用于减小重量和优化船只的纵向强度的方法和结构.pdf

一种用于降低重量，以及优化船只(1)的纵向强度的方法和结构，该船只特别适于运输液化天然气(LNG)或者其它相应的介质，且包括船体(2)，该船体具有至少在船只(1)的主要部分之上延伸的甲板(3)，和在船只(1)的纵向(A)上连续地设置的许多大致球形的货物罐(4)，以及甲板室(5)，其大致在甲板(3)之上延伸。船只(1)的船体(2)设置有如已知的那样的连续的保护壳体结构(6)，且其设置在货物罐(4)的顶部上。船只的甲板(3)设置在船体(2)上，使得从船只的底部测量的甲板的高度与在货物罐(4)的顶部上的保护壳体结构(6)的最上面的连续部分的高度的比例最多为0.55，优选的，最多0.5。此外，保护壳体结构(6)固定到甲板(3)和/或支撑到船体(2)的其它结构(7)上，且连同船体(2)的其它部分一起确定尺寸，以便它们一起构成船只的整体强度的基本部分。

1.  一种用于降低重量，以及优化船只(1)的纵向强度的方法，该船只特别适于运输液化天然气(LNG)或者其它相应的介质，且包括船体(2)，该船体具有至少在船只(1)的主要部分之上延伸的甲板(3)，和在船只(1)的纵向(A)上连续地布置的许多大致球形的货物罐(4)，以及甲板室(5)，其大致在所述甲板(3)之上延伸，其特征在于，船只(1)的船体(2)设置有如已知的那样的连续的保护壳体结构(6)，且其设置在货物罐(4)的顶部上，其中，船只的所述甲板(3)设置在船体(2)上，使得从船只的底部测量的甲板的高度与在货物罐(4)的顶部上的保护壳体结构(6)的最上面的连续部分的高度的比例最多为0.55，优选的，最多0.5，以及，其中，所述保护壳体结构(6)固定到所述甲板(3)和/或支撑到船体(2)的其它结构(7)上，且连同船体(2)的其它部分一起确定尺寸，以便它们一起构成船只的整体强度的基本部分。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续的保护壳体结构(6)至少大致在货物罐(4)之上在船体(2)的纵向(A)上延伸，且在其一端(8)固定到船只的甲板室(5)上。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，升高部分(3a)在船只的前部处在货物罐(4)的前面设置在所述船体(2)和/或甲板(3)上，以及其中所述保护壳体结构(6)固定到所述升高的甲板部分(3a)。

4.  一种用于在船只(1)中应用根据前面的权利要求中的任一项所述的方法的结构，该船只特别适于运输液化天然气(LNG)或者其它对应的介质，且包括船体(2)，该船体具有至少在船只(1)的主要部分之上延伸的甲板(3)，和在船只(1)的纵向(A)上连续地设置的许多大致球形的货物罐(4)，以及甲板室(5)，其大致在所述甲板(3)之上延伸，其特征在于，船只(1)的船体(2)设置有如已知的那样的连续的保护壳体结构(6)，且其设置在货物罐(4)的顶部上，其中，船只的所述甲板(3)设置在船体(2)上，使得从船只的底部测量的甲板的高度与在货物罐(4)的顶部上的保护壳体结构(6)的最上面的连续部分的高度的比例最多为0.55，优选的，最多0.5，以及，所述保护壳体结构(6)固定到所述甲板(3)和/或支撑到船体(2)的其它结构(7)上，且连同船体(2)的其它部分一起确定尺寸，以便它们一起构成船只的整体强度的基本部分。

5.  根据权利要求4所述的船只(1)，其特征在于，所述保护壳体结构(6)至少大致在货物罐(4)之上在船体(2)的纵向(A)上延伸，且在其一端(8)固定到船只的甲板室(5)上。

