CN112498581A - 一种薄膜型围护***及应用该***的lng船 - Google Patents

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宋炜
吴涛
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Abstract

本发明公开了一种薄膜型围护***及应用该***的LNG船，所述薄膜型围护***包括第一密封屏蔽层、设置在第一密封屏蔽层外侧的第二密封屏蔽层、以及设置在第二密封屏蔽层与船体结构之间的第二绝缘结构；所述第一密封屏蔽层与第二密封屏蔽层之间设置有第一绝缘结构，第一绝缘结构的内端面固定有用以与第一密封屏蔽层焊接固定的第一锚固件，第二绝缘结构的内端面固定有用以与第二密封屏蔽层焊接固定的第二锚固件。本发明有效地搭建了双道密封的超低温LNG储藏载体，解决了LNG储存和防泄露的问题。

Description

一种薄膜型围护***及应用该***的LNG船
技术领域
本发明涉及船舶建造技术领域，尤其涉及一种LNG船及其薄膜型围护***。
背景技术
液化天然气作为一种绿色、清洁、高热值的能源，在我国的需求量呈快速增长趋势，供需缺口迅速扩大。因此，通过从海外引进天然气资源，调整能源结构，弥补能源短缺，满足日益加快的国民经济发展对于新兴能源的需求，成为我国实施能源战略的重要决策。然而液化天然气是在超低温、零下163℃的状态下进行储存和运输的，因此，与液化天然气直接接触的货舱围护型式就显得非常重要。
目前实船应用的大型LNG船的液货围护***有球罐型(MOSS)、薄膜型(Membrane)和SPB型。球罐型货舱由挪威Rosenberg公司研发，货舱储罐形状为球形，货舱无装载液位限制，储罐材料为铝合金A5083，***被聚氨酯绝缘材料覆盖，造价很高，重量很重。薄膜型货舱由法国GTT公司研发，有NO.96型、Mark III型和CS1型，这三种形式均应用了0.7毫米厚的金属薄膜作为货舱内衬、配有绝缘材料和二次隔离层，各层之间相互固定后，与船壳紧密相连，但金属薄膜承受液货晃荡载荷能力有限，且货舱结构型式复杂，建造周期很长。SPB型货舱是由日本石川岛播磨重工(IHI)研发的一种货舱形式，由9镍钢建造的筋板结构，货舱结构型式复杂，造价很高。另外，韩国也开发了KC-1薄膜液货围护***，主层薄膜和次层薄膜都为1.5毫米厚金属材料，但两层薄膜一样，且结构复杂，预制难度大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种LNG船及其薄膜型围护***，通过在第一密封屏蔽层与第二密封屏蔽层之间设置第一绝缘结构、在第二密封屏蔽层与船体结构之间设置第二绝缘结构，利用第一绝缘结构内部的孔隙以及第一绝缘结构与第一密封屏蔽层之间的缝隙形成的主屏蔽空间、第二绝缘结构内部的孔隙以及第二绝缘结构与第二密封屏蔽层之间的缝隙形成的次屏蔽空间，有效地搭建了双道密封的超低温LNG储藏载体。
一种LNG船薄膜型围护***，包括：
与液化天然气直接接触的第一密封屏蔽层，
设置在第一密封屏蔽层外侧的第二密封屏蔽层；
以及设置在第二密封屏蔽层与船体结构之间的第二绝缘结构；
其中，所述第一密封屏蔽层与第二密封屏蔽层之间设置有第一绝缘结构，第一绝缘结构的内端面固定有用以与第一密封屏蔽层焊接固定的第一锚固件，第二绝缘结构的内端面固定有用以与第二密封屏蔽层焊接固定的第二锚固件、外端面与船体结构柔性连接和刚性连接；
所述第一绝缘结构内部的孔隙以及第一绝缘结构与第一密封屏蔽层之间的缝隙形成主屏蔽空间，第二绝缘结构内部的孔隙以及第二绝缘结构与第二密封屏蔽层之间的缝隙形成次屏蔽空间，所述主屏蔽空间和次屏蔽空间内均填充有保护气体并安装有用以探测是否存在天然气泄漏的传感器。
