KR20000036130A - 액화 천연 가스 탱크 및 격납 시스템 - Google Patents

Abstract

액화 천연 가스, LNG, LNG 화물 선박용으로 적합한 액화 화물 탱크 및 지지 시스템은 연속 만곡 플레이트 및 탱크 외부로의 접근을 허용하는 거어더 지지 시스템(35)으로 구성된 수직벽(29)을 갖는 세미-멤브레인 탱크를 포함한다.

Description

액화 천연 가스 탱크 및 격납 시스템{Liquified natural gas tank and containment system}

액화 천연 가스(LNG)를 운반하도록 고안된 선박들은 세상에서 가장 값비싼 상업적인 화물 운반 선박에 속한다. 이는 0.5 미만의 비중을 갖고, 따라서 주어진 중량의 화물에 대해 비교적 큰 체적 용량을 요하는 비교적 적은 중량의 LNG, 및 상업적으로 존속할 수 있는 양으로 장거리 항해 운반을 가능케 하는 데 요구되는 충분히 낮은 압력 하에 LNG를 그의 액체 상태로 유지하는 데 요구되는 비교적 낮은 온도 쌍방 때문이다. LNG는 비교적 고온에서 압력 탱크 중에서 수송되지 않는다. LNG는 대기압보다 약간 높은 증기압 및 약 -260℉(-160℃)의 비등 온도에서 수송된다. 모든 격납 시스템은 극도로 낮은 온도에 견딜 수 있는 물질로 구성되어야 하고, 주변 조건(제조시)으로부터 현장 조건에 이르는 광범위한 온도 변화에 순응하고, 열 유입을 방지하고, 선박의 기본적인 선체 구조물의 용인될 수 없는 냉각을 방지하는 데 효과적인 온도 절연물을 제공하도록 설계되어야 한다. 현재 사용중인 각각의 격납 시스템은 이들 기준을 상이한 방식으로, 종종 상이한 재료를 이용하여 다룬다. 액화된 천연 가스를 해외로 운송하기 위한 최신식 격납 시스템인 원양 해양 선박은 일반적으로 2개의 카테고리: 즉, 일반적으로 자활적이고, 그들의 중량 및 그들의 내용물의 중량의 중력 및 기타 힘을 대응하는 선체 구조물로 전송하기 위한 파운데이션에만 의존하고, 그에 따라 선체 구조물로부터 떨어진 거리에 유지되는 화물 내에 위치할 수 있는 단독 탱크; 및 그들의 형상 및 보존성을 유지하고, 이들의 내용물에 의해 부과된 모든 유체 정력학적 힘(hydrostatic force)을 흡수하기 위한 주변 선체 구조물에 전체적으로 의존하고, 그에 따라 가상적인 모든 지점에서 주변 선체 구조물과 친밀하게 접촉해야 하는 우리가 말하는 탱크인 "멤브레인 탱크"로 설명된다.

모든 LNG 격납 시스템에 사용된 주요 물질은 종래의 조선 강철보다 상당히 더 고가이다. 9% 니켈 강 및 스테인레스 강도 역시 허용될 수 있는 물질이지만, 단독 탱크는 일반적으로 알루미늄 합금으로 구성된다. 단독 탱크는 유체 정력학적 힘 및 유체 역학적 힘에 독립적으로 견디고, 이들 힘을 그들의 파운데이션 지원 시스템을 통해 주변 선체 구조물로 전송하고, 주변 온도와 LNG 화물 서비스 온도 간의 온도 차이로 유발되는 열적으로 유도된 응력에 순응하기에 충분히 튼튼하다. 멤브레인 격납 시스템은 일반적으로 스테인레스강 또는 최소 열 팽창 특성을 갖는 큰 니켈 함량 합금인 불변강(invar)으로 구성된다. 이들 물질은 전형적인 단독 탱크의 알루미늄 합금보다 단위 중량당 실질적으로 더 비쌀 수 있지만, 멤브레인이 상대적으로 박층이고 결과적으로 경량이기 때문에 경쟁적인 시스템으로 설계될 수 있고, 직면하는 힘을 독립적으로 지탱할 수 없고, 선박 구조물에 힘을 전송하기 위한 부하 생산 절연 시스템에 의지한다. 전형적으로, 단독 탱크는 멤브레인 시스템이 스테인레스 강 또는 불변강을 요하는 것보다 훨씬 더 많은 양의 알루미늄 합금을 요한다. 멤브레인 격납 시스템을 위한 내부하(load-bearing) 열 절연물은 유체 정력학적 부하 및 유체 역학적 부하를 선체 구조물에 전송할 수 있어야 한다. 멤브레인 탱크를 위한 부하 생산 절연 시스템은 일반적으로 단독 탱크가 설치된 열 절연 시스템보다 더 복잡하고, 더 값비싸다.

선체 구조물로부터 떨어진 단독 탱크 시스템은 전형적으로 절연물의 외표면 및 선박의 이중 선체 구조물의 내표면의 점검, 유지 및 수선을 위해 인간의 접근을 허용하기에 충분한 공간을 격납 시스템(탱크+절연물)과 선체 구조물 사이에 갖도록 설계되었다. 선체 구조물과 친밀하게 접촉하는 멤브레인 격납 시스템은 이러한 접근을 허용치 않고, 따라서 절연 시스템 또는 내부 선체 구조물의 점검을 수행하기가 훨씬 더 곤란하고 더 비싸게 만든다.

저온(극저온) 용도에 적절한 비교적 값비싼 물질을 혼입시킨 여러 가지 디자인이 용인되고, 이들 디자인은 선체 및 격납(탱크 및 절연물) 시스템 모두에 요구되는 물질의 가격, 디자인의 복잡성 및 노동 세기에 대한 물질의 양의 밸런스를 통해 경제적인 경쟁력을 달성하도록 시도한다. 주변 선박 선체의 구조에 대한 충격은 역시 선박 구조물에 적용하기 위한 임의의 LNG 격납 시스템의 전체적인 경제적 실행 가능성을 측정하는 데 있어서 주요한 인자이다.

세계 시장에서 LNG 화물 탱크에 대한 유력한 디자인은 버팀 없이 서있는 탱크이다. 전형적으로, 각각 선박의 선체 바닥에 의해 순서대로 지지되는 실린더 또는 환상 고리에 의해 지지되는 4개 또는 5개의 큰 구형 탱크가 선박에 일렬로 놓인다. 구형 탱크는 관련된 국내 및 국제 규약 하에 LNG 선적을 위한 타입 B 상태로 달성되고, 이는 일반적으로 시판중인 구형 탱크들이 파산되기 전의 누출에 대한 분석적 연산으로서 나타내짐을 의미한다. 현재 규약들은 타입 B 탱크에 대해 점적 트레이로서 공지된 부분적인 2차 배리어 만을 필요로 한다. 구형 탱크는 부피-대-표면 비를 최대화시키는 견지 및 표면 위의 응력을 균등화시키는 견지에서 유체 저장에 대해 흥미를 끌지만, 화물 탱크로서 심각한 결점을 갖고 있다. 이들 탱크는 유체 정압을 견디기에 충분히 강한 벽을 가지므로, 이는 중량을 부가하고 단가를 증가시킨다. 구형 탱크는 전형적으로 30-60 mm 범위 두께의 벽을 갖는다. 이들의 형상은 선박의 형상과 일치하지 않는다. 탱크의 상부는 주갑판 위로 약 15m 연장된다. 이는 배의 중력 중심을 증가시키고, 바람의 영향에 대한 취약성을 갖고, 탱크 위로 시야를 제공하기 위해 상당히 거양된 선미 브리지를 요한다. 규약에 의해 요구되는 바와 같이, 상단으로부터 적재하기 위해, 상당한 접근 구조물, 예를 들면 사다리, 좁은 통로(catwalk), 및 배관이 갑판 위에 부가되어야 한다. 고 위도의 겨울인 상태 하에서의 오퍼레이션은 갑판보다 높은 얼음으로 인해 위험할 수 있다. 구형 자체는 버팀 없이 서있지 못하므로, 버팀 없이 서있는 구형 탱크는 중요한 지원 시스템을 포함한다. 따라서, "버팀 없이 서있는"이라 칭하지만, 실제 구형 탱크는 지원 시스템을 포함하는 경우에만 버팀 없이 서있게 된다.

