CN115626261A - 一种应用于集装箱船改lng运输船的b型舱扩容方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，包括集装箱船舱内的扩容B型舱(6.1)的结构设计和安装在所述集装箱船舱顶部开口上的舱顶保护结构的设计。所述扩容B型舱(6.1)为上部呈长方体状、中下部为了避开集装箱船舭部(2)的突出平台(13)设计成梯形体状的中空密闭腔体。所述舱顶保护结构包括顶封板(5)及其下部的加强梁结构(12)。本发明提升了B型舱装载量，提高LNG的装载率，克服了集装箱船改造后容易出现的扭转问题，提高了船体的总纵强度，具有巨大的市场前景及可观的经济效益。

Description

一种应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案

技术领域

本发明涉及大型船舶改型技术领域，更具体地说，涉及一种应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案。

背景技术

新冠疫情初期，由于全球贸易的停滞，导致货物大量的积压。贸易恢复正常后，全球货运量井喷式增长，导致集装箱船运力不足，甚至出现一箱难求的情况，导致集装箱的运费激增，船东在全球各船厂疯狂下单，订购了大量的集装箱船。但如果疫情趋于平稳，积压的运力释放完毕，必然导致集装箱船运力的过剩。集装箱船具有大开口，高干舷和舱内结构少等特点，宽大的内部空间使集装箱船具有灵活的改造空间。另外，世界局势多变让人们意识到天然气的重要性，LNG(液化天然气)的运力需求正在日益上升，LNG运输船制造成本高昂，在即将过剩的集装箱船中设置数个B型舱来实现运输液态LNG的功能，将大型集装箱船改造成LNG运输船，可以带来巨大的经济效益，同时也解决了集装箱运力过剩的问题。

如图6所示，干舷1，舭部2，船底4，标准集装箱3。如图7所示，集装箱船的干舷1高，集装箱船为了装载更多集装箱，在舭部2设置一个突出平台13，在突出平台13上也可以放置集装箱。

然而，如图5所示，现有的B型舱6若直接安装在集装箱船的舱内，需避开突出平台13，此时舱容利用率较低，且集装箱横截面的总纵弯曲应力较高，集装箱船的总纵弯曲应力σ1如下：

σ1＝F/A+M·dZ/I (5)

其中：F为作用在集装箱船横剖面的轴向力，M为作用在横剖面的总纵弯矩，A集装箱船截面积，I集装箱船惯性矩，dZ集装箱船距中性轴距离。

发明内容

本发明的目的是提高现有集装箱船改造成的LNG运输船的舱容，解决改造后的LNG运输船在横向出现的扭转问题，降低横截面的总纵弯曲应力，提高船体的总纵强度。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，包括集装箱船舱内的扩容B型舱的结构设计和安装在所述集装箱船舱顶部开口上的舱顶保护结构的设计；

所述扩容B型舱的结构如下：

所述扩容B型舱为上部呈长方体状、中下部呈避开突出平台(13)的倒梯形体状的中空密闭腔体，所述扩容B型舱(6.1)与所述突出平台(13)顶角的距离不小于0.7m；其中，所述扩容B型舱(6.1)的倒梯形体状部分的倾角α计算公式如下：

α＝90°+arcsin(d₁/d₂) (1)

式中：d₁——突出平台的顶角距扩容B型舱边缘距离；

d₂——突出平台的侧壁距传统B舱边缘距离；

所述扩容B型舱较现有的B型舱增加的舱容ΔV计算公式如下：

ΔV＝ΔB·(H1+H)+ΔB1·H2 (2)

式中：H为所述扩容B型舱的高度；

ΔB为所述扩容B型舱与所述B型舱单侧宽度差值；

ΔB1为所述B型舱顶部削斜的单侧宽度；

H2为所述B型舱顶部削斜的单侧高度；

H1为所述扩容B型舱与所述干舷相平行一段的高度；

所述舱顶保护结构如下：

所述舱顶保护结构包括顶封板及连接于其下部的加强梁结构；

所述加强梁结构包括在集装箱船的横向上间隔设置的横梁若干，还包括在所述集装箱船的纵向上间隔设置的纵骨四个，分别为两个靠近所述集装箱船中心位置的第一纵骨和分别设置在两个所述第一纵骨外侧的第二纵骨；

加装了所述舱顶保护结构后的集装箱船的截面总纵弯曲应力见下式：

σ2＝F/(A+ΔA)+M·dZ/(I+ΔI) (3)

式中：ΔI为惯性矩增量；

dZ中和轴与参考轴距离；

其中，ΔI和dZ均采用船体截面惯性矩理论计算方法得到；

ΔA为所述舱顶保护结构横剖面增加的截面积，按下式计算：

ΔA＝B·t1+2·H3·t2+2·H3·t3 (4)

式中：B为顶封板截面的宽度；

H3第一纵骨和第二纵骨的高度；

t1为顶封板厚度；

t2、为第一纵骨的厚度；

t3第二纵骨的厚度。

优选的是，所述扩容B型舱的外部包裹有绝缘层。

优选的是，所述扩容B型舱通过若干个按纵列排布且两两之间呈间隔设置的底部支撑结构固定在船底。

优选的是，在所述扩容B型舱的顶部设置了若干个按纵列排布且两两之间呈间隔设置的止浮结构，所述纵骨布置在扩容B型舱顶部止浮结构正上方。

优选的是，在所述扩容B型舱的底部和顶部的中心处各设一个止横摇结构。

优选的是，在所述扩容B型舱的顶部还需要设置气穹。

优选的是，所述扩容B型舱的顶部内壁和底部内壁上分别间隔的设有若干组强框架，所述加强梁结构置布在所述强框架的上方。

优选的是，所述强框架的横截面呈T型。

本发明给出了一种应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，通过对B型舱结构进行改造，将B型舱侧壁倾斜以消除集装箱船舭部突出结构对B舱布置的限制，同时将B舱改为平顶结构，提升了B型舱装载量，提高LNG的装载率，实现更高的经济效益。本发明增加了舱顶保护结构，解决了集装箱船改造后容易出现的扭转问题，增大了横截面积与惯性矩，同时降低了横截面的总纵弯曲应力，提高了船体的总纵强度。本发明有巨大的市场前景和可观的经济收益。

附图说明

图1是经本发明改造后的LNG运输船其中一个船舱的侧视剖面结构示意图。

图2是经本发明改造后的LNG运输船处于图1的位置时，在A-A处截面的结构示意图。

图3是现有技术中B型舱的结构和扩容B型舱6.1的结构之间的对比示意图。

图4是本发明中舱顶保护结构的结构示意图。

图5是现有技术中的B型舱直接安装到集装箱船船舱内的横截面结构示意图。

图6是集装箱船满载时的横截面结构示意图。

图7是集装箱船空载时的横截面结构示意图。

图8是图2中C处的放大结构示意图。

其中：1、干舷，2、舭部，3、标准集装箱，4、船底，5、顶封板，6、B型舱，6.1扩容B型舱，7、气穹结构，8、垂向支撑结构，9、止横摇结构，10、止浮结构，11、绝缘层，12、加强梁结构，12.1、横梁，12.2、纵骨，12.21、第一纵骨，12.22、第二纵骨，13、突出平台。

具体实施方式

实施例：

3、一种应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，包括集装箱船舱内的扩容B型舱6.1的结构设计和安装在所述集装箱船舱顶部开口上的舱顶保护结构的设计；舱顶保护结构用于防止集装箱船的上部的敞口因强度低发生扭转。

如图1～2所示，所述扩容B型舱6.1的结构如下：

所述扩容B型舱6.1为上部呈长方体状、中下部呈避开突出平台(13)的倒梯形体状的中空密闭腔体，其外部包裹有用于隔热的绝缘层11。

所述扩容B型舱6.1通过三十六个底部支撑结构8分为四个沿LNG船船长方向的纵列来支撑固定在船底4，即每九个一列且两两之间呈间隔设置。在所述扩容B型舱6.1的顶部设置了若干个按纵列排布且两两之间呈间隔设置的止浮结构10，防止船舱进水情况下所述扩容B型舱6.1舱浮起。

为了防止所述扩容B型舱6.1发生横摇，在所述扩容B型舱6.1的底部和顶部的中心处各设一个止横摇结构9。在所述扩容B型舱6.1的顶部还需要设置气穹7。

强框架参见：CN202010765072.0一种新型的B型独立储舱。强框架是一个船舶制造领域通用的词汇，指强支撑结构，大尺寸构件组成的框架，对结构起到主要支撑作用。在图1中扩容B型舱6.1的上、下分别增加了T型材，表示液舱强框架。

止浮结构10参见：CN112356990A-一种菱形液货舱的止浮结构、CN109484579A-一种防横摇的止浮装置安装方法。

止横摇结构9参见：CN210942181U-一种液罐顶部防横摇结构。

为了提升所述扩容B型舱6.1的舱容，将扩容B型舱6.1两侧壁的倾角α增大，向所述突出平台13斜上方延伸，突破了突出平台13的限制，增大了所述扩容B型舱6.1的宽度，同时，将所述扩容B型舱6.1的顶部设计成与集装箱船顶部平行的平顶形式，进一步扩充了舱容。

如图8所示，所述扩容B型舱6.1与所述突出平台13顶角的距离不小于0.7m；其中，所述扩容B型舱6.1中下部倒梯形体状部分所述的倾角α计算公式如下：

α＝90°+arcsin(d₁/d₂) (1)

式中：d₁——突出平台13的顶角距扩容B型舱6.1边缘距离，不小于0.7m；

d₂——突出平台13的侧壁距传统B舱边缘距离，大于0.7m。

所述扩容B型舱6.1较现有的B型舱6增加的舱容ΔV计算公式如下：

ΔV＝ΔB·(H1+H)+ΔB1·H2 (2)

如图3所示，式中：H为所述扩容B型舱6.1的高度；

ΔB为所述扩容B型舱6.1与所述B型舱6单侧宽度差值；

ΔB1为所述B型舱6顶部削斜的单侧宽度；

H2为所述B型舱6顶部削斜的单侧高度；

H1为所述扩容B型舱6.1与所述干舷1相平行一段的高度；

所述舱顶保护结构如下：

如图2和图4中所示，所述加强梁结构12包括在集装箱船的横向上间隔设置的横梁12.1若干，还包括在所述集装箱船的纵向上间隔设置的纵骨12.2四个，分别为两个靠近所述集装箱船中心位置的第一纵骨12.21和分别设置在两个所述第一纵骨12.21外侧的第二纵骨12.22。所述加强梁结构12在扩容B型舱6.1强框架上方布置，纵骨布置在扩容B型舱6.1顶部止浮结构正上方；加装了舱顶保护结构后的集装箱船的横截面总纵弯曲应力见下式：

σ2＝F/(A+ΔA)+M·dZ/(I+ΔI) (3)

式中：ΔI为惯性矩增量；

dZ中和轴与参考轴距离；

ΔI和dZ均采用船体截面惯性矩理论计算方法得到；

ΔA为所述舱顶保护结构横剖面增加的截面积，按下式计算：

ΔA＝B·t1+2·H3·t2+2·H3·t3 (4)

如图4所示，式中：B为顶封板5截面的宽度；

H3第一纵骨12.21和第二纵骨12.22的高度；

t1为顶封板厚度；

t2、为第一纵骨12.21的厚度；

t3第二纵骨12.22的厚度。

加装了舱顶保护结构后的集装箱船的横截面总纵弯曲应力σ2<集装箱船的总纵弯曲应力σ1，故改造后的LNG船体所受的总纵弯曲应力减小，总纵强度提高了。

在顶封板5下部的加强梁结构12，提高了集装箱船舱的抗扭强度的同时增大了船舱的横截面面积，提高了总纵强度。

本发明将集装箱船改装LNG运输船，有巨大的市场前景和可观的经济收益。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，包括集装箱船舱内的扩容B型舱(6.1)的结构设计和安装在所述集装箱船舱顶部开口上的舱顶保护结构的设计；

所述扩容B型舱(6.1)的结构如下：

所述扩容B型舱(6.1)为上部呈长方体状、中下部呈避开突出平台(13)的倒梯形体状的中空密闭腔体，所述扩容B型舱(6.1)与所述突出平台(13)顶角的距离不小于0.7m；其中，所述扩容B型舱(6.1)的倒梯形体状部分的倾角α计算公式如下：

α＝90°+arcsin(d₁/d₂) (1)

式中：d₁——突出平台(13)的顶角距扩容B型舱(6.1)边缘距离；

d₂——突出平台(13)的侧壁距传统B舱边缘距离；

所述扩容B型舱(6.1)较现有的B型舱(6)增加的舱容ΔV计算公式如下：

ΔV＝ΔB·(H1+H)+ΔB1·H2 (2)

式中：H为所述扩容B型舱(6.1)的高度；

ΔB为所述扩容B型舱(6.1)与所述B型舱(6)单侧宽度差值；

ΔB1为所述B型舱(6)顶部削斜的单侧宽度；

H2为所述B型舱(6)顶部削斜的单侧高度；

H1为所述扩容B型舱(6.1)与所述干舷(1)相平行一段的高度；

所述舱顶保护结构如下：

所述舱顶保护结构包括顶封板(5)及连接于其下部的加强梁结构(12)；

所述加强梁结构(12)包括在集装箱船的横向上间隔设置的横梁(12.1)若干，还包括在所述集装箱船的纵向上间隔设置的纵骨(12.2)四个，分别为两个靠近所述集装箱船中心位置的第一纵骨(12.21)和分别设置在两个所述第一纵骨(12.21)外侧的第二纵骨(12.22)；

加装了所述舱顶保护结构后的集装箱船的截面总纵弯曲应力见下式：

σ2＝F/(A+ΔA)+M·dZ/(I+ΔI) (3)

式中：ΔI为惯性矩增量；

dZ中和轴与参考轴距离；

其中，ΔI和dZ均采用船体截面惯性矩理论计算方法得到；

ΔA为所述舱顶保护结构横剖面增加的截面积，按下式计算：

ΔA＝B·t1+2·H3·t2+2·H3·t3 (4)

式中：B为顶封板(5)截面的宽度；

H3第一纵骨(12.21)和第二纵骨(12.22)的高度；

t1为顶封板厚度；

t2、为第一纵骨(12.21)的厚度；

t3第二纵骨(12.22)的厚度。

2.根据权利要求1所述的应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，所述扩容B型舱(6.1)的外部包裹有绝缘层(11)。

3.根据权利要求1所述的应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，所述扩容B型舱(6.1)通过若干个按纵列排布且两两之间呈间隔设置的底部支撑结构(8)固定在船底(4)。

4.根据权利要求1所述的应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，在所述扩容B型舱(6.1)的顶部设置了若干个按纵列排布且两两之间呈间隔设置的止浮结构(10)，所述纵骨布置在扩容B型舱(6.1)顶部止浮结构正上方。

5.根据权利要求1所述的应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，在所述扩容B型舱(6.1)的底部和顶部的中心处各设一个止横摇结构(9)。

6.根据权利要求1所述的应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，在所述扩容B型舱(6.1)的顶部还需要设置气穹(7)。

7.根据权利要求1所述的应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，所述扩容B型舱(6.1)的顶部内壁和底部内壁上分别间隔的设有若干组强框架，所述加强梁结构(12)置布在所述强框架的上方。

8.根据权利要求7所述的应用于集装箱船改LNG运输船的B型舱扩容方案，其特征在于，所述强框架的横截面呈T型。

Images