ГЕРМЕТИЧНЫЙ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ РЕЗЕРВУАР Российский патент 2022 года по МПК F17C3/02 F17C3/04 B63B25/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области герметичных и теплоизоляционных резервуаров мембранного типа для хранения и/или транспортировки текучих сред, например, криогенной текучей среды.

Герметичные и теплоизоляционные резервуары используются, в частности, для хранения сжиженного природного газа (СПГ), который хранится при атмосферном давлении и температуре приблизительно -162°C. Такие резервуары могут быть установлены на суше или на плавучей конструкции. В случае плавучей конструкции резервуар может быть предназначен для транспортировки сжиженного природного газа или для приёма сжиженного природного газа, служащего в качестве топлива для приведения в движение плавучей конструкции.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В уровне техники известны герметичные и теплоизоляционные резервуары для сжиженного природного газа, встроенные в несущую конструкцию, например, в двойной корпус судна, предназначенного для транспортировки сжиженного природного газа. Такие резервуары, как правило, включают в себя многослойную конструкцию, содержащую последовательно в направлении толщины от наружной стороны к внутренней стороне резервуара вспомогательный теплоизолирующий барьер, удерживаемый на несущей конструкции, вспомогательную уплотнительную мембрану, опирающуюся на вспомогательный теплоизолирующий барьер, основной теплоизолирующий барьер, опирающийся на вспомогательную уплотнительную мембрану, и основную уплотнительную мембрану, опирающуюся на основной теплоизолирующий барьер и предназначенную для контакта со сжиженным природным газом, содержащимся в резервуаре.

В документе WO2016/046487 описан вспомогательный теплоизолирующий барьер и основной теплоизолирующий барьер, образованные из смежных изоляционных панелей. В документе WO2016/046487 вспомогательная уплотнительная мембрана состоит из множества металлических пластин, включающих в себя гофры, выступающие в направлении к наружной стороне резервуара и, следовательно, обеспечивающие возможность деформации вспомогательной уплотнительной мембраны под действием тепловых и механических напряжений, создаваемых текучей средой, хранящейся в резервуаре. Внутренняя поверхность изоляционных панелей вспомогательного теплоизолирующего барьера имеет пазы, принимающие гофры гофрированных металлических пластин вспомогательной уплотнительной мембраны. Гофры и пазы образуют сеть каналов, продолжающихся вдоль стенок резервуара.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Идея, лежащая в основе изобретения, заключается в создании герметичного и теплоизоляционного резервуара с уплотнительной мембраной, включающей в себя гофры, в которых уменьшено явление конвекции. В частности, одна идея, лежащая в основе изобретения, заключается в создании герметичного и теплоизоляционного резервуара, ограничивающего наличие непрерывных циркуляционных каналов в теплоизолирующих барьерах для ограничения явления естественной конвекции в упомянутых теплоизолирующих барьерах. Ещё одна идея, лежащая в основе изобретения, заключается в создании резервуара, способного обеспечить возможность производственных и/или монтажных допусков различных составляющих элементов упомянутого резервуара.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение обеспечивает герметичный и теплоизоляционный резервуар для текучей среды, в котором стенка резервуара включает в себя, по меньшей мере, один теплоизолирующий барьер и одну уплотнительную мембрану,

уплотнительная мембрана включает в себя ряд параллельных гофров, имеющих продольное направление, и плоские участки, расположенные между упомянутыми гофрами, причём упомянутые гофры выступают относительно плоских участков со стороны, выступающей от уплотнительной мембраны, при этом упомянутый теплоизолирующий барьер расположен со стороны, выступающей от уплотнительной мембраны,

упомянутый теплоизолирующий барьер включает в себя ряд параллельных пазов, в которых размещены гофры, и в котором упомянутый паз имеет ширину в направлении ширины, перпендикулярном продольному направлению гофров, больше, чем ширина в упомянутом направлении ширины гофра, размещенного в упомянутом пазу, причём

теплоизолирующий барьер дополнительно включает в себя канавку, пересекающее упомянутый паз и имеющую ширину больше, чем ширина паза,

резервуар дополнительно включает в себя заглушку, расположенную в канавке, а заглушка имеет ширину больше, чем ширина паза, и предпочтительно меньше, чем ширина канавки, причём заглушка имеет вырез, выполненный с возможностью приема гофра,

при этом заглушка расположен в выемке так, что вырез размещён в пазу, а гофр размещён в вырезе, и так, что заглушка закупоривает участок паза, расположенный со стороны, выступающей относительно уплотнительной мембраны, создавая падение давления потока, циркулирующего в пазу.

Благодаря этим отличительным признакам, резервуар обеспечивает возможность гибкого закупоривания пазов, принимающих гофры мембраны, несмотря на допуск, влияющий на положение гофров в пазах. Такой допуск, в частности, может быть обусловлен изготовлением и установкой гофров в пазах. Кроме того, благодаря этим отличительным признакам, участок паза между выпуклой стороной гофра и нижней поверхностью паза, образованной теплоизолирующим барьером, может быть закупорен заглушкой при разных положениях гофра в пазу. В частности, упомянутый участок паза может быть закупорен, несмотря на неопределённость размещения гофра в пазу, связанную производственными и/или монтажными допусками. Ширина заглушки предпочтительно позволяет закупорить паз независимо от положения гофра в пазу. Ширина заглушки предпочтительно позволяет разместить упомянутый участок заглушки в участке паза без необходимости модификации заглушки, в частности, без изменения сопротивления потоку газа.

Следовательно, заглушка позволяет ограничить образование потоков в каналах теплоизолирующего барьера, в частности, возникновение термосифонных явлений между этими каналами и любым каналом потока, расположенным ближе к корпусу, например, заполненным мастикой пространством между теплоизолирующим барьером и несущей конструкцией. В частности, можно ограничить образование потоков, например, в пазах, имеющих вертикальную составляющую, в которых такие потоки могут усиливаться действием силы тяжести.

Варианты осуществления резервуара могут иметь один или более следующих отличительных признаков.

В соответствии с одним вариантом осуществления канавка проходит в плоскости, перпендикулярной продольному направлению гофра.

В соответствии с одним вариантом осуществления вырез заглушки имеет форму, комплементарную форме гофра. Другими словами, вырез имеет вогнутую форму, а гофр имеет выпуклую форму с, по существу, идентичными радиусами кривизны.

В соответствии с одним вариантом осуществления мембрана представляет собой гофрированную металлическую мембрану.

В соответствии с одним вариантом осуществления толщина заглушки в продольном направлении гофра равна толщине канавки в упомянутом продольном направлении гофра.

В соответствии с одним вариантом осуществления зазор между канавкой и заглушкой обеспечивает возможность перемещения заглушки в канавке в направлении ширины и в то же время предотвращает периферийный поток между гнездом и заглушкой. В соответствии с одним вариантом осуществления этот зазор составляет плюс/минус 0,1 мм.

В соответствии с одним вариантом осуществления глубина заглушки в направлении толщины стенки резервуара больше или равна глубине канавки в упомянутом направлении толщины стенки резервуара.

В соответствии с одним вариантом осуществления продольное направление гофра включает в себя вертикальную составляющую в наземной системе координат, то есть в направлении силы тяжести.

Заглушка может быть выполнена из множества материалов. В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка включает в себя сочетание материалов. В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка включает в себя материал, имеющий низкий коэффициент трения, на поверхностях, обращённых к гнезду. Такой материал с низким коэффициентом трения представляет собой, например, полиэтилен, полипропилен, полиметилметакрилат (PMMA), поливинилхлорид (PVC) или синтетический пенопласт. В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка выполнена из вспененного материала правильно выбранной плотности для обеспечения его деформации, например, из вспененного полистирола плотностью от 10 до 30 кг/м³.

В соответствии с одним вариантом осуществления теплоизолирующий барьер включает в себя множество смежных изоляционных элементов, удерживаемых на несущей стенке.

В соответствии с одним вариантом осуществления каждый из множества изоляционных элементов включают в себя соответствующий участок паза, причём упомянутые изоляционные элементы выровнены так, что участки паза упомянутых выровненных изоляционных элементов совместно образуют паз, в котором размещён гофр.

В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один изоляционный элемент включает в себя множество участков пазов, вмещающих разные гофры ряда гофров. В соответствии с одним вариантом осуществления множество заглушек расположено на упомянутом, по меньшей мере, одном изоляционном элементе так, чтобы закупоривать соответствующие участки пазов.

В соответствии с одним вариантом осуществления канавка образована в изоляционном элементе.

