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1、-大连理工大学大学生创新创业训练计划小型LNG储舱设计开题报告-第 7 页大连理工大学大学生创新创业训练计划项目开题报告项 目 编 号：201410141804项 目 名 称：小型LNG船的储舱基本设计项 目 级 别：项目负责人：张浩然项 目 类 型：V创新训练 创业训练 创业实践指 导 教 师：刘婷婷所在学部学院：海洋科学与技术学院教务处制开题报告参照提纲及要求1、开题报告应包括下列主要内容创新训练项目：（1）项目来源及研究的目的和意义（2）国内外研究概况及发展趋势（3）项目主要研究内容（4）已完成的前期研究工作和成果（5）项目研究方案、进度安排及预期达目标（6）预计完成过程中可能遇到的困难
2、和问题以及解决的措施（7）参考文献创业训练项目：（1）项目来源及研究的目的和意义（2）行业及市场分析、未来发展趋势（3）产品介绍、相关技术成熟度（4）运营模式及团队分工（5）资金情况及财务预算（6）项目实施风险预测及应对措施（7）参考资料l 重点阐述提纲中的（3）、（4）、（5）的内容。2、开题报告在指导教师的指导下完成，字数在3000字以上；用A4纸打印，字体为宋体小四号，上下左右边距2.5，行间距20磅；左侧装订，一式一份，同时提交电子版文档。大连理工大学大学生创新训练项目小型LNG船的储舱基本设计 开题报告项目来源及研究的目的和意义 天然气是一种较新开发的能源，每年都有新的气田发现，其探
3、明的蕴藏量在逐年增加，2013年世界天然气可采储量为187.3万亿立方米，预计天然气至少可供继续开采170年。液化天然气（Liquefied Natural Gas,简称LNG）是降温至163的天然气，天然气在该温度变成液体。将天然气液化，可以将体积降低600 倍，利于储存和向市场供应。 近年来，液化天然气以其高效、清洁、价廉的优势为人们所青睐，世界各国对液化天然气的需求不断增加，而利用LNG船运方式已成为目前运送天然气的一条便捷途径。为满足人们对天然气的需求，为解决远洋和边远地区所开发天然气的远距离运输问题，为使广大发展中国家优化能源结构、清洁生产，就必须要大幅度提高LNG船船队运力，这从而
4、极大地刺激了LNG运输船舶的建造市场。 全球现有营运LNG船舶361艘，在建订单LNG船舶58艘，而且其数量呈逐年增加之势。其液舱型式有Moss独立球型舱、GazTra薄膜型舱、Teehnigaz薄膜型舱、Coneh独立角型舱、IHI.SPB独立角型舱以及其他舱型。对世界LNG船队船龄结构进行分析后发现， 50%的船龄在15年以下，其中船龄59年的和1014年的两档船龄的船以艘数计占目前船队的33%，以舱容量计占44%。舱容大、船龄15年以上的也有，但总体基本上为中小型船。世界LNG船建造市场前景非常广阔。随着LNG需求量增大、LNG船的价格下降和运输距离拉长，2013年全球LNG船订单再创纪
5、录。随着LNG（液化天然气）贸易量的不断扩大，大型LNG船发展的同时也会带来用于短程、支线运输的小型LNG船配置的变化，小型LNG船的发展空间越来越大。小型LNG运输船是现实沿海与内陆的二程运输的重要海洋装备。低温LNG液舱是LNG船的核心设备，目前使用较为广泛的液舱种类有薄膜型、球罐型、SPB型等。传统的大型LNG船主要采用前两种。但对于运量小、投资回收率低的小型LNG船而言，这些舱型技术复杂、造价昂贵，经济性差。而小型LNG船具有营运周期短，中转方便，造价低廉的优点，已成为LNG船型发展的热门趋势。综上所述，针对小型LNG船进行专门的液舱的舱型与结构的设计研究具有重要的理论意义和应用价值。
6、本课题将重点研究应用在小型LNG船上的液舱形式、结构、材料等设计上的关键问题以及基本设计方法。国内外研究概况及发展趋势LNG的温度极低，其长距离运输需要有能够耐受163度低温的特殊货舱。这样的特性，使得LNG船舶成为国际上公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”产品，被喻为造船皇冠上的“明珠”。LNG船建造技术复杂，质量要求高。但在世界的有些国家和地区诸如日本、北欧，由于LNG海外贸易量大等原因，大型LNG船和中小型LNG船的造船技术与储舱设计技术都相对成熟。实际上，国内建造船舶确实存在着一些困难和问题：1）LNG船舶代表世界货轮制造顶尖技术，建造工艺和质量控制要求高，须建立全新造船概念。中国
