KR102655955B1 - 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크 - Google Patents

발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크 Download PDF

Info

Publication number
KR102655955B1
KR102655955B1 KR1020220036008A KR20220036008A KR102655955B1 KR 102655955 B1 KR102655955 B1 KR 102655955B1 KR 1020220036008 A KR1020220036008 A KR 1020220036008A KR 20220036008 A KR20220036008 A KR 20220036008A KR 102655955 B1 KR102655955 B1 KR 102655955B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flat
projectile
uneven
tank
open cylindrical
Prior art date
Application number
KR1020220036008A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230138222A (ko
Inventor
양창환
원도윤
김수종
정훈
Original Assignee
(주)이노스페이스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)이노스페이스 filed Critical (주)이노스페이스
Priority to KR1020220036008A priority Critical patent/KR102655955B1/ko
Priority to PCT/KR2023/003650 priority patent/WO2023182743A1/ko
Publication of KR20230138222A publication Critical patent/KR20230138222A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102655955B1 publication Critical patent/KR102655955B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means
    • F17C2203/011—Reinforcing means
    • F17C2203/012—Reinforcing means on or in the wall, e.g. ribs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0329—Foam
    • F17C2203/0333—Polyurethane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0626—Multiple walls
    • F17C2203/0629—Two walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/011—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0186—Applications for fluid transport or storage in the air or in space
    • F17C2270/0197—Rockets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명은 분리형 2중 겹벽 구조를 구현하여 중량 대비 단열탱크의 강도성능을 개선하고, 열전달을 최소화시켜 단열성능을 향상시키기 위한 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크에 관한 것이다.
이를 위해, 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크는 직립 상태에서 상단부와 하단부가 개구된 중공의 개구원통부와, 개구원통부의 상단부를 밀폐시키는 상부캡부와, 개구원통부의 하단부를 밀폐시키는 하부캡부를 포함한다. 이때, 개구원통부는 외주면이 평평하게 형성되는 평판부와, 평판부에 슬라이드 이동 가능하게 끼움 결합되는 요철부와, 요철부의 일부가 평판부로부터 이격됨에 따라 링 형상을 나타내고 개구원통부의 높이 방향을 따라 이격 배치되는 다수의 하중분산공간을 포함한다.

Description

발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크{SEPARABLE DOUBLE-LAYERED THERMAL INSULATION TANK FOR PROJECTILE}
본 발명은 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 분리형 2중 겹벽 구조를 구현하여 중량 대비 단열탱크의 강도성능, 즉 비강도를 개선하고, 열전달을 최소화시켜 단열성능을 향상시키기 위한 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크에 관한 것이다.
일반적으로, 로켓의 액체 추진제나 철강 및 화학 공업에서의 산소 산화, 조선 및 기계공학에서의 용접용이나 의료용 또는 물처리의 폭기용으로 산소의 수요가 크다. 액체산소는 우주 항공 산업 분야에서 로켓 엔진 등을 시험하는 경우에 사용되는데, 이 경우의 액체 산소의 상태는 고밀도일 것을 필요로 한다. 따라서, 액체 산소의 밀도를 높이기 위하여 액체 산소의 온도를 낮춰 부피를 줄이는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 로켓 엔진의 시험에 사용되는 액체 산소의 온도를 낮추기 위한 방법을 시행하는데 있어서, 일반적으로 1기압의 상태에서 - 183℃의 온도를 갖는 액체 산소를 가압 탱크를 통하여 약 100기압 정도로 가압하여 강제로 배관을 통하여 이송할 경우에, 당해 시험 대상 엔진에 도달하는 액체 산소는 배관으로부터의 열침입과 가압 압력에 의한 액체의 내부에너지 증가로 인한 온도 상승이 발생하여 액체의 부피가 팽창하게 되고, 따라서 액체의 밀도가 작아지게 된다.
