KR101965956B1 - 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탱크의 유체 잔존 용량을 보다 정확하게 측정하기 위한 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법은 선박의 저장공간(tank)에 수용된 저장 유체의 잔존 용량을 측정하는 방법으로, 상기 저장공간(tank)은 가로(a+b)× 세로(c)× 높이를 가지는 박스(box) 형상으로 일측에 사운딩 파이프(sounding pipe)가 하방으로 수직 설치되어 있고, 상기 가로(a+b)는 상기 사운딩 파이프를 기준으로 짧은 쪽 거리 a와 긴 쪽 거리 b로 나누어지며, 상기 저장공간이 해수면과 θ만큼 기울어질 때 다음과 같은 수식이 도출되어
T = {(1/2)×b×b×tan θ×c}-{(1/2)×a×a×tan θ×c}
상기 유체의 잔존 용량 계산에 상기 T를 반영하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 탱크의 액체용량 측정 방법{Liquid capacity measuring method for tank in a vessel}

본 발명은 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탱크의 유체 잔존 용량을 보다 정확하게 측정하기 위한 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 일반선 또는 특수선 등과 같은 선박에는 소정의 유체를 저장할 수 있는 탱크를 구비하는 바, 이러한 탱크는 선박의 무게 중심이 변동되는 것을 최소화하기 위한 밸러스트 탱크(ba1last tank), 선박의 안전 운항을 위한 해수 탱크, 및 카고 오일(cargo oil)을 저장하는 오일 탱크 등을 예로 들 수 있다.

그리고 상기와 같은 탱크에는 다수의 저장 공간이 구획 형성되는데, 그 저장 공간에 수용된 저장 유체의 레벨과 잔존 용량을 측정하기 위한 레벨 측정수단을 구비하고 있다.

종래의 선박용 탱크의 레벨 측정 장치가 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0125056호에 의해 공지되어 있다.

이러한 종래의 선박용 탱크의 레벨 측정 장치는 레벨 계측부와 통기부를 일체로 구성하여 파이프 등과 같은 부수 자재, 및 설치 물량 등을 절감하여 선박의 시공비를 절감하기 위한 것이다. 또한, 레벨 측정 장치는 탱크의 상부에 설치됨을 알 수 있다. 이와 같은 레벨 측정 장치의 위치는 탱크 상부의 중앙에 설치하는 것이 가장 바람직하나, 세미-리그(Semi-Rig) 시추선의 푼툰과 같이 탱크 상부가 해수와 접하는 구조 또는 탱크 상부가 접근할 수 없는 구조로 되어 있는 탱크의 경우 탱크 한쪽 벽면의 가장 높은 위치에 설치되는 것이 일반적이다.

한편, 선박은 해상에 부유하여 프로펠러 등을 이용하여 추진함으로써 대륙과 대륙 간에 물류를 이동시키는 운송 수단이다. 선박은 비행기에 비하여 이동 속도가 느리지만 물류의 적재량이 크며 안정적이고, 대륙 내에서 움직이는 화물차나 기차에 비해 짧은 경로로 물류 운송이 가능한 동시에 대륙 간에 위치한 해양으로 인해 운송이 불가능한 문제점을 해소할 수 있어서, 다른 운송수단보다 가장 활발하게 사용되고 있다.

이러한 선박은 광물이나 곡물 등과 같은 분상물을 운반하는 벌크/ORE 캐리어(Bulk/ORE Carrier), 그리고 컨테이너를 싣고 운반하는 컨테이너선(Container Ship), LNG나 LPG를 탱크 내에 수용하고 운반하는 LNG선이나 LPG선(LNG Carrier, LPG Carrier) 등과 같이 그 종류가 다양하다.

이때 선박은 해상에 부유한 상태로 움직이기 때문에, 6자유도 운동을 하게 된다. 구체적으로 선박은 선박의 전후 방향이 x축, 좌우 방향이 y축, 상하 방향이 z축이라 할 때, x축 기준 회전운동인 롤링(Rolling), y축 기준 회전운동인 피칭(Pitching), z축 기준 회전운동인 요잉(yawing), x축에 따른 병진운동인 써징(surging), y축에 따른 병진운동인 스웨잉(swaying), z축에 따른 병진운동인 히빙(heaving)을 하게 된다.

선박의 종방향 경사를 트림이라고 한다. 즉, 선수흘수와 선미흘수와의 차이를 나타내며 선미흘수가 클 때는 선미트림, 선수흘수가 클 때는 선수트림이라 하며 같을 때는 even draft라 한다. 선박의 흘수는 적재되는 화물무게나 기타 변수 등에 의하여 변화될 수 있으며 보통은 선미트림 상태로 운항된다. 선미트림은 선박의 후방을 아래로 기울인 강제 피칭을 통해 프로펠러를 물속에 잠기게 하여 선박의 추진력과 타 효율을 좋게 하며 침로 유지가 쉬운 장점이 있다.

