本發(fā)明屬于lng儲運設施，尤其是涉及一種適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩方法及裝置。

背景技術：

1、晃蕩作為流體力學領域的熱點研究問題之一，其廣泛出現(xiàn)在各類裝載液貨的運輸設備與儲存設備中。在具有自由液面的儲液載體中，外部激勵引起的液體晃蕩將會對載體的運動和結構帶來影響。

2、在船舶領域中，自由流體的晃蕩影響是薄膜型lng船等液貨船設計中不可忽略的重要因素。當lng運輸船或者flng（浮式液化天然氣裝置）的裝載率在10%-70%之間時，艙內液體將發(fā)生劇烈運動，特別在30%左右的低裝載率下，晃蕩液體將對艙壁結構帶來較大的沖擊，當外激勵頻率達到自由液面固有頻率的80%時，強大的沖擊作用將會對結構的安全造成威脅甚至造成破壞。

3、目前，抑制自由流體晃蕩的方法以被動式為主。被動式制蕩方法通常以加裝制蕩壁或者漂浮的制蕩板實現(xiàn)減小自由液面，降低沖擊的效果。

4、具體地，現(xiàn)有被動式制蕩方法需要在lng貨艙內部加設固定裝置（適用于漂浮式制蕩板）或者機械結構（適用于金屬制蕩板）以便控制制蕩板運動，達到減小自由液面的作用。但是漂浮式制蕩板易破損，碎屑可能對lng貨泵產生不良影響。金屬制蕩板一旦固定不牢，跌落艙底可能會導致貨物圍護系統(tǒng)破損，產生安全風險。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的問題是提供一種適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩方法及裝置。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩方法，包括以下步驟：

3、s1、通過風浪儀記錄船舶外激勵頻率，同時利用液艙內測深設備測得液體深度，計算液艙內部自由液面的固有頻率，當外激勵頻率達到自由液面固有頻率的80%時，啟動主動制蕩裝置為備用待機狀態(tài)；

4、s2、設定船舶艏傾的最大值，當船舶達到艏傾的最大值時，啟動主動制蕩裝置為工作狀態(tài)，通過主動制蕩裝置噴射的高速流體造波，改變液艙內部流體的運行狀態(tài)，實現(xiàn)主動制蕩。

5、在步驟s1中，液艙自由液面固有頻率計算公式為：

6、

7、式中，為重力加速度， h為載液高度， l為液艙長度。

8、本發(fā)明還提供了一種適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩裝置，包括液體吸入裝置和噴頭，所述噴頭安裝于平臺上，所述平臺固定于液艙內的泵塔上，該噴頭與液體吸入裝置相連通。

9、所述液體吸入裝置采用液艙內原有的掃艙泵，在原有的掃艙管的歧管上安裝有傳輸管，該傳輸管與噴頭相連通，使液艙內液貨能夠通過掃艙泵注入噴頭內。

10、進一步地，所述傳輸管上安裝有遙控閥門。

11、進一步地，本發(fā)明還包括轉動機構，所述轉動機構驅動噴頭左右擺動，增加造波的影響范圍。

12、進一步地，所述轉動機構采用曲柄搖桿機構實現(xiàn)噴頭左右擺動，所述曲柄搖桿機構包括曲柄、連桿和搖桿，所述曲柄的一端與減速電機的輸出端固連，該曲柄的另一端與連桿的一端相鉸接，所述連桿的另一端與搖桿的一端相鉸接，所述搖桿的另一端與噴頭固連。減速電機驅動曲柄轉動，曲柄帶動連桿運動，連桿帶動搖桿擺動，進而驅動噴頭在一定角度范圍內左右擺動。

13、進一步地，所述噴頭與平臺之間通過軸承連接，該噴頭在平臺向上四分之一處彎折設置，設置在四分之一處可以增大液體的輻射范圍。

14、進一步地，所述傳輸管為傳輸軟管。

15、進一步地，考慮到高速流體在自由液面以下噴出更有利于改變液艙內部流場與波形，因此，將主動制蕩裝置平臺布置在30%液艙高度位置，當自由液面低于此位置時屬于較低的液艙充裝率，液貨晃動對液艙沖擊有限。當自由液面高于此位置時，制動主動制蕩裝置能夠形成足夠強的外加激勵，改變液艙內部流體的運行狀態(tài)。

