Sašķidrināto gāzu transports pa jūru tika uzsākts 1934. gadā, kad kāds liels starptautisks uzņēmums sāka izmantot divus naftas produktu/LPG tankkuģus. Kuģus, esošus naftas produktu tankkuģus, pārbūvēja pielāgojot mazus, kniedētus LPG spiedtraukus kravas tankiem. Tādā veidā kļuva iespējams pārvadāt lielā attālumā ievērojamus naftas rafinēšanas blakusprodukta, kuram bija noteiktas priekšrocības kā mājsaimniecības un komerciālai degvielai, tilpumus. LPG ir ne tikai bez smaržas un nav toksiska, bet tai ir arī augsta siltumspēja un zems sēra saturs, kas to dara par ļoti tīru un efektīvu dedzināšanas laikā.
Mūsdienās lielākā daļa pilnībā nopresēto okeāna LPG tankkuģu ir aprīkoti ar diviem vai trijiem horizontāliem, cilindriskiem vai sfēriskiem kravas tankiem ar tipisko kravnesību no 20 000 līdz 100 000 t un lielāko garumu (Lmax) no 220 līdz 260 m. Tomēr pēdējos gados ir uzbūvēts lielāks skaits lielas ietilpības pilnībā nopresētu kuģu, sevišķi 10 800 m3 kuģu sērijas, kuras uzbūvēja Japānā starp 2003. un 2013. gadu. Pilnībā nopresētus kuģus joprojām būvē ievērojamā skaitā un tie piedāvā rentablu un vienkāršu veidu, kā transportēt LPG no un uz mazākiem gāzes termināļiem.
Saspiestas dabasgāzes tankkuģi (Compressed natural gas (CNG) — angļu val.) ir kuģi, kuri projektēti pārvadāt dabasgāzi zem liela spiediena.[2] CNG tankkuģi ir ekonomiski izdevīgi vidējas distances jūras pārvadājumiem.[3]
Šie kuģi pārvadāja gāzes daļēji zem spiediena, daļēji atdzesētā stāvoklī. Tomēr, attīstoties tehnikai, kuģu īpašnieki ir devuši priekšroku daļēji nopresētiem/pilnībā atdzesējošiem tankkuģiem, jo tie nodrošina augstu elastību kravu pārvadājumos. Šie tankkuģi ar cilindriskiem, sfēriskiem vai divu daivu formas[5] tankiem ir spējīgi iekraut vai izkraut gāzes kravas gan atdzesējošās, gan zem spiediena esošās uzglabāšanas iekārtās.
Etilēna tankkuģi ir visattīstītākie no gāzes tankkuģiem un tie spēj pārvadāt ne tikai lielāko daļu citu sašķidrinātās gāzes kravu, bet arī etilēnu pie viršanas temperatūras -104 °C normālā atmosfēras spiedienā. Šiem kuģiem ir cilindriski, izolēti, nerūsējošā tērauda kravas tanki, kuros var pārvadāt kravas ar maksimālo relatīvo blīvumu 1,8,[7] temperatūras diapazonā no -104 °C līdz +80 °C un pie maksimālā spiediena 4 bar.
Šie kuģi ir būvēti, lai pārvadātu sašķidrinātas gāzes pie zemām temperatūrām un atmosfēras spiediena starp termināļiem ar pilnībā atdzesētiem uzglabāšanas tankiem. Tomēr izkraušana caur spiediena paaugstināšanas sūkni un kravas sildītāju ļauj izkraut gāzi arī zem spiediena esošos krasta uzglabāšanas tankos. Pirmais šāds ar nolūku būvētais LPG tankkuģis bija MT[9]Rasmus Tholstrup, kuru pēc Dānijas projekta uzbūvēja Zviedrijas kuģu būvētavā. Prizmatiskie tanki ļāva palielināt kuģa kravas tilpību, tādējādi padarot pilnībā atdzesējošos tankkuģus par ļoti piemērotiem liela apjoma kravu (LPG, amonjaks un vinilhlorīds) transportam tālās distancēs. Mūsdienās pilnībā atdzesējošu kuģu tilpība ir no 20 000 līdz 100 000 m3. LPG tankkuģus diapazonā no 50 000 līdz 80 000 m3 bieži sauc par ļoti lieliem gāzes tankkuģiem (Very Large Gas Carrier (VLGC) — angļu val.). Lai arī bieži LNG tankkuģu kravas ietilpība ir lielāka, šo terminu parasti pielieto tikai pilnībā atdzesējošiem LPG tankkuģiem.
