KR101435137B1 - 지지구조물 - Google Patents

Abstract

선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장수단의 선창내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 위한 지지구조물로서, 베이스를 가진 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크, 상기 탱크의 무게를 지탱하기 위해 상기 탱크 베이스를 지지하는 베이스 지지부, 상기 탱크 상에 제공되는 탱크 지지면, 및 상기 선창 상에 제공되어 상기 탱크 지지면과 함께 작동하는 선창 지지면을 포함하되, 상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 열에 의한 상기 탱크의 움직임 방향을 따라 연장되며, 상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 상기 선창에 대한 상기 탱크의 상대적 측면 움직임을 구속하도록 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장되는 지지구조물이다.

지지구조, 탱크 지지면, 선창 지지면

Description

지지구조물{SUPPORT STRUCTURE}

본 발명은 선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장수단의 선창 내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 지지하기 위한 지지구조물에 관한 것이다. 이동식 저장장치의 일례로는 부유형 해상 저장 시설을 들 수 있다.

예를 들어, 액화 천연 가스(LNG), 액체 에틸렌, 액체 석유 가스(LPG), 또는 액체 질소와 같은 매체는 주위 온도보다 낮은 온도의 탱크에 의해 운송되거나 저장되는 것으로 알려져 있다. 이러한 매체는 주로 선박에 의해 운송되는 것이 일반적이나, 이를 부유형 해상 저장 시설에 저장하는 것에 대한 관심이 증가하고 있다. 선박 또는 다른 이동 수단의 선창은 파도의 영향으로 흔들림이 발생하는데, 따라서 이런 움직임에도 선창내의 탱크를 안전하게 지지할 수 있도록 탱크 지지구조가 요구된다. 또한 불의로 선창에 물이 스며들어 탱크가 들어 올려질 가능성도 있다. 또한, 지지체는 선창 내의 온도 변화, 특히 탱크가 비어 있을 때와 주위 온도보다 낮은 온도의 매체로 가득 채워줘 있을 때의 차이로 인한 온도 변화에 따른 선창과 탱크 간의 상대적인 열에 의한 움직임을 수용할 수 있도록 설계되어야 한다.

이를 위해, 구형 탱크와 지지시스템이 알려져 있다. 이에 대한 예들은 특허출원 GB1500799, US 3908574, US 4013030에 설명되어 있다. 하지만, 이런 구형 탱크는 구형 구조 위 아래의 사용하지 않는 공간 때문에 경제적이지 못한 측면이 있다. 이것은 특히 화물의 크기가 아닌 선박의 크기에 따라 정해지는 비용, 예를 들면 항구 및 운하 이용료와 같은 비용에서 문제가 된다. 구형 탱크 지지 시스템은 일반적으로 탱크의 중심 둘레를 따라 혹은 탱크의 중심 바로 밑에 연장된 지지링(support ring)에 탱크를 매달게 된다. 따라서, 지지링은 탱크의 무게를 지탱해야 하며, 지지링과 탱크는 지지링이 탱크의 무게를 지탱할 수 있도록 공학적으로 설계되어야 한다. 온도 변화에 견딜 수 있는 다양한 시스템이 제안되었지만, 비효율적 공간 사용에 따른 단점 및 탱크의 엄청난 무게를 지탱할 지지링을 설계하고 제조하는 복잡성과 비용에 따른 단점을 여전히 가지고 있다. 본 발명은 구형 탱크에 관한 것이 아니며, 이에 적용되지도 않는다.

축을 가로로 배열한 원통형 탱크 또한 주위 온도보다 낮은 매체를 운송하기 위한 선박에 사용되고 있다. GB2032087에 그 일례가 설명되어 있다. 이러한 시스템에서 원통형 탱크는 틀(cradle) 안에 지지돼 있으므로, 선박이 이동 중에 탱크가 기울어지는 것은 중요한 문제가 되지 않지만, 여기서는 탱크의 부유를 어떻게 막을 것인가가 문제가 된다. 구형 탱크와 마찬가지로, 가로방향 원통형 탱크도 탱크 밑의 낭비 공간 때문에 일반적으로 경제적이지 못하다. 본 발명은 수평방향으로 설치된 원통형 탱크에 관한 것이 아니며, 이에 적용되지도 않는다.

선박과 같이 주위 온도보다 낮은 상태로 대량으로 매체를 수송하거나 저장하는 다른 종류의 탱크로는 프리즘형 탱크가 있다. 이런 형태의 탱크는 선박의 형태에 따라 그 모양을 설계할 수 있기 때문에 공간 이용의 측면에서 대단히 효율적이다. 이런 탱크의 기존 설계에서는, 기울어짐을 방지하는 앤티-티핑 지지면(anti-tipping support surface)이 탱크에 제공되고, 이에 상응하는 선창 공간 지지면이 선창에 제공된다. 그러나, 탱크에 차가운 가스가 채워지는 경우, 열 수축이 일어나 탱크 지지면과 선창 지지면 사이의 틈이 넓어지게 된다. 액화 천연 가스와 같은 매우 차가운 가스의 경우, 위에 언급한 지지면들 간의 틈이 너무 넓어져 선창 공간이 구르거나 움직이게 되어 탱크가 결과적으로 불안정하게 된다. 따라서, 이런 탱크의 지지시스템은 단지 제한된 열 온도 이동을 수용할 수 있으며, 그로 인해 특히 섭씨 -160도보다 낮은 온도를 요구하는 액화 천연 가스와 같이 매우 낮은 온도를 필요로 하는 제품에는 사용되지 않고 있다.

EP0619222 (도 12, 도 13)에는 자체적으로 지지되며 자체의 기초면에 안착되는 프리즘형 탱크를 가진 액화 가스 운반선이 제공된다. 수직 방향 탱크 지지부재는 탱크의 상부 중심에 제공된다. 탱크 지지부재는 상부로 뻗어 있으며, 그 둘레를 따라 기울어짐을 막는 장치인 선창 지지면과 함께 동작하게 된다. 기울어짐을 막는 힘(anti-tipping force)을 가지기 위해, 선창 및 탱크 지지면 주위의 판 구조는 상기 힘뿐만 아니라 360도 모든 방사 방향에 작용하는 굴절 모멘트를 견딜 수 있도록 강화되어야 한다. 이런 힘은 상응하는 구조적 요건에 따라 그 측면 구조에 골고루 전달되어야 한다.

EP 0619222는 이런 시스템의 단점들을 인지하고 있으며, 기울어짐을 방지하기 위한 대안이 제시되어 있다. 탱크의 상부의 중심에 지지구조를 배치하는 대신에, 프리즘형 탱크의 수직 전면 및 후면 벽에 위치하여 선창 지지면 및 탱크 지지면이 제시되어 있다. 함께 동작되는 지지면은 탱크의 좌우 기울어짐을 방지하기 위해 수직면 상에서 종 방향으로 연장된다. 이런 구조로 인해, 탱크의 상부에는 움직임을 제한하기 위한 어떠한 수단도 요구되지 않으며, 결과적으로 상면에 탱크를 지지하기 위한 번거로운 구조적 요구조건을 피할 수 있다. 하지만, 종 방향으로 그리고 수직으로 연장되어 작동하는 지지면은 탱크의 앞 뒤로의 기울어짐을 막지는 못한다.

본 발명은, 선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장수단의 선창내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 위한 지지구조물로서, 베이스를 가진 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크, 상기 탱크의 무게를 지탱하기 위해 상기 탱크 베이스를 지지하는 베이스 지지부, 상기 탱크 상에 제공되는 탱크 지지면, 상기 선창 상에 제공되어 상기 탱크 지지면과 함께 작동하는 선창 지지면을 포함하며, 상기 지지면들은 열에 의한 상기 탱크의 움직임 방향을 따라 연장되며 상기 선창에 대해 상기 탱크의 측면움직임을 구속하도록 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장된다.

