KR101337659B1 - 슬로싱 억제 장치 - Google Patents

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Abstract

슬로싱 억제 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치는, 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물에 부유되는 복수 개의 부력 블록, 및 상기 부력 블록을 연결하는 연결 수단을 포함하며, 상기 부력 블록은, 상기 액체 화물에 부유되어 격자 구조로 연결되는 메인 부력 블록 및 상기 메인 부력 블록 상에 설치되어 연결되는 보강 부력 블록을 포함한다.

Description

슬로싱 억제 장치 {ANTI SLOSHING APPARATUS}
본 발명은 슬로싱 억제 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 화물 저장 탱크 내의 액체 화물에 부유되어 슬로싱을 억제하도록 서로 연결된 부력 블록들의 굽힘 하중에 대한 강성을 증대시키는 슬로싱 억제 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 해상으로 액체 화물을 운반하기 위하여 여러 가지 형태의 선박들이 제작되고 있다. 예를 들면, LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas), 원유(crude oil) 등의 액체 화물을 옮기기 위하여 각각의 화물 특징에 따라 선체가 제작되고, 이러한 선체에 화물을 저온 또는 고압 등으로 밀폐, 보온하기 위하여 특수한 형태의 액체 화물 저장 탱크들이 적용되고 있다.
이러한 선체 및 액체 화물 저장 탱크를 제작함에 있어서 주요한 하중 조건 중의 하나가 슬로싱(sloshing) 문제인데, 슬로싱이란 액체 화물이 선체의 움직임으로 인해 운동에너지를 계속적으로 받게 됨으로써 자유 표면을 가지는 액체 화물이 급격히 흔들리면서 저장 공간(즉, 액체 화물 저장 탱크)의 내측벽에 강한 충격을 유발하는 유체의 거동을 지칭하는 것으로서, 이러한 슬로싱은 선체 및 액체 화물 저장 탱크의 제작 초기부터 고려된다.
이와 같이, 선체와 액체 화물 저장 탱크의 형태는 액체 화물에 의한 슬로싱을 최소화함과 동시에 예상되는 슬로싱 하중을 충분히 견딜 수 있도록 설계되어 왔고, 이러한 과정에서 구조적으로 견디기 어려운 슬로싱 하중을 피하기 위하여 선주들은 화물의 적재량이 제한되는 조건부 운항 조건을 받아들여야 했다. 그럼에도 불구하고, 슬로싱 하중의 불확실성으로 인하여 예상치 못한 액체 화물 저장 탱크의 손상에 대한 여러 가지 문제점들이 계속해서 발생되고 있다.
이러한 슬로싱의 문제는 선박뿐만 아니라 우주, 항공, 자동차 분야의 연료탱크에서도 동일하게 해결해야 하는 과제였으며, 오히려 선박과 달리, 우주선이나 항공기의 경우 연료탱크가 360도 회전과 같은 급 기동에 의해 발생하는 급격한 유체의 거동으로 인해 단순히 연료 탱크의 구조를 보강하는 문제가 아니라 오히려 연료의 공급을 원활하게 하는 것이 더 중요한 문제였기 때문에, 액체 화물-예컨대 액체 연료-의 유동을 제어하는 방향으로 슬로싱 문제를 해결해 왔다.
이와 같은 슬로싱 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 출원인은 한국 등록 특허 제1043622호(선행문헌 1)에서, 액체의 표면에 부유되도록 부력을 가지는 복수의 부력체, 액체를 흡수하도록 오픈 셀(open cell) 구조를 가지며 부력체를 둘러싸는 폼부재, 폼부재에 구비되는 연결 벨트를 포함하는 부력 유닛, 및 이웃하는 부력 유닛들의 연결 벨트를 연결하는 체결 부재를 포함하는 슬로싱 억제 장치를 제시한 바 있다.
이 때, 상기 선행문헌 1에 개시된 슬로싱 억제 장치에서는 부력 유닛이 정육면체 형상으로 이루어져 있는 예가 제시되어 있다. 이 부력 유닛들은 액체 화물 저장 탱크의 내부에서 단층으로 형성되므로 슬로싱이 일어날 때, 두께에 따라 굽힘 하중에 저항하는 충분한 강성을 가지지 못할 수 있다. 슬로싱 억제 장치의 충분한 강성을 위하여 부력 유닛의 두께를 키울 경우, 전체적으로 제작비용이 증가될 수 있다.
