КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (СПГ)
STRUCTURE FOR STORAGE OF LIQUEFIED NATURAL GAS (LNG)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к конструкции для содержания сжиженного природного газа (СПГ) в отсеке корпуса морской конструкции, например судна, включающей в себя самонесущий первичный барьер, вторичный барьер, окружающий самонесущий первичный барьер, и пространство для доступа между самонесущим первичным барьером и вторичным барьером.
Все похожие средства содержания, упомянутые в данном документе, предназначены для сжиженных газов. Общим для всех сжиженных газов, которые относятся к настоящему изобретению, в том числе СПГ, является то, что они хранятся при температурах значительно ниже температур окружающей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Морская система содержания СПГ представляет собой непроницаемый для жидкости отсек с тепловой изоляцией. СПГ хранится в отсеке в очень охлажденном состоянии, и цель тепловой изоляции состоит в том, чтобы изолировать СПГ от притока тепла и защитить конструкции корпуса судна для перевозки СПГ от очень низкой температуры СПГ.
Морские системы содержания СПГ классифицируются Международной морской организацией (IMO) по Международному кодексу для постройки и оборудования судов, перевозящих сжиженные газы наливом, который известен как кодекс IGC. Кодекс IGC подразделяет на категории настоящие системы содержания грузов СПГ на мембранные и независимые танки типов А, В и С.
Мембранные системы содержания СПГ основаны на тонком барьере СПГ (первичном барьере) и собирающем барьере (вторичном барьере), расположенном за пределами барьера СПГ. Оба барьера опираются через тепловую изоляцию на соседнюю конструкцию корпуса судна. Такое содержание СПГ не является самонесущим в том смысле, что корпус судна образует конструкцию, несущую нагрузку. Мембранные системы содержания СПГ снабжены вторичным барьером для обеспечения целостности всей системы в случае протечки первичного барьера.
Независимые танки типа А, В и С для сжиженных газов представляют собой полностью самонесущие первичные барьеры, которые не образуют часть конструкции корпуса судна. «Самонесущие» означает, что нагрузка от сжиженного газа внутри танка воспринимается конструкцией танка обшивкой, и что танк передает нагрузки на конструкцию корпуса через опоры.
Независимый танк IMO типа А представляет собой танк, который проектируется главным образом с использованием классической процедуры структурного анализа судна. Если температура груза при атмосферном давлении находится ниже -10°C, требуется полноценный вторичный барьер вокруг танка типа А. Вторичный барьер сооружается для того, чтобы противостоять полному разрушению первичного барьера.
Независимый танк IMO типа А традиционно используется на судах для перевозки сжиженных углеводородных газов, которые также называются СУГ. Самая низкая температура СУГ составляет -55°С, и на судах для СУГ с независимыми танками IMO типа А отсек корпуса изготавливается из низкотемпературной стали для сбора СУГ в случае разрушения танка (первичного барьера). Таким образом, конструкция корпуса действует как вторичный барьер на судах для СУГ с независимыми танками IMO типа А. Корпус судна, действующий как вторичный барьер для СПГ, не допускается по кодексу IGC из-за очень низкой температуры СПГ.
Танки типа B и C представляют собой известные типы танков, которые используются для СПГ на судах. Они отличаются от танков типа А тем, что танки типа В и С конструируются таким образом, чтобы была полностью исключена возможность разрушения танка (первичного барьера), и, следовательно, полноценный вторичный барьер не требуется.
Танки СПГ типа B и типа C передают нагрузки на конструкцию судна через опоры, и тепловая изоляция крепится к танку (первичному барьеру). Они аналогичны танкам типа А для СУГ.
Компания Conch LNG предложила первую концепцию перевозки наливом СПГ и системы содержания СПГ. Концепции Conch базировались на первичном барьере СПГ, который размещался на нагрузке, несущей тепловую изоляцию. Концепция Conch в настоящее время не используется в качестве содержания СПГ.
