【正文】 ,半解析 ,半經驗方法相結合 ,波浪載荷和應力水平分析采用相關規(guī)范公式 ,并借助經驗公式 ,雖然理論上不十分嚴格 ,但計算方便 ,適合于工程中早期預報 。 FASS 就是針對不同的船舶類型 ,選定船體結構中交變應力較大節(jié)點計算其疲勞壽命 ,從而確保整個船體結構有足夠的疲勞壽命 [2]。完善已開發(fā)出來的評估系統(tǒng) (已用于散裝貨船的疲勞壽命校核 ,取得了較滿意的結果） ,使之適用于 LPG 船船體結構的疲勞壽命校核。由于 LPG 船是一種新型船舶 ,關于其船體結構的疲勞強度校核 ,常規(guī)規(guī)范中少有涉及 ,很多方面的計算不能用常規(guī)方法解決 ,技術難度較大。 九、液化石油氣船疲勞強度校核方法 （一）前言 近年來 ,船舶市場競爭日益激烈 ,LPG船作為一種高附加值船舶 ,已成為國內外造船市場上的新熱點。為提高液化氣船防范事故的能力 , 積累對應急事故搶險的演練 , 應根據(jù)船舶的工藝特點、設備、法蘭狀況及站區(qū)布置等情況 , 設置專門的事故搶險搶修隊伍 , 配備專業(yè)技術人員、防護用品、消防器材、車輛、通訊工具等 ,制訂切實可行的事故應急方案 , 并定期予以運行 , 使船員熟悉掌握各類緊急情況的處置方法。 4. 制定作業(yè)期間事故應急方案配備急救設備 , 應在易于接近之處放置擔架一付 ,以用于從甲板某一處所抬起受傷人員。 2. 拆接軟管、試漏和掃氣過程應使用惰性氣體作為中間介質 。 8. 出現(xiàn)緊急情況 , 應立即停止裝卸貨作業(yè)。 6. 在整個裝卸作業(yè)中 , 所有固定式氣體探測設備均應工作 。 5. 防止造成污染。煙囪上的火星熄滅器或金屬網位于良好狀態(tài) 。 2. 船舶白天懸掛“ B”字旗 , 夜間顯示紅色環(huán)照燈 , 裝卸作業(yè)顯示國際信號“ RY”旗 , 甲板兩舷醒目處放置告示牌 。 9. 應急設備的準備情況。 7. 起初的卸貨速度 , 穩(wěn)定后的卸貨速度及溫度壓力表的指示情況 。 5. 船岸間的通訊和聯(lián)系的方式 。 3. 裝卸作業(yè)值班人員的安排情況 。 1. 船岸檢查表的填寫情況 。液化氣船舶在港裝卸作業(yè) , 歷來是我們安全監(jiān)督管理的重點。 第五、消防員裝備的檢查 為了保護從事裝卸作業(yè)的人員 , 在考慮了貨品的特性后 ,應對船員提供包括眼睛保護在內的合適的保 護設備。 3. 化學干粉滅火系統(tǒng)。 滅火系統(tǒng)中所有的管子、閥門、水槍以及其他附件 , 應能耐海水腐蝕 , 還應能耐火災的影響。 第四、貨艙區(qū)域內消防系統(tǒng)檢查 1. 消防水總管設備。 ３１ 2. 其設計爆破壓力應不低于作業(yè)時所承受的最大壓力的 5 倍 。液貨艙的底座與船體連接處無明顯的腐蝕及其它變形的情況。凡有收付作業(yè)發(fā)生 , 應詳細作好儲罐收付記錄和操作記錄 。壓力高于 , 且溫度在 35 度以上時 , 應開啟噴淋裝置進行冷卻。正常操作時應打開氣相平衡閥使各儲罐氣相連通 , 達到壓力平衡 ,檢查內容為 : 各部儀表、閥門、管線、緊急切斷裝置。泵未停止時 , 不得關閉系統(tǒng)閥門 , 以防止憋壓。 5. 在雷電等惡劣天氣禁止裝卸作業(yè)。不準使用汽油、苯類沖洗地板、設備零件。 4. 船上的安全設施必須完好。 3. 靠泊時 , 不準使用明火、嚴禁吸煙、煙筒必須安裝火星熄滅裝置。