선행문헌 1: 한국 등록 특허 제1043622호
본 발명의 일 실시예는 액체 화물에 부유되어 서로 연결된 부력 블록들이 액체 화물의 유동에 의하여 굽힘 하중을 받게 될 때, 그에 저항할 수 있도록 강성을 증대시킨 슬로싱 억제 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치는, 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물에 부유되는 복수 개의 부력 블록, 및 상기 부력 블록을 연결하는 체결 수단을 포함하며, 상기 부력 블록은, 상기 액체 화물에 부유되어 격자 구조로 연결되는 메인 부력 블록 및 상기 메인 부력 블록의 일면에 설치되어 연결되는 보강 부력 블록을 포함한다.
상기 메인 부력 블록 및 상기 보강 부력 블록 각각은, 부력을 가지는 부력체, 상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및 상기 폼부재를 덮는 커버를 포함할 수 있다.
상기 메인 부력 블록 및 상기 보강 부력 블록 각각은, 제1 체적의 부력체와 제2 체적의 폼부재를 가질 수 있다.
상기 메인 부력 블록은, 제1 체적의 부력체와 제2 체적의 폼부재를 가지는 제1 단위 부력 블록과, 상기 제1 체적보다 큰 제3 체적의 부력체와 상기 제2 체적보다 작은 제4 체적의 폼부재를 가지는 제2 단위 부력 블록을 포함할 수 있다.
상기 보강 부력 블록은, 상기 제3 체적의 부력체와 상기 제4 체적의 폼부재를 가질 수 있다.
상기 메인 부력 블록은, 제1 체적의 부력체와 제2 체적의 폼부재를 가지며, 상기 보강 부력 블록은, 상기 제1 체적보다 작은 제5 체적의 부력체와 상기 제2 체적보다 작은 제6 체적의 폼부재를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치는, 상기 메인 부력 블록과 상기 보강 부력 블록 사이에 설치되는 보강 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 보강 부재는, 상기 보강 부력 블록이 연결되는 방향으로 길게 형성될 수 있다.
상기 보강 부력 블록은, 제1 방향으로 연결되어 굽힘 하중에 대항하는 제1 보강 라인을 형성할 수 있다.
상기 제1 보강 라인은, 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향에 대하여 간격을 두고 복수로 배치될 수 있다.
상기 보강 부력 블록은, 상기 메인 부력 블록의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 설치될 수 있다.
상기 보강 부력 블록은, 상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 연결되어 굽힘 하중에 대항하는 제2 보강 라인을 형성할 수 있다.
상기 제2 보강 라인은, 상기 제1 방향에 대하여 간격을 두고 복수로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액체 화물에 부유되어 서로 연결된 메인 부력 블록들이 액체 화물의 유동에 의하여 굽힘 하중을 받을 때, 그에 저항할 수 있도록 보강 부력 블록을 제공함으로써 메인 부력 블록들의 접힘을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 선박의 액체 화물 저장 탱크 내에 설치한 상태의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 2의 A부분의 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 적용되는 부력 블록의 사시도이다.
도 5는 도 4의 부분 단면 사시도이다.
도 6은 이웃하는 부력 블록에서 체결 부재를 분해한 상태의 사시도이다.
도 7은 이웃하는 부력 블록을 체결 부재로 연결한 상태의 평면도이다.
도 8은 메인 부력 블록과 보강 부력 블록에서 체결 부재를 분해한 상태의 사시도이다.
도 9는 부력 블록의 체결 부재에 커버 부재를 설치한 상태의 평면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 슬로싱 억제 작동 상태에서, 도 1의 x축 및 y축 방향 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 선박의 액체 화물 저장 탱크 내에 설치한 상태의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 선박의 액체 화물 저장 탱크 내에 설치한 상태의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 선박의 액체 화물 저장 탱크(1) 내에 설치한 상태의 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이며, 도 3은 도 2의 A부분의 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예의 슬로싱 억제 장치는 액체 화물 저장 탱크(1) 내에 저장된 액체 화물(2) 상에 부유되는 복수 개의 부력 블록(10), 및 부력 블록(10)을 연결하는 연결 수단을 포함한다. 액체 화물 저장 탱크(1)는 LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas), 원유(crude oil) 등과 같은 액체 화물(2)을 저장하기 위한 화물창일 수 있다.
부력 블록(10)은 액체 화물(2)의 자유면 상에 부유되어 연결되는 메인 부력 블록(11)과, 메인 부력 블록(11)의 일면에 고정 설치되어 제1 방향(y축 방향)으로 연결되는 보강 부력 블록(22)을 포함한다. 편의상, 도 3에서는 이웃하는 부력 블록(10)을 연결하는 연결 수단을 생략하였다.
메인 부력 블록(11)이 액체 화물(2)을 흡수하여 부분적으로 잠긴 상태로 부유하므로 보강 부력 블록(22)은 메인 부력 블록(11)의 상면에 설치된다.
