KR101571414B1 - 화물창 단열패널 고정구조물 - Google Patents

Abstract

화물창의 단열패널 고정구조물이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 고정구조물은 스터드 볼트가 관통하도록 보강패널에 형성된 볼트관통홀에 삽입되어 볼트관통홀의 내면을 감싸는 중공의 결합축과, 결합축의 상단에서 외측방향으로 하향 경사지게 연장되어 보강패널의 상면에 접촉하는 탄성덮개를 구비한 상부결합부재와, 보강패널의 하면을 지지하며 결합축에 결합되는 하부결합부재를 포함하고, 스터드 볼트는 결합축을 관통하여 탄성덮개의 상부로 돌출되며, 스터드 볼트에 체결되는 너트는 탄성덮개를 가압하도록 설치된다.

Description

화물창 단열패널 고정구조물{APPARATUS FOR FIXING INSULATION PLANEL OF CARGO TANK}

본 발명은 화물창 단열패널 고정구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단열패널의 손상을 방지할 수 있는 화물창 단열패널 고정구조물에 관한 것이다.

액화천연가스(LNG)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 영하 162도로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다.

이러한 액화천연가스가 에너지 자원으로 사용됨에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산기지로부터 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 검토되어 왔으며, 이러한 노력의 일환으로 대량의 액화천연가스를 해상으로 수송할 수 있는 액화천연가스 운반선이 개발되었다.

그런데, 액화천연가스 운반선에는 초저온상태로 액화시킨 액화천연가스를 보관 및 저장할 수 있는 화물창(Cargo)이 구비되어 있어야 하는데, 이러한 화물창에 요구되는 조건이 매우 까다로워 많은 어려움이 있었다.

즉, 액화천연가스는 대기압 보다 높은 증기압을 가지며, 대략 영하 162도 정도의 비등 온도를 갖기 때문에, 이러한 액화천연가스를 안전하게 보관하고 저장하기 위해서는 이를 저장하는 화물창은 초저온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 알루미늄강, 스테인리스강, 35% 니켈강 등으로 제작되어야 하며, 기타 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 막을 수 있는 독특한 단열패널 구조로 설계되어야 한다.

종래의 액화천연가스 운반선의 화물창 단열패널 구조는 도 1에 도시한 바와 같이, 액화천연가스 운반선의 선체(10: Hull) 내측면에 매스틱(11: mastic)과 스터드 볼트(12: Stud bolt)에 의해 단열패널(30)이 보강패널(20)을 매개로 하여 부착 고정된다.

스터드 볼트(12)는 선체(10)에 용접되고, 단열패널(30)에는 스터드 볼트(12)가 삽입될 수 있는 개구홀(14)이 미리 마련된다. 개구홀(14)을 통해 너트(13)가 삽입되어 보강패널(20)을 사이에 두고 선체(10)와 단열패널(30)을 결합하여 매스틱(11)이 견고하게 경화될 수 있도록 한다.

이때 스터드 볼트(12)가 관통하는 보강패널(20)의 볼트 홀 주변부는 너트(13)에 의한 체결 시 과도한 전단응력이 발생할 가능성이 높고, 진동에 의하여 단열패널(30)이 움직이는 경우에는 스터드 볼트(12)에 의한 마찰접촉에 의하여 보강패널(20)이 파손될 우려가 존재하였다.

특허문헌 1: 한국등록특허 제10-1310959호(2013.10.14 공고)

본 발명의 실시 예들은 단열패널을 고정하는 구조물에 의한 보강패널의 손상을 줄일 수 있는 화물창 단열패널 고정구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 단열패널을 고정하기 위한 스터드 볼트가 관통하도록 보강패널에 형성된 볼트관통홀에 결합되는 화물창의 단열패널 고정구조물로서, 상기 볼트관통홀에 삽입되어 상기 볼트관통홀의 내면을 감싸는 중공의 결합축과, 상기 결합축의 상단에서 외측방향으로 하향 경사지게 연장되어 상기 보강패널의 상면에 접촉하는 탄성덮개를 구비한 상부결합부재와, 상기 보강패널의 하면을 지지하며, 상기 결합축에 결합되는 하부결합부재를 포함하고, 상기 스터드 볼트는 상기 결합축을 관통하여 상기 탄성덮개의 상부로 돌출되며, 상기 스터드 볼트에 체결되는 너트는 상기 탄성덮개를 가압하도록 설치되는 화물창의 단열패널 고정구조물이 제공될 수 있다.