따라서, 시험 대상 엔진에 도달하는 액체 산소의 온도를 - 183℃로 유지하기 위해서는, 가압 탱크로 보내지는 액체 산소의 온도를 배관으로부터의 열침입과 가압 압력에 의한 내부에너지 증가분 등의 온도 상승 요인을 감안한 값인 - 186℃ 이하로 하여야 한다.
상기한 바와 같은 이유로 액체 산소의 온도를 - 183℃ 이하로 떨어뜨리기 위하여 종래에는, 1) 액체 산소를 공급하는 측에서 - 186℃ 이하의 상태를 갖도록 미리 저온 처리한 액체 산소를 초저온 탱크로리를 통하여 공급하는 방법과, 2) 초저온 액화 가스 저장탱크(2중 탱크)에서 액체 산소를 펌핑하여 0.7 bar 이하로 유지하는 방법을 사용하여 왔다.
대한민국 등록특허공보 제10-0395596호 (2003. 08. 25. 공고, 발명의 명칭 : 액체 질소를 냉매로 하는 액체 산소 냉각을 위한 초저온3중 탱크) 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0157232호 (2021. 12. 28. 공개, 발명의 명칭 : 액화 가스 저장 탱크의 단열 구조)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분리형 2중 겹벽 구조를 구현하여 중량 대비 단열탱크의 비강도성능을 개선하고, 열전달을 최소화시켜 단열성능을 향상시키기 위한 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크는 직립 상태에서 상단부와 하단부가 개구된 중공의 개구원통부; 상기 개구원통부의 상단부를 밀폐시키는 상부캡부; 및
상기 개구원통부의 하단부를 밀폐시키는 하부캡부;를 포함하고, 상기 개구원통부는, 외주면이 평평하게 형성되는 평판부; 상기 평판부에 슬라이드 이동 가능하게 끼움 결합되는 요철부; 및 상기 요철부의 일부가 상기 평판부로부터 이격됨에 따라 링 형상을 나타내고, 상기 개구원통부의 높이 방향을 따라 이격 배치되는 다수의 하중분산공간;을 포함한다.
여기서, 상기 요철부는, 상호 이격되어 상기 평판부에 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 결합부; 및 상호 인접한 두 결합부를 연결하되, 상기 하중분산공간을 형성하는 곡률부;를 포함한다.
여기서, 직립 상태의 상기 개구원통부를 기준으로, 상기 결합부의 높이를 h1 이라 하고, 상기 곡률부의 높이를 h2 라고 하면, h1:h2 = 1.0:1.6~2.0 인 관계식을 만족한다.
여기서, 직립 상태의 상기 개구원통부를 기준으로, 상기 결합부의 높이를 h1 이라 하고, 상기 평판부아 상기 곡률부 사이의 최대거리를 d 라고 하면, h1:d = 1:0.4~0.6 인 관계식을 만족한다.
여기서, 상기 평판부와 상기 요철부 사이 중 적어도 상기 하중분산공간에는, 단열부재;가 충진된다.
본 발명에 따른 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크에 따르면, 분리형 2중 겹벽 구조를 구현하여 중량 대비 단열탱크의 비강도 성능을 개선하고, 열전달을 최소화시켜 단열성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 평판부의 두께와 요철부의 두께의 합이 종래의 단열탱크의 두께와 실질적으로 동일하더라도 단열탱크의 전체 중량 대비 단열탱크의 강도를 증가시킬 수 있고, 개구원통부의 변형율을 50% 이상 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 요철부와 하중분산공간의 결합 관계를 통해 개구원통부에 작용하는 응력을 대폭 줄일 수 있고, 단열탱크의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 하중분산공간을 통한 공기층을 통해 단열탱크의 전체 중량을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 요철부의 세부 결합 관계를 통해 하중분산공간을 개구원통부에 안정되게 형성하고, 요철부의 균일한 패턴을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 호 형상을 나타내는 곡률부에서의 응력 분산을 명확하게 하고, 개구원통부의 변형을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 결합부와 곡률부 사이의 비율 관계를 통해 개구원통부의 변형을 최소화시키고, 개구원통부의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 결합부와 하중분산공간 사이의 비율 관계를 통해 개구원통부의 변형을 최소화시키고, 개구원통부의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 단열부재를 통해 단열탱크에서 액체산소의 온도 변화를 최소화시키는 한편, 액체산소의 안정성을 높이고, 단열탱크의 내외부에 대한 단열성능을 증가시킬 수 있으며, 곡률부의 변형을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 개구원통부에서 평판부와 요철부의 두께를 최소화시킬 수 있고, 단열탱크에 충진되는 액체산소의 압력을 안정되게 견딜 수 있다.
