一种卧式双层真空液氢储罐装置及船舶的制作方法

1.本发明属于船舶建造技术领域，具体涉及到一种卧式双层真空液氢储罐装置及船舶。


背景技术：

2.随着当前能源日益紧缺，以及传统化石能源对环境的影响，能源结构调整迫在眉睫。氢能被誉为21世纪最具发展潜力的绿色能源，世界范围内各个国家都对其高度关注。其中最为关键的就是氢能的储运问题。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。由于液氢沸点极低，与环境温差大，对容器绝热要求很高，因此对于大批量远距离的储运需要采用低温液态的方式，以储罐、槽车及罐式集装箱的方式为主，双层储罐在低温液体贮运设备市场获得了广泛认可，具有巨大的发展空间。
3.液氢储罐一般由内壳体、外罐以及支撑结构三大主要组成部分构成，内壳体置于外罐之中，两者之间存在空腔，采用真空与添加隔热材料的绝热结构进行隔热处理，即将这个空腔抽真空，并且填充绝热材料来起到绝热的作用，这种结构能很好的阻止外界的热量导入内壳体之中，抽真空可以有效的减少由热对流造成的漏热，所以在目前的工程应用中，这种结构设置是最为普遍的。对于大型液氢储罐来说，除了要考虑罐体本身的绝热性能外，还要考虑内部支撑结构的绝热能力。由于储罐在使用过程中，支撑主要起到的是固定的作用，需要根据支撑本身的强度进行设置，但是在支撑与内壳体直接相连时，外界通过支撑结构的漏热量会占到罐体总漏热量的近30％，所以支撑结构的绝热也是需要在储罐设计中关注的重点问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种卧式双层真空液氢储罐装置，本发明的装置通过设置第二加强结构将内壳体与外罐体连接，通过s型结构的设置延长了导热路径，减少了储罐使用时的漏热率，同时在热胀冷缩的过程中吸收罐体产生的形变，提高了储罐的使用安全。
5.为了实现上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：
6.一种卧式双层真空液氢储罐装置，该装置包括内壳体、外罐体、连接结构、内壳支撑模块和外壳固定模块，所述内壳体外部设置有所述外罐体，所述内壳体与所述外罐体之间形成密闭空腔，所述内壳体与所述外罐体之间设置内壳支撑模块，所述外罐体底部设置有外壳固定模块；所述内壳体与所述外罐体通过连接结构固定连接，所述连接结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构设置在所述内壳体外表面，所述第二连接结构一端与所述第一连接结构连接，所述第二连接结构与所述外罐体顶部固定连接。
7.上述内壳支撑模块包括支撑块和壳体凹槽，所述壳体凹槽分别设置在所述内壳体外表面和所述外罐体内表面上，所述内壳体外表面上设置的壳体凹槽与对应的所述外罐体
内表面上设置的壳体凹槽之间设置支撑块，所述内壳体中部与所述外罐体中部之间和所述内壳体底部与所述外罐体底部之间均匀设置多个内壳支撑模块；所述支撑块和所述壳体凹槽为低导热率的玻璃纤维加强塑料制成。
8.上述外壳支撑模块包括外壳托板和基座，所述外壳托板设置在所述外罐体底部四周，所述外壳托板底部设置有基座，所述基座包括液罐筒体板、止移扁钢、层压木和固定外壳，所述外壳固定安装在船舶甲板上，所述外壳内部两侧分别安装层压木，所述层压木之间设置有止移扁钢，所述外壳上部设置有液罐筒体板与外壳托板底部连接固定，所述止移扁钢上部与所述液罐筒体板底部固定连接。
9.上述内壳体整体呈圆柱体形，所述内壳体内表面进行抛光并镀银或镀镍处理，所述内壳体内部设置有多个内壳加强圈，所述内壳加强圈与所述内壳体内表面焊接固定，所述内壳加强圈相互平行；所述内壳体上部开设有进液口，所述内壳体进液口设置有开孔加强圈；所述内壳体为奥氏体不锈钢或铝合金制。
