薄膜式液化天然气运输船船体温度分布的研究
薄膜型液化天然气船温度场分析的若干问题研究
对薄膜 型液化天然气船 的温度场 进行 了深入研 究。着重讨论 了不同温度场预报模型的简化和假定、绝缘层的 热力 学物理特 性参数 以 及换 热过程 中的热力学参数计算、温度场简化算法和有限元方法的 比较、不同吃水 对
温度场 预报的影响等技术 问题。
关 键 词 ：薄膜型；液化天然气船；温度场；名义日蒸发率；吃水 中图分 类号 ：Ｕ ７． ． ６４１ ３ ３ ３ 文 献标 识码 ：Ａ
不 可导 致破坏 ” 的设计 准 则 ：当主 屏壁破 损后 液货 舱热绝 缘 系统仍 有足够 能 力保护 船体 不 因为低温 而发
生破 坏 。
表 １ 薄膜型 Ｌ ＮＧ 船 两类 温 度 场 的 典型 差 异
以往 国内相关 研究文 献 【 ］ ，对这 两类 温度 场研 究通 常都采 用近似 相 同 的简化 和假 定 ，这 显然 与 ｌ中
本文 以某 型 ２ ２万 ｍ 薄膜 型 Ｌ ＮＧ船 为研 究对 象 （ 用 ＧＴ 采 Ｔ的 ＮＯ９ ６型货 舱 围护系 统 ） ，针对 上述
问题进 行深 入研 究 。
收稿 日期 ：２ １－０１ ：修改稿 收稿 日期 ：２ １．７２ ０ １１—７ ０ ２０．７ 基 金 项 目：工信 部十 一五 高技 术船 舶科 研计 划项 目— — 大型 液化 天然 气船 工程 开发 （０ ７ ２ １１ ２ ０Ｋ ４ ６ ）
（ ）结构 内部 的热传 导作用 ， ３ （ ）船体 结构 与双壳 空 间 内空气 或压 载水 的 自然对流 换热 ， ４ （ ）液货舱 内 Ｌ ５ ＮＧ与 绝缘层 的对 流换 热 ， （ ）绝缘 层与 船体 内壳 的热交 换 ， ６ （ ）船体 结构 自身 的辐射 换热 ， ７
（ ）船体 与外 界环境 （ ８ 如太 阳 ）之 间 的辐射换 热 。
147000m 3薄膜型LNG(液化天然气)船船型开发
项 目 舱 总 容 （ ｍ） 长（ ｍ） 法 国 大西 洋 韩 国 大 宇 １００ ０ ３ ０ ２ ４ ３ ７．Ｏ ２ Ｏ８ ６．Ｏ １ ８０ ０ ３ ０ ２ ７ Ｏ ７． Ｏ ２ ６ Ｏ ６ ．Ｏ 韩 国三 星 １８２ ０ ３ ０ ２８８ ７ ． ２６ ６
行 性 ， 为运 载工 具 的Ｌ 而作 ＮＧ 船 的研 究 与设计从 ２ ｏ 世 纪 ９ 代末 已经 开 始 。本 文就 国内第 一个 Ｌ ｏ年 ＮＧ
船项 目—— 广 东项 目的投标 、 设计 过程 中对 Ｌ ＮＧ 船 在 快速性 方 面所进行 的优 化设计 的一 点心得进 行 阐 述， 希望对 从事 Ｌ ＮＧ 船研 究 、 设计 的人 员有所 帮 助 。
压影 响对 船 舶阻力 、 纵性 的影 响均 较小 。 操
表 １给 出了收集 到 的 国外 同类 型船 的主 尺度 和 参 数 。 据项 目的要求 ， 根 通过 对 同类型 船进行 分析 比
较后 ， 定 了本船 的 主尺度 ， 确 如表 ２ 。
２ Ｌ ＮＧ 船 的 优 化 设计 与 试 验
［ 中图分类号－ ７ ．３ ． ］ ４ １ ＋３ ３ Ｕ６
［ 文献标识码］ Ａ
［ 文章编ｑ］ｏ ｌ９ ５ （０ ６ ０—０ ００ ｔ ｏ 一８５ ２ ０ ）６０ １— ４
Ｄｅ ｅ ｐｍ ｅ ｆ ｓ ｐ ｔ ｐｅ ｏ ７ ０ ０ ｍ ３ ｅ ｂｒ ｎｅ ＬＮＧ ａ ｅ ｖｌ ｏ ｎｔｏ ｈｉ ｙ ｆ ａ １ ０ ｍ ａ ４ ｍ ｔ ｎｋ ｒ
SPB型LNG运输船温度场研究
NA V AL ARCHITECTURE AND OCEAN ENGINEERING 船舶与海洋工程2017年第33卷第5期（总第117期）DOI：10.14056/ki.naoe.2017.05.005SPB型LNG运输船温度场研究马晨增1,2，唐文勇1,2（1. 上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海 200240；2. 高新船舶与深海装备协同创新中心，上海 200240）摘要：对SPB型液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）运输船的温度场进行研究，该类型船区别于薄膜型船的独特的结构设计使得其温度场分析有一定的难度。
在构建船体传热模型时，对特殊构件的热对流效应、船体内部对流传热空间的划分和对流换热系数的计算方式等问题进行分析，并做出合理的处理。
以大型有限元软件MSC.Nastran和MSC.Patran为平台建立有限元模型，利用控制语言PCL编写计算程序，求解船体温度场。
关键词：LNG运输船；SPB型液舱；对流换热系数；对流空间；结构温度场中图分类号：U661.73；U674.133.3 文献标志码：A 文章编号：2095-4069 (2017) 05-0028-06Research on the Temperature Field of SPB Type LNG CarrierMA Chen-zeng1,2，TANG Wen-yong1,2(1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;2. Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration, Shanghai 200240, China)Abstract: This paper studies the temperature field of SPB type LNG (Liquefied Natural Gas，LNG) carrier though the unique structural design different from the membrane design makes it difficult to do so. Problems such as the thermal convection effect of special components, the division of inner hull thermal convection space and the calculation method of convective heat transfer coefficient are analyzed and properly treated during the establishment of the hull heat transfer model. The finite element model is established based on the powerful finite element software MSC.Nastran and MSC.Patran, and the hull temperature field is solved by a calculation program written with the control language PCL.Key words:LNG carrier; SPB type liquid tank; convective heat transfer coefficient; convection space; structure temperature field0引言液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）运输船（简称LNG船）由于装载极低温（-163℃）的LNG，使得整个船体结构存在着巨大的温度差异，最高温差可达到200K。
