液化气体船独立液舱的疲劳与断裂寿命预测

随着低温、高强度钢和薄板在液化气体船上的广泛应用,使得液舱结构安全性问题愈发严重,传统的强度评估方法已经不能满足产品设计的特殊要求,基于断裂力学的疲劳寿命评估已成为液化气体船结构安全评估的主要手段。本文选取江南造船自主研发的超大型乙烷运输船为研究对象,其独立液舱的舱体采用低温镍钢5Ni材料,可运载温度低至-104℃的乙烯、乙烷和丙烷等货品,需满足IGC CODE,USCG和船级社规范等要求。本文采用BS7910失效评定方法和Pairs裂纹扩展速率计算公式,完成液舱结构初始表面裂纹扩展至贯穿型裂纹,再产生结构断裂失效损坏的寿命预测,为超大型乙烷运输船的自主研发提供一种有效的技术途径。     

采用C型独立液货舱的超大型乙烷运输船(VLEC)研究

美国的页岩气繁荣发展在中短期内将造成乙烷供应的不断增长,将带来对欧洲及亚洲地区大宗出口的机遇;而全球乙烷运输需求的增长和船东对船舶经济性要求的提高,让超大型乙烷运输船(VLEC)应运而生。论文对VLEC的船型方案进行了比较分析,重点研究采用C型独立液货舱围护系统的VLEC的液罐设计方法,通过对采用碟形封头的总舱容为81 500 m3和采用球形封头的总舱容为75 500 m3的VLEC船型进行方案设计和研究,论证了论文提出的采用C型独立液货舱的超大型乙烷运输船这一方案的可行性。     

江南造船建造的全球最大VLEC正式命名

2022年2月10日,江南造船建造的全球最大99000立方米超大型乙烷运输船(VLEC)"PACIFIC INEOS BELSTAFF"号在美国得克萨斯州休斯敦正式命名。该型船是江南造船自主研发设计的船型,属于江南"Panda(熊猫)"系列,设计总长230.0米、型宽36.6米、型深22.5米、配有4个江南造船具有自主知识产权的"BrilliancE"B型液货舱和2个C型甲板罐,最大舱容达99000立方,是世界上首次采用B型舱且舱容最大的VLEC。     

MARK III 型LNG模拟舱结构安全评估及优化设计研究

液化天然气（Liquefied Natural Gas）运输船的建造技术复杂，货物维护系统（Cargo Containment System） 种类繁多，船上 LNG 常采用低温高压的储藏方式，该方式对储舱结构强度以及货物维护系统的 变形要求非常高。本文采用有限元方法， 对根据行业规范设计的 MARK III 型 LNG 模拟舱结构进行结构 强度安全性评估，并在满足 LNG 模拟舱结构承载能力要求的基础上，对 MARK III 型 LNG 模拟舱进行结 构优化设计研究，为今后 MARK III 型 LNG 运输船的船体结构设计和优化提供可靠的技术支撑。     

C型独立液舱支承结构接触载荷计算方法

为准确地考察、分析液化气船C型独立液舱支承结构区域的载荷传递及应力分布,根据最新的《国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则》及船级社规范的要求,采用支承区域非线性接触分析方法,选取37500m3乙烷运输船作为研究对象,建立液舱有限元模型,对独立液舱的支承区域进行非线性接触分析,并将该方法与基于杆单元模拟的线性静态分析方法进行对比,获取C型独立液舱结构与层压木的受力特征。计算结果表明,采用非线性接触分析方法所得结果的精度更高。     

重质液货晃荡载荷作用下薄膜型VLEC液货围护系统响应研究

随着美国页岩气中乙烷的大量出口,VLEC(超大型乙烷运输船)将成为新造船市场的热点,而薄膜型液货围护系统(CCS)的超大型乙烷运输船(VLEC)应该是大势所趋。高密度货物和大尺寸液舱造成了液货静压力和晃荡冲击压力的增加,提出了新的问题,VLEC液货围护系统的强度能否抵抗增加的晃荡冲击载荷。本文首先利用非线性有限元法计算分析液货围护系统在不同边界条件下的极限强度。然后运用CFD分析法对液舱晃荡问题进行数值分析,确定危险晃荡区域和晃荡载荷。最后对液货围护系统在液舱晃荡分析确定的危险工况进行响应分析,验证了围护系统的可靠性并归纳了一些重要结论。     

