KR20040089107A - 선박의 중량을 감소하고 종방향 강도를 최적화하기 위한방법 및 구조 - Google Patents

선박의 중량을 감소하고 종방향 강도를 최적화하기 위한방법 및 구조 Download PDF

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Abstract

특히 액화천연가스(LNG)등의 매질을 운송하는데 적합하며, 선박(1)의 적어도 주된 부분에 걸쳐서 연장되는 갑판(3)을 가지는 선체(2)와, 그 선박(1)의 종방향 (A)으로 연속적으로 배치된 다수개의 대략 구형상인 화물탱크(4)를 포함하여 구성되는 선박(1)의 중량을 감소하고 종방향 강도를 최적화하기 위한 방법임.
선박(1)의 선체(2)에는 화물탱크(4)의 상부에 배치되는 연속적인 보호케이싱 구조물(6)이 마련된다. 화물탱크(4)의 꼭대기에 있는 보호케이싱 구조물(6)의 가장 꼭대기의 연속적인 부분까지의 높이에 대하여 선저로부터 측정된 갑판까지의 높이의 비율이 최대 0.55 바람직하기로는 0.5로 되도록 상기 선박의 갑판(3)이 선체 (2)상에 배치된다. 부가적으로 상기 보호케이싱 구조물(6)은 상기 갑판(3) 및/또는 선체(2)에 부착된 기타 구조물(7)에 고정되며 선체의 다른 부분들과 함께 선박의 전체 강도의 필수적인 부분을 구성하는 규격으로 된다.

Description

선박의 중량을 감소하고 종방향 강도를 최적화하기 위한 방법 및 구조{A METHOD AND AN ARRANGEMENT FOR REDUCING THE WEIGHT AND OPTIMIZING THE LONGITUDINAL STRENGTH OF A WATER-CRAFT}
선박의 선체는 길며, 비틀림 및 구부림과 같은 다양한 종류의 응력에 노출되고 있으며, 이들 응력은 선체상에 발휘되는 힘들, 예를 들면 선박자체의 중량, 수하물, 물의 부력, 파도, 파도에 의하여 야기되는 철퍽거림 및 바다에서의 선박의 이동등에 의하여 형성된다. 따라서 선박의 선체는 길다란 콩깍지와 같은 형상을 닮게 되고, 길이를 따라서 확실한 어느 정도의 강도특성을 반드시 가져야만 하는데, 이는 선체가 구부러지고, 부러지고 비틀리는 경향이 있기 때문이다. 따라서 선체는 구부림 모멘트, 비틀림 및 그것이 겪게 되는 소위 전단력을 감내하여야 하는데, 이는 다시 말하면 종방향의 강도가 선박의 선체에 있어서 가장 필수적인 강도특성이라는 것이다. 종방향 강도의 요구는 선박의 중간부분에서 가장 높은데, 이는 당연히 선박의 선체가 길게 형성되고 파도가 이를 구부리기 때문이다. 따라서선박의 소위 중앙부의 단면도에는 종방향의 강도에 기여하는 선체의 요소, 즉, 갑판, 현측, 배 밑바닥 및 종방향의 칸막이벽과 같이 종방향으로 선체의 모든 연속적인 부분을 나타내어 도시하기도 하며, 이들은 현측을 제외한 선박의 모든 종방향의 수직부분들을 지탱하는 것들이다.
종래에, 대부분의 경우 구형체인 별개의 보호케이싱 구조물로 화물탱크를 보호하는 것이 제안된 바 있다. 그러한 구조물들은 예를 들면 구형 탱크를 채우고 비우는 것을 기술한 미국특허 제 2,048,312호, 바람직하게는 낮은 높이의 탱크가 더 높은 탱크의 앞쪽에 배치되도록 하는 미국특허 제 5,697,312 호에 개시되어 있다. 연속적인 탱크에 대한 보호케이싱은 영국특허 829,205 호 및 미국특허 1,284,689 호에 개시되어 있으며, 개별적인 탱크에 대한 보호 케이싱들은 영국특허 784,390 호 및 미국특허 3,087, 454 호등에 개시되어 있다.