NO.96薄膜货仓及双燃料电力推进(DFDE)LNG船的舱压控制 工作总结
NO.96薄膜货仓及双燃料电力推进（DFDE）LNG船的舱压控制工作总结NO.96薄膜型LNG船的货仓是由0.7mm的殷瓦钢板建成的货物维护系统，基本上不允许承受舱压。
该维护系统虽然设计成需要安装两层厚度分别为300mm 和230mm的高效热绝缘层，但是，装载在货物维护系统内的LNG（液化天然气，下同）液体因为自身温度低至-163℃，所以始终会随环境温度、海上状况引起船舶震动和摇摆等因素而产生蒸发气体BOG （Boil Off Gas 下同），按照GTT（NO.96薄膜型货仓技术的专利拥有者）的要求，货物蒸发率不能高于0.15%/天。
一艘17万立方米的船每天蒸发的液体量约为255立方米，此蒸发气体不适当处理将导致货物维护系统内压力升高，压力超过一定值将引起货仓的损坏，这是完全不允许的，而天然气排入大气不光是浪费能，更重要的是天然气对大气的温室效应也非常严重，所以，LNG船的核心技术之一就是如何合理的处理或消耗LNG蒸发气体，有效利用LNG气体，既不浪费能、不污染大气，又要能平稳地控制货仓压力在安全范围内。
目前，世界范围内的NO.96薄膜型LNG船，按照动力装置的设置和相应的舱内蒸发气处理方式分类，大致可以为分为四类：1. 双燃料锅炉+蒸汽透平推进系统：传统的双燃料锅炉和蒸汽轮机推进系统的设计，是船舶安装可以使用天然气作为燃料的锅炉，货仓内蒸发的天然气BOG由压缩机从舱内抽出供给锅炉作为燃料，锅炉产生蒸汽作为动力推动蒸汽透平机再带动船舶推进器，是最早的薄膜型LNG船的设计。
2. 单燃料低速柴油机+再液化系统：该船型设计，是低速柴油机作为主推进系统配备天然气再液化系统，低速柴油机使用燃料油作为燃料，货仓内的天然气BOG由再液化装置液化成液体再回流到货仓。
3. 双燃料低速柴油机作+再液化系统：该船型设计，是从货仓内抽取液态LNG由高压泵组将其加压到300bar或更高，然后气化成气体并保持压力供低速主机使用，而货仓内蒸发的天然气BOG通过再液化装置将其液化成液体再打回货仓，这类船型主要因为高压泵组的技术和高压气体进入机舱的安全等问题，暂时尚无应用实例。
138000m 3薄膜式LNG运输船温度场及其热应力分析
文 章 编号 ：１ ０ — ２ ４ ２ ０ ） ５ ０ ７ — ８ ０ ７ ７ ９ （０ ８ ０ — ７ ０ ０
船舶力 学
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｈｐＭｅ ｈ ｎｃ ｏ ｒａ ｆ ｉ ｃ ａ ｉｓ Ｓ
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薄膜型液化天然气运输船检验指南
薄膜型液化天然气运输船检验指南英文回答：Guidance for Inspection of Membrane-Type Liquefied Natural Gas (LNG) Carriers.Introduction.Membrane-type liquefied natural gas (LNG) carriers are specialized vessels designed to transport large quantities of LNG over long distances. These vessels employ a complex containment system that utilizes thin, flexible membranes to create a barrier between the LNG cargo and the surrounding environment. Ensuring the integrity and safety of these vessels requires comprehensive and rigorous inspection programs.Scope and Objectives.This guidance document provides a framework for theinspection of membrane-type LNG carriers. It outlines the requirements, methods, and procedures to be followed during inspections to ensure compliance with international regulations and industry best practices. The objectives of these inspections are to:Assess the overall condition of the vessel and its containment system.Identify any defects, damage, or degradation that could compromise safety.Verify the effectiveness of maintenance and repair measures.Establish a baseline for future inspections and monitoring.Inspection Requirements.Classification Society Requirements:Membrane-type LNG carriers are typically subject to the inspection requirements of classification societies such as the American Bureau of Shipping (ABS), Bureau Veritas (BV), or Lloyd's Register (LR). These societies have established rules and guidelines that define the frequency and scope of inspections based on the vessel's design, age, and operating conditions.International Maritime Organization (IMO) Requirements:The International Maritime Organization (IMO) setsforth regulations and guidelines for the inspection of membrane-type LNG carriers through the International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC Code). The IGC Code