KR100964571B1 - 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주름이 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 저온 유체 저장 탱크의 금속 멤브레인에 있어서, 주름의 교차 부위에 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 주름 각각이 연결되는 양방향 신축부가 형성되고, 양방향 신축부가 돌출된 피라미드 형상, 돔 형상 또는 십자 형상을 가진다. 따라서, 본 발명은 상온에서 각 단위 금속 멤브레인이 단열패널에 용접에 의해 고정되고, 또한 화물창 전체의 기밀을 위하여 각 단위 금속 멤브레인이 이웃하는 다른 금속 멤브레인의 가장자리에 겹치기 용접에 의해 서로 연결되는 구조를 가지는 화물창 내부에 극저온의 LNG를 저장함으로써 금속 멤브레인이 큰 온도 차이로 인해 수축할 때 용접부에 발생하는 응력을 저감시키기 위해 면강성을 감소시키면서 동시에 직교하는 양방향 면강성이 동일하도록 함으로써, 극심한 온도차를 겪게 되더라도 내구성을 증대시킴과 아울러 기밀성을 유지하도록 하고, 안정적인 저온 유체의 저장을 가능하도록 하며, 용접 로봇이나 이송 장치의 클램핑 수단에 의해 쉽게 클램핑될 수 있도록 함으로써 저장 탱크 제조 작업의 효율을 높이도록 하는 효과를 가지고 있다.
금속 멤브레인, 패널, 양방향 신축부, 주름, 클램핑부

Description

직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인{EXPANDABLE METAL MEMBRANE WITH ORTHOGONALLY ISOTROPIC BEHAVIOR}
본 발명은 액화천연가스와 같은 초저온 유체를 저장하는 저장 탱크 등에 사용될 수 있는 신축성을 가지도록 주름이 마련된 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied natural gas, 이하, "LNG"라 함)는 대기압 하에서 비등점이 -162℃인 초저온 액체(Cryogenic liquid)로서, 단열을 위하여 다중 구조를 가지는 저장 탱크에 저장된다.
이러한 LNG 저장 탱크는, 극저온인 LNG를 안전하게 저장하기 위하여 금속 멤브레인으로 이루어진 내부 탱크와 내부 탱크 주위를 둘러싸고 있는 단열층으로 이루어져서 외부에서의 잠입 열량에 의한 기화가스의 발생이 최소가 되도록 한다.
한편, 금속 멤브레인은 극저온 상태의 LNG와 직접적으로 접촉되므로 응력 변화에 대응할 수 있도록 저온 취성에 강한 금속 재질로 제작되며, 반복적인 온도 변화 및 LNG의 하중 변화에 대한 팽창 및 수축이 가능한 구조를 가지도록 제작되어 이웃하는 다른 금속 멤브레인의 가장자리가 겹치기 용접에 의해 서로 용접 연결되어 저장 탱크의 기밀성이 유지되도록 한다.
종래의 LNG를 저장하기 위한 탱크의 금속 멤브레인을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인을 도시한 사시도로서, 미국 등록번호 제3,118,523호의 "Connecting element for expansion joints"를 나타내며, 금속 시트에 형성된 주름(1,2)의 교차 부위에서 정상 또는 캡 부분이 사각형 부분(3)으로 연결되어 있다.
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인을 도시한 사시도로서, 미국 등록번호 제3,302,359호의 "Corrugated sheet-like yieldable wall element and vessels or tanks made thereof"를 나타내며, 금속 시트(201)에 형성된 주름(202a,202b)의 교차 부위에 교차 영역(Intersection area; 203)이 형성된다.
도 3은 종래의 또 다른 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인(10)은 LNG 저장 탱크와 같은 극심한 온도차, 예컨대 약 200℃의 온도차를 겪는 구조에서 과도한 열응력이 발생하지 않도록 신축성을 부여하기 위해 종방향과 횡방향 주름(11,12)이 형성된다.
이러한 종래 기술에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인 뿐만 아니라 신축성을 가지는 금속 멤브레인은 LNG 운반선용 단열 탱크를 위해 주로 개발되어 왔으 며,
일본 특허출원공고번호 소50-21008호에서는 연속된 육각형태의 주름구조가 120도의 각도를 가지고 Y자형의 교점이 형성된 멤브레인이 제안되었고, 일본 특허출원공고번호 소60-14959호에서는 단면이 삼각형인 삼각주름과 삼각주름에 직교하는 사다리꼴 주름이 교차하는 구조의 멤브레인이 제안되었고, 일본 특허출원공고번호 소60-32079호에서는 표면에 돌출 성형된 주름이 적어도 1개의 집결부에서 분기배열되어 있는 신축구조가 제안되었다.
