КОНСТРУКЦИЯ НЕПРОНИЦАЕМОЙ СТЕНКИ
DESIGN OF IMPERMEABLE WALL

Изобретение относится к области изготовления резервуаров с гофрированной металлической мембраной, в частности, резервуаров для содержания в них холодного жидкого продукта.
В некоторых технических областях применения резервуаров с металлической мембраной, в частности, в области транспортировки и хранения сжиженного природного газа, непроницаемая мембрана выполнена из гофрированных непроницаемых металлических листов, содержащих на внутренней стороне первый и второй ряды гофров, соответствующие направления которых перпендикулярны. Такие гофры придают металлической мембране способность к упругой деформации, призванной поглощать напряжения, которые могут быть вызваны, в частности, температурной усадкой, гидростатическим давлением под действием груза, динамическим давлением от перемещений груза и, применительно к плавучим объектам, деформацией обшивки при волнении водной поверхности. Однако такие гофры могут оказаться чувствительными к слишком большим усилиям, создаваемым давлением.
Для повышения сопротивления такой оболочки давлению в FR-A-2936784 предложено размещать элементы жесткости под гофрами между мембраной и ее опорой. Один из таких предложенных элементом жесткости может зажиматься в самоблокирующем углублении с расширенным основанием.
Согласно варианту выполнения изобретения предложен набор деталей для сборки при изготовлении конструкции непроницаемой стенки, при этом в набор входят:
- непроницаемый металлический лист с рядом первых параллельных гофров и рядом вторых параллельных гофров, причем первые гофры выполнены секущими относительно вторых гофров на участке их пересечений, при этом гофры выступают в направлении внутренней поверхности листа,
- удлиненный элемент жесткости, располагаемый в одном из названных гофров на наружной поверхности листа, противоположной внутренней поверхности, для увеличения сопротивления листа давлению,
- анкерная деталь с соединительным элементом, закрепляемым на наружной поверхности листа на участке пересечения гофров, на которой должен крепиться фиксатор, взаимодействующий с продольным концом элемента жесткости для удержания этого элемента жесткости внутри гофра.
Согласно вариантам выполнения такой набор деталей для сборки может характеризоваться одним или несколькими следующими признаками.
Согласно варианту выполнения анкерная деталь содержит несколько фиксаторов, например, два, три или четыре, взаимодействующих с соответствующими концами нескольких элементов жесткости, составляющих, например, две, три или четыре, для удержания элементов жесткости во множестве сегментов гофра на участке пересечения, на котором закреплена анкерная деталь.
Согласно варианту выполнения один или каждый фиксатор может взаимодействовать с концом элемента жесткости в положении поддержки, в котором фиксатор блокирует конец элемента жесткости в перпендикулярном листу направлении.
Согласно варианту выполнения один или каждый фиксатор может взаимодействовать с концом элемента жесткости в положении фиксации, в котором фиксатор блокирует элемент жесткости на анкерной детали таким образом, что элемент жесткости удерживается на листе только под действием анкерной детали.
Согласно варианту выполнения один или каждый фиксатор и один или каждый элемент жесткости выполнены таким образом, чтобы они могли взаимодействовать в упомянутых обоих положениях. Следовательно наиболее адаптированный вид взаимодействия может быть выбран с учетом признаков запланированного применения с постоянным использованием одного и того же набора анкерных деталей и элементов жесткости.
Согласно варианту выполнения один или каждый фиксатор анкерной детали установлен на конце плеча, связанного с соединительным элементом, при этом плечо расположено таким образом, что оно может заходить в гофр, в котором элемент жесткости должен удерживаться фиксатором в закрепленном положении анкерной детали.
Согласно варианту выполнения одно или каждое плечо анкерной детали содержит приспособление для позиционирования, контур которого адаптирован к поперечному сечению гофра листа, при этом приспособление для позиционирования может взаимодействовать с листом на участке боковых стенок гофра для позиционирования плеча внутри гофра в закрепленном положении анкерной детали.
Согласно варианту выполнения один или каждый фиксатор содержит лапку, способную продольно располагаться внутри гофра листа в закрепленном положении анкерной детали, при этом элемент жесткости содержит открытое гнездо на участке поверхности продольного конца элемента жесткости, в которое может заходить лапка фиксатора.
Согласно варианту выполнения лапка одного или каждого фиксатора содержит утолщенный участок для взаимодействия с поверхностью продольного конца элемента жесткости для фиксации в продольном направлении элемента жесткости по отношению к лапке.
Согласно варианту выполнения утолщенный участок лапки может заводиться с усилием в гнездо элемента жесткости для прочного крепления элемента жесткости на анкерной детали в результате упругой деформации утолщенного участка и/или гнезда элемента жесткости. Согласно варианту выполнения такое силовое размещение может обеспечивать упомянутое выше положение фиксации.
Согласно варианту выполнения анкерная деталь содержит упор, взаимодействующий с поверхностью продольного конца элемента жесткости для ограничения захода лапки в гнездо далее утолщенного участка.
Согласно варианту выполнения один и тот же конструктивный элемент служит одновременно упором и упомянутым выше приспособлением для позиционирования. Гнездо на элементе жесткости может быть выполнено разными способами. Согласно варианту выполнения гнездо элемента жесткости содержит продольную канавку, выполненную на наружной поверхности элемента жесткости и предназначенную для разворота в положение напротив листа.
Согласно варианту выполнения соединительный элемент содержит головку для закрепления на наружной поверхности листа путем упругого захода в самоблокирующее углубление с расширенным основанием, выполненное на листе на участке пересечения гофров.