또한 상기 탄성덮개는 상기 너트가 지지되도록 중앙영역에 마련되며 상기 보강패널의 상면과 이격되는 너트지지부와, 상기 너트지지부에서 상기 보강패널의 상면을 향해 연장되어 상기 너트지지부에 탄성을 부여하는 탄성지지부를 포함한다.

또한 상기 보강패널의 상면과 접촉하는 상기 탄성지지부의 자유단부는 곡면접촉부를 형성할 수 있다.

또한 상기 하부결합부재는 상기 볼트관통홀에 삽입되어 상기 결합축과 끼움 결합되는 끼움축과, 상기 끼움축의 하단에서 외측방향으로 확장되어 상기 보강패널의 하면에 밀착되는 지지판을 포함한다.

또한 상기 결합축과 상기 끼움축의 외면에는 서로 끼움 결합되는 동안 걸림 가능하도록 돌출 및 함몰 중 어느 하나로 형성되는 걸림돌기가 마련될 수 있다.

또한 상기 볼트관통홀의 내면에는 상기 걸림돌기가 걸려 지지되는 오목한 형태의 걸림홈이 마련될 수 있다.

또한 상기 하부결합부재는 상기 보강패널의 하면에 지지되며 중앙에 개구된 후크홈이 형성된 지지판을 포함하고, 상기 결합축의 단부측에는 상기 후크홈에 걸림 가능하도록 탄성 변형 가능한 다수의 탄성 후크를 구비할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 스터드 볼트에 너트를 체결하여 선체에 단열패널을 고정하는 경우 발생할 수 있는 보강패널의 손상을 줄임으로써 신뢰성이 높은 화물창을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 화물창 단열패널 고정구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조물을 절개하여 도시한 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조물을 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널 고정구조물의 결합과정을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널 고정구조물에 가해지는 하중을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화물창 단열패널 고정구조물을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화물창 단열패널 고정구조물을 도시한 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조를 절개하여 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조를 도시한 분해 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 화물창 단열패널(30)은 저온의 유체를 저장하기 위하여 선체(10)에 설치되는 것으로서, 선체(10)에 고정되기 위하여 매스틱(11)을 매개로 스터드 볼트(12)와 단열패널(30)을 결합한다. 이 때 단열패널(30)의 하부에는 보강패널(20)이 덧대어 질 수 있다.

단열패널(30)은 단층으로 이루어질 수 있으나, 기밀성을 높이기 위하여 다층 구조를 가질 수 있다. 다층 구조의 경우 하부 단열패널과 상부 단열패널이 리지드 트리플렉스(Rigid triplex)를 사이에 두고 서로 접착될 수 있다.

보강패널(20)은 단열패널(30)의 하층에 에폭시 글루(epoxy glue) 등과 같은 접착제를 사용하여 부착될 수 있고, 단열패널(30)을 보강시키는 역할 뿐만 아니라, 단열패널(30)을 선체(10) 내면에 고정되도록 매개하는 역할을 하며, 일 예로 플라이우드(Plywood)가 사용될 수 있다.

보강패널(20)에는 선체(10)에 용접 고정되는 스터드 볼트(12)가 관통될 수 있도록 절개된 볼트관통홀(21)이 마련될 수 있다. 단열패널(20)이 선체(10)에 고정되는 경우, 스터드 볼트(12)는 볼트관통홀(21)을 통과하여 단부가 보강패널(20)의 상부로 돌출될 수 있다.

보강패널(20)의 상부로 돌출된 스터드 볼트(12)의 단부에는 너트(13)가 체결됨에 의해 보강패널(20)을 선체(10)에 견고히 고정시킬 수 있다. 이 경우 볼트관통홀(21)에는 너트(13)의 체결력에 의하여 보강패널(20)에 가해지는 응력을 줄이기 위한 고정구조물(40)이 설치될 수 있다.

