【0003】在以下说明中定义了各种术语。为方便起见，本文在说明书 的最后部分提供了一个术语表。
【0004】液化天然气(LNG)通常储存于约-162℃(-260)低温温度 和基本大气压力下。本文所用的术语“低温温度”包括约-40℃(-40) 和更低的所有温度。通常，LNG被储存在双壁罐或容器中。内罐为LNG 提供主要容积而外罐保持适当隔离并保护内罐免受环境的不利影响。 外罐有时也被设计成在内罐发生故障时提供LNG的次级容积。罐在 LNG输入或输出终端处的典型尺寸范围是从约80,000到约160,000立 方米(0.5到1.0百万桶)，不过达200,000立方米(1.2百万桶)的罐 也已被构造或正在构造中。
【0005】对于LNG的大体积储存，广泛采用的是两种不同类型的罐结 构。这些结构中的第一种类型是平底圆柱形自立式罐，其通常将9％镍 钢用于内罐而将碳钢、9％镍钢、或钢筋混凝土/预应力混凝土用于外罐。 第二种类型是隔膜罐，其中有一薄(例如1.2mm厚)金属膜被安装在 圆柱形混凝土结构内，而该混凝土结构又建在地基面之下或之上。绝 缘层通常被插入在金属膜(例如由不锈钢制成的金属膜或由商品名为 Invar的产品制成的金属膜)与承载混凝土圆柱形壁和平坦的地面之间。
【0006】在其实际状态(state-of-practice)设计下的圆形的圆柱罐虽然 在结构上是有效的，但对于构造来说却是困难而且费时的。自立式9％ 镍钢罐(在其流行的设计中，外部次级容器能够储存液体和气体蒸气， 虽然是在接近大气压力下)需要用长达三十六个月的时间来建造。通 常，建造隔膜罐需要用同样长或更长时间。在许多项目上，这会导致 构造计划中构造成本和时间的不利增大。
【0007】最近，在LNG终端特别是输入终端的构造中提出了根本性的 变化。一个这样的建议包括构造短距离离岸的终端，在该终端处LNG 将从运输船被卸下并储存，以取出和再气化从而根据需要进行销售或 使用。一个这样的被建议的终端具有LNG储罐和再气化设备，它们安 装在通常称为重力基础结构(Gravity Base Structure，GBS)的装置上， 这是个基本上为矩形的、类似驳船的结构，类似于现在在墨西哥湾被 安装在海底并被用作石油生产平台的某些混凝土结构。
【0008】不幸的是，对于用来在GBS终端上储存LNG来说，无论是 圆柱罐还是隔膜罐都被认为不是特别有吸引力。圆柱罐通常不能储存 足够的LNG，以在经济上证明这类罐在GBS上占据的空间量是合理 的，而且在GBS上构造这类罐是困难且昂贵的。此外，通常必需限制 这类罐的尺寸(例如不大于约50,000立方米(约300,000桶))，以便 能够利用易于得到的制造设备经济地制造GBS结构。这就需要大量储 存单元来满足特定的储存要求，而这通常从成本和其它操作考虑方面 看是不希望有的。
【0009】可在GBS内构造隔膜式罐系统以提供相对大的存储体积。然 而，隔膜式罐需要顺序的构造进度表，其中在绝缘物和隔膜能够被安 装到外部结构中的空腔内之前，外部混凝土结构必须完全构造好。这 通常要求长的构造周期，长的构造周期将会明显增加项目成本。
【0010】因此，对于岸上传统终端和离岸储存LNG来说，都需要这样 一种罐系统，该罐系统可减少自立式圆柱罐和隔膜式罐的上述缺点。
【0011】在已公开的矩形罐设计中(例如参见Farrell等人的美国专利 第2,982,441和3,062,402号，以及Abe等人的美国专利第5,375,547号)， 构成包含流体的罐壁的板也是对抗所有被施加载荷的罐强度和稳定性 的主要来源，所述被施加载荷包括静态载荷以及当在传统LNG输入或 输出终端或GBS终端内用在陆地上时地震引起的动态载荷。对于这样 的罐，甚至是在所含液体体积相对较小的情况下，例如为5,000立方米 (30,000桶)时，可能也需要较大的板厚。例如，Farrell等人的美国 专利第2,982,441号便提供了一个非常小的罐，即45,000立方英尺(1275 立方米)罐的示例，该罐的壁厚为约1/2英寸(见第5栏，第41-45行)。 可设置拉杆来连接罐的相对壁以达到减少壁变形的目的，和/或拉杆可 被用来加强相邻壁处的拐角。或者，可在罐的内部设置隔板和膜板以 提供额外的强度。当使用拉杆和/或隔板时，这类达到中等尺寸例如 10,000到20,000立方米(60,000到120,000桶)的罐在特定应用中可 能是有用的。对于矩形罐的传统用途，这些罐的尺寸限制不构成特别 严重的约束。例如，Farrell等人和Abe等人都发明了用于通过海运船 只运输液化气的罐。在运输液化气中使用的船只和其它浮动容器通常 被限制在容纳尺寸最高至约20,000立方米的罐。
