариантов осуществления согласно настоящему изобретению одна или более камер выполнены так, что разрежение в одной или более камерах предотвращает пластическую деформацию соответствующей торцевой стенки резервуара, вплоть до разрежения по меньшей мере в 35 мбар, предпочтительно - по меньшей мере 75 мбар, более предпочтительно - по меньшей мере 100 мбар, а наиболее предпочтительно - по меньшей мере 200 мбар в транспортном резервуаре.
Вместо определения разрежения в транспортном резервуаре как относительного давления по сравнению с условиями атмосферного давления вне резервуара, также возможно - в качестве альтернативы - определить разрежение как абсолютное давление, в результате чего одна или более камер будут выполнены так, чтобы давление в одной или более камерах предотвращало пластическую деформацию соответствующей торцевой стенки резервуара, когда абсолютное давление в транспортном резервуаре находится в диапазоне 880-1030 мбар, при условии, что атмосферное давление может изменяться в пределах 900-1050 мбар.
Однако в остальном описании давления будут представлены как относительные давления, если специально не указано иное.
Хотя разрежение в транспортном резервуаре может означать, что разрежение в транспортном резервуаре должно возникать везде, здесь прямо указывается, что разрежение в транспортном резервуаре может также относиться к локальному разрежению в транспортном резервуаре, которое оказывает тянущее усилие на по меньшей мере часть торцевой стенки резервуара.
В одном из вариантов осуществления разрежение, прикладываемое к одной или более камерам, представляет собой разрежение по меньшей мере в 20 мбар, предпочтительно - по меньшей мере 35 мбар, более предпочтительно - по меньшей мере 75 мбар, еще более предпочтительно - по меньшей мере 100 мбар, а наиболее предпочтительно - по меньшей мере 200 мбар. Предпочтительно, разрежение в одной или более камерах выбирают превышающим ожидаемое максимальное разрежение в резервуаре, чтобы предотвратить упругую деформацию соответствующей торцевой стенки резервуара в результате понижения давления в резервуаре.
Когда разрежение прикладывается к одной или более камерам, находящимся между верхней палубой и соответствующей торцевой стенкой резервуара, то разрежение также может нести по меньшей мере часть веса торцевой стенки резервуара. Предпочтительно, разрежение в одной или более камерах выбирается для предотвращения упругой деформации торцевой стенки резервуара в результате ожидаемого максимального разрежения в резервуаре и в результате веса торцевой стенки резервуара.
Предотвращение или уменьшение упругой деформации торцевой стенки резервуара может быть полезным с точки зрения усталости.
В предпочтительном варианте осуществления одна или более камер непосредственно ограничены внешней стороной соответствующей торцевой стенки резервуара. Таким образом, одна или более камер непосредственно примыкают к соответствующей торцевой стенке резервуара. Таким образом, разрежение, которое создают или получают внутри камер, также непосредственно присутствует на внешней стороне соответствующей торцевой стенки резервуара и, таким образом, способно по меньшей мере частично противостоять разрежению, которое создают или получают на внутренней стороне соответствующей торцевой стенки резервуара.
В частности, по меньшей мере 20%, более конкретно - по меньшей мере 50%, и еще более конкретно - по меньшей мере 80% поверхности соответствующей торцевой стенки резервуара получаются непосредственно ограничивающими одну или более камер. Или, другими словами, в частности, по меньшей мере 20%, более конкретно - по меньшей мере 50%, и еще более конкретно - по меньшей мере 80% поверхности соответствующей торцевой стенки резервуара покрыто одной или более камерами. Таким образом, оказалось, что к внешней стороне соответствующей торцевой стенки резервуара может быть приложено достаточное тянущее усилие, чтобы в достаточной степени противостоять тянущим усилиями, приложенным там за счет, например, разрежения в 200 мбар, возникающего внутри транспортного резервуара.
В одном из вариантов осуществления разрежение по меньшей мере частично прикладывается к одной или более камерам вакуумным насосом, соединенным с одной или более камерами.
Вакуумный насос может быть подключен к одной или более камерам постоянно, например, так, чтобы разрежение применялось только в тех случаях, когда прогнозируется разрежение в транспортном резервуаре, например во время опорожнения транспортного резервуара. В этом случае разрежение может поддерживаться путем постоянного приведения в действие вакуумного насоса.
Альтернативно, вакуумный насос подключен к одной или более камерам временно, так что вакуумный насос создает разрежение, а затем, после достижения требуемого разрежения, его поддерживают путем закрытия одной или более камер, что позволяет отключить вакуумный насос. В этом случае разрежение прикладывается к торцевой стенке резервуара постоянно.
