一种沥青船的整体式绝热保温船舱及其建造方法与流程

1.本发明涉及船舶设计领域，尤其涉及一种沥青船的整体式绝热保温船舱及其建造方法。


背景技术：

2.当前，国际上沥青船的货舱形式有独立式和整体式两种，独立式货舱结构通过垫块和支撑与船体相连，其不是船体结构的必要组成部分，可以理解成在主船体结构中又建造一个独立封闭的结构作为货舱。独立式货舱的优点是保温绝热材料可以布置在货舱外部舱壁，不受内部货物的影响，保温绝热设计选材简单、维护方便。但独立货舱的缺点是多建造了一套独立的货舱结构，很大程度上浪费了船上空间、耗费了大量钢材、经济性差。整体式货舱则利用周边主船体结构作为货舱周边界面结构，节约了大量空间和钢料，但其难点为货舱保温绝热，绝热材料需要设计在货舱内部，与货物长期接触，受到货物污染、压力、热传导等影响，后期基本无法维护，而且一旦货物保温绝热失效，温度会直接传播到船体结构，产生的热应力会对整个船舶结构安全产生影响。因此，对于整体式沥青船来说货物的保温绝热系统可靠性尤为重要。
3.虽然整体式沥青船相对于独立式沥青船具有结构简单、造价便宜、营运经济性高、空间紧凑等优点，但市场上的独立式沥青船仍然多于整体式沥青船，这进一步说明船东对整体式沥青船货物的保温和绝热系统不信任，认为目前没有一个比较完善的解决办法。公开号为cn201276203y，公开日为2009年7月22日的中国发明专利公开了一种整体式沥青船的维护系统，包括船舱，其特征在于，还包括设置在船舱内的可以隔热的独立内胆结构，说明书公开了在整体式沥青船货舱保温绝热设计中，曾经采用过岩棉作为绝热材料，但岩棉吸水率高，长期吸水后容易霉变，内部丝绵脱层，绝热失效。为了防止岩棉与货物接触吸水，该专利在岩棉表面额外设计了一层完整气密的货舱内胆薄钢板，但这样最终又导致该岩棉密闭空间内受热的空气膨胀，且无法透气，因此导致反面船体结构变形的问题。因此，仍然没有彻底解决整体式沥青船货舱的绝热保温问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种沥青船的整体式绝热保温船舱及其建造方法。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种沥青船的整体式绝热保温船舱，包括货舱，所述货舱内部设置有开放式绝热保温结构，所述开放式绝热保温结构包括泡沫玻璃、镀锌薄钢板、紧固螺柱和扁钢，所述紧固螺柱垂直设置于货舱内壁，泡沫玻璃和镀锌薄钢板开设有对应的通孔，紧固螺柱依次贯穿泡沫玻璃和镀锌薄钢板的通孔并用螺母和扁钢压紧固定，所述镀锌薄钢板之间留有间隙。泡沫玻璃是以碎玻璃为材料，经过高温融熔通过离心加工成无机纤维，是一种新型的环保绝热材料，整体式绝热保温船舱所使用的泡沫玻璃密度为120
±
8kg/m3,导热系数≤
0.043w/(m
·
k),10℃，抗压强度≥0.8mpa，体积吸水率≤0.5vol％，防火等级为a级，具有吸水率小、阻燃性好、不易霉变、强度高和耐腐蚀的特点，在沥青船货舱中作为绝热保温材料不易损坏，且采用开放式设计，在泡沫玻璃外侧铺设的镀锌薄钢板之间留有透气间隙，方便内部保温材料受热膨胀时将气体从间隙中排出，避免膨胀气体对货舱内部造成破坏。
