KR100935516B1 - 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법에 관한 것으로, 그 목적은 2차 단열판의 중심부에 체결 구멍을 배치하여 2차 단열판의 길이 및 폭방향으로 균일한 볼팅 체결압력이 형성되게 하고, 이를 통해 길이 및 폭방향으로의 평탄도를 용이하게 제어하여 2차 단열판의 체결 정도를 향상시키고, 체결 구멍 수의 감소를 통해 조립성 및 작업성을 향상시키는 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 2차 단열판의 중앙부에 체결 구멍을 배치하여 2차 단열판을 선체에 고정하고, 2차 단열판의 모서리와 2차 단열판 상부에 설치되는 1차 단열판 모서리가 엇갈리게 배치되도록 접착 설치되어 있다.

체결 구멍, 2차 단열판, 액화천연가스, 설치방법, 평탄도

Description

액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법{Installation method of the secondary insulation panel for LNG carrier}

본 발명은 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법에 관한 것으로, 2차 단열판을 선체에 고정하기 위한 체결 구멍을 2차 단열판의 중앙부에 배치하여 2차 단열판의 평탄도를 향상시키고 변형량을 최소화하면서 2차단열판을 설치하고, 상기 2차단열판의 모서리와 1차단열판의 모서리가 서로 엇갈리도록 하여 단열성을 향상시킨 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법에 관한 것이다.

오늘날, 수소, 산소 및 천연가스와 같은 물질을 대량으로 저장 및 수송하기 위하여 주로 저온 액화방법을 이용하고 있어 극저온의 액화가스를 저장 수송하는 단열용기는 매우 중요하다. 단열용기의 설계에 있어서 외부로부터의 열 전달에 의한 액화가스의 비등을 방지하는 단열기술과 액화가스의 누출 방지 기술은 무엇보다도 중요하다.

현재 상업적으로 적용되고 있는 단열방법은 외부 단열방법과 내부 단열방법이 있으며, 상기 내부 단열방법은 용기 외함의 온도를 외기온도와 유사하게 제어할 수 있으므로, 저온용 소재의 적용과 같은 소재 사용에 제약이 없는 장점이 있다.

종래의 LNG를 저장, 운반하는 단열시스템은 상부의 1차 단열판과 하부의 2차 단열판 그리고 스테인리스 강으로 이루어진 1차 방벽과, 트리플렉스로 이루어진 2차 방벽의 이중 방벽구조로 구성되어 있다. 또한, 이러한 단열시스템은 단열판을 단열용기 내벽에 설치할 때, 2차방벽의 접합부에서 기밀성을 확보할 목적으로 단열판 사이의 접합부를 유연 트리플렉스라는 2차방벽 소재로 접착 밀봉하고, 다시 그 위를 1차 단열판과 동일 재질의 연결판으로 작업하는 2단계 작업에 의해 설치되도록 되어 있어, 작업에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 2차 방벽 접합부에서의 기밀성을 확보하는데 상당한 시공상의 주의를 필요로 하는 등 많은 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 단열시스템은 2차 단열판의 상면 중심부에 1차 단열판을 예비결합하도록 되어 있어, 2차 단열판의 선체고정시, 1차 단열판과의 간섭을 피하기 위하여, 2차 단열판의 양 옆에 체결 구멍을 가공하고, 상기 체결 구멍을 통해 2차단열판을 선체에 고정하도록 되어 있었다.

그러나, 이와 같은 종래의 단열시스템은 2차 단열판의 양 옆에 체결 구멍을 배치함에 따라 길이방향의 평탄도는 치공구에 의하여 제어가 가능하나, 폭방향의 2차 단열판 중심부의 평탄도는 1차 단열판의 예비결합에 따라 2차 단열판의 체결 구멍이 단열판의 끝단에 위치함으로써 평탄도 제어가 불가능하고, 이를 보강하기 위 하여 2차 단열판의 양 옆에 많은 수의 체결 구멍을 배치하여야 하는 문제점이 있었다.

