KR101591781B1 - 액화가스 저장탱크의 펌프타워 - Google Patents

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윤인수
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양영철
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한국가스공사
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Abstract

액화가스 저장탱크의 내부에 액화가스를 공급하거나 배출시킬 수 있도록 액화가스 저장탱크의 내부에 설치되는 펌프타워가 개시된다.
본 발명의 실시형태에 따른 펌프타워는, 상기 액화가스 저장탱크 내의 액화가스를 배출시키기 위해 사용되는 배출용 파이프와; 하단에 비상용 펌프가 설치되어 있는 비상용 파이프와; 상기 액화가스 저장탱크 내에 액화가스를 공급하기 위한 충전용 파이프와; 상기 펌프타워의 수직방향 변위를 허용하는 한편 수평방향 이동 및 회전을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 서포트; 를 포함한다. 상기 서포트는, 선체 측에 고정되는 하부몸체와, 상기 펌프타워 측에 고정되는 상부몸체와, 상기 하부몸체 및 상기 상부몸체 사이에 개재되는 쐐기부재를 포함한다.

Description

액화가스 저장탱크의 펌프타워 {PUMP TOWER OF LIQUIFIED GAS STORAGE TANK}
본 발명은 액화가스 저장탱크의 내부에 액화가스를 공급하거나 배출시킬 수 있도록 액화가스 저장탱크의 내부에 설치되는 펌프타워에 관한 것이다.
근래, 석유나 석탄에 비해 환경오염의 우려가 적은 청정연료로서의 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 상태로 액화가스 운반선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다.
예를 들어 LNG (Liquefied Natural Gas)나 LPG (Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스는 천연가스 혹은 석유가스를 극저온(LNG의 경우 대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭적으로 감소되므로 저장 및 수송에 매우 적합하다.
LNG 운반선 등의 액화가스 운반선은, 액화가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 이 액화가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 이와 같이 극저온 상태의 액화가스를 저장할 수 있는 저장탱크가 마련된 해양 구조물의 예로서는, 액화가스 운반선 이외에도 LNG RV (Regasification Vessel)와 같은 선박이나, LNG FSRU (Floating Storage and Regasification Unit), LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Off-loading), BMPP (Barge Mounted Power Plant), FSPP (Floating and Storage Power Plant)와 같은 플랜트 등을 들 수 있다.
LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 액화천연가스 운반선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이다. LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 구조물이고, LNG FPSO는 채굴된 천연가스를 해상에서 정제한 후 직접 액화시켜 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 구조물이다. 그리고 BMPP는 바지선에 발전설비를 탑재하여 해상에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 구조물이며, FSPP는 해상에 부유된 구조물에 발전설비와 저장탱크를 탑재하여 전기를 생산하는 해상 플랜트이다.
이와 같이, LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU, BMPP, FSPP 등의 해양 구조물 내에는 액체화물인 LNG를 극저온 상태로 저장하기 위한 저장탱크가 설치되어 있다.
이 저장탱크는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는지 여부에 따라 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 분류할 수 있다. 통상 멤브레인형 저장탱크는 GT NO 96형과 TGZ Mark Ⅲ형으로 나눠지며, 독립탱크형 저장탱크는 MOSS형과 IHI-SPB형으로 나눠진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크(10)의 내부, 특히 저장탱크(10)의 전방벽(12) 부근에는, 액화가스를 저장탱크(10)의 내부로 공급하여 저장하거나, 저장된 액화가스를 저장탱크(10)의 외부로 배출하기 위해 펌프타워(20)가 설치된다. 액화가스 저장탱크(10)의 크기에 따라 달라지긴 하지만, 펌프타워(20)는 일반적인 액화가스 운반선의 경우 약 30m 정도의 높이를 가지는 대형구조물이다.
종래의 펌프타워(20)는, 운항중 선박의 운동에 의한 액화가스의 유동에 견딜 수 있도록, 대략 삼각기둥 형태를 이루고 있다. 삼각기둥의 각 모서리 부분에는 평면에서 볼 때 대략 삼각형을 이루도록 파이프(21, 22, 23)들이 배치되어 있으며, 각각의 파이프(21, 22, 23) 사이는 강도를 보강하기 위하여 파이프들을 서로 연결하여 지지하는 보강재(25)들이 설치되어 있다.
더욱 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 대략 삼각형을 이루는 3개의 파이프는, 하단에 배출펌프(도시생략)가 설치되어 저장탱크(10) 내의 액화가스를 배출시키기 위해 사용되는 2개의 배출용 파이프(Discharge Pipe)(21, 22)와, 하단에 비상용 펌프(도시생략)가 설치되어 있는 1개의 비상용 파이프(Emergency Pipe)(23)를 포함한다. 이들 3개의 파이프 이외에, 저장탱크(10) 내에 액화가스를 공급하기 위한 충전용 파이프(Filling Pipe)(24)는 통상 비상용 파이프(23)에 인접하여 설치된다.
이와 같은 구조의 펌프타워(20)는, 저장탱크(10)의 열변형으로 인한 치수변화에 대응하기 위해, 펌프타워의 상단이 저장탱크(10)의 상부에 매달리듯이 설치되고 저장탱크의 바닥에 직접 고정되지는 않는다. 펌프타워(20)의 하단은, 저장탱크(10)의 바닥에 설치된 서포트에 의해 수평방향으로의 움직임만이 제한되고, 상하방향의 변위는 가능하도록, 이 서포트에 연결되어 있다.
그런데, 선체의 흔들림, 저장된 유체의 유동 등으로 인하여, 펌프타워(20)에는 다양한 방향에서의 외력이 작용하므로, 고정되지 않은 펌프타워의 하단을 서포트에 의해 안정적으로 지지할 수 있도록, 서포트에 대한 연구가 지속적으로 이루어질 필요가 있다.
이러한 점을 감안하여 이루어진 본 발명은, 펌프타워의 상단만이 저장탱크의 상부에 고정된 상태에서, 외력에 의해 진자와 같은 방식으로 흔들리거나 비틀림에 의해 펌프타워의 하단이 회전하는 경우에도 서포트에 의해 안정적으로 지지될 수 있는 액화가스 저장탱크의 펌프타워를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 내부에 액화가스를 공급하거나 배출시킬 수 있도록 액화가스 저장탱크의 내부에 설치되는 펌프타워로서, 하단에 배출펌프가 설치되어 상기 액화가스 저장탱크 내의 액화가스를 배출시키기 위해 사용되는 배출용 파이프와; 하단에 비상용 펌프가 설치되어 있는 비상용 파이프와; 상기 액화가스 저장탱크 내에 액화가스를 공급하기 위한 충전용 파이프와; 상기 배출용 파이프, 상기 비상용 파이프, 및 상기 충전용 파이프를 서로 연결하는 보강재와; 상기 펌프타워의 수직방향 변위를 허용하는 한편 수평방향 이동 및 회전을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 서포트; 를 포함하며, 상기 서포트는, 선체 측에 고정되는 하부몸체와, 상기 펌프타워 측에 고정되는 상부몸체와, 상기 하부몸체 및 상기 상부몸체 사이에 개재되는 쐐기부재를 포함하는, 펌프타워가 제공된다.
상기 하부몸체는, 선체의 바닥면에 장착되는 제1 하부몸체와, 상기 제1 하부몸체로부터 위쪽으로 연장하는 제2 하부몸체를 포함할 수 있다.
상기 제1 하부몸체는 상기 액화가스 저장탱크의 단열 및 밀봉방벽 내에 매립될 수 있다.
상기 제1 하부몸체 및 상기 제2 하부몸체는 중공으로 형성되고, 상기 제1 하부몸체 및 상기 제2 하부몸체 중 적어도 하나는 내부에 단열재가 충전될 수 있다.
