KR101635014B1 - 선박용 소화시스템 - Google Patents

Abstract

선박용 소화시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 링메인과 건조파이프를 연결하여 건조파이프로의 소화수 공급을 조절하는 델루지 밸브는 유입구, 유출구 및 챔버에 인가되는 유체압력에 응답하여 유입구와 유출구를 선택적으로 연통시키는 변형 가능한 다이아프램과, 유입구측의 유체의 압력이 설정압력 이하일 때만 유입구와 챔버를 연결하는 가압라인에 흐르는 유체의 외부 배출을 차단하는 압력컨트롤밸브를 포함한다.

Description

선박용 소화시스템{FIRE EXTINGUISHING SYSTEM FOR SHIP}

본 발명은 선박용 소화시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소화시스템에서 발생하는 서지현상을 방지할 수 있는 선박용 소화시스템에 관한 것이다.

일반적으로 해양구조물은 LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어, FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FPSO나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물 뿐만 아니라 LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함한다.

해양구조물에는 화재 발생 시 신속한 화재 진압을 위한 소화시스템이 마련된다. 이러한 소화시스템은 화염 또는 연기를 감지하는 화재감지기에 의해 화재가 감지되면, 화재감지기는 델루지 밸브(deluge valve)를 개방시킴에 의해 링메인(ringmain)에 가압된 소화수가 델루지 밸브를 통해 스프링쿨러 또는 소화전과 연결되는 건조파이프(dry pipe)에 공급되도록 마련되고, 건조파이프에 공급된 소화수는 각 방호구역에 배치되는 스프링쿨러 또는 소화전을 통해 분출되어 화재를 진압하도록 마련된다.

한편, 다수의 배관으로 연결된 소화시스템을 작동하는 동안 배관 내의 수위 및 압력 감소로 인하여 진공 발생 후 붕괴에 따른 서지현상이 발생될 수 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0136771호에는 해양구조물의 소방수 시스템에서 발생할 수 있는 서지 현상을 방지할 수 있는 예가 개시되었다.

대한민국 공개특허공보 제2013-0136771호(2013.12.13 공개)

본 발명의 실시 예들은 선박용 소화시스템에서 발생하는 서지현상을 미연에 방지할 수 있는 선박용 소화시스템을 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, 쟈키펌프유닛과 연결되며, 상기 쟈키펌프유닛에 의해 화재진압에 필요한 일정압력의 소화수가 채워지는 링메인과, 상기 링메인과 연결되며, 다수의 분무노즐이 설치된 건조파이프 및 상기 링메인으로부터 상기 건조파이프로의 상기 소화수의 공급을 제어하는 델루지 밸브(deluge valve)를 포함하되, 상기 델루지 밸브는 상기 링메인과 연결되는 유입구와, 상기 건조파이프와 연결되는 유출구와, 챔버에 인가되는 상기 소화수의 압력에 응답하여 상기 유입구와 상기 유출구를 연통시키는 개폐유로를 선택적으로 개폐하는 다이아프램을 포함하는 선박용 소화시스템이 제공될 수 있다.

또한 상기 델루지 벨브는 상기 유입구의 유체의 압력이 제1 설정압력 이하일 때만 상기 유입구와 상기 챔버를 연결하는 가압라인에 흐르는 유체의 외부 배출을 차단하는 제1 압력컨트롤밸브를 더 포함한다.

또한 상기 델루지 밸브는 화재감지기의 신호에 의해 개방되는 개폐밸브가 설치되며 상기 개폐밸브의 개방에 의해 상기 가압라인에 흐르는 소화수를 외부로 배출하는 배출유로를 형성하는 트리거라인를 더 포함하고, 상기 제1압력컨트롤밸브는 상기 개폐밸브 상류 측 상기 트리거라인 상에 설치될 수 있다.

또한, 상기 개폐밸브와 상기 제1압력컨트롤밸브 사이의 상기 트리거라인상에 설치되며 상기 유출구의 압력이 제2설정압력 이상일 때 상기 트리거라인의 배출유로를 폐쇄하는 제2압력컨트롤밸브를 포함한다.

