小型液化气船结构设计

《小型液化气船结构设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、小型液化气船结构设计研究[摘要]本文通过分析讨论IGC及船级社对液气船的设计要求，以22000M3C型双耳罐液化气船为载体，从五个主要方面讨论该船的结构设计，为同类船型提供参考。[关键词]液化气船C型罐温度场简化参考1前言小型液化气船一般指载货量在40000M3以下的气体船，根据运输货物品种的不同分为LNG船、LPG船、LEG/LPG多用途船等。其中LNG船以运输货物沸点温度为-163℃的液化天然气（LNG）为主，LPG船以运输货物沸点温度为-54℃的液化石油气（LPG）为主，LEG/LPG多用途船所运输货物除了LPG外，还可以运输乙烯、氨水、氯乙烯单体、烷烯类氯

2、化物或氧化物等化工用品，沸点温度最低可达-104℃。对于这三类船型除了沸点温度，及设计压力等不同外，在结构设计方面十分相似，因此可以通过研究某一种船型的结构设计来类推其他船型。液气船由于载运货物的特殊性，除满足国际海事组织（简称IMO）的“国际散装运输液化气体船舶建造与设备规则”（简称IGC）的规定，还需满足船级社对强度，安全，布置等方面的要求。本文以公司研发的22000M3的LEG/LPG船为载体，通过分析C型双耳罐液化气船的结构设计，可引申到所有小型液化气船的结构设计，为未来我公司在该类船型的设计上做好技术储备。2主船体及C型独立液货舱布置2.1IGC的布置要

3、求2.1.1根据IGC规定本船属于C型独立液货舱2G型船舶,IGC对于此类型液货舱的破损残余能力有以下要求：1），横向保护要求：当5,000m3≤Vc<30,000m3，d=0.8+Vc/25,000m；2），垂向保护要求：d=min(B/15,2)m;3），其他位置保护：d不小于0.76m；（其中Vc为单个液货船舱容积，为左右舱之和，d为外板的理论线到罐体的理论线的距离）。2.1.2IGC对此类型液货舱的检验通道也有明确的要求，有以下要求：1），检修通道处，液货舱绝热层的表面（平面或曲面）与结构件自由边之间的距离至少为380mm如甲板横梁、扶强材、肋骨、桁材；2

4、），当验船师不要求在结构件及绝缘表面通过，仅通过目视检查时，结构件的自由边缘与所检查的表面之间距离至少为50mm,或者为构件面板的半宽，取大者2.2货舱布置如上述要求,22000M3的LEG/LPG沿船长布置了四个C型双耳罐液货舱，其中一号液货舱由于受船体线型的限制，设置为锥形双耳罐。二号液货舱在考虑了横舱壁扶强材的尺寸及建造误差后，沿船长方向，C型罐绝缘表面距离水密横舱壁构件面为1130mm，距离非构件面为430mm（见图1）。图1沿横向距离外板的距离，及垂向距离甲板及内底板的距离跟纵向类似，都需满足IGC的要求，一般情况下，绝缘表面距离外板的距离容易受到型宽的

5、限制，此时可以通过调节C型罐两圆心的间距解决。甲板下构件到绝缘的距离，通常可以通过加大梁拱的高度解决通道问题，此处不再详述。总的来说检验通道的要求对结构设计影响较大，应该在方案设计时充分考虑，避免设计后期的改动。2.4强框架确定当每个舱的长度确定后，再从结构强度的角度考虑要尽量等分强框架的间距；但从与C型罐的连接上讲要布置在C型罐平行中体部分，每个C型罐对应两个基座，靠船尾侧为固定基座，靠船首侧为滑动基座。当液罐装满货物后，它可看成受均布载荷的简支梁，根据材料力学的原理，若平行罐体的长度为L，则当外伸长度A=0.207L时，两个支座中间的最大弯矩和支座截面处弯矩绝

6、对值相等，另外考虑到封头其抗弯能力强于筒体的抗弯能力，故越靠近封头，对基座处筒体截面的加强作用越有效，所以基座一般设置尽量靠近平行中体的端部。此外当船舶横倾30℃时，对C型罐必须有合理的支撑，基座处的高应力值，一般将基座的包角角度加大，鞍座靠船中心线部分留出施工空间，并尽量向中心延伸。同时，在基座档的前后肋位处，同样需要设置强档，一方面保证此处的强度和刚度，另一方面增加此处温度场的传递通道。3主船体结构强度计算3.1设计弯矩剪力确定针对该类液气船，船级社没有强制规定最小弯矩剪力值，只要求了最小的剖面模数和最小惯性矩，故包络值一般取决于装载手册。该船在设计时发现，实

7、船装载中拱弯矩值较大，根据设计经验，在中垂弯矩选取时，有取中拱数值的1/2，1/3，或1/10等不同取法。法国船级社BV就该问题认为，虽然液气船在使用过程中不会产生大的中垂弯矩，但随着规则规范的修改，从安全的角度讲，对此类船的要求会逐渐加强，未来规范在此处的定义会提高，推荐中垂取中拱的1/2；另外从船舶的实际抗弯能力上讲，船舶可承受的中垂弯矩不会与中拱相差太大；同时从船体梁的结构强度计算结果上看，提高一定的中垂值并不会带来构件的增加；从使用的角度来说，也增加了装卸的便利性，因此该船最终选择了加大中垂值到1/2中拱值。对于设计剪力，规范也没有要求最小值，实际装载中，

8、隔舱装载的