각주형 탱크는 구형 탱크의 일부 결점을 피한다. "각주형" 탱크는 선박의 선체의 외관에 따라 형상화되는 탱크를 의미한다. 중앙 탱크는 6개의 평평한 측면(4개의 수직 측면, 상부 측면 또는 상부 및 바닥 측면 또는 바닥) 및 수직 측면의 이물 또는 단부 등을 갖는 직사각형 고형물의 형상일 수 있다. 이들 탱크는 선체와 보다 잘 매치되도록 바깥쪽으로 너울거리는 평평한 측면을 가질 수도 있다. 달리 말하자면, 탱크의 상단 및 탱크 바닥의 족문(footprint)은 동일한 크기를 가질 필요가 없다. 본 명세서에 사용된 바의, "수직 측면"이라는 용어는 이와 같이 주름진 측면을 포함한다. 전방 탱크는 각주형 섹션과 비슷한 족적을 가질 수 있고(또는 탱크가 나란히 서있는 배열로 배를 가로질러 중간까지만 연장한 경우, 각주형 섹션의 절반), 단 전방 단부는 선미 단부보다 협소하다. 선미 탱크는 각주형 섹션과 비슷한 족적을 가질 수도 있다.

버팀 없이 서있는 각주형 탱크는 구형 탱크가 갖지 않는 갑판 아래 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 이들 탱크는 높은 갑판 위 구조물, 및 중령의 높은 중심, 바람의 영향 및 결빙 등의 관련된 단점을 피할 수 있고, 결과적으로 알래스카와 같은 고위도 지방에서도 사용되는 것으로 밝혀졌다. 이러한 유형의 보다 새로운 상용 탱크가 분석적으로 타입 B 규약을 만족시키는 것으로 보였다. 그러나, 이들 탱크는 버팀 없이 서있는 각주형 탱크가 무거운 플레이트 및 유체 정력학적 부하 하에 플레이트들이 왜곡되는 것을 방지하기 위한 상당량의 브레이싱을 포함한다는 사실로 인해 중량 및 단가에 현저히 기여한다. 각주형 탱크는 표면-대-체적 비를 최소화시키고, 유체 정력학적 부하를 균등화시키는 것과 관련하여 구형 탱크보다 효과적이지 못하다.

구형이든지 또는 각주형이든지 여하튼 버팀 없이 서있는 디자인은 적어도 대부분 부하를 생산할 필요가 없는 절연체를 이용할 수 있다.

각주형 멤브레인 탱크 또한 공지되어 있다. 멤브레인 탱크는 타입 B 요건을 만족시키지 못하고, 규약에 의해 완전한 2차 배리어를 요한다. 이들 탱크는 이중-선체 구조인 LNG 화물 선박에 대해 버팀 없이 서있지 못하므로, 이러한 탱크는 선박의 내부 선체에 의해 지지된다. 모든 LNG 선박에 대해 이중 구조로 되어야 하는 선체 측면 및 바닥 외에, 멤브레인 탱크는 이중 주갑판 구조 및 이중 가로 칸막이를 요한다. 멤브레인 탱크는 버팀 없이 서있는 탱크보다 훨씬 더 가벼울 수 있다. 그러나, 이들 탱크는 부하 생산 절연체에 의해 가상으로 모든 지점에서 선체 및 내부 칸막이에 접속되어야 한다. 이는 점검, 유지 및 수선을 위한 안쪽 선체의 내부, 2차 배리어 및 절연체로의 접근의 설치 및 제거의 주된 난점(및 비용)을 포함하는 심각한 결점을 갖는다. 안쪽 선체에 균열이 나타날 때, 해수 밸러스트가 절연체에 도달하고, 유독한 효과에 의해, 몇몇 경우에 탱크벽 안쪽으로 충돌할 수 있다. 안쪽 선체는 화물 영역으로부터 접근이 거부되기 때문에 선체들 사이에서 점검 및 수선될 수 있다. 점검 및 수선을 위한 절연체, 2차 배리어 및 LNG 탱크의 외부 표면으로의 접근은 효율적으로 배제된다.

현존하는 LNG 격납 시스템들은 적어도 하나의 심각한 결점을 서로 교환한다. 구형 및 각주형 모두의 버팀 없이 서있는 탱크는 격납 시스템 및 선체에 대해 필요한 접근을 제공하면서 두껍고, 무겁고, 값비싼 플레이트를 요한다. 각주형 탱크는 대량의 브레이싱을 요하고, 구형 탱크는 상기 논의한 추가 결점을 갖는다. 각주형 멤브레인 탱크는 버팀 없이 서있는 탱크의 일부 결점, 특히 중량 및 재료 단가의 결점을 피하면서, 높은 설치 비용이라는 결점 뿐만 아니라 선박의 내부 선체의 내부 및 탱크의 절연체의 외부 및 2차 배리어에 대한 접근의 결여와 같은 결점을 발생시킨다.

본 발명의 일면은 멤브레인 탱크에 의해 거부된 내부 선체 및 탱크 외부에 대한 매우 개선된 접근을 제공하면서, 구형 탱크의 중량, 단가, 중력의 중심 및 관련된 문제점들을 발생시키지 않고, 버팀 없이 서있는 각주형 탱크의 중량 및 단가 결점을 피하는 LNG 화물 탱크이다.

본 발명의 다른 일면은 멤브레인 탱크의 중량 및 단가 감소 효과를 달성하면서, 멤브레인 탱크의 설치 및 접근의 곤란성을 피하는 경량 LNG 화물 탱크이다.

본 발명의 또다른 일면은 버팀 없이 서있지 못하지만, 그럼에도 불구하고 지지체 구조물과 탱크 외부 사이에 매우 개선된 접근을 제공하고, 더욱이 완전한 2차 배리어를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 멤브레인 탱크에 대해 요구되는 바와 같은 탱크의 전체 표면 위에 내부하 절연체를 요하지 않는 경량 각주형 LNG 화물 탱크이다.

본 발명은 액화 천연 가스(LNG)용 화물 탱크에 관한 것이다.

도 1은 선박의 화물칸 내의 각주형 LNG 탱크의 전형적인 배치를 보여주는 이중-선체 LNG 선박의 평면도.

도 2는 선체의 일 측면 및 선박 전체의 격납 시스템 및 브레이싱 시스템의 일 측면의 단면을 나타내는 도 1에 나타낸 바의 이중-선체 LNG 선박의 중앙부의 부분 단면도.

도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 격납 시스템에 대한 구형-단면 코너 구조의 단순화된 사시도.

도 4는 도 2에 나타낸 격납 시스템의 단면 및 가로 칸막이에 관하여 인접한 격납 시스템의 반대 벽을 나타내는 도 1에 따른 LNG 선박의 2개의 화물칸 사이의 가로 칸막이의 부분 단면도.

도 5는 선체로부터 탱크 측벽을 지지하고, 가로 칸막이로부터 인접한 단부 벽을 지지하는 거어더와 내부하 절연 블록의 브레이싱 시스템을 나타내는, 만곡된 섹션들 간의 하나의 첨단부 레벨에서 도 2-4의 격납 시스템의 평면도.

