一种用于独立舱运输船的液氢储罐的制作方法

1.本发明属于船舶建造技术领域，具体涉及一种用于独立舱运输船的液氢储罐。

背景技术：

2.氢气作为一种新兴能源，具有清洁、无污染和可持续等优势是当前最有前景的清洁能源之一。液氢常沸点仅为20.3k(液氧为90k)，液氢的密度为常温、常压下气态氢气的845倍，容积汽化潜热不到液氧的七分之一，极易汽化。此外，氢气极易燃烧和爆炸，因此对液氢的贮存提出了更高的要求。船舶运输液氢作为氢能产业链的重要一环，可实现氢能源的跨领域和跨地区分配，液氢运输船的发展也将进一步推动氢能产业的发展。真空多层绝热贮罐作为一种高效的低温液体贮存容器，是液氢介质贮存的首选方式。如何更好、更安全地实现液氢真空多层绝热贮罐在运输船应用，是目前研究的一个重点方向。
3.液氢储储罐通常都是采用多层真空保温的形式来进行储存，而大型液氢储储罐在工程应用案例较少，真空层在使用时一旦失效就会造成保冷失效，甚至安全事故。专利cn 113864632a提供了一种用于液氢储存的金属低温薄膜储罐，用双层薄膜屏蔽的结构设计盛液，薄膜的柔韧性保证在突发事故下屏蔽的完整性，但绝缘保冷箱与薄膜造价昂贵，施工周期长，施工环境苛刻，且需要与船体结构形成良好的匹配。