그러나 선박은 종방향 경사인 트림을 유지하기 때문에 저장 공간(tank)에 수용된 저장 유체의 잔존 용량을 정확히 측정하는 데 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0007085호, 발명의 명칭 '선박용 탱크의 레벨 측정 장치 및 이를 구비한 선박용 탱크' (공개일자 2015.01.20.) 한국 등록특허공보 제10-1099755호, 발명의 명칭 '선박용 탱크의 레벨 측정 장치' (등록일자 2011.12.21.) 한국 공개특허공보 제10-2016-0009745호, 발명의 명칭 '선박의 트림 제어 장치' (공개일자 2016.01.27.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 탱크의 유체 잔존 용량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 선박용 탱크의 액체용량 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법은 선박의 저장공간(tank)에 수용된 저장 유체의 잔존 용량을 측정하는 방법으로, 상기 저장공간(tank)은 가로(a+b)× 세로(c)× 높이를 가지는 박스(box) 형상으로 일측에 사운딩 파이프(sounding pipe)가 하방으로 수직 설치되어 있고, 상기 가로(a+b)는 상기 사운딩 파이프를 기준으로 짧은 쪽 거리 a와 긴 쪽 거리 b로 나누어지며, 상기 저장공간이 해수면과 θ만큼 기울어질 때 다음과 같은 수식이 도출되어

T = {(1/2)×b×b×tan θ×c}-{(1/2)×a×a×tan θ×c}

상기 유체의 잔존 용량 계산에 상기 T를 반영하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 선박에 저장공간은 대용량이라 작은 기울기에도 잔존 용량이 크게 차이 나는 문제점을 해결할 수 있는 이점이 있다.

또한, 실제 잔존 용량에 근접한 값을 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기한 근접한 값을 얻을 수 있으므로 경제적 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법에서 저장공간(tank) 및 사운딩 파이프를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시 예를 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시 예를 설명하기 위한 다른 개념도.
도 5는 트림 보정 테이블을 도시한 예시적인 도표.
도 6은 트림 보정 테이블을 도시한 예시적인 다른 도표.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 이상적인 실시 예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시 예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않는다. 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 걸치거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다.

또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것도 아니다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시 예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명은 선박 등 대량의 수용공간을 가지는 저장공간(tank)에 보다 정확하게 탱크테이블(tank table)을 작성할 수 있게 하여 종래에 잘못된 용량 계산으로 인한 막대한 경제적 손실을 방지하기 위한 것이다.

또한, 일반적으로 탱크(tank)에는 저장공간으로 유체를 공급하거나 그 저장공간으로부터 저장 유체를 배출하는 경우, 탱크의 수축 및 팽창을 방지하기 위해 저장 공간에 대하여 공기를 유입 및 배출시킬 수 있는 공기 유출입수단을 구비하고 있다.

여기서, 레벨 측정수단은 탱크의 각 저장 공간에 저장된 저장 유체의 사운딩 레벨 측정이 이루어지는 구조로서 이루어지며, 탱크의 저장 공간으로 배치되는 레벨 측정 파이프(당 업계에서는 통상적으로 "사운딩 파이프"라고 한다)를 구비하고 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법에서 저장공간(tank) 및 사운딩 파이프를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.

또한, 도 4는 본 발명의 일실시 예를 설명하기 위한 다른 개념도이고, 도 5는 트림 보정 테이블을 도시한 예시적인 도표이며, 도 6은 트림 보정 테이블을 도시한 예시적인 다른 도표이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 선박은 운항의 안전을 위하여 선미가 물에 많이 잠기고 선수가 물에 적게 잠기는 선미트림(trim)을 갖는다.

본 발명은 선미트림(trim)이 해면에서 소정 각도 θ만큼 기울어지고 저장공간(100)에 사운딩 파이프(110)가 설치되어 있는 경우 탱크테이블(tank table)를 보다 정확하게 작성할 수 있도록 반영하여 원활한 화물 운송에 기여할 수 있게 한다.

따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 선박의 저장공간(100, tank)에 수용된 저장 유체의 잔존 용량을 측정하는 방법으로, 상기 저장공간(100)은 가로(a+b)× 세로(c)× 높이를 가지는 박스(box) 형상으로 일측에 사운딩 파이프(110, sounding pipe)가 하방으로 수직 설치되어 있고, 상기 가로(a+b)는 상기 사운딩 파이프를 기준으로 짧은 쪽 거리 a와 긴 쪽 거리 b로 나누어지며,

상기 저장공간이 해수면과 θ만큼 기울어질 때

다음과 같은 수식이 도출되어

T = {(1/2)×b×b×tan θ×c}-{(1/2)×a×a×tan θ×c}

상기 유체의 잔존 용량 계산에 상기 T를 반영한다.

또한, 본 발명에서 제안하는 측정 방법은 액체화물 운송선박에서 화물량 측정을 위한 선박의 트림 보정용 탱크 테이블(tank table) 작성시 수식 T = {(1/2)×b×b×tan θ×c}-{(1/2)×a×a×tan θ×c}를 반영한다.