메인 부력 블록(11)은 액체 화물 저장 탱크(1) 내에 저장된 LNG(liquefied natural gas), LPG(liquefied petroleum gas), 및 원유(crude oil) 등과 같은 액체 화물(2)의 자유면을 덮도록 격자 구조로 배치되어, 연결 수단에 의하여 서로 연결됨으로써, 액체 화물(2)의 자유면 상에 부유되어 슬로싱 억제 장치의 대부분을 형성한다.
메인 부력 블록(11)은 연결 수단에 의하여 서로 연결되어 액체 화물(2)의 자유면을 덮음으로써, 선박이 운항 중, 피치(pitch), 롤(roll), 요(yaw) 등 여러 방향으로 움직일 경우, 액체 화물 저장 탱크(1) 내에서 액체 화물(2)의 슬로싱을 억제한다. 이때, 메인 부력 블록(11)은 액체 화물(2)의 슬로싱에 의하여 굽힘 하중(F2, 도 10b 참조)을 받게 된다.
또한, 슬로싱 억제 장치는 액체 화물 저장 탱크(1)에 저장될 수 있는 액체, 예를 들어, LNG를 이송하기 위한 복수의 배관(4) 등과 부딪히지 않도록 하거나, 액체 화물 저장 탱크(1)의 모서리 부분 등과 부딪히지 않도록 일부 영역에서 부력 블록(10)을 구비하지 않을 수 있다.
보강 부력 블록(22)은 메인 부력 블록(11) 상에 설치되어, 메인 부력 블록(11)이 슬로싱 억제 작용을 할 때, 메인 부력 블록(11)이 받는 굽힘 하중(F2)에 대한 강성을 보강하는 저항 하중(F3, 도 10b 참조)으로 작용한다. 따라서 메인 부력 블록(11)은 굽힘 하중(F2)에도 불구하고, 연결 수단에서 접힘이 방지될 수 있다.
예를 들면, 보강 부력 블록(22)은 슬로싱이 강하게 일어나는 방향의 굽힘 하중(F2)에 대하여 제1 보강 라인(L1)을 형성한다. 즉 보강 부력 블록(22)은 제1 방향인 선박의 좌현과 우현 방향(y축 방향)으로 연결되어 제1 방향의 굽힘 하중(F2)에 대항하는 제1 보강 라인(L1)을 형성한다.
그리고 제1 보강 라인(L1)은 메인 부력 블록(11) 상에서 복수로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 보강 라인(L1)은 액체 화물 저장 탱크(1) 내부에서 제1 방향에 직교하는 제2 방향인 선박의 선수와 선미 방향(x축 방향)을 따라 간격을 두고 평행하게 복수로 형성될 수 있다.
부력 블록(10)은 다양하게 형성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 실시예에서 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(22)은 동일 구조로 형성된다. 즉 메인 부력 블록(11) 및 보강 부력 블록(22)은 공통적으로 제1 체적의 부력체(121)와 제2 체적의 폼부재(122)를 가진다. 따라서 부력 블록(10)의 상세 구조는 메인 부력 블록(11)을 예로 들어서 설명한다.
도 4는 도 1에 적용되는 부력 블록(10)의 사시도이고, 도 5는 도 4의 부분 단면 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 메인 부력 블록(11)은 액체 화물 저장 탱크(1) 내에 저장된 액체 화물(2) 상에 부유되도록 부력을 가진다. 연결 수단은 이웃하는 메인 부력 블록(11)을 연결하는 연결 벨트(13)와, 연결 벨트(13)를 서로 연결하는 체결 부재(30)를 포함한다.
메인 부력 블록(11)은 가로, 세로 및 높이가 1.0∼1.5m의 길이를 갖는 정육면체 또는 직육면체 형상을 가지며, 액체 화물 저장 탱크(1) 내부 공간의 크기에 따라 다양한 크기 및 다양한 형상을 가질 수 있다.
메인 부력 블록(11)은 부력을 가지는 부력체(121), 부력체(121)를 감싸는 폼부재(122), 및 폼부재(122)를 덮는 커버(123)를 포함한다. 메인 부력 블록(11)에서, 부력체(121)는 도시된 바와 같이 구로 형성되며, 타원체, 직육면체 또는 그 밖의 다양한 구조체(미도시)로 이루어질 수 있다.
부력체(121)는 액체 화물(2)에 부유되기 위한 부력을 가지며, 액체 화물(2)이 LNG인 경우 극저온에서도 액상 전환이 이루어지지 않는 기체를 내부에 충전할 수 있도록 기밀 공간의 중공 구조로 이루어질 수 있다. 부력체(121)는 이와 같이 구조적인 특성으로 부력을 제공할 수 있으며, 그 밖에도 재질의 특성으로 부력을 제공할 수도 있다.