Для предотвращения пластической деформации торцевой стенки резервуара, начального понижения давления, как такового, в одной или более камерах не требуется, поскольку требуемое разрежение в одной или более камерах присутствует или создается, при возникновении разрежения в транспортном резервуаре, и по меньшей мере до пластической деформации соответствующей торцевой стенки резервуара. Следовательно, можно использовать закон Бойля, в котором произведение объема и давления является постоянным. Следовательно, в одном из вариантов осуществления одна или более камер закрыты, при этом объем одной или более камер в сочетании с начальным давлением в одной или более камерах таков, что упругая деформация торцевой стенки резервуара, направленная вовнутрь транспортного резервуара вызывает увеличение объема одной или более камер, что автоматически может привести к возникновению или увеличению разрежения в одной или более камерах, что может способствовать предотвращению пластической деформации торцевой стенки резервуара. Следовательно, когда объем одной или более камер достаточно мал, начальное давление в одной или более камерах может быть относительным небольшим разрежением или даже избыточным давлением. Такое начальное избыточное давление в одной или более камерах может быть предпочтительным, когда в одной или более камерах присутствует жидкость, например в целях нагрева и/или охлаждения, чтобы текучие среды при утечке из транспортного резервуара не попадали в одну или более камер.
Вместо автоматического увеличения или создания разрежения в одной или более камерах за счет упругой деформации соответствующей торцевой стенки резервуара, которая начинает возникать, как только начнет возникать разрежение в транспортном резервуаре, также, например, можно использовать датчик давления внутри транспортного резервуара, который предназначен для отправки сигнала вакуумному насосу, подключенному к одной или более камерам, для начала откачки, как только в транспортном резервуаре обнаружится разрежение, или как как только давление внутри транспортного резервуара упадет ниже определенного порогового значения.
В одном из вариантов осуществления, когда к одной или более камерам прикладывается разрежение или начальное избыточное давление, можно предусмотреть узел обнаружения вакуума для обнаружения утечки из одной или более камер. Узел обнаружения вакуума может содержать датчик для измерения давления внутри одной или более камер. Если это давление слишком сильно отклоняется от требуемого давления, то целостность одной или более камер или их уплотнение могут быть нарушены, и оператору или пользователю может быть дано указание, что пластическую деформацию торцевой стенки резервуара больше невозможно предотвратить.
В одном из вариантов осуществления одна или более камер являются закрытыми, причем, по меньшей мере 90%, предпочтительно - по меньшей мере 95% и более, предпочтительно - по меньшей мере 98% газа внутри одной или более камер является инертным, предпочтительно - азотом. Преимущество этого состоит в том, что утечка из транспортного резервуара в одну или более камер не вызовет реакции с содержимым транспортного резервуара, а коррозионные эффекты будут уменьшены из-за недостатка кислорода в камере.
В одном из вариантов осуществления одна или более камер снабжены опорными элементами между торцевой стенкой резервуара и соответствующей палубой. Предпочтительно опорные элементы соединены с соответствующей палубой, например, чтобы поддерживать соответствующую торцевую стенку резервуара в случае избыточного давления в транспортном резервуаре, что обычно имеет место, когда транспортный резервуар заполнен какой-либо средой.
В одном из вариантов осуществления одна или более камер по меньшей мере частично заполнены изоляционным материалом для обеспечения теплоизоляции. Предпочтительно, по меньшей мере часть изоляционного материала образует по меньшей мере часть опорных элементов. В этом случае предпочтительно, чтобы изоляционный материал мог выдерживать давление, составляющее по меньшей мере 1 бар, предпочтительно - по меньшей мере 2 бар, более предпочтительно - по меньшей мере 3 бар, наиболее предпочтительно - по меньшей мере 5 бар, не только для того, чтобы выдерживать вес транспортного резервуара и его содержимого, но, предпочтительно, также для того, чтобы выдерживать силы ускорения и любое избыточное давление в транспортном резервуаре и любое разрежение в камере.
В одном из вариантов осуществления одна или более камер предусмотрены только между частью торцевой стенки резервуара и соответствующей палубой, например, в центральной части, где ожидается, что деформации будут самыми большими или, альтернативно, в периферийной части торцевой стенки резервуара. Предпочтительно, одна или более камер предусмотрены между всей торцевой стенкой резервуара и соответствующей палубой.
В одном из вариантов осуществления окружная стенка транспортного резервуара через складское пространство доступна для персонала, например, для обслуживающего персонала. Таким образом, в этом случае одна или более камер предусмотрены только между торцевыми стенками резервуара и соответствующими палубами, а не между окружной стенкой и корпусом.