6.  根据权利要求4或5所述的船只(1)，其特征在于，所述保护壳体结构(6)设置为通过支撑梁(11)连接到甲板室(5)。

7.  根据权利要求4-6中任一项所述的船只(1)，其特征在于，这些货物罐的顶部分(4a)包括延伸部分，其引导通过所述保护壳体结构(6)。

8.  根据权利要求4-7中任一项所述的船只(1)，其特征在于，保护壳体结构(6)和货物罐(4)之间的中间空间(15)充满介质，其至少一种物理性质，例如压力、成分、湿度和/或温度，设置为根据需要来控制，且其有利地为干燥空气。

9.  根据权利要求4-8中任一项所述的船只(1)，其特征在于，所述保护壳体结构(6)支撑通向货物罐(4)的管道系统和电缆(16)。

10.  根据权利要求4-9中任一项所述的船只(1)，其特征在于，所述甲板室(5)位于船只的船尾部分处，以及其中所述保护壳体结构(6)的尺寸确定为使得其在船只(1)的垂直方向(B)上比所述甲板室(5)要低。

11.  根据权利要求10所述的船只(1)，其特征在于，在所述船体(2)和/或甲板(3)中，在船只的前部处在货物罐(4)的前面有升高部分(3a)，以及其中所述保护壳体结构(6)设置为固定到所述升高的甲板部分(3a)上。

