ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ РЕЗЕРВУАР, СОДЕРЖАЩИЙ УСИЛИВАЮЩУЮ ИЗОЛЯЦИОННУЮ ВСТАВКУ
SEALED THERMAL INSULATION TANK CONTAINING REINFORCING INSULATION INSERT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области герметизированных и теплоизоляционных мембранных резервуаров для хранения и/или транспортировки текучих сред, таких как криогенная текучая среда.
Герметизированные и теплоизоляционные мембранные резервуары используют, в частности, для хранения сжиженного природного газа (СПГ), который хранят под атмосферным давлением при температуре приблизительно -162°С.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Документ WO 16046487 описывает герметизированный/герметизированный и теплоизоляционный резервуар для хранения сжиженного природного газа, который выполнен за одно целое с двойным корпусом судна. Резервуар содержит многослойную конструкцию, имеющую последовательно в направлении толщины снаружи внутрь резервуара, вторичный теплоизоляционный барьер, удерживаемый на несущей конструкции, вторичную уплотнительную мембрану, лежащую напротив вторичного теплоизоляционного барьера, первичный термоизоляционный барьер, лежащий напротив вторичной уплотнительной мембраны, и первичную уплотнительную мембрану, предназначенную для контакта с сжиженным природным газом, содержащимся в резервуаре.
В вышеупомянутом документе первичный теплоизоляционный барьер содержит множество первичных изоляционных панелей, которые закреплены на штифтах, прикрепленных к вторичным изоляционным панелям вторичного теплоизоляционного барьера. Первичные изоляционные панели содержат слой полимерной пены, помещенный посередине между наружной пластиной и внутренней пластиной, изготовленной из древесного шпона. Каждая первичная изоляционная панель содержит множество вырезов вдоль ее продольных краев и ее углов таким образом, что наружная пластина вторичных изоляционных панелей выступает. Таким образом, наружная пластина первичных изоляционных панелей образует в каждом из вырезов опорную поверхность, которая взаимодействует с удерживающим элементом, прикрепленным к одному из штифтов таким образом, чтобы удерживать первичные панели по направлению к несущей конструкции. Кроме того, первичный теплоизоляционный барьер содержит множество уплотнительных пластин, позволяющих заполнять опорную поверхность первичной уплотнительной мембраны у вырезов. Уплотнительные пластины расположены в расточенных отверстиях, которые образованы на внутренней пластине первичных изоляционных панелей. Первичная уплотнительная мембрана содержит ряд перпендикулярных гофров, которые позволяют ей деформироваться под действием термических и механических напряжений, создаваемых текучей средой, хранящейся в резервуаре.
В таком резервуаре, встроенном в несущую конструкцию судна, волновые перемещения, которым подвергается судно, вызывают эффект перемешивания сжиженного природного газа, хранящегося в резервуаре. Это перемешивание создает перемешивание сжиженного природного газа около стенок резервуара, что создает динамические скачки давления, которые способны ухудшать первичную уплотнительную мембрану, особенно если последняя неправильно поддерживается первичным теплоизоляционным барьером.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одна идея, на которой основано изобретение, заключается в обеспечении герметизированного и теплоизоляционного резервуара для хранения текучей среды, который предлагает превосходную сопротивляемость скачкам давления, которые могут быть вызваны перемещением текучей среды внутри резервуара.
Согласно одному варианту осуществления, изобретение обеспечивает герметизированный и теплоизоляционный резервуар для хранения текучей среды, имеющий стенку, содержащую в направлении толщины снаружи внутрь резервуара несущую конструкцию, первичный теплоизоляционный барьер и первичную уплотнительную мембрану, которая находится около первичного теплоизоляционного барьера и предназначена для контакта с текучей средой, хранящейся в резервуаре;
первичный теплоизоляционный барьер, содержит первичную изоляционную панель, включающую в себя наружную жесткую пластину и слой полимерной пены, который закреплен на наружной жесткой пластине и расположен между наружной жесткой пластиной и первичной уплотнительной мембраной, причем слой полимерной пены имеет углубление, которое проходит через всю толщину слоя полимерной пены и которое образует на наружной жесткой пластине опорную зону, при этом опорная зона наружной жесткой пластины взаимодействует с устройством крепления, причем устройство крепления упирается в опорную зону наружной жесткой пластины таким образом, чтобы удерживать ее в направлении несущей конструкции,
первичная уплотнительная мембрана, содержит отдельную зону, которая расположена вертикально с опорной зоной, и которая содержит участок, выступающий внутрь или наружу резервуара;
первичный теплоизоляционный барьер содержит усиливающую изоляционную вставку, которая размещена в углублении слоя полимерной пены таким образом, чтобы обеспечивать непрерывность теплоизоляции первичного теплоизоляционного барьера, причем упомянутая усиливающая изоляционная вставка протяжена в направлении толщины от опорной зоны наружной жесткой пластины к отдельной зоне первичной уплотнительной мембраны таким образом, чтобы воспринимать сжимающие силы, которые могли бы действовать на отдельную зону первичной уплотнительной мембраны.
Согласно варианту осуществления, усиливающая изоляционная вставка содержит слой полимерной пены, имеющий предел текучести при сжатии, равный или больше 80% предела текучести при сжатии слоя полимерной пены первичной изоляционной панели.
Согласно варианту осуществления, усиливающая изоляционная вставка имеет конструктивную функцию восприятия сжимающих нагрузок, которые действуют на отдельную зону уплотнительной мембраны.
Согласно варианту осуществления, усиливающая изоляционная вставка имеет слой полимерной пены.
Такой резервуар имеет преимущество в том, что первичный теплоизоляционный барьер усилен в особенно критической зоне, а именно, в зоне крепления первичной изоляционной панели, обращенной к отдельной зоне первичной уплотнительной мембраны, которая из-за своего участка, выступающего внутрь или наружу резервуара, особенно чувствительна к скачкам давления, вызванным перемещением текучей среды в резервуаре.
Кроме того, устройство крепления согласно изобретению опирается на жесткую наружную пластину, которая в меньшей степени подвержена явлениям ползучести и смятия, чем полимерная пена, что позволяет обеспечивать удовлетворительное крепление первичной изоляционной панели.