Чтобы закрыть одну или более камер, между транспортным резервуаром и соответствующей палубой может быть установлена уплотнительная юбка, например, между торцевой стенкой резервуара и соответствующей палубой или, альтернативно, между окружной стенкой и соответствующей палубой. Предпочтительно, уплотнительная юбка содержит две телескопические части, одна из которых соединена с транспортным резервуаром, например - торцевая стенка или окружная стенка резервуара, тогда как другая соединена с соответствующей палубой, причем телескопические части выполнены с возможностью телескопического скольжения относительно друг друга в вертикальном направлении, при этом по существу поддерживается газонепроницаемое уплотнение между ними.
Уплотнительная юбка может содержать упруго деформируемую часть, предпочтительно - резиновую ленту.
В одном из вариантов осуществления одна или более камер закрыты упруго деформируемой частью между транспортным резервуаром и соответствующей палубой, что обеспечивает транспортному резервуару возможность деформироваться и/или перемещаться относительно судна.
В одном из вариантов осуществления торцевая стенка резервуара имеет толщину, составляющую менее 10 мм, и/или торцевая стенка резервуара образует гибкую мембрану, в частности - мембрану, которая, в отсутствие восстанавливающих сил, прикладываемых одной или более камерами, и обеспеченного в них давления, пластически деформируется, когда к транспортному резервуару прикладывают разрежение в 20 мбар.
В одном из вариантов осуществления торцевая стенка резервуара имеет способность прогибаться в направлении, перпендикулярном ее поверхности, внутрь резервуара, которая больше способности окружной стенки резервуара прогибаться в направлении, перпендикулярном ее поверхности, внутрь резервуара.
В одном из вариантов осуществления судно дополнительно содержит поглотители деформации в окружной стенке резервуара или между окружной стенкой и торцевой стенкой резервуара для поглощения деформаций корпуса судна, по меньшей мере в вертикальном направлении. В частности, транспортный резервуар с поглотителями деформации используется в сочетании с настоящим изобретением, как показано и раскрыто в документе ЕР-1.868.880, который включен в настоящий документ посредством ссылки, то есть, транспортный резервуар для жидкости, размещаемый внутри корпуса судна, при этом окружная стенка резервуара подвешена за ее нижний и верхний концы между нижней и верхней палубой с помощью деформируемых поглотителей деформации, при этом поглотители деформации выполнены таким образом, чтобы поглощать деформации между корпусом судна и окружной стенкой резервуара, по меньшей мере в осевом направлении резервуара, причем поглотители деформации проходят в окружном направлении по существу по всему периметру окружной стенки резервуара и предпочтительно образуют часть стенки резервуара, будучи расположенными в положениях переходов между окружной стенкой резервуара и нижней торцевой стенкой резервуара или, соответственно, верхней торцевой стенкой резервуара, образуя непрерывное уплотненное соединение между ними.
Таким образом, торцевые стенки резервуара могут быть выполнены относительно гибкими, что позволяет следовать за деформациями корпуса судна, тогда как окружная стенка может быть выполнена относительно жесткой и не должна деформироваться, поскольку вместо нее будут деформироваться поглотители деформации.
Предпочтительно, поглотители деформации предусмотрены между торцевой стенкой резервуара и по меньшей мере одной из двух палуб корпуса судна, соответственно, чтобы образовать уплотнение между транспортным резервуаром и по меньшей мере одной палубой.
В одном из вариантов осуществления по меньшей мере одна из одной или более камер находится под избыточным давлением, и по меньшей мере другая камера из одной или более камер находится под разрежением для предотвращения пластической деформации в случае понижения давления в транспортном резервуаре.
В одном из вариантов осуществления разрежение, приложенное к одной или более камерам, также используется для ограничения горизонтального перемещения транспортного резервуара относительно соответствующей палубы.
В одном из вариантов осуществления предусмотрена система нагрева или охлаждения для циркуляции нагревающей или охлаждающей среды через по меньшей мере часть одной или более камер, чтобы нагревать или охлаждать транспортный резервуар.
В одном из вариантов осуществления нижняя торцевая стенка резервуара является скошенной с насосным колодцем в самой нижней точке торцевой стенки резервуара.
В одном из вариантов осуществления разрежение, приложенное к одной или более камерам, представляет собой разрежение, приводящее к деформации торцевой стенки резервуара в направлении опорных элементов для получения вогнутой формы торцевой стенки резервуара. Таким образом, приложенное разрежение одновременно используется для получения требуемой формы торцевой стенки резервуара.
В одном из вариантов осуществления окружная стенка резервуара в плане имеет цилиндрическую форму. Альтернативно, окружная стенка резервуара может иметь по существу многоугольную форму в плане, причем, предпочтительно, углы многоугольной формы закруглены.