Согласно варианту выполнения анкерная деталь имеет тело, с которым соединен один или каждый фиксатор и, по меньшей мере, одну тягу, связывающую между собой головку и тело с образованием полости между ними. Наличие такой полости способствует упругой деформации тяги для компенсации возможных расхождений формы разных пересечений на металлическом листе.
Согласно варианту выполнения тяга имеет скошенную форму, утоняющуюся от тела к головке анкерной детали. Такая форма может облегчить заведение головки в самоблокирующие углубление с расширенным основанием, выполненном в листе.
Согласно варианту выполнения набор дополнительно содержит вторую анкерную деталь с соединительным элементом для закрепления на наружной поверхности листа на участке второго пересечения гофра, в котором должен крепиться элемент жесткости, и фиксатор, взаимодействующий со вторым продольным концом элемента жесткости для удержания этого элемента внутри гофра, при этом элемент жесткости имеет длину, соответствующую расстоянию между фиксаторами обеих анкерных деталей в закрепленном положении на листе с тем, чтобы элемент жесткости удерживался на листе между обеими анкерными деталями в результате взаимодействия с обоими фиксаторами.
Согласно варианту выполнения обе анкерных детали выполнены одинаковыми, что упрощает их изготовление и пользование набором деталей.
Согласно варианту выполнения элемент жесткости состоит из профилированного тела постоянного сечения. Такой вариант выполнения обеспечивает оптимальное изготовление элементов жесткости, в частности, путем экструзии из соответствующего материала. Согласно вариантам выполнения элементы жесткости изготавливаются из материалов, таких, как металлы, в частности, алюминий, металлические сплавы, полимеры, в частности, полиэтилен, поликарбонат, полиэфиримид, вспученный полистирол, или композиты с содержанием волокон, в частности, стекловолокон, связанных полимером.
Согласно варианту выполнения анкерную деталь, элемент жесткости и металлический лист из названного выше набора изготавливают раздельно между собой и собирают вместе на определенном этапе изготовления непроницаемой стенки, для которой они предназначены. Положение этого этапа в комплексе способа изготовления непроницаемой стенки выбирается, в частности, с учетом организации строительной площадки или задач логистики.
Согласно варианту выполнения изобретения также предложен способ изготовления конструкции непроницаемой стенки, включающий в себя:
- получение непроницаемого металлического листа с рядом первых параллельных гофров и рядом вторых параллельных гофров, при этом первые гофры выполнены секущими относительно вторых гофров на участке их пересечения, причем гофры выступают в направлении к внутренней поверхности листа,
- расположение анкерной детали с соединительным элементом и фиксатором таким образом, чтобы соединительный элемент был закреплен на наружной поверхности листа, противоположной внутренней поверхности, на участке пересечений,
- расположение удлиненного элемента жесткости в сегменте гофра, смежном с местом пересечения на наружной стороне листа, таким образом, чтобы можно было привести во взаимодействие продольный конец элемента жесткости с фиксатором.
Такой способ может применяться, в частности, для предварительного изготовления конструкции непроницаемой стенки, необходимой для получения устойчивой к давлению непроницаемой мембраны. Согласно вариантам выполнения этот способ может дополнительно иметь один или несколько следующих признаков.
Согласно варианту выполнения способ включает в себя:
- расположение второй анкерной детали с соединительным элементом и фиксатором таким образом, чтобы соединительный элемент был закреплен на наружной поверхности листа на участке второго пересечения, соседнего с первым пересечением, на котором закреплена первая анкерная деталь,
- расположение элемента жесткости в сегменте гофра, расположенном между двумя пересечениями, таким образом, чтобы элемент жесткости удерживался на листе между обеими анкерными деталями в результате взаимодействия обоих продольных концов элемента жесткости с обоими фиксаторами.
Согласно альтернативному варианту выполнения способ включает в себя:
- крепление конца элемента жесткости на фиксаторе таким образом, чтобы элемент жесткости удерживался на листе только под действием анкерной детали.
В таком случае элемент жесткости может располагаться в сегменте гофра, расположенном между пересечением, на котором закреплена анкерную деталь, и краем листа, и выступать за край листа для последующего загибания внутрь гофра смежного листа.
Такой способ применим для крепления элемента жесткости в одном или нескольких или во всех гофрах металлического листа, в частности, в зависимости от необходимости усиления листа.
Согласно варианту выполнения способ включает в себя:
- крепление анкерных деталей, содержащих одновременно соединительный элемент и четыре фиксатора на наружной стороне листа на участке всех пересечений на листе и
- расположение элементов жесткости во всех сегментах гофра, расположенных одновременно между двумя пересечениями, одновременно с обеспечением взаимодействия обоих продольных концов элемента жесткости с обоими фиксаторами обеих анкерных деталей, закрепленных на участке обоих пересечений, таким образом, чтобы оба элемента жесткости удерживались на листе.
Согласно варианту выполнения способ дополнительно включает в себя:
- расположение элементов жесткости во всех сегментах гофра, находящихся между краем листа и пересечениями, смежными с этим краем листа, и
- одновременно закрепление элемента жесткости на фиксаторе закрепленной анкерной детали на участке соответствующего пересечения таким образом, чтобы элемент жесткости удерживался на листе только под действием анкерной детали, выходя при этом за край листа. Такие меры осуществимы вдоль одного или нескольких или всех краев листа с учетом требований запланированного применения.
Согласно варианту выполнения изобретения также предложен герметичный и изолированный резервуар, расположенный на несущей конструкции, при этом резервуар содержит теплоизоляционный барьер и непроницаемый барьер для контакта с продуктом, содержащимся в резервуаре, при этом непроницаемый барьер содержит названный выше набор деталей в собранном виде. Такой резервуар может входить в состав наземного объекта для хранения, например, сжиженного природного газа или может быть установлен на плавучем объекте, в прибрежной зоне или на открытой воде, в частности, на танкере для перевозки метана, плавучей установке для хранения и регазификации, плавучей установке для производства и удаленного хранения и пр.
