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1、第四章第四章 液化气船的设计液化气船的设计及构造原则及构造原则1第一节第一节 液化气船的安全布置与要求液化气船的安全布置与要求l一、外貌结构特点与油船相比在货物围护系统方面有很大不同干舷比油船高干舷：甲板线（即代表最上连续甲板的线）与相应的载重线（此线划在船中的侧面）之间的距离。2二、双层船壳结构二、双层船壳结构货物温度低于-10的所有液化气船都要求设置双层底；货物温度低于-55，强制性要求设置双层舷侧边舱；液化舱与船舷内侧规定有一个安全距离。3l三、居住舱室和压载舱所有的居住舱室均在船尾；必须设置专用的压载舱l四、液货舱的主屏壁和次屏壁液货舱的主屏壁可有多种结构形式大多数都要求增设次屏壁,保
2、护船壳。液化舱或主屏壁外留有足够的空间作为施工、修理、检查液舱之用。载运低温易燃货品，这些空间是充满惰性气体；如果是低温非可燃气体，充满干燥空气。次屏壁的作用是当主屏壁万一泄漏时，能防止低温液货泄漏到船体普通构件处。在倾斜30时，仍能起到防护作用。二、双层船壳结构二、双层船壳结构4（一）船型及适运货品1、1G（genus）型船舶：最严格防漏保护措施2、2G型：相当严格的防漏保护措施3、2PG型：船长150m以下，相当严格的防漏保护措施，且货品装载于MARVS至少为0.7MPa及货物围护系统设计温度在-55或以上的C型独立液舱4、3G型：中等防漏保护措施2PG和2G的区别在于船舶长度和货物围护系
3、统的温度、压力不同Maximum Allowable Relief Valve Setting 五、液货舱位置和船舶残存能力五、液货舱位置和船舶残存能力5适运货品适运货品l1G：非常危险的液化气货品氯气、溴甲烷、环氧乙烷、二氧化硫等l2G：最常见的液化气货品l3G：无毒和不燃烧的氮气和制冷剂气体lLNG船、乙烯船和其他全冷式LPG船，满足2G型；全压式或半压式可采用2G或2PG6l（二）液货舱的位置液货舱位置1G2G/2PG/3G距舷侧外板的横向距离B/5，最大取11.5m0.76m距舷底板的垂向距离B/15，最大取2m（B为船宽）其他任何部位距外板的距离0.76m7（三）船舶残存能力（三）船
4、舶残存能力指船舶的船体结构在遭受一定程度、范围的破损后，仍具有足够的稳性和漂浮能力，并符合一定的漂浮状态要求。下沉、纵倾及横倾的残存要求对所有船型相同。两舱制、一舱制：沿长度范围内任何部位经受破损，包括一个隔堵处破损，造成相邻两个水密舱进水仍满足残存要求，称为两舱制。8残存能力残存能力l1、1G型，两舱制；l2、2G型：A：船长超过150m，两舱制；B：船长小于150m的，机舱前为两舱制，机舱及其后为一舱制；l3、2PG型，一舱制；l4、3G型，一舱制。9六、货物区域和其他区域的分割六、货物区域和其他区域的分割液化气船的货舱处所与机器处所、起居处所、控制站、锚链舱、饮用水舱、生活用水舱以及储物
5、舱是分隔开的。分割一般是采用隔离空舱、燃油舱或等效布置。起居处所、服务处所和控制站都布置在货物区域之外，一般处于船尾。起居处所和机舱入口应保持一定的距离。这些场所的构造（包括各种通道和开口），应防止货物气体的进入。10第二节第二节 液化气船液货舱及货物围护系统液化气船液货舱及货物围护系统l一、液货舱的种类及其结构l液货舱指专门设计用来装载液体货物的主要容器。IGC规则把液货舱分成5种类型：l1.独立液舱（A、B、C型）l2.薄膜液舱（独立液舱和薄膜液舱最重要）l3.半薄膜液舱l4.整体液舱l5.内部绝热液舱11l这类货舱完全由自身支持，并不构成船体结构的一部分，也不分担船体强度，主要取决于设计
6、压力的大小。l1、A型独立液舱l2、B型独立液舱l3、C型独立液舱（一）独立液舱（一）独立液舱121、A型独立液舱型独立液舱l主要由平面式结构组成l设计蒸汽压力不超过0.07MPa（表压）。l通常必须在大气压或接近大气压下以全冷方式运输，通常压力低于0.025MPal载运货物温度低于-10的A型独立液舱，需设有次屏壁隔舱，减少自由液面面积132、B型独立液舱型独立液舱l是平面式或压力容器结构，这种舱的渗透危险性很小。l允许只设置部分次屏壁，通常由一个防滴盘和一个防护屏壁组成。l常见的是球形液舱，现已有采用棱柱形。143、C型独立液舱型独立液舱l符合压力容器标准的压力式液舱，一般为圆筒形卧罐或球
