船用液货舱储罐的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种船用LNG储罐，特别是涉及一种船用液货舱储罐。
【背景技术】
[0002] 液化天然气（Liquefied Natural Gas,缩写为LNG)作为绿色能源而备受青睐，输 送LNG的方式有管路和运输船两种。随着天然气的广泛应用，LNG运输船需求十分旺盛，它的 开发与研究已成为当今的热点问题。液货罐作为LNG运输船的核心设备，储罐的形式对LNG 运输的输的设计影响很大。当今世界LNG运输船的储罐形式有薄膜型和独立型两种。
[0003] 薄膜型又可分为Technigaz和Gaz-Transport两种，前者货舱内壁为波纹型。其特 点是:可加工许多预制件，缩短造船时间，由于保温层较薄，相应货物装载量要略微大些，但 保温材料较贵，并且保温采用粘结方式，施工后不能改动，对质量控制要求严格。后者选用 0.7mm厚，500mm宽的平板INVAR钢(36%镍钢)货舱内壁为平板型。其特点是:不可预先加工 许多部件，但易制造，制造时间较长；由于保温层较厚，相应货物装载量稍微小些;保温材料 采用可渗透气体的珍珠岩，以添加更多的惰性气体，减少保温材料费用，并且被封闭在保温 盒子内用螺栓固定，施工后可改动。系统没有内部结构，可达98%的货舱容积，同时货舱顶 部的倒角由于缩减了LNG自由液面的面积，在提高了船舶稳性的同时，减少了货物的晃荡。
[0004] 独立型有A型、B型和C型三种，其中A型为棱形或称为IHI SPB，设置完整的二级防 漏隔层，以防护全部货物泄漏;B型为球形，设置部分二级防漏隔层，以防护少量货物泄漏。 球罐型的特点是:独立舱体不容易被伤害，可分开制造，造船周期短，质量检查容易;液面晃 动效应少，不受装载限制，充装范围宽;保温材料(可用聚氨基甲酸酯塑料，聚苯乙烯，酚醛 塑料树脂）用量少；由于储罐带压(2kg/cm 2)，操作灵活，增加安全性，紧急情况下，在装卸的 任何阶段都可离港，或在货物栗失灵情况下，卸货的可能性也较好，并且卸完货时清舱简 便，但船受风阻面积大。以上两种液货舱主要应用于大型LNG船的建造，目前中小型LNG运输 船通常采用C型液货舱，即自持式压力容器。C型独立液货舱采用卧式圆筒的压力容器，属于 半冷半压式压力容器。它可以采用单圆柱形或双联圆柱形，因其承压能力强，易于制造，不 需要单独设置"次屏壁"，目前得到广泛使用。
[0005] 对于高宽比(H/B，型深比上型宽）较小的船型而言，液货舱的设计主尺度受到船舱 高度限制，船舱容积利用率较低，单趟运输经济效益不够高。
[0006]随着世界经济的发展，对LNG的需求也在快速增长，这也大大刺激了船舶运输技术 的不断提高，从而开发出大装载容量的液货船。液货舱宽度大，装载深度高，在带来更大装 载能力的同时，也带来了一定的安全隐患，其在航行过程中可能发生剧烈的晃荡，产生的冲 击压力会严重威胁到舱壁以及船体结构的安全。因此，在设计过程中会额外考虑制荡舱壁 的设计需求。这样在增加液货舱重量的同时，减少LNG装载量，导致成本的上升。 【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种船用液货舱储罐，以克服现有技术中的不足。
[0008] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0009]本申请实施例公开一种船用液货舱储罐，包括并列设置的中间罐体、左罐体和右 罐体，所述左罐体和右罐体对称位于所述中间罐体的两侧，所述中间罐体的两侧分别与所 述左罐体和右罐体之间形成垂直的接合面，该接合面上设置有纵膈舱，所述中间罐体、左罐 体和右罐体的内部通过纵膈舱上的通孔连通。
[0010] 优选的，在上述的船用液货舱储罐中，所述中间罐体、左罐体和右罐体分别包括筒 体、以及密封于筒体两端的封头，所述筒体的板厚S满足：
[0012]所述封头的板厚s满足：
[0014]其中，Di-筒体半径，〇-许用应力，e-焊接系数，C--腐蚀余量及板厚公差，peq-罐体承受的最大压力，K-封头形状系数。
[0015]优选的，在上述的船用液货舱储罐中，根据船舶运动引起的储罐重心处的三个无 因次加速度分量ax、ay、az算出任一给定方向0上的合成加速度，再按照所要求计算的压力点 在0方向的液柱高度Ze，用下式算出该压力点由重力和运动加速度联合作用下引起的内部 液体压力Pgd:
[0017]其中，P为设计温度下液体的最大密度。
[0018]优选的，在上述的船用液货舱储罐中，船舶运动引起的储罐重心处的加速度分量 满足：
[0019] 横向加速度ay
[0020] 纵向加速度ax
[0021] 垂向加速度az
[0022] 其中
[0023]式中：
[0024] Lo-船长按公认标准所定义确定结构尺寸，m;
[0025]Cb-方形系数 [0026] B-船舶最大型宽，m;
