КОНТАКТНАЯ ОБЛАСТЬ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ МЕМБРАНЫ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ СПГ
CONTACT AREA OF AUXILIARY MEMBRANE FOR LIQUEFIED NATURAL GAS TANK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к изготовлению непроницаемых и теплоизолированных резервуаров, встроенных в несущую конструкцию.
Уровень техники
Из патентов FR 2691520 и FR 2724623 уже известен непроницаемый и теплоизолированный резервуар, встроенный в несущую конструкцию, образованную двойным корпусом судна. Каждая стенка резервуара содержит в последовательном порядке изнутри резервуара в направлении несущей конструкции основной непроницаемый барьер, соприкасающийся с содержимым резервуара, основной теплоизоляционный барьер, вспомогательный непроницаемый барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер.
Основной теплоизоляционный барьер, вспомогательный непроницаемый барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер выполнены преимущественно из множества панелей заводского изготовления, прикрепленных к несущей конструкции. Каждая панель заводского изготовления содержит, во-первых, первую жесткую пластину, содержащую слой тепловой изоляции, который образует вспомогательный теплоизоляционный барьерный элемент, во-вторых, гибкий или жесткий лист, приклеенный преимущественно ко всей поверхности теплоизоляционного слоя упомянутого вспомогательного теплоизоляционного барьерного элемента, при этом упомянутый лист образует вспомогательный непроницаемый барьерный элемент, в-третьих, второй теплоизоляционный слой, который частично закрывает упомянутый лист и приклеен к нему, и, в-четвертых, вторую жесткую пластину, закрывающую второй теплоизоляционный слой, с которым она образует основной теплоизоляционный барьерный элемент.
В области вверху вертикальных стенок резервуара вспомогательный непроницаемый барьер соединен с несущей конструкцией. Эта область, известная как "контактная область вспомогательной мембраны", не описана в упомянутых документах.
На фиг.1 показан вид в поперечном разрезе контактной области вспомогательной мембраны известного из техники резервуара. Несущая конструкция 1 образована двойным корпусом судна. Она содержит вертикальную часть 2 и горизонтальную часть 3. К горизонтальной части 3 приварена Г-образная полоса 4, которая отходит от нее вниз.
Панели заводского изготовления (не показаны) известным способом прикреплены к вертикальной части 2 и образуют основной теплоизоляционный барьер, вспомогательный непроницаемый барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер. На фиг.1 показан слой 5 изоляционного материала и непроницаемый лист 6 самой верхней панели заводского изготовления.
В контактной области вспомогательной мембраны лист 6 должен быть непроницаемо соединен с несущей конструкцией 1. Это достигается за счет использования гибкого листа 7, который, с одной стороны, прикреплен к листу 6 панели заводского изготовления, а, с другой стороны, к Г-образной полосе 4. Лист 7 прикреплен к Г-образной полосе 4, при этом используются два слоя мастики 8, как подробнее показано на фиг.2. К Г-образной полосе 4 болтами прикреплена работающая на сжатие балка 9.
Эта система заделки вспомогательной мембраны имеет несколько недостатков.
Во-первых, усложнено выполнение механического соединения листа 7 и Г-образной полосы 4, поскольку для этого требуется не только крепление листа 7, но также нанесение двух слоев мастики 8 и закрепление балки 9 болтами.
Во-вторых, из-за ограниченной площади поверхности соединения листа 7 и Г-образной полосы 4 требуется высококвалифицированный и опытный персонал для правильного выполнения всех операций, чтобы гарантировать отсутствие утечек СПГ в газообразной или жидкой форме.
Краткое изложение сущности изобретения
Одной из задач, положенных в основу настоящего изобретения, является создание резервуара, в котором преодолены по меньшей мере некоторые из упомянутых недостатков известного уровня техники. В частности, одной из задач изобретения является создание резервуара, в котором вспомогательный непроницаемый барьер может легко соединяться с несущей конструкцией. Другой задачей изобретения является обеспечение максимальной автоматизации при изготовления и максимальной надежности.
В изобретении предложен контейнер для сжиженного природного газа, содержащий несущую конструкцию и непроницаемый и теплоизолированный резервуар для сжиженного природного газа, который имеет множество прикрепленных к несущей конструкции стенок, каждая из которых в последовательном порядке по толщине изнутри резервуара в наружном направлении содержит основной непроницаемый барьер, основной теплоизоляционный барьер, вспомогательный непроницаемый барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер, при этом стенки резервуара включают по меньшей мере одну вертикальную стенку, вспомогательный непроницаемый барьер которой содержит первый непроницаемый лист вверху стенки и соединительное устройство, которое непроницаемо соединяет первый непроницаемый лист с несущей конструкцией, отличающийся тем, что соединительное устройство содержит первую металлическую пластину, параллельную первому непроницаемому листу, третий непроницаемый лист, прикрепленный к первой металлической пластине, и второй непроницаемый лист, прикрепленный, с одной стороны, к первому непроницаемому листу, а, с другой стороны, к третьему непроницаемому листу. В качестве альтернативы, второй непроницаемый лист может быть прикреплен непосредственно к первой металлической пластине.
