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1、大连理工大学大学生创新创业训练计划大连理工大学大学生创新创业训练计划项目开题报告项目开题报告项项 目目 编编 号：号：201410141804项项 目目 名名 称：称：小型 LNG 船的储舱基本设计项项 目目 级级 别：别：项目负责人：项目负责人：张浩然项项 目目 类类 型：型：V 创新训练 创业训练 创业实践指指 导导 教教 师：师：刘婷婷所在学部学院：所在学部学院：海洋科学与技术学院教务处制教务处制开题报告参照提纲及要求开题报告参照提纲及要求1、开题报告应包括下列主要内容创新训练项目：（1）项目来源及研究的目的和意义（2）国内外研究概况及发展趋势（3）项目主要研究内容（4）已完成的前期研究
2、工作和成果（5）项目研究方案、进度安排及预期达目标（6）预计完成过程中可能遇到的困难和问题以及解决的措施（7）参考文献创业训练项目：（1）项目来源及研究的目的和意义（2）行业及市场分析、未来发展趋势（3）产品介绍、相关技术成熟度（4）运营模式及团队分工（5）资金情况及财务预算（6）项目实施风险预测及应对措施（7）参考资料重点阐述提纲中的（3） 、 （4） 、 （5）的内容。2、开题报告在指导教师的指导下完成，字数在 3000 字以上；用 A4 纸打印，字体为宋体小四号，上下左右边距 2.5，行间距 20 磅；左侧装订，一式一份，同时提交电子版文档。大连理工大学大学生创新训练项目 小型 LNG
3、船的储舱基本设计 开题报告项目来源及研究的目的和意义项目来源及研究的目的和意义天然气是一种较新开发的能源，每年都有新的气田发现，其探明的蕴藏量在逐年增加，2013 年世界天然气可采储量为 187.3 万亿立方米，预计天然气至少可供继续开采 170 年。液化天然气（Liquefied Natural Gas,简称 LNG）是降温至163的天然气，天然气在该温度变成液体。将天然气液化，可以将体积降低 600 倍，利于储存和向市场供应。近年来，液化天然气以其高效、清洁、价廉的优势为人们所青睐，世界各国对液化天然气的需求不断增加，而利用 LNG 船运方式已成为目前运送天然气的一条便捷途径。为满足人们对
4、天然气的需求，为解决远洋和边远地区所开发天然气的远距离运输问题，为使广大发展中国家优化能源结构、清洁生产，就必须要大幅度提高 LNG 船船队运力，这从而极大地刺激了 LNG 运输船舶的建造市场。全球现有营运 LNG 船舶 361 艘，在建订单 LNG 船舶 58 艘，而且其数量呈逐年增加之势。其液舱型式有 Moss 独立球型舱、GazTra 薄膜型舱、Teehnigaz 薄膜型舱、Coneh 独立角型舱、IHI.SPB 独立角型舱以及其他舱型。对世界 LNG 船队船龄结构进行分析后发现， 50%的船龄在 15 年以下，其中船龄 59 年的和 1014 年的两档船龄的船以艘数计占目前船队的 33
5、%，以舱容量计占 44%。舱容大、船龄 15 年以上的也有，但总体基本上为中小型船。世界 LNG 船建造市场前景非常广阔。随着 LNG 需求量增大、LNG 船的价格下降和运输距离拉长，2013 年全球 LNG 船订单再创纪录。随着 LNG（液化天然气）贸易量的不断扩大，大型 LNG 船发展的同时也会带来用于短程、支线运输的小型 LNG 船配置的变化，小型 LNG 船的发展空间越来越大。小型 LNG运输船是现实沿海与内陆的二程运输的重要海洋装备。低温 LNG 液舱是 LNG 船的核心设备，目前使用较为广泛的液舱种类有薄膜型、球罐型、SPB 型等。传统的大型 LNG 船主要采用前两种。但对于运量小
