Газовозы полунапорного типа.

Первое судно полунапорного типа (рис.) было построено в 1959 г. Оно еще не могло перевозить грузы в полностью охлажденном состоянии, т. е. при атмосферном давлении, однако позже такие суда уже строили с тем, чтобы они могли перевозить грузы как при избыточном давлении, так и при атмосферном. Суда такого типа наиболее эффективно можно использовать при их вместимости от 2000 до 25 000 м3. На судах полунапорного типа, которые в последние годы нашли наиболее широкое применение, конструкция грузовых танков предусматривает транспортировку сжиженных газов при давлении от 4 до 8 бар и довольно широком спектре температур груза (от 0° С до -104° С). Грузовые танки, так же как и на судах напорного типа, являются самоподдерживающими, т. е. закрепленными внутри корпуса с помощью специальных суппортов. Сталь, используемая для изготовления таких танков, может выдерживать довольно низкие температуры без разрушения структуры материала.

Поскольку все палубные конструкции и трубопроводы, сопряженные с грузовыми танками, подвергаются воздействию низких температур, они также должны быть изготовлены из специальной стали. Кроме того, все трубопроводы должны иметь специальные компенсаторы, уменьшающие термические напряжения в трубопроводах и их деформацию. Наиболее широкое распространение получили танки, изготовленные в виде одинарного или двойного цилиндра, однако можно встретить суда такого типа и со сферическими танками. Грузовые танки могут быть расположены как под главной палубой, так и над ней, но они значительно больше танков, используемых на судах, перевозящих газы под полным давлением. Танки размещают как вдоль, так и поперек судна. Крепятся они за счет рамных суппортов, которые обычно изготавливаются из материалов, не проводящих тепло. Обычно применяют твердые породы дерева. Танки крепят к корпусу судна только в одном месте, что позволяет им сжиматься и расширяться при изменении температуры, независимо от корпуса судна. Для предотвращения и уменьшения притока тепла извне устанавливают изоляцию из полиуретана или полистирола толщиной около 200 мм. Изоляцию наносят на наружную поверхность танков или в форме листов, или распыляют в виде пены.

 

 

 

Преимущества судов полунапорного типа:

• Конструкция танков гораздо легче, чем на судах напорного типа, следовательно, дешевле. • Соотношение вместимости и грузоподъемности намного лучше, чем на судах первого типа.

• Грузоподъемность больше за счет повышения плотности перевозимых газов при низкой температуре.

• Они могут перевозить несколько видов грузов.

• Рациональнее используется полезный объем корпуса.

• Не требуется установки вторичного барьера.

Недостатки судов полунапорного типа:

• Требуется установка дополнительных механизмов и аппаратуры для поддержания относительно низкого давления в танках.

• Экономически невыгодно использовать суда такого типа при грузовместимости более 15 000 м3.

• Материал, используемый для изготовления танков, должен содержать минимум 2% никеля, чтобы выдерживать низкие температуры, т. е. является довольно дорогим.

• Требуется установка дополнительной изоляции танков, для снижения тепла, поступающего в груз из окружающей среды.

 

Химовозы. В последние годы значительно возрос интерес к судам, способным перевозить одновременно не только несколько видов сжиженных газов, но и химические грузы наливом.

Комбинированные суда имеют грузовместимость от 5000 до 8000 м3 и оборудуются цилиндрическими или призматическими танками. Конструкция танков предусматривает транспортировку грузов под давлением 3—4 бара. Танки должны быть изготовлены из кислотостойкого материала, что обеспечивает перевозку химических веществ.

Чтобы достичь максимальной гибкости при использовании таких судов на рынке, каждый грузовой танк оборудуют собственной системой насосов и трубопроводов для погрузки - выгрузки. Системы вентиляции танков также устанавливаются на каждом танке отдельно, что позволяет перевозить до шести видов различных грузов одновременно.

Комбинированные суда должны быть оборудованы дополнительно системой мойки танков, как обычные химовозы, что делает систему трубопроводов еще сложнее, а стоимость судов — выше. Однако, учитывая гибкость при использовании таких судов, их постройка довольно быстро окупается.

 

Суда рефрижераторного типа.

Раньше так называли суда, перевозящие полностью охлажденные сжиженные газы. Появились они в результате совершенствования газовозов полунапорного типа. Первое судно такого типа было построено в 1961 г. Обычно такие суда имеют грузовместимость от 15 000 до 100 000 м3 и предназначены для перевозки нефтяных газов и аммиака.