10.上述第一连接结构与所述内壳体外表面焊接固定，所述第一连接结构与所述内壳体上部进液口处通过焊接固定，所述第一连接结构上部与所述第二连接结构底部通过锚固连接；所述第二连接结构整体呈s型结构，所述第二连接机构上端与所述外罐体上部焊接固定。
11.上述外罐体中部设置有突起结构，所述突起结构中部设置气穹，所述气穹四周设置有第二连接结构，所述气穹与所述内壳体进液口对齐，所述外罐体为奥氏体不锈钢、碳钢或铝合金材料其中的一种制成，所述外罐体底部设置有真空维持泵，用于维持所述内壳体与所述内壳体之间的真空度，所述内壳体与所述外罐体之间的真空度为0.01-1.7pa，所述外罐体与所述内壳体之间的密闭空腔填充真空粉末绝热层。
12.上述真空粉末绝热层为粉末、纤维和气凝胶材料中的至少一种，所述真空粉末绝热层中还包括铜片、铝片或气体金属颗粒。
13.上述外罐体外部设置有环形加强结构，所述环形加强结构与所述内壳加强圈同圆心。
14.一种船舶，该船舶包含上述的卧式双层真空液氢储罐装置。
15.基于上述技术方案，本发明专利一种卧式双层真空液氢储罐装置经过实践应用取得了如下技术优点：
16.1.本发明一种卧式双层真空液氢储罐装置通过设置第二加强结构将内壳体与外罐体连接，通过s型结构的设置延长了导热路径，减少了储罐使用时的漏热率，同时在热胀冷缩的过程中吸收罐体产生的形变，提高了储罐的使用安全。
17.2.本发明一种卧式双层真空液氢储罐装置通过采用低导热率的复合材料支撑块，降低了储罐的真空支撑造成的漏热，同时液氢密度低所需支撑强度不高的因素，使支撑块达到制成内壳体的效果，在保证支撑稳定性的同时减少了罐体的漏热。
18.3.本发明一种卧式双层真空液氢储罐装置通过采用低真空粉末绝热和双层圆柱罐体结构相结合的方式，降低了储罐的漏热量，同时采用低压储罐，避免了“氢脆”对罐体材料的破坏，获得了更高的储存密度，运营成本相较于高真空储罐更低，与薄膜型相比，制造难度更低，施工成本更低。
19.4.本发明本发明一种卧式双层真空液氢储罐装置通过焊接方式在内壳体内表面
设置了内壳强框，在加强内壳体结构强度的同时阻隔了液氢的流动，减少了船舶在航行过程中产生的晃动对罐体的影响，提高了储罐使用时的安全性。
附图说明
20.图1是本发明一种卧式双层真空液氢储罐装置中的液氢储罐侧视剖视图。
21.图2是本发明一种卧式双层真空液氢储罐装置中的液氢储罐主视侧视图。
22.图3是本发明一种卧式双层真空液氢储罐装置中的液氢储罐主视图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
24.如图1-3所示，本发明属于一种卧式双层真空液氢储罐装置，该装置包括内壳体4、外罐体3、连接结构、内壳支撑模块和外壳固定模块，所述内壳体4外部设置有所述外罐体3，所述内壳体4与所述外罐体3之间形成密闭空腔，所述内壳体4与所述外罐体3之间设置内壳支撑模块，所述外罐体3底部设置有外壳固定模块；所述内壳体4与所述外罐体3通过连接结构固定连接，所述连接结构包括第一连接结构12和第二连接结构13，所述第一连接结构12设置在所述内壳体4外表面，所述第二连接结构13一端与所述第一连接结构12连接，所述第二连接结构13与所述外罐体3顶部固定连接。
