受損油輪漏油控制系統的製作方法

2023-04-25 01:41:21 2

專利名稱：受損油輪漏油控制系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及用於運輸液體，如石油，的輪船，特別是涉及一種控制受損油輪漏油的系統。更確切地說，本發明涉及對申請人在其1990年10月23日的美國第4，964，437號專利中所述的漏油控制系統的改進。
簡言之，上述專利公開的內容參照併入本發明，其所述系統通過將受損油艙上部的油轉移出去，同時使受損區域的吃水降低減到最小限度，從而儘可能地減少「分艙壓載」型油輪中受損油艙的漏油。這可以通過閥門和管道來實現，這些閥門和管道穿過各個選擇的艙壁，將每一個油艙與一個或多個壓載艙相連，一個或多個閥門在油艙遭受足以使油艙漏油的損害時，通過重力被打開以便油從受損的一個或多個油艙上部流向一個或多個壓載艙，該壓載艙在油輪滿載時是空的，油艙與壓載艙之間的每一個連接都包括兩個蝶形閥或者閘閥的閥門，它們按規則串聯以防任何一個閥在正常狀況下漏油而汙染壓載艙，這些閥門典型的直徑約在3至5英尺之間，其選定須權衡閥的費用與所需從受損油艙向壓載艙傳送油的速率，每一個閥都配備有驅動器以打開和閉合閥門，考慮到每艘典型的油輪至少需要10對這樣的閥門以便利用本方法來有效地控制漏油，其安裝費用顯然很昂貴。
一種較便宜而且更加有效的用於上述系統的閥門結構在申請人另一個共同未決的專利申請中得以闡述，該申請序號為07/510，932，申請日為1990年4月19日，標題為「閥門結構」。上述公開的閥門結構包括一個蝶形閥連同一個破裂盤，蝶形閥與一小節管道的一端通過螺栓相連，該管道與分隔油艙和壓載艙的艙壁相焊接，上述破裂盤置於蝶形閥轉盤與艙壁之間的管道內，並能承受一個滿載壓載艙或一個滿載油艙的最大壓力。一個刀片與蝶形閥的轉盤固定，並且當蝶形閥探測到有關油艙漏油而被打開時，將充分切開破裂盤以確保流過打開的蝶形閥的油衝垮和破壞該破裂盤。雖然這種閥門結構比兩個串聯的蝶形閥或閘閥便宜，但是，它易受腐蝕並且不易檢測。
本發明的第一個目的是提供一種減少自受損的「分艙壓載」型油輪向外漏油的改進系統。
本發明的另一個目的是提供一種閥門結構，它促使油自受損油艙流向壓載艙，並且比一對蝶形閥或者蝶形閥/破裂盤組合結構更加有效、廉價。
本發明的另一個目的是提供一種閥門結構，它能減少油艙與壓載艙之間滲透的可能性而不依賴於閥門的密封。
簡言之，在如上述專利所述的系統中，可以通過將油從任何受損油艙的上部轉移出去，同時儘可能減少受損區域的吃水降低，從而減少受損油輪向外漏油。這可以通過在每一油艙與壓載艙所共用的每一個艙壁上距油輪船底之上一個預定的高度，安裝一段限定油路的管道來完成，該管道的一端通常由一個蝶形閥關閉，另一端亦由一個可靠密封的一次有效閥關閉，該閥包括一個通過螺栓與管道連接的盲法蘭以及一個由法蘭壓緊的高壓水壓軟管，並且在加壓時動作以衝破法蘭螺栓，從而釋放法蘭。當發生足以造成油艙漏油的損害時，一個儀器和控制系統打開一個或多個蝶形閥並向相關的水壓軟管施加水壓，從而打開油路使得油通過重力從一個或多個受損油艙流向一個或多個壓載艙，這些壓載艙在油輪滿載時是空的，雖然會有一些油流入水中，但是其數量因預測的大量的油流入壓載艙而降低，流入水中的油量與流入一個或多個壓載艙的油量之比取決於相互連接的管徑與受損油艙的開口之比。
本發明的其它目的、特點或優越性通過以下敘述並伴以附圖將顯而易見，其結構和操作更易理解。


圖1是分艙壓載型油艙的簡略縱剖面圖;
圖2是油輪的簡略平面圖;
圖3是根據本發明的一個閥結構一部分切除一部分截開的頂示圖;
圖4是圖3沿4-4線截開的縱剖面示意圖;
圖5是一簡略框圖，表示根據本發明的用於系統的檢測和控制裝置;