7、船厂在硬件和软件方面初具建造船舶基本条件，但在生产过程的质量控制、液货舱薄膜焊接工艺、绝缘木箱制作过程、船用发动机系统及规范标准等方面存在技术难点。应通过与国外有经验船厂、船级社合作，进行技术引进和人员培训，吸收国外造船成熟技术与经验，提升质量和安全管理系统。技术、质量、工期、报价是实现国内建造船舶的关键。2）LNG船建造技术复杂，质量要求高。对国内造船企业而言，主要表现在：总体设计技术，液货系统、动力系统、自动化系统、装卸系统设计技术，液货舱加工制造、焊接工艺技术，各系统调试交验技术，设计、采办、生产、质验、安全管理技术等方面。其中最大难点将是系统设计技术和液货舱制造工艺技术。虽然如此，虽然
8、小型LNG船在中国虽刚刚起步，但发展速度很快。我国LNG船舶市场潜伏规模巨大，在政府的大力投入和大型造船厂的大力发展下，小型LNG船企业供给保障不断进步，小型码头建设受到关注，工业链环节不断完善，再加上小型LNG船自身具有广泛的用途，近些年，该行业成果丰厚。2008年4月3日，由我国自主设计、自行建造的第一艘液化天然气(LNG)运输船正式交付船东。世界顶级船舶建造历史上又一次铭刻下了中国制造“零”的突破。2012年5月29日， 上海船舶研究设计院又承担了3万立方米液化天然气（LNG）船的基本设计和详细设计任务。据介绍，该船是国内首艘中小型LNG运输船，也是世界上舱体最大的C型LNG船。小型LN
9、G船在中国的发展空间已经打开，拥有广阔的发展远景。项目主要研究内容小型LNG船是相对于大型LNG船而言的，迄今业界尚无一致的界定尺度，一般是指舱容在5万立方米以下，合用于沿海、近海乃至内河范围内的LNG运输的LNG船。相比大型LNG船它有着营运周期短、造价低廉、机动灵活、支线调度周转快、受航道水位和桥梁净空等前提制约小、可用于装载极低温易燃化学品等优点。主要用于大型LNG接收站LNG的转拨分销、站与站之间的调剂等二程运输。低温LNG液舱一直是LNG船的核心设备。传统的 LNG 货舱通常采用薄膜型和球舱型（MOSS 型），广泛应用于大型 LNG 船，建造工艺复杂，造价昂贵。不适应小型 LNG 船
10、短程运输经济便利的要求。小型 LNG 船的货舱技术更接近于 LPG 船和乙烯船，一般采用独立式液舱。该液舱可分为 A、B、C 三型，它们均非船体的构成部分，呈自持式。自持式储舱有以下特点：1.自身支持，并不构成船体结构的一部分，也不分担船体强度；2.含有独立于船壳的液舱。能承受自身重量及由液货产生的静动负荷。舱和舱的支撑部分又将这些负荷传到主船体。按照不同压力类型，它可以分为三种A型（压力不大于 0.07MPa）、B型（压力小于 0.07MPa）和C型（设计压力0.2MPa-2MPa）A型独立储舱最大的设计蒸气压力值不得超过0.07MPa(表压)。液舱其设计主要应用公认的船舶结构分析方法。它主
11、要由平面结构，组成形状通常为棱柱形，是应用常规内部加强的自身支持的棱柱形液舱。该舱通常必须在大气压或接近大气压(通常低于0.025MPa表压)下以全冷方式运输液货。载运货物温度低于10的A型独立液舱，需设有次屏壁以保护船体免受低温损伤。它多用于大型LNG船。与A型相比，B型独立液货舱系指采用模型试验、精确分析手段和分析方法确定应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性进行设计的液货舱。渗漏危险性很小。允许只设置部分次屏壁，次屏壁通常由一个防滴盘和一个防溅屏壁组成。一个防护钢罩封住了甲板以上的主屏壁，主屏壁的外壁敷有绝热材料，既可以是压力容器结构（回转球形），也可以是平面形结构（日本棱柱形），一般也用于大
