KR101348358B1 - 선박의 화물창 - Google Patents

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Abstract

선박의 화물창이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 화물창은 내부에 액체 화물이 수용되는 탱크 본체; 및 탱크 본체 내부에 설치되고, 외부 입력에 따라 승하강되어 탱크 본체에 수용되는 액체 화물의 액면을 덮어 슬로싱 발생을 억제하는 슬로싱 방지 장치를 포함한다.

Description

선박의 화물창{cargo tank of ship}
본 발명은 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 화물을 저장하는 선박의 화물창에 관한 것이다.
일반적으로, 유체 화물을 운반하는 선박은 화물창에 유체 화물을 선적할 수 있는 카고 탱크가 설치되며, 저장되는 유체의 특성으로 인하여 선적된 유체가 외부 가진력에 의해 출렁이는 슬로싱(sloshing)현상이 발생하게 된다.
이러한 슬로싱 현상은 심각한 사고를 유발할 수 있는 중요한 요인 중 하나이며, 액화천연가스, 오일 등을 운송하는 수송선이 대형화되면서 슬로싱 하중이 더욱 증가하여 슬로싱에 의한 크고 작은 사고가 빈번히 발생하고 있다.
특히, LNG 선박의 경우, 화물 운송시 해상 기상 상태에 따라 슬로싱이 증가할 경우 화물창 내의 화물 유동 증가로 이어져 증발가스(BOIL OFF GAS) 발생이 증가하게 된다. 그리고, 원유 선박의 경우에는 화물창 내의 화물 유동 증가시 폭발 활성 기체가 발생하게 된다.
상기한 슬로싱 이펙트를 줄이기 위하여 대한민국특허청 등록실용신안공보 등록번호 20-278175호(특허문헌 1)에는 슬로싱 해소 돌출편을 가지는 엘엔지선의 카고 탱크가 소개되어 있다.
상기 특허문헌 1은 도 1에 도시된 바와 같이, 카고 탱크(1)는 직육면체의 형상을 가지며 상부벽(2)과 하부벽(3)에는 다수개의 격판(4)이 설치되고, 격판(4)의 일정 간격에는 격판(4)의 길이보다 긴 슬로싱 해소 돌출편(5)이 다수개 설치된다.
그러나 상기의 특허문헌 1은 부분적으로 슬로싱 감소 효과가 나타나고 있을 뿐, 전반적인 슬로싱 감소 기능을 구비하지는 못하고 있다. 또한, 상기의 특허문헌 1은 액체 화물의 액면 높이가 낮을 경우 슬로싱 감소 효과를 기대할 수 없다.
또 다른 특허문헌 2인 대한민국특허청 공개특허 2010-077787(공개일자 2010년 07월 08일)에는 그물형상의 네트가 형성된 메인 지지체가 펌프타워를 따라 상하 유동하는 카고탱크가 소개되어 있다. 그러나, 상기의 특허문헌 2는 메인 지지체가 펌프타워에 지지되어 상하 유동하는 부유 구조물로, 액화천연가스의 슬로싱 발생시 메인 지지체로 전달되는 힘이 펌프타워로 전달되면서 펌프 타워가 손상되는 문제가 발생된다.
특허문헌1 : 대한민국특허청 등록실용신안공보 등록번호 20-278175호(2002년 06월 14일) 특허문헌2 : 대한민국특허청 공개특허공보 2010-077787(공개일자 2010년 07월 08일)
본 발명의 실시예들은 화물창에 선적된 액체 화물의 슬로싱 현상을 저감시킬 수 있는 선박의 화물창을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 화물창에 있어서: 내부에 액체 화물이 수용되는 탱크 본체; 및 상기 탱크 본체 내부에 설치되고, 외부 입력에 따라 승하강되어 상기 탱크 본체에 수용되는 액체 화물의 액면을 덮어 슬로싱 발생을 억제하는 슬로싱 방지 장치를 포함하는 선박의 화물창이 제공될 수 있다.
또한, 상기 슬로싱 방지 장치는 액체 화물의 액면 전체를 덮어 가압하는 가압 커버; 및 상기 탱크 본체에 수용되는 액체 화물의 액면 높이에 맞춰 상기 가압 커버를 승하강시키는 승강부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 승강부재는 상기 탱크 본체의 외곽에 설치되는 구동모터; 상기 탱크 본체 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 구동모터에 의해 회전되는 볼스크류; 및 상기 가압 커버에 설치되고 그리고, 상기 볼스크류에 끼워져 상기 볼스크류의 회전에 따라 이동되는 이송너트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 볼스크류는 상기 탱크 본체의 바닥 패널과 탑 패널에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 상기 가압 커버의 가장자리는 상기 탱크 본체의 수직 패널에 지지될 수 있다.
