主动式船用储罐液舱的制荡装置.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310576113.5(22)申请日 2023.05.22(71)申请人 江苏科技大学地址 212003 江苏省镇江市京口区梦溪路2号(72)发明人 李国勇管义锋梁福艺(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204专利代理师 王美丽(51)Int.Cl.B63B 25/12(2006.01)(54)发明名称一种主动式船用储罐液舱的制荡装置(57)摘要本发明公开了一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，包括液舱，所述液舱侧壁设有纵向制荡板和多块横向制荡板，其中，纵向制荡板沿液舱纵。

2、向方向安装在液舱侧壁，多块横向制荡板沿水平方向间隔安装在液舱上下侧壁之间，每块横向制荡板的上下两端分别与液舱上下侧壁滑动连接；所述纵向制荡板和横向制荡板上均设有若干导流孔；所述横向制荡板的上下两端均连接有滑块，液舱上下壁面均安装有导轨，所述滑块与导轨滑动连接。本发明可在一定程度上抑制液舱内的液体晃荡，根据液体晃荡的频率往返运动，加速液体内部晃荡能量的耗散，缩短液面恢复平静的时间，能明显降低液体晃动过程中的晃动压力的幅值，加快晃动压力的衰减速度，直至液面恢复平静。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 116605356 A2023.08.18CN 116605356 A1.一种主动式船用储罐。

3、液舱的制荡装置，其特征在于，包括液舱，所述液舱侧壁设有纵向制荡板和多块横向制荡板，其中，纵向制荡板沿液舱纵向方向安装在液舱侧壁，多块横向制荡板沿水平方向间隔安装在液舱上下侧壁之间，每块横向制荡板的上下两端分别与液舱上下侧壁滑动连接。2.根据权利要求1所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述纵向制荡板和横向制荡板上均设有若干导流孔。3.根据权利要求1所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述横向制荡板的上下两端均连接有滑块，液舱上下壁面均安装有导轨，所述滑块与导轨滑动连接。4.根据权利要求3所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述滑块与控制系统连接。。

4、5.根据权利要求4所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述控制系统通过输入计算的晃荡周期和晃荡压力来反向控制滑块运动。6.根据权利要求5所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述晃荡周期包括船舶的纵摇周期和液体的纵向固有周期。7.根据权利要求6所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述船舶的纵摇周期通过下式计算：其中，Tp为船舶纵摇周期；L为船长；Cp为纵摇周期系数。8.根据权利要求6所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述液体的纵向固有周期通过下式计算：其中，l为自由液面长度；h为液体装载高度。9.根据权利要求5所述的一种主动式船用。

5、储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述晃荡压力通过下式计算：式中，fslh为液体固有频率；hfill为相应装载率下的液面高度；hmax为液舱最大装载液面高度；slh为液体密度；g为重力加速度；L为船长；lslh为有效晃荡长度，式中，nWT为液货舱内横向制荡板的数目；WT为横向制荡壁系数；wf为横向强框架系数；ltkh为液舱在所考虑的装载高度以下的长度；fwf为横向强框架和横向制荡板数目的系数。10.根据权利要求5所述的一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，其特征在于，所述晃荡压力为在部分充装水平下由液体纵向运动产生的止荡舱壁上的晃荡压力。权利要求书1/1 页2CN 116605356 A2一种主动式。

6、船用储罐液舱的制荡装置技术领域0001本发明涉及一种制荡装置，尤其涉及一种主动式船用储罐液舱的制荡装置。背景技术0002现有的LNG液化天然气船舶储罐液舱的制荡装置主要包括单一的固定式制荡舱壁和固定制荡网等装置，现有的制荡装置并未全面考虑LNG船舶的结构特性，由于LNG船舶运输距离较长，且经常处于各种复杂的海况，环境较为恶劣，液舱内液化天然气晃荡较为严重，尤其是液舱未满载时，加之复杂的海况，对于沿纵向布置的C型液舱，当液体晃荡的自然频率接近船舶的纵摇频率时，液货的晃动和纵摇运动发生谐振，从而舱内液货在晃荡中容易发生砰击现象，对舱壁结构产生较大载荷，可能导致液舱结构损毁或运动性能恶化等后果，现有。

