B型舱——VLEC 的最佳选择
– BrilliancE®：Fit for Purpose of Long-haul Ethane Transportation –
一、什么是B型舱
《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》（International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk，以下简称IGC code)中规定了适用于液化气船的几种不同的液舱类型：A型舱、B型舱、C型舱、整体舱、半膜式和薄膜式。目前主要应用的是独立舱（A/B/C）和薄膜舱。（如图1所示）
独立型舱，顾名思义，其液舱结构是与船体结构分开的，液舱通过支撑系统与船体结构相连。例如，A型舱和B型舱就是通过支撑系统与船体结构相连接。整体式舱，液舱结构就是船体结构的一部分。薄膜型液舱的主屏壁是0.7mm的殷瓦钢薄膜（NO96）和1.2mm厚的不锈钢波纹板（Mark III），舱内液体的静态和动态载荷载荷需要通过船体结构承受。
A型舱在装载-33度以下的低温液货时需要完整的次屏壁；B型舱需要在计算分析的基础上设置部分次屏壁；C型舱属于压力罐，不需要次屏壁。
在IGC Code中规定，B型舱是基于复杂的计算和分析基础上开展设计，具体来说，是用模型试验、数值分析手段和计算方法确定其应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性，并在此基础上设计主屏壁、绝缘系统和次屏壁系统。B型舱一个重要的设计和分析方法是“LBB”准则（Leakage Before Break），LBB准则广泛应用于压力容器、工业管路等设计，其基本原理是从设计源头保证结构的失效仅可能发生泄漏，而不发生系统性的崩坏。由于使用了精确分析方法，可对复杂结构形式、复杂载荷工况和复杂约束条件进行全面考虑，因此在三种独立舱型中，B型舱型往往重量更轻、鲁棒性和可靠性更高。
与薄膜型液舱相比，B型舱的优势在于无装载限制和无晃荡冲击的影响。薄膜舱由于无法设置内部止荡结构，在部分装载时容易受到液体晃荡的影响，从而影响主次屏壁的密性乃至船体结构的安全性，例如：GTT的Mark-III型薄膜舱装载LNG时的液位限制为10%-70%。对于某些密度较大的重货如LEG、LPG时，部分装载的情况是不可避免，对液位限制要根据比重进一步加大。
二、B型舱的设计
就像“1000个读者有1000个哈姆雷特”一样，B型舱不是一种确定、标准的构型，不同的设计者会设计出不同构型的B型舱，前提是必须按照《国际散装液化气规则》（IGC）的流程进行计算分析，以保证其安全冗余度。B型舱准确的说是一种设计方法或设计原理，对应不同的需求和不同的应用场景，不受限于特定的屏壁材料、绝缘系统或者液货设备以及液货载荷的承受方式。
目前业界设计建造的用于低温液货围护系统和燃料舱均采用B型独立式液舱，它的结构构型和用于VLGC上的A型舱十分相似。客观的讲，单从液舱本身来比较，B型舱（舱本体+绝缘+支撑系统）的自重比薄膜型围护系统（主次屏壁+绝缘）的自重要大，但从全船船体结构设计的整体来看，配置了B型舱的液化气船货舱段不需要双层舱壁和双层甲板，也不需要在双层舱壁内配置加热系统，而且液舱外表面可设计成任意多面体使其能够最大限度地利用船体内的空间，优化后线型的水动力性能更优。以VLEC为例，B型舱可以做到同尺度下与薄膜型的空船重量相当，甚至可以做到航速、油耗等指标反超。
B型舱液化气船的设计与船厂的研发设计能力、工艺工法、硬件水平、配套设施等关系密切，是设计和建造紧耦合的船型。B型舱的应用非常广泛，可用于船舶和FLNG的液货舱、LNG燃料舱等低温围护系统。适用的货物类型基本涵盖了目前所有的主流低温液货，主要区别在于装载舱体的材料和绝缘的不同。例如：LNG可以采用9%Ni钢、高锰钢或铝合金（5083-O）材质；兼容LNG和Ammonia可以选用铝合金（5083-O）材质；装载乙烯/乙烷可以采用5%Ni钢或铝合金（5083-O）材质；装载LPG可以采用低温钢材质等。绝缘系统可以选择板式，也可以选择喷涂，或者是混合式。绝缘材料可以选择EPS（聚苯乙烯）或PU（聚氨酯）板式绝缘。
三、B型舱的建造
B型舱的建造根据船厂的建造工法、建造工艺和建造经验等制定最合适的建造方案，最大化利用船厂的生产资源和生产设施。大型液舱的建造需要占据大量的生产资源（焊工培训、焊接设备、分段场地、大型地面运输和起吊设施等），和薄膜型舱相比，特殊工种的人员和专用设备工装相对较少，合理的生产计划和复核可有效地降低建造成本。
对B型舱而言，最大的建造优势是可以与船体并行进行建造，液舱的建造计划和船体的建造计划在入坞前是基本独立的，能够灵活安排建造计划，最大化利用船厂的生产资源。液舱的舾装完整性和相关系统的预装可以大大提升液舱吊装后的安装效率。