Согласно другим предпочтительным вариантам осуществления такой резервуар может иметь один или несколько из следующих признаков.
Согласно варианту осуществления слой полимерной пены усиливающей изоляционной вставки имеет предел текучести, превышающий предел текучести при сжатии слоя полимерной пены первичной изоляционной панели. Поскольку первичный теплоизоляционный барьер таким образом локально усилен наличием усиливающей изоляционной вставки, механические характеристики слоя полимерной пены первичной изоляционной панели менее критичны, что позволяет упомянутой первичной изоляционной панели иметь лучшие теплоизоляционные характеристики и/или быть дешевле.
Согласно варианту осуществления слой полимерной пены усиливающей изоляционной вставки равен или больше 1 МПа, как правило, от 1 до 4 МПа, например, порядка 1,3 МПа.
Согласно варианту осуществления слой полимерной пены первичной изоляционной панели равен или больше 1 МПа, как правило, от 1 до 4 МПа, например, порядка 1,3 МПа.
Согласно варианту осуществления предел текучести при сжатии полимерной пены усиливающей изоляционной вставки и предел текучести при сжатии слоя полимерной пены первичной изоляционной панели измеряют в направлении толщины резервуара.
Согласно варианту осуществления отдельная зона первичной уплотнительной мембраны представляет собой узловую зону, образованную на пересечении между двумя гофрами первичной уплотнительной мембраны.
Согласно варианту осуществления первичная уплотнительная мембрана представляет собой гофрированную мембрану, содержащую по меньшей мере два гофра, выступающих внутрь или наружу резервуара, которые пересекаются в узловой зоне, причем упомянутая узловая зона содержит базу, упирающуюся в усиливающую изоляционную вставку.
Согласно варианту осуществления слой полимерной пены усиливающей изоляционной вставки имеет плотность, равную или превышающую плотность слоя полимерной пены первичной изоляционной панели.
Согласно варианту осуществления плотность слоя полимерной пены усиливающей изоляционной вставки более чем в 1,2 раза больше плотности слоя полимерной пены первичной изоляционной панели.
3
Согласно варианту осуществления, слой полимерной пены первичной изоляционной панели имеет плотность от 110 до 150 кг/м.
Согласно варианту осуществления слой полимерной пены первичной изоляционной панели выполнен из полиуретановой пены.
3
Согласно варианту осуществления, слой полимерной пены усиливающей изоляционной вставки имеет плотность от 180 до 240 кг/м.
Согласно варианту осуществления слой полимерной пены усиливающей изоляционной вставки выполнен из полиуретановой пены.
Согласно варианту осуществления слой полимерной пены усиливающей изоляционной вставки армирован волокнами, такими как стеклянные волокна. Согласно предпочтительному варианту, волокна ориентированы в направлении толщины стенки.
Согласно варианту осуществления, усиливающая изоляционной вставка размещена в углублении между устройством крепления и первичной уплотнительной мембраной.
Согласно варианту осуществления, первичный теплоизоляционный барьер содержит две смежные первичные изоляционные панели, каждая из которых включает в себя наружную жесткую пластину и слой полимерной пены, который закреплен на наружной жесткой пластине и расположен между наружной жесткой пластиной и первичной уплотнительной мембраной, причем слой полимерной пены каждой из первичных изоляционных панелей имеет углубление, которое проходит через всю толщину слоя полимерной пены и образовано на краю упомянутой первичной изоляционной панели таким образом, что наружная жесткая пластина каждой из первичных изоляционных панелей имеет опорную зону, которая выступает из слоя полимерной пены, причем соответствующие углубления двух первичных изоляционных панелей расположены таким образом, чтобы открывать одну в другую, при этом устройство крепления выполнено с возможностью удерживать опорную зону наружной жесткой пластины одной и другой из двух первичных изоляционных панелей в направлении несущей конструкции.
Согласно варианту осуществления первичный теплоизоляционный барьер содержит три первичные изоляционные панели, каждая из которых включает в себя наружную жесткую пластину и слой полимерной пены, который закреплен на наружной жесткой пластине и расположен между наружной жесткой пластиной и первичной уплотнительной мембраной, причем слой полимерной пены каждой из первичных изоляционных панелей имеет углубление, которое проходит через толщину слоя полимерной пены и образовано на краю упомянутой первичной изоляционной панели таким образом, что наружная жесткая пластина каждой из первичных изоляционных панелей имеет опорную зону, которая выступает из слоя полимерной пены, при этом соответствующие углубления двух первичных изоляционных панелей расположены таким образом, что открыты друг к другу, причем устройство крепления выполнено с возможностью удерживать опорную зону наружной жесткой пластины одной и другой из двух первичных изоляционных панелей в направлении несущей конструкции. Согласно варианту, корпус, образованный тремя углублениями, имеет форму Y.
Согласно варианту осуществления, первичный теплоизоляционный барьер содержит четыре первичные изоляционные панели, при этом каждая из первичных изоляционных панелей содержит угол, смежный с углом трех других первичных изоляционных панелей, причем каждая первичная изоляционная панель включает в себя наружную жесткую пластину и слой полимерной пены, который закреплен на наружной жесткой пластине и расположен между наружной жесткой пластиной и первичной уплотнительной мембраной, при этом слой полимерной пены каждой из первичных изоляционных панелей имеет углубление, которое проходит через всю толщину слоя полимерной пены на упомянутом углу таким образом, что наружная жесткая пластина каждой из первичных изоляционных панелей имеет опорную зону, которая выступает из слоя полимерной пены, при этом соответствующие углубления четырех первичных изоляционных панелей расположены таким образом, что одно открыто к другим и образует корпус, причем устройство крепления расположено в корпусе и выполнено с возможностью удерживать опорную зону наружной жесткой пластины каждой из четырех первичных изоляционных панелей в направлении несущей конструкции.
Согласно варианту осуществления, корпус, образованный четырьмя углублениями, имеет форму креста.
