NO303213B1 - Skip med en dome pÕ ÷vre dekk - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et skip med et skrog som har flere tverrskott i avstand fra hverandre i retning fra baugen til akterstevn, ballasttanker på motstående sider av skroget, et øvre dekk med minst en åpning mellom to nærliggende tverrskott, og en dom som dekker åpningen.

Fartøy som transporterer flytende gass og som er forsynt med et halvkuleformet tankdeksel av en konstruksjon uten skjelett, er kjent i faget og tankdekslet er vist på figur 8-12. På disse figurer er figur 12 et tverrsnitt av et skrog, figur 9 er et delvis langsgående snitt av et skrog, figur 10 er et delvis toppriss av et skrog og figur 11 er et delvis tverrsnitt a-a på figur 10 sett i pilenes retning.

Ekspansjonsskjøter 4 er anbragt i lengderetningen såvel som i tverretningen av et skip i et "benløst" tankdeksel 3 som består av et halvkuleformet skall-liknende element som er tilveiebrakt på et øvre dekk 2 for å skjerme en tank 1 med flytende gass fra omgivelsesluften og sjøvann. Tverrsnittet av ekspansjonsskjøten 4 har en lukket rektangulær form som vist på figur 11. Ekspansjonsskjøtene 4 er tilveiebrakt for å hindre at tankdekslet 3 bukles og at stor spenning oppstår ved skjøten mellom tankdekslet 3 og det øvre dekk 2 ved at deformasjonen av tankdekslet 3 absorberes og minsker spenningen frembrakt i tankdekslet 3 når tankdekslet 3 blir deformert på grunn av deformering av skroget.

Tidligere var det naturlig at en konstruksjon som for en stor del var påvirket av deformer ingen i et skrog, slik som tankdekslet 3 (f eks den øverste del av et kjøretøy for å frakte biler e.l. ) er forbundet med en konstruksjon for å absorbere de-formasjon slik som den ovennevnte ekspansjonsskjøt, for å unngå store påkjenninger forårsaket av skrogets langsgående bøyningsde-formasjon. Når det gjelder dette tankdeksel 3 som er formet som en halvkule, er interferenskraften som utøves mellom skroget og tankdekslet 3, størst lengst fremme og lengst bak og ved den venstre og høyre side, dessuten er ekspansjonsskjøtene 4 anbragt bare i sammen f øyningsretningen for den fremre og bakre ende og i sammenføyningsretningen for den venstre og bakre ende og selv om ekspansjonsskjøten 4 har god elastisitet i denne bredderetning er den meget stiv i lengderetningen slik at når det gjelder den nedre del vist på figur 8-10 vil meget stor interferenskrefter virke mellom tankdekslet 3 og det øvre dekk 2 og i praksis oppstår alle sprekker eller sveisebrudd i den ovennevnte nedre del i slike skip.

Det må bemerkes at et ringformet øvre dekk som er del av det øvre dekk 2 nærliggende kanten av en sirkulær åpning ikke inkluderer skjelettelement slik som små "ben" eller dragere og er laget som en fleksibel konstruksjon med braketter.

Som vist på figur 4 hadde slike skip i tillegg dessuten et tverrskott 16 nesten tvers over hele skroget og skrogets stivhet var derfor så stor at de ovennevnte interferenskrefter neppe kunne absorberes ved skrogets side.

Selv om ekspansjonsskjøter som nevnt ovenfor ofte har vært brukt i en kuppeloppbygning som for en stor del er blitt påvirket av deformeringen i et skrog, slik som et tankdeksel for et fartøy for flytende gass, var det ventet at det kunne oppstå problemer med slike ekspansjonsskjøter.

Hvis det derfor ikke ble brukt ekspansjonsskjøter i en slik konstruksjon ville det ovennevnte problem kunne elimineres, men for å oppnå dette måtte den relative forflytning mellom skroget og kuppelen som tidligere var absorbert av ekspansjons-skjøten, absorberes av en annen del, eller skrogets deformering som sådan måtte gjøres mindre.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveie-bringe et skip med en kuppel på øvre dekk hvor den relative deformering mellom skroget og kuppelen absorberes av en skrogkon-struksjon og et kort, sylindrisk element. Dette oppnås med skipet ifølge foreliggende oppfinnelse, slik det er definert med de i kravene anførte trekk.