고정구조물(40)은 볼트관통홀(21)의 상측에서 삽입되며 보강패널(20)의 상면(22)에 지지되는 상부결합부재(50)와, 볼트관통홀(21)의 하측에서 삽입되며 상부결합부재(50)와 결합되는 하부결합부재(60)를 포함한다.

상부결합부재(50)와 하부결합부재(60)는 단열패널(30)을 선체(10)에 고정하기 전 미리 보강패널(20)의 볼트관통홀(21)에 설치될 수 있다.

상부결합부재(50)와 하부결합부재(60)는 강성이 큰 금속재질로 형성될 수 있고, 조립의 용이성을 위하여 두 부재(50,60)는 용접 또는 접착에 의한 결합이 아닌 끼움 방식에 의하여 서로 결속될 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.

상부결합부재(50)는 볼트관통홀(21)에 삽입되는 중공의 결합축(51)과, 결합축(51)의 상단에서 반경방향 외측으로 확장되어 외곽부분이 보강패널(20)의 상면에 접촉 지지되는 탄성덮개(53)를 포함한다.

결합축(51)은 내부가 빈 중공의 원통형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉 결합축(51)의 형상은 볼트관통홀(21)의 형상에 따라 다양하게 변경 가능하다. 이러한 결합축(51)이 볼트관통홀(21)에 삽입되는 경우 결합축(51)의 외면은 볼트관통홀(21)의 내면에 밀착될 수 있으나, 실시 예에 도시된 바와 같이 하부결합부재(60)의 끼움축(61)에 삽입되는 경우에는 끼움축(61)의 내면과 밀착될 수 있다.

스터드 볼트(12)는 결합축(51)의 중공 내부를 관통하도록 삽입되어 보강패널(20)의 상부에 돌출될 수 있다. 이러한 스터드 볼트(12)를 감싸는 결합축(51)은 진동 또는 외력에 의하여 단열패널(30)이 움직이게 되더라도 스터드 볼트(12)의 외면이 볼트관통홀(21)의 내면에 마찰 접촉되는 것을 방지하여 볼트관통홀(21) 주변의 보강패널(20)이 파손되는 것을 방지한다.

탄성덮개(53)는 스터드 볼트(12)에 체결되는 너트(13)의 체결력에 의해서 보강패널(20)에 가해지는 수직하중을 분산시킬 수 있도록 마련될 수 있다.

탄성덮개(53)는 스터드 볼트(12)에 체결되는 너트(13)가 지지되도록 중앙부에 볼록하게 형성되어 보강패널(20)의 상면(22)과 이격 배치되는 너트지지부(53a)와, 너트지지부(53a)에서 소정 곡률로 하향 경사지게 연장되어 너트지지부(53a)에 탄성을 부여하는 탄성지지부(53b)를 구비할 수 있다.

너트지지부(53a)는 스터드 볼트(12)에 체결되는 너트(13)의 수직하중을 받도록 실질적으로 편평한 면으로 형성될 수 있고, 탄성지지부(53b)는 너트지지부(53a)를 탄력 지지하도록 너트지지부(53a)에서 보강패널(20)의 상면(22)을 향해 하향 경사지게 연장 형성될 수 있다.

탄성지지부(53b)는 너트지지부(53a)와 인접한 부분에서 외곽으로 갈수록 소정곡률 또는 소정의 경사각도로 하향 경사지게 연장될 수 있으며, 외곽을 이루는 자유단부(53c)는 보강패널(20)의 상면(22)에 접촉하도록 마련될 수 있다.

