KR102447121B1 - 보강 단열 플러그를 포함하는 밀봉 및 열적 단열 탱크 - Google Patents

보강 단열 플러그를 포함하는 밀봉 및 열적 단열 탱크 Download PDF

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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

발명은 유체를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크에 관한 것으로, 탱크는 벽(1)을 구비하고, 벽(1)은 탱크의 외부로부터 내부를 향해 두께 방향으로, 지지 구조체(3), 일차 열적 단열 배리어(5) 및 일차 열적 단열 배리어(5)에 대해 놓여 있고 탱크에 저장된 유체와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인(6)을 포함하고,
일차 열적 단열 배리어(5)는 앵커링 디바이스(38)와 협동하는 베어링 존(37)을 포함하는 일차 단열 패널(16)을 포함하고, 앵커링 디바이스(38)는 외부 강성 플레이트(19)의 베어링 존(37)에 대해 견디어 외부 강성 플레이트(19)를 지지 구조체(3)를 향해 유지시키고,
일차 열적 단열 배리어(5)는 보강 단열 플러그(43)를 포함하고, 보강 단열 플러그(43)는, 두께 방향으로, 외부 강성 플레이트(19)의 베어링 존(37)으로부터 일차 밀봉 멤브레인(6)의 특정 존으로 연장하여 일차 밀봉 멤브레인(6)의 특정 존(26)에 작용할 수 있는 압축력들을 흡수하고, 상기 보강 단열 플러그(43)는 일차 단열 패널(16)의 폴리머 폼 레이어(17)의 압축 항복 강도보다 큰 압축 항복 강도를 구비하는 폴리머 폼 레이어(45)를 포함한다.

Description

보강 단열 플러그를 포함하는 밀봉 및 열적 단열 탱크
발명은 극저온 액체와 같은 유체들을 저장 및/또는 운반하기 위한 밀봉 및 열적 단열 멤브레인 탱크들의 분야에 관한 것이다.
밀봉 및 열적 단열 멤브레인 탱크들은 대기압에서 약 -162℃로 저장되는 액화 천연 가스(LNG)를 저장하기 위하여 특히 사용된다.
문헌 WO16046487는 선박의 이중 선체(double hull)에 통합(integrate)된 액화 천연 가스를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크를 설명한다. 탱크는 다중 레이어 구조체를 포함하고, 상기 다중 레이어 구조체는, 탱크의 외부로부터 내부를 향하는 두께 방향으로 연속적으로, 지지 구조체 상에 유지된 이차 열적 단열 배리어, 이차 열적 단열 배리어에 대해 놓여 있는 이차 밀봉 멤브레인, 이차 밀봉 멤브레인에 대해 놓여 있는 일차 열적 단열 배리어 및 탱크에 담긴 액화 천연 가스와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인을 구비한다.
상술한 문헌에서, 일차 열적 단열 배리어는 이차 열적 단열 배리어의 이차 단열 패널들에 고정된 스터드(stud)들 상에 앵커링(anchor)되는 복수 개의 일차 단열 패널들을 포함한다. 일차 단열 패널들은 우드 베니어(wood veneer)로 만들어진 외부 플레이트와 내부 플레이트 사이에 끼워진(sandwiched) 일 층의 폴리머 폼을 포함한다. 각각의 일차 단열 패널은 이차 단열 패널들의 외부 플레이트가 돌출하도록 그 종방향 가장자리들과 그 코너들을 따라 복수 개의 컷-아웃(cut-out)들을 포함한다. 그러므로, 일차 단열 패널들의 외부 플레이트는, 컷-아웃들의 각각에서, 스터드들 중 하나에 고정되는, 유지 부재(retention member)와 협동하는 베어링 표면을 형성하여 일차 패널들을 지지 구조체를 향해 유지한다. 아울러, 일차 열적 단열 배리어는 일차 밀봉 멤브레인의 베어링 표면이 컷-아웃들에 채워지게 하는 복수 개의 폐쇄 플레이트(closure plate)들을 포함한다. 폐쇄 플레이트들은 일차 단열 패널들의 내부 플레이트 상에 형성된 카운터보어(counterbore)들에 위치된다. 일차 밀봉 멤브레인은 탱크에 저장된 유체에 의해 발생된 열적 및 기계적 응력들의 영향 하에 변형하게 하는 일련의 수직하는 주름부(corrugation)들을 포함한다.
선박의 지지 구조체로 통합된 그러한 탱크에서, 선박이 영향을 받는 기복 운동(swell movement)들은 탱크에 저장된 액화 천연 가스를 교반(agitate)하는 효과를 가진다. 이러한 교반은, 특히 일차 밀봉 멤브레인이 일차 열적 단열 배리어에 의해 올바르게 지지되지 않은 경우에, 일차 밀봉 멤브레인을 저하(degrade)할 가능성이 있는 동적 압력 급등(dynamic pressure surge)들을 발생시키는 탱크의 벽들에 대한 액화 천연 가스의 운동들을 생성한다.
발명이 기초하고 있는 일 아이디어는 탱크의 내부의 유체의 운동에 의해 유발될 가능성이 있는 압력 급등들에 우수한 저항성을 제공하는 유체를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크를 제공하는 것이다.
일 실시 형태에 따르면, 발명은 벽을 구비하는 유체를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크에 있어서, 벽은, 탱크의 외부로부터 내부를 향해 두께 방향으로, 지지 구조체, 일차 열적 단열 배리어 및 일차 열적 단열 배리어에 대해 놓여 있고 탱크에 저장된 유체와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인을 포함하고,
일차 열적 단열 배리어는 일차 단열 패널을 포함하고, 일차 단열 패널은 외부 강성 플레이트 및 외부 강성 플레이트 상에 고정되고 외부 강성 플레이트와 일차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 폴리머 폼 레이어(polymer foam layer)를 포함하고, 폴리머 폼 레이어는 폴리머 폼 레이어의 전체 두께(whole thickness)를 통해 연장하는 리세스를 구비하고, 리세스는 외부 강성 플레이트에서 베어링 존을 형성하고, 외부 강성 플레이트의 베어링 존은 앵커링 디바이스와 협동하고, 앵커링 디바이스는 외부 강성 플레이트의 베어링 존에 대해 견디어 외부 강성 플레이트를 지지 구조체를 향해 유지시키고,
일차 밀봉 멤브레인은 베어링 존과 수직하게 배치되며 탱크의 내부를 향해 또는 탱크의 외부를 향해 돌출하는 부분을 포함하는 특정 존을 포함하고,
일차 열적 단열 배리어는 폴리머 폼 레이어의 리세스에 수용된 보강 단열 플러그를 포함하여 일차 열적 단열 배리어의 열적 단열의 연속성을 보장하고, 상기 보강 단열 플러그는, 두께 방향으로, 외부 강성 플레이트의 베어링 존으로부터 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존(specific zone)으로 연장하여 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존에 작용할 수 있는 압축력들을 흡수(take up)하는 탱크를 제공하는 것이다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그는 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어의 압축 항복 강도의 80%와 동일하거나 그보다 큰 압축 항복 강도(compressive yield strength)를 구비하는 폴리머 폼 레이어를 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그는 밀봉 멤브레인의 특정 존에 작용할 수 있는 압축 로드들을 흡수하는 구조적 기능을 가진다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그는 폴리머 폼 레이어를 구비한다.
일차 열적 단열 배리어가, 탱크의 내부를 향해 또는 탱크의 외부를 향해 돌출하는 그 부분으로 인해, 탱크의 유체의 운동에 의해 발생된 압력 급등들에 특별히 고감도인(sensitive) 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존을 바라보는, 특히 임계 존(critical zone), 즉 일차 단열 패널의 앵커링 존(anchoring zone)에서 보강된다는 점에서 그러한 탱크가 유리하다.
아울러, 발명에 따른 앵커링 디바이스는, 일차 단열 패널의 만족스러운 앵커링을 보장하는 것을 가능하게 하는, 폴리머 폼보다 크립(creep) 및 크러쉬(crush) 현상에 대해 더 낮은 정도로 영향을 받는 강성 외부 플레이트에 대해 견딘다.
