СУДНО ДЛЯ СПГ ИЛИ СНГ
LNG CARRIER OR LPG CARRIER

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к судну для сжиженного природного газа (СПГ) или сжиженного нефтяного газа (СНГ).
Предшествующий уровень техники
3
Ежегодно растет спрос на СПГ как чистый источник энергии, поскольку количество выбросов оксидов азота или газообразной серной кислоты при сгорании при таком источнике невелико. СПГ - это сжиженный материал, полученный путем охлаждения природного газа до температуры прибл. -162°С. Резервуар танкера-газовоза, транспортирующего СПГ по морю, имеет структуру, в которой применяется криогенный материал для противодействия изменениям температуры в широких пределах, при этом принимаются во внимание термическая усадка и термические напряжения, вызванные перепадом температур. Далее, поскольку танкер-газовоз применяется для транспортировки большого количества СПГ с высокой скоростью, такие танкеры-газовозы развивают скорость прибл. 20 узлов, а его планируемая грузоподъемность превышает 200000 м, поскольку существует тенденция к увеличению корпуса.
В существующих танкерах-газовозах применяются резервуары для СПГ, устанавливаемые на них и которые относятся к двум типам. Одним из них является резервуар сферического типа, а другим - мембранного типа (напр., см. USPN 5697312 и USPN 7137345).
В резервуаре сферического типа сферический резервуар, изготовленный из алюминиевого сплава, закреплен в трюме опорной структурой, имеющей форму юбки, отходящей вниз от его экваториальной области. В таком резервуаре и вес находящегося в нем жидкого груза, и динамическая сила, действующая на жидкий груз из-за качки судна, действуют непосредственно на сам резервуар и передаются на корпус судна через юбку. Разумеется, на внешней поверхности резервуара имеется теплоизоляционный материал.
В то же время, в резервуаре мембранного типа теплоизолирующий материал расположен внутри сдвоенной структуры корпуса и верхней поверхности и покрыт непроницаемой для жидкости мембраной. В резервуаре такого типа давление сжиженного природного газа передается на структуру корпуса судна через теплоизолирующий материал. В качестве мембраны применяют нержавеющую сталь или никелевый сплав (инвар) с малым коэффициентом теплового расширения.
Поскольку трюм имеет по существу коробчатую форму, вокруг сферического резервуара неизбежно возникает бесполезное пространство, когда такой сферический резервуар установлен в трюме. Поэтому недостатком сферического резервуара является то, что объем резервуара мал по сравнению с размером корпуса обоих типов.
В то же время, поскольку резервуару мембранного типа можно придать форму, согласующуюся с формой трюма, можно получить резервуар большого объема и, следовательно, объемная эффективность будет удовлетворительной. Наоборот, когда на наполовину загруженный резервуар мембранного типа действуют плохие погодные условия, возникают колебания поверхности жидкости, при которых на внутреннюю стенку резервуара действует большое давление из-за согласованных колебаний корпуса судна и колебаний поверхности сжиженного природного газа. То есть жидкий груз внутри резервуара покрывается сильной рябью из-за колебаний корпуса и, следовательно, мембрана или теплоизолирующий материал повреждается ударами. В сферическом резервуаре, поскольку стенка резервуара криволинейна, удары могут плавно поглощаться. Далее, поскольку теплоизолирующий материал расположен снаружи резервуара, колебания поверхности жидкости по существу не создают никаких проблем. Соответственно, резервуар мембранного типа всегда необходимо заполнять полностью или почти полностью, чтобы перевозимый СПГ не плескался.
Сферические и мембранные резервуары в основном используются в грузовом трюме танкера-газовоза, но резервуары этих типов имеют свои достоинства и недостатки, как описано выше. Для эксплуатации танкера-газовоза важно выбирать тип судна, тщательно учитывая такие достоинства и недостатки. На основе анализа этих достоинств и недостатков многие судостроители в Японии разработали независимый призматический резервуар как идеальный транспортный резервуар для СПГ. Примером такого резервуара является резервуар SPB (самоуравновешивающийся призматический резервуар типа В), изготавливаемый компанией IHI Corporation.
Список источников
Патентная литература
Патентный источник 1: USPN 5697312
Патентный источник 2: USPN 7137345
Техническая задача
В отличие от сферического резервуара, независимый призматический резервуар является идеальным типом резервуара без каких-либо недостатков, в котором объем резервуара невелик по сравнению с размером корпуса судна обои типов.
