Термоизоляционная герметичная стенка емкости из полимерных композиционных материалов для сжиженного природного газа

Термоизоляционная герметичная стенка емкости из полимерных композиционных материалов для сжиженного природного газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания танков для перевозки жидких грузов и сжиженных газов в емкостях с теплоизоляцией.

Известна конструкция герметичной термоизолированной емкости, встроенной в несущую конструкцию корпуса судна, состоящая из блоков, прикрепленных к корпусу судна с помощью механического крепления и включающих первичную и вторичную теплоизоляционные панели, первичный герметизирующий слой из металла, контактирующий с перевозимым грузом, закрепленный на блоках путем приварки к опорам блока, и расположенный между панелями вторичный герметизирующий слой. Блоки соединены между собой с использованием полос герметизирующих слоев и термоизоляционных материалов, размещенных в зазорах между блоками (United States Patent, No 5586513, В63В 25/16, Dec. 24, 1996) - прототип.

Однако предварительно изготовленные блоки, из которых состоит емкость, не включают непосредственно в себя первичный герметизирующий слой, поэтому требуется выполнять трудоемкую сварку герметизирующего слоя в корпусе судна.

Кроме того, в конструкции теплоизоляционных панелей применяется армирование термоизоляционного материала стеклотканью, что ухудшает ее теплоизоляционные свойства и увеличивает массу.

Крепление вторичного герметизирующего слоя и массивных теплоизоляционных панелей между собой осуществляется с использованием клеевого состава, что может снизить надежность конструкции вертикальных стенок и крыши емкости, особенно в случае повреждения первичного герметизирующего слоя.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение трудоемкости производства и сборки емкости в корпусе судна при одновременном повышении надежности конструкции и улучшении ее теплоизоляционных свойств.

Это достигается тем, что известная термоизоляционная герметичная стенка емкости для сжиженного природного газа состоит из закрепленных с помощью механического крепления на корпусе судна блоков, включающих первичную и вторичную теплоизоляционные панели, закрепленный на блоках первичный герметизирующий слой и расположенный между ними вторичный герметизирующий слой. Блоки соединены между собой с использованием полос герметизирующих слоев и размещенных в зазорах между блоками термоизоляционных материалов. По изобретению ее блоки имеют единую обформовку со всех сторон из полимерных композиционных материалов (ПКМ), образуя замкнутый объем, одновременно охватывающий первичную и вторичную теплоизоляционные панели. Блоки включают в себя первичный герметизирующий слой, прикрепленный непосредственно к панелям путем наклейки снаружи на обформовку первичной теплоизоляционной панели с частичным переходом на обформовку вторичной теплоизоляционной панели. Зазоры между панелями блоков закрыты полосами соответствующего герметизирующего слоя, прикрепленными к панелям путем их наклейки на участки первичного герметизирующего слоя у краев панелей.

Кроме того, на внутренней стороне стенки емкости имеется слой из ПКМ, наформованный на первичный герметизирующий слой первичной теплоизоляционной панели и на его полосы.

При этом первичная и вторичная теплоизоляционные панели имеют индивидуальные обформовки из ПКМ со всех сторон, причем вторичный герметизирующий слой вклеен между указанными обформовками первичной и вторичной теплоизоляционных панелей.

Герметизирующие полосы, закрывающие зазоры между панелями блоков, приклеены таким образом, чтобы они в зазорах располагались ниже поверхности панелей на 0,03-0,08 ширины полосы в пределах зазора соответствующего герметизирующего слоя.

В термоизоляционных панелях в качестве теплоизолирующего материала использован пенопласт низкой плотности или сыпучие материалы, например, перлит.

Механический крепеж блоков к корпусу судна представляет собой приваренные к корпусу судна бобышки и закрепленные на них шпильки, пропущенные через зазоры между панелями блоков и оснащенные прижимным диском и гайкой.

При этом вторичная теплоизоляционная панель имеет уступы под крепеж для установки блоков к корпусу судна.

