液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置及利用其的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法。所述測(cè)量裝置包括：平板形狀的浮墊結(jié)合體，其在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱所收容的液化天然氣的表面，隨液化天然氣的流動(dòng)一起漂??；以及光學(xué)加速度傳感器，其安裝在所述浮墊結(jié)合體的一個(gè)以上的位置，并且利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量所述浮墊結(jié)合體漂浮時(shí)的加速度。根據(jù)本發(fā)明，可多角度地測(cè)量液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)液化天然氣的晃蕩導(dǎo)致的流動(dòng)特性和由此引發(fā)的施加于貨物集裝箱內(nèi)壁的沖擊和應(yīng)變，并對(duì)其進(jìn)行有效地分析，從而能夠準(zhǔn)確掌握液化天然氣的晃蕩現(xiàn)象所產(chǎn)生的問(wèn)題，并以此為基礎(chǔ)，做出更完善的貨物集裝箱設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行更好地維護(hù)和維修。
【專(zhuān)利說(shuō)明】液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置及方法，本發(fā)明的適用領(lǐng)域可包括海陸集散中心的貨物集裝箱以及更廣的范圍。
技術(shù)背景
[0002]液化天然氣(liquified natural gas, LNG)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“LNG”)是從天然氣田采取天然氣，再將其制成液化的天然氣。其主成分是沼氣(methane),在這點(diǎn)上有別于液化石油氣(liquified petroleum gas, LPG)。對(duì)LNG施加壓力使其液化,則能將其體積壓縮成原來(lái)體積的1/600，沼氣的沸點(diǎn)為_(kāi)162°C，所以可通過(guò)冷卻或壓縮的方式使其液化，用隔熱的專(zhuān)用集裝箱運(yùn)送。LNG作為一種無(wú)色、透明的液體，無(wú)污染，熱量高，是一種非常優(yōu)良的燃料，主要被用作城市煤氣。
[0003]此外，為了運(yùn)輸LNG而制造的船舶被稱(chēng)為液化天然氣運(yùn)輸船(liquified naturalgas carrier, LNGC)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“LNG船”)。LNG船包括隔熱專(zhuān)用集裝箱(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“LNG集裝箱”)，所述集裝箱用于收納LNG。
[0004]如圖1所示，LNG船的LNG集裝箱在金屬制造的船外壁15內(nèi)構(gòu)成LNG集裝箱外壁50，所述LNG集裝箱外壁50由抗低溫的金屬所制成，并且內(nèi)部形成二次隔熱區(qū)域70和一次隔熱區(qū)域60兩個(gè)隔熱區(qū)域，所述二次隔熱區(qū)域70由LNG集裝箱外壁50和二次隔熱膜30形成，所述一次隔熱區(qū)域60由二次隔熱膜30和一次隔熱膜20形成，并且每個(gè)隔熱區(qū)域包括隔熱材料40。
[0005]一次隔熱膜20形成LNG集裝箱的內(nèi)部空間，并且由于和超低溫的LNG直接接觸，一次隔熱膜20 —旦發(fā)生泄漏，則LNG會(huì)滲透到一次隔熱區(qū)域60，從而會(huì)有爆炸的可能性，對(duì)LNG船造成危險(xiǎn)。在此，隔熱膜(membrane)是由不銹鋼(stainless)、因瓦合金(invar, —種以鐵和鎳為主材料，熱膨脹系數(shù)極低的合金)等制成，是厚度在0.7毫米至3毫米以下的薄板，將薄板按照一定尺寸組裝并焊接，從而制造完成。隔熱材料40是將玻璃纖維、珍珠巖(Perlite)、聚氨酯泡沫(urethan foam)等制造成一定尺寸并組裝,并且起到如下作用:對(duì)LNG集裝箱外壁50和二次隔熱膜30、二次隔熱膜30和一次隔熱膜20之間進(jìn)行隔熱。
[0006]LNG船的LNG集裝箱對(duì)通過(guò)高壓壓縮從而液化的零下162°C的超低溫LNG進(jìn)行儲(chǔ)藏、運(yùn)輸，并且由于儲(chǔ)藏運(yùn)輸?shù)奶匦裕恢背惺軌嚎s、膨脹等結(jié)構(gòu)性壓力，所述壓力來(lái)自于LNG的儲(chǔ)藏和裝卸所產(chǎn)生的壓力變化。并且LNG船在浩瀚的大海上航行，運(yùn)輸LNG的過(guò)程中，同時(shí)做著滾(roll)，俯仰(pitch)，偏航(yaw)等六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，因此如圖2所示，根據(jù)LNG集裝箱內(nèi)的液體運(yùn)動(dòng)而發(fā)生晃蕩(sloshing)，從而持續(xù)對(duì)LNG集裝箱的構(gòu)造物，即隔熱膜造成沖擊，并使其老化。因此如果由于一次、二次隔熱膜20、30的焊接缺口或物理因素造成隔熱膜受損，則不能維持隔熱膜內(nèi)部真空高壓的狀態(tài)，從而將會(huì)引發(fā)隔熱效果降低和LNG泄漏。