specifies the minimum requirements for the design, construction, and inspection of LNG carriers.Inspection Methods and Procedures.Visual Inspection:Visual inspection is a critical aspect of LNG carrier inspections. It involves a thorough examination of the vessel's hull, containment system, and other components to identify any visible defects, damage, or corrosion.Non-Destructive Testing (NDT):NDT techniques such as ultrasonic testing, radiography, and magnetic particle inspection are used to detect and assess subsurface flaws and defects in the containment system. These techniques provide detailed information about the integrity of the membranes and the surrounding structure.Structural Monitoring:Structural monitoring systems, such as strain gauges and acoustic emission sensors, are installed on the vessel to continuously monitor the integrity of the containment system and detect any abnormal behavior or stress concentrations.Inspection Frequency and Duration:The frequency and duration of inspections are determined based on the vessel's age, operating conditions, and the results of previous inspections. Regular inspections are typically conducted every 2.5 to 5 years, while comprehensive inspections involving extensive NDT and structural monitoring may be required every 10 to 15 years.Reporting and Documentation:Detailed inspection reports must be compiled and submitted to the relevant authorities, including the classification society, the flag state administration, and the vessel's owner. These reports should include detailed descriptions of the inspection findings, any anomalies or defects identified, and recommendations for corrective actions.中文回答：薄膜型液化天然气运输船检验指南。
LNG船液舱及其绝热技术概况
LNG船液舱及其绝热技术概况摘要：对LNG船液舱的结构类型进行了简单介绍。
低温LNG使运输船的液舱必须具有很好的隔热效果，从减少进入LNG船液货舱内的热量和LNG的蒸发以及LNG冷能利用的角度出发考虑，改变船舱的绝热结构和绝热类型以达到更好的绝热效果。
论述了几种LNG船液舱的绝热技术，并分别分析了他们的工作原理和工作过程以及它们各自的优缺点及其适用领域。
为LNG船液舱绝热技术的设计提供了参考和借鉴，对提高和创新LNG船液舱的绝热技术有积极的意义。
关键词：LNG船舱；结构；低温；漏热；绝热技术0引言由于产气区和用气区之间的地理位置的局限，通过海上运输的LNG占天然气总交易量的很大部分，所以，用船来运输LNG是天然气运输的渠道之一。
LNG 船作为海运LNG的主要工具，其液货舱的设计是非常关键的，不同结构类型的液货舱其功能和效益也大不相同。
由于所输的LNG具有易燃易爆、易发生化学反应等特性，降低LNG的蒸发率尤为重要，所以其液货舱的设计需满足绝热的相关规范和标准，不同型式的绝热技术其效果和适用性也大不相同［1］。
1 LNG船液货舱结构类型目前，世界LNG船以大型船为主。
LNG船最显著的特征是液货舱系统的不同，它所拥有的液货舱应使主船壳结构免受脆性破坏。
其液舱型式多而且技术难度高，特别是耐低温金属材料、绝热、船舶安全等。
LNG船的液货舱结构型式是总体设计中首要的关键问题，液货舱结构型式设计的好坏，直接影响到船舶的经济性和安全性［2］。
根据现阶段所建造的LNG船类型，按照LNG船液货舱系统不同可把液货舱分为独立型（Detachment）和薄膜型(Membrane )两中典型的型式。
不同型式的液货舱对LNG船的总体性能指标、建造难度、操作作业和维修保养成本等方面都有较大的影响。
独立型液货舱完全由自身支持，并不构成船体的一部分，也不分担船体强度，即船体与液货舱的结构是分别独立的，主要有挪威的MOSS型和日本的SPB型。
液化天然气运输船关键技术研究综述
液化天然气运输船关键技术研究综述王雷;万正权;汪雪良;黄进浩【摘要】本文详细介绍液化天然气运输船的种类，并对不同种类液化天然气运输船的特点进行分析对比。
重点分析液化天然气运输船的关键技术，归纳为低温绝热技术、耐低温深冷性能材料、液舱晃荡分析技术、动力推进系统、建造安装平台技术、装卸货管路系统等6个方面。
最后给出 LNG 运输船的未来发展方向，并指出加快攻克关键技术难点、拥有中国自主的大型液化天然气运输船关键技术，将会极大地增强我国高附加值船舶工业的研究和制造能力。