Наличие обформовки блоков со всех сторон из ПКМ, образуя единый замкнутый объем, охватывающий первичный и вторичный теплоизоляционные панели, повышает надежность конструкции блоков и стенки емкости в целом, а включение гибкого первичного герметизирующего слоя в предварительно изготавливаемые блоки, наклеенного снаружи на обформовку первичной теплоизоляционной панели с переходом на обформовку вторичной теплоизоляционной панели, существенно снижает трудоемкость изготовления и сборки стенки емкости.

Наформованный поверх первичного герметизирующего слоя первичной теплоизоляционной панели и поверх его полос слой обшивки из ПКМ, например, из стеклопластика, увеличивает ударную прочность при ударах перевозимого в емкости сжиженного газа, а также выступает в качестве дополнительного герметизирующего слоя.

Наличие полос герметизирующих слоев над зазорами между блоками, наклеенных на участки первичного герметизирующего слоя, обеспечивают его целостность.

Оформление герметизирующих полос, закрывающих зазоры между панелями блоков, приклеенных таким образом, чтобы они в зазорах располагались ниже поверхности панелей на 0,03-0,08 ширины каждой полосы в пределах зазора первичного или соответственно вторичного герметизирующего слоя, необходимо для создания компенсаторов термических и статических деформаций в полосе соответствующего герметизирующего слоя.

Выполнение индивидуальной обформовки из ПКМ со всех сторон первичной и вторичной теплоизоляционных панелей, образуя замкнутые конструкции, позволяет использовать широкий спектр термоизоляционных материалов, в том числе сыпучих, тем самым позволяя улучшить теплоизоляционные свойства стенки емкости, а также уменьшить ее массу и габариты.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется рисунками, где представлены:

- предварительно изготавливаемый блок стенки, из которых собирается термоизоляционная герметичная стенка емкости из ПКМ для сжиженного природного газа (фиг.1);

- поперечное сечение предварительно изготовленного блока (фиг.2);

- поперечное сечение предварительно изготовленного блока с индивидуальными обформовками из ПКМ первичной и вторичной теплоизоляционных панелей (фиг.3);

- фрагмент поперечного сечения стенки емкости в сборе (фиг.4). Предлагаемая термоизоляционная герметичная стенка емкости из ПКМ для сжиженного природного газа включает блоки 1 (фиг.1), состоящие из первичной 2 и вторичной 3 теплоизоляционных панелей, включающих первичный герметизирующий слой 4, выполненный из гибкого материала, и размещенный между панелями вторичный 5 герметизирующий слой и общую обформовку 6 из ПКМ со всех сторон блока (фиг.2, 3). В качестве гибкого материала могут быть использованы металлическая фольга или полимерные пленки, например, полиэтилентерефталатная или полиимидная металлизированные пленки.

Теплоизоляционные панели состоят из термоизоляционного материала, например пенопласта низкой плотности. Они могут иметь индивидуальную обформовку из ПКМ со всех сторон 7, 8 (фиг.3), образуя замкнутую конструкцию, что позволяет использовать в качестве термоизоляционного материала панелей сыпучие термоизоляционные материалы, например перлит. В этом случае вторичный герметизирующий слой расположен между индивидуальными обформовками первичной и вторичной термоизоляционных панелей.

Вторичная теплоизоляционная панель имеет форму правильного параллелепипеда с уступами 9 для крепления к корпусу судна 10 (фиг.2, 4). Уступы расположены примерно на половине высоты вертикальной стенки панели и имеют ширину, достаточную для размещения элемента крепления блока (фиг.4).

Первичная теплоизоляционная панель выполнена в форме правильного параллелепипеда и располагается на верхней поверхности вторичного герметизирующего слоя. Панель имеет меньшие в плане размеры по сравнению с вторичной панелью настолько, чтобы оставалась площадка на вторичной панели, одинаковая со всех сторон, для крепления полосы вторичного герметизирующего слоя 11 (фиг.2, 4).