16、本發(fā)明具體的效果如下：

17、本發(fā)明采用主動制蕩方式，首先利用風浪儀記錄船舶航行過程中收到風浪沖擊導致的外部激勵的頻率，一旦接近液貨自由液面固有頻率就啟動主動制蕩程序待用，直到船舶達到艏傾的最大值時，利用液艙內部已有的泵塔結構作為依托，通過主動制蕩裝置造浪，利用人工造浪干擾液艙內部液貨的運動，使其遠離自由液面固有頻率，減小對艙壁和艙內設備的沖擊力。

18、可見，本發(fā)明使用的大部分裝置均為lng船上已有的設備（掃艙泵）及傳感器（風浪儀、測深儀），節(jié)約了成本。且本發(fā)明中的主動制蕩裝置較小，直接安裝于現(xiàn)有液艙的泵塔上即可（泵塔的塔柱有若干，安裝在任一根塔柱上均可），是通過噴射高速流體達到造浪的目的，由于主動制蕩裝置較小，因此也不容易受到液艙液貨晃蕩沖擊而導致?lián)p壞。

19、本發(fā)明通過高速流體造波達到破壞液艙內部流體運動的效果，避免外部激勵與自由液面固有頻率一致導致的晃蕩沖擊，能夠有效解決flng生產過程中液艙內部流體晃蕩沖擊對橫艙壁強度的挑戰(zhàn)，延長flng橫艙壁和艙內設備的疲勞壽命。

技術特征：

1.一種適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩方法，其特征在于：在步驟s1中，液艙自由液面固有頻率計算公式為：

3.一種適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩裝置，用于實現(xiàn)權利要求1或2所述的適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩方法，其特征在于：包括液體吸入裝置和噴頭，所述噴頭安裝于平臺上，所述平臺固定于液艙內的泵塔上，該噴頭與液體吸入裝置相連通；所述液體吸入裝置采用液艙內的掃艙泵，在掃艙管的歧管上安裝有傳輸管，該傳輸管與噴頭相連通，使液艙內液貨能夠通過掃艙泵注入噴頭內。

4.根據(jù)權利要求3所述的適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩裝置，其特征在于：所述傳輸管上安裝有遙控閥門。

5.根據(jù)權利要求3所述的適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩裝置，其特征在于：還包括轉動機構，所述轉動機構驅動噴頭左右擺動。

6.根據(jù)權利要求5所述的適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩裝置，其特征在于：所述轉動機構采用曲柄搖桿機構實現(xiàn)噴頭左右擺動，所述曲柄搖桿機構包括曲柄、連桿和搖桿，所述曲柄的一端與減速電機的輸出端固連，該曲柄的另一端與連桿的一端相鉸接，所述連桿的另一端與搖桿的一端相鉸接，所述搖桿的另一端與噴頭固連。

7.根據(jù)權利要求3所述的適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩裝置，其特征在于：所述噴頭與平臺之間通過軸承連接，該噴頭在平臺向上四分之一處彎折設置。

8.根據(jù)權利要求3所述的適用于薄膜型lng儲運設施的主動制蕩裝置，其特征在于：所述平臺布置在液艙高度的30%的位置。

技術總結
本發(fā)明一種適用于薄膜型LNG儲運設施的主動制蕩方法及裝置，屬于LNG儲運設施技術領域，通過風浪儀記錄船舶外激勵頻率，同時利用液艙內測深設備測得液體深度，計算液艙內部自由液面的固有頻率，當外激勵頻率達到自由液面固有頻率的80%時，啟動主動制蕩裝置為備用待機狀態(tài)；當船舶達到艏傾的最大值時，啟動主動制蕩裝置為工作狀態(tài)，通過主動制蕩裝置噴射的高速流體造波，改變液艙內部流體的運行狀態(tài)。本發(fā)明通過高速流體造波達到破壞液艙內部流體運動的效果，避免外部激勵與自由液面固有頻率一致導致的晃蕩沖擊，能夠有效解決液艙內部流體晃蕩沖擊對橫艙壁強度的挑戰(zhàn)，延長橫艙壁和艙內設備的疲勞壽命。

技術研發(fā)人員：孫冰,石峰,張寶雷,朱永凱,王瑛,周毅,張昊,楊靜,張賀賀,孫延國
受保護的技術使用者：中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務分公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/14