상기 제1 하부몸체는 방사상으로 형성되는 복수개의 리브에 의해 상기 바닥면에 안정적으로 고정될 수 있다.
또는, 상기 제1 하부몸체는 중공의 절두원추 형상을 가지며, 내부에 단열재가 충전될 수 있다.
상기 상부몸체는, 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 형태를 갖도록 경사진 표면을 포함할 수 있다.
상기 제2 하부몸체는 상기 상부몸체 내에 삽입되고, 상기 쐐기부재는 상기 제2 하부몸체와 상기 상부몸체 사이에 위치될 수 있다.
상기 쐐기부재는 일측이 좁고 타측이 넓은 형상을 가지며, 좁은 쪽이 아래를 향하도록 상기 하부몸체와 상기 상부몸체 사이에 배치될 수 있다.
상기 펌프타워는, 상기 쐐기부재의 이탈을 방지하고, 상기 쐐기부재가 상기 상부몸체와 상기 하부몸체 사이로 삽입되는 방향으로 상기 쐐기부재를 가압할 수 있도록 상기 상부몸체에 결합되는 덮개부재를 더 포함할 수 있다.
상기 덮개부재와 상기 상부몸체는 볼트 및 너트에 의해 결합되고, 상기 볼트의 머리부와 상기 덮개부재 사이에는 스프링 와셔가 개재될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크의 내부에 액화가스를 공급하거나 배출시킬 수 있도록 액화가스 저장탱크의 내부에 설치되는 펌프타워로서, 상기 펌프타워의 수직방향 변위를 허용하는 한편 회전을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 회전방지 서포트와; 상기 펌프타워의 수직방향 변위를 허용하는 한편 수평방향 이동을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 수평이동방지 서포트; 를 포함하며, 상기 회전방지 서포트 및 상기 수평이동방지 서포트는, 선체 측에 고정되는 하부몸체와, 상기 펌프타워 측에 고정되는 상부몸체와, 상기 하부몸체 및 상기 상부몸체 사이에 개재되는 쐐기부재를 각각 포함하는, 펌프타워가 제공된다.
상기 회전방지 서포트의 하부몸체는, 선체의 바닥면에 장착되고 상기 액화가스 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽과 동일한 높이를 갖는 제1 하부몸체와, 상기 제1 하부몸체로부터 연장하는 제2 하부몸체를 포함할 수 있다.
상기 제1 하부몸체는 원통 형상을 갖고, 상기 제2 하부몸체는 사각통 형상을 가질 수 있다.
또는, 상기 제1 하부몸체는 절두원추 형상을 갖고, 상기 제2 하부몸체는 평평한 면이 마주보도록 형성된 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 회전방지 서포트의 상부몸체는 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 사각통 형상을 갖도록 좌측 및 우측 경사면을 포함할 수 있다.
상기 회전방지 서포트의 상부몸체의 내부에는 상기 제2 하부몸체가 삽입되고, 상기 쐐기부재는 상기 좌측 및 우측 경사면과 상기 제2 하부몸체 사이로 삽입되는 방향으로 탄성적으로 가압되는 상태로 개재될 수 있다.
상기 수평이동방지 서포트의 하부몸체는, 선체의 바닥면에 장착되고 상기 액화가스 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽과 동일한 높이를 갖는 제1 하부몸체와, 상기 제1 하부몸체로부터 연장하는 제2 하부몸체를 포함할 수 있다.
상기 제1 하부몸체 및 상기 제2 하부몸체는 원통 형상을 가질 수 있다.
또는, 상기 제1 하부몸체는 절두원추 형상을 갖고, 상기 제2 하부몸체는 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 수평이동방지 서포트의 상부몸체는 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 절두원추 형상을 갖도록 경사진 내주면을 포함할 수 있다.
상기 수평이동방지 서포트의 상부몸체의 내부에는 상기 제2 하부몸체가 삽입되고, 상기 쐐기부재는 상기 내주면과 상기 제2 하부몸체 사이로 삽입되는 방향으로 탄성적으로 가압되는 상태로 개재될 수 있다.
상기 쐐기부재는 복수개가 서로 간격을 두고 원형으로 배열될 수 있다.
상기 상부몸체의 상단에는 상기 쐐기부재의 이탈을 방지하는 덮개부재가 볼트 및 너트에 의해 결합되며, 상기 볼트는 상기 쐐기부재들 사이에 위치하여 상기 쐐기부재들 사이의 간격이 유지되도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화가스를 저장할 수 있는 액화가스 저장탱크로서, 수용되어 있는 액화가스의 누출을 방지하고 외부로부터의 열전달을 차단하기 위해 설치되는 밀봉 및 단열방벽과; 상기 액화가스 저장탱크 내의 액화가스를 배출시키거나 상기 액화가스 저장탱크 내로 액화가스를 공급하기 위해 사용되는 파이프들을 포함하는 펌프타워와; 상기 펌프타워가 고정될 수 있도록 상기 액화가스 저장탱크의 상부에 형성되는 리퀴드돔; 을 포함하며, 상기 펌프타워는, 수직방향 변위를 허용하는 한편 수평방향 이동 및 회전을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 서포트를 포함하며, 상기 서포트는, 선체 측에 고정되는 하부몸체와, 상기 펌프타워 측에 고정되는 상부몸체와, 상기 하부몸체 및 상기 상부몸체 사이에 개재되는 쐐기부재를 포함하는, 액화가스 저장탱크가 제공된다.
본 발명에 따르면, 펌프타워의 상단만이 저장탱크의 상부에 고정된 상태에서, 외력에 의해 진자와 같은 방식으로 흔들리거나 비틀림에 의해 펌프타워의 하단이 회전하는 경우에도 서포트에 의해 안정적으로 지지될 수 있는 액화가스 저장탱크의 펌프타워가 제공될 수 있다.
본 발명의 펌프타워에 의하면, 서포트의 내부에 배치되는 쐐기 부재에 의해 펌프타워의 흔들림이나 회전으로 인한 변위를 흡수할 수 있어, 액화가스 저장탱크의 내부에 매달리도록 설치된 펌프타워에 작용하는 응력을 감소시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 펌프타워가 설치된 액화가스 저장탱크의 일부 사시도,
도 2는 종래의 펌프타워가 설치된 액화가스 저장탱크의 일부 평단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 펌프타워가 설치된 액화가스 저장탱크의 일부 측단면도,
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 펌프타워가 설치된 액화가스 저장탱크의 일부 정단면도,
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 펌프타워가 설치된 액화가스 저장탱크의 리퀴드돔(liquid dome) 부분의 평면도,
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 펌프타워의 평단면도,
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 펌프타워의 하단 일부를 도시하는 측면도,
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 회전방지 서포트의 도 7의 선 A-A를 따라 취해진 단면도,
도 9는 도 8의 회전방지 서포트의 분해도,
도 10은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트의 도 7의 선 B-B를 따라 취해진 단면도,
도 11은 도 10의 수평이동방지 서포트의 분해도,
도 12는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전방지 서포트의 도 8과 유사한 단면도,
도 13은 도 12의 회전방지 서포트의 분해도,
도 14는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트의 도 10과 유사한 단면도, 그리고
도 15는 도 14의 수평이동방지 서포트의 분해도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프타워가 설치된 액화가스 저장탱크의 일부, 즉 펌프타워가 설치된 부분만을 부분적으로 도시한 측단면도 및 정단면도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 액화가스 저장탱크의 측단면도는 액화가스 저장탱크의 펌프타워가 설치된 부분을 선체의 좌현측에서 바라본 도면이고, 도 4에 도시된 액화가스 저장탱크의 정단면도는 액화가스 저장탱크의 펌프타워가 설치된 부분을 선체의 전방에서 바라본 도면이다.
