МЕМБРАННЫЙ ТАНК ДЛЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (ТИП ВМ) Российский патент 2016 года по МПК B63B25/16 F17C3/02 F17C3/08 

Описание патента на изобретение RU2600419C1

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, предназначенного для перевозки сжиженного природного газа (СПГ) наливом при низких температурах, а более конкретно к конструкции мембранного танка.

Известен мембранный танк, представляющий собой двойную оболочку из гофрированной криогенной стали или плоских листов инвара, которая через жесткую изоляцию с прокладками из фанеры опирается на поверхность отсека судна. Температурные деформации в оболочках гофрированных мембран компенсируются деформацией их гофров, а плоских мембран из инвара - за счет незначительного коэффициента линейного расширения их материала (Патент US 526247 от 14.12.1993, Патент US 2011/0056955 от 10.03.2011).

Известно, что конструкция традиционного мембранного танка имеет значительный коэффициент потерь СПГ в результате его испарения и этот коэффициент резко увеличивается при уменьшении объема танка.

Задачей предлагаемого изобретения является существенное уменьшение потерь СПГ за счет изменения конструкции мембранного танка.

В конструкции существующего мембранного танка (типа MARK III см. http://www.gtt.fr/product/mark-iii-svstem/) в качестве теплоизолятора между мембранами используется жесткий пенополиуретан с удельной плотностью 160-220 кг/м3, имеющий коэффициент теплопроводности в пределах 0.028-0.035 Вт/(м·K).

Известно (см. фиг. 1), что при низком вакууме (Р=0.1-10 мбар) ряд легковесных изолирующих материалов имеют очень низкий коэффициент теплопроводности в пределах 0.004-0.006 Вт/(м·K).

Данный вакуум технически достижим в больших объемах и, главное, данный вакуум можно постоянно контролировать и поддерживать на обслуживаемых судах.

С целью уменьшения теплопроводности мембранного танка предлагается использовать жесткий пенополиуретан повышенной прочности с плотностью в пределах 220-500 кг/м3, в котором создаются полости, наполненные легковесным теплоизолятором, в качестве которого можно использовать перлит, кремнезем, аэрогель, коллоидную двуокись кремния, пенополистирол или стекловолокно, а между мембранами и между корпусом судна и вторичной мембраной необходимо создать низкий вакуум в пределах 0.1-10 мбар. Указанный подход позволяет уменьшить теплопроводность мембранного танка в 2-3 раза.

В существующих конструкциях мембранных танков для передачи давления и формирования конструкции блоков изоляции используется фанера.

Однако фанера при низком вакууме может выделять газы, что может привести к ухудшению степени вакуума.

Для сохранения необходимого давления вакуума по изобретению между термоизоляционными слоями установлены пластины из высокомолекулярного полиэтилена.

В существующих конструкциях мембранных танков для уменьшения влияния кривизны (бухтиноватости) внутренней поверхности отсека на каждый прикрепляемый к отсеку судна блок теплоизоляции наносятся слои мастики.

Однако при низких температурах мастика застывает и в местах соприкосновения слоев мастики с блоком изоляции возникают значительные напряжения [Pub148_Guidance Notes on Strength Assessment of Membrane-Type LNG Containment Systems Under Sloshing Loads] (фиг. 2). Кроме этого мастика имеет высокий уровень теплопроводности, что ухудшает теплозащитные свойства изоляции.

Для повышения прочности конструкции мембранного танка, а также улучшения его теплопроводности по изобретению между поверхностью отсека и термоизоляционным слоем установлены сминаемые прокладки из термоизолирующего материала. В качестве одного из вариантов таких прокладок может быть использован войлок.

Сущность изобретения видна из фиг. 3, где показан общий вид предлагаемой конструкции мембранного танка для СПГ.