7、的制荡装置并不能较好的实现对液舱晃荡的控制。发明内容0003发明目的：本发明目的是提出一种主动式船用储罐液舱的制荡装置，能根据液体晃荡的频率往返运动，加速液体内部晃荡能量的耗散。0004技术方案：本发明包括液舱，所述液舱侧壁设有纵向制荡板和多块横向制荡板，其中，纵向制荡板沿液舱纵向方向安装在液舱侧壁，多块横向制荡板沿水平方向间隔安装在液舱上下侧壁之间，每块横向制荡板的上下两端分别与液舱上下侧壁滑动连接。0005所述纵向制荡板和横向制荡板上均设有若干导流孔，可以实现液体分流，因此减轻由于船舶处于恶劣海况导致的晃荡对液舱舱壁造成的破坏。0006所述横向制荡板的上下两端均连接有滑块，液舱上下壁面均安。

8、装有导轨，所述滑块与导轨滑动连接，通过滑块与导轨滑动连接，带动横向制荡板运动，可以主动式调节横向制荡板的位置，逐渐减缓晃荡频率直至液面趋于平稳，从而减少舱内液体的晃动幅度和诱导载荷。0007所述滑块与控制系统连接，通过控制系统控制滑块运动，将液体的晃动势能转化成弹性势能，再反向做功。0008所述控制系统通过输入计算的晃荡周期和晃荡压力来反向控制滑块运动。0009所述晃荡周期包括船舶的纵摇周期和液体的纵向固有周期。0010所述船舶的纵摇周期通过下式计算：其中，Tp为船舶纵摇周期；L为船长；Cp为纵摇周期系数。0011所 述 液 体 的 纵 向 固 有 周 期 通 过 下 式 计 算：其 中，l为。

9、自由液面长度；h为液体装载高度。说明书1/4 页3CN 116605356 A30012所述晃荡压力通过下式计算：00130014式中，0015lslh为有效晃荡长度，0016式中，nWT为液货舱内横向制荡板的数目；WT为横向制荡壁系数；wf为横向强框架系数；fwf为横向强框架和横向制荡舱壁数目的系数；ltkh液舱在所考虑的装载高度以下的长度。0017所述晃荡压力为在部分充装水平下由液体纵向运动产生的止荡舱壁上的晃荡压力。0018有益效果：本发明可在一定程度上抑制液舱内的液体晃荡，根据液体晃荡的频率往返运动，加速液体内部晃荡能量的耗散，缩短液面恢复平静的时间，能明显降低液体晃动过程中的晃动压力。

10、的幅值，加快晃动压力的衰减速度，直至液面恢复平静。附图说明0019图1是本发明的整体结构示意图；0020图2为本发明的制荡装置示意图；0021图3为图2的侧视图。具体实施方式0022下面结合附图对本发明作进一步说明。0023如图1至图3所示，本发明包括液舱1，本实施例的液舱1为C型储罐液舱，液舱1侧壁设有纵向制荡板2和多块横向制荡板3，其中，纵向制荡板2沿液舱纵向方向固定在液舱1侧壁，起到在横向方向抑制液舱1内的液体剧烈共振产生的能量；多块横向制荡板3沿水平方向间隔安装在液舱1上下侧壁之间，本实施例选用两块横向制荡板3，每块横向制荡板3的上下两端均连接有滑块5，液舱1上下壁面均安装有导轨4，通。

11、过滑块5与导轨4滑动连接，带动横向制荡板3运动，可以主动式调节横向制荡板3的位置，逐渐减缓晃荡频率直至液面趋于平稳，从而减少舱内液体的晃动幅度和诱导载荷，显著改变舱壁的晃动频率。将沿水平方向和纵向方向设置的制荡板相结合使用可以最大程度的减轻液化天然气在液舱内的晃荡。0024横向制荡板3与纵向制荡板2的材质选取与液舱1外壳材质同等或者其他金属材料，譬如耐低温的奥氏体钢、镍钢、不锈钢或者其他耐低温金属材料。横向制荡板3与纵向制荡板2上均间隔设有若干导流孔6，可以实现液体分流，因此减轻由于船舶处于恶劣海况导致的晃荡对液舱舱壁造成的破坏。0025纵向制荡板2和横向制荡板3的面板上固定析材和扶强,在部分。

