KR100935906B1 - 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구에 관한 것으로, 유체 탱크에 저장되는 유체에 부유되는 부유구를 이용하여, 슬로싱 현상에 의해 출렁이는 유체의 흐름을 억제함으로써, 슬로싱 현상에 의한 영향을 최소화할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명은 부유가 가능하면서도 극저온에서도 견딜 수 있는 폴리테트라 플로로 에틸렌 재질을 사용함으로써, 극저온의 액화천연가스를 운송하는 선박에 보다 효과적으로 사용될 수 있으며, 유체 탱크 내부에 부가적인 구조물을 설치하지 않고서도, 슬로싱 현상에 의한 문제점을 해결할 수 있기 때문에, 선박 건조 기간 및 비용을 감소시키고 작업이 용이해지도록 하여, 액화천연가스 수송선의 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.

따라서, 유체를 저장하는 탱크의 생산성 및 안정성이 향상됨은 물론, 이러한 탱크가 설치되는 차량, 항공기, 선박 등의 생산성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

슬로싱, 유체 탱크, 부유구, 슬로싱 감쇠공, 슬로싱 감쇠턱, 연결수단

Description

슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구{Float for sloshing reduction installed in fluid tank}

본 발명은 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 중공부가 형성된 구형의 본체에 적어도 하나의 슬로싱 감쇠공을 형성한 것으로, 상기 부유구의 감쇠공 및 중공부에 의해 슬로싱 현상에 의해 출렁이는 유체의 흐름을 억제함으로써, 슬로싱 현상에 의한 영향을 최소화할 수 있는 것이다.

특히, 액화천연가스 수송선에 설치되는 유체 탱크에는 폴리테트라 플로로 에틸렌 재질의 부유구를 설치함으로써, 슬로싱 현상에 의한 영향을 최소화할 수 있는 것이다.

또한, 유체 탱크 내부에 부가적인 구조물을 설치하지 않고서도, 슬로싱 현상에 의한 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 선박 건조 기간 및 비용을 감소시키고 작업자의 작업이 용이해지도록 하여, 유체를 저장하는 탱크의 생산성 및 안정성이 향상됨은 물론, 이러한 탱크가 설치되는 차량, 항공기, 선박 등의 생산성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

일반적으로 유체 탱크라 함은 액화천연가스(Liquefied Natural Gas; LNG)나 오일 등과 같은 대량의 유체를 저장하는 것을 말하며, 액화천연가스를 운송하는 수송선에 설치되는 적재용 탱크, 자동차나 항공기 등에 탑재되는 연료용 탱크 등이 이에 포함된다.

이러한 유체 탱크에는 저장되는 유체의 특성으로 인하여, 적재된 유체가 외부 가진력에 의해 출렁이는 현상인 슬로싱(Sloshing) 현상이 발생하며, 이에 따라 유체의 자중과 더불어 슬로싱에 의한 하중이 발생하게 되어, 유체 탱크에 충격력이나 모멘트 성분이 작용하게 된다.

그러므로, 대양을 항해하는 액화천연가스 수송선이나 급격한 기동 조건하의 자동차나 항공기 등에 있어, 심각한 사고를 유발할 수 있는 중요한 요인 중 하나가 슬로싱이며, 특히 액화천연가스나 오일 등을 운송하는 수송선이 대형화되면서 슬로싱 하중이 더욱 증가하여 슬로싱에 의한 크고 작은 사고가 빈번히 발생하고 있다.

이러한 슬로싱의 문제를 해결하기 위하여 종래의 유체 탱크는, 수평벽과 수직벽의 만나는 부분에 약 45°의 경사면을 갖는 챔퍼(Chamfer)를 형성하여, 저장된 유체가 외부 요동에 의해 발생하는 충격력이나 모멘트 성분을 완만하게 흡수하도록 하고 있다.

한편, 액화천연가스를 적재하여 운송하는 선박 중 멤브레인(Membrane)형 LNG선의 경우에도, 상기와 같은 이유로 인하여 기본적으로 유체 탱크(화물창)의 모서리 부분에 챔퍼를 형성하여 슬로싱 현상에 의한 문제점에 대비하는 노력을 하고 있 다.