【0012】根据Farrell等人和Abe等人的讲授而构造的容积范围在 100,000到200,000立方米(大约600,000到1.2百万桶)内的大型罐将 会需要大量内部隔板和膜板并且构造成本昂贵。通常，Farrell等人和 Abe等人所讲授类型的任何罐，即其中罐的强度和稳定性是由液体容 纳罐外壁或罐内部膜板与液体容纳罐外壁的组合来提供的，将会是相 当昂贵的，并且大多数是过于昂贵以致不能被认为经济上有吸引力。 世界上有许多气和其它流体源，如果可以获得经济的储罐，这些气和 其它流体源便可被经济地开发并交付给消费者。
【0013】根据Farrell等人和Abe等人的讲授建在罐内部的隔板和膜板 还可将罐的内部细分为多个小单元。当用在船或类似浮动物体上时， 小型液体储存单元是有优势的，因为它们不会让因船的动态运动引起 的海浪所产生的动态力大幅提高。然而，在建立在陆地上或海底的罐 内因地震而产生的动态运动和动态力在性质上是不同的，未被细分成 许多单元的大型罐结构在受到这类运动及力时通常要表现得更好。
【0014】因此，需要一种用于LNG和其它流体的储罐，其满足的主要 功能有：储存流体，并且提供对抗流体及环境(包括地震)所导致的 载荷的强度和稳定性，同时是在相对较短的构造时间内以相对较薄的 金属板构造而成的。这种罐优选能够储存100,000立方米(大约600,000 桶)及更大体积的流体，并且与目前的罐设计相比，更加容易制造。

【0015】本发明提供了用于储存流体(例如液化气)的基本上为矩形 的罐，所述罐特别适于在陆地上使用或与底部支撑的离岸结构(例如 重力基础结构(GBS))结合使用。本发明还提供了构造这类罐的方法。 根据本发明一个实施例的流体储罐包括：I)内部基本上为矩形桁架式 框架结构，所述内部桁架式框架结构包括：i)第一多个桁架结构，其 沿着所述内部桁架式框架结构的长度方向，在第一多个平行垂直面中 是横向定位的并且彼此在纵向上间隔开；和ii)第二多个桁架结构，其 沿着所述内部桁架式框架结构的宽度方向，在第二多个平行垂直面中 是纵向定位的并且彼此在横向上间隔开；所述第一多个桁架结构与所 述第二多个桁架结构在它们的交点处相互连接，而且所述第一和第二 多个桁架结构各自包括：a)多个垂直延伸支撑件和多个水平延伸支撑 件，在它们的相应端部相连接从而形成结构部件的格状件，以及b)多 个额外支撑部件，其固定在所述被连接垂直和水平延伸支撑件之内及 之间，从而形成所述桁架结构；II)刚性构件与桁条的格栅，其被布置 成基本正交的图案，相互连接并附连到内部桁架式框架结构的外部末 端，因此当附连到桁架周边的垂直侧时，刚性构件和桁条分别基本处 于垂直和水平方向，或分别基本处于水平和垂直方向，以及III)盖板， 其附连到刚性构件与桁条的所述格栅的周边；所有这些使得所述罐能 够以基本大气压力储存流体，且所述盖板适于容纳所述流体，并通过 所述被容纳流体与刚性构件与桁条的所述格栅接触而将因所引发的局 部载荷传递到所述盖板上，而所述盖板由适于将所述局部载荷传递到 内部桁架式框架结构。本文所用术语板或盖板的意思包括i)一个基本 光滑且基本平坦的物体，其具有基本均匀的厚度或ii)两个或更多个基 本光滑且基本平坦的物体，其通过任何适当的接合方法(例如通过焊 接)而被接合在一起，每个所述基本光滑且基本平坦的物体具有基本 均匀的厚度。盖板、刚性构件与桁条的格栅、及内部桁架式框架结构 可由任何合适的材料制成，所述材料是在低温温度有适当延性的并具 有可接受断裂特性(例如像9％镍钢、铝、铝合金等等材料的金属板)， 如本领域技术人员可确定的。
【0016】本发明的一个可选实施例包括一种基本上为矩形的流体储 罐，其具有长度、宽度、高度、第一和第二端、第一和第二侧、顶和 底。该流体储罐包括内部框架结构和围绕所述内部框架结构的盖板。 该内部框架结构包括多个具有被置于流体储罐内部的内侧和外侧的第 一板梁式环形框架。第一板梁式环形框架沿着流体储罐的宽度和高度 延伸并沿着流体储罐的长度。所述内部框架结构进一步包括第一多个 桁架结构，其中每个第一桁架结构i)对应于第一板梁式环形框架中的 一个，且ii)被置于第一板梁式环形框架中一个的平面内并处于其内， 藉此支撑第一板梁式环形框架的内侧。所述内部框架结构可进一步包 括多个具有被置于流体储罐内部的内侧和外侧的第二板梁式环形框 架。第二环形框架可被设置成沿着流体储罐的高度和长度延伸并沿着 流体储罐的宽度间隔开。内部框架结构构造成板梁式环形框架的交点 形成多个固定点，藉此形成一个整体式内部框架结构。所述流体储罐 还包括围绕内部框架结构的盖板。该盖板具有内侧和外侧，其中盖板 的内侧被置于第一和第二环形框架的外侧。
【0017】本发明的一个可选实施例包括一种构造流体储罐的方法。该 方法包括A)提供多个板、多个刚性构件和桁条、及多个板梁式环形 框架部分；B)用所述多个板中的一个或多个来形成盖板；C)将多个 刚性构件和桁条的一部分接合到盖板的第一端；以及D)将多个板梁 式环形框架部分的一部分接合到第一盖板的第一侧，从而形成面板元 件。