Этим контейнером может являться, например, корабельный контейнер или расположенный на суше контейнер. С учетом упомянутых признаков второй непроницаемый лист соединен с каждой из двух параллельных плоскостей. Это соединение может легко и надежно осуществляться в автоматизированном режиме. Первый непроницаемый лист может быть закреплен в заводских условиях до установки в резервуаре. Поскольку первая пластина является металлической, она может быть непосредственно или косвенно соединена с несущей конструкций методом непрерывной сварки. Эта непрерывная сварка также может легко и надежно осуществляться в автоматическом режиме. Соответственно, изобретение позволяет обходиться без использования слоев мастики. Кроме того, для крепления второго листа не требуется высококвалифицированный и опытный персонал.
Второй непроницаемый лист предпочтительно является гибким и содержит область отсутствия соединения первого непроницаемого листа и третьего непроницаемого листа.
За счет гибкости второго листа и выполнения области отсутствия соединения вспомогательный непроницаемый барьер поглощает перемещения, сообщаемые несущей конструкцией и вспомогательной тепловой изоляцией.
Первая металлическая пластина преимущественно приварена к металлическому компоненту, соединенному с несущей конструкцией.
Металлический компонент предпочтительно имеет вертикальную часть и горизонтальную часть, при этом к вертикальной части приварена первая металлическая пластина, а горизонтальная часть соединена с несущей конструкцией.
Положение вертикальной части может регулироваться при установке металлического компонента за счет длины горизонтальной части. Это позволяет регулировать положение вертикальной части в соответствии с положением первого листа. В одном из вариантов осуществления вертикальная часть, к которой прикреплен третий непроницаемый лист, расположена таким образом, что первый и третий листы находятся в одной плоскости. Тем самым дополнительно упрощается соединение.
Первый непроницаемый лист преимущественно прикреплен к слою изоляционного материала или фанерной плите, составляющей часть вспомогательного теплоизоляционного барьера.
В одном из вариантов осуществления несущая конструкция представляет собой вертикальные бетонные стеновые секции, установленные на суше.
В другом варианте осуществления несущая конструкция представляет собой двойной корпус плавучего основания.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет лучше понято, а другие его задачи, подробности и преимущества станут более ясными после ознакомления со следующим далее описанием различных частных вариантов осуществления, которые лишь в качестве иллюстрации, а не с целью ограничения изложены далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 показана контактная область вспомогательной мембраны на виде в поперечном разрезе известного из техники резервуара,
на фиг.2 показана одна из деталей фиг.1,
на фиг.3 показана контактная область вспомогательной мембраны на виде в поперечном разрезе резервуара согласно одному из вариантов осуществления изобретения,
на фиг.4 и 5 показаны детали фиг.3,
на фиг.6 показан вид в перспективе угла контактной области вспомогательной мембраны резервуара, показанной на фиг.3,
на фиг.7 и 8 показан вид угла кронштейна на фиг.6,
на фиг.9 показан вид, сходный с видом на фиг.6, на котором некоторые элементы перемещены,
на фиг.10 показана контактная область вспомогательной мембраны на виде в поперечном разрезе резервуара согласно другому варианту осуществления изобретения,
на фиг.11 и 12 показаны детали фиг.10, и
на фиг.13 показан вид в перспективе угла контактной области вспомогательной мембраны резервуара, показанной на фиг.10.
Подробное описание вариантов осуществления
На фиг.3-9 показан резервуар согласно первому варианту осуществления изобретения. Резервуар имеет несколько стенок и встроен в несущую конструкцию 11. Несущей конструкцией 11 может являться двойной корпус судна или плавучее основание другого типа.
Как и в известном из техники резервуаре, каждая стенка содержит в последовательном порядке по толщине изнутри резервуара в наружном направлении основной непроницаемый барьер, основной теплоизоляционный барьер, вспомогательный непроницаемый барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер.
Аналогично известному уровню техники, описанному во вводной части, основной теплоизоляционный барьер, вспомогательный непроницаемый барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер состоят в основном из множества панелей заводского изготовления, прикрепленных к несущей конструкции 11.