특히, 이와 같이 많은 수의 체결 구멍이 가공될 시, 단열시스템의 성능에 좋지 않은 영향이 발생될 수 있으며, 또한 조립공정에 많은 시간이 소요되고 작업이 지연되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 2차 단열판의 중심부에 체결 구멍을 배치하여 2차 단열판의 길이 및 폭방향으로 균일한 볼팅 체결압력이 형성되게 하고, 이를 통해 길이 및 폭방향의 평탄도 제어 및 체결 정도를 향상시킬 수 있는 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 체결 구멍의 수의 감소를 통해 조립성 및 작업성을 향상시키면서 2차 단열판을 선체에 견고하게 고정할 수 있는 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 체결 구멍이 형성된 2차 단열판 상부에 연결판의 설치없이 1차 단열판을 엇갈리게 접착 설치하여, 단열시스템의 전체 단열성능을 향상시킬 수 있는 액화천연가스 운반선의 단열시스템과 그 설치방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 2차 단열판의 중앙부에 체결 구멍을 배치하고, 체결 구멍에 체결수 단을 활용하여 2차 단열판을 선체에 고정한 후, 상기 체결 구멍에 폼 플러그를 삽입하여 마감하도록 되어 있으며, 상기 2차 단열판의 모서리와 1차단열판의 모서리가 서로 엇갈리도록 1차 단열판을 설치하도록 되어 있다.

이와 같이 본 발명은 2차 단열판의 중앙부에 2차 단열판 고정을 위한 체결 구멍을 배치하도록 되어 있어, 2차 단열판의 길이 및 폭방향으로 균일한 볼팅 체결압력이 작용되도록 되어 있으며, 이를 통해 2차 단열판의 길이방향 및 폭방향에 대한 평탄도를 향상시키고 및 변형량을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 적은 수의 체결 구멍으로도 2차 단열판을 견고하게 고정할 수 있으며, 이를 통해 조립성 및 작업성을 증대시킬수 있다.

또한, 본 발명은 1차 단열판과 2차 단열판의 모서리를 서로 엇갈리도록 배치하여 1차단열판의 고정부분 및 2차 단열판의 고정부분으로 인한 단열성능을 저하를 방지하는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 체결 구멍의 배치를 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 2차 단열판의 평탄도 및 변형정도를 예측한 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 1차 단열판과 2차 단열판의 배치관계를 보인 예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 선체(70)에 다수개의 2차 단열판(20)이 연속적으로 설치되어 고정되고, 그 상부에 다수개의 1차 단열판(10)이 연속적으로 설치되며, 상기 1차 단열판(10)과 2차 단열판(20) 사이에 기밀을 유지하는 2차 방벽(50)이 설치되고, 1차 단열판(10) 상부에 1차 방벽이 설치되는 액화천연가스 저장용기용 단열시스템에 있어서, 상기 2차 단열판(20)은 중앙부에 배치된 다수개의 체결 구멍(20a)을 통해 체결수단(90)이 체결되어 2차 단열판(20)은 선체(70)에 견고하게 고정 지지되고, 상기 2차 방벽(50)은 금속재 박판으로 가공된 부재들을 용접에 의해 일체형으로 2차 단열판(20)에 연결되며, 상기 1차 단열판(10)의 모서리는 2차 단열판(20)의 모서리와 서로 엇갈리도록 접착되어 적층 설치된다.

즉, 본 발명은 선체(70)에 연결되도록 연속 설치되는 다수개 2차 단열판(20)의 중앙부에 다수개의 체결 구멍(20a)을 형성하고, 상기 체결 구멍(20a)을 통해 체결수단(90)의 삽입 체결로써 2차 단열판(20)을 선체(70)에 연결하여 고정설치한 후, 체결 구멍에 단열소재의 폼 플러그를 삽입하여 마감하고, 상기 2차 단열판(20) 상부에 금속재 박판으로 가공된 부재들을 용접에 의해 일체화하여 2차 방벽(50)을 형성한 후, 상기 2차 방벽(50) 상부에 1차 단열판을 엇갈리게 접착설치하도록 되어 있다.