도 6은 내부하 절연 블록 및 수평 거어더를 포함하는, 도 5에 나타낸 브레이싱 시스템의 세부 단면도.

도 7은 도 5-6에 나타낸 브레이싱 시스템의 변형의 세부 단면도.

본 발명은 액체의 저장 및 수송에 적합한, 우리가 세미-멤브레인 구조물이라 칭하는 각주형 탱크 및 브레이싱 시스템을 포함한다. 각주형 탱크는 LNG 및 기타 저온 용도에 적절한 저온 격납 시스템을 형성하도록 절연될 수 있다. 따라서, 본 발명은 선박의 내부 선체 등의 지지 구조물과 친밀하게 접촉하지 않는 절연 벽을 포함하는 멤브레인 화물 탱크를 포함하는 각주형 LNG 격납 시스템을 포함한다. 본 발명은 일반적으로 공간적으로 임시 지원 만을 요하고, 따라서 설치, 점검, 유지 및 수선을 위해 인간의 접근을 제공하는 거어더(girder) 시스템에 의해 선박의 선체 또는 기타 지지 구조물로부터 일정한 간격을 유지할 수 있는 평면 멤브레인 벽 구조물을 제공한다. 벽 구조물 및 브레이싱 시스템은 각주형 탱크의 모든 6 측면에 대해 사용될 수 있고, 이들은 적어도 4개의 수직 측면을 포함하여, 모든 측면보다 더 적은 측면에 대해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 벽은 예를 들면 에지에서 에지로 (용접에 의해) 연결된 일련의 플레이트로 구성된 연속적인 벽이다. 본 발명에 따라 구축된 벽은 일반적으로 평면이지만, 연속적인 평탄한 플레이트를 포함하는 평탄한 벽이 아니고, 이는 일련의 평탄한 플레이트들이 공지된 버팀 없이 서있는 디자인 또는 공지된 멤브레인 디자인의 각주형 탱크를 형성하도록 함께 용접될 때 초래된다. 오히려, 본 발명에 따라 구축된 벽은 일련의 바깥쪽으로 만곡된 긴 섹션들을 포함하고, 본 발명의 바람직한 실시예에서 이들 각각은 실린더의 아치형 부분이다. "바깥쪽으로 만곡된"이라는 용어는 탱크의 내부에서 볼 때 오목하고, 반대로 탱크의 외부에서 볼 때 볼록한 것을 의미한다. 커브는 일정한 반경을 가질 수 있고, 그 경우, 플레이트들은 긴 원통형 섹션이다. 그러나, 이들 곡선은 일정한 반경을 가질 필요가 없다. 예를 들면, 이들은 타원체일 수 있다. 우리는 길고 만곡된 섹션들이 아래 나타낸 실시예에서와 같이 수평으로 연장하는 것을 선호하지만, 이들 섹션은 수직으로 또는 수평으로 연장할 수 있다. 길고, 만곡된 섹션들이 수평으로 연장할 때, 이들 섹션의 곡률은 수평 회전축을 갖거나, 또는 타원체 곡률의 경우에, 수평 회전축을 갖는다.

이들 섹션은 본 발명에서 현의 길이 및 아크 도수를 기준으로 하는 것을 특징으로 한다. 현의 길이는 일반적으로 원통형 섹션이 아닌 만곡된 섹션에 적용된다. 여기서 아크 도는 원통형 섹션을 의미한다. 인접한 만곡된 섹션은 또 다른 섹션과 직접적으로 접경하지만, 이들 섹션은 주름 잡힌 벽에서와 같이 좁고 평평한 섹션 또는 반대 곡률의 좁은 섹션에 의해 분리될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구조는 일련의 인접한 원통형 섹션이다. 본 발명에 따른 벽은 버팀 없이 서있지 못하지만, 멤브레인을 형성하지도 못하며, 그 이유는 그의 표면을 단지 임시로 가로지르는 지원을 요하기 때문이다. 그러한 이유로, 우리는 이를 세미-멤브레인 벽 구조라 칭한다.

탱크 또는 절연된 경우, 격납 시스템은 만곡된 섹션의 길고, 곧은 에지의 길이를 따라 평행한 거어더를 포함하는 브레이싱 시스템에 의해 지지 구조, 예를 들면 선박의 선체에 의해 지지되지만, 그로부터 제거된다. 일측에서, 거어더들은 내부로 지지되고, 바람직하게는 에지에 접속된다. 탱크가 절연되는 경우, 접속은 내부하 절연에 의하여 이루어진다. 반대 측에서, 거어더 들은 내부 선박 선체 또는 다른 지지 구조에 부착된다. 거어더들은 절연된 탱크 격납 시스템과 선체 또는 인간의 접근을 허용하는 기타 지지 구조물 사이에 충분한 공간을 제공하기에 충분히 넓다. 바람직하게는 이들 거어더는 적어도 450 mm 폭이고, 가장 바람직하게는 적어도 60 mm 폭이다. 길고, 만곡된 섹션이 수평으로 배치된 경우의 바람직한 실시예에서, 지지 거어더는 탱크와 내부 선체 또는 기타 지지 구조물 사이의 공간을 통해 접근 보도를 형성한다. 거어더들 사이에는 부하 생산 표면을 갖지 않는 절연물이 있다.

본 발명에 따른 벽은 만곡된 섹션들 사이에 접합부를 포함한다. 이 벽이 서로 직접적으로 인접하는 외부로 만곡된 섹션들을 포함하는 경우, 이 접합부는 첨단부이고, 거어더는 만곡된 섹션들 사이에 형성된 첨단부를 따라 연장한다. 좁고 평평한 섹션 또는 반대 곡률의 접은 섹션에 의해 분리된 외부로 만곡된 섹션을 포함하는 경우, 접합부는 이들 좁은 섹션을 포함하고, 거어더는 이들 좁은 섹션을 따라 연장한다. 접합부가 좁고 평평한 섹션을 포함하는 경우, 임의의 지지받지 못한 평평한 섹션이 굽혀지는 영역이므로, 거어더는 임의의 지지받지 못한 에지가 관련된 스트레스 하에 굽히지 않도록 섹션의 완전히 좁은 폭을 실질적으로 지원하는 것을 요한다. 거어더들 사이에서 벽이 만곡된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예를 수반된 도면에 보다 상세히 기재한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 각주형 화물 탱크는 2가지 유형의 벽 구조물로 구성된다. 상단 및 하단 플레이팅은 평평하고, 유체 정력학적 부하를 직접적으로 내부하 절연체 및 인접한 배 구조물로 전송한다. 수직이거나 또는 주름 잡힌 탱크 수직 측면은 그의 긴 에지가 모두 공통적인 수직 평면에 놓이고 그 측면의 길이를 가로질러 수평으로 연장하는 수평 첨단부에서 서로 교차하는 일련의 동일한 수직으로 배치된 긴 원통형 섹션을 포함하는 약간 만곡된 섹션을 형성하는 용접된 플레이트로 구성된다.