그러나, 실제로 상기 챔퍼만으로는 슬로싱에 의한 타격력을 충분히 흡수하지 못하여, 슬로싱 현상을 해결하기 위한 다른 방법으로 화물창의 내벽에 다양한 형태의 차단막을 부가적으로 설치하는 방법이 제시되고 있다.

최근 들어 선박이 대형화되는 추세이고, 액화천연가스와 같은 극저온 적재물의 특성이나 유체 탱크의 대형화 등의 다양한 원인들로 인하여, 차단막 등의 구조물을 적용함에 한계가 있으며, 다양한 크기 및 목적의 유체 탱크에 적용함에 있어 충분한 효과(슬로싱 현상 해결)를 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

특히, 액화천연가스와 같이 극저온의 적재물을 운송하는 선박의 유체 탱크는, 저온에 의한 취성파괴 등을 고려하여 특수구조로 제작되어야 하며, 금속의 특성상 온도가 낮아지게 되면 취성상태가 되어 외부의 충격에 의해 파손이 쉽게 발생하기 때문에, 상기 차단막이 극저온의 액화천연가스에 의하여 발생하는 슬로싱 현상으로 파손되는 등의 문제점이 있었다.

더하여, 유체 탱크 내부에 상기와 같은 다수의 차단막 등의 부가적인 구조를 설치하는 경우, 추가적인 구조물(차단막 및 연결수단 등)의 제작 및 조립 공정 등이 요구되며, 그로 인해 선박 건조 기간 및 비용이 증가되고, 다수의 구조물들로 인하여 작업자의 작업에 어려움이 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 유체 탱크 내부에 차단막 등의 부가적인 구조물을 설치하지 않고서도, 슬로싱 현상에 의한 영향을 최소화할 수 있는 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구를 제공하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 부유가 가능하면서도 극저온에서도 견딜 수 있는 재질(비 금속재)을 사용함으로써, 극저온의 액화천연가스를 운송하는 선박에 설치되는 유체 탱크에 적용할 수 있는 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구는, 폴리테트라 플로로 에틸렌(Poly tetra fluor ethylene) 재질로 이루어지며 내부에 중공부가 형성된 구형의 본체에 적어도 하나의 슬로싱 감쇠공을 형성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 유체 탱크에 저장되는 유체에 부유된 부유구를 이용하여, 슬로싱 현상에 의해 출렁이는 유체에 난류를 발생시켜, 슬로싱 현상에 의한 유체의 흐름을 억제함은 물론 유체의 합력을 상쇄시킴으로써, 슬로싱 현상에 의한 영향을 최소화할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명은 부유가 가능하면서도 극저온에서도 견딜 수 있는 폴리테트라 플로로 에틸렌 재질을 사용함으로써, 극저온의 액화천연가스를 운송하는 선박에 보다 효과적으로 사용될 수 있으며, 유체 탱크 내부에 부가적인 구조물을 설치하지 않고서도, 슬로싱 현상에 의한 문제점을 해결할 수 있기 때문에, 선박 건조 기간 및 비용을 감소시켜, 액화천연가스 수송선의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 작업자가 유체 탱크를 제작하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있는 것이다.

따라서, 유체를 저장하는 탱크의 생산성 및 안정성이 향상됨은 물론, 이러한 탱크가 설치되는 차량, 항공기, 선박 등의 생산성 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구의 일 예를 나타낸 사시도이다.

도 1을 살펴보면, 본 발명에 의한 부유구의 본체(10)는 서로 다른 두 반구체(미부호)를 열융착으로 접합하여 구성되며, 상기 각 반구체는 다수의 슬로싱 감쇠공(11)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 본체(10)의 형상은 슬로싱 현상 발생시 부유되는 다수의 부유구끼리 부딪치게 되어 본체(10)가 파손되는 경우를 미연에 방지하기 위해 본체(10)의 형상을 구형으로 설정하였다.

그리고, 상기 본체(10)의 내부에는 중공부(미부호)를 형성하고 있다.

따라서, 내부에 중공부가 형성된 구형의 본체(10)에 다수의 슬로싱 감쇠공(11)을 형성한 것을 특징으로 하며, 슬로싱 감쇠공(11)의 개수 및 형성위치와 본체(10)의 형성방법은 당업자의 요구에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

한편, 상기와 같은 본체(10)는 극저온의 적재물인 액화천연가스에 부유되는 경우, 다시 말해 액화천연가스 수송선의 유체 탱크에 적용되는 경우, 금속재질을 사용하게 되면 극저온으로 인하여 금속이 취성상태가 되기 때문에 슬로싱 현상에 의해 부유되는 다수의 부유구가 파손될 위험이 있다.