為避免船舶作業(yè)時發(fā)生移動 , 所有纜繩調節(jié) 收緊。 （二） 液化石油氣裝卸作業(yè)前檢查 第一、船舶裝卸液化石油氣應遵守的規(guī)定 1. LPG 船應嚴格按碼頭信號靠泊 , 未得到?？啃盘柌坏每坎础τ谑状蔚礁鄯至鞯拇?, 由各海事處建立首次到港分流的液化氣船舶現(xiàn)場檢查制度 , 登輪檢查該船的安全和防污設備狀況 ,了解船舶的適裝和適航情況 , 對不符合規(guī)定的船舶在未糾正缺陷達到規(guī)定的要求前 , 禁止在本港裝貨 , 同時建立首次到港液化氣船舶現(xiàn)場檢查檔案。 （一）首次到港船舶檢查 通過對第一次到港船舶進行檢查、建檔 , 加強對液化氣船舶的監(jiān)督管理。 因此，為了保證液化氣的安全運輸 , 各國主管機關都制定了嚴格的技術規(guī)范標準 , 在船體結構和船舶設備方面加強要求 , 國際海事組織也制訂了規(guī)則標準 , 如 IGC code和 GC code。 第二、安全問題管理 液化石油氣 (LPG) 是碳氫化合物的混合物 , 其主要成分是含有三個碳原子和四個氫原子的碳氫化合物 , 即 : 丙烷、丁烷 , 但由于生產和凈化的原因 , 還含有異丁烷、丙烯、 1 丁烯、順式 2 丁烯、反 ２８ 式 2 丁烯和異丁烯六種成分。對于全冷式 LPG 運輸船 ,因為 LPG 比 LNG 難以蒸發(fā) ,為了縮短升溫作業(yè)時間 ,要在罐體底部裝設噴射管 ,以吹送熱氣。接著 ,向液貨罐內吹入較暖的貨物氣體 (熱氣 ),使殘存的貨液蒸發(fā)。 (Stripping/Warming)在為了進行貨罐內檢查及修理等工作而實施的氣體排放作業(yè)開始之前 ,將進行清艙及升溫作業(yè)。 ： 卸貨作業(yè)由本船的泵來實施。對于全壓式船也有依靠水噴霧來實現(xiàn)冷卻目的的。 ： 載貨航行中的貨物作業(yè)主要是貨物溫度和壓力的控制 :對于全冷式及冷壓式液化氣運輸船 ,主要操作就是在航行過程中控制液貨的溫度和壓力 :LNG船要依靠蒸發(fā)氣體的燃燒 。 (Loading)將液貨由陸岸上的泵打入液貨罐的過程。指在惰化作業(yè)后 ,將貨罐、管路裝置及隔熱艙等部位內存在的惰性氣體用液貨蒸 氣來更換的作業(yè)。惰性氣體可由本船設備或陸上設備中任何一方來供給 ,但是為了供補充和緊急惰化使用 ,本船的設備應能供給某種數(shù)量的惰性氣體。 (Inerting)指在空船裝貨前和卸貨后將惰性氣體送入貨罐、管路裝置及隔熱艙等部位 ,使氧氣濃度降低到規(guī)定的界限以下、避免爆炸的作業(yè)。但是必須注意 ,在某些區(qū)域內有水分殘留 (有少量水分殘存、部件表面浸濕、隔熱材料中含有過量水分等 )時 ,僅用低露點的惰性氣體取代空氣是不夠的。但具有典型代表意義的液化氣運輸船的操作主要有以下幾個環(huán)節(jié) : (orying)指除去液化氣貨罐、管路裝置及隔熱艙等部位水分并降低該處所的露點以防止水分生成的作業(yè)。通過計算結果和模型試驗結果的對比分析，兩者結果是一致的，說明 CFD 軟件計算是可靠的，其結果完全可以作為線型優(yōu)化的依據(jù)，并對船舶優(yōu)化設計，提高快速性能有很大幫助。超過了 kn 的立項航速，并接近了韓國的最優(yōu)船型的速度。再看艉部，艉部的兩個線型區(qū)別如圖 15，伴流分布如圖 16，可以看出第二個線型的伴流均勻程度稍微得到了提高。