【0018】本发明的一个可选实施例包括一种构造流体储罐的方法。该 方法包括A)提供多个面板元件、多个罐模块、或它们的组合。所述 多个面板和多个罐模块包括盖板，有多个刚性构件、桁条和板梁式环 形框架部分附连到盖板的第一端。所述方法进一步包括B)组装所述 多个面板、多个罐模块、或它们的组合以形成流体储罐，由此以多个 板梁式环形框架部分形成储罐内的多个板梁式环形框架。
【0019】根据本发明的罐可以是基本上为矩形的结构，其可建立于陆 地上和/或装入钢或混凝土GBS内的空间并且能够在低温温度和接近 大气压力条件下储存大体积(例如100,000立方米及更大)LNG。因为 在罐内部的桁架结构和/或板梁式环形框架开放特性，容纳LNG的这类 罐可在遇到地震活动(例如地震)的地区以及这类活动能够引发罐内 液体晃动和相关动态载荷的地区以优越的方式使用。
【0020】本发明的结构布置的优点是清楚的。所述盖板被设计用作流 体容积并用于承受局部压力载荷，例如由流体所引起的局部压力载荷。 在本发明的一些实施例中盖板传递局部压力载荷至桁条与刚性构件的 结构格栅，该结构格栅依次将此载荷传递到本发明的一些实施例中的 内部桁架式框架结构和/或板梁式环形框架。本发明的一些实施例中的 内部桁架式框架结构和/或板梁式环形框架结构最终承受所有载荷并将 它们分配到罐基础；并且内部桁架式框架结构和/或板梁式环形框架结 构，在本发明的一些实施例中，可被设计成强度足以满足任何这类载 荷承受需求。优选的是，所述盖板仅被设计用作流体容积和用于承受 局部压力载荷。罐结构的两个功能分离，即在本发明的一些实施例中 由盖板来完成液体容积功能，而由内部桁架结构和板梁式环形框架结 构以及桁条与刚性构件的结构格栅来提供整体的罐稳定性和强度，这 允许将薄金属板，例如最高13mm(0.52英寸)的金属板用于盖板。 虽然可使用较厚的板，能够采用薄板却是本发明的一个优点。当采用 约6到13mm(0.24到0.52英寸)厚的一个或多个金属板构造盖板， 从而根据本发明构造大型例如约160,000立方米(1.0百万桶)的基本 上为矩形的罐时，本发明是特别有益的。在一些应用中，所述盖板优 选约为10mm(0.38英寸)厚。
【0021】可设计梁、柱以及支撑件的许多不同结构以取得桁架式框架 结构的所需强度和刚度，如通过在桥梁和其它民用结构上采用桁架所 说明的。对于本发明的罐，在纵向(长度)和横向(宽度)方向出现 的桁架式框架结构的构造可以是不同的。在本发明一个实施例中上述 两个不同方向的桁架被设计成，当受到指定的地震活动和其它指定承 载要求的时候，至少提供为预期整体动态特性所需的强度和刚度。例 如，通常需要支撑罐顶结构对抗内部蒸气压力载荷并支撑整个罐结构 对抗由罐底不可避免的不平整度所导致的载荷。
【0022】在本发明一个实施例中通过利用内部桁架式框架结构和/或板 梁式环形框架结构来为罐提供主要支撑，罐的内部可以全是有效地连 续的，而没有由隔板或类似构件所造成的阻碍。这样就使本发明的罐 具有相对较长的内部，从而避免在地震活动所导致的基本不同的动载 荷下产生晃动期间相对于由于海运船舶运动所产生的载荷，出现共振 条件。
【0023】与已公开的矩形液体储罐的设计(它们讲授了在垂直方向强 化和加强罐壁)相比，本发明的结构布置允许在水平和垂直方向上均 采用诸如刚性构件和桁条之类结构元件，从而在本发明的一些实施例 中取得良好结构性能。类似地，尽管已公开的设计要求安装隔板和膜 板来取得所需罐强度，而其中这类隔板和膜板在地震期间导致大幅液 体晃动波浪，且因此产生作用在膜板结构和罐壁上的大强度力，但根 据本发明的罐中桁架的开放式框架却使得地震多发地区因液体晃动产 生的动态载荷减至最小。

【0024】通过参考下文的详细描述以及所附附图，本发明的优点将会 被更好地理解，附图中：
【0025】图1A是根据本发明一个实施例的罐的简图；
【0026】图1B是根据本发明的罐的一个实施例的中间部分的剖视断 面图；
【0027】图1C是图1B中所示部分的另一视图；
【0028】图1D是根据本发明一个实施例的罐的尾端部分的剖视断面 图；
【0029】图2是根据本发明一个实施例的罐的另一结构的简图；
【0030】图3图解说明了在图2所示罐的长度方向上的桁架部件及其 结构；
【0031】图4图解说明了在图2所示罐的宽度方向上的桁架部件及其 结构；
【0032】图5A、5B和5C图解说明了一种根据本发明以四个部分构造 罐的方法，每一部分包括至少四个面板；
【0033】图6A和6B图解说明了一种叠置图5A中所示部分的面板的 方法；
【0034】图7图解说明了一种将图5A中的面板(如图6A和6B所示 被叠置)装到驳船上的方法；
【0035】图8图解说明了一种将图5A中的面板(图6A和6B所示被 叠置)卸下驳船的方法；
【0036】图9A和9B图解说明了一种在罐组装地点将图6A和6B中的 叠置部分展开并接合到一起的方法；
【0037】图10A和10B图解说明将图5B中的各部分组装成完成的罐 并将所完成的罐运到次级容器内的位置。