Однако применяемый материал пластин ограничен материалом, в котором прочность проявляется в криогенной области, и в качестве такого материала в основном применяют нержавеющую сталь и алюминий. По этой причине независимый призматический резервуар проигрывает сферическим и мембранным резервуарам с экономической точки зрения относительно расходов на строительство и, следовательно, построено лишь несколько таких судов.
Целью настоящего изобретения является создание экономичной структуры корпуса, применяя независимый призматический резервуар большого объема относительно размеров судна, и сокращение расходов на материал.
Другой целью настоящего изобретения является создание экономичной структуры корпуса без двойной переборки (перегородки) между резервуарами.
Другие цели будут понятны из нижеследующего описания
Эти цели достигаются настоящим изобретением, как описано ниже.
Изобретение по п. 1 формулы изобретения
Судно для СПГ, имеющее структуру, в которой по существу призматический резервуар установлен внутри корпуса, но не интегрирован (не выполнен как одно целое) с материалом конструкции корпуса,
в котором резервуар является длинным резервуаром, и его размер, проходящий в продольном направлении судна, больше, чем его размер, проходящий в направлении ширины судна, и резервуар установлен в трюме вдоль продольного направления судна, и
длинный резервуар разделен на два или более отсека для жидкого груза в продольном направлении судна одной или более плитой переборки, каждая из которых сформирована в направлении ширины судна как единая плита.
Работа и эффект изобретения
В структуре, в которой резервуар установлен внутри трюма и не интегрирован с материалом конструкции корпуса (например, структуры с двойным корпусом) (без какой-либо сварки), имеется экономическое преимущество, поскольку дорогостоящий материал не требуется.
Поскольку строительство блока двойного корпуса и строительство длинного резервуара могут осуществляться независимо друг от друга и одновременно, сокращаются расходы на строительство и сроки строительства.
Далее, поскольку резервуар имеет по существу призматическую форму, объемная эффективность такого резервуара выше, чем объемная эффективность сферического резервуара.
Когда в корпусе имеется множество независимых резервуаров, возникает необходимость создать двойную переборку между независимыми резервуарами, чтобы предотвратить влияние других резервуаров или предотвратить тепловую деформацию, например, в случае столкновения. Создание таких двойных переборок и необходимый материал приводят к увеличению расходов.
Согласно настоящему изобретению длинный резервуар разделен на два или более грузовых отсеков для жидкости в продольном направлении судна одной или более плитой переборки, каждая из которых сформирована в направлении ширины судна в форме плиты. Таким образом, двойная переборка между соседними грузовыми отсеками для жидкости (резервуарами) и материал, идущий на нее, можно заменить плитой переборки, сформированной как одна плита и, следовательно, это является преимуществом, дающим существенную экономию. То есть двойная переборка, как основной конструктивный элемент корпуса, не является необходимой, а значит, теплоизолирующая конструкция для нее также не нужна.
Изобретение по п. 2 формулы изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором в продольном направлении судна сформирована группа резервуаров так, чтобы резервуары, каждый из которых не имеет переборки, были расположены на передней и задней сторонах длинного резервуара, а пространство между длинным резервуаром и каждым резервуаром, примыкающим к длинному резервуару, имело структуру коффердама.
Работа и эффект изобретения
Пространство между длинным резервуаром и каждым резервуаром, примыкающим к длинному резервуару, имеет структуру коффердама. Термин "структура коффердама", приведенный выше, означает структуру, в которой между переборками (перегородками) сформировано пустое пространство. Таким образом, в случае пожара можно получить эффект теплового/газового экранирования.
Изобретение по п. 3 формулы изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором длинный резервуар установлен слева и справа от направления центральной линии судна, являющейся границей.
Работа и эффект изобретения
Такая конфигурация дает преимущество в объеме, когда корпус имеет большую ширину.
Изобретение по п. 4 формулы изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором стопорная часть сформирована за одно целое с верхней частью отсека для жидкого груза, расположена в центре в продольном направлении длинного резервуара и выступает из него и в материале конструкции корпуса имеются анкерные места стопорения для термической деформации так, чтобы находиться спереди и сзади в направлении центральной линии судна в соответствии со стопорной частью.
Работа и эффект изобретения
Когда в стопорной части обеспечены анкерные места стопорения для термической деформации, можно предотвратить остановку движения термической деформации независимого длинного резервуара в продольном направлении судна.
