一种LNG船及其新型围护系统

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，具体为一种LNG船及其新型围护系统。

背景技术

液化天然气是在超低温、零下163℃的状态下进行储存和运输的，因此，与液化天然气直接接触的货舱围护型式就显得非常重要。

目前实船应用的大型LNG船的液货围护系统有球罐型(MOSS)、薄膜型(Membrane)和SPB型。球罐型货舱由挪威Rosenberg公司研发，货舱储罐形状为球形，货舱无装载液位限制，储罐材料为铝合金A5083，外围被聚氨酯绝缘材料覆盖，造价很高，重量很重。

如中国专利公开了一种LNG船及其薄膜型围护系统(申请号：申请号202011188764.X)，包括第一密封屏蔽层、设置在第一密封屏蔽层外侧并通过若干个支撑木与第一密封屏蔽层相连的第二密封屏蔽层、以及设置在第二密封屏蔽层外侧并分别与第二密封屏蔽层和船体结构相固定的绝缘结构，通过在第一密封屏蔽层与第二密封屏蔽层之间设置支撑木，利用第一密封屏蔽层与第二密封屏蔽层之间形成的主屏蔽空间，绝缘结构内部的孔隙以及绝缘结构与第二密封屏蔽层之间的缝隙形成的次屏蔽空间，有效地搭建了双道密封的超低温LNG储藏载体。

但在使用过程中，一是，这种围护系统作用在船体上进行运输时，意外、局部等泄漏是常有的，怎样在泄漏点快速进行自处理和补救是急切要解决的，二是，由于液态LNG是-163℃的超低温液体，需要考虑怎么解决温度的胀缩问题，因此，现提供一种LNG船及其新型围护系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LNG船及其新型围护系统，通过单体模块四周连接座的设计，通过自身具有的范围性运动缓冲以吸收围护系统热胀冷缩的能量，同时在中部管体结构的作用下，当液化气传感器发现该区域局部泄漏，用于在该泄漏区域喷出氮气，进一步填充空间以阻碍局部的扩散泄漏，同时氮气作为触发作用，进一步实现局部单体模块的二次密封，即具备泄漏点进行自处理和补救的功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型围护系统，包括：第一围护板，作为围护系统内层与天然液化气直接接触；第二围护板，作为围护系统外层进行安全防护；还包括若干单体模块，若干所述单体模块以X、Y两个方向进行组装共同构成围护夹层结构，所述围护夹层结构设置在第一围护板与第二围护板之间；每个所述单体模块包括框架结构，所述框架结构的四周环形设置有连接座，每个所述连接座与框架结构之间设置有缓冲密封层，用于围护夹层结构缩胀缓冲，其中两个相对连接座用于单体模块X向组装；以及设置在所述框架结构中部的管体结构，用于单体模块气体注入并进行Y向组装；设置在所述管体结构上的若干液化气传感器，对应每个单体模块并用于其区域内天然气泄漏检测，以及设置在所述管体结构上环形分布的电磁喷头阀，当液化气传感器触发时，所述电磁喷头阀工作向单体模块所在区域注保护气体。

优选的，所述框架结构包括支撑框，所述支撑框由四个环形分布的框架体以及相邻侧连接的斜板组成，所述斜板中部设置有排气阀，用于支撑框中部区域与四周区域连通；以及设置在支撑框前后侧的两个侧板，两个所述侧板中部设置有通孔，用于安装管体结构。

优选的，所述管体结构包括连接管，所述连接管设置在支撑框的中部，且所述连接管的两端穿过侧板中部的通孔并设置有管接头，用于相邻单体模块所在的连接管对接，即连通若干连接管并进行Y向组装。