약간 만곡된 섹션의 본 발명의 바람직한 고안의 곡률 반경은 4.445m이고, 현의 길이는 2.75m이다. 모두 디자인 요건, 재료의 단가 및 이용가능성, 및 구성 단가 비율에 따라 상당히 변화할 수 있다. 플레이트 및 만곡된 섹션 디자인은 일반적으로 특정 탱크에 대해 경제적으로 밸런스된다. 현의 길이 및 곡률 반경이 증가함에 따라, 주어진 재료의 플레이트는 그 두께가 증가되어야 하지만, 용접되는 플레이트의 양은 감소될 수 있다. 인간의 접근을 허용하기 위해, 현의 길이는 최소한 1.2m, 바람직하게는 적어도 1.8m 및 가장 바람직하게는 2.4 내지 3.6m이어야 한다. 최대 현의 길이는 특정 경우에 3.6m를 초과할 수 있고, 예를 들면 4.5m 이상일 수 있다. 주어진 현의 길이에 대해, 곡률 반경을 감소시킴으로써 플레이트가 포함해야 하는 아크의 도수를 증가시킨다. 기하학적 고려에 의해 상한치는 180도 반원으로 설정된다. 다른 한편, 0도는 평평한 섹션일 수 있다. 어떠한 제한도 허용될 수 없다. 이들 섹션은 본질적으로 평평하지 않을 뿐만 아니라 반원에 접근하지 않고, 오히려 10-60°범위, 바람직하게는 15-45° 범위로서 "약간 만곡된"으로서 기재된다. 당업계의 숙련자들은 요구되는 플레이트의 두께를 산출할 수 있고, 그에 따라 특정 용도에 맞는 디자인을 선택하기 위해 경제적 밸런스를 수행할 수 있다.

단일 만곡된 섹션이 의미하는 것은 단일 플레이트, 단일 플레이트의 일부, 함께 연결된 다중 플레이트 또는 다중 플레이트의 일부일 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들면, 약 12m 길이의 원통형 플레이트는 그 길이의 절반의 2개의 섹션을 함께 용접함으로써 제조될 수 있다. 또한, 목적하는 아크 길이는 그 아크 길이의 절반의 2개의 섹션을 함께 용접함으로써 얻어질 수 있다. 본 발명의 바람직한 디자인은 압축되어 2개의 인접한 만곡된 섹션 각각의 1/2을 형성하는 플레이트들을 포함하고, 이들 플레이트 간의 용접은 섹션의 아크의 중간 지점을 따라 연장한다.

2개의 수직 측면의 교차점에 의해 형성된 수직 에지는 각각의 측면의 섹션을 미터링하고, 측면들을 직접적으로 용접함으로써 형성될 수도 있다. 과도한 응력 없이, 열적 이동을 허용하기 위해, 탱크는 일반적으로 가요성이어야 한다. 그 때문에, 교차하는 수직 측면들은 수직으로 만곡된 에지 섹션과 함께 연결될 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 구조는 교차하는 측면들을 연결시키기 위해 수직 원통형 섹션들을 사용한다. 수직 측면의 수평 상부 에지 및 하부 에지는 상단 및 하단에 마찬가지로 연결된다. 교차하는 벽 에지에 의해 형성된 8개의 코너는 만곡된 에지 플레이트가 사용되는지 여부와 무관하게, 용접에 의해 알맞게 미터링될 수 있다. 대안으로, 일반적으로 구형 코너 섹션이 사용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 만곡된 섹션 벽들은 버팀 없이 서있지 못하고, 정말이지 멤브레인을 형성하지도 못한다. 이들 벽은 지지되어야 하지만, 외부로 만곡된 섹션의 접합부에 의해 형성된 첨단부 사이에서 또는 그 첨단부에서만 지지되어야 한다. 간단히 하기 위해, 브레이싱 시스템을 접경하는 만곡된 섹션들에 의해 형성된 첨단부를 참조하여 기재할 것이다. 브레이싱 시스템은 첨단부를 따라 길이 방향으로 연장하고, 지지 구조물을 첨단부에서 탱크 벽에 측면으로 접속시키는 거어더를 포함한다. 탱크가 LNG 또는 기타 저온 용도에 관한 한 절연된 경우, 브레이싱 시스템은 첨단부를 따라 적합한 내부하 절연 블록을 포함한다. 단일 연속 블록보다는 오히려 다중 블록은 차별적인 열 팽창을 허용하도록 사용되는 것이 바람직하다. 이들 블록은 지지 구조물, 예를 들면 선박의 화물칸의 내부 선체 및 가로 칸막이의 내부 표면에 적합한 대응하는 거어더에 따라 정렬된다. 거어더는 배의 부하를 화물 탱크에 전송하지 않도록 세그먼트화될 수 있다. 화물 압력 부하는 이러한 정렬을 통해 지지 구조물에 전송된다. 벽들은 첨단부들 사이에서는 지지되지 않는다. 이와 같이 구축된 측면들의 대량의 외부 표면은 비-내부하 절연체에 의해, 즉 내부하 절연 블록이 없는 모든 영역에서 절연될 수 있다. 본 발명의 절연된 탱크 격납 시스템은 적어도 수직 측면, 및 게다가 임의로 상단 및 하단을 지지 구조물로부터 충분한 거리에 위치할 수 있게 하고, 전형적으로 내부 선체 표면 및 가로 칸막이를 구성을 용이하게 하기 위한 접근 공간을 제공하게 하고, 절연체, 브레이싱 시스템, 및 지지체 구조물의 내부 표면의 점검, 유지 및 수선을 허용하게 한다. 이러한 특징의 장점은 선박용 LNG 격납 시스템의 디자인, 구조, 오퍼레이션 및 유지에 숙련된 자들에게 매우 명백할 것이다.

본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예에서 평평한 플레이트 구조물 대신에 탱크의 상단 또는 하단 측면에 대한 만곡된 섹션 구조물을 마찬가지로 사용한다. 다른 대안의 실시예는 버팀 없이 서있는 상단, 예를 들면 강화된 평평한 플레이트 구조를 사용할 수 있다. 모든 경우에, 수직 측면은 이미 기재한 바와 같다. 상단 또는 하단에 대해 본 발명에 따른 만곡된-섹션 구조물을 사용함으로써 부수적인 구조 및 점검 장점에 따라 인접한 지지 구조물로부터 그 측면의 분리를 허용한다.

탱크의 수직 측면을 구성하는 길고 만곡된 섹션 및 첨단부에 대한 오리엔테이션 축은 수평이기보다는 수직일 수 있다. 이러한 실시예에서, 모든 다른 특징들은 섹션들과 내부 선체 구조물에 부착된 대응하는 거어더 사이의 내부하 절연 블록의 오리엔테이션이 만곡된 단면을 구성하는 인접한 아크의 수직 교차점과 일치하도록 수직일 수도 있다는 점을 제외하고는 전형적인 용도에 대해 기재된 것들과 유사할 수 있다. 수직으로 배향된 거어더를 통해 수평 보도 및 통로가 부가될 수 있다.

본 발명에 따른 탱크 또는 격납 시스템은 주변 온도에서 미리 응력을 가하거나 또는 가하지 않고 지지 구조물 내에 설치될 수 있다. 이 디자인은 스트레스가 주변 온도(따뜻함) 및 서비스 온도(LNG에 대해 매우 차가움) 및 부하 하에 허용될 수 있는 디자인 수치를 초과하는 것을 보장해야 한다. 예비응력을 가하는 것은 주변 온도에서 미리 응력을 가한 상태에서 선박 화물칸 등의 지지 구조물 내에 탱크를 설치함으로써 얻어진다. 예비응력을 가하기 위한 목적물은 탱크 수직 측면 및 그에 근접한 상단을 가져야 하고, 또는 각각의 위치에서 이들은 탱크들이 서비스 온도에 있지만 비었을 때 거의 응력이 없는 상태일 수 있도록 저온 서비스 상태에 있을 때를 가정할 수 있다. 예비응력을 가하는 것은 많은 방식으로 수행될 수 있다. 한가지 방법은 내부하 블록들을 이들이 측면들에서 물리적 재킹과 연관되어 조절될 수 있고, 이어서 차갑고, 빈 상태로 추정될 위치에서 첨단부를 유지하는 위치로 고정될 수 있도록 탱크의 측면 상에 내부하 블록을 배열시키는 것이다. 유사한 공정은 이를 차가운 위치로 유인되고, 부하 생산 절연체를 그 위치로 유지하도록 이를 조절하는 평평한 디자인의 상단 구조물에 대해 사용될 수 있다. 재킹 공정은 주변 상태에서 구조물에서 응력을 유도할 수 있지만; 이들 스트레스는 서비스 온도로 냉각되는 것과 같이 탱크 수축률로서 이완될 것이다. 응력 및 열 수축은 목적하는 객체를 보장하도록 용이하게 산출될 수 있다. 예비응력을 가하는 제2 방법은 선박의 화물칸에 설치하는 동안 액체 질소로 탱크를 냉각시키고, 만곡된 플레이트 측면 상의 내부하 절연 블록 및 냉각된 상태에서 탱크와 꼭 맞게 사용된 경우의 평평한 상단의 내부하 절연체를 조절하는 것이다. 브레이싱 시스템이 냉각된 탱크로 고정된 후, 이 탱크는 재킹 방법에 의해 얻어진 상태와 마찬가지로, 주변 온도로 가온됨에 따라 예비응력을 받은 상태를 가정할 수 있다.