상기 2차 단열판(20)은 발포 폴리우레탄 소재의 단열재(23)로 이루어져 있으며, 그 상부면에 상부합판(21)이 또한, 하부면에 하부판재(22)가 각각 일체로 설치되어 있다.

상기 상부합판(21)은 목재 또는 합성수지로 구성되어 있다.

상기 하부판재(22)는 목재 또는 합성수지 또는 금속박판으로 이루어져 있으며, 볼트 너트등의 체결수단(90)에 직접적으로 접촉되어 체결수단의 압착에 의해 고정 지지된다. 즉, 이와 같은 하부판재(22)의 고정지지에 의해 2차 단열판(20) 전체가 고정된다.

또한, 상기 2차 단열판의 상부합판(21) 상부 중앙에는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 2차단열판의 일방향으로 텅(25)이 삽입 설치되는 "Ｔ" 또는 "Ｌ"형상의 텅삽입구(24)가 형성되어 있다.

상기 텅삽입구(24)는 2차 단열판(20)이 상부합판과 접촉하는 부위와 상부합판을 기구적으로 가공하여 형성되는 것으로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 2차 단열판의 상부 중앙부에 텅(25)이 삽입될 수 있을 정도의 1 내지 5㎜ 깊이의 홈이 기계가공되며, 2차 단열판의 일방향으로 구성된다.

상기의 방법으로 구성되는 텅삽입구(24)는 종래 나무재질의 보강판 내부에 연결홈을 구비하는 방식보다 제조 및 불량에 대한 검사가 용이하여, 텅삽입구가 포함된 2차 단열판을 제조하는데 많은 잇점을 제공한다.

상기 체결 구멍(20a)은 볼트 너트등의 체결수단(90)을 삽입하여 2차 단열판(20)을 선체(70)에 고정하기 위한 것으로, 2차 단열판의 상부합판(21)을 관통하도록 도 1 내지 도 8 에서 보여주는 바와 같이 2차 단열판(20)의 내에 다수개가 형성되어 있다. 상기 체결 구멍(20a)은 폭 방향으로 볼 때 2차 단열판 양끝단의 15%~85%의 범위내에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 체결 구멍(20a)은 2차 단열판 전체에 대하여 균일한 볼트 체결압 력이 작용되어, 2차 단열판의 평탄도를 향상시키고 변형량을 최소화하도록 2차 단열판의 중앙부에 좌우대칭 또는 상하대칭되도록 형성되어 있다.

상기와 같은 체결 구멍은 도 2 에 도시된 바와 같이, 폭방향으로 볼 때 2차 단열판의 끝단에서 중심부 사이의 중앙부에 위치된 6개의 체결 구멍이 좌/우로 서로 대칭되도록 3개씩 형성되어 있다. 즉, 종래의 단열시스템에서 2차 단열판을 선체에 고정하기 위한 체결 구멍은 1차 단열판과의 간섭을 배제하기 위하여 2차 단열판의 양측단부위에 위치하도록 형성되어 있으나, 본 발명에 따른 체결 구멍은 2차단열판의 양측단 부위가 아니라, 폭방향으로 볼 때 양 끝단의 15%와 85% 지점 사이에 위치하도록 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 2차 단열판 상부에 1차 단열판이 적층될 시, 도 4 에 도시된 바와 같이 2차 단열판의 모서리가 1차 단열판의 모서리와 상호 엇갈리도록 2차 단열판의 상부에 1차 단열판이 적층설치 된다.

상기에서와 같이 이루어진 본 발명의 2차 단열판의 텅삽입구에는 텅이 삽입 설치되고, 상기 2차 단열판의 상부로 돌출된 텅의 일부분에 금속재 박판으로 가공된 부재의 양측이 용접되어 일체화된 2차 방벽을 형성하게 된다.

