LNG货船主动缓摇装置及缓摇系统和工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种LNG货船主动缓摇装置，包括LNG低温储罐和底座，还包括舱裙、变频电机、压气机和气压阻尼单元，LNG低温储罐托放在舱裙之上，为活动连接，舱裙固定在底座上，变频电机为压气机的动力源，压气机为气压阻尼单元供气，LNG低温储罐与底座之间设若干气压阻尼单元。本发明专利技术提供的LNG货船主动缓摇装置通过测量模块将来浪侧测量模块所受升沉、横摇、纵摇三个自由度上的运动加速度转化为电信号后传输至控制模块，控制模块通过控制压气机输出相反的作用力作用于LNG低温储罐来达到主动缓震的目的。震的目的。震的目的。

【技术实现步骤摘要】
LNG货船主动缓摇装置及缓摇系统和工作方法


[0001]本专利技术专利涉及一种LNG货船主动缓摇装置及应用该装置的缓摇系统及工作方法，特别是可以减少低温液化气LNG低温储罐船在航行过程中由于海水波动而导致LNG晃动而汽化的现象，属于LNG储运


技术介绍

[0002]天然气作为一种优质清洁燃料，在能源领域具有巨大的利用价值。近20年来，作为对管道天然气有益补充的液化天然气(LNG)产业链日益完善。天然气运输往往通过将天然气加压液化后储存，通过货船来海运。由于海洋环境多变，海浪冲击船身导致船体摇晃，LNG低温储罐内LNG液体随之起伏晃荡，当船体摇晃频率接近LNG低温储罐内LNG液体的固有频率时，液体晃荡加剧并冲击LNG低温储罐内壁，其自由表面也出现漩涡、翻卷、飞溅等现象。晃荡不仅会增加LNG液体对壁面的动力负载，而且还会导致LNG低温储罐内LNG部分汽化，罐内压力突然增高，安全阀起跳而造成LNG突然大流量泻放，损耗严重。严重时LNG低温储罐甚至会与船体发生碰撞，导致不必要的事故。
[0003]在恶劣海运条件下，LNG货船对相关缓震系统的安全性和效率提出更严格的要求。现有专利大都采用被动防晃结构，被动防晃结构分为两种：一种是在LNG低温储罐内部增加防晃结构，如专利CN 101883715 B，通过在LNG低温储罐内增加防晃舱壁，将LNG低温储罐内的空间分为多个空间来达到缓震目的；但某些特殊工况下需要对LNG低温储罐内部进行观察监测，内部防晃结构阻碍探测器对LNG低温储罐内及周壁的录摄，观察监测工作难度增加；另一种是在LNG低温储罐外部增加缓震结构，如专利CN107120520A，通过在LNG低温储罐外部空间增加制荡系统和减摇系统来达到减震目的。被动防晃结构均侧重于缓冲LNG低温储罐与船体之间的相对位移以及削弱LNG低温储罐内部液面的来回晃荡，来起到缓冲保护作用。然而实际运输过程中，大型LNG货运船往往空间有限，且单个LNG低温储罐系统惯量大，LNG低温储罐外部空间增加过多缓震系统对货运船的空间提出了更高的要求，而且，被动防晃结构仅能减缓较大幅度的晃动，无法过滤较小幅度的晃动。因此，现有被动防晃系统结构复杂，建造和控制成本昂贵，防晃效果不尽人意。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中被动防晃系统结构复杂，成本高，防晃效果不佳的问题，本专利技术提供一种LNG货船主动缓摇装置，技术方案如下：
[0005]一种LNG货船主动缓摇装置，包括LNG低温储罐和底座，还包括舱裙、变频电机、压气机和气压阻尼单元，所述LNG低温储罐托放在所述舱裙之上，两者为活动连接，所述舱裙固定在所述底座上，所述变频电机为所述压气机的动力源，所述气压机为所述气压阻尼单元供气，所述LNG低温储罐与所述底座之间设若干所述气压阻尼单元。
[0006]进一步，所述气压阻尼单元包括活塞连杆、气缸、弹性连接结构和聚氨酯泡沫层所述活塞连杆一端与所述气缸连接，另一端与所述弹性连接结构连接，所述弹性连接结构上
设有所述聚氨酯泡沫层，所述气缸的缸体与所述底座连接，所述聚氨酯泡沫层与所述LNG低温储罐接触。
[0007]进一步，所述的LNG低温储罐为球形LNG低温储罐。
[0008]进一步，所述活塞连杆的材料采用耐低温、热膨胀系数低的奥氏体钢，所述弹性连接结构采用间隔中空的结构设计，中空深度为所述弹性连接结构总厚度的一半。
[0009]本专利技术还提供一种使用上述LNG货船主动缓摇装置的缓摇系统，还包括测量模块、控制模块和LNG货船，所述底座固定在所述LNG货船上，所述测量模块包括若干个加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述LNG货船的吃水线附近，所述控制模块包括集成电路板、电信号放大器和控制芯片，所述集成电路板上集成有电信号放大器和所述控制芯片，所述集成电路板的输入端与所述加速度传感器相连，输出端与所述变频电机连接。
[0010]进一步，所述控制模块设置于所述LNG货船的驾驶舱内，所述压气机和所述变频电机集中安装在压气机箱里，所述压气机箱安置在所述LNG货船的船甲板或者机房之内。