[0007]由于隔熱膜的泄漏造成的隔熱性能降低，會(huì)提高儲(chǔ)藏中的LNG的氣化壓力。如果氣化壓力高于LNG集裝箱的設(shè)定壓力，則LNG就會(huì)泄漏至外部，從而產(chǎn)生如下問(wèn)題:必須降低LNG集裝箱的壓力。這也意味著儲(chǔ)藏的LNG會(huì)有所消耗。LNG船在運(yùn)輸中，如果氣化的LNG由于超壓而泄漏至外部，從而造成消耗，則會(huì)造成巨額損失(大約金額為數(shù)十億)。另夕卜，如果由于一次隔熱膜受損發(fā)生泄漏，則氣化的LNG會(huì)流入一次隔熱材料40，從而有發(fā)生爆炸的可能，所以非常危險(xiǎn)。因此準(zhǔn)確測(cè)量LNG集裝箱內(nèi)LNG的晃蕩現(xiàn)象，制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案和維修、維護(hù)方案十分必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是用于解決所述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種裝置及方法，所述裝置及方法通過(guò)在LNG集裝箱內(nèi)部安裝光學(xué)傳感器(optical sensor)和包括光學(xué)傳感器的浮墊(floating mat),從而可多角度地測(cè)量LNG晃蕩導(dǎo)致的流動(dòng)特性和由此引發(fā)的施加于LNG集裝箱內(nèi)壁的沖擊和應(yīng)變，并對(duì)其進(jìn)行有效地分析。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其包括:
[0010]平板形狀的浮墊結(jié)合體，其在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)所收容的液化天然氣表面，隨液化天然氣的流動(dòng)而一起漂浮；
[0011]光學(xué)加速度傳感器，其安裝在所述浮墊結(jié)合體的一個(gè)以上的位置，并且利用光學(xué)傳感器技術(shù)測(cè)量所述浮墊結(jié)合體漂浮時(shí)所產(chǎn)生的加速度。
[0012]此外，本發(fā)明提供液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，作為使用所述液化天然氣運(yùn)輸船的貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象測(cè)量裝置的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其包括如下步驟:
[0013]第一步驟，所述浮墊結(jié)合體在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)所收容的液化天然氣的表面，隨液化天然氣的流動(dòng)而一起漂??；
[0014]第二步驟，所述光學(xué)加速度傳感器利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量所述浮墊結(jié)合體漂浮時(shí)產(chǎn)生的加速度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，多方面地測(cè)量LNG船LNG集裝箱內(nèi)的LNG的晃蕩所導(dǎo)致的流動(dòng)特性和由此引發(fā)的施加于LNG集裝箱內(nèi)壁的沖擊和應(yīng)變，并對(duì)其進(jìn)行有效地分析，從而能夠準(zhǔn)確掌握由于LNG的晃蕩對(duì)LNG集裝箱所產(chǎn)生的問(wèn)題，并以此為基礎(chǔ)，執(zhí)行更完善的LNG集裝箱設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行更好地維護(hù)和維修。
[0016]此外，根據(jù)本發(fā)明的浮墊結(jié)合體增強(qiáng)了 LNG集裝箱內(nèi)LNG的液化面和氣化面之間的隔熱和密度分布阻隔效果，從而將LNG的氣化現(xiàn)象進(jìn)行最小化。不僅如此，根據(jù)本發(fā)明的浮墊結(jié)合體起到減震器(damper)的作用，從而抑制了因晃蕩現(xiàn)象產(chǎn)生的LNG的動(dòng)能增加，并對(duì)LNG的氣化現(xiàn)象達(dá)進(jìn)行最小化，與此同時(shí)對(duì)施加于LNG集裝箱內(nèi)壁的沖撞和沖擊進(jìn)行最小化。因此由于LNG的氣化而遭成的LNG集裝箱內(nèi)壓力增高的現(xiàn)象也進(jìn)行最小化，所以為了航行安全，對(duì)不得不釋放到大氣中的氣化的LNG量進(jìn)行最小化。毫無(wú)疑問(wèn)，這對(duì)防止大氣污染，十分有利。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1表示LNG船所運(yùn)載的LNG集裝箱及其隔熱區(qū)域的構(gòu)造。