优选地，所述第一绝缘结构包括若干个等距设置的第一绝缘层以及填充在相邻第一绝缘层之间的空隙内的玻璃棉。
优选地，所述第一绝缘层包括第一胶合板、粘结在第一胶合板的一端面上的第一绝缘材料，第一锚固件固定在第一胶合板的另一端面上，所述第一绝缘材料与第二密封屏蔽层相固定。
优选地，第一密封屏蔽层和第二密封屏蔽层均为波纹板，
所述第一绝缘材料的外端面开设有与所述第二密封屏蔽层的凸起相匹配的凹槽。
优选地，第二密封屏蔽层与第一绝缘材料之间还可通过粘接剂固定。
优选地，第二绝缘结构包括若干个等距设置的第二绝缘层以及填充在相邻第二绝缘层之间的空隙内的玻璃棉。
优选地，所述第二绝缘层包括内中空的绝缘箱和填充在绝缘箱内的第二绝缘材料，第二锚固件固定在绝缘箱的内端面上，所述绝缘箱的箱体内嵌装有多个木塞，木塞通过紧固件与船体结构相固定，绝缘箱的未嵌装木塞的部位通过环氧树脂粘结在船体结构上。
优选地，所述第一锚固件和第二锚固件均为开设有多个螺纹孔的板状结构，第一锚固件通过螺栓固定在第一胶合板上，第二锚固件通过螺栓固定在绝缘箱上。
一种LNG船，包括所述的LNG船薄膜型围护***。
本发明的有益效果是：
1、本发明的薄膜型围护***通过在第一密封屏蔽层与第二密封屏蔽层之间设置第一绝缘结构、在第二密封屏蔽层与船体结构之间设置第二绝缘结构，利用第一绝缘结构内部的孔隙以及第一绝缘结构与第一密封屏蔽层之间的缝隙形成的第一绝缘空间、第二绝缘结构内部的孔隙以及第二绝缘结构与第二密封屏蔽层之间的缝隙形成的第一绝缘空间，有效地搭建了双道密封的超低温LNG储藏载体，解决了LNG储存和防泄露的问题。
2、在第一密封屏蔽和第二密封屏蔽之间设置第一绝缘结构，不仅能够对第一密封屏蔽层进行支撑，同时还能起到绝缘隔热的作用，第二密封屏蔽层的波浪凸起卡在第一绝缘结构下端面的凹槽内，能够对第二密封屏蔽层进行定位，防止第二密封屏蔽层及其外侧的第二绝缘结构产生移动，保证了围护***的完整性。
3、第二绝缘结构能够阻止了绝大部分冷能传导，确保船体钢板在允许的工作温度范围内，进一步提高围护***的安全性。
4、通过在第一绝缘结构和第二绝缘结构内部的相邻绝缘层之间均填充玻璃棉，在玻璃棉的弹性形变的作用下，可以使第一绝缘结构和第二绝缘结构内的绝缘层在一定范围内运动，以吸收围护***热胀冷缩的能量，极大地提高了围护***整体的性能，从而可以保证围护***安全可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明薄膜型围护***的结构示意图。
图2是本发明薄膜型围护***的剖面图。
图3是锚固件的结构示意图。
图中标号的含义为：
1为第一密封屏蔽层，2为胶合板，3为第一绝缘材料，4为第二密封屏蔽层，5为绝缘箱，6为第二绝缘材料，7为紧固件，8为船体结构，9为玻璃棉，10为环氧树脂，11为第一绝缘结构，12为第二绝缘结构，13为第一绝缘层，14为第二绝缘层，15为木塞。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明给出一种LNG船及其薄膜型围护***，该薄膜型围护***通过在第一密封屏蔽层1与第二密封屏蔽层4之间设置第一绝缘结构11、在第二密封屏蔽层4与船体结构8之间设置第二绝缘结构12，利用第一绝缘结构11内部的孔隙以及第一绝缘结构11与第一密封屏蔽层1之间的缝隙形成的主屏蔽空间、第二绝缘结构12内部的孔隙以及第二绝缘结构12与第二密封屏蔽层4之间的缝隙形成的次屏蔽空间，有效地搭建了双道密封的超低温LNG储藏载体，解决了LNG储存和防泄露的问题。
本实施例中的薄膜型围护***具体是C型围护***。
本发明的薄膜型围护***包括第一密封屏蔽层1、第一绝缘结构11、第二密封屏蔽层4以及第二绝缘结构12。