또한 보강패널(20)의 상면(22)과 접촉하는 탄성지지부(53b)의 자유단부(53c)는 보강패널(20)의 상면(22)과 실질적으로 평행하게 연장될 수 있으나, 도시한 바와 같이 탄성지지부(53b)의 연장방향과 반대방향으로 절곡 연장되는 상향벤딩부에 의해 곡선 형상으로 이루어진 곡면접촉부(53d)가 보강패널(20)의 상면(22)에 접촉하도록 마련될 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이 너트(13)의 체결력에 의해 탄성덮개(53)에 수직하중이 가해지는 경우 보강패널(20)과의 접촉부분의 손상을 방지함과 아울러 수직하중의 일부를 횡으로 분산시켜 보강패널(20)에 전달함에 의해 보강패널(20)에 가해지는 하중을 감소시킬 수 있다. 즉 탄성덮개(53)는 스터드 볼트(12)에 체결되는 너트(13)의 체결력에 의해 가해지는 수직하중을 분산시킴과 아울러 판스프링의 기능을 동시에 수행할 수 있어 상대적으로 강성이 약한 볼트관통홀(21) 주변의 보강패널(20)에 가해지는 전단응력을 완화시키게 된다.

다시 도 2 내지 도 4를 참조하면, 하부결합부재(60)는 볼트관통홀(21)에 삽입되는 끼움축(61)과, 끼움축(61)의 하단에서 반경방향 외측으로 확장되어 보강패널(20)의 하면(23)에 지지되는 지지판(63)을 포함한다.

끼움축(61)은 상부결합부재(50)의 결합축(51)을 수용하도록 내부가 빈 중공의 원통형상으로 마련될 수 있고, 결합축(51)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 가지도록 마련될 수 있다. 끼움축(61)이 볼트관통홀(21)에 삽입되는 경우 지지판(63)은 보강패널(20)의 하면(23)에 밀착 지지될 수 있다.

또한 상부결합부재(50)의 결합축(51)과 하부결합부재(60)의 끼움축(61)은 볼트관통홀(21) 내에서 서로 억지끼움되며 슬라이딩 결합될 수 있다. 여기서 끼움축(61)이 결합축(51)을 수용하도록 마련되는 경우에는 끼움축(61)의 외면은 볼트관통홀(21)간의 유격으로 인하여 발생할 수 있는 마찰 접촉을 방지하도록 볼트관통홀(21)의 내면에 밀착될 수 있다.

상부결합부재(50)와 하부결합부재(60)가 억지끼움 결합되는 경우 상하방향의 유동을 방지하도록 결합축(51)과 끼움축(61)에는 서로 슬라이딩 결합되는 경우 각각 그 외면에서 반경방향 외측으로 확장되어 서로 걸림 가능한 걸림돌기(51a,61a)가 마련될 수 있다. 걸림돌기(51a,61a)가 서로 결합되면 상부결합부재(50)와 하부결합부재(60)는 상하 유동이 억제된다. 본 실시 예에서는 걸림돌기(51a,61a)가 외측방향으로 돌출된 형태를 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 걸림돌기(51a,61a)는 내측방향으로 돌출된 형태를 가질 수 있다. 또한 도면에서는 편의를 위해 걸림돌기(51a,61a)의 크기를 과장되게 도시하였으나, 걸림돌기(51a,61a)의 직경 및 크기는 끼움 결합이 용이하도록 적절한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

볼트관통홀(21)에는 끼움축(61)에서 돌출된 걸림돌기(61a)가 걸려 지지되는 걸림홈(25)이 오목하게 마련될 수 있다.

이를 통해 도 5에 도시된 바와 같이 볼트관통홀(21)의 하부에서 하부결합부재(60)의 끼움축(61)이 볼트관통홀(21)에 삽입되어 상부로 슬라이딩 이동되는 경우 걸림돌기(61a)는 걸림홈(25)에 걸려 지지됨에 의해 끼움축(61)은 볼트관통홀(21)에서 상하 유동이 억제된다. 그리고 상부결합부재(50)가 볼트관통홀(21) 상부에서 하부로 슬라이딩 이동하게 되면 결합축(51)은 끼움축(61) 내에 삽입되고, 끼움축(61)에 삽입되는 도중 결합축(51)에 형성된 걸림돌기(51a)가 끼움축(61)의 걸림돌기(61a)의 내측에 결속됨에 의해 상부결합부재(50)와 하부결합부재(60)는 서로 고정되게 된다. 따라서 조립을 위한 많은 시간이 소요되지 않으므로 작업시간 단축에 따른 작업 생산성은 향상된다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상부결합부재와 하부결합부재의 끼움식 결합구조에 대하여 설명한다. 이하에서는 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대하여는 동일한 도면번호를 부여하고, 상세한 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 화물창 단열패널의 고정구조가 설치된 상태를 도시한 단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상부결합부재(50)와 하부결합부재(60)는 억지끼움 결합되는 대신 후크 형태의 결합을 하도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 상부결합부재(50)의 결합축(55)의 단부는 외압에 의해 오므려질 수 있도록 마련되며 보강패널(20)의 하면(23)에 지지되는 지지판(65)의 중앙에 형성되는 후크홈(66)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.