또한, 대한민국 특허출원 제1994-11802호의 "액화천연가스 저장 탱크용 멤브레인 구조 및 그 제조방법"에서는 십자형을 이루는 4개의 주름과 환형 교차부로 이루어진 멤브레인이 제안되었고, 특허출원 제1994-11804호의 "액화천연가스 저장 탱크용 멤브레인 구조"에서는 십자형으로 교차하는 단열주름부와 굴곡 마디를 가지는 몸통부와 몸통부의 단부로부터 평판부를 향해 굴곡된 연장부와 골부로 구성된 4개의 다리로 이루어진 멤브레인이 제안되었다.
이 외에도, 특허출원 제2003-83849호의 "LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널", 특허출원 제2003-83850호의 "LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널", 특허출원 제2003-92250호의 "액화천연가스 저장탱크의 멤브레인 금속패널", 특허출원 제2004-6648호의 "부분 평면 용접부를 갖는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널", 특허출원 제2004-9306호의 "용접부가 평면인 저온 액체 저장용 단열탱크의 멤브레인 금속패널", 특허출원 제2004-21526호의 "LNG 저장탱크의 멤브레인 금속패널", 미국 등록번호 제3,324,621호의 "Cold liquid container and elements for use in same"에서 다양한 형태의 금속 멤브레인이 제안된 바 있다.
상기한 바와 같이, 도 3에 도시된 종래의 기술에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인은 주름이 서로 교차되기 위하여 교차 부위의 높이가 서로 다르게 형성되며, 이로 인해, 교차 부위의 비대칭적인 형상 때문에 종방향의 면강성(In-plane stiffness)이 횡방향의 면강성에 비하여 두 배 이상 크다. 따라서, 저온에서 방향에 따라 상이한 열응력이 발생하며, 교차 부위에서 횡방향의 주름에 형성되는 산의 높이가 종방향의 주름에 비하여 상대적으로 높아 슬로싱(Sloshing) 등에 의한 압력 발생에 의하여 붕괴될 위험을 가진다.
이와 같은 금속 멤브레인의 면강성은 주름 자체의 형상보다는 양방향 굴곡 교차부의 강성에 크게 좌우되는데, 종래의 금속 멤브레인의 방향별 강성을 살펴보면, 횡방향 주름의 높이와 폭이 더 커서 종방향 면강성이 더 작아야 함에도 불구하고 오히려 횡방향 면강성이 더 낮아지며, 이는 종래의 금속 멤브레인 교차부 형상에서 기인된 것으로 횡방향 주름에 수직한 방향으로 더 많은 주름이 형성되어 있기 때문이다. 따라서, 저온 수축 시 금속 멤브레인의 횡방향 열응력이 종방향보다 현저히 커지는 문제점을 유발시켰다.
또한, 종래에서 예로 들어 언급한 출원된 발명들은 도 1a 및 도 1b와 도 2를포함하여 양방향 대칭적인 형태를 확보하거나 용접라인을 간소화시키는 점을 들어 그 유용성을 설명하고 있으나, 극저온에서 발생하는 열응력의 크기를 결정하는 면강성에 대한 고찰은 이루어지지 않았으며, 면강성을 감소시키도록 양방향 신축을 효과 적으로 수행하는 교차부위의 구조를 가지고 있지 않다. 따라서, 주름이 구비된 경우라 하더라도 주름 표면을 따라 단위 패널의 양 모서리를 잇는 직선부를 가진다면 면강성을 감소시킬 수 없으며, 직선 용접부를 구비한 경우도 마찬가지로 면강성을 감소시킬 수 없어 큰 열응력을 유발시킬 수 있다.
