一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法与流程

本发明属于船舶建造及设计领域，具体涉及一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法。

背景技术：

1、随着碳排放的限制，全球绿色甲醇产量呈上升趋势，作为一种船用燃料，甲醇能减少约99％的硫氧化物(sox)，80％的氮氧化物排放，并最多可减少25％的二氧化碳排放。绿色甲醇作为一种船用燃料在全球具有广泛的发展可行性，全世界的百大港口中有122个港口均可添加甲醇燃料。德路里预计，2025年后订造的船舶中，将有一半采用双燃料发动机，其中很大一部分将选择甲醇。

2、截至2022年9月，现代船厂手持甲醇燃料动力船舶订单至少已达15艘，主要包括mr型甲醇运输船和16000teu集装箱船。甲醇燃料作为主要动力，没有在超大型油船上应用的先例。超大型油船与其他船型分舱布置不同，其他船型大多为左右对称分舱，如果只占据左舷或右舷舱室则会出现船舶倾斜的问题，如果使用两个舱室则需要配备两套系统，造成浪费。而超大型油船具有横剖面分舱具有三个舱室，两个边舱和一个中舱，这也超大型油船的分舱特点。本发明的甲醇燃料舱设置于货舱的中间舱，这样可以省去一套甲醇燃料系统，同时还可以避免甲醇燃料舱在两侧使用时船舶倾斜的问题。

3、图1～7为现有超大型油船货舱具有横撑结构的布置图和典型横剖面图，由于建造方便，通常只采用其中一种横撑方式进行建造，在一个货舱内采用两种横撑的船目前没有。现有技术中有两种横剖面布置的类型，而本专利这两种横剖面布置类型都要用到，同时还设置了第三种横剖面类型。第一种横剖面特征为图3，它是横撑7在中间货舱，且垂直桁12也在中间货舱设置。第二种横剖面特征为图4，它是横撑7在两侧货舱，且垂直桁12也在两侧货舱设置。

4、甲醇燃料舱在船上应用的一个难点是占据舱容过多，影响货舱舱容，另一个难点就是甲醇燃料舱内需要特涂，甲醇具有腐蚀性，特涂费用昂贵，则需要舱内尽量无构件。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，以达到合理利用原有货舱结构，优化结构布置，对甲醇燃料舱支撑结构进行布置，减少结构重量的增加，降低施工难度的目的，其所采用的技术方案是：

2、一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，货舱区域设置有多排货舱，每排货舱的中心为中货舱，中货舱两侧设置有边货舱，在其中一个中货舱内增设第一横舱壁，第一横舱壁两端与中货舱的纵舱壁相交固定，第一横舱壁与中货舱横舱壁之间，设有一个甲醇燃料舱，甲醇燃料舱是由两道新增横舱壁和两道新增纵舱壁组成的立方体容器，甲醇燃料舱四周包围有隔离舱，中货舱的原有舱壁和甲醇燃料舱的新增舱壁做为隔离舱的舱壁，甲醇燃料舱的前隔离舱、后隔离舱的外表面设置有水平桁，甲醇燃料舱的具体设计方法如下：

3、s1：确定甲醇燃料舱的舱容c

4、c＝{(m/v/d+n)*(p1+p2)+p3}/(ρ*r)；

5、其中，m为里程；

6、v为航速；

7、d为天数；

8、p1为发电机每天的甲醇消耗量；

9、p2为主机每天的甲醇消耗量；

10、p3为锅炉每天的甲醇消耗量；

11、n为储备量；

12、ρ为甲醇密度；

13、r为燃料充满度＝根据igf低闪点燃料充满度为95％-2％＝93％。

14、s2：根据步骤s1中的舱容c，对甲醇燃料舱总长度l1和宽度b1进行首次确定，

15、甲醇燃料舱内长度ln＝c/ac-2w，m；

16、甲醇燃料舱总长度l1＝c/ac＝ln+2w；

17、其中，ac为甲醇燃料舱的横剖面面积，ac＝d*b1，m2；

18、b1＝b-2r，m；

19、d为甲醇燃料舱净舱平均高度，m；

20、w为甲醇燃料舱外两侧横向隔离舱宽，m；

21、r为甲醇燃料舱外两侧纵向隔离舱宽，m；

22、b为中货舱最大宽度。

23、s3：确定甲醇燃料舱所占货舱的强框间距个数ni

24、当l1/s-[l1/s]≤0时，ni＝[l1/s]；

25、当l1/s-[l1/s]>0时，ni＝[l1/s]+1；

26、其中，[l1/s]为取计算值的整数部分。

27、s4：确定新增横舱壁、新增纵舱壁的相对位置，

28、当b1>l1时，新增纵舱壁的两端分别与第一横舱壁、中货舱横舱壁相交固定，新增纵舱壁端部与第一横舱壁上的加强筋对位；新增横舱壁端部与新增纵舱壁相交固定；

29、当l1≥b1时，新增横舱壁的两端分别与中货舱的纵舱壁相交固定；新增纵舱壁端部与新增横舱壁相交固定，新增纵舱壁端部与新增横舱壁上的加强筋对位；

30、新增纵舱壁与中货舱的纵舱壁之间的距离为r，r≥600+m，m为中货舱的纵舱壁上相邻加强筋间距；

31、新增横舱壁与中货舱横舱壁之间的距离为w，r≥w≥600+v，v为中货舱横舱壁上相邻加强筋间距；

32、此时，甲醇燃料舱的长度最终确定为l11＝s*ni-2w，甲醇燃料舱的宽度最终确定为b11＝b-2r。

33、s5：甲醇燃料舱所处中货舱两侧的边货舱内设置制荡舱壁，制荡舱壁与第一横舱壁相连接，在边货舱、中货舱内，形成连续的舱壁，制荡舱壁上设置有水平桁，制荡舱壁上的水平桁与第一横舱壁上的水平桁数量、位置相同。