도 6 은 본 발명에 따른 제 1 변형상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 2차단열판의 4군데 모서리부위에 체결 구멍을 형성하고, 중앙부에 등간격을 유지하도록 길이방향으로 3개의 체결 구멍을 형성하여 균일한 볼팅 체결압력이 작용되도록 되어 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 제 2 변형상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 2차 단열판에 상하 대칭되도록 마름모 형상으로 체결 구멍을 형성하여 배치하도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 2차 단열판의 무게 중심위치에 체결 구멍을 형성하고, 상기 형성된 체결 구멍을 포함하도록 2개의 마름모 형상으로 체결 구멍을 형성배치하여 균일한 볼팅 체결압력이 작용되도록 되어 있다.

도 8 은 본 발명에 따른 제 3 변형상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 2차 단열판에 형성된 체결 구멍은 중앙부에 형성된 체결 구멍에서 동일한 거리에 위치하도록 좌우측에 체결 구멍을 형성하여, 균일한 볼팅 체결압력이 작용되도록 되어 있다.

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이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

길이 3030㎜, 폭 990㎜, 두께 170㎜ 를 구비하는 2차 단열판의 폭방향의 25%와 75% 위치에 직경 45㎜의 체결 구멍 6 개를 좌측에 3개, 우측에 3개 서로 대칭되도록 형성하되, 상기 각각의 체결 구멍 폭방향 간격은 495㎜, 길이방향 간격은 1010㎜를 구비하도록 형성한 후, 이를 이용한 볼트 너트체결에 따른 처짐량을 평가하였다. (이때, 상부합판 및 하부판재의 두께는 9㎜이다.)

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 처짐정도를 보인 예시도를 도시한 것으로, 최대 처짐량이 2차단열판의 높이(두께)방향(Y방향)으로 0.048㎜이고, 처짐현상이 끝단부분에만 협소하게 발생됨을 알 수 있다.

비교예

길이 3030㎜, 폭 990㎜, 두께 170㎜ 를 구비하는 2차 단열판에 종래의 단열시스템 2차 단열판 체결 구멍의 형성과 같이, 직경 45㎜ 의 체결 구멍 10 개를 좌측 끝단에 5개, 우측 끝단에 5개 서로 대칭되도록 형성하되, 상기 각각의 체결 구멍 폭방향 간격은 880㎜, 길이방향 간격은 730㎜를 구비하도록 형성한 후, 이를 이용한 볼트 너트체결에 따른 처짐량을 평가하였다. (이때, 하부합판의 두께는 9㎜이다.)

도 10 은 본 발명의 비교예에 따른 처짐정도를 보인 예시도를 도시한 것으로, 최대 처짐량이 2차단열판의 높이(두께)방향(Y방향)으로 0.050㎜이고, 처짐현상이 전체에 걸쳐 넓게 발생되고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 선체에 마스틱 및 체결수단의 고정볼트를 설치하는 1차 설치단계; 상기 마스틱에 연결하여 2차 단열판을 연속 설치하는 2차 단열판 설치단계; 상기 연속 설치된 2차 단열판의 중앙부에 배치된 다수개의 체결구멍을 이용한 볼트/너트 체결에 의해 2차 단열판을 선체에 고정하는 고정하는 체결단계; 상기 고정설치된 2차 단열판의 상부에 금속재 박판으로 가공된 부재를 용접에 의해 일체화하여 2차 방벽을 형성하는 2차 방벽 형성단계; 상기 형성된 2차 방벽에 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하는 접착제층 형성단계; 상기 도포 형성된 접착제층을 이용하여 1차 단열판을 접착설치하되, 상기 1차 단열판의 모서리가 2차 단열판의 모서리와 서로 엇갈리도록 적층설치되는 1차 단열판 설치단계; 상기 고정설치된 1차 단열판의 상부에 코러게이션을 구비하는 금속패널을 용접하여 1차 방벽을 형성하는 1차 방벽 형성단계로 이루어져 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따른 체결 구멍의 배치를 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 2차 단열판의 평탄도 및 변형정도를 보인 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 1차 단열판과 2차 단열판의 배치관계를 보인 예시도