이러한 LNG 격납 시스템 및 브레이싱 시스템은 LNG 화물의 승선 캐리지용으로 주로 개발되었지만, 해안에 기반을 둔 용도 또는 승선 용도와 무관하게 임의의 냉각된 액체의 저장 또는 운반에 적절하다. 절연물이 없는 탱크 구조물 및 브레이싱 시스템은 이들의 특별한 특성, 즉, 온도, 부식성 또는 순도 요건 때문에 정상적인 강철 구조물과 직접적으로 접촉하여 운반될 수 있는 기타 액체를 함유하거나 또는 운송하도록 설계된 탱크에 대해서 역시 사용될 수 있다.

LNG 화물 탱크에 대한 전통적인 버팀 없이 서있는 각주형 탱크 격납 시스템에 비교한 본 발명에 따른 격납 시스템 및 브레이싱 시스템의 장점은 다음과 같다:

a) 용접 및 건설 노동 시간의 대응하는 감소에 따라, 고단가 탱크 물질의 매우 감소된 중량, 탱크 구조물의 단순화; 및

b) 재료, 용접 및 건설 노동 시간의 대응하는 감소에 따라, 기본적인 선체 구조물의 단순화.

LNG 화물 탱크에 대한 전통적인 각주형 멤브레인 격납 시스템에 비교한 바의 장점은 다음과 같다:

a) 용접의 실질적인 감소 및 건설 노동 시간의 대응하는 감소에 따라, 탱크용 저 단가 재료의 적절한 양 및 보다 단순한 저 단가 절연물의 사용;

b) 전체적인 건설 순서 및 대응하는 단가의 감소의 개선에 따라 기본적인 선체 구조물에 대한 구조물과 독립적이고, 그로부터 분리된 격납 시스템의 주요 소자의 구성; 및

c) 오퍼레이팅 단가 및 유지 단가의 대응하는 감소에 따라 격납 시스템과 주변 선체 구조물 모두의 점검, 유지 및 수선을 촉진시키기 위해 건설 과정의 대응하는 단순화 및 감수된 노동 시간 및 격납 시스템과 기본적인 선체 구조물 간의 접근의 용이성에 따라 주변 선체 구조물로서 격납 시스템의 적어도 수직 측면의 물리적 분리.

실시예

이하, 벽 구조물 및 지지 시스템을 지지하기 위한 이중 선체 선박의 내부 선체에 의존하는 절연된 LNG 화물 탱크인 바람직한 실시예를 참조하여 기재한다. 본 발명의 바람직한 디자인은 평평한 멤브레인 하단, 평평한 멤브레인 상단, 및 일련의 수평으로 배치된 길고 약간 만곡된 플레이트를 포함하는 세미-멤브레인 수직 측면을 갖는 각주형 LNG 화물 탱크이다. 137,500 m³의 전체 화물 용량을 갖는 LNG 선박에 대한 우리의 현재 디자인을 참조하여 기재한다.

도 1은 전형적인 이중 선체 LNG 선박(1)의 평면도이다. 선박(1)은 외부 선체(2) 및 내부 선체(3)를 포함한다. 선박(1) 에는 화물칸이 있다. 우리의 현재 디자인은 가로 칸막이(4, 5, 6, 7, 8)에 의해 이물 영역 및 고물 영역으로부터 상호 분리되는 4개의 화물칸에 대한 것이다. 칸막이(5)와 (6) 사이 및 칸막이(6)와 (7) 사이의 2개의 중심 화물칸은 족문이 직사각형이다. 칸막이(4)와 (5) 사이 및 칸막이(7)와 (8) 사이의 이물쪽 및 고물쪽 화물칸은 점점 가늘어진다. 이 실시예에서, 4개의 화물칸의 길이는 거의 동일하다.

각각의 화물칸에는 본 발명에 따른 각주형 격납 시스템이 놓인다. 각각의 격납 시스템은 내부 선체(3) 및 인접한 칸막이로부터 일정한 간격을 유지하는 절연된 각주형 탱크(중심 탱크는 동일한 길이의 반대 측면을 통해 "각주형"이라 칭함)를 포함한다. 중심 탱크(9)는 수직 측면(11, 12, 13, 14)(때때로 측면 13, 14를 "단부"라 칭함)를 포함하고, 중심 탱크(10)는 수직 측면(15, 16, 17, 18)을 포함한다. 이물쪽 및 고물쪽 탱크(19, 20)는 선박의 배 형상에 순응하여 단부 쪽으로 가늘어진다.

도 2는 중심 라인(21)(도 1)으로부터 중심 탱크(9)를 통해 외부 선체(2)에 이르는 이중-선체 선박(1)의 중앙부의 부분 단면도이다. 외부 선체(2)는 상부 선체 구조물(22), 측면 선체 구조물(23) 및 하부 선체 구조물(24)을 포함한다. 내부 선체(3)는 상부 선체 구조물(25), 측면 선체 구조물(26) 및 하부 선체 구조물(27)을 포함한다. 내부 선체(3)는 평평한 금속 상단(28), 본 발명의 만곡된-플레이트 구조물은 금속 측면(29), 및 평평한 금속 하단(30)으로 구성된 경량의 절연된 탱크(9)를 지지한다. 이 실시예에서, 모두 6개의 측면이 알루미늄 플레이트로부터 제조되었다. 상단 플레이트는 7 mm 두께이다. 하단 플레이트는 18 mm 두께이다. 수직 측면의 플레이트는 두께가 12에서 16mm로 변화한다.

수직 측면(29)은 일련의 만곡된 섹션(31)으로 구성되어 있다. 이 실시예에서, 각각의 섹션(31)은 2.75m의 현 및 4.445m의 곡률 반경을 갖는 수평으로 배치된 긴 원통형 단면이다. 측면(29)은 90°보다 더 큰 아크를 갖지만(이 아크는 90°+ 섹션(31)의 아크의 1/2임) 섹션(31)과 동일한 곡률 반경을 갖는 수평으로 배치된 긴 원통형 섹션인 만곡된 에지 섹션(33)에 의해 상단(28)에 연결된다. 측면(29)은 섹션(33)과 유사하게 구성되고 배치된 만곡된 에지 섹션(34)에 의해 하단(30)에 연결된다.

