KR101414787B1 - Ｌｎｇ 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템에 관한 것으로, LNG 탱크와 선체의 결합부 사이에 형성된 공간으로 튜브가 삽설되고 상기 튜브에 공기를 공급하게 되는 압축기가 선체의 양측 저부에 각각 삽설되며 상기 압축기에서 공급되는 공기를 튜브에 유입할 수 있도록 파이프가 각각의 압축기와 튜브에 각각 연결되고 상기 각각의 파이프 어느 한 지점에 설치된 채 공기량을 일정하게 조절하여 공급하는 조절밸브가 구비되며 튜브에 공급된 공기량에 초과량이 발생시 공기 초과량을 측정하여 제시하는 압력계가 구비되고 상기 압력계를 통하여 공기 초과량을 감지하는 센스부가 구비되며 상기 센스부의 신호를 받아 공기 초과량을 튜브 외부로 유출하는 감압밸브가 구비되고 상기 감암밸브를 통하여 유출되는 공기 초과량을 배출하는 배출파이프가 구비됨으로써 튜브에 공급된 일정한 압축 공기압으로 인하여 LNG 탱크를 등분포 지지하여 탱크, 선체, 스커트의 결합부 파손을 방지하면서 탱크의 하중을 선체에 유연하게 전달하고자 한 것이다.

Description

ＬＮＧ 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템{Independent Self Supporting Tank System of LNG Carrrier}

본 발명은 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템에 관한 것으로, 해상으로 LNG를 운송하기 위하여 극저온 상태의 LNG를 저장한 탱크가 운반선 내에서 설치됨에 있어서 LNG 무게 및 탱크 자중, 선체 운동에 기인한 하중 등에 의하여 탱크와 운반선의 선채에 아무런 변형이 발생하지 않도록 하기 위한 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템에 관한 것이다.

종래에는 일반적으로, LNG 운반선에 설치된 독립형 LNG 탱크가 도 1에 도시된 모스(Moss)형 LNG 탱크(100) 타입과 도 2에 도시된 SPB형 LNG 탱크(200)타입 등으로 이루어진다.

극저온의 LNG를 저장하기 위하여 LNG 탱크는 주로 알미늄으로 제작하고 그 외벽에 보온재(Insulation)를 설치하여 열손실을 방지하게 된다.

상기 모스형 LNG 탱크(100)가 운반선의 선체(400)에 설치됨에 있어서 스커트(450)의 지지에 의해 설치됨을 알 수 있다.

따라서 탱크에 LNG를 채우게 되면 탱크의 자중과 LNG 무게가 모두 스커트(450)를 통하여 선체(400)에 전달되고 이때 탱크의 적도부(300)와 선체(400)의 스커트(450) 설치부 등의 구조 불연속부에 국부적으로 큰 하중이 걸리고 구조 파손확률이 크게 증가하게 된다.

즉 모든 하중이 스커트(450)를 통하여 전달되기 때문에 탱크의 적도부(300)는 하중에 의하여 탱크가 높이방향으로 늘어나게 되면서 폭방향으로는 수축이 일어나 좌굴이 발생함과 더불어 높은 응력 증가를 유발하게 된다.

또한 과도한 하중에 견디기 위하여 스커트(450)뿐 아니라 선체(400)에도 구조적 보강이 필요하고 과도한 하중에 기인하여 LNG 적재량을 더 늘릴 수 있는 탱크를 제조하기 어려운 점이 있다.

상기의 문제점들은 모스형 LNG 탱크(100) 타입뿐 아니라 SPB형 LNG 탱크(200) 타입에서도 발생하게 된다.

대한민국 공개번호 10-2011-0061946

전술된 문제점을 해소하고자 본 발명에 따른 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템은, LNG를 저장한 탱크와 상기 탱크가 설치된 운반선의 선체 결합 부위에 LNG 무게 및 탱크 자중, 선체 운동에 기인한 하중 등으로 인한 변형을 방지하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한 탱크와 운반선의 선체 결합 부위 변형을 방지함으로써 목적지에 LNG를 안전하게 공급하고자 하는데에 그 목적이 있다.

또한 탱크와 운반선의 선체 결합 부위 변형을 방지함으로써 종래 LNG 적재량보다 더 많은 LNG 적재량을 보유하기 위한 탱크를 제조하고자 하는데에 그 목적이 있다.