이들 선행기술에 관련해서는 현저한 불리한 점들이 연계되어 있다. 상술한 모든 경우에 있어서는, 보호 케이싱들이 단순히 개별적인 탱크에 대한 보호케이싱만을 제공하고 있을 뿐, 즉 기후에 대한 다소의 보호만이 가능할 뿐이지, 선박의 선체의 강성요소의 일부로는 되지 않았다. 보호케이싱 근방의 선박의 선체의 재료는 예를 들면 고강도 강철로 만들어져야 하는데, 상술한 구조는 재료의 두께가 매우 두꺼울 것을 필요로 하기 때문이다. 공지의 구조에 있어서 선체의 위의 부분에 대한 선박의 종방향 강도는 좁은 상부갑판에만 의존하였으며, 그에 따라 상부갑판은 비교적 높은 위치에 구성되어야만 하고 그의 상부에 대해서는, 둘레의 구조물들과 함께 충분한 강도를 제공하기 위하여 매우 두꺼운 재료로 되어야만 했다. 이는선박의 중량을 증가시키고, 또한 탱크의 크기를 제한하며, 가장 심한 경우에는 탱크의 수를 제한하기도 하였다.
일본국 특허공보 A 52-51688 호 공보에는, 구형상의 탱크 위로 연장되는 보호 케이싱구조물을 개시하고 있는데, 그의 목적은 선박의 종방향 강도를 개선하는 것에도 있긴 하다. 그러나, 종방향 강도의 개선은 기본적으로 선박의 갑판상의 구형상 탱크들의 위치에서, 개구의 측부에서의 보호 케이싱구조물에 물체를 덧대는 것과 관련되어 있으며, 이는 탱크가 있는 바로 그 위치에서의 갑판만을 강화할 뿐이다. 이 해결방법은 제조기술의 관점에서 볼때 단점을 가지며 선박의 중량을 증가시킨다.
본 명세서와 관련하여 구형상의 탱크나 화물콘테이너는 반구 형상의 상부 및 하부부분을 포함하는 것들을 말하며, 적어도 개략적으로 내부 반지름은 상호간에 동등한 것이다. 이들 부분들은 부가적으로 예를 들면 유럽특허 742139 호 공보에서 개시된 바와 같은 소위 적도부위가 아래로 늘어진, 또는 원통형의 단면을 가지는 부분들이 될 수도 있다.
본 발명은 청구항 1의 서문과 관련된 선박의 중량을 감소하고 종방향 강도를 최적화하기 위한 방법 및 그 방법을 적용하기 위한 청구항 4의 서문에 따른 구조에 관한 것이다.
이하에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1a 및 1b 는 종래기술의 구조를 나타내며, 상부 도면은 측면도이며 하부의 도면은 평면도이다.
도 2a 및 2b 는 본 발명에 따른 보호케이싱의 구조물을 나타내며, 상부 도면은 측면도, 하부도면은 평면도이다.
도 3a 및 3b 은 본 발명에 따른 보호케이싱 구조물의 다른 선택예를 나타내며, 상부도면은 측면도, 하부도면은 평면도이다.
도 4a는 종래의 기술에 있어서의 구성을 나타내며, 도 4b는 본 발명의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적은 청구항 1 및 4 및, 보다 상세하게는 기타 청구항에서 개시된 바에 따라 충족될 수 있다. 본 발명에 따르면, 선박의 선체에는 화물탱크의 꼭대기에 배치되는, 공지의 연속적인 보호 케이싱 구조물이 마련된다. 화물탱크의 꼭대기에 있는 보호케이싱 구조물의 가장 꼭대기의 연속적인 부분의 높이에 대한 선박의 바닥으로부터 측정된 실제적인 선체부분 또는 그의 높이의 비율이 최대0.55 바람직하기로는 0.5로 되도록 상기 선박의 갑판이 선체상에 배치된다. 부가적으로, 상기 보호케이싱 구조물은 상기 갑판 및/또는 선체에 부착된 기타 구조물에 고정되며, 선체의 다른 부분들과 함께 선체를 강하게 구성하는 선박의 전체 강도의 필수적인 부분을 구성하도록 규격이 매겨진다.
따라서, 본 발명에 따르면, 연속적인 보호케이싱 구조물과 낮아진 선체는 둘이 함께 전체 선박의 종방향 강도를 제공하는데 능동적으로 참여하며, 이는 선박의 재료들의 보다 유용한 분포를 가능하게 하며, 따라서, 대응하는 배수량의 구형상 탱크가 구비된 종래의 선박과 비교할 때, 소위 자중 또는 부하가 없는 중량의 약 10% 정도의 중량이 줄어든다. 따라서 본 발명에 따른 구조를 구비한 선박은 배수량에 있어서의 변화가 없이 더 많은 화물을 실을 수 있다. 여기에서 선박에 사용되는 경제적인 효율성은 본 발명의 수단에 의하여 필수적으로 영향을 받을 수 있다.
