Aufgrund der dringenden Nachfrage nach großflächigem transozeanischem Transport von flüssigem Wasserstoff untersucht dieser Artikel einen 8000 m³ MOSS-Typ Flüssigwasserstoffkugeltank für Schiffe und führt eine gekoppelte thermo-strukturelle Mehrfeldanalyse sowie eine Bewertung der strukturellen Integrität im Flüssigwasserstofftemperaturbereich durch. Es wurde ein dreidimensionales Finite-Elemente-Modell erstellt, das eine Verbund-Dämmschicht aus „hohlen Glaskugeln (HGM) + elastischer Matte“ und Verbundstützkomponenten enthält. Basierend auf den Vorschriften der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) wurden drei typische Fahrbedingungen simuliert: Äquator, IGC und USCG. Die thermodynamischen Berechnungen zeigen eine gute Leistung des Isolationssystems, mit einer täglichen Verdampfungsrate (BOR) von 0,123 % bis 0,158 % unter allen Bedingungen und damit unter dem Konstruktionsziel von 0,2 %. Die mechanische Analyse zeigt, dass die durch die extrem niedrige Temperatur von -253 ℃ induzierte thermische Dehnung bei der gekoppelten Verformung dominiert und zu einer signifikanten Spannungskonzentration an den Stützverbindungen führt. Nach der Stresslinearisation gemäß ASME VIII-2 wurde die lokale Spitzenbelastung effektiv entfernt, wobei die Ergebnisse eine maximale kombinierte primäre und sekundäre Spannung von 493,6 MPa zeigen, die unter der zulässigen Spannung von 600 MPa liegt. Diese Studie offenbart das multidisziplinäre mechanische Antwortverhalten großer MOSS-Flüssigwasserstoffkugeltanks unter extremen Betriebsbedingungen und bietet eine Ingenieurreferenz sowie technische Anhaltspunkte für die zukünftige Strukturkonstruktion, Dämmungsoptimierung und Sicherheitsbewertung von Ausrüstungen zur Speicherung und zum Transport von flüssigem Wasserstoff über See.

Flüssigwasserstoffkugeltank; thermo-strukturelle Kopplung; hohle Glaskugeln; tägliche Verdampfungsrate; Spannungslinearisation