%Categories of LNG carriers are introduced in detail, and comparative analysis of features of various LNG carriers is presented. Key technologies of LNG carriers summarized to six parts are focused on as cryogenic insulation technology, material property of low temperature resistance, liquid sloshing analysis technology, power propulsion system, installation platform for construction, loading and unloading pipeline system. Development tendencies of LNG carriers in the future are indicated in the conclusion. The abilities of research and manufacture in the field of high value-added shipbuilding industry will be enhanced when technological difficulties are overcome and mastery of independent key technologies of large-scale LNG carriers is achieved.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P1-5)【关键词】液化天然气运输船;关键技术【作者】王雷;万正权;汪雪良;黄进浩【作者单位】中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082;中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082;中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082;中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082【正文语种】中文【中图分类】U674.13+3.3液化天然气(LNG)是清洁、高效、低碳的能源，是对天然气进行脱水、脱酸性气体和重烃类处理，然后经过压缩、膨胀、液化而成的低温液体。
液化天然气(LNG)的海上运输研究
学术论坛467 液化天然气(LNG)的海上运输研究朱夏卿（浙江能源天然气集团有限公司，浙江 杭州 310051）摘要：深入研究液化天然气(LNG)的海上运输能够为海上运输方案的制定提供依据。
基于此，本文从装货、卸货、火灾消防、运输期间的管路与维护操作、港口作业安全防护、运输船舶这几个方面，深入研究了液化天然气(LNG)的海上运输，希望能够为海上运输事业建设水平的发展提供助力。
关键词：海上运输；运输船舶；港口作业LNG 除了可以采用输气管运输的方式进行输送，也可以通过在-160℃环境下，将LNG 转变为液态，使其体积被压缩到原来的六百分之一，再用海运船舶加以运输，以有效解决输气管输送方式下，运输距离过长带来的一系列输送问题，为LNG 销售市场规模的不断扩大、发展提供良好条件。
1 海上运输装货 在海上运输中，需先将天然气予以惰化、干燥、预冷处理，然后才能进行装货处理。
在此过程中，应当注意，由于LNG 的爆炸浓度为5-15%，因此，为了保证运输安全，应保持舱内零氧气含量的状态，同时，预冷效果必须达到舱壁内衬、绝热层的温度均接近-162℃。
此后，在运输装货作业中，需要用专业的设备，将天然气输入货舱内，但此期间，部分天然气会蒸发上升到空间顶部，工作者要将该部分气体放出，且操作时，需通过控制气体排出速度，使因该操作形成的舱内压力小于安全阀释放压力，以保证舱内天然气的稳定性。
一般来说，配套的装货设备基本均配有满舱停止泵，待货舱装满后，该停止泵会自动启动，使设备停止天然气的输入，但出于安全考虑，依然需要工作者在舱顶处进行目视检查，并根据液面高度，判断装货停止时间。
2 海上运输卸货 卸货是天然气海上运输的最后一个环节。
在该环节中，首先，应先在货舱内连接一根管子，将天然气输送到舱顶，同时，接入另一条管子将天然气送到岸上，这样可以在天然气向外输送过程中，保持舱内压力的平衡，控制蒸发率，确保惰化等后期处理操作的安全性。
薄膜型lng船的主要构造
薄膜型lng船的主要构造说到薄膜型LNG船，这可是个让人既惊叹又好奇的家伙。
想象一下，巨大的船身漂浮在海面上，肚子里装满了液化天然气，那种气势可不是一般的强大啊！今天，我们就来聊聊这个神奇船只的主要构造，让大家对它有个更直观的了解。
1. 船体结构1.1 船壳首先，船体就像人类的皮肤，保护着里面的一切。
这种船体可不是随便造的，它得足够结实，才能承受海浪的冲击。
想想看，要是在风浪中摇晃，哪能随随便便就翻船呢？所以，薄膜型LNG船的船壳通常由高强度的钢材制成，不仅轻便，而且牢固。
就像买衣服一样，得挑耐磨的，这船也是一样，要能扛得住岁月的洗礼。
1.2 绝热层再说说它的绝热层，这就像是给船穿了一层厚厚的保暖衣。
液化天然气的温度可是低得吓人，达到零下162摄氏度呢！如果没有这个绝热层，里面的液体可就“呜呜”哭了，挥发得飞快。
所以，船的设计师们可真是煞费苦心，采用了多层结构，确保液化天然气能保持在理想的温度下，不跑掉一丝一毫。
2. 储罐系统2.1 薄膜罐接下来说说储罐，这可是薄膜型LNG船的心脏所在。
薄膜罐的设计非常独特，像个大气球，轻巧却能装下大量的液化天然气。
它是由几层特殊材料制成的，其中内层是铝合金，外层则是高分子材料，二者结合在一起，形成了一个完美的密封环境。
就像咱们的保温杯一样，外面温暖，里面冰冷，绝对不让气体外泄。
2.2 安全系统当然，安全问题也是重中之重。
薄膜罐里可不是普通的液体，万一发生泄漏，可就得“大事不好”了。
为此，船上配备了多种监测系统，时刻监控气体的状态，就像有个细心的保姆，全程不离不弃。
遇到任何问题，它们会立马发出警报，确保船员能及时处理，真是让人倍感安心。
3. 动力系统3.1 发动机说完了储罐，接下来得聊聊动力系统。
薄膜型LNG船的发动机可不是简单的轰隆隆，它可是有着高效的燃烧系统。
使用液化天然气作为燃料，既环保又省油。
想象一下，船在海上穿梭，尾部排出的都是水蒸气，简直就是环保小卫士，真让人爱不释手。
薄膜式液化天然气运输船船体温度分布的研究
薄膜式液化天然气运输船船体温度分布的研究近年来，随着能源及相关商品的国际交易日益增多，越来越多的薄膜式液化天然气（LNG）运输船被投入使用，因此薄膜式液化天然气船船体温度的分布及变化将会有莫大的影响。
本研究旨在研究薄膜式液化天然气运输船船体温度分布的情况，定量分析温度的影响因素，提出可行的温度控制方案，以期提高薄膜式液化天然气运输船船体的温度稳定性。
由于薄膜式液化天然气船船体温度分布及变化会影响船舶性能以及安全性，因此本文首先对此进行了深入的理论研究。
研究表明，薄膜式液化天然气运输船船体温度分布的变化主要受海水温度、气温、风向风速、船舶航行状态和燃油类型等影响，特别是气温，对船舶船体温度有着重大作用。
其次，本文利用实验船舶实测数据，建立了薄膜式液化天然气运输船船体温度分布模型，并通过该模型进行了定量分析。
研究表明，实测数据表明，薄膜式液化天然气运输船船体温度上升率为0.08℃/min~0.19℃/min，且船舶航行状态对船体温度分布有着重要影响，建议船舶尽量保持平稳航行状态。
本研究还提出了一套可行的温度控制方案，包括调节冷气机组和环境控制系统，改善船舶风阻减少雷暴形成和净化空气等措施。
同时，应根据实际情况提高船舶隔热性能，利用现有设备，控制船舶内外温度差异，使船体温度变化在可控范围内。
