沥青船、独立液货舱垫块、 asphalt tanker、硫磺船详细介绍

       荷兰BEELE 公司的ULEPSI 独立货舱垫块支撑结构是专门为由于黏度原因必须加热到很高温度的货物的海上运输所设计的，如沥青、煤焦油、硫磺等。这些货物在运输过程中舱壁的温度将能达到200℃甚至更高，由于在舱壁内同舱壁外海水的温度有很大的差距，因此很容易在舱壁上形成热应力，所以必须采用一定的舱底支撑结构散热以达到使舱壁温度降到可以接受的范围。除了要吸收舱底热量外，舱底支撑结构还必须有足够的伸缩性能，并且需要加入很多成分以程度上的优化摩擦率。荷兰BEELE 公司的ULEPSI 独立货舱垫块支撑结构完全能够满足这些要求。

一、沥青船液体运输概况：

       高温液体货物的海上运输，长期以来我们的经验是采用独立式货舱结构的运输方式。随着对安全性需要的逐步提高，对于独立式货舱的需要也日益显得重要起来，随着像沥青，煤焦油，硫磺及杂芬油等液体货物运输温度的逐步提高，对于独立货舱的需求更显得迫切。以前，运输的高温液体货物，温度达到90℃已经算是很高了，但是今天液体货物的温度已经能够达到200℃，甚至250℃已经都已经很平常了。在这种情况下，由于在液体货物与海水之间存在很大的温度差别，因此很容易在船体结构上形成由于热量膨胀与吸收所造成的应力集中及屈服压力。这种现象容易导致独立货舱舱壁的频繁破裂，并由此导致很高的维护成本。的解决办法就是采用独立式货舱结构。

       ULEPSI 货舱垫块能够吸收由于在货舱同海水之间温度不同所产生的热量传递，更进一步来说就是货舱垫块能够控制货舱的温度传递并支撑住上面货物的重量，同样独立货舱同样能够吸收由于船体的运动所产生的应力。就以上的各种要求，荷兰BEELE 公司开发了ULEPSI 货舱垫块系统。

二、ULEPSI 货舱垫块组成：

G 层：是一层钢性玻璃塑料，其中 200*200mm 规格可以承受32 吨的压力,350*350mm 规格可以承受98 吨的压力，G 层可以使温度下降到175℃左右；

S 层：在G 层下面是S 层，S 层是一种红褐色的耐高温橡胶，可以将温度下降至100℃左右；

E 层：最下面一层是E 层，E 层是一种具有出色机械性能的黑色橡胶，其可以将温度下降至70℃左右；

      用这种简单的处理方法，便能很容易的解决在船体结构上产生温度应力的问题。通过ULEPSI 十五年来在众多沥青船上的试验应用表明，垫块基本上无须维护，充分地降低了货舱结构的维护费用。法国船级社已经为ULEPSI 垫块系统做了型式认可：ULEPSI：200*200 Certificate 08318/B0 BV ULEPSI: 350*350 Certificate 14127/A0 BV

      ULEPSI 货舱垫块系统已经得到了BV 船级社的型式认可证书，其中：200*200：承重达32 吨（320 KN）,350*350：承重达 98 吨（980KN）,两者所能承受的温度都高达250℃。通过20 年的实际使用证明，ULEPSI 货舱垫块系统其是一种***的系统，其高性能的系统材料保障了***时间的使用寿命，建立在船体模数上的工程橡胶技术允许更高的载荷和具有自我调整间隙的性能。在加热及机械载荷的双重作用下，对ULEPSI垫块系统施加400 吨的压力进行测试，测试结果通过一个自动资料处理记录下来被储存在计算机中，所有的对ULEPSI 的测试都是由BV全程监控并有TNO Industry 来进行的。在175℃的测试温度下，施加150 吨的压力，1小时后观察垫块的情况：尺寸为200*200mm 的ULEPSI 垫块（G 层，S层，E 层），当测试温度升至195℃时，仍未有任何破坏产生。在同BV 的合作下，我们对ULEPSI 垫块进行了进一步的测试，让垫块承载具有一定角度的机械压力下测试垫块同围框间的间隙：垫块的左边比右边高出10mm ，然后在铸钢围框下面布置调节垫块。让压力加至载荷，观察ULEPSI 垫块是否能够进行自我调节。通过试验我们看到，后边的调节垫块呈上升状态，下面的橡胶垫块G 层随着调节垫块及自己的倾斜弥补了调节垫块倾斜所产生的空间。所有的这一切都是由荷兰BEELE 公司实现的。

三、垫块的铸钢围框尺寸及承重要求：

      ULEPSI 垫块系统的设计是以橡胶船体模数为基础的，为了获得良好的使用性能，不仅底部围框的尺寸比较重要，同时围框同垫块间的间隙更加重要。因此，对所用的橡胶材料的等级有很高的质量要求。由于铸铁围框和水平调节垫块都是由船厂自己来制作的，因此有必要对具体尺寸进行限制：对于内径为200mm*200mm 的围框来说，其公差在+1.5~+0.5mm 之间，水平调节垫块的外径尺寸为199*199mm ,公差范围在+0.5~-0.0mm 之间。对于内径尺寸为350mm*350mm 的围框来说，其公差应在+1.5~+0.5mm 之间，水平调节垫块尺寸则为349*349mm,公差介于+0.5~-0.0mm 之间。由于橡胶垫块通围框的精密配合，我们认为要在铸钢围框底部钻一个气孔（Φ3mm）,以便当放入橡胶垫块时底部空气的流出。铸钢围框的形式有两种，最初的形式是船厂直接采用扁钢焊接在一起，这种形式对扁钢的质量有较高的要求，同时***在垫块系统承受1500KN 的压力下不能有裂缝产生，能够承受较大的负载是一个很重要的安全因素，一般要求得到船级社的认可。另外要求扁钢必须有足够的强度，以避免在高负荷下产生弯曲。另外，在焊接过程中必须***围框的内径尺寸在符合***的公差范围之内。由于橡胶垫块的不可压缩性，所有作用在橡胶垫块上的力最终将会传递给围框，ULEPSI 垫块系统要求200mm*200mm 的围框能够承受320KN 的持续压力，350mm*350mm 的围框能够承受980KN 的持续压力。

