一种新型LNG罐车外壳设计结构的制作方法

一种新型lng罐车外壳设计结构
技术领域
1.本实用新型涉及lng罐车技术领域，具体为一种新型lng罐车外壳设计结构。

背景技术：

2.液化天然气，主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源，无、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的质量仅为同体积水的45％左右，液化天然气是天然气经压缩、冷却至其凝点(-161.5℃)温度后变成液体，通常液化天然气储存在-161.5摄氏度、0.1mpa左右的低温储存罐内，其主要成分为甲烷，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化，lng运输罐车为低温罐车，内容器盛装低温介质，外壳的作用是承载内容器，并与内容器形成夹层空前，夹层空间形成真空夹层，外壳承受着-0.1mpa的负压，根据gb/t150《压力容器》的常规计算方法，此罐车外壳计算长度约为245mm，整个外壳体设计需用50道加强圈，总重量约790kg。
3.然而，lng作为公认的清洁能源，由于lng运输管道建设成本过高，很大部分的lng运输任务由运输半挂车来完成，导致用户的运输成本的增加，还导致燃油量的增加，同时还导致尾气排放量的增加，而尾气排放量的日益增加还会对环境造成污染，环境中尾气被人们吸入至体内，会对人们的身体健康造成伤害；并且，因常规算法对外筒体加强圈单独负压计算，导致外压加强圈数量多，重量重的问题。

