船及其液货舱布置和结构特征

18.2.1　LPG船及其液货舱布置和结构特征

18.2.1.1　LPG船及其液舱布置

LPG船运输的液化气品种，一般都在2～3种。考虑到液化气特性，“国际散装运输液化气船舶构造和设备规则（IGC）”对载运某些货品的液化气船的液舱装货量进行了限制，最大单舱载货量不超过3 000m³，即双筒形总容积不超过6 000m³。在该情况下，只有增加液货舱数目或用三叶型品字式液罐去解决。但日本名村造船2002年建造的22 700m³“QUEEN ZENOBIA”号半冷半压式LPG船设计了尺寸大型化的配置在该船中央部的2号液罐容积达到8 400m³，为世界最大的双筒形液罐。

IGC规则对液货舱位置有严格的规定以防止泄漏，其中之一是液货舱的任何部位离船壳外板不小于760mm，或机舱设置有液舱（如油舱等）其纵隔壁均应位于规则要求的自舷侧量起1/5的船宽的破损范围之外，以提高船抗沉力。另外，还要考虑液罐吊装时，罐体绝缘层外表面和船体横向构件之间有一定空隙（单侧最小约100mm）。

LPG船绝大多数液舱是沿船长纵向布置，其优点是能最大限度利用船宽去安放舱容利用率最高的双耳型圆柱（锥）液罐，同时使液罐的吊装方便；但是对船宽B＜20m的液化气船，液罐布局则以纵横交替为多；对不采用双圆柱形液罐的中小型液化气船，可适当采用横向布置。图18.2－1和图18.2－2分别为半冷半压式LPG船的全船布置图和某半冷半压式LPG船的液舱布置图。

图18.2－1　半冷半压式LPG船全船布置图

图18.2－2　某半冷半压式LPG船液舱布置图（俯视图）

18.2.1.2　LPG船结构特征

1）结构型式

考虑到存在低温区材料冷冲击韧性敏感问题，结构材料不允许或尽量少用低合金钢。因而，LPG船货舱区底部和甲板结构一般均为纵骨架式，而舷侧大多采用横骨架式。选用纵骨架式的优点在于其空船重量指标先进，要比横骨架式重量减轻约6.5%；但在校核组合装载情况时，必须满足总纵强度和刚度要求。

根据规范冰区加强要求，在中小型LPG船的结构设计时，都应考虑在上下边水舱之间设置根据规则计算选取合适的构件（中间肋骨）尺寸，由于船型小，注意施工工艺的可操作性。

日本川崎重工2006年建造的79 200m³全冷式LPG船“海兰花”号货舱区底部为双层底结构，LPG液舱处的船体结构设计为兼用双层护壁。

2）温度分布和钢级选择

国内设计建造半冷半压式LPG船载运的液货温度有－48℃和－104℃（装运乙烯）两种，尤以后者在船舶液舱加载时，温度场变化产生的热应力对船体钢材产生影响是不容忽视的，应选用相应的钢级，常见为：液罐鞍座，E级；下（上）边水舱，B级（A级）；甲板及船壳，A级；横舱壁，B和D级。

韩国23 000m³全冷式LPG船的设计温度为－50℃，液货舱采用大型全冷式A型独立船用液舱，钢板材料为德国进口低温钢NV2－4，其厚度范围为10～40mm。

日本79 200m³LPG船“海兰花”号除根据在液舱泄漏情况下，按日本海事协会钢船规则所规定的温度条件设计外，还进行了能满足美国海岸警卫队挂外国旗船（包括阿拉斯加）规则所要求的温度条件的船体各部分的温度计算，选用了适应该温度的具有充分韧性的钢种，因此，可以进入阿拉斯加港口。

3）舯剖面

系列船研究表明，针对LPG船特征，它虽不同于有大舱口的散货船，但在各液罐气室凸出甲板处，开口对结构强度的削弱也不得忽视。这是由于该横剖面甲板条被削弱，局部应力剧增，为此，开口间甲板条板也应加厚，例如从原10mm突增到16mm，以满足局部强度要求。图18.2－3是全压式LPG船液舱典型舯剖面图。

图18.2－3　全压式LPG船液舱典型舯剖面图

4）无甲板弱结构状态下水

大、中型LPG船由于货舱区甲板未设计成升高甲板（个别船除外），在吊液罐时甲板结构还不能安装，船舶仍处于无甲板弱结构状态，使船体结构严重减弱，舯剖面甲板模数剧减，难以依常规从船台和船坞下水，国内某船厂在国内首次采取控制变形措施，成功解决了无甲板弱结构下水难题。

5）液舱类型对LPG船结构的特殊要求

全压式LPG船将液舱置于船舱内，中小型LPG船还可在上面覆以凸起甲板（升高甲板）。

半冷半压式LPG船其模式不同于全压式LPG船，大型半冷半压式LPG船采用类似于通常散货船结构型式，即设置上边水舱和下边水舱型式。LPG船还有一个显著特点是液货舱同船体之间有一个充有0.03MPa干空气或氮气的空舱分隔开，以防止船体变形。

全冷式LPG船主要设备为A型独立液舱，这种液舱的设计采用与船型相吻合的外形，充分利用空间以扩大液舱的舱贮能力。