Согласно варианту осуществления первичная уплотнительная мембрана представляет собой гофрированную мембрану, включающую в себя по меньшей мере два гофра, выступающих внутрь или наружу резервуара, которые пересекаются в узловой зоне, причем узловая зона содержит четыре основания, лежащие напротив первичного теплоизоляционного барьера, каждое из которых расположено вертикально с опорной зоной одной из четырех первичных изоляционных панелей.
Согласно первому варианту осуществления первичный теплоизоляционный барьер содержит четыре усиливающих изоляционных вставки, каждая из которых размещена в одном из углублений четырех соответствующих первичных изоляционных панелей, и изоляционный блок, расположенный в центре корпуса между четырьмя усиливающими изоляционными вставками таким образом, чтобы поддерживать четыре усиливающие изоляционные вставки на месте положения, причем каждая из усиливающих изоляционных вставок простирается в направлении толщины от опорной зоны наружной жесткий пластины одной из первичных изоляционных панелей к отдельной зоне первичной уплотнительной мембраны; при этом каждая усиливающая изоляционная вставка содержит слой полимерной пены, имеющий предел текучести при сжатии, превышающий предел текучести при сжатии для слоя полимерной пены первичной изоляционной панели.
Согласно варианту осуществления каждое из четырех оснований узловой зоны лежит напротив одной из четырех усиливающих изоляционных вставок.
Согласно второму варианту осуществления усиливающая изоляционная вставка имеет форму, которая дополняет форму корпуса.
Согласно варианту осуществления, устройство крепления содержит удерживающий элемент, имеющий лапку, упирающуюся в каждую опорную зону, и штифт, прикрепленный непосредственно или косвенно к несущей конструкции, при этом удерживающий элемент прикреплен к штифту.
Согласно варианту осуществления, лапка удерживающего элемента расположена между опорной зоной и усиливающей изоляционной вставкой.
Согласно варианту осуществления удерживающий элемент закреплен на штифте посредством гайки.
Согласно варианту осуществления устройство крепления содержит одну или несколько упругих шайб, таких как, например, шайбы Belleville, навинчиваемые на резьбовой штифт между гайкой и удерживающим элементом. Это позволяет обеспечивать упругое крепление первичных изоляционных панелей.
Согласно варианта осуществления, первичная изоляционная панель или каждая из них содержит внутреннюю жесткую пластину, прикрепленную к слою полимерной пены и расположенную между изоляционным слоем полимерной пены и первичной уплотнительной мембраной.
Согласно варианту осуществления, внутренняя жесткая пластина имеет углубление в продолжении углубления, образованного через всю толщину слоя полимерной пены.
Согласно варианту осуществления, усиливающая изоляционная вставка или каждая из них содержит внешнюю жесткую пластину на одном уровне с наружной жесткой пластиной первичной изоляционной панели.
Согласно варианту осуществления, резервуар дополнительно включает в себя вторичный теплоизоляционный барьер, лежащий напротив несущей конструкции и вторичной уплотнительной мембраны, лежащей напротив вторичного теплоизоляционного барьера, и напротив которого лежит первичный теплоизоляционный барьер.
Согласно варианту осуществления, вторичный теплоизоляционный барьер содержит вторичную изоляционную панель, прикрепленную к несущей конструкции, причем устройство крепления закреплено на вторичной изоляционной панели и, таким образом, обеспечивает крепление первичной изоляционной панели(ей) на вторичной изоляционной панели.
Согласно другому варианту осуществления, изобретение обеспечивает герметизированный и теплоизоляционный резервуар для хранения текучей среды, имеющий стенку, содержащую, в направлении толщины снаружи внутрь резервуара несущую конструкцию, первичный теплоизоляционный барьер и первичную уплотнительную мембрану, которая находится около первичного теплоизоляционного барьера и предназначена для контакта с текучей средой, хранящейся в резервуаре;
первичный теплоизоляционный барьер содержит первичный изоляционный элемент, включающий в себя наружную жесткую пластину и изоляционный наполнитель, связанный с наружной жесткий пластиной и расположенный между наружной жесткий пластиной и первичной уплотнительной мембраной, причем изоляционный элемент имеет углубление, которое проходит через всю толщину изоляционного наполнителя и которое образует на наружной жесткий пластине опорную зону, при этом опорная зона наружной жесткий пластины взаимодействует с устройством крепления, причем устройство крепления упирается в опорную зону наружной жесткий пластины таким образом, чтобы удерживать ее в направлении несущей конструкции,
первичная уплотнительная мембрана, содержит отдельную зону, которая расположена отвесно с опорной зоной;
теплоизоляционный барьер содержит усиливающую изоляционную вставку, которая размещена в углублении таким образом, чтобы обеспечивать непрерывность теплоизоляции первичного теплоизоляционного барьера, причем упомянутая усиливающая изоляционная вставка простирается в направлении толщины от опорной зоны наружной жесткой пластины к отдельной зоне первичной уплотнительной мембраны таким образом, чтобы воспринимать сжимающие силы, которые могли бы действовать на отдельную зону первичной уплотнительной мембраны, усиливающую изоляционную вставку, имеющую конструктивную функцию восприятия сжимающих нагрузок, которые действуют на отдельную зону первичной уплотнительной мембраны.
Согласно варианту осуществления, стенка резервуара содержит только один первичный теплоизоляционный барьер и только одну первичную уплотнительную мембрану. Согласно другому варианту осуществления, стенка резервуара дополнительно содержит вторичный теплоизоляционный барьер и вторичную уплотнительную мембрану.
Согласно варианту осуществления, отдельная зона первичной уплотнительной мембраны содержит участок, выступающий внутрь или наружу резервуара.
Согласно варианту осуществления, изоляционный элемент представляет собой первичную изоляционную панель, а теплоизоляционный наполнитель представляет собой слой полимерной пены. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, изоляционный элемент представляет собой коробчатую конструкцию, содержащую наружную жесткую пластину, внутреннюю жесткую пластину и разделители, протяженные в направлении толщины резервуара между внутренней жесткой пластиной и наружной жесткой пластиной, причем изоляционный наполнитель размещен в корпусе в отсеках, образованных между разделителями. В таком варианте осуществления изоляционный наполнитель выбирают из таких материалов, как перлит, стекловата, полиуретановая пена, полиэтиленовая пена, поливинилхлоридная пена, аэрогели или тому подобное.