다른 유리한 일 실시 형태에 따르면, 그러한 탱크는 하나 이상의 다음과 같은 특징들을 구비할 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그의 폴리머 폼 레이너는 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어의 항복 강도보다 큰 항복 강도를 구비한다. 일차 열적 단열 배리어가 보강 단열 플러그의 존재에 의해 결국 국부적으로 보강되므로, 일차 단열 패널의 폴리머 폼의 기계적 특성들은 덜 중요하며, 이는 상기 일차 단열 패널이 더 좋은 열적 단열 특성들을 갖게 함 및/또는 비용이 덜 들도록 한다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그의 폴리머 폼 레이어는 1MPa과 동일하거나 그보다 크고, 전형적으로는 1MPa과 4MPa 사이이고, 예를 들어 1.3MPa 정도이다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어는 1MPa과 동일하거나 그보다 크고, 전형적으로는 1MPa과 4MPa 사이이고, 예를 들어 1.3MPa 정도이다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그의 폴리머 폼의 압축 항복 강도 및 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어의 압축 항복 강도는 탱크의 두께 방향으로 측정된다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존은 일차 밀봉 멤브레인의 2개의 주름부(corrugation)들 사이의 교차부(intersection)에 형성된 노드 존(node zone)이다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 밀봉 멤브레인은 노드 존에서 교차하는 탱크의 내부 또는 외부를 향해 돌출하는 적어도 2개의 주름부들을 포함하는 주름이 진 멤브레인(corrugated membrane)이고, 상기 노드 존은 보강 단열 플러그에 대해 견디는 베이스를 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그의 폴리머 폼 레이어는 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어의 밀도와 동일하거나 그보다 큰 밀도를 구비한다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그의 폴리머 폼 레이어의 밀도는 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어의 밀도보다 1.2배 이상 크다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어는 110kg/m3 and 150kg/m3 사이의 밀도를 구비한다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어는 폴리우레탄 폼으로 만들어진다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어는 180kg/m3 and 240kg/m3 사이의 밀도를 구비한다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그의 폴리머 폼 레이어는 폴리우레탄 폼으로 만들어진다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그의 폴리머 폼 레이어는 글라스 섬유(glass fiber)들과 같은 섬유들에 의해 보강된다. 유리한 변형 형태에 따르면, 섬유들은 벽의 두께 방향으로 배향(orient)된다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그는 앵커링 디바이스와 일차 밀봉 멤브레인 사이의 리세스에 수용(house)된다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 열적 단열 배리어는 2개의 인접한 일차 단열 패널들을 포함하고, 2개의 인접한 일차 단열 패널들은 각각 외부 강성 플레이트 및 외부 강성 플레이트 상에 고정되며 외부 강성 플레이트와 일차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 폴리머 폼 레이어를 포함하고, 일차 단열 패널들의 각각의 폴리머 폼 레이어는 폴리머 폼 레이어의 전체 두께를 통해 연장하며 상기 일차 단열 패널의 가장자리에 형성되는 리세스를 구비하여 일차 단열 패널들의 각각의 외부 강성 플레이트는 폴리머 폼 레이어로부터 돌출하는 베어링 존을 구비하고, 하나의 리세스를 다른 하나의 리세스로 개방하도록 2개의 일차 단열 패널들의 각각의 리세스들이 배치되고, 앵커링 디바이스가 지지 구조체를 향해 2개의 일차 단열 패널들의 어느 하나와 다른 하나의 외부 강성 플레이트의 베어링 존을 유지하도록 배열된다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 열적 단열 배리어는 3개의 일차 단열 패널들을 포함하고, 3개의 일차 단열 패널들은 각각 외부 강성 플레이트 및 외부 강성 플레이트 상에 고정되고 외부 강성 플레이트와 일차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 폴리머 폼 레이어를 포함하고, 일차 단열 패널들의 각각의 폴리머 폼 레이어는 폴리머 폼 레이어의 전체 두께를 통해 연장하며 상기 일차 단열 패널의 가장자리에 형성되는 리세스를 구비하여 일차 단열 패널들의 각각의 외부 강성 플레이트가 폴리머 폼 레이어로부터 돌출하는 베어링 존을 구비하고, 어느 하나의 리세스를 다른 하나의 리세스로 개방하도록 2개의 일차 단열 패널들의 각각의 리세스들이 배치되고, 앵커링 디바이스는 지지 구조체를 향해 2개의 일차 단열 패널들의 어느 하나와 다른 하나의 외부 강성 플레이트의 베어링 존을 유지하도록 배열된다. 변형 형태에 따르면, 3개의 리세스들에 의해 형성된 하우징은 Y형상을 구비한다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 열적 단열 배리어는 4개의 일차 단열 패널들을 포함하고, 일차 단열 패널들의 각각은 다른 3개의 일차 단열 패널들의 코너에 인접하는 코너를 포함하고, 각각의 일차 단열 패널은 외부 강성 플레이트 및 외부 강성 플레이트 상에 고정되며 외부 강성 플레이트와 일차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 폴리머 폼 레이어를 포함하고, 일차 단열 패널들의 각각의 폴리머 폼 레이어는 상기 코너에서 폴리머 폼 레이어의 전체 두께를 통해 연장하는 리세스를 구비하여 일차 단열 패널들의 각각의 외부 강성 플레이트가 폴리머 폼 레이어로부터 돌출하는 베어링 존을 구비하고, 어느 하나의 리세스를 다른 리세스들로 개방하며 하우징을 형성하도록 4개의 일차 단열 패널들의 각각의 리세스들이 배치되고, 앵커링 디바이스는 지지 구조체를 향해 4개의 일차 단열 패널들의 각각의 외부 강성 플레이트의 베어링 존을 유지하도록 배열된다.
일 실시 형태에 따르면, 4개의 리세스들에 의해 형성된 하우징은 크로스 형상을 구비한다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 밀봉 멤브레인은 노드 존에서 교차하는 탱크의 내부 또는 외부를 향해 돌출하는 적어도 2개의 주름부들을 포함하는 주름이 진 멤브레인이고, 노드 존은 4개의 일차 단열 패널들 중 하나의 베어링 존과 수직하도록 각각 배치되는 일차 열적 단열 배리어에 대해 놓여 있는 4개의 베이스들을 포함한다.
제1 변형 실시예에 따르면, 일차 열적 단열 배리어는 4개의 일차 단열 패널들의 각각의 리세스들 중 하나에 각각 수용되는 4개의 보강 단열 플러그들 및 4개의 보강 단열 플러그들 사이의 하우징의 중심부에 배치되어 4개의 보강 단열 플러그들을 제자리에 유지시키는 단열 블록을 포함하고, 보강 단열 플러그들의 각각은, 두께 방향으로, 일차 단열 패널들 중 하나의 외부 강성 플레이트의 베어링 존으로부터 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존으로 연장하고, 각각의 보강 단열 플러그는 일차 단열 패널의 폴리머 폼 레이어의 압축 항복 강도보다 큰 압축 항복 강도를 구비하는 폴리머 폼 레이어를 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 노드 존의 4개의 베이스들의 각각은 4개의 보강 단열 플러그들 중 하나에 대해 놓여 있다.
제2 변형 실시예에 따르면, 보강 단열 플러그는 하우징의 형상에 대응하는 형상을 구비한다.
일 실시 형태에 따르면, 앵커링 디바이스는 각각의 베어링 존에 대해 견디는 탭(tab)을 구비한 유지 부재(retention member) 및 지지 구조체에 직접적으로 또는 간접적으로 고정된 스터드를 포함하고, 유지 부재는 스터드 상에 고정된다.
일 실시 형태에 따르면, 유지 부재의 탭은 베어링 존과 보강 단열 플러스 사이에 배치된다.
일 실시 형태에 따르면, 유지 부재는 너트에 의해 스터드 상에 고정된다.
일 실시 형태에 따르면, 앵커링 디바이스는 너트와 유지 부재 사이의 나사산이 있는 스터드 상으로 나사 결합되는, 예를 들어 벨빌 와셔(Belleville washer)들과 같은 하나 이상의 탄성 와셔들을 포함한다. 이는 일차 단열 패널들의 탄성 앵커링을 보장하는 것을 가능하게 한다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 단열 패널 또는 그 각각은 폴리머 폼 레이어에 고정되며 단열 폴리머 폼 레이어와 일차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 내부 강성 플레이트를 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 내부 강성 플레이트는 폴리머 폼 레이어의 전체 두께를 통해 형성된 리세스의 연장부(extension)에서의 리세스를 구비한다.
