ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТАНКА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СПГ
HEAT INSULATION OF TANK FOR TRANSPORTATION OF LIQUEFIED NATURAL GAS

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, а более конкретно к конструкции грузовых отсеков судов, перевозящих сжиженный природный газ (СПГ) наливом при низких температурах.
Известны суда для перевозки сжиженного газа наливом при низких температурах, в которых груз хранится в отдельных вкладных танках (Логачев С.И. Анализ основных элементов и характеристик современных судов для перевозки сжиженного природного газа (газовозов LNG) / Морской вестник, N3 (15), 2005; Макаров В.Г. Специальные системы судов-газовозов. Санкт-Петербург, 1997; Зайцев В.В.,Коробанов Ю.Н. Суда-газовозы. Л.: Судостроение, 1990; Евдокимов, Г.П. Современные суда для перевозки сжиженных нефтяных газов / Г.П.Евдокимов. - СПб.: ЦНИИМФ, 2009). Для тепловой изоляции танков, где хранится газ, используются различные материалы (пенополистирол, поливинилхлорид, пенополиуретан). (Патенты США 5421161, 6035795, 6378722, 5586513).
К недостаткам указанных типов судов относится значительный объем испарения газа, достигающий 0.15% для конструкций сферических танков и 0.2% для призматических вкладных танков от всего объема перевозимого газа в сутки. Использование испаряемого газа в виде топлива или повторное охлаждение испарившихся газов (Патент США 5505232) требует дополнительного дорогостоящего оборудования. Кроме этого, для захолаживания грузовых танков в конце балластного перехода требуется оставлять в танках около 5% газа от грузовместимости газовоза.
Известна тепловая изоляция, представляющая из себя оболочку, выполненную из алюминиевой фольги, внутри которой размещается порошковый наполнитель и создается вакуум. Указанные оболочки выполняются в виде прямоугольных пластин с максимальным размером около двух метров. Указанный размер обусловлен технологическими проблемами изготовления и монтажа пластин (см. характеристики изоляции Vacupor NT на сайте )
К недостаткам указанной теплоизоляции относятся значительные теплопотери через торцевые участки пластин при тепловой защите значительных площадей.
Известна тепловая изоляция, представляющая из себя оболочку, выполненную из различных неметаллических пленок, внутри которой размещается порошковый наполнитель и создается вакуум (см. патент USA 20120118002А1)
К недостаткам указанной теплоизоляции относятся ограничения по температурным режимам из-за значительных тепловых деформаций оболочки при использовании при криогенных температурах. Кроме этого, при защите значительных площадей возникает технологическая проблема соединения отдельных элементов пленок.
Заявляемое изобретение направлено на создание тепловой изоляции корпуса отсека судна, обеспечивающей минимальные потери сжиженного газа.
Для достижения указанной цели предлагается тепловую изоляцию отсека выполнить в виде одной или нескольких оболочек, изготовленных из тонколистового свариваемого криогенного металла, внутри которых размещается порошковый наполнитель и создается вакуум. При этом каждая из оболочек обеспечивает тепловую защиту одной или несколько стенок, формирующих геометрию отсека. Оболочка может быть сформирована как отдельный объем, так и в виде оболочки, наружная стенка которой сформирована из стенок отсека судна.
Эффективность предлагаемого решения достигается за счет использования ограниченного числа оболочек, обеспечивающих минимальные потери через торцевые участи оболочек.
Сущность изобретения видна из рис.1, где показан общий вид предлагаемой конструкции изоляции судна-газовоза. На рис.2 показана конструкция изоляции, в которой роль наружной оболочки тепловой изоляции выполняет внутренняя поверхность отсека судна.
Предлагаемая конструкция формируется в отсеке корпуса судна 1, в котором размещается вкладной танк 2 для перевозки СПГ.
Тепловая изоляция танка в виде одной или нескольких оболочек. Каждая оболочка выполнена в виде внутренней пластины 3, наружной пластины 4, торцевых пластин 5 и 6 и торцевых пластин в поперечном направлении, образующих замкнутый объем теплоизоляционной оболочки. Каждая из оболочек обеспечивает тепловую защиту определенной плоскости или нескольких плоскостей отсека корпуса судна. Внутренние пластины, обращенные к танку СПГ, выполнены из криогенного материала, способного обеспечить работоспособность при температуре СПГ. Внутри оболочки размещается порошковый наполнитель 7 и через трубку 8 в оболочке создается вакуум. Для обеспечения формы оболочки используются вертикально расположенные пластины 9, выполненные из теплоизоляционного материала, закрепляемые к оболочке с помощью шурупов 10 и металлических уголков 11, прикрепляемых к оболочке с помощью сварки 12. В случае использования легкосжимаемого наполнителя форма оболочки фиксируется с использованием ящиков 13, выполненных из жестких теплоизолирующих материалов (например, фанеры).
Для передачи давления от танка к корпусу судна используются прокладки 14 и прокладки 15, выполненные из жесткого теплоизоляционного материала. Крепление оболочек к корпусу обеспечивается с использованием винтов 16, прикрепленных в наружной оболочке с помощью пластины 17, гаек 18 и прокладки 19. Вертикальные пластины навешиваются с помощью замка 20. Неточности в изготовлении днищевой пластины устраняются с помощью твердеющих веществ 21, в качестве которого может выступить цементный раствор.
Для уменьшения тепловых потерь в месте стыка оболочек формируется карман 22, вовнутрь которого засыпается порошковый теплоизолирующий материал 23.
Для предотвращения тепловых деформаций внутренние пластины оболочек имеют компенсаторы тепловых деформаций 24.
Для обеспечения осмотра танка во время перевозки СПГ танк покрывается изолирующим материалом 25, который позволяет поднять температуру в пространстве между танком и теплоизолирующей оболочкой до необходимого для осмотра уровня. Кроме этого указанная изоляция обеспечивает вторичный барьер танка СПГ.
Монтаж оболочек производится без верхней палубы 26. При этом сначала монтируется днищевая оболочка, затем бортовые оболочки, а затем устанавливается криогенная цистерна. Далее устанавливается палубная секция корпуса судна с палубной тепловой изоляционной оболочкой 27. Для монтажа теплоизолирующей оболочки может быть использована точечная сварка 28.
При обеспечении необходимого уровня технологичности (с точки зрения создания воздухонепроницаемых конструкций корпуса судна) наружная часть теплоизолирующей оболочки может быть выполнена из поверхности отсека судна (см. рис.2). В этом случае изготовление теплоизолирующих оболочек необходимо вести внутри отсека судна.
Таким образом, совокупность указанных теплоизолирующих оболочек, защищающих корпус судна от воздействия криогенных температур, позволяет резко увеличить теплоизоляцию вкладных танков с жидким природным газом. Кроме этого наличие днищевой секции с приподнятыми краями обеспечивает частичный вторичный барьер при возникновении трещины в танке СПГ.