부력체(121)는 부력에 의해 형태가 변화되지 않을 정도의 강도를 가지는 재질로 제작되며, LNG 등과 같은 액체 화물(2)에 의한 극저온 상태에서도 변형되지 않고 강도를 충분히 유지할 수 있도록 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 부력체는 폐쇄 셀(closed cell) 구조를 갖는 폼재질로 이루어질 수도 있다(미도시). 즉, 부력체가 중공 구조를 갖는 것이 아니라 부력체 자체가 폐쇄 셀 구조를 가지는 폼재질로 이루어질 수 있다. 여기서 폐쇄 셀 구조는 부력체의 내부로 액체를 흡수하지 않아 부력을 가질 수 있는 구조이다.
이와 같이 부력체가 폐쇄 셀의 폼재질로 이루어짐에 따라, 열 하중, 또는 압축 하중 등에 의해 부력체의 표면에 크랙(crack)이 발생되더라도 부력체의 내부로 액체 화물이 스며들지 못한다. 따라서 부력체는 부력을 안정적으로 유지할 수 있다.
예를 들면, LNG와 같은 액체 화물이 액상을 유지하는 극저온에서도 탄성을 유지할 수 있도록 부력체는 페놀 수지, 멜라민 수지 및 이들의 합성수지 중 어느 하나를 포함하는 고분자 소재로 형성될 수 있다.
한편, 액체 화물 저장 탱크(1)의 내부에 액체 화물(2)이 충전되어 만재 상태인 경우(도 10a 참조), 부력 블록(10)은 액체 화물(2)의 유동에 의하여 액체 화물(2)로부터 압축 하중(F1)을 받을 수 있다.
압축 하중(F1)은 메인 부력 블록(11)의 폼부재(122)와 부력체(121)에 집중 하중으로 작용할 수 있다. 이와 같은 집중 하중은 메인 부력 블록(11)을 형성하는 폼부재(122) 또는 부력체(121)를 손상시킬 수도 있다.
폼부재(122)는 부력체(121)의 외측면을 둘러싸서 메인 부력 블록(11)의 전체적인 형상을 정육면체 또는 직육면체로 형성한다. 폼부재(122)는 액체 화물(2)을 흡수하여 슬로싱을 보다 효과적으로 억제하기 위하여 개방 셀 구조(open cell structure)를 가질 수 있다.
여기서, 개방 셀 구조는 폼부재(122)의 내부와 외부를 관통하는 구멍을 폼부재(122)의 외주면에 형성하는 구조로서, 폼부재(122)의 표면적을 극대화한다. 따라서 개방 셀 구조는 폼부재(122)에 의한 액체 화물(2)의 흡수를 촉진할 수 있다.
이와 같이 폼부재(122)가 개방 셀 구조로 형성되어 액체 화물(2)을 흡수함으로써 메인 부력 블록(11)은 액체 화물(2)의 표면에 일부 잠긴 상태로 부유하여 액체 화물(2)의 자유면을 덮는다. 이에 따라 액체 화물 저장 탱크(1) 내에서 액체 화물(2)의 슬로싱이 보다 효과적으로 억제될 수 있다.
폼부재(122)는 고분자 소재 등으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 LNG와 같은 액체 화물(2)이 액상을 유지하는 극저온에서도 액체 화물(2)을 흡수할 수 있고, 탄성을 유지할 수 있는 페놀 수지, 멜라민 수지 및 이들의 합성 수지 중 어느 하나를 포함하는 고분자 소재로 이루어질 수 있다.
커버(123)는 폼부재(122)의 외면을 감싸서 폼부재(122)의 부서짐을 방지하고, 일부 손상된 폼부재(122)의 부스러기로 인한 액체 화물(2)의 오염을 방지한다. 커버(123)는 극저온에서도 상온에서와 같은 내구성을 가질 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.
연결 벨트(13)는 메인 부력 블록(11)에 설치되며, 단위 체결 부재(31)가 삽입되도록 양단에 형성되는 연결 고리(135)를 가진다. 예를 들면, 연결 벨트(13)는 메인 부력 블록(11)의 일면 및 타면(도 4의 상면과 하면)에서 메인 부력 블록(11)의 중심부를 가로질러서 각각 설치된다.
연결 벨트(13)는 단순히 메인 부력 블록(11)의 단부 또는 메인 부력 블록(11)의 국부적인 영역에 설치되는 것이 아니라, 상술한 바와 같이 메인 부력 블록(11)의 표면을 가로질러 설치되어 메인 부력 블록(11)과의 접착 면적을 최대화 한다.
