KR101285007B1 - 압력 용기용 보강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특수 액화물의 저장/운반 용기의 제작 시 사용되어 상기 특수 액화물 저장/운반 용기의 중량을 경량화 할 수 있음은 물론 제작비용 또한 절감할 수 있는 압력 용기용 보강판에 관한 것이다.
상기와 같은 압력 용기용 보강판은, 외피가 주름판 형태, 즉 정단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 반복되어 주름지게 형성됨으로써 압력 용기용 보강판의 내부 압력에 의해 외피에 발생되는 굽힘 모멘트가(외피가 호, 암키와, 반원, 반타원일 경우) 원환응력으로 변환되고(외피가 사다리꼴, 다각형일 경우) 굽힘응력이 대폭 감소할 뿐만 아니라, 골재의 높이가 일반적인 압력 용기용 보강판에 대비 상기 외피의 호의 높이만큼 증가하게 되며, 외피가 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 압력 용기용 보강판의 외피의 응력분포에 비하여 외피의 응력 분포가 균일하게 나타난다. 그리하여 외판과 골재의 강도가 증가하여 골재의 설치 간격과 강력보의 설치 간격을 일반적인 압력 용기용 보강판에 비하여 넓힐 수 있어 골재와 강력보의 설치 수량이 감소하고 외판에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 압력 용기의 제작비용을 절감할 수 있음과 동시에 구조부재로서의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

압력 용기용 보강판{Stiffened plate for pressure vessel}

본 발명은 압력 용기용 보강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특수 액화물의 저장/운반 용기의 제작 시 사용되어 상기 특수 액화물 저장/운반 용기의 중량을 경량화 할 수 있음은 물론 제작비용 또한 절감할 수 있는 압력 용기용 보강판에 관한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 배경기술과 그 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 일반적인 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 부분 사시도이다.

도 1a를 참조하면, 종래의 일반적인 압력 용기용 보강판(1)은, 외피(10), 다수개의 골재(11) 및 강력보(12)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 일반적인 압력 용기용 보강판(1)의 외피(10)는 단순한 평판 형태로 형성된다.

상기 강력보(12)는 양측면에 다수개의 수평 보강재(120)와 수직 보강재(121)가 부착되어 상기 다수개의 골재(11)와 수직을 이루도록 상기 외피(10)의 길이 방향으로 다수개가 일정간격으로 설치된다.

여기서, 상기 수직 보강재(121)의 하단부는 상기 골재(11)의 수평부재(111) 상부면에 부착된다.

도 1b는 일반적인 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기 내부 압력에 의한 외피의 굽힘 모멘트도이며, 도 1c는 일반적인 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의한 골재의 단면 및 전단지연에 의한 외판의 유효 폭 감소도이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 일반적인 압력 용기용 보강판(1)은, 외피(10)가 단순히 평판 형태로 형성됨으로써 도 1b에 도시된 바와 같은 굽힘응력(100)이 발생하게 됨으로써 골재(11)의 설치 간격이 통상 1m미만이 되도록 배치되어야만 한다. 그리하여 상대적으로 골재(11)의 설치 간격이 좁은 편에 속할 뿐만 아니라 강력보의 설치 간격 또한 좁은 편에 속하여 압력 용기의 제작 시 설치되는 골재와 강력보(12)의 개수가 증가하게 됨으로써 압력 용기의 제작비용을 상승시키는 요인이 된다.

또한, 일반적인 압력 용기용 보강판(1)은, 도 1c에 도시된 바와 같이 외피(10)가 평편 형태로 형성됨으로써 응력분포(101)가 균일하지 못할 뿐만 아니라 골재(11)의 높이(H)가 낮아 단면 계수가 작고 상기 외피(10)에 전단지연 현상이 발생되어 압력 용기용 보강판(1)의 강도 및 강성이 감소되어 구조 부재로서의 효율성이 저하된다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 내부 압력에 의하여 외피에 발생하게 되는 굽힘 응력이 원환응력으로 변환되거나 굽힘 응력이 대폭 감소하며, 동시에 압력 용기용 보강판의 높이 변화 없이 골재의 높이를 증가시켜 골재의 설치 간격과 강력 보의 설치 간격을 종래의 압력 용기용 보강판 대비 대폭 증가시켜 강도 및 강성을 상승시킴과 동시에 외피에 발생되는 전단지연 현상을 대폭 감소시킬 수 있도록 하여 구조부재로서의 효율성을 향상시킬 수 있는 압력 용기용 보강판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압력 용기의 내측으로 융기된 다수개의 산부를 갖도록 주름판 형태로 형성된 외피; 상기 외피의 내측에 위치하도록 외피의 산부에 설치되는 다수개의 골재; 및 상기 다수개의 골재와 수직을 이루도록 상기 외피의 길이 방향으로 다수개가 일정간격으로 설치되는 강력보;로 구성되며, 상기 외피는 정단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 반복되어 주름지게 형성되고, 상기 외피에는, 외피의 내부에서 산부와 인접하고, 골재의 수직부재 및 강력보의 측면부 하단에 부착되는 내부 보강재, 또는 상기 외피의 외부에서 외피의 골부에 수직부재의 단부가 부착되는 외부 보강재가 설치된 압력 용기용 보강판을 제공한다.

