[发明专利]一种装配式消波层及其在薄膜型LNG减晃液舱中的应用

说明书

本发明公开了一种装配式消波层，这种消波层由若干多孔介质单元模块装配而成，多孔介质单元模块包括钢筋笼和填充在所述钢筋笼内部的多孔充填物，钢筋笼是将钢筋用箍筋绑扎而成；相邻2个多孔介质单元模块的钢筋通过可旋式构件连接。将这种装配式消波层应用于薄膜型LNG减晃液舱中，能够显著提升减晃消波效果，减少在外部波浪冲击时，内部液化天然气、原油因共振对舱内壁的冲击力。

技术领域

本发明属于石油或原油储液罐领域，特别是一种装配式消波层及其在薄膜型LNG减晃液舱中的应用。

背景技术

近来，随着各国能源贸易日趋频繁，LNG运输(液化天然气运输，以下简称LNG)已成为海上远距离运输液化燃料的主要方式。LNG具有装载量大、装卸方便、成本低等陆上交通方式不具备的优势。然而，目前LNG运输方式也面临着严峻的问题，在海浪的作用下，LNG船体整体产生多自由度运动，造成内部储藏的液化燃料动态响应外部运动产生晃荡现象。当外部的激励频率接近内部液舱的固有频率时，内部燃料的晃荡现象会因共振而急剧增强，产生破波将对液舱内壁产生强烈的冲击荷载，更严重的会导致液舱整体结构的破坏和液化燃料的泄露。因此，LNG液舱在设计过程中应重点考虑自身结构的消波减晃效果。

目前已有研究者提出了多种存储结构的减晃设计方案，例如：有人提出在储液罐内部添加垂直阻尼刚性隔板，添加刚性隔板本质上改变液舱自身的固有频率，避开海浪谱中的主频率，从而有效减缓液体晃荡，但刚性隔板的安装需要额外的焊接工艺，且对焊接工艺有非常严格的要求，焊接还会削弱液舱的整体性，在实际的LNG液舱中尚未被采用；也有人提出在液舱的自由液面上安置约束自由度的泡沫浮板，但该方案对于不同液体深度及液舱形状等客观因素的适应性较弱，实际应用困难。因此，上述技术方案通用性较弱，一种应用于LNG薄膜型液舱，消波减晃效果明显且工程实际应用性好的设计方案亟待提出。

现有专利技术中，例如专利CN109956142A提供了一种带填充圆柱消能结构的储液箱，通过在储液箱内部中心位置设置填充圆柱消能结构，消能结构中的多孔泡沫填充材料填满钢筋网所围成区域，并由钢筋网夹持固定，多孔泡沫填充材料的阻尼特性消耗储液箱内部的部分晃荡能量，达到减晃的目的。该专利还将比例边界有限单元法应用于数值模拟中，计算储液箱所受晃荡波浪力。

又例如专利CN109850422A提供了一种带圆环柱形消能层的有中心柱型储液罐，包括圆环柱形消能层、中心圆柱、注液口，圆环柱形消能层包括多孔泡沫材料层、内外侧钢筋网，该专利也同样利用比例边界有限单元法应用于数值模拟中，计算储液箱所受晃荡波浪力。然而，上述2个现有专利所提供的储液罐虽然能减小晃荡波浪产生的冲击力，但由于消能层设置在储液罐的中部，其并不能最大限度地减少内部储藏的液化燃料对储藏罐内壁的冲击，实际的减晃效果有限；消能层结构体积庞大，不便于拆装维修；对不同结构形状的储液罐适应性较差。因此上述2个现有专利技术不适合应用于LNG运输领域。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种装配式消波层，通过将若干多孔介质单元模块可旋式构件装配连接在一起，形成装配式消波层，这种装配式消波层应用在薄膜型LNG减晃液舱中，装载液化天然气、原油等液体燃料时能够显著降低对舱壁的冲击，具体通过以下技术实现。

一种装配式消波层，由若干多孔介质单元模块装配而成，所述多孔介质单元模块包括钢筋笼和填充在所述钢筋笼内部的多孔充填物，所述钢筋笼是将钢筋用箍筋绑扎而成；相邻2个多孔介质单元模块的钢筋通过可旋式构件连接；

所述可旋式构件包括中间部和2个用于包套在所述钢筋外部的环形弯曲部，2个所述环形弯曲部以所述中间部的中心处呈左右对称或中心对称分别连接在所述中间部两侧；所述中间部的中心处设有2排通孔，所述环形弯曲部的自由端端面设有一排螺纹盲孔；2个所述环形弯曲部的螺纹盲孔分别与所述中间部的2排所述通孔接触且一一对应，另设螺栓穿过所述通孔旋入对应的所述螺纹盲孔中。