Изобретение также относится к судну, содержащему:
- корпус, определяющий складское пространство, ограниченное двумя палубами, проходящими по существу в горизонтальном направлении и расположенными на расстоянии друг от друга в вертикальном направлении;
- транспортный резервуар в складском пространстве корпуса, содержащий:
торцевую стенку резервуара, расположенную рядом с одной из двух палуб так, что она проходит по существу параллельно указанной одной из двух палуб;
другую торцевую стенку резервуара, расположенную рядом с другой из двух палуб так, что она проходит по существу параллельно казанной другой из двух палуб, причем каждая торцевая стенка резервуара имеет внутреннюю и внешнюю стороны; и
окружную стенку резервуара, проходящую по существу между двумя торцевыми стенками резервуара,
- одну или более камер между по меньшей мере одной из торцевых стенок резервуара и соответствующей палубой.
В соответствии с первым аспектом изобретательской идеи одна или более камер находятся под разрежением для приложения тянущего усилия к внешней стороне соответствующей торцевой стенки резервуара для по меньшей мере частичного противостояния тянущему усилию на внутренней стороне соответствующей торцевой стенки резервуара при наличии разрежения в транспортном резервуаре. Согласно второму аспекту изобретательской идеи одна или более камер закрыты, причем соответствующая торцевая стенка резервуара является упруго деформируемой для получения разрежения по меньшей мере частично создаваемого в одной или более камерах за счет упругой деформации торцевой стенки резервуара по направлению вовнутрь транспортного резервуара, обусловливающей увеличение объема одной или более камер.
Для обоих аспектов одна или более камер могут быть выполнены так, чтобы предотвращать пластическую деформацию соответствующей торцевой стенки резервуара вплоть до разрежения или нагрузки, соответствующей разрежению, по меньшей мере в 20 мбар в транспортном резервуаре.
Признаки и/или варианты осуществления, раскрытые ранее в отношении способа в соответствии с изобретением, также могут быть признаками и/или вариантами осуществления судна в соответствии с изобретением, где это применимо, и не будут избыточно повторяться в настоящем документе.
Краткое описание чертежей
Теперь изобретение будет неограничивающим образом раскрыто со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и на которых:
на фиг. 1А изображен поперечный разрез судна в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 1В изображен фрагмент поперечного разреза по фиг. 1А;
на фиг. 2A-2J показаны различные варианты осуществления нижней торцевой стенки резервуара и одной или более камер между нижней торцевой стенкой резервуара и нижней палубой;
на фиг. 3А показан схематический вид нижней части резервуара по фиг. 1 с атмосферным давлением как внутри камеры, так и внутри резервуара, в результате чего нижняя торцевая стенка резервуара остается недеформированной;
на фиг. 3В показан вид по фиг. 3А с разрежением, которое начало возникать внутри резервуара, в результате чего нижняя торцевая стенка резервуара упруго деформируется вверх до тех пор, пока внутри камеры не начнет возникать по существу одинаковое разрежение;
на фиг. 4А показан вид по фиг. 3А с атмосферным давлением внутри резервуара и с начальным разрежением внутри камеры, в результате чего нижняя торцевая стенка резервуара притягивается к изоляционному слою;
на фиг. 4 В показан вид по фиг. 4А с разрежением, которое начало возникать внутри резервуара и не вызвало упругой деформации нижней торцевой стенки резервуара вверх из-за того, что разрежение внутри камеры все еще превышает разрежение внутри резервуара;
на фиг. 4С показан вид по фиг. 4В, с разрежением внутри резервуара, которое превысило начальное разрежение внутри камеры, что вызывало упругую деформацию нижней торцевой стенки резервуара вверх до тех пор, пока внутри камеры не начало возникать по существу одинаково большое разрежение;
на фиг. 5А показан схематический вид верхней части резервуара по фиг. 1, в котором в камере предусмотрен защитный ограничитель;
на фиг. 5В показан вид по фиг. 5А, когда начальное разрежение в камере уменьшилось;
на фиг. 6 показан схематический вид нижней части резервуара по фиг. 1 с уплотнительной юбкой, расположенной между окружной стенкой резервуара и нижней палубой;
на фиг. 7 показан вид по фиг. 6 с уплотнительной юбкой, расположенной между нижней торцевой стенкой резервуара и нижней палубой; и
на фиг. 8 показан вид по фиг. 6 с уплотнительной юбкой, образующей телескопическую часть с окружной стенкой резервуара.
Осуществление изобретения
Судно 1 содержит корпус 3, в данном варианте осуществления имеющий нижнюю палубу 4, верхнюю палубу 5 и боковые стенки 6, 7, ограничивающие складское пространство 8.