34、s6：设置横撑，

35、甲醇燃料舱将原有中货舱分隔成了甲醇燃料舱区域和货舱区域，制荡舱壁将边货舱分隔成两个区域，甲醇燃料舱区域的长度为l2，货舱区域的长度为l3；

36、当2≤ni≤3时，

37、l3>l2，多道横撑设置在中货舱的货舱区域内；

38、b1>l1，第一横舱壁的水平桁宽度为u，t/2≥u≥600mm，中货舱横舱壁的水平桁宽度为p，2t/3≥p≥u，t为中货舱横舱壁的水平桁宽度；

39、当3＜ni≤5时，

40、l3<l2，多道横撑设置在边货舱内，

41、在边货舱内、与中货舱货舱区域相对应处设置有多道横撑；

42、在边货舱内、与中货舱甲醇燃料舱区域相对应处设置有一道横撑，将与甲醇燃料舱区域相对应区域分隔为长度为m的m区域和长度为q的q区域，

43、甲醇燃料舱区域长度为ni*s，

44、2≤q≤m≤3，q＝2，若ni为偶数，则一道横撑设置在q＝ni*s/2处；

45、若ni为奇数，则一道横撑设置在q＝(ni-1)*s/2处；

46、l1>b1，第一横舱壁的水平桁宽度为u，t/2≥u≥600mm，中货舱横舱壁上的水平桁宽度为p，2t/3≥p≥u，t为中货舱横舱壁的水平桁宽度；

47、当6≤ni＜n-1时，

48、l3≤0.5l2，l1>b1，边货舱内的制荡舱壁为双向面板，横撑设置在甲醇燃料舱内；

49、甲醇燃料舱长度为ni*s，两道横撑将边货舱沿长度方向分为长度为n，m和q的间距，n≥m≥q，2≤q≤m≤n≤3，

50、若ni为非质数，两道横撑在边货舱内等间距设置，并且横撑面板方向朝前；

51、若ni为质数，则横撑设置在2s与3s的组合位置处，3s设置在靠近制荡舱壁的位置，横撑面板朝向制荡舱壁；

52、第一横舱壁的水平桁宽度为u，t2/3≥u≥600mm，中货舱横舱壁上的水平桁宽度为p，2t/3≥p≥u，t为中货舱横舱壁的水平桁宽度。三种横撑设置的t和p数据不同，不同布置不一样的数据，支撑横舱壁的是水平桁，支撑纵舱壁的横撑，不一样。

53、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，货舱区域沿船长方向设置有多排货舱，每排货舱自船体中心向两舷依次是中货舱、边货舱。

54、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，步骤s1中，n＝3，ρ＝0.79t/m3。

55、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，步骤s2中，w首次选取1.2m，r首次选取1.2m。

56、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，前隔离舱由第一横舱壁、新增横舱壁、新增纵舱壁组成，后隔离舱由新增横舱壁、中货舱横舱壁、新增纵舱壁组成。

57、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，第一横舱壁固定在中货舱的强结构处。

58、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，水平桁(3)的宽度按照国际船级社行业规范common structural rules for bulk carriers and oiltankers中part2,chapter2section3规范要求设计，甲醇燃料舱前隔离舱与后隔离舱外表面带有水平桁(3)的数量和所处位置相同。

59、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，第一横舱壁、新增横舱壁、中货舱横舱壁上的加强筋数量、相邻加强筋间距相同。

60、上述一种超大型油船设置嵌入式甲醇燃料舱的方法，更近一步地，甲醇燃料舱带有的强框间距为s，强框间距个数为n，6<n<10。

61、本发明为满足甲醇燃料舱与货舱之间的双壁结构保护的法规要求，充分利用超大型油船在货舱区两道纵舱壁和一道横舱壁的三面结构布置特点，在中货舱中间新增一道横舱壁结构，形成双壁结构保护的外壁；在双壁结构保护的外壁的内部，设置甲醇燃料舱四面结构舱壁，形成双壁结构保护的内壁；以甲醇燃料舱的舱容为决定因素，通过对满足不同舱容要求的甲醇燃料舱与中货舱和边货舱加强结构的设置，充分利用超大型油船的布置特点，选用2种已有的横撑和1种全新设计横撑的组合利用，达到以最少的结构满足结构强度的要求，同时考虑甲醇燃料舱特涂要求，尽量减少舱内构件，降低甲醇燃料舱成本，同时也兼顾了超大油船的特性，为新船设计提供依据，为旧船改装提供了参考，简化了施工工艺，减少了结构重量，降低构件数量，缩短建造周期，降低空船重量。