圖6是雙側型油輪的平面示意圖，它表示本發明的可靠密封的一次有效閥的另一種應用。
圖1和圖2示意性性描述「分艙壓載」型的油輪10，它由縱向艙壁12，14和橫向艙壁16，18，20，22，24，26分開以形成多個艙，在圖2中從船頭到船尾編號1-5，其中一部分用於承載油，另一部分用於承載壓載海水，分別由「C」和「B」表示。縱向艙壁12和14以及橫向艙壁的部分限定5個中央貨艙，船殼和橫向艙壁的其它部分限定兩套舷側水櫃(wing tank)交替地用於載貨和壓載的。儘管國際規則規定壓載艙只能用於海水壓載，但是，為實施本發明，它們將一個或多個貨艙損壞的情況下被用作油的緊急存儲艙。由於上述壓載艙對於外溢油是理想的容器並且壓載艙在任何情況下都可以清洗，這種使用是合理的。
當油輪載貨時，貨艙「C」幾乎充到頂部而壓載艙「B」則都是空的或幾乎是空的，為了使由於擱淺或碰撞使一個或多個貨艙發生破裂的情況下油的流出減至最小，閥門和相連的管子裝配在艙壁中以使在閥門打開時提供從每個貨艙到一個或多個壓載艙的通路。如圖2所示，固定到一個連接管60相對端的閥門對組件50和80安裝在選定的由一個貨艙和一個壓載艙共用的艙壁中。與每個貨艙相連的壓載艙的選擇取決於船上貨艙的數量和布置。因此，在一個貨艙和一個壓載艙之間的每一個連接是由兩個閥按規定要求串聯連接的。以防止由於在正常操作下少量閥洩漏引起的壓載艙的汙染。每個連接均安裝在油輪底部之上的垂直高度上，大約與船寬的1/15相對應。
根據本發明，如圖3所示，閥50最好為蝶形並且栓接到法蘭管的一個短部分60上，該法蘭管被焊接或密封地固定到一個油艙和一個壓載艙所共用的艙壁的開口中，蝶形閥50的結構是常規的，包括一個環形閥盤52密封地安裝在一個短法蘭圓筒54中以圍繞垂直軸旋轉從而進行打開和關閉操作。一個閥殼的法蘭栓接到一個環形法蘭56上，該法蘭56在管段上形成並且與之由栓接在一起的法蘭之間的環形密封環58密封。閥盤52由一個其一端固定在艙壁的常規水力動作筒70(hydraulic ram)驅動，該動作筒樞軸地與曲柄臂72的一端相連，曲柄臂72的另一端固定到一個垂直定向軸74的一端，該垂直定向軸74固定到閥盤52上並且在閥殼內被支撐以圍繞一個垂直軸旋轉。
管段60的另一端延伸到一個壓載艙中，它在正常情況下由一個可靠密封一次有效閥80閉合，該一次有效閥80包括一個環形盲法蘭82，它由多個通過法蘭82中的孔和通過一個環形法蘭86中位於同一直線的孔延伸的螺栓84固定到管段上，上述法蘭86的內徑與管60的外徑相對應並且焊接到管段端部或端部附近。該盲法蘭通過一個合適的密封圈88，例如一個大的「0」型圈，與管段的末端密封，上述密封圈被夾在法蘭82與環形突面法蘭90的表面之間，上述突面法蘭在其與管段連結處與法蘭86焊接，曲型地管子60其直徑為48英寸，法蘭82和86為1英寸鋼板，其外徑為70英寸，並且盲法蘭與沿直徑為65英寸的一個同心圓均勻分布的36個5/8英寸鋼栓或不鏽鋼栓相固定。
閥80通過衝破法蘭栓84而被打開，從而釋放法蘭82，這是通過如圖3所示，當螺栓82擰緊以擠壓密封圈，使設置在法蘭82和86中間並且由其壓平的增強橡膠軟管92加壓來實現。圖4所示，該軟管設置在環形排列的螺栓之間並且在大約同一點向外伸出到法蘭圓周之外，從而形成一個大體上的閉環，該軟管92在其一端由一個壓力帽94閉合，其另一端通過合適的軟管和連接件(未示)和一個液力源96相連，該液壓源可以在需要打開通路的情況下使軟管加壓到預定的壓力。液壓源96可以是一個已知結構的液壓動力機組，它基本上包括一個液壓泵和一個馬達，它們可以從製造廠家買到，廠家包括威克水壓機廠(Vickers Hydraulics)、約克工業公司(York Industries)及戴頓公司(Dayton)等。典型地，軟管92的內徑為2英寸，並且設計能夠承受至少3000psi的壓力。如圖5所示，每個液壓動力機組96裝有一個驅動器98，它可以響應於一個施加控制信號而工作，以向與其相連的高壓軟管迅速產生和提供足以粉碎螺栓86的液壓，此時盲法蘭釋放並且掉到相連的壓載艙中，在所述結構的一次有效閥中，當約1500psi-3000psi範圍內的壓力持續一分鐘或一分鐘左右時，所有螺栓均破裂。螺栓破裂引起軟管中壓力驟降，可以用來關斷液動力機組，由於成對蝶閥之一50響應於相同控制信號將被打開，從受損貨艙來的油將協助移開盲法蘭。