또한, 상기 가압 커버의 승하강 이동을 안내하는 가이드 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가이드 부재는 상기 탱크 본체의 내측면에 수직한 방향으로 설치되는 가이드 레일; 및 상기 가압 커버의 가장자리에 형성되고 상기 가이드 레일이 위치되는 가이드 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압 커버는 액체 화물로부터 발생되는 가스가 빠져나갈 수 있는 다수의 배기구들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압 커버는 격자 형태로 형성되는 직선 주름부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탱크 본체는 바닥부를 이루는 바닥 패널; 상기 바닥 패널의 외측 상방으로 경사지게 연장된 하부 패널; 상기 하부 패널로부터 수직으로 설치되는 수직 패널과, 상기 수직 패널로부터 내측 상방으로 경사지게 연장된 상부 패널과, 상기 상부 패널을 연결하는 탑 패널을 포함하고; 상기 가압 커버는 상기 탑 패널과 대향되는 수평부와, 상기 수평부의 가장자리로부터 연장되고 상기 상부 패널과 동일한 경사각으로 상기 수평부의 가장자리로부터 경사지게 연장된 경사부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 승강부재는 상기 탱크 본체에 적어도 2개 이상 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 화물창에 선적된 액체 화물의 슬로싱 현상을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가압 커버가 액체 화물의 액면 전체를 덮어 가압하여 액체 화물의 유동을 차단함으로써 슬로싱 현상으로 인한 화물창의 손상 및 진동을 방지할 수 있고, 선박의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 가압 커버가 액체 화물의 액면 높이에 따라 높낮이가 조절됨으로써, 액체 화물이 적재 높이에 상관없이 슬로싱 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 액체 화물의 요동 발생시 가압 커버로 전달되는 힘을 승강 부재들과 탱크 본체의 측벽으로 분산 또는 상쇄할 수 있다.
도 1은 종래 선박 화물창을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 화물창을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선박 화물창의 단면도이다.
도 4는 슬로싱 방지 장치의 가압 커버를 보여주는 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 각각 가압 커버의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박의 화물창을 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 선박은 선체와 화물창을 갖는다. 화물창은 액체 화물을 저장하는 기능을 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선박 화물창을 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 선박 화물창의 단면도이다. 도 4는 슬로싱 방지 장치의 가압 커버를 보여주는 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 선박 화물창(10)은 탱크 본체(100)와 슬로싱 방지 장치(200)를 포함한다.
탱크 본체(100)는 내부에 액화천연가스 수용부가 형성된 대략 직육면체 형상으로 구성된다. 탱크 본체(100)는 바닥부를 이루는 바닥 패널(102), 바닥 패널(102)의 외측 상방으로 경사지게 연장된 하부 경사 패널(103), 하부 경사 패널(103)로부터 수직으로 설치되는 수직 패널(104), 수직 패널(104)로부터 내측 상방으로 경사지게 연장된 상부 경사 패널(105), 그리고 상부 경사 패널(105)을 연결하는 탑 패널(106)을 포함한다.
탱크 본체(100) 내부 일측에는 액화천연가스를 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)시키는 펌프 타워(pump tower;300)가 설치된다. 펌프 타워(300)는 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.
슬로싱 방지 장치(200)는 탱크 본체(100)에 수용되는 액화천연가스의 슬로싱 발생을 억제한다. 슬로싱 방지 장치(200)는 가압 커버(210) 및 승강부재(220)를 포함한다.
가압 커버(210)는 탱크 본체(100)의 내부에 설치된다. 가압 커버(210)는 액화천연가스의 액면 전체를 덮을 수 있는 넓이를 갖는 플레이트로 제공된다. 가압 커버(210)는 수평 플레이트(212)와 경사 플레이트(214)를 포함한다. 수평 플레이트(212)는 탱크 본체(100)의 탑 패널(106)과 대향되게 수평하게 제공된다. 경사 플레이트(214)는 상부 경사 패널(105)과 동일한 경사각을 가지며, 수평 플레이트(212)의 가장자리로부터 경사지게 연장되어 제공된다. 가압 커버(210)는 펌프 타워(300)가 위치될 수 있도록 가장자리 일부가 절개될 수 있다. 가압 커버(210)의 형상은 탱크 본체(100)의 천정부 형상에 대응되게 형성될 수 있다.
가압 커버(210)는 액화천연가스의 요동시 안정적으로 액화천연가스의 액면을 가압할 수 있도록 가압커버의 가장자리가 탱크 본체(100)의 수직 패널(104)에 지지되도록 제공될 수 있다.