Modernu, pilnībā atdzesējošu kuģu pamata kravas ierobežošanas sistēma ir neatkarīgie tanki[10][11] ar cietu putu izolāciju. Parasti lietotā izolācija ir poliuretāna putas. Vecākiem kuģiem var būt neatkarīgie tanki ar brīvi aizpildītām spraugām izmantojot perlītu. Pagātnē ir ticis uzbūvēts neliels skaits pilnībā atdzesējošu kuģu ar pusmembrānas,[12][11] integrālajiem[13][11] un iekšējās izolācijas tankiem,[14][11] bet šīs sistēmas ir izraisījušas tikai minimālu interesi. Lielākā daļa no šobrīd aktīvajiem, pilnībā atdzesējošajiem tankkuģiem ir būvēti kuģu būvētavās Japānā un Korejā.
Lielākās daļas LNG tankkuģu tilpība ir no 125 000 līdz 135 000 m3. Moderno LNG tankkuģu flotē ir kāds interesants izņēmums attiecībā uz kuģu izmēru. Tas ir saistīts ar vairāku mazāka izmēra kuģu būvēšanu 1994. gadā un vēlāk, lai apmierinātu mazāku kravas daudzumu importētāju vajadzības. Šo kuģu tilpība ir no 18 000 līdz 19 000 m3.
Starptautiskās jūrniecības organizācijas (International Maritime Organization (IMO) — angļu val.) izstrādātie gāzes kodeksi attiecas uz visiem gāzes tankkuģiem neatkarīgi no to izmēra. Pastāv trīs gāzes kodeksi, kuri aprakstīti zemāk.
Kodekss, kuru attiecina uz jauniem gāzes tankkuģiem (būvētiem pēc 1986. gada 30. jūnija), ir kuģu, kuri pārvadā sašķidrinātās gāzes bez iepakojuma, konstrukcijas un aprīkojuma starptautiskais kodekss (International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code) — angļu val.).[15] IGC kodekss pēc Starptautiskās konvencijas par cilvēku dzīvības aizsardzību uz jūras (International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS) — angļu val.) grozīšanas ir obligāts visiem jaunajiem kuģiem. Kā pierādījumam tam, ka kuģis atbilst kodeksam, uz tā jābūt starptautiskajam sertifikātam par piemērotību pārvadāt sašķidrinātās gāzes bez iepakojuma (International Certificate of Fitness for the Carriage of Liquefied Gases in Bulk — angļu val.). 1993. gadā IGC kodekss tika grozīts un jaunie nosacījumi stājās spēkā 1994. gada 1. jūlijā. Kuģiem, kuru būve sākās 1994. gada 1. oktobrī vai vēlāk, jāatbilst kodeksa grozītajai versijai, bet kuģi, kuri būvēti agrāk, var atbilst iepriekšējam IGC kodeksa izdevumam.