技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种独立舱运输船的液氢储罐，本发明在储罐主体内做加强支撑的同时降低支撑结构的漏热，利用液氢密度低的特点，在罐体内部设置隔板进一步减弱液氢晃荡与倾斜对罐体的作用力。本发明的储罐结构简单且具有优异的绝热性能，极大的降低了液氢船储罐的建造成本。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明提供一种独立舱运输船的液氢储罐，，包括泡沫层、外罐、次外罐、内罐、异形支撑结构件及内罐隔板，所述外罐、所述次外罐、所述内罐由外向内依次间隔设置，所述外罐与所述次外罐之间形成次真空层，所述次外罐与所述内罐之间形成主真空层，所述外罐与所述次外罐之间、所述次外罐与所述内罐之间均设置有所述异形支撑结构件，所述内罐的内侧设置有所述内罐隔板，所述外罐的外部包裹有所述泡沫层；
7.所述异形支撑结构件环形设置为若干个且呈山字形结构，所述异形支撑结构件包括封板及蛇形支撑板，所述蛇形支撑板对称设置为两个，所述蛇形支撑板呈s形，其一端与所述封板焊接连接，另一端与所述次外罐的外壁和/或所述内罐的外壁焊接连接，所述封板呈凸字形，所述封板与所述外罐的内壁和/或所述次外罐的内壁焊接连接。
8.作为优选的技术方案，所述蛇形支撑板上设置有透气孔。
9.作为优选的技术方案，所述内罐隔板于所述内罐的内侧壁环形设置，所述内罐隔板与所述内罐垂直，所述内罐隔板与所述内罐焊接连接。
10.作为优选的技术方案，所述次外罐的内侧壁设置有多层缠绕层，所述多层缠绕层
由若干绝热纸和若干复合反射屏组成，所述绝热纸与所述复合反射屏间隔设置，所述多层缠绕层采用捆扎或低温胶水粘连在次外罐的内壁。
11.作为优选的技术方案，所述复合反射屏由多层铝箔和绝热材料复合而成。
12.作为优选的技术方案，所述次外罐、所述内罐、所述内罐隔板的厚度为2-15毫米，采用不锈钢、殷瓦钢板或铝合金钢板制作而成。
13.作为优选的技术方案，所述次真空层、所述主真空层的真空度小于10-3
帕。
14.作为优选的技术方案，所述外罐的底部槽口设置有支撑座，所述泡沫层覆盖所述支撑座。
15.作为优选的技术方案，所述外罐采用碳钢或不锈钢材料制作而成，所述外罐的外壁设置有加强筋。
16.本发明以多层高真空绝热设计为基础，采用双层高真空加上多层缠绕层绝热的方式提高了薄膜型储罐的绝缘保冷性，提高船体空间利用率并进一步减少了液氢的蒸发量；内罐内部设置横向隔板、纵向隔板及特殊的支撑结构块提高了内罐体的强度，并实现了减少支撑结构的漏热损失，双层高真空隔热加上罐体外罐外侧的泡沫层降低了内外罐破裂造成液氢大量泄漏对船体结构的影响，从而提高了船舶的安全性能。
17.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
18.(1)本发明中的一种用于独立舱运输船液氢储罐是一种常压液氢储罐，压力小于0.2mpa，相比于压力达70mpa的高压储氢气瓶，避免了“氢脆”对罐体材料的破坏，同时获得了更高的储存密度。相比于金属低温薄膜，简化了罐体结构降低了施工成本。
19.(2)本发明采用双层高真空绝热、多层缠绕层辅助绝热及异形支撑结构件结合方式，提高储罐的绝热效率，进一步降低液氢的蒸发率，降低液氢运输船运输过程燃料损失。
20.(3)本发明设置内罐隔板为纵向与横向垂直交叉隔板，并通过焊接方式均匀的固定在内罐内表面，并直接浸在低温液氢液体中，进一步减弱液氢晃荡与船体倾斜对罐体的作用力，保证船体结构的稳定性。
21.(4)本发明异形支撑结构件采用耐低温不锈钢或者其他耐低温合金钢钢板冲压制成，蛇形支撑板的蛇形走势大大延长了传热路径，同时在冷热应力下具有良好的收缩变形补偿能力。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明液氢储罐的结构示意图。
24.图2为本发明液氢储罐中异形支撑结构件的结构示意图。
25.其中，附图标记具体说明如下：泡沫层1、外罐2、次外罐3、内罐4、异形支撑结构件5、次真空层6、主真空层7、内罐隔板8、多层缠绕层9、支撑座10、封板5-1、蛇形支撑板5-2、透气孔5-3。
具体实施方式
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.如图1及图2所示，本实施例提供一种独立舱运输船的液氢储罐，，包括泡沫层 1、外罐2、次外罐3、内罐4、异形支撑结构件5及内罐隔板8，外罐2、次外罐3、内罐4由外向内依次间隔设置，外罐2与次外罐3之间形成次真空层6，次外罐3 与内罐4之间形成主真空层7，次真空层6、主真空层7的真空度小于10-3
帕。外罐 2与次外罐3存在次真空层6，且次外罐3不用直接接触液体，使得外罐2设计温度提高，可以降低外罐2材质要求。外罐2与次外罐3之间、次外罐3与内罐4之间均设置有异形支撑结构件5，内罐4的内侧设置有内罐隔板8，外罐2的外部包裹有泡沫层1。外罐2可以采用碳钢或不锈钢等普通常温金属材料，外壁使用加强筋进行加固以增加强度。次外罐3、内罐4及内罐隔板8的厚度范围在2-15mm内，厚度根据所需的强度要求决定，且采用不锈钢板、殷瓦钢板或铝合金板材料制成，罐体壁面通过金属板焊接形成。内罐隔板8于内罐4的内侧壁环形设置，内罐隔板8 与内罐4垂直，内罐隔板8与内罐4焊接连接。内罐隔板8为纵向与横向垂直交叉隔板，隔板的厚度及长度根据舱内体积、所需的结构强度及热应力需要决定，并通过焊接方式均匀的固定在内罐4内表面，而内罐隔板8直接浸在低温液氢液体中。外罐2的底部槽口设置有支撑座10，泡沫层1覆盖支撑座10。
28.次外罐3的内侧壁设置有多层缠绕层9，多层缠绕层9由若干绝热纸和若干复合反射屏组成，绝热纸与复合反射屏间隔设置，多层缠绕层9采用捆扎或低温胶水粘连在次外罐3的内壁。复合反射屏由多层铝箔和绝热材料复合而成。同时主真空层7及次真空层6的罐体表面可抛光、镀镍、镀银等方式降低表面发射率从而降低漏热量。
29.异形支撑结构件5环形设置为若干个且呈山字形结构，异形支撑结构件5包括封板5-1及蛇形支撑板5-2，蛇形支撑板5-2对称设置为两个，蛇形支撑板5-2呈s 形，蛇形支撑板5-2上设置有透气孔5-3。其一端与封板5-1焊接连接，另一端与次外罐3的外壁和/或内罐4的外壁焊接连接，封板5-1呈凸字形，封板5-1与外罐 2的内壁和/或次外罐3的内壁焊接连接。异形支撑结构件5采用耐低温不锈钢或者其他耐低温合金钢钢板冲压制成，蛇形支撑板5-2的蛇形走势大大延长了传热路径，同时在冷热应力下具有良好的收缩变形补偿能力。
30.尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