일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그 또는 그 각각은 일차 단열 패널의 내부 강성 플레이트와 동일 평면 상에 있는(flush with) 외부 강성 플레이트를 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 탱크는 지지 구조체에 대해 놓이는 이차 열적 단열 배리어 및 이차 열적 단열 배리어에 대해 놓여 있는 이차 밀봉 멤브레인을 포함하고, 일차 열적 단열 배리어가 이차 밀봉 멤브레인에 대해 놓여 있다.
일 실시 형태에 따르면, 이차 열적 단열 배리어는 지지 구조체에 앵커링 된 이차 단열 패널을 포함하고, 앵커링 디바이스는 이차 단열 패널 상에 고정되어 결국 이차 단열 패널 상의 일차 단열 패널 또는 일차 단열 패널들의 앵커링을 보장한다.
또 다른 실시 형태에 따르면, 발명은 벽을 구비하는, 유체를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크에 있어서, 벽은, 탱크의 외부로부터 내부로 두께 방향으로, 지지 구조체, 일차 열적 단열 배리어 및 일차 열적 단열 배리어에 대해 놓여 있으며 탱크에 저장된 유체와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인을 포함하고,
일차 열적 단열 배리어는 단열 요소를 포함하고, 단열 요소는 외부 강성 플레이트 및 외부 강성 플레이트와 연결되며 외부 강성 플레이트와 일차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 단열 필링을 포함하고, 단열 요소는 단열 필링의 전체 두께를 통해 연장하는 리세스를 구비하고, 리세스는 외부 강성 플레이트에서 베어링 존을 형성하고, 외부 강성 플레이트의 베어링 존은 앵커링 디바이스와 협동하고, 앵커링 디바이스는 외부 강성 플레이트의 베어링 존에 대해 견디어 외부 강성 플레이트를 지지 구조체를 향해 유지시키고,
일차 밀봉 멤브레인은 베어링 존과 수직하도록 배치된 특정 존을 포함하고,
일차 열적 단열 배리어는 리세스에 수용된 보강 단열 플러그를 포함하여 일차 열적 단열 배리어의 열적 단열의 연속성을 보장하고, 상기 보강 단열 플러그는, 두께 방향으로, 외부 강성 플레이트의 베어링 존으로부터 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존으로 연장하여 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존에 작용할 수 있는 압축력들을 흡수하고, 보강 단열 플러그는 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존 상에 작용할 수 있는 압축 로드들을 흡수하는 구조적 기능을 구비하는 탱크를 제공하는 것이다.
일 실시 형태에 따르면, 탱크의 벽은 오로지 하나의 일차 열적 단열 배리어 및 오로지 하나의 일차 밀봉 멤브레인을 포함한다. 또 다른 실시 형태에 따르면, 탱크의 벽은 이차 열적 단열 배리어 및 이차 밀봉 멤브레인을 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존은 탱크의 내부 또는 외부를 향해 돌출하는 부분을 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 단열 요소는 일차 단열 패널이고, 래깅 필링(lagging filling)은 폴리머 폼 레이어이다. 또 다른 실시 형태에 따르면, 단열 요소는 외부 강성 플레이트, 내부 강성 플레이트 및 내부 강성 플레이트와 외부 강성 플레이트 사이에 탱크의 두께 방향으로 연장하는 스페이서(spacer)들을 포함하는 박스 구조체이고, 래깅 필링은 스페이서들 사이에 형성된 컴파트먼트(compartment)들에 수용된다. 그러한 실시 형태에서, 래깅 필링은 펄라이트(perlite), 글라스 울(glass wool), 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼, 폴리염화비닐 폼, 에어로졸 등과 같은 물질들 중에서 선택된다.
또 다른 실시 형태에 따르면, 발명은 벽을 구비하는, 유체를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크에 있어서, 벽은, 탱크의 외부로부터 내부로 두께 방향으로, 지지 구조체, 일차 열적 단열 배리어 및 일차 열적 단열 배리어에 대해 놓여 있고 탱크에 저장된 유체와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인을 포함하고,
일차 열적 단열 배리어는 4개의 일차 단열 패널들을 포함하고, 일차 단열 패널들의 각각은 다른 3개의 일차 단열 패널들의 코너에 인접한 코어를 포함하고, 각각의 일차 단열 패널은 외부 강성 플레이트 및 외부 강성 플레이트 상에 고정되고 외부 강성 플레이트와 일차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 폴리머 폼 레이어를 포함하고, 일차 단열 패널들의 각각의 폴리머 폼 레이어는 상기 코너에서 폴리머 폼의 전체 두께를 통해 연장하는 리세스를 구비하여 단열 패널들의 각각의 외부 강성 플레이트가 폴리머 폼 레이어로부터 돌출하는 베어링 존을 구비하고, 하나의 리세스를 다른 리세스들로 개방하며 하우징을 형성하도록 4개의 일차 단열 패널들의 각각의 리세스들이 배치되고, 앵커링 디바이스가 지지 구조체를 향해 4개의 일차 단열 패널들의 각각의 외부 강성 플레이트의 베어링 존을 유지시키도록 배열되고,
일차 열적 단열 배리어는 4개의 일차 단열 패널들의 각각의 리세스들 중 하나에 각각 수용되는 4개의 단열 플러그들 및 4개의 보강 단열 플러그들을 제자리에 유지시키도록 4개의 보강 단열 플러그들 사이의 하우징의 중심부에 배치되는 중심 단열 블록을 포함하고, 각각의 보강 단열 플러그는, 두께 방향으로, 베어링 존들 중 하나로부터 일차 밀봉 멤브레인으로 연장하여 일차 밀봉 멤브레인에 작용할 수 있는 압축력들을 흡수하는 탱크를 제공하는 것이다.
단열 플러그들은 일차 밀봉 멤브레인이 효율적으로 지지되는 것을 가능하게 하고 일차 단열 패널들에 형성되고 폐쇄 플레이트들을 수용할 수 있는 카운터보어들의 존재를 회피하는 것을 가능하게 한다는 점에서 그러한 탱크가 특히 유리하다.
앞서 설명한 실시 형태들 중 하나에 따른 탱크는, 예를 들어 LNG를 저장하기 위한, 육지의 저장 시설의 일부를 형성할 수 있거나, 연안의 또는 심해의 플로팅 구조체, 특별하게는 에탄 탱커 또는 메탄 탱커, 플로팅 저장 및 재기화 유닛(floating storage and regasification unit)(FSRU), 플로팅 제조 저장 및 오프로딩(floating production storage and offloading)(FPSO) 유닛 등에 설치될 수 있다. 플로팅 구조체의 경우에, 탱크는 플로팅 구조체의 추진을 위한 연료로 사용되는 액화 천연 가스를 수용하도록 될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 유체를 운반하기 위한 선박은 이중 선체(double hull)와 같은 선체 및 선체에 배치된 상술한 탱크를 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 그러한 선박을 로딩 또는 오프로딩(offloading)하기 위한 방법에 있어서, 유체가 플로팅 또는 육지의 저장 시설로부터 선박의 탱크로 또는 선박의 탱크로부터 플로팅 또는 육지의 저장 시설로 단열 파이프 라인들을 통해 운반되는 방법을 제공하기도 한다.
일 실시 형태에 따르면, 발명은 유체를 운반하기 위한 시스템에 있어서, 시스템은 상술한 선박, 선박의 선체에 설치된 탱크를 플로팅 또는 육지의 저장 시설에 연결하도록 배열된 단열 파이프 라인들 및 플로팅 또는 육지의 저장 시설로부터 선박의 선체로 또는 선박의 선체로부터 플로팅 또는 육지의 저장 시설로 단열 파이프 라인들을 통해 유체의 스트림을 유동하게 하기 위한 펌프를 포함하는 시스템을 제공하기도 한다.
첨부된 도면들을 참조하여 비제한적인 도시의 방식으로 오로지 주어진 발명의 많은 특정 실시 형태들의 다음의 설명을 통해 발명이 더욱 잘 이해될 것이며 다른 오브젝트들, 디테일들, 특징들 및 이들의 이점들이 더욱 분명히 명백해질 것이다.
도 1은 탱크의 벽의 절단 사시도이다.
도 2는 도 1에서 탱크의 벽의 일차 단열 패널의 사시도이다.
