Особенности проектирования газовозов с вкладными грузовыми танками типа с

Рассмотрим вопросы проектирования газовозов с вкладными грузовыми танками наиболее распространенного типа С - сферическими. Вкладными грузовыми танками типа С называются грузовые емкости, которые отвечают требованиям, предъявляемым к сосудам под давлением [35]. В основе предлагаемой методики лежат принципы определения главных размерений газовозов, предложенные В. В. Зайцевым, а также выводы, к которым пришли А. Н. Вашедченко и Б. Н. Михайлов. При этом решается внутренняя задача проектирования газовозов и учитывается влияние числа и размеров сферических танков на ширину и длину грузовой части судов. Скорость и дальность плавания газовоза задается на основе результатов расчетов технико-экономического обоснования проектирования газовозов.

Задав грузовместимость танков, перевозимый сжиженный газ распределяют в л сферах, число которых в оптимизационной задаче проектирования газовоза может варьироваться. Затем рассчитывают диаметр сферы, размеры грузовой зоны и остальных помещений, оказывающих определяющее влияние на выбор главных размерений судна.

Расчетная вместимость, м3, грузовых танков газовозов

N = ^^3, (2.63)

где W3 - заданная грузовместимость танков при температуре транспортировки сжиженного газа, м3; /с,, к2 - коэффициенты, принимаемые в соответствии с (2.32).

Используя зависимость между объемом сферы и ее диаметром, получаем

dr = l,24V~W/n, (2-64>

где dr - диаметр танка, м.

Длину танковой части можно найти в зависимости от диаметра танка и их числа:

m

L\ = AdM + £ Ц), (2.65)

i ~ 1

где А - статистический коэффициент, учитывающий толщину изоляции танков, размеры коффердамов и конструктивные зазоры между ними и корпусными конструкциями судна по его длине (А = 1,09 + + 1,10); fcd(. = d,/dT - коэффициент разновеликое™ r'-го сферического танка; d, - диаметр /-го танка, отличный от диаметра наибольшего танка (iT, м; i, m - порядковый номер и количество танков, размеры которых отличаются от размеров наибольшего танка; пт - количество наибольших танков на газовозе.

Оценка количества сжиженного газа, необходимого на балластный переход

Рассмотрим условия балластного перехода одного из типов газовозов - метановозов, на котором перевозимый груз - метан - может сохраняться в сжиженном состоянии лишь в условиях глубокого охлаждения: при - 161 "С. Это требует создания особых условий при выполнении балластного перехода. Чаще всего во время такого перехода осуществляется подготовка грузовых танков для приема жидкого метана, которая заключается в поддержании определенной температуры внутри них. Так, классификационные общества рекомендуют оптимальную разность температур трюма и груза не более 29 °С, что приводит к необходимости охлаждения танков перед погрузкой до -133 "С, а норвежская фирма „Мосс Розенберг" рекомендует поддерживать температуру в танках не выше - ПО °С, так как при этой температуре, по их данным, танки готовы к погрузке метана. Однако предпочтительнее с точки зрения возникновения недопустимых термических напряжений в современных материалах, нарушений герметичности конструкций и, как следствие, аварий газовозов, необходимо чтобы перед погрузкой СПГ температура танков была не выше -133 °С.

Большую роль в обеспечении безаварийной эксплуатации газовозов играет и скорость захолаживания танков перед погрузкой, которая должна колебаться в пределах Af = 4 + 6°С/ч, при этом поля температур в их изоляции должны быть выравнены. Большая же скорость захолаживания, например при At = 6 °С/ч, может привести к запаздыванию охлаждения изоляции и аккумулирование ею тепловой энергии, что вызовет „подогрев" танков после окончания процесса их охлаждения. Если необходимо снизить температуру танков с температуры окружающей среды 20 °С до температуры погрузки газа, то скорость охлаждения должна изменяться от Дг= 10 °С/ч в начальный период до Дг = 4°С/ч при приближении к -133 "С. При этом необходимо учитывать конструктивные особенности грузосодержащей системы эксплуатируемого газовоза, а именно: чем больше масса изоляции грузовых танков, тем меньше должна быть скорость их охлаждения, и наоборот, так как около 90 % энергозатрат на захолаживание используется для охлаждения танков и их изоляции и только около 10 % - на охлаждение атмосферы танков [13].

Необходимую температуру внутри танков во время балластного перехода газовозов поддерживает специальная система охлаждения, предназначенная для впрыска в атмосферу танка сжиженного газа; испаряющийся на переходе в балласте метан в настоящее время используется в качестве топлива в судовых энергетических установках. В будущем на метановозах, по всей видимости, появятся установки повторного сжижения газа, которые будут готовить танки к погрузки. Кроме того, такую же работу смогут выполнить и установки захолаживания, которые целесообразно устанавливать на тех судах, из танков которых в портах назначения СПГ будет выгружаться полностью. Однако окончательный выбор того или иного способа охлаждения танков на проектируемом метановозе будет зависеть от того, какой из вариантов с экономической и эксплуатационной точек зрения окажется лучшим. Немаловажное значение при этом играет и принятый способ организации балластных переходов.