Skipet har en kuppelen på øvre dekk, en kuppel anbragt mellom nærliggende tverrskott anordnet i skrogets baug/akterret-ning og som dekker en åpning i det øvre dekk idet kuppelen er halvkuleformet og har en stiv oppbygning og det videre er tilveiebrakt et kort sylindrisk element for å kople den runde kant av det halvkuleformede element til kanten av åpningen i det øvre dekk og skrogets tverrskott er laget som en fleksibel konstruksjon med en stor åpning.

I et skip med en kuppel på øvre dekk som ovenfor beskrevet, vil interferenskreftene mellom skroget og kuppelen, når et langsgående bøyemoment har virket mot skroget, bli absorbert av skrogets tverrskott som har en fleksibel konstruksjon, og dessuten blir det absorbert av det korte sylindriske elements platebøyning, idet dette element er anbragt mellom kuppelen og kanten i den sirkulære åpning på øvre dekk.

Det ovennevnte og andre formål, egenskaper og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå tydeligere ved hjelp av den følgende beskrivelse av en foretrukket utførelse av oppfinnelsen i forbindelse med de medfølgende tegninger.

Figur 1-7 viser et fartøy for flytende gass sammen med et tankdeksel ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, figur 1 viser et perspektivriss av en vesentlig del av et skrog i fartøyet, figur 2 viser et tverrsnitt av skroget, figur 3 viser et lengdesnitt av en vesentlig del av skroget, figur 4 viser et frontriss av et tverrskott i skroget, figur 5 viser et lengdesnitt langs midtlinjen i skroget, figur 6 viser et perspektivriss av en midtre del av skroget, og figur 7(a), 7(b) og 7(c) viser skjematiske riss av tankdekslets virkemåte og det korte sylindriske element, figur 8-12 viser fartøyet for flytende gass sammen med et tankdeksel av kjent teknikk, idet figur 8 viser et tverrsnitt av et skrog i fartøyet, figur 9 viser et langsgående snitt av skroget, figur 10 viser et toppriss av skroget, figur 11 viser et tverrsnitt av en ekspansjonsskjøt i tankdekslet (et tverrsnitt a-a sett i pilenes retning på figur 10) og figur 12 viser et frontriss som viser skrogets tverrskott og figur 13-24 viser grafisk en FEM-modell av et fartøy for flytende gass med et tankdeksel ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen og av kjent teknikk, samt resultatene av analyser basert på FEM-modellen idet figur 13 viser en grafisk fremstilling av en FEM-modell av en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, figur 14 viser en grafisk fremstilling av vertikale forskyvninger av de respektive deler av tverrskottet i skroget, figur 15 viser en grafisk fremstilling av en FEM-modell av tankdekslet, figur 16 viser en grafisk fremstilling av en FEM-modell av et tankdeksel av kjent teknikk, figur 17 viser en grafisk fremstilling av hovedspenningene som genereres ved ekspansjonsskjøtens bunn rettet mot venstre og høyre, på grunn av skrogets langsgående bøyemoment, figur 18 viser en grafisk fremstilling av liknende hovedspenninger som genereres på grunn av tankdekslets indre trykk, figur 19 viser en grafisk fremstilling av hovedspenningen som genereres ved midten av tankdekslets bunn på grunn av skrogets langsgående bøyemoment, figur 20 viser en grafisk fremstilling av hovedspenningene som genereres på samme sted på grunn av et indre trykk i tankdekslet, figur 21 viser en grafisk fremstilling av hovedspenningene som genereres på midten av den korte sylindriske del i en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, på grunn av skrogets langsgående bøyemoment, figur 22 viser grafisk fremstilling av hovedspenningene som genereres på samme sted på grunn av et indre trykk i tankdekslet, figur 23 viser et perspektivriss som viser deformeringer som genereres ved midten av den korte sylindriske del i en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, på grunn av skrogets langsgående bøyemoment, og figur 24 viser et perspektivriss som viser deformasjoner generert på midtlinjesiden av den samme korte sylindriske del på grunn av skrogets langsgående bøyemoment.