따라서, 본 발명에 의한 유체 탱크용 부유구의 재질은 극저온의 환경에 견딜 수 있는 폴리테트라 플로로 에틸렌(Poly tetra fluor ethylene)으로 이루어짐이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구의 다른 예를 나타낸 사시도로서, 서로 다른 두 반구체가 접합되는 부분에 고리형의 슬로싱 감쇠턱(12)을 더 형성한 것이다.

상기와 같은 고리형의 슬로싱 감쇠턱(12)은 서로 다른 두 반구체가 보다 강한 접합력으로 접합되도록 하는 효과가 있으며, 슬로싱 현상을 추가적으로 감쇠시키는 효과도 갖는다.

상기와 같은 본 발명에 의한 부유구가 유체에 부유된 상태에서 슬로싱이 발생된 경우를 살펴보면, 도 3에 나타난 바와 같이, 유체의 출렁임에 의해 부유구 본체(10)가 움직이면서, 다수의 슬로싱 감쇠공(11) 중 유체와 맞닿은 부분에 형성된 슬로싱 감쇠공(11)으로 유입된 유체가 본체(10)의 내벽에 부딪히면서 유체의 흐름을 억제하고, 난류를 발생시켜 슬로싱 현상에 의한 유체의 합력을 상쇄시킴으로써, 슬로싱 현상에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

이와 같은 현상은 슬로싱 감쇠턱(12)에 의해서도 발생된다.

따라서, 상기와 같은 부유구를 이용하여 슬로싱 현상을 현저하게 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

도 4a는 유체 탱크 내부에 본 발명에 의한 부유구를 적용한 일 예를 나타낸 설치상태도로서, 상기 도 1 또는 도 2에 나타난 본체(10) 다수가 각각 따로 유체 탱크 내부에 부유된 경우이다.

이와 같은 경우, 각 부유구인 본체(10)는 개별적으로 부유되어 유체의 슬로싱 현상을 저감시키게 된다.

한편, 상기와 같은 본체(10)를 둘 이상 연결하여 하나의 부유구로 구성할 수도 있다.

다시 말해, 도 4b에 나타난 바와 같이, 서로 다른 두 본체(10)를 연결 수단 중 하나인 연결끈(21)으로 연결할 수 있으며, 도 4c에 나타난 바와 같이 연결봉(22)으로 연결할 수도 있다.

상기와 같이 서로 다른 본체(10)를 연결하여 하나의 부유구로 구성할 경우, 연결끈(21) 또는 연결봉(22)과 같은 연결 수단에 의해 본체(10)의 움직임이 제약되면서 유체의 움직임에 대한 마찰력을 상승시켜 슬로싱 현상을 보다 현저히 저감시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 의한 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구의 일 예를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구의 다른 예를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 부유구가 유체의 슬로싱을 저감시키는 상태를 나타낸 작용상태 단면도이다.

도 4a는 유체 탱크 내부에 본 발명에 의한 부유구를 적용한 일 예를 나타낸 설치상태도이다.

도 4b는 유체 탱크 내부에 본 발명에 의한 부유구를 적용한 다른 예를 나타낸 설치상태도이다.

도 4c는 유체 탱크 내부에 본 발명에 의한 부유구를 적용한 또 다른 예를 나타낸 설치상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 본체 11 : 슬로싱 감쇠공

12 : 슬로싱 감쇠턱 13 : 중공부

21 : 연결끈 22 : 연결봉

Claims (4)

1. 폴리테트라 플로로 에틸렌(Poly tetra fluor ethylene) 재질로 이루어지며 내부에 중공부가 형성된 구형의 본체에 적어도 하나의 슬로싱 감쇠공을 형성한 것을 특징으로 하는 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 본체의 외부면에 슬로싱 감쇠턱이 형성된 것을 특징으로 하는 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 본체와 다른 상기 본체가 연결 수단에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 연결 수단은 연결끈 또는 연결봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구.

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