[0011]进一步，所述加速度传感器为浮式加速度传感器，外形为球形，由内向外分别设置质量块、压电晶体以及壳体，所述的压电晶体采用8个壳型压电晶体单元相对拼合而成。
[0012]本专利技术还提供上述缓摇系统的工作方法，具体内容和步骤如下：
[0013]所述LNG货船航行过程中，海浪冲击位于所述LNG货船吃水线附近的所述加速度传感器，所述加速度传感器的测量信号传输至所述控制模块，所述控制模块接收到信号后通过所述控制芯片计算海浪在升沉、横摇、纵摇多个自由度上对所述LNG低温储罐可能产生的加速度，优化信噪比后将其转化为电信号通过所述电信号放大器放大输出，然后控制所述变频电机的转速与正反转方向，带动所述压气机产生不同的输出压力以控制各个所述气压阻尼单元的压力，使得各个所述气压阻尼单元对所述LNG低温储罐在不同方向上产生抵消海浪对所述LNG低温储罐的力。
[0014]本专利技术的优点和有益效果是：
[0015]区别于公路运输中道路状况的不确定，货船在海运过程中，波浪作用于船舶存在晃荡延迟，即可通过来浪侧波浪的高低、大小等运动，预判其可能对货船在升沉、横摇、纵摇等多自由度上的加速度产生的幅度和载荷。本专利技术提供的LNG货船主动缓摇系统通过测量模块将来浪侧测量模块所受升沉、横摇、纵摇三个自由度上的运动加速度转化为电信号后传输至控制模块，降噪后放大并输出相反的作用力作用于LNG低温储罐来达到主动缓震的目的。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施中LNG货船主动缓摇装置剖面图；
[0017]图2为本专利技术实施中底座的示意图；
[0018]图3为本专利技术实施中缓摇系统的模块连接图；
[0019]图4为本专利技术实施中气压阻尼单元三维图；
[0020]图5为本专利技术实施中气压阻尼单元剖面图；
[0021]图6为本专利技术实施例中气压阻尼单元爆炸图；
[0022]图7为本专利技术实施例中缓摇系统整体布局图；
[0023]图8为本专利技术实施例中缓摇系统爆炸图；
[0024]图9为本专利技术实施例中弹性连接结构空载工况示意图；
[0025]图10为本专利技术实施例中弹性连接结构负载工况示意图；
[0026]图11为本专利技术实施例中加速度传感器结构示意图；
[0027]图中：1为测量模块、2为控制模块、3为执行模块、4为LNG低温储罐、5为舱裙、6为底座、6.1为圆孔槽、7为驾驶舱、8为LNG货船、1.1为加速度传感器、1.1.1为壳体、1.1.2为压电晶体、1.1.3为质量块、2.1为集成电路板、2.2为电信号放大器、2.3为控制芯片、3.1为压气机箱、3.1.1为变频电机、3.1.2为压气机、3.2为气压阻尼单元、3.2.1为活塞连杆、3.2.2为接嘴、3.2.3为气缸、3.2.4为弹性连接结构、3.2.5为聚氨酯泡沫层。
具体实施方式
[0028]下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG货船主动缓摇装置，包括LNG低温储罐(4)和底座(6)，其特征在于：还包括舱裙(5)、变频电机(3.1.1)、压气机(3.1.2)和气压阻尼单元(3.2)，所述LNG低温储罐(4)托放在所述舱裙(5)之上，两者为活动连接，所述舱裙(5)固定在所述底座(6)上，所述变频电机(3.1.1)为所述压气机(3.1.2)的动力源，所述气压机(3.1.2)为所述气压阻尼单元(3.2)供气，所述LNG低温储罐(4)与所述底座(6)之间设置有若干所述气压阻尼单元(3.2)。2.根据权利要求1所述的LNG货船主动缓摇装置，其特征在于：所述气压阻尼单元(3.2)包括活塞连杆(3.2.1)、气缸(3.2.3)、弹性连接结构(3.3.4)和聚氨酯泡沫层(3.3.5)，所述活塞连杆(3.2.1)一端与所述气缸(3.2.3)连接，另一端与所述弹性连接结构(3.3.4)连接，所述弹性连接结构(3.3.4)上设有所述聚氨酯泡沫层(3.3.5)，所述气缸(3.2.3)的缸体与所述底座(6)连接，所述聚氨酯泡沫层(3.3.5)与所述LNG低温储罐(4)接触。3.根据权利要求1所述的LNG货船主动缓摇装置，其特征在于：所述的LNG低温储罐(4)为球形LNG低温储罐。4.根据权利要求2所述的LNG货船主动缓摇装置，其特征在于：所述活塞连杆(3.2.1)的材料采用耐低温、热膨胀系数低的奥氏体钢，所述的弹性连接结构(3.2.4)采用间隔中空的结构设计，中空深度为所述弹性连接结构(3.2.4)总厚度的一半。5.一种包括权利要求1至4任意一项所述的LNG货船主动缓摇装置的缓摇系统，其特征在于：还包括测量模块(1)、控制模块(2)和LNG货船(8)，所述底座(6)固定在所述LNG货船(8)上，所述测量模块(1)包括若干个加速度传感器(1.1)，所述加速度传感器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋庆峰，严思远，宋肖，沈九兵，冯国增，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：