7、罐，能承受较高的内应力l设计蒸汽压力大于0.2MPal用于全压式或半冷式。l全压式最高工作压力可达到1.7MPa或以上。l半压式，其液舱的设计工作压力约为0.50.7MPa。l采用双联圆筒形液货舱，是为提高船舶的载货容积利用率。15l主屏壁非常薄，厚度一般不超过10mm，可以是金属或非金属的。l该液舱是非自身支持的液舱，薄膜作为主屏壁，并不能独立承受货物重量，需通过绝热层由船体予以支持，由船体内部构件承受货物重量。l要求有完整的次屏壁，以保证主屏壁泄漏时货物围护系统的整体完整性。l设计蒸气压力通常不大于0.025MPa；如船体结构尺寸适度增加，蒸气压力可适度增加到某一较大值，但不得大于0.07
8、MPal常有的有以下2种，主要用于LNP船（二）薄膜液舱（二）薄膜液舱161、法国的Gaz Transport 薄膜液舱l薄膜液舱原型包含了0.5mm厚的殷钢（镍铁合金）主屏壁l主绝热层的次绝热层为渗有珍珠岩层的压板壳，厚200mm珍珠岩：一种天然火山玻璃岩，类似于黑曜岩，但它有清晰的同轴裂纹和相对高的含水量。轻的热膨胀形珍珠岩可用作轻型建材，也可用于绝热材料和盆栽植物的土壤中172、法国的、法国的Technigaz薄膜薄膜液舱液舱l主屏壁为1.2mm厚的不锈钢，具有波形，允许膨胀或收缩l支撑主屏壁薄膜的绝热材料由在两层层压板间衬以巴尔沙层压轻木板所组成。1819l介于A型独立液舱和薄膜液舱之
9、间。l主屏壁由一个薄层组成，但比薄膜液舱厚的多，其各部分由相邻船体结构通过绝热层来支持。l液舱在空载时自持，但在装载情况下是非自持的，作用在主屏壁上得液体和蒸气压力通过绝热层传给船体内壳结构。l设计压力通常不大于0.025MPa；如船体构件尺寸增加，并且对绝热层强度做了考虑，可以增加到某一较大值，但应小于0.07MPa。（三）半薄膜液舱（三）半薄膜液舱20（四）整体液舱（四）整体液舱l构成船体结构的一部分，受到与船体结构相同方式、相同载荷的应力影响。l它适装载温度不低于-10的货物。l设计压力通常不大于0.025MPa；如果船体构件适当增加，其蒸气设计压力可相应增加到某一较大值，但应小于0.0
10、7MPal日本制造的LPG船中，有少量的船舶货舱是采用整体液舱，专用于装运丁烷。21（五）内部绝热液舱（五）内部绝热液舱l整体液舱，只是它的绝热层的内表面与货物直接接触。l非自身支持，省去了对独立液舱的要求。l两种形式：一、舱内绝热层或与衬里的组合只起到主屏壁的作用，内船体或独立液舱结构在必要时起次屏壁作用。二、舱内绝热层或与衬里的组合即起主屏壁的作用，又起次屏壁作用l蒸汽压力不超过0.025MPa，它能以-10以下的温度装载深度冷冻的液货。22二、液货舱及货物系统设备的结构材料二、液货舱及货物系统设备的结构材料l材料与货品必须相容l材料在低温下的韧性和结构强度l货物管系的损坏危险性要小于货舱
11、，因此，管路系统对低温脆性破坏的要求不是很重要。l阀门、法兰、泵、压缩机和热交换器等采用低合金钢和奥氏体不锈钢23三、液货舱绝热三、液货舱绝热l（一）绝热层的作用1、减少外界热量传入液货舱内，减少液货蒸发。绝热层的厚度要力求经济，并与再液化装载能力相称。2、保护液货舱周围船体结构与低温隔绝3、防止形成湿气而导致液舱表面的腐蚀。（如装载的货物低于环境温度，则液货舱和货物系统的其他部分必须配置绝热层）241、热传导率低；2、不能燃烧或能自熄；3、有承载能力；4、有耐机械损伤的特性5、重量轻，价格合适；6、与货物化学相容（二）绝热材料的性能要求（二）绝热材料的性能要求251、坚硬或能承受载荷的材料。
