[发明专利]用于船上的运输低温液化气的圆筒形容器的结构

说明书

技术领域

本发明涉及船上的运输低温液化气的大型独立的水平和大致圆筒形容器的设计、构造和支承。本发明原则上还适用于所谓的双容器，其由两个圆筒形容器组成并建在一起形成一个共同的容器。

背景技术

水平的和独立的圆筒形容器在很大程度上已经用于总装载能力相对小的船舶上，其用于运输低温液化气，而已知最大和已建好的如此货运容器具有的总货物容量约为30.000m³。

然而，近20-30年来，已经建造了好多较大的运输液化气的船舶，通常规格和总货运容量在120.000-160.000m³范围内。近来，总货运容量在200.000m³以上的如此船舶也已经签约和在建造。

迄今为止如此较大船舶主要根据两种不同设计理念进行建造，即，膜式货物容器和独立球形货物容器。

用于如此较大液化气运输船的圆筒形容器的尚未应用性(non-application)至今在发展中还是一个“缺少的环节”。

如上所述，独立的圆筒形容器尚未用于最大的液化气运输船，虽然是针对船舶上的设计、制造和安装，但如此的圆筒形容器与球形容器相比还是首选的。

球形容器只有一个自由度(直径)，而圆筒形容器具有两个自由度(直径和长度)，这有利于在周围船壳中的布置和安装。

此外，圆筒形容器的加工和制造远比球形容器简单。

然而，在近5-10年中，所谓的膜式船舶已经成为主导型的船舶，它们是大型的液化天然气(LNG)运输船的备选船型。但是这些船舶在性能方面有局限性，尤其是货物装货系统的强度能力方面，当船舶面临恶劣的海洋条件时，该系统的强度应能抵挡液体的运动(晃动)。因为晃动会引起破坏，所以，当船舶在海上航行时，这些类型的船舶不允许在货物容器内只装全容器的约20％和80％之间部分货物。

即使有这样的装料限制，但装货系统的膜式和隔热容器箱还是由于晃动常常发生破坏。对于LNG船的建造成本来说，货物容器的数量是一个重要参数。值得一提的是，对于已经签约和正在建造的最大型船舶来说，有必要将货物容器的数量从四个提高到五个(与稍小规格的膜式船舶相比)，但船舶的建造变得相当昂贵。

膜式容器和球形容器型的LNG船舶的共同弱点/缺点在于管道、电缆和货物容器顶部与底部之间的内部通道等的布置。顶部和底部之间距离可以在40-45米范围内，必须在每个货物容器内设置独立塔，以便支承和夹紧管道和电缆以及进入到容器底部的梯子。

此外，这些塔必须有足够的强度来承受海上的晃动，其结果，塔的建造就变得颇为复杂和昂贵。

对大型和最大型的液化气运输船，可以想到采用独立的圆筒形容器作为备选方案，这种备选方案可以是已有的较小型液化气船舶所应用圆筒形容器的一种升级。

对于如此较小型液化气运输船来说，独立圆筒形的容器支承在两个鞍座结构上，如此的鞍座结构集成在周围的船壳结构内。在货物容器(或是铝、不锈钢制造的，或是低温钢制造的)和钢鞍座结构之间设置有足够强度的隔热材料以承载全部货物容器的重量。

如此圆筒形容器的关键载荷点在支承件处，在壳板和支承方式的内部加强件处。较小型船/容器的内部加强件通常构成如下：

1)带有凸缘的单环加固件，或

2)与单个圆形打孔的制荡舱壁相连的带有凸缘的单环加固件。

如此类型的加强件对于颇小的和中等的液化气船已经足够了，通常不必限制如此较小货物容器内的装料水平。

具有水平圆筒形容器和如上述1)那样内部加强件的较大船舶很有可能对海上航行因晃动引起的容器装料水平有限制。

由于加固如此大直径的单个制荡舱壁有难度，所以，如上2)所述的内部加强件对于大型船舶不现实。这两种类型的结构/加强件还具有有限的径向刚度和强度，随着容器变得越来越大，该种局限性也变得越来越显著。因此，这种刚度和强度的缺乏会导致沿支承区域处的容器周界径向变形，这些变形和随之产生的应力难于精确地算出。此外，由于气流和海上条件不同，周围船壳的变形将会传递到支承系统和货物容器。

带有鞍座结构的周围船壳会发生变形，支承区域内的容器具有径向变形，上述两种事实使得准确地预计算货物容器单元内的应力水平颇为困难。然而，如此准确地预计算出应力是适宜的国家/国际管理当局和船级协会的强制要求，而适用于较小船舶上的圆筒形容器的各种类型结构/加强件都很难甚至不可能适用于较大的船舶。

发明内容