相比于薄膜型，B型舱LNG船的建造效率大幅提升，而且由于舱体的密性和压力试验在液舱成型后可以提前进行，大大提升了液舱的安全性、完整性和吊装效率。
由于B型舱的建造是立足于船厂现有的生产人员和生产设备，省去了跨工种认证和培训等一系列复杂的程序。虽然镍钢和铝合金的焊接可能是难点，但不是盲点，在业界是成熟技术，都可以通过设备的添置自行培训和认证予以攻克。
因此，从建造方面考虑，B型舱有两大优势，一是建造成本低，在保证相同功能的前提下，在不考虑支付技术许可费的前提下，B型舱液化气船的建造成本明显低于薄膜舱液化气船；二是建造周期短，得益于独立液舱的布置形式，B型舱往往采用“并行建造，整体吊装”的生产模式，建造效率大幅领先于薄膜舱。
四、B型舱的技术优势
采用B型舱作为液货舱或燃料舱，有以下的优势是显而易见的：
- 无装载限制；
- 舱内可以设置止荡舱壁，无晃荡损坏；
- 货舱区域空间利用率高，能够最大限度匹配船体线型；
- 液舱可靠性高，使用寿命长；
- 货舱坚固耐用，免维护，装货的情况下可以进入，绝缘系统易于维修。
对船东而言，关注的是舱容、航速、油耗、蒸发率等关键指标。单独考虑货物围护系统，B型舱作为独立液舱是重于薄膜型舱的，但是从整船的角度而言，B型舱VLEC和薄膜型的空船重量相差不大。江南设计的B型舱VLEC航速和油耗均优于同尺度下的薄膜型VLEC。
另外有文章提到，B型舱VLEC因为配置有轴带发动机来运行再液化装置，因此速度会低于薄膜型的VLEC，这种观点是错误的，B型舱VLEC的再液化装置和薄膜型VLEC的再液化装置是相同的，江南造船的VLEC配置有轴带发电机，其主要的原因是目前尚无乙烷双燃料的发电机，配置轴发能够有效降低运行成本，并减少SOx和NOx的排放，这恰恰是一种顺应绿色减排的前瞻性的设计。
蒸发率（BOR）是液化气船重要的设计指标，理论上来讲，蒸发率的大小主要还是取决于绝缘层的厚度，相同厚度、相同材料的绝缘层蒸发率相差不大，而且B型舱可通过改变绝缘层的厚度、分布和材质定制BOR。举例而言，B型舱的VLEC和薄膜型的VLEC在配置相同的绝缘层（材料、厚度相同），其蒸发率相差无几，主要原因是B型舱的货舱和液罐绝缘之间充满了惰性保护气体，装载货物后也是达到热平衡的状态，以江南造船的VLEC为例，货舱的温度基本保持在-10到-20摄氏度，货舱内对流的影响不大，主要还是热辐射的影响。
B型舱液化气船还有一个容易被忽视的优势，那就是B型舱液化气船的剩余价值高。由于B型舱结构设计可靠性大大冗余于船体，因此当船体达到使用寿命后，液舱往往仍保持较好的状态，装载其它货品的灵活性大。目前，有多艘70-80年代建造的MOSS型LNG船被改装为FLNG或陆上储罐。据了解，MOSS液罐是按照目前铝合金的市场价格进行回收的，剩余价值远超同类其他船型。
五、江南自研的“BrilliancE®”低温货物围护系统
前面提到了，B型舱只是设计原理，江南应用B型舱的设计原理研发了“BrilliancE®” B型低温货物围护系统，建立了镍系钢B型舱的设计体系，并成功应用于VLEC系列船型。
目前取得USCG认可的B型舱货物围护系统仅有三家，分别是挪威Moss Maritime的MOSS型、日本JMU的SPB型和中国江南的“BrilliancE®”型。
六、江南“BrilliancE® II”低温货物围护系统升级换代
江南目前完成“BrilliancE® II”铝合金B型围护系统的研发工作。相比于高锰钢和镍钢，铝合金B型舱能够满足未来轻量化和大型化的要求。新一代采用“BrilliancE® II”铝合金B型围护系统、自主绝缘系统“PnFCOMBi”、以及配置上述系统的VLEC已经获得船级社的认可并已推向市场，并同步完成了实尺铝合金模拟舱制作。尽管江南造船有建造铝合金船体的经验，但江南仍然组织了专项攻关、落实了专项经费，本着“适用为上”的原则，在铝合金舱的舱体和支承系统的计算分析、多种焊接方法、焊接程序、装配工艺工法、结构和支承系统温度梯度试验方面得到了充分验证。江南造船目前正在本着“精益生产”、“创新源于自信”、智能化和数字化工厂的核心理念着手投入铝合金B型舱自动化加工生产线建设。尽管初始投资会有所增加，但是江南本着为客户创造价值，提供更好、更贴合船东需求的船型是我们的使命的原则，为我们的客户提供更大的价值。
新一代VLEC 3.0版设计和上两代VLEC相比，进行了大量优化设计，使新一代VLEC的快速性、吃水和油耗都有明显的降低。此外，江南造船注重“BrilliancE® II”低温货物围护系统衍生技术“Brilliance II”的研发，可满足装载LNG等更低温货物和大型化干线LNG船的需求。