Для того чтобы сделать центральную верхнюю часть резервуара центром термической деформации резервуара в направлении вперед-назад, в корпусе имеется анкерное место стопорения для термической деформации, ширина которого проходит в направлении ширины судна, чтобы как можно меньше мешать движению резервуара в направлении вперед-назад, и эта точка задается как центр термической деформации. Таким образом, можно минимизировать напряжения в трубах для СПГ, соединенных с резервуарами, и компенсатора термического расширения, установленного между резервуаром и трубой снаружи резервуара.
Изобретение по п. 5 формулы изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором длинный резервуар содержит два отсека для жидкого груза, расположенные в продольном направлении судна, выступающая стопорная часть выполнена за одно целое с по существу центральной верхней частью длинного резервуара в продольном направлении судна, и в материале конструкции корпуса имеются анкерные места стопорения для термической деформации так, чтобы находится спереди и сзади в направлении центральной линии судна в соответствии со стопорной частью.
Работа и эффект
Работа и эффект такие же, что и для п. 4 формулы изобретения.
Изобретение по п. 6 формулы изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором верхняя часть плиты переборки длинного резервуара отделена от плиты потолка длинного резервуара так, чтобы образовать разделительное пространство, и соседние отсеки для жидкого груза находятся в сообщении друг с другом через это разделительное пространство.
Работа и эффект
Как показано на фиг. 3, длинный резервуар может быть разделен на отдельные отсеки для жидкого груза плитой переборки. Однако в этом случае имеется необходимость управлять уровнем жидкости и регулировать его в каждом отсеке для жидкого груза. При этом сохраняется необходимость в сложном механизме согласования верхнего упора и парового купола резервуара, соответствующем каждому отсеку для жидкого груза.
Наоборот, как показано на фиг. 9, когда соседние отсеки для жидкого груза сообщаются друг с другом через разделительное пространство, отделенное от плиты потолка, давление, которое соседние отсеки для жидкого груза прилагают друг к другу, уравновешено и, следовательно, операцию управления/регулировки уровня жидкости для соседнего отсека для жидкого груза можно выполнять так же, как и для примыкающего отсека для жидкого груза. Дополнительно, механизм согласования верхнего упора и парового купола в резервуаре упрощается. Таким образом, достигается экономическое преимущество.
Изобретение по п. 7 формулы изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором нижняя часть плиты переборки длинного резервуара отделена от нижней плиты резервуара так, чтобы сформировать разделительное пространство, и соседние отсеки для жидкого груза сообщаются друг с другом через это разделительное пространство.
Работа и эффект
Как показано на фиг. 10, когда соседние отсеки для жидкого груза сообщаются друг с другом через разделительное пространство, отделенное от нижней плиты, давление, прилагаемое к соседним отсекам для жидкого груза, уравновешивается и, следовательно, достигается тот же эффект, что и в п. 6 формулы.
Изобретение по п. 8 формулы изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором судно для СПГ содержит танкер-газовоз для СПГ, плавучий терминал сжиженного природного газа, плавучую установку для хранения и регазификации и регазификационное челночное судно (FLNG, FSRU и SRV (Shuttle and Regasification Vessel)).
Работа и эффект
Термин "судно для СПГ" в настоящем изобретении широко применяется для обозначения судна, включающего танкер-газовоз, плавучий терминал сжиженного природного газа, плавучую установку для хранения и регазификации и регазификационное челночное судно.
Изобретение по п. 9 изобретения
Судно для СПГ по п. 1, в котором СПГ трансформируют.
Преимущественные эффекты изобретения
Как описано выше, согласно настоящему изобретению можно получить экономичную структуру корпуса, применяя независимые призматические резервуары большого объема относительно размера судна, и сократить затраты на материалы.
Далее, поскольку применяется длинный резервуар, это является экономическим преимуществом, поскольку конструкция двойной переборки (перегородки) не требуется, в отличие от известного судна, в котором конструкция двойной переборки (перегородки) между резервуарами нужна.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид спереди судна для СПГ.
Фиг. 2 - вид сверху судна для СПГ.
Фиг. 3 - контурный вид в перспективе длинного резервуара.
Фиг. 4 - сечение судна для СПГ.
Фиг. 5 - сечение по линии 5-5.
Фиг. 6 - сечение другого иллюстративного примера длинного резервуара.
