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20000 方 LNG 运输加注船线型设计及性能优化

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2023-10-05 10:58:18

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2023-10-07 20:26:25
20000方LNG运输加注船作为一艘LNG运输加注船,需同时满足运输和加注两项功能的要求。因此在船舶性能设计优化时,需综合平衡快速性和操纵性的要求,同时还要综合考虑船舶浮态和稳性、液货罐布置、靠泊兼容性等各种需求和限制条件,项目组的具体研究包括: 1 航速合同指标:在设计吃水8.0m,主机CSR下运行,包含15%S.M., 2 船壳清洁,航行于平静深水区域,无风的海况下,服务航速为15.5节。 3 频繁靠离泊作业时船舶应具有较好的操纵性能 4 适宜的浮心位置和尽可能大的KMT值 5 尽可能长的舷侧平直段 6 货舱段首尾液货罐布置的硬点限制 7 首部全回转伸缩推和尾部管隧式侧推布置的硬点限制
线型优化时采用了排水量分布优化、首部优化、尾部线型优化、UV度优化 等手段。线型前半部分优化侧重减少阻力,主要根据优化计算结果进行设计,线 型后半部优化侧重提高效率,采用优化计算结果和经验相结合的方法。 线型优化过程中,以LEG27.5K为母型,经过变换后得到满足主要参数的初始线型,再经过20多次优化改型得到最终线型,通过STARCCM+验证计算,总阻力有大幅度的降低,伴流图有明显改善。最终优化线型满足总体布置和控制点的限制要求,轴向伴流分布在12点钟方向比较宽,而且光顺,有利于螺旋桨设计。 首部全回转伸缩推布置区域的局部线型优化,提升了约0.15节的航速。船模试验预报航速可达约15.6节,HSVA将该船与其数据库船型进行了比较,考察航速范围内的功耗位于下限,评价为性能良好。实船试航结果达到约16.0节,性能更佳。EEDI 满足Phase 3的要求,并低于参考值54%。此外,性能优化过程中对该线型还做了5个纵倾优化评估(-1.0m~1.0m),最佳纵倾范围在-0.5m~0.0m区间,为船东在营运过程中制定节能策略提供了有力的设计依据。

项目组所研制该船也采用了 CIMC SOE 自主设计和建造的货物围护系统。首制船被上海上港能源服务有限公司购买,服务于上海港。其姐妹船则先后服务于NEW FORTRESS ENERGY 和 SHELL 这些美欧用户。该船的投入使用既满足了LNG 燃料持续增长的需求,又有助于全球二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物排放的大幅减少。该项目具有广阔的应用前景。 

项目组由来自上海船舶研究设计院的专家组成。项目组对20000 方 LNG 运输加注船的总体方案、技术指标、线型设计、结构设计、危险区布置、动力配置、振动噪声预报、重量重心控制等关键技术进行研究。该船拥有完全自主知识产权,自给率100%。该船是我国自主设计、建造和交付的目前世界上最大的新造LNG运输加注船,总体性能指标达到国际先进水平,功能配置看齐同期国际先进船型。获得七项专利,六项已授权,发表专著论文三篇且获得两项软件著作权。

从环境友好的角度出发,该船配置了双燃料主机和辅机,以 LNG 货物的 BOG作为该船的主要燃料,彻底解决了硫氧化物的排放问题,同时氮氧化物的排放满Tier III 要求;绿色排放性能优异,满足船级符号 CLEANTier III)要求;安装压载水处理装置,减少了压载水对海洋环境的污染。

从安全舒适的角度出发,该船振动和噪音满足入级符号 COMFV-3)要求;驾驶室布置和设备配置满足船级符号 NAUTOC)一人桥楼要求,并按照船东操船习惯,设计为驾控台偏置的封闭式驾驶室,提高了该船航行安全性和进出港操作的灵活性。首部全回转伸缩推可实现辅助操纵和自主返航能力,满足船级符RP1, 22)冗余推进要求。

从自动化高的角度出发,该船机舱配置和设计可满足无人机舱操作要求;液货系统温度、压力、装载率等可通过 CCS 实时监测,并配置了 CTS 系统;多处布置了必要的 LNG 气体探测和自动报警装置;LNG 燃料加注系统配置了 ESD和船对船(岸)通讯系统;驾驶室自动化集成度高。

20000 LNG 运输加注船的成果应用经济和社会效益显著,不仅有利于推动LNG 在交通航运领域的推广应用,是响应国家号召,践行低碳发展理念的生动体现。该船在国内和国际上都有着广泛的应用前景,为全球致力于绿色发展节能减碳的港口提供了很好的思路,具有良好的推广价值