液化天然气运输船关键技术研究综述

本文详细介绍液化天然气运输船的种类,并对不同种类液化天然气运输船的特点进行分析对比。重点分析液化天然气运输船的关键技术,归纳为低温绝热技术、耐低温深冷性能材料、液舱晃荡分析技术、动力推进系统、建造安装平台技术、装卸货管路系统等6个方面。最后给出LNG运输船的未来发展方向,并指出加快攻克关键技术难点、拥有中国自主的大型液化天然气运输船关键技术,将会极大地增强我国高附加值船舶工业的研究和制造能力。     

液化气体船液舱结构的疲劳可靠性分析

本文根据结构可靠性理论的基本原理,并按照 IGC 规则的有关要求,研究了液化气体船液舱结构的疲劳可靠性问题,给出了用一阶二次矩方法计算液舱疲劳寿命可靠度的迭代流程。本文还根据“破坏前渗漏”准则,研究了裂纹穿透液舱壁出现渗漏后液舱可靠度的计算问题。此外,文中对若干影响液舱结构疲劳可靠性的重要不确定因素作了分析和讨论。     

LNG SPB型独立液货舱设计分析

为实现LNG储存系统的国内自主建造,对现有主要LNG液货舱型进行对比,从市场前景、经济性、技术要点和国内适应性等方面分析,考虑选择SPB型舱为未来国产化的主选。以一艘6 000 m3LNG运输船为目标船型进行SPB型舱设计,依据国际公约和国内规范,采用有限元软件ANSYS和Abaqus对设计方案进行计算分析,以确定设计样舱的应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性,为样舱制造提供技术参考。     

新修订的IGC规则对37,500方LEG运输船破舱稳性的影响研究

提要：新修订的IGC规则对液化气船压载航行状态的破舱稳性提出了明确的要求,本文针对压载工况纳入破舱稳性计算中初始工况的问题,对江南造船(集团)有限责任公司自主研发的全球最大型液化乙烯气体运输船——37,5000方LEG运输船进行了破舱稳性方面的计算研究,得出了新要求对该船的破舱稳性计算结果的影响,并通过调整压载水装载方案,对不满足新修订的IGC规则的破舱稳性的工况作出了改进,并满足了这一新的基本要求,保持了江南造船在液化气船研发领域的技术领先优势,为公司后续接单做好了技术准备。     

沥青船独立液货舱垫块布置设计优化与选取

以17 000 t沥青船为例，研究沥青船独立液货舱垫块的布置设计优化与选取。针对当前沥青船市场两种主要的垫块ULEPSI和FEROFORM，基于法国船级社（BV）的舱段有限元分析方法进行垫块的受力分析，对两种垫块的布置设计进行优化，并对两种垫块的选取进行分析。该研究可为其他沥青船独立液货舱垫块的布置设计提供参考。     

B型独立液货舱LNG船的温度场分布

本文以170000m3B型独立液货舱LNG船为研究对象，基于热力学方法，通过对液货舱传热模型合理简化和对流换热系数的数值迭代计算，针对该B型独立液货舱LNG船进行稳态温度场分析，依据温度场分布进行货舱区船体结构钢级选择，并进一步研究外界环境温度以及装载工况对整个货舱区船体温度场分布的影响，从而为B型独立液货舱以及类似LNG船液货舱结构设计提供指导。     

小型液化气船C型独立液舱内鞍座处加强环设计研究

C型独立舱型式的小型液化气船,其液货系统（含液货罐）的设计是难点。液货罐的自身质量和液货质量由与船体相连的两道鞍座来承受,罐体内部的加强环则承载了鞍座处的支反力,因此鞍座处加强环的强度尤为重要。文中提出了一种在设计初期确定鞍座处液罐内加强环尺寸的方法,并采用有限元分析法验证了该方法的可行性。     