전술된 목적을 달성함에 있어 본 발명에 따른 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템은, LNG 운반선의 LNG를 적재하는 독립형 LNG 탱크;상기 LNG 운반선의 선체 결합부위에 변형 방지를 위하여 LNG 탱크와 선체의 밀폐된 공간부에 삽설되어 LNG 탱크를 등분포 지지하며, 외부 튜브와 내부 튜브로 이루어진 2중 튜브 또는 하나의 단일체로 이루어진 튜브;상기 선체의 양측 저부 내부에 각각 삽설되어 상기 튜브 내부로 공기를 공급하게 되는 두 개의 압축기;상기 두 개의 압축기와 튜브에 각각 연결되어 공기를 튜브로 유입하는 두 개의 파이프;상기 두 개의 파이프 어느 지점에 각각 설치되어 튜브 내부로 유입되는 공기의 유입량을 조절하게 되는 두 개의 조절밸브;상기 튜브 내부로 유입되는 공기의 유입량이 초과될 경우 공기의 초과 유입량을 측정하여 제시하는 압력계;상기 압력계를 통하여 공기의 초과 유입량을 감지하는 센스부;상기 센스부의 신호를 받고 공기의 초과 유입량을 튜브 외부로 유출하는 감압밸브:를 포함하되, 상기 2중 튜브 이용시, 두 개의 압축기에 각각 연결된 파이프를 서로 연결하기 위한 이음관이 더 구비되고; 상기 이음관의 정중앙에는 두 압축기의 연동으로 2중 튜브 내의 공기압이 동일하도록 통제밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템은, LNG를 저장한 탱크가 선체에 설치됨에 있어 LNG 하중 및 탱크 하중으로 인하여 탱크와 선체의 결합부위에 변형을 방지하는 효과가 있다.

또한 상기 방지 효과로 인하여 LNG를 원하는 목적지에 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한 탱크를 등분포 지지하는 구조가 되고 공기를 이용하기 때문에 탱크와 선체의 결합 부위 모두를 경량화할 수 있어 건조비와 재료비가 절감되는 효과와 함께 응력 집중부가 생기지 않아 구조적으로 안전하다.

이와 함께 종래의 LNG 탱크보다 더 큰 LNG 탱크를 제조할 수 있어 LNG 적재량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 모스(Moss)형 LNG 탱크 배치 및 탱크 지지구조를 도시한 단면도.
도 2는 종래의 SPB형 LNG 탱크 배치 및 탱크 지지구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 적도부가 연장되어 탱크용량 보다 큰 모스(MOSS)형 LNG 탱크 배치 구조에 하나의 튜브를 설치하여 도시한 단면도(LNG를 탱크에 적재하지 않은 경우).
도 4는 도 3에서 LNG를 탱크에 적재한 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 모스(MOSS)형 LNG 탱크 배치 구조에 이중안전을 위하여 외부튜브와 내부튜브로 구성된 2중 튜브를 설치하여 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 SPB형 LNG 탱크 배치 구조에 하나의 튜브를 설치하여 도시한 단면도(LNG를 탱크에 적재하지 않은 경우).
도 7은 도 6에서 LNG를 탱크에 적재한 상태를 도시한 단면도.

LNG(Liquid Natural Gas) 운반선의 경우, 기체상태의 천연가스를 -163도까지 낮추어 액체화하여 부피비가 1/600로 줄어들어 한번에 많은 양의 LNG를 운반하게 되는데 LNG 운반선을 이용하여 천연가스를 운반하려면 항구 또는 가스전에 대규모의 저온액화장치 설비가 필요하며 LNG운반선의 화물창 온도를 -163도를 유지하기 위하여 화물창 보온장치도 필요하고 일정온도를 유지하기 위하여 냉각 장치도 필요하다.

또한 액화된 LNG를 운반선에 적재할 경우에는 LNG를 저장할 수 있는 탱크를 선체에 설치하게 되는데 이때 탱크는 스커트의 지지에 의해 선체에서 떠받쳐 있는 상태로 설치된다.

상기 탱크는 MOSS형 탱크(도 1 참조)와 SPB형 탱크(도 2 참조)로 분류된다.

따라서 본 발명에 따른 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템은, 상기 MOSS형 탱크 및 SPB형 탱크가 선체에서 떠받쳐진 구조로 설치될 때 적용되는 기술이다.

이하 첨부된 도면을 참고로 하여 설명된다.