도 3은 일차 밀봉 멤브레인의 주름이 진 금속 시트의 사시도이다.
도 4는 도 3에서 주름이 진 금속 시트의 노드 존의 상세도이다.
도 5는 일차 열적 단열 배리어의 일차 단열 패널들을 이차 열적 단열 배리어 상에 고정되게 하는 앵커링 디바이스를 도시하는 사시도이다.
도 6은 일차 단열 패널들의 사시도 및 상기 일차 단열 패널들 사이의 접속부(junction)에서 4개의 일차 단열 패널들 중 하나의 리세스에 각각 배치되도록 된 4개의 인접한 4개의 보강 단열 플러그들의 사시도이다.
도 7은 일차 열적 단열 배리어가 보이게 하도록 일차 밀봉 멤브레인이 투명하게 도시되는, 4개의 인접한 일차 단열 패널들의 코너들 사이의 접속부에 위치된 노드 존에서의 일차 밀봉 멤브레인의 평면도이다.
도 8은 앵커링 디바이스에서 열적 단열 배리어의 단면으로 바라본 도면이다.
도 9는 변형 실시예에 따른 단열 플러그를 개략적으로 도시한다.
도 10은 도 1에 도시된 바와 같은 벽들을 포함하는 메탄 탱커(methane tanker)의 탱크 및 이 탱크를 로딩/오프로딩하기 위한 터미널의 개략적인 절단 도면이다.
관습적으로, 용어 "외부(external)" 및 "내부(internal)"는 탱크의 내부와 외부를 참조하여 서로에 대해 일 구성요소의 상대적인 위치를 규정하기 위해 사용된다.
도 1은 액화 천연 가스(LNG)와 같은 유체를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크의 벽(1)의 다중 레이어 구조체를 도시한다. 탱크의 각각의 벽(1)은, 두께 방향으로, 탱크의 외부로부터 내부를 향해, 지지 구조체(3) 상에 유지된 이차 열적 단열 배리어(2), 이차 열적 단열 배리어(2)에 대해 놓여 있는 이차 밀봉 멤브레인(4), 이차 밀봉 멤브레인(4)에 대해 놓여 있는 일차 열적 단열 배리어(5) 및 탱크에 담긴 액화 천연 가스와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인(6)을 연속하여 포함한다.
특별하게는, 지지 구조체(3)는 자가 지지 금속 시트(self-supporting metal sheet)들을 포함할 수 있거나, 더욱 일반적으로는 적합한 기계적 특성들을 가지는 임의의 타입의 강성 파티션(partition)들을 포함할 수 있다. 특별하게는, 지지 구조체(3)는 선박의 선체 또는 이중 선체에 의해 형성될 수 있다. 지지 구조체(3)는 보통 다면체 형상인 탱크의 일반적인 형상을 규정하는 복수 개의 벽들을 포함한다.
이차 열적 단열 배리어(2)는, 도시되지 않았으나, 레진 비드(resin bead)들에 의해 지지 구조체에 앵커링 된 복수 개의 이차 단열 패널(7)들 및/또는 도시되지 않았으나 지지 구조체(3) 상에 용접된 스터드(stud)들을 포함한다. 이차 단열 패널(7)들은 실질적으로 직사각형의 평행 육면체의 형상을 구비하고, 기능적인 장착 간극(functional mounting clearance)을 보장하는 간격(8)들에 의해 서로로부터 분리된 평행한 열들로 서로에 대해 나란히 배치된다. 간격(8)들은, 예를 들어, 글라스 울, 락 울(rock wool) 또는 플렉서블 오픈-셀 합성 폼(flexible open-cell synthetic foam)과 같은 래깅 필링(9)으로 채워진다. 이차 단열 패널(7)들은 각각 내부 강성 플레이트와 외부 강성 플레이트 사이에 끼워진(sandwiched) 단열 폴리머 폼 레이어를 포함한다. 예를 들어, 내부 강성 플레이트 및 외부 강성 플레이트들은 상기 단열 폴리머 폼 레이어 상에 접착(bond)된 우드 베니어의 플레이트들이다. 특별하게는, 단열 폴리머 폼은 폴리우레탄 기반의 폼일 수 있다.
이차 밀봉 멤브레인(4)은 실질적으로 직사각형을 각각 구비하는 복수 개의 주름이 진 금속 시트(10)들을 포함한다. 주름이 진 금속 시트(10)들은 이차 열적 단열 배리어(2)의 이차 단열 패널(7)들에 대해 오프셋(offset)되게 배치되어 상기 주름이 진 금속 시트(10)들의 각각이 4개의 인접한 이차 단열 패널(7)들 위로 동시에 연장한다.
각각의 주름이 진 금속 시트(10)는 제1방향으로 연장하는 제1의 일련의 평행한 주름부(11)들 및 제2방향으로 연장하는 제2의 일련의 평행한 주름부(12)들을 구비한다. 일련의 주름부들(11, 12)의 방향은 서로에 대해 수직하다. 일련의 주름부들(11, 12)의 각각은 주름이 진 금속 시트(10)들의 2개의 대립하는 가장자리들에 평행하다. 주름부들은 탱크의 외부를 향해, 즉 지지 구조체(3)의 방향으로 돌출한다. 주름이 진 금속 시트(10)들의 주름부들은 이차 단열 패널(7)들의 내부 플레이트에 형성된 그루브(13)들에 수용된다.
인접하는 주름이 진 금속 시트(10)들은 함께 겹치기 용접(lap-weld)된다. 아울러, 주름이 진 금속 시트(10)들은 이차 단열 패널(7)들의 내부 플레이트 상에 고정된 금속 장착 플레이트(14)들 상으로 용접된다. 주름이 진 금속 시트(10)들은, 이들의 종방향 가장자리들과 이들의 4개의 코너들에서, 이차 단열 패널(7)들의 내부 강성 플레이트 상에 고정되고 이차 열적 단열 배리어(2) 상에 일차 열적 단열 배리어(5)를 고정하는 것을 보장하도록 된 스터드(15)들의 통과(passage)를 허용하는 컷-아웃(cut-out)들을 포함한다. 예를 들어, 주름이 진 금속 시트(10)는 Invar®로부터, 즉 전형적으로 1.2*10-6K-1 and 2*10-6K-1 사이의 팽창 계수를 가지는 철과 니켈의 합금 또는 전형적으로 7*10-6K-1 정도의 팽창 계수를 가지는 고망간 내용물(high manganese content)을 가진 철 합금으로부터 만들어진다.
아울러, 일차 열적 단열 배리어(5)는 실질적으로 직사각형의 평행 육면체의 형상을 구비하는 복수 개의 일차 단열 패널(16)들을 포함한다. 여기서, 일차 단열 패널(16)들은 이차 열적 단열 배리어(2)의 이차 단열 패널(7)들에 대해 오프셋되어 각각의 일차 단열 패널(16)이 4개의 이차 단열 패널(7)들 위로 연장한다.
일차 단열 패널(16)은 도 2에 상세하게 도시된다. 각각의 이차 단열 패널(16)은 2개의 강성 플레이트들, 즉 외부 강성 플레이트(18) 및 내부 강성 플레이트(19) 사이에 끼워진 폴리머 폼 레이어(17)를 구비한다. 외부 강성 플레이트(18) 및 내부 강성 플레이트(19)는, 예를 들어, 우드 베니어로 만들어진다. 대안적으로, 외부 강성 플레이트(18) 및 내부 강성 플레이트(19)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 공중합체, 폴리우레탄(PU) 또는 폴리프로필렌(PP)과 같은 플라스틱 물질, 선택적으로는 섬유들에 의해 강화된 물질로 만들어진다.
