KR101783533B1 - 곡률 변화부를 가지는 독립형 탱크 및 그 제조 방법 - Google Patents

곡률 변화부를 가지는 독립형 탱크 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

판두께를 증가시키지 않고, 경계부(용접부) 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 저감시킬 수 있는 독립형 탱크 및 그 제조 방법이다. 탱크를 구성하는 판재(2, 3)의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크(1)로서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재(2)의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재(3)의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재(2)의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재(3)의 판두께 중심에 대하여, 반경방향 내측 또는 반경방향 외측으로 편심되어 있다.

Description

곡률 변화부를 가지는 독립형 탱크 및 그 제조 방법{INDEPENDENT TANK WITH CURVATURE CHANGE SECTION, AND MANUFACTURING METHOD FOR INDEPENDENT TANK}
본 발명은, 선박이나 해양구조물 등에 탑재되는 독립형 탱크로서, 탱크 외형에 곡률 변화부를 가지고, 내부에 액상의 연료(예를 들면 액화 천연가스나 액화 석유가스 등의 고압가스)가 저장되는 독립형 탱크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
독립형 탱크로서는, 예를 들면, 특허문헌 1, 2에 기재된 것이 알려져 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평6-300192호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 평5-240400호 특허문헌 3: 일본 특허공보 제4119813호
그리고, 특허문헌 1~3에 기재된 독립형 탱크, 즉, 원통 형상을 나타내는 원통부(101)와, 반구 형상을 나타내는 경판(鏡板)(102)을 가지는, 도 9에 나타내는 바와 같은 독립형 탱크(103)에서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 원통부(101)의 내주면(101a)과, 경판(102)의 내주면(102a)이 동일 평면이 되도록(내면 맞댐이 되도록) 하여, 원통부(101)의 양단에 경판(102)이 용접으로 접합되는 것이 일반적이다.
또, 도 11에 나타내는 바와 같이, 원통부(101)의 외주면(101b)과, 경판(102)의 외주면(102b)이 동일 평면이 되도록(외면 맞댐이 되도록) 하여, 원통부(101)의 양단에 경판(102)이 용접으로 접합되는 경우도 있다.
그러나, 액상의 연료(예를 들면 액화 천연가스나 액화 석유가스 등의 고압가스)를 탑재하고 있는 독립형 탱크는, 탱크 내부로부터, 화물의 자중이나 슬로싱에 의한 응력, 고압가스의 팽창에 의한 응력을 받는다. 도 10에 나타내는 바와 같은 내면 맞댐에서는, 원통부(101)와 경판(102)의 경계부(용접부) 근방에 있어서, 도 11에 나타내는 바와 같은 외주면(101b, 102b)의 응력이 내주면(101a, 102a)의 응력보다 높아지고, 도 11에 나타내는 바와 같은 외면 맞댐에서는, 원통부(101)와 경판(102)의 경계부(용접부) 근방에 있어서, 내주면(101a, 102a)의 응력이 외주면(101b, 102b)의 응력보다 높아진다. 즉, 도 10에 나타내는 바와 같은 내면 맞댐이나 도 11에 나타내는 외면 맞댐에서는, 원통부(101)와 경판(102)의 경계부(용접부) 근방에 있어서, 내주면(101a, 102a)과 외주면(101b, 102b)의 사이에 응력차가 발생하여, 원통부(101)와 경판(102)의 경계부(용접부) 근방에 국부적인 굽힘 응력이 발생하게 된다. 그리고, 이 국부적인 굽힘 응력은, 원통부(101)와 경판(102)의 경계부(용접부)에도 미쳐, 경계부(용접부)의 피로 수명을 저하시키게 된다. 또, 이 국소적인 응력을 저감시키려면, 원통부(101) 및 경판(102)의 판두께를 증가시키면(두껍게 하면) 되지만, 공작기계의 성능상, 원통부(101) 및 경판(102)(특히 원통부(101))의 판두께가 일정 두께 이상이 되면 제작이 곤란해지는 데다, 제조 코스트도 지나치게 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 판두께를 증가시키지 않고, 곡률 변화부(탱크를 구성하는 판재의 곡률이 변화하는 경계부) 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 저감시킬 수 있는 독립형 탱크 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 이하의 수단을 채용했다.