用于减小重量和优化船只的纵向强度的方法和结构
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于减小重量和优化船只的纵向强度的方法，以及根据权利要求4的前序部分的用于应用该方法的结构。
背景技术
船只的船体是长的，且暴露于诸如扭曲和弯曲之类的各种类型的应力下，这些应力由施加在船体上的诸如其自身重力、货物、水的浮力、波动作用、由海洋的涌浪产生的飞溅以及船只在海洋中的移动之类的力产生。这样，船只船体类似长的横梁，其必须在整个长度上具有一定的强度特性，因为其具有弯曲、折断和扭曲的趋势。所以船体必须允许其经历地弯曲力矩、扭曲和所谓的剪切力，换句话说，纵向强度是船只的船体的最基本的强度特性。因为船只的船体是伸长的，且波浪使其弯曲，所以纵向强度的要求在船只的中间部分中达到它们的最大值。因此，船只的所谓船中部的截面图通常显示为示出对纵向强度有贡献的船体元件，即，在纵向方向上的船体的所有连续的部分，诸如甲板、船舷、底部和纵向船舱壁，其中，除了船舷以外，后面的架子用于船只的所有纵向垂直部分。
先前，建议用独立的保护壳体结构来保护货物罐，其在大多数情况下也是球形的。这样的结构例如在描述球形罐的装载和卸载的美国专利No.2048312和在美国专利No.5697312中披露，根据美国专利No.5697312，较低的货物罐最好设置在较高的货物罐的前面。用于连续的罐的保护壳体在GB专利No.829205和美国专利No.1284689中披露，以及用于独立的罐的保护壳体结构在GB专利No.784390和美国专利No.3087454中披露。
现有技术具有较大的缺点。在所有前述的情况下，保护壳体结构仅仅提供用于单个罐的保护壳体，即，其或多或少是天气防护装置，而不是船只的船体的强度元件的一部分。保护壳体附近的船只的船体的材料例如必须是高强度的钢，因为前述结构需要很高的材料厚度。在已知的结构中，船体之上的部分的船只的纵向强度只是基于窄的上部甲板，从而其必须在相对高的位置处构造，对于其上部分，其连同周围的结构必须是很厚的材料，以便提供足够的强度。这增加了船只的重量，也限制的罐的尺寸，在最差的情况下，甚至限制了罐的数量。
出版物JP A52-51688披露了一种保护壳体，其延伸过圆形罐，其目的也是提高船只的纵向强度。然而，纵向强度的改进基本上与在圆形罐在船只的甲板上的位置处的开口的侧部处增加材料到保护壳体有关，这恰好在罐的位置处增强了甲板。从制造技术的观点来看，该方法是不利的，且基本上增加了船只的重量。
球形罐或者货物容器在这方面涉及包括大致半球形的上部和下部分的容器，内部半径至少大致相互相应。此外，在这些部分之间，可以有圆柱形的升高部分，或者所谓伸展的赤道部分，诸如在出版物EP742139中披露的。
发明内容
本发明的目的是消除现有技术的缺点，以及提供一种新的类型的解决方案，其使得可以降低重量，以及改进和优化船只的纵向强度。
本发明的目的可以如在权利要求1和4中披露的以及在其它权利要求中更精确地来实现。根据本发明，船只的船体设置有如已知的那样的连续的保护壳体结构，且其设置在货物罐的顶部上。船只的所述甲板设置在船体上，使得从船只的底部测量的甲板或者实际船体部分的高度与在货物罐的顶部上的保护壳体结构的最上面的连续部分的高度的比例最多为0.55，优选的，最多0.5。此外，所述保护壳体结构固定到所述甲板和/或支撑到船体的其它结构上，且连同船体的其它部分一起确定尺寸，以便它们一起构成加强船体的船只的整体强度的基本部分。
这样，根据本发明的方法，该连续的保护壳体结构和降低的船体一起积极地参与提供整个船只的纵向强度，这使得船只的材料可以更加有利的分布，这样节省重量，与具有相应排量的球形罐的传统船相比，可以节省所谓自身重量或者船只的空载的10％的量级。结果，设置有根据本发明的结构的船只可以相应地携带更多的货物，而不改变排量。因此，通过本发明可以实质上影响使用该船只的经济效益。
在根据本发明的结构中，连续的保护壳体结构至少大致在货物罐之上在船体的纵向上延伸，且在其两端固定到船只的甲板上和/或固定到支撑到船体的其它结构上。通常，当承受应力的结构接附到另一个结构时，后面的结构必须是局部足够刚性的，以便以受控的方式将经由前面的结构传送的张力分配到该结构的其余部分。在这样的情况下，保护壳体在其侧部有利地接附到船只的甲板上，更精确地，接附到连续的纵向舱壁位于甲板下面的位置。类似的，保护壳体的端部在横向舱壁位于甲板下面的位置接附到实际的船体部分、主甲板或者上部甲板上。
根据本发明，所述保护壳体结构可以在其一端有利地固定到船只的甲板室。甲板室例如指居住舱室、船只的驾驶室等。这样，保护壳体结构可以整个在货物罐上延伸，且甲板室可以位于船只上的任何地方，也就是无论是在船只的船首或者船尾。
为了使降低的船体部分或者船只的船舷不会对船只的适航性产生不利的影响，升高部分可以在船只的前部处在货物罐的前面设置在所述船体和/或甲板上。在这样的情况下，保护壳体结构可以有利地固定到所述升高的甲板部分。在甲板室位于船只的船首的情况下，保护壳体结构可以自然地在其前部固定到甲板室。
