KR101422639B1 - 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체 화물을 선적하는 카고 탱크를 포함하는 화물창에 있어서, 상기 카고 탱크의 네 개의 모서리 부분에 형성되는 챔퍼 중 어느 하나 이상의 챔퍼의 길이 변화를 통해, 상기 카고 탱크를 좌우 비대칭으로 형성하는 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창이 제공된다.

Description

슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창{Cargo having sloshing reduction structure}

본 발명은 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 운항 또는 정박 시 화물창의 내부에 채워지는 유체에 의해 발생하는 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있는 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창에 관한 것이다.

일반적으로, 유체 화물을 싣는 선박은 화물창에 유체 화물을 선적할 수 있도록 복수개의 카고 탱크(cargo tank)가 설치되어 있다. 상기 복수개의 카고 탱크 각각의 내부에는 상기 유체 화물의 부분적재에 의하여 자유수면이 형성되며, 선박이 운동을 행하는 경우 상기 자유수면에 거동이 발생하게 된다. 이렇게 발생하는 자유수면의 거동은 상기 카고 탱크의 내벽에 강한 충격압을 주게 되는 바, 이러한 현상을 슬로싱(sloshing) 현상이라고 한다.

슬로싱 현상이 발생함으로써 가져오는 가장 큰 문제는 화물창 내부의 벽에 강한 충격압이 가해지게 되어 그에 따라 화물창 내부가 균열 또는 파단 등이 되는 문제가 발생한다는 점이다.

따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위한 한 방법이 특허문헌 1(한국공개특허 제2011-0017182호)에 개시된 바 있다. 구체적으로, 상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 화물창은 내부에 구조판을 설치하여 화물창 내에 선적되는 유체 화물의 슬로싱 현상을 저감시킬 수 있도록 하고 있다. 또한, 특허문헌 2(한국공개특허 제2011-0073019호)에는 저장탱크의 모서리에 챔퍼부를 경사지게 형성하고, 상기 챔퍼부 중 적어도 하나에 완충부재를 설치하는 것에 의해 선박용 액화가스 저장탱크에서 발생하는 슬로싱 충격을 감소하도록 한 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 부재를 추가로 설치하여 슬로싱을 방지하는 경우에는 선박에 과도한 운동이 발생하는 경우, 상기 추가로 설치된 부재가 유체 화물의 슬로싱 현상을 견디지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 따라서, 오히려 내부 구조물의 구조강도에 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 해양을 횡단하는 선박의 경우 슬로싱 현상을 방지하기 위해 유체 화물의 수송범위를 카고 탱크 높이의 일정 높이로 지정하지만, 해양 구조물의 증가와 더불어 부유식 해양구조물인 FPSO(Floating Production Storage & Offloading Unit), FLNG(Floating liquefied natural gas) 등의 경우 상기 지정된 유체 화물이 수송범위를 넘어선 부분적재의 상태에 놓이게 되면, 그에 대한 슬로싱 현상은 크게 발생하는 등 슬로싱 현상을 감소하기 위해 고려해야 하는 조건들이 점차 다양하고 복잡해지는 경향을 보이고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 카고 탱크의 내부 구조물에 작용하는 유체 화물의 운동에 의한 슬로싱 하중을 보다 근본적으로 감소시킬 수 있는 방안을 강구하게 되었다.

특허문헌 1: 한국공개특허 제2011-0017182호 (2009년 08월 13일 출원) 특허문헌 2: 한국공개특허 제2011-0073019호 (2009년 12월 23일 출원)

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 카고 탱크의 챔퍼의 길이 변화를 통해 카고 탱크를 좌우로 비대칭으로 형성하도록 한 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창을 제공하도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체 화물을 선적하는 카고 탱크를 포함하는 화물창에 있어서, 상기 카고 탱크의 네 개의 모서리 부분에 형성되는 챔퍼 중 어느 하나 이상의 챔퍼의 길이 변화를 통해, 상기 카고 탱크를 좌우 비대칭으로 형성하는 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창이 제공될 수 있다.

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또한, 상기 카고 탱크의 네 개의 모서리 부분에 형성되는 챔퍼 중 어느 하나 이상의 챔퍼의 길이 변화를 통해, 상기 카고 탱크를 상하좌우 비대칭으로 형성하는 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창이 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 유체 화물을 선적하는 카고 탱크를 포함하는 화물창에 있어서, 상기 카고 탱크의 네 개의 모서리 부분 중 적어도 하나 이상의 모서리 부분에 가변부재를 설치하여, 상기 카고 탱크의 네 개의 모서리 부분에 형성되는 챔퍼의 길이 변화를 가져오도록 하는 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창이 제공될 수 있다.