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 처짐정도를 보인 예시도

도 6 은 본 발명에 따른 제 1 변형상태를 보인 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 제 2 변형상태를 보인 예시도

도 8 은 본 발명에 따른 제 3 변형상태를 보인 예시도

도 9 은 종래의 체결 구멍 배치를 보인 예시도

도 10은 종래 체결 구멍 배치에 따른 처짐정도를 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 1차 단열판 (20) : 2차 단열판

(20a) : 체결 구멍 (20b) : 체결 구멍(종래 단열시스템)

(20c) : 삽입단열재 (21) : 상부합판

(22) : 하부판재 (23) : 단열재

(24) : 텅 삽입구 (25) : 텅

(50) : 2차 방벽 (70) : 선체

(82) : 마스틱 (90) : 체결수단

Claims (6)

1. 선체에 다수개의 2차 단열판이 연속적으로 설치되어 고정되고, 그 상부에 다수개의 1차 단열판이 연속적으로 설치되며, 상기 1차 단열판과 2차 단열판 사이에 기밀을 유지하는 2차 방벽이 설치되고, 1차 단열판 상부에 1차 방벽이 설치되는 액화천연가스 저장용기용 단열시스템에 있어서,

   상기 2차 단열판은 단열판 중앙부에 배치된 다수개의 체결 구멍을 통해 체결수단이 삽입 체결되어 선체에 견고하게 고정 지지되고,

   상기 2차 방벽은 금속재 박판으로 가공된 부재들의 용접에 의해 일체형으로 2차 단열판에 연결되며,

   상기 1차 단열판은 2차 방벽에 도포 형성된 접착제층에 의해 모서리가 2차 단열판의 모서리와 서로 엇갈리도록 적층설치된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열시스템.
2. 청구항 1 에 있어서;

   상기 2차 단열판에 형성된 체결 구멍은 좌/우로 서로 대칭되도록 2차 단열판 양끝단의 15%~85%의 범위내에서 서로 등간격을 유지하도록 배치된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열시스템.
3. 청구항 1 에 있어서;

   상기 2차 단열판에 형성된 체결 구멍은 모서리 부위에 배치된 체결 구멍과, 2차 단열판 중앙의 길이방향 등간격으로 배치된 체결 구멍이 배치된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열시스템.
4. 청구항 1 에 있어서;

   상기 2차 단열판에 형성된 체결 구멍은 마름모 형상으로 배치되고, 길이방향으로 상하 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열시스템.
5. 청구항 1 에 있어서;

   상기 2차 단열판에 형성된 체결 구멍은 중앙부에 형성된 체결 구멍에서 동일한 거리에 위치하도록 좌우측에 체결 구멍을 형성하여, 균일한 볼팅 체결압력이 작용되도록 한 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열시스템.
6. 선체에 마스틱 및 체결수단의 고정볼트를 설치하는 1차 설치단계;

   상기 마스틱에 연결하여 2차 단열판을 연속 설치하는 2차 단열판 설치단계;

   상기 연속 설치된 2차 단열판의 중앙부에 배치된 다수개의 체결구멍을 이용한 볼트/너트 체결에 의해 2차 단열판을 선체에 고정하는 고정하는 체결단계;

   상기 고정설치된 2차 단열판의 상부에 금속재 박판으로 가공된 부재를 용접에 의해 일체화하여 2차 방벽을 형성하는 2차 방벽 형성단계;

   상기 형성된 2차 방벽에 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하는 접착제층 형성단계;

   상기 도포 형성된 접착제층을 이용하여 1차 단열판을 접착설치하되, 상기 1차 단열판의 모서리가 2차 단열판의 모서리와 서로 엇갈리도록 적층설치되는 1차 단열판 설치단계;

   상기 고정설치된 1차 단열판의 상부에 코러게이션을 구비하는 금속패널을 용접하여 1차 방벽을 형성하는 1차 방벽 형성단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액화천연가스 운반선의 단열시스템 설치방법.

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