Благодаря этим признакам, заглушка может быть размещена в изоляционном элементе на этапе заводского изготовления перед установкой в резервуаре. Поэтому изготовление такого резервуара является простым и быстрым.

Канавка может быть образована в изоляционном элементе множеством способов. В соответствии с одним вариантом осуществления канавку получают путём механической обработки изоляционного элемента. В соответствии с одним вариантом осуществления канавку получают путём торцевого фрезерования с использованием двухразмерного фрезерного инструмента. В соответствии с одним вариантом осуществления канавку получают путём фрезерования с использованием фрезерной пилы, диаметр которой адаптирован к трём размерам.

В соответствии с одним вариантом осуществления канавка образована в промежутке между двумя смежными изоляционными элементами.

Благодаря этим отличительным признакам, заглушка не требует модификации изоляционных элементов для размещения в резервуаре. Таким образом, изоляционные элементы и, следовательно, резервуар просты в изготовлении.

В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка закреплена с одной стороны изоляционного элемента.

В соответствии с одним вариантом осуществления в промежутке между двумя смежными изоляционными элементами расположена изоляционная прокладка, причём упомянутая изоляционная прокладка образует нижнюю поверхность канавки.

Такой резервуар имеет хорошие изоляционные характеристики. Кроме того, канавка для заглушки проста в изготовлении.

В соответствии с одним вариантом осуществления глубина заглушки в направлении толщины стенки резервуара больше, предпочтительно немного больше, например, на 1-3 мм больше, чем глубина канавки в упомянутом направлении толщины стенки резервуара до установки уплотнительной мембраны. Другими словами, заглушка имеет такую глубину, что его верхняя поверхность выступает на 1-3 мм за пределы верхней поверхности изоляционного элемента, когда он размещён в канавке на поверхности изоляционной прокладки до установки уплотнительной мембраны.

В соответствии с одним вариантом осуществления изоляционная прокладка является сжимаемой. В соответствии с одним вариантом осуществления изоляционная прокладка сжимается заглушкой, когда гофр расположен в вырезе заглушки.

В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка включает в себя нижний участок, контактирующий с нижней поверхностью канавки, состоящий из жёсткого материала, предпочтительно, имеющий низкий коэффициент трения для обеспечения скольжения в канавке.

В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка включает в себя локально деформируемый участок, причём гофр опирается на локально деформируемый участок.

В соответствии с одним вариантом осуществления нижний участок заглушки, контактирующий с нижней поверхностью канавки, состоит из материала, выбранного из группы материалов, состоящей из полипропилена, полиметилметакрилата, поливинилхлорида, полиэтилена, синтетического пенопласта или их сочетаний.

В соответствии с одним вариантом осуществления локально деформируемый участок состоит из материала, выбранного из группы материалов, состоящей из волокнистых материалов, стекловаты, меламиновой пены, гибкого пенополиуретана или их сочетаний.

Благодаря этим отличительным признакам, можно контролировать падение давления в канале, образованном пазом. В частности, локально деформируемый участок негерметично закупоривает паз и обеспечивает возможность прохождения газа в канале и в то же время вызывает существенное падение давления, предотвращающее возникновение потока и явления конвекции. Кроме того, локально деформируемый участок обеспечивает лучшее соответствие заглушки профилю гофра. Наконец, локально деформируемый заглушка обеспечивает возможность локальной деформации для компенсации производственных допусков различных элементов, с которыми он взаимодействует.

В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка включает в себя полосу сжимаемого материала на верхней поверхности, то есть на поверхности, обращённой к уплотнительной мембране. В соответствии с одним вариантом осуществления полоса представляет собой прикреплённую полосу. В соответствии с одним вариантом осуществления полоса имеет толщину от 1 до 2 мм. В соответствии с одним вариантом осуществления полоса выполнена, например, из волокнистого материала, меламиновой пены или другого материала. В соответствии с одним вариантом осуществления полоса имеет размеры, по существу равные размерам верхней поверхности заглушающего элемента, чтобы не создавать нежелательный обходной поток.

В соответствии с одним вариантом осуществления верхняя поверхность заглушки имеет профиль, способствующий локальной деформации, например, пилообразный профиль, перпендикулярный продольному направлению гофра.

В соответствии с одним вариантом осуществления гофр имеет первую боковую поверхность, наклонённую относительно направления толщины стенки резервуара, причём заглушка имеет вторую поверхность, наклонённую относительно упомянутого направления толщины резервуара для обеспечения скольжения заглушки по ширине гнезда при вставке гофра в паз.

Благодаря этим отличительным признакам, гофр автоматически размещается в вырезе заглушки при вставке гофра в паз. Фактически, взаимодействие между наклонной поверхностью гофра и наклонной поверхностью выреза позволяет просто и быстро обеспечить перемещение заглушки в канавке для правильного размещения выреза для ввода гофра. Кроме того, такие отличительные признаки позволяют перемещать заглушку без создания высоких напряжений на гофре, способных вызвать деформацию упомянутого гофра.

В соответствии с одним вариантом осуществления ширина заглушки больше или равна ширине гофра плюс удвоенная разница в ширине между пазом и гофром.

Поэтому заглушка имеет ширину, способную закупорить участок паза между гофром и теплоизолирующим барьером для любого положения гофра в пазу. В частности, ширина заглушки позволяет закупорить упомянутый участок паза, даже если гофр находится в крайнем боковом положении в пазу вследствие производственных и/или монтажных допусков.

В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка размещена в канавке с одной степенью свободы перемещения в направлении ширины.

В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка размещена в канавке так, чтобы не препятствовать перемещению в направлении толщины стенки резервуара между уплотнительной мембраной и теплоизолирующим барьером.

В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка включает в себя элемент для фиксации его в канавке, и выполненный с возможностью предотвращения перемещения упомянутой заглушки в направлении толщины стенки резервуара и обеспечения возможности перемещения в направлении ширины в канавке. В соответствии с вариантом осуществления, который не проиллюстрирован, фиксирующий элемент состоит из, по меньшей мере, двух крючков, закреплённых в по меньшей мере одном изоляционном блоке. В соответствии с одним вариантом осуществления заглушка включает в себя клин, размещённый, например, принудительно размещённый, между одним из изоляционных элементов, образующих промежуток, и изоляционной прокладкой так, чтобы удерживать заглушку в направлении толщины резервуара.

В соответствии с одним вариантом осуществления вырез образует кулачковую поверхность, по которой скользит гофр при размещении гофра в пазу.

В соответствии с одним вариантом осуществления продольное направление гофра включает в себя вертикальную составляющую относительно наземной системы координат, то есть составляющую в направлении силы тяжести.

В соответствии с одним вариантом осуществления резервуар включает в себя ряд канавок, причём упомянутые канавки ряда канавок пересекают соответствующий паз ряда пазов, причём упомянутые канавки имеют ширину больше, чем ширина соответствующих пазов, резервуар дополнительно включает в себя ряд заглушек, расположенных в соответствующей канавке, причём упомянутые заглушки имеют ширину больше, чем ширина паза, пересекаемого соответствующей канавкой, и меньше, чем ширина упомянутой канавки, причём заглушки имеют вырез, выполненный с возможностью ввода соответствующего гофра, при этом заглушки расположены в упомянутых канавках так, что вырез размещён в соответствующем пазу, а гофр размещён в упомянутом вырезе, и так, что заглушка закупоривает участок упомянутого паза, расположенный со стороны, выступающей относительно уплотнительной мембраны, создавая падение давления потока, циркулирующего в упомянутом пазу.

В соответствии с одним вариантом осуществления ряд параллельных гофров уплотнительной мембраны представляет собой первый ряд параллельных гофров уплотнительной мембраны, и продольное направление упомянутых гофров упомянутого первого ряда гофров представляет собой первое направление, причём уплотнительная мембрана дополнительно включает в себя второй ряд гофров, перпендикулярный первому ряду, продольное направление гофров второго ряда гофров образует второе направление, перпендикулярное первому направлению, а заглушки ряда заглушек расположены между двумя смежными гофрами второго ряда гофров.

В соответствии с одним вариантом осуществления резервуар включает в себя множество рядов заглушек, размещённых в соответствующих канавках, причём упомянутые ряды заглушек расположены с равным интервалом в продольном направлении гофров. Благодаря этим отличительным признакам, их эффект суммируется и создаёт последовательные падения давление в пазах, вмещающих соответствующие гофры.