优选的，所述缓冲密封层包括设置在框架体内侧的台阶部，所述台阶部依次设置有第二密封层和第一密封层，所述第二密封层与第一密封层之间连接有第一连接件，所述第一连接件包括第一连接体，所述第一连接体头部与插条抵接；以及分别开设在第一连接体上的勾槽、梯形插接槽，还包括设置在第一连接体尾部的端部块，用于和第一密封层抵接；以及设置在连接座内壁上的第二连接件，所述第二连接件包括第二连接体，以及设置在第二连接体前端部的勾部，用与和勾槽卡接，以及设置在第二连接体上的梯形插接部，用于和梯形插接槽插接，所述梯形插接部上开设有内腔，所述内腔内设有插条；所述插条包括与内腔相适配的遇水膨胀胶条，以及开设在插条端部的弧端面。

优选的，每个所述连接座靠近连接管的端部设置有介质触发组件，在局部天然气泄漏时，所述插条触发自身特性用于进一步密封漏缝位置；所述介质触发组件包括设置在连接座端部的两个弹性连接圈，两个所述弹性连接圈上连接有传动板，所述传动板的两端设置有凹折区；以及设置在每个所述凹折区内的第二储存罐，所述第二储存罐内部储存有水，所述第二储存罐的头部设置有穿刺部；设置在弧端面内壁上的第二刺破头，当穿刺部向靠近插条方向移动时，所述第二刺破头用于刺破穿刺部。

优选的，传动板相对位置所在的框架体上还设置有伸缩囊，且传动板与框架体构成的区域与伸缩囊连通，当围护系统热胀冷缩时，连接座在一定范围内自适应缓冲运动，进而使得伸缩囊体积变化；以及设置在伸缩囊所在框架体上的单向进气阀，用于连接管所在保护气体单向进入传动板与框架体构成的区域。

优选的，位于X向设置的两个所述框架体外壁相对设置有隔板，每个所述隔板上均设置有第一储存罐，所述第一储存罐内部储存有油溶性聚氨酯，以及设置在框架体侧壁上并与第一储存罐对应的穿刺结构，用于第一储存罐的穿破；所述穿刺结构包括贯穿在框架体侧壁的伸缩柱，所述伸缩柱靠近第一储存罐的侧壁固定有第一刺破头，所述第一刺破头与框架体之间的伸缩柱外壁设置有弹簧，以及设置在伸缩柱另一端的弹簧，所述弹簧在第二储存罐所在的斜面上限位滑动；以及开设在第一刺破头所在框架体上的通槽，用于刺破第二储存罐后的水排出框架体外侧，并与油溶性聚氨酯作用，所述油溶性聚氨酯遇水后发泡膨胀进而堵塞漏缝。

优选的，每个单体模块所在连接座对应的第二围护板位置设置有显示块，且该所述连接座上开设有两个相对的引流条，用于刺破第二储存罐后的水引流至显示块上进而显色，以提示泄漏点位置。

优选的，所述排气阀包括管套，以及设置在管套内部的挡环，以及设置在挡环上、下位置的球阀、连接架，所述连接架与球阀之间连接有弹性条，所述弹性条用于将球阀紧贴在挡环上表面。

一种LNG船，包括上述的新型围护系统，所述新型围护系统建立在LNG船上，用于液化天然气的储存和运输。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过单体模块四周连接座的设计，可向四周进行不断延伸，进行围护夹层结构的组装过程，通过自身具有的范围性运动缓冲以吸收围护系统热胀冷缩的能量，进而提高了围护系统整体的稳定性和安全强度，并在中部管体结构的作用下，当液化气传感器发现该区域局部泄漏，用于在该泄漏区域喷出氮气，用于进一步填充空间以阻碍局部的扩散泄漏，同时作为触发作用，进一步实现局部的二次密封。

2、通过管体结构的作用设置，起着单体模块的Y向组装及局部注入氮气，即完成整体管道连通的同时进行单体模块的Y向组装。

3、通过缓冲密封层的结构设置，实现了第一连接件与第二连接件的紧密连接，同时，形成多段曲折的连接路径，通过渗透路径的增长可延缓天然气的泄漏，同时，由于遇水膨胀胶条的材料设置，在其遇水时，自身会发生膨胀，使得第一连接件、第二连接件、插条之间的连接路径进一步紧密贴合，进一步降低了天然气漏缝的存在。