本研究提出的温度控制策略可以改善薄膜式液化天然气运输船船体温度安全性，有助于提高薄膜式液化天然气运输船的整体性能，且有助于保证乘客安全。
同时，应持续关注船内温度变化情况，采取及时有效的温度控制措施，确保薄膜式液化天然气运输船船体温度控制安全。
总之，本文就薄膜式液化天然气运输船船体温度分布及温度控制措施进行了深入的研究，并提出了可行的温度控制方案，为良好的船舶温度及船舶安全性提供了指导。
液化天然气(LNG)船舶运输技术
液化天然气（LNG）船舶运输技术随着全球能源需求的不断增长，液化天然气（LNG）作为一种清洁、高效的能源资源受到了越来越多国家的关注和重视。
LNG船舶运输技术的发展对于促进天然气行业的发展、提高能源利用效率以及减少环境污染具有重要意义。
本文将重点介绍液化天然气船舶运输技术的发展现状、挑战和前景。
一、液化天然气船舶运输技术的发展现状目前，液化天然气船舶运输技术已经取得了显著的发展。
与传统的液化化学品运输相比，LNG船舶运输面临着更高的技术要求和挑战。
首先，液化天然气需要在极端低温条件下进行储存和运输，因此需要船舶具备优秀的绝热性能和低温容器。
其次，LNG船舶的安全性要求高，需要在设计和建造过程中考虑各种安全措施，以确保船舶在运输过程中不发生泄漏或爆炸事故。
最后，液化天然气的运输量较大，需要船舶具备较大的载货能力和相应的设备。
目前，液化天然气船舶运输技术已经实现了从小型船舶到大型船舶的跨越式发展。
小型LNG船舶主要用于地区性LNG运输，其载货能力一般在1万立方米到3万立方米之间。
中型LNG船舶一般具备3万立方米到10万立方米的载货能力，适用于中等规模的跨洋运输。
而大型LNG船舶则可以达到10万立方米甚至更高的载货能力，具备全球范围内的大规模运输能力。
同时，液化天然气船舶运输技术的可持续发展也引起了广泛的关注。
新一代的LNG船舶设计在提高运输效率的同时，更加注重环保性能。
例如，通过采用LNG作为船舶燃料，可以显著减少氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的排放，降低对环境的影响。
二、液化天然气船舶运输技术的挑战虽然液化天然气船舶运输技术取得了显著的进展，但仍然面临一些挑战。
首先，LNG船舶的设计和建造成本较高。
由于需要采用特殊的材料和技术，以及考虑到安全性等因素导致船舶的造价较高，这对于一些发展中国家来说是一个比较大的负担。
其次，LNG船舶的供应链建设还存在一定的不足。
液化天然气的生产、储存、运输和使用涉及到多个环节，需要有稳定可靠的供应链才能保证LNG的正常供应。
小型薄膜LNG运输船总体设计分析
第４７卷㊀第３期２０１８年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４７㊀Ｎｏ.３Ｊｕｎ.２０１８㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.０３.００６小型薄膜ＬＮＧ运输船总体设计分析周春锋ꎬ刘波ꎬ赵华荣(湖北海洋工程装备研究院有限公司ꎬ武汉４３００４３)摘㊀要:以１６５００ｍ３ＬＮＧ运输船为例ꎬ探讨小型薄膜ＬＮＧ运输船总体设计关键技术ꎬ在分析小型ＬＮＧ运输船市场需求和薄膜型液货维护系统特点的基础上ꎬ讨论１６５００ｍ３ＬＮＧ运输船主尺度选择和型线设计㊁液货维护系统设计㊁总布置设计和动力系统设计等关键技术ꎬ提出设计方案ꎮ关键词:ＬＮＧ运输船ꎻ薄膜ꎻ主尺度ꎻ动力系统中图分类号:Ｕ６６２㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)０３￣００２８￣０４收稿日期:２０１７－０９－２５修回日期:２０１７－１０－１２第一作者:周春锋(１９８２ )ꎬ男ꎬ硕士ꎬ工程师研究方向:船舶与海洋结构物设计制造㊀㊀目前ꎬ国内市场上已出现１４０００㊁２８０００㊁３００００ｍ３等规模的小型ＬＮＧ运输船ꎬ均采用Ｃ型舱ꎮ近年来ꎬ薄膜型液货维护系统已经成为新造大型ＬＮＧ运输船的主流技术ꎬ且在国外已有小型ＬＮＧ船舶成功应用的案例ꎬ而国内尚无小型薄膜ＬＮＧ运输船的实船应用ꎮ为此ꎬ考虑结合薄膜型液货维护系统的结构型式和特点ꎬ探讨小型薄膜ＬＮＧ运输船主尺度选择㊁型线设计㊁液货舱设计㊁双燃料动力系统设计等总体设计技术ꎬ为此类船舶设计提供参考ꎮ１㊀薄膜型液货维护系统基本型式薄膜型液货维护系统是法国ＧＴＴ公司的专利技术ꎬ早在１９６４年ꎬ即成功应用于实船上ꎮ迄今为止ꎬ该专利技术已成功应用于４００余艘大型ＬＮＧ运输船ꎬ在大型ＬＮＧ运输船船市场占有率超过８０％ꎬ是大型ＬＮＧ运输船上应用最多的液货维护系统ꎮＧＴＴ的薄膜型液货维护系统主要包括ＮＯ９６型和ＭＫⅢ型两种基本型式ꎬ并衍生出相关改进型ꎬ如ＮＯ９６ＧＷ㊁ＮＯ９６Ｌ０３㊁ＮＯ９６Ｌ０３＋㊁ＮＯ９６ＭＡＸ㊁ＭＫⅢＦｌｅｘ等[１]ꎮＮＯ９６货物维护系统由液货舱的１０个面构成ꎮ每个面由主次两层屏蔽层构成ꎬ每个屏蔽层都由殷瓦合金薄膜及填充有珍珠岩或刚性绝缘的绝缘箱组成ꎬ见图１ꎮ液货舱两个面交界处由殷图１㊀ＮＯ９６货物维护系统主次屏蔽层构成瓦管或复合梁连接ꎬ三个面的交界处由三面体连接ꎮ每个液货舱的屏蔽层使用了殷瓦板㊁不锈钢板条㊁绝缘箱㊁三面体㊁殷瓦管㊁刚性和柔性绝缘材料㊁连接螺栓㊁温度感应器等零件组成ꎮＭＫⅢ型货物维护系统(见图２)主屏蔽为带有纵横方向槽型的１.２ｍｍ不锈钢板(３０４Ｌ)ꎬ次屏蔽为两层玻璃纤维布及一层铝箔的三合一片材ꎬ其典型结构见图２ꎮ图２㊀ＭＫⅢ型货物维护主次屏蔽层构成为保证液货舱安全ꎬ传统大型薄膜ＬＮＧ船对货舱的装载液位高度有严格的限制ꎬＬＮＧ装载的上限不低于货舱净高Ｈ的７０％ꎬ装载的下限不高于货舱净高Ｈ的１０％ꎮ而对于小型薄膜ＬＮＧ运输船ꎬ随着技术不断改进ꎬ为适应更灵活的营运需８２求ꎬ则不存在此限制条件ꎮ２㊀总体设计以１６５００ｍ３薄膜型ＬＮＧ运输船为研究对象ꎮ该型ＬＮＧ运输船在国内沿海㊁沿江以及东南亚等地区均有良好的市场需求ꎮ目前市场上小型薄膜ＬＮＧ运输船数量非常有限ꎬ缺乏相应的统计数据ꎬ因此ꎬ其主尺度的确定要以主要参数选择的基本原则为基础ꎬ综合考虑航速㊁机器布置㊁液货舱设计㊁码头尺度㊁吃水限制㊁规范要求等多方面限制条件ꎬ制定满足要求的设计方案ꎮ对薄膜型ＬＮＧ运输船来说ꎬＬＮＧ液货舱设计是核心工作ꎮＬＮＧ货舱数量㊁尺度的确定除了考虑液货舱本身的设计要素外ꎬ还需要结合船舶布置㊁型线设计㊁分舱及破舱稳性等多种因素综合考虑ꎮ在设计中既要满足ＩＧＣ规则对货舱位置的要求ꎬ又要符合ＧＴＴ许可文件的限制条件ꎮ本船要求液货舱舱容为１６５００ｍ３ꎬ考虑布置２个相同尺寸的液货舱ꎬ以获得舱容最大化并简化舱型设计和建造ꎬ单个液货舱舱容为８２５０ｍ３ꎮ对于薄膜型液货舱而言ꎬ较大的型宽可以有效减小液货舱长度和深度ꎬ从而减小液货舱所承受的载荷ꎮ确定船舶型深时ꎬ除满足液货舱设计要求外ꎬ还要与ＬＮＧ装卸站的设计结合起来ꎬ统筹考虑ꎮ根据中国船级社«散装运输液化气体船舶构造与设备规范»(简称«ＩＧＣ规则»)对ＬＮＧ运输船破损假定和液货舱位置的要求ꎬ液货舱在舷内位置应在中心线上距船底板型线不小于规定的垂向破损范围内(Ｂ/１５或２ｍꎬ取小者)ꎬ其余任何部位都应不小于 ｄ (本船ｄ＝１.１３ｍ)[２]ꎬ船舶的型宽和型深选取时要予以考虑ꎮ为满足液货舱设计要求ꎬ本船的方形系数要达到０.