Noteikumi, kuri attiecas uz gāzes tankkuģiem būvētiem pēc 1976. gada un pirms 1986. gada jūlija, ietverti kuģu, kuri pārvadā sašķidrinātās gāzes bez iepakojuma, konstrukcijas un aprīkojuma kodeksā (Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (GC Code) — angļu val.). Kopš 1975. gada Starptautiskā jūrniecības organizācija (International Maritime Organization (IMO) — angļu val.) ir apstiprinājusi četrus grozījumu komplektus GC kodeksam. Pēdējie grozījumi tika apstiprināti 1993. gada jūnijā. Par visiem grozījumiem nav obligāti jāpanāk vienošanās visu valdību starpā. Lai arī šis kodekss nav obligāts, daudzas valstis ir ieviesušas to nacionālajos normatīvajos aktos. Attiecīgi lielākā daļa fraktētāju sagaida, ka kuģi, kuri būvēti pēc 1976. gada un pirms 1986. gada jūlija, atbildīs kodeksa prasībām un, kā pierādījums, tiem būs sertifikāts par piemērotību pārvadāt sašķidrinātās gāzes bez iepakojuma (Certificate of Fitness for the Carriage of Liquefied Gases in Bulk — angļu val.).
Noteikumi, kuri attiecas uz gāzes tankkuģiem, kuri būvēti pirms 1977. gada, ietverti esošo kuģu, kuri pārvadā sašķidrinātās gāzes bez iepakojuma, kodeksā (Code for Existing Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (Existing Ship Code) — angļu val.).[16] Tā saturs ir līdzīgs GC kodeksam, lai arī ne tik plašs. Esošo kuģu kodekss tika pabeigts 1976. gadā pēc tam kad GC kodekss bija uzrakstīts. Tādēļ tas apkopo tajā laikā pastāvošo kuģu būves praksi. Kodekss pastāv kā IMO rekomendācija visai gāzes tankkuģu flotei, kura būvēta pirms 1977. gada. Dokuments nav obligāts, bet dažas valstis to pielieto reģistrējot kuģus un dažās valstīs tā prasības ir jāizpilda pirms valsts atļauj kuģim ienākt valsts ostā. Attiecīgi daudziem šāda vecuma kuģiem fraktētāji prasa atbilstību kodeksa prasībām un, kā pierādījumu, sertifikātu par piemērotību pārvadāt sašķidrinātās gāzes bez iepakojuma.
Kravas ierobežošanas sistēma ir kopējais aprīkojums, kas notur kravu tai paredzētajā telpā, un tā sastāv no:
Primārās barjeras (pats kravas tanks),
Sekundārās barjeras (ja tāda uzstādīta),
Siltumizolācijas,
Jebkādām blakus telpām un
Blakus konstrukcijām, ja nepieciešams atbalstīt augstāk minētos elementus.
Viena vai vairākas no kravas ierobežošanas sistēmas sastāvdaļām dažreiz nav vajadzīgas. Kravām, kuras pārvadā temperatūrās no -10 °C līdz -55 °C, kuģa korpuss var pildīt sekundārās barjeras lomu un šādos gadījumos, parasti, kravas tilpnes norobežojošās starpsienas ir sekundārā barjera.