Согласно другому варианту осуществления, изобретение также обеспечивает герметизированный и теплоизоляционный резервуар для хранения текучей среды, имеющий стенку, содержащую, в направлении толщины снаружи внутрь резервуара, несущую конструкцию, первичный теплоизоляционный барьер и первичную уплотнительную мембрану, которая находится около первичного теплоизоляционного барьера и предназначена для контакта с текучей средой, хранящейся в резервуаре;
первичный теплоизоляционный барьер содержит четыре первичные изоляционные панели, при этом каждая из первичных изоляционных панелей содержит угол, смежный с углом трех других первичных изоляционных панелей, причем каждая первичная изоляционная панель включает в себя наружную жесткую пластину и слой полимерной пены, который закреплен на наружной жесткий пластине и расположен между наружной жесткой пластиной и первичной уплотнительной мембраной, при этом слой полимерной пены каждой из первичных изоляционных панелей имеет углубление, которое приходит через всю толщину полимерной пены на упомянутом углу таким образом, что наружная жесткая пластина каждой из изоляционных панелей имеет опорную зону, которая выступает из слоя полимерной пены, причем соответствующие углубления четырех первичных изоляционных панелей расположены таким образом, чтобы открывать одно в другие и образовывать корпус, при этом устройство крепления выполнено с возможностью удерживать опорную зону наружной жесткий пластины каждой из четырех первичных изоляционных панелей в направлении несущей конструкции;
первичный теплоизоляционный барьер содержит четыре изоляционные вставки, каждая из которых размещена в одном из углублений четырех соответствующих первичных изоляционных панелей, и центральный изоляционный блок, который расположен в центре корпуса между четырьмя усиливающими изоляционными вставками таким образом, чтобы поддерживать четыре усиливающие изоляционные вставки на месте расположения, причем каждая усиливающая изоляционная вставка простирается в направлении толщины от одной из опорных зон до первичной уплотнительной мембраны таким образом, чтобы воспринимать сжимающие силы, которые могут действовать на первичную уплотнительную мембрану.
Такой резервуар особенно предпочтителен тем, что изоляционные вставки позволяют эффективно поддерживать первичную уплотнительную мембрану и позволяют избежать присутствия расточенных отверстий, образованных в первичных изоляционных панелях и способных принимать уплотнительные пластины.
Резервуар согласно одному из вариантов осуществления, описанных выше, может образовывать часть берегового хранилища, например, для хранения СПГ, или может быть установлен в прибрежной или глубоководной плавучей конструкции, в частности на морском судне для перевозки этана или метана, плавучем хранилище и блоке регазификации (FSRU), плавучем хранилище продукции и блоке разгрузки (FPSO) и т.п.В случае плавучей конструкции резервуар может быть предназначен для приема сжиженного природного газа, используемого в качестве топлива для приведения в движение плавучей конструкции.
Согласно варианту осуществления судно для транспортировки текучей среды содержит корпус, такой как двойной корпус, и вышеупомянутый резервуар, расположенный в корпусе.
Согласно варианту осуществления изобретение также обеспечивает способ загрузки или разгрузки такого судна, в котором текучую среду транспортируют по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища или к резервуару судна или из него к плавучему или береговому хранилищу.
Согласно варианту осуществления изобретение также обеспечивает систему для передачи текучей среды, причем система содержит вышеупомянутое судно, изолированные трубопроводы, расположенные таким образом, чтобы соединять резервуар, установленный в корпусе судна, с плавучим или береговым хранилищем, и установку и насос для направления потока текучей среды по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища к резервуару судна или из него к плавучему или береговому хранилищу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Изобретение будет лучше понято, а его другие задачи, детали, признаки и преимущества станут более ясными в ходе последующего описания ряда частных вариантов осуществления изобретения, которые приведены исключительно в качестве неограничивающей иллюстрации со ссылкой на приложенные чертежи.
Фиг. 1 представляет вид в разрезе в перспективе стенки резервуара.
Фиг. 2 представляет вид в перспективе первичной изоляционной панели стенки резервуара на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет вид в перспективе гофрированного металлического листа первичной уплотнительной мембраны.
Фиг. 4 представляет подробный вид узловой зоны гофрированного металлического листа на фиг. 3.
Фиг. 5 представляет вид в перспективе, иллюстрирующий устройство крепления, позволяющее закреплять первичные изоляционные панели первичного теплоизоляционного барьера на вторичном теплоизоляционном барьере.
Фиг. 6 представляет вид в перспективе четырех смежных первичных изоляционных панелей и четырех усиливающих изоляционных вставок, каждая из которых предназначена для размещения в углублении одной из четырех первичных изоляционных панелей в месте соединения между упомянутыми первичными изоляционными панелями.
Фиг. 7 представляет вид в плане первичной уплотнительной мембраны в узловой зоне, расположенной в месте соединения между углами четырех смежных первичных изоляционных панелей, при этом первичная уплотнительная мембрана изображена прозрачной, чтобы таким образом обеспечивать видимость первичного теплоизоляционного барьера.
Фиг. 8 представляет вид в сечении теплоизоляционного барьера на устройстве крепления.
Фиг. 9 представляет схематичное изображение изоляционной вставки согласно варианту осуществления.
Фиг. 10 представляет схематичное изображение в разрезе резервуара судна для перевозки метана, содержащего стенки, такие, как показаны на фиг. 1, и терминал для загрузки/разгрузки этого резервуара.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СПОСОБОВ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Принято, что термины «наружный» и «внутренний» используют для определения относительного положения одного элемента по отношению к другому со ссылкой на внутреннюю и внешнюю части резервуара.