Первичный герметизирующий слой блока прикреплен к обформовке с помощью клеевого состава и покрывает всю верхнюю горизонтальную поверхность первичной теплоизоляционной панели, его боковые стороны и горизонтальную площадку вторичной теплоизоляционной панели поверх обформовки, и крепится к оформовке с помощью клеевого состава. Крепление блоков к корпусу судна (фиг.4) осуществлено с использованием механического соединения, включающего шпильки 12, прижимной диск 13 и гайку 14. Чтобы избежать появления так называемого теплового моста, шпильки изготавливаются из неметаллических материалов, например пластика. Зазоры между панелями блоков закрыты полосами 11, 15 обоих герметизирующих слоев путем их наклейки на участки первичного герметизирующего слоя у краев панелей.

Промежуток между вторичными теплоизоляционными панелями и между шпильками вдоль панелей заполнен термоизоляционным материалом 16, например стекловатой или пеной, а промежуток между первичными теплоизоляционными панелями соседних блоков заполнен термоизоляционным материалом 17 в форме пены или готовых блоков. Верхняя поверхность термоизоляционных материалов должна образовывать ровную поверхность, но при этом располагаться ниже уровня соответствующего герметизирующего слоя примерно на 0,03-0,08 ширины этого слоя в пределах зазора между панелями для создания компенсатора термических и статических деформаций в полосе наклеиваемого герметизирующего слоя.

Изготовление термоизоляционной герметичной стенки емкости и ее функционирование в процессе перевозки сжиженного природного газа осуществляются следующим образом.

Предварительно на заводе изготавливают блоки. Склеивают теплоизоляционные панели, наносят обформовку блока из ПКМ, на которую в пределах первичной теплоизоляционной панели с переходом на горизонтальную площадку вторичной панели наклеивают первичный герметизирующий слой, а между панелями располагают вторичный герметизирующий слой. При необходимости на теплоизоляционные панели наносят также индивидуальную обформовку из ПКМ, при которой вторичный герметизирующий слой оказывается между обформовками первичной и вторичной панелей.

Процесс изготовления стенки емкости включает установку и закрепление в корпусе судна предварительно изготовленных на заводе блоков с помощью механического крепежа. Поскольку внутренняя поверхность корпуса судна имеет бухтиноватость, то перед установкой блоков ее необходимо выровнять, нанеся на поверхность корпуса валики эпоксидной мастики.

Предварительно к корпусу судна в намеченных местах привариваются бобышки 18, к которым крепятся шпильки (фиг.4). После установки блоков на шпильки надеваются прижимные диски, которые фиксируются на каждой шпильке с помощью прижимного диска и гайки.

После установки и закрепления блоков зазоры между вторичными теплоизоляционными панелями заполняются термоизоляционным материалом, которые затем закрываются полосами вторичного герметизирующего слоя. Полосы с помощью клеевого состава укладываются на верхние поверхности вторичных теплоизоляционных панелей поверх охватывающего панель первичного герметизирующего слоя соседних блоков. Тем самым герметизируется зазор между вторичными теплоизоляционными панелями соседних блоков и придается целостность вторичному герметизирующему слою.

Далее заполняются термоизоляционным материалом в форме пены или готовых блоков промежутки между первичными теплоизоляционными панелями соседних блоков, которые затем накрываются полосами первичного герметизирующего слоя путем их наклейки с помощью клеевого состава.

Поскольку верхняя поверхность наполняемых в зазоры между панелями термоизоляционных материалов должна образовывать ровную поверхность и быть при этом ниже верхней поверхности соответствующего герметизирующего слоя примерно на 0,03-0,08 ширины его полосы в пределах зазора между панелями, то ширину закрывающих промежутки между панелями блоков полос герметизирующего слоя выбирают с учетом этого условия.