Согласно варианту выполнения судно для перевозки холодного жидкого продукта имеет двойную обшивку и упомянутый выше резервуар, установленный в двойной обшивке.
Согласно варианту выполнения изобретения также предложен способ загрузки или разгрузки такого судна, при котором холодный жидкий продукт подается по раздельным трубопроводам от или к плавучему или наземному комплексу для хранения в или от резервуара на судне.
Согласно варианту выполнения изобретения также предложена система транспортировки холодного жидкого продукта, при этом система состоит из упомянутого судна, раздельных трубопроводов, расположенных таким образом, чтобы можно было подключить установленный в обшивке судна резервуар к плавучему или наземному хранилищу и применить насос для подачи потока холодного жидкого продукта по раздельным трубопроводам от или к плавучему или наземному хранилищу в или из резервуара на судне.
В основу изобретения положена задача создания устройства для усиления гофрированной металлической непроницаемой мембраны, устойчивой к усилиям давления. Некоторые аспекты изобретения покоятся на идее создания устройства для усиления, которое легко изготавливается и легко монтируются на непроницаемой мембране, легко адаптируемой к непроницаемым мембранам с гофрами разных размеров и/или содержащей ограниченный перечень деталей.
Одни аспекты изобретения имеют в основе идею о предварительном изготовлении конструкции непроницаемой стенки, пригодной для изготовления гофрированной металлической непроницаемой мембраны, устойчивой к давлению. Другие аспекты изобретения исходят от идеи создания таких конструкций непроницаемой стенки, которые были бы модульными и легко комбинируемыми между собой.
Далее изобретение, его другие цели, подробности, признаки и преимущества детально поясняется в нижеследующем описании нескольких частных вариантов выполнения изобретения, приводимых единственно для сведения и без ограничения, со ссылкой на приложенные чертежи. При этом изображено:
фиг.1 - вид в перспективе на гофрированный металлический лист для изготовления непроницаемой стенки;
фиг.2 - вид в перспективе на анкерную крестовидную деталь для закрепления на наружной поверхности листа на фиг.1 на участке пересечения гофров для удержания элементов жесткости;
фиг.3 - вид в перспективе на элемент жесткости для усиления высокого гофра листа на фиг.1;
фиг.4 - вид в перспективе на элемент жесткости для усиления низкого гофра листа на фиг.1;
фиг.5 - вид с частичным разрезом по линии V-V на лист на фиг.1, анкерная деталь на фиг.2, соединенная с листом упругим заклиниванием в самоблокирующем углублении с расширенным основанием, выполненном в листе на участке пересечения;
фиг.6 - частичный вид в перспективе на наружную поверхность листа на фиг.1 с элементом жесткости, удерживаемым в гофре двумя анкерными деталями, взаимодействующими с его двумя концами;
фиг.7 - вид в увеличении на деталь VII на фиг.6;
фиг.8 - частичный вид сверху на краевую зону наружной поверхности листа на фиг.1 с элементом жесткости, удерживаемым внутри гофра анкерной деталью, взаимодействующей с одним из его концов;
фиг.9 - схематическое изображение зоны соединения двух листов на фиг.1, вид в разрезе по средней плоскости высокого гофра листов, с элементом жесткости, удерживаемым в гофре анкерной деталью, взаимодействующей с одним из его концов;
фиг.10 - схематическое изображение резервуара с вырывом на танкере для перевозки метана, содержащего непроницаемую мембрану из листа на фиг.1, и терминала для загрузки/разгрузки этого резервуара;
фиг.11 - четверть вида в перспективе в разрезе на крепежную головку анкерной детали на фиг.2, закрепленную в самоблокирующем углублении с расширенным основанием, выполненном в листе на фиг.1;
фиг.12 -вид, аналогичный виду на фиг.11 после поворота на угол ок. 90°;
фиг.13 - вид сверху на элемент жесткости, удерживаемый в гофре двумя анкерными деталями, взаимодействующими с двумя его концами;
фиг.14 - вид на наружную поверхность листа на фиг.1 с элементами жесткости, удерживаемыми во всех гофрах одновременно двумя анкерными деталями, взаимодействующими с двумя концами элемента жесткости.
Как показано на фиг.1, гофрированный металлический лист 1 содержит на своей внутренней поверхности первый ряд параллельных, так называемых низких гофров 5 и второй ряд параллельных, так называемых высоких гофров 6, соответствующие направления расположения которых перпендикулярны между собой. Выражения «высокие» и «низкие» имеют здесь относительный смысл и означают лишь, что первый ряд гофров 5 имеют высоту, которая меньше высоты гофров 6 второго ряда. На участке пересечения 3 низкого гофра 5 с высоким гофром 6 низкий гофр 5 имеет нарушение сплошности, т.е. он прерывается складкой 4, служащей продолжением грани вершины 7 высокого гофра 6 и выступающей над гранью вершины 8 низкого гофра 5. Эта форма лучше заметна на фиг.5.