所述第一密封屏蔽层1与液化天然气直接接触，设置在薄膜型围护***的最内层。
所述第二密封屏蔽层4设置在第一密封屏蔽层1的外侧。
第二密封屏蔽层4通过第一绝缘结构11与第一密封屏蔽层1相连，第一绝缘结构11不仅起到对第一密封屏蔽层1进行支撑的作用，还起到绝缘隔热的作用。
所述第一绝缘结构11内部的孔隙以及第一绝缘结构11与第一密封屏蔽层1之间的缝隙形成主屏蔽空间，主屏蔽空间内填充有保护气体并安装有用以探测是否存在天然气泄漏的危险气体传感器，主屏蔽空间内填充的气体可选用氮气。当第一密封屏蔽层1发生泄露时，第二密封屏蔽层4可以承接泄露的低温液体，以避免船体结构与低温液体相接触而使船体钢板发生脆裂，保证了船舶的安全性。
具体地，第一绝缘结构11包括若干个等间隔呈矩阵式分布的第一绝缘层13以及填充在相邻第一绝缘层13之间的空隙内的玻璃棉9。第一绝缘层13由胶合板2、和粘结在胶合板2的一端面(外端面)上的第一绝缘材料3组成。
第一胶合板2的另一端面(内端面)上固定有第一锚固件，第一密封屏蔽层焊接固定在第一锚固件上。本实施例中，第一锚固件为开设有多个螺纹孔的板状结构，第一锚固件通过螺栓固定在第一胶合板的内端面上。
第一胶合板2为聚氨酯泡沫胶合板，第一绝缘材料3为聚氨酯泡沫。第一胶合板2和第一绝缘材料3本身内部存在的孔隙、玻璃棉9本身内部存在的孔隙以及整个第一绝缘结构11与第一密封屏蔽层1之间的缝隙共同构成了次屏蔽空间。由于玻璃棉9具有弹性，当围护***热胀冷缩时，在玻璃棉9的弹性形变的作用下，可以使第一绝缘层13在一定范围内运动，以吸收围护***热胀冷缩的能量，极大地提高了围护***整体的性能，从而可以保证围护***安全可靠。
第二密封屏蔽层4设置在第一绝缘结构11的外侧，即设置在第一绝缘材料3的外侧。本实施例中，第一密封屏蔽层1和第二密封屏蔽层4均设置成波纹板。由于第二密封屏蔽层4上存在有若干个凸起，因此为了与第二密层屏蔽层4紧密配合，第一绝缘材料3的外端面上开设有若干个凹槽，在安装本申请的围护***时，将第二密封屏蔽层4的凸起卡在第一绝缘材料3的凹槽内，这样不仅可以将第二密封屏蔽层4与第一绝缘材料3扣合为一体，还可以对第二密封屏蔽层4进行定位，防止第二密封屏蔽层4及其外侧的第二绝缘结构12产生移动，保证了围护***的完整性。
为了保证第二密封屏蔽层4与第一绝缘结构11之间连接的稳定性，第二密封屏蔽层4与第一绝缘材料3之间还可通过粘接剂进行固定。
所述第二绝缘结构12设置在第二密封屏蔽层4外侧并分别与第二密封屏蔽层4和船体结构8相固定。具体地，第二密封屏蔽层4焊接固定在第二绝缘结构12的内端面上，第二绝缘结构12的外端面与船体结构8柔性连接和刚性连接。
所述第二绝缘结构12内部的孔隙以及第二绝缘结构12与第二密封屏蔽层4之间的缝隙形成次屏蔽空间，次屏蔽空间内填充有保护气体并安装有用以探测是否存在天然气泄漏的传感器，次屏蔽空间内填充的气体可选用氮气。
第二绝缘结构12通过环氧树脂10固定在船体结构8上，第二绝缘结构12可以阻止绝大部分的冷能传导，确保传导至船体钢板的温度在船体钢板的工作范围内，进一步保障了围护***的安全，进一步降低了船体钢板发生脆裂的可能性。
具体地，第二绝缘结构12包括若干个等间隔呈矩阵式分布的第二绝缘层14以及填充在相邻第二绝缘层14之间的空隙内的玻璃棉9。由于玻璃棉9具有弹性，当围护***热胀冷缩时，在玻璃棉9的弹性形变的作用下，可以使第二绝缘层14在一定范围内运动，以吸收围护***热胀冷缩的能量，极大地提高了围护***整体的性能，从而可以保证围护***安全可靠。
所述第二绝缘层14由内中空的绝缘箱5和填充在绝缘箱5内的第二绝缘材料6组成。
所述绝缘箱5的内端面上固定有第二锚固件，第二密封绝缘层4焊接固定在第二锚固件上。本实施例中，第二锚固件为开设有多个螺纹孔的板状结构，第二锚固件通过螺栓固定在绝缘箱5的内端面上。
绝缘箱5的箱体内嵌装有多个木塞15，木塞15通过紧固件与船体结构8相固定，绝缘箱5的未嵌装木塞的部位通过环氧树脂10粘结在船体结构8上。本实施例中，绝缘箱5的四个角上均嵌装有木塞15，木塞15通过螺栓与船体结构8相连(刚性连接)；绝缘箱5的未嵌装木塞的部位，如中空部位，通过环氧树脂10粘结在船体结构8上。
绝缘箱5内部填充的第二绝缘材料6为聚氨酯泡沫。第二绝缘材料6本身内部存在的孔隙、玻璃棉9本身内部存在的孔隙以及整个第二绝缘结构12与第二密封屏蔽层4之间的缝隙共同构成了次屏蔽空间。
由于液态LNG是-163℃的超低温液体，所以要求与LNG液体直接接触的第一密封屏蔽层的材料能够满足低温塑性的要求，而且能克服由常温降至低温时的胀缩问题，同时保温材料的选择要考虑货舱结构型式和要求的蒸发率等问题，因此，在本实施例中，所述第一密封屏蔽层1和第二密封屏蔽层4均采用不锈钢304L制成，同时预制为波纹形状，增强了第一密封屏蔽层1和第二密封屏蔽层4的胀缩能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种LNG船薄膜型围护***，其特征在于，包括：
与液化天然气直接接触的第一密封屏蔽层，
设置在第一密封屏蔽层外侧的第二密封屏蔽层；
以及设置在第二密封屏蔽层与船体结构之间的第二绝缘结构；
其中，所述第一密封屏蔽层与第二密封屏蔽层之间设置有第一绝缘结构，第一绝缘结构的内端面固定有用以与第一密封屏蔽层焊接固定的第一锚固件，第二绝缘结构的内端面固定有用以与第二密封屏蔽层焊接固定的第二锚固件、外端面与船体结构柔性连接和刚性连接；
所述第一绝缘结构内部的孔隙以及第一绝缘结构与第一密封屏蔽层之间的缝隙形成主屏蔽空间，第二绝缘结构内部的孔隙以及第二绝缘结构与第二密封屏蔽层之间的缝隙形成次屏蔽空间，所述主屏蔽空间和次屏蔽空间内均填充有保护气体并安装有用以探测是否存在天然气泄漏的传感器。
2.根据权利要求1所述的LNG船薄膜型围护***，其特征在于，所述第一绝缘结构包括若干个等距设置的第一绝缘层以及填充在相邻第一绝缘层之间的空隙内的玻璃棉。
3.根据权利要求2所述的LNG船薄膜型围护***，其特征在于，所述第一绝缘层包括第一胶合板、粘结在第一胶合板的一端面上的第一绝缘材料，第一锚固件固定在第一胶合板的另一端面上，所述第一绝缘材料与第二密封屏蔽层相固定。
4.根据权利要求3所述的LNG船薄膜型围护***，其特征在于，第一密封屏蔽层和第二密封屏蔽层均为波纹板，
所述第一绝缘材料的外端面开设有与所述第二密封屏蔽层的凸起相匹配的凹槽。
5.根据权利要求3或4所述的LNG船薄膜型围护***，其特征在于，第二密封屏蔽层与第一绝缘材料之间还可通过粘接剂固定。
6.根据权利要求1所述的LNG船薄膜型围护***，其特征在于，第二绝缘结构包括若干个等距设置的第二绝缘层以及填充在相邻第二绝缘层之间的空隙内的玻璃棉。
7.根据权利要求6所述的LNG船薄膜型围护***，其特征在于，所述第二绝缘层包括内中空的绝缘箱和填充在绝缘箱内的第二绝缘材料，第二锚固件固定在绝缘箱的内端面上，所述绝缘箱的箱体内嵌装有多个木塞，木塞通过紧固件与船体结构相固定，绝缘箱的未嵌装木塞的部位通过环氧树脂粘结在船体结构上。
8.根据权利要求1所述的LNG船薄膜型围护***，其特征在于，所述第一锚固件和第二锚固件均为开设有多个螺纹孔的板状结构，第一锚固件通过螺栓固定在第一胶合板上，第二锚固件通过螺栓固定在绝缘箱上。
9.一种LNG船，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的LNG船薄膜型围护***。
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