또한, 본 발명은 평판부와 요철부의 결합 관계를 통해 평평한 결합부 또는 호 형상의 곡률부에서 액체산소에 의한 수축이 일어날 때, 평판부에서 요철부의 유동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 평판부와 요철부의 구조 형상을 통해 단열탱크 내부의 일정한 압력 하중에 대하여 구조적으로 요철부의 강도와 강성을 개선할 수 있다. 또한, 요철부가 압력하중으로 변형이 발생하면, 평판부와 접촉하게 되어 요철부의 하중이 외벽인 평판부로 전달되고, 응력도 함께 분산되어 결과적으로 압력하중에 대한 단열탱크의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 단열탱크의 내부에 액체산소가 유입되면, 수축 현상이 발생되는데, 외벽인 평평한 평판부보다 내벽인 요철부의 면적이 더 크기 때문에, 외벽인 평판부보다 내벽인 요철부의 수축량이 더 크게 되고, 평판부와 요철부 사이에 미세한 갭이 발생되어 요철부에서 평판부로의 열전달을 최소화시킬 수 있다. 다른 표현으로, 미세한 갭을 통해 1차 단열 효과가 발생하고, 하중분산공간에 충진된 단열부재를 통해 2차 단열 효과가 발생하며, 이로 인해 단열탱크에 충진된 액체산소의 안정성을 극대화시킬 수 있고, 발사체의 단열탱크 구조도 최적화시킬 수 있다.
또한, 우레탄 재질의 단열부재가 하중분산공간에 충진됨에 따라 평판부와 곡률부의 접촉이 발생하지 않기 때문에 평판부에 작용하는 응력이 매우 작아지고, 평판부에 충진홀이 관통 형성되더라도 구조적으로 취약해지지 않는다. 따라서, 충진홀을 통해 하중분산공간에 단열부재의 충진을 원활하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크에서 개구원통부를 도시한 확대 종단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크는 내부에 액체산소가 충진되는 함체이고, 개구원통부(10)와, 상부캡부(20)와, 하부캡부(30)를 포함할 수 있다.
개구원통부(10)는 직립 상태에서 상단부와 하단부가 개구된 중공의 원통 형상을 나타낸다.
개구원통부(10)는 외주면이 평평하게 형성되는 평판부(11)와, 평판부(11)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 요철부(12)와, 요철부(12)의 일부가 평판부(11)로부터 이격됨에 따라 링 형상을 나타내고 개구원통부(10)의 높이 방향을 따라 이격 배치되는 다수의 하중분산공간(13)을 포함할 수 있다.
평판부(11)와 요철부(12)는 직립 상태에서 상단부와 하단부가 개구된 중공의 원통 형상을 나타낸다.
요철부(12)는 상호 이격되어 평판부(11)에 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 결합부(121)와, 상호 인접한 두 결합부(121)를 연결하되 하중분산공간(13)을 형성하는 곡률부(122)를 포함할 수 있다.
결합부(121)와 곡률부(122)는 각각 링 형상을 나타내도록 한다.
결합부(121)는 평판부(11)와 마찬가지로 평평하게 형성되어 평판부(11)에 안정되게 적층 지지되거나 평판부(11)에서 미세한 갭을 형성하도록 이격 배치될 수 있다.
