型式和结构

18.2.2　LPG船液舱（罐）型式和结构

按IMO规则，液化气船的液舱（罐）分成下列五种类型：独立液舱、整体液舱、薄膜液舱、半薄膜液舱、内层绝热液舱。LPG船以独立液舱应用得最为广泛。

独立液舱即自身支持的液货舱系统，是指液货舱本身是独立的，它不构成船体机构的一部分。液货舱本身并不直接固定于船体的结构上，而是在受热时可自由伸长滑行于支撑座上，并由支撑座将力传递至船体，对船体强度不起作用。根据液舱本身结构与其设计蒸气压力的不同，独立液舱又可分为A型独立液舱、B型独立液舱（罐）、C型独立液舱（罐）。

18.2.2.1　A型独立液舱

它是自身支持的棱柱型，属于重力液舱。如图18.2－4所示。其舱顶设计蒸气压力不大于0.07MPa，货物在常压下以全冷冻方式运输，工作温度不低于－55℃。

图18.2－4　A型独立液舱示意图

A型液货舱通常用于全冷式LPG船，液舱壳体采用平面板式结构。内部构架采用球扁钢、T型材及纵横舱壁来保证液舱的强度和刚度，参见图18.2－5和图18.5－6。

图18.2－5　全冷式A型独立液舱外形图

图18.2－6　全冷式A型独立液舱内部结构示意图

18.2.2.2　B型独立液舱（罐）

它是自身支持的球形和棱柱形液舱，属于重力液舱。球形液舱如图18.2－7所示。其舱顶设计蒸气压力不大于0.07MPa（B型独立舱也可以是压力液舱，其舱顶设计蒸气压力大于0.07MPa，用于LNG船，球形液舱见图18.1－3，棱柱形液舱见图18.1－2）。设计结构仅要求部分次屏壁（附属屏蔽），货舱处所充满干燥惰性气体N₂，一旦探测到有液货蒸气泄漏即进行惰化。它要进行精确的结构应力分析和模型试验，包括采用有限元，壳理论，某些场合可适当使用框架分析手段。屈曲、疲劳寿命、塑性形变都属考虑范围。

图18.2－7　B型独立液舱示意图

从目前的技术状态来看，B型舱用于LPG实船在我国仍需较长时间。B型舱用于LPG实船建造尚无先例（据说国外近年来非球形B型液舱，如棱柱型也已用在LPG船上）。LNG船B型球形液舱结构示意图见图18.3－1“独立球形液货舱示意图”。

18.2.2.3　C型独立液舱（罐）

它是设计蒸气压力高于0.2MPa的球形或圆柱形压力容器，主要用于半冷半压式或全压式LPG船上，如图18.2－8所示。用于全压式船上时，其设计的最大工作压力应不小于1.7MPa；而用于半冷半压式或全冷式船上时，其设计压力为0.5～0.7MPa及50%真空。C型独立液舱不需要设置屏蔽，技术状态成熟。我国目前建造的全压式和半冷半压式LPG船独立液舱皆属于此范畴。

图18.2－8　C型独立液舱示意图

C型独立舱型式分为：单筒液罐、双筒（双耳）液罐（圆柱形、圆锥形）及三叶型液罐（并列式与品字式）等。图18.2－9所示为圆锥形双筒液罐。设计压力常取1.8MPa，不超过2MPa。

图18.2－9　圆锥形双筒液罐示意图

1）采用C型液舱（罐）的全压式LPG船

在这类LPG船的每个舱内各装一个独立的C型液体气液罐，罐体绝缘层外表面和货舱构件之间有一定空隙（单侧最小约100mm），考虑到货舱总长最终往往是缩小的（误差通常控制在货舱总长的千分之一），而液罐为使容积达到合同要求制造公差往往是正的，可见实际上罐体绝缘层外表面和货舱构件之间在长度方向的间隙比理论间隙还要小得多。

液罐通常以压力容器准则设计，蒸气设计压力大于0.2MPa（表压），呈球形或筒形容器。国内建造的3　000m³全压式LPG船为圆筒形全压式液化气罐，工作压力：17.5MPa，工作温度：0～45℃，材料为高强度钢。由于设计应力取得较低，不需要次屏壁（第二层货物围护）。

2）采用C型液舱（罐）的半冷半压式LPG船

同样采用C型液舱，独立舱内也是各装一个独立的液体气液罐，图18.2－10、图18.2－11分别为半冷半压式C型独立舱液罐外形图及罐体示意图。液罐罐体结构由两个圆柱筒体相交，中间有纵隔舱壁相连的卧式贮罐，近气室的封头一端朝向船艉，每罐上部有两个气室，下部有两个集液井，气室封头上有人孔、泵管及其他管口，罐内有平面止荡舱壁、加强环、平台扶梯及管系，罐外有固定和活动支承鞍座各一只，并附有防浮装置4只，防旋装置4只。图18.2－12是液货舱结构示意图。

图18.2－10　半冷半压式C型独立舱船用液罐外形图