7.优选的，所述泡沫玻璃呈若干个田字形结构分布于货舱内壁，所述田字形结构包括四块泡沫玻璃，田字形结构外侧覆盖有一块等面积的镀锌薄钢板，相邻镀锌薄钢板之间的间隙设有紧固螺栓，所述扁钢贯穿紧固螺栓并用螺母将镀锌薄钢板压紧固定，所述紧固螺柱沿扁钢中线设置，扁钢两侧与镀锌薄钢板之间点焊固定，相邻焊点间距300毫米。相邻镀锌薄钢板之间利用扁钢连续压边，提高了绝热保温结构的稳定性，同时由于扁钢设置在间隙外侧，使沥青无法大量的直接流入间隙，避免间隙被沥青填满，对镀锌薄钢板挤压造成损坏，扁钢压边对镀锌薄钢板造成一定程度的内凹形变，利用形变产生的与扁钢之间的间隙，足以排出内部保温材料受热膨胀生成的气体，扁钢与镀锌薄钢板之间点焊固定，进一步压紧镀锌薄钢板，使绝热保温结构更加稳定，在长期装卸货物压力、热应力以及内部透气等各种力的作用下也能保证结构的可靠性。
8.优选的，所述货舱侧壁和货舱顶部的泡沫玻璃中部开设有贯穿紧固螺柱的通孔，泡沫玻璃外侧的镀锌薄钢板开设有对应的通孔，并用垫片贯穿紧固螺柱并用螺母将镀锌薄钢板压紧固定。由于泡沫玻璃边沿通过扁钢压紧固定，重心处于泡沫玻璃中间，用螺母、垫片和紧固螺柱将泡沫玻璃中间压紧，进一步提高了绝热保温结构的稳定性，在螺母和镀锌薄钢板之间加装垫片，可以使螺母对镀锌薄钢板的紧固均匀受力。
9.优选的，所述泡沫玻璃单块面积为0.25平方米，镀锌薄钢板单块面积为1平方米。
10.优选的，所述泡沫玻璃厚度为100-150毫米，所述扁钢宽80毫米，厚度为8毫米。根据运输的沥青最高温度和热力场计算选定泡沫玻璃的厚度。
11.优选的，一种根据权利要求1至5任一项所述的一种沥青船的整体式绝热保温船舱的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
12.a)根据舱壁面积计算所需泡沫玻璃的数量，并根据单块泡沫玻璃的面积计算出所需紧固螺柱的数量，货舱侧壁和货舱顶部的泡沫玻璃中部需要增加两个对称的紧固螺柱，依据测量结果为紧固螺柱定位；
13.b)根据定位标记焊接紧固螺柱，所述紧固螺柱与舱壁垂直；
14.c)紧贴货舱内壁铺设单块0.25平方米的矩形泡沫玻璃，泡沫玻璃上开设有贯穿紧固螺柱的通孔，泡沫玻璃的厚度为100-150毫米；d)每四块泡沫玻璃构成一个田字形结构，每个田字形结构外侧均铺设有一块1平方米的矩形镀锌薄钢板，镀锌薄钢板的厚度为1.5毫米，镀锌薄钢板开设有贯穿紧固螺柱的通孔；
15.e)相邻的镀锌薄钢板之间均设置有间隙，沿间隙设有紧固螺柱，在扁钢中线上开设贯穿紧固螺柱的通孔，利用扁钢压紧相邻的镀锌薄钢板，并用螺母紧固，扁钢两侧与镀锌薄钢板之间点焊固定，相邻焊点间距300毫米；
16.f)货舱侧壁和货舱顶部的泡沫玻璃中部贯穿的紧固螺柱通过螺母压紧固定，螺母与镀锌薄钢板之间设有垫片。
17.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
18.1.采用开放式绝热保温结构设计，材料安装牢固、绝热性能可靠、经久耐用，绝热
材料与货舱之间存在透气间隙不会受热膨胀变形，不会对船体结构造成变形损坏。