4、作为本发明的另一种实施方式，介质触发组件作为水介质提供，在与遇水膨胀胶条作用时，自身会发生膨胀，使得第一连接件、第二连接件、遇水膨胀胶条之间的连接路径进一步紧密贴合。

5、作为本发明的其他实施方式，介质触发组件中水介质与第一储存罐内部的油性聚氨脂作用，发泡膨胀，进而堵塞漏缝，浆液中游离的异氰酸根(-NCO)会与水进行聚合反应，聚合后的固结体具有良好的延伸性、弹性和抗渗性。

6、作为本发明的其他实施方式，通过显示块以及引流条的设置，当对应位置的液化气传感器被触发，刺破后的水介质位于第二储存罐所在区域内，在引流条的引流作用下，即可至第二围护板所在显示块位置上，通过显示块的颜色显示，即可标记该区域已经发生过泄漏问题，方便后续人员及时跟进和处理。

附图说明

图1为本发明的第一围护板拆解结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明的局部拆解结构正视示意图；

图4为本发明的围护夹层结构立体结构示意图；

图5为本发明的一种局部拆解放大结构示意图；

图6为本发明的若干单体模块拆解放大结构示意图；

图7为图3的局部放大结构示意图；

图8为图7的局部放大结构示意图；

图9为图8的A处局部放大结构示意图；

图10为本发明的第二连接件截面结构示意图；

图11为本发明的第一连接件截面结构示意图；

图12为本发明的插条截面结构示意图；

图13为本发明的另一种局部拆解放大结构示意图；

图14为本发明的另一种局部拆解立体结构示意图；

图15为本发明的侧视结构示意图；

图16为本发明的实施例4中单体模块结构示意图；

图17为本发明的支撑框正视结构示意图；

图18为本发明的排气阀内部剖面结构示意图。

图中：1、第一围护板；2、侧板；3、管接头；4、连接管；5、连接座；6、第二围护板；7、通槽；8、隔板；9、第一储存罐；10、第一刺破头；11、支撑框；111、框架体；112、斜板；12、排气阀；121、管套；122、球阀；123、弹性条；124、连接架；125、挡环；13、液化气传感器；14、电磁喷头阀；15、伸缩囊；16、单向进气阀；17、第一密封层；18、第一连接件；181、第一连接体；182、勾槽；183、梯形插接槽；184、端部块；19、插条；191、遇水膨胀胶条；192、弧端面；20、第二密封层；21、第二连接件；211、第二连接体；212、勾部；213、梯形插接部；214、内腔；22、第二刺破头；23、第二储存罐；24、传动板；25、弹性连接圈；26、凹折区；27、伸缩柱；28、弹簧；29、斜面；30、穿刺部；31、引流条；32、显示块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

请参阅图1至图18，本发明优选提供技术方案：一种新型围护系统，包括：第一围护板1，作为围护系统内层与天然液化气直接接触；第二围护板6，作为围护系统外层进行安全防护；还包括若干单体模块，若干单体模块以X、Y两个方向进行组装共同构成围护夹层结构，围护夹层结构设置在第一围护板1与第二围护板6之间；每个单体模块包括框架结构，框架结构的四周环形设置有连接座5，每个连接座5与框架结构之间设置有缓冲密封层，用于围护夹层结构缩胀缓冲，其中两个相对连接座5用于单体模块X向组装；以及设置在框架结构中部的管体结构，用于单体模块气体注入并进行Y向组装；设置在管体结构上的若干液化气传感器13，对应每个单体模块并用于其区域内天然气泄漏检测，以及设置在管体结构上环形分布的电磁喷头阀14，当液化气传感器13触发时，电磁喷头阀14工作向单体模块所在区域注保护气体。

在该实施例中，如图1和2所示，第一围护板1作为围护系统内层与天然液化气直接接触，优选的第一围护板1为304L材料，其具有优秀的耐腐蚀性能、较好的低温强度、在低温状态下依然具有较强的强度和韧性，第二围护板6，作为围护系统外层进行安全防护，采用殷瓦钢制成，作为最后的一道安全防护；