가압 커버(210)는 -163℃의 극저온 상태의 액화천연가스와 직접적으로 접촉하게 되므로 응력변화에 대응할 수 있는 재질로 제공된다. 일 예에 의하면, 가압 커버(210)는 알루미늄 합금, 인바(Invar), 9% 니켈강 등 저온 취성에 강한 금속재질을 가질 수 있다. 가압 커버(210)는 금속재질 이외에, 극저온에서도 물성 및 형상을 유지하는 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
가압 커버(210)는 탱크 본체(100)에 적재되는 액화천연가스의 양에 따라 상하 방향으로 이동 가능한 구조로 제공된다. 일 예에 의하면, 가압 커버(210)는 볼스크류 구동에 의한 구동방식에 의해 상하방향으로 이동될 수 있다. 즉, 가압 커버(210)는 액화천연가스의 액면에 접촉되어 액화천연가스를 가압할 수 있도록 높이가 가변될 수 있다. 액화천연가스의 요동시, 가압 커버(210)가 액화천연가스의 액면을 가압함으로 슬로싱 현상이 억제, 감소될 수 있다.
승강부재(220)는 탱크 본체(100)에 수용되는 액체 화물의 액면 높이에 맞춰 가압 커버(210)를 승하강시킨다. 승강부재(220)는 구동모터(222), 볼스크류(224) 그리고 이송너트(226)를 포함한다. 구동 모터(222)는 탱크 본체(100)의 탑패널(106) 외곽에 설치된다. 볼 스크류(224)는 탱크 본체(100) 내부에 회전가능하도록 수직하게 설치되며, 구동모터(222)에 의해 회전된다. 볼 스크류(224)는 하단이 탱크 본체(100)의 바닥 패널(102)에 회전 가능하게 지지되고, 상단이 탑 패널(106)을 통해 구동모터(222)와 연결된다.
이송너트(226)는 가압 커버(200)에 설치된다. 이송 너트(226)는 볼 스크류(224)에 끼워져 볼 스크류(224)의 회전에 따라 상하 방향으로 이동된다.
승강 부재(220)의 볼 스크류(224) 및 이송너트(226)는 극저온 상태의 액화천연가스와 직접적으로 접촉하게 되므로 응력변화에 대응할 수 있는 알루미늄 합금, 인바(Invar), 9% 니켈강 등 저온 취성에 강한 금속재질이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 4개의 승강부재(220)가 탱크 본체(100)에 설치된 것을 예로 들어 설명하였으나, 승강부재(220)의 장착 개수는 2개, 3개 또는 4개 이상일 수 있다. 승강부재(220)들은 동기화를 통해 가압 커버(210)를 동일한 방향과 동일한 속도로 승하강시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 가압 커버(210)를 승하강시키는 승강부재(220)가 볼스크류 구동 방식을 이용한 것으로 예를 들어 설명하였으나, 승강 부재는 벨트 구동, 랙 앤 피니언 구동 및 리니어모터에 의한 구동과 같은 직선 구동 방식 중 어느 하나의 구동방식으로 제공될 수 있다. 벨트 구동은 가압 커버가 벨트에 고정되어 있는 상태에서, 벨트에 맞물려 있는 풀리를 모터에 의해 회전시키는 방식이고, 랙 앤 피니언 구동은 랙에 가압 커버를 고정시키고, 모터에 의해 랙이 맞물린 피니언을 회전시키는 방식이며, 리니어 모터 구동은 1차측에 해당하는 고정자와 2차측에 해당되는 리어쿠션 레일을 각각 가압 커버와 탱크 본체에 장착하여 구동시키는 방식이다.
이하 본원발명의 일 실시예에 따른 작동효과에 대해 설명한다.
액화천연가스는 펌프타워(300)측을 통하여 슬로싱 방지 장치(200)가 형성된 탱크 본체(100) 내부에 충전된다. 가압 커버(210)는 탱크 본체(100)에 충전된 액화천연가스의 액면에 접촉되도록 승강 부재(220)에 의해 높낮이가 조절된다. 액화천연가스가 충전된 탱크 본체(100)가 적재된 선박이 운항을 하게 되면 외부적 요인에 의해 선박이 요동하게 되고, 선박의 요동은 탱크 본체(100)에 전달된다. 따라서, 탱크 본체(100) 내부에 충전된 액화천연가스 또한 상하, 좌우 유동 등을 하게 된다. 액화천연가스의 유동 발생시, 가압 커버(210)가 액화천연가스의 액면을 가압하여 액화천연가스의 유동성이 억제됨으로 슬로싱 현상이 감소된다. 또한, 가압 커버(210)에 의한 슬로싱 현상 감소로 인해 액화천연가스의 BOG(증발가스)의 발생량이 감소될 수 있다.
도 5 및 도 7은 가압 커버의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 가압 커버(210a)는 수평 플레이트(212)와 경사 플레이트(214)에 일정 간격으로 형성된 배기구(218)들을 포함할 수 있다. 액화천연가스로부터 발생되는 가스는 가압 커버(210)에 형성된 배기구(218)들을 통해 탱크 본체(100)의 빈 공간으로 원활하게 배기될 수 있다.