На участке пересечения 3 грань вершины 7 высокого гофра 6 содержит пару вогнутых гофров 9, вогнутость которых обращена к внутренней поверхности, и которые расположены по обе стороны от грани вершины 8 низкого гофра 5. Высокий гофр 6 содержит дополнительно на участке каждого пересечения 3 вогнутое углубление 10 по обе стороны от складки 4. Углубление 10 имеет вогнутость, обращенную к внутренней поверхности 2 листа 1, и двойную кривизну. Первая кривизна, видимая на фиг.1, расположена вокруг оси, перпендикулярной средней плоскости листа 1. Вторая кривизна, видимая на фиг.5, располагается вокруг оси, перпендикулярной плоскости фиг.5. Как показано на фиг.5, вогнутые углубления 10 создают уширение складки 4 в направлении ко дну 12 складки 4, т.е. имеют форму самоблокирующего углубления с расширенным основанием. Такая форма может применяться в вариантах выполнения для упругого заклинивания анкерной детали в дне складки 4.
В качестве примера, низкие гофры 5 имеют высоту, определяемую от грани вершины 8 до поверхности листа 1, равную ок. 36 мм, и ширину в основании гофра 6 ок. 53 мм. В качестве примера, высокие гофры 6 имеют высоту, определяемую от грани вершины 7 до поверхности листа 1, равную ок. 54,5 мм, и ширину у основания гофра 6 ок. 77 мм.
В качестве примера, лист 1 состоит из нержавеющей стали или алюминия, имеет толщину ок. 1,2 мм и может быть изготовлен штамповкой. Возможны и другие металлы или сплавы с другими толщинами, но следует при этом учитывать, что увеличение толщины листа 1 влечет за собой его удорожание и, как правило, повышает жесткость гофров. При использовании непроницаемых мембран для холодной жидкости от листа 1 требуется некоторая гибкость для обеспечения ее температурной усадки и исключения риска нарушения непроницаемости.
Гофрированный металлический лист 1 хорошо приспособлен для образования непроницаемой мембраны резервуара большой емкости, предназначенного, например, под холодный жидкий продукт. Однако гидростатическое давление, создаваемое содержащимся в резервуаре продуктом, например, жидким газом, может вызвать значительные пластические деформации гофров, в частности, расплющивание боковых поверхностей высоких гофров 6, отстоящих от пересечений 3. В таком резервуаре, расположенном на несущей конструкции судна, движения жидкого газа при его волнении и его удары в боковые стенки резервуара во время транспортировки могут дополнительно вызвать колебания динамического давления, приводящие также к значительным пластическим деформациям гофров. Однако такие деформации могут повлечь за собой снижение механической прочности листов, подверженных значительным температурным усадкам, например, в случае заполнения жидким метаном, нарушить непроницаемость листов, в частности, в зонах стыковой сварки разных листов, образующих непроницаемую стенку. Ниже будут описаны элементы жесткости, призванные исключить или ограничить такие пластические деформации.
На фиг.3 изображен элемент жесткости 15, предназначенный для заведения в высокий гофр 6 в направлении к наружной поверхности листа 1. Элемент жесткости 15 имеет профилированную геометрию с постоянным сечением, что позволяет легко получать элемент требуемой длины путем разрезания профилированного изделия большой длины. Такое профилированное изделие может быть изготовлено, в частности, прессованием через очко.
Элемент 15 имеет тонкую верхнюю стенку 16 в виде полуэллиптического свода, значительно адаптированную к форме высокого гофра 6 и обращаемую в сторону листа 1. Если элемент жесткости 15 выполнен из материала, термические свойства которого отличаются от листа 1, то его размеры должны определяться с учетом этой разницы для эффективного поддержания стенки гофра при рабочей температуре, например, -162°, которую имеет сжиженный природный газ.
Нижняя стенка 17 элемента 15 для расположения напротив листа 1 имеет в целом плоскую форму, необходимую для опоры на несущую поверхность, образуемую, например, внутренней поверхностью теплоизоляционного барьера в резервуаре для сжиженного природного газа. Канавка 18 прямоугольного сечения выполнена продольно по середине нижней стенки 17.
Между стенками 16 и 17 элемент 15 выполнен полым и содержит только тонкие опорные нервюры, в частности, две наклонных нервюры 19, пересекающихся на участке центральной части 22 и расположенных одновременно между углом сопряжения 20 стенок 16, 17 и точкой, лежащей по существу на половине высоты противоположной части стенки 16, и короткую нервюру 21, связывающую центральную часть 22 с дном канавки 18.
Поскольку поверхность низких гофров 5 меньше поверхности высоких гофров 6, то низкие гофры 5 более устойчивы к давлению. Тем не менее целесообразно их усилить с помощью элементов жесткости. На фиг.4 показан элемент 115 жесткости для заведения в низкий гофр 5 в направлении к наружной стороне листа 1. Элементы, схожие или идентичные элементу жесткости 15, обозначены той же позицией, но большей на число 100. Помимо своих меньших размеров элемент жесткости 115 отличается от элемента 15 преимущественно отсутствием нижней плоской стенки. Следовательно элемент 115 остается открытым между двумя углами 120, а канавка 118 образована под центральным местом 122 двумя параллельными продольными нервюрами 121, которые располагаются по обе стороны от средней симметричной плоскости элемента и параллельно ей.
Как показано на фиг.2, крестовидная анкерная деталь 30 может использоваться для фиксации элементов жесткости 15 и 115 внутри гофров 6 и 5 листа 1. Анкерная деталь 30 содержит центральное тело 31 в виде полого цилиндрического отрезка преимущественно прямоугольного сечения, на четырех наружных сторонах которого предусмотрены соответственно четыре плеча, расположенных по существу перпендикулярно оси тела 31 и способных взаимодействовать каждый с элементом жесткости для удержания или содействия удержанию элемента жесткости в соответствующем гофре листа 1, как это будет пояснено ниже.