탱크에 대하여 수평인 각과 수직인 각 사이의 소정 각도로 탱크 지지면 및 선창 지지면을 배치함으로써, 이러한 지지면들은 탱크의 측면 움직임을 구속하거나 방지하도록 작동할 수 있다. 따라서, 이러한 지지면들은 선박 또는 다른 이동수단이 움직이는 동안 탱크의 기울어짐을 구속하는 역할을 한다. 동시에, 이러한 지지면들은 열에 의한 탱크의 움직임 방향을 따라 서로 상대적으로 움직일 수 있다. 따라서, 선창에 대해 온도변화로 인한 탱크의 열적 움직임을 수용할 수 있다.

상기 탱크는 독립적인 탱크가 바람직하다. 이는 탱크가 자체적으로 지지되며 선박 또는 다른 이동식 운송수단의 구조의 일부, 예를 들어 선박의 선체(hull)를 형성하지 않는다는 뜻이다. 탱크는 국제 해사 기구(International Maritime Organisation or IMO)의 분류기준에 따라 A, B, C형으로 구분될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 탱크는 프리즘 형상의 탱크일 수 있다. 프리즘형 탱크는 대단히 효율적인 공간 이용을 가능하게 하며, 특히 선박에 유용하게 적용된다. 프리즘형 탱크는 선박에 매우 유용하게 사용될뿐만 아니라, 효율적인 공간 활용으로 인해 부유형 해상 저장 시설과 같은 이동식 저장 수단에서도 유용하다. 프리즘형 탱크는 일반적으로 직사각형 또는 사각형 벽면으로, 또는 더 복잡한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 선박이나 곡선의 선체를 가진 유닛 내의 이용 가능한 선창 공간을 최대한 이용할 수 있도록 측면 벽이 곡면이거나 굽은 부분을 가질 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 탱크는 그 종축으로 직립한 원통형 형상을 가진 탱크일 수 있다. 이런 직립 원통형 탱크는 선박에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 특히 부유형 해상 저장 시설과 같은 이동식 저장 수단에도 그 적용이 가능하다. 이는 효율적 공간 활용 측면보다 탱크를 제작하는 비용적인 측면이 더 중요하기 때문이다. 직립 원통형 탱크는 상대적으로 저렴하며, 본 발명의 지지시스템의 특징을 적용할 수 있다.

탱크 지지면과 선창 지지면은 서로 슬라이딩할 수 있도록 접촉함으로써 서로 함께 작동할 수 있다. 그러나, 그 지지면들 간에는 간격을 두는 것이 바람직하다. 이는 특히 대형 탱크 같은 경우, 열 팽창의 경로가 완전한 직선이 아닐 수 있기 때문에 여유공간을 두기 위함이다. 탱크와 선창의 온도가 같을 경우는 그 간격이 작은 것이 바람직하다. 탱크 설계에 적용된 모든 작동 조건하에서 탱크가 위치를 잡고 있어야 하며 간격에 따른 탱크의 어떠한 작은 움직임도 탱크 및 이를 지탱하고 있는 선창에 손상을 주지 않도록 간격이 충분히 작아야 한다. 따라서, 예를 들어 탱크의 좌우 움직임을 야기하는 선창의 흔들림이 있을 경우, 갭의 작은 크기 덕분에 실질적인 위치를 이탈하지 않게 된다.

각각의 지지면은 상응하는 지지부재에 의해 제공될 수 있다. 지지부재는 용접, 리벳 결속 또는 다른 결속 방법에 의해 탱크 또는 선창 구조에 결속될 수 있다. 탱크 지지부재는 탱크의 상부 벽면에, 또는 바람직하게는 측면 벽에 제공될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 통상 아래를 향하는 탱크 지지면과 통상 위를 향하는 선창 지지면이 제공된다. 이런 구성은 이하에서 지지시스템의 제1형태라고 지칭한다. 이런 형태의 지지면은 선창에 대한 탱크의 상대적 측면 움직임을 제한할 수 있으며, 일반적으로 기울어짐을 방지하는 효과적인 조치이다. 만약 탱크가 기울어지는 경우, 선창 지지면에 대해 아래로 그리고 옆으로 누르려는 탱크 지지면의 작용에 의해 저항력이 형성된다. 이에 대해, 선창 지지면은 그 반대 방향으로 누르는 힘을 통해 위로 그리고 옆으로 작용하게 된다. 이에 따라, 탱크의 측면과 선창의 측면 사이에 지지부재가 형성되는 경우, 이런 지지부재에는 주로 압축력이 작용하게 된다. 따라서, 우선 이런 압축력에 견딜 수 있도록 지지부재가 설계될 필요가 있다. 그로 인해, 상대적으로 설계와 제조가 쉬운 구성을 형성할 수 있다. 또한, 측면으로 또는 기울어짐 방향으로 작용하는 힘은 지지부재가 그들이 결속된 탱크 또는 선창을 향해 눌려지도록 작용함으로써, 피로에 의한 파괴의 위험을 줄인다.

다른 실시예에 의하면, 통상 위를 향하는 탱크 지지면과 통상 아래를 향하는 선창 지지면이 제공된다. 이런 구성은 이하에서 지지시스템의 제2형태라고 지칭한다. 이렇게 함께 작동하는 한 쌍의 지지면은 선창과 탱크 간의 상대적 측면 움직임을 제한하며, 또한 선창과 탱크 간의 상대적 수직 움직임을 제한하도록 기능할 수 있다. 따라서, 이들 지지면들은 기울어짐을 방지하는 기능 외에도 부유를 방지하는 역할을 하게 된다. 지지부재에 각각의 지지면이 형성되는 구조에서, 탱크가 기울어지려는 경우, 탱크 지지면은 탱크에 결속된 탱크 지지부재를 옆으로 당기려는 측면으로 작용하는 힘뿐만 아니라 선창 지지면에 대해 위로 그리고 옆으로 작용하는 힘을 가하게 된다. 선창 지지부재상에서 상기 힘의 측면으로 작용하는 힘은 선창 지지부재를 옆으로 미는 경향이 있는데, 만약 상기 선창 지지부재가 탱크를 기준으로 측방향 및 바깥쪽으로 선창 구조에 결속되는 경우, 이런 측면으로 작용하는 힘은 선창 구조에 결속된 상기 선창 지지부재를 그 결속점으로부터 잡아 당기는 경향이 있다. 이런 작용으로 인해 탱크 또는 선창 구조에 각각 결속된 각 지지부재에는 높은 굴절 모멘트(bending moment)가 발생할 수 있다. 따라서, 지지부재들은 이런 힘에 적당히 견딜 수 있도록 그리고 피로에 저항할 수 있도록 설계되어야 한다. 하지만, 이 방식은 탱크 지지면이 보통 밑을 향하고 선창 지지면이 보통 위를 향하도록 구성된 지지시스템의 제1형태에 비해 탱크가 위로 상승하는 경우 이를 저지함에 있어서 유리한 측면이 있으며, 그로 인해 기울어짐을 막고 부유에 저지함에 있어 더 나은 저항을 제공한다.

다른 실시예에 따르면, 지지시스템의 제1형태와 제2형태를 혼합한 방식이 제공된다. 제1형태는 상대적으로 단순한 설계 및 사용되는 재료(즉, 사용되는 철)의 양적 측면에서 경제적이며, 제2형태는 부유 및 기울어짐에 대해 보다 나은 저항을 제공할 수 있다.

이렇게 함께 작동하는 탱크 지지면 및 선창 지지면은 그 형태가 평면일 수 있다. 이런 형태는 비용을 줄일 수 있는 단순한 구조이다. 이들 지지면들의 분리를 방지하고 선창에 대한 탱크의 움직임을 구속하는 더 안전한 결속 수단을 제공할 수 있는, 예를 들어, 홈이음(dovetail) 구조의 특성을 가진 열쇠구멍(keyway) 모양의 지지면과 같은 더 복잡한 구조가 제공될 수 있다.

탱크의 베이스는 일반적으로 평평한 것이 바람직하다. 베이스는 단일 평면 상에서 연장되는 것이 바람직하다.