본 발명에 따른 구성에 있어서, 연속적인 보호케이싱 구조물은 적어도 선체의 종방향으로 연장되며 그의 양끝단에서 선박의 갑판 및/또는 선체에 지지된 다른 구조물에 고정된다. 일반적으로, 응력을 받고 있는 하나의 구조물이 다른 구조물에 고정할 때에는, 고정하고자 하는 구조물을 통하여 전달된 인장력을 전체 구조에 걸쳐 분산시키기 위하여, 고정이 이루어지게 되는 구조물이 국부적으로 충분히 단단해야 한다. 이 경우에 보호케이싱은 그의 측부에서 선박의 갑판에 부착되고, 보다 상세하게는 연속적인 종방향 칸막이 벽이 위치되는 갑판의 아래쪽의 점에 부착된다. 유사하게, 보호케이싱의 끝단들은 실제적인 선체부, 주 갑판 또는 상부갑판또는 횡방향 칸막이 벽들이 위치되는 갑판아래쪽의 부위에 고정된다.
본 발명에 따르면, 상기 보호케이싱 구조는 그의 한쪽 끝단에서 선박의 갑판실에 고정될 수 있다. 여기에서 갑판실이라 함은, 예를 들면 주거공간이나 선박의 브리지등이다. 보호케이싱 구조물은 전체적으로 화물탱크너머로 연장될 수 있으며, 갑판실은 선박상의 어디에도 위치될 수 있어서, 선박의 이물쪽이거나 고물쪽이거나를 구분하지 않는다.
선박의 선체부분이나 또는 보드등을 낮춤에 의해 선박의 항해적합성에 대하여 불리한 결과를 가져오지 않도록, 상기 선체 및/또는 화물탱크의 앞쪽에 있는 선박의 이물부분에 융기된 부분들이 위치될 수 있다. 이 경우에 보호 케이싱 구조는 상기 융기된 갑판부에 고정될 수 있다.
보호 케이싱구조는 지지 빔(beam)의 수단에 의하여 갑판에 접속하도록 배치될 수 있다. 적절하게 규격이 만들어지면, 지지 빔들도 강화부품으로서 기능할 수 있지만, 실제적으로는 대부분 보호케이싱 구조물과 갑판사이의 통로로서 기능한다.
소위 돔(dome)형상의 탱크의 상부부분은 보호 케이싱을 관통하지만, 케이싱과 금속적인 접촉을 하지는 않으며, 대신에 예를 들면 밀착적인 고무씨일을 통하여 케이싱과 접촉한다. 탱크와 보호케이싱은 상호간의 관계에서 다양한 방식으로 수축되거나, 늘어나거나 또한 구부러지므로, 보호케이싱과 돔과의 접속은 밀착적이고 탄력적이어야 한다.
선박의 화물탱크는 그들의 바닥부분이 선박의 선체의 하부에 고정된다. 따라서, 탱크들은 보호케이싱 구조물에 고정되지는 않으며, 상술한 바와 같이 그로부터 거리를 두고 있다. 고정자체는 선행기술의 구성과 다르지 않으며, 따라서 여기서는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 탱크들은 선체의 하부의 원통형 구조물의 수단에 의하여만 고정되며, 다시 말해서 탱크들은 자기지지적이거나 또는 독립적인 개별적 구조로 되어 있으므로, 선박의 선체의 변형에 근거한 어떠한 현저한 응력에도 노출되어서는 않된다.
선박의 보호케이싱 구조물과 화물탱크의 사이의 중간 공간은, 그의 물리적인 성질, 예를 들면 압력, 조성, 습도 및/또는 온도등이 필요에 따라서 제어될 수 있는 매질로 채워지며, 바람직하게는 건조한 공기 또는 보호기체이다. 따라서 보호 케이싱과 화물탱크의 사이, 즉 소위 화물저류소는 밀폐된 공간이며, 여기에는 소위 제어된 공기, 다시 말해서 공기의 압력, 습도등이 필요에 따라 소정의 값으로 조절된다.
보호케이싱 구조물은 선박의 수직방향에서 상기 갑판보다 낮게 있도록 규격이 만들어질 수도 있다. 만약, 갑판실, 즉 주거장소가 선박의 고물쪽에 있으면, 갑판의 상부에 위치하는 브리지로부터 보호케이싱 구조물 위쪽으로의 시야에 방해가 되지 않도록 할 필요가 있다. 유사하게, 만약 갑판이 선박의 이물쪽에 있으면, 앞쪽에 어떠한 시각적 장애물도 없기 때문에, 더 내려갈 수도 있다.