Обе тяги 32 соединены с двумя короткими сторонами 37 тела 31 и проходят от верхней поверхности тела 31 с образованием небольшого угла наклона относительно оси тела, сближаясь, но не соединяясь друг с другом. Тяги 32 скошены в направлении к их дальнему от тела 31 концу. Концы тяг 32 соединены тягой 33, проходящей перпендикулярно оси тела 31 и имеющей более широкое сечение, чем конец тяг 32, например, по существу равное ширине тяг 32 у их основания.
Тяга 33 образует крепежную головку, упруго заклиниваемую в самоблокирующем углублении с расширенным основанием, выполненном в складке 4 на участке пересечения 3 листа 1, как описано выше. Для этого тяга 33 выполнена с сечением, ширина которого несколько превышает ширину наиболее узкой части складки 4.
Анкерная деталь 30 может быть изготовлена литьем из пластмассы.
На фиг.5 показана анкерная деталь 30, закрепленная на листе 1. Для такого крепления анкерную деталь 30 сначала располагают так, чтобы тяга 33 прилегала ко входной части 11 складки 4, тяги 32 были перпендикулярны листу 1, а плечи анкерной детали 30 располагались соответственно под прямым углом к четырем сегментам гофра, сходящимся на участке пересечения 3. Затем усилие прикладывается к элементу жесткости 30 перпендикулярно листу 1, например, вручную таким образом, чтобы тяга 33 упруго вошла во входную часть 11 и узкую часть складки 4 и расположилась в донной части 12, где она прочно удерживается под действием упругой деформации двух наклонных поверхностей 34. В закрепленном положении ось тела 31 проходит по существу перпендикулярно средней плоскости листа 1.
Как более наглядно показано на фигурах 11 и 12, тяга 33 имеет в своей средней части полое сечение, образованное щелью 38, расположенной продольно между обоими концами тяги 33, где соединены тяги 32. При виде сверху щель 38 может иметь форму ромба или иную вытянутую форму. Щель 38 облегчает упругое расплющивание тяги 33 во время ее заведения в узкую часть складки 4. Обе наклоненные поверхности 34, расположенные по сторонам тяги 33 и скользящие в сторону внутренней поверхности складки 4 во время заведения внутрь, также облегчают ее упругое расплющивание. Таким образом, тяга 33 способна упруго деформироваться для точного принятия формы внутренней части складки 4, которая может незначительно изменяться от одного пересечения 3 к другому на одном и том же листе 1 вследствие допусков на обработку этого листа. Поэтому одна и та же анкерная деталь 30 может быть приспособлена для использования на всех местах пересечения 3 гофрированного листа типа листа 1 и даже разных листов этого типа, имеющих небольшой разброс допусков на обработку.
Как более наглядно показано на фигурах 6 и 8, в закрепленном на листе 1 положении четыре плеча анкерной детали 30 располагаются в четырех сегментах гофра, которые сходятся на участке пересечения 3. Ниже приводится более точное описание этих плеч и их назначение.
Как видно из фиг.2, два более длинных плеча 40 соединены с короткими сторонами 37 тела 31, а два более коротких плеча 140 соединены с длинными сторонами 36 тела 31. Плечи 40 заходят в два сегмента высокого гофра 6, примыкающих к пересечению 3, на котором закреплена анкерная деталь 30. Плечи 140 заходят в два сегмента соответствующего низкого гофра 5.
Плечо 40 имеет в целом прямоугольное сечение и слегка наклонено относительно плоскости, перпендикулярной оси тела 31, т.е. наклонено по отношению к средней плоскости листа 1 в закрепленном положении, этот наклон выполнен в противоположном направлении относительно тяг 32. Плечо 40 оканчивается позиционирующей планкой 41, установленной по существу параллельно оси тела 31, при этом планка 41 занимает перпендикулярное положение относительно оси высокого гофра 6 в закрепленном положении элемента 30, как показано на фиг.8.
Ширина и форма боковых сторон 42 планки 41 существенно адаптированы к внутреннему сечению высокого гофра 6 при наличии незначительного люфта так, что боковые стороны 42 могут взаимодействовать с внутренней поверхностью высокого гофра 6 для стабилизации планки 41 в ее положении, перпендикулярном оси высокого гофра 6, в закрепленном положении детали 30. Кроме того форма планки 41, последовательно расширяющейся в нижнем направлении, позволяет обеспечить скольжение одной или каждой боковой поверхности 42 к галтелям 13 в основании высокого гофра 6 во время установки анкерной детали 30 для облегчения приведения плеча 40 в, по существу, центрированное положение внутри высокого гофра 6.
Фиксирующая лапка 44 соединена с передней поверхностью 43 планки 41, находится в центрированном боковом положении относительно планки 41 и примыкает к нижнему краю 45 планки 41, т.е. под прямым углом к точке соединения плеча 40 с планкой 41. Лапка 44 располагается перпендикулярно оси тела 31, т.е. параллельно оси высокого гофра 6, в закрепленном положении анкерной детали 30. Лапка 44 имеет в целом прямоугольное сечение, ширина которого несколько меньше ширины канавки 18 для обеспечения скольжения внутрь нее, за исключением утолщенного участка, образующего цилиндрический выступ 46.
Как видно из фигур 6 и 7, в положении крепления анкерной детали 30 участок 48 лапки 44, расположенной за выступом 46, может заходить путем скольжения во входное отверстие канавки 18 элемента жесткости 15 для фиксации последнего в направлении, перпендикулярном листу 1. Этот участок лапки 48 может иметь незначительный скос для облегчения такого захода. При таком виде взаимодействия между анкерной деталью 30 и элементом жесткости 15, называемом положением поддержки, элемент жесткости 15 может качаться относительно лапки 44, если второй конец элемента жесткости 15 не будет закреплен. Следовательно этот вид взаимодействия допускает применение анкерной детали 30 или схожего средства на каждом конце элемента 15, как это показано на фиг.6, на которой изображена вторая анкерная деталь 130.