[0018]圖2表示由于LNG集裝箱內(nèi)的液體流動(dòng)產(chǎn)生的晃蕩現(xiàn)象。
[0019]圖3表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的浮墊(floating mat)個(gè)體的形狀。
[0020]圖4表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的浮墊結(jié)合體的平面形狀。
[0021]圖5表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的浮墊結(jié)合體的側(cè)面形狀。
[0022]圖6表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的液化天然氣運(yùn)輸船的貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置的虛擬圖。
[0023]圖7表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的浮墊個(gè)體的結(jié)合方式。
[0024]圖8表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的浮墊結(jié)合體的形狀變化圖。
[0025]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0026]1:浮墊結(jié)合體2:浮墊個(gè)體
[0027]3:浮墊個(gè)體內(nèi)部的密閉空間。
[0028]4:光學(xué)加速度傳感器5:光學(xué)應(yīng)變傳感器
[0029]6:光纖維 7:LNG
[0030]8:LNG集裝箱內(nèi)壁9:數(shù)據(jù)分析裝置
[0031]15:LNG船外壁20:—次隔熱膜
[0032]30: 二次隔熱膜40:隔熱材料
[0033]50:LNG集裝箱外壁60:—次隔熱區(qū)域
[0034]70:二次隔熱區(qū)域

【具體實(shí)施方式】
[0035]以下，將參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。首先，對(duì)各個(gè)附圖中的構(gòu)成要素標(biāo)注了參考標(biāo)號(hào)，并在不同的附圖中，對(duì)于相同的構(gòu)成要素，盡量使用相同的標(biāo)號(hào)。為了突出本發(fā)明的主旨，對(duì)于大多數(shù)人普遍了解的結(jié)構(gòu)和功能，在本發(fā)明的說(shuō)明中并未對(duì)其做詳細(xì)闡述。
[0036]液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置
[0037]本發(fā)明的目的在于提供一種裝置，其在LNG集裝箱內(nèi)部安裝光學(xué)傳感器(opticalsensor),從而多角度地測(cè)量LNG晃蕩(sloshing)導(dǎo)致的流動(dòng)特性和由此引發(fā)的施加于LNG集裝箱內(nèi)壁的沖擊和應(yīng)變，并對(duì)其進(jìn)行有效地分析，為達(dá)成所述目的的本發(fā)明包括浮墊(floating mat)結(jié)合體I和光學(xué)加速度傳感器4。
[0038]本發(fā)明的基本技術(shù)思想并不僅限于通過(guò)外部的視覺(jué)觀察對(duì)LNG集裝箱內(nèi)的晃蕩現(xiàn)象進(jìn)行掌握，或?qū)ζ溥M(jìn)行推測(cè)分析，而是直接和LNG集裝箱內(nèi)部的LNG成為一體，一起晃動(dòng)且體驗(yàn)晃蕩現(xiàn)象，并對(duì)其進(jìn)行直接測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)所述本發(fā)明的技術(shù)思想，本發(fā)明采用了浮墊(floating mat)結(jié)合體I。
[0039]如圖6所示，浮墊結(jié)合體I是一種平板形狀的構(gòu)造物，其在LNG船的LNG集裝箱內(nèi)所收容的LNG 7的表面，隨LNG 7流動(dòng)而一起漂浮。因此當(dāng)LNG 7靜止時(shí)，浮墊結(jié)合體I會(huì)在LNG 7的表面保持靜止?fàn)顟B(tài)或者以非常緩慢的速度移動(dòng)，但當(dāng)晃蕩現(xiàn)象產(chǎn)生，從而LNG 7晃動(dòng)時(shí)，由此浮墊結(jié)合體I也在LNG 7的表面從漂浮狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖僖苿?dòng)，甚至有時(shí)候會(huì)撞擊LNG集裝箱內(nèi)壁8或彈出。換句話(huà)說(shuō)，浮墊結(jié)合體I具有與LNG 7的流體運(yùn)動(dòng)相同的運(yùn)動(dòng)情況。因此在本發(fā)明中，LNG 7的晃動(dòng)現(xiàn)象可通過(guò)測(cè)量漂浮結(jié)合體I當(dāng)時(shí)的移動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)相同地進(jìn)行測(cè)量。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例，浮墊結(jié)合體I既可以是單個(gè)的個(gè)體浮墊，也可如圖3所示，更為優(yōu)選地將多個(gè)尺寸較小的浮墊個(gè)體2進(jìn)行結(jié)合，從而形成一個(gè)尺寸較大的浮墊結(jié)合體I。因?yàn)橐淮涡宰龀梢粋€(gè)與LNG集裝箱內(nèi)部面積相應(yīng)的大尺寸浮墊結(jié)合體1，其制作工藝上可能比較困難，然而也是因?yàn)橥ㄟ^(guò)將所述小尺寸的浮墊結(jié)合體2進(jìn)行相互結(jié)合的過(guò)程，可以較容易地獲得具有適宜的尺寸或形狀的浮墊結(jié)合體I。