곡률부(122)는 종단면 상태에서 평판부(11)의 내주면으로부터 함몰 형성되고, 개구원통부(10)의 중심으로 돌출 형성된다. 그러면, 평판부(11)와 곡률부(122) 사이에는 하중분산공간(13)이 형성되는 것이다. 곡률부(122)는 종단면 상태에서 원호 형상을 나타내는 것이 바람직하다.
h1 은 직립 상태의 개구원통부(10)를 기준으로 결합부(121)의 높이를 나타내고, h2는 직립 상태의 개구원통부(10)를 기준으로 곡률부(122)의 높이를 나타내며, d는 직립 상태의 개구원통부(10)를 기준으로 평판부(11)와 곡률부(122) 사이의 최대거리를 나타낸다.
여기서, h1:h2 = 1.0:1.6~2.0 인 관계식을 만족하므로, 단열탱크의 내부 압력에 대한 부하로 단열탱크의 응력이나 단열탱크의 변형을 최소화시키는 한편 단열탱크의 전반적인 구조성능을 안정화시키거나 단열탱크의 전반적인 구조성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 다른 표현으로, h2 는 h1 의 1.6배 이상이고 ,h1 의 2.0배 이하이면 충분하다.
하지만, h1:h2 = 1.0:1.6 미만인 관계식에서는 내벽인 요철부(12)에서의 강도가 감소하게 되어 외벽인 평판부(11)에 가해지는 하중이 증가하게 되고, 결과적으로 단열탱크의 내부 압력에 대한 부하로 내벽인 요철부(12)에서 외벽인 평판부(11)로 전달되는 하중이 증가하여 단열탱크의 응력이나 단열탱크의 변형이 증가할 가능성이 높아지는 문제점을 내포하고 있다.
또한, h1:h2 = 1.0:2.0 초과인 관계식에서는 내벽인 요철부(12)에서 외벽인 평판부(!1)로 하중 전달이 원활하지 않아 내벽인 요철부(12)가 부담해야 하는 응력이 높게 발생하고, 결과적으로 단열탱크의 전반적인 구조성능이 저하되는 문제점을 내포하고 있다.
또한, h1:d = 1: 0.4~0.6 인 관계식을 만족하므로, 평판부(11)의 변형을 최소화하여 개구원통부(10)의 강도성능과 요철부(12)의 구조성능을 안정화시키거나, 구원통부(10)의 강도성능과 요철부(12)의 구조성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 다른 표현으로, d 는 h1 의 0.4배 이상이고, h1 의 0.6배 이하면 충분하다.
하지만, h1:d = 1: 0.4 미만인 관계식에서는 액체산소에 의해 곡률부(122)의 수축량이 상대적으로 작아 외벽인 평판부(11)와 내벽인 요철부(12)의 이격이 상대적으로 작아지게 되어 단열성능이 저하됨은 물론 내벽인 요철부(12)에서 곡률부(122)의 변형이 증가하여 외벽인 평판부(11)에 전달되는 하중이 증가하게 되고, 결과적으로 평판부(11)의 변형이 상대적으로 증가하게 되어 개구원통부(10)의 강도성능이 저하되는 문제점을 내포하고 있다.
또한, h1:d = 1: 0.6 초과인 관계식에서는 내벽인 요철부(12)가 가동적으로는 더 우수해질 수 있으나, 곡률부(122)의 곡률이 커지는 만큼 곡률부(122)의 길이가 증가되기 때문에 극적온의 액체산소에 의한 곡률부(122)의 수축량 또한 증가하게 되어 수축에 의한 구조응력이 증가하고, 결과적으로 내벽인 요철부(12)의 구조성능이 저하되는 문제점을 내포하고 있다.
그리고 단열성능을 향상시키기 위해 평판부(11)와 요철부(12) 사이 중 하중분산공간(13)에는 단열부재(미도시)가 충진될 수 있다. 단열부재(미도시)는 하중분산공간(13)이 형성된 부분에서 평판부(11)에 관통 형성된 충진홀(미도시)을 통해 단열부재(미도시)를 하중분산공간(13)에 안정되게 충진할 수 있다.