탱크의 베이스에서 탱크를 지지하는 구조는 다양한 형태를 가질 수 있다. 일반적으로, 탱크 베이스와 선창 구조 사이에는 단열재가 배치되는데, 예를 들어, 경재 (硬材) 또는 기타 경질의 단열물질로 이루어진 베이스 지지부에 의해 제공된다. 간단한 구조에서는, 탱크는 베이스 영역에서 탱크의 움직임을 방지하기 위한 어떠한 조치도 없이 단순히 베이스 지지부 위에 안착될 수 있다. 선창과 탱크 간의 상대적 측면 움직임은 여기에 설명되는 탱크 및 선창 지지면들에 의해 구속될 수 있다. 탱크 및 선창 지지면은 탱크 베이스 상의 점이나 영역이 (예를 들면, 탱크의 중심부) 탱크가 차가워지거나 더워짐에 따라 선창에 대해 상대적으로 움직이지 않도록 할 수 있다. 따라서, 탱크는 선창 공간의 (바람직하게는 단열처리가 된) 하부 상에 간단히 배치될 수 있다. 이는 단순하고 저비용의 시스템을 제공할 수 있다. 이런 구조에서는 돌출된 지지블락(support block)이 필요하지 않으며, 그 결과 많은 공간을 얻을 수 있으며 중심(center of gravity)이 낮아지게 된다. 또한, 탱크가 놓여진 평평한 베이스 지지부를 점검할 필요가 없어지므로, 그 유지보수가 쉬워질 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 선창에 대한 상기 탱크 베이스의 상대적 특정 점이나 영역에서의 움직임은 제한하되 상기 탱크가 열 팽창 또는 열 수축하는 동안 상기 탱크 베이스 상의 다른 위치에서의 상대적 움직임은 허용하도록 상기 탱크 베이스가 상기 베이스 지지부 상에 지지된다. 이런 점 또는 영역은 탱크 베이스 상의 필요에 의해 선택될 수 있으며, 가장 편리하게는 탱크 베이스의 중심부에 위치하도록 선택된다. 예를 들면, 탱크 베이스의 중심부와 같이 움직임이 없는 점 또는 영역으로부터 방사상으로 연장되는 가이드 수단에 의해 원하는 지지부가 제공될 수 있다. 이런 구조는 방사 방향으로 베이스 지지부 상의 탱크 베이스의 열에 의한 움직임을 수용할 수 있으며, 전체적으로는 탱크 베이스의 측면 움직임을 제한할 수 있다.

가이드 수단은 예를 들어 탱크나 선창이 서로에게 오목 들어가도록 돌기의 형태를 가질 수 있다. 복수의 방사 방향으로 연장하는 가이드 수단을 제공함으로써, 모든 측면 방향에서 열에 의한 상대적 움직임을 제외한 탱크 베이스 및 선창의 상대적 측면 움직임을 구속할 수 있다.

선창과 탱크 베이스 간의 상대적 특정 점이나 영역에서의 움직임을 제한하는 다른 방법으로는 상기 점이나 영역에 위치한 공작물을 제공하는 것이다. 이것은 방사형 가이드 수단에 더해서 또는 대체수단으로서 제공될 수 있다. 상황에 따라 움직임에 있어 열적으로 자유로운 탱크의 나머지 부분에 비해, 탱크가 차가워지거나 더워지면서 선창과 탱크 간의 상대적 열에 의한 움직임이 발생하지 않는 탱크 베이스 상의 점이 될 수 있는 중앙부를 이용하는 것이 편리할 수 있다. 공작물은 예를 들어 상승시킨 지지블락 상에 제공될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 탱크와 지지면의 열에 의한 움직임의 방향은 탱크의 안쪽을 향해 (예를 들면, 방사상 내부방향으로 아래를 향해) 아래로 기울어진다. 일반적으로, 열에 의한 움직임의 방향은 탱크가 차가워지거나 더워짐에 따라 선창에 대해 상대적으로 움직임이 없는 탱크 베이스 상의 점이나 영역을 향하게 된다.

지지구조물은 바람직하게는 복수의 쌍으로 이루어진 탱크 지지면 및 선창 지지면을 포함한다. 탱크의 서로 다른 위치에 복수의 쌍으로 이루어진 지지면들을 제공함으로써, 탱크는 더욱 튼튼하게 결속될 수 있다. 탱크 지지면과 선창 지지면의 단일 쌍에 과도하게 집중되는 응력을 방지할 수 있다. 쌍들의 위치는 예를 들면, 선창내 및/또는 탱크상의 거더(girder)의 위치와 같이 국부 구조 조건에 기초하여 선택될 수 있다. 각각의 쌍은 탱크의 측면 부분에 위치할 수 있다. 또한, 지지면들의 각각의 쌍에 가해지는 힘은 단일 방향만을 향하는 것이 일반적이며, 이로 인해 각 쌍에 집중되는 응력을 쉽게 처리할 수 있으며 설계가 단순해질 수 있다.

바람직하게는, 탱크 및 선창 지지면의 제1쌍은 열에 의한 탱크의 움직임의 제1방향으로 연장하며, 크 및 선창의 지지면의 제2쌍은 열에 의한 탱크의 움직임의 제1방향과는 다른 방향의 제2방향으로 연장한다. 열에 의한 움직임의 제1방향 및 제2방향은 일반적으로 탱크와 선창 간에 열에 의한 상대적 움직임이 없는 점이나 영역(예를 들면, 탱크의 중심부)에 모이게 된다.

지지면들의 제1쌍 및 제2쌍은 탱크의 반대면에 배치될 수 있다. 지지면들의 쌍이 3개 이상 탱크의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 예를 들면, 수직으로 그 축이 직립한 원통형 탱크의 경우, 이런 지지면들의 쌍이 원통형의 원주를 따라 동일한 각도 간격으로 배치될 수 있다. 지지면들의 각각의 쌍은 열에 의한 서로 다른 열팽창 및 열수축 방향을 가지는 것이 바람직하며, 바람직한 실시예에서는 이러한 방향들은 통상 한 점에 집중될 수 있다.

바람직한 실시예에서는, 탱크 및 선창 지지면들은 탱크의 중간 높이보다 높은 위치에 위치한다. 더 바람직하게는, 이들은 탱크의 3/4 높이에 또는 그 높이보다 높은 위치에 위치한다. 지지면들을 상대적으로 높은 위치에 둠으로써, 그들은 탱크의 기울어짐을 더 효과적으로 방지하게 된다. 탱크의 무게가 그 베이스에 의해 지지됨으로 인해, 전체 구조는 열에 의한 상대적 움직임을 수용하면서도 선창 내의 탱크의 모든 움직임에 대해 훌륭한 지지를 제공할 수 있다.

탱크 및 선창 지지면들은 탱크의 측면 부분에 위치할 수 있다. 지지면들이 탱크의 옆면에 위치하여 그 상부를 향해 있는 경우, 이는 베이스의 반대 측면에 존재할 수 있는 팁핑 포인트(tipping point)로부터 그들의 거리를 최대화할 수 있으며, (탱크의 상부 중심에 제공되는 기울어짐 저지구조에 비해) 기울어짐에 저항하기 위한 모멘트를 제공함에 있어서 지지면 간에 상대적으로 작은 힘이 요구된다. 따라서, 탱크 및 선창 지지면들을 지지를 위한 주위 구조의 강도를 낮출 수 있다.

탱크 상에 제공되는 탱크 지지면 및 선창 지지면을 아래에 (예를 들면, 탱크의 중간 높이보다 낮은 위치에) 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 탱크 및 선창 지지면은 충돌에 의한 탱크 상의 측방향 외력에 견디도록 작용할 수 있다. 이런 방식이 기울어짐을 방지하는 조치로서 보다 높은 곳에 배치된 지지면보다 덜 효과적이므로, 높은 곳 및 낮은 곳 모두에 탱크 지지면 및 선창 지지면을 제공하는 것이 바람직하다. 보다 높은 곳에 배치된 지지면은 탱크의 기울어짐에 저항하는 역할을 하며, 높은 곳 및 낮은 곳에 배치된 지지면들의 조합은 충돌에 의해 발생할 수 있는 측방향 활주 외력에 저항하는 역할을 할 수 있다.