따라서 메인 부력 블록(11)의 유동에 의해 연결 벨트(13)와 메인 부력 블록(11) 사이의 계면에 작용하는 하중은 메인 부력 블록(11)의 표면에 고르게 분산될 수 있다. 이에 따라, 슬로싱 억제 장치는 구조적으로 안정성을 가진다.
연결 벨트(13)는 메인 부력 블록(11)의 커버(123)와 동일한 재질로 이루어져 커버(123)에 재봉질 등의 방법으로 설치될 수 있으며, 메인 부력 블록(11)의 표면에 접착제(미도시)로 설치될 수 있다.
연결 벨트(13)는 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)와 이에 교차하는 다른 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)로 구비되어, 메인 부력 블록(11)의 일면과 타면에 각각 교차하여 설치된다.
연결 벨트(13)가 교차 설치됨으로써, 격자 구조로 배치되는 메인 부력 블록(11)은 x축 방향 및 y축 방향으로 연결될 수 있다. 연결 벨트(13), 즉 단위 벨트(131, 132)는 각각의 양단부에 연결 고리(135)를 형성한다.
도 6은 이웃하는 부력 블록(10)에서 체결 부재(30)를 분해한 상태의 사시도이고, 도 7은 이웃하는 부력 블록(10)을 체결 부재(30)로 연결한 상태의 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 이웃하는 메인 부력 블록(11)은 단위 벨트(131, 132)와 단위 벨트(131, 132)의 연결 고리(135, 135)의 양측에서 "U" 형상의 단위 체결 부재(31, 31)를 걸고, 양측 단위 체결 부재(31, 31)의 나사부에 연결 부재(32)를 체결함으로써, 서로 연결된다.
체결 부재(30)는 이에 제한되지 않으며, 예를 들어 열쇠 고리 형태로 이루어지는 링형 연결 부재 또는 전체적으로 사각 형태의 체결 부재를 이용하거나 또는 벨트와 동일한 재질의 연결 부재를 이용하여 메인 부력 블록(11)을 상호 연결하는 것도 가능할 것이다.
인접한 한 쌍의 연결 고리(135, 135)에 각각 삽입된 한 쌍의 단위 체결 부재(31)의 양단부는 도 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 단위 벨트(131, 132)와 다른 한 쌍의 단위 벨트(131, 132) 사이의 이격된 공간 상에 위치되며, 한 쌍의 단위 체결 부재(31)는 이 공간 상에서 연결 부재(32)로 체결될 수 있다. 단위 체결 부재(31) 및 연결 부재(32)는 극저온에서 사용될 수 있도록 알루미늄 또는 스테인레스강, 그 밖의 복합 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 이웃하는 메인 부력 블록(11)의 연결 구조에서와 같이, 이웃하는 보강 부력 블록(22)은 상면의 단위 벨트(131, 132) 연결 고리(135, 135)에 단위 체결 부재(31, 31)를 걸고 양측 단위 체결 부재(31, 31)를 연결 부재(32)로 체결함으로써 서로 연결될 수 있다.
도 8은 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(22)에서 체결 부재(30)를 분해한 상태의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 보강 부력 블록(22)의 하면에 위치하는 단위 벨트(131, 132)의 연결 고리(135)와 메인 부력 블록(11)의 상면에 위치하는 단위 벨트(131, 132)의 연결 고리(135)를 체결 부재(30; 31, 32)로 연결함으로써, 보강 부력 블록(22)과 메인 부력 블록(11)이 상하 방향으로 서로 연결된다.
이 때, 도 8과 같이 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(22)이 체결 부재(30)를 통해 결합될 수 있도록 단위 벨트(131, 132)의 단부에 마련된 연결 고리(135)는 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(22)의 일측 모서리부로부터 외측으로 소정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 따라서, 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(22)이 상하부로 결합될 때, 체결 부재(30)로 인하여 간섭되지 않고, 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(22)의 측면에서 체결 부재(30)에 의해 체결될 수 있다.
도 9는 부력 블록(10)의 체결 부재(30)에 커버 부재(139)를 설치한 상태의 평면도이다. 도 9를 참조하면, 커버 부재(139)는 체결 부재(30)를 덮어서, 체결 부재(30)와 액체 화물 저장 탱크(1)의 내벽 사이에서 접촉을 방지하고, 이 접촉에 의한 액체 화물 저장 탱크(1)의 손상을 방지한다.