７８以上ꎬ需结合排水量㊁船长㊁船宽及快速性要求等综合考虑ꎮ在选择尺度时还要考虑是否对船长㊁吃水㊁净空高(桅顶距水线距离)等有特殊的限制要求ꎮ综合考虑各种因素后ꎬ确定本船主尺度为垂线间长Ｌｐｐ＝１２６.０ｍꎻ型宽Ｂ＝２８.０ｍꎻ型深Ｄ＝１１.７ｍꎻ设计吃水Ｔｄ＝４.９ｍꎮ一般来说ꎬ与采用Ｃ型液货舱的小型ＬＮＧ船舶相比ꎬ小型薄膜ＬＮＧ运输船船长更短ꎬ型宽㊁方形系数更大ꎬ吃水要小ꎮ薄膜型ＬＮＧ船线型受到货舱形状的约束ꎬ被称之为 带型值控制点 的线型ꎮ本船由于营运要求ꎬ吃水较小ꎬ船宽吃水比达到５.７ꎬ为浅吃水船舶ꎬ故采用双桨推进[３￣４]ꎮ在充分考虑了货舱区前后端壁处的线型约束条件的前提下ꎬ结合肥大型浅吃水船型的特点ꎬ后体设计成双内旋鳍艉线型(见图３)ꎮ双内旋鳍艉线型非常适用于浅吃水环境ꎬ其明显的优势是可以采用大径深比螺旋桨(经模型试验验证径深比可达１.２)ꎬ在吃水受限的情况下ꎬ可以有效增大螺旋桨直径ꎬ从而提高推进效率ꎬ尤其适合具有单向运输特点的ＬＮＧ运输船在空放状态的营运ꎮ图３㊀１６５００ｍ３ＬＮＧ运输船艉部线型由ＬＮＧ运输船的特点可知ꎬ其在卸货前后ꎬ吃水变化较大ꎬ在空放状态时ꎬ为保证足够的螺旋桨吃水ꎬ满足操纵性要求ꎬ常常需要大量的压载水ꎬ而采用本船型ꎬ可以在空放状态下减少甚至取消压载水ꎬ仍能满足螺旋桨浸没要求ꎮ经过型线ＣＦＤ优化ꎬ快速性水池试验表明ꎬ本船设计航速达到了１４.０ｋｎꎬ满足设计要求ꎮ由于采用双内旋鳍尾ꎬ在卸载货物后ꎬ船舶平均吃水比采用常规船型(轴支架)少１ｍ左右ꎬ即可以减少压载水约２８００ｔꎬ航速为１４ｋｎ时ꎬ可以节能约９.７％ꎬ节能效果明显ꎬ见表１ꎮ表１㊀２种船型方案空放状态对比船型方案平均吃水/ｍ排水量/ｔ螺旋桨收到功率/ｋＷ双内旋鳍艉２.６６９６０.８３０６８.７轴支架艉型３.６９８３３.３３３６６.２２.１㊀液货维护系统设计本船采用ＭＫⅢＦｌｅｘ型围护系统ꎮ液货舱横剖面的各条边尺寸是相互关联的ꎬ任何一条边的尺寸变化都会对其他边的尺寸产生９２影响ꎮ选择各条边的尺寸时要考虑到槽型３０４Ｌ不锈钢的标准尺寸(３ｍˑ１ｍ)ꎬ尽量选择标准尺寸的整数倍ꎬ以简化建造和采购ꎬ当然根据设计需要也可以采用非整数倍标准尺寸ꎮＭＫⅢＦｌｅｘ绝缘系统基本尺寸和详细尺寸见表２㊁３和图４ꎮ表２㊀ＭＫⅢＦｌｅｘ绝缘系统基本尺寸ｍｍ船体内壳平均厚度１７.５平均树脂条厚度１２.５主屏蔽厚度１００次屏蔽厚度３００绝缘层总厚度４００表３㊀ＭＫⅢＦｌｅｘ绝缘系统详细尺寸船体内壳板尺寸/ｍ￣理论面ＬＨＢ１Ｂ２Ｃ１ｂ㊁Ｃ１ｈ㊁Ｃ２３６.５６０１１.０６０１２.５００１２.５００２.７６１船体内壳板尺寸/ｍ￣结构面３６.５２５１１.０２５１２.４８３１２.４８３２.７５１次屏蔽尺寸/ｍ３５.９００１０.４００１２.１７０１２.１７０２.５６８主屏蔽尺寸/ｍ３５.７００１０.２００１２.０７０２.５０９２.５０９图４㊀ＭＫⅢＦｌｅｘ绝缘系统尺寸㊀㊀计算得到本设计方案蒸发率为０.１８５％ꎮ蒸发率的确定为主机选型和航速确定提供了基础ꎮ２.２㊀推进系统设计对于薄膜型ＬＮＧ运输船ꎬ由于其液货舱不能承压ꎬ其蒸发气一般要供给主机㊁辅机作为燃料ꎬ以保持液货舱始终在安全压力以下ꎬ因此ꎬ本船推进系统的设计还要特别考虑处理航行中产生的蒸发气ꎬ使得动力装置的选配更加复杂ꎮ如何在航速㊁主机选型及蒸发气量之间取得平衡ꎬ是衡量薄膜型ＬＮＧ运输船动力系统成功与否的关键[５]ꎮＬＮＧ运输船一般都采用双燃料主机ꎬ既能保证正常营运情况下的蒸发气有效利用ꎬ也可为ＬＮＧ船在特殊情况下的安全营运提供更多的安全保障ꎮ从实际使用情况来看ꎬ市场上使用最多的双燃料主机主要为ＭＡＮ和瓦锡兰公司的产品ꎬ而ＭＡＮ公司主要为低速双燃料主机ꎬ在大型ＬＮＧ运输船上使用广泛ꎻ但其中速机功率覆盖范围非常小ꎬ可选型号有限ꎬ应用较少ꎮ而瓦锡兰公司的中速和高速的双燃料主机功率覆盖范围非常广ꎬ可选型号多ꎬ在小ＬＮＧ运输船上应用广泛ꎻ其低速机目前也逐步应用于大型ＬＮＧ运输船上ꎮ根据本船的航速和主机功率范围要求ꎬ选择瓦锡兰公司的双燃料主机ꎮ不同推进方案比较见表４ꎮ表４㊀不同推进方案比较对比项方案１２３主机发电机型号６Ｌ３４ＤＦˑ２９Ｌ２０ＤＦˑ２８Ｌ２０ＤＦˑ３额定功率/ｋＷ３０００１６６５１４８０额定转速/(ｒ ｍｉｎ－１)７５０１２００１２００单位耗气量/[ｇ (ｋＷｈ)－１]１４４１５７１５４天然气消耗量/(ｔ ｄ－１)①２１.１１４.４１４.２天然气蒸发量/(ｔ ｄ－１)１３.８１３.８１３.９服务航速/ｋｎ③１３.５１１.２１１.５总耗气量/ｔ①１９５.４１６０.７１５１.６㊀注:①辅机暂按１０００ｋＷ计算ꎬ续航力按３０００ｎｍｉｌｅ计算ꎻ②计算工况为８５％ＭＣＲꎬ１５％ＳＭꎻ③方案３为推进电机直接推进ꎬ采用三台发电机组８Ｌ２０ＤＦˑ３ꎬ在航行中为推进电机供电并提供全船日常用电ꎮ１)方案１采用中速机ꎬ由于转速不受限制ꎬ螺旋桨桨径较大ꎬ推进效率较高ꎬ航速较高ꎬ但是主机功率较大ꎬ单次航程主机总的耗气量远大于天然气蒸发量ꎬ且总量最多ꎬ即ＬＮＧ货损最多ꎮ２)方案２和方案３航速较低ꎬ但耗气量与其自然蒸发量基本平衡ꎬ基本不需额外强制蒸发ꎬ单个航程耗气量较少ꎬ即ＬＮＧ货损较少ꎮ３)由于方案２为高速机直接推进ꎬ螺旋桨转速高ꎬ桨径受限ꎬ故其推进效率较方案３低ꎻ方案３为推进电机直接推进ꎬ螺旋桨转速不受限制ꎬ推进效率较高ꎬ但其整个动力系统比方案２稍复杂ꎮ初步确定本船推进系统采用方案１ꎬ采用双机双桨直接推进方案ꎮ其推进系统原理图见图５ꎮ图５㊀推进系统原理２.３㊀总布置设计ＬＮＧ船被用于海上远程运输液态天然气ꎬ其０３具有货品单一㊁航线固定㊁建造成本大㊁运输风险高等特点ꎬ故在ＬＮＧ船布置过程中ꎬ保证船舶及人员安全是首要任务ꎮ本船为双桨双舵㊁双燃料主机直接推进㊁无限航区的ＬＮＧ船舶ꎮ设倾斜首柱带球鼻㊁内旋鳍尾㊁半悬挂舵ꎻ中部为ＬＮＧ液货舱ꎻ机舱㊁起居处所和驾驶室布置在艉部[６]ꎮ主船体被水密横舱壁划分为艏尖舱㊁艏部燃油舱㊁液货舱㊁机舱和艉尖舱ꎮ艏尖舱为压载水舱ꎮ除此之外ꎬ在艏部另设有一对艏压载深舱和一对艏部燃油深舱ꎮ货舱区分为２个液货舱ꎬ货舱之间以及货舱与艏部燃油舱和机舱之间都设有隔离空舱ꎬ为了确保舱壁温度不低于５ħ以及便于设备布置和人员进出ꎬ隔离空舱内设有加热系统ꎮ货舱区双底双壳作为压载水舱ꎮ专用电机室和货物压缩机室布置在货舱区露天甲板的后部ꎮ生活楼布置在尾部的机舱之上ꎬ由于干舷大㊁带有凸形甲板㊁浅吃水等特点ꎬ本船设有４层甲板ꎬ以满足舱室布置需要ꎬ并兼顾驾驶室视线要求和船舶过桥时净空高的要求ꎮ２.４㊀船舶稳性校核ＬＮＧ运输船完整稳性和破舱稳性需满足«ＩＧＣ规则»的要求ꎮ根据规范要求ꎬ对以下典型运营工况进行了完整稳性校核ꎮ典型计算工况如下ꎮ１)空船工况ꎮ２)进坞工况ꎮ３)常用压载工况ꎬ出港和到港ꎮ４)设计吃水工况ꎬ货舱满载状态(ＬＮＧ密度取０.４６ｔ/ｍ３)ꎬ出港和到港(部分引燃油)ꎮ５)结构吃水工况ꎬ货舱满载状态(ＬＮＧ密度取０.５０ｔ/ｍ３)ꎬ最大油㊁水装载ꎬ出港和到港ꎮ６)任一货舱空舱工况ꎬ出港和到港ꎮ对于船舶破舱稳性ꎬ按照ＩＧＣ规则要求假定在其船长范围内的任何部位任一舱壁均能经受破损ꎬ但不包括邻接于尾机型机舱边界壁ꎻ结合典型运营工况ꎬ计算其破损生存能力ꎻ计算结果均满足规范要求ꎮ３㊀结论ＬＮＧ液货舱是船舶设计的关键点ꎬ在设计中既要满足«ＩＧＣ规则»对货舱位置的要求ꎬ又要符合ＧＴＴ许可文件的限制条件ꎮ同时还要结合船舶快速性㊁耐波性㊁分舱及稳性要求等综合考虑设计对船舶主尺度的决定性影响ꎮ小型薄膜ＬＮＧ运输船推进方案的选择要综合评估ꎬ除了要满足主机功率㊁航速与天然气蒸发量之间的平衡外ꎬ还要结合船东对货损㊁航速㊁初始投资㊁推进系统维护等的要求综合考虑ꎮ参考文献[１]李波ꎬ姜得志ꎬ田天ꎬ等.