В частности, вспомогательный непроницаемый барьер состоит из группы непроницаемых листов. Каждый лист состоит из композиционного материала, наружные слои которого состоят из ткани из стекловолокна, а промежуточный слой состоит из тонкой деформируемой алюминиевой фольги толщиной приблизительно 0,1 мм. В зависимости от способа изготовления лист может быть жестким или гибким. Соответственно, каждая панель заводского изготовления частично содержит жесткий лист, прикрепленный к слою термоизоляционного материала. На стыках между соседними панелями расположены полосы гибкого листа, соединяющие соседние жесткие листы.
Вспомогательный непроницаемый барьер, также известный как вспомогательная мембрана, соединен с несущей конструкцией 11 в области вверху вертикальной стенки резервуара. На фиг.3 показан вид в поперечном разрезе этой области, известной как контактная область вспомогательной мембраны. На фиг.4 и 5 показаны детали фиг.3.
Несущая конструкция 11 имеет вертикальную часть 12 и горизонтальную часть 13. К горизонтальной части 13 приварена Г-образная полоса 14. Полоса 14 имеет вертикальную часть 27, которая проходит вниз параллельно вертикальной части 12, и горизонтальную часть 28, расположенную на нижнем конце вертикальной части 27 на определенном расстоянии от вертикальной части 12.
Под горизонтальной частью 28 закреплен крепежный кронштейн 20. К полосе 14 и к кронштейну 20 прикреплена U-образная скоба 21. Более точно, скоба 21 имеет две параллельные консоли 30, соединенные стенкой 29, перпендикулярной консолям 30. Одна консоль 30 прикреплена к горизонтальной части 28 полосы 14, а другая - к кронштейну 20.
Показано, что, во-первых, несущая конструкция 11 и полоса 14 имеют такой же размер, как в известном уровне техники, проиллюстрированном на фиг.1. Иными словами, в изобретении не требуется изменение формы обычно используемых несущих конструкций. Во-вторых, кронштейн 20 и скоба 21 могут легко и надежно крепиться в автоматизированном режиме путем непрерывной сварки.
На фиг.3-5 показан слой 15 термоизоляционного материала на панели заводского изготовления вверху стенку. Этот слой 15 покрыт жестким листом 16 за исключением области верхней кромки. В этой области верхней кромки слой 15 является более тонким, и панель имеет углубление 24, образующее горизонтальную канавку 25. Углубление 24 находится приблизительно в той же плоскости, что и стенка 29 скобы 21 за счет геометрии скобы 21, которая позволяет регулировать положение стенки 29 при ее креплении.
Металлическая пластина 22 приварена к стенке 29 скобы и проходит вниз, закрывая канавку 25 в углублении. На нижнем конце пластины 22 расположен выступ 26, который входит в канавку 25. Полоса жесткого листа 23 прикреплена к пластине 22.
Как показано на фиг.5, полоса гибкого листа 17 прикреплена к листу 16 и к листу 23. Между листами 16 и 23 находится область отсутствия соединения. Видно, что соединение выполнено на двух параллельных поверхностях, на которых присутствуют жесткие листы. Соответственно, это соединение может легко и надежно выполняться в автоматизированном режиме. В одном из вариантов осуществления полоса листа 23 отсутствует, и полоса листа 17 непосредственно соединена с пластиной 22.
Описанная конструкция позволяет непроницаемо соединять лист 16 панели заводского изготовления с несущей конструкцией 11 посредством гибкого листа 17, необязательно жесткого листа 23, пластины 22, скобы 21 и полосы 14. Кроме того, за счет гибкости листа 17 вспомогательный непроницаемый барьер поглощает перемещения, сообщаемые несущей конструкцией 11 и вспомогательной тепловой изоляцией, с сохранением области отсутствия соединения листа 23 и листа 16.
На фиг.6 показан вид в перспективе угла резервуара, образованного двумя вертикальными стенками. На каждой стенке видны некоторые из описанных выше компонентов.
На фиг.7 показан сходный с фиг.6 вид, иллюстрирующий один из вариантов осуществления, в котором кронштейн 31 закреплен в углу для установки гибкого листа 17 в заданном положении. Это объясняется тем, что в случае соединения с плоской поверхностью на угловые области соединения воздействуют образующиеся при этом термомеханические усилия, перпендикулярные плоскости соединения и способные вызывать отслаивание и разрушение соединения. Необходимость такого кронштейна 31 зависит от размеров резервуара и параметров соединения. На фиг.8 более подробно показан кронштейн 31 и его крепежные болты.