도 6을 참조하면, 가압 커버(210b)는 반복적인 온도변화에 따른 팽창 및 수축이 용이하도록 직선 주름부(코러게이션)(216)가 격자 형태로 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 선박 화물창(10)은 가이드 부재를 더 포함할 수 있다. 가이드 부재는 탱크 본체(100)의 내측면(104)에 수직한 방향으로 설치되는 가이드 레일(110)과 가압 커버(210c)의 가장자리에 형성되고 가이드 레일(110)이 위치되는 가이드 홈(219)을 포함한다. 가압 커버(210c)는 가이드 부재에 의해 안정적인 승하강 이동이 가능하다.
도시하지 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 선박 화물창은 액화천연가스 운반선의 화물창 뿐만 아니라 원유운반선(COT. Crude Oil Tanker)의 화물창에도 적용 가능하다. 원유 운반선의 화물창에 슬로싱 방지 장치(200)가 설치되면, 폭발 활성 기체 생성 억제로 불활성 가스 소요 용량이 감소하게 된다. 이는 불활성 가스 발생장치(Inert Gas Generator)의 용량 축소로 해당 장비 비용이 감소하는 효과를 얻게 된다. 또한, 불활성 가스 생성을 위해 보일러 작동에 필요한 연료유(fuel oil)의 소요량 감소는 선박운행에 이윤으로 환원될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 선박 화물창 100 : 탱크 본체
200 : 슬로싱 방지 장치 210 : 가압 커버
220 : 승강 부재 300 : 펌프 타워

Claims (11)

  1. 선박의 화물창에 있어서:
    내부에 액체 화물이 수용되는 탱크 본체; 및
    상기 탱크 본체 내부에 설치되고, 외부 입력에 따라 승하강되어 상기 탱크 본체에 수용되는 액체 화물의 액면을 덮어 슬로싱 발생을 억제하는 슬로싱 방지 장치를 포함하되;
    상기 슬로싱 방지 장치는
    액체 화물의 액면 전체를 덮어 가압하는 가압 커버; 및
    상기 탱크 본체에 수용되는 액체 화물의 액면 높이에 맞춰 상기 가압 커버를 승하강시키는 승강부재를 포함하며,
    상기 승강부재는
    상기 탱크 본체의 외곽에 설치되는 구동모터;
    상기 탱크 본체 내부에 회전가능하게 설치되고, 상기 구동모터에 의해 회전되는 볼스크류; 및
    상기 가압 커버에 설치되고 그리고, 상기 볼스크류에 끼워져 상기 볼스크류의 회전에 따라 이동되는 이송너트를 포함하는 선박의 화물창.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서;
    상기 볼스크류는
    상기 탱크 본체의 바닥 패널과 탑 패널에 회전 가능하게 설치되는 선박의 화물창.
  5. 제 1 항에 있어서;
    상기 가압 커버의 가장자리는 상기 탱크 본체의 수직 패널에 지지되는 선박의 화물창.
  6. 제 1 항에 있어서;
    상기 가압 커버의 승하강 이동을 안내하는 가이드 부재를 더 포함하는 선박의 화물창.
  7. 제 6 항에 있어서;
    상기 가이드 부재는
    상기 탱크 본체의 내측면에 수직한 방향으로 설치되는 가이드 레일; 및
    상기 가압 커버의 가장자리에 형성되고 상기 가이드 레일이 위치되는 가이드 홈을 포함하는 선박의 화물창.
  8. 제 1 항에 있어서;
    상기 가압 커버는
    액체 화물로부터 발생되는 가스가 빠져나갈 수 있는 다수의 배기구들을 포함하는 선박의 화물창.
  9. 제 1 항에 있어서;
    상기 가압 커버는
    격자 형태로 형성되는 직선 주름부를 포함하는 선박의 화물창.
  10. 제 1 항에 있어서;
    상기 탱크 본체는
    바닥부를 이루는 바닥 패널;
    상기 바닥 패널의 외측 상방으로 경사지게 연장된 하부 패널;
    상기 하부 패널로부터 수직으로 설치되는 수직 패널과,
    상기 수직 패널로부터 내측 상방으로 경사지게 연장된 상부 패널과,
    상기 상부 패널을 연결하는 탑 패널을 포함하고;
    상기 가압 커버는 상기 탑 패널과 대향되는 수평부와, 상기 수평부의 가장자리로부터 연장되고 상기 상부 패널과 동일한 경사각으로 상기 수평부의 가장자리로부터 경사지게 연장된 경사부를 포함하는 선박의 화물창.
  11. 제 1 항에 있어서;
    상기 승강부재는 상기 탱크 본체에 적어도 2개 이상 설치되는 선박의 화물창.
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