Для того, чтобы можно было удержать элемент 15 жесткости в сегменте 14 высокого гофра 6 в положении между двумя пересечениями 3, поступают следующим образом: первую анкерную деталь 30 располагают на месте первого пересечения. Затем элемент жесткости 15 помещают между этим пересечением и вторым пересечением и заводят участок 48 лапки первого анкерной детали в конец канавки 18. После этого устанавливают вторую анкерную деталь 130 на месте второго пересечения и заводят участок 48 лапки второй анкерной детали в другой конец канавки 18. В конечном итоге обе идентичные анкерные детали 30 и 130 оказываются закрепленными соответственно на обоих пересечениях 3 таким образом, что каждая из них содержит плечо 40, проходящее по соответствующему участку конца сегмента 14 в разных направлениях. Элемент жесткости 15 с длиной менее или равной расстоянию между обоими выступами 46 на обоих, расположенных напротив друг друга плечах 40 удерживается таким образом в сегменте 14 в показанном на фиг.6 положении. В этом положении оба конца элемента жесткости 15 опираются соответственно на участки 48 лапок обеих анкерных деталей 30, 130 таким образом, что элемент жесткости 15 удерживается на листе 1 в направлении, перпендикулярном листу 1 и не может качаться. Кроме того выступы 46 образуют в каждом направлении упор, взаимодействующий с поверхностью конца 49 элемента жесткости 15 на входе в канавку 18 для фиксации элемента жесткости 15 в продольном направлении высокого гофра 6. Следовательно после своего размещения элемент жесткости 15 прочно удерживается на листе 1 и оснащенным таким образом листом 1 можно свободно манипулировать, перемещать его или приводить в любое положение, при этом элемент жесткости 15 не отсоединяется.
Как показано на фиг.8, плечо 40 обеспечивает и другой вид возможного взаимодействия с элементом жесткости 15. При этом взаимодействии называемом положением фиксации, элемент жесткости 15 заводится с усилием на лапку 44 до упругого заклинивания выступа 46 в канавке 18, которая выполнена более узкой, чем выступ. Для облегчения упругого сжатия выступа 46 последний может быть выполнен с внутренней выемкой 50, например, цилиндрической формы, как показано на фиг.7. Предпочтительно элемент жесткости 15 задвигается до тех пор, пока поверхность 49 продольного конца не упрется в переднюю поверхность 43 рамки 41, что позволяет точно позиционировать элемент жесткости 15 относительно анкерной детали 30 и, следовательно, относительно листа 1.
При таком положении фиксации элемент жесткости 15 прочно удерживается на листе 1 только под действием анкерной детали 30. Как показано на фиг.8, это положение фиксации может применяться для удержания элемента жесткости 15 в сегменте 51 конца высокого гофра 6, расположенном между краем 52 листа 1 и пересечением 3, примыкающим к этому краю. Предпочтительно закрепленный таким образом элемент жесткости 15 имеет длину, превышающую длину сегмента 51 для выхода за край листа 1 и захода под второй смежный лист, как это поясняется ниже. Размещение элемента жесткости 15 в этом положении может производиться, например, резким ударом руки по концу элемента жесткости 15, вышедшему за край листа 1. Такое размещение упрощается в результате того, что элемент жесткости 15 подается по оси в гофр 6 путем опоры его верхней стенки 16 на лист 1 внутри гофра 6 и что опора боковых сторон 42 планки 41 на лист 1 внутри гофра 6 удерживает фиксирующую лапку 44 в центрированном боковом положении внутри гофра 6 на уровне, соответствующем уровню канавки 18. Скошенная форма участка 48 лапки облегчает также подачу фиксирующей лапки 44 во входную часть канавки 18.
Приведенное выше описание плеча 40 анкерной детали 30 действительно и для другого плеча 40, расположенного в противоположном направлении. Оно действительно также для плеч 140, имеющих то же назначение, что и плечи 40, но с той лишь разницей, что плечи 140 относятся к низким гофрам 5 и элементам жесткости 115. На фигурах элементы плеч 140 обозначены одинаковыми позициями, что и элементы плеч 40, но больше на число 100, и они повторно не описываются.
Таким образом можно видеть, что анкерная деталь 30 может взаимодействовать с двумя элементами жесткости 15 и двумя элементами жесткости 115 для удержания, самостоятельно или с помощью других смежных анкерных деталей, четырех элементов жесткости в четырех сегментах гофра, сходящихся на участке пересечения 3, на котором закреплена анкерная деталь 30. Для листа 1 с большими гофрами 6, которые идентичны между собой и равномерно расположены, и с малыми гофрами 5, которые идентичны между собой и равномерно расположены, возможно, следовательно, оборудовать все сегменты гофров листа 1 элементами жесткости, устойчивыми к давлению, с помощью только трех наборов деталей, а именно идентичных между собой анкерных деталей 30, идентичных между собой элементов жесткости 15 с длиной, адаптированной к расстоянию между двумя низкими гофрами 5, и идентичных между собой элементов жесткости 15 с длиной, адаптированной к расстоянию между двумя высокими гофрами 6.