12、导流孔6中设置加强圈,面板与析材和扶强构件相接范围大，可增加制荡舱壁的强度,降低局部结构发生应力集中的现象,保证整体结构安全。说明书2/4 页4CN 116605356 A40026本发明的制荡装置可在一定程度上抑制液舱内的液体晃荡，根据液体晃荡的频率往返运动，加速液体内部晃荡能量的耗散，缩短液面恢复平静的时间，能明显降低液体晃动过程中的晃动压力的幅值，加快晃动压力的衰减速度，直至液面恢复平静。0027本发明的滑块5与控制系统(图中未画出)连接，通过控制系统控制滑块5运动，将液体的晃动势能转化成弹性势能，再反向做功，并配合导流孔6，可有效抑制液舱内的液化天然气晃荡产生的能量，改变晃动的共振频率。

13、，减少应力集中，制荡效果明显。控制系统通过输入计算的晃荡周期和晃荡压力来反向控制滑块5运动。0028强非线性的液体晃荡现象是液货舱结构安全的主要威胁之一，其主要原因是当液体晃荡的自然周期接近船舶横摇/纵摇周期时，液体晃动与船体运动产生谐振，对液货舱结构产生巨大冲击力。对于常规LNG船舶采用的C型液货舱，其采取纵向布置，即液货舱的长度方向与船长方向一致。因此，液货舱在布置时应重点评估液体纵向晃荡和船体纵摇发生共振的风险，因此需要特别考虑液体纵向晃荡对液货舱内部构件产生的液体冲击载荷。为此，本发明制荡装置中的纵向制荡板2主要抑制C型液货舱横向晃荡和船体横摇发生共振的风险，横向制荡板3主要抑制C型液。

14、货舱纵向晃荡和船体纵摇发生共振的风险。0029其中，影响液货固有周期的因素主要由自由液面长度和装载高度。由于液货舱内部设置有横向以及纵向制荡板，会起到一定的抑制晃荡的作用，因此需要根据其结构具体尺寸评估其抑制晃荡的效果，进而确定不同液货装载高度下的自由液面长度。0030晃荡周期计算主要计算船舶的纵摇周期和液体的纵向固有周期，其中，船舶的纵摇周期大小主要与船长有关，其建立在线性假定的基础上，根据船级社推荐的经验公式可进行估算：其中，Tp为船舶纵摇周期，单位为s；L为船长；Cp为纵摇周期系数，货船取0.540.72，油船艉机型取0.800.91。0031液货舱内液体的纵向固有周期主要与自由液面长度。

15、和液体的装载高度有关，可按照船级社推荐的经验公式进行计算：其中，l为自由液面长度；h为液体装载高度，单位为mm，可分别计算不同液位高度下的固有周期。0032根据船级社规范要求，对于晃荡风险的评估主要基于两个方面，一是评估内部装载液体固有周期与船舶纵摇周期的比值，二是装载液体装载高度与自由液面长度的比值。当液体固有周期与船舶纵摇周期的比值时，将会发生共振，引发比较严重的晃荡问题。0033晃荡压力为在部分充装水平下由液体纵向运动产生的止荡舱壁上的晃荡压力：00340035式中，fslh为液体固有频率；hfill为相应装载率下的液面高度；hmax为液舱最大装载液面高度；slh为液体密度；g为重力加速度；L为船长；说明书3/4 页5CN 116605356 A50036lslh为有效晃荡长度，0037式中，nWT为液货舱内横向制荡板的数目；WT为横向制荡壁系数；wf为横向强框架系数；fwf为横向强框架和横向制荡舱壁数目的系数；ltkh液舱在所考虑的装载高度以下的长度，单位为m。说明书4/4 页6CN 116605356 A6图1图2说明书附图1/2 页7CN 116605356 A7图3说明书附图2/2 页8CN 116605356 A8。