LNG燃料舱结构设计与强度校核

摘要

众所周知，人类正在面临日益严峻的生存环境挑战。目前，世界上的主要能源物仍是煤炭和石油，这些物质在燃烧时会产生大量有害气体。与传统能源相比，LNG被认为是世界上最干净的能源。出于经济性考虑，大型船舶暂时不能将LNG作为唯一燃料。在这种情况下，双燃料主机系统可以作为过度方案使用。SPB(self-supporting, prismatic-ship, IMO type B)是最适合装载LNG燃料的储罐类型。
　　论文的主要内容就是设计一个装载 LNG燃料的SPB型储罐并对其进行强度校核。目标船型为398k DWT矿砂船，储罐容积12500 m3。论文出发点是参照DNV规范等相关资料，对SPB型储罐设计过程中遇到的问题进行陈述和分析。
　　论文主要包括以下四个方面：
　　（1）对比不同类型的LNG储存维护系统，分析各个舱型的优缺点。结合 SPB的特点进行燃料舱的结构设计以及制荡舱壁、绝缘层厚度的选取和支座的布置。主要方法是确定每一设计对结构影响的关键因素并建立直接联系。
　　（2）查阅LNG船舶热分析相关资料，进行舱内空间局部热分析。以简化的方式得到不同装载高度下的温度场，估算船体内壳温度。
　　（3）了解液体晃荡特性，对舱内液体晃荡运动进行分析。分别基于经验公式和瞬态动力学分析软件Dytran估算液体的晃荡固有频率。验证了次规则结构经验公式的适用性，找到了分析不规则容器内液体晃荡固有属性的方法。
　　（4）研读DNV规范，对与结构强度校核相关的几个问题进行讨论。选取典型工况，应用设计波法确定载荷，进行屈服强度校核。找到了基于Patran软件求解船舶处于极限静横倾状态下吃水的办法。对裂纹扩展 Paris经验公式进行分析变形，得到了一种保守但有效的解析解。

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第1章 绪论

1.1 论文研究的目的和意义

1.2 课题的研究现状

1.3 论文的主要内容

第2章 SPB型燃料舱结构设计

2.1结构设计的基本原则

2.2 主尺度

2.3 结构设计

2.4构件规格初步计算

2.5绝缘层

2.6支座

2.7本章小结

第3章 热分析

3.1 概述

3.2 船体内壳温度估算

3.3燃料舱温度场分析

3.4本章小结

第4章 晃荡特性研究

4.1 概述

4.2 晃荡问题的数学模型

4.3 模型范围及属性

4.4 制荡舱壁对晃荡运动的影响

4.5液体晃荡的固有频率

4.6本章小结

第5章强度评估

5.1 概述

5.2屈服校核

5.3裂纹扩展

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