그리고, 도 1a 및 도 1b와 도 2를 포함하여 금속 멤브레인을 사용하여 저장 탱크를 제작시 중요한 고려사항인 자동 용접로봇의 클램핑 수단에 의해 클램핑이 가능하도록 하는 구성에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않고 있어 실제 현장에서의 적용시 문제가 되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 면강성을 감소시키면서도 양방향 면강성이 동일하도록 함으로써 내구성과 기밀성을 증대시키며, 클램핑이 용이하고도 안정적으로 이루어지도록 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인은, 주름이 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 저온 유체 저장 탱크의 금속 멤브레인에 있어서, 주름의 교차 부위에 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 주름 각각이 연결되는 양방향 신축부가 형성되고, 양방향 신축부는 돌출된 피라미드 형상을 가지며, 측면이 연결되는 모서리에 함몰되는 제 1 홈부가 형성되며, 주름은 양방향 신축부와의 연결부위 상부에 함몰되는 제 2 홈부가 형성되고, 양방향 신축부에 연결되는 주름 끝단의 양측에 클램핑 수단이 클램핑되도록 돌출되는 클램핑부가 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인은, 주름이 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 저온 유체 저장 탱크의 금속 멤브레인에 있어서, 주름의 교차 부위에 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 주름 각각이 연결되는 양방향 신축부가 형성되고, 양방향 신축부는 돌출된 돔 형상을 가지며, 주름은 양방향 신축부에 연결되는 부위에 목부가 형성되고, 양방향 신축부의 양측에서 주름과의 연결부위 사이에 위치함으로써 클램핑 수단에 의해 클램핑되는 요부로 이루어진 클램핑부가 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인은, 주름이 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 저온 유체 저장 탱크의 금속 멤브레인에 있어서, 주름의 교차 부위에 돌출된 십자 형상을 가짐과 아울러 십자 형상의 분기부 사이에 주름이 각각 연결되어 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 하는 양방향 신축부가 마련되며, 양방향 신축부가 주름보다 돌출되도록 형성됨으로써 분기부 양측면에 클램핑 수단이 클램핑되도록 클램핑부가 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상온에서 각 단위 금속 멤브레인이 단열패널에 용접에 의해 고정되고, 또한 화물창 전체의 기밀을 위하여 각 단위 금속 멤브레인이 이웃하는 다른 금속 멤브레인의 가장자리에 겹치기 용접에 의해 서로 연결되는 구조를 가지는 화물창내부에 극저온의 LNG를 저장함으로써 금속 멤브레인이 큰 온도 차이로 인해 수축할 때 용접부에 발생하는 응력을 저감시키기 위해 면강성(In-plane stiffness)을 감소시키면서 동시에 직교하는 양방향 면강성이 동일하도록 함으로써, 극심한 온도차를 겪게 되더라도 내구성을 증대시킴과 아울러 기밀성을 유지하도록 하고, 이로 인해 안정적인 저온 유체의 저장을 가능하도록 하며, 용접 로봇이나 이송 장치의 클램핑 수단에 의해 쉽게 클램핑될 수 있도록 함으로써 저장 탱크 제조 작업의 효율을 높이도록 하는 효과를 가지고 있다.
금속 멤브레인의 면강성을 결정하는 굴곡 교차부를 피라미드(Pyramid)형, 돔(Dome)형, 십자(Cross)형 중 어느 하나로 구성하여 금속 멤브레인의 면강성을 감소시키면서 양방향의 면강성이 동일하도록 하며, 용접 로봇 또는 이송장치의 클램핑 수단이 용이하게 클램핑하도록 클램핑부가 마련된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 사시도이고, 도 5은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 부분 확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(100)은 금속으로 이루어진 패널(110)에 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 주 름(120,130)이 각각 형성되고, 주름(120,130)의 교차 부위에 양방향 신축부(140)가 형성되며, 양방향 신축부(140)가 돌출된 피라미드(Pyramid) 형상을 가진다.
주름(120,130)은 단면이 평면부와 필렛(Fillet)을 형성하고, 패널(110) 상에 서로 교차, 바람직하게는 직교하도록 형성되는 제 1 및 제 2 주름(120,130)으로 이루어진다.
제 1 주름(120)은 패널(110)에 종방향으로 형성되되, 나란하도록 다수로 형성되며, 패널(110)의 횡방향의 신축을 가능하도록 한다.
제 2 주름(130)은 패널(110)에 횡방향으로 형성되되, 나란하도록 다수로 형성되며, 패널(110)의 종방향의 신축을 가능하도록 한다.
양방향 신축부(140)는 제 1 및 제 2 주름(120,130)의 교차 부위에 제 1 및 제 2 주름(120,130) 각각이 전후 및 좌우에 각각 연결되며, 제 1 및 제 2 주름(120,130)과 같이 상방으로 돌출됨과 아울러 주름(120,130) 각각이 연결되는 4 개의 측면(141)을 가지는 피라미드 형상을 가진다. 따라서, 양방향 신축부(140)는 피라미드 형상의 변형에 의해 종방향 및 횡방향의 신축을 가능하도록 한다.