그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 선박에 액체 화물을 저장할 수 있는 저장공간(100, tank)이 구비되고 상기 저장공간(100) 일측으로 사운딩 파이프(110, sounding pipe)가 하방으로 설치되어 있다.

사운딩 파이프(110)는 레벨 측정 파이프로 길이 방향을 따라 다수의 홀(hole)이 형성되어 있어 유체 수위를 측정할 수 있게 한다.

이때 트림(trim)이 발생하면 선박이 소정 각도 θ만큼 기울어지게 된다.

여기서 상기 저장공간(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 가로(a+b)× 세로(c)× 높이를 가지는 직육면체와 같은 박스(box) 형상을 가진다.

저장공간(100)에서 가로(a+b) 길이는 하방으로 수직 설치된 사운딩 파이프(110, sounding pipe)를 기준으로 짧은 쪽 거리 a와 긴 쪽 거리 b로 구분할 수 있다.

한편, 종래 탱크테이블(tank table)을 작성할 때 사운딩 파이프(110, sounding pipe)를 이용하여 저장공간(100)에 잔존된 유체의 높이를 측정하여 부피(V)를 알 수 있게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 V= (a+b)× c× h 이다.

그러나 종래와 같은 측정 방법으로는 트림에 의한 선박이 θ만큼 기울어진 상태에서는 정확한 부피가 아니게 된다.

왜냐하면 저장공간(100)에서 액체 화물의 유체표면은 항상 해수면(또는 수평기준선)과 평행을 유지하기 때문에 사운딩 파이프(110, sounding pipe)가 일측으로 많이 치우칠수록 선박이 θ만큼 기울어진 상태에서는 실체 유체부피보다 더 많이 산출하게 된다.

따라서, 본 발명은 다음과 같이 제안한다.

도 4를 참조하면 저장공간(100)이 해수면(또는 수평기준선)과 θ만큼 기울어질 때 다음과 같은 수식이 도출하게 된다.

T = {(1/2)×b×b×tan θ×c}-{(1/2)×a×a×tan θ×c}

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 사운딩 파이프(110, sounding pipe)를 기준으로 오른쪽 거리 b에 해당하는 (1/2)×b×b×(tan θ)×c 부피가 산출된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 사운딩 파이프(110, sounding pipe)를 기준으로 왼쪽 거리 a에 해당하는 (1/2)×a×a×(tan θ)×c 부피가 산출된다.

이와 같이 본 발명에서 제안하는 선박용 탱크의 액체용량 측정방법은

유체의 잔존 용량 계산시

T = {(1/2)×b×b×(tan θ)×c}-{(1/2)×a×a×(tan θ)×c}를 반영하여 적용한다.

즉, 실제 잔존 용량의 부피는 상기 V 또는 종래 방식으로 계산된 부피에서 T를 차감하여 반영하므로 실제 부피에 근접한 값을 산출할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서 제안하는 측정 방법은 도 5 및 도 6과 같은 트림 보정 테이블을 참고하여 탱크테이블(tank table) 작성시 수식 T = {(1/2)×b×b×tan θ×c}-{(1/2)×a×a×tan θ×c}를 반영할 수 있어 잔존 용량을 보다 정확하게 산출할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시 예에 따른 선박용 탱크의 액체용량 측정방법은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 따르면, 선박에 저장공간은 대용량이라 작은 기울기에도 잔존 용량이 크게 차이 나는 문제점을 해결할 수 있는 이점이 있다.

또한, 실제 잔존 용량에 근접한 값을 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기한 근접한 값을 얻을 수 있으므로 경제적 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 저장공간
110 : 사운딩 파이프

Claims (2)

1. 선박의 저장공간(tank)에 수용된 저장 유체의 잔존 용량을 측정하는 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법에 있어서,
   상기 저장공간(tank)은 가로(a+b)× 세로(c)× 높이를 가지는 직육면체의 박스(box) 형상으로 일측에 사운딩 파이프(sounding pipe)가 하방으로 수직 설치되어 있고,
   상기 가로(a+b)는 상기 사운딩 파이프를 기준으로 짧은 쪽 거리 a와 긴 쪽 거리 b로 나누어지며,
   상기 선박에서 트림이 발생하여 상기 저장공간이 해수면과 θ만큼 기울어질 때, 상기 사운딩 파이프(sounding pipe) 및 해수면과 θ만큼 기울기로 인하여
   다음과 같은 수식이 도출되어
   T = {(1/2)×b×b×tan θ×c}-{(1/2)×a×a×tan θ×c}
   상기 사운딩 파이프가 설치되어 있는 경우, 액체화물 운송선박에서 화물량 측정을 위한 상기 선박의 트림 보정용 탱크테이블(tank table) 작성시 상기 유체의 잔존 용량 계산에 상기 T를 반영하는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 액체용량 측정 방법.
2. 삭제

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