В складском пространстве 8 расположен транспортный резервуар 10, имеющий нижнюю торцевую стенку 11 резервуара, расположенную рядом с нижней палубой 4 и проходящую по существу параллельно нижней палубе 4, верхнюю торцевую стенку 12 резервуара, расположенную рядом с верхней палубой 5 и проходящую по существу параллельно верхней палубе 5, и окружную стенку 13 резервуара, проходящую между нижней торцевой стенкой 11 резервуара и верхней торцевой стенкой 12 резервуара по существу перпендикулярно обеим торцевым стенкам 11, 12 резервуара.
Окружная стенка 13 резервуара может быть цилиндрической или иметь по существу многоугольную форму в плане, причем предпочтительно, чтобы углы многоугольной формы были закруглены.
Хотя на фиг. 1А показан только один транспортный резервуар 10, очевидно, что судно 1 может содержать множество подобных транспортных резервуаров 10.
Для заполнения транспортного резервуара 10 в верхней торцевой стенке 12 резервуара может быть предусмотрен канал 14 для наполнения, причем канал 14 для наполнения предпочтительно проходит через верхнюю палубу 5, позволяя заполнять транспортный резервуар 10 сверху верхней палубы 5.
Для опорожнения транспортного резервуара 10 можно предусмотреть насосный колодец 15 в торцевой стенке 11 нижнего резервуара, при этом насосный колодец 15 предпочтительно образует самую нижнюю точку нижней торцевой стенки резервуара, так что вся среда в транспортном резервуаре будет течь в направлении насосного колодца 15 для эффективного опорожнения транспортного резервуара 10.
Между нижней торцевой стенкой 11 резервуара и нижней палубой 4 предусмотрена камера 20, а между верхней торцевой стенкой 12 резервуара и верхней палубой 5 предусмотрена камера 30. Окружная стенка 13 свободна от боковых стенок 6 и 7, так что транспортный резервуар будет доступен с использованием пространства между боковыми стенками 6, 7 и окружной стенкой 13, при этом боковые стенки 6, 7 могут деформироваться, не затрагивая транспортный резервуар.
При опорожнении транспортного резервуара к внутренней области транспортного резервуара 10 может быть приложено разрежение. Это разрежение может прикладывать относительно большие усилия к нижней торцевой стенке 11 резервуара и к верхней торцевой стенке 12 резервуара, что ведет к пластической деформации, которая нежелательна.
Таким образом, согласно изобретению к камерам 20 и 30 прикладывается разрежение, так что пластическая деформация соответствующей нижней торцевой стенки 11 резервуара и верхней торцевой стенки 12 резервуара может быть предотвращена вплоть до разрежения, по меньшей мере в 20 мбар, предпочтительно - до разрежения в по меньшей мере 35 мбар, более предпочтительно - до разрежения в по меньшей мере 75 мбар, еще более предпочтительно - до разрежения в по меньшей мере 100 мбар, а наиболее предпочтительно - до разрежения в по меньшей мере 200 мбар в транспортном резервуаре.
Предотвращение пластической деформации с использованием разрежения на соответствующей нижней торцевой стенке резервуара и верхней торцевой стенке резервуара может быть достигнуто различными способами, включая, но не ограничиваясь этим:
1) прикладывают постоянное разрежение по меньшей мере в 20 мбар, предпочтительно - по меньшей мере в 35 мбар, более предпочтительно - по меньшей мере в 75 мбар, еще более предпочтительно - по меньшей мере в 100 мбар и наиболее предпочтительно - по меньшей мере в 200 мбар к камерам 20 и 30;
2) временно прикладывают разрежение по меньшей мере в 20 мбар, предпочтительно - по меньшей мере в 35 мбар, более предпочтительно - по меньшей мере в 75 мбар, еще более предпочтительно - по меньшей мере в 100 мбар и наиболее предпочтительно - по меньшей мере в 200 мбар к камерам 20 и 30, например, только в случаях, когда предполагается разрежение в транспортном резервуаре;
3) прикладывают начальное давление к камерам 20 и 30 и затем закрывают камеры, причем камеры 20 и 30 имеют такие размеры, что упругая деформация соответствующих торцевых стенок 11, 12 резервуара, направленная вовнутрь резервуара 10 вызывает увеличение объема камер 20, 30, приводящее к разрежению в камерах 20 и 30 по меньшей мере в 20 мбар, предпочтительно -по меньшей мере в 35 мбар, более предпочтительно - по меньшей мере в 75 мбар, еще более предпочтительно - по меньшей мере в 100 мбар и наиболее предпочтительно - по меньшей мере в 200 мбар.