또, 도 5에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프타워가 설치된 액화가스 저장탱크의 리퀴드돔(liquid dome) 부분만을 부분적으로 도시한 평면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 3의 A-A 선을 따라 취해진 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프타워의 평단면도가 도시되어 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 특히 LNG, LPG 등과 같이 극저온에서 액화되는 탄화수소성분을 포함하는 액체화물을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 또, 액화가스 저장탱크(10)는, LNG와 같은 극저온 액체화물을 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열방벽을 갖는 독립형 탱크 또는 멤브레인형 탱크일 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 액화가스 저장탱크(10)는 선체의 내부표면(즉, 저장탱크를 형성하기 위하여 선체에 설치되는 내부벽(2)의 내부표면)에 밀봉 및 단열방벽(15)을 적층시켜 만들어지는 멤브레인형 탱크인 것으로 예시되어 있지만, 이것으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
밀봉 및 단열방벽(15)은, 저장탱크(10)의 내부에 수용되어 있는 액화가스의 누출을 방지하고 외부로부터의 열전달을 차단하기 위해, 저장탱크(10)의 모든 방향의 내부벽, 즉 전방벽, 후방벽, 좌측벽, 우측벽, 상부벽 및 하부벽에 모두 적층 설치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프타워(30)가 설치된 액화가스 저장탱크(10)는 해양 구조물의 선체 내에 설치될 수 있다. 본 명세서에서 해양 구조물이란, LNG 운반선(LNG carrier)과 같은 각종 액화가스 운반선, LNG RV (LNG Regasification Vessel) 등의 선박을 비롯하여, LNG FPSO (LNG Floating, Production, Storage and Off-loading), Oil FPSO, LNG FSRU (LNG Floating Storage and Regasification Unit), LNG FRU (LNG Floating and Regasification Unit), BMPP (Barge Mounted Power Plant), FSPP (Floating and Storage Power Plant) 등의 플랜트까지도 모두 포함하는 개념이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프타워(30)는, 4개의 파이프들이 각각 모서리에 배치되어 있는 사각기둥 형태를 갖는다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 대략 사각기둥 형태를 갖는 펌프타워(30)는, 하단에 배출펌프(31a, 32a)가 각각 설치되어 저장탱크(10) 내의 액화가스를 배출시키기 위해 사용되는 2개의 배출용 파이프(Discharge Pipe)(31, 32)와, 하단에 비상용 펌프(도시생략)가 설치되어 있는 1개의 비상용 파이프(Emergency Pipe)(33)와, 저장탱크(10) 내에 액화가스를 공급하기 위한 충전용 파이프(Filling Pipe)(34)가 각각 모서리에 배치되어 있다. 각각의 파이프(31, 32, 33, 34)는 수평방향으로 연장하는 보강재(35)에 의해 서로 연결된다.
본 발명의 실시형태에 따른 펌프타워(30)의 상단은 리퀴드돔(Liquid Dome) (17)에 고정되어 있고, 하단은 수평이동방지 서포트(40) 및 회전방지 서포트(50)에 의해 수평방향으로의 이동 및 회전만이 규제되도록 설치되고 상하방향의 이동은 제한되지 않는다. 이와 같이 펌프타워(30)의 하단은 저장탱크(10)의 바닥에 고정적으로 설치되지 않으므로, 액화가스의 저장 및 배출로 인해 펌프타워가 열변형을 일으켜 전체 길이가 변화하는 것이 허용될 수 있다.
전술한 바와 같이 펌프타워(30)의 상단은 리퀴드돔(17)에 고정되어 있으므로, 펌프타워가 수평방향으로 이동한다는 표현은 펌프타워의 하단이 저장탱크의 변형이나 액화가스의 유동에 의해 마치 진자와 같이 흔들리는 상태를 의미하며, 펌프타워가 회전한다는 표현은 펌프타워의 상단이 고정된 채로 펌프타워의 하단이 회전하여 전체적으로는 펌프타워가 비틀리는 상태를 의미한다.
펌프타워(30)에는 전술한 바와 같은 파이프들 이외에도, 액화가스 일부를 추출하여 성분을 분석할 수 있도록 설치되는 샘플링 파이프나, 각종 전장용 케이블 웨이 등이 부착될 수 있는데, 이는 종래와 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략한다.
액화가스 저장탱크(10) 내에 저장되어 있는 액화가스의 유동시, 유동저항을 최소화하기 위해 보강재(35)는 폭에 비해 높이가 낮은 형상을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따르면, 보강재(35)는 파이프(31, 32, 33, 34)들을 연결하기 위해서 수평방향으로만 연장하고, 비스듬하게 설치되지는 않는다. 비스듬한 방향으로 설치되는 보강재를 생략하여 펌프타워에 가해지는 액화가스의 유동저항을 최소화할 수 있다.
파이프(31, 32, 33, 34)들을 연결하기 위해 2개의 파이프 사이에 각각 하나의 보강재(35)가 설치되며, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 4개의 보강재(35)가 한 조를 이루어, 평면에서 볼 때 4개의 파이프를 꼭지점으로 하고 4개의 보강재(35)를 변으로 하는 사각형이 형성된다. 즉, 4개의 보강재(35)들은 대략 수평면상으로 부착된다.
펌프타워(30)의 하단 부분에는 강도보강과 수평이동방지 서포트(40) 및 회전방지 서포트(50)와의 협력을 위해 보강재가 좀 더 촘촘히 설치될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 펌프타워(30)의 하단 부분에는, 액화가스 저장탱크(10)의 바닥에 설치되어 펌프타워(30)의 수평방향 이동을 방지하는 수평이동방지 서포트(40)와 협력하기 위해, 펌프타워의 폭방향 수평으로 연장하는 제1 폭방향 보강재(36a)와, 수평이동방지 서포트(40)로부터 방사상 수평으로 연장하는 제1 및 제2 방사상 보강재(36b, 36c)가 설치된다.
또한, 예를 들어, 펌프타워(30)의 하단 부분에는, 액화가스 저장탱크(10)의 바닥에 설치되어 펌프타워(30)가 수평이동방지 서포트(40)를 중심으로 회전하는 것을 방지하는 회전방지 서포트(50)와 협력하기 위해, 펌프타워의 폭방향 수평으로 연장하는 제2 폭방향 보강재(36d)가 설치된다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 펌프타워(30)는, 총 4개의 파이프(21, 22, 23, 24)가 평면도에서 볼 때 대략 사각형을 이루도록 배열되어, 전체적으로 대략 사각기둥 형태를 이룬다. 그에 따라, 선체의 좌우현방향으로 액화가스가 유동할 때의 유로면적과 선체의 전후방향으로 액화가스가 유동할 때의 유로면적이 크게 달라지지 않아, 특정 방향으로 액화가스가 유동할 때 펌프타워에 큰 유동하중이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
또, 액화가스의 유동방향이 변화해도 펌프타워에 가해지는 유동하중이 대략 일정한 수준으로 유지될 수 있어, 최대 유동하중을 감안하여 필요 이상으로 펌프타워를 보강할 필요가 없게 된다. 그에 따라 펌프타워를 형성하는 파이프들 사이를 연결하여 펌프타워를 보강하는 보강재를 적게 사용하여도 필요한 수준의 강도를 확보할 수 있게 된다.
이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여, 상단이 저장탱크(10)에 고정되도록 설치된 펌프타워(30)의 수평방향으로의 이동 및 회전을 제한하기 위해 설치되는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(40) 및 회전방지 서포트(50)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.
도 7에는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(40) 및 회전방지 서포트(50)가 위치되는 펌프타워의 하단 일부를 부분적으로 도시하는 측면도가 도시되어 있다. 도 8 및 도 9에는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 회전방지 서포트(50)의 단면도 및 분해도가 도시되어 있고, 도 10 및 도 11에는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(40)의 단면도 및 분해도가 도시되어 있다.
전술한 바와 같이, 액화가스의 저장 및 배출로 인해 펌프타워가 열변형을 일으켜 전체 길이가 변화하는 것이 허용될 수 있도록, 펌프타워(30)의 하단은 저장탱크(10)의 바닥에 고정적으로 설치되지 않는다. 본 명세서에서, 펌프타워가 수평방향으로 이동한다는 표현은 펌프타워의 하단이 저장탱크의 변형이나 액화가스의 유동에 의해 마치 진자와 같이 흔들리는 상태를 의미하며, 펌프타워가 회전한다는 표현은 펌프타워의 상단이 고정된 채로 펌프타워의 하단이 회전하여 전체적으로는 펌프타워가 비틀리는 상태를 의미한다.
펌프타워의 하단 부분을 우현 측에서 바라본 도 7을 참조하면, 수평이동방지 서포트(40) 및 회전방지 서포트(50)는, 저장탱크(10)의 밀봉 및 단열방벽(15)을 통과하여, 선체를 구성하는 바닥면(14) 상에 설치됨을 알 수 있다. 또한, 펌프타워를 좌현 측에서 바라본 도 3에도 도시된 바와 같이, 수평이동방지 서포트(40)는 회전방지 서포트(50)에 비해 선수 측에 배치되어 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에 따른 회전방지 서포트(50)는, 선체의 일부를 구성하는 바닥면(14) 상에 고정적으로 장착되는 하부몸체(51)와, 펌프타워(30)에 고정적으로 장착되는 상부몸체(53)와, 이 상부몸체(53) 및 하부몸체(51) 사이에 개재되는 쐐기부재(54)를 포함한다.
회전방지 서포트(50)의 하부몸체(51)는 예를 들어 중공의 통 형상을 가지며, 내부에는 단열재가 충전될 수 있다. 더욱 상세하게는, 하부몸체(51)는, 선체의 바닥면(14)에 직접 장착되고 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽(15)과 대략 동일한 높이를 갖는 중공의 제1 하부몸체(51a)와, 이 제1 하부몸체(51a)로부터 위쪽으로 연장하는 중공의 제2 하부몸체(51b)를 포함할 수 있다.
제1 하부몸체(51a)의 내부에는 예컨대 글래스 울 등의 단열재가 충전되고, 제2 하부몸체(51b)의 내부에는 예컨대 폴리우레탄 폼 등의 단열재가 충전될 수 있다. 제1 하부몸체(51a)는 대략 원통 형상을 가지고, 제2 하부몸체(51b)는 회전방지를 위해 대략 사각통 형상을 가질 수 있다. 제1 하부몸체(51a)는 방사상으로 형성되는 복수개의 리브(51c)에 의해 선체 구조물인 바닥면(14)에 더욱 안정적으로 고정될 수 있다. 제1 하부몸체(51a)와 제2 하부몸체(51b) 사이에는, 각각의 내부공간이 서로 연통하지 않도록 칸막이(51d)가 설치될 수 있다.
회전방지 서포트(50)의 상부몸체(53)는 예를 들어 사각통 형상을 가지며, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 선체의 선수 혹은 선미에서 볼 때 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 사다리꼴 형태를 갖도록 상부몸체(53)의 좌우측에는 좌측 및 우측 경사면(53a, 53b)이 형성된다.
상부몸체(53)는 펌프타워(30)에 고정되어 펌프타워(30)와 함께 변위된다. 상부몸체(53)를 펌프타워(30)에 고정시키기 위해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 펌프타워(30)의 하단에 설치되는 보강재(예컨대 수평방향 보강재(35) 및 제2 폭방향 보강재(36d) 등)에 상부몸체(53)를 용접 등에 의해 고정시킬 수 있다. 상부몸체(53)는 복수개의 리브(53c)에 의해 펌프타워(30) 측에 더욱 안정적으로 고정될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상부몸체(53)는 연결부재(53d)를 통해 펌프타워(30)의 보강재에 간접적으로 고정될 수 있다. 물론, 연결부재(53d)를 사용하지 않고 상부몸체(53)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시킬 수도 있다. 또는, 더욱 확실한 고정을 위해, 상부몸체(53)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시키는 동시에 연결부재(53d)를 통해 상부몸체(53)를 간접적으로 펌프타워(30)에 고정시킬 수도 있다.
상부몸체(53)의 내부에는 하부몸체(51)의 제2 하부몸체(51b) 부분이 삽입될 수 있다. 상부몸체(53)의 좌측 및 우측 경사면(53a, 53b)과 하부몸체(51)의 제2 하부몸체(51b) 사이에는 쐐기부재(54)가 각각 개재된다. 쐐기부재(54)는 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 형상을 갖는다.
상부몸체(53)의 위쪽 개구를 통한 쐐기부재(54)의 이탈을 방지하고, 쐐기부재(54)가 상부몸체(53)와 하부몸체(51) 사이로 삽입되는 방향으로 이 쐐기부재(54)를 가압할 수 있도록, 상부몸체(53)의 상단에는 덮개부재(55)가 결합된다. 덮개부재(55)는 대략 사각의 판 형상을 가질 수 있다.
덮개부재(55)와 상부몸체(53)는 볼트(56a) 및 너트(56b)에 의해 결합될 수 있고, 이를 위해 상부몸체(53)의 상단에는 플랜지가 형성될 수 있다. 볼트(56a)와 너트(56b)의 체결이 완료된 후, 너트(56b)는 예컨대 용접에 의해 볼트(56a)에 부착될 수 있다.
볼트(56a)의 머리부와 덮개부재(55) 사이에는 스프링 와셔(57)가 개재될 수 있다. 본 실시예에서는 극저온 환경에서의 신뢰성을 향상시키기 위해 스프링 와셔(57)가 사용되고 있지만, 이 스프링 와셔(57)는 와셔 이외의 탄성을 가지는 부재로 대체될 수 있다.
본 실시예의 회전방지 서포트(50)에 따르면, 선체에 고정되는 하부몸체(51)와 펌프타워(30)에 고정되는 상부몸체(53) 사이에 쐐기부재(54)가 개재되어 있기 때문에, 쐐기부재(54)의 위치가 변화됨으로써, 열변형으로 인하여 또는 펌프타워(30)의 수평방향 이동 및 회전으로 인하여 하부몸체(51)와 상부몸체(53) 사이의 거리가 변화하는 것에 대응할 수 있게 된다. 즉, 하부몸체(51)와 상부몸체(53) 사이의 간격이 넓어지면 쐐기부재(54)가 아래로 이동하고, 반대로 하부몸체(51)와 상부몸체(53) 사이의 간격이 좁아지면 쐐기부재(54)가 위로 이동함으로써, 펌프타워(30)의 상하방향 변위는 허용하는 동시에 수평방향 변위, 예컨대 펌프타워의 회전은 제한할 수 있게 된다.
또한, 쐐기부재(54)를 덮개부재(55)에 의해 가압하되, 스프링 와셔(57)에 의해 탄성적으로 쐐기부재(54)를 가압하기 때문에, 쐐기부재(54)의 변위를 방해하지 않을 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(40)의 구성 및 작용을 설명한다. 본 실시형태에 따르면, 수평이동방지 서포트(40)는 그 형상에 있어서 전술한 회전방지 서포트(50)와 다소 차이점이 존재하지만, 그 원리 및 작용은 유사함을 알 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(40)는, 선체의 일부를 구성하는 바닥면(14) 상에 고정적으로 장착되는 하부몸체(41)와, 펌프타워(30)에 고정적으로 장착되는 상부몸체(43)와, 이 상부몸체(43) 및 하부몸체(41) 사이에 개재되는 쐐기부재(44)를 포함한다.
수평이동방지 서포트(40)의 하부몸체(41)는 예를 들어 중공의 원통 형상을 가지며, 내부에는 단열재가 충전될 수 있다. 더욱 상세하게는, 하부몸체(41)는, 선체의 바닥면(14)에 직접 장착되고 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽(15)과 대략 동일한 높이를 갖는 중공의 제1 하부몸체(41a)와, 이 제1 하부몸체(41a)로부터 위쪽으로 연장하는 중공의 제2 하부몸체(41b)를 포함할 수 있다.
제1 하부몸체(41a)의 내부에는 예컨대 글래스 울 등의 단열재가 충전되고, 제2 하부몸체(41b)의 내부에는 예컨대 폴리우레탄 폼 등의 단열재가 충전될 수 있다. 제1 하부몸체(41a) 및 제2 하부몸체(41b)는 대략 원통 형상을 가질 수 있다. 수평이동방지 서포트(40)는 전방위에 걸쳐서 수평이동을 방지하기 위한 것이므로, 회전방지 서포트(50)의 제2 하부몸체(51b) 및 상부몸체(53)가 대략 사각통 형상을 가지는 것과는 달리, 수평이동방지 서포트(40)의 제2 하부몸체(41b) 및 상부몸체(43)는 대략 원통 형상을 갖는다. 제1 하부몸체(41a)는 방사상으로 형성되는 복수개의 리브(41c)에 의해 선체 구조물인 바닥면(14)에 더욱 안정적으로 고정될 수 있다. 제1 하부몸체(41a)와 제2 하부몸체(41b) 사이에는, 각각의 내부공간이 서로 연통하지 않도록 칸막이(41d)가 설치될 수 있다.
수평이동방지 서포트(40)의 상부몸체(43)는 예를 들어 원통 형상을 가지며, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 측면에서 볼 때 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 절두원추(frustoconical) 형태를 갖도록 상부몸체(43)에는 경사진 내주면(43a)이 형성된다.
상부몸체(43)는 펌프타워(30)에 고정되어 펌프타워(30)와 함께 변위된다. 상부몸체(43)를 펌프타워(30)에 고정시키기 위해서, 도 6에 도시된 바와 같이, 펌프타워(30)의 하단에 설치되는 보강재(예컨대 수평방향 보강재(35) 및 제1 폭방향 보강재(36a) 등)에 상부몸체(43)를 용접 등에 의해 고정시킬 수 있다. 상부몸체(43)는 복수개의 리브(43c)에 의해 펌프타워(30) 측에 더욱 안정적으로 고정될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상부몸체(43)는 연결부재(43d)를 통해 펌프타워(30)의 보강재에 간접적으로 고정될 수 있다. 물론, 연결부재(43d)를 사용하지 않고 상부몸체(43)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시킬 수도 있다. 또는, 더욱 확실한 고정을 위해, 상부몸체(43)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시키는 동시에 연결부재(43d)를 통해 상부몸체(43)를 간접적으로 펌프타워(30)에 고정시킬 수도 있다.
상부몸체(43)의 내부에는 하부몸체(41)의 제2 하부몸체(41b) 부분이 삽입될 수 있다. 상부몸체(43)의 내주면(43a)과 하부몸체(41)의 제2 하부몸체(41b) 사이에는 쐐기부재(44)가 각각 개재된다. 쐐기부재(44)는 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 테이퍼 형상을 갖는 동시에, 대략 원형인 상부몸체(43)의 내주면(43a)과 하부몸체(41)의 제2 하부몸체(41b) 사이에 개재될 수 있도록 만곡된 형상을 갖는다.
회전방지 서포트(50)에서 쐐기부재(54)는 좌우측에 각각 하나씩 위치되었지만, 수평이동방지 서포트(40)에서 쐐기부재(44)는 복수개가 서로 간격을 두고 원형으로 배열된다. 예를 들어, 동일한 곡률을 가지는 8개의 쐐기부재(44)가 원형으로 배열될 수 있다.
상부몸체(43)의 위쪽 개구를 통한 쐐기부재(44)의 이탈을 방지하고, 쐐기부재(44)가 상부몸체(43)와 하부몸체(41) 사이로 삽입되는 방향으로 이 쐐기부재(44)를 가압할 수 있도록, 상부몸체(43)의 상단에는 덮개부재(45)가 결합된다. 덮개부재(45)는 대략 링 형상을 가질 수 있다.
덮개부재(45)와 상부몸체(43)는 볼트(46a) 및 너트(46b)에 의해 결합될 수 있고, 이를 위해 상부몸체(43)의 하단에는 플랜지가 형성될 수 있다. 볼트(46a)와 너트(46b)의 체결이 완료된 후, 너트(46b)는 예컨대 용접에 의해 볼트(46a)에 부착될 수 있다.
쐐기부재(44)들 사이에 볼트(46a)가 각각 하나씩 위치하도록 볼트(46a)와 쐐기부재(44)는 번갈아 배열된다. 볼트(46a)는 복수의 쐐기부재(44)들 사이의 간격을 유지하는 역할을 수행할 수 있다.
볼트(46a)의 머리부와 덮개부재(45) 사이에는 스프링 와셔(47)가 개재될 수 있다. 본 실시예에서는 극저온 환경에서의 신뢰성을 향상시키기 위해 스프링 와셔(47)가 사용되고 있지만, 이 스프링 와셔(47)는 와셔 이외의 탄성을 가지는 부재로 대체될 수 있다.
본 실시예의 수평이동방지 서포트(40)에 따르면, 선체에 고정되는 하부몸체(41)와 펌프타워(30)에 고정되는 상부몸체(43) 사이에 쐐기부재(44)가 개재되어 있기 때문에, 쐐기부재(44)의 위치가 변화됨으로써, 열변형으로 인하여 또는 펌프타워(30)의 수평방향 이동 및 회전으로 인하여 하부몸체(41)와 상부몸체(43) 사이의 거리가 변화하는 것에 대응할 수 있게 된다. 즉, 하부몸체(41)와 상부몸체(43) 사이의 간격이 넓어지면 쐐기부재(44)가 아래로 이동하고, 반대로 하부몸체(41)와 상부몸체(43) 사이의 간격이 좁아지면 쐐기부재(44)가 위로 이동함으로써, 펌프타워(30)의 상하방향 변위는 허용하는 동시에 수평방향 변위는 제한할 수 있게 된다.
또한, 쐐기부재(44)를 덮개부재(45)에 의해 가압하되, 스프링 와셔(47)에 의해 탄성적으로 쐐기부재(44)를 가압하기 때문에, 쐐기부재(44)의 변위를 방해하지 않을 수 있다.
이하, 도 12 내지 도 15를 참조하여, 상단이 저장탱크(10)에 고정되도록 설치된 펌프타워(30)의 수평방향으로의 이동 및 회전을 제한하기 위해 설치되는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(140) 및 회전방지 서포트(150)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.
도 12 및 도 13에는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 회전방지 서포트(150)의 단면도 및 분해도가 도시되어 있고, 도 14 및 도 15에는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(140)의 단면도 및 분해도가 도시되어 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 회전방지 서포트(150)는, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 선체의 일부를 구성하는 바닥면(14) 상에 고정적으로 장착되는 하부몸체(151)와, 펌프타워(30)에 고정적으로 장착되는 상부몸체(153)와, 이 상부몸체(153) 및 하부몸체(151) 사이에 개재되는 쐐기부재(154)를 포함한다.