Izplatītākie kravas tanku tipi ir neatkarīgie. Zemāk minēti pamata kravas tanku tipi, kādus izmanto uz gāzes tankkuģiem:
Neatkarīgā "A" tipa tanks: 1 — kravas tanks, 2 — vertikālā, gareniskā starpsiena, 3 — ķīļi pret sānisko šūpošanos, 4 — ķīļi pret uzpeldēšanu, 5 — balstošie bloki, 6 — balasta tanki, 7 — tukšā telpa.Neatkarīgais tips "A"
Neatkarīgā A tipa tanki ir prizmas veida un tie balstās uz blokiem, kuri gatavoti no siltumu izolējoša materiāla — parasti koka. Tanku savā vietā pie sāniskās šūpošanās notur ķīļi, kuri izvietoti tanka augšpusē un apakšpusē tukšajā telpā (tie notur vietā tanka garenisko starpsienu). Kustību vertikālās ass virzienā ierobežo uzpeldēšanas ierobežošanas ķīļi. Arī tie izvietoti tukšajā telpā.[17] Tanki parasti ir sadalīti divās daļās ar diametrālajā plaknē izvietotu, šķidrumu necaurlaidīgu starpsienu. Šī starpsiena kopā ar sašaurinātu tanka augšējo daļu samazina brīvās virsmas efektu, tādējādi ierobežojot šķietamo smaguma centra paaugstināšanos un noturības samazināšanos. Kad šie kravas tanki ir projektēti, lai pārvadātu LPG (-50 °C temperatūrā), tie ir izgatavoti no smalkgraudaina, zema oglekļa satura mangāna tērauda vai pat nerūsējošā tērauda kā uz Maersk J klases kuģiem. Tilpnes telpa (tukšā telpa) šādās konstrukcijās parasti ir aizpildīta ar sausu inerto gāzi vai slāpekli, bet var tikt arī ventilēta ar gaisu balasta vai degazētos pārgājienos. Ir izstrādāta arī tā saucamā Conch konstrukcija, lai pārvadātu LNG (pie -163 °C).[18] LNG tanku būves materiāls ir vai nu 9% niķeļa tērauds, vai alumīnijs. Maksimālais atļautais drošības vārsta spiediens (Maximum allowable relief vapour setting (MARVS) — angļu val.) ir < 0,7 bar.[19]
Neatkarīgā "B" tipa tanks.Neatkarīgais tips "B"
Neatkarīgā B tipa tanki parasti ir sfēriski un piemetināti pie vertikālas cilindriskas apmales, kas veido vienīgo tanka saskari ar kuģa korpusu. Tilpnes telpa (tukšā telpa) šādās konstrukcijās parasti ir aizpildīta ar sausu inerto gāzi vai slāpekli, bet var tikt arī ventilēta ar gaisu balasta vai degazētos pārgājienos. Virs klāja līmeņa primāro barjeru sedz aizsargājošs tērauda kupols. Primārās barjeras virsmas ārpuse ir nosegta ar siltumizolāciju. Šī kravas ierobežošanas sistēma tiek lietota, lai pārvadātu LNG. Materiāla konstrukcija ir vai nu 9% niķeļa tērauds, vai alumīnijs. Maksimālais atļautais drošības vārsta spiediens (Maximum allowable relief vapour setting (MARVS) — angļu val.) ir < 0,7 bar.[19]
Neatkarīgais tips "C"
Neatkarīgā C tipa tanki ir klāja, zem spiediena esošie tanki vai cilindriski, zem spiediena esoši tanki, kuri uzstādīti horizontāli kuģa korpusā uz divām vai vairākām šūpuļveida pamatnēm. Tanki var būt uzstādīti virs, zem vai daļēji zem klāja un var būt izvietoti gan garenvirzienā, gan šķērsvirzienā. Daivas tipa[20] tankus bieži izmanto kuģa priekšgalā, lai uzlabotu kuģa korpusa tilpuma derīgo izmantošanu. Šī kravas ierobežošanas sistēma tiek lietota, lai pārvadātu LPG, etilēnu un mazos apjomos LNG. Ja tiek pārvadāts etilēns, tad tanku būves materiāls ir 5% niķeļa tērauds. Maksimālais atļautais drošības vārsta spiediens (Maximum allowable relief vapour setting (MARVS) — angļu val.) ir > 0,7 bar.[19]
Membrānas tanka iekšpuse.Membrāna
Membrānas tanki nav pašnesoši un tie sastāv no plānas kārtas (membrānas), kuru caur siltumizolāciju vietā notur kravas tilpnes konstrukcijas. Membrāna ir konstruēta tādā veidā, lai termiskā vai cita veida izplešanās un saraušanās tiktu kompensēta neradot nevajadzīgus spriegumus pašā membrānā. Viens no siltumizolācijas veidiem ir iepriekš izgatavotas standarta izmēru saplākšņa kastes, kuras pildītas ar perlītu.[11][21]
Vinilhlorīds, kurš tiek bieži pārvadāts ar gāzes tankkuģiem, ir zināms kā cilvēku kancerogēns. Īpaši bieži tas izraisa aknu vēzi. Tas ir bīstams ne tikai ieelpojot, bet var tikt absorbēts arī caur ādu. Ādas kairinājums un asarojošas acis var liecināt par bīstamu vinilhlorīda jeb vinilhlorīda monomēra (Vinyl chloride monomer (VCM) — angļu val.) koncentrāciju atmosfērā. Darbā ar šāda veida kravām jāievēro piesardzība. Lai mazinātu toksisko vielu iedarbību, strādājot ar tām, vienmēr jālieto ķīmiskie aizsargtērpi, izolējošie saspiesta gaisa elpošanas aparāti (Self-contained Breathing Apparatus (SCBA) — angļu val.) un hermētiskas aizsargbrilles. Citas bieži pārvadātas toksiskas kravas ir hlors un amonjaks.[22]
Verdoša šķidruma tvaiku izplešanās eksplozija. Caurums tankā izraisa gāzes noplūdi. Noplūde izraisa spiediena samazināšanos un sašķidrinātā gāze sāk vārīties. Vārīšanās dēļ pieaug tvaiku spiediens, kurš izraisa eksploziju.Uzliesmojamība
Gandrīz visu kravu tvaiki ir degoši. Kad notiek aizdegšanās, deg nevis šķidrums, bet tvaiki, kuri no tā izdalās. Bez liesmas notiekošas eksplozijas, kuras rodas pēkšņi saskaroties aukstai, šķidrā stāvoklī esošai gāzei ar ūdeni, neatbrīvo lielu enerģiju. Nopietni ir noplūdušas šķidras kravas apjoma virsmas ugunsgrēki (Pool fire — angļu val.) un strūklas ugunsgrēki (jet fire — angļu val.), kad pati kravas noplūdes vieta aizdegas. Īpaši bīstami ir mirkļa uzliesmojumi (Flash fire — angļu val.), kuri rodas, ja ir noplūde, bet aizdegšanās nenotiek tūlīt, bet pēc tam, kad tvaiki ir veikuši kaut kādu distanci pa vējam. Pašas bīstamākās uz gāzes tankkuģiem ir tvaiku mākoņa un verdoša šķidruma tvaiku izplešanās eksplozijas.
Kravas tiek pārvadātas ļoti zemās temperatūrās no 0 līdz -163 °C un tādēļ apsaldēšanās, pakļaujot ādu aukstu tvaiku vai šķidrumu iedarbībai, ir ļoti reāla.
Nosmakšana notiek, kad asinis nespēj piegādāt pietiekošu daudzumu skābekļasmadzenēm. Tai pakļauts cilvēks var just galvassāpes, reiboni un nespēju koncentrēties. Tālāk seko samaņas zudums. Jebkuri tvaiki, neatkarīgi no tā vai tie ir toksiski vai nē, pie pietiekošām koncentrācijām var izraisīt nosmakšanu.
Atsevišķu gāzes tankkuģu kravu iespaids uz veselību
1. Cilvēka pakļaušana vairāk nekā 2 000 ppm (miljonās daļas) ir fatāla 30 min laikā; 6 000 ppm — fatāla dažu minūšu laikā; 10 000 ppm — fatāla un nepanesama neaizsargātai ādai.
2. Ar ūdeni neatšķaidīts amonjaks, ja ar to apietas uzmanīgi, nav bīstams, bet, neievērojot piesardzību, var būt ļoti bīstams. Tas nav degošs atšķirībā no daudzām citām izmantojamām vielām. Tomēr koncentrēta gāze deg un prasa uzmanīgu apiešanos, lai izvairītos no ugunsgrēka.