예를 들어, 폴리머 폼 레이어(17)는 폴리우레탄 폼이고, 선택적으로는 글라스 섬유들과 같은 섬유들에 의해 강화된다. 폴리우레탄 폼은 110kg/m3과 150kg/m3 사이의 밀도, 예를 들어 130kg/m3의 정도의 밀도를 구비한다. 대안적으로, 폴리머 폼 레이어는 폴리에틸렌 폼 또는 폴리염화비닐 폼이다. 다른 실시 형태들에서, 폴리우레탄 폼은 고밀도, 즉 170kg/m3과 210kg/m3 사이의 밀도를 구비한다. 각각의 일차 단열 패널(16)의 내부 강성 플레이트(18)에는 일차 밀봉 멤브레인(6)의 주름이 진 금속 시트(22)들을 앵커링 하기 위한 금속 장착 플레이트들(20, 21)이 제공된다. 금속 장착 플레이트들(20, 21)은 일차 단열 패널들의 2개의 대립하는 가장자리들에 각각 평행한 2개의 수직하는 방향들로 연장한다. 도시된 실시 형태에서, 금속 장착 플레이트(20)들은 일차 단열 패널(16)들의 종방향의 대칭축을 따라 배치되고, 금속 장착 플레이트(21)들은 일차 단열 패널(16)들의 횡방향의 대칭축을 따라 배치된다. 금속 장착 플레이트들(20, 21)은, 일차 단열 패널(16)의 내부 강성 플레이트에 형성되고 예를 들어, 스크류들, 리벳들, 걸쇠(clasp)들에 의해 일차 단열 패널(16)의 내부 강성 플레이트(18)에 고정된 카운터보어들에 고정된다.
일차 밀봉 멤브레인(6)은 복수 개의 주름이 진 금속 시트(22)들을 조립함으로써 획득되고, 그 중 하나가 도 3에 도시된다. 예를 들어, 주름이 진 금속 시트(22)들은 스테인리스 강, 알루미늄, Invar®: 즉 전형적으로 1.2*10-6K-1 and 2*10-6K-1 사이의 팽창 계수를 가지는 (Fe-36Ni과 같은) 철과 니켈의 합금 또는 전형적으로 7*10-6K-1 정도의 팽창 계수를 가지는 고망간 내용물을 가진 철 합금으로부터 만들어진다. 주름이 진 금속 시트(22)들은 각각 실질적으로 직사각형을 구비한다. 각각의 주름이 진 금속 시트(22)는 제1방향으로 연장하는 제1의 일련의 평행한 주름부(23)들 및 제1의 일련의 평행한 주름부(23)들에 수직하는 제2방향으로 연장하는 제2의 일련의 평행한 주름부(24)들을 포함한다. 일련의 주름부들(23, 24)의 각각은 주름이 진 금속 시트(22)의 2개의 대립하는 가장자리들 및 일차 단열 패널(16)들의 2개의 대립하는 가장자리들에 평행하다. 주름부들은 탱크의 내부를 향해 돌출한다.
각각의 주름이 진 금속 시트(22)는, 주름부들 사이에서, 일차 단열 패널(16)들의 내부 플레이트(18)들에 대해 견디는 복수 개의 평평한 표면(planar surface)(25)들을 포함한다. 2개의 주름부들(22, 23) 사이의 각각의 교차부에서, 금속 시트는 도 4에 도시된 바와 같은 노드 존(26)을 포함한다. 노드 존(26)은 탱크의 내부를 향해 돌출하는 피크(peak)를 구비하는 중심부(27)를 포함한다. 아울러, 중심부(27)는, 한편으로 더 높은 주름부(23)의 꼭대기(crest)에 형성된 한 쌍의 오목 주름부들(28, 29)에 의해 경계가 정해지고, 다른 한편으로 더 낮은 주름부에 의해 관통된 한 쌍의 만입부(indentation)(30)들에 의해 경계가 정해진다. 노드 존(26)은 도 4에 오로지 2개가 보이는 4개의 베이스(31, 32)들을 더 포함한다. 4개의 베이스(31, 32)들은 노드 존 및 상기 노드 존(26)에 인접(adjoin)하는 4개의 평평한 표면(25)들 중 하나의 평평한 표면의 인접한 코너 존 사이의 접속부에 각각 배치된다. 노드 존(26)은 상기 베이스(31, 32)들에서 일차 열적 단열 배리어(5)에 대해 견딘다. 노드 존(26)에 작용할 수 있는 압축력들은 결국 상기 베이스(31, 32)들에서 일차 열적 단열 배리어(5)로 전달된다.
다시 도 1을 참조하면, 일차 밀봉 멤브레인(6)의 주름이 진 금속 시트(22)들이 일차 단열 패널(16)들에 대해 오프셋되게 배치되어 상기 주름이 진 금속 시트(22)들의 각각이 4개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들 위로 동시에 연장하는 것을 확인할 수 있다. 주름이 진 금속 시트(22)들은 함께 겹치기 용접되며 일차 단열 패널(16)들 상에 고정된 금속 장착 플레이트(20, 21)들 상으로 그 가장자리들을 따라 용접된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 주름부(23a)가 일차 단열 패널(16)들의 종방향으로 배향되고 각각의 간격을 마주하며 2개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들 사이에서 연장하도록 및 일 주름부(24a)가 횡방향으로 배향되고 각각의 간격을 마주하며 2개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들 사시에서 연장하도록 주름이 진 금속 시트(22)들이 배치된다. 그러므로, 일차 밀봉 멤브레인(6)의 하나의 노드 존(26)은 일차 단열 패널(16)들을 분리하는 2개의 간격들 사이의 각각의 교차부를 바라보며 위치된다.
도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 일차 단열 패널(16)은 그 2개의 종방향 가장자리들의 각각에 따른 하나 이상의 리세스(35)들 및 그 코너들의 각각에서의 리세스(36)를 포함한다. 각각의 리세스(35, 36)는 내부 강성 플레이트(18)에 걸쳐 이어지고 폴리머 폼 레이어(17)의 전체 두께를 통해 연장한다. 리세스(35, 36)들의 각각에서, 외부 강성 플레이트(19)는 폴리머 폼 레이어(17)와 내부 강성 플레이트(18)에 대해 돌출하여 앵커링 디바이스(38)와 협동하는 베어링 존(37)을 형성한다. 일차 단열 패널(16)들 중 하나의 일차 단열 패널의 가장자리에서 형성된 각각의 리세스(35)는 인접하는 일차 단열 패널(16)의 맞은편 가장자리에 형성된 리세스(35)를 바라보며 배치된다. 결국, 단일의 앵커링 디바이스(38)는 2개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들의 어느 하나와 다른 하나에 대해 각각 속하는 2개의 베어링 존(37)들과 협동할 수 있다. 아울러, 도 5에 도시된 바와 같이, 일차 단열 패널(16)들의 코너들 중 하나에 형성된 각각의 리세스(36)는 3개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들의 인접하는 코너들에 형성된 리세스(36)들의 맞은편에 개방한다. 결국, 4개의 리세스(36)들은 크로스 형상으로 하우징(39)을 함께 형성한다. 그러므로, 단일의 앵커링 디바이스(38)는 4개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들의 4개의 베어링 존(37)들과 협동할 수 있다.
도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 앵커링 디바이스(38)는 이차 단열 패널(7)들의 외부 강성 플레이트 상에 고정된 스터드(15)와 협동한다. 이를 달성하기 위하여, 각각의 앵커링 디바이스(38)는 스터드(15)들 중 하나의 스터드 위에 고정된 유지 부재(40)를 포함한다. 각각의 유지 부재(40)는 리세스(36)들 중 하나의 내부에 각각 수용된 탭들을 포함한다. 결국, 일차 단열 패널(16)들의 코너들에서, 유지 부재(40)는 4개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들 중 하나의 일차 단열 패널의 리세스(36)의 내부에 각각 수용되는 4개의 탭들을 포함하는 X형상을 구비한다. 일차 단열 패널(16)들의 종방향 가장자리들에서, 유지 부재는 실질적으로 직선 형상(rectilinear shape)을 구비한다.
유지 부재(40)의 각각의 탭은 베어링 존(37)들 중 하나, 즉 외부 플레이트(18)와 폴리머 폼 레이어(17)에 대해 돌출하는 외부 플레이트(19)의 일부에 대해 견디어 각각의 베어링 존(37)이 유지 부재(40)의 탭들 중 하나 및 이차 열적 단열 배리어(2)에 대해 놓여 있는 이차 밀봉 멤브레인(4) 사이에 끼워진다.
유지 부재(40)는 스터드(15) 상으로 나사 결합되는 보어를 포함한다. 너트(41)는 스터드(15)의 나사산과 협동하여 스터드(15) 상의 유지 부재(40)의 고정을 보장한다. 아울러, 도시된 실시 형태에서, 벨빌 와셔(42)들과 같은 하나 이상의 탄성 와셔들은 너트(41)와 유지 부재(40) 사이에서 스터드(15) 상으로 나사 결합되며, 이는 이차 단열 패널(7)들 상에 일차 단열 패널(16)들의 탄성 앵커링을 보장하는 것을 가능하게 한다.