在每個貨艙內裝有高度位置傳感器42，其中一個示於圖2，其中六個示於圖5，它檢測因油艙漏油而可能產生的油的高度的降低，並且相應地產生和向可編程計算機44施加一個輸出信號。當收到從一個或多個傳感器來的信號時，計算機發出一個警報46並且向每個閥驅動器40提供一個控制信號，並且液壓動力機組驅動器98適於打開將使油外流減至最小的道路，計算機按程序打開通路，該道路適用於重新分配油以使向船外的洩漏減至最小，同時在安全的限度內控制平衡，傾斜及船的穩定性，儀器最好包括超馳控制48和安裝在油輪駕駛臺的顯示板(未示)，以便在需要的情況下能夠手動操作閥50/一次有效閥80組合。
在操作中，滿載油輪遭受船體漏油損壞的情況下，在受到影響的一個或多個貨艙內的傳感器42向計算機44傳送一個輸出信號，該計算機依次使恰當的蝶形閥和一次有效閥打開以使油從受損貨艙上部流到選定的空的一個或多個壓艙中。雖然有些油將繼續流向船外，但其量將因多數油流入壓載艙而減小，其體積及相應的在受損艙的油位下降到剛好高於水面所需的時間是可預測的。通過容納那些否則就會排到船外的油，船的排水量不會顯著降低，因為流出量減少，油輪不會上浮很多並且受損區域的吃水基本上保持不變，這本身又有助於減少油外流。流失於船外和輸送到壓載艙的油的相對量取決於裝有閥門的通路和貨艙或艙破損的相對尺寸。油從通路流向壓載艙的過度將大大高於流向船外的速度。因為壓力頭是通路以上貨物的高度，而向船外洩漏的驅動頭是水位以上貨物的高度，不需要泵，藉助於當在受損艙中油位下降到剛好水位之上時油停止外漏的現象，油從油艙向壓載艙傳輸完全靠重力完成。
用於控制油向船外洩漏的所述系統也可以用於圖6所示的用於新結構的油輪設計。船殼100為單層底，典型地是由縱向艙壁102、104和橫向艙壁106、108、110、112、114、116、118和120分隔以形成沿著中央分布的七個貨艙「C」，每個貨艙都與一對用於承載壓載海水的撞碰保護側艙相連。從環境保護的角度講，這種設計可與雙船體和三菱中間甲板(Mitsubishi，mid-deck)設計相比美，然而其費用卻比單船艙稍貴些。
用於控制上述設計的油輪向外漏油的設備的費用，比從貨艙到壓載艙的道路只用一個一次有效閥閉合的上述系統要低很多，從而省去了在每一管段一端安裝一個蝶形閥的費用。在每個由一個貨艙和一個壓載艙所共用的艙壁安裝一個或多個一次有效閥，並且因為其尺寸並不受市場的蝶形閥尺寸所限制，所以一次有效閥可以做得比建議的48英寸「組合」閥通道大，從而，縮短了受損艙的油位下降到剛好水位之上所需的時間。該系統的檢驗很簡易可以在空艙的任何時間內進行，檢驗只要求法蘭82復位和更換螺栓86。
雖然，已經描述了本發明的最佳實施例，可以證明在不脫離本發明構思的精神和範圍內可以作各種變化和修改。應當理解為本發明並不限於所述的實例，本發明由所附權利要求所復蓋，所有修改都落入其範圍。
權利要求