由于单体模块的四周环形设置有连接座5，当其以X、Y两个方向进行组装共同构成围护夹层结构的一个平面时，其具有X、Z两个方向的缓冲，通过自身具有的范围性运动缓冲以吸收围护系统热胀冷缩的能量，进而提高了围护系统整体的稳定性和安全强度，同时在该实施例中，单体模块以X、Y两个方向的进行组装为形成的一层围护夹层结构，该结构设计下，在连接座5的上下连接作用下，也可进行多层的围护夹层结构设置，以适应不同场合的安装效果；

如图2所示，通过单体模块四周连接座5的设计，可向四周进行不断延伸即X向与Z向，进行围护夹层结构的组装过程，并在中部管体结构的作用下，进行单体模块的Y向组装，在管体结构组装的过程中，进一步实现Y向整体管道的连通，当两侧最外端部接入气体罐时，结合图6所示，每个单体模块所在的管体结构的区域段均设置有液化气传感器13、以及环形分布的电磁喷头阀14，当液化气传感器13发现该区域局部泄漏并触发时，对应所在位置环形设置的电磁喷头阀14工作，向该区域喷射保护气体，优选为氮气，一是，进一步填充空间以阻碍局部的扩散泄漏，二是，作为触发作用，实现局部的进一步密封。

进一步地，框架结构包括支撑框11，支撑框11由四个环形分布的框架体111以及相邻侧连接的斜板112组成，斜板112中部设置有排气阀12，用于支撑框11中部区域与四周区域连通；以及设置在支撑框11前后侧的两个侧板2，两个侧板2中部设置有通孔，用于安装管体结构。

通过框架结构，材料优选为殷瓦钢，如图6、7以及17所示，四个呈凵形结构的框架体111相邻之间通过斜板112连接，且斜板112与框架体111构成的三角区间与框架体111的中部连通，位于四周的框架体111开口均向外设置，与连接座5作用时，实现两个方向的缓冲，与中部的管体组件作用时，用于连通氮气的四周发散式填充，且由于排气阀12的的设置，结合图2,排气阀12先填充至框架体111的中部在逐渐扩充至框架体111的外侧。

进一步地，管体结构包括连接管4，连接管4设置在支撑框11的中部，且连接管4的两端穿过侧板2中部的通孔并设置有管接头3，用于相邻单体模块所在的连接管4对接，即连通若干连接管4并进行Y向组装。

通过管体结构的作用设置，起着单体模块的Y向组装及局部注入氮气，具体地，如图4、5、6以及15所示，连接管4贯穿框架体111中部区域并由两侧侧板2上的通孔延伸至外，通过管接头3的连接作用，即可实现相邻连接管4的连接，即完成整体管道连通的同时进行单体模块的Y向组装。

进一步地，缓冲密封层包括设置在框架体111内侧的台阶部，台阶部依次设置有第二密封层20和第一密封层17，第二密封层20与第一密封层17之间连接有第一连接件18，第一连接件18包括第一连接体181，第一连接体181头部与插条19抵接；以及分别开设在第一连接体181上的勾槽182、梯形插接槽183，还包括设置在第一连接体181尾部的端部块184，用于和第一密封层17抵接；以及设置在连接座5内壁上的第二连接件21，第二连接件21包括第二连接体211，以及设置在第二连接体211前端部的勾部212，用与和勾槽182卡接，以及设置在第二连接体211上的梯形插接部213，用于和梯形插接槽183插接，梯形插接部213上开设有内腔214，内腔214内设有插条19；插条19包括与内腔214相适配的遇水膨胀胶条191，以及开设在插条19端部的弧端面192。