즉 상부결합부재(50)의 결합축(55) 단부측에는 소정 길이로 절개된 슬롯 사이에 형성되는 다수의 탄성 후크(57)를 가질 수 있다. 이러한 다수의 탄성 후크(57)는 결합축(55)의 원주방향을 따라 소정 간격 이격 배치되어 후크홈(66)에 진입하여 걸릴 수 있도록 탄성변형이 가능하게 구비된다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 선체, 12: 스터드 볼트,
13: 너트, 20: 보강패널,
21: 볼트관통홀, 22: 상면,
23: 하면, 25: 걸림홈,
30: 단열패널, 40: 고정구조물,
50: 상부결합부재, 51: 결합축,
53: 탄성덮개, 53a: 너트지지부,
53b: 탄성지지부, 53c: 자유단부,
53d: 곡면접촉부, 60: 하부결합부재,
61: 끼움축, 63: 지지판.

Claims (7)

1. 선체에 단열패널을 고정하기 위한 스터드 볼트가 관통하도록 보강패널에 형성된 볼트관통홀에 결합되는 화물창의 단열패널 고정구조물로서,
   상기 볼트관통홀에 삽입되어 상기 볼트관통홀의 내면을 감싸는 중공의 결합축과, 상기 결합축의 상단에서 외측방향으로 하향 경사지게 연장되어 상기 보강패널의 상면에 접촉하는 탄성덮개를 구비한 상부결합부재;
   상기 보강패널의 하면을 지지하며, 상기 결합축에 결합되는 하부결합부재;를 포함하고,
   상기 스터드 볼트는 상기 결합축을 관통하여 상기 탄성덮개의 상부로 돌출되며, 상기 스터드 볼트에 체결되는 너트는 상기 탄성덮개를 가압하도록 설치되는 화물창의 단열패널 고정구조물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탄성덮개는 상기 너트가 지지되도록 중앙영역에 마련되며 상기 보강패널의 상면과 이격되는 너트지지부와, 상기 너트지지부에서 상기 보강패널의 상면을 향해 연장되어 상기 너트지지부에 탄성을 부여하는 탄성지지부를 포함하는 화물창의 단열패널 고정구조물.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 보강패널의 상면과 접촉하는 상기 탄성지지부의 자유단부는 곡면접촉부를 형성하는 화물창의 단열패널 고정구조물.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 하부결합부재는 상기 볼트관통홀에 삽입되어 상기 결합축과 끼움 결합되는 끼움축과, 상기 끼움축의 하단에서 외측방향으로 확장되어 상기 보강패널의 하면에 밀착되는 지지판을 포함하는 화물창의 단열패널 고정구조물.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 결합축과 상기 끼움축의 외면에는 서로 끼움 결합되는 동안 걸림 가능하도록 돌출 및 함몰 중 어느 하나로 형성되는 걸림돌기가 마련되는 화물창의 단열패널 고정구조물.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 볼트관통홀의 내면에는 상기 걸림돌기가 걸려 지지되는 오목한 형태의 걸림홈이 마련되는 화물창의 단열패널 고정구조물.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 하부결합부재는 상기 보강패널의 하면에 지지되며 중앙에 개구된 후크홈이 형성된 지지판을 포함하고,
   상기 결합축의 단부측에는 상기 후크홈에 걸림 가능하도록 탄성 변형 가능한 다수의 탄성 후크를 구비하는 화물창의 단열패널 고정구조물.

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