大连船舶重工集团有限公司赵晓玲获国家专利权
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龙图腾网获悉大连船舶重工集团有限公司申请的专利一种C型独立储舱总体方案确定方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119079054B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411154616.4,技术领域涉及:B63B71/00;该发明授权一种C型独立储舱总体方案确定方法是由赵晓玲;李文贺;马俊;张欣欣;吴斌;孙鹏;秦明;曲智;年继业;陈立;吴楠;王晓阳;李家彤设计研发完成,并于2024-08-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种C型独立储舱总体方案确定方法在说明书摘要公布了:一种C型独立储舱总体方案确定方法,首先根据储舱舱壁材料密度及内部液货密度,确定储舱沿长度方向的载荷分布特征,基于载荷分布特征,确定鞍座布置位置计算方案,再根据船舶尺寸特征及储舱结构受力特征,初步确定储舱半径、储舱长度及鞍座布置位置优选区间,进而优化鞍座布置位置及储舱长度、储舱半径,计算不同方案下的液货舱蒸发率,确定最终设计方案。本发明基于目标舱容需求及目标船基本限制条件,可快速实现对C型储舱半径、储舱长度、鞍座布置位置的确定,得到兼顾结构安全性和经济性的储舱总体方案。
本发明授权一种C型独立储舱总体方案确定方法在权利要求书中公布了:1.一种C型独立储舱总体方案确定方法,其特征在于,C型储舱由中部的直筒段和两端的封头段组成,直筒段为横截面呈圆形的筒状结构,封头段呈球碗状,直筒段两端和封头段对接后,焊接成一体,在直筒段底部对称设置有两个鞍座,C型储舱总体确定方法如下: S1:根据储舱舱壁材料密度及内部液货密度,确定储舱沿长度方向的载荷分布特征,分别计算直筒段的载荷分布和封头段的载荷分布; 直筒段长度为L,直筒段均布载荷qL计算公式如下: 式中, t为筒体平均壁厚,初始值由下式计算得到;对于LNG储舱,t不小于0.02m;对于CO2储舱,t不小于0.05m; Ri为C型储舱内半径;可由初始设计图纸得到Ri_0; ρc为C型储舱内液货密度,根据储舱内部拟装载的液货类型确定; ρm为C型储舱容器材料密度,根据储舱舱壁选用的材料类型确定; R为直筒段内外半径平均值,R=Ri+t2; P0为储舱设计压力; σm为储舱材料对应的许用应力; 封头段长度为H,封头段总载荷QH可由下式计算得到: 将封头段等效为与直筒段等直径的直筒段,均布载荷为qL,则封头段长度H的等效长度L0计算公式如下: S2:基于载荷分布特征,确定鞍座设置位置; S2.1:首先选取任意位置设置两个鞍座,两个鞍座对称设置,计算此时鞍座的支反力,鞍座距离直筒段端部距离为A,根据封头段及直筒段的载荷分布情况,计算鞍座处的支反力Q为: S2.2:其次,计算鞍座及储舱跨中处的弯矩,结合S1中沿储舱长度的载荷分布情况,及步骤S2.1中鞍座处支反力情况,计算鞍座处的弯矩为: 储舱跨中处的弯矩为: S2.3:最终计算储舱尺寸下的鞍座设置位置,根据静力平衡,储舱跨中处弯矩与鞍座处弯矩相等: |Ma|=|Mb| 即有: 从而计算得到鞍座距离直筒段端部距离A: 进一步计算得到两鞍座之间的距离X: S3:根据船舶尺寸特征及储舱结构受力特征,初步确定储舱半径、储舱长度及鞍座设置位置优选区间; S3.1确定储舱尺寸优化的限制条件, 