또한, 상기 링메인과 연결되며, 화재 진압을 위한 소화수를 공급하는 소화수공급펌프를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 간단한 구조에 의해 선박용 소화시스템에서 발생할 수 있는 서지현상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시 예들은 서지 발생을 방지하기 위하여 배관의 압력을 조절하기 위한 부피가 큰 별도의 압력탱크 또는 다수의 배관에 설치되어야 하는 진공 붕괴기(vacuum breaker)를 필요치 않아 공간 효율성이 향상되고, 설치비용을 줄일 수 있어 생산성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 소화시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 델루지 밸브를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 평상시 델루지 밸브의 유체흐름을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 화재 발생시 델루지 밸브의 유체흐름을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제1압력컨트롤밸브의 작동에 따른 유체흐름을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제2압력컨트롤밸브의 작동에 따른 유체흐름을 도시한 것이다.

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.

또한 “제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원서 에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 발명을 제한 및 한정하려는 의도는 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원서 에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분과 "연결" 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 소화시스템은 평상시 쟈키펌프유닛(jockey pump unit)(10)에 의해 일정 압력이 유지되는 가압된 소화수가 채워지는 링메인(ringmain)(20)과, 화재 진압이 필요한 공간에 배치되는 다수의 분무노즐(31)이 설치된 다수의 분기배관(32)과 연결되는 건조파이프(30)와, 링메인(20)과 건조파이프(30)를 연결하여 링메인(20)으로부터 건조파이프(30) 쪽으로 소화수의 공급을 제어하는 델루지 밸브(deluge valve)(60)를 포함한다. 본 발명에서의 선박은 자항능력을 가지고 추진할 수 있는 일반적인 개념의 선박뿐만 아니라, 드릴쉽(drill ship) 또는 LNG-FPSO(Floating Production Storage Offloading) 등의 부유식 해상 구조물을 모두 포함할 수 있다.

쟈키펌프유닛(10)은 해수를 공급하는 해수 체스트(11)와 해수공급라인(12)을 통해 연결되어 해수 체스트(11)로부터 화재 진압을 위한 소화수를 공급받을 수 있다. 이러한 쟈키펌프유닛(10)은 평상시에 쟈키펌프(13)의 펌핑력에 의해 해수 체스트(11)로부터 해수를 펌핑하여 압력탱크(14)에 저장하고, 압력탱크(14)에 채워진 해수는 가압수공급배관(15)을 통해 링메인(20)에 공급될 수 있다. 또한 가압수공급배관(15)에는 링메인(20)으로의 가압수 공급을 제어하는 밸브(16)가 설치될 수 있다. 밸브(16)는 링메인(20)의 소화수 압력을 측정하는 압력센서(21)의 측정값에 따라서 가압수공급배관(15)을 개폐하여 가압수의 공급을 제어할 수 있다.

링메인(20)의 일측에는 화재 진압시 필요한 소화수가 공급되는 소화수공급배관(40)이 연결되고, 소화수공급배관(40)은 해수 체스트(11)로부터 해수를 펌핑하는 소화수공급펌프(41)가 연결될 수 있다. 이러한 소화수공급펌프(41)는 기타 시스템과 별도로 독립적으로 구성되어 나머지 시스템이 작동 불능이 되어도 가동될 수 있게 마련된다. 즉 소화수공급펌프(41)는 디젤엔진 등을 독자적으로 구성하여 전기를 발생시켜 구동시키거나 또는 디젤엔진에 직접 연결되어 구동될 수 있다. 또한 소화수공급펌프(41)는 평상시에는 구동되지 않고 화재 신호가 감지된 경우에만 구동된다.

건조파이프(30)는 평상시 내부가 비워있는 상태로 마련되고, 화재감지기(50)의 신호에 의하여 델루지 밸브(60)가 개방되면, 링메인(20)에 채워져 일정압력이 유지되는 소화수가 건조파이프(30)에 공급되어 다수의 분무노즐(31)을 통해 분출된다. 여기서 분무노즐(31)은 통상의 스프링클러를 포함하고, 건조파이프(30)는 델루지 밸브(60)의 출구로부터 다수의 분무노즐(31)이 설치된 분기배관(32)을 포함한다.

이러한 구성을 통하여, 화재 발생시 화재감지기(50)에 의해 화재신호가 감지되면, 화재감지기(50)는 델루지 밸브(60)를 개방하고, 일정한 시간 지연(time delay)을 두고 소화수공급펌프(41)를 가동한다. 델루지 밸브(60)의 개방에 따라 링메인(20)에 채워진 소화수는 건조파이프(30)로 공급되어 분무노즐(31)을 통해 분출되고, 이와 동시에 소화수공급펌프(41)의 가동에 의해 화재 진압을 위한 소화수가 링메인(20)에 연속적으로 공급된다.