Det følgende er en beskrivelse av et fartøy for flytende naturgass (LNG-fartøy) sammen med et tankdeksel ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, med henvisning til tegningene hvor figur 1 viser et perspektivriss av en vesentlig del av et skrog, figur 2 viser et tverrsnitt av skroget, figur 3 viser et deltverrsnitt av skroget, figur 4 viser et frontriss av et tverrskott i skroget, figur 5 viser et lengdesnitt langs midtlinjen i skroget og figur 6 viser et perspektivriss av en midtre del av skroget.

Mellom nærliggende tverrskott 16, 16 i skroget anordnet i retningen baug-akterende, er det på figur 1-6 anbragt en sfærisk tank 1 for flytende gass plassert på et underlagsdekk 5 via en sylindrisk kant 6 slik at den vender oppover gjennom en sirkulær åpning i et øvre dekk 2 og slik at den dekker den øvre del av denne tank 1 for å skjerme den fra den omliggende luft og sjøvann idet tankdekslet 3 har en "benløs" konstruksjon formet som en halvkule med en stiv konstruksjon forbundet til det øvre dekk 2 via et kort sylindrisk element 7 som er tilkoplet en ringformet åpning i det øvre dekk 2. Tankdekslet 3 er ikke forsynt med en ekspansjonsskjøt og følgelig har tankdekslet 3 en stabil konstruksjon.

På den annen side er tverrskottet 16 i skroget forsynt med store åpninger 16' som har stor bredde i skrogets bredderet ning, som vist på figur 4 og 6 hvilket resulterer i en fleksibel konstruksjon og av disse store åpninger er de store åpninger 16' på motstående sider tilveiebrakt inn i sideballasttanker 10. Hittil har skip ikke vært forsynt med en slik stor åpning 16' og sideballasttankene 10 delt i to tanker fremme og bak. I den viste utførelse av oppfinnelsen, brukes skottet 16 i ballasttanken 10 som store avstivere 21 og tanken 10 danner en enkelt tank i den fremre og bakre del. Problemet med sikkerhet ved oversvømmelse som følge av de store åpninger 16' er løst ved å isolere de respektive rom ved hjelp av vanntette plater 17, tverrskott 16, ballasttankvegger 18, et bunndekk 5 og støtteplate 19.

I tillegg er en ringformet øvre fleksibel dekkdel 20 uten avstiverelement som vist på lukeåpningen på figur 1, anbragt nærliggende den sirkulære åpnings kant i det øvre dekk 2. Disse figurer viser langsgående skott 9, tverrdekkdeler 11 og sideplat-er 12.

Når et langsgående bøyemoment 8 har virket mot skroget vil delen som består av den ringformede øvre dekkdel 20 omgitt av de langsgående skott 9, ballasttankene 10 og tverrdekkdelene og tankdekslet 3, som helhet har stor stabilitet mot bøyemomentet 8 på grunn av at tankdekslet 3 ikke har noen ekspansjonsskjøt og selve tankdekslet 3 er vesentlig stabilt. Sammenliknet med deformeringsgraden 13 av sideplatene 12 forårsaket av bøyemomen-tet 8, vil en deformeringsgrad 14 av den del som er sammensatt av den ringformede øvre dekkdel 20 og tankdekslet 3 mot siden av skroget, være liten, med en faktor på omtrent 1/4-1/5.

På dette tidspunkt vil tverrskottet 16 deformeres som vist av de stiplede linjer på figur 4 og derved absorbere den relative deformering mellom skroget og tankdekslet 3. Ved å gjøre også den ringformede øvre dekkdel 20 fleksibel uten avstiver, kan det bidra til å absorbere relativ deformering mellom tankdekslet 3 og skroget.