Благодаря этим отличительным признакам, в стенке резервуара создаётся падение давления для всей упомянутой стенки резервуара. В частности, независимо от пути циркуляции потока в стенке резервуара, он столкнётся с одной из заглушек ряда заглушек.

В соответствии с одним вариантом осуществления резервуар включает в себя множество рядов заглушек, размещённых в соответствующих канавках. В соответствии с одним вариантом осуществления ряды заглушек расположены с равным интервалом в продольном направлении гофров так, что их эффект суммируется и создаёт последовательные падения давления в пазах, вмещающих соответствующие гофры. В соответствии с одним вариантом осуществления заглушки двух рядов заглушек разнесены друг от друга в продольном направлении гофров на расстояние 3 м. В соответствии с одним вариантом осуществления заглушки двух рядов заглушек разнесены друг от друга в продольном направлении гофров на расстояние 1 м.

В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, одна заглушка расположена в стенке резервуара, чтобы закупоривать участок паза, вмещающий гофр второго ряда гофров.

В соответствии с одним вариантом осуществления уплотнительная мембрана поддерживается теплоизолирующим барьером, причём гофры выступают в направлении несущей стенки.

В соответствии с одним вариантом осуществления уплотнительная мембрана представляет собой вспомогательную уплотнительную мембрану, теплоизолирующий барьер представляет собой основной теплоизолирующий барьер, причём гофры выступают в направлении к внутренней стороне резервуара, и резервуар дополнительно включает в себя вспомогательный теплоизолирующий барьер, удерживаемый на несущей стенке и поддерживающий вспомогательную уплотнительную мембрану, при этом основной теплоизолирующий барьер поддерживается вспомогательной уплотнительной мембраной, причём резервуар дополнительно включает в себя основную уплотнительную мембрану, поддерживаемую основным теплоизолирующим барьером и предназначенную для контакта с текучей средой в резервуаре, причём пазы образованы на нижней поверхности основного теплоизолирующего барьера.

В соответствии с одним вариантом осуществления уплотнительная мембрана представляет собой основную уплотнительную мембрану, теплоизолирующий барьер представляет собой основной теплоизолирующий барьер, причём гофры выступают в направлении наружной стороны резервуара, и резервуар дополнительно включает в себя вспомогательный теплоизолирующий барьер, удерживаемый на несущей стенке и поддерживающий вспомогательную уплотнительную мембрану, причём основной теплоизолирующий барьер поддерживается вспомогательной уплотнительной мембраной, основная уплотнительная мембрана поддерживается основным теплоизолирующим барьером и предназначена для контакта с текучей средой в резервуаре, при этом гофры образованы на верхней поверхности основного теплоизолирующего барьера.

Такой резервуар может образовывать часть наземного хранилища, например, для хранения СПГ, или может быть установлен на прибрежной или глубоководной плавучей конструкции, в частности, на метановозе, плавучей установке для регазификации и хранения газа (FSRU), плавучей установке для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) и т.д.

В соответствии с одним вариантом осуществления судно для транспортировки холодного жидкого продукта включает в себя двойной корпус и вышеупомянутый резервуар, расположенный в двойном корпусе.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение также обеспечивает способ загрузки или разгрузки судна, в котором холодный жидкий продукт подают по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или наоборот.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение также обеспечивает систему передачи холодного жидкого продукта, причём система включает в себя вышеупомянутое судно, изолированные трубопроводы, расположенные так, чтобы соединять резервуар, установленный в корпусе судна, с плавучим или береговым хранилищем, и насос для подачи потока холодного жидкого продукта по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из резервуара судна к плавучему или береговому хранилищу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение станет более понятным, и другие задачи, детали, признаки и преимущества станут более очевидными при изучении следующего далее описания конкретных вариантов осуществления изобретения, приведенных лишь в качестве неограничивающей иллюстрации со ссылкой на приложенные чертежи.

Фиг. 1 представляет частичный вид в перспективе теплоизолирующего барьера стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара.

Фиг. 2 представляет вид сверху изоляционного элемента теплоизолирующего барьера, показанного на фиг. 1.

Фиг. 3 представляет местный вид в разрезе теплоизолирующего барьера, на который опирается гофрированная уплотнительная мембрана, включающая в себя гофр, размещённый в пазу теплоизолирующего барьера, иллюстрирующий разные возможные положения гофра в пазу.

Фиг. 4 представляет местный вид в перспективе теплоизолирующего барьера, на который опирается уплотнительная мембрана, и который включает в себя заглушка в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 5 представляет схематический вид в перспективе заглушки, который может быть использован в теплоизолирующем барьере, показанном на фиг. 4.

Фиг. 6 представляет собой схематический вид сверху теплоизолирующего барьера стенки резервуара, иллюстрирующий сеть пазов, предназначенных для ввода гофров уплотнительной мембраны, и ряды заглушек, расположенных в упомянутом теплоизолирующем барьере.

Фиг. 7 представляет схематический местный вид в перспективе теплоизолирующего барьера, на который опирается уплотнительная мембрана, и который включает в себя заглушку в соответствии со вторым вариантом осуществления.

Фиг. 8 представляет схематический вид в перспективе теплоизолирующего барьера, на который опирается уплотнительная мембрана, и который включает в себя заглушку в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг. 9 представляет схематический вид в перспективе теплоизолирующего барьера, на который опирается уплотнительная мембрана, и который включает в себя заглушку в соответствии с четвертым вариантом осуществления перед установкой его в теплоизолирующий барьер.

Фиг. 10 представляет вид, аналогичный виду, показанному на фиг. 9, иллюстрирующий теплоизолирующий барьер после установки заглушки в теплоизолирующий барьер.

Фиг. 11 представляет местный вид в разрезе стенки резервуара, включающей в себя заглушки в соответствии с пятым вариантом осуществления.

Фиг. 12 представляет подробный вид в разрезе стенки резервуара, показанной на фиг. 11, на уровне заглушки стенки резервуара.

Фиг. 13 представляет схематическое представление с вырезом танкера-метановоза, включающего в себя герметичный и теплоизоляционный резервуар, и терминала для загрузки/разгрузки этого резервуара.

Фиг. 14 представляет вид сверху изоляционной панели теплоизолирующего барьера нижней стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара, схематически иллюстрирующий два ряда заглушек, расположенных в упомянутой изоляционной панели.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Условно выражения «внешний» и «внутренний» используются для определения положения одного элемента относительно другого со ссылкой на внутреннюю и внешнюю части резервуара.

Герметичный и теплоизоляционный резервуар для хранения и транспортировки криогенной текучей среды, например, сжиженного природного газа (СПГ), включает в себя множество стенок резервуара, каждая из которых имеет многослойную конструкцию.

Такая стенка резервуара включает в себя в направлении от наружной стороны к внутренней стороне резервуара вспомогательный теплоизолирующий барьер, прикрепленный к несущей конструкции вспомогательными удерживающими элементами, вспомогательную уплотнительную мембрану, поддерживаемую вспомогательным теплоизолирующим барьером, основной теплоизолирующий барьер, прикреплённый к вспомогательному теплоизолирующему барьеру, и основную уплотнительную мембрану, поддерживаемую основным теплоизолирующим барьером и предназначенную для контакта с криогенной текучей средой, содержащейся в резервуаре.

Несущая конструкция, в частности, может представлять собой самонесущую металлическую пластину или, в более общем смысле, может представлять собой жёсткую перегородку любого типа, имеющую подходящие механические свойства. Несущая конструкция, в частности, может быть образована корпусом или двойным корпусом судна. Несущая конструкция включает в себя множество стенок, определяющих общую форму резервуара, обычно многогранную форму. Некоторые резервуары также могут включать в себя только один теплоизолирующий барьер и одну уплотнительную мембрану, например, для хранения СНГ.

На фиг. 1 показан участок теплоизолирующего барьера, например, вспомогательного теплоизолирующего барьера, например, стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара для хранения текучей среды.

Теплоизолирующий барьер включает в себя множество смежных изоляционных панелей 1, прикреплённых к несущей конструкции. Изоляционные панели 1 имеют форму по существу прямоугольного параллелепипеда. Фиг 2 иллюстрирует такую изоляционную панель 1 на виде сверху.

Изоляционная панель 1 может быть выполнена из различных материалов или различных сочетаний материалов, в частности, из фанеры, вспененного полимерного материала, вспененного полимерного материала, армированного волокном. В вариантах осуществления изоляционная панель включает в себя одну или более металлических пластин, прикреплённых к её внутренней поверхности, для обеспечения возможности приваривания к гофрированным металлическим пластинам уплотнительной мембраны.