본 발명에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 MOSS형의 LNG 탱크(10)에 LNG를 적재하지 않은 상태를 도시한 것으로 LNG 탱크(10)가 선체(20)에 떠받쳐진 구조로서 LNG 탱크(10)의 외부에는 LNG 탱크 커버(5)가 포설되고 LNG 탱크(10)의 양측부가 스커트(25)와 결합고정되며 상기 스커트(25)는 선체(20)와 결합고정된 상태가 되어 LNG 탱크(10)의 하중이 스커트(25)에 집중되는 것을 보완하고자 LNG 탱크(10)와 선체(20) 사이에 형성된 공간에 튜브(T)가 설치됨에 있어 하나로 이루어진 튜브(33) 설치되고 상기 튜브(33)의 내부로 공기를 공급하기 위한 압축기(30)가 선체(20)의 양측 저부 내부에 하나씩 삽설되며 상기 두 개의 압축기(30)로부터 방출된 공기를 튜브(33) 내부로 유입하기 위한 이송노인 파이프(31)가 각각의 압축기(30)에 일측부가 연결되고 튜브(33)에 타측부가 연결되며 상기 두 개의 파이프(31) 어느 한 지점에는 압축기(30)로부터 방출된 공기를 튜브(33) 내부로 일정한 량으로 조절하여 유입하기 위한 조절밸브(32)가 각각 연결되고 튜브(33) 내부로 유입된 공기량이 초과될 때에는 초과된 공기량의 수치를 한눈에 파악할 수 있도록 압력계(35)가 구비되며 상기 압력계(35)를 통하여 초과 공기유입량을 감지하는 센스부(36)가 구비되고 상기 센스부(36)의 신호를 받아 초과 공기량을 튜브(33)에서 유출토록 하는 감압밸브(37)가 구비되며 상기 감압밸브(37)를 통하여 유출되는 초과 공기량을 외부로 배출하는 배출파이프(38)가 선체(20)의 양측부에 각각 구비되는 것을 포함하여 이루어진 구성을 특징으로 한다.

따라서 LNG 탱크(10) 내에 LNG가 액화된 상태로 적재될 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, LNG 탱크(10)와 선체(20) 사이의 튜브(33)에 공기가 유입된 상태가 되어 LNG 탱크(10) 하부를 튜브(33)가 받쳐주게 됨으로써 LNG 탱크(10)의 하중이 스커트(25)로 전달되는 것을 경감하게 되고 LNG 탱크(10), 스커트(25), 선체(20)로 둘러싸인 튜브(33)에 압축 공기층을 형성하여 LNG 탱크(10) 무게를 등분포로 지지하여 LNG 탱크(10)의 하중을 선체(20)에 유연하게 전달하게 된다.

즉, LNG 탱크(10)에 LNG가 채워지지 않은 상태에서는 스커트(25)로만 LNG 탱크(10)를 지지하고 LNG 탱크(10)에 LNG가 적재되면 압축기(30)에서 생성한 공기를 파이프(31)를 통하여 선체(20)와 LNG 탱크(10) 사이의 튜브(33) 내부 공간에 주입하게 되는 것이다.

물론 공기를 주입하는 튜브(33) 공간은 밀폐된 공간(Air tight)으로 구성하고 LNG 탱크(10)의 하중에 충분히 견디도록 선체(20) 구조를 구성토록 한다.

또한 압축 공기의 양을 조절하는 조절밸브(32)는 압축기(30)로부터 공급되는 공기량을 조절하면서 튜브(33) 내부로 유입하는 역할을 수행하게 되고 튜브(33) 내부로 공기 초과 유입량이 있을 경우에는 압력계(35)가 공기 초과 유입량 수치를 한눈에 알 수 있도록 제시하는 역할을 수행하게 되며 상기 압력계(35)를 통하여 공기 초과 유입량을 감지할 수 있는 센스부(36)는 감압밸브(37)로 하여금 공기 초과 유입량을 튜브 외부로 유출토록 유도하는 역할을 수행하게 되고 상기 감압밸브(37)는 센스부(36)로부터 신호를 받아 공기 초과 유입량을 튜브(33) 외부로 배출하는 역할을 수행하게 되며 배출된 공기 초과 유입량은 배출파이프(38)를 통하여 외부로 유출하게 된다.

상기 센스부(36)는 0.5bar 이상 또는 이하의 압력차를 감지하여 감압밸브를 작동 조절하도록 유도한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템을 제공하게 됨으로써 LNG 탱크(10)와 선체(20)에 국부적으로 발생할 수 있는 파손을 방지하게 되고 궁극적으로는 보다 대용량의 LNG 탱크(10)를 선체(20)에 설치하여 천연가스를 많이 운송할 수 있는 선체(20)를 제공하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템은 도 5에 도시된 바와 같이, LNG 탱크(10)와 선체(20) 사이로 외부튜브(34a)와 내부튜브(34b)로 이루어진 2중 튜브(34)를 택일하여 설치할 수 있다.