På denne måte vil interferenskrefter mellom skroget og tankdekslet 3, generert av det langsgående bøyemoment 8, kunne bli absorbert av skrogets side og slik vil interferenskreftene som virker mot skjøtene mellom tankdekslet 3 og det øvre dekk 2 som tidligere var årsak til eventuell skade, reduseres vesentlig.

Ved dessuten å anbringe det korte sylindriske element 7 mellom det halvkuleformede element 3 og det øvre dekk 2 kan dette korte sylindriske element bedre absorbere de ovennevnte interferenskrefter på grunn av platebøyning av den sylindriske plate som danner det korte sylindriske element 7.

Virkningene av det korte sylindriske element 7 vil nå bli forklart med henvisning til figur 7(a), 7(b) og 7(c). Når et langsgående bøyemoment 8, som vist på figur 1 har virket mot skroget, siden tankdekslet 3 gjerne deformeres til en elliptisk form i bak- og fremretningen, vil det deformeres utover fremme og bak og innover ved sidedelene, men ettersom det korte, sylindriske element 7 har ytterst liten stivhet sammenliknet med tankdekslet 3, vil bøyningsdeformering oppstå som vist av de stiplede linjer på figur 7(b) og 7(c) og derved gjøre absor-beringen av den relative deformering mellom tankdekslet 3 og skroget, mer effektiv.

I det viste fartøy for flytende gass med tankdekslet, vil de relative interferenskrefter mellom skroget og tankdekslet 3 som oppstår når skroget eventuelt deformeres av en vektbelast-ning eller av bølger, på denne måte for det meste bli absorbert av den fleksible skrogoppbygning, som det korte sylindriske element 7, den ringformede øvre dekkdel 20, skrogets tverrskott 16 og liknende.

Det må bemerkes at det sylindriske elements 7 høyde i den viste utførelse er omtrent 1,5 m for en radius av omtrent 20 m i tankdekslet 3.

For å få bekreftet effekten av oppfinnelsen i forbindelse med den ovennevnte foretrukne utførelse, ble det laget en numerisk modell av en blokk på den ene side av en romlengde hvor det ble plassert et tverrskott, som vist på figur 13, tatt ut fra et skrog, en tank og et tankdeksel for en LNG-laster forsynt med et halvkuleformet tankdeksel uten ekspansjonsskjøt og tverrskott med store åpninger og resultatene som ble oppnådd når FEM (Finite Element Method) -analysen ble utført under lasting av et langsgående bøyemoment for et skrog på 650 000 tonn.m (en benevningsverdi for skipet) på modellens fremre og bakre endeflate, er vist i det følgende.

Når det gjelder de vertikale forskyvninger av de respektive deler i tverrskottet, vil de vertikale forskyvninger i det øvre dekk 2, det andre dekk 22 og underdekket 5 sett i det langsgående tverrsnitt vist på høyre side av figur 14, ha verdiene som er vist på figur 14 med de respektive krysspunkter for det øvre dekk 2, det andre dekk 22 og under dekket 5, respektive sideplatene 12 som referansepunkt, og som det vil fremgå fra figur 4, vil tverrskottet 16 på grunn av den store åpning 16', bli deformert i planet og i samsvar med tankdekslets 3 forskyvning vil det heves ved de respektive sider av midtlinjen. Det må bemerkes at når det gjelder omfanget og størrelsen av den effektive store åpning 16', er det gunstig at åpningene 16' er utformet slik at de strekker seg nesten over hele bredden av skroget og at størrelsen er omtrent 30% eller mer av tverr-snittsarealet for skroget.

For å bekrefte en reduksjon i spenningsnivået sammenliknet med tidligere kjente konstruksjoner, ble det bearbeidet og analysert en FEM-modell av et tankdeksel ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen som vist på figur 15 og en FEM-modell av et tankdeksel av kjent type, vist på figur 16.

Belastningen brukt i denne FEM-analyse var de følgende to typer (benevningsverdiene for LNG-lasteren ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen): (1) langsgående bøyemoment i skroget 650 000 tonn.m (grus), (2) innertrykk i tankdekslet: 0,15 kg/cm<2>(positivt, målt trykk).