В конструкции Conch, такой как описано в патенте США 3974935 (Conch), первичный танк СПГ опирается на разнесенные деревянные несущие элементы (например, пробковое дерево), которые являются частью внешней изоляции. Изоляционный слой, поддерживающий дно танка, включающего в себя несущие элементы материала, несущего нагрузку, находится в прямом контакте с первичным барьером, и поддерживающий вес груза танка. Усилия передаются непосредственно от первичного барьера ко вторичному барьеру, и воздействие на первичный барьер может непосредственно передаваться на вторичный барьер и наоборот.
Настоящее изобретение также отличается от патента Conch тем, что в настоящем изобретении самонесущий первичный барьер и вторичный барьер соединены по отдельности с отсеком корпуса для того, чтобы предотвратить передачу усилий (нагрузок) между первичным барьером и вторичным барьером.
Настоящее изобретение также отличается от патента Conch тем, что в настоящем изобретении существует пространство для доступа со всех сторон (выше, ниже и на всех сторонах) между первичным и вторичным барьером.
Настоящее изобретение отличается от мембранных систем содержания СПГ тем, что в мембранных системах содержания первичный барьер не является жестким самонесущим танком, а является тонкой мембраной, которая передает нагрузки от СПГ через первичный и вторичный барьеры и на конструкцию корпуса.
Настоящее изобретение отличается от систем содержания СПГ IMO типа B и IMO типа C тем, что настоящее изобретение имеет полноценный вторичный барьер. Настоящее изобретение отличается от содержаний IMO типа B и IMO типа C тем, что в настоящем изобретении танк СПГ определяется в кодексе IGC как первичный барьер, и тепловая изоляция, которая определяется в кодексе IGC как вторичный барьер, не имеют прямого конструктивного соединения и не передают никаких нагрузок непосредственно между ними. Ударная нагрузка на один из барьеров не будет передаваться на другой барьер. В то же время на танках типа В и С тепловая изоляция крепится непосредственно к танку. Настоящее изобретение отличается от настоящего содержания IMO типа А для сжиженного газа тем, что на настоящих содержаниях IMO типа А для СУГ опоры для первичного барьера передают нагрузки на соседнюю конструкцию вторичного барьера. Настоящее изобретение представляет собой конструкцию для содержания СПГ, где опоры для первичного барьера передают нагрузки на соседнюю конструкцию таким образом, чтобы предотвратить передачу нагрузки на вторичный барьер.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к конструкции для содержания сжиженного природного газа (СПГ) в отсеке корпуса морской конструкции, содержащей самонесущий первичный барьер, вторичный барьер, окружающий самонесущий первичный барьер, и пространство для доступа между самонесущим первичным барьером и вторичным барьером и которая характеризуется тем, что самонесущий первичный барьер представляет собой непроницаемый для жидкостей самонесущий танк СПГ и соединен с отсеком корпуса с помощью опорных устройств, проникающих во вторичный барьер, вторичный барьер представляет собой непроницаемую для жидкости тепловую изоляцию, соединенную с внутренней поверхностью отсека корпуса, и герметизируется с опорными устройствами с помощью гибкого непроницаемого для жидкости уплотнения таким образом, что самонесущий первичный барьер и первичный барьер соединяются по отдельности с отсеком корпуса для предотвращения передачи усилий между первичным барьером и вторичным барьером.
В одном из вариантов осуществления вышеупомянутой конструкции вторичный барьер соединен с обшивкой отсека корпуса с помощью соединительных устройств.
В еще одном варианте осуществления вышеупомянутой конструкции для содержания вторичный барьер напыляется на внутреннюю поверхность отсека корпуса.
В еще одном варианте осуществления вышеупомянутой конструкции для содержания опорные устройства для самонесущего первичного барьера располагаются на брусах конструкции корпуса.
В еще одном варианте осуществления вышеупомянутой конструкции для содержания непроницаемый для жидкости самонесущий танк СПГ представляет собой независимый танк IMO типа А.
В еще одном варианте осуществления вышеупомянутой конструкции для содержания морская конструкция представляет собой судно.
В еще одном варианте осуществления вышеупомянутой конструкции для содержания морская конструкция представляет собой баржу или любое другое плавающее средство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигуре 1 показана конструкция согласно настоящему изобретению для содержания сжиженного природного газа (СПГ) в отсеке корпуса морской конструкции.
