CN114104190A

CN114104190A - 一种船用低温燃料舱结构

Info

Publication number: CN114104190A
Application number: CN202111445875.9A
Authority: CN
Inventors: 郑文青; 高明星; 陈乐昆; 曾佳; 孔小兵; 李闯
Original assignee: 708th Research Institute of CSIC
Current assignee: 708th Research Institute of CSIC
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-03-01

Abstract

本发明涉及一种船用低温燃料舱结构，属于船舶设计制造技术领域。船体中设有燃料舱，燃料舱的形状为宽扁状，沿船宽方向的尺度大于沿船长方向的尺度；燃料舱的内部设有框架结构；燃料舱的底部和顶部设有用于对燃料舱进行支撑和限位的支座系统。通过本发明使燃料舱内部大型结构构件数量精简，结构重量减轻；燃料舱内部结构框架支撑更加牢靠，刚度强度更高；在支座系统的作用下整体十分稳固；燃料舱内部结构设计与通道设计充分融合，便于人员通行，减少了舾装平台的设置。

Description

一种船用低温燃料舱结构

技术领域

本发明涉及一种船用低温燃料舱结构，属于船舶设计制造技术领域。

背景技术

船舶使用液化天然气、液化石油气或其他低温液态介质作为燃料时，一般采用独立舱或薄膜舱储存燃料。独立舱从形态上可分为棱形舱(包括A型舱和B型舱)和回转体舱(C型舱)。棱型舱(A型舱和B型舱)设计具有较高灵活性，当放置在船体内部时，能与船体紧密贴合，空间利用率较高，比较适合容积需求较大的燃料舱；回转体舱(C型舱)结构简单易建造，放置在船体内部时，空间损失较多，比较适合容积需求不大的燃料舱。现有技术中，如中国专利，专利号：CN109606572B，公开了一种应用于集装箱船的B型燃料舱结构布置，包括围护系统、主体结构、和支座系统三部分组成，围护系统包括绝缘板、气穹和积液装置；支座系统包括固定支座、防滚插座和止浮装置；主体结构由舱壁板、纵骨、纵桁、肋板和制荡舱壁组成。现有技术中存在下述技术问题：1.燃料舱内部结构数量冗余，结构重量偏大；2.燃料舱结构设计未充分利用液舱形状特点实现结构优化；3.支座系统布置欠合理，止横摇、止纵摇支座仅设于底部，对于具有高、宽、扁特征的燃料舱容易出现对燃料舱约束不足，燃料舱整体不稳定的问题；4.燃料舱结构设计未与通道设计充分融合。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中燃料舱内部结构数量冗余、结构重量偏大、燃料舱结构设计未充分利用液舱形状特点实现结构优化、支座系统布置对燃料舱约束不足、燃料舱整体不稳定以及燃料舱结构设计未与通道设计充分融合的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种船用低温燃料舱结构，船体中设有燃料舱，所述燃料舱沿船长方向位于前后两个货舱之间，沿船宽方向位于两舷的底部和舷侧空舱之间，沿船高方向位于顶部隔离空舱与底部和舷侧空舱之间，所述燃料舱的形状为宽扁状，沿船宽方向的尺度大于沿船长方向的尺度；燃料舱的内部设有框架结构；燃料舱的底部和顶部设有用于对燃料舱进行支撑和限位的支座系统。

优选地，所述船体设有船体内层甲板、船体内壳、船体内壳斜板、船体内底和船体内层横舱壁；所述燃料舱设有与船体内层甲板平行的顶板、与船体内壳平行的侧板、与船体内壳斜板平行的下斜板、与船体内底平行的底板和与船体内层横舱壁平行的前后横舱壁。

优选地，所述框架结构包括横向框架、纵向框架、横舱壁水平桁和横舱壁垂直桁。

优选地，所述横向框架包括顶部强梁、侧部肋板、下斜边肋板、底部肋板和制荡舱壁垂直桁；所述横向框架设于沿船宽方向垂直于水平面的一平面上，横向框架的各部分之间设为连续的圆滑过渡连接。

优选地，所述纵向框架包括沿船长方向的侧部纵桁、撑杆、制荡舱壁纵桁、底部纵桁和顶部纵桁。

优选地，所述侧部肋板的宽度比所述侧部纵桁的宽度小；所述的制荡舱壁垂直桁的宽度比所述制荡舱壁纵桁的宽度小；所述下斜边肋板的宽度比侧部纵桁的宽度大，所述下斜边肋板上设有纵向通行孔。