Ниже описывается со ссылкой на фиг.14 возможный метод оснащения всех гофров элементами жесткости, располагаемыми на наружной поверхности листа 1. Для применения этого метода лист 1 переворачивают и прислоняют к опоре, например, стене, таким образом, чтобы была видна ее наружная поверхность и чтобы высокие гофры 6 располагались по существу горизонтально, при этом низкие гофры 5 будут располагаться, в некотором роде, вертикально. Алфавитный порядок буквенных позиций, использованных на фиг.14, указывает на очередность сборки деталей. Позицией А обозначена первая анкерная деталь, расположенная на пересечении на участке нижнего левого угла листа 1. После этого попеременно устанавливают элемент жесткости 15 и анкерную деталь 30 последовательно, следуя за высоким гофром по горизонтали (буквы В-Q), таким образом, чтобы элементы жесткости оказывались одновременно в положении поддержки вместе с соседними анкерными деталями. Затем элементы жесткости 115 помещают в сегменты низких гофров 5, находящихся рядом с высоким гофром, который перед этим был оснащен, и одновременно приводят во взаимодействие нижний конец элемента жесткости 15 с плечом 140 нижележащей анкерной детали в положении поддержки (буквы R). После этого аналогично поступают со следующим высоким гофром, как это было с первым высоким гофром, и следят за тем, чтобы каждая добавляемая анкерная деталь 30 удерживала элемент жесткости 115, добавленный на этапе R для обеспечения положения поддержки (буквы S, Т, U, V и др.).
Разумеется, можно также оснастить только часть гофров или часть сегментов гофра листа 1.
В изображенном на фиг.14 положении сегменты 51 конца высоких гофров 6 и сегменты 83 конца низких гофров 5 не оснащены элементами жесткости. Начиная с этого положения, можно применять метод, описанный со ссылкой на фиг.8, для оснащения элементами жесткости расположенных вдоль края или нескольких краев листа 1 сегментов концов.
Три набора применяемых при этом методе деталей могут поставляться в виде усиливающего приспособления в разобранном виде, предназначенного для металлических листов типа листа 1. Сборка такого усиливающего приспособления и его расположение на листе 1 может производиться вручную быстро и легко с приложением относительно умеренных физических усилий. Следовательно такой комплект для усиления является адаптированным и для гофрированного металлического листа с гофрами, размеры и количество которых отличаются от изображения на фиг.1.
Однако, если гофры оснащаемого гофрированного металлического листа распределены не равномерно, то удобно изготавливать несколько наборов элементов жесткости 15, 115 разной длины с учетом того, что они могут быть вырезаны из профиля большой длины.
Лист 1, оснащенный таким образом элементами жесткости 15 и/или 115, удерживаемыми с помощью анкерных деталей 30, может применяться в качестве модульной конструкции стенки для изготовления непроницаемой, устойчивой к давлению мембраны, путем сборки нескольких таких конструкций. Поверхность раздела между этими обеими конструкциями может быть выполнена, как показано на фиг.9.
На фиг.9 схематически показана поверхность раздела между двумя гофрированными металлическими листами 54, 55, схожими с листом 1 на фиг.1 и расположенными рядом друг с другом таким образом, что их соответствующие гофры образуют единую линию. На фиг.9 показан вид в разрезе по средней плоскости высокого гофра 6, проходящего по двум листам 54 и 55. Каждый из обоих листов 54, 55 оснащен описанным выше усиливающим приспособлением для усиления всех гофров листа или сборочной единицы между ними. Эти усиливающие приспособления показаны на фиг.9 лишь частично, а именно посредством соответствующей анкерной детали 30, закрепленной на каждом листе 54, 55 на участке пересечения 3 высокого гофра 6, расположенного наиболее близко к краю 52 соответствующей листа, а также посредством элемента жесткости 15, расположенного внутри высокого гофра 6 частично под листом 54 и частично под листом 55. Таким образом элемент жесткости 15 усиливает высокий гофр 6 на участке поверхности раздела между двумя листами 54 и 55.
При сборке листов 54 и 55 можно поступать следующим образом. Лист 54, предварительно оснащенный усиливающим приспособлением, сначала укладывают на опорную поверхность 60, на которой должна собираться непроницаемая мембрана. Например, опорной поверхностью 60 может служить верхняя планка известного теплоизоляционного барьера. Лист 54 несет на себе элемент жесткости 15, закрепленный на анкерной детали 30 с таким расчетом, чтобы он выходил за край 52 листа 54 на некоторую длину.
Второй лист 55, уже оборудованный усиливающим приспособлением, укладывается затем сверху на опорную поверхность 60 рядом с листом 54 и параллельно ему таким образом, чтобы край 52 листа 55, который должен в конечном итоге надвинуться на лист 54, оказался сверху. В сегменте гофра 57 возле края 52 листа 55 высокий гофр 6 листа 55 не содержит элемента жесткости. Если лист 55 укладывается в направлении стрелки 59, то краевой участок листа 55 будет располагаться на краевом участке 56 листа 54 вдоль края 52, а сегмент гофра 57 листа 55 надвинется на элемент жесткости 15, при этом конец лапки 44 анкерной детали 30, закрепленной на листе 55, расположится напротив поверхности продольного конца 49 элемента жесткости 15, не взаимодействуя с ней вследствие наличия зазора 58 для заведения внутрь.
Этот зазор 58 для заведения внутрь может присутствовать и в том случае, когда не требуется изготавливать элемент жесткости 15 с размером, отличным от размеров других элементов жесткости, используемых внутри листов 54, 55. Если размеры листов 54, 55 выбраны такими, что все низкие гофры 5 являются в конечном итого равноотстоящими как внутри каждого из листов 54, 55, так и на поверхности раздела между листами 54, 55, с учетом их надвига, то элемент жесткости 15 с длиной, приведенной в соответствие с этим равномерным промежутком, может одновременно опираться на обе фиксирующие лапки 44 в положении фиксации, показанном на фиг.6, и одновременно способен закрепляться только на одной фиксирующей лапке 44 в положении фиксации, показанном на фигурах 8, 9, с обеспечением зазора 58 относительно другой фиксирующей лапки 44.