6、、投资回收率低的小型 LNG 船而言，这些舱型技术复杂、造价昂贵，经济性差。而小型 LNG 船具有营运周期短，中转方便，造价低廉的优点，已成为 LNG 船型发展的热门趋势。综上所述，针对小型 LNG 船进行专门的液舱的舱型与结构的设计研究具有重要的理论意义和应用价值。本课题将重点研究应用在小型 LNG 船上的液舱形式、结构、材料等设计上的关键问题以及基本设计方法。国内外研究概况及发展趋势国内外研究概况及发展趋势LNG 的温度极低，其长距离运输需要有能够耐受163 度低温的特殊货舱。这样的特性，使得 LNG 船舶成为国际上公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”产品，被喻为造船皇冠上的“明珠”
7、。LNG 船建造技术复杂，质量要求高。但在世界的有些国家和地区诸如日本、北欧，由于 LNG 海外贸易量大等原因，大型 LNG 船和中小型 LNG 船的造船技术与储舱设计技术都相对成熟。实际上，国内建造船舶确实存在着一些困难和问题：1）LNG 船舶代表世界货轮制造顶尖技术，建造工艺和质量控制要求高，须建立全新造船概念。中国船厂在硬件和软件方面初具建造船舶基本条件，但在生产过程的质量控制、液货舱薄膜焊接工艺、绝缘木箱制作过程、船用发动机系统及规范标准等方面存在技术难点。应通过与国外有经验船厂、船级社合作，进行技术引进和人员培训，吸收国外造船成熟技术与经验，提升质量和安全管理系统。技术、质量、工期、
8、报价是实现国内建造船舶的关键。 2）LNG 船建造技术复杂，质量要求高。对国内造船企业而言，主要表现在：总体设计技术，液货系统、动力系统、自动化系统、装卸系统设计技术，液货舱加工制造、焊接工艺技术，各系统调试交验技术，设计、采办、生产、质验、安全管理技术等方面。其中最大难点将是系统设计技术和液货舱制造工艺技术。 虽然如此，虽然小型 LNG 船在中国虽刚刚起步，但发展速度很快。我国 LNG 船舶市场潜伏规模巨大，在政府的大力投入和大型造船厂的大力发展下，小型 LNG 船企业供给保障不断进步，小型码头建设受到关注，工业链环节不断完善，再加上小型 LNG船自身具有广泛的用途，近些年，该行业成果丰厚。
9、2008 年 4 月 3 日，由我国自主设计、自行建造的第一艘液化天然气(LNG)运输船正式交付船东。世界顶级船舶建造历史上又一次铭刻下了中国制造“零”的突破。2012年 5 月 29 日， 上海船舶研究设计院又承担了 3 万立方米液化天然气（LNG）船的基本设计和详细设计任务。据介绍，该船是国内首艘中小型 LNG 运输船，也是世界上舱体最大的 C 型 LNG 船。小型 LNG 船在中国的发展空间已经打开，拥有广阔的发展远景。项目主要研究内容项目主要研究内容小型 LNG 船是相对于大型 LNG 船而言的，迄今业界尚无一致的界定尺度，一般是指舱容在 5 万立方米以下，合用于沿海、近海乃至内河范围
10、内的 LNG 运输的 LNG 船。相比大型 LNG 船它有着营运周期短、造价低廉、机动灵活、支线调度周转快、受航道水位和桥梁净空等前提制约小、可用于装载极低温易燃化学品等优点。主要用于大型LNG 接收站 LNG 的转拨分销、站与站之间的调剂等二程运输。低温 LNG 液舱一直是 LNG 船的核心设备。传统的 LNG 货舱通常采用薄膜型和球舱型（MOSS 型） ，广泛应用于大型 LNG 船，建造工艺复杂，造价昂贵。不适应小型 LNG 船短程运输经济便利的要求。小型 LNG 船的货舱技术更接近于 LPG 船和乙烯船，一般采用独立式液舱。该液舱可分为 A、B、C 三型，它们均非船体的构成部分，呈自持式
11、。自持式储舱有以下特点：1.自身支持，并不构成船体结构的一部分，也不分担船体强度；2.含有独立于船壳的液舱。能承受自身重量及由液货产生的静动负荷。舱和舱的支撑部分又将这些负荷传到主船体。按照不同压力类型，它可以分为三种 A 型（压力不大于 0.07MPa） 、B 型（压力小于 0.07MPa）和 C 型（设计压力 0.2MPa-2MPa）A 型独立储舱最大的设计蒸气压力值不得超过 0.07MPa(表压)。液舱其设计主要应用公认的船舶结构分析方法。它主要由平面结构，组成形状通常为棱柱形，是应用常规内部加强的自身支持的棱柱形液舱。该舱通常必须在大气压或接近大气压(通常低于0.025MPa 表压)下
