液化气船的一些故事（一）

一些时间节点。

1912年，西弗吉尼亚建造了第一个液化天然气工厂；

1914年，Godfrey Cabot在一艘驳船上验证了水运液化气的可能性；

1959年，甲烷先锋号（Methane Pioneer），是一条由货船改装，同时也是历史上真正意义的第一条LNG船。运载能力为5000立方米，航线由路易斯安那州的查尔斯湖到英国的坎维艾兰（Canvey Island）；

1971年，挪威的克瓦那（kvaerner）船厂研发出了88000立方米的MOSS型球罐液货围护系统；

1979年，SIGTTO（Society of International Gas Tanker and Terminal Operators）成立，旨在促进气体运输船和气体终端（岸基液化气工厂）的安全和可靠性；

1994年，GT公司（GAZTRANSPORT，拥有NO82，NO85，NO88，NO96,型LNG液货围护系统专利）和TG公司（TECHIGAZ，拥有MK-I，MK-II，MK-III型液货围护系统专利）合并，成为今日的GTT公司。

相关概念不在赘述，请自行查阅《IGC规则》。


货物围护系统

在LNG/LPG船的发展史上至少出现过15种经认可的货物围护系统的设计，这些设计的基本范畴是属于自持型和薄膜型（非自持）两种，每一种又可再分为多型。自持式货物围护系统是一种独立罐体，与船体结构靠支撑结构相连接，罐体的结构设计能承受自身重量的载荷及由液货产生的晃荡载荷，舱和舱的支撑块又将这些载荷传递到主船体；而薄膜型液舱是由金属膜制成的，它是非自持型的。这些舱是通过承受载荷的绝热层附于船体之上的。液化气体船的货物围护系统，根据其构造的不同可分为五种类型：整体型液货舱、薄膜型液货舱、半薄膜型液货舱、内部绝热型液货舱（1和2型）以及独立型液货舱( A、B、C型)。


1. 整体型液货舱

整体型液舱构成船体结构的一部分, 并且受到与船体结构相同方式、相同载荷的应力影响, 其设计蒸气压力通常不超过0.025Mpa，它适用于装载沸点不低于零下10 ℃ 的货物（按《IGC规则》规定, 经主管机关特殊考虑, 也可同意较低温度）。若在大气条件下或近于大气条件下装运丁烷之类的货物, 其装卸设备与普通油轮相似。采用这种型式的液货舱, 无需考虑液货舱的膨胀系数。


2. 薄膜型液货舱

薄膜型液货舱系非自身承重的液货舱，它取消了独立于船体结构的液货舱，由邻接的船体结构通过绝热层支持的一层金属或金属薄膜所组成。也就是说，由不能自身承重的薄膜作为围护系统的主屏壁，通过绝热层由船壳构件兼作液舱的强度构件，直接利用船体的强度来支撑液化气载荷，即在液货舱内壁衬上抗压性绝热层，绝热层再衬以装容液化气的金属膜内衬，构成液货舱结构。对薄膜的设计，要考虑补偿其金属的热膨胀系数，而不使舱的材料承受过大的应力。液舱的金属膜需要使用耐低温、耐腐蚀、有液密性及气密性的材料，例如36%的镍钢。绝热性能是根据船体的容许温度、液化天然气的蒸发率、液化天然气的运输成本等因素来决定适当的绝热层厚度。

采用薄膜液货舱技术建造的液化气体船，其船体设计与石油一散货一矿砂船的结构型式相似。货舱的结构本身组成船体内壳。船底、甲板、舷侧、横舱壁都是双层的。船体结构采用纵骨架式，因而，具有良好的纵向与横向的连续性。

薄膜围护系统要求有一个完整的次屏壁，以保障当屏壁万一泄漏时能起到货物围护系统的整体完整性。薄膜的材料, 可以是金属的，也可以是非金属的，厚度一般不超过10毫米。薄膜液舱的设计蒸气压力(P0 )，通常不超过0.025Mpa。如果船体结构尺寸有适当增加，并对其支持的绝热层强度作了适当考虑，P0可相应增加到某一较大值，但应小于0.07Mpa。


3. 半薄膜型液货舱

半薄膜型液货舱的概念是由薄膜型液舱演化而来的。这种结构型式介于薄膜型液舱与A 型棱柱独立液舱两者之间。舱具有圆形转角，以便吸收因温度波动而引起的变形。

半薄膜型液舱由一薄层组成，其各部分由相邻船体结构通过绝热层来支持，而该薄层与上述各支持部分相连接的圆形部分应设计成能承受热膨胀和其它膨胀( 或收缩)。

它的主屏壁比薄膜型液舱厚，舱壁也较厚，可采用自动双面焊，对整个膜层可进行X 光及外观检查。其舱形为棱柱舱，液舱在空载时是自持的，但在装载情况下是非自持的。当满载时，冷的液体会使舱膨胀，压迫舱与绝热层相接触，使作用在主屏壁上的压力经绝热层传递给船体内壳。

半薄膜型液舱的设计蒸气压力（P0）与薄膜型液舱相同。


4. 内部绝热型液货舱

内部绝热型液货舱是薄膜型液货舱的继续发展，其特点是使抗压性绝热材料本身具有充分的密性，从而可省去铺设绝热层内表面的金属表面。它直接固定在船体内壳板上或独立液舱的承载表面上，以围护和绝热液货。

内部绝热型液舱为非自身支持，由适合于货物围护系统的绝热材料所组成，并受到邻接的内层船体结构或独立液舱的支持。绝热层的内表面与货物直接接触，其货物围护系统应按《IGC规则》要求的模型试验和精确的分析方法进行设计。液舱的设计蒸气压力几一般不超过0.025Mpa 。如果货物围护系统的设计用于较高蒸气压力时,P0值可以提高；但若内部绝热液舱是由内层船体结构支持的，则P0不应超过0.07Mpa。假如内部绝热液舱受到适当的独立液舱结构的支持，主管机关可以接受大于0.0.07Mpa的设计蒸气压力。它能以零下10 ℃以下的温度装载冷冻的液货。

这种型式是20世纪60年代初由壳牌公司研究成功的。由干LPG分子会通过绝热层扩散, 经受着温度上升的过程，这些处于高于货物温度条件下的分子便不能以液态存在。因此，选用了能满足技术和商业要求的聚氨醋泡沫，它是封闭蜂窝式的绝热材料，有效地作为液体隔离层。

1968年此项技术的完整设计应用于日本三菱重工株式会社横滨船厂建造的四条LPG船上。将10毫米厚的聚氨醋泡沫用机械方法安装在作为次屏壁隔离层的船体内壳板的内侧。内部绝热型液舱一般应用在大型的LPG船上, 适于运输丙烷和丁烷的长距离航线上。

今天先聊这么多，下次我们聊聊目前世界上主流的几种货物围护系统。