12、型LNG船。C型独立液舱是我们的主要研究内容，它是符合压力容器标准的压力式液舱，是按常规压力容器规则设计和建造的，并须进行精确的应力分析，能承受较高的内压力。设计蒸汽压力大于0.2MPa，最高工作压力可以达到2.0MPa。有单圆筒、双圆筒、三叶型三种型式，用于全压式（1.75MPa）和半冷式液化气船（0.5-0.7MPa）。它虽初步发展，但已开始在小型LNG船中广泛应用。在液舱设计方面，我们面临着诸多选择。其中包括：液舱材料选择、绝缘保温层 、支座、加强结构、制荡舱壁、其他结构附件以及整体的液舱结构分析。由这些方面设计出的小型LNG船储舱必须要解决以下问题：1.承受低温。2.承受货物晃荡对液舱
13、的冲击力3.液舱布置及外形的选取与舱容的利用率达到最佳。4.装载量应最大，而液舱自身重量最小。5.装卸货物是否简易。6.液货系统与其连接设备容量参数能否达到最优匹配。7.能否装载不同液体。因为我们的项目重点研究小型LNG船的液舱基本设计方法，涵盖舱型、结构、尺寸、材料、连接等方面的内容。所以，它要解决以下关键问题： 1. 小型LNG船的船型特点与对液舱的形式要求；2. 影响小型LNG船液舱选型与主尺度设计的因素；3. 小型LNG船液舱形式与主尺度的设计原则与方法；4. 小型LNG船液舱结构设计方法与流程； 5. 液舱与船体连接方法； 6. 液舱内部晃荡、结构强度、与船体连接强度等性能校核以及加
14、强优化方法。已完成的前期研究工作和成果在前期的工作中，我们从LNG与世界LNG船队历史发展趋势、行业发展现状、行业未来发展趋势等方面熟悉了LNG船行业并重点熟悉了小型LNG船。了解掌握了其行业背景与国际贸易需求、小型LNG船的特点、小型LNG船储舱的主要类型及其优缺点、拥有了小型LNG船储舱设计的基本思路，明确了我们需要解决的问题，并一直与时俱进，即时观察国内外研究现状与面临的难题，并初步定下了我们的研究计划及进度安排。项目研究方案、进度安排及预期达目标2014年1月至3月： 设计项目研究方案2014年4月初： 开题报告2014年4月中旬至5月： 小型LNG船的船型特点；对液舱的形式要求；影响
15、液舱选型与主尺度设计的因素；2014年6月至7月： 液舱形式与主尺度的设计原则与方法；结构设计方法与流程；2014年8月至10月： 液舱与船体连接方法；液舱内部晃荡、结构强度等性能校核以及加强优化方法；2014年11月至12月： 研究论文，总结报告，答辩我们预期的目标是：以乙烯船和LGP船储舱设计为基础，借鉴大型LNG船储舱的经验，融合已制造的小型LNG船储舱模型，设计出新型小型LNG船储舱的模型，使其能够在材料、荷载、液舱结构、装卸装备方面优化配置，以便能更便捷地运用于实践过程中。预计完成过程中可能遇到的困难和问题以及解决的措施当然，我们在研究过程中不可避免地要遇到一些困难和问题。比如动手实
16、验能力欠缺、资料搜集方面存在困难、专业理论知识了解较少等等。但我们依然可以通过请教老师与研究生学长、去学校图书馆及网络图书馆、加快学习、寻求老师指导与帮助等方式，去克服一个个困难，达到我们的设计目标，发表我们的学术论文。我们坚信，我们的创新项目具有很高的学科前沿性、较好的研究性和研究可行性，对于研究和开发小型LNG船具有重要的理论意义，会取得很好的研究成果。振兴祖国的海洋油气装备运输业，每一个炎黄子孙责无旁贷！我们来了！参考文献1. 中国船舶在线，LNG与中国，2012年5月17日；2. 付昌辉，世界LNG贸易与LNG船需求，船舶工业技术经济信息第217期；3汪凤莲、朱荣改、王晶，我国LNG船舶建造技术问题分析，石油规划设计；4液化气船的设计及构造原则，大连理工大学学术论文；5. 时光志、盛苏建，中小型 LNG 运输船设计关键技术研究，中海油能源发展采油服务公司，天津；6. 丁玲、马坤，中小型LNG运输船液货罐设计技术，大连理工大学船舶CAD中心，2010年2月；7LNG船，百度百科；8. 中国水运网，小型LNG船中国发展前景，2013年07月24日；9中远船务工程集团有限公司，我国自主设计的第一艘液化天然气船交付，2008年4月16日；10. 中国石油新闻中心，中国海油建造国内首艘中小型LNG运输船，2012年5月17日；11.LNG设备，大连理工大学学术论文；