또한, 상기 카고 탱크의 네 개의 모서리 부분에 적어도 하나 이상의 가변부재를 설치하여, 상기 카고 탱크를 좌우 비대칭으로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 상기 카고 탱크의 네 개의 모서리 부분에 적어도 하나 이상의 가변부재를 설치하여, 상기 카고 탱크를 상하좌우 비대칭으로 형성하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예들은 카고 탱크를 비대칭으로 형성하도록 하는 것에 의해, 유체 화물에 의한 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있도록 한다.

또한, 카고 탱크의 네 개의 모서리에 형성되어 있는 챔퍼 중 어느 하나 이상의 챔퍼의 길이의 변형을 가져오는 것에 의해, 유체 화물에 의한 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있도록 한다.

또한, 챔퍼의 길이 변화를 통해, 유체 화물에 의한 슬로싱 현상을 감소시키는 것과 동시에, 상기 카고 탱크의 부피를 최대한 크게 유지할 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 따라 챔퍼가 형성된 카고 탱크를 구비하는 화물창의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따라 챔퍼가 형성된 카고 탱크를 구비하는 화물창에서의 슬로싱 충격압을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따라 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창의 일 실시예에서의 슬로싱 충격압을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창의 효과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창의 다른 실시예를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창의 또 다른 실시예를 도시한다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창의 구성에 대하여 설명한다.

본 발명은 유체 화물을 싣기 위한 선박의 화물창에 유체 화물을 선적할 수 있도록 설치되는 카고 탱크 자체의 형상을 변형하여, 유체 화물의 거동에 의해 발생하는 슬로싱 현상을 최대한 감소시킬 수 있도록 한 기술을 특징으로 한다. 특히, 상기 카고 탱크 내의 네 개의 모서리 부분에 형성되는 챔퍼의 길이를 변형하도록 하여, 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있도록 한다.

도 1은 일반적으로 현재 사용되고 있는 화물창(100)의 카고 탱크(110)를 도시하고 있는 바, 상기 카고 탱크(110)는 상부면(150), 바닥면(120)과 각각 연결되는 측벽면(140) 사이에 유체 화물에 의한 슬로싱 현상을 방지하도록 하기 위해, 챔퍼(131,132,133,134)가 설치되어 있다. 상기 챔퍼(131,132,133,134)는 카고 탱크(110) 내에 선적되는 유체 화물에 의한 슬로싱 현상을 방지하기 위해 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 구성으로서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 좌우 대칭으로 형성하는 것이 일반적이다.

한편, 카고 탱크(110)는 상기 챔퍼(131,132,133,134)의 길이를 길게 형성하면 슬로싱 현상을 보다 많이 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있으나, 이 경우 상기 카고 탱크(110)의 용적이 작게 형성되는 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 카고 탱크(110)의 하부에 형성되는 제1 챔퍼(131)와 제2 챔퍼(132)의 길이는 짧게 형성하고, 상부에 형성되는 제3 챔퍼(133)와 제4 챔퍼(134)의 길이는 길게 형성하도록 하는 것에 의해 상술한 바와 같은 문제를 해결하도록 하고 있다.

한편, 본 발명의 출원인은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 카고 탱크(110)의 네 개의 모서리 부분에 형성되어 있는 네 개의 챔퍼(131,132,133,134) 중 제2 챔퍼(132)의 길이를 길게 변화시켜, 카고 탱크(110)의 형상을 좌우 비대칭으로 형성하도록 한 경우, 유체 화물의 거동에 의해 발생하는 슬로싱 현상을 보다 완화할 수 있는 것을 알게 되었다. 이는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 슬로싱 충격압을 도시하고 있는 자료에서도 이를 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3은 도 1에 도시되어 있는 카고 탱크(110)에서 유체 화물이 약 15% 선적되어 있는 상태에서의 슬로싱 충격압을 도시하고 있으며, 도 4는 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 카고 탱크(110)에서 유체 화물이 약 15% 선적되어 있는 상태에서의 슬로싱 충격압을 도시하고 있다. 도 3의 경우에는 100초의 시간 동안 2000KPa을 넘는 피크값들이 관찰되는 반면, 도 4의 경우에는 800초의 시간 동안에도 2000KPa을 넘지 않는 피크값들만이 관찰된다. 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 챔퍼(132)의 길이만을 길게 형성하여 카고 탱크(110)를 좌우로 비대칭으로 형성하는 경우, 슬로싱 충격압이 상당한 정도로 감소하고 있는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예는 카고 탱크(110)의 네 개의 모서리 부분에 형성되는 네 개의 챔퍼(131,132,133,134) 중, 어느 하나 이상의 챔퍼(131,132,133,134)의 길이를 변화시켜 상기 카고 탱크(110)를 좌우 비대칭으로 형성하는 것에 의해 유체 화물의 거동에 의한 슬로싱 현상을 감소시킬 수 있도록 한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 챔퍼(132)의 길이를 변화시키도록 하였으나, 본 발명의 기술적 특징이 이에 한정되는 것은 아니고, 상술한 바와 같이, 상기 네 개의 챔퍼(131,132,133,134) 중 어느 하나 이상의 길이를 변화시키는 것에 의해 본 발명의 기술적 특징이 달성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 네 개의 챔퍼(131,132,133,134) 중 어느 챔퍼(131,132,133,134)의 길이를 변화시키도록 하여, 슬로싱 현상을 감소시키도록 하는 것과 동시에, 상기 카고 탱크(110)의 용적을 가능한 크게 형성할 수 있도록 함으로써, 종래 보다 큰 용적을 지니면서도 슬로싱 현상을 완화할 수 있도록 할 수 있다는 기술적 장점이 있다.