Для обеспечения целостности первичного герметизирующего слоя герметизирующие слои соседних блоков соединяют. Для этого с использованием клеевого состава на верхние поверхности первичных герметизирующих слоев соседних блоков и на поверхность термоизоляционного материала крепятся полосы первичного герметизирующего слоя. Ширина полос должна быть больше расстояния между панелями, то есть они должны ложиться внахлест на первичные герметизирующие слои соседних блоков. В результате этого получается непрерывный первичный герметизирующий слой.

На финальной стадии изготовления емкости ее внутренняя поверхность поверх первичного герметизирующего слоя покрывается обшивкой 19 из ПКМ, например стеклопластика. Это увеличивает ударную прочность при ударах жидкости, перевозимой в емкости, а также выступает в качестве дополнительного герметизирующего слоя.

После сборки емкость заполняется газом и осуществляется его транспортировка. Термоизоляционная герметичная стенка емкости обеспечивает поддержание необходимой температуры груза, а герметизирующий слой предотвращает его утечки в процессе транспортировки.

Предлагаемая конструкция термоизоляционной герметичной стенки емкости обеспечивает снижение трудоемкости производства и сборки емкости в корпусе судна и ее массы при одновременном повышении надежности конструкции и улучшении ее теплоизоляционных свойств, что выгодно отличает ее от прототипа.

1. Термоизоляционная герметичная стенка емкости для сжиженного природного газа, состоящая из закрепленных с помощью механического крепежа на корпусе судна блоков, включающих первичную и вторичную теплоизоляционные панели, закрепленный на блоках первичный герметизирующий слой и расположенный между ними вторичный герметизирующий слой, и соединенных между собой с использованием полос герметизирующих слоев, а также термоизоляционных материалов, размещенных в зазорах между блоками, отличающаяся тем, что блоки стенки имеют единую обформовку со всех сторон из полимерных композиционных материалов, образуя замкнутый объем, одновременно охватывающий первичную и вторичную теплоизоляционные панели, и включают в себя упомянутый первичный герметизирующий слой, который выполнен из гибкого материала и прикреплен непосредственно к панелям путем наклейки снаружи на обформовку первичной теплоизоляционной панели с частичным переходом на обформовку вторичной теплоизоляционной панели, при этом зазоры между панелями блоков закрыты полосами соответствующего герметизирующего слоя, прикрепленными к панелям наклейкой на участки первичного герметизирующего слоя у краев панелей.

2. Термоизоляционная герметичная стенка емкости по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней стороне стенки емкости имеется слой из полимерных композиционных материалов, наформованный на первичный герметизирующий слой первичной теплоизоляционной панели и на его полосы.

3. Термоизоляционная герметичная стенка емкости по п.1, отличающаяся тем, что первичная и вторичная теплоизоляционные панели имеют индивидуальные обформовки из полимерных композиционных материалов со всех сторон, при этом вторичный герметизирующий слой вклеен между ними.

4. Термоизоляционная герметичная стенка емкости по п.1, отличающаяся тем, что герметизирующие полосы, закрывающие зазоры между панелями блоков, приклеены таким образом, чтобы они в зазорах располагались ниже поверхности панелей на 0,03-0,08 ширины полосы в пределах зазора соответствующего герметизирующего слоя.

5. Термоизоляционная герметичная стенка емкости по п.1, отличающаяся тем, что в термоизоляционных панелях в качестве теплоизолирующего материала использован пенопласт низкой плотности или сыпучие материалы, например перлит.

6. Термоизоляционная герметичная стенка емкости по п.1, отличающаяся тем, что механический крепеж блоков к корпусу судна представляет собой приваренные к корпусу судна бобышки и закрепленные на них шпильки, пропущенные через зазоры между панелями блоков и оснащенные прижимным диском и гайкой.

7. Термоизоляционная герметичная стенка емкости по п.1, отличающаяся тем, что вторичная теплоизоляционная панель имеет уступы под крепеж блоков к корпусу судна.