회전방지 서포트(150)의 하부몸체(151)는 예를 들어 대략 중공의 원추 형상을 가지며, 내부에는 단열재가 충전될 수 있다. 더욱 상세하게는, 하부몸체(151)는, 선체의 바닥면(14)에 직접 장착되고 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽(15)과 대략 동일한 높이를 갖는 중공의 제1 하부몸체(151a)와, 이 제1 하부몸체(151a)로부터 위쪽으로 연장하는 중공의 제2 하부몸체(151b)를 포함할 수 있다.
제1 하부몸체(151a)는 대략 절두원추 형상을 가질 수 있고, 제1 하부몸체(151a)의 내부에는 예컨대 글래스 울 등의 단열재가 충전될 수 있다. 또, 제2 하부몸체(151b)는 한 쌍의 평평한 측면을 가지는 대략 원통 형상을 가질 수 있고, 제2 하부몸체(151b)의 내부에는 예컨대 폴리우레탄 폼 등의 단열재가 충전될 수 있다. 혹은, 제2 하부몸체(151b)의 내부는 단열재 없이 비어있는 상태로 유지될 수 있다.
제2 하부몸체(151b)의 평평한 측면에는 후술하는 바와 같이 쐐기부재(154)가 맞닿도록 배치되며, 쐐기부재(154)와 맞닿는 부분을 보호하는 동시에 윤활 기능을 수행하기 위해 보호부재(151e)가 부착될 수 있다. 제1 하부몸체(151a)와 제2 하부몸체(151b) 사이에는, 각각의 내부공간이 서로 연통하지 않도록 칸막이(151d)가 설치될 수 있다.
전술한 제1 실시형태에 따른 회전방지 서포트(50)의 경우, 방사상으로 형성되는 복수개의 리브(51c)에 의해 선체 구조물인 바닥면(14)에 제1 하부몸체(51a)가 더욱 안정적으로 고정될 수 있도록 형성되었지만, 본 제2 실시형태의 회전방지 서포트(150)의 경우에는 제1 하부몸체(151a)가 절두원추 형상을 가져 바닥면(14)에 안정적으로 고정될 수 있다.
회전방지 서포트(150)의 상부몸체(153)는 예를 들어 사각통 형상을 가지며, 도 12에 도시된 바와 같이 선체의 선수 혹은 선미에서 볼 때 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 사다리꼴 형태를 갖도록 상부몸체(153)의 좌우측에는 좌측 및 우측 경사면(153a, 153b)이 형성된다.
상부몸체(153)는 펌프타워(30)에 고정되어 펌프타워(30)와 함께 변위된다. 상부몸체(153)를 펌프타워(30)에 고정시키기 위해서, 도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 상부몸체(153)는 연결부재(153d)를 통해 펌프타워(30)에 고정될 수 있다. 상부몸체(153)는 도면에 도시된 바와 같이 연결부재(153d)를 통해 펌프타워(30)에 간접적으로 고정될 수도 있고, 연결부재(153d)를 사용하지 않고 상부몸체(153)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시킬 수도 있다. 또는, 더욱 확실한 고정을 위해, 상부몸체(153)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시키는 동시에 연결부재(153d)를 통해 상부몸체(153)를 간접적으로 펌프타워(30)에 고정시킬 수도 있다.
상부몸체(153)의 내부에는 하부몸체(151)의 제2 하부몸체(151b) 부분이 삽입될 수 있다. 상부몸체(153)의 좌측 및 우측 경사면(153a, 153b)과 하부몸체(151)의 제2 하부몸체(151b) 사이에는 쐐기부재(154)가 각각 개재된다. 쐐기부재(154)는 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 형상을 갖는다.
상부몸체(153)의 위쪽 개구를 통한 쐐기부재(154)의 이탈을 방지하고, 쐐기부재(154)가 상부몸체(153)와 하부몸체(151) 사이로 삽입되는 방향으로 이 쐐기부재(154)를 가압할 수 있도록, 상부몸체(153)의 상단에는 덮개부재(155)가 결합된다. 덮개부재(155)는 대략 사각의 판 형상을 가질 수 있다.
덮개부재(155)와 상부몸체(153)는 볼트(156a) 및 너트(156b)에 의해 결합될 수 있고, 이를 위해 상부몸체(153)의 상단에는 플랜지가 형성될 수 있다. 볼트(156a)와 너트(156b)의 체결이 완료된 후, 너트(156b)는 예컨대 용접에 의해 볼트(156a)에 부착될 수 있다.
볼트(156a)의 머리부와 덮개부재(155) 사이에는 스프링 와셔(157)가 개재될 수 있다. 본 실시예에서는 극저온 환경에서의 신뢰성을 향상시키기 위해 스프링 와셔(157)가 사용되고 있지만, 이 스프링 와셔(157)는 와셔 이외의 탄성을 가지는 부재로 대체될 수 있다.
본 실시예의 회전방지 서포트(150)에 따르면, 선체에 고정되는 하부몸체(151)와 펌프타워(30)에 고정되는 상부몸체(153) 사이에 쐐기부재(154)가 개재되어 있기 때문에, 쐐기부재(154)의 위치가 변화됨으로써, 열변형으로 인하여 또는 펌프타워(30)의 수평방향 이동 및 회전으로 인하여 하부몸체(151)와 상부몸체(153) 사이의 거리가 변화하는 것에 대응할 수 있게 된다. 즉, 하부몸체(151)와 상부몸체(153) 사이의 간격이 넓어지면 쐐기부재(154)가 아래로 이동하고, 반대로 하부몸체(151)와 상부몸체(153) 사이의 간격이 좁아지면 쐐기부재(154)가 위로 이동함으로써, 펌프타워(30)의 상하방향 변위는 허용하는 동시에 수평방향 변위, 예컨대 펌프타워의 회전은 제한할 수 있게 된다.
또한, 쐐기부재(154)를 덮개부재(155)에 의해 가압하되, 스프링 와셔(157)에 의해 탄성적으로 쐐기부재(154)를 가압하기 때문에, 쐐기부재(154)의 변위를 방해하지 않을 수 있다.
이하, 도 14 및 도 15를 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(140)의 구성 및 작용을 설명한다. 본 실시형태에 따르면, 수평이동방지 서포트(140)는 그 형상에 있어서 전술한 회전방지 서포트(150)와 다소 차이점이 존재하지만, 그 원리 및 작용은 유사함을 알 수 있다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(140)는, 선체의 일부를 구성하는 바닥면(14) 상에 고정적으로 장착되는 하부몸체(141)와, 펌프타워(30)에 고정적으로 장착되는 상부몸체(143)와, 이 상부몸체(143) 및 하부몸체(141) 사이에 개재되는 쐐기부재(144)를 포함한다.
수평이동방지 서포트(140)의 하부몸체(141)는 예를 들어 대략 중공의 원추 형상을 가지며, 내부에는 단열재가 충전될 수 있다. 더욱 상세하게는, 하부몸체(141)는, 선체의 바닥면(14)에 직접 장착되고 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽(15)과 대략 동일한 높이를 갖는 중공의 제1 하부몸체(141a)와, 이 제1 하부몸체(141a)로부터 위쪽으로 연장하는 중공의 제2 하부몸체(141b)를 포함할 수 있다.
제1 하부몸체(141a)는 대략 절두원추 형상을 가질 수 있고, 제1 하부몸체(141a)의 내부에는 예컨대 글래스 울 등의 단열재가 충전될 수 있다. 또, 제2 하부몸체(141b)는 대략 원통 형상을 가질 수 있고, 제2 하부몸체(141b)의 내부에는 예컨대 폴리우레탄 폼 등의 단열재가 충전될 수 있다. 혹은, 제2 하부몸체(141b)의 내부는 단열재 없이 비어있는 상태로 유지될 수 있다.