Грузовые танки судов, перевозящих газы под атмосферным давлением, сконструированы таким образом, чтобы выдерживать давление максимум на 0,3 бара выше атмосферного, при этом температура груза обычно удерживается до -50°С. Суда этого типа строят таким образом, чтобы наиболее полно использовать полезный объем корпуса (рис.). Предусмотрено также, что грузовые танки должны быть самонесущими и не имеющими жесткого крепления к корпусу судна, т. е. свободно сжиматься и расширяться независимо от судовых конструкций. В качестве материала для изготовления танков используется углеродисто-марганцевая или сталь с содержанием никеля не менее 2%.

 

 

 

Танки устанавливают поверх танков двойного дна на специальные деревянные опоры и жестко крепят только к центральной опоре, позволяя ему свободно расширяться и сжиматься.

Изоляция грузовых танков, которая обычно наносится на их внешнюю поверхность в виде пены, значительно снижает приток тепла из окружающей среды. Международные правила требуют устанавливать на таких судах вторичный барьер для снижения риска утечек груза в случае аварии. Данное требование выполняется - делают двойное дно и бортовые балластные танки из низкотемпературной стали. В свободные пространства вокруг каждого танка ставят специальные эжекторы, позволяющие удалять жидкий газ, скапливающийся в этих пространствах в результате повреждения танка, в другой грузовой танк.

Каждый танк разделяют продольной переборкой для уменьшения свободной поверхности и оборудуют двумя грузовыми насосами. Привод грузовых насосов электрический.

На куполе каждого танка имеются устройства для контроля за состоянием груза и отбора проб.

Установка для сжижения газов, используемая на таких судах, практически не отличается от установки, которая применяется на судах полунапорного типа. Весь сконденсированный груз возвращается опять в танки, так что потери груза в процессе транспортировки исключены.

Суда, перевозящие грузы под атмосферным давлением, имеют довольно узкое применение по ряду причин, главная из которых - это то, что груз во время погрузки или выгрузки должен находиться при низкой температуре (температуре кипения при атмосферном давлении).

На судах рефрижераторного типа перевозят большое количество однородных грузов, таких как пропан, бутан и аммиак.

Эффективность больших судов гораздо больше, чем малых, поэтому суда такого типа строят вместимостью свыше 100000 м3.

Преимущества судов рефрижераторного типа:

• Наиболее полное использование полезного объема корпуса.

• Увеличение плотности перевозимого груза за счет низких температур и, следовательно, увеличение полезной загрузки.

• Уменьшение влияния свободной поверхности за счет заполнения танков до уровня купола или установки продольных переборок в танках.

Недостатки:

• Высокая стоимость низкотемпературных сплавов, используемых для изготовления грузовых танков, магистралей и клапанов.

• Необходимость изоляции грузовых танков и трубопроводов для уменьшения проникновения тепла в груз.

• Необходимость установки вторичного барьера, т. е. двойного корпуса.

• Для поддержания низкого давления в танках и низкой температуры установка повторного сжижения должна быть достаточно мощной, что влечет за собой дополнительные расходы.

•  Необходимость поддержания инертной атмосферы с низкой влажностью вокруг грузовых танков.

• Использование этих судов только для больших партий однородного груза снижает их эффективное использование на рынке.

 

Метановозы. Природный газ всегда транспортируется в полностью охлажденном виде при температуре —161°С и атмосферном давлении.

Грузовые танки на метановозах (рис.) выдерживают давление до 2 бар и температуру до —163° С. Вместимость танкеров-метановозов, которые используются в настоящее время, превышает 125000 м3, а в недалеком будущем планируется построить метановоз вместимостью свыше 300 000 м3.

На метановозах используются грузовые танки двух типов: самоподдерживающиеся и встроенные.

Из-за теплообмена груза с окружающей средой часть его испаряется. Понижать избыточное свыше допустимого давление паров можно:

• стравливая давление в атмосферу,

• используя газ как топливо,

• сжижая газ и возвращая пары в танк.

 

 

 

Перед погрузкой природного газа грузовые танки следует захолодить до температуры -135°С, чтобы избежать разрушения материала танков в результате перепада температур. Такое захолаживание проводят при использовании системы распыления груза в пространстве танка в соответствии с температурно-временными характеристиками для данного судна. Обычно скорость захолаживания 5 - 7 град/ч.

Выгрузка производится при помощи погружного насоса, который устанавливается внутри специальной колонны в центре танка. Причем и электромотор, и насос представляют собой единую систему и расположены в нижней точке танка, груз используется для охлаждения электродвигателя и смазки насоса.

Следует иметь в виду, что средние и небольшие метановозы часто оборудуют установкой для сжижения газа, что позволяет использовать их для перевозки этилена и нефтяных газов. Оборудование же больших метановозов установками для сжижения газа не эффективно, поскольку мощность такой установки для судна вместимостью 125000 м3 должна быть свыше 8500 л. с.