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상술한 바와 같이 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판은, 외피가 주름판 형태, 즉 정단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 반복되어 주름지게 형성됨으로써 압력 용기용 보강판의 내부 압력에 의해 외피에 발생되는 굽힘 모멘트가 원환 응력(Hoop Stress)으로 변환되거나 굽힘 응력이 대폭 감소할 뿐만 아니라, 골재의 높이가 일반적인 압력 용기용 보강판에 대비 상기 외피의 주름의 높이만큼 증가하게 되며, 외피가 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 압력 용기용 보강판의 외피의 응력분포에 비하여 외피의 응력 분포가 균일하게 나타난다.

그리하여 외판과 골재의 강도가 증가하여 골재의 설치 간격과 강력보의 설치 간격을 일반적인 압력 용기용 보강판에 비하여 넓힐 수 있어 골재와 강력보의 설치 수량이 감소하고 외판에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 압력 용기의 제작비용을 절감할 수 있으며, 자재비 비싼 특수 액화물의 저장/운반 용기의 중량을 경량화할 수 있음은 물론, 구조부재로서의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있어 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1a는 일반적인 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 부분 사시도.
도 1b는 일반적인 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기 내부 압력에 의한 외피의 굽힘 모멘트도.
도 1c는 일반적인 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의한 골재의 단면 및 전단지연에 의한 외판의 유효 폭 감소도.
도 2a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도.
도 2b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도.
도 3a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도.
도 3b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도.
도 4는 도 3a와 도 3b의 측면도.
도 5a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도.
도 5b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도.
도 6은 도 5a와 도 5b의 측면도.
도 7a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의한 외피의 원환응력 분포도.
도 7b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의한 외피의 굽힘응력 분포도.
도 8은 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의해 발생되는 골재의 굽힙 모멘트를 도시한 도면.
도 9a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외판의 골재 방향 응력 분포도.
도 9b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외판의 골재 방향 응력 분포도.
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 종래의 압력 용기용 보강판과 동일 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여 하였다.

도 2a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도이며, 도 3a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이며, 도 4는 도 3a와 도 3b의 측면도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이며, 도 5b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이고, 도 6은 도 5a와 도 5b의 측면도이며, 도 7a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의한 외피의 원환응력 분포도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의한 외피의 굽힘응력 분포도이며, 도 8은 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 압력 용기의 내부 압력에 의해 발생되는 골재의 굽힙 모멘트를 도시한 도면이고, 도 9a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외판의 골재 방향 응력 분포도이며, 도 9b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외판의 골재 방향 응력 분포도이고, 도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도이다.

도 2 내지 도 6 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)은, 외피(10), 다수개의 골재(11) 및 강력보(12)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)의 외피(10)는 주름판 형태로 형성된다.

상기 외피(10)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 외피(10)는 정단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 반복되어 주름진 것을 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 외피(10)는 도 2a, 도3a, 도 5a에 도시된 바와 같이 정단면의 형상이 암키와(Concave tile), 하부 방향으로 볼록한 호(Arc), 상부가 개방된 반원형 또는 반타원형 중 선택된 어느 하나의 형태가 반복되어 주름지게 형성될 수 있으며, 또한, 상기 외피(10)는 도 2b, 도 3b, 도 5b에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 상광 하협 형태의 사다리꼴 형태나 도 10에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 다각형 형태가 반복되어 주름지게 형성될 수 있다.

상기 다수개의 골재(11)는 'T'자 혹은 'L'자 등 여러 종류의 형강재 형태로 형성되어 수직부재(110)의 하단부가 상기 외피(10)의 산부(102)에 부착되어 외피(10)의 내측에 위치하도록 설치된다.