이때, 델루지 밸브(60)의 개방과 소화수공급펌프(41)의 동작시간 지연에 따라 링메인(20)에 채워진 소화수의 배출과 링메인(20)으로의 소화수를 공급하는 시간 차이로 인하여 링메인(20)을 충분히 가압시켜 주지 못하게 되므로 링메인(20)에서 분기되어 높은 지역에 배치된 소화전(hydrant)(25)과 연결되는 소화수배관(26)에서는 수위의 급격한 낙차로 인한 진공발생 후 붕괴에 따른 서지현상(pressure surge)이 발생될 수 있고, 또한 델루지 밸브(60)는 일제개방밸브로서 빠른 시간 내에 완전 개방이 이루어지므로 다량의 소화수가 배출됨에 따라 링메인(20)에서의 진공발생 후 붕괴에 따른 서지현상이 발생될 수 있다. 이에 본 발명의 실시 예에서는 간단한 구조에 의하여 서지현상의 발생을 방지할 수 있는 델루지 밸브(60)를 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 델루지 밸브를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 델루지 밸브(60)는 링메인(20)과 연결되는 유입구(61)와, 건조파이프(30)와 연결되는 유출구(62)와, 유입구(61)와 유출구(62)를 연통시키는 개폐유로(63)를 가지는 밸브본체(64)를 구비하고, 개폐유로(63)는 밸브본체(64) 내에 형성된 챔버(65)에 유입되는 유체압력에 응답하여 변형 가능하게 설치된 다이아프램(66)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다.

챔버(65)로의 유체의 출입은 유입구(61)와 챔버(65)를 연결하여 서로 연통시키는 가압유로(71)를 구비한 가압라인(70)을 통해 이루어지고, 가압유로(71)를 통해 챔버(65)에 공급되는 유체의 압력에 의하여 가압되는 경우 다이아프램(66)은 변형되어 개폐유로(63)를 닫고, 챔버(65)에 공급된 유체가 배출되어 감압되는 경우 다이아프램(66)은 변형되어 개폐유로(63)를 열게 된다.

챔버(65)에 공급되는 유체를 배출하기 위하여 가압라인(70)의 일측에는 트리거라인(74)이 연결되고, 트리거라인(74)에는 가압유로(71)와 연통하는 배출유로(73)를 개폐하여 트리거라인(74)의 유체유동을 제어하는 개폐밸브(75)가 설치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 개폐밸브(75)는 평상시 닫혀 있는 상태로 마련되므로 링메인(20)에 유동하는 고압의 소화수는 가압유로(71)를 통해 챔버(65)로 공급되며, 챔버(65)에 공급된 고압의 소화수는 다이아프램(66)을 가압하게 되므로 다이아프램(66)은 변형되어 개폐유로(63)를 폐쇄한다.

화재 발생시 개폐밸브(75)는 화재감지기(50)의 작동신호에 의해 동작하여 트리거라인(74)의 배출유로(73)를 개방시킨다. 이에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 대기에 노출된 배출유로(73)를 따라 챔버(65)를 가압하는 소화수는 외부로 배출되고, 챔버(65)는 감압됨에 따라 다이아프램(66)은 변형되어 개폐유로(63)를 개방한다. 따라서 링메인(20)에 유동하는 유체는 건조파이프(30)로 흘러나간 후 다수의 분무노즐(31)을 통해 방화구역에 분출된다.

다시 도 2를 참조하면, 개폐밸브(75)의 상류측 트리거라인(74)에는 델루지 밸브(60)의 유입구(61)측의 소화수 압력이 설정압력 이하일 때만 트리거라인(74)을 통해 외부로 배출되는 소화수의 흐름을 막기 위한 제1압력컨트롤밸브(80)가 설치될 수 있다.

제1압력컨트롤밸브(80)는 평상시에는 트리거라인(74)의 배출유로(73)를 개방한 상태에서 델루지 밸브(60)의 유입구(61) 상류측에 위치하는 소화시스템(예를 들면, 링메인 및 이와 연결된 배관 등)의 소화수 압력이 낮아질 경우에는 배출유로(73)를 폐쇄하여 델루지 밸브(60)의 상류측 소화시스템의 압력을 일정하게 유지시키는 기능을 수행한다. 즉 도 5에 도시된 바와 같이 델루지 밸브(60)의 개방 후 링메인(20)으로 소화수를 공급하는 소화수공급펌프(41)가 정상화되지 않는 시간 동안에는 링메인(20)을 포함한 소화시스템의 소화수 압력은 점차 낮아지게 되나, 이러한 경우 제1압력컨트롤밸브(80)는 트리거라인(74)의 배출유로(73)를 폐쇄시킴에 의해 트리거라인(74)을 따라 외부로 배출되는 소화수의 흐름을 차단하여 가압유로(71)를 통해 챔버(65)쪽으로 소화수의 공급을 유도한다. 따라서, 챔버(65)에 공급되는 소화수의 압력에 의해 다이아프램(66)은 변형하여 개폐유로(63)를 닫히도록 함에 따라 델루지 밸브(60) 상류측 소화시스템의 압력을 일정수준으로 유지시켜 진공 발생을 방지하여 결과적으로 진공붕괴에 따른 서지현상을 미연에 방지시킬 수 있게 된다.

