CN117508926A - 一种船用超大型复合材料储罐结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋装备技术领域，具体涉及一种船用超大型复合材料储罐结构，包括：储罐主体，储罐主体包括内壳体和外壳体，储罐主体上设置有封头堵盖，储罐主体上还安装有气穹，气穹上开凿有加注口和出液口，储罐主体内安装有止荡框、多个辅助框和多个加强框；支撑固定机构设于储罐主体的下方，支撑固定机构包括支撑底座，支撑底座内开凿有缓冲腔，缓冲腔内插设有多个支撑柱腿，多个支撑柱腿的一端固定连接有弧形支撑板。本发明通过相应结构的设置，改善储罐的制造结构和原料，通过复合材料来制作储罐，使储罐不仅能够具有较大的尺寸，而且使储罐的质量更轻，并且不会降低储罐的强度和耐腐蚀、耐高低温、力学性能，为船体和工作人员减轻负担。

Description

一种船用超大型复合材料储罐结构

技术领域

本发明属于海洋装备技术领域，具体涉及一种船用超大型复合材料储罐结构。

背景技术

二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)是指将工业工程或能源利用捕集的CO2，直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程。国际能源署(IEA)可持续发展情境预测：至2050年，全球CO2年捕集量为56.35亿吨/年(封存52.66亿吨/年)。碳中和目标下，我国CCUS减排需求：至2060年，约为10～18.2亿吨/年。根据CO2源汇匹配性，年运输和封存百万至千万吨级CCUS项目装备需求为至少2～4艘运输装备，至少1～2艘封存装备。以每年通过运输船海上封存1亿吨增长计算，海洋装备需求至少在30艘/年以上，对应的4000m³的CO2储罐为120个左右。

目前，使用的4000m³的CO2储罐的容积相对较小，所以导致CO2运输时需要大量的储罐，不仅占用船体的大量面积，而且增加了储罐的搬运效率。不利于船体设计与营运。然而，受金属材料性能与焊接工艺的限制，大尺寸的储罐很难通过金属材料来实现。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种船用超大型复合材料储罐结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用超大型复合材料储罐结构，以解决上述现有技术中CO2储罐尺寸较小，导致CO2运输时需要使用大量储罐的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种船用超大型复合材料储罐结构，包括：储罐主体，所述储罐主体包括内壳体和外壳体，所述内壳体包括舱壁，所述舱壁上设置有多个纵向加强筋和横向加强筋，所述储罐主体上设置有封头堵盖，所述储罐主体上还安装有气穹，所述气穹上开凿有加注口和出液口，所述储罐主体内安装有止荡框、多个辅助框和多个加强框；

所述支撑固定机构设于所述储罐主体的下方，所述支撑固定机构包括支撑底座，所述支撑底座内开凿有缓冲腔，所述缓冲腔内插设有多个支撑柱腿，多个所述支撑柱腿的一端固定连接有弧形支撑板。

进一步地，所述辅助框包括第一环向角材，所述第一环向角材内固定有第一环形腹板，用于辅助支撑，提高支撑效果。

进一步地，所述加强框包括第三环向角材，所述第三环向角材上固定有第二环形腹板，所述第二环形腹板的内环壁上固定有第四环向角材，用于提高储罐主体的强度，提高储罐主体的使用寿命和强度。

进一步地，所述止荡框包括第二环向角材，所述第二环向角材内固定有开孔腹板，所述开孔腹板上开凿有多个透水孔，通过止荡框来防止储罐主体液体大幅度晃动的作用，进而保障装置的稳定性，降低装置损坏的概率。

进一步地，所述开孔腹板上固定有多个横向加强角材和纵向加强角材，用于加强止荡框的强度，从而提高止荡框的使用寿命，降低止荡框损坏的概率。

进一步地，多个所述支撑柱腿插设于所述缓冲腔内的一端固定连接有限位支撑板，用于支撑多个支撑柱腿，使得支撑柱腿不会脱落，所述限位支撑板与支撑底座之间连接有多个支撑弹簧，用于顶推限位支撑板，从而能够使弧形支撑板能够稳稳的支撑储罐主体，并且为储罐主体的晃动提供缓冲力。