한편, 제1 보강 라인(L1)들을 y축 방향으로 조밀하게 구비하여, 슬로싱 억제 작용시, 압축 하중(F1)에도 불구하고 메인 부력 블록(11)이 액체 화물 저장 탱크(1)의 내벽에 닿지 않은 경우, 커버 부재(139)는 보강 부력 블록(22)에만 설치될 수 있다(도 10b 참조).
또한, 슬로싱 억제 작용시 압축 하중(F1)에 의하여 메인 부력 블록(11)이 액체 화물 저장 탱크(1)의 내벽을 향하여 볼록하게 굽혀져 액체 화물 저장 탱크(1)의 내벽에 닿는 경우, 커버 부재(139)는 상부에 노출되는 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(22)에 모두 설치될 수도 있다(도 10a 참조).
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 슬로싱 억제 작동 상태에서, 도 1의 x축 및 y축 방향 단면도이다.
도 10a를 참조하면, 액체 화물 저장 탱크(1) 내부에 액체 화물(2)이 채워진 상태에서, 액체 화물(2)의 유동시, 슬로싱 억제 장치의 메인 부력 블록(11)은 액체 화물(2)의 자유면에 잠긴 상태로 부유하면서 액체 화물(2)에 의한 슬로싱을 억제한다.
도 10b를 참조하면, 보강 부력 블록(22)은 메인 부력 블록들(11)의 슬로싱 억제 작용시, 메인 부력 블록들(11) 상에 설치되어 y축 방향으로 서로 연결됨으로써 메인 부력 블록들(11)의 굽힘 하중(F2)에 대하여 저항력(F3)으로 작용한다.
따라서 슬로싱 억제 장치에서 메인 부력 블록들(11)은 연결 수단에서 접히지 않고, 연결된 격자 구조를 유지하여 액체 화물(2)의 슬로싱 억제 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하며, 제1 실시예 및 기설명된 실시예의 구성과 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 선박의 액체 화물 저장 탱크 내에 설치한 상태의 평면도이다. 도 11을 참조하면, 부력 블록(10)에서 보강 부력 블록(22)은 제2 방향, 즉 선박의 선수와 선미 방향(x축 방향)으로 연결되어 굽힘 하중에 대항하는 제2 보강 라인(L2)을 형성한다.
제1 실시예에서, 보강 부력 블록(22)은 액체 화물 저장 탱크(1)에 선박의 좌현과 우현 방향(y축 방향)으로 연결되어 이 방향의 굽힘 하중(F2)에 대항하는 제1 보강 라인(L1)을 형성하는데, 제2 실시예에서, 보강 부력 블록(22)은 액체 화물 저장 탱크(1)에서 선박의 선수와 선미 방향(x축 방향)으로 연결되어 이 방향의 굽힘 하중에 대항하는 제2 보강 라인(L2)을 형성한다.
제2 실시예의 제2 보강 라인(L2)은 액체 화물 저장 탱크(1) 내부에서 선박의 좌현과 우현 방향(y축 방향)에 대하여 간격을 두고 복수로 형성된다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치를 선박의 액체 화물 저장 탱크 내에 설치한 상태의 평면도이다.
제3 실시예는 제1 실시예의 제1 보강 라인(L1)(y축 방향)과 제2 실시예의 제2 보강 라인(L2)(x축 방향)을 모두 포함하는 슬로싱 억제 장치를 구성한다.
도 12를 참조하면, 부력 블록(20)에서 보강 부력 블록(22)은 선박의 좌현과 우현(y축 방향)으로 연결되어 굽힘 하중에 대항하는 제1 보강 라인(L1)을 형성하고, 또한 선박의 선수와 선미 방향(x축 방향)으로 연결되어 굽힘 하중에 대항하는 제2 보강 라인(L2)을 형성한다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다. 도 13을 참조하면, 부력 블록(100)에서 메인 부력 블록(23)은 제1 단위 부력 블록(231)과 제2 단위 부력 블록(232)을 포함한다.
제1 실시예는 보강 부력 블록(22)의 설치 하중으로 인한 메인 부력 블록(11)의 처짐을 고려하지 않았으나, 제4 실시예는 보강 부력 블록(24)의 설치 하중으로 인한 메인 부력 블록(23)의 처짐을 고려한다.
일례로써, 제1 단위 부력 블록(231)은 제1 체적의 부력체(311)와 제2 체적의 폼부재(312)를 가지며, 제2 단위 부력 블록(232)은 제1 체적보다 큰 제3 체적의 부력체(321)와 제2 체적보다 작은 제4 체적의 폼부재(322)를 가진다.