保护壳体结构可以进一步有利地设置为通过支撑梁连接到甲板室。当合适地确定尺寸时，支撑梁还可以用作增强部分，但是实际上，它们通常大致用作保护壳体结构和甲板室之间的通道。
罐的顶部分，所谓的圆顶，突出通过保护壳体，但是其不与壳体金属接触，而是替代地例如经由紧密的橡胶密封件连接到壳体。因为罐和保护壳体都会以不同的方式相对于彼此收缩、伸展或者弯曲，且没有必要同时，所以保护壳体和圆顶之间的连接必须是紧密的和柔性的。
船只的货物罐在它们的底部部分处固定到船只的船体的下部分。这样，罐不固定到保护壳体结构，而是位于离开保护壳体结构一段距离处，如上所述。固定本身没有不同于现有技术的结构，因此这里不描述其细节。这些罐只通过船体的下部分的圆柱形结构来固定，换句话说，这些罐是自我支撑的，或者独立分开的结构，所以它们不能暴露于由于船只的船体变形产生的任何较大的应力。
船只的保护壳体结构和货物罐之间的中间空间充满介质，其物理性质，例如压力、成分、湿度和/或温度，设置为根据需要来控制，且其有利地为干燥空气或者保护气(或保护性气体)。这样保护壳体和货物罐之间的空间，即，所谓的货物保持，为密封的空间，其中，充满所谓的受控大气，换句话说，如果需要，空气压力、空气湿度等可以预先确定和调节。
保护壳体结构的尺寸可确定为使得其在船只的垂直方向上比所述甲板室要低。如果甲板室，例如生活区，位于船的船尾，那么必须在保护壳体结构之上具有从最好位于甲板室之上的驾驶室开始的无阻碍的视线。类似的，如果甲板室位于船只的船首处，其可以较低，因为前面不存在视觉障碍。
船只的保护壳体结构有利地支撑通向货物罐的管道系统和电缆，从而没有必要设计任何其它通常复杂的框架来支撑管道系统。该保护壳体结构还提供到达货物罐的圆顶的附近，从而有利于罐的管理。
附图说明
在下文中，参考附图通过举例来描述本发明，其中：
图1a和1b示出了现有技术的结构，在上面的图中为侧视图，而在下面的图中为从上观察的视图；
图2a和2b示出了根据本发明的保护壳体结构，在上面的图中为侧视图，而在下面的图中为从上观察的视图；
图3a和3b示出了根据本发明的替代的保护壳体结构，在上面的图中为侧视图，而在下面的图中为从上观察的视图；以及
图4a和4b并排地在图4a中示出了现有技术结构的侧部视图，而在图4b中示出了根据本发明的结构。
具体实施方式
在图1a和1b中，附图标记1表示船只(或水运工具)。附图还示出了船只的船体2和甲板3，以及货物罐4，每个货物罐由保护壳体结构6覆盖。此外，在这样的情况下，所示的甲板室5位于船只1的船尾。货物罐的上部分包括延伸部分13，货物罐的所有管道组件设置在该延伸部分13(没有更精确地显示)。船体的下部分以附图标记14表示。
图2a和2b示出了根据本发明的结构的有利的实施例，其中，在船只的船体2和甲板3之上布置有连续的保护壳体结构6，其为由半球形元件4a和4b形成的球形货物罐4提供一个整体覆盖物。此外，附图示出了位于船只1的船尾的甲板室5，从该甲板室开始，在保护壳体结构6和通过保护壳体结构6突伸的延伸部分13之上，在船只的行进方向上或者纵向A上有无阻挡的视线。还示出了保护壳体结构6下面的支撑结构7、在船体的下部分14中的货物罐固定点，以及通向货物罐的管道系统16。
根据本发明，船只的甲板3基本上定位成比传统的要低，使得甲板或者实际船体部分的高度H1与保护壳体结构的最上面的连续部分的高度的比例最多为0.55，优选的，最多0.5。为了保证船只的适航性，甲板3的前部包括一个升高部分3a。在该实施例中，弯曲的保护壳体结构6在其后端8处固定到甲板3上，且在其前端9处固定到甲板3的升高部分3a上。这些图还示出了支撑梁11、由弯曲表面12b形成的保护结构12、货物罐4之间的中间空间15，以及船只1的垂直方向B。
图3a和3b示出了一个替代的实施例，其中，在船只的船体2和甲板3之上设置由平的部件形成的保护壳体结构6，在这样的情况下，在船只1的船首处，保护壳体结构在位置9处固定到甲板3的升高部分3a上，以及在其后端8处固定到甲板室5上。附图还示出了保护壳体结构6下面的支撑结构7、在船体的下部分14中的货物罐固定点，和通向货物罐的管道系统和电缆16，以及用于保护结构12的支撑梁11、和货物罐4之间的中间空间15。在这样的情况下，货物罐4也由以本身已知的方式接附到船只1的船体2的下部分14的半球形元件4a和4b形成。
图4a和4b并排地示出了现有技术的结构(图4a)和根据本发明的结构(图4b)，从而在这两种结构中的船只的外侧之间的高度差变得明显。在附图中，货物罐4由保护壳体结构6覆盖，从而在附图4b中的根据本发明的保护壳体由平的表面12a形成，这些平的表面形成外侧10a的延续部6a，或者替代地船只的内侧10b的延续部6b。当需要时，保护壳体结构6可以设置有在船只的纵向方向上延伸的舱壁，以确保足够的强度。
对于本领域中的普通技术人员很明显，本发明不限于上述的实施例，这些实施例只是用于应用本发明的例子，而且在后附的权利要求书的范围内，本发明的各种修改是可行的。