바람직한 실시예에서는, 탱크의 제1높이 위치에서는 탱크 지지면 및 선창 지지면이 열에 의한 탱크의 열팽창 및 열수축 방향으로 탱크에 대하여 수평인 각과 수직인 각 사이의 소정 각도로 연장하며, 탱크의 제2높이 레벨에서는 또 다른 탱크 지지면 및 선창 지지면이 열에 의한 탱크의 열팽창 및 열수축 방향으로 탱크에 대하여 수평인 각과 수직인 각 사이의 소정 각도로 연장한다. 이런 지지면들의 조합은 측면 외력에 저항할 필요 없이 탱크의 무게만 지탱하면 되는 (예를 들면, 단순한 평면 베이스 지지부)와 같은 단순한 디자인의 베이스 지지부 활성화에 매우 유용하다. 이런 단순한 베이스 지지부는 위에 언급된 효율적 선창 공간 이용의 장점을 가질 뿐만 아니라, 탱크의 중력의 중심을 낮추며, 상대적으로 유지관리가 쉽다.

또한, 기본 장벽으로 기능하는 탱크벽의 외부에 제2장벽을 제공하는 것이 일반적이며, 이런 구조는 본 발명의 실시예에서 선호된다. 이런 제2장벽은 강화 폴리에스테르 섬유 등으로 이루어질 수 있다. 높인 지지부(raised support) 상에 지지되는 탱크와 같이 기존 알려진 시스템에서, 높인 지지부는 때때로 제2장벽을 관통하게 된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 단순한 베이스 지지부를 제공함으로써, 어떠한 제2장벽도 관통되지 않을 수 있다. 이는 간단하며 안전한 제2장벽 설계를 가능하게 한다.

상대적으로 높은 지지면과 상대적으로 낮은 지지면은 일반적으로 선창에 대해 열에 의한 상대적 움직임이 없는 탱크의 베이스 상의 점이나 영역을 향해 연장하게 되며, 그로 인해 높은 지지면의 연장 방향의 수평축에 대한 각도는 낮은 지지면의 연장 방향의 수평축에 대한 각도보다 크게 된다.

바람직하게는, 탱크는 그 수직축 중심의 회전에 저항하도록 지지된다. 따라서, 통상 수직축을 중심으로 한 탱크의 회전 움직임을 제한하는 수단이 제공될 수 있다. 회전 움직임을 제한하는 수단은 선창 상에 제공되는 접합부 지지면을 포함하되, 상기 접합부 지지면은 상기 탱크 상에 제공되는 접합부 지지면과 함께 작동하도록 배치된다. 이런 회전을 저지하는 조치로서, 예를 들어 탱크 베이스의 지지 구조물이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 탱크의 중간 높이에 또는 그 높이보다 높은 위치에 위치하는 회전저지장치가 있을 수 있다. 일 실시예에서는, 선창 접합부 지지면 및 탱크 접합부 지지면은 모두 일반적으로 수직 평면상에 제공된다. 이런 접합부 지지면은 선창의 움직임이 회전을 유발할 때 서로 접합함으로써 수직 축을 중심으로 한 탱크의 회전을 방지하는 기능을 할 수 있다. 이런 접합부 지지면은 탱크의 방사상 평면(즉, 탱크의 수직 중심축을 가로지르는 수직평면)에서 연장될 수 있다.

바람직하게는, 선창에는 복수의 쌍의 접합부 지지면이 제공된다. 예를 들면, 제1쌍은 시계방향의 회전을 방지하도록 배치되며, 제2쌍은 반시계방향의 회전을 방지하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍이 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장되는 지지면의 각 쌍의 일 측면에 제공되며, 다른 수직의 쌍이 그 다른 반대 측면에 제공될 수 있다.

여기서 설명되는 지지구조물은 다양한 종류의 대형 매체에 사용될 수 있으며, 특히 주위 온도보다 낮은 매체를 운송하고 저장하는데 적절하고 유용할 수 있다. 지지구조물은 예를 들어, 섭씨 -163도의 액화 천연 가스(LNG)와 같은 매우 낮은 온도의 특정 매체에 사용될 수 있다. 액체 수소 또는 질소도 가능할 수 있다. 물론, 예를 들어 섭씨 -48도로 냉각되는 액체 석유 가스 또는 섭씨 -104도로 냉각되는 에틸렌과 같이 상대적으로 덜 차가운 다른 매체에 동일한 구조를 사용할 수 있다.

상기 지지구조물이 사용되는 선창은 선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장 수단의 선창일 수 있다. 이동식 저장 수단의 일례로 부유형 해상 저장 시설을 들 수 있다. 선박을 제외한 이동식 운송 수단의 일례들로 화물차, 기차 또는 비행기를 들 수 있다.

본 발명은 여기서 정의된 지지구조물에 사용되도록, 선창 내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 지지하기 위해 사용되는 지지장치에도 적용될 수 있으며, 상기 지지장치는 탱크 지지면 및 선창 지지면을 포함한다.

다른 측면에 따르면, 본 발명은 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 지지하기 위한 지지장치를 제공하며, 상기 지지장치는 탱크에 결속되는 탱크 지지면 및 선창에 결속되어 상기 탱크 지지면과 함께 작동하는 선창 지지면을 포함하되, 상기 지지면들은 실제로 열에 의한 탱크의 움직임 방향으로 연장되게 배치되며, 선창과 탱크 간의 상대적 측면 움직임을 구속하도록 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장되게 배치된다.

이런 지지장치는 탱크 및 선창에 분리되어 제공되며, 선창 내에 새로 설치하거나 기존 탱크에 새로운 장치를 더하여 장착될 수 있다.

도 1은 수직으로 세워진 중심축을 따라 배치된 원통형 탱크(2)를 가로지르는 수직 단면도이다. 이 수직 중심축 상에, 탱크의 베이스(6)에 위치하는 중심 하부 지지부(4)가 제공된다. 지지부(4)는 탱크 베이스(6)로부터 돌출되고 선창에 형성되는 소켓(10) 내에 삽입되는 돌기(8)를 포함한다. 베이스 지지부(4)는 선창 공간의 바닥을 따라 발생하는 측면 움직임을 제한하며, 베이스(6)의 아래를 향하는 면은 선창의 위로 향하는 탱크 지지면 상에 수평적 접촉을 통해 안착한다. 이로 인해, 선창은 탱크의 무게를 지지할 수 있으며, 탱크가 식거나 더워짐에 따른 각각의 면의 열에 의한 움직임을 허용할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 탱크에는 그 상부 영역에 제공된 탱크 지지면(12)이 제공된다. 선창에는 선창에 제공되어 지지면(12)과 함께 작동하는 선창 지지면(14)이 제공된다. 따라서, 지지부(11)에는 함께 동작하는 한 쌍의 탱크 및 선창 지지면(12, 14)이 제공된다. 지지면들은 틈에 의해 분리되어 있으며, 도 3 및 도 4에서는 도면의 이해를 돕기 위해 그 크기가 과장되어 있다. 탱크 및 선창 지지면(12, 14)는 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간(즉, 수평방향도 아니고 수직방향도 아닌) 각도로 배치된 화살표(16)로 표시된 방향으로 연장하도록 배치된다. 상기 방향은 탱크의 내부를 향해 아래로 연장하게 된다. 제2지지부(13)에는 탱크의 정반대 측면에 위치한 또 다른 한 쌍의 탱크 및 선창 지지면이 제공된다.