Фиг. 7 - сечение еще одного варианта длинного резервуара.
Фиг. 8 - вид сверху другого примера судна для СПГ.
Фиг. 9 - контурный вид в перспективе еще одного примера длинного резервуара.
Фиг. 10 - контурный вид в перспективе другого примера длинного резервуара.
Описание вариантов
Далее следует описание варианта настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи.
Как показано на фиг. 1 и 2, танкер-газовоз для СПГ имеет структуру, в которой носовая область 10, пространство 12 резервуаров, машинное отделение 14 и область 16 кормы соединены в указанном порядке от самой передней части, а жилые помещения 18 и рулевая рубка 20 расположены над машинным отделением. Пространство 12 резервуаров разделено на множество отсеков переборками 32.
Изобретение относится к судну для СПГ, в котором каждый индивидуальный резервуар 30, имеющий по существу призматическую форму, установлен в трюме и не интегрирован (не выполнен как единое целое) с конструкционными материалами (материалом конструкции) 36 и 35 корпуса (двойной корпус).
Далее, нижняя поверхность независимого призматического резервуара 30 имеет пьедесталы 36 36…, интегрированные (выполненные как единое целое) с конструкционным материалом 35 корпуса, и резервуар 30 установлен на пьедесталы 36, 36….
В настоящем изобретении в группе резервуаров по меньшей мере один резервуар сформирован как независимый длинный резервуар 30, который имеет размер, проходящий в продольном направлении судна, больше, чем размер, проходящий в направлении ширины судна, и установлен в трюме вдоль продольного направления судна.
Длинный резервуар 30 установлен в трюме и не интегрирован со структурами 34 и 35 корпуса судна (например, структурами двойного корпуса) (без какой-либо сварки), что дает экономические преимущества, поскольку дорогостоящий материал не требуется. Далее, поскольку форма поперечного сечения длинного резервуара 30 является по существу призматической, объемная эффективность резервуара выше, чем у сферического резервуара.
Удлиненный резервуар 30 разделен на два или более отсека для жидкого груза в продольном направлении судна одной или более плитой 31 переборки, каждая из которых проходит в направлении ширины судна как одна плита. Пример, показанный на чертежах, является примером трех отсеков 30-1, 30-2, 30-3 для жидкого груза.
Длина плиты и ширина каждого из отсеков 30-1, 30-2, 30-3 для жидкого груза могут подбираться соответственно. Желательно, чтобы ширина имела размер от 18 до 35 м и в продольном направлении судна находились два или три отсека для жидкого груза. Соответственно, желательно, чтобы длина [резервуара] в продольном направлении судна равнялась от 40 до 180 м.
В то же время желательно использовать структуру, в которой стопорная часть 40 сформирована за одно целое с центральной верхней частью длинного резервуара 30 и выступает из нее, и анкерные места стопорения для термической деформации 41, расположенные на передней и задней сторонах в направлении центральной линии судна, соответствуют стопорной части 40.
Таким образом, можно ограничить направленное вперед-назад движение, вызванное тепловой деформацией, при изменении количества жидкого груза в резервуаре.
Хотя на чертежах это не показано, на внешней стороне длинного резервуара 30 может быть установлен теплоизолирующий материал.
В продольном направлении судна может быть сформирована группа резервуаров так, чтобы резервуары 33, 33, каждый из которых имеет отсек для жидкого груза и не имеет переборки 31, были расположены перед длинным резервуаром 30 и сзади от него. В этом случае желательно, чтобы в пространстве между длинным резервуаром 30 и каждым соседним резервуаром 33 имелась структура 32 коффердама для изоляции.
Как показано на фиг. 8, длинный резервуар 30 может находиться слева и справа от центральной линии судна, являющейся границей. Позиция 31 обозначает плиту переборки, сформированной в направлении ширины судна как единая плита, как на примере по фиг. 2, а позиция 37 обозначает плиту переборки, сформированной в направлении центральной линии как единая плита. Такая конфигурация дает преимущество в объеме, когда корпус судна имеет большую ширину.
Такой "по существу призматический независимый резервуар" по настоящему изобретению может иметь прямоугольную форму сечения в целом, и такая форма не обязательно должна быть точно прямоугольной. Например, как показано на фиг. 6, резервуар 30C может быть выполнен так, чтобы в углу имелись скошенный участок 30а и скругленный участок 30b, а верхняя поверхность 30с была наклонена.