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型lng罐车外壳设计结构，具备减轻lng罐车外壳的重量、降低lng运输的成本、减少尾气排放对环境的污染和使得各部件受力更均匀的优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。
5.本实用新型提供如下技术方案：一种新型lng罐车外壳设计结构，包括外筒体，所述外筒体的外部安装有三个部件，所述外筒体的第一部件为牵引座，所述牵引座的外壁与外筒体的内壁固定卡接，所述外筒体的第二部件为支腿支撑，且支腿支撑的一端与外筒体的外壁固定连接，所述外筒体的第三部件为v型梁，且v型梁的上端面与外筒体的下端面固定连接，所述外筒体的内部分布有加强圈。
6.优选的，所述外筒体的总重量为600kg，所述外筒体满足-0.1mpa的负压要求，且外筒体满足罐车运输工况中承受的惯性力。
7.优选的，所述外筒体承受的惯性力区分为四个方向的作用力，所述外筒体承受的惯性力一号作用力为运动方向，且运动方向为最大质量的两倍乘以重力加速度，所述外筒体承受的惯性力二号作用力为与运动方向垂直的水平方向，且与运动方向垂直的水平方向为最大质量乘以重力加速度，所述外筒体承受的惯性力三号作用力为垂直向上方向，且垂直方向为最大质量乘以重力加速度，所述外筒体承受的惯性力三号作用力为垂直向下方向，且垂直向下方向为最大质量的两倍乘以重力加速度。
8.优选的，所述牵引座、支腿支撑、v型梁和加强圈形成一个有效整体。
9.优选的，所述支腿支撑位于牵引座的右侧，且支腿支撑远离牵引座的一侧位于v型梁的左侧。
10.优选的，所述加强圈的数量为道。
11.与现有技术对比，本实用新型具备以下有益效果：
12.1、本实用新型通过采用现有的shell 181单元建模、网格划分和应力分析之间的配合，替代常规算法，解决了因常规算法对外筒体加强圈单独负压计算，导致外压加强圈数量多，重量重的问题，并且应力分析算法已被标准承认，通过计算机建模仿形计算，能精确的发现受力点及并通过加强圈的合理布局，在受力点大的部位通过结构设计增加强度，受力较小的部位减少加强圈，从而达到罐车既满足标准规定的安全运行要求。
13.2、本实用新型通过lng罐车的外壳体的外筒体、牵引座、支腿支撑、加强圈、v型梁部分作为一个整体进行建模，并对此模型加载六个工况应力进行应力计算分析，使外壳体整理受力满足要求的情况下，各部件受理更均匀，更加合理，避免了应力集中的情况，实现产品轻量化。
附图说明
14.图1为本实用新型结构示意图。
15.图中：1、外筒体；2、牵引座；3、支腿支撑；4、加强圈；5、v型梁。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.请参阅图1，一种新型lng罐车外壳设计结构，包括外筒体1，外筒体1的外部安装有三个部件，外筒体1的第一部件为牵引座2，牵引座2的外壁与外筒体1的内壁固定卡接，外筒体1的第二部件为支腿支撑3，且支腿支撑3的一端与外筒体1的外壁固定连接，支腿支撑3的安装起到对外筒体1的支撑作用，外筒体1的第三部件为v型梁5，且v型梁5的上端面与外筒体1的下端面固定连接，外筒体1的内部分布有加强圈4。
18.外筒体1的总重量为600kg，外筒体1满足-0.1mpa的负压要求，且外筒体1满足罐车运输工况中承受的惯性力，应力分析设计方法能精确的发现受力点及并通过加强圈的合理布局，在受力点大的部位通过结构设计增加强度，受力较小的部位减少加强圈，从而达到罐车既满足标准规定的安全运行要求，又能实现轻量化。
19.外筒体1承受的惯性力区分为四个方向的作用力，外筒体1承受的惯性力一号作用力为运动方向，且运动方向为最大质量的两倍乘以重力加速度，外筒体1承受的惯性力二号作用力为与运动方向垂直的水平方向，且与运动方向垂直的水平方向为最大质量乘以重力加速度，外筒体1承受的惯性力三号作用力为垂直向上方向，且垂直方向为最大质量乘以重力加速度，外筒体1承受的惯性力三号作用力为垂直向下方向，且垂直向下方向为最大质量的两倍乘以重力加速度。
20.牵引座2、支腿支撑3、v型梁5和加强圈4形成一个有效整体，采用应力分析仿形计
算替代常规算法对外筒体1的加强圈4单独负压计算，解决了外压加强圈数量多且重量重的问题，牵引座2、支腿支撑3、v型梁5和加强圈4通过应力分析仿形计算形成整体，且应力分析计算方法是分析和求解机械零件和构件等物体内各点的应力和应力分布的方法，其为现有公知技术。
21.支腿支撑3位于牵引座2的右侧，且支腿支撑3远离牵引座2的一侧位于v型梁5的左侧，牵引座2、支腿支撑3、v型梁5均起到对外筒体1的支撑和加固作用。
22.加强圈4的数量为38道，加强圈4的减少的同时还减少了外筒体1的总重量。
23.工作原理：本应力分析仿形计算建立了罐体及支撑结构的整体模型，目的在于考察罐体支撑结构在惯性力作用下的强度，有限元计算采用ansys15.0，由于结构均具有薄壳几何特征，因此采用shell 181单元建模、网格划分和应力分析，设计外压为-0.1mpa和惯性力载荷；