Как показано на фиг 1, каждая из изоляционных панелей 1 включает в себя слой 2 изоляционной прокладки, например, слой 2 вспененного полимерного материала, расположенный между внутренней жёсткой пластиной 3 и внешней жёсткой пластиной 4. Внутренняя жёсткая пластина 3 и внешняя жёсткая пластина 4 представляют собой, например, листы фанеры, приклеенные к упомянутому слою 2 вспененного полимерного материала. Слой 2 вспененного полимерного материала, в частности, может представлять собой слой вспененного материала на основе полиуретана. Слой 2 вспененного полимерного материала предпочтительно армирован стеклянными волокнами, способствующими уменьшению теплового сжатия.

Изоляционные панели 1 расположены смежно друг с другом параллельными рядами, отделёнными друг от друга промежутками 5, обеспечивающими функциональный монтажный зазор. Промежутки 5 заполнены теплостойкой прокладкой 6, показанной на фигурах 7-10. Теплостойкая прокладка 6 предпочтительно выполнена из пористого материала для предотвращения образования пустых пространств в теплоизолирующем барьере без полного предотвращения циркуляции газа в промежутках 5 между изоляционными панелями 1, например, циркуляции инертного газа, например, азота. Теплостойкая прокладка 6, например, выполнена из стекловаты, каменной ваты или гибкого синтетического вспененного материала с открытыми порами. Промежутки 5 имеют ширину порядка 10-60 мм, в частности, 30 мм.

Как показано на фигурах 1 и 2, внутренняя пластина 3 включает в себя два ряда взаимно перпендикулярных пазов 7, 8 для образования сети пазов. Каждый из рядов пазов 7, 8 параллелен двум противоположным сторонам изоляционных панелей 1. Пазы 7, 8 предназначены для ввода гофров 9, показанных, например, на фигурах 3 и 4, выступающих в направлении наружу резервуара, образованных на металлических пластинах 10 уплотнительной мембраны. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, внутренняя пластина 3 включает в себя три паза 7, проходящих в продольном направлении изоляционной панели 1, и девять пазов 8, проходящих в поперечном направлении изоляционной панели 1.

Кроме того, внутренняя пластина 3 оснащена небольшими металлическими пластинами 11, 12 для крепления края гофрированных металлических пластин 10 уплотнительной мембраны к изоляционным панелям 1. Небольшие металлические пластины 11, 12 протяжены в двух перпендикулярных направлениях, которые параллельны двум противоположным сторонам изоляционных панелей 1. Небольшие металлические пластины 11, 12 прикреплены к внутренней пластине 3, например, с помощью винтов, заклёпок или скоб. Небольшие металлические пластины 11, 12 расположены в выемках, образованных во внутренней пластине 3, так, что внутренняя поверхность небольших металлических пластин 11, 12 находится на одном уровне с внутренней поверхностью внутренней пластины 3. Внутренняя пластина 3 имеет по существу плоскую внутреннюю поверхность, за исключением возможных отдельных зон, например, пазов 7, 8 или выемок для размещения небольших металлических пластин 11, 12. Показанные металлический пластины 11 и 12 являются иллюстративным примером. Металлические пластины могут быть установлены в количествах, относительных размерах и положениях, отличных от показанных.

Внутренняя пластина 3 также может быть оснащена шпильками 13, выступающими в направлении внутрь резервуара и предназначенными для крепления основного теплоизолирующего барьера к изоляционным панелям 1. Шпильки 13 проходят через отверстия, образованные в небольших металлических пластинах 11, 12.

Уплотнительная мембрана содержит множество гофрированных металлических пластин 10, каждая из которых имеет по существу прямоугольную форму. Каждая гофрированная металлическая пластина 10 включает в себя первый ряд параллельных гофров 9, протяжённых в первом направлении, и второй ряд параллельных гофров 9, протяжённых во втором направлении. Направления двух рядов гофров 9 каждой металлической пластины 10 перпендикулярны друг другу. Гофры 9 выступают в направлении наружу резервуара, то есть в направлении несущей конструкции. Гофрированная металлическая пластина 10 включает в себя множество плоских поверхностей между гофрами 9. Гофры 9 гофрированных металлических пластин 10 размещены в пазах 7, 8, образованных во внутренней пластине 3 изоляционных панелей 1. Альтернативно, не показано на фигурах, гофры 9 также могут быть размещены в промежутках между изоляционными блоками.

Гофрированные металлические пластины 10, например, выполнены из сплава Инвар®: то есть сплава железа и никеля, коэффициент расширения которого обычно составляет от 1⋅10-6 до 2⋅10-6 K-1 включительно, или сплава железа с высоким содержанием марганца, коэффициент расширения которого обычно составляет порядка 7⋅10-6°K-1 Альтернативно, гофрированные металлические пластины 10 также могут быть выполнены из нержавеющей стали или алюминия.

Во время изготовления резервуара пазам 7, 8 придают такие размеры, чтобы обеспечивать зону регулировки расположения гофров 9 в резервуаре. В частности, пазы 7, 8 должны иметь размеры, позволяющие изменения размеров гофров 9, связанные с производственными допусками упомянутых гофров 9 гофрированных металлических пластин 10. Кроме того, эти размеры должны учитывать допуски на размещение изоляционных панелей 1 и гофрированных металлических пластин 10 относительно друг друга.

Фиг. 3 иллюстрирует центральное положение 35 и крайние положения 34, определяющие диапазон возможных положений гофра 9, размещённого в пазу 7 или 8. Предпочтительно паз 7 или 8 имеет такие размеры, чтобы иметь ширину 14 в направлении, перпендикулярном продольному направлению 15 гофра 9 и параллельном внутренней поверхности 16 внутренней пластины 3, которая больше или равна ширине 17 гофра 9 в упомянутом направлении плюс заданное значение допуска, соответствующее удвоенному допуску на размещение гофра 9 в пазу 7 по обе стороны от центрального положения 35.

За счёт таких размеров в пазах 7, 8 остаётся пространство между теплоизолирующим барьером и уплотнительной мембраной. Поэтому пазы 7, 8 могут образовывать сеть циркуляционных каналов. Такие каналы, непрерывно проходящие между уплотнительной мембраной и теплоизолирующим барьером по всей стенке резервуара, способствуют конвекционным движениям, в частности, в стенках резервуара, имеющих значительную вертикальную составляющую, например, в поперечных стенках резервуара. Сеть непрерывных каналов может создавать термосифонные явления, способствующие передачи тепла за счёт газовой конвекции в теплоизолирующем барьере.

Один аспект настоящего изобретения основан на идее предотвращения этих конвекционных движений в стенках резервуара. В связи с этим один аспект настоящего изобретения основан на идее ограничения длины каналов, образованных пазами 7, 8 теплоизолирующего барьера.

В соответствии с первым вариантом осуществления в один, несколько или все пазы 7, 8 теплоизолирующего барьера вставлены заглушки 18. Заглушки 18 размещены в пазах 7, 8 так, чтобы они находились между уплотнительной мембраной и теплоизолирующим барьером.

Фиг. 4 схематически иллюстрирует участок изоляционной панели на уровне паза 7, в котором размещён гофр 9 уплотнительной мембраны, и который включает в себя заглушку 18 в соответствии с первым вариантом осуществления.

Изоляционная панель 1 включает в себя выемку 19, в которой размещена заглушка 18 с одной степенью свободы перемещения. Выемка 19 проходит перпендикулярно продольному направлению 15 гофра 9. Ширина 20 выемки 19 в направлении ширины паза 7 больше, чем ширина 14 паза 7. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, паз 7 имеет наклонные боковые стенки, по существу параллельные гофру 9. Ширина 20 выемки 19 больше, чем максимальная ширина 14 паза 7, то есть на уровне соединения между пазом 7 и внутренней поверхностью 16 внутренней пластины 3. Выемка 19 пересекает паз 7. Другими словами, выемка 19 включает в себя центральный участок, общий с пазом 7, и два боковых участка, каждый из которых выходит в паз 7 по обе стороны гофра 9.

Выемка 19 в изоляционной панели 1 может быть изготовлено множеством способов, например, путём механической обработки, фрезерования или другим способом.

В данном случае заглушка 18 имеет, в общем, плоскую форму. Центральный участок заглушки 18 включает в себя вырез 21. Вырез 21 имеет форму, повторяющую форму выпуклой поверхности гофра 9. В частности, вырез 21 имеет вогнутую форму и имеет вогнутость, радиус кривизны которой предпочтительно идентичен радиусу кривизны гофра 9. Следовательно, внутренняя поверхность заглушки повторяет форму уплотнительной мембраны в пазу 7.