Далее, как показано на фиг. 7, резервуар 30D может иметь малый верхний резервуар 30d и основной нижний резервуар 30е.
В качестве материала для резервуара 3 можно применять алюминиевый сплав, сталь с 9% содержанием никеля, нержавеющую сталь и т.п.
В то же время, как показано на фиг. 9, верхняя часть плиты 31А переборки длинного резервуара 30 отделена от плиты 30U потолка длинного резервуара 30 так, чтобы образовать разделительное пространство 31U, и, кроме того, имеется еще одно разделительное пространство, как и разделительное пространство 31U, не обозначенное на чертеже. В этом случае соседние отсеки 30-2 и 30-3 для жидкого груза сообщаются друг с другом через другое разделительное пространство также, как и через разделительное пространство 31U.
Далее, как показано на фиг. 10, нижняя часть плиты 31А переборки длинного резервуара 30 отделена от плиты 30D дна длинного резервуара 30 так, чтобы образовать разделительное пространство 31D, и соседние отсеки 30-1, 30-2 для жидкого груза сообщаются друг с другом через это разделительное пространство 31D. Имеется другое разделительное пространство, как и разделительное пространство 31D, но не обозначенное на чертеже. Соседние отсеки 30-2 и 30-3 также могут сообщаться друг с другом через это другое разделительное пространство так же, как и через разделительное пространство 31. В примере, показанном на фиг. 10, в дополнение к нижнему разделительному пространству 31 верхняя часть плиты 31А переборки также отделена от плиты 30U потолка длинного резервуара 30.
Сообщение может осуществляться через один или оба из верхнего и нижнего участка. В данном случае желательно, чтобы высота разделительного пространства 31U составляла до 10% плиты 31А переборки, а высота разделительного пространства 31D составляла до 5% плиты 31А переборки, чтобы плита 31А переборки могла предотвращать колебания поверхности жидкости и поддерживать механическую прочность длинного резервуара 30.
Вышеописанные варианты могут применяться в комбинации.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может применяться в танкерах-газовозах и, кроме того, настоящее изобретение может применяться в плавучей установке по сжижению природного газа (в плавучей установке по производству, хранению и отгрузке сжиженного газа), в плавучей установке по хранению и регазификации и в регазификационном челночном судне, в которых необходимо бороться с колебаниями поверхности жидкости так же, как и в танкере-газовозе.
В плавучей установке по сжижению природного газа из газа, добытого на морском месторождении, удаляются примеси и природный газ сжижают для получения СПГ, который хранится на судне или барже, имеющей средства хранения СПГ. Затем СПГ отгружают на танкер-газовоз для СПГ. По сравнению со случаем, в котором завод по сжижению природного газа построен на суше, такая система имеет следующие преимущества: трубопровод от морского месторождения до суши можно сократить; можно снизить нагрузку на окружающую среду, поскольку строительство на суше не требуется; можно сравнительно легко защитить рабочих, поскольку плавучие установки по производству, хранению и отгрузке СПГ строятся в стране или регионе, удаленных от месторождения, и буксируются на место добычи.
Судно для СПГ по настоящему изобретению включает установку по регазификации, и примерами регазификационной установки являются плавучая установка для хранения и регазификации и челночное регазификационное судно. Плавучая установка для хранения и регазификации оснащена установкой по регазификации и соединена с судном, имеющим средства для хранения СПГ в море, и получает СПГ с другого судна для СПГ. Природный газ, регазифицированный такой плавучей установкой, направляется по трубопроводу на сушу. Челночное регазификационное судно не перевозит СПГ с другого судна, а заправляется СПГ на заводе по сжижению газа и транспортирует его в зону потребления, регазифицирует СПГ на борту и направляет регазифицированный природный газ по трубопроводу на сушу.
Кроме того, конструкция судна согласно заявленному изобретению может быть применена для перемещения СНГ в дополнение к СПГ.
Соответственно изобретение относится к СНГ судну.
Перечень позиций
10 - носовая часть
12 - пространство резервуара
14 - машинное отделение
16 - кормовая часть
18 - жилая зона
20 - рулевая рубка
30, 30А, 30В - независимый призматический резервуар
31 - плита переборки
31D, 31U - разделительное пространство
32 - перегрузочная переборка
34, 35 - материал конструкции корпуса
37 - плита переборки