hrvatski

Sigurnost konstrukcije spremnika na brodovima za prijevoz ukapljenog plina

Ukapljeni plin jedan je od najvažnijih energenata današnjice. Diljem svijeta transportira se cjevovodima ili ukapljen u spremnicima brodova za prijevoz prirodnog (LNG) ili petrolejskih plinova (LPG). Nezavisni spremnici tipa C, koji ukapljeni plin prevoze pod tlakom i djelomično pothlađen, najčešće su cilindričnog ili dvodijelnog oblika i projektiraju se prema pravilima klasifikacijskih društava. Izostanak iole značajnijeg incidenta u pomorskom prijevozu plina svjedoči o pouzdanosti tih pravila i konstrukcije spremnika. Ipak, relativno jednostavna pravila ne mogu dati detaljan uvid u stvarno ponašanje konstrukcije, niti mogu odgovoriti na specifična praktična pitanja vezana uz osnivanje i gradnju spremnika. Istodobno, spremnici su sve veći i njihova izrada je tehnološki složenija, stalne rute brodova zamjenjuje "čarter" plovidba diljem svijeta, nastoji se osigurati siguran prijevoz plina u djelomično ispunjenima spremnicima ili pod većim tlakom. Sve to ukazuje na potrebu za točnijom analizom i boljim razumijevanjem odziva brodske konstrukcije i spremnika u uvjetima realističnog valnog opterećenja. Istodobno, valja dati odgovore na pitanja iz brodograđevne prakse koja se tiču pouzdanosti konstrukcije spremnika, posebno onih vezanih uz pojavu koncentracije naprezanja u tankim ljuskama, nesavršenosti geometrije uslijed tehnoloških ili drugih ograničenja pri sastavljanju spremnika, te ocjenu ukupne zamorne izdržljivosti posebno opterećenih strukturnih detalja spremnika. U ovom radu prikazane su analitičke i numeričke metode kojima je moguće izravno istražiti i ocijeniti sigurnost konstrukcije spremnika na brodovima za prijevoz ukapljenog plina. Prikazane su osnove teorije tankih rotacijskih ljusaka i približni analitički izrazi za određivanje sila i deformacija u cilindričnoj, konusnoj, sfernoj i torusnoj ljusci. Detaljno je opisana spektralna analiza naprezanja u sva četiri njena koraka: proračun hidrodinamičkog opterećenja, kvazi-statički proračun odziva brodske konstrukcije i određivanje prijenosnih funkcija zareznog naprezanja u vrhu zavara, statistička analiza i dugoročna razdioba naprezanja u funkciji parametara službe broda i izračun visokocikličkog zamornog oštećenja promatranog strukturnog detalja. Opisani postupak detaljno je prikazan kroz primjer u kojem je provedena parametarska spektralna analiza nesavršenog Y-spoja cilindričnih ljuski i uzdužne pregrade dvodijelnog nezavisnog spremnika tipa C na LPG brodu 6500 m3. Različite vrijednosti ekscentriciteta Y-spoja izmjerene su na stvarnom spremniku, gdje uzrokuju pojavu visokih vrijednosti koncentracije naprezanja i prisutnost momenta savijanja u konstrukciji koja se projektira na osnovi membranske teorije. Stoga je provedena analitička i numerička analiza nesavršenog Y-spoja i predložena sanacija tih nesavršenosti. Dalje, prikazani su postojeći postupci određivanja niskocikličkog zamora koji nastaje uslijed punjenja i pražnjenja spremnika, odnosno varijacije tlaka u njima. Proračunom niskocikličke zamorne izdržljivosti Y-spoja za različite vrijednosti ekscentriciteta ilustrirana je primjena metode. Konačno, prikazani su postojeći koncepti određivanja kumulativnog visokocikličkog i niskocikličkog zamora. Vrijednosti koncentracije naprezanja analizirane su analitički i numerički na mjestima spoja cilindrične i torisferične ljuske, te za slučaj nesavršenog spoja limova na čelu spremnika i pojave konusnog spoja malog kuta. Na kraju je istaknut znanstveni doprinos provedenog istraživanja i potvrda rezultata istraživanja kroz praktičnu primjenu rezultata u brodograđevnoj praksi.

brodovi za prijevoz ukapljenog plina; brodska konstrukcija; nezavisni spremnici; dvodijelni spremnici; opterećenje spremnika; nesavršenost izrade; koncentracija naprezanja; teorija tankih ljuski; metoda konačnih elemenata; visokociklički zamor; niskociklič

nije evidentirano