從自由面的波形圖上（圖 14）可以看出，改型的很大一部分區(qū)域均比初步線型降低了 50％以上的波高。初步線型球鼻較低，因此優(yōu)化時提高了球鼻高度以改善肩波。 圖 8 粘性計算網格劃分 ２２ ２３ （ 4）線型優(yōu)化 以上分析表明該基本線型艏部興波有些偏高，尾部伴流均勻。可以看出伴流分數(shù)在槳盤面上半部出現(xiàn)峰值，分布也較均勻，屬于正常伴流分布形態(tài)。從壓力分布圖（圖 10）看，有明顯的舭渦產生。黏性阻力的計算采用固定自由面下求解 RANS 方程，在前面非線性計算得到的自由面條件下進行黏性阻力計算，計算域縱向從船中開始，船尾到 個船長位置，橫向取 ２１ 個船長，網格數(shù)取 120 60 30，見圖 8。 １９ ２０ （ 3）后體線型分析 后體線型應用粘性流計算結果進行分析。在設計吃水時，航速為 時的波形分布形態(tài)和特征有待改進，見圖 2，進一步考察 wavecut 圖，見圖 6，波高有些偏高，后體的興波明顯夸張，因為流體在艉部有分離產 生，所以應用勢流計算的結果對前體線型進行分析。計算結果的精度與流場特性的捕捉在很大程度上取決于網格質量，特別是自由面上的網格數(shù)量、大小、形狀和分布，見圖 3。 １８ （ 2）前體線型分析 通過興波阻力計算考察前體線型。艉部流場是求解黏性流的 RANS 方程的計算結果，采用 k的湍流模型，該湍流模型避免使用壁面方程，比傳統(tǒng)的 k模型能更好地捕捉艉流場特性。艏部主要通過波形分布，壓力分布以及興波阻力的大小來判斷線型的優(yōu)劣，這些流場信息是應用基于勢流理論的計算結 果。 在初步線型確定后，進行以快速性為目標的線型優(yōu)化工作。各阻力成分都很敏感地影響總阻力的大小，如去流段設計不當則可能因嚴重界層分離而導致相當大的黏壓阻力。 在初步線型的局部處理中已兼顧了快速性的要求，并對球艏、前肩、去流段以及艉形作了反復權衡。從江南線型數(shù)據(jù)庫找到一條較為匹配的船做母型船，并考慮了 A 型液艙的大小、形狀，以及為滿足多貨種裝載對滿載時縱傾要求后，經過反復匹配，得到了以母型船為基礎修改而成的初步線型。液艙形狀和線型匹配將是一個復雜的迭代 １６ 過程，在主尺度的限制條件下平行中體盡可能地長和瘦削，以取得更大的貨艙容積和快速性； （ 2）不同的貨物比重、浮態(tài)，要求這類 船的線型要兼顧多種裝載狀態(tài)（多種吃水）下的快速性； （ 3） B（型寬） /T（吃水） 屬淺吃水船，要兼顧淺吃水下的船舶特點； （ 4） LPG 船是艉機型船舶，機艙內設備多、容量大，因此艉部型線要確保各種機電設備的布置。 1. 初步線型設計 在主尺度確定后，進行線型的設計工作。因此首先權衡液 艙大小、形狀以及浮態(tài)的要求，然后考察其快速性。目標船的航速目標介于韓國最先進船舶和母型船之間，為 ，最后達到 ，而國外同類最優(yōu)秀船的航速是 kn。在同樣吃水時，目標船要比母型船大 １５ 2020t左右。應用 CFD 技術對 VLGC 線型進行了研制和優(yōu)化，應用結果表明最終的航速明顯超過了原來的參考線型，也超過了立項的目標航速，接近了國外優(yōu)秀船型。 ③ 實施對空放散降低了泄漏點壓力，便于堵漏。 (5) 工藝的優(yōu)點 ① 此工藝流程簡單，啟動迅速，見效快，易于 實現(xiàn)，能起到應急作用。此時從泄漏點噴出的主要是水而不是純 LPG，再采用具他方法堵漏。如果泄漏點裂口較大無法形成冰堵，繼續(xù)向儲罐內注水。 (4) 工藝的實施 生產中一旦發(fā)現(xiàn)泄漏，找到泄漏點后，當判斷其他 方法難以實施時，立即開泵注水。 LPG 常溫下飽和蒸氣壓較高，約 0． 4 MPa～ 0． 8 MPa，所以選泵時應選取揚程較高的泵，確保使水順利進入儲罐。 (3) 工藝流程 水泵與消防水管和消防水池相連，確保供水的連續(xù)性和可靠性。 (2) 工藝原理 由于液態(tài) LPG 比水輕，如果儲罐底部閥門、法蘭及連接件處發(fā)生泄漏，可以通過工藝管道向儲罐內注水，用水托起 LPG，使 LPG 與泄漏點隔離，降低 LPG 泄漏到周圍環(huán)境中 的可能性 [2， 3]。 ③ LPG飽和蒸氣壓較高，氣化速度快，在由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)過程中，短時間內可吸收大量的熱量。易擴散，LPG爆炸極限約為 2％～ 9％，爆炸下限較低一旦發(fā)生泄漏， LPG 可以 １３ 在小范圍內很快形成爆炸性混合氣體，非常危險。為將長興重工打造成世界 VLGC 建造中心，上海外高橋造船有限公司已在 VLGC的基礎上，完成了更為綠 １２ 色環(huán)保、更具市場前景的升級船型 — 萬立方米 VLGC 的改進和研發(fā)，并已與目標船東簽訂了建造意向書，力爭保持 VLGC 設計和建造的領先地位，進一步增強在細分高端市場的競爭力。該船滿足了國際海事最新的環(huán)保要求，其綜合性能略優(yōu)于韓國船廠的同期水平，入級英國勞氏船級社 。 此次為挪威 Frontline公司量身定制的 萬立方米 VLGC，由中船集團旗下的上海外高橋造船有限公司控股子公司長興重工有限責任公司承建，江南造船 (集團 )有限公司承擔研發(fā)。 VLGC 可裝載乙烯、甲烷、乙烷等多種液化石油氣體，是目前液化石油氣船家族中載運量最大的一種，也被國際造船界公認為危險系數(shù)高、建造難度大的復雜船型。 １１ 中新網上海 1月 13日電 (何寶新 )中國首次自行研發(fā)、設計、建造的 2 艘 萬立方米超大型全冷式液化石油氣運輸船 (以下簡稱“ VLGC” )13日在上海長興島造船基地簽字交付。 2. 國內報道： 江南造船（集團）有限責任公司制造的 22020m3半冷半壓式液化氣船能同時裝 運三種不同密度的液化氣和部分化學品，最低設計工作溫度 104℃，最大壓力 。該船主要用于運輸丙烷、丁烷、無水氨等貨物，采用 IMO 獨立 A型貨艙結構， 4個貨艙均為棱形，材料為碳錳合金鋼，液艙溫度最低可降低至零下 48℃?？傞L： ，垂線間長： 米，型寬： ，型深： 米，吃水： ，總噸： 47027總噸 載重量： 54135 噸，主機型號：川崎制造 MAN Bamp。為了提高船舶的通用性 ,許多乙烯船也可以運輸液化 １０ 石油氣。船上設有再液化裝置 ,有雙層船殼 ,可以采用 A 型、 B 型和 C 型獨立液艙。乙烯的沸點為一 104℃ ,采用全冷凍方式運輸。今后趨勢可能提供更高的液艙隔熱 ,設置再液化裝置和采用內燃機主機。現(xiàn)有的液化天然氣船上均不設再液化裝置 ,而是將沸騰的貨物用作船舶燃料。由于液化天然氣的大氣沸點為一 162℃ ,故其運輸時的冷卻溫度一般為一 1“℃ ,液艙必須采用鋁、 9%鎳鋼等耐低溫的材料制成 ,因此造價很高。這是一種專用于運輸液 化夭然氣的船舶。但需設置液艙絕熱層和再液化裝置。一般設計壓力為 300~700KPa