Конструкция мембранного танка включает следующие элементы:

1 - внутренняя судовая поверхность корпуса танка судна, 2 - шпилька, 3 - вторичный блок изоляции 4 - шайба, 5 - гайка, 6 - монтажная полость, 7 - сминаемая прокладка, 8 - полость для размещения легковесного теплоизолятора, 9 - легковесный теплоизолятор, 10 - болтовое соединение, 11 - монтажный диск, 12 - монтажное отверстие, 13 - монтажная плита вторичного блока изоляции, 14 - крепежный болт, 15 - крепежная гайка, 16 - контактная сварка, 17 - вторичная мембрана, 18 - монтажная лента, 19 - шуруп для крепления монтажной ленты, 20 - отгиб листа вторичной мембраны, 21 - контактная сварка листов вторичной мембраны, 22 - контактная сварка шпилек к вторичной мембране, 23 - шпильки для крепления первичного блока изоляции, 24 - крепежные гайка с шайбой, 25 - первичный блок изоляции, 26 - полость для размещения монтажных отгибов вторичной мембраны, 27 - монтажная плита первичного блока изоляции, 28 - контактная сварка для крепления первичной мембраны, 29 - первичная мембрана.

Предлагаемая конструкция формируется на основе внутренней судовой поверхности корпуса танка судна 1, к которой привариваются шпильки 2. Вторичные блоки изоляции 3, изготовленные из жесткого пенополиуретана, крепятся к шпилькам 2 через монтажную полость 6 с использованием шайб 4 и гаек 5.

Для компенсации возможных деформаций корпуса судна между вторичным блоком изоляции 3 и корпусом судна 1 устанавливается мягкая прокладка 7, которая может быть изготовлена из войлока, пробки или аналогичных сминаемых теплоизолирующих материалов.

Для уменьшения теплопроводности в блоках изоляции 3 и 25 имеются полости 8, заполненные легковесным теплоизолятором 9.

К противоположной от корпуса судна стороне вторичного блока изоляции 3 с использованием болтового соединения 10, имеющего монтажный диск 11, через монтажное отверстие 12 закрепляется монтажная плита 13, которая может быть изготовлена из высокомолекулярного полиэтилена.

Для обеспечения надежного крепления вторичного блока изоляции к корпусу судна дополнительно используется крепежный болт 14, изготовленный из высокомолекулярного полиэтилена. Крепежный болт 14 крепится к шпильке 2 с использованием крепежной гайки 15, изготовленной также из высокомолекулярного полиэтилена.

К плите 13 с помощью контактной сварки 16 крепится вторичная мембрана 17, выполненная из инвара. Контактная сварка 16 выполняется между монтажными дисками 11 и вторичной мембраной 17. Для обеспечения надежности крепления мембраны 17 к плите 13 в ней устанавливается металлическая монтажная лента 18, которая крепится к плите 13 с использованием шурупов 19. Контактная сварка 16 обеспечивает дополнительное крепление вторичной мембраны 17 к монтажной плите 13.

Вторичная мембрана 17 изготавливается из отдельных листов, имеющих отгибы 20, которые свариваются между собой контактной сваркой 21.

К вторичной мембране 17 с использованием контактной сварки 22 крепятся шпильки 23, на которые устанавливается гайка с шайбой 24. Шпильки 23 используются для крепления первичного блока изоляции 25, в котором имеются полости 26 для размещения отгибов 20, а также полости 6, 12 и 8, аналогичные полостям вторичного блока изоляции 3.

Монтажная плита 27 первичного блока изоляции 25 имеет систему крепления, аналогичную системе крепления вторичного блока изоляции 3.

К монтажной плите 27 с использованием контактной сварки 28 крепится первичная мембрана 29, которая может быть выполнена как из инвара, так и из криогенной стали.

Предлагаемая конструкция мембранного танка позволяет создать между первичной и вторичной мембранами танка, а также между поверхностью отсека и вторичной мембраной герметичные объемы, которые при низком вакууме позволят существенно уменьшить теплопроводность мембранного танка.