技术特征：

1.一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，包括泡沫层、外罐、次外罐、内罐、异形支撑结构件及内罐隔板，所述外罐、所述次外罐、所述内罐由外向内依次间隔设置，所述外罐与所述次外罐之间形成次真空层，所述次外罐与所述内罐之间形成主真空层，所述外罐与所述次外罐之间、所述次外罐与所述内罐之间均设置有所述异形支撑结构件，所述内罐的内侧设置有所述内罐隔板，所述外罐的外部包裹有所述泡沫层；所述异形支撑结构件环形设置为若干个且呈山字形结构，所述异形支撑结构件包括封板及蛇形支撑板，所述蛇形支撑板对称设置为两个，所述蛇形支撑板呈s形，其一端与所述封板焊接连接，另一端与所述次外罐的外壁和/或所述内罐的外壁焊接连接，所述封板呈凸字形，所述封板与所述外罐的内壁和/或所述次外罐的内壁焊接连接。2.如权利要求1所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述蛇形支撑板上设置有透气孔。3.如权利要求1所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述内罐隔板于所述内罐的内侧壁环形设置，所述内罐隔板与所述内罐垂直，所述内罐隔板与所述内罐焊接连接。4.如权利要求1所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述次外罐的内侧壁设置有多层缠绕层，所述多层缠绕层由若干绝热纸和若干复合反射屏组成，所述绝热纸与所述复合反射屏间隔设置，所述多层缠绕层采用捆扎或低温胶水粘连在次外罐的内壁。5.如权利要求4所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述复合反射屏由多层铝箔和绝热材料复合而成。6.如权利要求1所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述次外罐、所述内罐、所述内罐隔板的厚度为2-15毫米，采用不锈钢、殷瓦钢板或铝合金钢板制作而成。7.如权利要求1所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述次真空层、所述主真空层的真空度小于10-3
帕。8.如权利要求1所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述外罐的底部槽口设置有支撑座，所述泡沫层覆盖所述支撑座。9.如权利要求1所述的一种用于独立舱运输船的液氢储罐，其特征在于，所述外罐采用碳钢或不锈钢材料制作而成，所述外罐的外壁设置有加强筋。

技术总结

本发明公开了一种独立舱运输船的液氢储罐，包括泡沫层、外罐、次外罐、内罐、异形支撑结构件及内罐隔板，所述外罐、所述次外罐、所述内罐由外向内依次间隔设置，所述外罐与所述次外罐之间形成次真空层，所述次外罐与所述内罐之间形成主真空层，所述外罐与所述次外罐之间、所述次外罐与所述内罐之间均设置有所述异形支撑结构件，所述内罐的内侧设置有所述内罐隔板，所述外罐的外部包裹有所述泡沫层。本发明采用双层高真空绝热、多层缠绕层辅助绝热及异形支撑结构件结合方式，提高储罐的绝热效率，进一步降低液氢的蒸发率，降低液氢运输船运输过程燃料损失。过程燃料损失。过程燃料损失。