4개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들의 코너들에 작용하는 하나의 앵커링 디바이스(38)에서의 일차 열적 단열 배리어(5)의 구조체는 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 보일 수 있다. 일차 열적 단열 배리어(5)는 일차 단열 패널(16)들 중 하나의 일차 단열 패널의 리세스(37)에 각각 수용된 4개의 보강 단열 플러그(43)들을 포함하여 열적 단열의 연속성을 보장한다. 보강 단열 플러그(43)들은 각각 리세스(37)들 중 하나의 형상에 실질적으로 대응하는 형상을 구비한다. 일차 열적 단열 배리어(5)는 4개의 보강 단열 플러그(43)들 사이의 하우징(39)의 중심부에 배치된 단열 블록(44)을 포함하기도 한다. 단열 블록(44)은 열적 단열의 연속성을 보장하기도 하면서 결국 상기 보강 단열 플러그(43)들을 제자리에 유지되도록 한다.
각각의 보강 단열 플러그(43)는, 벽의 두께 방향으로, 외부 강성 플레이트(19)가 일차 단열 패널(16)들의 내부 강성 플레이트(18)와 동일 평면 상에 놓일 때까지, 외부 강성 플레이트(19)의 베어링 존(37)들 중 하나로부터 연장한다. 각각의 보강 단열 플러그(43)는 결국 맞은편의 일차 밀봉 멤브레인(6)의 영역에 작용하는 압축력들을 흡수할 수 있다. 특별하게는, 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 보강 단열 플러그(43)는 일차 밀봉 멤브레인(6)을 바라보는 노드 존(26)의 베이스(31, 32, 33, 34)들 중 하나를 지지한다. 일차 밀봉 멤브레인(6)의 노드 존(26)들이 탱크의 내부에서 유지의 운동으로부터 기인하는 쇼크(shock)들 및 임팩트(impact)들에 특별히 고감도이므로, 일차 열적 단열 배리어(5)의 만족스러운 강건성(robustness)을 보장하기 위해 노드 존(26)의 베이스(31, 32, 33, 34)들이 일차 열적 단열 배리어(5) 상에 지지되는 것이 중요하다. 그러므로, 각각의 보강 단열 플러그(43)는, 탱크의 벽의 두께 방향으로, 노드 존에 작용할 수 있는 압축력들을 흡수하는 구조적 기능을 가진다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 보강 단열 플러그는 내부 강성 플레이트에 대해 부분적으로 견딜 수 있고 앵커링 디바이스(38)의 유지 부재(40)에 대해 부분적으로 견딜 수 있다.
이를 달성하기 위하여, 각각의 보강 단열 플러그(43)는 일차 단열 패널(16)들의 폴리머 폼 레이어(17)의 압축 항복 강도의 80%와 적어도 동일한, 예를 들어 일차 단열 패널(16)들의 폴리머 폼 레이어(17)의 압축 항복 강도의 80%와 동일하거나 더 큰 압축 항복 강도를 구비하는 폴리머 폼 레이어(45)를 포함한다. 이를 달성하기 위하여, 일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그(43)들의 폴리머 폼 레이어(45)는 일차 단열 패널(16)들의 폴리머 폼 레이어(17)의 밀도보다 더 큰 밀도를 구비하고, 바람직하게는 1.2배 이상 더 큰 밀도를 구비한다. 예를 들면, 보강 단열 플러그(43)들의 폴리머 폼 레이어(45)는 180kg/m3과 240kg/m3 사이의 밀도, 예를 들어 210kg/m3의 정도의 밀도를 구비한다. 일 실시 형태에 따르면, 보강 단열 플러그(43)들의 폴리머 폼 레이어(45)는 폴리우레탄 폼으로 만들어진다. 대안적으로, 폴리머 폼 레이어는 폴리에틸렌 폼 또는 폴리염화비닐 폼이다.
일차 단열 패널(16)들의 밀도보다 큰 폴리머 폼 레이어(45)의 밀도에 대응하거나 대안적인 방식에서, 폴리머 폼 레이어(45)가, 예를 들어 일 메쉬(mesh)의 글라스 섬유들에 의해, 섬유들로 보강될 수 있으며, 이는 물질의 압축 항복 강도를 증가시키는 데 기여하기도 한다. 바람직하게는, 섬유들은 벽의 두께 방향으로 배향되며, 이는 훨씬 더 큰 정도로 보강 단열 플러그(43)들의 압축 강도를 향상시킨다.
아울러, 도시된 실시 형태에서, 각각의 보강 단열 플러그(43)는, 우드 베니어로 만들어지고 일차 단열 패널(16)들의 외부 강성 플레이트(18)와 동일 평면 상에 있는 외부 강성 플레이트(46)를 포함한다. 도시되지 않은 대안적인 변형 형태에서, 보강 단열 플러그(43)들 중 어느 것도 외부 강성 플레이트(46)를 포함하지 않으며, 보강 단열 플러그(43)들의 각각의 폴리머 폼 레이어(45)는 일차 단열 패널(16)들의 내부 표면과 동일 평면 상에 있다.
예를 들어, 단열 블록(44)은 폴리머 폼으로부터 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 단열 블록(44)은 노드 존(26)의 베어링 베이스(31, 32, 33, 34)들을 지지하지 않는다. 결국, 단열 블록(44)의 폴리머 폼은 보강 단열 플러그(43)들의 폴리머 폼 레이어(45)의 압축 항복 강도보다 낮은 압축 항복 강도를 구비할 수 있고, 결과적으로 그 보다 낮은 밀도를 구비할 수 있다. 일 실시 형태에 따르면, 결국 단열 블록(44)은 110kg/m3과 150kg/m3 사이의 밀도, 예를 들어 120kg/m3의 정도의 밀도를 구비하는 폴리우레탄 폼으로부터 만들어진다. 선택적으로, 단열 블록(44)은 글라스 섬유들과 같은 섬유들로 강화된다. 단열 블록(44)은 폴리에틸렌 폼 또는 폴리염화비닐 폼으로부터 제작될 수도 있다.
유리하게는, 보강 단열 플러그(43)들은 일차 단열 패널(16)들에 접착되지 않아 모든 힘들이 상기 보강 단열 플러그(43)들을 압축적으로 통과한다는 점을 확인할 수 있다.
선택적으로는, 도 6에 도시된 바와 같이, 유지 디바이스(47)는, 하우징(39)에 단열 블록(44)을 포지셔닝 하기 이전에, 보강 단열 플러그(43)들의 각각이 각각의 리세스(36)에 유지되는 것을 보장할 수 있다. 유지 디바이스는 일차 단열 패널(16)들 중 하나의 일차 단열 패널의 내부 강성 플레이트(18)의 코너들 중 하나로 각각 고정되는 4개의 캐치(catch)(48)들을 포함한다. 각각의 캐치(48)는 보강 단열 플러그(43)들 중 하나와 하우징(39)의 중앙 존 사이에서, 벽의 두께 방향으로 안내된 부분(49)을 포함하여 상기 보강 단열 플러그(43)를 각각의 리세스(36)에 유지시킨다.
도 9는 변형 실시예에 따른 보강 단열 플러그(50)를 도시한다. 이 변형 실시예에서, 보강 단열 플러그(50)는, 4개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들의 코너들에 형성된 X형상으로, 하우징(39)의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 결국, 동일한 보강 단열 플러그(50)는 노드 존(26)의 4개의 베어링 베이스(31, 32, 33, 34)들을 지지하는 것 및 일차 단열 패널(16)들의 4개의 인접하는 코너들에 형성된 4개의 리세스(36)들을 플러그(plug)하는 것을 가능하게 한다.
보강 단열 플러그(50)는 앞서 설명한 보강 단열 플러그(43)들의 특징들과 동일한 특징들을 구비하는 폴리머 폼 레이어를 포함한다. 변형 실시예에 따르면, 보강 단열 플러그(50)는 폴리머 폼 레이어 상에 고정된 내부 강성 플레이트를 더 포함한다.