그리고 보강 부력 블록(24)은 제2 단위 부력 블록(232)과 동일 구조를 가지도록 제3 체적의 부력체(321)와 제4 체적의 폼부재(322)를 가진다. 보강 부력 블록(24)과 제2 단위 부력 블록(232)의 동일 구조는 메인 부력 블록(23)의 설치 하중으로 인한 처짐을 고려하면서도 부품 공유화를 구현하는 장점을 가진다.
보강 부력 블록(24)의 설치로 인하여 제2 단위 부력 블록(232)에 작용하는 하중은 제1 단위 부력 블록(231)에 작용하는 하중에 비하여 증가되므로 하중의 증가량과 일치하도록 제2 단위 부력 블록(232)은 폼부재(322)의 체적을 줄여 하중을 줄이면서 부력체(321)의 체적을 증가하여 부력을 증가시킨다.
폼부재(322)의 체적 감소는 액체 화물(2)의 흡수량 감소로 이어지므로 제2 단위 부력 블록(232)의 하중을 감소시킨다. 따라서 제1, 제2 단위 부력 블록(231, 232)은 액체 화물(2)의 자유면에서 균일한 부유 상태를 유지할 수 있다.
보강 부력 블록(24)은 폼부재(322)의 체적을 제1 단위 부력 블록(231)의 폼부재(312)의 체적보다 작게 형성함으로써, 액체 화물(2)의 흡수량을 최소화 하여, 제2 단위 부력 블록(232)에서 불필요한 하중 증가를 방지한다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다. 도 14를 참조하면, 부력 블록(200)에서, 보강 부력 블록(25)은 메인 부력 블록(11)보다 작은 체적으로 형성된다.
즉 메인 부력 블록(11)은 제1 체적의 부력체(121)와 제2 체적의 폼부재(122)를 가진다. 보강 부력 블록(25)은 제1 체적보다 작은 제5 체적의 부력체(251)와 제2 체적보다 작은 제6 체적의 폼부재(252)를 가진다.
제4 실시예는 메인 부력 블록(23)에서 제2 단위 부력 블록(232)의 부력을 증가시키고 하중을 감소시키는데, 제5 실시예는 보강부 부력 블록(25)의 하중을 최소화시킨다.
보강 부력 블록(25)에서, 폼부재(252)의 체적 감소는 액체 화물(2)의 흡수량을 감소시킴으로써 보강 부력 블록(25)의 하중 감소로 이어진다. 부력체(251)는 폼부재(252)의 체적 축소에 따라 메인 부력 블록(11)의 부력체(121)의 체적보다 작게 형성하였으나, 동일한 체적(미도시)으로 형성될 수 있다.
보강 부력 블록(25)은 메인 부력 블록(11) 상에 설치되어, 슬로싱 작용시, 메인 부력 블록(11)에 작용하는 굽힙 하중에 대한 저항 하중을 증가시키면서 하중 증가를 최소화 한다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다. 도 15를 참조하면, 부력 블록(300)에서, 보강 부력 블록(25)은 제 5 실시예에서와 같이 메인 부력 블록(11)보다 작은 체적으로 형성된다.
제5 실시예는 메인 부력 블록(11)에 보강 부력 블록(25)을 직접 연결하였으나, 제6 실시예는 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(25) 사이에 보강 부재(26)를 더 구비한다.
또한, 보강 부력 블록(25)을 구비하지 않고 보강 부재(26)를 메인 부력 블록(11)의 상면, 하면 또는 양면에 직접 설치하여, 메인 부력 블록(11)의 굽힘 하중에 대한 저항 하중을 증가시킬 수도 있다(미도시).
예를 들면, 보강 부재(26)는 LNG 등과 같은 액체 화물(2)에 의한 극저온 상태에서도 변형되지 않고 강도를 충분히 유지할 수 있도록 스테인리스 스틸 플레이트(SUS PLATE), 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈강으로 이루어질 수 있다.
또한, 보강 부재(26)는 메인 부력 블록(11) 상에 별도의 체결 수단을 통하여 설치될 수 있으며, 상부에 보강 부력 블록(25) 역시 별도의 체결 수단을 통하여 연결될 수 있다.
보강 부재(26)는 메인 부력 블록(11)과 보강 부력 블록(25) 사이에서 폭과 두께를 가지고 y축 방향으로 길게 형성되어 메인 부력 블록(11)의 굽힘 하중에 대하여 저항한다.
제5 실시예는 보강 부력 블록(25)으로 메인 부력 블록(11)의 굽힘 하중에 대한 강성을 증가시키는데, 제6 실시예는 보강 부력 블록(25)과 보강 부재(26)로 메인 부력 블록(11)의 굽힘 하중에 대한 강성을 증가시킨다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치의 부분 단면도이다. 도 16을 참조하면, 제7 실시예의 부력 블록(400)은 보강 부력 블록(22)을 메인 부력 블록(11)의 하면에 설치한다.