进一步地，所述支撑底座的两侧均设置有气泵，用于提供气源，从而使得夹块能够紧紧夹住储罐主体，使得储罐主体不会出现晃动歪斜的情况，提高对储罐主体的固定效果；

所述气泵上连接有送气管，用于支撑分散框和为分散框内输送气体，所述送气管的另一端固定连接有分散框，用于将气体分散输送到多个连通管内，从而使得多个收缩框内的气压逐渐增多，进而能够顶推限位滑板滑动。

进一步地，所述支撑底座上固定有多个收缩框，为收缩支撑杆的收缩提供空间，所述收缩框内滑动连接有限位滑板，用于带动收缩支撑杆滑动，进而使夹块能够夹紧储罐主体，实现对储罐主体的固定，所述限位滑板上固定有收缩支撑杆，用于支撑夹块和带动夹块移动；

所述收缩支撑杆设于所述收缩框外的一端固定连接有夹块，用于夹紧储罐主体，使储罐主体不会再移动，进而实现对储罐主体的固定。

进一步地，所述限位滑板远离收缩支撑杆的一面与收缩框之间连接有连接弹簧，用于拉动限位滑板，从而使得夹块不再夹紧储罐主体，方便移动储罐主体的位置。

进一步地，多个所述收缩框与分散框之间均连接有连通管，用于输送气体，使得气体能够进入到收缩框内，进而使收缩框内的气压增加，使得限位滑板进行滑动。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过相应结构的设置，改善储罐的制造结构和原料，通过复合材料来制作储罐，使储罐不仅能够具有较大的尺寸，而且使储罐的质量更轻，并且不会降低储罐的强度和耐腐蚀、耐高低温、力学性能，为船体和工作人员减轻负担。

附图说明

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中记载的一些实施例，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。

图1为本发明一实施例中一种船用超大型复合材料储罐结构的立体图；

图2为图1中A处结构示意图；

图3为本发明一实施例中支撑装置的结构示意图；

图4为图3中B处结构示意图；

图5为图3中C处结构示意图；

图6为本发明一实施例中一种船用超大型复合材料储罐结构的部分结构示意图；

图7为图6中D处结构示意图；

图8为图6中E处结构示意图；

图9为本发明一实施例中储罐的部分结构示意图。

图中：1.储罐主体、101.舱壁、102.纵向加强筋、103.横向加强筋、2.封头堵盖、3.气穹、4.辅助框、401.第一环向角材、402.第一环形腹板、5.止荡框、501.第二环向角材、502.开孔腹板、503.透水孔、504.横向加强角材、505.纵向加强角材、6.加强框、601.第三环向角材、602.第二环形腹板、603.第四环向角材、7.支撑固定机构、701.支撑底座、702.缓冲腔、703.支撑柱腿、704.弧形支撑板、705.限位支撑板、706.支撑弹簧、707.气泵、708.送气管、709.分散框、710.收缩框、711.限位滑板、712.收缩支撑杆、713.夹块、714.连接弹簧、715.连通管。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种船用超大型复合材料储罐结构，参考图1-图9所示，包括：储罐主体1，储罐主体1包括内壳体和外壳体，内壳体包括舱壁101，舱壁101上设置有多个纵向加强筋102和横向加强筋103。储罐主体1上设置有一对封头堵盖2，用于密封储罐主体1，使储罐主体1内的液体不会出现泄漏的情况。储罐主体1上还安装有气穹3，用于存储气体和人员进出，气穹3上开凿有加注口和出液口，用于液体的进出。储罐主体1内安装有止荡框5、多个辅助框4和多个加强框6。

优选的，储罐主体1的外壳体为复合材料缠绕成型，储罐主体1的内壳体为分块式的加筋壳体经拼接而成，使用密封胶与螺栓进行连接。舱壁101、纵向加强筋102和横向加强筋103为一体化构型，使用复合材料铺贴，经烘箱固化成型。