储舱尺寸优化的限制条件包括由船型布置提供的限制条件,船舶宽度、舱长、舱室高度、盲区、甲板设备布置,以及由储舱结构受力角度提供的限制条件; 1船型布置提供的限制条件需在储舱总体布置方案确定初期,根据实际船舶设计特征进行确定; 储舱布置在船体甲板下的货舱区时,需满足: -由船舶舱长确定的储舱外径范围:储舱外径在长度方向距离横舱壁处的结构件不小于700mm; -由船舶宽度确定的储舱外径范围:储舱外径在船宽方向距离其附近的船体结构不小于700mm; -由船舶舱室高度确定的储舱外径范围:储舱外径在高度方向距离底部船体连续纵向构件的最小距离不小于920mm,高度方向距离顶部船体强横梁面板的最小距离不小于强横梁面板宽度的一半; 储舱布置在船体甲板以上时,需基于现有船舶甲板设备考虑储舱布置位置,且不能影响船舶盲区; 2考虑储舱结构受力特点,对于布置在甲板以上的C型储舱通常限制其储舱长径比γ,γ的优选区间为3~6,γ由下式计算: 即直筒段长度L与Ri之间的函数关系; L=2γRi S3.2:基于储舱尺寸限制条件,得到储舱内半径Ri及储舱直筒段长度L的优选区间,进一步确定鞍座设置位置, 1计算储舱内半径Ri优选区间及直筒段长度L: 根据目标舱容需求V,储舱舱容与储舱尺寸之间的关系可表示为: 根据长径比γ表达式,计算得到长径比γ与目标舱舱容V的关系: 进而得到 根据S3.1中对长径比γ的优选区间为3~6,得到储舱内径Ri的优选区间:Rimin~Rimax,其中 2计算储舱直筒段长度L: 根据目标舱舱容V表达式,储舱直筒段长度L可表示为: 即,根据Ri、V计算得到对应的L值及其优选区间Lmin~Lmax; 3根据S1中公式计算储舱直筒段壁厚t,得到封头段等效长度L0的优选区间L0min~L0max; 4进而可根据S2.3公式计算得到鞍座距离直筒段的端部距离A及优选区间Amin~Amax,两鞍座之间的距离X及优选区间Xmin~Xmax; S4:根据船体强支撑结构布置方案,确定储舱鞍座可行的设置方案;根据确定的鞍座可行的设置方案,及S2中得到的储舱载荷分布特征,开展储舱长度、储舱半径优化设计,得到多种方案; 船体强支撑结构布置方案由船体设计图纸得到,指船体横向强框结构的布置位置; 储舱鞍座设置位置应与船体强支撑结构位置一致,以充分利用船体结构特征,降低储舱带来的额外结构加强设计; 1根据储舱两鞍座之间距离的优选区间Xmin~Xmax及船体强框支撑结构跨距XS,计算得到可行的储舱鞍座距离及可行的设置方案; 可行的鞍座布置方案中,储舱鞍座距离由下式计算: X=n×XS n为船体强框跨距的个数; 2根据确定的储舱鞍座距离X,结合步骤S2中的储舱分布特征,依次计算对应的A、L0、L; 3根据步骤S3.2中的相关公式,计算得到对应的储舱内径Ri; S5:计算S4中每个方案下的液货舱蒸发率,确定最终设计方案; S5.1:计算储舱舱壁不同绝缘材料处的热流密度q, 式中, T1,T2为圆筒壁内、外表面温度,单位K; λ为材料的导热系数,由具体的材料参数决定; Ro为储舱外半径,Ro=Ri+t; S5.2计算液货舱蒸发率 采用简化方法计算液货舱蒸发率BOR,液货舱蒸发率BOR可由如下公式计算: 式中, Q为进入到液货舱的总热量,Q=∑q×S,为罐体外表面不同区域不同材料热流密度q与相应面积S乘积的总和; r为储舱内液货的气化潜热,为与液货相匹配的参数; 将计算得到的各方案液货舱蒸发率进行比较,选出最终的最优方案,即液货舱蒸发率最小的方案。
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