다시 도 2 및 도 6을 참조하면, 개폐밸브(75)와 압력컨트롤밸브(80) 사이의 트리거라인(74)에는 유출구(62)측의 압력에 따라 배출유로(72)를 선택적으로 개폐하는 제2컨트롤밸브(85)가 설치될 수 있다. 제2컨트롤밸브(85)는 평상시 배출유로(72)를 개방한 상태로 마련되고, 유출구(62)측의 압력이 설정압력 이상이 될 경우에만 배출유로(72)를 폐쇄하도록 마련될 수 있다. 이는 델루지 밸브(60)를 통해 배출되는 소화수의 압력이 높은 경우 발생할 수 있는 다량의 소화수 방출을 방지하기 위함이다. 여기서 제2컨트롤밸브(85)는 델루지 밸브(60)의 상류측 소화시스템의 서지현상을 방지하기 위한 필수 구성은 아니며 생략 가능하다. 이러한 제2컨트롤밸브(85)는 델루지 밸브(60)의 유출구(62)를 통해 배출되는 소화수의 압력에 따라 배출유로(73)를 선택적으로 개폐하는 구조이므로 델루지 밸브(60)의 상류측 소화시스템의 압력 하락을 막는 데에는 실질적으로 기여하지 못하기 때문이다.

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: 쟈키펌프유닛, 20: 링메인,
30: 건조파이프, 31: 분무노즐,
40: 소화수공급배관, 41: 소화수공급펌프,
50: 화재감지기, 60: 델루지 밸브,
61: 유입구, 62: 유출구,
63: 개폐유로, 64: 밸브본체,
65: 챔버, 66: 다이아프램,
70: 가압라인, 71: 가압유로,
73: 배출유로, 74: 트리거라인,
75: 개폐밸브, 80: 제1압력컨트롤밸브,
85: 제2압력컨트롤밸브.

Claims (5)

1. 쟈키펌프유닛과 연결되며, 상기 쟈키펌프유닛에 의해 화재진압에 필요한 일정압력의 소화수가 채워지는 링메인;
   상기 링메인과 연결되며, 다수의 분무노즐이 설치된 건조파이프; 및
   상기 링메인으로부터 상기 건조파이프로의 상기 소화수의 공급을 제어하는 델루지 밸브(deluge valve);를 포함하되,
   상기 델루지 밸브는
   상기 링메인과 연결되는 유입구와, 상기 건조파이프와 연결되는 유출구와, 챔버에 인가되는 상기 소화수의 압력에 응답하여 상기 유입구와 상기 유출구를 연통시키는 개폐유로를 선택적으로 개폐하는 다이아프램과,
   상기 유입구의 유체의 압력이 제1 설정압력 이하일 때만 상기 유입구와 상기 챔버를 연결하는 가압라인에 흐르는 유체의 외부 배출을 차단하는 제1 압력컨트롤밸브를 포함하는 선박용 소화시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 델루지 밸브는 화재감지기의 신호에 의해 개방되는 개폐밸브가 설치되며 상기 개폐밸브의 개방에 의해 상기 가압라인에 흐르는 소화수를 외부로 배출하는 배출유로를 형성하는 트리거라인를 더 포함하고,
   상기 제1압력컨트롤밸브는 상기 개폐밸브 상류 측 상기 트리거라인 상에 설치되는 선박용 소화시스템.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 개폐밸브와 상기 제1압력컨트롤밸브 사이의 상기 트리거라인상에 설치되며 상기 유출구의 압력이 제2 설정압력 이상일 때 상기 트리거라인의 배출유로를 폐쇄하는 제2압력컨트롤밸브를 포함하는 선박용 소화시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 링메인과 연결되며, 화재 진압을 위한 소화수를 공급하는 소화수공급펌프를 더 포함하는 선박용 소화시스템.
   

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