19.2.可以促使船东逐步放弃建造成本高、空间浪费严重、营运经济性差的独立型货舱沥青船，转而建造整体式货舱的沥青船，引领市场转变。
附图说明
20.图1是本发明安装完成后的结构示意图；
21.图2是本发明仅安装泡沫玻璃时的结构示意图；
22.图3是本发明的侧视图；
23.其中，1-紧固螺柱，2-泡沫玻璃，3-镀锌薄钢板，4-间隙，5-垫片，6-螺母，7-货舱内壁,8-扁钢。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
25.如图1至图3所示，一种沥青船的整体式绝热保温船舱，包括货舱，货舱内部设置有开放式绝热保温结构，开放式绝热保温结构包括泡沫玻璃、镀锌薄钢板、紧固螺柱和扁钢，紧固螺柱垂直焊接于货舱内壁，泡沫玻璃和镀锌薄钢板开设有对应的通孔，泡沫玻璃呈若干个田字形结构分布于货舱内壁，每个田字形结构包括四块泡沫玻璃，田字形结构外侧覆盖有一块等面积的镀锌薄钢板，单块泡沫玻璃为0.25平方米的矩形，单块镀锌薄钢板为1平方米的矩形，镀锌薄钢板的厚度为1.5毫米，相邻镀锌薄钢板之间的间隙设有紧固螺栓，扁钢贯穿紧固螺栓并用螺母将镀锌薄钢板压紧固定，紧固螺柱沿扁钢中线设置，扁钢两侧与镀锌薄钢板之间点焊固定，相邻焊点间距300毫米，紧固螺柱依次贯穿泡沫玻璃和镀锌薄钢板的通孔并用螺母和扁钢压紧固定，货舱侧壁和货舱顶部的泡沫玻璃中部开设有贯穿紧固螺柱的通孔，泡沫玻璃外侧的镀锌薄钢板开设有对应的通孔，并用垫片贯穿紧固螺柱并用螺母将镀锌薄钢板压紧固定。
26.一种沥青船的整体式绝热保温船舱的建造方法，包括以下步骤：a)根据舱壁面积计算所需泡沫玻璃的数量，并根据单块泡沫玻璃的面积计算出所需紧固螺柱的数量，货舱侧壁和货舱顶部的泡沫玻璃中部需要增加两个对称的紧固螺柱，依据测量结果为紧固螺柱定位；
27.b)根据定位标记焊接紧固螺柱，所述紧固螺柱与舱壁垂直；
28.c)紧贴货舱内壁铺设单块0.25平方米的矩形泡沫玻璃，泡沫玻璃上开设有贯穿紧固螺柱的通孔，泡沫玻璃的厚度为100-150毫米；d)每四块泡沫玻璃构成一个田字形结构，每个田字形结构外侧均铺设有一块1平方米的矩形镀锌薄钢板，镀锌薄钢板的厚度为1.5毫米，镀锌薄钢板开设有贯穿紧固螺柱的通孔；
29.e)相邻的镀锌薄钢板之间均设置有间隙，沿间隙设有紧固螺柱，在扁钢中线上开设贯穿紧固螺柱的通孔，利用扁钢压紧相邻的镀锌薄钢板，并用螺母紧固，扁钢两侧与镀锌薄钢板之间点焊固定，相邻焊点间距300毫米；
30.f)货舱侧壁和货舱顶部的泡沫玻璃中部贯穿的紧固螺柱通过螺母压紧固定，螺母
与镀锌薄钢板之间设有垫片。
31.一种沥青船的整体式绝热保温船舱的工作过程及原理：当高温沥青装入货舱后，利用货舱内的开放式绝热保温结构进行保温，开放式绝热保温结构内的泡沫玻璃具有吸水率小、阻燃性好、不易霉变、强度高和耐腐蚀的特点，在沥青船货舱中作为绝热保温材料不易损坏，泡沫玻璃受热膨胀后产生压力较大的气体从镀锌薄钢板之间的透气间隙流出，不会因为膨胀气压对船体结构造成损伤，既保证了整体式绝热保温船舱的保温效果，同时避免了对船体结构产生破坏，消除了整体式绝热保温船舱的运输风险。
32.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。