I konstruksjonen av kjent type ble spenningsverdien som ble generert ved bunnen av ekspansjonsskjøten 4 og hvor en sprekkskade oppsto, vist som resultat av FEM-analysen, til å være 79 kg/mm<2>som vist på figur 17 for et langsgående bøyemoment i skroget på 650 000 tonn.m og å være 26 kg/mm<2>som vist på figur 18 for et indre trykk på 0,15 kg/cm<2>. Videre var spenningsverdien ved skjøten mellom bunndelen av tankdekslet 3 og det øvre dekk 2, hvor sprekker oppsto i den kjente modell, vist å være 13 kg/mm<2>(figur 19) for skrogets langsgående bøyemoment på 650 000 tonn.m og å være 17 kg/mm<2>(figur 20) for innertrykket.

I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen ble det ved skjøten 15 mellom det korte sylindriske element 7 og det øvre dekk 2, vist en spenningsverdi på 12 kg/mm<2>(figur 21) for skrogets langsgående bøyemoment på 650 000 tonn.m og å være 4,2 kg/mm<2>(figur 22) for innertrykket og således var spenriingsver-diene meget redusert sammenliknet med den tidligere kjente konstruksjon.

Den ovennevnte spenningsreduksjonsvirkning fra oppfin nelsen innebærer, ved siden av effekten av de store åpninger 16' i skrogets tverrskott 16, at det korte sylindriske element deformeres fleksibelt og absorberer den relative forflytning mellom tankdekslet 3 og skroget og dette bekreftes i den ovennevnte FEM-analyse.

På figur 23 og 24 kan med andre ord det korte sylindriske element 7 mellom tankdekslet 3 og det øvre dekk 2, absorbere den relative forflytning derimellom uten å frembringe stor spenning som følge av deformering i retningen utenfor dets overflate.

Selv om et fartøy for transport av flytende gass med et tankdeksel er blitt beskrevet i en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, er ikke oppfinnelsen begrenset til bare den beskrevne utførelse, men kan vanligvis praktiseres i et hvilket som helst skip med en kuppel på øvre dekk og f eks kan den brukes i en fritidslekter med et halvrundt tak. Spesielt med henblikk på utformingen av det halvrunde element eller det korte sylindriske element, vil uttrykket ikke begrenses til en sfærisk eller sylindrisk form, men når det gjelder kuppelen kan den være en polygonal pyramide som nærmer seg en halvkule (for så vidt dårlig mekanisk styrke på grunn av de knekkede linjer) og med henblikk på det korte sylindriske element kan dette være sirkulært, konisk formet.

Som beskrevet vil et skip med en kuppel på øvre dekk ha den fordel at, ettersom ekspansjonsskjøten ikke behøver å være i kuppelen, er det mulig å eliminere skader på skjøten mellom kuppelen og skroget som tidligere oppsto som bivirkninger av eks-pansjonsskjøten og også arbeidskostnader i forbindelse med fremstilling og montering av ekspansjonsskjøten, kan reduseres vesentlig.

Claims (2)

1. Skip med et skrog som har flere tverrskott (16) i avstand fra hverandre i retning fra baugen til akterstevn, ballasttanker på motstående sider av skroget, et øvre dekk med minst en åpning mellom to nærliggende tverrskott (16), og en dom (3) som dekker åpningen, KARAKTERISERT VED at domen (3) er halvkuleformet med en stiv struktur uten skjøter, at et sylindrisk legeme (7)med relativt kort aksial lengde forbinder skallelementets perifere kantparti med den perifere kant i det øvre dekks (2) åpning, at hvert tverrskott (16) er gjort fleksibel ved at strukturen omfatter gjennomgående, relativt store åpninger, og at ballasttankene og tverrskottene (16) er sammenbygget for å frembringe vanntette strukturer.

2. Skip ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at skipet videre omfatter en sfærisk tank anordnet mellom skrogets tilstøtende tverrskott (16) og som rager opp gjennom det øvre dekks åpning, idet domen (3) dekker det øvre parti av den sfæriske tank.