На фигуре 2 показаны подробности, относящиеся к опорному устройству для первичного барьера самонесущего танка СПГ.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре 1 показана конструкция согласно настоящему изобретению для содержания сжиженного природного газа (СПГ) в отсеке 8 корпуса морской конструкции, содержащей первичный барьер 1 непроницаемого для жидкости самонесущего танка СПГ, непроницаемый для жидкости термоизоляционный вторичный барьер 3, который окружает первичный барьер 1, и пространство 6 для доступа между первичным барьером 1 и вторичным барьером 2. Первичный барьер 1, непроницаемый для жидкости, самонесущего танка СПГ соединен с отсеком 8 корпуса с помощью опорных устройств 2, проникающих во вторичный барьер 3. Непроницаемый для жидкости теплоизоляционный вторичный барьер 3 соединен с внутренней поверхностью отсека 8 корпуса и герметизирован с опорными устройствами 2 с помощью гибкого непроницаемого для жидкости уплотнения 4.
На фигуре 2 показаны более подробно первичный барьер 1 непроницаемого для жидкости самонесущего танка СПГ, опорное устройство 2, непроницаемый для жидкости теплоизоляционный вторичный барьер 3, гибкое непроницаемое для жидкости уплотнение 4, пространство 6 для доступа и отсек 8 корпуса. Кроме того, на фигуре 2 показаны брусы 7 конструкции корпуса и устройства 5 соединения для соединения вторичного барьера 3 с обшивкой отсека.
Морская конструкция представляет собой предпочтительно морское судно. Морская конструкция может также представлять собой другую морскую конструкцию, такую как баржа или другое плавающее транспортное средство.
Настоящее изобретение представляет собой конструкцию для содержания сжиженного природного газа (СПГ) в судах и других морских конструкциях для хранения и транспортировки СПГ. Оно содержит самонесущий независимый танк СПГ в качестве первичного барьера 1 с опорными устройствами 2 внутри отсека 8 корпуса, вторичный барьер 3, который соединен с 5 отсеком 8 корпуса, и пространство 6 для доступа между барьерами и опорными устройствами 2. Первичный барьер и вторичный барьер размещены независимо друг от друга для того, чтобы предотвратить передачу усилий между двумя барьерами.
Первичный барьер 1 СПГ представляет собой жесткий самонесущий танк, предпочтительно независимый танк IMO типа А, который конструируется так, чтобы содержать СПГ. Танк удерживается на своем месте на судне или в отсеке морской конструкции с помощью двух опорных устройств 2. Опорные устройства танка фиксируются к конструкции корпуса и передают нагрузки на брусы 7 в конструкции корпуса. Опорное устройство танка обычно изготавливают из жесткой древесины или других теплоизолирующих опорных материалов. Опорные устройства имеют скользящую поверхность для первичной перегородки, которая обеспечивает тепловое сжатие и расширение первичной перегородки. Некоторые опорные устройства вдоль продольной осевой линии и в поперечном сечении танка крепятся, соответственно, в поперечном и продольных направлениях для того, чтобы поддерживать танк в своем положении. Этот способ является известным для морских танков для перевозки сжиженного газа.
Вторичный барьер 3 СПГ представляет собой тепловую изоляцию с непроницаемой для жидкости поверхностью, которая соединена с обшивкой 8 поверхности отсека корпуса. Вторичный барьер конструируется таким образом, чтобы выдерживать утечку СПГ из первичного барьера 1 танка СПГ таким образом, чтобы отсек и конструкция корпуса судна не подвергались очень холодным температурам СПГ. Изоляционные поверхности, по существу, образуют непроницаемый для жидкости теплоизоляционный слой на внутренних поверхностях отсека корпуса судна, за пределами первичного барьера СПГ.
Изоляционная конструкция конструируется в качестве полноценного теплового барьера и барьера для жидкости между первичным СПГ и поверхностями отсека судна и непосредственно подсоединена к отсеку 8 корпуса с помощью подходящего способа соединения, такого как соединительные устройства 5. Изолируемые поверхности опрессовывают на холодной стороне по отношению к теплой стороне при заполнении танка СПГ. Непроницаемая для жидкости теплоизоляционная конструкция предпочтительно соединена с обшивкой отсека корпуса с помощью резьбовых шпилек и сконструирована таким образом, чтобы имелось средство для температурной деформации между резьбовыми шпильками.