Похожие патенты RU2600419C1

название год авторы номер документа
МЕМБРАННЫЙ ТАНК ДЛЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА 2022
  • Суслов Александр Николаевич
  • Щербаков Илья Вадимович
  • Сердечный Андрей Владиславич
  • Чугунов Виктор Васильевич
RU2798148C1
КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (СПГ) 2012
  • Шелье Странн Кьетиль
  • Йонас Йерн Магнус
  • Норберг Андреас
RU2592962C2
СУДНО ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА И СПОСОБ ЕГО СТРОИТЕЛЬСТВА 2019
  • Александров Анатолий Владимирович
  • Крыжевич Геннадий Брониславович
  • Шапошников Валерий Михайлович
RU2727768C1
Грузовая ёмкость газовоза 2023
  • Огай Алексей Сергеевич
  • Толмачев Кирилл Сергеевич
  • Огай Сергей Алексеевич
  • Азовцев Анатолий Иванович
  • Войлошников Михаил Владиленович
  • Огай Сергей Алексеевич
RU2817739C1
ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТАНКА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СПГ 2012
  • Суслов Александр Николаевич
RU2513152C2
РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И/ИЛИ ХРАНЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ГАЗА 2020
  • Дуранд Франкойс
  • Деланоэ Себастьен
  • Бугникоурт Бертранд
  • Бренак Дамьен
  • Муреау Бенойт
  • Леонард Себастьен
RU2818607C2
САМОНЕСУЩАЯ КОРОБЧАТАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ТЕРМОИЗОЛЯЦИИ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ 2014
  • Делетр Брюно
  • Делано Себастьян
  • Капитен Бенуа
RU2666377C1
КРЕПЁЖНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО РЕЗЕРВУАРА 2019
  • Сасси Мохамед
  • Делано, Себастьен
RU2792493C2
СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ГАЗОВ 2007
RU2334646C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЙ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ СТЕНКИ РЕЗЕРВУАРА-ХРАНИЛИЩА 2014
  • Дюкуп Лоран
  • Ле Ру Гийом
  • Лонге Виржини
  • Пелль Жером
RU2649168C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 600 419 C1

Реферат патента 2016 года МЕМБРАННЫЙ ТАНК ДЛЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (ТИП ВМ)

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта и касается конструкции мембранного танка для перевозки сжиженного природного газа при низких температурах. Предложен мембранный танк для сжиженного природного газа (тип ВМ), имеющий первичную наружную и вторичную внутреннюю мембраны, между которыми, а также между внутренней поверхностью отсека судна и вторичной мембраной размещен термоизоляционный слой в виде жесткого термоизолирующего материала, при этом между первичной и вторичной мембранами танка, а также между поверхностью отсека и вторичной мембраной образованы герметичные объемы для создания в них низкого вакуума, а в термоизоляционном слое образованы полости, наполненные легковесным термоизолятором. Технический результат заключается в снижении теплопроводности мембранного танка и, соответственно, уменьшении потерь сжиженного природного газа. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 600 419 C1

1. Мембранный танк для сжиженного природного газа (тип ВМ), имеющий первичную наружную и вторичную внутреннюю мембраны, между которыми, а также между внутренней поверхностью отсека судна и вторичной мембраной размещен термоизоляционный слой в виде жесткого термоизолирующего материала, отличающийся тем, что между первичной и вторичной мембранами танка, а также между поверхностью отсека и вторичной мембраной образованы герметичные объемы для создания в них низкого вакуума, а в термоизоляционном слое образованы полости, наполненные легковесным термоизолятором.

2. Мембранный танк по п. 1, отличающийся тем, что герметичные объемы выполнены с возможностью обеспечения в них вакуума в пределах 0.1-10 мбар.

3. Мембранный танк по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термоизолирующего материала, расположенного между мембранами танка, а также между поверхностью отсека и вторичной мембраной, использован жесткий полиуретан повышенной прочности с плотностью 220-500 кг/м3.

4. Мембранный танк по п. 1, отличающийся тем, что в качестве термоизолятора в полостях термоизоляционного слоя может быть использован перлит, кремнезем, аэрогель, коллоидная двуокись кремния, пенополистирол или стекловолокно.

5. Мембранный танк любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что между термоизоляционными слоями установлены пластины из высокомолекулярного полиэтилена.

6. Мембранный танк любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что между поверхностью отсека и термоизоляционным слоем установлены сминаемые прокладки из термоизолирующего материала.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2600419C1

RU 2012135717 A, 27.02.2014;FR 2535831 A1, 11.05.1984;KR 20130125548 A, 19.11.2013
KR 1020050077314 A, 02.08.2005
JP 2010249174 A, 04.11.2010
ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ТАНКА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ СПГ 2012
  • Суслов Александр Николаевич
RU2513152C2

RU 2 600 419 C1

Авторы

Суслов Александр Николаевич

Тимофеев Олег Яковлевич

Даты

2016-10-20Публикация

2015-08-13Подача