大型薄膜型ＬＮＧ船总体设计研究[Ｊ].中国造船ꎬ２０１５(１):１６１￣１６５. [２]中国船级社.散装运输液化气体船舶构造和设备规范[Ｓ].北京:人民交通出版社ꎬ２０１６. [３]宋吉卫.大型ＬＮＧ船船型设计研究[Ｊ].中国造船ꎬ２０１２(４):１６４￣１７０.[４]宋吉卫ꎬ陈红梅.２２万ｍ３ＬＮＧ船双尾鳍线型设计研究[Ｊ].船舶ꎬ２０１１(６):９￣１３.[５]何金平.中小型ＬＮＧ运输船推进系统选型分析[Ｊ].船海工程ꎬ２０１４(５):１４２￣１４４.[６]时光志ꎬ张志军.某液化天然气运输船总布置优化研究[Ｊ].船海工程ꎬ２０１４(５):１５５￣１６０.ＧｅｎｅｒａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＳｍａｌｌＭｅｍｂｒａｎｅＬＮＧＣａｒｒｉｅｒｓＺＨＯＵＣｈｕｎ￣ｆｅｎｇꎬＬＩＵＢｏꎬＺＨＡＯＨｕａ￣ｒｏｎｇ(ＣｈｉｎｅｓｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｒｉｎｅ＆ＯｆｆｓｈｏｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＨｕｂｅｉＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＷｕｈａｎ４３００６３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅ１６５００ｍ３ＬＮＧｃａｒｒｉｅｒｗａｓｔａｋｅｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｏｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｋｅｙｐｏｉｎｔｓｉｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｍｅｍｂｒａｎｅＬＮＧｃａｒｒｉｅｒｓ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｍａｌｌＬＮＧｃａｒｒｉｅｒｄｅｍａｎｄａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｍｅｍｂｒａｎｅｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍꎬｍａｉｎｐａｒｔｉｃｕ￣ｌａｒｓｄｅｃｉｓｉｏｎꎬｌｉｎｅｄｅｓｉｇｎꎬｄｅｓｉｇｎｏｆｃａｒｇｏｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍꎬｇｅｎｅｒａｌａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｆｏｒ１６ꎬ５００ｍ３ｍｅｍｂｒａｎｅＬＮＧｃａｒｒｉｅｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＬＮＧｃａｒｒｉｅｒꎻｍｅｍｂｒａｎｅꎻｍａｉｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎꎻｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ１３。
液化气运输船温度场分布研究及钢材匹配
液化气运输船温度场分布研究及钢材匹配顾俊;王凡超【摘要】以6500m^3液化气运输船为研究对象，基于通用大型有限元分析软件PATRAN/NASTRAN，研究了该船液罐鞍座及其附近船体结构的稳态温度场。
建立了该船舱段三维有限元模型，计算了结构吃水下鞍座及其附近船体结构的温度场，结合材料的最低许用设计温度确定鞍座及其附近船体结构的钢级和设计板厚。
%This paper takes the 6500m3 liquefied gas carrier as the object to study the steady state temperature field of the liquid tank saddle and its surrounding hull structures based on general-purpose finite element analysis software PATRAN/NASTRAN. The 3D finite element model of the ship cabin is established to compute the temperature field of the saddle and its surrounding hull structures under scantling draft; the steel grade and design thickness of this region are then determined based on minimum allowable design temperature.【期刊名称】《船舶与海洋工程》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】液化气运输船;液罐鞍座;温度场;热分析【作者】顾俊;王凡超【作者单位】708研究所,上海200011;708研究所,上海200011【正文语种】中文【中图分类】U674.133.30 引言液化石油气（Liquefied Petroleum Gas，简称LPG）船主要运输以丙烷和丁烷为主要成分的石油碳氢化合物或两者混合气，包括丙烯和丁烯，还有一些化工产品，近年来乙烯也列入其运输范围。
考虑货舱绝热层压力的薄膜型LNG 船相关操作要领
考虑货舱绝热层压力的薄膜型LNG 船相关操作要领何庆华;尹建川;章文俊【摘要】针对No 96和Mark III两种薄膜型LNG船的屏壁非常薄，承受压力的范围有限的问题，为保证货舱安全，比较分析这两种船型的货物围护系统、货舱和主次绝热层正常压力范围，以及引起压力过高和过低的原因，介绍货舱压力升高、降低可能触发的报警，总结薄膜型LNG船货物操作过程中应注意的问题。