본 발명의 제1 양태에 관한 독립형 탱크는, 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크로서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 반경방향 내측 또는 반경방향 외측으로 편심되어 있다.
상기 제1 양태에 관한 독립형 탱크에 의하면, 탱크의 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가, 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면이, 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면에 대하여 동일 평면일 때, 및 곡률이 작은 쪽의 판재의 외주면이, 곡률이 큰 쪽의 판재의 외주면에 대하여 동일 평면일 때보다 저감되게 된다.
이로써, 판두께를 증가시키지 않고, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 저감시킬 수 있다.
상기 독립형 탱크에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치보다 반경방향 외측으로 편심되어 있으면 더 적합하다.
이러한 독립형 탱크에 의하면, 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력이, 탱크 내면에 발생하는 응력보다 반드시(항상) 높아진다.
이로써, 탱크에 균열이나 크랙 등이 발생하는 경우에는, 탱크 외면측으로부터 발생하게 되므로, 균열이나 크랙 등을 탱크 외면측으로부터 용이하고, 또한 신속하게 발견할 수 있다.
상기 독립형 탱크에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치보다, 탱크의 제작 오차분의 범위만큼 반경방향 외측으로 편심되어 있으면 더 적합하다.
이러한 독립형 탱크에 의하면, 탱크의 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가, 더 저감되게 된다.
이로써, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 더 저감시킬 수 있다.
상기 독립형 탱크에 있어서, 상기 곡률 변화부로부터 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치가 되도록 반경방향 외측으로 편심되어 있으면 더 적합하다.
이러한 독립형 탱크에 의하면, 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지고, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가 제로가 되어, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 더 저감할 수 있다.
상기 독립형 탱크에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 접합부가, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 상기 곡률 변화부로부터 상기 곡률이 큰 쪽의 판재 쪽으로 치우쳐 있으면 더 적합하다.
이러한 독립형 탱크에 의하면, 곡률이 작은 쪽의 판재와 곡률이 큰 쪽의 판재의 접합부 근방에 있어서의 국부적인 굽힘 응력의 집중을 피할 수 있어, 접합부의 피로 수명을 연명화시킬 수 있다.
상기 독립형 탱크에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재는 원통 형상을 나타내고 있고, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재는 경판으로 되어 있으면 더 적합하다.
상기 독립형 탱크가, 선박 또는 해양구조물에 탑재되는 것이면 더 적합하다.
본 발명의 제2 양태에 관한 선박은, 상기 중 어느 하나의 독립형 탱크를 탑재하고 있다.
상기 제2 양태에 관한 선박에 의하면, 판두께를 증가시키지 않고, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 저감시킬 수 있는 독립형 탱크를 탑재하고 있게 되므로, 선체 중량의 증가를 회피할 수 있음과 함께, 선박의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법은, 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률이 큰 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 반경방향 내측 또는 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있다.
상기 제3 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법을 이용하여 제조된 독립형 탱크에 의하면, 탱크의 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가, 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면이, 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면에 대하여 동일 평면일 때, 및 곡률이 작은 쪽의 판재의 외주면이, 곡률이 큰 쪽의 판재의 외주면에 대하여 동일 평면일 때보다 저감되게 된다.
이로써, 판두께를 증가시키지 않고, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법은, 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률이 큰 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치보다 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있다.
상기 제4 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법을 이용하여 제조된 독립형 탱크에 의하면, 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력이, 탱크 내면에 발생하는 응력보다 반드시(항상) 높아진다.
이로써, 탱크에 균열이나 크랙 등이 발생하는 경우에는, 탱크 외면측으로부터 발생하게 되므로, 균열이나 크랙 등을 탱크 외면측으로부터 용이하고, 또한 신속하게 발견할 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법은, 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률이 큰 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치보다, 탱크의 제작 오차분의 범위만큼 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있다.
상기 제5 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법을 이용하여 제조된 독립형 탱크에 의하면, 탱크의 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가, 더 저감되게 된다.
이로써, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 더 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제6 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법은, 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률이 큰 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치가 되도록 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있다.
상기 제6 양태에 관한 독립형 탱크의 제조 방법을 이용하여 제조된 독립형 탱크에 의하면, 곡률 변화부에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지고, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가 제로가 되어, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 더 저감할 수 있다.