제1 실시예는 보강 부력 블록(22)이 메인 부력 블록(11)의 상면에 설치되는데, 제7 실시예는 보강 부력 블록(22)이 메인 부력 블록(11)의 하면에 설치된다.
제7 실시예의 보강 부력 블록(22)은 메인 부력 블록(11)의 하면에서 시계 방향 및 반시계 방향의 요동에 의한 굽힘 하중에 저항하는 강성을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제4 내지 제6 실시예의 보강 부력 블록(24, 25, 25)은 제7 실시예의 보강 부력 블록(22)과 같이, 메인 부력 블록(23, 11, 11)의 하면에 설치될 수 있다(미도시).
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 억제 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 액체 화물 저장 탱크 2 : 액체 화물
4 : 배관 10, 20, 100, 200, 300, 400 : 부력 블록
11, 23 : 메인 부력 블록 13 : 연결 벨트
22, 24, 25 : 보강 부력 블록 26 : 보강 부재
30 : 체결 부재 31 : 단위 체결 부재
32 : 연결 부재 121, 251, 311, 321 : 부력체
122, 252, 312, 322 : 폼부재 123 : 커버
131, 132 : 단위 벨트 135 : 연결 고리
139 : 커버 부재 231 : 제1 단위 부력 블록
232 : 제2 단위 부력 블록 L1, L2 : 제1, 제2 보강 라인
F1 : 압축 하중 F2 : 굽힘 하중
F3 : 저항력

Claims (13)

  1. 액체 화물 저장 탱크 내에 저장된 액체 화물에 부유되는 복수 개의 부력 블록; 및
    상기 부력 블록을 연결하는 연결 수단
    을 포함하며,
    상기 부력 블록은,
    상기 액체 화물에 부유되어 격자 구조로 연결되는 메인 부력 블록 및
    상기 메인 부력 블록의 일면에 설치되어 연결되는 보강 부력 블록
    을 포함하며,
    상기 보강 부력 블록은,
    상기 메인 부력 블록의 상면 및 하면 중 적어도 한 면에 설치되고,
    상기 보강 부력 블록은,
    제1 방향으로 연결되어 굽힘 하중에 대항하는 제1 보강 라인을 형성하는 슬로싱 억제 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 부력 블록 및 상기 보강 부력 블록 각각은,
    부력을 가지는 부력체,
    상기 부력체를 감싸는 폼부재, 및
    상기 폼부재를 덮는 커버
    를 포함하는 슬로싱 억제 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 부력 블록 및 상기 보강 부력 블록 각각은,
    제1 체적의 부력체와 제2 체적의 폼부재를 가지는
    슬로싱 억제 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 부력 블록은,
    제1 체적의 부력체와 제2 체적의 폼부재를 가지는 제1 단위 부력 블록과,
    상기 제1 체적보다 큰 제3 체적의 부력체와 상기 제2 체적보다 작은 제4 체적의 폼부재를 가지는 제2 단위 부력 블록
    을 포함하는 슬로싱 억제 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 보강 부력 블록은,
    상기 제3 체적의 부력체와 상기 제4 체적의 폼부재를 가지는
    슬로싱 억제 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 부력 블록은,
    제1 체적의 부력체와 제2 체적의 폼부재를 가지며,
    상기 보강 부력 블록은,
    상기 제1 체적보다 작은 제5 체적의 부력체와 상기 제2 체적보다 작은 제6 체적의 폼부재를 가지는
    슬로싱 억제 장치.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 부력 블록과 상기 보강 부력 블록 사이에 설치되는 보강 부재
    를 더 포함하는 슬로싱 억제 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 보강 부재는,
    상기 보강 부력 블록이 연결되는 방향으로 길게 형성되는
    슬로싱 억제 장치.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 보강 라인은,
    상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향에 대하여 간격을 두고 복수로 배치되는
    슬로싱 억제 장치.
  11. 삭제
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 보강 부력 블록은,
    상기 제1 방향에 수직하는 제2 방향으로 연결되어 굽힘 하중에 대항하는 제2 보강 라인을 형성하는
    슬로싱 억제 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 보강 라인은,
    상기 제1 방향에 대하여 간격을 두고 복수로 배치되는
    슬로싱 억제 장치.
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KR20120061715A (ko) 슬로싱 억제 유닛 및 이를 포함하는 슬로싱 억제 장치
KR20130012868A (ko) 부력 유닛 및 이를 포함하는 슬로싱 억제 장치

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