Настоящее изобретение представляет собой конструкцию для содержания СПГ, содержащую независимый первичный барьер 1 жесткого внутреннего танка СПГ и внешнее изоляционное устройство, которое сконструировано в качестве вторичного барьера. Изоляция является непроницаемой для жидкости и будет во время нормальной работы и во время возможной утечки СПГ иметь температуру СПГ на внутренней стороне и на внешних сторонах, близкую к температуре окружающей среды. Там, где опорные устройства первичного барьера в конструкции корпуса проникают во внутреннюю изоляцию с помощью вторичного барьера 3, граница раздела между опорными устройствами 2 и вторичным барьером 3 выполнена с помощью гибкого и непроницаемого для жидкости уплотнения 4. Уплотнение 4 выполнено в виде непрерывного рукава вокруг опорных устройств 2. Взаимодействие между вторичным барьером 3 и опорными устройствами 2 является таким, чтобы предотвращать передачу усилий между барьерами. Гибкое непроницаемое для жидкости уплотнение 4, которое представляет собой часть вторичного барьера 3, крепится к опорным устройствам 2 предпочтительно путем приклеивания с помощью клея с возможным дополнительным механическим креплением.
Опорные устройства 2 между первичным барьером 1 и конструкцией корпуса имеют гибкое взаимодействие с непроницаемым для жидкости уплотнением 4 таким образом, чтобы воздействие на первичный барьер 1 СПГ не приводило к разрушению вторичного барьера 3 СПГ.
Вторичный барьер 3 с изоляцией соединен с отсеком 8 корпуса камеры с помощью резьбовых шпилек или аналогичных устройств 5, независимо от первичного барьера таким образом, чтобы воздействие, оказываемое на вторичный барьер 3, не передавалось напрямую на первичный барьер 1.
Изобретение представляет собой конструкцию из двух независимых барьеров в пределах одного и того же отсека корпуса для содержания СПГ. Первичный барьер 1 передает нагрузку на брусы 7 конструкции через опорные устройства 2. Вторичный барьер 3 подсоединен к обшивке 8 поверхности отсека корпуса через резьбовые шпильки или аналогичные устройства. Взаимодействие между опорными устройствами 2 и вторичным барьером 3 осуществляется с помощью гибкого непроницаемого для жидкости уплотнения 4, гарантирующего то, что будет предотвращена передача усилий непосредственно от одного барьера к другому.
В настоящем изобретении вторичный барьер передает, в случае разрушения первичного барьера, нагрузки от СПГ к соседней конструкции пространства содержания. Разрушение вторичного барьера может произойти, вероятно, в случае разрушения обшивки отсека корпуса, например, в случае разрушения судна или в случае, когда судно садится на мель. Танк СПГ (первичный барьер) является свободностоящим на конструкции корпуса и находится только в скользящем контакте с опорными устройствами. Разрушение обшивки отсека корпуса не может, вероятно, вызвать разрушения первичного барьера СПГ.
Опоры и соединения между каждым отдельным барьером СПГ и конструкцией корпуса расположены таким образом, что там, где опорное устройство между танком СПГ и конструкцией корпуса проникает во вторичный барьер, взаимодействие осуществляется с помощью гибкого и непроницаемого для жидкости уплотнения. Ударное воздействие и, возможно, разрушение не будет непосредственно передаваться от одного барьера к другому.
Первичный барьер 1 и вторичный барьер 3 для содержания СПГ размещаются на определенном расстоянии между упомянутыми барьерами таким образом, чтобы был возможен доступ для персонала и/или оборудования для инспектирования и ремонта обоих барьеров в пространстве 6 для доступа. Доступ в пространство 6 для доступа можно выполнить различными способами. Например, доступ в пространство 6 для доступа может осуществляться через существующую доступную конструкцию или путем прорезания отверстия в пространстве 6 для доступа.