12、以全冷方式运输液货。载运货物温度低于10的 A 型独立液舱，需设有次屏壁以保护船体免受低温损伤。它多用于大型 LNG 船。与 A 型相比，B 型独立液货舱系指采用模型试验、精确分析手段和分析方法确定应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性进行设计的液货舱。渗漏危险性很小。允许只设置部分次屏壁，次屏壁通常由一个防滴盘和一个防溅屏壁组成。一个防护钢罩封住了甲板以上的主屏壁，主屏壁的外壁敷有绝热材料，既可以是压力容器结构（回转球形） ，也可以是平面形结构（日本棱柱形） ，一般也用于大型 LNG 船。C 型独立液舱是我们的主要研究内容，它是符合压力容器标准的压力式液舱，是按常规压力容器规则设计和建造的，并须进
13、行精确的应力分析，能承受较高的内压力。设计蒸汽压力大于 0.2MPa，最高工作压力可以达到 2.0MPa。有单圆筒、双圆筒、三叶型三种型式，用于全压式（1.75MPa）和半冷式液化气船（0.5-0.7MPa） 。它虽初步发展，但已开始在小型 LNG 船中广泛应用。在液舱设计方面，我们面临着诸多选择。其中包括：液舱材料选择、绝缘保温层 、支座、加强结构、制荡舱壁、其他结构附件以及整体的液舱结构分析。由这些方面设计出的小型 LNG 船储舱必须要解决以下问题：1.承受低温。2.承受货物晃荡对液舱的冲击力3.液舱布置及外形的选取与舱容的利用率达到最佳。4.装载量应最大，而液舱自身重量最小。5.装卸货物
14、是否简易。6.液货系统与其连接设备容量参数能否达到最优匹配。7.能否装载不同液体。因为我们的项目重点研究小型 LNG 船的液舱基本设计方法，涵盖舱型、结构、尺寸、材料、连接等方面的内容。所以，它要解决以下关键问题：1. 小型 LNG 船的船型特点与对液舱的形式要求；2. 影响小型 LNG 船液舱选型与主尺度设计的因素；3. 小型 LNG 船液舱形式与主尺度的设计原则与方法；4. 小型 LNG 船液舱结构设计方法与流程；5. 液舱与船体连接方法；6. 液舱内部晃荡、结构强度、与船体连接强度等性能校核以及加强优化方法。已完成的前期研究工作和成果已完成的前期研究工作和成果在前期的工作中，我们从 LN
15、G 与世界 LNG 船队历史发展趋势、行业发展现状、行业未来发展趋势等方面熟悉了 LNG 船行业并重点熟悉了小型 LNG 船。了解掌握了其行业背景与国际贸易需求、小型 LNG 船的特点、小型 LNG 船储舱的主要类型及其优缺点、拥有了小型 LNG 船储舱设计的基本思路，明确了我们需要解决的问题，并一直与时俱进，即时观察国内外研究现状与面临的难题，并初步定下了我们的研究计划及进度安排。项目研究方案、进度安排及预期达目标项目研究方案、进度安排及预期达目标2014 年 1 月至 3 月： 设计项目研究方案2014 年 4 月初： 开题报告2014 年 4 月中旬至 5 月： 小型 LNG 船的船型特
16、点；对液舱的形式要求；影响液舱选型与主尺度设计的因素；2014 年 6 月至 7 月： 液舱形式与主尺度的设计原则与方法；结构设计方法与流程；2014 年 8 月至 10 月： 液舱与船体连接方法；液舱内部晃荡、结构强度等性能校核以及加强优化方法；2014 年 11 月至 12 月： 研究论文，总结报告，答辩我们预期的目标是：以乙烯船和 LGP 船储舱设计为基础，借鉴大型 LNG 船储舱的经验，融合已制造的小型 LNG 船储舱模型，设计出新型小型 LNG 船储舱的模型，使其能够在材料、荷载、液舱结构、装卸装备方面优化配置，以便能更便捷地运用于实践过程中。预计完成过程中可能遇到的困难和问题以及解决的措施预计完成过程中可能遇到的困难和问题以及解决的措施当然，我们在研究过程中不可避免地要遇到一些困难和问题。比如动手实验能力欠缺、资料搜集方面存在困难、专业理论知识了解较少等等。但我们依然可以通过请教老师与研究生学长、去