상부캡부(20)는 개구원통부(10)의 상단부를 밀폐시킨다. 상부캡부(20)는 액체산소에 의한 수축력을 견디기 위해 돔 형상을 나타내는 것이 유리하다.
하부캡부(30)는 개구원통부(10)의 하단부를 밀폐시킨다. 하부캡부(30)는 액체산소에 의한 수축력을 견디기 위해 돔 형상을 나타내는 것이 유리하다.
두께가 2mm 인 단일 원통판을 포함하는 종래의 단열탱크와 평판부(11)의 두께가 1mm이고 요철부(12)의 두께가 1mm인 본 발명의 일 실시예에 따른 단열탱크에 액체산소를 충진한 다음, 원통판과 개구원통부(10)의 변형을 측정한 결과, 원통판에 비해 개구원통부(10)가 약 50% 적게 부풀어 오르는 현상을 확인할 수 있었다.
또한, 원통판과 개구원통부(10)에 작용하는 응력을 측정한 결과, 원통판에서는 약 249MPa 의 응력이 발생되는 반면, 개구원통부(10)에서 평판부(11)에서는 약 180MPa 의 응력이 발생되는 것을 확인할 수 있었다.
상술한 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크에 따르면, 분리형 2중 겹벽 구조를 구현하여 중량 대비 단열탱크의 비강도성능을 개선하고, 열전달을 최소화시켜 단열성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 평판부(11)의 두께와 요철부(12)의 두께의 합이 종래의 단열탱크의 두께와 실질적으로 동일하더라도 단열탱크의 전체 중량 대비 단열탱크의 강도를 증가시킬 수 있고, 개구원통부(10)의 변형율을 50% 이상 줄일 수 있다.
또한, 요철부(12)와 하중분산공간(13)의 결합 관계를 통해 개구원통부(10)에 작용하는 응력을 대폭 줄일 수 있고, 단열탱크의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 하중분산공간(13)을 통한 공기층을 통해 단열탱크의 전체 중량을 감소시킬 수 있다.
또한, 요철부(12)의 세부 결합 관계를 통해 하중분산공간(13)을 개구원통부(10)에 안정되게 형성하고, 요철부(12)의 균일한 패턴을 확보할 수 있다.
또한, 호 형상을 나타내는 곡률부(122)에서의 응력 분산을 명확하게 하고, 개구원통부(10)의 변형을 최소화시킬 수 있다.
또한, 결합부(121)와 곡률부(122) 사이의 비율 관계를 통해 개구원통부(10)의 변형을 최소화시키고, 개구원통부(10)의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 결합부(121)와 하중분산공간(13) 사이의 비율 관계를 통해 개구원통부(10)의 변형을 최소화시키고, 개구원통부(10)의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 단열부재(미도시)를 통해 단열탱크에서 액체산소의 온도 변화를 최소화시키는 한편, 액체산소의 안정성을 높이고, 단열탱크의 내외부에 대한 단열성능을 증가시킬 수 있으며, 곡률부(122)의 변형을 최소화시킬 수 있다.
또한, 개구원통부(10)에서 평판부(11)와 요철부(12)의 두께를 최소화시킬 수 있고, 단열탱크에 충진되는 액체산소의 압력을 안정되게 견딜 수 있다.
또한, 평판부(11)와 요철부(12)의 결합 관계를 통해 평평한 결합부(121) 또는 호 형상의 곡률부(122)에서 액체산소에 의한 수축이 일어날 때, 평판부(11)에서 요철부(12)의 유동을 원활하게 할 수 있다.