도 1은 차가울 때의 탱크를 실선으로, 그보다 온도가 높을 때의 (열 팽창이 이루어진) 탱크를 점선으로 나타낸 도면이다. 점선(16)은 지지면들로 구성된 지지부(11, 13)를 각각 나타내고 있다. 각각의 점선은 탱크 상의 한 점의 이동 궤적에 의해 규정된 것으로, 탱크가 식음에 따라 수축되거나 더워짐에 따라 연장되는 동안, 상기 점의 여러 다른 위치들의 궤적을 나타낸다. 이런 선은 지지면들이 연장하는 방향을 규정한다. 탱크가 단열되어 있기 때문에 탱크가 식거나 뜨거워질 때 선창 공간은 무시할 수 있는 열에 의한 움직임을 가짐을 이해할 수 있다. 선창 지지면(14)은 선창에 제공되며, 탱크 지지면(12)은 열에 의한 움직임이 있는 동안 상기 제공된 지지면(14)에 대해 미끄러진다.

지지면들(12, 14)이 연장하는 방향은 수직도 수평도 아닌 수평 방향의 성분과 수직 방향의 성분을 가진다. 이런 수평성분에 의해 제공된 선창 지지면(14)은, 그렇지 않으면 불의로 선창에 물이 스며들어, 또는 파도에 의해 선창이 갑자기 밑으로 내려앉는 경우 발생할 수 있는, 탱크가 들어올려지려는 움직임을 방지할 수 있다. 지지면의 수직방향 성분은 선창에 대해, 그렇지 않으면 선창의 측면 운동에 의해 발생할 수 있는, 탱크의 수평 운동을 방지하는 기능을 한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지지면(12, 14)로 구성되는 지지부(11)는 좌측으로 향한 탱크의 측면 운동을 방지하게 되며, 탱크의 반대쪽 측면에 위치한 지지면으로 구성되는 지지부(13)는 우측으로 향한 탱크의 측면 운동을 방지하게 된다.

도 3에 도시된 것처럼, 탱크의 하부 좌측 코너에 팁핑 포인트(tipping point)에 대해서 탱크가 좌측으로 기울어지려는 경향은 지지부(11)에 의해 저지되게 된다. 이런 저항은 탱크의 대각선 전체를 구성하는 팁핑 포인트로부터 일정한 거리에 있는 탱크의 한 점(즉, 상기 팁핑 포인트로부터 최대거리에 있는 탱크 상의 한 점)에 가해진다. 따라서, 회전하는 동안 탱크를 제 위치에 유지하기 위해 필요한 힘이 최소화된다(힘 x 팁핑 포인트와 지지부 간의 거리 = 탱크를 제 위치에 유지하기 위해 필요한 모멘트). 따라서, 실질적으로 지지부 및 그 주변 구조의 크기가 작아지는 효과가 있다.

따라서, 파도의 움직임에 의해 탱크가 전복되려는 경우, 탱크의 상부에 위치한 지지부에 의해 뒤집힘이 방지된다. 동일한 지지부에 의해 탱크의 부유가 방지된다. 탱크에는 열에 의한 움직임에 따른 응력이 발생하지 않는데, 이는 열에 의한 움직임의 방향과 나란히 지지면들을 배열하였기 때문이다. 따라서, 탱크 설계에 적용된 전체 온도 범위 내에서 선창 공간 지지구조물로부터 탱크는 자유롭고 독립적으로 움직일 수 있다.

본 발명의 시스템은 넓고 다양한 프리즘형 및 직립 원통형 탱크 디자인 및 형태에 적당하다. 도 5는 탱크 및 선창 지지면들로 구성되는 3개의 지지부(11, 13, 15)를 가진 직립 원통형 탱크를 도시하고 있다. 상기 도면에는 도면의 이해를 돕기 위해 탱크 지지면(12)만을 도시하고 있지만, 탱크 지지면 상에는 대응하는 선창 지지면(14)이 제공됨을 이해할 수 있다. 각 탱크 지지면(12)은 상응하는 탱크 지지부재(30)에 제공된다.

도 5는 직립 원통형 탱크의 일례를 도시하고 있다. 원통 지름을 증가하려면 벽 두께를 증가해야 한다는 사실과 지름을 증가하면 표면이 넓어지고 따라서 출렁임도 더욱 유발된다는 사실 때문에, 예를 들면, 해상 저장소와 같은 일부 용도에서는 지름이 작고 더 길쭉한 원통형을 나란히 배치하는 것이 바람직하다. 직립 원통형 탱크는 해상 저장소로서 큰 관심을 일으킬 것으로 기대된다. 본 발명은 이런 탱크를 위한 이상적 지지구조물를 제공할 수 있는데, 이는 직립 원통형이 수직 방향으로 열에 의한 상당한 움직임을 보이기 때문이다.

도 6은 다른 직립 원통형 탱크의 입면도이다. 이 경우, 탱크 지지부(11, 13)의 탱크 지지부재(30)는 아래 및 측면을 향하는 탱크 지지면(12)을 포함한다. 선창 지지부재(32)는 선창 구조(34)에 제공되며, 위 및 측면을 향하는 선창 지지면(14)을 포함한다. 따라서, 탱크 및 선창 지지면들(12, 14)의 위치는 도 5의 예와 비교하여 반대로 구성되어 있다. 이런 반대 구조는 여기에 상술하는 어떠한 탱크에도 적용될 수 있다. 도 6은 지지시스템의 제1형태로 위에 언급된 지지시스템의 일례를 나타내고 있으며, 도 5 및 다른 도면들은 지지시스템의 제2형태의 예들을 나타내고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 지지시스템의 제1형태의 장점은 선창 내에 선창 지지부재(32)가 제 위치에 제공된 후에, 탱크(2)가 제 위치에 내려질 수 있다는 것이다. 이는 조립 또는 로딩 공정을 용이하게 할 수 있다.

도 6에 도시된 탱크의 하부 좌측 코너에 팁핑 포인트를 중심으로 좌측으로 기울어지려는 도 6의 탱크의 어떠한 경향도 지지부(13)에 의해 저지된다. 도 6의 탱크가 측면 움직임에 대해 어떠한 저항도 제공하지 않는 베이스 지지부 상에 위치하는 경우, 도 6에 도시된 것처럼 탱크가 좌측으로 미끄러지려는 경향은 지지부(13)에 의해 저지된다. 기울어지거나 미끄러지는 어느 경우에도, 탱크 및 선창 지지면들(12, 14) 사이에 작용하는 힘은 주로 압축력이며, 탱크 지지부재(30) 및 탱크벽 사이에 작용하는 힘도 역시 주로 압축력이다. 마찬가지로, 선창 지지부재(32) 및 선창 구조(34) 사이에 작용하는 힘도 주로 압축력이다. 따라서, 탱크 및 선창 지지부재(30, 32)는 설계와 제조가 쉬운 구조를 가질 수 있으며, 탱크 및 격벽에 이 지지부재들을 각각 결속하는 것도 역시 상대적으로 쉬움을 알 수 있다. 실제로 이 지지부재들이 견디어야 할 힘은 모든 컴포넌트에 함께 작용하는 경향이 있으며, 이로 인해 이 지지부재들은 엄격하게 설계되지 않아도 된다.

그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 탱크 지지면이 아래를 향하고 선창 지지면이 위를 향하는 지지시스템의 제1형태에서는, 지지면들에 의한 부유 저항(anti-floating) 기능이 수행되지 않음을 알 수 있다. 이런 기능이 요구되는 경우는 다른 형태 (예를 들면, 탱크 지지면이 위를 향하고 선창 지지면이 아래를 향하는 지지시스템의 제2형태)가 제공되어야 한다. 이런 부유 저항 수단은 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 탱크 및 선창 지지면 간에 작용하는 압축력이 상기 지지면들이 각각 제공되는 탱크 지지부재 및 선창 지지부재에 큰 굴절 모멘트를 생성할 수 있기 때문에 더 강력한 설계가 요구되어 진다.

바람직한 실시예에서는, 최소한 하나는 탱크 지지면이 위를 향하고 선창 지지면이 아래를 향하는 제1형태이고, 최소한 하나는 탱크 지지면이 아래를 향하고 선창 지지면이 위를 향하는 제2형태를 가지는 복수의 지지부(11, 13)가 존재할 수 있다.