В варианте осуществления по фиг.1А и 1В камеры заполнены изоляционным материалом 40, обеспечивающим теплоизоляцию, что особенно предпочтительно, когда среда в транспортном резервуаре поддерживается при температуре, отличной от окружающей среды. Изоляционный материал 40 в данном случае также может функционировать в качестве опорного элемента для поддержки нижней торцевой стенки 11 резервуара и верхней торцевой стенки 12 резервуара при избыточном давлении в транспортном резервуаре 10, воздействуя на торцевые стенки резервуара 11, 12 снаружи. Торцевые стенки резервуара тогда будут взаимодействовать с изоляционным материалом и предотвращать любую дальнейшую деформацию.
На фиг. 1А дополнительно показан вакуумный насос 50, соединенный с камерой 20 посредством трубы 51. Вакуумный насос может прикладывать разрежение к камере 20. Вакуумный насос изображен пунктиром, поскольку в варианте осуществления вакуумный насос присутствует только временно, а именно - один раз, чтобы приложить требуемое разрежение, после чего камера 20 закрывается для поддержания этого разрежения. Этот же вакуумный насос 50 или другой вакуумный насос также может быть подключен к камере 30.
Однако вакуумный насос также может быть предусмотрен более постоянно, например, когда разрежение можно поддерживать только при непрерывной работе вакуумного насоса. Это может также относиться к ситуации, когда разрежение создается только временно, например, только в случае, если разрежение может возникнуть в транспортном резервуаре, в частности во время опорожнения и/или очистки.
В частности, когда камеры 20 и 30 закрыты, может быть предусмотрена система 60 обнаружения вакуума, позволяющая контролировать давление внутри камеры 20 и, возможно, также внутри камеры 30, что позволяет отслеживать риск пластической деформации торцевой стенки резервуара и, например, указывать на потерю давления, например, из-за утечки.
Окружная стенка 13 содержит поглотители 70 деформации для поглощения деформаций корпуса 3 по меньшей мере в вертикальном направлении.
На фиг. 2A-2J изображены различные варианты осуществления нижней торцевой стенки 11 резервуара и одной или более камер 20 между нижней торцевой стенкой 11 резервуара и нижней палубой 4. На фиг. 2A-2J изображена только половина поперечного сечения, поскольку другая половина симметрична относительно центра С или может быть легко получена на основании показанной половины.
Хотя на фиг. 2A-2J показаны различные варианты осуществления применительно к нижней торцевой стенке 11 резервуара, эти варианты осуществления могут также или альтернативно применяться к верхней торцевой стенке 12 резервуара.
На фиг. 2А показан вариант, в котором между нижней стенкой 11 резервуара и нижней палубой 4 имеется одиночная камера 20, причем эта камера закрыта, как показано на подробном чертеже справа на фиг. 2А, и имеет относительно небольшой объем. Небольшой объем позволяет предотвратить пластическую деформацию путем создания достаточного разрежения из-за упругой деформации нижней торцевой стенки резервуара, обусловленной разрежением в транспортном резервуаре. Начальное давление в камере 20, то есть давление в камере 20 при недеформированном состоянии нижней торцевой стенки резервуара, может даже быть избыточным или атмосферным давлением.
На фиг. 2В изображен вариант, в котором имеется одиночная камера 20, которая частично заполнена изоляционным материалом 40, который также действует как опорный элемент. Нижняя торцевая стенка 11 резервуара имеет уклон к центру С нижней торцевой стенки 11 резервуара, заканчивающийся в насосном колодце 15.
На фиг. 2С показан вариант, аналогичный варианту на фиг. 2В, но с той разницей, что насосная скважина 15 теперь расположена вблизи окружной стенки 13, а нижняя торцевая стенка резервуара имеет наклон к насосной скважине 15, который выходит за пределы центра С транспортного резервуара.
На фиг. 2D изображен вариант, в котором нижняя торцевая стенка 14 резервуара изогнута с ближайшим расстоянием до нижней палубы 4 в центре С нижней торцевой стенки 11 резервуара. Этот вариант может быть скомпонован путем обеспечения изоляционного материала 40 в требуемой форме, обеспечения плоской нижней торцевой стенки 11 резервуара и приложения к камере 20 разрежения, подтягивающего нижнюю торцевую стенку 11 резервуара в направлении изоляционного материала 40 или даже до упора в него. Преимущество этой особенности компоновки состоит в том, что нижняя торцевая стенка резервуара меньше подвержена изгибу, например, из-за напряжения теплового сжатия в нижней торцевой стенке 11 резервуара.
На фиг. 2Е показан вариант, в котором имеется одиночная камера 20, нижняя половина которой заполнена изоляционным материалом 40, а верхняя половина содержит короба 80, позволяющие транспортировать охлаждающую или нагревающую среду. Короба 80 также могут быть выполнены как одно целое с нижней торцевой стенкой 11 резервуара, образуя плиту с каналами.
На фиг. 2F изображен вариант, аналогичный варианту по фиг. 2Е, но в котором нижняя торцевая стенка резервуара выполнена в виде плиты-подушки, образующей каналы 90 для транспортировки охлаждающей или нагревающей среды.
На фиг. 2G показан вариант, в котором предусмотрены опорные элементы 100 для поддержки нижней торцевой стенки резервуара, особенно при избыточном давлении в транспортном резервуаре. Между опорными элементами 100 предусмотрен изоляционный материал 40. Опорные элементы 100 могут разделять пространство под нижней торцевой стенкой резервуара на множество камер, но опорные элементы также могут быть выполнены в форме блоков или цилиндрических элементов.
На фиг. 2Н показан вариант, в котором изоляционный материал 40 пакетирован с трубопроводом 110, предпочтительно - трубопроводом 110 спиральной формы. Трубопровод может использоваться для транспортировки нагревающей или охлаждающей среды, и в этом случае трубопровод может быть жестким, но альтернативно, трубопровод может быть заполнен газом для обеспечения воздушного амортизатора.
На фиг. 2I изображен вариант, аналогичный варианту по фиг. 2Н, поскольку он включает в себя трубопровод 110, но в нем отсутствует изоляционный материал 40. Кроме того, здесь предусмотрены поглотители деформации между окружной стенкой 13 и нижней палубой 4, которые, альтернативно, также могут быть предусмотрены между нижней торцевой стенкой 11 резервуара и нижней палубой 4.
На фиг. 2J показан вариант, в котором центральная часть нижней торцевой стенки резервуара опирается на изоляционный материал 40, а трубопровод 110 предусмотрен на периферийной части нижней торцевой стенки 11 резервуара.
На фиг. 3 и 4 показаны некоторые возможные ситуации, которые могут возникать с резервуаром 10 по фиг.1 в зависимости от начальных давлений в камере 20 и в зависимости от давлений, которые возникают внутри резервуара 10.
На фиг. 3А показана начальная ситуация, в которой закрытая камера 20 применяется с начальным атмосферным давлением, то есть без разрежения и избыточного давления, которое здесь обозначено Рс=Patm. Камера 20 здесь имеет начальный объем Vi. Резервуар 10 здесь пуст, и внутри резервуара 10 также возникает атмосферное давление, которое здесь обозначено Pt=Patm.
На фиг. 3В показано, что внутри резервуара 10 начинает возникать разрежение в 50 мбар, обозначаемое здесь Pt=Patm-50 мбар. В результате это разрежение Pt создает на внутренней верхней стороне нижней торцевой стенки 11 резервуара направленное вверх тянущее усилие. Это усилие, направленное вверх, на внутреннюю верхнюю сторону нижней торцевой стенки 11 резервуара приводит к тому, что нижняя торцевая стенка 11 резервуара упруго деформируется вверх. Это увеличивает начальный объем Vi камеры 20 на дополнительный объем Ve. Такое увеличение объема закрытой камеры 20 вызывает падение начального давления Рс внутри камеры 20 и прекращается, как только снова достигается сбалансированная ситуация. В этой сбалансированной ситуации разрежение Рс внутри камеры 20 стало практически таким же, как разрежение Pt внутри резервуара 10, то есть Pc=Pt=Patm-50 мбар. При этом следует отметить, что сама нижняя торцевая стенка 11 резервуара также создает усилие, тянущее ее обратно в ее недеформированное исходное положение. Следовательно, в этой ситуации разрежение внутри камеры полагается немного превышающим разрежение внутри резервуара.
На фиг. 4А показана начальная ситуация, в которой закрытая камера 20 применяется с начальным разрежением в 75 мбар, которое здесь обозначено Pc=Patm-75 мбар. Камера 20 здесь имеет начальный объем Vi. Резервуар 10 здесь пуст, и внутри резервуара 10 возникает атмосферное давление, которое здесь называется Pt=Patm. В этой ситуации направленное вниз тянущее усилие создается под действием разрежения Рс на внешнюю нижнюю сторону нижней торцевой стенки 11 резервуара. Это направленное вниз тянущее усилие на внешней нижней стороне нижней торцевой стенки 11 резервуара обусловливает оттягивание торцевой стенки нижнего резервуара. 11 вниз к изоляционному материалу 40.
На фиг. 4В показано, что внутри резервуара 10 появилось разрежение Pt=Patm-50 мбар. Однако, поскольку это разрежение Pt=Patm-50 мбар в резервуаре 10 все еще менее сильное, чем разрежение Pc=Patm-75 мбар в камере 20, нижняя торцевая стенка 11 резервуара должна оставаться прижатой к изоляционному материалу 40.
На фиг. 4С показано, что внутри резервуара 10 появилось разрежение Pt=Patm-100 мбар. Поскольку это разрежение Pt=Patm-100 мбар в резервуаре 10 сильнее, чем начальное разрежение Pc=Patm-75 мбар в камере 20, нижняя торцевая стенка 11 резервуара больше не должна оттягиваться к изоляционному материалу 40. Вместо этого направленное вверх тяговое усилие, которое создается воздействием повышенного разрежения Pt, на внутреннюю верхнюю сторону нижней торцевой стенки 11 резервуара, должно привести к тому, что нижняя торцевая стенка 11 резервуара упруго деформируется вверх. Соответствующее увеличение объема закрытой камеры 20 приводит к тому, что начальное давление Рс внутри камеры 20 падает и становится по существу таким же, как разрежение Pt внутри резервуара 10, то есть Pc=Pt=Patm-100 мбар. Здесь также следует отметить, что сама нижняя торцевая стенка 11 резервуара также создает усилие, тянущее ее обратно в ее недеформированное исходное положение. Следовательно, в этой ситуации разрежение внутри камеры полагается немного превышающим разрежение внутри резервуара.
На фиг. 5А камера 30 по фиг. 1, которая находится между верхней палубой 5 и верхней торцевой стенкой 12 резервуара, показана с обеспеченным в ней изоляционным материалом 40. Здесь можно видеть, что с верхней торцевой стенкой 12 резервуара и верхней палубой 5 соответственно соединены крюкообразные предохранительные ограничители 120, 121. Эти ограничители 120, 121 являются скользящими относительно друг друга в вертикальном осевом направлении на максимальном расстоянии у1. На фиг. 5А показана ситуация, в которой в камере 30 было создано разрежение Рс, обусловливающее оттягивание верхней торцевой стенки 12 резервуара до прижатия к изоляционному материалу 40, пока на верхнюю торцевую стенку 12 резервуара действуют тянущие вверх усилия, обусловленные увеличением этого разрежения Рс, а не направленные вниз тянущие усилия, действующие на нее. Эти направленные вниз тянущие усилия тогда будут включать в себя направленную вниз весовую нагрузку верхней торцевой стенки 12 резервуара, к которой добавляются, если применимо, направленные вниз тянущие усилия, обусловленные разрежением Pt, которое может возникнуть внутри резервуара 10.
На фиг. 5В показана ситуация, в которой разрежение Рс в камере 30 упало, например, из-за того, что камера 30 больше не герметизируется должным образом, или из-за того, что вакуумный насос 50 больше не функционирует должным образом. В этой ситуации верхняя торцевая стенка 12 резервуара больше не будет оттягиваться вверх к изоляционному материалу 40, а будет упруго деформироваться книзу по меньшей мере под действием собственного веса и, возможно, также из-за разрежения Pt, возникающего внутри резервуара 10. Дополнительная мера безопасности обеспечивает возможность предотвратить начало пластической деформации верхней торцевой стенки 12 резервуара благодаря тому, что ограничители 120, 121 достигают своих конечных положений, в которых они зацепляются друг за друга.
На фиг. 6 показан вариант, в котором между нижней палубой 4 и соединительным кольцом 131, которое приварено к окружной стенке 13 резервуара, неподвижно расположена уплотнительная юбка 130. Уплотнительная юбка 130 закрывает камеру 20 по всему ее периметру. Альтернативно, уплотнительная юбка 130 также может быть расположена между нижней торцевой стенкой 11 резервуара и нижней палубой 4. Это показано на фиг. 7.
На фиг. 8 показан вариант, в котором уплотнительная юбка 130 содержит две телескопические части 132, 133, одна из которых соединена с окружной стенкой 13 резервуара, тогда как другая соединена с нижней палубой 4. Телескопические части 132, 133 выполнены с возможностью телескопического скольжения относительно друг друга в вертикальном направлении, одновременно по существу сохраняя газонепроницаемое уплотнение между ними. Для этого между двумя телескопическими частями 132, 133 предусмотрен уплотнительный орган 134.
Помимо показанных вариантов осуществления возможны многочисленные варианты. Например, формы и размеры различных деталей могут отличаться. Также могут отличаться начальные давления и/или разрежения, применяемые к камерам.
Таким образом, обеспечивается экологически безопасное судно с транспортным резервуаром, при этом транспортный резервуар можно легко и быстро смонтировать внутри судна экономичным образом, причем транспортный резервуар будет оптимально защищен от ситуаций, в которых внутри самого транспортного резервуара может возникнуть разрежение, в частности, во время опорожнения и/или очистки.