상기 2중 튜브(34)는 외부튜브(34a)로 하여금 내부튜브(34b)를 포설한 형태로 하여 서로 결착을 이룬 구성이거나 결속수단에 의해 서로 결속을 이룬 구성임을 밝힌다.

또한 상기 2중 튜브(34)가 설치될 경우에는 양 압축기(30)에 연결된 양 파이프(31)를 연결하기 위한 이음관(39)이 더 부가되어 연결되고 상기 이음관(39)의 정중앙에는 통제밸브(40)가 더 부가되어 연결됨을 밝힌다.

따라서 양 압축기(30) 중 어느 하나의 압축기(30)에서 공급한 공기는 파이프(31)를 따라 외부튜브(34a)로 유입되고 다른 하나의 압축기(30)에서 공급한 공기는 파이프(31)를 따라 내부튜브(34b)로 유입되며 이때 양 압축기(30)에서 공급한 공기 중 일부는 양 파이프(31)로 유입되다가 상기 양 파이프(31)에 연결된 이음관(39)으로 유입되고 상기 이음관(39)의 정중앙에 연결된 통제밸브(40)를 통하여 더 이상의 공기 진행을 차단하게 되는 것이다.

종국에는, 외부 튜브(34a)와 내부 튜브(34b)에 작용하는 압력이 서로 동일하게 되는데 이는 상기 외부 튜브(34a)와 내부 튜브(34b)에서의 압력차가 없다는 것을 의미하는 것이고 즉 압력이 0인 것이다.

따라서 두 개의 압축기(30)에서 공급하는 공기압이 동일하도록 작동을 연동함과 아울러 통제 밸브가 설치되어 있기 때문에 필요시 통제 밸브를 열어 외부 튜브(34a)와 내부 튜브(34b)의 압력차를 줄임으로써 공기압이 서로 동일하게 된다.

LNG 탱크(10)를 지지하기 위하여 압축기(10)에서 송출하는 필요한 공기압은 최대 5~10bar 정도면 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템은, 도 6 내지 7에 도시된 바와 같이, SPB형의 LNB 탱크(10)와 선체(20) 사이의 공간부에도 동일하게 적용할 수 있음을 밝힌다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
5 : LNG 탱크 커버 10 : LNG 탱크
15 : 적도부 20 : 선체
25 : 스커트 30 : 압축기
31 : 파이프 32 : 조절밸브
33 : 튜브 34 : 2중 튜브
34a: 외부튜브 34b: 내부튜브
35 : 압력계 36 : 센스부
37 : 감압밸브 38 : 배출파이프
39 : 이음관 40 : 통제밸브
T : 튜브
* 종래 부호
100 : 모스형 LNG 탱크 200 : SPB형 LNG 탱크
300 : 적도부 400 : 선체
450 : 스커트

Claims (3)

1. LNG 운반선의 LNG를 적재하는 독립형 LNG 탱크(10);
   상기 LNG 운반선의 선체(20) 결합부위에 변형 방지를 위하여 LNG 탱크(10)와 선체(20)의 밀폐된 공간부에 삽설되어 LNG 탱크(10)를 등분포 지지하며, 외부 튜브(34a)와 내부 튜브(34b)로 이루어진 2중 튜브(34) 또는 하나의 단일체로 이루어진 튜브(T);
   상기 선체(20)의 양측 저부 내부에 각각 삽설되어 상기 튜브(T) 내부로 공기를 공급하게 되는 두 개의 압축기(30);
   상기 두 개의 압축기(30)와 튜브(T)에 각각 연결되어 공기를 튜브(T)로 유입하는 두 개의 파이프(31);
   상기 두 개의 파이프(31) 어느 지점에 각각 설치되어 튜브(T) 내부로 유입되는 공기의 유입량을 조절하게 되는 두 개의 조절밸브(32);
   상기 튜브(T) 내부로 유입되는 공기의 유입량이 초과될 경우 공기의 초과 유입량을 측정하여 제시하는 압력계(35);
   상기 압력계(35)를 통하여 공기의 초과 유입량을 감지하는 센스부(36);
   상기 센스부(36)의 신호를 받고 공기의 초과 유입량을 튜브(T) 외부로 유출하는 감압밸브(37):를 포함하되,
   상기 2중 튜브(34) 이용시, 두 개의 압축기(30)에 각각 연결된 파이프(31)를 서로 연결하기 위한 이음관(39)이 더 구비되고; 상기 이음관(39)의 정중앙에는 두 압축기의 연동으로 2중 튜브(34) 내의 공기압이 동일하도록 통제밸브(40)가 더 구비되는 것을; 특징으로 하는 LNG 운반선의 독립형 탱크 지지구조 시스템.
   
   
   
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