C型独立液货舱机械应力释放试验计算

介绍13 000m3 LPG船采用低温碳锰钢建造的C型独立液货舱,阐述建造过程中的静水压力试验和机械应力释放试验计算过程,并采用有限元方法进行计算校核,试验结果表明所建造的C型独立液货舱符合IGC要求。     

中小型LNG船货罐鞍座及附近船体材料分布研究

C型独立液货罐是中小型LNG船的主要液舱形式,属于半冷半压式容器。由于贮存LNG的液货罐处于低温状态,且因与船体相连的鞍座支撑,在鞍座及附近船体上就会形成温度梯度,故有必要对鞍座及附近船体结构进行温度场分析,以确定其材料分布。提出了对该C型独立液货罐鞍座及其附近船体结构热分析的方法,认为鞍座及其附近船体处在低温液货、海水与空气3种流体介质中,通过船体与3种流体的对流换热及其与层压木之间的热传导达到热平衡。借助ANSYS有限元软件,给出有限元热分析模型的简化和对流载荷的施加方法,以确定鞍座及其附近船体结构的温度场分布,结合材料的最低许用设计温度确定鞍座及附近船体结构材料的合理分布,以防止材料发生低温脆性破坏,并给出具体实例。     

12500载重吨重吊多用途船破损稳性研究

在保证大开口货舱功能需求的前提下,研究12 500载重吨重吊多用途船的破损稳性,使其满足分舱指数要求。对货舱数量、边舱数量、边舱宽度、水密二甲板分隔高度、双层底高度、压载水舱型式等各因素进行定性分析,获得各因素对该船破损稳性的影响趋势,指导该船的破损稳性设计。同时也评估了机舱区域船底破损,使其满足公约的要求。最终得出同时兼顾船舶功能和破损安全的设计,对类似的万吨级重吊多用途船的开发具有借鉴意义。     

基于内聚力模型的X65管线钢稳定裂纹扩展研究

断裂破坏是海工结构中主要的失效模式之一。对管线钢管的断裂韧度评定以及其裂纹扩展行为的模拟研究,对于评估管道结构的安全性、结构完整性有重要的指导意义。在众多用于模拟裂纹大变形稳定扩展的理论中,内聚力模型方法(CZM),对大范围屈服的断裂行为分析十分有效。它具有强大的物理基础以及可在数值方法中逐步实现的适应性。鉴于此,文章运用CZM模型对X65管线钢双引伸计法的断裂韧度试验进行模拟,对比计算与试验结果。研究了不同CZM模型参数对模拟结果的影响,并优化了模型。用其作为计算模拟预测X65管线钢稳定裂纹扩展行为的方法,可替代部分实验来完成可靠性评估。     

83000m3VLGC低温钢焊接工艺及无损探伤方案研究及实施

论述了国内首制系列83000m3液化气船A型液舱及次屏蔽低温钢焊接生产过程中需解决的关键工艺问题,进行了A型液舱及次屏蔽低温钢的焊接工艺研究、试验,焊接见证板的设置、力学性能检验等工艺要求及无损探伤方案等方面的研究,并对相关图纸提出了指导性意见并形成标准,为该系列船的顺利建造及交船提供了技术支持。     

超大型矿砂船平直分段模块化建造新工艺研究

摘要：以超大型矿砂船为例,根据货舱区域的结构特点,对平直分段采用肋板压入法新工艺,形成平面分段流水线制作工艺,使超大型矿砂船的货舱平面分段实现标准化、模块化作业。     

液化气船支承区域温度场分析计算及对比

液化气船独立液舱支承区域的热传递过程活跃,相关钢结构的温度处在更低的水平,在结构设计中必须进行温度场分析计算,以保证结构的可靠性和安全性。通过深入研究液化气船支承区域的热传导过程和原理,并使用热阻法和有限元直接计算分析法,对C型独立液舱支承区域温度场进行分析求解,并进行比较分析。经计算结果分析比对,两种计算方法各有优势亦有不足之处,为温度场的计算分析提供参考。