Фиг. 1 показывает многослойную конструкцию стенки 1 герметизированного и теплоизоляционного резервуара для хранения текучей среды, такой как сжиженный природный газ (СПГ). Каждая стенка 1 резервуара содержит последовательно в направлении толщины снаружи внутрь резервуара, вторичный теплоизоляционный барьер 2, удерживаемый на несущей конструкции 3, вторичную уплотнительную мембрану 4, лежащую напротив вторичного теплоизоляционного барьера 2, первичный термоизоляционный барьер 5, лежащий напротив вторичной уплотнительной мембраны 4, и первичную уплотнительную мембрану 6, предназначенную для контакта со сжиженным природным газом, содержащимся в резервуаре.
Несущая конструкция 3 может, в частности, содержать самонесущие металлические листы или, в более общем случае, любой тип жестких перегородок, имеющих подходящие механические свойства. Несущая конструкция 3, в частности, может быть образована корпусом или двойным корпусом судна. Несущая конструкция 3 содержит множество стенок, определяющих общую форму резервуара, которая обычно имеет многогранную форму.
Вторичный теплоизоляционный барьер 2 содержит множество вторичных изоляционных панелей 7, прикрепленных к несущей конструкции посредством смоляных шариков, которые не показаны, и/или штифтов, которые не показаны, приваренных к несущей конструкции 3. Вторичные изоляционные панели 7 имеют по существу форму прямоугольного параллелепипеда и размещены рядом друг с другом параллельными рядами, отделенными друг от друга зазорами 8, обеспечивающими функциональный монтажный зазор. Зазоры 8 заполнены теплоизоляционным наполнителем 9, таким как, например, стекловата, каменная вата или гибкая синтетическая пена с открытыми порами. Каждая из вторичных изоляционных панелей 7 содержит изоляционный слой полимерной пены, помещенный посередине между внутренней жесткой пластиной и наружной жесткий пластиной. Внутренние и наружные жесткие пластины представляют собой, например, пластины из древесного шпона, закрепленные на упомянутом изоляционном слое полимерной пены. Изоляционная полимерная пена может, в частности, представлять собой пену на основе полиуретана.
Вторичная уплотнительная мембрана 4 содержит множество гофрированных металлических листов 10, каждый из которых имеет по существу прямоугольную форму. Гофрированные металлические листы 10 расположены со смещением от вторичных изоляционных панелей 7 вторичного теплоизоляционного барьера 2 таким образом, что каждый из упомянутых гофрированных металлических листов 10 проходит одновременно над четырьмя смежными вторичными изоляционными панелями 7.
Каждый гофрированный металлический лист 10 имеет первый ряд параллельных гофров 11, протяженных в первом направлении, и второй ряд параллельных гофров 12, протяженных во втором направлении. Направления ряда гофров 11, 12 перпендикулярны друг другу. Каждый из рядов гофров 11, 12 параллелен двум противоположным краям гофрированных металлических листов 10. Гофры выступают наружу резервуара, то есть в направлении несущей конструкции 3. Гофры гофрированных металлических листов 10 размещены в канавках 13, образованных на внутренней пластине вторичных изоляционных панелей 7.
-6
-1
-6
-1
Смежные гофрированные металлические листы 10 приварены вместе внахлест. Дополнительно, гофрированные металлические листы 10 приварены к металлическим монтажным пластинам 14, которые закреплены на внутренней пластине вторичных изоляционных панелей 7. Гофрированные металлические листы 10 содержат вдоль своих продольных краев и по четырем углам вырезы, позволяющие проход штифтов 15, которые закреплены на внутренних жестких пластинах вторичных изоляционных панелей 7, и которые предназначены для обеспечения закрепления первичного теплоизоляционного барьера 5 на вторичном теплоизоляционном барьере 2. Гофрированные металлические листы 10, например, изготовлены из Invar: то есть из сплава железа и никеля с коэффициентом расширения как правило от 1,2×10 до 2×106 К или из сплава железа с высоким содержанием марганца с коэффициентом расширения, как правило, порядка 7×10 К.
Кроме того, первичный теплоизоляционный барьер 5 содержит множество первичных изоляционных панелей 16, имеющих по существу форму прямоугольного параллелепипеда. Первичные изоляционные панели 16 здесь смещены относительно вторичных изоляционных панелей 7 вторичного теплоизоляционного барьера 2 таким образом, что каждая первичная изоляционная панель 16 проходит над четырьмя вторичными изоляционными панелями 7.
Первичная изоляционная панель 16 подробно показана на фиг. 2. Каждая вторичная изоляционная панель 16 имеет слой 17 полимерной пены, расположенный посередине между двумя жесткими пластинами, а именно наружной жесткой пластиной 18 и внутренней жесткой пластиной 19. Наружные 18 и внутренние 19 жесткие пластины изготовлены, например, из древесного шпона. Альтернативно, наружные 18 и внутренние 19 жесткие пластины выполнены из пластического материала, такого как поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэтилен (ПЭ), сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), полиуретан (ПУ) или полипропилен 25 (РР), возможно армированный волокнами.
3
3
3
Слой 17 полимерной пены представляет собой, например, полиуретановую пену, возможно армированную волокнами, такими как стеклянные волокна. Полиуретановая пена имеет плотность между 110 и 150 кг/м, например порядка 130 кг/м. Альтернативно, слой полимерной пены представляет собой полиэтиленовую пену или поливинилхлоридную пену. В других вариантах осуществления полиуретановая пена имеет высокую плотность, то есть плотность от 170 до 210 кг/м. Внутренняя жесткая пластина 18 каждой первичной изоляционной панели 16 снабжена металлическими монтажными пластинами 20, 21 для крепления гофрированных металлических листов 22 первичной уплотнительной мембраны 6. Металлические монтажные пластины 20, 21 простираются в двух перпендикулярных направлениях, каждое из которых параллельно двум противоположным краям первичных изоляционных панелей. В показанном варианте осуществления металлические монтажные пластины 20 расположены вдоль продольной оси симметрии первичных изоляционных панелей 16, а металлические монтажные пластины 21 расположены вдоль поперечной оси симметрии первичных изоляционных панелей 16. Металлические монтажные пластины 20, 21 закреплены в расточенных отверстиях, образованных во внутренней жесткой пластине 18 первичной изоляционной панели 16, и прикреплены к ней, например, с помощью винтов, заклепок или зажимов.
