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球罐型和薄膜型LNG货物围护系统的比较

(2012-10-04 19:11:16)
标签:

杂谈

分类: 船舶设计

 球罐型和薄膜型LNG货物围护系统的比较

Moss球罐型LNG船和GTT薄膜型LNG船的最大区别是其货物围护系统的不同,因此先对两者的特点作一些比较:

Moss球罐型围护系统

GTT薄膜型围护系统

Moss球罐型货物围护系统是一种自支承压力容器式液舱,液舱壳体以膜应力的形式承受了所有货物载荷,且球形液舱通过赤道圈和围裙支承于船体的中和轴附近。

GTT薄膜型货物围护系统液舱与船体为一个整体。主、次屏壁薄膜必须是液密和气密的。船体除了作为船体梁所承担的静水和波浪载荷外,船体内壳体还承担所有的围护系统和货物载荷。

在力学分析过程中,Moss球罐型液舱为一坚固的整体,这种载荷、响应和安全性分析较为简单且结论明确(参见图一)。

由主、次屏壁薄膜和绝缘箱组成的围护系统由无数个离散点所支承,为非线性弹性力学系统,分析难度较大。

Moss球罐的所有关键部位都处于开放状态,可方便地接近液货舱对由绝热层包覆的液货舱进行进近检验。泄漏的冷凝水可容易地收集在集液盘内并泵出舷外。在冷却状态下、甚至在载货状态下也可进行维护。

无法对主、次屏壁薄膜和绝缘箱组成的围护系统进行进近检验,其密性状态只能通过大量的测量点进行遥控监测。船体内壳体的渗漏而引起压载水泄漏会导致较长时间的停航检修。

Moss型液罐有确定的设计寿命,最长可达100年。建造时对所有的焊缝进行了无损探伤(NDT)。Moss型液罐可重复使用于陆上项目,可重复用于新建LNG船,也可用于经改造的船舶。曾有三艘船安装了已服役25年未出现过任何问题的Moss型液罐,且可再延期使用20年。

由主、次屏壁薄膜和绝缘箱组成的围护系统有50,000个或以上的连接件,且部分连接件必须穿透次屏壁,再加上超过100km的焊接长度,由此很难界定围护系统的设计寿命。此外,围护系统和船体是一体的,围护系统寿命界定是无意义的。但对定航线航行的船舶延长5年的服务期是有可能的。

Moss型液罐没有晃荡问题,这意味着没有装载量限制。Moss型液罐可用于FPSO,服务于海洋工程的LNG穿梭运输船,以及其它装载量变化大的LNG运输船。

薄膜型货物围护系统液舱有严重的晃荡问题,这就导致装载高度的限制:必须低于15%,或高于80%。对由于晃荡产生的损坏修理导致较长时间的停航检修。

Moss型液罐具有很强的结构设计,可允许负向过压。

主次屏壁间的空间内需要保持负压。操作失误会导致薄膜爆裂而导致较长时间的停航检修。

Moss型液罐可利用过压进行应急卸载。

利用过压进行应急卸载不可能实现,所允许的过压只能将货物提升 5m

Moss型液罐在建造和修理过程中不会因为工具等物体坠落而损坏液舱壳体。

薄膜型液舱在建造、检修等操作过程中,包括对脚手架的材料、操作工具等,必须严格执行防坠落措施。此外,作业者也需要穿着特殊的工作靴等。

Moss型液罐内采用移动臂布置可很方便地对液舱内表面进行检测。液舱的铝合金材料在空气中不会锈蚀。

薄膜型液舱必须在舱内搭建特殊的脚手架才能检测液舱的侧面和顶面。0.7mm厚的殷钢薄膜暴露于潮湿环境中也易发生锈蚀。

绝缘层除隔热外无其它作用。球型液舱具有最小的表面积/体积比,除了赤道圈和气室部分外,液舱绝缘层可制成具有完全一致形状的标准块。Moss型液罐具有充足的空间加厚绝缘层以降低蒸发率(BOR),并不需要增大船舶的主尺度或缩小液舱容积。

薄膜型液舱的绝缘层除隔热外还起支承货物载荷的作用,这意味着增加绝缘层厚度需要加大船舶的主尺度或缩小货舱舱容。

Moss球罐型LNG的液货舱之间的水密横舱壁是单层舱壁。

薄膜型LNG需要采用双层隔离空舱,并需要对隔离空舱内的温度进行跟踪,必要时还需配备加热系统。

Moss型液罐底部和顶部很小的液面可有效地提高液舱的扫舱和装载效率并降低自由液面的影响,最大装载率可达99.5%。安装在顶部的精确测深装置保证了装载液货数据的可靠性。完工后最终的舱容测量为建立精确的测深表提供了基础。

薄膜型LNG必须以艉倾来保证的扫舱效率,且薄膜型LNG船由于总布置的原因通常有初始左倾也需要用压载水进行调整。此外,薄膜型液舱的最大装载率为96~98%

Moss型液罐内部是球体形状没有扶强材和强框架,因此舱内蒸发气体易于流通。

薄膜型LNG液舱为菱形结构形状且其内表面不规则,致使舱内蒸发气体不易流通。

Moss球罐型LNG发生搁浅和碰撞时,由于船体与独立液舱间有较大距离,液舱产生破损的可能性相对较小。

由主、次屏壁薄膜和绝缘箱组成的薄膜型围护系统附着在船体内壳上,任何影响到船舶外壳(底部、舷侧以及甲板)的碰撞事件都有可能影响到液舱。

Moss球罐型LNG装载准备时间(从环境空气状态到冷却液货可注入状态)需要44-48小时。卸载后除气时间(从冷却液货已卸载状态到环境空气状态)需要90小时。

薄膜型LNG装载准备时间为52小时,而卸载后除气时间则需要90小时。

Moss球罐型液舱在船体内的舱容利用率低导致主尺度和总吨位增大。虽然这对船舶的安全性起了正面作用(液舱能得到较好的保护),但在尺度的增加会受到港口水道的限制。由于载重吨位并未增加,船体比较瘦削快速性较好。

薄膜型LNG在船体内的舱容利用率高,主尺度紧凑且总吨位较小。但由于船体比较丰满快速性稍逊。

Moss球罐型LNG的受风侧面积较大,由于液舱盖是流线型的回转体或多面体,侧向风压对其的影响并不是严重的。此外,由于液舱盖致使驾驶桥楼视线受到影响,但上层建筑加高后可完全满足SOLAS要求。

薄膜型LNG船同样也有很大的干舷,受风面积和风压与球罐型LNG船的差别是很有限的。薄膜型LNG船同样是运输的危险货物,进出港都必须由拖船相助、进行目视察看等等。

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