另外，气穹3利用金属阴模，使用玻璃纤维预浸料按照(45,0,-45,90)ns的铺层角度铺贴至厚度40～60mm，打真空袋后置于烘箱中，抽真空度不大于-85KPa，加热至125±5℃，保温4小时，固化后等模具温度低于60℃后脱模修边制成；

封头堵盖2和内壳体为加筋壁板，使用玻璃纤维预浸料，在多个分块式的金属阳模表面按照(45,0,0,-45,90)ns的铺层角度铺贴盒型预成型件至厚度10～20mm，打真空袋后置于烘箱中，抽真空度不大于-85KPa，加热至90±5℃，保温2小时进行预成型，预成型后将分块式金属阳模与盒型预成型件一起安装于模具底座，然后按(45,0,-45,90)ns的铺层角度将舱壁101铺贴至厚度8～15mm，整体打真空袋后置于烘箱中，抽真空度不大于-85KPa，加热至125±5℃，保温4小时，固化后等模具温度低于60℃后脱模修边。

参考图1-图7所示，辅助框4包括第一环向角材401，第一环向角材401内固定有第一环形腹板402，用于辅助支撑，提高支撑效果。加强框6包括第三环向角材601，第三环向角材601上固定有第二环形腹板602，第二环形腹板602的内环壁上固定有第四环向角材603，用于提高储罐主体1的强度，提高储罐主体1的使用寿命和强度。

参考图1-图8所示，止荡框5包括第二环向角材501，第二环向角材501内固定有开孔腹板502，开孔腹板502上开凿有多个透水孔503。通过止荡框5来防止储罐主体1液体大幅度晃动的作用，进而保障装置的稳定性，降低装置损坏的概率。开孔腹板502上固定有多个横向加强角材504和纵向加强角材505，用于加强止荡框5的强度，从而提高止荡框5的使用寿命，降低止荡框5损坏的概率。

其中，辅助框4、止荡框5和加强框6的各个角材和环形腹板均使用复合材料铺贴，经烘箱固化成型，脱模后修边，然后使用螺栓与结构胶进行连接。

另外，辅助框4、止荡框5和加强框6均使用玻璃纤维预浸料与碳纤维预浸料混合铺层，第一环向角材401、第二环向角材501、横向加强角材504、纵向加强角材505、第三环向角材601和第二环形腹板602均使用金属阳模制成；第一环形腹板402、开孔腹板502和第四环向角材603均使用金属平板模具制成，第一环向角材401、第二环向角材501、横向加强角材504、纵向加强角材505、第三环向角材601和第二环形腹板602按照(45,0,0,-45,0,0,45,90)ns的铺层角度铺贴至厚度30～40mm，第一环形腹板402、开孔腹板502和第四环向角材603按照(45,0,-45,90)ns的铺层角度铺贴至厚度25～30mm，打真空袋后置于烘箱中，抽真空度不大于-85KPa，加热至125±5℃，保温4小时，固化后等模具温度低于60℃后脱模修边。

参考图1-图5所示，支撑固定机构7设于储罐主体1的下方，支撑固定机构7包括支撑底座701，用于支撑储罐主体1，方便对储罐主体1进行固定，使得储罐主体1在运输过程中不会出现损坏的情况。支撑底座701内开凿有缓冲腔702，为支撑柱腿703的升降提供空间，缓冲腔702内插设有多个支撑柱腿703。多个支撑柱腿703的一端固定连接有弧形支撑板704，用于支撑储罐主体1，使储罐主体1不易出现晃动歪斜，提高储罐主体1的稳定性。

参考图1-图5所示，多个支撑柱腿703插设于缓冲腔702内的一端固定连接有限位支撑板705，用于支撑多个支撑柱腿703，使得支撑柱腿703不会脱落。限位支撑板705与支撑底座701之间连接有多个支撑弹簧706，用于顶推限位支撑板705，从而能够使弧形支撑板704能够稳稳的支撑储罐主体1，并且为储罐主体1的晃动提供缓冲力。

参考图1-图4所示，支撑底座701的两侧均设置有气泵707，用于提供气源，从而使得夹块713能够紧紧夹住储罐主体1，使得储罐主体1不会出现晃动歪斜的情况，提高对储罐主体1的固定效果。