24.外筒体是固体,在软件的求解模块中可以直接施加加速度载荷，内筒体及介质惯性力(或重力)产生的载荷施加在外筒体各支撑上，在应力分析仿形计算中：
25.(1)工况一、二内筒体介质载荷计算：
26.单个套筒支撑面积：a＝0.049m327.下部四个支撑所受单位支撑压力：
28.纵向拉力：f＝2mg/8＝7514.5n
29.(2)工况三内筒体介质载荷计算：
30.单个套筒支撑面积：a＝0.049m331.下部四个支撑所受单位支撑压力：(由重力载荷引起)
32.对于侧向惯性力载荷，取一侧四个支撑，列平衡方程得：
33.2f
35
sin35
°
+2f
45
cos45
°
＝mg
34.f
35
°
cos35
°
＝f
45
°
cos45
°
35.(f35
°
、p35
°
；f45
°
、p45
°
分别表示下部支撑与上部支撑所受的支撑反力及单位支撑压力)
36.联立解得：f35
°
＝107905n，f45
°
＝125004n
37.p35
°
＝f35
°
/a＝2.2mpa,p45
°
＝f45
°
/a＝2.552mpa
38.(3)工况四内筒体介质载荷计算：
39.单个套筒支撑面积：a＝0.049m340.下部四个支撑所受单位支撑压力：
41.本次分析建模中，内容器未建，在加载时将内罐体及充装质量等惯性力载荷等效作用于外罐的支撑座上。
42.上述载荷组合构成以下四种载荷工况；
43.工况一：外压+自重+沿运动方向(纵向)、大小为额定质量乘以两倍重力加速度的惯性力，半挂车制动，牵引车滑动；
44.工况二：外压+自重+沿运动方向(纵向)、大小为额定质量乘以两倍重力加速度的
惯性力，牵引车制动，半挂车滑动；
45.工况三：外压+自重+沿与运动方向成直角的水平方向、大小为额定质量乘以一倍重力加速度的惯性力；
46.工况四：外压+沿垂直方向向下、大小为额定质量乘以两倍重力加速度的惯性力。本实用新型主要应用在hch9402gdyh型lng运输罐车产品上。
47.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本实用新型的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
48.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种新型lng罐车外壳设计结构，包括外筒体(1)，其特征在于：所述外筒体(1)的外部安装有三个部件，所述外筒体(1)的第一部件为牵引座(2)，所述牵引座(2)的外壁与外筒体(1)的内壁固定卡接，所述外筒体(1)的第二部件为支腿支撑(3)，且支腿支撑(3)的一端与外筒体(1)的外壁固定连接，所述外筒体(1)的第三部件为v型梁(5)，且v型梁(5)的上端面与外筒体(1)的下端面固定连接，所述外筒体(1)的内部分布有加强圈(4)。2.根据权利要求1所述的新型lng罐车外壳设计结构，其特征在于：所述外筒体(1)的总重量为600kg，所述外筒体(1)满足-0.1mpa的负压要求，且外筒体(1)满足罐车运输工况中承受的惯性力。3.根据权利要求2所述的新型lng罐车外壳设计结构，其特征在于：所述外筒体(1)承受的惯性力区分为四个方向的作用力，所述外筒体(1)承受的惯性力一号作用力为运动方向，且运动方向为最大质量的两倍乘以重力加速度，所述外筒体(1)承受的惯性力二号作用力为与运动方向垂直的水平方向，且与运动方向垂直的水平方向为最大质量乘以重力加速度，所述外筒体(1)承受的惯性力三号作用力为垂直向上方向，且垂直方向为最大质量乘以重力加速度，所述外筒体(1)承受的惯性力三号作用力为垂直向下方向，且垂直向下方向为最大质量的两倍乘以重力加速度。4.根据权利要求1所述的新型lng罐车外壳设计结构，其特征在于：所述牵引座(2)、支腿支撑(3)、v型梁(5)和加强圈(4)形成一个有效整体。5.根据权利要求1所述的新型lng罐车外壳设计结构，其特征在于：所述支腿支撑(3)位于牵引座(2)的右侧，且支腿支撑(3)远离牵引座(2)的一侧位于v型梁(5)的左侧。6.根据权利要求1所述的新型lng罐车外壳设计结构，其特征在于：所述加强圈(4)的数量为38道。

技术总结

本实用新型涉及LNG罐车技术领域，且公开了一种新型LNG罐车外壳设计结构，包括外筒体，所述外筒体的外部安装有三个部件，所述外筒体的第一部件为牵引座，所述牵引座的外壁与外筒体的内壁固定卡接，所述外筒体的第二部件为支腿支撑，且支腿支撑的一端与外筒体的外壁固定连接。本实用新型通过LNG罐车的外壳体的外筒体、牵引座、支腿支撑、加强圈、V型梁部分作为一个整体进行建模，并对此模型加载六个工况应力进行应力计算分析，使外壳体整理受力满足要求的情况下，各部件受理更均匀，更加合理，避免了应力集中的情况，实现产品轻量化。实现产品轻量化。实现产品轻量化。