도 7은 탱크의 둘레를 따라 배열되는 복수의 지지부(11, 13, 15)를 가지는 직립 원통형 탱크(2)를 도시하고 있다. 일반적 지지부(11)는 탱크에 제공되며 위로 그리고 측면으로 안쪽으로 향하는 탱크 지지면(12)이 있는 지지부재(30)를 구비한다. 지지부(11)는 아래를 그리고 측면으로 바깥쪽으로 향하는 지지면(14)이 있는 선창 지지부재(32)를 구비한다. 선창 지지부재(32)는 선창 구조에 제공되지만, 도면에 도시되지는 않는다.

도 8은 LNG 또는 LPG 수송 또는 저장에 적합한 탱크 디자인을 도시하고 있다. 지지부(11)을 형성하기 위해 선창 지지면(미도시)과 탱크 지지면(12)이 탱크의 일 측면에 도시되어 있다. 한 쌍의 지지면들로 구성된 다른 지지부(미도시)가 탱크의 다른 측면에 제공된다. 이 제2쌍은 두 쌍 사이의 중간쯤에 있는 수직 평면에 대해서 지지부(11)의 제1쌍과 대칭적이다. 탱크에는 베이스 지지부(4)가 제공된다.

도 9 및 도 10은 도 8의 구조의 변형예이다. 이 경우, 앞서와 같이 지지면들(12, 14)로 구성되는 지지부(11)가 제공된다. 선창 지지면(14)은 고정되며, 탱크 지지면(12)은 탱크의 열에 의한 움직임에 따라 이동할 수 있다. 또한, 선창에는 한 쌍(17)의 수직 접합부 지지면(20, 22)이 제공된다. 제1접합부 지지면(20)은 고정되도록 선창에 제공된다. 제2접합부 지지면은 탱크에 제공된다. 접합부 지지면의 제2쌍(19)도 선창에 제공되는 제1접합부 지지면(20)과 탱크에 제공되는 제2접합부 지지면(22)를 포함한다.

베이스 지지부(4)는 선창의 바닥을 가로지르는 측면 움직임으로부터 탱크를 고정하기 위해 제공된다. 앞에서 상술한 것처럼, 지지면으로 구성되는 지지부(11)에 의해 탱크의 측면 및 위로 향하려는 움직임을 방지된다. 접합부 지지면의 쌍(17, 19)은 베이스 지지부(4)를 기준으로 탱크가 회전하는 것을 방지하는 기능을 한다. 예상 회전 방향은 도 10의 화살표(25)에 도시되어 있다. 도 10에 도시된 것처럼 우측으로 이동하도록 탱크가 회전하려는 경우, 쌍(17)의 접합부 선창 지지면(20)이 접합부 탱크 지지면(22)에 접속됨으로써 그 움직임을 방지하게 된다. 도 10에 도시된 것처럼 좌측으로 이동하도록 탱크가 회전하려는 경우, 쌍(19)의 접합부 선창 지지면(20)이 쌍(19)의 접합부 탱크 지지면(22)에 접속됨으로써 그 움직임을 방지하게 된다. 동시에, 쌍(17, 19)의 접합부 지지면은 열에 의한 탱크의 움직임 방향과 정렬되며, 그 결과 이런 움직임을 억제하지 않거나 온도변화가 있을 때 탱크에 응력을 가하지 않는다.

도 11은 도 7에 도시된 것과 유사한 탱크 지지부재(30)를 구비하는 프리즘형 탱크를 도시하고 있다. 여기서는, 선창 지지부재가 도시되어 있지 않다. 복수의 탱크 지지부재(30)는 프리즘형 탱크의 4개의 수직 벽면의 각각에 제공된다.

도 12 및 도 13은 베이스 지지부의 대안 설계를 도시하고 있다. 탱크 베이스(6)에는 탱크 베이스에서 밑으로 돌출하는 십자형 돌기(40)가 제공된다. 십자형 돌기의 중심부(42)는 탱크 베이스(6)의 무게중심에 배치된다. 돌기(40)는 중심부(42)로부터 방사상으로 탱크 베이스(6)의 원주를 향해 바깥쪽으로 향하는 4개의 가지(43, 44, 45, 46)를 구비한다. 돌기 가지(45)는 각 선창 지지블락(49)의 측면(48)과 접속되도록 배치되는 한 쌍의 측면(47)을 구비한다. 선창 지지블락(49)의 제2쌍도 돌기 가지(45)를 따라 제1쌍으로부터 종 방향으로 떨어져서 제공된다. 돌기 가지(46)에도 비슷하게 지지블락(49)의 2쌍이 제공된다. 돌기 가지(43, 44)에는 각각 지지블락(49)의 한 쌍이 제공된다.

도 12 및 도 13에 도시된 구조는 상대적인 열에 의한 움직임이 아닌 선창과 탱크 간의 상대적 모든 측면 움직임을 방지하도록 기능한다. 중심점(42)은 상대적 열에 의한 움직임이 없는 지점에 위치한다. 탱크가 팽창하거나 수축함에 따라, 서로 접속되는 면(47, 48)은 탱크와 선창 사이에 발생하는 열에 의한 움직임을 수용하게 된다.

도 12에 도시된 구조는 서로 접속되는 면(47, 48)은 중심점(42)을 가로지르는 수직 평면을 따라 더 정확히 연장하도록(즉, 바깥쪽 방향으로 방사상으로 더 정확히 연장하도록) 변형될 수 있다. 하지만, 실제로는 상기 면들이 정확한 방사 평면 상에 있는 것이 아니므로 허용오차를 위한 면(47, 48) 사이에 작은 간격이 제공됨에 따라 이런 구조는 필요하지 않을 수 있다.

비록 프리즘형 탱크와 관련하여 도시하였지만, 도 12 및 도 13에 도시된 구조는 직립 원통형 탱크에도 적용될 수 있다.

도 14는 경재 (硬材) 또는 다른 단열재로 이루어진 베이스 지지부(5) 상에 지지되는 프리즘형 탱크(2)를 도시하고 있다. 베이스 지지부(5)는 선창의 바닥(7)에 안착된다. 탱크는 지지부(11a)와 함께 탱크의 중간 높이보다 높은 위치에 위치하는 제1높이 위치에 제공된다. 탱크 지지부재(30)는 탱크의 측면 벽에 안착되며, 위를 그리고 측면을 향하는 탱크 지지면(12)을 구비한다. 선창 지지부재(32)는 선창 구조(34)에 제공되며, 아래로 그리고 측면을 향하는 선창 지지면(14)을 구비한다. 탱크 및 선창 지지면(12, 14)은 열에 의한 움직임 방향을 따라 탱크의 베이스의 중심을 향하는 방향으로 연장한다.

또 다른 탱크 지지부(11b)가 탱크의 같은 면 상에서 탱크의 중간 높이보다 낮은 위치에 위치하는 제2높이 위치에 제공된다. 또한, 이것은 탱크의 열에 의한 움직임 방향을 따라 연장하는 함께 동작하여 움직이는 탱크 및 선창 지지면(12, 14)을 구비한다. 이 경우, 열에 의한 움직임의 방향도 역시 탱크의 베이스의 중심을 향하게 된다. 수평에 대한 기울기 각도는 상단 지지부(11a)에서의 열에 의한 움직임 방향의 수평에 대한 기울기 각도보다 작다.

도 14의 좌측을 보면, 또 다른 상단 탱크 지지부(11a) 및 또 다른 하단 탱크 지지부(11b)가 제공된다. 비슷한 상단 및 하단 탱크 지지부가 도시되지는 않았지만 탱크의 다른 2 측면 벽에 제공될 수 있다. 제1 및 제2 위치 모두에서, 복수의 탱크 지지부가 각 측면 벽을 따라 제공될 수 있다.

지지부(11a, 11b)는 탱크의 기울어짐을 방지하며, 역시 탱크의 측면 활주 운동을 방지하는 기능을 한다. 따라서, 탱크의 베이스에 요구되는 측면 움직임을 저지하기 위한 조치가 필요하지 않으며, 베이스 지지부(5)는 단순한 평면부재이다. 상기 지지부는 (선창 지지면 밑에 탱크 지지면이 위치하는)제2형태이며, 이로 인해 역시 부유 저항 기능이 제공된다.