양방향 신축부(140)는 측면(141)이 연결되는 부위인 모서리에 신축을 유도하도록 함몰되는 제 1 홈부(142)가 형성된다.
제 1 홈부(142)는 후술하게 될 클램핑부(150)를 대신하여 용접 로봇의 클램핑 수단 또는 가이드 레일을 따라 금속 멤브레인(100)을 이송시키는 장치의 클램핑 수단이 삽입되어 클램핑되기 위한 장소를 제공할 수 있다.
한편, 주름(120,130)은 양방향 신축부(140)와의 연결부위 상부에 신축을 유 도하도록 함몰되는 제 2 홈부(121,131)가 각각 형성된다.
용접 로봇의 클램핑 수단 또는 가이드 레일의 클램핑 수단이 멤브레인에 체결되기 위하여 양방향 신축부(140)에 클램핑부(150)가 마련된다.
클램핑부(150)는 양방향 신축부(140)에 연결되는 주름(120,130) 끝단의 양측에 돌출되도록 형성되어 클램핑 수단이 클램핑되도록 하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 클램핑 수단이 "A"와 "B" 방향으로 클램핑하기 위한 장소를 제공한다.
클램핑부(150)는 클램핑 수단이 클램핑시 이탈을 억제하도록 도 6에 도시된 바와 같이, 상부가 하부에 비하여 돌출되는 정도가 크도록 형성됨이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(100)은 주름(120,130)의 교차 부위에 마련되어 신축이 가능한 피라미드 형상의 양방향 신축부(140)에 의해 주름(120,130)의 교차 부위에서의 종방향과 횡방향 신축을 용이하도록 함으로써 패널(110) 전체에 대한 면강성을 줄이도록 하며, 주름(120,130)이 양방향 신축부(140)에 연결됨으로써 연속성을 유지하여 패널(110)의 종방향과 횡방향 신축에 장애를 초래하지 않으며, 제 1 및 제 2 주름(120,130)에 각각 형성되는 제 2 홈부(121,131)와, 양방향 신축부(140)에 형성되는 제 1 홈부(142)에 의해 신축성을 향상시키며, 이로 인해 면강성을 현저하게 감소시킨다.
또한, 용접 로봇이나 이송 장치의 클램핑 수단이 도 4에 도시된 바와 같이, 양방향 신축부(140)에 연결되는 주름(120,130) 끝단에 마련되는 클램핑부(150)를 "A" 및 "B" 방향에서 클램핑할 수 있도록 함으로써 본 발명에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(100)의 이송을 용이하고도 안정적으로 이루어지도록 하여 저장 탱크 제조 작업의 효율성을 높이도록 한다.
도 7는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 부분 확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(200)은 금속으로 이루어진 패널(210)에 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 주름(220,230)이 각각 형성되고, 주름(220,230)의 교차 부위에 양방향 신축부(240)가 형성되며, 양방향 신축부(240)가 돌출된 돔(Dome) 형상을 가진다.
주름(220,230)은 제 1 실시예와 마찬가지로 종방향 및 횡방향으로 각각 형성되는 제 1 주름(220)과 제 2 주름(230)으로 이루어진다.
양방향 신축부(240)는 제 1 및 제 2 주름(220,230)의 교차 부위에 제 1 및 제 2 주름(220,230) 각각이 전후 및 좌우에 각각 연결되며, 제 1 및 제 2 주름(220,230)과 같이 상방으로 돌출됨과 아울러 일정한 반경을 가지는 반구의 돔 형상을 가진다. 따라서, 양방향 신축부(240)는 어느 방향에서라도 신축이 가능한 돔 형상을 가짐으로써 종방향 및 횡방향의 신축을 가능하도록 한다.
주름(220,230)은 양방향 신축부(240)에 연결되는 부위에 다른 부위에 비하여 좁아진 목부(221,231)가 형성됨으로써 목부(221,231)의 접힘과 펴짐에 의한 신축에 의해 양방향 신축부(240)와 함께 종방향 및 횡방향 신축을 용이하도록 한다.
한편, 용접 로봇의 클램핑 수단 또는 가이드 레일의 클램핑 수단이 멤브레인에 체결되기 위하여 양방향 신축부(240)의 양측에 클램핑부(250)가 마련된다.
클램핑부(250)는 양방향 신축부(240)에서 주름(220,230)과의 연결부위 사이에 마주보도록 위치함으로써 도 7에 도시된 바와 같이, 클램핑 수단이 "A"와 "B" 방향으로 클램핑하게 형성되는 요부(251)로 이루어진다.