도 5에는 종래 기술과 본 발명의 일 실시예에 의한 카고 탱크(110)에서의 유체 화물(200)에 의한 슬로싱 현상이 도시되어 있는 바, 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 종래기술보다 본 발명의 일 실시예에 의한 카고 탱크(110)에서의 유체 화물(200)에 의한 슬로싱 현상이 보다 완화되고 있는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 6에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 상기 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 챔퍼(132)와 제3 챔퍼(133)의 길이를 변화시키도록 하는 것에 의해, 상기 카고 탱크(110)를 상하좌우 비대칭으로 형성하도록 하여 유체 화물의 거동에 의한 슬로싱 현상을 완화하도록 하는 것도 가능하다. 이 때, 제 2챔퍼(132)와 제 3챔퍼(133)를 동시에 변화시킴으로서 카고 탱크(110)의 전체적인 용적에는 변화가 없으면서, 슬로싱 현상을 완화시킬 수 있다. 한편, 도 6에 도시되어 있는 부호 중, 132a는 종래 제2 챔퍼를 도시하고, 133a는 종래 제3 챔퍼를 도시한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 카고 탱크(110)에 형성되는 네 개의 챔퍼(131,132,133,134) 중 어느 하나 이상의 챔퍼(131,132,133,134)의 길이를 변화시켜, 상기 카고 탱크(110)를 좌우, 또는 상하좌우 비대칭으로 형성하도록 하는 것에 의해, 유체 화물의 거동에 의한 슬로싱 현상을 완화시키면서, 상기 카고 탱크(110)의 용적을 크게 형성할 수 있도록 한 것을 기술적 특징으로 한다.

도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 도면을 참고하여 이를 설명하면 추가적인 가변부재(170)를 사용하여, 상기 카고 탱크(110)에 형성되는 네 개의 챔퍼(131,132,133,134) 중 어느 하나 이상의 챔퍼(131,132,133,134)의 길이를 변화시키도록 하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시예에 따르면, 카고 탱크(110) 자체의 형상적인 변화를 가하는 것 없이 필요에 따라 가변부재(170)를 상기 카고 탱크(110)의 네 개의 모서리 부분 중 어느 하나 이상의 모서리 부분에 설치하도록 함으로써, 실질적으로 상기 네 개의 챔퍼(131,132,133,134) 중 어느 하나 이상의 챔퍼(131,132,133,134)의 길이변화를 가져오도록 하는 것이 가능하다는 기술적 장점이 있다.

또한, 상기 가변부재(170)의 크기를 자유롭게 변화시키는 것이 가능하기 때문에, 본 발명의 상기 실시예에서는 상술한 바와 같이 추가적인 가변부재(170)를 상기 카고 탱크(110)의 네 개의 모서리 부분 중 적어도 하나 이상의 모서리 부분에 설치하도록 하는 것에 의해, 상기 카고 탱크(110)를 좌우 비대칭 또는 상하좌우 비대칭으로 형성하는 것이 가능하다.

이상에서의 서술은 특정의 실시예와 관련한 것으로, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: 화물창 110: 카고 탱크
120: 바닥면 131: 제1 챔퍼
132: 제2 챔퍼 133: 제3 챔퍼
134: 제4 챔퍼 140: 측벽면
150: 상부면 170: 가변부재
200: 유체

Claims (4)

1. 유체 화물을 선적하는 카고 탱크를 포함하는 화물창에 있어서,
   상기 카고 탱크의 하부 모서리 부분에 제1챔퍼 및 제2챔퍼로 형성되는 두 개의 챔퍼 중 어느 하나의 챔퍼의 길이 변화를 통해, 상기 카고 탱크를 좌우 비대칭으로 형성하고,
   상기 카고 탱크의 하부에 형성되는 두 개의 모서리 부분 중 적어도 하나 이상의 모서리 부분에 가변부재를 설치하여, 상기 카고 탱크의 두 개 모서리 부분에 형성되는 챔퍼의 길이 변화를 가져오도록 하는 것을 특징으로 하는 슬로싱 감소 구조를 갖는 화물창.
   
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