【0038】图11-13展示了本发明的板梁式环形框架/桁架结构内部框架 实施例的实施例。
【0039】图14展示了本发明的一个实施例的一个板梁式环形框架。
【0040】图15展示了由面板元件组成的板梁式环形框架实施例的一个 实施例。
【0041】图16示出了图15中所示面板元件可被如何叠置以便运送。
【0042】尽管本发明将联系其优选实施例来描述，应理解的是本发明 不限于此。相反，本发明应涵盖所有可被包含于本公开的精神和范围 内的所有替换、修改、及等同方案，如所附权利要求所限定的。

【0043】本发明的一个优选实施例的基本上为矩形的储罐被设计成提 供了以分立步骤改变罐容积的能力，而不需要实质性地对罐进行重新 设计。仅仅是出于构造的目的，这是通过将罐考虑为包括多个类似结 构模块来实现的。例如，一个100,000立方米的罐可被认为包括四个基 本相等的结构模块，这是通过以三个沿长度方向适当间隔开的假想垂 直面分割一个大型罐，使每一部分在概念上能够容纳约25,000立方米 液体来实现的。这种罐由两个基本相同的尾端部分和两个基本相同的 中间部分组成。通过在罐的构造期间以分立步骤除去或增加中间部分， 即可取得具有相同横截面，即相同高度和宽度，但可变长度并因此有 可变容积的罐。也可根据本发明构造具有两个尾端部分但没有中间部 分的罐。这两个尾端部分结构类似，优选相同，且可包括本发明一些 实施例中的一个或多个垂直横向桁架和相应的板梁式环形框架，而且 在本发明的一些实施例中，部分垂直纵向桁架和部分相应板梁式环形 框架在构造过程中当被连接到相邻中间部分(或尾端部分)的类似部 分时，将提供本发明的一些实施例中的连续式垂直纵向桁架的纵向板 梁式环形框架以及单个罐结构。所有中间部分(如果有的话)可以具 有类似的，优选是基本相同的结构，且各自在本发明的一些实施例中 包括一个或多个横向桁架和相等数目的板梁式环形框架，并且以类似 于尾端部分的方式，在本发明的一些实施例中包括部分纵向桁架和/或 相应的部分板梁式环形框架。对于尾端部分和中间部分，结构格栅(包 括桁条和刚性构件)及板被附着在那些最终构成所完成的罐的外表面 (包括盖板)的内部框架末端处，且优选仅在这类内部框架末端处。
【0044】图1A-1D展示了根据本发明的储罐的一个实施例的基本结 构。参见图1A，基本上为矩形的罐10的长度12是100米(328英尺)， 宽度14是40米(131英尺)，高度16是25米(82英尺)。基本上， 罐10是由内部的桁架式框架结构18、附连到桁架式框架结构18的刚 性构件27与桁条28的格栅(示于图1C和1D)、及附连到刚性构件 27与桁条28的格栅的薄盖板17构成的。薄盖板17、刚性构件27与 桁条28的格栅、及内部桁架式框架结构18可由任何有延性的且在低 温温度下具有可接受断裂特性合适材料制成(例如像9％镍钢、铝、铝 合金等等材料的金属板)。在一个优选实施例中，薄盖板17是以钢制 成的，所具有厚度约为10mm(0.38英寸)，更优选地为从约6mm(0.25 英寸)到约10mm(0.38英寸)。薄盖板17在组装时i)在罐10内提 供了适于容纳诸如LNG之类流体的物理障碍，及ii)承受因与所容纳 流体接触而引起的局部载荷和压力，并将这种局部载荷和压力传递到 由刚性构件27和桁条28组成的结构格栅(见图1C和1D)，该结构格 栅又将这些载荷传递到桁架式框架结构18。桁架式框架结构18最终承 受累计的局部载荷，包括由薄盖板17和结构格栅从罐10的周边传递 过来的地震引起的地震引发液体晃动载荷，并使这些载荷分布到罐10 的基础。
【0045】更具体地说，储罐10是个独立的基本上为矩形的罐，它能储 存大量(例如100,000立方米(大约600,000桶))液化天然气(LNG)。 尽管可采用不同构造技术，图1B-1D图解说明了根据本发明一个实施 例的组装罐例如罐10的优选方法。为制造和构造目的，可考虑将具有 相邻内部空间的罐10分割成多个部分，例如十个部分，包括两个基本 相同的尾端件10B(图1D)，以及多个(例如八个)基本相同的中间 部分10A(图1B和1C)。这些部分10A和10B可由海运船只或驳船 运送到构造和组装成整体式罐单元的地点。这种构造方法提供了实现 可变尺寸的罐10以适应可变储存要求而又无需重新设计罐10的技术 手段。这是通过保持尾端部分10B和中间部分10A的设计基本相同、 但是改变插到两个尾端部分10B之间的中间部分10A的数量来实现 的。尽管技术上切实可行，本发明的这一实施例在特定条件下可能会 带来挑战。例如，对于用薄钢板构造的大型罐，处理各结构部分，最 终包括在各部分的运送和将其组装成整体式罐的过程中处理罐，将会 要求非常精心以免损伤任何一部分。