3. Viegla iedarbība var izraisīt acu, deguna un plaušu audu kairinājumu. Ilgstoša elpošana var izraisīt nosmakšanu. Kad tiek ieelpoti lieli daudzumi, rīkle aizpampst ciet un upuri nosmok. Pakļaušana tvaiku vai šķidruma iedarbībai var arī izraisīt aklumu.
4. Ar ūdeni neatšķaidīts amonjaks ir ūdeni absorbējošs un šis apstāklis izraisa lielākos ievainojumus (īpaši acīm, degunam, rīklei vai plaušām), kuri var radīt paliekošas sekas. Amonjaks normālā temperatūrā un atmosfēras spiedienā ir bezkrāsaina gāze, bet spiediena iedarbībā, ātri kļūst šķidrs. Neatšķaidīts amonjaks ļoti labi saista ūdeni, tas ir higroskopisks. Tas meklē mitrumu, kurš var būt nodarbinātā ķermenis ar 90% ūdens saturu. Kad cilvēka ķermenis tiek pakļauts neatšķaidītam amonjakam, ķīmiskais apsaldējums izdedzina tam ceļu ādā, acīs vai plaušās. Ūdens absorbcija ir lielāks risks acīm, plaušām un ādai, jo tur ir ievērojams mitruma saturs. Kad neatšķaidīts amonjaks izšķīst audos, tas izraisa ķīmisko apdegumu. Vairākums neatšķaidīta amonjaka izraisīto nāvju ir no smagiem bojājumiem rīklei un plaušām, kas radušies tieši iepūšot amonjaku sejā. Papildus bažas raisa neatšķaidīta amonjaka zemā viršanas temperatūra. Istabas temperatūrā šī ķimikālija momentāni izraisa apsaldējumu. Tā izraisa apdegumus līdzīgus, bet daudz nopietnākus, kā no sausā ledus. Ja miesu pakļauj lielam aukstumam, tā sasalst. Vispirms āda paliek sarkana (bet pēc tam pakāpeniski balta), skartais apvidus ir nesāpīgs, ja tam nepieskaras. Ja apsaldējumu neārstē, audi atmirst un var izveidoties gangrēna.
5. Cilvēka acs ir sarežģīts orgāns, kuru veido vairāk par 80% ūdens. Zem spiediena esošs amonjaks var izraisīt plašus, gandrīz tūlītējus bojājumus acij. Amonjaks izvelk šķidrumu un iznīcina acs šūnas un audus dažu minūšu laikā.
6. Pirms kraušanas operācijām, lai atdzesētu jūras iekraušanas rokas, dažreiz tiek izmantots videi nedraudzīgs paņēmiens izkraujot nelielu daudzumu amonjaka ūdenī. Kravas noplūde ūdenī var notikt arī atvienojot jūras iekraušanas rokas. Jau nelielas amonjaka koncentrācijas sākot no 0,45 mg/l (LC50)[23] ir bīstamas lašiem. Šādu zivju lietošana uzturā var būt bīstama.
↑Pusmembrānas tanki nav pašnesoši piepildītā stāvoklī un sastāv no t.s. slāņa. Slāni lielākajā daļā vietu caur izolāciju balsta blakus esošās kuģa korpusa konstrukcijas. Šī slāņa noapaļotās daļas savienojas ar augstāk minētajām atbalstītajām daļām un ir projektētas uzņemt termisko vai cita veida izplešanos un saraušanos
↑ 13,013,1Integrālie tanki veido daļu no kuģa korpusa un tie ir pakļauti tādām pašām slodzēm kā tuvumā esošās korpusa konstrukcijas
↑ 14,014,114,2Iekšējās izolācijas tanki nav pašnesoši un sastāv no siltumizolācijas materiāla, kurš nodrošina kravas ierobežošanu. Iekšējās izolācijas tanku atbalsta kuģa korpusa vai neatkarīgā tanka iekšpuse. Izolācijas iekšpuse saskaras ar kravu
.PNG)
Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Gāzes tankkuģis.