[0027]X-船中到装货的液货重心之间的纵向距离m;船中前，X为正值，船中后，X为负值； [0028]Z-船舶实际水线到装货的液货重心之间的垂向距离，m;水线以上，Z为正值，水线 以下，Z为负值。
[0029] V-营运速度，kn;
[0030] K-为1。
[0031]优选的，在上述的船用液货舱储罐中，合成加速度计算满足：
[0032] i)对液货舱横向平面(y_z)
[0035]可计算出横向合成加速度ae(y-z)为：
[0038] ii)同理，对液货舱的纵向平面(x-z)
[00411可计算出纵向合成加速度ae(x-z)为：
[0044]当
I时，可得出最大倾角匕ax和相关的横坐标值Z〇;
[0045]对于y_z平面：
[0046]对于x-z平面：
[0047] 通过上述公式，可以将ae变成0的函数。
[0048]优选的，在上述的船用液货舱储罐中，储罐横向剖面上压力点的液柱高度Ze满足：
[0049]对液罐上半部分(-ao<a<90°):
[0050] 对液罐下半部分（0<&1<9〇°+ &0)
[00511储罐纵向剖面上压力点的液柱高度Ze满足：[0052] 压力点 1 :Ze = L*sin0+R*(l_cos0)+D*cos0
[0053] 压力点2 [0054]压力点3 [0055]压力点4
[0056]其中，a-液罐上半部压力点倾角、ao-液罐纵膈舱顶点与液罐圆心处夹角、ai-液 罐下半部压力点倾角；
[0057]压力点1、压力点2和压力点3分别为封头与液罐筒体相交的底部点、中部点和顶部 点，压力点4为封头的球面顶点，通过上述公式可分别求出四个压力点的液柱压力，进而计 算出液罐不同位置处的板厚；
[0058] 液货舱倾角；
[0059] D-筒体的内径，m;
[0060] R-筒体的半径，m;
[0061 ] L-筒体的纵向长度，m。
[0062]优选的，在上述的船用液货舱储罐中，作用在纵膈舱壁上的薄膜应力满足：
[0064]式中：
[0065] Pv-在中心线隔壁上产生的拉压薄膜应力(每单位长度），Mpa;
[0066] Pm-作用在筒体筒板上的拉压薄膜应力(每单位长度），Mpa;
[0067] 0-中间罐体与左罐体的连接点与左罐体中心之间的连线和竖直方向的夹角；
[0068] R-筒体的半径；
[0069] e-中间罐体圆心与左罐体圆心之间的距离；
[0070] D-筒体的直径。
[0071]优选的，在上述的船用液货舱储罐中，纵膈舱板厚满足：
[0073]式中：
[0074] 液罐材料许用薄膜应力
[0075] ts-筒体板厚。
[0076]与现有技术相比，本实用新型优点在于：
[0077] 1、在同一船舱内，三体罐相对于双体罐，空间利用率提升7.8%，三体罐相对于双 体罐，空间利用率提升17.5%。
[0078] 2、采用三体罐，可大大提升LNG运输船单趟运载能力，创造更多的价值。
[0079] 3、三体罐自身带有两个纵膈舱壁，能有效减小液舱横向晃荡冲击，降低疲劳破坏， 保证舱壁以及船体结构的安全，增加液罐使用寿命。
【附图说明】
[0080]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0081]图1所示为本实用新型具体实施例中船用液货舱储罐的结构示意图；
[0082]图2所示为三向加速度椭圆示意图（x);
[0083]图3所示为三向加速度椭圆示意图（y);
[0084]图4所示为储罐横剖面液柱高度Ze示意图(液罐上部分）；
[0085]图5所示为储罐横剖面液柱高度Ze示意图(液罐下部分）；
[0086]图6所示为储罐纵剖面液柱高度Ze示意图；
[0087]图7所示为纵膈舱壁受力分析示意图。
【具体实施方式】
[0088]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0089]参图1所示，船用液货舱储罐，包括并列设置的中间罐体1、左罐体2和右罐体3，左 罐体2和右罐体3对称位于中间罐体1的两侧，中间罐体1的两侧分别与左罐体2和右罐体3之 间形成垂直的接合面，该接合面上设置有纵膈舱4，中间罐体、左罐体2和右罐体3的内部通 过纵膈舱上的通孔连通。
[0090]确定液罐内部液体压力关系到液罐不同位置板厚的计算，板厚计算公式为：
[0091]筒体板厚：封头板厚：
[0092]式中：
[0093] 8-计算板厚，mm;
[0094] Di-液罐半径，m;
[0095] 〇-许用应力，Mpa;
[0096]e-焊接系数；
[0097]K-封头形状系数。
[0098]C-腐蚀余量及板厚公差，mm;
[0099]peq-设计压力，Mpa;
[0100]其中，设计压力pw(液罐承受的最大压力）是由设计蒸汽压力po和内部液体压力 (pgd)max合成的结果，但不包括液体晃动的影响。液罐内部液体压力包括液体静压力和船舶 运动