Заглушка 18 имеет толщину в продольном направлении 15 гофра 9, по существу равную толщине канавки 19, но без зажатия, так что заглушка 18 может легко перемещаться в канавке 19. Заглушка 18 имеет толщину, например, от 5 мм до 30 мм включительно, предпочтительно от 10 мм до 12 мм включительно. Кроме того, заглушка 18 имеет глубину в направлении толщины стенки резервуара, по существу соответствующую глубине канавки 19 в этом направлении. Другими словами, за исключением выреза 21, заглушка проходит по всей глубине паза 7 в направлении толщины стенки резервуара.

Посадка между выемкой 19 и заглушкой 18 в продольном направлении 15 гофра 9 обеспечивает возможность перемещения заглушки 18 в канавке 19 в направлении ширины канавки 19 без ограничения периферийного потока. Такая посадка предпочтительно способна ограничить или даже заблокировать перемещение заглушки 18 под собственным весом. Зазор составляет, например, порядка плюс/минус 0,1 мм.

Заглушка 18 может быть выполнена из одного материала или сочетания разных материалов.

В одном варианте осуществления заглушка 18 выполнена из одного материала. Материал выбран таким образом, чтобы обеспечивать возможность скользящего перемещения заглушки 18 в канавке 19. Такой материал представляет собой, например, пластик, например, пенопласт, поливинилхлорид (PVC), полиметилметакрилат (PMMA), полиэтилен (PE), полипропилен (PP) или вспененный или не вспененный полистирол (PS).

В одном варианте осуществления заглушка 18 выполнена из сочетания материалов, например, на основе пластика, покрытого слоем пористого материала на поверхности, взаимодействующей с уплотнительной мембраной. Пористый материал представляет собой, например, стекловату, меламиновую пену или войлок. Слой пористого материала обеспечивает циркуляцию инертного газа в заглушающем элементе 18 и в то же время создаёт падение давления потоков.

Заглушка 18 может быть покрыта на различных поверхностях, обращённых к стенкам гнезда 19, материалом, имеющим низкий коэффициент трения относительно материала, образующего канавку19. Следовательно, такое покрытие может быть выполнено из пластика, например, пенопласта, поливинилхлорида (PVC), полиметилметакрилата (PMMA), полиэтилена (PE), полипропилена (PP) или вспененного или не вспененного полистирола (PS).

Заглушка 18 также может быть выполнена из материала, механическая прочность и геометрия которого обеспечивают локальную деформацию поверхности, контактирующей с канавкой19 и/или уплотнительной мембраной при размещении его в требуемом положении. Локально деформируемая заглушка 18 обеспечивает компенсацию производственных допусков канавки 19 и/или уплотнительной мембраны. Например, заглушка 18 может быть выполнена из вспененного полистирола, имеющего плотность от 10 до 30 кг/м³.

Ширина 22 заглушки 18 в направлении ширины канавки 19 имеет значение между шириной 20 канавки 19 и шириной 14 паза 7 включительно. Предпочтительно ширина 22 заглушки 18 больше или равна ширине 14 паза 7 плюс удвоенный допуск на размещение гофра 9 в пазу 7 по обе стороны от центрального положения 35 гофра 9 в пазу 7. Кроме того, ширина 20 канавки 19 больше или равна ширине 22 заглушки 18, увеличенной на удвоенный упомянутый допуск для размещения гофра 9 в пазу 7.

Следовательно, заглушка 18 может быть размещена в канавке 19 в различных положениях вдоль направления ширины 20 канавки 19. Кроме того, независимо от положения заглушки 18 в канавке 19, заглушка 18 проходит по всей ширине 14 паза 7.

Эти различные возможные положения заглушки 18 позволяют разместить вырез 21 в пазу 7 для любого положения гофра 9 в упомянутом пазу 7.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, вырез 21 центрирован в направлении ширины заглушки 18, а канавка19 центрирована в пазу 7 в направлении ширины паза 7. Другими словами, канавка 19 симметрично относительно паза 7, а заглушка симметрична относительно выреза 21. Однако положение выреза 21 в направлении ширины 22 заглушки 18 и/или положение канавки 19 в направлении ширины 14 паза 7 могут отличаться от показанных на фиг. 4, и в то же время обеспечивать размещение упомянутого выреза 21, подходящее для всех возможных положений гофра 9 в пазу 7. Соответственно, в примере, который не проиллюстрирован, вырез может быть расположен асимметричным образом относительно заглушки 18, при этом канавка имеет асимметричные боковые участки относительно паза 7, так что вырез 21 может занимать все возможные положения в пазу 7 в направлении ширины паза 7.

Заглушку 18 предпочтительно размещают в канавке 19 на этапе заводского изготовления, то есть перед установкой изоляционной панели 1, удерживающей выемку 19, на несущей конструкции.

Во время установки уплотнительной мембраны в резервуаре, гофрированную металлическую пластину 10 размещают таким образом, чтобы гофр 9 разместился в пазу 7. Взаимосоответствующие формы выреза 21 и гофра 9 позволяют вырезу выполнять функцию кулачковой поверхности во время вставки гофра 9 в паз 7. Следовательно, гофр 9 имеет, по меньшей мере, одну внешнюю поверхность, две в показанном варианте осуществления, наклонённую относительно внутренней поверхности 16 внутренней пластины 3 изоляционной панели 1. Подобным образом вырез 21 имеет, по меньшей мере, одну внутреннюю поверхность (две в показанном варианте осуществления), наклонённую относительно упомянутой внутренней поверхности 16. Таким образом, при вставке гофра 9 в паз 7 внешняя поверхность гофра 9 опирается на внутреннюю поверхность выреза 21. Следовательно, взаимодействие внешней поверхности гофра 9 и внутренней поверхности выреза 21 во время вставки гофра 9 в паз 7 может вызвать перемещение заглушки 18 в канавке 19 в направлении ширины канавки 19. Следовательно, вставка гофра 9 в паз 7 обеспечивает автоматическое позиционирование заглушки 18 для размещения упомянутого гофра 9 в вырезе 21 заглушки 18.

Кроме того, взаимосоответствующие формы выреза 21 и гофра 9 позволяют заглушке 18 повторять форму герметичной мембраны в пазу 7. Следовательно, заглушка 18 протяжена на всем участке паза 7 между уплотнительной мембраной и нижней поверхностью паза 7 на уровне канавки 19. Другими словами, заглушка 18 закупоривает упомянутый участок паза 7 на уровне гнезда 19. Такое закупоривание не обязательно должно быть полностью герметичным. Однако закупоривание должно создавать падение давление, достаточное для предотвращения потоков, которые могут возникать в пазу 7 из-за конвекции в виде термосифонных явлений.

Фиг. 5 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления заглушки 18 в соответствии с первым вариантом осуществления, показанным на фиг. 4. В альтернативном варианте профиль заглушки 18, предназначенный для контакта с уплотнительной мембраной, имеет множество рёбер 23. В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, рёбра 23 проходят по внутренней поверхности заглушки 18 в направлении 22 ширины заглушки 18. Рёбра 23 способствуют локальной деформации заглушки 18, обеспечивая лучшее взаимодействие между внутренней поверхностью заглушки 18 и уплотнительной мембраной.

В соответствии с другим альтернативным вариантом, который не показан, на внутреннюю поверхность заглушки 18 добавлена полоса сжимаемого материала толщиной 1-2 мм. Аналогично рёбрам 23, эта полоса обеспечивает наилучшее соответствие заглушки 18 профилю гофра 9 и уплотнительной мембраны, с которыми он взаимодействует. Предпочтительно полоса имеет размеры, по существу равные размерам внутренней поверхности заглушки 18, чтобы не создавать нежелательный обходной поток.

Фиг. 6 схематически иллюстрирует участок теплоизолирующего барьера, например, участок вспомогательного теплоизолирующего барьера, стенки резервуара и иллюстрирует один пример расположения множества заглушек 18 в упомянутом теплоизолирующем барьере.

Заглушки 18 размещены с равным интервалом на множестве изоляционных панелей 1, пазы 7, 8 которых могут образовывать каналы для потока в стенке резервуара. В данном случае заглушка 18, в частности, расположена во всех пазах 7, пересекающих два заданных смежных паза 32 в ряду пазов 8, причём упомянутые заглушки 18 размещены в упомянутых пазах 7, расположенных между упомянутыми смежными пазами 32. Другими словами, заглушка 18 размещена в теплоизолирующем барьере во всех пазах 7, соединяющих два заданных смежных паза 32.