通过缓冲密封层的结构设置，如图8、9、11、12以及17所示，该缓冲密封层设置在连接座5与支撑框11所在框架体111之间，且呈周向分布，优选的，第二密封层20与第一密封层17为弹性橡胶密封圈结构，二者位于框架体111内侧壁的台阶部，以及连接在二者之间的第一连接件18，由于第一连接件18设置有勾槽182，用于第二连接件21所在勾部212对接，同时第一连接体181所在的梯形插接槽183供梯形插接部213插入，该结构，实现了第一连接件18与第二连接件21的紧密连接，同时，形成多段曲折的连接路径，通过渗透路径的增长可延缓天然气的泄漏；

同时，进一步通过梯形插接部213中部开设的梯形插接部213，将遇水膨胀胶条191所在的遇水膨胀胶条191卡入梯形插接部213内部，如图9所示，由于遇水膨胀胶条191的材料设置，在其遇水时，自身会发生膨胀，使得第一连接件18、第二连接件21、遇水膨胀胶条191之间的连接路径进一步紧密贴合，进一步降低了天然气漏缝的存在。

实施例2

作为本发明的另一种实施方式，每个连接座5靠近连接管4的端部设置有介质触发组件，在局部天然气泄漏时，插条19触发自身特性用于进一步密封漏缝位置；介质触发组件包括设置在连接座5端部的两个弹性连接圈25，两个弹性连接圈25上连接有传动板24，传动板24的两端设置有凹折区26；以及设置在每个凹折区26内的第二储存罐23，第二储存罐23内部储存有水，第二储存罐23的头部设置有穿刺部30；以及设置在弧端面192内壁上第二刺破头22，当穿刺部30向靠近插条19方向移动时，第二刺破头22用于刺破穿刺部30。

该处的介质触发组件，是在上述管体结构被触发喷射氮气时作用在插条19上，为插条19膨胀提供水介质，具体的，如图3、6、7和9所示，当某个单体模块位置发生泄漏时，液化气传感器13报警，对应连接管4所在的电磁喷头阀14环形喷射氮气，传动板24与框架体111所在的区域压强增大，由于弹性连接圈25为弹性材质，此时连接座5以前述运动状态缓冲时，传动板24在气压作用下相对于第二刺破头22向靠近插条19的方向运动并压缩弹性连接圈25，即第二储存罐23所在穿刺部30与第二刺破头22接触实现被刺破进而喷射出水组作用在插条19上，插条19与水结合快速膨胀，从而进一步密封连接座5与框架体111之间的连接部，同时，弹性连接圈25具有弹性且密封连接作用，如图9所示，水可集聚在框架体111、插条19、弹性连接圈25以及凹折区26围成的区域内。

进一步地，传动板24相对位置所在的框架体111上还设置有伸缩囊15，且传动板24与框架体111构成的区域与伸缩囊15连通，当围护系统热胀冷缩时，连接座5在一定范围内自适应缓冲运动，进而使得伸缩囊15体积变化；以及设置在伸缩囊15所在框架体111上的单向进气阀16，用于连接管4所在保护气体单向进入传动板24与框架体111构成的区域。

如图6、7以及8所示，伸缩囊15优选为两个且位于框架体111靠近连接管4的侧壁上，作为连通传动板24与框架体111所在的区域，在不发生泄漏时，具体如图8所示，连接座5相对与框架体111发生自身状态的缓冲运动使得传动板24与框架体111区域变化，在伸缩囊15连通并自身材料的作用下，通过伸缩囊15自身的体积变化来缓冲传动板24与框架体111的区域变化，且由于单向进气阀16的单向进入设置，不发生泄漏时，传动板24与框架体111的区域不与连接管4所在区域连通，当一旦发生局部泄漏，连接管4所在的框架体111中部喷射氮气，一方面，使得伸缩囊15所在位置压强增大，其缓冲作用减弱，同时单向进气阀16的单向设置，氮气进入传动板24与框架体111区域，此时传动板24与框架体111区域压强增大，传动板24相对连接座5的位置后移，从而被上述的第二刺破头22刺破，实现水介质的触发。

进一步地，排气阀12包括管套121，以及设置在管套121内部的挡环125，以及设置在挡环125上、下位置的球阀122、连接架124，连接架124与球阀122之间连接有弹性条123，弹性条123用于将球阀122紧贴在挡环125上表面。