한편, 클램핑 수단은 클램핑부(250)를 클램핑하는 부위가 클램핑에 유리하도록 클램핑부(250)의 형상에 상응하는 형상을 가진다.
이와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(200)은 도 7에 도시된 바와 같이, 주름(220,230)의 교차 부위에 마련되어 어느 방향에서라도 신축이 가능한 돔 형상의 양방향 신축부(240)에 의해 주름(220,230)의 교차 부위에서의 종방향과 횡방향 신축을 용이하도록 함으로써 패널(210) 전체에 대한 면강성을 줄이며, 주름(220,230)이 양방향 신축부(240)에 연결됨으로써 연속성을 유지하여 패널(210)의 종방향과 횡방향 신축에 장애를 초래하지 않으며, 주름(220,230)의 목부(221,231)에 의해 신축성을 높이게 되고, 이로 인해 면강성을 현저하게 감소시킨다.
또한, 용접 로봇이나 이송 장치의 클램핑 수단이 도 7에 도시된 바와 같이, 양방향 신축부(240) 양측에 형성되는 요부(251)를 "A" 및 "B" 방향에서 클램핑할 수 있도록 함으로써 본 발명에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(200)의 이송을 용이하고도 안정적으로 이루어지도록 하여 저장 탱크 제조 작업의 효율성을 높이도록 한다.
도 9은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직 교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(300)은 금속 재질로 이루어진 패널(310)에 주름(320,330)이 종방향 및 횡방향으로 다수로 형성되고, 주름(320,330)의 교차 부위에 양방향 신축부(340)가 형성되고, 양방향 신축부(340)가 돌출된 십자 형상을 가짐으로써 십자 형상의 분기부(341) 양측면에 용접 로봇의 클램핑 수단 또는 가이드 레일의 클램핑 수단이 멤브레인에 체결되기 위하여 클램핑부(350)가 마련된다.
주름(320,330)은 이전의 실시예들과 마찬가지로 종방향 및 횡방향으로 각각 형성되는 제 1 주름(320)과 제 2 주름(330)으로 이루어진다.
양방향 신축부(340)는 제 1 및 제 2 주름(320,330)의 교차 부위에 돌출된 십자 형상을 가짐과 아울러 십자 형상의 분기부(341) 사이에 제 1 및 제 2 주름(320,330)이 부드럽게 각각 연결되고, 제 1 및 제 2 주름(320,330)이 직교시 분기부(341)가 제 1 및 제 2 주름(320,330)에 45도의 각도를 이루도록 형성되며, 십자 형상의 변형에 의해 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 한다.
분기부(341)는 측부 형상이 부채꼴 형상을 가지며, 이로 인해 부채꼴 형상에서 꼭지점 부근에 제 1 및 제 2 주름(320,330) 각각이 위치하게 됨으로써 압축과 인장에 의한 변형이 유리한 구조를 가지게 된다.
한편, 용접 로봇의 클램핑 수단 또는 가이드 레일을 따라 금속 멤브레인(300)을 이송시키는 장치의 클램핑 수단이 클램핑되기 위하여 양방향 신축부(340)의 분기부(341)에 클램핑부(350)가 마련된다.
클램핑부(350)는 양방향 신축부(340)가 주름(320,330)보다 돌출되도록 형성됨으로써 분기부(341) 양측면에 마련되어 도 9에 도시된 바와 같이, 클램핑 수단이 "A"와 "B" 방향으로 클램핑하기 위한 장소를 제공하게 된다.
이와 같은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(300)은 주름(320,330)의 교차 부위에 마련되어 변형을 유발하는 십자 형상의 양방향 신축부(340)에 의해 주름(320,330)의 교차 부위에서의 종방향과 횡방향 신축을 용이하도록 함으로써 패널(310) 전체에 대한 면강성을 줄이도록 하며, 주름(320,330)이 양방향 신축부(340)에 연결됨으로써 연속성을 유지하여 패널(310)의 종방향과 횡방향 신축에 장애를 초래하지 않으며, 양방향 신축부(340)의 분기부(341)가 부채꼴 모양의 측부 모양을 가짐으로써 아크 형상의 가장자리가 주름(320,330)에 대하여 동일 반경을 가짐으로써 압축력과 인장력에 대하여 변형이 용이하도록 하여 신축성을 높이게 되고, 이로 인해 면강성을 현저하게 감소시킨다.