25.其中，内壳支撑模块包括支撑块7和壳体凹槽8，所述壳体凹槽8分别设置在所述内壳体4外表面和所述外罐体3内表面上，所述内壳体4外表面上设置的壳体凹槽8与对应的所述外罐体3内表面上设置的壳体凹槽8之间设置支撑块7，所述内壳体4中部与所述外罐体3中部之间和所述内壳体4底部与所述外罐体3底部之间均匀设置多个内壳支撑模块；所述支撑块7和所述壳体凹槽8为低导热率的玻璃纤维加强塑料制成；通过采用低导热率的复合材料支撑块7，降低了储罐的真空支撑造成的漏热，同时液氢密度低所需支撑强度不高的因素，使支撑块7达到制成内壳体4的效果，在保证支撑稳定性的同时减少了罐体的漏热。
26.外壳支撑模块包括外壳托板6和基座9，所述外壳托板6设置在所述外罐体3底部四周，所述外壳托板6底部设置有基座9，所述基座9包括液罐筒体板91、止移扁钢92、层压木93和固定外壳94，所述外壳固定安装在船舶甲板上，所述外壳内部两侧分别安装层压木93，所述层压木93之间设置有止移扁钢92，所述外壳上部设置有液罐筒体板91与外壳托板6底部连接固定，所述止移扁钢92上部与所述液罐筒体板91底部固定连接。
27.内壳体4整体呈圆柱体形，所述内壳体4内表面进行抛光并镀银或镀镍处理，所述内壳体4内部设置有多个内壳加强圈10，所述内壳加强圈10与所述内壳体4内表面焊接固定，所述内壳加强圈10相互平行；所述内壳体4上部开设有进液口，所述内壳体4进液口设置有开孔加强圈14；所述内壳体4为奥氏体不锈钢或铝合金制。
28.第一连接结构12与所述内壳体4外表面焊接固定，所述第一连接结构12与所述内壳体4上部进液口处通过焊接固定，所述第一连接结构12上部与所述第二连接结构13底部通过锚固连接；所述第二连接结构13整体呈s型结构，所述第二连接机构上端与所述外罐体
3上部焊接固定；设置第二加强结构将内壳体4与外罐体3连接，通过s型结构的设置延长了导热路径，减少了储罐使用时的漏热率，同时在热胀冷缩的过程中吸收罐体产生的形变，提高了储罐的使用安全。
29.外罐体3中部设置有突起结构，所述突起结构中部设置气穹1，所述气穹1四周设置有第二连接结构13，所述气穹1与所述内壳体4进液口对齐，所述外罐体3为奥氏体不锈钢、碳钢或铝合金材料其中的一种制成，所述外罐体3底部设置有真空维持泵11，用于维持所述内壳体4与所述内壳体4之间的真空度，所述内壳体4与所述外罐体3之间的真空度为0.01-1.7pa，所述外罐体3与所述内壳体4之间的密闭空腔填充真空粉末绝热层5。
30.真空粉末绝热层5为粉末、纤维和气凝胶材料中的至少一种，所述真空粉末绝热层5中还包括铜片、铝片或气体金属颗粒。
31.外罐体3外部设置有环形加强结构2，所述环形加强结构2与所述内壳加强圈10同圆心。
32.一种船舶，该船舶包含上述的卧式双层真空液氢储罐装置。
33.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

技术特征：
1.一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，该装置包括内壳体、外罐体、连接结构、内壳支撑模块和外壳固定模块，所述内壳体外部设置有所述外罐体，所述内壳体与所述外罐体之间形成密闭空腔，所述内壳体与所述外罐体之间设置内壳支撑模块，所述外罐体底部设置有外壳固定模块；所述内壳体与所述外罐体通过连接结构固定连接，所述连接结构包括第一连接结构和第二连接结构，所述第一连接结构设置在所述内壳体外表面，所述第二连接结构一端与所述第一连接结构连接，所述第二连接结构与所述外罐体顶部固定连接。2.根据权利要求1所述的一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，所述内壳支撑模块包括支撑块和壳体凹槽，所述壳体凹槽分别设置在所述内壳体外表面和所述外罐体内表面上，所述内壳体外表面上设置的壳体凹槽与对应的所述外罐体内表面上设置的壳体凹槽之间设置支撑块，所述内壳体中部与所述外罐体中部之间和所述内壳体底部与所述外罐体底部之间均匀设置多个内壳支撑模块；所述支撑块和所述壳体凹槽为低导热率的玻璃纤维加强塑料制成。3.根据权利要求1所述的一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，所述外壳支撑模块包括外壳托板和基座，所述外壳托板设置在所述外罐体底部四周，所述外壳托板底部设置有基座，所述基座包括液罐筒体板、止移扁钢、层压木和固定外壳，所述外壳固定安装在船舶甲板上，所述外壳内部两侧分别安装层压木，所述层压木之间设置有止移扁钢，所述外壳上部设置有液罐筒体板与外壳托板底部连接固定，所述止移扁钢上部与所述液罐筒体板底部固定连接。4.根据权利要求1所述的一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，所述内壳体整体呈圆柱体形，所述内壳体内表面进行抛光并镀银或镀镍处理，所述内壳体内部设置有多个内壳加强圈，所述内壳加强圈与所述内壳体内表面焊接固定，所述内壳加强圈相互平行；所述内壳体上部开设有进液口，所述内壳体进液口设置有开孔加强圈；所述内壳体为奥氏体不锈钢或铝合金制。5.根据权利要求1所述的一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，所述第一连接结构与所述内壳体外表面焊接固定，所述第一连接结构与所述内壳体上部进液口处通过焊接固定，所述第一连接结构上部与所述第二连接结构底部通过锚固连接；所述第二连接结构整体呈s型结构，所述第二连接机构上端与所述外罐体上部焊接固定。6.根据权利要求5所述的一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，所述外罐体中部设置有突起结构，所述突起结构中部设置气穹，所述气穹四周设置有第二连接结构，所述气穹与所述内壳体进液口对齐，所述外罐体为奥氏体不锈钢、碳钢或铝合金材料其中的一种制成，所述外罐体底部设置有真空维持泵，用于维持所述内壳体与所述内壳体之间的真空度，所述内壳体与所述外罐体之间的真空度为0.01-1.7pa，所述外罐体与所述内壳体之间的密闭空腔填充真空粉末绝热层。7.根据权利要求6所述的一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，所述真空粉末绝热层为粉末、纤维和气凝胶材料中的至少一种，所述真空粉末绝热层中还包括铜片、铝片或气体金属颗粒。8.根据权利要求6所述的一种卧式双层真空液氢储罐装置，其特征在于，所述外罐体外部设置有环形加强结构，所述环形加强结构与所述内壳加强圈同圆心。
9.一种船舶，其特征在于，该船舶包含所述权利要求1-8任一项所述的卧式双层真空液氢储罐装置。

技术总结
本发明公开了一种卧式双层真空液氢储罐装置，该装置包括内壳体、外罐体、连接结构、内壳支撑模块和外壳固定模块，所述内壳体外部设置有所述外罐体，所述内壳体与所述外罐体之间形成密闭空腔，所述内壳体与所述外罐体之间设置内壳支撑模块，所述外罐体底部设置有外壳固定模块；所述内壳体与所述外罐体通过连接结构固定连接。本发明的装置通过设置第二加强结构将内壳体与外罐体连接，通过S型结构的设置延长了导热路径，减少了储罐使用时的漏热率，同时在热胀冷缩的过程中吸收罐体产生的形变，提高了储罐的使用安全。高了储罐的使用安全。高了储罐的使用安全。


技术研发人员：潘书毅 朱子龙 万忠 刘涛
受保护的技术使用者：沪东中华造船（集团）有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/7/22