优选地，所述前后横舱壁之间设有撑杆，撑杆包括相互垂直的撑杆水平板和撑杆立板；所述撑杆水平板与横舱壁水平桁设于一水平面上，撑杆水平板与横舱壁水平桁之间设为圆滑过渡连接；撑杆立板与横舱壁垂直桁设于同一纵向平面内，撑杆立板与横舱壁垂直桁之间设为圆滑过渡连接。

优选地，所述支座系统包括位于燃料舱下方的垂向支座、底部止横摇支座和底部止纵摇支座；所述支座系统还包括位于燃料舱上方的顶部止横摇支座、顶部止纵摇支座和止浮支座。

优选地，所述垂向支座与所述横向框架在同一平面内，且位于燃料舱中纵剖面的两侧；所述底部止横摇支座和顶部止横摇支座与所述横向框架在同一平面内，且位于燃料舱中纵剖面上；所述底部止纵摇支座和顶部止纵摇支座位于燃料舱中纵剖面的两侧，且底部止纵摇支座与顶部止纵摇支座位于燃料舱同一纵向位置。

优选地，所述止浮支座与所述横向框架在同一平面内，且位于燃料舱中纵剖面的两侧。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)燃料舱内部大型结构构件数量较为精简，结构重量轻；

(2)燃料舱内部结构框架支撑牢靠，刚度强度高；

(3)燃料舱在支座系统的作用下整体十分稳固；

(4)燃料舱内部结构设计与通道设计充分融合，便于人员通行，减少了舾装平台的设置。

附图说明

图1为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱布置的俯视图；

图2为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱布置的侧视图；

图3为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱结构中纵剖视图；

图4为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱结构典型横向框架剖视图，图3中A-A剖面图；

图5为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱结构的一水平剖视图，图3中B-B剖面图；

图6为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱结构的另一水平剖视图，图3中C-C剖面图；

图7为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱结构的一纵向剖视图，图4中D-D剖面图；

图8为本发明一种船用低温燃料舱结构的燃料舱结构的另一纵向剖视图，图4中E-E剖面图。

附图标记：1.燃料舱；11.顶板；12.侧板；13.下斜板；14.底板；15.制荡舱壁；15a.横向通行孔；15b.流通孔；16.横舱壁；2.前后隔离空舱；21.船体横舱壁；22.船体内层横舱壁；3.顶部隔离空舱；31.船体甲板；32.船体内层甲板；4.底部和舷侧空舱；41.船体内壳；42.船体内壳斜板；43.船体内底；5.货舱；6.船体外板；7.横向框架；71.顶部强梁；72.侧部肋板；73.下斜边肋板；73a.纵向通行孔；74.底部肋板；75.制荡舱壁垂直桁；76.横舱壁水平桁；76a.垂向通行孔；8.纵向框架；81.侧部纵桁；82.撑杆；82a.撑杆水平板；82b.撑杆立板；83.制荡舱壁纵桁；84.底部纵桁；85.顶部纵桁；9.支座系统；91.垂向支座；92.底部止横摇支座；93.底部止纵摇支座；94.顶部止横摇支座；95.顶部止纵摇支座；96.止浮支座。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1-8所示，本发明提供一种船用低温燃料舱结构，船体中设有燃料舱1，燃料舱1沿船长方向位于前后两个货舱5之间，沿船宽方向位于两舷的底部和舷侧空舱4之间，沿船高方向位于顶部隔离空舱3与底部和舷侧空舱4之间，燃料舱1的形状为宽扁状，沿船宽方向的尺度大于沿船长方向的尺度；燃料舱1的内部设有框架结构；燃料舱的底部和顶部设有用于对燃料舱1进行支撑和限位的支座系统9。船体设有船体内层甲板32、船体内壳41、船体内壳斜板42、船体内底43和船体内层横舱壁22；燃料舱1设有与船体内层甲板32平行的顶板11、与船体内壳41平行的侧板12、与船体内壳斜板42平行的下斜板13、与船体内底43平行的底板14和与船体内层横舱壁22平行的前后横舱壁16。框架结构包括横向框架7、纵向框架8、横舱壁水平桁76和横舱壁垂直桁。横向框架7包括顶部强梁71、侧部肋板72、下斜边肋板73、底部肋板74和制荡舱壁垂直桁75；横向框架7设于沿船宽方向垂直于水平面的一平面上，横向框架7的各部分之间设为连续的圆滑过渡连接。纵向框架8包括沿船长方向的侧部纵桁81、撑杆82、制荡舱壁纵桁83、底部纵桁84和顶部纵桁85。侧部肋板72的宽度比侧部纵桁81的宽度小；制荡舱壁垂直桁75的宽度比制荡舱壁纵桁83的宽度小；下斜边肋板73的宽度比侧部纵桁81的宽度大，下斜边肋板73上设有纵向通行孔73a。前后横舱壁16之间设有撑杆82，撑杆82包括相互垂直的撑杆水平板82a和撑杆立板82b；撑杆水平板82a与横舱壁水平桁76设于一水平面上，撑杆水平板82a与横舱壁水平桁76之间设为圆滑过渡连接；撑杆立板82b与横舱壁垂直桁设于同一纵向平面内，撑杆立板82b与横舱壁垂直桁之间设为圆滑过渡连接。支座系统9包括位于燃料舱1下方的垂向支座91、底部止横摇支座92和底部止纵摇支座93；支座系统9还包括位于燃料舱1上方的顶部止横摇支座94、顶部止纵摇支座95和止浮支座96。垂向支座91与横向框架7在同一平面内，且位于燃料舱1中纵剖面的两侧；底部止横摇支座92和顶部止横摇支座94与横向框架在同一平面内，且位于燃料舱1中纵剖面上；底部止纵摇支座93和顶部止纵摇支座95位于燃料舱1中纵剖面的两侧，且底部止纵摇支座93与顶部止纵摇支座95位于燃料舱1同一纵向位置。止浮支座96与横向框架7在同一平面内，且位于燃料舱1中纵剖面的两侧。