Это свойство обусловлено специальной размерностью элементов, о чем ниже подробнее пойдет речь со ссылкой на фиг.13. На фиг.13 показан элемент жесткости 15, удерживаемый в высоком гофре 6 между двумя анкерными деталями 30. Для наглядности изображение листа 1 полностью опущено. Приведенные размеры означают:
- p: расстояние между центрами двух последовательных пересечений вдоль высокого гофра;
- d: длина между центром анкерной детали 30 и концом плеча 40 на участке поверхности 43;
- b: длина лапки 44 от поверхности 43;
- а: расстояние между поверхностью 43 и выступом 46;
- ι: длина элемента жесткости 15.
Если записать Y=р-(ι+2d), то этому размеру будут предпочтительно удовлетворять следующие уравнения:
Таким образом, зазор 58 с амплитудой (Y-b) сохраняется в положении, показанном на фиг.9. В положении на фиг.13 элемент жесткости 15 изображен в положении центрированной поддержки между двумя анкерными деталями 30. Размер «c», означающий длину участка 48 введенной в канавку 18 лапки, равняется:
Наконец оба листа 54, 55 могут быть герметично сварены по краевому участку 56. Комбинация из нескольких конструкций стенки, описанная выше со ссылкой на фиг.9, может быть выполнена аналогичным образом на участке высоких гофров 6 листов 54 и 55. Кроме того аналогичные меры могут быть осуществлены и в отношении низких гофров 5.
Следовательно можно изготовить непроницаемую мембрану с большой поверхностью за счет комбинации указанным способом множества стенных конструкций прямоугольной формы с плоской несущей поверхностью. Гофрированные металлические листы могут также разрезаться с получением других форм и оснащаться аналогичным образом. Полученная при этом непроницаемая мембрана может быть закреплена на несущей поверхности 60 любым пригодным для этого средством.
Как описано выше, фиксирующая лапка 44 допускает два вида взаимодействия между деталями 30 и 15: один вид взаимодействия - это положение поддержки, изображенное на фиг.6, и второй вид взаимодействия - это положение фиксации, изображенное на фиг.8. В качестве варианта оба эти вида взаимодействия могут быть обеспечены двумя разными частями анкерной детали. Также планка 41 позволяет одновременно применить приспособление для позиционирования плеча 40 внутри высокого гофра 6 и упор для элемента жесткости 15 в закрепленном положении. В качестве варианта эти обе функции могут выполняться раздельными элементами.
Описанная выше технология изготовления непроницаемой мембраны может применяться для разных типов резервуаров, например, для изготовления первичной непроницаемой мембраны для резервуара под сжиженный природный газ в наземной установке или на плавучем объекте, таком, как танкер для перевозки метана и пр.
На фиг.10 показан вид с вырывом на танкер 70 для перевозки метана, содержащий герметичный и изолированный резервуар 71, как правило, призматической формы, установленный в двойной обшивке 72 танкера. Стенка резервуара содержит первичный непроницаемый барьер для контакта со сжиженным природным газом, содержащимся в этом резервуаре, вторичный непроницаемый барьер, расположенный между первым непроницаемым барьером и двойной обшивкой 72 танкера, и два изоляционных барьера, расположенных соответственно между первичным и вторичным непроницаемыми барьерами и между вторичным непроницаемым барьером и двойной обшивкой 72 танкера.
Известным способом трубопроводы 73 для загрузки/разгрузки, расположенные на верхней палубе танкера, могут быть сообщены с помощью соответствующих соединительных устройств с морским или портовым терминалом для перемещения груза в виде сжиженного природного газа из резервуара 71 или в него.
На фиг.10 приведен пример морского терминала с погрузочно-разгрузочным пунктом 75, подводным трубопроводом 76 и наземной установкой 77. Погрузочно-разгрузочный пункт 75 представляет собой стационарную прибрежную установку с подвижной стрелой 74 и содержащей ее башней 78. Подвижная стрела 74 несет на себе связку отдельных гибких трубопроводов 79, которые могут присоединяться к погрузочно-разгрузочным трубопроводам 73. Подвижная и ориентируемая стрела 74 приспособлена к любым габаритным размерам танкеров для перевозки метана. Соединительный трубопровод (не показан) проложен внутри башни 78. Погрузочно-разгрузочный пункт 75 позволяет загружать и разгружать танкер для перевозки метана из или в наземную установку 77. Последняя содержит резервуары 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубопроводы 81, сообщенные подводным трубопроводом 76 с погрузочно-разгрузочным пунктом 75 Подводный трубопровод 76 обеспечивает транспортировку сжиженного газа между погрузочно-разгрузочным пунктом 75 и наземной установкой 77 на большом расстоянии, например, 5 км, что позволяет находиться танкеру 70 на большом удалении от берега во время работ по загрузке/разгрузке.
Для создания необходимого для транспортировки сжиженного газа давления используются находящиеся на борту танкера 70 насосы и/или насосы наземной установки 77 и/или насосы погрузочно-разгрузочного пункта 75.
Хотя изобретение описано с учетом нескольких частных вариантов его выполнения, однако очевидно, что оно этим совершенно не ограничено и что оно включает в себя все технические эквиваленты описанных средств и их комбинации при условии, что они входят в составе изобретения.
Использование глаголов «содержать», «состоять» или «включать в себя» и их производных форм не исключает наличия других элементов или других этапов помимо указанных в формуле изобретения. Применение неопределенного артикля перед существительным, означающим название элемента или этапа, не исключает, если не упомянуто иное, наличия множества таких элементов или этапов.
Приведенная в формуле изобретения любая позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.