유리하게는, 앞서 설명한 바와 같은 보강 단열 플러그(43, 50)들은, 탱크의 내부에서 유체의 운동으로 기인하는 쇼크들에 가장 영향을 받는 탱크의 벽들의 영역에서 오로지, 일차 단열 패널(16)들의 코너들에서 앵커링 존들에 배치된다.
추가적으로, 그러한 보강 단열 플러그(43, 50)들은 일차 단열 패널(16)들의 2개의 종방향의 가장자리들의 각각을 따라 형성된 리세스(35)들에 수용될 수도 있다. 특별하게는, 상기 리세스(35)들이 일차 밀봉 멤브레인(6)의 노드 존(26)의 적어도 하나의 베이스를 바라보며 형성될 때 유리하다.
추가적으로, 도시되지 않은 다른 실시 형태들에서, 베어링 존들을 형성하고, 보강 단열 플러그(43, 50)들이 수용되는 리세스들은, 일차 단열 패널(16)의 가장자리들 중 하나의 가장자리 상에 형성되지도 않고 그 코너들 중 하나의 코너에도 형성되지 않으며, 폴리머 폼 레이어(17)를 통과한다.
추가적으로, 리세스들은 앞서 설명한 리세스들과 다른 형상들을 구비할 수 있다. 특별하게는, 인접하는 일차 단열 패널들의 코너들에 형성된 4개의 리세스들에 의해 형성된 하우징은 반드시 크로스 형상을 구비하는 것은 아니며 원통형, 다면체형 또는 다른 형상을 동일하게 구비할 수 있다.
추가적으로, 발명에 따르면, 보강 단열 플러그들 중 하나에 대해 놓여 있는 일차 밀봉 멤브레인(6)의 특정 존은 앞서 설명한 실시 형태들에서와 같이 반드시 일차 밀봉 멤브레인(6)의 노드 존(26)인 것은 아니며, 단일의 주름부 등과 같은 탱크의 내부를 향해 돌출하는 존을 포함하는 일차 밀봉 멤브레인의 임의의 존에 의해 형성될 수 있다. 일차 밀봉 멤브레인의 특정 존은, 탱크의 외부를 향해 돌출하는 일차 밀봉 멤브레인의 2개의 주름부들 사이의 접속부에서, 일차 밀봉 멤브레인의 노드 존과 같은 탱크의 외부를 향해 돌출하는 존일 수도 있다.
도 10을 참조하면, 메탄 탱커(70)의 절단도는 선박의 이중 선체(72)에 장착된 일반적으로 각기둥 형상을 구비하는 밀봉 및 단열 탱크(71)를 도시한다. 탱크(71)의 벽은 탱크에 담긴 LNG와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인, 일차 밀봉 멤브레인과 선박의 이중 선체(72) 사이에 배열된 이차 밀봉 멤브레인 및 일차 밀봉 멤브레인과 이차 밀봉 멤브레인 사이 및 이차 밀봉 멤브레인과 이중 선체(72) 사이에 각각 배열된 2개의 단열 배리어들을 포함한다.
그 자체로 알려져 있는 방식에서, 선박의 톱 덱(top deck) 상에 배치된 로딩/오프로딩 파이프 라인(73)들은, 탱크(71)로부터 또는 탱크(71)로 LNG의 화물을 운반하기 위해, 적합한 커넥터들에 의해, 해양의 또는 항구의 터미널에 연결될 수 있다.
도 10은 로딩 및 오프로딩 스테이션(75), 수중 파이프(76) 및 육지의 시설(77)을 포함하는 해양의 터미널의 일 예를 도시한다. 로딩 및 오프로딩 스테이션(75)은 이동식 아암(74) 및 이동식 아암(74)을 지지하는 타워(78)를 포함하는 고정된 연안의 시설이다. 이동식 아암(74)은 로딩/오프로딩 파이프 라인(73)들에 연결될 수 있는 한 다발의 단열 플렉서블 도관(79)들을 수반한다. 배향 가능한 이동식 아암(74)은 메탄 탱커의 모든 사이즈들에 맞도록 구성된다. 도시되지 않았으나, 연결 파이프는 타워(78)의 내부에서 연장한다. 로딩 및 오프로딩 스테이션(75)은 메탄 탱커(70)가 육지의 시설(77)로부터 또는 육지의 시설(77)로 로드 또는 오프로드 되게 한다. 육지의 시설(77)은 액화 가스 저장 탱크(80)들 및 수중 파이프(76)에 의해 로딩 또는 오프로딩 스테이션(75)에 연결된 연결 파이프(81)들을 포함한다. 수중 파이프(76)는 먼 거리, 예를 들어 5km에 걸쳐 로딩 또는 오프로딩 스테이션(75)과 육지의 시설(77) 사이에 액화 가스의 운반을 허용하며, 로딩 및 오프로딩 작업 중에 메탄 탱커(70)를 해안으로부터 먼 거리로 떨어져 유지하게 하는 것을 가능하게 한다.
액화 가스의 운반에 필요한 압력을 발생시키기 위하여, 선박(70) 선상에 수반된 펌프들 및/또는 육지의 시설(77)에 갖춰진 펌프들 및/또는 로딩 및 오프로딩 스테이션(75)에 갖춰진 펌프들이 이용된다.
발명이 많은 특정 실시 형태와 함께 설명되어 있을 지라도, 이에 어떤 방식으로도 제한되지 않으며 설명된 수단들의 모든 기술적 등가물들과 이들의 조합들이 발명의 범위에 속한다는 점은 분명히 명백하다.
동사 "포함(comprise)", "구비(have)" 또는 "포함(include)" 및 이들의 활용 형태들의 사용은 청구항에 나열된 구성요소들 또는 단계들 외의 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것은 아니다.
청구범위에서, 괄호 사이의 어떤 참조 부호도 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (17)

  1. 유체를 저장하기 위한 밀봉 및 열적 단열 탱크에 있어서, 상기 탱크는 벽(1)을 구비하고, 상기 벽(1)은, 탱크의 외부로부터 내부를 향해 두께 방향으로, 지지 구조체(3), 일차 열적 단열 배리어(5), 및 상기 일차 열적 단열 배리어(5)에 대해 놓여 있고 상기 탱크에 저장된 유체와 접촉하도록 된 일차 밀봉 멤브레인(6)을 포함하고,
    상기 일차 열적 단열 배리어(5)는 일차 단열 패널(16)을 포함하고, 상기 일차 단열 패널(16)은, 외부 강성 플레이트(19), 및 상기 외부 강성 플레이트(19) 상에 고정되며 상기 외부 강성 플레이트(19) 및 상기 일차 밀봉 멤브레인(6) 사이에 배치된 제1 폴리머 폼 레이어(17)를 포함하고, 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)는 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)의 전체 두께를 통해 연장하는 리세스(35, 36)를 구비하고, 상기 리세스(35, 36)는 상기 외부 강성 플레이트(19)에서 베어링 존(37)을 형성하고, 상기 외부 강성 플레이트(19)의 상기 베어링 존(37)은 앵커링 디바이스(38)와 협동하고, 상기 앵커링 디바이스(38)는 상기 외부 강성 플레이트(19)의 상기 베어링 존(37)에 대해 견디어 상기 베어링 존(37)을 상기 지지 구조체(3)를 향해 유지하고,
    상기 일차 밀봉 멤브레인(6)은, 상기 베어링 존(37)과 수직으로 배치되며 상기 탱크의 내부를 향해 돌출하는 부분(27)을 포함하는 특정 존(26)을 포함하고,
    상기 일차 열적 단열 배리어(5)는 상기 리세스(35, 36)에 수용된 보강 단열 플러그(43, 50)를 포함하여 상기 일차 열적 단열 배리어(5)의 열적 단열의 연속성을 보장하고, 상기 보강 단열 플러그(43, 50)는, 상기 두께 방향으로, 상기 외부 강성 플레이트(19)의 상기 베어링 존(37)으로부터 상기 일차 밀봉 멤브레인(6)의 상기 특정 존으로 연장하여 상기 일차 밀봉 멤브레인(6)의 상기 특정 존(26)에 작용할 수 있는 압축력들을 흡수하고, 상기 보강 단열 플러그(43, 50)는 상기 일차 단열 패널(16)의 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)의 압축 항복 강도의 80%와 동일하거나 그보다 큰 압축 항복 강도를 구비하는 제2 폴리머 폼 레이어(45)를 포함하는 탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일차 밀봉 멤브레인(6)은 노드 존(26)에서 교차하는 상기 탱크의 내부를 향해 돌출하는 적어도 2개의 주름부들(23, 24)을 포함하는 주름이 진 멤브레인이고, 상기 노드 존(26)은 상기 보강 단열 플러그(43, 50)에 대해 견디는 베이스(31, 32, 33, 34)를 포함하는 탱크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보강 단열 플러그(43, 50)의 상기 제2 폴리머 폼 레이어(45)는 상기 일차 단열 패널(16)의 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)의 밀도와 동일하거나 그보다 큰 밀도를 가지는 탱크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보강 단열 플러그(43, 50)의 상기 제2 폴리머 폼 레이어(45)의 밀도는 상기 일차 단열 패널(16)의 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)의 밀도보다 1.2배 이상 큰 탱크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 일차 단열 패널(16)의 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)는 110 kg/m3 및 150 kg/m3 사이의 밀도를 가지는 탱크.