또한, 평판부(11)와 요철부(12)의 구조 형상을 통해 단열탱크 내부의 일정한 압력 하중에 대하여 요철부(12)의 강도와 강성을 개선할 수 있다. 또한, 요철부(12)가 압력하중으로 변형이 발생하면, 평판부(11)와 접촉하게 되어 요철부(12)의 하중이 외벽인 평판부(11)로 전달되고, 응력도 함께 분산되어 결과적으로 압력하중에 대한 단열탱크의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 단열탱크의 내부에 액체산소가 유입되면, 수축 현상이 발생되는데, 외벽인 평평한 평판부(11)보다 내벽인 요철부(12)의 면적이 더 크기 때문에, 평판부(11)보다 요철부(12)의 수축량이 더 크게 되고, 평판부(11)와 요철부(12) 사이에 미세한 갭이 발생되어 요철부(12)에서 평판부(11)로의 열전달을 최소화시킬 수 있다. 다른 표현으로, 미세한 갭을 통해 1차 단열 효과가 발생하고, 하중분산공간(13)에 충진된 단열부재(미도시)를 통해 2차 단열 효과가 발생하며, 이로 인해 단열탱크에 충진된 액체산소의 안정성을 극대화시킬 수 있고, 발사체의 단열탱크 구조도 최적화시킬 수 있다.
또한, 우레탄 재질의 단열부재(미도시)가 하중분산공간(13)에 충진됨에 따라 평판부(11)와 곡률부(122)의 접촉이 발생하지 않기 때문에 평판부(11)에 작용하는 응력이 매우 작아지고, 평판부(11)에 충진홀(미도시)이 관통 형성되더라도 구조적으로 취약해지지 않는다. 따라서, 충진홀(미도시)을 통해 하중분산공간(13)에 단열부재(미도시)의 충진을 원활하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 개구원통부 11: 평판부 12: 요철부
121: 결합부 122: 곡률부 13: 하중분산공간
20: 상부캡부 30: 하부캡부
h1: 결합부 높이 h2: 곡률부 높이
d: 평판부와 곡률부 사이의 최대거리

Claims (5)

  1. 직립 상태에서 상단부와 하단부가 개구된 중공의 개구원통부;
    상기 개구원통부의 상단부를 밀폐시키는 상부캡부; 및
    상기 개구원통부의 하단부를 밀폐시키는 하부캡부;를 포함하고,
    상기 개구원통부는,
    외주면이 평평하게 형성되는 평판부; 및
    상기 평판부에 슬라이드 이동 가능하게 끼움 결합되는 요철부;를 포함하고,
    상기 요철부의 일부가 상기 평판부로부터 이격됨에 따라 링 형상을 나타내고, 상기 개구원통부의 높이 방향을 따라 이격 배치되는 다수의 하중분산공간을 형성하고,
    상기 요철부는, 상기 평판부와 밀접하면서 상기 평판부에 슬라이드 이동 가능하게 지지되게 상호 이격되는 복수의 결합부; 및 상호 인접한 두 결합부를 연결하되, 상기 하중분산공간을 형성하는 곡률부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    직립 상태의 상기 개구원통부를 기준으로,
    상기 결합부의 높이를 h1 이라 하고,
    상기 곡률부의 높이를 h2 라고 하면,
    h1:h2 = 1.0:1.6~2.0 인 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    직립 상태의 상기 개구원통부를 기준으로,
    상기 결합부의 높이를 h1 이라 하고,
    상기 평판부와 상기 곡률부 사이의 최대거리를 d 라고 하면,
    h1:d = 1:0.4~0.6 인 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 평판부와 상기 요철부 사이 중 적어도 상기 하중분산공간에는, 단열부재;가 충진되는 것을 특징으로 하는 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크.