-6
-6
-1
-6
-1
Первичную уплотнительную мембрану 6 получают сборкой множества гофрированных металлических листов 22, один из которых показан на фиг. 3. Гофрированные металлические листы 22, например, изготавливают из нержавеющей стали, алюминия, материала Invar: то есть из сплава железа и никеля (такого, как Fe-36Ni) с коэффициентом расширения, как правило, от 1,2×10 до 2×10 К или из сплава железа с высоким содержанием марганца с коэффициентом расширения порядка 7×10 К. Каждый из гофрированных металлических листов 22 имеет по существу прямоугольную форму. Каждый гофрированный металлический лист 22 содержит первый ряд параллельных гофров 23, протяженных в первом направлении, и второй ряд параллельных гофров 24, протяженных во втором направлении, перпендикулярном первому ряду. Каждый из рядов гофров 23, 24 параллелен двум противоположным краям гофрированного металлического листа 22 и двум противоположным краям первичных изоляционных панелей 16. Гофры выступают внутрь резервуара.
Каждый гофрированный металлический лист 22 содержит между гофрами множество плоских поверхностей 25, опирающихся на внутренние пластины 18 первичных изоляционных панелей 16. На каждом пересечении между двумя гофрами 22, 23 металлический лист содержит узловую зону 26, как показано на фиг. 4. Узловая зона 26 содержит центральный участок 27, имеющий носок, выступающий внутрь резервуара. Кроме того, центральный участок 27 ограничен, с одной стороны, парой вогнутых гофров 28, 29, образованных в гребне верхнего гофра 23, и, с другой стороны, парой впадин 30, пронизанных нижним гофром. Узловая зона 26 дополнительно содержит четыре основания 31, 32, только два из которых видны на фиг. 4. Каждое из четырех оснований 31, 32 расположено в месте соединения между узловой зоной и смежной угловой зоной одной из четырех плоских поверхностей 25, примыкающих к упомянутой узловой зоне 26. Узловая зона 26 упирается в первичный теплоизоляционный барьер 5 на упомянутых основаниях 31, 32. Таким образом, сжимающие силы, которые могут действовать на узловую зону 26, передаются на первичный теплоизоляционный барьер 5 на упомянутых основаниях 31, 32.
Возвращаясь к фиг. 1, необходимо отметить, что гофрированные металлические листы 22 первичной уплотнительной мембраны 6 расположены со смещением относительно первичных изоляционных панелей 16 таким образом, что каждый из упомянутых гофрированных металлических листов 22 продолжается одновременно над четырьмя смежными первичными изоляционными панелями 16. Гофрированные металлические листы 22 приварены вместе внахлест и дополнительно приварены вдоль своих краев к металлическим монтажным пластинам 20, 21, которые закреплены на первичных изоляционных панелях 16.
Как показано на фиг. 1, гофрированные металлические листы 22 расположены таким образом, что одна гофра 23а проходит обращенной к каждому зазору, ориентированному в продольном направлении первичных изоляционных панелей 16, между двумя смежными первичными изоляционными панелями 16 и этим одним гофром 24а, проходит обращенной к каждому зазору, ориентированному поперечно, между двумя смежными первичными изоляционными панелями 16. Таким образом, одна узловая зона 26 первичной уплотнительной мембраны 6 расположена обращенной к каждому пересечению между двумя зазорами, отделяющими первичные изоляционные панели 16.
Как показано на фигурах 1, 2 и 5, каждая первичная изоляционная панель 16 содержит одно или несколько углублений 35 вдоль каждого из двух своих продольных краев и углубление 36 на каждом из своих углов. Каждое углубление 35, 36 идет через внутреннюю жесткую пластину 18 и проходит через всю толщину слоя 17 полимерной пены. В каждом из углублений 35, 36 наружная жесткая пластина 19 выступает по отношению к слою 17 полимерной пены и к внутренней жесткой пластине 18 таким образом, чтобы образовывать опорную зону 37, взаимодействующую с устройством 38 крепления. Каждое углубление 35, образованное на краю одной из первичных изоляционных панелей 16, обращено к углублению 35, образованному на противоположном краю смежной первичной изоляционной панели 16. Таким образом, одно крепежное устройство 38 может взаимодействовать с двумя опорными зонами 37, принадлежащими соответственно одной и другой из двух смежных первичных изоляционных панелей 16. Кроме того, как показано на фиг. 5, каждое углубление 36, образованное в одном из углов первичных изоляционных панелей 16, открывается напротив углублений 36, образованных в смежных углах трех смежных первичных изоляционных панелей 16. Таким образом, четыре выемки 36 вместе образуют корпус 39 в форме креста. Поэтому одно устройство 38 крепления может взаимодействовать с четырьмя опорными зонами 37 четырех смежных первичных изоляционных панелей 16.
Как показано на фигурах 5 и 8, каждое устройство 38 крепления взаимодействует со штифтом 15, закрепленном на наружной жесткий пластине вторичных изоляционных панелей 7. Для достижения этого каждое устройство 38 крепления содержит удерживающий элемент 40, закрепленный на одном из штифтов 15. Каждый удерживающий элемент 40 содержит лапки, каждая из которых размещена внутри одного из углублений 36. Таким образом, в углах первичных изоляционных панелей 16 удерживающий элемент 40 имеет форму x, включающую в себя четыре лапки, каждая из которых размещена внутри углубления 36 одной из четырех смежных первичных изоляционных панелей 16. У продольных краев первичных изоляционных панелей 16 удерживающий элемент имеет по существу прямолинейную форму.
Каждая лапка удерживающего элемента 40 опирается на одну из опорных зон 37, то есть на участок наружной пластины 19, выступающий по отношению к наружной пластине 18 и слою 17 полимерной пены таким образом, что каждая опорная зона 37 помещена посередине между одной из лапок удерживающего элемента 40 и вторичной уплотнительной мембраны 4, которая лежит напротив вторичного теплоизоляционного барьера 2.