实施例

本发明提供一种船用低温燃料舱结构，如图1所示，燃料舱1在船长方向位于船体前后的两个货舱5之间，并用前后隔离空舱2隔开；燃料舱1在船宽方向位于两舷的底部和舷侧空舱4之间；

如图2所示，船高方向位于顶部隔离空舱3与底部和舷侧空舱4之间，其形状呈宽扁特征，即船宽方向尺度明显大于船长方向尺度，燃料舱1内部设有框架结构形成自身结构的支撑，燃料舱1底部和顶部设有支座系统9实现对船体对燃料舱1的支撑和限位。

如图3，4所示，燃料舱1包括顶板11、侧板12、下斜板13、底板14和前后横舱壁16，分别与船体内层甲板32、船体内壳41、船体内壳斜板42、船体内底43、船体内层横舱壁22相平行，且留有足够的间隙供人员操作和通行，内部中纵处设有纵向制荡舱壁15防止内部液体晃荡带来的冲击。

如图4所示，燃料舱1内部框架结构包括横向框架7、纵向框架8、横舱壁水平桁76和横舱壁垂直桁，以实现对燃料舱1次级构件的支撑。横向框架7与主船体强框位于同一平面内，包括顶部强梁71、侧部肋板72、下斜边肋板73、底部肋板74和制荡舱壁垂直桁75，横向框架7各部分之间采用圆滑过渡形式连接以提高结构的强度和疲劳性能；纵向框架8包括侧部纵桁81、撑杆82、制荡舱壁纵桁83、底部纵桁84和顶部纵桁85。

由于燃料舱1纵向长度与横向宽度及高度相比较小，纵向框天然具有较大的刚度，可为横向框提供良好的支撑，因此横向框架可比纵向框架尺寸设计的更小，即侧部肋板72的宽度设计成比侧部纵桁81的宽度小，侧部纵桁81较侧部肋板72伸出的部分可用于人员通行；相似的，制荡舱壁垂直桁75的宽度设计成比制荡舱壁纵桁83的宽度小，制荡舱壁纵桁83较制荡舱壁垂直桁75伸出部分可用于人员通行。下斜边肋板73的宽度比侧部纵桁81的宽度大，下斜边肋板73上设有纵向通行孔73a，方便人员纵向通行。

如图5和图6所示，侧部纵桁81、制荡舱壁纵桁83与横舱壁水平桁76位于同一水平面内，侧部纵桁81与横舱壁水平桁76之间采用圆滑过渡形式连接；相似的，制荡舱壁纵桁83与横舱壁水平桁76之间采用圆滑过渡形式连接；横舱壁水平桁76与制荡舱壁纵桁83交汇处设有垂向通行孔76a供人员上下通行。

由于燃料舱1宽度和高度较大，但纵向长度较小，设置较短的撑杆82将前后横舱壁16连接起来，能为横舱壁16提供稳固的支撑作用，十分有效的提高了横舱壁16的整体强度和刚度。

撑杆82包括撑杆水平板82a和撑杆立板82b，如图6和图7所示，撑杆水平板82a与横舱壁水平桁76位于在同一水平面内，之间采用圆滑过渡形式相连；如图8所示，撑杆立板82b与横舱壁垂直桁位于同一纵向平面内，之间采用圆滑过渡形式连接。

如图8所示，底部纵桁84与横舱壁垂直桁位于同一纵向平面内，之间采用圆滑过渡形式相连。

如图3所示，制荡舱壁15上设有分散布置的流通孔15b，流通孔15b允许燃料舱1内的液体左右流通，以减小液体晃荡对制荡舱壁15造成过大的冲击；制荡舱壁15上位于制荡舱壁纵桁83的上方设有横向通行孔15a，供人员横向通过。

支座系统9位于燃料舱顶板11与船体甲板31下方的船体内层甲板32之间，以及位于底板14与船体内底43之间。支座系统9包括位于下方的垂向支座91、底部止横摇支座92、底部止纵摇支座93，以及位于上方的顶部止横摇支座94、顶部止纵摇支座95和止浮支座96。

如图4所示，垂向支座91与横向框架7在同一平面内，且位于中纵剖面的两侧，对燃料舱1提供垂向的支撑作用；底部止横摇支座92和顶部止横摇支座94与横向框架7在同一平面内，且位于中纵剖面处，对燃料舱提供横向支撑作用，防止燃料舱发生横向平移和旋转；

如图7与图8所示，底部止纵摇支座93、顶部止纵摇支座95位于中纵剖面的两侧，且底部止纵摇支座93与顶部止纵摇支座95可位于同一纵向位置，对燃料舱提供纵向支撑作用，防止燃料舱发生纵向平移和倾覆。

如图4所示，止浮支座96与横向框架7在同一平面内，且位于中纵剖面的两侧，在船体破损进水后对燃料舱的起浮起限制作用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种船用低温燃料舱结构，船体中设有燃料舱，所述燃料舱沿船长方向位于前后两个货舱之间，沿船宽方向位于两舷的底部和舷侧空舱之间，沿船高方向位于顶部隔离空舱与底部和舷侧空舱之间，其特征在于，所述燃料舱的形状为宽扁状，沿船宽方向的尺度大于沿船长方向的尺度；燃料舱的内部设有框架结构；燃料舱的底部和顶部设有用于对燃料舱进行支撑和限位的支座系统。

2.如权利要求1所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述船体设有船体内层甲板、船体内壳、船体内壳斜板、船体内底和船体内层横舱壁；所述燃料舱设有与船体内层甲板平行的顶板、与船体内壳平行的侧板、与船体内壳斜板平行的下斜板、与船体内底平行的底板和与船体内层横舱壁平行的前后横舱壁。

3.如权利要求1所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述框架结构包括横向框架、纵向框架、横舱壁水平桁和横舱壁垂直桁。

4.如权利要求3所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述横向框架包括顶部强梁、侧部肋板、下斜边肋板、底部肋板和制荡舱壁垂直桁；所述横向框架设于沿船宽方向垂直于水平面的一平面上，横向框架的各部分之间设为连续的圆滑过渡连接。

5.如权利要求4所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述纵向框架包括沿船长方向的侧部纵桁、撑杆、制荡舱壁纵桁、底部纵桁和顶部纵桁。

6.如权利要求5所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述侧部肋板的宽度比所述侧部纵桁的宽度小；所述的制荡舱壁垂直桁的宽度比所述制荡舱壁纵桁的宽度小；所述下斜边肋板的宽度比侧部纵桁的宽度大，所述下斜边肋板上设有纵向通行孔。

7.如权利要求6所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述前后横舱壁之间设有撑杆，撑杆包括相互垂直的撑杆水平板和撑杆立板；所述撑杆水平板与横舱壁水平桁设于一水平面上，撑杆水平板与横舱壁水平桁之间设为圆滑过渡连接；撑杆立板与横舱壁垂直桁设于同一纵向平面内，撑杆立板与横舱壁垂直桁之间设为圆滑过渡连接。

8.如权利要求7所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述支座系统包括位于燃料舱下方的垂向支座、底部止横摇支座和底部止纵摇支座；所述支座系统还包括位于燃料舱上方的顶部止横摇支座、顶部止纵摇支座和止浮支座。

9.如权利要求8所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述垂向支座与所述横向框架在同一平面内，且位于燃料舱中纵剖面的两侧；所述底部止横摇支座和顶部止横摇支座与所述横向框架在同一平面内，且位于燃料舱中纵剖面上；所述底部止纵摇支座和顶部止纵摇支座位于燃料舱中纵剖面的两侧，且底部止纵摇支座与顶部止纵摇支座位于燃料舱同一纵向位置。

10.如权利要求9所述的一种船用低温燃料舱结构，其特征在于，所述止浮支座与所述横向框架在同一平面内，且位于燃料舱中纵剖面的两侧。