측면(29)은 함께 용접된 일련의 개별적인 플레이트로 구성된다. 우리의 현재의 바람직한 디자인은 "새날개(bird-wing)" 형상으로 압축 및 압출된 플레이트, 즉, 만곡된 섹션의 아크의 1/2에 의해 첨단부(32) 위 및 아래로 수직으로 연장하는 플레이트를 이용한다. 도 4를 참조하면, 단일 측면 플레이트는 (32a)로부터 (32b)에 대해 만곡된 섹션의 중심점, 만곡된 섹션 다음 섹션의 중심점으로 수직으로 연장하고, 플레이트의 중심점에서 하나의 첨단부(32)를 포함한다. 지적한 바와 같이, 연결부는 이 경우에 플레이트 에지(32a 및 32b)에서 용접된다.

우리의 현재 디자인에서, 수직 측면의 플레이트는 탱크의 하단으로부터 상단으로 점진적으로 중량이 적어진다. 조선 기사 및 선박 기관사는 화물의 비중, 동력학적 부하 특성, 기하학, 탱크에 대한 열 계수 및 구속을 고려하여 허용될 수 있는 응력 레벨을 얻기 위해 주어진 재료의 임의의 플레이트의 필요한 두께를 산출할 수 있다. 본 실시예에 기재된 현재 디자인에서, 탱크들은 약 21m 높이이다. 상기한 바와 같이 플레이트들은 약 2.75m 폭이다(수직 방향). 가장 낮은 플레이트는 16mm 두께이다. 가장 높은 플레이트는 12 mm 두께이다. 중간 플레이트는 중간 두께이다. 하단 에지 섹션(34)의 플레이트는 18mm 두께이다. 상단 에지 섹션(33)의 플레이트는 11mm 두께이다.

현재 디자인의 하기 설명은 플레이트 두께에 대한 값을 포함한다. 이들 값은 미국 해운국(American Bureau of Shipping)이 발행한 [강철 선박의 건조 및 분류, 섹션 24: 대량의 액화된 가스 및 화학물질 화물용으로 의도된 선박의 건조 및 분류(Rules for Building and Classing Steel Vessels, Section 24: Rules for Building and Classing Vessels Intended for Liquified Gases and Chemical Cargoes in Bulk)]에서 건조 규칙의 적용을 통해 도달하였다. 우리 디자인의 신규성 때문에 본 발명자들은 이들 전통적인 규칙으로부터 유도된 두께를 대략적으로 고려한다. 상업적인 실시의 구조를 위해, 제한된 소자 분석에 의해 얻어진 정제된 두께 값이 사용될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 수직 측면(29)은 내부 선체 측면(26)으로부터 일정한 간격을 유지한다. 이는 내부 선체 측면(26)에 부착되고, 내부 선체 측면(26)을 섹션(31)의 접합점에서 첨단부(32)를 따라 배치된 내부하 절연 블록(36)에 접속시킨 수평으로 연장하는 거어더(35)에 의해 내부 선체 측면(26)에 지지된다. 현재 디자인에서, 거어더(35)는 격납 시스템과 내부 선체 사이에 750mm의 최소 분리를 제공한다. 수직 탱크 측면(29) 상의 압력 부하는 블록(36) 및 거어더(35)를 통해 내부 선체 측면(26)으로 전송된다. 블록(36)이 존재하는 경우를 제외하고는, 섹션(31)이 내부하되지 않는 절연물(37)로 커버된다. 거어더(35)는 칸막이들 사이에서 연속적이다.

탱크 하단(30)은 내부 선체 하단(27)에 의해 지지되고, 내부하 절연물(38)에 의해 그로부터 분리된다. 탱크 상부(28)는 내부 선체 상단(25)에 의해 안쪽으로 지지되고, 내부하 절연물(39)에 의해 그로부터 분리된다. 내부하 절연물(38)은 하단 에지 섹션(34)을 절연시키고 지지하기 위해 하단(30)아래로 연장된다. 따라서, 적하 접시(도시하지 않음)의 설치를 허용하도록 그로부터 일정한 간격을 유지한다. 상단 에지 섹션(33)은 이것이 상단(28) 및 수직 측면(29)의 가장 만곡된 섹션(31)을 연결시키는 경우를 제외하고는 내부하되지 않는 절연물(37)로 절연된다.

탱크 측면(29)과 선체 측면(26) 사이에는 수평 거어더(35)가 연장하는 공간(40)이 있다. 수직으로 약 2.75m 만큼 바람직한 실시예에서 떨어진 수평 거어더(35)는 점검, 유지 및 수선을 위한 공간(40)을 통해 보도를 제공한다. 공간(40)은 이후에 기재하게 되는 예비응력이 가해진 측면(29)을 포함하여 탱크를 설치하는 동안 접근을 제공하기도 한다.

LNG 탱크(29)의 상단(28) 및 하단(30)의 한쪽 또는 양쪽은 필요할 경우 측면(29)과 유사하게 구축될 수 있다. 그렇게 구축된 경우, 상단(28) 및 하단(29)은 측면(29)에 대해 도 2에 나타낸 바와 같이, 내부 선체로부터 벗어나 현수될 수 있다.

도 3은 탱크(9)의 코너 구조의 간단한 사시도를 나타낸다. 상단 에지 섹션(41)에 수직인 측면(29)(도 2)의 상단 에지 섹션(33) 및 수직 에지 섹션(42)은 합쳐져 코너를 형성한다. 상단 에지 섹션(41)은 길이에 대한 것을 제외하고는 상단 에지 섹션(33)과 유사하다. 수직 에지 섹션(42)은 마찬가지로 만곡되고, 즉, 그의 수직 에지를 갖는 요구되는 아크의 원통형 섹션은 벽 섹션(31)의 윤곽에 따라 부채꼴로 된다. 섹션(42)의 두께는 하단에서 16mm로부터 상단 14mm까지 변화하고, 그 경우 섹션(43)과 만난다. 이미 기재한 바와 같이, 3개의 에지 섹션은 이들의 접합부에 밀봉된 코너를 형성하도록 형상화될 수 있다. 그러나, 3개의 에지 섹션(31, 41 및 42)을 연결시키는 코너를 만드는 구형으로 만곡된 섹션(43)을 사용하는 것이 바람직하다. 코너들은 응력이 집중하는 위치이기 때문에, 섹션(43)은 가능한 한 가요성인 것이 바람직하다. 구형 섹션(43)은 벽 섹션(31)과 동일한 곡률 반경을 갖는다. 구형 섹션(43)의 플레이트는 7mm 두께이다. 대응하는 하단 코너(도시하지 않음)는 역시 구형 섹션이지만, 하단 구형 섹션은 9mm 두께이다.

도 4는 인접한 수직 측면의 단면 또는 세미-멤브레인 LNG 탱크(9) 및 인접한 탱크(10)(도 1)의 단부를 나타내는 2개의 화물칸 사이의 가로 칸막이(6) 및 그의 중간 지지 구조물(6A)의 부분 단면도이다. 탱크 단부는 도 2에서 측면(29)에 대해 나타낸 것과 유사한 방식으로 구축된다. 이들 단부는 탱크(9)를 참조하여 기재할 수 있다. 도 4는 외부 선체(2)의 상단(22) 및 하단(24) 부분 및 내부 선체(3)의 상단(25) 및 하단(27) 부분; 단부(44)를 지지하는 탱크(9)의 상단(28) 및 하단(27) 부분, 탱크(9)의 수직 단부 또는 측면(44), 및 가로 칸막이(6)를 참조하여 기재할 수 있다. 지시한 바와 같이, 도 4는 가로 칸막이(6)의 반대 측면 상의 탱크(10)의 일부를 나타낸다. 단부 벽(45)은 단부 벽(44)의 거울상이다. 단부 수직 벽(44)은 도 2에 나타낸 측면(29)과 마찬가지로 구축된다. 이 벽은 측면(29)이 내부 선반 수직 측면(26)에 의해 지지되는 바와 같이 칸막이(6)에 의해 지지된다. 구조적 거어더(46)는 내부하 절연 블록(36)에 의해 첨단부(32)에 접속되고, 칸막이(6)에 접속된다. 구조적 거어더(46)는 도 2에 나타낸 구조적 거어더(35)와 유사하고, 그와 접경하고, 가로 칸막이에 대한 구조적 강성을 제공하는 것 외에 동일한 기능을 수행한다.