参考图1-图4所示，气泵707上连接有送气管708，用于支撑分散框709和为分散框709内输送气体。送气管708的另一端固定连接有分散框709，用于将气体分散输送到多个连通管715内，从而使得多个收缩框710内的气压逐渐增多，进而能够顶推限位滑板711滑动。

参考图1-图4所示，支撑底座701上固定有多个收缩框710，为收缩支撑杆712的收缩提供空间。收缩框710内滑动连接有限位滑板711，用于带动收缩支撑杆712滑动，进而使夹块713能够夹紧储罐主体1，实现对储罐主体1的固定，限位滑板711上固定有收缩支撑杆712，用于支撑夹块713和带动夹块713移动。

具体地，收缩支撑杆712设于收缩框710外的一端固定连接有夹块713，用于夹紧储罐主体1，使储罐主体1不会再移动，进而实现对储罐主体1的固定。

参考图1-图4所示，限位滑板711远离收缩支撑杆712的一面与收缩框710之间连接有连接弹簧714，用于拉动限位滑板711，从而使得夹块713不再夹紧储罐主体1，方便移动储罐主体1的位置。多个收缩框710与分散框709之间均连接有连通管715，用于输送气体，使得气体能够进入到收缩框710内，进而使收缩框710内的气压增加，使得限位滑板711进行滑动。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种船用超大型复合材料储罐结构，包括：储罐主体(1)，其特征在于，所述储罐主体(1)包括内壳体和外壳体，所述内壳体包括舱壁(101)，所述舱壁(101)上设置有多个纵向加强筋(102)和横向加强筋(103)，所述储罐主体(1)上设置有封头堵盖(2)，所述储罐主体(1)上还安装有气穹(3)，所述气穹(3)上开凿有加注口和出液口，所述储罐主体(1)内安装有止荡框(5)、多个辅助框(4)和多个加强框(6)；

支撑固定机构(7)，设于所述储罐主体(1)的下方，所述支撑固定机构(7)包括支撑底座(701)，所述支撑底座(701)内开凿有缓冲腔(702)，所述缓冲腔(702)内插设有多个支撑柱腿(703)，多个所述支撑柱腿(703)的一端固定连接有弧形支撑板(704)。

2.根据权利要求1所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，所述辅助框(4)包括第一环向角材(401)，所述第一环向角材(401)内固定有第一环形腹板(402)。

3.根据权利要求1所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，所述加强框(6)包括第三环向角材(601)，所述第三环向角材(601)上固定有第二环形腹板(602)，所述第二环形腹板(602)的内环壁上固定有第四环向角材(603)。

4.根据权利要求1所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，所述止荡框(5)包括第二环向角材(501)，所述第二环向角材(501)内固定有开孔腹板(502)，所述开孔腹板(502)上开凿有多个透水孔(503)。

5.根据权利要求4所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，所述开孔腹板(502)上固定有多个横向加强角材(504)和纵向加强角材(505)。

6.根据权利要求1所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，多个所述支撑柱腿(703)插设于所述缓冲腔(702)内的一端固定连接有限位支撑板(705)，所述限位支撑板(705)与支撑底座(701)之间连接有多个支撑弹簧(706)。

7.根据权利要求6所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，所述支撑底座(701)的两侧均设置有气泵(707)，所述气泵(707)上连接有送气管(708)，所述送气管(708)的另一端固定连接有分散框(709)。

8.根据权利要求7所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，所述支撑底座(701)上固定有多个收缩框(710)，所述收缩框(710)内滑动连接有限位滑板(711)，所述限位滑板(711)上固定有收缩支撑杆(712)，所述收缩支撑杆(712)设于所述收缩框(710)外的一端固定连接有夹块(713)。

9.根据权利要求8所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，所述限位滑板(711)远离收缩支撑杆(712)的一面与收缩框(710)之间连接有连接弹簧(714)。

10.根据权利要求9所述的一种船用超大型复合材料储罐结构，其特征在于，多个所述收缩框(710)与分散框(709)之间均连接有连通管(715)。