[0041]優(yōu)選地，所述的浮墊個(gè)體2具有各個(gè)面都可以相互連接的多面體的形狀。圖3根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例，從而浮墊個(gè)體2呈現(xiàn)為六面體或正六面體形狀，所屬形狀為浮墊個(gè)體2可具有的各種多面體形狀的一種。并且圖4和圖5呈現(xiàn)了具有所述六面體或正六面體形狀的浮墊個(gè)體2的各個(gè)面依次連接，從而形成一個(gè)平板形狀的浮墊結(jié)合體I的樣子(平面與側(cè)面)。
[0042]如圖7所示，所述情況下，優(yōu)選地浮墊結(jié)合體2的連接面a并不完全貼合固定，而是相互結(jié)合，以便受到外力沖擊時(shí)可斷開(kāi)(所述情況下，浮墊個(gè)體2可以通過(guò)例如繩子形式的連接工具b進(jìn)行相互結(jié)合)。由此，如圖8所示，當(dāng)LNG集裝箱內(nèi)部裝滿(mǎn)LNG 7時(shí)，優(yōu)選地對(duì)碰到LNG集裝箱頂部的大尺寸板形狀的浮墊結(jié)合體I折起并受損的現(xiàn)象進(jìn)行阻止。而LNG 7再次回落時(shí)，浮墊結(jié)合體I會(huì)恢復(fù)原狀。
[0043]此外，浮墊個(gè)體2應(yīng)由可在LNG 7內(nèi)漂浮的材料形成，優(yōu)選地可以由承受外力時(shí)，可發(fā)生變形的軟性材料形成。這是為了浮墊個(gè)體2結(jié)合形成的浮墊結(jié)合體1，隨LNG 7表面的流動(dòng)可以一起發(fā)生應(yīng)變，從而正確測(cè)量晃蕩現(xiàn)象發(fā)生時(shí)LNG 7表面的流動(dòng)形態(tài)，同時(shí)漂浮的浮墊結(jié)合體I撞擊LNG集裝箱內(nèi)壁8時(shí)，能夠避免對(duì)LNG集裝箱內(nèi)壁8造成損害。此外如圖3所示，優(yōu)選地浮墊個(gè)體2內(nèi)部另外具有密閉的空間3，由此，在密閉空間3的作用下，可易于浮墊個(gè)體2和浮墊結(jié)合體I漂浮在LNG 7內(nèi)。
[0044]本發(fā)明并未對(duì)浮墊結(jié)合體I的形狀做特別的限定，但優(yōu)選地，浮墊結(jié)合體I具有正多邊形或圓形的平板形狀。因?yàn)橛欣谙率龉鈱W(xué)加速度傳感器4在浮墊結(jié)合體I中均等的配置，而且漂浮在LNG集裝箱內(nèi)的浮墊結(jié)合體I的移動(dòng)和應(yīng)變不會(huì)偏移至特別的方向，有利于對(duì)其均等地收容和準(zhǔn)確的測(cè)量。在圖4的實(shí)施例中可以看到看具有正四邊形形狀的浮墊結(jié)合體I。
[0045]光學(xué)加速度傳感器(optical accelerat1n sensor) 4安裝在浮墊結(jié)合體I的一個(gè)以上的位置上，并且利用光學(xué)傳感器技術(shù)對(duì)浮墊結(jié)合體I漂浮時(shí)產(chǎn)生的加速度進(jìn)行測(cè)量。傳感器發(fā)出特定波長(zhǎng)的光后，光學(xué)傳感器通過(guò)光電二極管(photod1de)等元件感知被阻斷(對(duì)射型)或反射(反射型)的光的量和位置，所述光學(xué)傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于:由于是非接觸式傳感，產(chǎn)品壽命長(zhǎng)，并且反應(yīng)速度快，從而可適合高速生產(chǎn)線(xiàn)；并且用光纖維時(shí)，則可以感知狹小的空間和微小的物體；使用光學(xué)透鏡(lens)，從而可測(cè)量較遠(yuǎn)的距離。如上所述，光學(xué)傳感器不僅可以適用于多種應(yīng)用(applicat1n),與功能相比,其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)也算一大優(yōu)點(diǎn)。
[0046]如圖5所示，光學(xué)加速度傳感器4安裝在浮墊結(jié)合體I的狀態(tài)下，如圖6所示，由于所述傳感器是和浮墊結(jié)合體I 一起移動(dòng)的，因此在本發(fā)明中光學(xué)加速度傳感器4測(cè)量的加速度雖是直接根據(jù)浮墊結(jié)合體I移動(dòng)和應(yīng)變的加速度，而最終作為根據(jù)LNG 7表面的流動(dòng)的加速度。在這種情況下，為了提高光學(xué)加速度傳感器4測(cè)量的準(zhǔn)確性和可信度，如圖5所示，在浮墊結(jié)合體I上以均一的間隔安裝，更為優(yōu)選地安裝為放射形狀。由此漂浮在LNG集裝箱內(nèi)的浮墊結(jié)合體I的移動(dòng)和應(yīng)變不會(huì)偏移至特別的方向，有利于對(duì)其均等地收容和測(cè)量。并且如圖4所示，所述多個(gè)光學(xué)加速度傳感器4可通過(guò)光纖維連接。
[0047]如上所述，本發(fā)明采用了浮墊結(jié)合體1，如實(shí)反映了 LNG集裝箱內(nèi)LNG 7的晃蕩現(xiàn)象所產(chǎn)生的流動(dòng)現(xiàn)象并對(duì)其建模，并且光學(xué)加速度傳感器4對(duì)根據(jù)所述浮墊結(jié)合體I的移動(dòng)或應(yīng)變的加速度進(jìn)行測(cè)量，從而得到直接準(zhǔn)確測(cè)量出根據(jù)LNG 7表面的流動(dòng)的加速度的效果。但本發(fā)明的目的并不限于此，本發(fā)明的目的還在于，進(jìn)一步包括一種裝置，所述裝置可以計(jì)算多方面的結(jié)果值，所述結(jié)果值通過(guò)光學(xué)加速度傳感器4測(cè)量出的加速度數(shù)據(jù)，能夠掌握更具體更貼近現(xiàn)實(shí)的LNG 7晃蕩現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)更加完美的本發(fā)明的技術(shù)思想，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)分析裝置9。
[0048]在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)分析裝置9是一種計(jì)算機(jī)裝置，其包括:數(shù)據(jù)輸出輸入功能、演算功能及處理功能。所述數(shù)據(jù)分析裝置9在LNG船的LNG集裝箱外部與光學(xué)加速度傳感器4進(jìn)行信息交流的同時(shí)，接收光學(xué)加速度傳感器4發(fā)出的數(shù)據(jù)，并由此計(jì)算出相應(yīng)的結(jié)果值。所述情況下，數(shù)據(jù)分析裝置9從光學(xué)加速度傳感器4接收的數(shù)據(jù)，即從加速度值計(jì)算出的結(jié)果值有如下幾種。
[0049]首先，數(shù)據(jù)分析裝置9從光學(xué)加速度傳感器4接收的加速度數(shù)據(jù)，算出浮墊結(jié)合體I的漂浮速度和距離。所述浮墊結(jié)合體I的漂浮速度和距離相當(dāng)于晃蕩現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，LNG集裝箱內(nèi)特定位置存在的LNG 7液體流移動(dòng)的速度和距離。
[0050]其次，數(shù)據(jù)分析裝置9從光學(xué)加速度傳感器4接收的加速度數(shù)據(jù)，算出浮墊結(jié)合體I對(duì)液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)壁施加的力。所述浮墊結(jié)合體I對(duì)液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)壁所施的力相當(dāng)于晃蕩現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，LNG集裝箱內(nèi)特定位置存在的LNG 7液體流對(duì)液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)壁所施的力。
[0051 ] 再次，數(shù)據(jù)分析裝置9從光學(xué)加速度傳感器4接收的加速度數(shù)據(jù)，算出浮墊結(jié)合體I的應(yīng)變。所述浮墊結(jié)合體I的應(yīng)變相當(dāng)于晃蕩現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，LNG集裝箱內(nèi)特定位置存在的LNG 7液體流因流動(dòng)所產(chǎn)生的表面形狀變化。
[0052]由此，本發(fā)明通過(guò)采用浮墊結(jié)合體1、光學(xué)加速度傳感器4和數(shù)據(jù)分析裝置9，完美地實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的技術(shù)思想。但是本發(fā)明的測(cè)量對(duì)象從LNG 7本身拓展到LNG集裝箱內(nèi)壁8，所以本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種技術(shù)，所述技術(shù)能夠更全面地掌握LNG集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明進(jìn)一步包括光學(xué)應(yīng)變傳感器5。
[0053]如圖6所示,光學(xué)應(yīng)變傳感器(optical strain sensor) 5安裝在LNG船集裝箱內(nèi)壁8的一個(gè)以上的位置上，當(dāng)LNG 7流動(dòng)(晃蕩)時(shí)，利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量撞擊LNG集裝箱內(nèi)壁8所產(chǎn)生的LNG集裝箱內(nèi)壁8的應(yīng)變(strain)。在這種情況下，為提高光學(xué)應(yīng)變傳感器5測(cè)量的準(zhǔn)確性和有效性，以均一的間隔，優(yōu)選地如圖6所示，在LNG集裝箱內(nèi)壁8的頂部和側(cè)面上部集中安裝。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生晃蕩時(shí)，受到撞擊的地方主要集中在LNG集裝箱內(nèi)壁8的頂部和側(cè)面上部。此時(shí)所述多個(gè)光學(xué)應(yīng)變傳感器5可通過(guò)光纖維相互連接。此外，數(shù)據(jù)分析裝置9也可以和所述光學(xué)應(yīng)變傳感器5進(jìn)行信息交流，同時(shí)接收光學(xué)加速度傳感器4傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并由此算出規(guī)定的結(jié)果值。
[0054]同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)在LNG集裝箱的底部安裝光學(xué)壓力傳感器(optical pressure sensor),測(cè)量LNG集裝箱內(nèi)LNG 7的水位(level),從而可確保豐富的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可更全面地掌握晃蕩現(xiàn)象。所述情況下，光學(xué)壓力傳感器安裝在LNG集裝箱底部的一個(gè)以上的位置，并利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量LNG 7的水位(level)。根據(jù)LNG集裝箱內(nèi)LNG 7的量的變化，光學(xué)壓力傳感器測(cè)量的壓力值也會(huì)發(fā)生變化，并計(jì)算所述壓力值和LNG集裝箱的體積，則可算出LNG集裝箱內(nèi)LNG 7的水位(level)。
[0055]液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法
[0056]本發(fā)明還提供測(cè)量液化天然氣運(yùn)輸船內(nèi)貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的方法，所述方法利用所述液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，將實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的情況進(jìn)行如下分步驟具體說(shuō)明。所述情況下與所述說(shuō)明重復(fù)的部分，本說(shuō)明將不再贅述。
[0057]第一步驟，浮墊結(jié)合體I在LNG船的LNG集裝箱內(nèi)所收容的LNG 7的表面，隨LNG7的流動(dòng)而一起漂浮。
[0058]第二步驟，光學(xué)加速度傳感器4利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量浮墊結(jié)合體I漂浮時(shí)產(chǎn)生的加速度。與此同時(shí)，光學(xué)應(yīng)變傳感器5利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量LNG 7流動(dòng)(晃蕩)時(shí)，撞擊LNG集裝箱內(nèi)壁8所引發(fā)的LNG集裝箱內(nèi)壁8的應(yīng)變。
[0059]第三步驟，數(shù)據(jù)分析裝置9在LNG船的LNG集裝箱的外部，與光學(xué)加速度傳感器4和光學(xué)應(yīng)變傳感器5進(jìn)行信息交流的同時(shí)，接收從光學(xué)加速度傳感器4和光學(xué)應(yīng)變傳感器5傳來(lái)的數(shù)據(jù)后，并由此算出相應(yīng)的結(jié)果值。在所述情況下，數(shù)據(jù)分析裝置9還可以算出浮墊結(jié)合體I漂浮的速度及距離、浮墊結(jié)合體I對(duì)液化天然氣運(yùn)輸船的貨物集裝箱內(nèi)壁所施加的力、浮墊結(jié)合體I的應(yīng)變等。
[0060]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，多角度地測(cè)量LNG船的LNG集裝箱內(nèi)的LNG晃蕩導(dǎo)致的流動(dòng)特性和由此引發(fā)的施加于LNG集裝箱內(nèi)壁的沖擊和應(yīng)變，并對(duì)其進(jìn)行有效地分析，從而能夠準(zhǔn)確掌握由于LNG的晃蕩對(duì)LNG集裝箱所產(chǎn)生的問(wèn)題，并以此為基礎(chǔ)，做出更完善的LNG集裝箱設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行更好地維護(hù)和維修。
[0061]上述說(shuō)明僅為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)思想的舉例說(shuō)明。在不超出本發(fā)明基本特性的范圍內(nèi)，具有本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】基本知識(shí)的人可對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行多種修正、變更和置換。因此本發(fā)明中的實(shí)施例和附圖是為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)思想的進(jìn)行說(shuō)明，而非限定。這些實(shí)施例和附圖也不會(huì)限定本發(fā)明技術(shù)思想的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)依據(jù)下面的權(quán)利要求做出解釋?zhuān)c本發(fā)明的保護(hù)范圍處于同等位置內(nèi)的所有技術(shù)思想都被視為包含在本發(fā)明的權(quán)利范圍內(nèi)。
[0062]工業(yè)實(shí)用性
[0063]根據(jù)本發(fā)明，多角度地測(cè)量LNG船的LNG集裝箱內(nèi)的LNG晃蕩導(dǎo)致的流動(dòng)特性和由此引發(fā)的施加于LNG集裝箱內(nèi)壁的沖擊和應(yīng)變，并對(duì)其進(jìn)行有效地分析，從而能夠準(zhǔn)確掌握由于LNG的晃蕩對(duì)LNG集裝箱所產(chǎn)生的問(wèn)題，并以此為基礎(chǔ)，做出更完善的LNG集裝箱設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行更好地維護(hù)和維修。所述本發(fā)明可廣泛運(yùn)用到造船及造船器材其他控制測(cè)量領(lǐng)域中，是一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 平板形狀的浮墊結(jié)合體，其在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)所收容的液化天然氣的表面，隨液化天然氣的流動(dòng)而一起漂??；以及 光學(xué)加速度傳感器，其安裝在所述浮墊結(jié)合體的一個(gè)以上的位置，并且利用光學(xué)傳感器技術(shù)測(cè)量所述浮墊結(jié)合體漂浮時(shí)所產(chǎn)生的加速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于進(jìn)一步包括: 光學(xué)應(yīng)變傳感器，其安裝在液化天然氣集裝箱內(nèi)壁的一個(gè)以上的位置，并利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量液化天然氣流動(dòng)時(shí)，撞擊集裝箱內(nèi)壁所引發(fā)的貨物集裝箱內(nèi)壁的應(yīng)變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述浮墊結(jié)合體由多個(gè)浮墊個(gè)體結(jié)合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述浮墊個(gè)體具有各個(gè)面可以相互連接的多面體的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于:所述浮墊個(gè)體的連接面并不完全貼合固定，而是相互結(jié)合，以便受到外力沖擊時(shí)斷開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述浮墊個(gè)體由可在液化天然氣中漂浮的材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述浮墊個(gè)體由受到外力作用時(shí)可發(fā)生變形的軟性材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述浮墊個(gè)體內(nèi)部另外具有密閉的空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述浮墊結(jié)合體具有正多邊形或圓形的平板形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述光學(xué)加速度傳感器在所述浮墊結(jié)合體中以均等間隔進(jìn)行配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述光學(xué)加速度傳感器在所述浮墊結(jié)合體中安裝為放射形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述光學(xué)應(yīng)變傳感器以均等的間隔安裝在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述光學(xué)應(yīng)變傳感器安裝在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)壁的頂部和側(cè)面的上部。
14.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于進(jìn)一步包括: 數(shù)據(jù)分析裝置，其在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱外部，與所述光學(xué)加速度傳感器和所述光學(xué)應(yīng)變傳感器進(jìn)行信息交流的同時(shí)，從所述光學(xué)加速度傳感器和所述光學(xué)應(yīng)變傳感器接受數(shù)據(jù)，并由此算出相應(yīng)的結(jié)果值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)分析裝置從所述光學(xué)加速度傳器接收的加速度數(shù)據(jù)，算出所述浮墊結(jié)合體的漂浮速度和距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)分析裝置從所述光學(xué)加速度傳感器接收的加速度數(shù)據(jù)，算出所述浮墊結(jié)合體對(duì)所述液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)壁施加的力。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于:
所述數(shù)據(jù)分析裝置從所述光學(xué)加速度傳感器接收的加速度數(shù)據(jù)，算出所述浮墊結(jié)合體的應(yīng)變。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其特征在于進(jìn)一步包括: 光學(xué)壓力傳感器，其安裝在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱底部的一個(gè)以上的位置，從而利用光學(xué)傳感技術(shù)，進(jìn)而測(cè)量液化天然氣的水位。
19.一種液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其使用所述液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量裝置，其包括如下步驟: 所述浮墊結(jié)合體在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)所收容的液化天然氣的表面，隨液化天然氣的流動(dòng)而一起漂??；以及 所述光學(xué)加速度傳感器利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量所述浮墊結(jié)合體漂浮時(shí)產(chǎn)生的加速度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其特征在于進(jìn)一步包括如下步驟: 所述光學(xué)應(yīng)變傳感器利用光學(xué)傳感技術(shù)，測(cè)量液化天然氣流動(dòng)時(shí)對(duì)貨物集裝箱內(nèi)壁施加沖擊所導(dǎo)致的貨物集裝箱內(nèi)壁的應(yīng)變。
21.根據(jù)權(quán)利要求19和權(quán)利要求20所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其特征在于進(jìn)一步包括如下步驟: 所述數(shù)據(jù)分析裝置在液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱外部與所述光學(xué)加速度傳感器和所述光學(xué)應(yīng)變傳感器進(jìn)行信息交流的同時(shí)，從所述光學(xué)加速度傳感器和所述光學(xué)應(yīng)變傳感器接收數(shù)據(jù)，并由此算出相應(yīng)的結(jié)果值。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)分析裝置從所述光學(xué)加速度傳感器接收的加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出所述浮墊結(jié)合體漂浮的速度和距離。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)分析裝置從所述光學(xué)加速度傳感器接收的加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出所述浮墊結(jié)合體對(duì)液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)壁施加的力。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)分析裝置從所述光學(xué)加速度傳感器接收的加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出所述浮墊結(jié)合體的應(yīng)變。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的液化天然氣運(yùn)輸船貨物集裝箱內(nèi)晃蕩現(xiàn)象的測(cè)量方法，其特征在于進(jìn)一步包括如下步驟: 所述光學(xué)壓力傳 感器利用光學(xué)傳感技術(shù)，從而測(cè)量液化天然氣水位。
【文檔編號(hào)】G01P15/00GK104081108SQ201180075892
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月24日
【發(fā)明者】李明燮 申請(qǐng)人:李明燮