도 5는 칸막이(6)와 내부 선체 측면(26)의 접합점 근처의 하나의 첨단부(32)의 레벨에서 상세한 부분 평면도를 나타낸다. 도 5는 수직 측벽(29), 수직 단벽(44)을 포함하여 이들을 연결시키는 수직 에지 섹션(42)을 갖는 탱크(9)의 일부를 나타낸다. 이 도면은 측면 및 단벽 모두 상의 첨단부(32)에 따른다. 측벽(29)은 도 2와 연관시켜 기재한 바와 같이, 수평 거어더(35) 및 내부하 절연 블록(36)에 의해 내부 선체 측면(26)에 의해 지지된다. 각각의 벽(44)은 도 4와 연관시켜 기재한 바와 같이, 수평 거어더(46) 및 절연 블록(36)에 의해 가로 칸막이(6)에 의해 마찬가지로 지지된다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 거어더(35 및 46)는 연속적인 보도를 형성한다.

내부하 블록(36)은 블록 및 화물 탱크(9)의 열 팽창 계수의 차이로 인해 이들의 장축을 따라 블록이 수평 이동하도록 첨단부(32)를 따라 간헐적으로 일정한 간격을 유지한다. LNG 선박에 사용된 하나의 적절한 내부하 절연 물질은 Permali사로부터 입수할 수 있고 "Lamiper"라는 명칭으로 시판중인 페놀계 라미네이트이다. 블록들(36) 사이의 공간은 내부하되지 않는 절연된다(도시되지 않음). 조정 웨지(47)는 블록과 대응하는 거어더(35 또는 46) 사이의 각각의 내부하 블록(36)과 일렬이다. 블록들(36)은 필요할 경우 화물 탱크에 미리 응력을 가하기 위해 사용될 수 있는 재킹 장치를 배치하기 위한 숄더 위치(48)를 제공하는 웨지(47)보다 더 큰 길이로 연장한다.

도 6은 탱크(9)의 측면을 구조적 거어더(35)(도 2)를 통해 내부 선체 측면(26)에 접속시키는 하나의 내부하 블록(36)을 통해 가능한 한 하나의 브레이싱 시스템의 상세한 단면도이다. 도 6은 첨단부(32)의 영역에 2개의 섹션(31)의 일부를 나타낸다. 본 명세서에 기재된 실시예에서, 도시된 벽 부분은 단일 플레이트를 포함한다. 내부하 절연 블록(36)은 첨단부(32)의 영역에 들어맞는 형상이다.

조정 웨지(47)는 블록(36)과 거어더(35) 사이에 놓인다. 구조적 거어더(및 보도)(35)는 블록(36) 및 그에 따른 인접한 섹션(31)을 내부 선체 측면(26)에 접속시킴으로써, 지지 탱크(9)에 접속시킨다. 브래킷(59)은 지지 거어더(35)를 돕는다. 구조적 거어더(35)는 블록(36)을 결속시키기 위해 수직 플랜지(50)를 포함한다. 강철 앵글(51)은 블록(36) 상에 설치되고, 볼트(52)로 고정된다. 플랜지(50)에 고정된 연장된 U-자형 멤브레인(53)은 앵글(51)을 결속시키고, 블록(36)의 정렬되지 않은 수직 이동을 방지하고, 조정 웨지(47)는 스크류(54)에 의해 플랜지(50)에 고정된다. 블록(36)은 탱크로부터 연장하는 용접된 탭(55) 및 나사 볼트를 사용하여 화물 탱크(9)에 부착된다. 적은 마찰 재료의 라이너(57)는 허용된 수평 이동을 촉진시키기 위해 부하 생산 블록(36)과 조정 웨지(47)의 매치된 표면들 사이에 부합된다.

도 6의 브레이싱 시스템 디자인의 변형을 도 7에 나타내며, 이는 플랜지(50)로부터 내부 선체(26)에 이르는 도 6의 시스템의 일부를 나타낸다. 이 변형에서, 지지체 거어더는 2부분, 즉, 플랜지(50)에 부착된 부분(35a) 및 내부 선체 측면(26)에 부착된 부분(35b)을 포함한다. 이 디자인에서, 웨지(47)(도 6)은 고정된 두께를 갖고, 조정 웨지로서 이용되지 못한다. 거어더 부분(35a)은 재킹 플랜지(35c)에 부합된다. 거어더 부분(35a)은 오버랩되고 거어더 부분(35b)에 의해 지지된다. 이러한 디자인에서, 지지 브래킷 역시 2부분, 즉, 플랜지(50)에 부착된 부분('59a) 및 내부 선체 측면(26)에 부착된 부분(59b)을 포함한다. 부분(59a)은 브레이스 플레이트(49a) 및 페이스 플레이트(58a)를 포함한다. 부분(59b)은 브레이스 플레이트(49b) 및 페이스 플레이트(58b)를 포함한다. 브래킷 부분들(59a 및 59b)은 서로 오버랩된다.

먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, 예비응력이 가해진 조건에서 설치하기에 바람직한 방법을 기재한다. 개시된 바와 같이, 벽(29)은 오퍼레이션 중에, 즉, 저온에서 유체 정력학적 부하 하에서 응력을 최소화하기 위해 예비응력이 가해진 상태로 설치될 수 있다. 탱크가 어느 온도로 냉각될 때 달성될 수 있는 위치에 이르기까지 첨단부(32)를 이르게 할 수 있도록 상온에서 얼마나 많은 내부 변형이 요구되는 지를 어떻게 산출하는지는 공지되어 있다.

예비응력이 가해진 하나의 바람직한 방법은 구조적 거어더(35, 46)와 대응하는 내부하 절연 블록(36) 사이에 잭을 놓는 것을 포함한다. 블록(36)(도 5) 상의 노출된 숄더(48)는 잭의 설치를 허용한다. 블록(36)은 산출된 양에 의해 플레이트(31)를 변형시키도록 내부로 잭된다. 이어서, 조정 웨지(47)는 스크류(도 6)에 의해 삽입되고 고정된다. 적은 마찰 라이너(57)는 웨지(47)의 삽입을 용이하게 하고, 이후 상기 논의한 바의 허용된 수평 이동을 보조한다. 웨지(47)가 제 위치에 있을 때, 잭이 제거된다.