도 15의 프리즘형 탱크(2)는 탱크 및 선창 지지면(12, 14)의 위치가 서로 뒤바뀐 것을 제외하고는 도 14의 탱크와 유사하다. 따라서, 탱크 지지부재(30)는 탱크의 측면 벽에 제공되며, 아래쪽을 그리고 측면을 향하는 탱크 지지면(12)을 구비한다. 선창 지지부재(32)는 선창 구조(34)에 제공되며, 위쪽으로 그리고 측면으로 향하는 선창 지지면(14)을 구비한다. 탱크 및 선창 지지면(12, 14)은 열에 의한 움직임의 방향을 따라 탱크의 베이스의 중심을 향하는 방향(16)으로 연장한다.

도 15의 탱크의 우측 하단에 도시된 지지부(11b)는 도 16에 확대되어 도시되어 있다. 이 (탱크의 측면을 따라 하단 높이 위치에 형성되는 복수의 지지부 중 하나일 수 있는) 지지부에는 선창 지지부재(32)에 형성되는 스토퍼(35) 및 탱크 지지부재(30)에 형성되는 단부 면(36)이 제공된다. 스토퍼(35)와 단부 면(36)은 탱크가 주위 온도에 있을 때 그들이 접하도록 배치된다. 탱크가 낮은 온도의 화물을 받음으로써 그 온도가 내려가는 경우, 스토퍼(35)와 단부 면(36) 사이에는 간격이 형성될 수 있다.

지지부(11a, 11b)는 탱크를 지지하며, 선창이 수직에 대해 기울어지는 경우(예를 들면, 수직에 대해 30도로 기울어지는 경우), 탱크가 기울어지는 것을 방지한다. 탱크 지지부재(30)는 이런 경우 선창 지지부재(32)에 안착하려는 경향이 있다. 스토퍼(35)는 주로 충돌에 의한 역동적인 힘에 반응하여 탱크의 움직임을 제한하기 위해 제공된다. 만약, 탱크가 낮은 온도의 화물로 가득 채워지거나, 이런 역동적인 힘에 반응하여 그 움직임이 열 수축되었다 하더라도, 스토퍼(35)와 단부 면(36) 간의 개방된 간격의 폭으로 제한된다.

스토퍼(35)는 하단 지지부(11b)에만 도시되어 있다. 일반적으로, 탱크 및 선창 지지면(12, 14)은 수평방향에 대해 더 큰 각도로 이루어지며, 그로 인해 선창이 수직으로부터 기울어지더라도 역동적인 힘에 더 저항할 수 있으므로, 상단 지지부(11b)에는 스토퍼가 통상 필요하지 않게 된다.

스토퍼(35)는 탱크의 일면에만 도시되어 있으며 탱크의 반대 면에는 도시되어 있지 않다. 이런 스토퍼는 탱크의 앞면에서 매우 유용할 수 있으며, 탱크의 후방 또는 후미 면에서는 필요하지 않을 수도 있다. 이는 탱크가 일반적으로 탱크를 뒤쪽으로 움직이게 하는 충돌에 따른 힘보다 탱크를 앞쪽으로 움직이게 하는 더 큰 힘에 저항할 수 있어야 하기 때문이다.

도 17 및 도 18은 탱크(2) 및 선창 구조(34)를 도시하고 있다. 이 경우, 탱크는 위쪽 및 측면을 향하는 탱크 지지면(12)를 가지는 탱크 지지부재(30)와 함께 지지부(11a)의 상단 행을 구비한다. 그에 상응하는 선창 지지부재(32)가 선창구조(34)에 제공되며, 아래쪽 및 측면을 향하는 선창 지지면(14)을 구비한다.

하단 레벨에는 지지부(11b)의 행이 위치한다. 이 경우, 탱크 지지부재(30)는 아래쪽 및 측면을 향하는 탱크 지지면(12)을 구비한다. 선창 지지부재(32)는 위쪽 및 측면을 향하는 선창 지지면(14)을 구비한다. 이런 모든 경우, 탱크 및 선창 지지면(12, 14)은 열에 의한 움직임 방향을 따라 탱크의 베이스의 중심을 향하는 방향으로 연장한다.

따라서, 도 17 및 도 18의 실시예에서, 상단 지지부(11a)는 도 14의 실시예의 지지부와 유사하며, 하단 지지부(11b)는 도 15 및 도16의 실시예의 지지부와 유사하다. 도 17 및 도 18의 실시예의 조립에 있어서, 선창 지지부재(32)의 하단부는 미리 만들어지며, 선창구조(34)에 접속되며, 탱크 지지부재(30)의 하단 및 상단부는 모두 미리 만들어지며, 탱크(2)에 접속된다. 그런 다음, 탱크가 선창 내에 내려지며, 탱크가 제 위치에 안착된 후 선창 지지부재(32)의 상단부가 선창에 제공된다.

도 14 내지 도 18에는 두 가지 다른 높이 위치에서 프리즘형 탱크에 위치한 지지부가 도시되어 있지만, 직립 원통형 탱크에도 적용할 수 있다.

탱크 지지면 및 선창 지지면이 연장하는 방향을 설계하는 방법의 예가 도 1의 직립 원통형 탱크와 관련하여 이하에서 제공된다.

탱크의 상부 측면에 지지부(11)는 탱크 바닥에서 높이(H)에 위치하며, 탱크의 수직 중심선으로부터 수평거리(R)에 위치한다고 가정하면, 열 수축하는 동안 지지부가 이동하는 라인의 경사 좌표(x, y)는 다음과 같이 계산될 수 있다.

여기서, α= 지지부(11) 및 탱크의 수직 중심선을 가로지르는 단면의 수평방향 및 수직방향의 선형 팽창 계수, 및

= 도 1의 점선(16)에 의해 나타낸, 온도 간격을 위해 x, y가 계산되는 냉각 온도 간격(cooling down temperature intervals).

점선(16)의 방향은 냉각될 때와 같이 열 팽창 과정에서도 동일하다.

본 명세서에서의 "수평" 및 "수직" 용어의 사용은 선박 또는 운송수단 또는 저장수단의 선창이 직립의 기울어지지 않은 상태를 인용하는 것으로 이해될 수 있다. 물론, 선박 또는 다른 수단이 이동하는 동안은 상기 구조는 직립 위치로부터 기울어지며, 여기서 설명한 다양한 지지면도 그 움직임에 따라 함께 기울어진다.

본 명세서에서 통상 위쪽 또는 통상 아래쪽을 향하는 면은 상향 또는 하향 성분을 각각 가질 뿐만 아니라 측면 성분도 가지는 방향을 향하는 면을 뜻한다.

도 1은 직립 원통형 탱크를 가로지르는 수직평면 상의 단면도.

도 2는 도 1의 탱크의 베이스를 지지하기 위한 구조의 확대도.

도 3은 탱크 및 선창 지지면을 나타낸 도 1과 유사한 도면.

도 4는 도 3의 "A"를 상세히 나타내며, 열에 의한 움직임과정에서 지지면들 간에 상호작용을 나타낸 확대도.

도 5는 3개의 탱크 지지면을 가진 직립 원통형 탱크의 사시도.

도 6은 직립 원통형 탱크의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 7은 직립 원통형 탱크의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 8은 프리즘형 탱크의 사시도.

도 9는 다른 프리즘형 탱크의 수직 평면상의 단면도.

도 10은 도 9의 화살표 "B"를 나타낸 도면.

도 11은 프리즘형 탱크의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 12는 탱크 하부 지지부 및 선창 베이스 지지부를 나타낸 평면도.

도 13은 도 12의 XIII - XIII 선상의 단면도.

도 14는 절개된 선창 내의 프리즘형 탱크의 단부 입면도.

도 15는 절개된 선창 내의 또 다른 프리즘형 탱크의 단부 입면도.