KR1020220036008A 2022-03-23 2022-03-23 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크 KR102655955B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220036008A KR102655955B1 (ko) 2022-03-23 2022-03-23 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크
PCT/KR2023/003650 WO2023182743A1 (ko) 2022-03-23 2023-03-20 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220036008A KR102655955B1 (ko) 2022-03-23 2022-03-23 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230138222A KR20230138222A (ko) 2023-10-05
KR102655955B1 true KR102655955B1 (ko) 2024-04-09

Family

ID=88101459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220036008A KR102655955B1 (ko) 2022-03-23 2022-03-23 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102655955B1 (ko)
WO (1) WO2023182743A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101565881B1 (ko) * 2011-06-24 2015-11-05 재팬 마린 유나이티드 코포레이션 액화 가스 탱크
JP2021011948A (ja) * 2019-07-05 2021-02-04 アリアーネグループ ゲーエムベーハー タンク及び方法
JP2021041412A (ja) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社旭製作所 継目無容器の製造方法、及び複合容器の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395596B1 (ko) 2000-07-06 2003-08-25 대성산소 주식회사 액체 질소를 냉매로 하는 액체 산소 냉각을 위한 초저온3중 탱크
KR20130007699A (ko) * 2011-07-07 2013-01-21 김봉이 파형 허니콤 고압용기
AU2019432673A1 (en) * 2019-03-07 2021-08-26 Lattice Technology Co., Ltd. Vacuum heat-insulation device for low-temperature tank
KR20210157232A (ko) 2020-06-19 2021-12-28 삼성중공업 주식회사 액화 가스 저장 탱크의 단열 구조

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101565881B1 (ko) * 2011-06-24 2015-11-05 재팬 마린 유나이티드 코포레이션 액화 가스 탱크
JP2021011948A (ja) * 2019-07-05 2021-02-04 アリアーネグループ ゲーエムベーハー タンク及び方法
JP2021041412A (ja) * 2019-09-06 2021-03-18 株式会社旭製作所 継目無容器の製造方法、及び複合容器の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023182743A1 (ko) 2023-09-28
KR20230138222A (ko) 2023-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2157013B1 (en) Liquefied gas storage tank and marine structure including the same
KR102150458B1 (ko) 액화가스 화물창의 단열 시스템
US3347402A (en) Cryogenic tank
KR102655955B1 (ko) 발사체용 분리형 2중 겹벽 단열탱크
US20230313946A1 (en) Tank feasible for cryogenic service
EP3455542B1 (en) Tank arrangement
KR20160061096A (ko) 액체저장탱크
KR102203741B1 (ko) 액화가스 화물창의 단열 시스템
KR20090010775U (ko) 슬로싱 저감수단을 가지는 멤브레인 타입 ｌｎｇ 저장탱크및 상기 ｌｎｇ 저장탱크를 가지는 부유식 해상 구조물
KR102426555B1 (ko) 단열 성능이 향상된 2차 방벽을 포함하는 lng 저장탱크의 단열구조
KR20230012570A (ko) 액화 가스 저장 설비
CN113970061A (zh) 用于堆叠密封且热绝缘的罐的膜的系统
KR101532278B1 (ko) Ｌｎｇ 화물창의 단열 구조물
KR20150095383A (ko) 화물창의 단열박스 제작 방법 및 단열박스 구조
KR101210915B1 (ko) 2열 배치 구조를 가지는 멤브레인형 ｌｎｇ 저장탱크
KR100961864B1 (ko) 슬로싱 저감수단을 가지는 ｌｎｇ 저장탱크 및 상기 ｌｎｇ저장탱크를 가지는 부유식 해상 구조물
KR102404669B1 (ko) 액화가스 화물창
KR20210034741A (ko) 화물창
KR102649343B1 (ko) 진공단열 초저온탱크
KR102351594B1 (ko) 화물창의 단열박스 및 그 제작 방법
KR20140021198A (ko) 멤브레인형 화물창의 단열 시스템
US20240060604A1 (en) Triple containment tank
KR102585055B1 (ko) 선박용 탱크
KR102651094B1 (ko) 펌프타워 로우어 서포트
KR100918199B1 (ko) Ｌｎｇ 저장탱크 및 상기 ｌｎｇ 저장탱크를 가지는 부유식 해상구조물

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant