CN118076532A - 船舶 - Google Patents

Abstract

一种船舶，包括船体、上甲板、在上甲板上方延伸的住舱结构、由氨作为燃料提供动力的推进系统、以及用于储存氨以对推进系统进行供应的罐，其中罐位于住舱结构的后部。

Description

船舶

技术领域

本发明涉及一种船舶，并且更具体地但不限于此，涉及一种由氨提供动力的船舶。

背景技术

在国际上通过散装产品运输船舶来运输散装产品是众所周知的。

申请人已经确定，现有的散装产品运输船舶通常由柴油、船用汽油、重油和/或其他不可再生燃料提供动力。来自发动机运行的空气污染是散装产品运输船舶的严重问题，特别是由于大型船舶经常使用严重污染的并已被证明有健康风险的低品质燃料油(诸如重油)。

申请人已经确定，这种船舶由可再生燃料提供动力是有利的。然而，申请人在开发由可再生燃料提供动力的合适船舶方面、特别是在提供足够的燃料以提供合适续航距离方面、以及在改造(packaging)船舶大小以容纳必要的部件方面遇到了困难。

本发明的示例力求提供一种改进的散装产品运输船舶，该散装产品运输船舶消除了或至少减轻了现有船舶的一个或多个缺点。

发明内容

根据本发明，提供了一种船舶，船舶包括船体、上甲板、在所述上甲板上方延伸的住舱(accommodation)结构、由氨作为燃料提供动力的推进系统、以及用于储存氨以对所述推进系统进行供应的罐，其中所述罐位于所述住舱结构的后部。

优选地，所述罐完全位于所述住舱结构的后部。

优选地，所述罐具有等于或大于5000m³的容量。更优选地，所述罐具有等于或大于10000m³的容量。甚至更优选地，所述罐具有约11000m³或12500m³的容量。

在优选的形式中，所述船舶是用于运输散装产品的载具。更优选地，所述船舶是用于运输干散装产品的载具。替选地，所述船舶是用于运输湿散装产品的载具。在一种形式中，所述船舶是用于运输矿石的载具。

优选地，所述罐具有在所述上甲板上方的上部和在所述上甲板下方的下部。

在一种形式中，所述船舶是双尾鳍船舶。

在替选的形式中，所述船舶是单尾鳍船舶。

优选地，所述罐凹入在所述船舶的发动机室中。

所述罐可以被横向定位成使得所述罐的最长尺寸横向于所述船舶定向。

在一种形式中，所述船舶包括用于辅助动力的一个或多个氨燃料电池。

所述船舶可以具有废气锅炉，该废气锅炉包括从主发动机以及从一个或多个辅助发动机的热回收。

优选地，所述船舶包括用于供电的电池储能系统。

在优选的形式中，所述船舶包括高压岸电系统。更优选地，所述高压岸电系统是6.6kV岸电系统。

优选地，所述船舶包括船上排放监测系统。更优选地，所述船上排放监测系统用于监测二氧化碳、NOx、SOx和/或甲烷。甚至更优选地，所述船上排放监测系统具有当排放超过预定水平时被激活的警报器。

所述船舶可以包括一个或多个双螺杆发动机(twin screw engine)。

优选地，所述船舶包括轴带发电机(shaft generator)。更优选地，所述轴带发电机具有动力输出/动力输入(PTO/PTI)技术。甚至更优选地，所述轴带发电机从所述船舶的主发动机产生动力。

在优选的形式中，所述住舱结构为住舱区的形式。

优选地，所述船舶包括九个货舱。

根据本发明的另一方面，提供了一种船舶，包括船体、上甲板、在所述上甲板上方延伸的住舱结构、由氨作为燃料提供动力的推进系统、以及用于储存氨以对所述推进系统进行供应的罐。

优选地，所述罐位于所述住舱结构的后部。

所述罐可以位于所述住舱结构的下部、右舷、左舷或前方。

优选地，所述罐凹入在所述甲板中。

替选地，所述罐被安装在所述甲板上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运输散装产品的船舶，所述船舶包括船体、上甲板、在所述上甲板上方延伸的住舱结构、由氨作为燃料提供动力的推进系统、以及被构造用于储存氨以供应所述推进系统的罐，其中，所述罐位于所述住舱结构的后部，并且包括在所述上甲板上方的上部和在所述上甲板下方的下部。

优选地，所述罐完全位于所述住舱结构的后部。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运输散装产品的船舶，所述船舶包括由氨作为燃料提供动力的推进系统和被构造用于储存所述燃料的罐，其中，所述罐位于所述船舶的后端并延伸穿过船的上甲板并且进入船体中，并且充当压舱物从而减少所述船舶所需的压舱水量。

优选地，所述罐包括多个加强板以增加所述罐的疲劳强度。

在优选的形式中，所述罐至少部分地凹入在所述船舶的发动机室内。

附图说明

将仅通过非限制性示例的方式，参考附图来描述本发明的优选实施方式，其中，：

图1示出了根据本发明的示例的船舶的立体图；

图2示出了图1的船舶的后视立体图；

图3示出了图1的船舶的侧视图；

图4示出了图1的船舶的俯视、侧视和仰视透视图；

图5示出了根据本发明另一个示例的船舶的立体图；

图6示出了图5的船舶的后视立体图；

图7示出了图5的船舶的侧视图；以及

图8示出了图5的船舶的俯视、侧视和仰视透视图。

具体实施方式

参考图1至图8，申请人已确认，拥有用于运输散装产品的船舶是有利的，其中，船舶由氨燃料提供动力，并包括燃料罐以存放足够的氨，从而使得船舶能够具有有益的行驶距离范围。申请人已经做出了一项发明，并且已经将该发明实施为涉及单尾鳍式的纽卡斯尔型(Newcastlemax)船舶、双尾鳍式的纽卡斯尔型船舶、单尾鳍式的VLOC船舶(图中未示出)和双尾鳍式的VLOC船舶(图中未示出)的示例概念。

图1至图4示出了单尾鳍式的纽卡斯尔型船舶的示例，并且图5至图8示出了双尾鳍式的纽卡斯尔型船舶的示例。

参考图1至图4，提供了一种船舶10，该船舶包括船体12、上甲板14和在上甲板14上方延伸的住舱结构16。船舶10还包括由氨作为燃料提供动力的推进系统18，以及用于储存氨以对推进系统18进行供应的罐20。罐20位于住舱结构16的后部。在一种形式中，氨罐20可以以下述方式延伸，使得罐20的高度的约60％在上甲板14的上方，而罐20的高度的约40％在上甲板14的下方。此外，在一个特定示例中，罐20的前侧底部边缘可以被倒角。罐20的这种倒角可以便于船舶10的发动机室的改造。住舱结构16的在上甲板14下方的底部部分可以以相应的角度向外成锥形，以便为氨罐20提供支撑。以这种方式，住舱结构16的最后方的下部可以在氨罐20的最前侧的壁后方延伸。

在一个示例中，罐20可以完全位于住舱结构16的后部。罐20可以具有等于或大于5000m³的容量。更具体地，在需要更长续航距离的情况下，罐20可以具有等于或大于10000m³的容量。在本发明的优选示例中，罐20具有约11000m³或12500m³的容量。罐20可以为船舶10提供约16000海里的续航距离，例如，覆盖澳大利亚和中国之间的两次往返。这可以特别有益于促进前往其他目的地的旅行，并且有益于通过利用相对便宜的地点的补充燃料以最经济的方式补充燃料。基础船舶的具体型号可以变化并且可以是纽卡斯尔型(如图所示)或VLOC(非常大的矿石载具)(非限制性示例)。

在所示的示例中，船舶10是用于运输散装产品的载具。船舶10可以是用于运输干散装产品的载具。替选地，船舶10可以是用于运输湿散装产品的载具。在一种形式中，船舶10可以是用于运输矿石的载具。

从图4中可以最清楚地看到，罐20具有在上甲板14上方的上部22和在上甲板14下方的下部24。在图1至图4所示的示例中，船舶10是单尾鳍船舶。

在替选的形式中(见图5至图8)，船舶10是双尾鳍船舶。

参考图4中的侧视图，罐20可以凹入在船舶10的发动机室26中。

从图4的俯视图中可以最清楚地看到，罐20可以横向地定位成使得罐20的最长尺寸横向于船舶10地定向。

船舶10可以包括用于辅助动力的一个或多个氨燃料电池。

船舶10可以具有废气锅炉，该废气锅炉包括从主发动机以及从一个或多个辅助发动机的热回收。

船舶10可以包括用于供电的电池储能系统。

在一种形式中，船舶10包括高压岸电系统。高压岸电系统可以是6.6kV岸电系统的形式。

船舶可以包括船上排放监测系统。船上排放监测系统可以被布置用于监测二氧化碳、NOx、SOx和/或甲烷排放。尤其地，船上排放监测系统可以具有当排放超过预定水平时被激活的报警器。

船舶10可以包括一个或多个双螺杆发动机。

在一种形式中，船舶10包括轴带发电机。轴带发电机可以具有动力输出/动力输入(PTO/PTI)技术。轴带发电机可以被布置成从船舶10的主发动机28产生动力。

在单尾鳍形式(见图1至图4)中，主发动机28可以是二冲程主发动机的形式，使用氨作为主要燃料。在一个特定示例中，主发动机28可以具有在72rpm下约为17000kW的额定功率输出。发动机28可以是双燃料发动机，该双燃料发动机能够使用氨以及使用船用汽油(MGO)。氨的日燃料消耗量可以是约132吨，而船用汽油的日燃料消耗量可以是约60吨。

在双尾鳍形式(见图5至图8)中，推进部可以包括两个主发动机28，每个主发动机使用氨作为主要燃料源。每个发动机28的额定功率输出可以约为8350kW至9800kW。氨的日消耗量可以是约130至150吨，而船用汽油的日燃料消耗量可以是约57至67吨。双尾鳍的存在可以提供改进的操纵性、推进效率和冗余度。当在特定港口停靠时，改进的操纵性可以是特别有利的。

在示例形式中，住舱结构16可以是甲板室的形式。更具体地，住舱结构16可以是住舱区的形式。

船舶10可以包括由多个货舱30组成的货物区域。例如，在纽卡斯尔型的形式中，船舶10可以包括九个(9个)货舱30，而在VLOC形式中，船舶10可以包括七个(7个)货舱。船舶10可以适合于运载干散装货物，诸如谷物、铁矿石、煤、铝土矿和/或其他产品。在一种形式中，总货舱容积可以为约230000m³。有利地，高的货物容积和多个货舱提供了装载的灵活性。

船舶10可以具有用于发电供应的多个辅助发动机。用于发电的发动机可以使用氨作为主要燃料，并且还能够使用低硫船用汽油作为次要燃料来连续运行。每个发电发动机可以具有在约720rpm的速度下的约1400kW的输出。

氨罐结构

氨罐20可以由钢制成。钢的材料等级被选择为与-33℃的氨储存温度相容。罐20可以由通过横向腹板框架支撑的纵向加强板制成。可以采用特定设计以确保适当的疲劳强度。

氨罐20可以由次级屏障围绕。隔离舱(cofferdam)形式的外壳可以被设置在次级屏障和除罐连接空间之外的所有其他空间之间。次级屏障和隔离舱可包含由横向腹板支撑的纵向加强钢板结构。

创新性进展

申请人在船舶设计方面取得了多项创新性进展，包括但不限于以下方面：

1.浅的吃水和较宽的梁。

2.双尾鳍，用于促进在特定港口(例如黑德兰港)的操纵安全性。

3.氨A型罐，其凹入在发动机室中并且横向位于住舱区的后部。

4.不与LNG桥接。

5.A型罐，其选用有在细节设计步骤期间为B型罐执行的疲劳强度。

6.7舱-7舱口VLOC以减少SAG。

7.增加舱口盖开口的大小，以便在装载时更好地展开货物。

8.EEDI比EEDI阶段3(Phase 3)基线低86％。

9.空气动力学住舱区形式的住舱结构16。

10.用于氨燃料电池的空间预留。

11.废气锅炉，其具有用于在85％负荷下从两个辅助发动机回收热的附加部分。

12.附加的安全功能，用于应对氨释放到大气中可能产生的毒性。

13.配设变频驱动器。

14.具有长循环寿命能力的大约850kWh的电池储能系统。

15.高压岸电系统。

16.船上排放监测系统。

17.由于较小尺寸的发动机，双螺杆发动机的燃料消耗量减少，从而以相对较低的能耗优化推进。

18.轴带发电机具有动力输出/动力输入(PTO/PTI)技术。

如上所述，申请人解决了在设计合适的船舶时的多种困难。例如，在调整船舶以容纳相对较大的氨罐方面存在困难。申请人确定，如果大型氨燃料罐位于船中部处的住舱空间的前方，将导致船舶的货物运载容量的损失。

设计过程中遇到的其他困难包括以下方面：

1.船舶完成两次往返航行的耐久性。

2.罐内燃油的晃动。

3.由于为了实现船舶耐久性的罐高度而造成的能见度限制。

4.将系泊绞车和设备重新定位在发动机室内。

5.主发动机维护高度限制。

6.罐20的重量和罐20的结构强度。

7.紧急情况下通往救生艇的通道，应采取额外的安全措施。

有利地，申请人确定，将船10直接设计为氨推进的船舶而不是遵循与现有LNG装置桥接的技术是有益的。

由于尚未有任何船旗国和/或船级社公布的使用氨作为燃料的既定规则，发明人不得不利用他们的发明能力来设计合适的船舶布局，以安全地将氨用作燃料。

在同等的航行条件下，粗略地说，相对于现有船舶所需的量，根据本发明的示例的船舶10可以少使用大约20000m³的压舱水。

虽然以上已经描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，它们仅仅是通过示例而非限制的方式来呈现的。对相关领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明不应受到任何上述示例性实施方式的限制。

本说明书中对任何先前出版物(或从其获得的信息)的引用或对任何已知事项的引用不被、并且不应被视为如下的确认或承认或任何形式的建议，即先前的出版物(或从中获得的信息)或已知事项构成本说明书所涉及的领域中的公知常识的一部分。

附图标记说明

船舶 10

船体 12

上甲板 14

住舱结构 16

推进系统 18

罐 20

上部 22

下部 24

发动机室 26

主发动机 28

货舱 30

Claims (38)

1.一种船舶，包括船体、上甲板、在所述上甲板上方延伸的住舱结构、由氨作为燃料提供动力的推进系统、以及用于储存氨以对所述推进系统进行供应的罐，其中所述罐位于所述住舱结构的后部。

2.根据权利要求1所述的船舶，其中，所述罐完全位于所述住舱结构的后部。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的船舶，其中，所述罐具有等于或大于5000m³的容量。

4.根据权利要求3所述的船舶，其中，所述罐具有等于或大于10000m³的容量。

5.根据权利要求4所述的船舶，其中，所述罐具有约为11000m³的容量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的船舶，其中，所述船舶是用于运输散装产品的载具。

7.根据权利要求6所述的船舶，其中，所述船舶是用于运输干散装产品的载具。

8.根据权利要求6所述的船舶，其中，所述船舶是用于运输湿散装产品的载具。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的船舶，其中，所述船舶是用于运输矿石的载具。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的船舶，其中，所述罐具有在所述上甲板上方的上部和在所述上甲板下方的下部。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的船舶，其中，所述船舶是双尾鳍船舶。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的船舶，其中，所述船舶是单尾鳍船舶。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的船舶，其中，所述罐凹入在所述船舶的发动机室中。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的船舶，其中，所述罐被横向定位成使得所述罐的最长尺寸横向于所述船舶定向。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的船舶，其中，所述船舶包括用于辅助动力的一个或多个氨燃料电池。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的船舶，具有废气锅炉，所述废气锅炉包括从主发动机以及从一个或多个辅助发动机的热回收。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的船舶，其中，所述船舶包括用于供电的电池储能系统。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的船舶，其中，所述船舶包括高压岸电系统。

19.根据权利要求18所述的船舶，其中，所述高压岸电系统是6.6kV岸电系统。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的船舶，其中，所述船舶包括船上排放监测系统。

21.根据权利要求20所述的船舶，其中，所述船上排放监测系统用于监测二氧化碳、NOx、SOx和/或甲烷。

22.根据权利要求20或权利要求21所述的船舶，其中，所述船上排放监测系统具有当排放超过预定水平时被激活的警报器。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的船舶，包括一个或多个双螺杆发动机。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的船舶，包括轴带发电机。

25.根据权利要求24所述的船舶，其中，所述轴带发电机具有动力输出/动力输入(PTO/PTI)技术。

26.根据权利要求25所述的船舶，其中，所述轴带发电机从所述船舶的主发动机产生动力。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的船舶，其中，所述住舱结构为住舱区的形式。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的船舶，其中，所述船舶包括九个货舱。

29.一种船舶，包括船体、上甲板、在所述上甲板上方延伸的住舱结构、由氨作为燃料提供动力的推进系统、以及用于储存氨以对所述推进系统进行供应的罐。

30.根据权利要求29所述的船舶，其中，所述罐位于所述住舱结构的后部。

31.根据权利要求29所述的船舶，其中，所述罐位于所述住舱结构的下部、右舷、左舷或前方。

32.根据权利要求29至31中任一项所述的船舶，其中，所述罐凹入在所述甲板中。

33.根据权利要求29至31中任一项所述的船舶，其中，所述罐被安装在所述甲板上。

34.一种用于运输散装产品的船舶，所述船舶包括船体、上甲板、在所述上甲板上方延伸的住舱结构、由氨作为燃料提供动力的推进系统、以及被构造用于储存氨以供应所述推进系统的罐，其中，所述罐位于所述住舱结构的后部，并且包括在所述上甲板上方的上部和在所述上甲板下方的下部。

35.根据权利要求34所述的船舶，其中，所述罐完全位于所述住舱结构的后部。

36.一种用于运输散装产品的船舶，所述船舶包括由氨作为燃料提供动力的推进系统和被构造用于储存所述燃料的罐，其中，所述罐位于所述船舶的后端并延伸穿过船的上甲板并且进入船体中，并且充当压舱物从而减少所述船舶所需的压舱水量。

37.根据权利要求34至36中任一项所述的船舶，其中，所述罐包括多个加强板以增加所述罐的疲劳强度。

38.根据权利要求34至37中任一项所述的船舶，其中，所述罐至少部分地凹入在所述船舶的发动机室内。