상기 독립형 탱크의 제조 방법에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 접합부를, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 상기 곡률 변화부로부터 상기 곡률이 큰 쪽의 판재 쪽으로 치우치도록 하면 더 적합하다.
이러한 독립형 탱크의 제조 방법에 의하면, 곡률이 작은 쪽의 판재와 곡률이 큰 쪽의 판재의 접합부 근방에 있어서의 국부적인 굽힘 응력의 집중을 피할 수 있어, 접합부의 피로 수명을 연명화시킬 수 있다.
본 발명에 관한 독립형 탱크 및 그 제조 방법을 이용하여 제조된 독립형 탱크에 의하면, 판두께를 증가시키지 않고, 곡률 변화부 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 저감시킬 수 있어, 독립형 탱크의 피로 수명이 향상된다고 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 독립형 탱크의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 2는 경판의 내경(R)을 5500mm, 원통부의 두께(판두께)(h)를 50mm, 경판의 두께(판두께)(H)를 25mm로 하여, 유한요소법을 이용하여 해석한 결과를 나타내는 도표이다.
도 3은 경판의 내경(R)을 5500mm, 원통부의 두께(판두께)(h)를 50mm, 경판의 두께(판두께)(H)를 25mm로 하여, 일반적인 이론식을 이용하여 얻어진 결과(이론값)를 나타내는 도표이다.
도 4는 도 3에 나타내는 결과(이론값)를 도출하는 데에 이용된 독립형 탱크의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 결과(이론값)를 도출하는 데에 이용된 독립형 탱크의 개요, 도 3에 나타내는 기호의 의미를 보충하는 도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 독립형 탱크의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 별도 실시형태에 관한 독립형 탱크의 전체를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 독립형 탱크의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 과제를 설명하는 데에 이용하는 도로서, 독립형 탱크 전체의 외형을 나타내는 도이다.
도 10은 본 발명의 과제를 설명하는 데에 이용하는 도로서, 내면 맞댐으로 된 독립형 탱크의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 과제를 설명하는 데에 이용하는 도로서, 외면 맞댐으로 된 독립형 탱크의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 관한 독립형 탱크에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.
본 실시형태에 관한 독립형 탱크(1)는, 그 내부에 액화 천연가스 등이 저장되는 것으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 원통 형상을 나타내는 원통부(곡률이 작은 쪽의 판재)(2)와, 원통부(2)의 양단 개구를 폐색하는, 반구 형상을 나타내는 경판(곡률이 큰 쪽의 판재)(3)를 가지고 있다.
또, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 독립형 탱크(1)에서는, 원통부(2)의 중성축(보다 상세하게는, 일정한 두께를 가지는 부분(판두께가 변화(증가 또는 감소)하는 부분(천이부(4))을 제외한 부분)의 중성축)(2a)이, 경판(3)의 중성축(3a)보다 반경방향 외측(외주면측)으로 2mm 편심(오프셋)하도록 하여 용접으로 접합되어 있다.
다만, 도 1 중의 부호 5는 용접부, 부호 6은 곡률 변화부(경계선:경계)이다.
여기에서, 도 2에 나타내는 도표는, 경판(3)의 내경(R)을 5500mm, 원통부(2)의 두께(판두께)(h)를 50mm, 경판(3)의 두께(판두께)(H)를 25mm로 하여, 유한요소법을 이용하여 해석한 결과를 나타내는 것이다. 이 결과로부터, 편심량(δ)이 -2.0mm일 때, 즉, 도 1에 나타내는 바와 같이, 원통부(2)의 중성축(보다 상세하게는, 일정한 두께를 가지는 부분(판두께가 변화(증가 또는 감소)하는 부분(천이부(4))을 제외한 부분)의 중성축)(2a)을, 경판(3)의 중성축(3a)보다 반경방향 외측(외주면측)으로 2mm 편심(오프셋)시키면, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지고, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가 제로가 되어, 원통부(101)와 경판(102)의 용접부(경계부)(5) 근방에 국부적인 굽힘 응력이 발생하지 않게 되는 것을 알 수 있다.
여기에서, “편심량”이란, 원통부(2)의 판두께 중심의, 경판(3)의 판두께 중심에 대한 편심량이다.
또, 도 2에 나타내는 도표로부터, 편심량(δ)이 ＋12.5mm로 외면 맞댐이 될 때보다 편심량(δ)이 -12.5mm로 내면 맞댐이 될 때가, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차는, 작은 것을 알 수 있다.