【0046】在本发明另一实施例中，提供了一种改良的罐设计配置，其 导致用于构造本发明罐的更加易于制造的方法。图2展示了罐50的结 构配置。尾端面板被从罐50上取下(即未示于图2中)，以暴露出一 些罐50的内部结构52。略微更详细地说，100,000立方米容积的矩形 罐50的长度51为90米(约295英尺)，宽度53为40米(约131英 尺)而高度55为30米(约99英尺)。当完全组装并在工作位置安装 时，罐50包括由基本上为矩形的内部桁架式框架结构构成的内部结构 52，附连到桁架式框架结构的刚性构件与桁条的格栅(未示于图2)， 以及密封附连到桁条与刚性构件的结构格栅的薄盖板54；并且完全组 装的罐50在内部提供了用于液化气储存的相邻且无阻碍的空间。图3 和4显示了分别由长度方向(纵向)和宽度方向(横向)垂直面截取 的(图2中的)罐50的断面图。图3显示了典型的桁架式框架结构部 件60a和60b及其在罐50的长度(纵向)方向上的布置。图4显示了 典型桁架式框架结构部件70a和70b及其在罐50的宽度(横向)方向 上的布置。
【0047】对于完全组装的罐，图2-4所示设计通过提供各自独立和截然 不同的结构系统，即用于容纳流体的薄盖板和用于整体强度和稳定性 的三维桁架式框架结构以及刚性构件与桁条的格栅，隔离了所需要的 起流体容纳功能的罐并提供了罐强度的稳定性，虽然提出这两个系统 的整合制造是要在所安装罐的成本方面实现节约。因此对于制造目的 来说，罐50可被考虑分成四个部分，如图2所示，包括两个基本相同 的尾端部分56和两个基本相同的中间部分57。罐的尾端和中间部分各 自可被进一步细分成面板(例如参见图5A中的面板83、84、和85)。 每个所述面板可包括盖板、刚性构件和/或桁条，以及要被用在内部桁 架结构构造中的结构部件或结构部件的格状件。为便于制造，内部结 构52被分成两部分，一部分可在造船厂的板线上随着板的制造而被附 连到面板，而一部分是随着面板被组装到完成的罐中而被安装于罐50 的内部。图3和4中的实线表示随着板的制造被附连到面板的桁架部 件60a和70a。特别附连到面板以便于面板的制造的桁架结构可以是任 何桁架形式。例如，纯沃伦桁架(pure Warren truss)，纯普拉特桁架(pure Pratt truss)，板式普拉特桁架(plated Pratt truss)，或本技术领域中已知 的其它桁架结构。图3和4中的虚线表示随着面板被组装到完成的罐 结构内而被安装的桁架部件60b的70b。
【0048】在一可选实施例中，提供了具有内部框架结构的基本上为矩 形的流体储罐。该内部框架结构可包含具有被置于流体储罐之内的内 侧的多个板梁式环形框架，而板梁式环形框架的内侧可由多个桁架结 构的外缘或末端来支撑。所述内部框架结构因而可包含多个桁架结构， 对应于每个板梁式环形框架具有一个桁架结构。所述框架结构可被置 于板梁式环形框架的平面中并处于其内，以此支撑第一板梁式环形框 架。在一种结构中，所述桁架结构可包含多个垂直延伸支撑件和水平 延伸支撑件，其被连接从而形成结构部件的格状件，以及多个额外的 支撑部件，其固定于被连接的垂直和水平延伸支撑件之内及之间，由 此形成桁架结构。
【0049】所述板梁式环形框架可被置于流体储罐内的一个或多个方向 上。三个示例性结构包括：第一，一组板梁式环形框架，它们可沿着 流体储罐的宽度和高度延伸并沿着流体储罐的长度间隔开。第二，一 组板梁式环形框架，它们可沿着流体储罐的高度和长度延伸并沿着储 罐的宽度间隔开。第三，一组板梁式环形框架，它们可沿着流体储罐 的长度和宽度延伸并沿着所述流体储罐的高度间隔开。在不同方向形 成的所述板梁式环形框架的交点可形成多个固定点，在固定点处不同 方向的板梁式环形框架被相互连接，从而形成一个整合式的内部框架 结构。
【0050】上述各方向类型的一个或多个板梁式环形框架还可包括内 侧，内侧如上所述由桁架结构的外缘或末端支撑。或者，一个或多个 板梁式环形框架类型可在其内部边缘保持不受支撑。板梁式环形框架 还可包含位于板梁式环形框架的内侧的凸缘。所述凸缘的方向可使得 它们在板梁式环形框架的内部、内侧上形成具有板梁式环形框架深度 的“T”形。板梁式环形框架深度被定义为在包含板梁式环形框架的内 侧和外侧的平面内，板梁式环形框架的内侧边缘与外侧边缘之间的距 离。凸缘可起到加强板梁式环形框架的作用，类似于半个“I”形梁。 在一个实施例中，板梁式环形框架的尺寸可以是深度为1.0到4.0米。 或者，板梁式环形框架可具有1.5到3.5米或2到3米的深度。同样深 度被定义为在包含板梁式环形框架的内侧和外侧的平面内，板梁式环 形框架的内侧边缘与外侧边缘之间的距离。在一个实施例中，板梁式 环形框架可具有的深度为流体储罐的长度、深度、或高度的0.5％到 15％。或者，板梁式环形框架可具有的深度为流体储罐的长度、深度、 或高度的1％到10％或2％到8％。
【0051】在一个实施例中，一个或多个所述板梁式环形框架可沿着它 们的深度被焊接以得到最大支撑力。在一可选实施例中，一个或多个 板梁式环形框架可包含穿孔。穿孔可被用于在罐中液面低的时候方便 LNG流跨越深板式梁所形成的各部分。