四、铸钢围框及钢制调整垫块的加工设计要点：

1、铸钢围框加工：ULEPSI 的围框形式是在焊接的拐角处除去焊缝并采用了摩铣工序，以增强围框的强度及稳定性，同样围框材料所用的铸钢也是有船厂自己提供，在磨铣工序过程中同样也要***围框的内径尺寸在***的公差范围之内。在磨铣的围框拐角处也要进行钻孔（R4），以便放入橡胶垫块时空气的排出。当完成以上工序后观察一下ULEPSI 垫块同货舱支撑衡量之间可能存在的角度，要***最上面的调节垫块至少有10mm 的深度是在围框内部的，尽管测试表明，ULEPSI 支持高达4°的倾斜，但我们推荐在围框长度方向不可存在超过5mm 的误差。围框有个特殊的结构设计以达到强度：在拐角处设计气孔以便在放入ULEPSI 橡胶垫块时底部空气的排出在船体内部结构喷漆以前放入ULEPSI 垫块，并在最上面放上一层纸板以防止垫块被涂上油漆放入围框的ULEPSI 垫块。沥清货舱的制造及绝缘设计都是在船厂车间内完成的，在除去垫块上的遮盖纸板后用重吊将货舱吊入船体内部独立货舱的底部及船体结构底部示意图把独立货舱先放在临时的支撑垫块上以检查最终的垫块尺寸…为了测量货舱横梁和垫块间距离以决定水平调节垫块的厚度，有必要将临时调节垫块打磨到一定的角度后再测量除去临时支撑垫块，放入ULEPSI垫块后的围框及其最上层水平调节垫块（如上图示）。

2、钢制调整垫块加工：

由于舱底横梁结构的不规则，的ULEPSI 垫块系统新增加了一个水平调节垫块。通过打磨水平调节垫块，来调节在货舱垫块与货舱支撑横梁之间的角度。这是一项需要劳力的工作。ULEPSI 已经通过测试机构的认可，能够支持3.9°的倾斜（对于200mm*200mm 的垫块 满足15mm 的错位）。测试结果表明，尽管水平调节垫块在有角度的作用力下发生倾斜，但在相应的倾斜位置底下的橡胶垫块也会发生或多多少的倾斜来弥补。这种情况下，橡胶垫块巩固了水平垫块及底下ULEPSI 垫块的稳定性，同时在G层，S 层，E 层都没有发生任何的破坏，在这方面水平垫块与围框之间的间隙是一个决定性的因素。通过测试结果可以证明ULEPSI 垫块具有不同角度下自我调节的性能。我们的报告是根据TNO reporter43/04.012357/sec dated October 12,2004 出具的。

五、使用业绩及分析

1、上图是荷兰达门船厂于1988 年建造的一艘化学品船---“STELLALYRA”号，上面使用了大概400 多个ULEPSI货舱垫块，迄今为止，已经安全运行了20 多年，其间从未发生过货舱垫块方面的故障与维修，充分证明了ULEPSI 垫块系统的可靠性！荷兰De SCHELDE 船厂于1998/1999年建造的“Stella Lyra”号的姐妹船“Stella Polaris”也同样配备了ULEPSI 垫块系统，他们同属于一个船东，这条船共使用了535 块ULEPSI 垫块。在建造“Stella Polaris”之前，BEELE 公司曾委托SHAPE TECHNOLOGY CONSULTANCY 根据Report W98.513 计算过货舱底部周围及货舱垫块上的温度，根据计算数据结果由TNO 出示了测试报告---BU4.98/025112-1/BB。

2、上图是荷兰BarKmeyer Stroobos 船厂建造的“Rathboyne”号化学品船，上面共安装了516 块ULEPSI 垫块。舱底垫块的使用大大降低了由于船体内外温差所产生的应力，机械应力的降低大大降低了维护维修的费用。目前，在中国及土耳其等国均建造了多艘采用ULEPSI 垫块系统的沥青船，其中的一艘是由土耳其Yardimci 船厂于2005 年建造的11，163M3 沥青船“Charlotte”号，上面使用了大概1000 块ULEPSI 垫块，其中大部分是200*200mm 规格，其余是350*350mm 规格。基于橡胶模数设计的高温货舱垫块系统内径尺寸为200mm*200 mm 的铸钢围框在预先计算好的船体底部结构上的固定如上图所示。

3、上图是由荷兰Frisian 船厂建造的Bithav 号双舱沥青船，上面使用了500 块ULEPSI垫块。

“Bhitav”号船上两个独立货舱就使用了541块ULEPSI 垫块。ULEPSI 垫块是有三层类似三明治结构的聚合物材料构成，分别有：一层18mm 厚的黑色合成橡胶，中间层15mm 厚的棕色合成橡胶及最上层一层12mm 厚的加强玻璃纤维刚性塑料所组成，水平调节垫块的厚度在15mm 至30mm 之间，起到支撑货舱的作用。荷兰Frisian 船厂建造的“Bithav”号沥青船分为两个独立货舱结构，有5700M3 的运输能力，每个独立货舱有被分成了许多间隔，货物温度可高达250℃。