다만, 도 3에 나타내는 도표는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 원통부(101)의 중성축(101c)과, 경판(102)의 중성축(102c)이 편심하지 않고 일치하도록(중성축 맞댐이 되도록) 하여, 원통부(101)의 양단에 경판(102)이 접합된 것으로서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 경판(102)의 내경(R)을 5500mm, 원통부(101)의 두께(판두께)(h)를 50mm, 경판(102)의 두께(판두께)(H)를 25mm로 하고, 일반적인 이론식을 이용하여 얻어진 결과(이론값)를 나타내는 것이다. 이 결과로부터, 원통부(101)와 경판(102)의 경계부(용접부) 근방에 있어서, 탱크 내면에 발생하는 축방향 응력(Is)(내면)이 탱크 외면에 발생하는 축방향 응력(Is)(외면)보다 높아져 있는 것을 알 수 있고, 이것은, 도 2에 나타내는 해석 결과, 즉, 편심량(δ)이 0mm일 때에 탱크 내면에 발생하는 응력이 탱크 외면에 발생하는 응력보다 높아져 있는 것과 일치하고 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 독립형 탱크(1)의 제조 방법을 설명한다.
본 실시형태에 관한 독립형 탱크(1)의 제조 방법은, 원통부(2)로서, 원통부(2)의 내주면(2b)이, 내면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 내측으로 편심되고, 또한, 원통부(2)의 외주면(2c)이, 외면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 외측으로 편심됨과 함께, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 있어서의 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치가 되도록 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과, 경판(3)과, 원통부(2)를 용접으로 접합하는 공정을 구비하고 있다.
본 실시형태에 관한 독립형 탱크(1) 및 그 제조 방법을 이용하여 제조된 독립형 탱크(1)에 의하면, 도 2 중에 검은 동그라미 표시로 나타내는 바와 같이, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지고, 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가 제로가 되어, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5) 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 없앨 수 있다.
다만, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 적절히 필요에 따라 변형·변경하여 실시할 수도 있다.
예를 들면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 용접부(5)를, 원통부(2)와 경판(3)의 곡률 변화부(6)로부터, 경판(3)의 정부(頂部) 쪽으로 치우치도록 해도 된다.
이로써, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(접합부)(5) 근방에 있어서의 국부적인 굽힘 응력의 집중을 피할 수 있어, 용접부(접합부)(5)의 피로 수명을 연명화시킬 수 있다.
다만, 도 6 중의 파선은, 절삭 가공하기 전의 원통부(2)의 원래의 형상을 나타내고 있다.
또, 본 발명은 도 8에 나타내는 바와 같은 외형을 나타내는 독립형 탱크에만 적용되는 것은 아니고, 곡률이 변화하는 경계부를 가지는 탱크라면 적용할 수 있고, 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같은, 액화 가스 운반선에 탑재되는 편평 구(球) 형상 탱크(비진구(非眞球) 탱크(11)의, 곡률(R)이 변화하는 경계부(12, 13, 14, 15)에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 원통부(2)의 중성축(보다 상세하게는, 일정한 두께를 가지는 부분(판두께가 변화(증가 또는 감소)하는 부분(천이부(4))을 제외한 부분)의 중성축)(2a)이, 경판(3)의 중성축(3a)보다 반경방향 외측(외주면측)으로 2mm 편심(오프셋)하도록 하여 용접으로 접합된 것, 즉, 원통부(2)의 외주면(2c)이, 원통부(2)와 경판(3)의 경계부에 있어서의 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치가 되도록 반경방향 외측으로 편심된 것을 일 구체예로서 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 원통부(2)의 내주면(2b)이, 내면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 내측으로 편심되고, 또한, 원통부(2)의 외주면(2c)이, 외면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 외측으로 편심되도록, 즉, 편심량(δ)이 -12.5mm보다 크고, ＋12.5mm보다 작아지도록 하기만 해도 된다.
이로써, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가, 내면 맞댐 및 외면 맞댐일 때보다 저감되게 되므로, 이와 같이 하는 것만으로도, 판두께를 증가시키지 않고, 용접부(경계부)(5) 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 저감시킬 수 있다.