도 7에 나타낸 대안의 브레이싱 시스템 역시 플랜지(35c) 상에 잭이 놓이는 것을 제외하고는, 유사한 형식의 재킹을 허용한다. 재킹 후, 거어더 부분(35a 및 35b)은 브레이스 플레이트(49a 및 49b) 및 페이스 플레이트(58a 및 58b)와 같이 서로 용접된다. 다른 실시예는 중첩하지 않는 좁은 거어더 부분(35a, 35b)을 사용하고, 탱크가 제자리에 놓인 후 이들 사이의 갭을 건너뛰는 브리지된 거어더 부분을 부가함으로써 보다 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 탱크는 지지체 구조물 내에 구축될 수 있거나, 또는 바람직하게는 지지 구조물 외부에 구축될 수 있고, 예를 들면 선박의 화물칸으로 활주하거나 또는 하강할 수 있다. 비계 장치(rigger)는 탱크를 들어올리거나 내리는 데 적절한 굴착 장치 또는 설치물을 구축할 수 있다. 특정 실시예가 필요하거나 또는 바람직한 경우, 내부 지지 구조물은 외부 굴착 설치물의 복잡성을 최소화하기 위해 탱크 내에 놓일 수 있다

도 7에 나타낸 변형된 브레이싱 시스템은 탱크를 이동하기 위한 외부 지지체용으로 사용될 수 있다. 거어더 부분(35a) 및 브래킷 부분(59a)을 포함하는 플랜지(50)에 부착된 브레이싱 시스템의 일부는 이러한 목적으로 탱크 상에 설치된다. 또한, 복수개의 수직 빔(60)은 구조물을 안정화시키기 위해 부가된다. 추가의 변형은 단계 별로 탱크를 처리하는 보다 넓은 거어더 부분(35a)을 점진적으로 사용하는 것이다. 이러한 변형은 탱크가 지지 구조물로 하강하기 전에 거어더 부분(35b) 및 브래킷 부분(59b)이 설치된 경우, 선체 측면(26)으로 점점 더 좁아지는 거어더 부분(35a)과 거어더 부분(35b) 사이의 틈을 최대화시킨다.

상기한 바와 같이 전형적인 LNG 선박은 약 137,000m³의 화물 용량을 갖는다. 우리는 그러한 용량의 선박의 단가를 당업계에 공지된 구조, 즉, 구형의 독립형 각주형 또는 멤브레인 각주형에 따라 약 2억 5천만 달러로 추정한다. 우리는 본 발명에 따른 세미-멤브레인 구조를 사용하여 15% 이상 비용을 절감할 수 있다고 추정한다. 비용 절감은 주로 탱크에서 이루어지며, 선박 자체에서 보다는 오히려 그들의 설치에서 이루어진다. 예를 들면, 구형 탱크는 30 내지 60mm 범위의 벽 두께를 요할 수 있는 한편, 우리의 바람직한 디자인은 산출된 응력(코너는 예를 들면 큰 응력의 위치임) 및 유체 정력학적 부하(하위 플레이트는 상위 플레이트보다 더 큰 부하가 적용됨)에 따라 6-18 mm 범위의 플레이트 두께를 요한다.

도면과 연관시켜 기재한 실시예들은 본 발명의 바람직한 구조이지만, 단지 예시의 목적으로 제공된 것이다. 수직 탱크 측벽들이 탱크 외부에 인간이 접근하기 위해 탱크와 지지 구조물 사이에 공간을 제공하도록 충분히 멀리 떨어져 위치하는 거어더들 사이에 외부로 만곡된 부분을 포함하는 한, 격납 시스템 및 브레이싱 시스템의 디자인 및 구조에서 여러 가지 변형이 이루어질 수 있음을 당업계의 숙련자들은 인식할 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 상단 측면, 하단 측면 및 4개의 수직으로 연장하는 세미-멤브레인 측벽을 가지며, 상기 각각의 측벽은 상기 측면을 가로질러 연장하고, 각각 1.2 내지 4.5m의 현의 길이를 갖는 일련의 길고 평행하며 수평으로 연장하는 외부로 만곡된 섹션을 포함하고, 상기 만곡된 섹션들 사이의 접합부를 부가로 포함하는 절연된 각주형 탱크 및,

   선체와 내부의 가로 칸막이로부터 상기 측벽을 지지하고, 상기 선체 및 상기 칸막이에 의해 지지된 수평으로 연장하는 거어더(girder)를 포함하고, 상기 접합부와 접경하는 내부하 절연 블록을 통해 상기 접합부를 따라 상기 측벽에 이들을 지지하도록 접속시키는 브레이싱 시스템을 포함하며,

   상기 거어더는 한편으로 상기 측벽들과 다른 한편으로 상기 선체 및 가로 칸막이 사이에 사람이 접근할 수 있는 공간을 제공하는 충분한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 내부 선체 및 외부 선체를 가지며 내부 선체 및 가로 칸막이로 형성되는 이중-선체 화물선의 화물칸에 배치된 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상단 측면 및 상기 하단 측면중의 적어도 하나는 제 1항에 따른 세미-멤브레인 구조물을 포함하고, 상기 내부 선체로부터 적어도 일 측면을 지지하는 제 1항에 따른 브레이싱 시스템을 부가로 포함하는 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
3. 제1 항에 있어서, 상기 벽은 접경하는 만곡된 섹션으로 구성되며, 상기 접합부는 첨단부인 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 현의 길이는 2.4 내지 3.6m인 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 만곡된 섹션은 원통형 섹션인 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
6. 제 5항에 있어서, 상기 원통형 섹션은 15-45°의 아크를 포함하는 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 벽은 만곡된 섹션 사이에 좁은 플레이트를 포함하며 상기 접합부는 상기 좁은 플레이트인 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 현의 길이는 2.4 내지 3.6m인 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
9. 제 1항에 있어서, 상기 탱크는 상온에서 예비 응력을 가한 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
10. 제 1항에 있어서, 상기 탱크는 인접한 수직으로 연장하는 벽들을 연결시키는 수직으로 연장하고 외부로 만곡된 에지 섹션 및 각각의 수직으로 연장하는 벽을 상기 상단 측면에 연결시키고 각각의 수직으로 연장하는 벽을 상기 하단 측면에 연결시키는 수평으로 연장하는 외부로 만곡된 에지 섹션을 추가로 포함하는 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
11. 제 10항에 있어서, 상기 탱크는 구형 코너 섹션을 추가로 포함하는 세미-멤브레인 LNG 격납 및 브레이싱 시스템.
12. 저장된 액체로부터 유체 정력학적 부하를 견딜 수 있는 수직로 연장하는 지지 구조물과;

    상단 측면, 하단 측면 및, 각각의 수직으로 연장하는 탱크 측면이 (a) 상기 측면을 가로질러 연장하고 1.2 내지 4.5m의 현의 길이를 갖는 다수의 평행한 외부로 만곡된 섹션과 (b) 상기 섹션들 사이의 접합부를 포함하는 4개의 수직으로 연장하는 세미-멤브레인 측면을 포함하는, 상기 지지 구조물 내에 배치된 세미-멤브레인 각주형 탱크 및;

    상기 수직으로 연장하는 측면을 상기 접합부를 따라 상기 지지 구조물에 지지 가능하게 접속시키는 브레이싱 시스템을 포함하는, 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
13. 제 12항에 있어서, 상기 외부로 만곡된 섹션들은 수직으로 연장하는 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
14. 제 12항에 있어서, 상기 브레이싱 시스템은 상기 접합부와 평행한 거어더를 포함하는 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
15. 제 14항에 있어서, 상기 탱크는 절연 탱크이고, 상기 브레이싱 시스템은 상기 접합부에 접하는 내부하 절연체를 포함하는 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
16. 제 14항에 있어서, 상기 지지 구조물은 화물선의 내부 선체 및 상기 배의 가로 칸막이를 포함하는 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
17. 제 12항에 있어서, 상기 상단 측면 및 상기 하단 측면중의 적어도 하나는 제 14항의 세미-멤브레 구조물을 포함하고, 상기 지지 구조물로부터 상기 적어도 하나의 측면을 지지하는 제 14항에 따른 브레이싱 시스템을 부가로 포함하는 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
18. 제 12항에 있어서, 상기 현의 길이는 2.4 내지 3.6m인 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
19. 제 12항에 있어서, 상기 만곡된 섹션은 원통형이고, 15-45°의 아크를 포함하는 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.
20. 제 12항에 있어서, 상기 탱크는 상온에서 예비 응력을 가한 세미-멤브레인 각주형 액체 보유 시스템.