수평이동방지 서포트(140)는 전방위에 걸쳐서 수평이동을 방지하기 위한 것이므로, 회전방지 서포트(150)의 제2 하부몸체(151b)가 평평한 표면을 가지는 동시에 상부몸체(153)가 대략 사각통 형상을 가지는 것과는 달리, 수평이동방지 서포트(140)의 제2 하부몸체(141b) 및 상부몸체(143)는 대략 원통 형상을 갖는다.
전술한 제1 실시형태에 따른 수평이동방지 서포트(40)의 경우, 방사상으로 형성되는 복수개의 리브(41c)에 의해 선체 구조물인 바닥면(14)에 제1 하부몸체(41a)가 더욱 안정적으로 고정될 수 있도록 형성되었지만, 본 제2 실시형태의 수평이동방지 서포트(140)의 경우에는 제1 하부몸체(141a)가 절두원추 형상을 가져 바닥면(14)에 안정적으로 고정될 수 있다.
제2 하부몸체(141b)의 외주면에는 후술하는 바와 같이 쐐기부재(144)가 원형으로 배열되어 맞닿으며, 쐐기부재(144)와 맞닿는 부분을 보호하는 동시에 윤활 기능을 수행하기 위해 보호부재(141e)가 부착될 수 있다. 보호부재(141e)는 대략 상부가 폐쇄된 원통 형상을 가질 수 있어, 제2 하부몸체(141b)를 덮어씌우도록 설치될 수 있다. 보호부재(141e)와 제2 하부몸체(141b)는 볼트 등의 체결부재에 의해 결합될 수 있다. 제1 하부몸체(141a)와 제2 하부몸체(141b) 사이에는, 각각의 내부공간이 서로 연통하지 않도록 칸막이(141d)가 설치될 수 있다.
수평이동방지 서포트(140)의 상부몸체(143)는 예를 들어 원통 형상을 가지며, 도 14에 도시된 바와 같이 측면에서 볼 때 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 절두원추(frustoconical) 형태를 갖도록 상부몸체(143)에는 경사진 내주면(143a)이 형성된다.
상부몸체(143)는 펌프타워(30)에 고정되어 펌프타워(30)와 함께 변위된다. 상부몸체(143)를 펌프타워(30)에 고정시키기 위해서, 도 14 및 15에 도시된 바와 같이, 상부몸체(143)는 연결부재(143d)를 통해 펌프타워(30)에 고정될 수 있다. 상부몸체(143)는 도면에 도시된 바와 같이 연결부재(143d)를 통해 펌프타워(30)에 간접적으로 고정될 수도 있고, 연결부재(143d)를 사용하지 않고 상부몸체(143)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시킬 수도 있다. 또는, 더욱 확실한 고정을 위해, 상부몸체(143)를 펌프타워(30)에 직접적으로 고정시키는 동시에 연결부재(143d)를 통해 상부몸체(143)를 간접적으로 펌프타워(30)에 고정시킬 수도 있다.
상부몸체(143)는 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 절두원추 형상의 보강재(143c)에 의해 연결부재(143d) 측에 더욱 안정적으로 고정될 수 있다.
상부몸체(143)의 내부에는 하부몸체(141)의 제2 하부몸체(141b) 부분이 삽입될 수 있다. 상부몸체(143)의 내주면(143a)과 하부몸체(141)의 제2 하부몸체(141b) 사이에는 쐐기부재(144)가 각각 개재된다. 쐐기부재(144)는 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 테이퍼 형상을 갖는 동시에, 대략 원형인 상부몸체(143)의 내주면(143a)과 하부몸체(141)의 제2 하부몸체(141b) 사이에 개재될 수 있도록 만곡된 형상을 갖는다.
회전방지 서포트(150)에서 쐐기부재(154)는 좌우측에 각각 하나씩 위치되었지만, 수평이동방지 서포트(140)에서 쐐기부재(144)는 복수개가 서로 간격을 두고 원형으로 배열된다. 예를 들어, 동일한 곡률을 가지는 8개의 쐐기부재(144)가 원형으로 배열될 수 있다.
상부몸체(143)의 위쪽 개구를 통한 쐐기부재(144)의 이탈을 방지하고, 쐐기부재(144)가 상부몸체(143)와 하부몸체(141) 사이로 삽입되는 방향으로 이 쐐기부재(144)를 가압할 수 있도록, 상부몸체(143)의 상단에는 덮개부재(145)가 결합된다. 덮개부재(145)는 대략 링 형상을 가질 수 있다.
덮개부재(145)와 상부몸체(143)는 쐐기부재(144)를 개재한 상태에서 볼트(146a) 및 너트(146b)에 의해 결합될 수 있고, 이를 위해 상부몸체(143)의 하단에는 플랜지가 형성될 수 있다. 볼트(146a)와 너트(146b)의 체결이 완료된 후, 너트(146b)는 예컨대 용접에 의해 볼트(146a)에 부착될 수 있다.
도 15에는 볼트(146a), 너트(146b) 및 스프링 와셔(147)가 각각 2개씩만 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것일 뿐이며, 실제로는 쐐기부재(144)의 개수와 같은 개수의 볼트(146a), 너트(146b) 및 스프링 와셔(147)가 각각 필요하다.
쐐기부재(144)들 사이에 볼트(146a)가 각각 하나씩 위치하도록 볼트(146a)와 쐐기부재(144)는 번갈아 배열된다. 볼트(146a)는 복수의 쐐기부재(144)들 사이의 간격을 유지하는 역할을 수행할 수 있다.
볼트(146a)의 머리부와 덮개부재(145) 사이에는 스프링 와셔(147)가 개재될 수 있다. 본 실시예에서는 극저온 환경에서의 신뢰성을 향상시키기 위해 스프링 와셔(147)가 사용되고 있지만, 이 스프링 와셔(147)는 와셔 이외의 탄성을 가지는 부재로 대체될 수 있다.
본 실시예의 수평이동방지 서포트(140)에 따르면, 선체에 고정되는 하부몸체(141)와 펌프타워(30)에 고정되는 상부몸체(143) 사이에 쐐기부재(144)가 개재되어 있기 때문에, 쐐기부재(144)의 위치가 변화됨으로써, 열변형으로 인하여 또는 펌프타워(30)의 수평방향 이동 및 회전으로 인하여 하부몸체(141)와 상부몸체(143) 사이의 거리가 변화하는 것에 대응할 수 있게 된다. 즉, 하부몸체(141)와 상부몸체(143) 사이의 간격이 넓어지면 쐐기부재(144)가 아래로 이동하고, 반대로 하부몸체(141)와 상부몸체(143) 사이의 간격이 좁아지면 쐐기부재(144)가 위로 이동함으로써, 펌프타워(30)의 상하방향 변위는 허용하는 동시에 수평방향 변위는 제한할 수 있게 된다.
또한, 쐐기부재(144)를 덮개부재(145)에 의해 가압하되, 스프링 와셔(147)에 의해 탄성적으로 쐐기부재(144)를 가압하기 때문에, 쐐기부재(144)의 변위를 방해하지 않을 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
10: (액화가스) 저장탱크
12: 전방벽
14: 바닥면
15: 밀봉 및 단열방벽
17: 리퀴드돔(Liquid Dome)
30: 펌프타워
31, 32: 배출용 파이프
31a, 32a: 배출펌프
33: 비상용 파이프
34: 충전용 파이프
35: (수평방향) 보강재
36a: 제1 폭방향 보강재
36b: 제1 방사상 보강재
36c: 제2 방사상 보강재
36d: 제2 폭방향 보강재
40, 140: 수평이동방지 서포트
41, 141: 하부몸체
43, 143: 상부몸체
44, 144: 쐐기부재
45, 145: 덮개부재
47, 147: 스프링 와셔
50, 150: 회전방지 서포트
51, 151: 하부몸체
53, 153: 상부몸체
54, 154: 쐐기부재
55, 155: 덮개부재
57, 157: 스프링 와셔

Claims (21)

  1. 액화가스 저장탱크의 내부에 액화가스를 공급하거나 배출시킬 수 있도록 액화가스 저장탱크의 내부에 설치되는 펌프타워로서,
    하단에 배출펌프가 설치되어 상기 액화가스 저장탱크 내의 액화가스를 배출시키기 위해 사용되는 배출용 파이프와;
    하단에 비상용 펌프가 설치되어 있는 비상용 파이프와;
    상기 액화가스 저장탱크 내에 액화가스를 공급하기 위한 충전용 파이프와;
    상기 배출용 파이프, 상기 비상용 파이프, 및 상기 충전용 파이프를 서로 연결하는 보강재와;
    상기 펌프타워의 수직방향 변위를 허용하는 한편 수평방향 이동 및 회전을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 서포트; 를 포함하며,
    상기 서포트는, 선체 측에 고정되는 하부몸체와, 상기 펌프타워 측에 고정되는 상부몸체와, 상기 하부몸체 및 상기 상부몸체 사이에 개재되는 쐐기부재를 포함하며,
    상기 상부몸체는, 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 형태를 갖도록 경사진 표면을 포함하는, 펌프타워.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부몸체는, 선체의 바닥면에 장착되는 제1 하부몸체와, 상기 제1 하부몸체로부터 위쪽으로 연장하는 제2 하부몸체를 포함하며,
    상기 제1 하부몸체는 상기 액화가스 저장탱크의 단열 및 밀봉방벽 내에 매립되는, 펌프타워.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 하부몸체 및 상기 제2 하부몸체는 중공으로 형성되고, 상기 제1 하부몸체 및 상기 제2 하부몸체 중 적어도 하나는 내부에 단열재가 충전되는, 펌프타워.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 하부몸체는 방사상으로 형성되는 복수개의 리브에 의해 상기 바닥면에 안정적으로 고정되는, 펌프타워.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 하부몸체는 중공의 절두원추 형상을 가지며, 내부에 단열재가 충전되는, 펌프타워.
  6. 삭제
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 하부몸체는 상기 상부몸체 내에 삽입되고, 상기 쐐기부재는 상기 제2 하부몸체와 상기 상부몸체 사이에 위치되는, 펌프타워.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 쐐기부재는 일측이 좁고 타측이 넓은 형상을 가지며, 좁은 쪽이 아래를 향하도록 상기 하부몸체와 상기 상부몸체 사이에 배치되는, 펌프타워.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 쐐기부재의 이탈을 방지하고, 상기 쐐기부재가 상기 상부몸체와 상기 하부몸체 사이로 삽입되는 방향으로 상기 쐐기부재를 가압할 수 있도록 상기 상부몸체에 결합되는 덮개부재를 더 포함하는, 펌프타워.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 덮개부재와 상기 상부몸체는 볼트 및 너트에 의해 결합되고, 상기 볼트의 머리부와 상기 덮개부재 사이에는 스프링 와셔가 개재되는, 펌프타워.
  11. 액화가스 저장탱크의 내부에 액화가스를 공급하거나 배출시킬 수 있도록 액화가스 저장탱크의 내부에 설치되는 펌프타워로서,
    상기 펌프타워의 수직방향 변위를 허용하는 한편 회전을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 회전방지 서포트와;
    상기 펌프타워의 수직방향 변위를 허용하는 한편 수평방향 이동을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 수평이동방지 서포트; 를 포함하며,
    상기 회전방지 서포트 및 상기 수평이동방지 서포트는, 선체 측에 고정되는 하부몸체와, 상기 펌프타워 측에 고정되는 상부몸체와, 상기 하부몸체 및 상기 상부몸체 사이에 개재되는 쐐기부재를 각각 포함하는, 펌프타워.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 회전방지 서포트의 하부몸체는, 선체의 바닥면에 장착되고 상기 액화가스 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽과 동일한 높이를 갖는 제1 하부몸체와, 상기 제1 하부몸체로부터 연장하는 제2 하부몸체를 포함하는, 펌프타워.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 하부몸체는 원통 형상을 갖고, 상기 제2 하부몸체는 사각통 형상을 가지는, 펌프타워.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 하부몸체는 절두원추 형상을 갖고, 상기 제2 하부몸체는 한 쌍의 평평한 측면이 마주보도록 형성된 통 형상을 가지는, 펌프타워.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 회전방지 서포트의 상부몸체는 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 사각통 형상을 갖도록 좌측 및 우측 경사면을 포함하며,
    상기 회전방지 서포트의 상부몸체의 내부에는 상기 제2 하부몸체가 삽입되고, 상기 쐐기부재는 상기 좌측 및 우측 경사면과 상기 제2 하부몸체 사이로 삽입되는 방향으로 탄성적으로 가압되는 상태로 개재되는, 펌프타워.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 수평이동방지 서포트의 하부몸체는, 선체의 바닥면에 장착되고 상기 액화가스 저장탱크의 밀봉 및 단열방벽과 동일한 높이를 갖는 제1 하부몸체와, 상기 제1 하부몸체로부터 연장하는 제2 하부몸체를 포함하는, 펌프타워.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 하부몸체 및 상기 제2 하부몸체는 원통 형상을 가지는, 펌프타워.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 하부몸체는 절두원추 형상을 갖고, 상기 제2 하부몸체는 원통 형상을 가지는, 펌프타워.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 수평이동방지 서포트의 상부몸체는 위쪽이 넓고 아래쪽이 좁은 절두원추 형상을 갖도록 경사진 내주면을 포함하며,
    상기 수평이동방지 서포트의 상부몸체의 내부에는 상기 제2 하부몸체가 삽입되고, 상기 쐐기부재는 상기 내주면과 상기 제2 하부몸체 사이로 삽입되는 방향으로 탄성적으로 가압되는 상태로 개재되는, 펌프타워.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 쐐기부재는 복수개가 서로 간격을 두고 원형으로 배열되며,
    상기 상부몸체의 상단에는 상기 쐐기부재의 이탈을 방지하는 덮개부재가 볼트 및 너트에 의해 결합되며,
    상기 볼트는 상기 쐐기부재들 사이에 위치하여 상기 쐐기부재들 사이의 간격이 유지되도록 하는, 펌프타워.
  21. 액화가스를 저장할 수 있는 액화가스 저장탱크로서,
    수용되어 있는 액화가스의 누출을 방지하고 외부로부터의 열전달을 차단하기 위해 설치되는 밀봉 및 단열방벽과;
    상기 액화가스 저장탱크 내의 액화가스를 배출시키거나 상기 액화가스 저장탱크 내로 액화가스를 공급하기 위해 사용되는 파이프들을 포함하는 펌프타워와;
    상기 펌프타워가 고정될 수 있도록 상기 액화가스 저장탱크의 상부에 형성되는 리퀴드돔; 을 포함하며,
    상기 펌프타워는, 수직방향 변위를 허용하는 한편 수평방향 이동 및 회전을 제한하기 위해 상기 액화가스 저장탱크의 바닥에 설치되는 서포트를 포함하며,
    상기 서포트는, 선체 측에 고정되는 하부몸체와, 상기 펌프타워 측에 고정되는 상부몸체와, 상기 하부몸체 및 상기 상부몸체 사이에 개재되는 쐐기부재를 포함하는, 액화가스 저장탱크.
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