또, 원통부(2)의 내주면(2b)이, 내면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 내측으로 편심되고, 또한, 원통부(2)의 외주면(2c)이, 외면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 외측으로 편심됨과 함께, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 있어서의 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력이 동일해지는 위치보다 반경방향 외측으로 편심되도록, 즉, 편심량(δ)이 -12.5mm보다 크고, -2.0mm 이하가 되도록 해도 된다.
이로써, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력이, 탱크 내면에 발생하는 응력보다 반드시(항상) 높아지므로, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 균열이나 크랙 등이 발생하는 경우에는, 탱크 외면측으로부터 발생하게 되므로, 균열이나 크랙 등을 탱크 외면측으로부터 용이하고, 또한 신속하게 발견할 수 있다.
또한, 원통부(2)의 내주면(2b)이, 내면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 내측으로 편심됨과 함께, 제작 오차를 고려한 위치보다 반경방향 내측으로 편심되고, 또한, 원통부(2)의 외주면(2c)이, 외면 맞댐이 되는 위치보다 반경방향 외측으로 편심되도록, 즉, 제작 오차를 ±3mm로 한 경우, 편심량(δ)이 -8.0mm 이상, -2.0mm 이하가 되도록 해도 된다.
이로써, 원통부(2)와 경판(3)의 용접부(경계부)(5)에 있어서 탱크 외면에 발생하는 응력과 탱크 내면에 발생하는 응력의 차가, 더 저감되게 되므로, 용접부(경계부)(5) 근방에 발생하는 국부적인 굽힘 응력을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 원통부(2)와 경판(3)이 용접으로 접합된 것을 일 구체예로서 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 원통부(2)와 경판(3)이 용접으로 접합되어 있지 않은 것, 즉, 원통부(2)와 경판(3)이 일체물로 만들어져 있는 것에도 적용할 수 있다.
1 독립형 탱크
2 원통부
2a 중성축
2b 내주면
2c 외주면
3 경판
3a 중성축
5 용접부(경계부)
6 곡률 변화부(경계선:경계)

Claims (13)

  1. 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크로서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 반경방향 내측 또는 반경방향 외측으로 편심되어 있는 독립형 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력과 탱크 내면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력이 동일해지는 위치보다 반경방향 외측으로 편심되어 있는 독립형 탱크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력과 탱크 내면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력이 동일해지는 위치보다, 탱크의 미리 설정된 제작 오차분의 범위만큼 반경방향 외측으로 편심되어 있는 독립형 탱크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력과 탱크 내면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력이 동일해지는 위치가 되도록 반경방향 외측으로 편심되어 있는 독립형 탱크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 접합부가, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 상기 곡률 변화부로부터 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 쪽으로 치우쳐 있는 독립형 탱크.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재는 원통 형상을 나타내고 있고, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재는 경판으로 되어 있는 독립형 탱크.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    선박 또는 해양구조물에 탑재되는 독립형 탱크.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 독립형 탱크를 탑재하고 있는 선박.
  9. 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 반경방향 내측 또는 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있는 독립형 탱크의 제조 방법.
  10. 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력과 탱크 내면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력이 동일해지는 위치보다 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있는 독립형 탱크의 제조 방법.
  11. 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력과 탱크 내면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력이 동일해지는 위치보다, 탱크의 미리 설정된 제작 오차분의 범위만큼 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있는 독립형 탱크의 제조 방법.
  12. 탱크를 구성하는 판재의 축방향을 따른 곡률이, 축방향을 따라 변화하는 곡률 변화부를 적어도 1개 가지는 독립형 탱크의 제조 방법으로서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 내주면 및 외주면의 쌍방은, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 내주면 및 외주면에 대하여 동일 평면이 아니고, 상기 곡률 변화부에 있어서, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재의 판두께 중심이, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 판두께 중심에 대하여, 탱크 외면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력과 탱크 내면에 발생하는 폰 미제스 응력 혹은 축방향 응력이 동일해지는 위치가 되도록 반경방향 외측으로 편심된 것을 준비하는 공정과,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재를 접합하는 공정을 구비하고 있는 독립형 탱크의 제조 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 접합부를, 상기 곡률이 작은 쪽의 판재와, 상기 곡률이 큰 쪽의 판재의 상기 곡률 변화부로부터 상기 곡률이 큰 쪽의 판재 쪽으로 치우치도록 한 독립형 탱크의 제조 방법.
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