Следовательно, ряд заглушек 18 не позволяет потоку обойти заглушку 18 путём временного использования одного из перпендикулярных пазов 8.

Поэтому в варианте осуществления, показанном на фиг. 6, ряд заглушек 18 расположен в одной плоскости в наборе параллельных пазов 7, пересекающих упомянутую плоскость.

Заглушки 18 предпочтительно используются во всех пазах 7 или 8, имеющих вертикальную составляющую в наземной системе координат, например, в боковых стенках, коффердамах или скошенных стенках резервуара. Подобным образом заглушки 18 предпочтительно расположены в теплоизолирующем барьере нижней стенки резервуара во всех пазах 7 и 8.

Заглушки 18 предпочтительно расположены с равным интервалом 33 вдоль пазов 7, 8 так, что их эффект суммируется и создаёт последовательные падения давления в преобладающем направлении потока. Например, в случае гофров 9, имеющих вертикальную составляющую, заглушки 18 могут быть расположены вдоль упомянутых гофров 9 через каждые 3 м или каждый 1 м. В случае гофров 9 горизонтальной нижней стенки заглушающие элементы 18, например, расположены через каждый 1 м.

В контексте изоляционных панелей 1, имеющих вертикальную составляющую относительно наземной системы координат, заглушки 18 предпочтительно расположены близко к нижнему уровню на уровне пазов 7, 8, имеющих вертикальную составляющую. Поэтому расстояние, отделяющее заглушку 18 от теплостойкой прокладки 6, размещённой между двумя изоляционными панелями 1, недостаточно для образования потока в направлении нижней части резервуара между заглушкой 18 и упомянутой теплостойкой прокладкой 6, что ограничивает давление, которое может воздействовать на упомянутую теплостойкую прокладку 6.

Фиг. 14 иллюстрирует пример расположения заглушек 18 в контексте изоляционной панели 1, встроенной в нижнюю стенку герметичного и теплоизоляционного резервуара. В этом примере заглушки 18 расположены во всех пазах 7, 8, образованных в упомянутой изоляционной панели 1. заглушки 18 выровнены вдоль двух смежных краёв изоляционной панели 1, образуя два перпендикулярных ряда заглушек 18, имеющих по существу «L»-образную форму, в изоляционной панели 1. Если изоляционные панели 1, показанные на фиг. 14, расположены смежно друг с другом в нижней части резервуаров, ряды заглушек упомянутых смежных изоляционных панелей 1 выровнены друг с другом, образуя сеть заглушек во всех каналах, образованных пазами 7, 8 разных изоляционных панелей 1.

Максимальное расстояние между двумя рядами заглушек 18 выбрано так, чтобы падение давления, создаваемое с конкретной скоростью и считающееся допустимым, превышало гидростатическую нагрузку потока, которая должна быть ограничена. Такой коэффициент падения давления может быть легко определён в ходе испытаний путем установления потока в модели заглушки, изменения скорости потока и измерения перепада давлений между входной и выходной сторонами или численно. Нагрузка может быть вычислена с использованием интеграла изменения плотности ρзаданной текучей среды в направлении, заданном действием силы тяжести в рассматриваемом контуре циркуляции, и умножения его на универсальную гравитационную постоянную. Таким образом, для первой аппроксимации в двух вертикальных каналах высотой H (при соответствующих температурах Tf и Tc), сообщающихся на концах, для первой аппроксимации имеется перепад dP давлений, который удовлетворяет уравнению:

dP=(ρ(Tf)–ρ(Tc))*g*H.

Фиг. 7 иллюстрирует второй вариант осуществления. Элементы, идентичные или выполняющие те же функции, что и элементы, описанные выше со ссылкой на фигуры
1-6, обозначены теми же ссылочными позициями.

Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что канавки 19 образованы не в изоляционных панелях 1, а в промежутках 5 между двумя смежными изоляционными панелями 1. Такой вариант осуществления имеет преимущество, заключающее в отсутствии необходимости механической обработки изоляционной панели 1 для образования канавки 19. Нижняя поверхность канавки 19, на которую опирается заглушка 18, например, образована теплостойкой прокладкой 6, размещённой в промежутках 5.

В этом варианте осуществления гофрированную металлическую пластину 10 размещают на изоляционной панели 1 перед установкой заглушки 18 для определения положения гофра 9 в соответствующем пазу 7, 8. После определения положения гофра 9 в пазу 7, 8 заглушку 18 фиксируют в соответствующем положении на соответствующей стороне изоляционной панели 1. Заглушку 18 фиксируют, например, путём пришивания скобами, привинчивания или приклеивания к стороне изоляционной панели 1. В этом варианте осуществления заглушка 18 имеет толщину в продольном направлении 15 гофра 9, меньшую, чем промежуток 5.

Фиг. 8 иллюстрирует третий вариант осуществлениям. Элементы, идентичные или выполняющие те же функции, что и элементы, описанные выше со ссылкой на фигуры
1-6, обозначены теми же ссылочными позициями.

Аналогично второму варианту осуществления, третий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что канавка19 образована в промежутке 5 между двумя изоляционными панелями 1. Однако в этом варианте осуществления теплостойкая прокладка 6 включает в себя углубление 24, образующее нижнюю поверхность гнезда 19. Углубление 24 имеет характеристики ширины, аналогичные характеристикам, описанным выше в отношении ширины 20 канавки 19 в соответствии с первым вариантом осуществления. Таким образом, в третьем варианте осуществления заглушка 18 расположена на теплостойкой прокладке 6 в углублении 24 без крепления к стороне изоляционной панели 1. заглушка 18 может быть размещена перед размещением гофрированных пластин 10 на теплоизоляционном барьере.

Аналогично первому варианту осуществления, при вставке гофра 9 в паз 7, 8 взаимодействие между внутренней поверхностью выреза 21 и внешней поверхностью гофра 9 обеспечивает скольжение заглушки 18 в углублении 24 в направлении 22 ширины заглушки 18.

Заглушка 18 предпочтительно имеет толщину в продольном направлении 15 гофра 9, по существу равную ширине промежутка 5, обычно порядка 30 мм или даже 40 мм.

В варианте осуществления, который не проиллюстрирован, теплостойкая прокладка 6 не имеет углубления 24, причём заглушка 18 опирается на внутреннюю поверхность упомянутой теплостойкой прокладки 6. В этом варианте осуществления при размещении заглушки 18 в промежутке 5 на уровне паза 7 он выступает за пределы внутренних поверхностей изоляционных панелей 1, образующих упомянутый промежуток 5, например, на 1-3 мм. При размещении гофрированной металлической пластины 10 для вставки гофра 9 в паз 7 гофр 9, прижимающийся к заглушке 18, автоматически позиционирует заглушку 18 относительно паза 7, как описано выше. Кроме того, гофр 9, прижимающийся к заглушке 18, сжимает теплостойкую прокладку 6, расположенную под заглушкой 18, так, что заглушка 18 находится на одном уровне с внутренней поверхностью изоляционных панелей 1, образующих промежуток 5.

Фигуры 9 и 10 иллюстрируют четвёртый вариант осуществления изобретения. Элементы, идентичные или выполняющие те же функции, что и элементы, описанные выше со ссылкой на фигуры 1-6, обозначены теми же ссылочными позициями.

Четвёртый вариант осуществления отличается от третьего варианта осуществления тем, что заглушка дополнительно включает в себя клин 25, выступающий относительно внешней поверхности заглушки 18. Клин 25 выполнен с возможностью удлинения боковой поверхности заглушающего элемента 18 в направлении несущей стенки.

При размещении заглушки 18 клин 25 вставляется между теплостойкой прокладкой 6 и одной из изоляционных панелей 1, образующих промежуток 5, в котором размещена упомянутая теплостойкая прокладка 6. Вставка клина 25 между теплостойкой прокладкой 6 и изоляционной панелью 1 обеспечивает прижатие заглушки 18 к стороне изоляционной панели 1 и в то же время удерживает упомянутую заглушку 18. Клин 25 предпочтительно имеет сужение в несколько градусов, с одной стороны, для облегчения вставки а, с другой стороны, для содействия оптимальному размещению профиля заглушки 18 на поверхности уплотнительной мембраны. Такое сужение позволяет гарантировать, что положение заглушки 18 сохранится в течение срока службы резервуара.

В варианте осуществления, который не проиллюстрирован, фиксирующий элемент состоит из, по меньшей мере, двух крючков, прикреплённых к, по меньшей мере, одному изоляционному блоку, для блокировки перемещения в направлении толщины изоляционного блока или блоков и в то же время обеспечения возможности бокового перемещения заглушки 18.

Фигуры 11 и 12 иллюстрируют пятый вариант осуществления изобретения, подходящий для резервуара, включающего в себя вспомогательный теплоизолирующий барьер и основной теплоизолирующий барьер. Элементы, идентичные или выполняющие те же функции, что и элементы, описанные выше со ссылкой на фигуры 1-6, обозначены теми же ссылочными позициями.

Как показано на фиг. 11, стенка резервуара в соответствии с пятым вариантом осуществления включает в себя вспомогательную уплотнительную мембрану, гофры 9 которой выступают в направлении внутрь резервуара, опирающуюся на вспомогательный теплоизолирующий барьер. Основной теплоизолирующий барьер включает в себя множество основных изоляционных панелей 26 по существу в форме прямоугольного параллелепипеда. Основные изоляционные панели 26 включают в себя конструкцию любого типа, например, многослойную конструкцию, состоящую из слоя изоляционной прокладки, например, слоя 27 изоляционного вспененного полимерного материала, расположенного между внутренней жёсткой пластиной 28 и внешней жёсткой пластиной 29, например, листами фанеры. Основную уплотнительную мембрану получают путём сборки множества гофрированных металлических пластин 30.

Затем в основных изоляционных панелях 26 образуют пазы 7, 8 для размещения гофров 9. Пазы 7, 8 образуют во внешней жёсткой пластине 29 упомянутых основных изоляционных панелей 26 и, если применимо, также в изоляционной прокладке упомянутых основных изоляционных панелей 26.

Поэтому пятый вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что канавку19 для размещения заглушки 18 образуют в основной изоляционной панели 26. Кроме того, такие канавки19 и заглушки 18 имеют характеристики размеров и положений в резервуаре, аналогичные характеристикам канавок19 и заглушек 18, описанных выше со ссылкой на фигуры 1-6 в отношении первого варианта осуществления. Фиг. 12 иллюстрирует подробный вид в разрезе стенки резервуара, показанной на фиг. 11, на уровне заглушки 18 в канавке 19, пересекающем паз 7, вмещающий гофр 9, причём упомянутый паз 7, пересекаемый канавкой19, показан пунктирной линией на фиг. 12.

Другие детали и другие варианты осуществления, в частности, касающиеся вспомогательного и основного теплоизоляционных барьеров, элементов, закрепляющих теплоизолирующий барьер, и уплотнительных мембран, могут быть найдены в документе WO2016/046487, документе WO2013004943, а также в документе WO2014057221.

Описанная выше технология изготовления герметичного и теплоизоляционного резервуара может использоваться в резервуарах разных типов, например, для изготовления резервуара для хранения СПГ или СНГ в береговом сооружении или на плавучей конструкции, например, на танкере-метановозе или другом судне, включающего в себя множество уплотнительных мембран или только одну уплотнительную мембрану.

Обратимся к фиг. 13, вид с вырезом танкера-метановоза 70 иллюстрирует герметичный и изолированный резервуар 71 в общем призматической формы, установленный в двойном корпусе 72 судна. Стенка резервуара 71 включает в себя основной герметичный барьер, предназначенный для контакта с СПГ, содержащимся в резервуаре, вспомогательный герметичный барьер, расположенный между основным герметичным барьером и двойным корпусом 72 судна, и два теплоизолирующих барьера, расположенных соответственно между основным герметичным барьером и вспомогательным герметичным барьером и между вспомогательным герметичным барьером и двойным корпусом 72.

Как известно, трубопроводы 73 загрузки/разгрузки, расположенные на верхней палубе судна, могут быть соединены с помощью соответствующих соединителей с морским или портовым терминалом для передачи СПГ в резервуар 71 или из него.

Фиг. 13 иллюстрирует пример морского терминала, включающего в себя станцию 75 загрузки и разгрузки, подводный трубопровод 76 и береговое сооружение 77. Станция 75 загрузки и разгрузки представляет собой стационарное прибрежное сооружение, имеющее подвижную стрелу 74 и башню 78, поддерживающую подвижную стрелу 74. Подвижная стрела 74 удерживает связку изолированных гибких шлангов 79, которые могут быть соединены с трубопроводами 73 загрузки/разгрузки. Ориентируемая подвижная стрела 74 может быть адаптирован к метановозам всех размеров. Внутри башни 78 проходит соединительный трубопровод (не показан). Станция 75 загрузки и разгрузки позволяет выполнять загрузку и разгрузку метановоза 70 из берегового сооружения 77 и наоборот. Последнее имеет резервуары 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубопроводы 81, соединённые со станцией 75 загрузки или разгрузки подводным трубопроводом 76. Подводный трубопровод 76 позволяет передавать сжиженный газ между станцией 75 загрузки или разгрузки и береговым сооружением 77 на большое расстояние, например, 5 км, что позволяет останавливать метановоз 70 на большом расстоянии от берега во время операций загрузки и разгрузки.

Для создания давления, необходимого для передачи сжиженного газа, используются насосы, установленные на борту судна 70, и/или насосы, установленные в береговом сооружении 77, и/или насосы, установленные на станции 75 загрузки и разгрузки.

Хотя изобретение описано со ссылкой на несколько конкретных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничивается ими, и что оно включает в себя все технические эквиваленты и сочетания описанных средств, если они находятся в пределах объёма изобретения, определённого формулой изобретения.

В частности, канавки и заглушки описаны в различных вариантах осуществления в контексте вспомогательной уплотнительной мембраны, гофры которой размещены в пазах, выполненных на внутренней поверхности вспомогательных изоляционных панелей или на внешней поверхности основных изоляционных панелей в зависимости от того, выступают ли гофры в направлении наружу резервуара или внутрь резервуара соответственно. Однако такие пазы, канавки и заглушки также могут быть выполнены и установлены на уровне внутренней поверхности основных изоляционных панелей в контексте основной уплотнительной мембраны, имеющей гофры, выступающие в направлении наружу резервуара. Подобным образом такие пазы, канавки и заглушки также могут быть выполнены и установлены на уровне внутренней поверхности изоляционных панелей в контексте резервуара, включающего в себя только один теплоизолирующий барьер и только одну уплотнительную мембрану, имеющую гофры, выступающие в направлении наружу резервуара.

Подобным образом вышеизложенное описание в основном приведено в контексте пазов 7, вмещающих параллельные гофры 9 в первом направлении. Однако описание по аналогии применимо к заглушкам 18 и канавкам 19, позволяющим закупоривать пазы 8, вмещающие гофры 9 во втором направлении, перпендикулярном первому направлению. Следовательно, такие заглушки 18 могут быть выполнены с возможностью закупоривания пазов 7 и/или пазов 8.

Использование глагола «включать в себя» или «содержать» и производных форм не исключает наличия элементов или других этапов, отличных от изложенных в пункте формулы изобретения. Использование единственного числа для элемента или этапа не исключает наличия множества таких элементов или этапов, если не указано иное.

В формуле изобретения любая ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к области герметичных и теплоизоляционных резервуаров мембранного типа для хранения и/или транспортировки текучих сред, например, криогенной текучей среды. Герметичный и теплоизоляционный резервуар для текучей среды, в котором стенка резервуара включает в себя, по меньшей мере, один теплоизолирующий барьер и одну уплотнительную мембрану. Уплотнительная мембрана включает в себя ряд параллельных гофров (9), имеющих продольное направление (15), и плоские участки, расположенные между упомянутыми гофрами (9). Упомянутые гофры (9) выступают от плоских участков со стороны, выступающей относительно уплотнительной мембраны. Теплоизолирующий барьер расположен со стороны, выступающей от уплотнительной мембраны, теплоизолирующий барьер дополнительно включает в себя канавку (19). Ось по ширине упомянутой выемки (19) в направлении ширины паза (7, 8) пересекает упомянутый паз (7, 8), при этом упомянутая канавка (19) имеет ширину (20) больше, чем ширина паза (7, 8). Резервуар дополнительно включает в себя заглушку (18), расположенную в канавке (19). Заглушка имеет ширину (22) больше, чем ширина (14) паза (7, 8), при этом заглушка (18) имеет вырез (21), выполненный с возможностью ввода гофра (9). Заглушка (18) расположена в канавке (19) так, что вырез (21) расположен в пазу (7, 8), а гофр (9) размещён в вырезе (21), и так, что заглушка (18) закупоривает участок паза (7, 8), расположенный со стороны, выступающей от уплотнительной мембраны, создавая падение давления потока, циркулирующего в пазу (7, 8). Техническим результатом изобретения является снижение конвекции за счет создания герметичного и теплоизоляционного резервуара с уплотнительной мембраной, включающей в себя гофры. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Герметичный и теплоизоляционный резервуар для текучей среды, в котором стенка резервуара включает в себя, по меньшей мере, один теплоизолирующий барьер и одну уплотнительную мембрану,

уплотнительная мембрана включает в себя ряд параллельных гофров (9), имеющих продольное направление (15), и плоские участки, расположенные между упомянутыми гофрами (9), причем упомянутые гофры (9) выступают от плоских участков со стороны, выступающей относительно уплотнительной мембраны, причем теплоизолирующий барьер расположен со стороны, выступающей от уплотнительной мембраны,

теплоизолирующий барьер дополнительно включает в себя канавку (19), причём ось по ширине упомянутой выемки (19) в направлении ширины паза (7, 8) пересекает упомянутый паз (7, 8), при этом упомянутая канавка (19) имеет ширину (20) больше, чем ширина паза (7, 8),

резервуар дополнительно включает в себя заглушку (18), расположенную в канавке (19), причём заглушка имеет ширину (22) больше, чем ширина (14) паза (7, 8), при этом заглушка (18) имеет вырез (21), выполненный с возможностью ввода гофра (9),

заглушка (18) расположена в канавке (19) так, что вырез (21) расположен в пазу (7, 8), а гофр (9) размещён в вырезе (21), и так, что заглушка (18) закупоривает участок паза (7, 8), расположенный со стороны, выступающей от уплотнительной мембраны, создавая падение давления потока, циркулирующего в пазу (7, 8).

2. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 1, в котором теплоизолирующий барьер включает в себя множество смежных изоляционных элементов (1, 26), удерживаемых на несущей стенке.

3. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 2, в котором канавка (19) образована в изоляционном элементе (1, 26).

4. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 2, в котором канавка (19) образована в промежутке (5) между двумя смежными изоляционными элементами (1, 26).

5. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 4, в котором в промежутке (5) между двумя смежными изоляционными элементами (1, 26) расположена изоляционная прокладка (6), причём упомянутая изоляционная прокладка (6) образует нижнюю поверхность канавки (19).

6. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-5, в котором заглушка (18) выполнена из вспененного материала правильно выбранной плотности для обеспечения его деформации.

7. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 6, в котором заглушка (18) состоит из вспененного полистирола плотностью от 10 до 30 кг/м³.

8. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-5, в котором заглушка (18) включает в себя нижний участок, контактирующий с нижней поверхностью канавки (19), состоящий из жёсткого материала, и локально деформируемый участок (23), причём гофр (9) опирается на локально деформируемый участок (23).

9. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 8, в котором нижний участок заглушки (18), контактирующий с нижней поверхностью канавки, состоит из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя полипропилен, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиэтилен, синтетический пенопласт или их сочетания.

10. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 8 или 9, в котором локально деформируемый участок заглушки (18) включает в себя полосу сжимаемого материала на верхней поверхности заглушки (18).

11. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 8-10, в котором локально деформируемый участок (23) состоит из материала, выбранного из группы материалов, включающей в себя волокнистые материалы, стекловату, меламиновую пену, гибкий пенополиуретан или их сочетания.

12. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-11, в котором гофр (9) имеет первую боковую поверхность, наклонённую относительно направления толщины стенки резервуара, причём заглушка (18) имеет вторую поверхность, наклонённую относительно упомянутого направления толщины резервуара для обеспечения скольжения заглушки (18) по ширине (20) канавки (19) при вставке гофра (9) в паз (7, 8).

13. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-12, в котором ширина (22) заглушки (18) больше или равна ширине (17) гофра (9) плюс удвоенная разница в ширине между пазом (7, 8) и гофром (9).

14. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-13, в котором продольное направление (15) гофра (9) включает в себя вертикальную составляющую относительно наземной системы координат.

15. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-14, включающий в себя ряд канавок (19), причем упомянутые канавки (19) ряда канавок (19) пересекают соответствующий паз (7, 8) ряда пазов (7, 8), при этом упомянутые канавки(19) имеет ширину (20) больше, чем ширина (14) соответствующих пазов (7, 8), резервуар дополнительно включает в себя ряд заглушек (18), расположенных в соответствующей канавке (19), упомянутые заглушки (18) имеют ширину (22) больше, чем ширина (14) паза (7, 8), пересекаемого соответствующей канавкой (19), и меньше, чем ширина (20) упомянутой канавки (19), заглушки (18) имеют вырез (21), выполненный с возможностью ввода соответствующего гофра (9), причём заглушки (18) расположены в упомянутых канавках (19) так, что вырез (21) расположен в соответствующем пазу (7, 8), а гофр (9) размещён в упомянутом вырезе (21), и так, что заглушка (18) закупоривает участок упомянутого паза (7, 8), расположенный со стороны, выступающей относительно уплотнительной мембраны, создавая падение давления потока, циркулирующего в упомянутом пазу (7, 8).

16. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 15, в котором ряд параллельных гофров (9) уплотнительной мембраны представляет собой первый ряд параллельных гофров уплотнительной мембраны, и в котором продольное направление упомянутых гофров (9) упомянутого первого ряда гофров представляет собой первое направление, причём уплотнительная мембрана дополнительно включает в себя второй ряд гофров (9), перпендикулярный первому ряду, при этом продольное направление гофров второго ряда гофров образует второе направление, перпендикулярное первому направлению, а заглушки (18) ряда заглушек (18) расположены между двумя смежными гофрами (32) второго ряда гофров (9).

17. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по п. 15 или 16, включающий в себя множество рядов заглушек (18), размещённых в соответствующих канавках (19), причем упомянутые ряды заглушек (18) расположены с равным интервалом (33) в продольном направлении (15) гофров (9) так, что их эффект суммируется и создаёт последовательные падения давления в пазах (7, 8), вмещающих соответствующие гофры (9).

18. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-17, в котором уплотнительная мембрана удерживается теплоизолирующим барьером, причём гофры (9) выступают в направлении несущей стенки.

19. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-17, в котором уплотнительная мембрана представляет собой вспомогательную уплотнительную мембрану, теплоизолирующий барьер представляет собой основной теплоизолирующий барьер, причём гофры (9) выступают в направлении внутрь резервуара, и в котором резервуар дополнительно включает в себя вспомогательный теплоизолирующий барьер, удерживаемый на несущей стенке и поддерживающий вспомогательную уплотнительную мембрану, основной теплоизолирующий барьер поддерживается вспомогательной уплотнительной мембраной, при этом резервуар дополнительно включает в себя основную уплотнительную мембрану, поддерживаемую основным теплоизолирующим барьером и предназначенную для контакта с текучей средой в резервуаре, а пазы (7, 8) образованы на нижней поверхности основного теплоизолирующего барьера.

20. Герметичный и теплоизоляционный резервуар по любому из пп. 1-17, в котором уплотнительная мембрана представляет собой основную уплотнительную мембрану, теплоизолирующий барьер представляет собой основной теплоизолирующий барьер, причём гофры (9) выступают в направлении наружу резервуара, и в котором резервуар дополнительно включает в себя вспомогательный теплоизолирующий барьер, удерживаемый на несущей стенке и поддерживающий вспомогательную уплотнительную мембрану, причём основной теплоизолирующий барьер поддерживается вспомогательной уплотнительной мембраной, при этом основная уплотнительная мембрана поддерживается основным теплоизолирующим барьером и предназначена для контакта с текучей средой в резервуаре, а пазы (7, 8) образованы на верхней поверхности основного теплоизолирующего барьера.

21. Судно (70) для транспортировки холодного жидкого продукта, включающее в себя двойной корпус (72) и резервуар (71) по любому из пп. 1-20, расположенный в двойном корпусе.

22. Система передачи холодного жидкого продукта, включающая в себя судно (70) по п. 21, изолированные трубопроводы (73, 79, 76, 81), расположенные так, чтобы соединять резервуар (71), установленный в корпусе судна, с плавучим или береговым хранилищем (77), и насос для подачи потока холодного жидкого продукта по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из резервуара судна к плавучему или береговому хранилищу.

23. Способ загрузки или разгрузки судна (70) по п. 21, холодный жидкий продукт подают по изолированным трубопроводам (73, 79, 76, 81) из плавучего или берегового хранилища (77) в резервуар (71) судна или из резервуара судна к плавучему или береговому хранилищу.