도 16은 도 15의 지지부 중 하나의 확대도.

도 17은 선창 내에 안착되기 전의 프리즘형 탱크 및 선창을 나타낸 사시도.

도 18은 선창 지지부의 일부를 나타내는 도 17의 부분 확대도.

Claims (18)

1. 선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장수단의 선창 내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 위한 지지구조물로서,

   베이스를 가진 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크;

   상기 탱크의 무게를 지탱하기 위해 상기 탱크 베이스가 지지되는 베이스 지지부;

   상기 탱크 상에 제공되는 탱크 지지면; 및

   상기 선창 상에 제공되어 상기 탱크 지지면과 함께 작동하는 선창 지지면을 포함하되,

   상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 열에 의한 상기 탱크의 움직임 방향을 따라 연장되며, 상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 상기 선창에 대한 상기 탱크의 상대적 측면 움직임을 구속하도록 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장되며,

   상기 탱크의 측면 벽에 탱크 지지부재가 제공되며,

   상기 선창에 대한 상기 탱크의 상방향 수직 움직임을 구속하도록 상기 탱크 지지면은 대체로 상방향을 향하고, 상기 선창 지지면은 대체로 하방향을 향하는 것을 특징으로 하는 지지구조물.
2. 선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장수단의 선창 내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 위한 지지구조물로서,

   베이스를 가진 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크;

   상기 탱크의 무게를 지탱하기 위해 상기 탱크 베이스가 지지되는 베이스 지지부;

   상기 탱크 상에 제공되는 탱크 지지면; 및

   상기 선창 상에 제공되어 상기 탱크 지지면과 함께 작동하는 선창 지지면을 포함하되,

   상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 열에 의한 상기 탱크의 움직임 방향을 따라 연장되며, 상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 상기 선창에 대한 상기 탱크의 상대적 측면 움직임을 구속하도록 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장되며,

   상기 탱크 베이스는 상기 탱크 베이스에서 하방향으로 돌출되는 십자형 돌기를 통해 상기 베이스 지지부에 지지되며,

   상기 선창에 대한 상기 탱크 베이스의 중심부 영역에서의 움직임은 구속하되 상기 탱크가 열 팽창 또는 열 수축하는 동안 상기 탱크 베이스의 다른 영역에서의 상대적 움직임은 허용하도록, 상기 십자형 돌기의 중심은 상기 탱크 베이스의 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 지지구조물.
3. 선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장수단의 선창 내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 위한 지지구조물로서,

   베이스를 가진 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크;

   상기 탱크의 무게를 지탱하기 위해 상기 탱크 베이스가 지지되는 베이스 지지부;

   상기 탱크 상에 제공되는 탱크 지지면; 및

   상기 선창 상에 제공되어 상기 탱크 지지면과 함께 작동하는 선창 지지면을 포함하되,

   상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 열에 의한 상기 탱크의 움직임 방향을 따라 연장되며, 상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 상기 선창에 대한 상기 탱크의 상대적 측면 움직임을 구속하도록 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장되며,

   상기 지지구조물은

   대체로 수직한 축을 중심으로 상기 탱크의 회전 움직임을 구속하는 수단을 더 포함하며,

   회전 움직임을 구속하는 상기 수단은 상기 선창 상에 제공되는 선창 접합부 지지면을 포함하되, 상기 선창 접합부 지지면은 상기 탱크 상에 제공되는 탱크 접합부 지지면과 함께 작동하도록 배치되고,

   상기 선창 접합부 지지면과 상기 탱크 접합부 지지면은 모두 대체로 수직한 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 지지구조물.
4. 선박 또는 이동식 운송수단 또는 저장수단의 선창 내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 위한 지지구조물로서,

   베이스를 가진 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크;

   상기 탱크의 무게를 지탱하기 위해 상기 탱크 베이스가 지지되는 베이스 지지부;

   상기 탱크 상에 제공되는 탱크 지지면을 포함하는 탱크 지지부재; 및

   상기 선창 상에 제공되어 상기 탱크 지지면과 함께 작동하는 선창 지지면을 포함하는 선창 지지부재를 포함하되,

   상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 열에 의한 상기 탱크의 움직임 방향을 따라 연장되며, 상기 탱크 지지면과 상기 선창 지지면은 상기 선창에 대한 상기 탱크의 상대적 측면 움직임을 구속하도록 수평방향 및 수직방향의 임의의 중간 각도로 연장되며,

   상기 탱크 지지부재는 상기 탱크의 측면 벽에 제공되며,

   상기 탱크 지지부재와 상기 선창 지지부재 중 어느 하나는 상기 탱크 지지부재와 상기 선창 지지부재 중 다른 하나의 단부면(end face)과 접촉가능한 스토퍼(stopper)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지지구조물.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 탱크 지지면은 대체로 아래를 향하고 상기 선창 지지면은 대체로 위를 향하는 지지구조물.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 선창에 대한 상기 탱크의 상대적 상방향 수직 움직임을 구속하도록, 상기 탱크 지지면은 대체로 위로 향하고 상기 선창 지지면은 대체로 아래를 향하는 지지구조물.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   복수의 쌍으로 이루어진 탱크 지지면 및 선창 지지면을 포함하는 지지구조물.
8. 제7항에 있어서,

   상기 탱크 및 선창 지지면의 제1쌍은 열에 의한 상기 탱크의 움직임의 제1방향으로 연장하며,

   상기 탱크 및 선창 지지면의 제2쌍은 열에 의한 상기 탱크의 움직임의 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 연장하는 지지구조물.
9. 제8항에 있어서,

   상기 탱크 및 선창 지지면의 쌍이 3개 이상 제공되며,

   상기 탱크 및 선창 지지면의 각 쌍은 열에 의한 서로 다른 방향의 열팽창 및 열수축 움직임을 가지는 지지구조물.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 선창에 대한 상기 탱크 베이스의 특정 점이나 영역에서의 상대적 움직임은 구속하되 상기 탱크가 열 팽창 또는 열 수축하는 동안 상기 탱크 베이스 상의 다른 특정 점이나 영역에서의 상대적 움직임은 허용하도록, 상기 탱크 베이스가 상기 베이스 지지부 상에 지지되는 지지구조물.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 탱크 및 선창 지지면들은 상기 탱크의 중간 높이보다 높은 위치에 위치하는 지지구조물.
12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 탱크의 제1높이 위치에서는, 탱크 지지면 및 선창 지지면이 열에 의한 상기 탱크의 열팽창 및 열수축 방향으로 상기 탱크에 대하여 수평인 각과 수직인 각 사이의 소정 각도로 연장하며,

    상기 탱크의 제2높이 위치에서는, 다른 탱크 지지면 및 선창 지지면이 열에 의한 상기 탱크의 열팽창 및 열수축 방향으로 상기 탱크에 대하여 수평인 각과 수직인 각 사이의 소정 각도로 연장하는 지지구조물.
13. 제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    대체로 수직 축을 중심으로 한 상기 탱크의 회전 움직임을 구속하는 수단을 포함하는 지지구조물.
14. 제13항에 있어서,

    회전 움직임을 구속하는 상기 수단은 상기 선창 상에 제공되는 선창 접합부 지지면을 포함하되, 상기 선창 접합부 지지면은 상기 탱크 상에 제공되는 탱크 접합부 지지면과 함께 작동하도록 배치되는 지지구조물.
15. 제14항에 있어서,

    상기 선창 접합부 지지면 및 상기 탱크 접합부 지지면은 모두 대체로 수직한 평면상에 배치되는 지지구조물.
16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 탱크는 그 종축으로 직립한 원통형 형상의 탱크인 지지구조물.
17. 제2항 또는 제3항에 있어서,

    상기 탱크의 측면 벽에 탱크 지지부재가 제공되는 지지구조물.
18. 선창 내의 프리즘형 또는 직립 원통형 탱크를 지지하기 위해 사용되는 지지 장치에 있어서,

    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 지지구조물에 사용되며, 상기 탱크 지지면 및 상기 선창 지지면을 포함하는 지지장치.

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