12、主要用于支撑液货舱并能承受变形，耐低温。包括l各种木材：如阿佐比（Azobe）和巴尔沙（Balsa）硬木l以及一些比重大的塑料泡沫物质2、不能承受载荷的软性物质，如矿物纤维、膨胀塑料、泡沫橡皮等。这些材料可以用粘胶等方法系固于液货舱壁或次屏壁上方3、粉状材料。如珍珠岩（珍珠岩的一个好处是它很容易被填入液舱与次屏壁层的空间，当维修检验时又很容易抽吸出来并在重装之前进行干燥。）（三）绝热材料类型（三）绝热材料类型26（四）绝热材料的设置与安装（四）绝热材料的设置与安装绝热层的设置随船型的不同而不同。内部绝热式液舱，绝热层在液货舱的内表面，与液货。直接接触，构成液货的主屏壁。其他液货舱，一般直接敷设
13、在液货舱的外表面。敷设绝热材料前，必须先检查液货舱有无泄漏。如相邻压载舱漏水，必须及时抽排掉，以保证绝热层的保温性能和使用寿命。对绝热层直接设置在货舱表面的，需要设有外部加强和包覆材料对于凸出于露天甲板的压力式液货舱，为了防火和防水渗漏，必须包覆一层气密的薄钢皮罩。27四、液货舱的支持结构四、液货舱的支持结构l在受到静、动载荷的作用下，能防止液舱本体的移动，又允许液舱在温度变化和船体变形时，可以收缩和膨胀，而不引起液舱和船体的过大应力。l独立液舱，应采用措施用键固定液舱，防止转动和移动，同时还应设置防浮装置。防浮装置设置于支撑环处，应能承受货舱进水至船舶夏季载重吃水时对一个空液舱引起的向上升力
14、，并不致产生可能危及船体结构的塑性变形。28五、液货舱的主屏壁和次屏壁的设置五、液货舱的主屏壁和次屏壁的设置主屏壁是指货物围护系统具有两层界面时用来装货的内层结构次屏壁是指货物围护系统中的液密外层结构，其作用是万一液货从主屏壁泄露，可对漏液提供暂时的保护，并防止低温液货接触船体结构材料大部分低压全冷式货舱的主屏壁强度和安全可靠性较差，所以必须设置次屏蔽，而压力式货舱则可不设次屏壁29六、液货舱处所内的环境控制六、液货舱处所内的环境控制1、必须充注干燥空气或干燥惰性气体的货物围护系统2、货舱周围处所内和屏壁间处所内必须充注干燥惰性气体，并维持一定正压的货物围护系统。3、可以不惰化，但必须用干燥空
15、气保持干燥的货物围护系统。30第三节第三节 液化气船的设计原则及结构特点液化气船的设计原则及结构特点设计液化气船时，应考虑的因素：l（1）载运货物的种类及其性质要求l（2）载运货物的状态（全压半压半冷、全冷等）l（3）船舶要求的货物处理的灵活程度l（4）船舶装卸货的码头设施液化气船的大小通常用载货体积而不是用载货重量表示；液化气船包括以下6种船型31一、全压式液化气船一、全压式液化气船l采用常温压力方式，C型独立液舱l适装临界温度大于45的液化气l货舱的材料一般是高强度碳锰钢，能承受压力l无再液化装置和保温层。l船舶一般设双层底，不需次屏蔽，货舱处所内不要求充注惰性气体，可用空气通风。32二、
16、半压二、半压/半冷式液化气船半冷式液化气船l采用低温压力式，液化气贮存于属于C型独立液舱的压力容器内。l设有绝热保温材料，再液化装置l货物的蒸气压力控制在常温和最大设计工作压力之间。l不需次屏蔽l最大工作压力一般为0.40.8MPa33三、半压三、半压/全冷式液化气船全冷式液化气船l船舶布置和原理与半压/半冷式船基本一致，是采用低温压力方式。l选取目标货品中最低的沸点温度作为设计温度l即可承受液货全冷时的低温，也可以承受一定的压力l能装载几种不同的货品l灵活，受经营者欢迎34四、常压全冷式四、常压全冷式LPG船船l采用常压全冷方式。l货舱不耐压，货品处在常压全冷状态l设计压力接近大气压，一般为
17、0.0245MPa左右l是LPG专用或为主的液化气船l设有再液化装置35五、乙烯船五、乙烯船l两种：半压全冷式和常压全冷式l液货舱是独立型液货舱l沸点温度-104 l在乙烯运输过程中，必须保证货品的纯度36六、六、LNG船船lLNG都是以常压全冷方式运输的。l在大气压下以-163 左右低温贮存运输，其液货舱材料必须耐-163以下的低温，一般货舱材料是铝合金铝不锈钢等。l一般不设再液化装置。l大多数LNG船都是为既定航线建造，一般从事单一的LNG货品运输。37七、其他型式的特殊液化气船七、其他型式的特殊液化气船l（1）LPG/石油混装船全压式，全冷式l（2）化学品/液化气兼用船l（3）特殊液化气船38