【0052】类似不同方向的板梁式环形框架，不同方向的桁架结构可被 包含于内部框架结构中。所述桁架结构可被置于流体储罐内的一个或 多个方向。三个示例性结构包括：第一，一组桁架结构，它们可沿着 流体储罐的宽度和高度延伸并沿着流体储罐的长度间隔开。第二，一 组桁架结构，它们可沿着流体储罐的高度和长度延伸并沿着所述储罐 的宽度间隔开。第三，一组桁架结构，可沿着流体储罐的长度和宽度 延伸并沿着流体储罐的高度间隔开。在不同方向形成的桁架结构的交 点可构成不同方向桁架结构之间的连接，使得相交于固定点处的第一 桁架结构和第二垂直桁架结构将一公共结构部件结合到它们各自的结 构配置内，从而形成一个整体式内部框架结构。在一个实施例中，不 同方向桁架结构的交点和连接包括至少一部分垂直延伸支撑件，其在 不同方向的桁架结构中均将起到垂直延伸支撑件的作用。实际上第一 方向桁架结构和第二方向桁架结构共用一个垂直桁架部件。
【0053】流体储罐还包含围绕内部框架结构的盖板。在一个实施例中， 所述盖板具有内侧，其被设置到所包含的板梁式环形框架的外侧。在 一个实施例中流体储罐包含多个相互连接并且布置成基本正交图案的 刚性构件和桁条。所述多个刚性构件和桁条可具有内侧和外侧，其中 刚性构件和桁条的外侧附连到盖板的内侧并且刚性构件和桁条被以加 强肋方式连接到板梁式环形框架。例如，刚性构件和/或桁条可被附连 到板梁式环形框架或与板梁式环形框架形成整体，从而使板梁式环形 框架与刚性构件和/或桁条二者的外侧/末端存在于相同平面内。由板梁 式环形框架和刚性构件和/或桁条二者的外侧末端/侧面形成的平面因 而便提供了用于附着盖板内侧的表面。通过这种方式，板梁式环形框 架的外缘与刚性构件和/或桁条的一个侧面均可被直接附连到盖板。在 一个实施例中，桁条所具有深度为0.20到1.75米，可选择为0.25到 1.5米，或可选择从0.75到1.25米。在一个实施例中刚性构件所具有 深度为0.1到1.00米，可选择为从0.2到0.8米，或可选择为从0.3到 0.7米。在一个实施例中，盖板被构造成具有小于13mm(0.52英寸) 的厚度。在一可选实施例中盖板厚约10mm(0.38英寸)，可选择从约 6mm(0.25英寸)到约10mm(0.38英寸)或介于6(0.25英寸)到 13毫米(0.52英寸)之间。在一个实施例中，盖板包括多个相接的板。
【0054】利用上述环形框架和桁架结构，可构造内部流体储存容积大 于100,000立方米的流体储罐。或者，所述流体储罐可具有大于50,000 立方米的容积。或者，所述流体储罐可具有大于150,000立方米的容积。 如果流体储罐被用于低温服务，则流体储罐内部框架和罩的各个组件 可由在低温温度可适当延展且具有可接受断裂特性的低温材料制成， 如本领域技术人员可确定的。在一个实施例中，低温材料选自不锈钢、 高镍合金钢、铝、及铝合金。在一个实施例中，任何板梁式环形框架、 桁架结构或盖板均由低温材料制成。
【0055】上述板梁式环形框架和桁架结构预计比竞争的流体储罐更易 于构造并且成本更低，尤其是对低温流体储罐而言。例如，所述板梁 式环形框架可由板式钢或铝材制成，这应减少其成本而不需要额外复 杂地形成钢结构。
【0056】图11展示了根据本发明板梁式环形框架/桁架结构实施例的 示例性内部框架结构250。第一板梁式环形框架200被显示沿着流体储 罐的宽度210和高度230延伸并且沿着流体储罐长度220间隔开。第 一板梁式环形框架200被显示具有“T”形内侧边缘235。第一板梁式 环形框架200被显示具有位于第一板梁式环形框架200的水平部分上 的第一水平穿孔201以及位于第一板梁式环形框架200的垂直部分上 的第一垂直穿孔202。第一板梁式环形框架200由对应于每个第一板梁 式环形框架200的第一桁架结构203支撑，并且被设置在每个第一板 梁式环形框架200的平面中并处于每个第一板梁式环形框架200之内。 内部框架结构250还包含第二板梁式环形框架204，第二板梁式环形框 架204沿着流体储罐的高度230和长度220延伸并且沿着流体储罐的 宽度210间隔开。第二板梁式环形框架204被显示具有“T”形内侧边 缘236。第二板梁式环形框架204被显示具有位于第二板梁式环形框架 204的水平部分上的第二水平穿孔205以及位于第二板梁式环形框架 204的垂直部分上的第二垂直穿孔206。第二板梁式环形框架204是由 对应于其中每个第二板梁式环形框架204的第二桁架结构207支撑的， 并且被设置在每个第二板梁式环形框架204的平面中及每个第二板梁 式环形框架204之内。内部框架结构250还包括第三板梁式环形框架 208，第三板梁式环形框架208沿着流体储罐的宽度210和长度220延 伸并且沿着流体储罐的高度230间隔开。第三板梁式环形框架208被 显示具有“T”形内侧边缘237。第三板梁式环形框架208被显示具有 第三水平穿孔209，第三水平穿孔209位于在长度方向延伸的第三板梁 式环形框架208的水平部分上。在宽度方向延伸的第三板梁式环形框 架208的水平部分不包含任何穿孔并且是实心的。第三板梁式环形框 架208不像第一和第二板梁式环形框架，不由独立、共面的桁架结构 进行支撑。
【0057】板式梁固定点211形成于各不同方向板梁式环形框架的交点 处。通过附着各不同方向板梁式环形框架，例如通过焊接，来取得更 加刚性的内部框架结构250。类似地，第一桁架结构203和第二桁架结 构207的交点形成桁架固定点212。通过附着垂直方向桁架结构，例如 通过共用结构部件，来取得更加刚性的内部框架结构250。
【0058】图12展示了图11中的内部框架结构250，其中额外的刚性构 件和桁条部分覆盖内部框架结构250。第一桁条221被显示沿着流体储 罐的宽度210和高度230延伸并且沿着流体储罐的长度220间隔开。 第二桁条222被显示沿着流体储罐的宽度210和长度220延伸并且沿 着流体储罐的高度230间隔开。第三桁条224被显示沿着流体储罐的 长度220和高度230延伸并且沿着宽度210间隔开。图12还展示了刚 性构件223，刚性构件223延伸垂直于第一、第二或第三桁条221、222、 224。刚性构件223可连接到第一、第二、或第三桁条221、222、224 中的一个或两个。如图12所示，刚性构件223和桁条221、222、224 可被附连到板梁式环形框架或与板梁式环形框架形成整体，从而使板 梁式环形框架与刚性构件和桁条的外侧/末端处于相同平面内。由板梁 式环形框架与刚性构件和桁条的外侧末端/侧面形成的平面因而便提供 了用于附着盖板内侧的表面。通过这种方式，板梁式环形框架的外缘 和刚性构件和/或桁条的一个侧面均可被直接附连到盖板。或者，刚性 构件和桁条的内侧可被附连到不同方向板梁式环形框架的外侧。刚性 构件和桁条的外侧可被附连到盖板231的内侧，如图13所示。
【0059】图14展示了一个板梁式环形框架，该框架是前述沿着流体储 罐的宽度210和高度230延伸并沿着流体储罐的长度220间隔开的第 一板梁式环形框架200的代表。板式梁200具有设置到流体储罐内部 (包括在一些实施例中被设置到内部框架结构外部)的内侧241，以及 设置到流体储罐内部框架结构的外侧部分的外侧242。板梁式环形框架 200的深度243是板梁式环形框架200的内侧边缘与外侧边缘之间的距 离。图14中的板梁式环形框架是实心的且不包含穿孔。位于第一板梁 式环形框架200上的线条表示第二板梁式环形框架204和第三板梁式 环形框架208会与第一板梁式环形框架200相交的位置。第二和第三 桁条222、224的交点也表示为第一板梁式环形框架200上的“T”形 线。
【0060】板梁式环形框架200的左半部分被显示为具有代表第一桁架 结构203的内部桁架结构，而板梁式环形框架200的右半部分被显示 为没有内部桁架结构。桁架结构203可包括相连接从而形成结构部件 的格状件的多个垂直延伸支撑件244与水平延伸支撑件245，以及多个 额外的支撑部件246，支撑部件246固定在相连接的垂直和水平延伸支 撑件244、245之内及之间。
【0061】图15展示了一部分用板梁式环形框架制成的流体储罐260。 所示的这部分流体储罐260由顶面板元件261、尾端面板元件262、底 面板元件263、及两个侧面板元件264组成。各个面板元件包括盖板 231、刚性构件(未示)、相应的桁条(未示)、及相应的板梁式环形框 架200、204和208(编号为a、b、及c以区分位于不同面板元件上环 形框架的各部分)。包含上述结构元件的面板元件可在一个位置构造， 移送到第二位置，并在第二位置组装。在组装期间，可添加内部桁架 结构从而形成流体储罐的内部框架结构。图16展示了各个所述面板元 件是如何能被叠置以便从第一位置运送到第二位置。
【0062】参见图5A和5B，为制造目的，排除了一些要在以后安装的 内部桁架部件(示于图5C中)，根据本发明一些实施例的罐最初是作 为四个独立部分81a、82a、82b、及81b构造的(部分81b在图5B中 是以分解图了显示的且部分82b在图5A中是以分解图来显示的)，其 中两个中间部分82a和82b中的每个各自包括四个面板，即顶面板83、 底面板84和两个侧面板85，而且两个尾端部分81a和81b每个各自包 括五个面板，即一顶面板、一底面板、两个侧面板、及被称为第三侧 面板或尾端面板87的另一面板。在此图中，最大的面板，例如中间部 分82a或82b的面板83包括一个或多个连在一起的面板86、内部桁架 式框架结构部件88的刚性构件和/或桁条(未示)和部件。板(本图中 数目为十八)是首先制造并组装到下文所讨论的罐单元内的。
【0063】在一个实施例中，面板制造始于将板运送到造船厂，在此处 板被标记、切割和制造成盖板、刚性构件、桁条以及桁架式框架结构 部件元件。面板元件通过本领域技术人员已知的任何适用的接合或结 合技术，例如通过焊接而被接合在一起，并且刚性构件、桁条、及桁 架式框架结构元件在现代化造船厂通常使用的局部装配和装配线中被 附连到面板上。一旦制造操作完成，每个罐部分的面板便被分别叠置， 如图6A和6B所示。例如，对于图5A和5B中的中间部分82b使用相 同编号，顶面板83、侧面板85、及底面板84被叠置如图所示。现参 见图7，各组四个叠置面板包括图5B中所示罐的四个部分81a、82a、 82b、及81b，它们连同要随着面板的组装而在现场安装以构造罐结构 的桁架式框架结构(图7中未示)的额外结构部件一起，被装到海运 驳船100上并运送到罐构造地点。尾端面板未示于图7和图8，但是同 样被装到海运驳船100上。现参见图8，在罐构造地点102处，包括四 个部分81a、82a、82b、及81b的各组四个叠置面板以及额外桁架的结 构部件(未示于图8中)被卸下并移送到滑轨(skidder track)110、铁 路(rail track)112、及次级容器(secondary container)117附近的罐组 装地点104。在罐组装地点104，每个罐部分的面板被展开并接在一起 从而形成罐的各部分。例如，展开并且接合面板83、84、85从而形成 部分82b(如图5A和图5B所示)的操作示于图9A和9B中。在面板 83被提升时，侧面板85被向外折叠直至基本垂直，且随后面板83被 放下并接合到侧面板85。在这一阶段，部分额外桁架式框架结构部件 在罐长度和宽度方向上被安装在罐内部(这种框架操作的一个示例以 虚线示于图3和图4中)。在一个实施例中，四个部分81a、82a、82b、 及81b随后在罐组装地点104被组装并例如通过焊接而被接合在一起， 从而形成如图10A所示的部分完成的罐115和如图10B所示的完成的 罐116。在图10B所示实施例中，完成的罐116接受液体和气体密封度 测试并被运到次级容器117内的位置。
【0064】再参见图1B和1C，由于内部的开放性，桁架式框架结构18， 即根据本发明一个实施例的罐例如图1所示罐10的内部全是有效地连 续或不间断的，因此其中所储存的LNG或其它流体可自由地从一端流 到另一端而在其间没有任何有效阻碍。这样就自然提供了比目前有隔 板的相同尺寸罐拥有更有效储存空间的罐。根据本发明的罐的另一优 点是，仅需要单独一组罐穿透装置和泵来充填和抽空罐。更重要的是， 由于本发明的罐10相对长而开放的跨距，由地震活动所引起的被储存 液体的任何晃动仅导致相对小的动载荷加到罐10上。这一载荷明显小 于否则的话在罐具有由现有技术的隔板所形成的多个单元时将会产生 的载荷。
【0065】本发明的板梁式环形框架和桁架结构液体储罐实施例也可通 过任何上述用于纯粹桁架式框架液体储罐实施例的方法来组装。在这 样的组件中，板梁式环形框架的各部分可被附连到相应侧面或端部盖 板部分从而形成面板元件。随着盖板部分或面板元件的格部分被连接， 可连接板梁式环形框架的各部分，例如通过焊接相应的板梁式环形框 架部分以形成整体式板梁式环形框架。可形成用于上面纯粹桁架式框 架液体储罐实施例的如上所述形成的不同类型的板梁式环形框架/盖板 结构模块，以用作如上所述用于纯粹桁架式框架液体储罐实施例的尾 端部分和中间部分。例如，可考虑一个矩形流体储罐包括四个基本相 等的结构模块，这是通过利用沿长度方向适当间隔开的三个假想垂直 面来分割一个大罐，使得每部分概念上能够保持约四分之一的液体储 存体积来取得的。这样一个罐由两个基本相同的尾端部分和两个基本 相同的中间部分组成。通过在在罐的构造期间除去或增加中间部分， 便能够以分立步骤获得具有相同横截面(即相同高度和宽度)但可变 长度且因而有可变容积的罐。
【0066】虽然本发明非常适合于储存LNG，但它不限于此；反之，本 发明适于储存任何低温温度液体或其它液体。此外，尽管本发明是根 据一个或多个优选实施例来描述的，应理解的是，可作其它修改而不 背离本发明的范围，上述本发明的范围是在所附权利要求书中提出的。 所有在示例中给出的罐的尺寸仅供说明之用。可设计宽度、高度及长 度的各种组合以根据本发明的指导构造罐。
术语表
【0067】低温温度：任何约-40℃(-40)和更低的温度；
【0068】GBS：重力基础结构(Gravity Base Structure)；
【0069】重力基础结构：一种基本上为矩形的、类似驳船的结构；
【0070】格栅：网状物或框架；
【0071】LNG：处于约-162℃(-260)低温温度并基本处于大气压力 的液化天然气；以及
【0072】板或盖板：i)一个具有基本均匀厚度的基本光滑和基本平坦 的物体，或ii)两个或更多个基本光滑且基本平坦的物体，它们通过任 何适当的接合方法例如通过焊接而被接合在一起，每个所述基本光滑 且基本平坦的物体具有基本均匀的厚度。
相关申请的交叉引用
【0001】本申请要求2004年3月9日提交的美国专利申请第 10/796,262号的优先权。