На фиг.9 показан сходный с фиг.6 вид, но на котором изъят гибкий лист 17, чтобы были видные расположенные под ним компоненты. Видно, что жесткий лист 23, проходящий вдоль стенок, имеет форму плоской полосы. Как известно из уровня техники, такую плоскую полосу изготавливают из двух слоев ткани из стекловолокна, по одному с каждой из сторон алюминиевой фольги, пропитывают смолой и подвергают горячему прессованию в процессе вулканизации смолы. В углу жесткий лист 23 имеет форму L-образной полосы. Эта полоса неплоской формы может быть изготовлена путем вулканизации смолы под действием тепла и давления в пресс-форме желаемого фасона. В качестве альтернативы, в углу используется гибкий лист 23, который за счет своей гибкости способен принимать форму угловой области.
На фиг.10-13 проиллюстрирован второй вариант осуществления резервуара согласно изобретению. Резервуар имеет несколько стенок и встроен в несущую конструкцию 111. Несущая конструкция 111 имеет вертикальные стеновые секции из предварительно напряженного бетона. В этом варианте осуществления несущая конструкция 111 и резервуар образуют расположенный на суше контейнер для СПГ.
Металлическая пластина 114 прикреплена к несущей конструкции 111. Например, пластина 114 может быть установлена во время заливки бетона. Металлическая пластина 120 приварена к пластине 114 и проходит в горизонтальном направлении.
Аналогично первому варианту осуществления основной теплоизоляционный барьер, вспомогательный непроницаемый барьер и вспомогательный теплоизоляционный барьер резервуара преимущественно изготовлены из множества панелей заводского изготовления, прикрепленных к несущей конструкции 111. В частности, на фиг.11 показано, что каждая верхняя панель заводского изготовления содержит слой 115 изоляционного материала, покрытый фанерной плитой 132. Плита 132 покрыта жестким листом 116 за исключением более тонкой верхней кромки, где плита 132 имеет углубление 124.
Металлическая пластина 122 привинчена к плите 132, при этом на участке 124 оставлена открытая область 133 вблизи той части плиты 132, которая покрыта листом 116. Пластина 122 частично покрыта жестким листом 123.
Как показано на фиг.12, полоса гибкого листа 117 прикреплена, с одной стороны, к листу 116, а, с другой стороны, к листу 123. Между листами 116 и 123 расположена область отсутствия соединения. Видно, что это соединение выполнено на двух параллельных поверхностях, на которых присутствуют жесткие листы. Соответственно, это соединение может легко и надежно выполняться в автоматизированном режиме. Листы 116 и 123 предпочтительно находятся в одной плоскости, что дополнительно упрощает соединение. В качестве альтернативы, лист 123 отсутствует, и полоса листа 117 непосредственно соединена с пластиной 122.
Предусмотрен металлический уголок 121, который приварен частично к пластине 120 и частично к пластине 122. Более точно, уголок 121 имеет горизонтальную стенку 130, приваренную к пластине 120, и вертикальную стенку 129, приваренную к пластине 122.
Соответственно, согласно описанной конструкции лист 116 панели заводского изготовления может быть непроницаемо соединен с несущей конструкцией 111 посредством гибкого листа 117, жесткого листа 123, пластины 122, уголка 121 и пластин 120 и 114. Лист 117 может быть надежно соединен в автоматизированном режиме. Аналогичным образом, уголок 121 может быть надежно приварен в автоматизированном режиме. За счет геометрии уголка 121 его положение может регулироваться в соответствии с положением пластины 122.
На фиг.13 показан вид в перспективе контактной области вспомогательной мембраны. Видна угловая область 133 между двумя соседними вертикальным стенками. Этот угол имеет больший раствор, чем в первом варианте осуществления, за счет чего снижается риск отсоединения вследствие отслаивания. Тем не менее, в зависимости от размера резервуара и параметров отслаивания необязательно может быть установлен фиксирующий кронштейн, аналогичный кронштейну 31 в первом варианте осуществления.
Хотя изобретение описано на примере некоторых конкретных вариантов осуществления, ясно, что оно не ограничено ими, и охватывает все технические эквиваленты описанных средств, а также их сочетания, если они входят в объем изобретения.
В описанных двух вариантах осуществления гибкий лист образует с пластиной 22 или 122 соединительное устройство, которое непроницаемо соединяет лист панели заводского изготовления с несущей конструкцией. Одно соединительное устройство описано применительно к плавучему основанию, а другое - к расположенному на суше контейнеру. Тем не менее, оба соединительных устройств могут применяться в плавучем основания или расположенном на суше контейнере.