또한, 용접 로봇의 클램핑 수단 또는 가이드 레일의 클램핑 수단이 도 9에 도시된 바와 같이, 양방향 신축부(340)의 분기부(341) 양측에 형성되는 클램핑부(350)를 "A" 및 "B" 방향에서 클램핑할 수 있도록 함으로써 본 발명에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인(300)의 이송을 용이하고도 안정적으로 이루어지도록 하여 저장 탱크 제조 작업의 효율성을 높이도록 한다.
이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따르면, 본 발명은 상온에서 각 단위 금속 멤브레인이 단열패널에 용접에 의해 고정되고, 또한 화물창 전체의 기밀을 위하여 각 단위 금속 멤브레인이 이웃하는 다른 금속 멤브레인의 가장자리에 겹치기 용접에 의해 서로 연결되는 구조를 가지는 화물창내부에 극저온의 LNG를 저장함으로써 금속 멤브레인이 큰 온도 차이로 인해 수축할 때 용접부에 발생하는 응력을 저감시키기 위해 면강성(In-plane stiffness)을 감소시키면서 동시에 직교하는 양방향 면강성이 동일하도록 함으로써, 극심한 온도차를 겪게 되더라도 내구성을 증대시킴과 아울러 기밀성을 유지하도록 하고, 이로 인해 안정적인 저온 유체의 저장을 가능하도록 하며, 용접 로봇이나 이송 장치의 클램핑 수단에 의해 쉽게 클램핑될 수 있도록 함으로써 저장 탱크 제조 작업의 효율을 높이도록 한다.
이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 일 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인을 도시한 사시도이고,
도 2는 종래의 다른 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인을 도시한 사시도이고,
도 3은 종래의 또 다른 실시예에 따른 LNG 저장 탱크의 금속 멤브레인을 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 사시도이고,
도 5은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 부분 확대 단면도이고,
도 6는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인의 클램핑부를 도시한 도면이고,
도 7는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 사시도이고,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 부분 확대 단면도이고,
도 9은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인을 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210,310 : 패널 120,220,320 : 제 1 주름
121,131 : 제 2 홈부 130,230,330 : 제 2 주름
140,240,340 : 양방향 신축부 141 : 측면
142 : 제 1 홈부 150,250,350 : 클램핑부
221,231 : 목부 251 : 요부
341 : 분기부

Claims (5)

  1. 주름이 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 저온 유체 저장 탱크의 금속 멤브레인에 있어서,
    상기 주름의 교차 부위에 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 상기 주름 각각이 연결되는 양방향 신축부가 형성되고,
    상기 양방향 신축부는 돌출된 피라미드 형상을 가지며, 측면이 연결되는 모서리에 함몰되는 제 1 홈부가 형성되며,
    상기 주름은 상기 양방향 신축부와의 연결부위 상부에 함몰되는 제 2 홈부가 형성되고,
    상기 양방향 신축부에 연결되는 주름 끝단의 양측에 클램핑 수단이 클램핑되도록 돌출되는 클램핑부가 마련되는 것
    을 특징으로 하는 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    상부가 하부에 비하여 돌출되는 정도가 큰 것
    을 특징으로 하는 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인.
  3. 주름이 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 저온 유체 저장 탱크의 금속 멤브레인에 있어서,
    상기 주름의 교차 부위에 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 상기 주름 각각이 연결되는 양방향 신축부가 형성되고,
    상기 양방향 신축부는 돌출된 돔 형상을 가지며,
    상기 주름은 상기 양방향 신축부에 연결되는 부위에 목부가 형성되고,
    상기 양방향 신축부의 양측에서 상기 주름과의 연결부위 사이에 위치함으로써 클램핑 수단에 의해 클램핑되는 요부로 이루어진 클램핑부가 마련되는 것
    을 특징으로 하는 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인.
  4. 주름이 종방향과 횡방향으로 형성되어 서로 교차되는 저온 유체 저장 탱크의 금속 멤브레인에 있어서,
    상기 주름의 교차 부위에 돌출된 십자 형상을 가짐과 아울러 상기 십자 형상의 분기부 사이에 상기 주름이 각각 연결되어 종방향 및 횡방향으로 신축이 가능하도록 하는 양방향 신축부가 마련되며,
    상기 양방향 신축부가 상기 주름보다 돌출되도록 형성됨으로써 상기 분기부 양측면에 클램핑 수단이 클램핑되도록 클램핑부가 마련되는 것
    을 특징으로 하는 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 양방향 신축부는,
    상기 분기부의 측부 형상이 부채꼴 형상을 가지는 것
    을 특징으로 하는 직교 등방성을 가지는 신축성 금속 멤브레인.
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