Удерживающий элемент 40 содержит резьбовое отверстие на штифте 15. Гайка 41 взаимодействует с резьбой штифта 15 таким образом, чтобы обеспечивать закрепление удерживающего элемента 40 на штифте 15. Кроме того, в изображенном варианте осуществления одна или несколько упругих шайб, таких как шайбы 42 Belleville, навинчена на штифт 15 между гайкой 41 и удерживающим элементом 40, что позволяет обеспечивать упругое крепление первичной изоляционной панели 16 на вторичных изоляционных панелях 7.
Конструкцию первичного теплоизоляционного барьера 5 в одном устройстве 38 крепления, действующем на углах четырех смежных первичных изоляционных панелей 16, можно увидеть со ссылкой на фигуры 6, 7 и 8. Первичный теплоизоляционный барьер 5 содержит четыре усиливающие изоляционные вставки 43, каждая из которых размещена в углублении 37 одной из первичных изоляционных панелей 16 таким образом, чтобы обеспечивать непрерывность теплоизоляции. Каждая из усиливающих изоляционных вставок 43 имеет форму, по существу дополняющую форму одного из углублений 37. Первичный теплоизоляционный барьер 5 также содержит изоляционный блок 44, который расположен в центре корпуса 39 между четырьмя усиливающими изоляционными вставками 43. Таким образом, изоляционный блок 44 позволяет удерживать упомянутые усиливающие изоляционные вставки 43 в положении, одновременно обеспечивая непрерывность теплоизоляции.
Каждая усиливающая изоляционная вставка 43 проходит в направлении толщины стенки от одной из опорных зон 37 наружной жесткой пластины 19 до тех пор, пока она не будет на одном уровне с внутренней жесткой пластиной 18 первичных изоляционных панелей 16. Таким образом, каждая усиливающая изоляционная вставка 43 способна воспринимать сжимающие силы, действующие в области противоположной первичной уплотнительной мембраны 6 напротив. В частности, как показано на фиг. 7, каждая усиливающая изоляционная 43 вставка поддерживает одно из оснований 31, 32, 33, 34 узловой зоны 26, обращенной к первичной уплотнительной мембране 6. Поскольку узловые зоны 26 первичной уплотнительной мембраны 6 особенно чувствительны к ударам и воздействиям, возникающим в результате перемещения текучей среды внутри резервуара, основаниям 31, 32, 33, 34 узловой зоны 26 очень важно опираться на первичный теплоизоляционный барьер 5 для обеспечения удовлетворительной прочности первичного теплоизоляционного барьера 5. Следовательно, каждая усиливающая изоляционная вставка 43 имеет конструктивную функцию восприятия сжимающих сил, которые могут действовать на узловую зону в направлении толщины стенки резервуара. Как показано на фиг. 8, каждая усиливающая изоляционная может частично опираться на внутреннюю жесткую пластину и частично опираться на удерживающий элемент 40 устройства 38 крепления.
3
3
Для достижения этого каждая усиливающая изоляционная вставка 43 содержит слой 45 полимерной пены, который имеет предел текучести при сжатии по меньшей мере равный 80% предела текучести при сжатии слоя 17 полимерной пены первичных изоляционных панелей 16 и, например, равный или больше, чем последний. Для достижения этого согласно варианту осуществления слой 45 полимерной пены усиливающих изоляционных вставок 43 имеет плотность, превышающую плотность слоя 17 полимерной пены первичных изоляционных панелей 16, и предпочтительно более чем в 1,2 раза больше. Например, слой 45 полимерной пены усиливающих изоляционных вставок 43 имеет плотность от 180 до 240 кг/м, например порядка 210 кг/м. Согласно варианту осуществления, слой 45 полимерной пены усиливающих изоляционных вставок 43 выполнен из полиуретановой пены. Альтернативно, слой полимерной пены представляет собой полиэтиленовую пену или поливинилхлоридную пену.
В таком методе, который дополняет или альтернативен, для плотности слоя 45 полимерной пены, большей, чем плотность первичных изоляционных панелей 16, слой 45 полимерной пены может быть армирован волокнами, например, посредством сетки из стекловолокон, что также способствует повышению предела текучести при сжатии материала. Волокна предпочтительно ориентированы в направлении толщины стенки, что еще в большей степени улучшает сжимающую прочность усиливающих изоляционных вставок 43.
Кроме того, в изображенном варианте осуществления каждая усиливающая изоляционная вставка 43 содержит наружную жесткую пластину 46, выполненную из древесного шпона, на одном уровне с наружной жесткой пластиной 18 первичных изоляционных панелей 16. В альтернативном варианте, который не показан, ни одна из усиливающих изоляционных вставок 43 не содержит наружную жесткую пластину 46, а слой 45 полимерной пены каждой из усиливающих изоляционных вставок 43 находится на одном уровне с внутренней поверхностью первичных изоляционных панелей 16.
3
3
Изоляционный блок 44, например, образован из полимерной пены. Как показано на фиг. 7, изоляционный блок 44 не поддерживает опорные основания 31, 32, 33, 34 узловой зоны 26. Полимерная пена изоляционного блока 44, таким образом, может иметь более низкий предел текучести при сжатии и, следовательно, более низкую плотность, чем у слоя 45 полимерной пены усиливающих изоляционных вставок 43. Согласно варианту осуществления способа изоляционный блок 44, таким образом, изготовлен из полиуретановой пены, имеющей плотность от 110 до 150 кг/м, например порядка 120 кг/м. Изоляционный блок 44 при необходимости армирован волокнами, такими как стеклянные волокна. Изоляционный блок 44 также может быть изготовлен из полиэтиленовой пены или поливинилхлоридной пены.
Необходимо отметить, что предпочтительно усиливающие изоляционные вставки 43 не связаны с первичными изоляционными панелями 16 таким образом, что все силы проходят сжимающим образом через упомянутые усиливающие изоляционные вставки 43.