1.一種用於使一種油艙破損處流出的油減至最小的裝置，這種類型的油艙由縱向和橫向垂直定向的艙壁分隔以形成多個艙，一些艙用於裝油而另一些用於裝壓載水並且當船裝油時裝壓載水的艙是空的。上述裝置共同包括，在高於船底板一個預定高度上貨艙和一個壓載艙所共有的艙壁上的裝置，包括一段通過艙壁中一個開口延伸的管子並且限定一個從貨艙到壓載艙傳輸油的通路，以及在正常狀態下關閉上述通路的裝置，上述關閉裝置包括固定到延伸到貨艙中的上述管段端部的可控閥裝置和與伸到壓載艙中的上述管段端部密封的一次有效閥，上述一次有效閥包括一個固定到上述管段上的環形法蘭，一個栓接到上述環形法蘭的一個環形盲法蘭和壓緊在上述環形法蘭和上述盲法蘭之間的高壓水壓軟管並且在加壓時動作以衝破上述螺栓，從而釋放上述盲法蘭；傳感器裝置，設置在每個貨艙中用於檢測在其中出現了足以引起油外流的損壞，同時響應於這一檢測產生一個輸出信號，以及響應於上述輸出信號的控制裝置，包括打開可控閥裝置的第一個裝置，上述可控閥裝置在正常情況下閉合一個管段的一端，該管段裝配在由上述傳感器裝置檢測到已經破損的一個貨艙的艙壁上，以及第二裝置，它包括在打開上述可控閥裝置的同時給水壓軟管加壓到足以使上述螺栓破損，從而打開上述通路，使油通過重力從貨艙流入一個空壓載艙的裝置。
2.根據權利要求1的裝置。其中上述可控閥裝置包括一個蝶形閥。
3.根據權利要求1的裝置，其中上述控制裝置包括可編程計算機裝置，它響應於來自上述傳感器裝置的輸出信號以打開那些適於重新分布油輪的油以使漏油減至最小的通路，同時在安全限度內控制平穩，傾斜和船的穩定性。
4.一種液體控制裝置，適合於裝在一個液體貨艙和一個壓載艙所共用的艙壁的開口中，包括一個管段，通過艙壁中開口延伸並且密封地固定在其中，並且限定一個從一個貨艙到一個壓載艙流動的液體通道;以及一次有效閥裝置，與上述管段的第一端密封，上述閥裝置包括一個固定在上述管段的上述第一端的一個環形法蘭，一個環形盲法蘭，在上述環形法蘭和上述環形盲法蘭之間，基本上環形布置的一個高壓水壓軟管，以及通過上法蘭中相應孔的螺栓，用於壓緊上述水壓軟管並且強迫上述盲法蘭和上述管段的第一端相密封，上述水壓軟管在加壓時動作以衝破螺栓，從而釋放上述環形盲法蘭以打開上述通路。
5.根據權利要求4所述的一種液體控制裝置，其中上述水壓軟管在一端閉合，並且給上述水壓軟管加壓至足以破壞螺栓的裝置與上述軟管的另一端相連。
6.根據權利要求5所述的液體控制裝置，其中給上述水壓軟管加壓的裝置包括一個產生液壓的液壓動力機組。
7.一個液體控制裝置，適合於裝在一個液體貨艙和一個壓載輪所共用的艙壁開口中，包括一個管段，通過艙壁中開口延伸，用於限定液體從一個貨艙流到一個壓載艙的通路，以及用於上述通路的正常閉合的裝置，上述用於閉合的裝置包括在上述管段一段的可控閥裝置和與上述管段的另一端相密封的一次有效閥裝置，上述一次有效閥裝置包括一個固定到上述管段上的環形法蘭，一個栓接到上述環形法蘭上的環形盲法蘭，以及一個壓緊在上述環形法蘭和上述環形盲法蘭之間的高壓水壓軟管，該軟管在加壓時延伸衝破上述螺栓，從而釋放上述盲法蘭。
8.根據權利要求7所述的液體控制裝置，其中上述可控閥裝置包括一個蝶形閥，上述水壓軟管在上述環形法蘭和上述環形盲法蘭之間基本上排列成環形;以及上述環形盲法蘭用多個在上述法蘭中相應孔中延伸的多個螺栓連到上述環形法蘭上，以壓緊上述水壓軟管並且強迫上述盲法蘭與上述管段的另一端密封。
全文摘要
一個受損油輪，其中一些艙用於載油、另一些用於載壓載海水，油從該油輪向外洩漏可以通過將油從任意受損艙的上部傳輸到一個或多個空壓載艙而減至最小。這可以通過在油艙和壓載艙共用的艙壁中設置的一個通路來實現，壓載艙在正常情況下由至少一個一次有效閥關閉，一次有效閥包括一個與一管段栓接的盲法蘭以及一個水壓軟管，該軟管由法蘭壓緊，當給其加壓時，該軟管會衝破螺栓以釋放法蘭，從而打開通路，使油從受損艙流向壓載艙。
文檔編號B63B11/00GK1071386SQ9111110
公開日1993年4月28日 申請日期1991年11月25日 優先權日1991年7月10日
發明者愛德蒙·G·託奈 申請人:能源運輸集團公司