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보강 단열 플러그(43, 50)의 상기 제2 폴리머 폼 레이어(45)는 180 kg/m3 및 240 kg/m3 사이의 밀도를 가지는 탱크.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 일차 열적 단열 배리어(5)는 2개의 인접하는 일차 단열 패널(16)들을 포함하고, 상기 일차 단열 패널(16)들은, 외부 강성 플레이트(19), 및 상기 외부 강성 플레이트(19) 상에 고정되며 상기 외부 강성 플레이트(19) 및 상기 일차 밀봉 멤브레인(6) 사이에 배치되는 폴리머 폼 레이어(17)를 각각 포함하고, 상기 일차 단열 패널(16)들의 각각의 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)는 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)의 전체 두께를 통해 연장하는 리세스(35, 36)를 구비하고, 상기 리세스(35, 36)는 상기 일차 단열 패널(16)의 가장자리에 형성되어 상기 일차 단열 패널(16)들의 각각의 상기 외부 강성 플레이트(19)가 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)로부터 돌출하는 베어링 존(37)을 구비하고, 어느 하나의 리세스가 다른 하나의 리세스로 개방하도록 상기 2개의 일차 단열 패널(16)들의 각각의 리세스(35, 36)들이 배치되고, 상기 앵커링 디바이스(38)는 상기 지지 구조체(3)를 향해 상기 2개의 일차 단열 패널(16)들 중 어느 하나의 일차 단열 패널 및 다른 하나의 일차 단열 패널의 상기 외부 강성 플레이트(19)의 상기 베어링 존을 유지하도록 배열되는 탱크.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 일차 열적 단열 배리어(5)는 4개의 일차 단열 패널(16)들을 포함하고, 상기 일차 단열 패널(16)들의 각각은 다른 3개의 일차 단열 패널(16)들의 코너에 인접하는 코너를 포함하고, 각각의 일차 단열 패널(16)은, 외부 강성 플레이트(19), 및 상기 외부 강성 플레이트(19) 상에 고정되며 상기 외부 강성 플레이트(19) 및 상기 일차 밀봉 멤브레인(6) 사이에 배치되는 제1 폴리머 폼 레이어(17)를 포함하고, 상기 일차 단열 패널(16)들의 각각의 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)는 상기 코너에서 상기 폴리머 폼 레이어(17)의 전체 두께를 통해 연장하는 리세스(36)를 구비하여 상기 일차 단열 패널(16)들의 각각의 상기 외부 강성 플레이트(19)는 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)로부터 돌출하는 베어링 존(37)을 구비하고, 어느 하나의 리세스가 다른 하나의 리세스로 개방하도록 그리고 하우징(39)을 형성하도록 상기 4개의 일차 단열 패널(16)들의 각각의 리세스(36)들이 배치되고, 상기 앵커링 디바이스(38)는 상기 하우징(39)에 배치되고 상기 구조체(3)를 향해 상기 4개의 일차 단열 패널(16)들의 각각의 상기 외부 강성 플레이트(19)의 상기 베어링 존(37)을 유지하도록 배열되는 탱크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 일차 열적 단열 배리어(5)는, 상기 4개의 일차 단열 패널(16)들의 각각의 리세스(36)들 중 하나의 리세스에 각각 수용되는 4개의 보강 단열 플러그(43)들, 및 상기 4개의 보강 단열 플러그(43)들을 제 위치에 유지하게 하도록 상기 4개의 보강 단열 플러그(43)들 사이의 상기 하우징(39)의 중심부에 배치되는 단열 블록(44)을 포함하고, 상기 보강 단열 플러그(43)들의 각각은, 상기 두께 방향으로, 상기 일차 단열 패널들 중 어느 하나의 일차 단열 패널의 상기 외부 강성 플레이트(19)의 상기 베어링 존(37)으로부터 상기 일차 밀봉 멤브레인(6)의 상기 특정 존(26)으로 연장하고, 각각의 보강 단열 플러그(43)는 상기 일차 단열 패널(16)의 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)의 압축 항복 강도보다 큰 압축 항복 강도를 구비하는 제2 폴리머 폼 레이어(45)를 포함하는 탱크.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보강 단열 플러그(50)는 상기 하우징(39)의 형상에 대응하는 형상을 구비하는 탱크.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 앵커링 디바이스(38)는, 각각의 베어링 존(37)에 대해 견디는 탭을 구비하는 유지 부재(40), 및 상기 지지 구조체(3)에 직접적으로 또는 간접적으로 고정된 스터드(15)를 포함하고, 상기 유지 부재(40)는 상기 스터드(15) 상에 고정되는 탱크.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 일차 단열 패널(16) 또는 각각의 일차 단열 패널(16)은, 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17)에 고정되며 상기 제1 폴리머 폼 레이어(17) 및 상기 일차 밀봉 멤브레인(6) 사이에 배치된 내부 강성 플레이트(18)를 포함하고, 상기 보강 단열 플러그(43, 50) 또는 각각의 보강 단열 플러그(43, 50)는 상기 일차 단열 패널(16)의 상기 내부 강성 플레이트(18)와 동일 평면 상에 있는 외부 강성 플레이트를 포함하는 탱크.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 구조체(3)에 대해 놓여 있는 이차 열적 단열 배리어(2), 및 상기 이차 열적 단열 배리어(2)에 대해 놓여 있는 이차 밀봉 멤브레인(4)으로서, 상기 일차 열적 단열 배리어(5)가 상기 이차 밀봉 멤브레인(4)에 대해 놓여 있는 상기 이차 밀봉 멤브레인(4)을 더 포함하는 탱크.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이차 열적 단열 배리어(2)는 상기 지지 구조체(3)에 앵커링 된 이차 단열 패널(7)을 포함하고, 상기 앵커링 디바이스(38)는 상기 이차 단열 패널(7) 상에 고정되어 결국 상기 이차 단열 패널(7) 상의 상기 일차 단열 패널(16) 또는 상기 일차 단열 패널(16)들의 앵커링을 보장하는 탱크.
  15. 유체를 운반하기 위한 선박(70)에 있어서,
    상기 선박은, 선체(72), 및 상기 선체에 배치된 제1항 또는 제2항에 따른 탱크(71)를 포함하는 선박(70).
  16. 선박(70)을 로딩 또는 오프로딩하기 위한 방법에 있어서,
    상기 선박(70)은 제15항에 따른 선박이고,
    유체는 플로팅 또는 육지의 저장 시설(77)로부터 상기 선박의 탱크(71)로 또는 상기 선박의 탱크(71)로부터 상기 플로팅 또는 육지의 저장 시설(77)로 단열 파이프 라인(73, 79, 76, 81)들을 통해 운반되는 방법.
  17. 유체를 운반하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 시스템은
    제15항에 따른 선박(70),
    상기 선박의 선체에 설치된 탱크(71)를 플로팅 또는 육지의 저장 시설(77)에 연결하도록 배열된 단열 파이프 라인(73, 79, 76, 81)들 및
    상기 플로팅 또는 육지의 저장 시설로부터 상기 선박의 탱크로 또는 상기 선박의 탱크로부터 상기 플로팅 또는 육지의 저장 시설로 상기 단열 파이프 라인들을 통해 유체를 유동하게 하기 위한 펌프
    를 포함하는 시스템.
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