При необходимости, как показано на фиг. 6, удерживающее устройство 47 способно обеспечивать удерживание каждой из усиливающих изоляционных вставок 43 в соответствующем углублении 36 перед размещением изоляционного блока 44 в корпусе 39. Удерживающее устройство содержит четыре защелки 48, каждая из которых закреплена на одном из углов внутренней жесткой пластины 18 одной из первичных изоляционных панелей 16. Каждая защелка 48 содержит участок 49, направленный в направлении толщины стенки между одной из усиливающих изоляционных вставок 43 и центральной зоной корпуса 39 таким образом, чтобы удерживать упомянутую усиливающую изоляционную вставку 43 в соответствующем углублении 36.
Фиг. 9 показывает усиливающую изоляционную вставку 50 согласно варианту осуществления. В этом варианте осуществления усиливающая изоляционная вставка 50 имеет форму, которая дополняет форму корпуса 39, в форме X, образованной в углах четырех смежных первичных изоляционных панелей 16. Таким образом, одна и та же усиливающая изоляционная 50 позволяет поддерживать четыре опорных основания 31, 32, 33, 34 узловой зоны 26 и закупоривать четыре углубления 36, образованных в четырех смежных углах первичных изоляционных панелей 16.
Усиливающая изоляционная вставка 50 содержит слой полимерной пены, имеющий признаки, идентичные признакам усиливающих изоляционных вставок 43, описанных выше. Согласно варианту осуществления, усиливающая изоляционная вставка 50 дополнительно содержит внутреннюю жесткую пластину, которая закреплена на слое полимерной пены.
Усиливающие изоляционные вставки 43, 50, такие как описанны ранее, предпочтительно расположены в зонах крепления по углам первичных изоляционных панелей 16 только в тех областях стенок резервуара, которые наиболее подвержены ударам, возникающим в результате перемещения текучей среды внутри резервуара.
Кроме того, такие усиливающие изоляционные вставки 43, 50 также могут быть размещены в углублениях 35, образованных вдоль каждого из двух продольных краев первичных изоляционных панелей 16. Особенно предпочтительно, когда упомянутые углубления 35 обращены по меньшей мере к одному основанию узловой зоны 26 первичной уплотнительной мембраны 6.
Кроме того, в других вариантах осуществления, которые не изображены, углубления, которые образуют опорные зоны и в которых размещены армирующие изоляционные вставки 43, 50, не образованы ни на одном из краев первичной изоляционной панели 16, ни на одном из его углов, и проходят через слой 17 полимерной пены.
Кроме того, углубления могут иметь формы, отличные от описанных выше. В частности, корпус, образованный четырьмя углублениями, образованными по углам смежных первичных изоляционных панелей, не обязательно имеет форму креста и может в равной степени иметь цилиндрическую, многогранную или другую форму.
Кроме того, согласно изобретению отдельная зона первичной уплотнительной мембраны 6, которая лежит напротив одной из усиливающих изоляционных вставок, не обязательно является узловой зоной 26 первичной уплотнительной мембраны 6, как в варианте осуществления, описанного выше, и может быть образована любой зоной первичной уплотнительной мембраны, содержащей зону, выступающую внутрь резервуара, такую как одиночный гофр или тому подобное. Отдельная зона первичной уплотнительной мембраны также может быть зоной, выступающей в направлении наружу резервуара, такой как узловая зона первичной уплотнительной мембраны в месте соединения между двумя гофрами первичной уплотнительной мембраны, которые выступают в направлении наружу резервуара.
Ссылаясь на фиг. 10, вид в разрезе морского судна 70 для перевозки метана показывает герметизированный и изолированный резервуар 71, имеющий, в общем, призматическую форму, установленный в двойном корпусе 72 судна. Стенка резервуара 71 содержит первичную уплотнительную мембрану, предназначенную для контакта с СПГ, содержащимся в резервуаре, вторичную уплотнительную мембрану, расположенную между первичной уплотнительной мембраной и двойным корпусом 72 судна, и два изоляционных барьера, расположенных соответственно между первичной уплотнительной мембраной и вторичной уплотнительной мембраной и между вторичной уплотнительной мембраной и двойным корпусом 72.
До определенной степени, которое известно, погрузочно/разгрузочные трубопроводы 73, расположенные на верхней палубе судна, могут быть соединены посредством подходящих соединителей с морским или портовым терминалом для передачи груза СПГ из резервуара 71 или в него.
Фиг. 10 показывает один пример морского терминала, содержащего станцию 75 погрузки и разгрузки, подводную трубу 76 и береговую установку 77. Станция 75 погрузки и разгрузки представляет собой прикрепленную морскую установку, содержащую подвижную стрелу 74 и башню 78, поддерживающую подвижную стрелу 74. Подвижная стрела 74 несет связку изолированных гибких шлангов 79, которые могут быть соединены с трубопроводами 73 загрузки/разгрузки. Ориентируемая подвижная стрела 74 выполнен с возможностью подходить ко всем размерам морского судна для перевозки метана. Соединительная труба, не изображенная, проходит внутрь башни 78. Станция 75 погрузки и разгрузки позволяет загружать и разгружать морское судно 70 для перевозки метана из береговой установки 77 или в нее. Последняя содержит резервуары 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубы 81, соединенные подводной трубой 76 со станцией 75 погрузки или разгрузки. Подводная труба 76 позволяет передавать сжиженный газ между станцией 75 погрузки или разгрузки и береговой установкой 77 на большое расстояние, например 5 км, что позволяет держать морское судно 70 для перевозки метана на большом расстоянии от берега во время погрузочных и разгрузочных работ.
Для создания давления, необходимого для передачи сжиженного газа, используют насосы, находящиеся на борту судна 70, и/или насосы, которыми оборудована береговая установка 77, и/или насосы, которыми оборудована станция 75 погрузки и разгрузки.
Хотя изобретение было описано в сочетании с множеством особых способов вариантов осуществления, совершенно очевидно, что оно никоим образом не ограничено ими и что оно содержит все технические эквиваленты описанных средств и их совокупности, когда они попадают в пределы объема изобретения.
Использование глаголов «содержать», «иметь» или «включать в себя» и их сопряженных форм, не исключает наличия элементов или этапов, отличных от перечисленных в формуле изобретения.
В формуле изобретения любая ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как устанавливающая ограничение формулы изобретения.