如图5、7和8所示，并结合17、18所示，排气阀12的结构设置在于，当连接管4局部注入氮气时，在排气阀12的作用下，氮气先在框架体111中部扩散充盈至传动板24与框架体111区域后，完全充盈后，继续释放氮气，在氮气压力作用下，对应斜板112所在的排气阀12才会被触发打开，氮气才会蔓延至框架体111外部，具体结构图18所示，氮气压力作用下球阀122的下方，弹性条123被拉伸，使得球阀122脱离挡环125，此时挡环125通道被打开实现出气过程，连接架124为十字结构，用于安装弹性条123。

实施例3

作为本发明的其他实施方式，位于X向设置的两个框架体111外壁相对设置有隔板8，每个隔板8上均设置有第一储存罐9，第一储存罐9内部储存有油溶性聚氨酯，以及设置在框架体111侧壁上并与第一储存罐9对应的穿刺结构，用于第一储存罐9的穿破；穿刺结构包括贯穿在框架体111侧壁的伸缩柱27，伸缩柱27靠近第一储存罐9的侧壁固定有第一刺破头10，第一刺破头10与框架体111之间的伸缩柱27外壁设置有弹簧28，以及设置在伸缩柱27另一端的弹簧28，弹簧28在第二储存罐23所在的斜面29上限位滑动；以及开设在第一刺破头10所在框架体111上的通槽7，用于刺破第二储存罐23后的水排出框架体111外侧，并与油溶性聚氨酯作用，油溶性聚氨酯遇水后发泡膨胀进而堵塞漏缝。

在实施例中，是建立在管体组件与介质触发组件的基础上，通过隔板8上设置的第一储存罐9，如图7、8所示，第一储存罐9内部储存有油溶性聚氨酯，油性聚氨脂是由甲苯二异氰酸酯(TDI)和水溶性聚醚进行聚合反应而成的高分子化合物。其浆液遇水后会自行分散、乳化；当局部渗漏发生时，氮气被触发工作，一方面，充盈围护夹层结构内部空间，另一方面，触发第二刺破头22刺破穿刺部30，结合图5所示，通过通槽7的设置，一部分水进入第一储存罐9所在的区域，与此同时，在穿刺结构的作用下，结合图9,传动板24相对与连接座5的移动，实现第二刺破头22刺破穿刺部30，同时，第二储存罐23相对于弹簧28发生移动，实现第一刺破头10向靠近第一储存罐9方向移动并扎破第一储存罐9，此时第一储存罐9内部的油性聚氨脂遇水发泡膨胀，进而堵塞漏缝，浆液中游离的异氰酸根(-NCO)会与水进行聚合反应，聚合后的固结体具有良好的延伸性、弹性和抗渗性，该设计，在局部发生渗漏时，能够及时被触发，并形成自上而下的多层防渗体系，即为第一围护板1、上部隔板8所在的第一油性聚氨脂发泡层、上部隔板8以下的氮气填充层、支撑框11构成的缓冲密封层、以及下部隔板8以下的氮气填充层、下部隔板8所在的第二油性聚氨脂发泡层、第二围护板6，参照图7所示，有效降低了液化天然气泄漏的风险，为LNG船输送液化天然气提供一个优良的储存和运输环境。

实施例4

作为本发明的其他实施方式，每个单体模块所在连接座5对应的第二围护板6位置设置有显示块32，且该连接座5上开设有两个相对的引流条31，用于刺破第二储存罐23后的水引流至显示块32上进而显色，以提示泄漏点位置。

在该实施方式中，即在介质触发组件进一步设置，水介质为有颜色的水，当局部泄漏时，对应位置的液化气传感器13被触发，上述刺破后的水介质位于第二储存罐23所在区域内，在引流条31的引流作用下，即可至第二围护板6所在显示块32位置上，通过显示块32的颜色显示，即可标记该区域已经发生过泄漏问题，方便后续人员及时跟进和处理。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。