상기 강력보(12)는 양측면에 다수개의 수평 보강재(120)와 수직 보강재(121)가 부착되어 상기 다수개의 골재(11)와 수직을 이루도록 상기 외피(10)의 길이 방향으로 다수개가 일정간격으로 설치된다.

여기서, 상기 수직 보강재(121)의 하단부는 상기 골재(11)의 수평부재(111) 상부면에 부착된다.

또한, 도 3a 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)은 상기 외피(10)의 내부에 위치하여 외피(10)의 산부(102)와 인접하고, 골재(11)의 수직부재(110) 및 강력보(12)의 측면부 하단에 부착되는 내부 보강재(13)가 더 부착될 수 있다.

또한, 도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)은, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외피(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)가 더 설치될 수 있으며, 상기와 같은 다수개의 외부 보강재(14)는 'T'자 또는 'L'자 형태로 형성될 수 있으며 수직부재(140)의 단부가 상기 외피(10)의 골부(103)에 부착되어 상기 외피(10)의 외부에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 서로 이웃하는 상기 외부 보강재(14)의 수평부재(141)는 서로 연결되어 일체로 형성될 수도 있다.

상기와 같은 외부 보강재(14)는 용기의 받침점(15)에 의해 지지된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)에 있어서, 상기 외피(10)의 내부에 위치하여 외피(10)의 산부(102)와 인접하면서 골재(11)의 수직부재(110) 및 강력보(12)의 측면부 하단에 부착되는 내부 보강재(13)가 더 부착되거나, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외피(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)를 더 설치하는 이유는 약화된 강력보(12)의 강성을 보완하기 위함이다.

도 2a 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)은, 외피(10)가 주름판 형태, 즉 정단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 반복되어 주름지게 형성됨으로써 도 8에 도시된 바와 같이 압력 용기용 보강판(1)의 내부 압력에 의해 외피(10)에 발생되는 굽힘 모멘트(106)가 도 7a에 도시된 바와 같은 원환 응력(Hoop Stress : 104)으로 변환되거나(외피(10)가 암키와, 호, 반원, 반타원일 경우) 도 7b에 도시된 바와 같이 외피(10)에 발생되는 굽힘 응력(104')이 종래에 비하여 감소(외피(10)가 사다리꼴, 다각형일 경우)될 뿐만 아니라, 골재(11)의 높이(H)가 일반적인 압력 용기용 보강판에 대비 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 상기 외피(10)의 주름의 높이(h)만큼 증가하게 되며, 외피(10)가 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 압력 용기용 보강판의 외피의 응력분포에 비하여 외피의 응력 분포(105)가 균일하게 나타난다.

그리하여 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)은 외피(10)와 골재(11)의 강도가 증가하여 골재(11)의 설치 간격과 강력보(12)의 설치 간격을 일반적인 압력 용기용 보강판에 비하여 넓힐 수 있어 골재(11)와 강력보(12)의 설치 수량이 감소하고 외피(10)에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 압력 용기의 제작비용을 절감할 수 있으며, 자재비 비싼 특수 액화물의 저장/운반 용기의 중량을 경량화 할 수 있음은 물론, 구조부재로서의 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판(1)은 강력보(12)의 강성이 감소된다는 단점이 있으나, 상기와 같은 약화된 강력보(12)를 보강하기 위해 외피(10)의 내부에 위치하여 상기 외피(10)의 산부(102)와 인접하고, 골재(11)의 수직부재(110) 및 강력보(12)의 측면부 하단에 부착되는 내부 보강재(13)를 더 부착하거나, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외피(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)를 더 설치함으로써 강력보(12)의 강성을 보완하였다.

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.

(1) : 압력 용기용 보강판 (10) : 외피
(11) : 골재 (12) : 강력보
(13) : 내부 보강재 (14) : 외부 보강재

Claims (4)

1. 압력 용기의 내측으로 융기된 다수개의 산부를 갖도록 주름판 형태로 형성된 외피;
   상기 외피의 내측에 위치하도록 외피의 산부에 설치되는 다수개의 골재; 및
   상기 다수개의 골재와 수직을 이루도록 상기 외피의 길이 방향으로 다수개가 일정간격으로 설치되는 강력보;로 구성되며,
   상기 외피는 정단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 반복되어 주름지게 형성되고,
   상기 외피에는, 외피의 내부에서 산부와 인접하고, 골재의 수직부재 및 강력보의 측면부 하단에 부착되는 내부 보강재, 또는 상기 외피의 외부에서 외피의 골부에 수직부재의 단부가 부착되는 외부 보강재가 설치된 것을 특징으로 하는 압력 용기용 보강판.
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