%Considering the pressure of cargo tanks of membrane type LNG carrier including No 96 and Mark III can bear is limited due to their very thin barriers, in order to protect cargo tanks, cargo containment systems of the two types of LNG carriers are interpreted, as well as the routine working pressure range of cargo tanks and insulation spaces of these two membrane types LNG carrier.The reasons of over pressure and under pressure are also presented.The alarms may be activated due to high or low pressure of cargo tanks are specified, and the precautions to be paid during cargo operations for LNG carrier are summarized.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P6-9)【关键词】LNG船;薄膜;屏壁;绝热层;货舱压力【作者】何庆华;尹建川;章文俊【作者单位】大连海事大学航海学院，辽宁大连116026;大连海事大学航海学院，辽宁大连116026;大连海事大学航海学院，辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】U674.13+3.3液化天然气(liquefied natural gas，LNG)船是运输-161.5℃低温液化天然气的专用船舶，是国际公认的技术含量高、建造难度大、附加值高的船舶，被誉为“造船皇冠上的明珠”[1]。
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风速 ２ ｋ ， ０ ｎ 海水 ０ ｎ ｋ ； ３ ２ 计 算 流程 图 ． 计 算 过 程 采 用 ＡＮＳ Ｓ中 ＡＰ Ｉ 语 言 叠 代 计 Ｙ Ｄ 算， 流程见 图 Ｓ 。
厚度 （ ｍｍ）
０７ ．
２Ｏ ３
热导系数（ （ ・ ） ｗ／ ｍ Ｋ）
４ ８
Ｏ Ｏ ．３
殷 钢膜
・
ｌ ・ ８
造 船 技 术
２０ ０ ６年 第 ５期 （ 第 ２ ３期 ） 总 ７
货 舱 由两层 殷钢 膜 和 两 层木 箱 、 层 树 脂构 成 。材 一 料 的热物理 性能 见表 ｌ 。
表 １ 材 料 热 物 理 性 能 名称
殷 钢 膜
木箱 ｌ
（） 膜 破损 ， 气 温 度 ２ ￣ 海 水 温 度 ２￣ ２主 空 ８Ｃ， ９Ｃ．
木箱 ２
Ｏ７ ．
３Ｏ Ｏ
４ ８
Ｏ Ｏ ．３
树 脂 船体 外 壳板
１ ０ ｌ ５～２ ２
０３２ ．０ ４ ８
２ ３ 单 元选择 ． 船 体外壳 选 用 ＡＮＳ Ｓ软 件 中 的 ｓ ｅｌ７热 分 Ｙ ｈｌ ｓ 析单 元 。由于船 体结 构 存 在 大 量板 材 垂 直相 交 ， 如
传导换 热 ； 体 内外 壳体 与船体 纵 向桁材构 成 ｌ 船 ３个
封闭 的空腔 ， 由于 内外壳 体 的温 差 ， 存在 自然埘流换
热 （ 图 ２ 。 因 此 ， 是 一 个 复 杂 结 构 的 维 稳 怂 见 ） 这
象 ． 算 出船 体 各 部 分 的 温 度 分 布 及 日蒸 发 率 。 计 算 计 结 果 表 明 ． Ｎ 船 的 热 维 护 系统 是 有 效 的 。 算 的 日 Ｌ Ｇ 计
船提 供 一良好基 础 。
一
图 ２ 液 货 与 介质 的热 交换
在传热 的研 究计算 中 ， 了合理 施加边 界 条件 、 为 减 小计算 量 ， 虑到舱 室的对 称性 ， 以取 任意 四分 考 可
之 一个货 舱作 为研 究对 象 ， 必 须 包括 一个 完整 的 但 横舱 壁 ， 如图 ３所示 。 纵 向—— 半个货 舱 ， 括 一个完整 的横舱 壁 ； 包 垂 向—— 船底 至 甲板 所有 构件 ；
了 、 — 假设 的壁 面温度 ； —
丁 —— 计算 出的 舱室温 度 ；
丁 —— 假 设 的 舱 室 温 度 ；
箅 —— 日蒸发 率（ ＯＲ 。 Ｂ ）
船 体外壳水 线 以下部 分 ， 与海 水进 行对 流换热 ；
提 要 本 文 采 用 有 限 元 程 序 Ａ Ｙ ． 用 热 ＮＳ Ｓ 选
分 析 单元 。 以一 艘 １ ８ ０ ｍ 的 Ｌ ３００ ＮＧ 运 输 船 为 研 究 对
水线 以上部分 ， 空气进行 对 流换 热 ； 与 船体 板材之 间
２ １ 模 型 分 析 的 范 围 ．
作 哲简 ： 文‘ ９ ） 男 ， 授 。 － ６武 １４ ～ ． 教 ９
图 ３ 计 算模 型范 围
２ ２ 材 料 属 性 ，
船 体外 壳 的材 料 为船 用 钢 ， 薄膜 式 货舱 船的 液
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是非 常不稳定 的。输 送过 程 中要 控 制 Ｌ ＮＧ 的 日蒸 发率 小 于 ０ １ ， ． ５ 首要解 决 的关 键 问 题 是研 究液 货 舱 的热交换 规律 ， 因此 ， 对液 货舱 温度场 进行分 析 并
对 【蒸 发率定 量计算 是非 常必要 的 。本 文通过 对 一 ＿ ｊ 艘 ｌ８ ０ ｍ Ｌ Ｇ 船 的液 货 舱 ， 其周 围船 体 结 ３０ ０ 的 Ｎ 及 构温度 场的研 究 ， 以期 为 我 国独 立研 制或 改 进 Ｌ Ｇ Ｎ
用二 维板单 元来 模拟船 体 内壳 ， 导致计 算 失真 ， 会 因
此 ， 体 内壳 板 用 三 维 固 体 单 元 来 模 拟 ， 用 ＡＮ— 船 采 Ｓ ＹＳ中 的 ｓ ｌ ７ ｏｉ ０热 分析单 元 。 ｄ
２ ４ 网 格 划 分 ．
对 一般 的 Ｌ ＮＧ船 热 分析 ， 元 不 宜 太大 ， 体 单 船
ｌ２ ６ ℃的液 化天 然气 ， 以对 Ｉ （ 所使 用 的 保温 所 船 Ｎ 材料 、 冷设备 和建造 工艺 等要求 相 当高 。 制
Ｉ （ 船在 运行 时 ， 舱 内 的 Ｌ Ｇ 温 度 和 外 界 ； 货 Ｎ
的温度 差可达 到 ２ ０ ０ ℃以上 ， 因此 ， 舱热 平衡 状 态 货
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冯 武 丈 ： 膜 式 液 化 天 然 气运 输船 船 体 温度 分布 的研 究 薄
・ ７ １ ・
薄 膜 式 液 化 天然 气 运 输 船 船体 温 度 分 布 的研究
冯武文 ， 周 昊 ， 赵 军
（ 京化工大学 机电工程学院。 北 北京 １０ ２ ） ０ ０ ９
艘 典型 的 Ｉ ＮＧ运输 船 （ ３ ０ ０ ） 为 ４个 １８ ０ ｍ 分
独 立的 液货舱 ， 如图 ｌ 所示 。
横 向—— 由于左右对 称 ， 为减 少计 算规模 ， 型 模
取船 宽 的一半 ， 即船 中至舷侧 所有 构件 。
图 ｌ Ｌ Ｇ 船 船 体模 型 Ｎ
２ 有 限 元 模 型 的 建 立
纵桁应 在高 度方 向划分 ４个单 元 以上 。单 元长 宽 比 尽 量控制在 ｌ：ｌ 采 用线 性 单 元 。在 舱 壁 、 构 相 ， 结 交或 突变 处及热 载 变化 处 ， 应加 密网格 。
图 ５
计 算 流 程 图
图中
ｈ—— 各壁 面的 自然对 流换热 系数 ；
— —
计算 出的壁面 温度 ；
蒸发 率值 和 国 外 实 际测 量 数 据 相 吻 合 。
导热 与 自然 对 流换 热相互 耦合 的复 杂传热 问题 。
主题 词 液 化 天然 气 运 输 船
船 体 温 度 分 布
ｌ 引 言
液化 天然 气 （ Ｎ 运 输 船 的液 货 是 温 度 为 一 １ （）