선박의 이러한 보호케이싱 구조물은 화물탱크로 이르는 배관 및 배선케이블을 지지하며, 이에 의하여 배관등을 지지하기 위한 기타의 일반적으로 복잡한 프레임 작업등을 계획할 필요가 없어진다. 보호케이싱 구조물은 또한 화물탱크의 돔 근방으로의 접근성을 제공하며, 이에 의하여 탱크의 관찰이 용이해진다.
도 1a 및 1b 에 있어서, 참조부호 1 는 선박을 나타낸다. 도면은 또한 선박의 선체(2) 및 갑판(3)과, 화물탱크(4)를 도시하며, 화물탱크의 각각은 보호케이싱 구조물(6)에 의하여 덮여있다. 부가적으로, 갑판실(5)이 도시되어 있으며, 본 예에서는 선박(1)의 고물쪽에 위치하고 있다. 화물탱크의 상부는 연장부(13)를 포함하여, 여기로는 화물탱크의 모든 배관조립체들이 배치된다(상세도시는 생략). 선체의 하부는 참조부호 14로 나타내었다.
도 2a 및 2b 는 본 발명에 따른 구조의 유용한 실시예를 나타나며, 여기에서 선박의 선체(2) 및 갑판(3)의 위에는 연속적인 보호케이싱 구조물(6)이 배치되며, 이 구조물은 구형상이며 반구형상의 요소(4a) 및 (4b)에 의하여 형성된 화물탱크(4)에 대한 전체적인 덮개를 제공한다. 부가적으로, 이 도면은 선박(1)의 고물에 위치한 갑판실(5)을 도시하고 있음과 동시에, 그 갑판실로부터 보호 케이싱 구조물 (6) 및 그를 관통하는 연장부(13)의 위쪽으로는 선박의 항해방향 또는 종방향 A 으로 시야가 방해받지 않는 상태로 되어 있다. 보호케이싱 구조물(6)의 아래쪽의 지지 구조물(7)들과, 선체 하부(14)에서의 화물탱크의 고정부위 및 화물탱크에 이르는 배관(16)들도 또한 도시되어 있다.
본 발명에 따르면, 선박의 갑판(3)은 종래의 경우보다 본질적으로 더 낮게 위치하며, 따라서 보호케이싱 구조물의 최상부의 연속부의 높이에 대한 갑판 또는 실제적인 선체부의 높이 H1가 최대 0.55, 바람직하게는 최대 0.5로 된다. 선박의 항해적합성을 지켜주기 위하여 갑판(3)의 최전방부에는 융기부(3a)를 포함한다. 본 실시예에 있어서는 굴곡된 보호케이싱 구조물(6)이 갑판(3)에 그의 뒷쪽 끝단 (8)에서 고정되며, 그의 앞쪽 끝단(9)은 갑판(3)의 융기부(3a)에 고정된다. 이들 도면은 또한 지지빔(11)과, 굴곡면(12b)으로 형성된 보호 구조물(12) 및, 화물탱크 (4)사이의 선박(1)의 수직방향 B 사이의 중간 공간(15)이 도시된다.
도 3a 및 3b 는 선택적인 실시예를 나타내며, 여기에서 선박의 선체(2) 및 (3)의 위에는 연속적인 보호케이싱 구조물(6)이 배치되며, 이 구조물은, 본 실시예의 경우에는 점(9)에서 갑판(3)의 융기부(3a)에 고정되며, 그의 뒷쪽 끝단에서 갑판실(5)에 고정되는 평면부재들로 형성된다. 보호케이싱 구조물(6) 아래쪽의 지지 구조물(7)과, 선체의 하부(14)내의 화물탱크들의 고정점 및, 화물탱크들로 이르는 배관과 전기 케이블(16)들도 도시되어 있으며, 보호 구조물(12)용의 지지빔(11)과화물탱크(4)들 사이의 중간 공간(15)들도 도시되어 있다. 화물탱크(4)들은 또한 이 경우에 그 자체로 알 수 있는 바와 같이 선박(1)의 선체(2)의 하부(14)에 고정된 반구형상 요소(4a) 및 (4b)로 형성된다.
도 4a 및 4b는 나란히 공지의 구조(도 4a) 및 본 발명에 따른 구조(도 4b)를 나타내며, 그에 의하여 이들 두 구조에 있어서의 선외의 높이의 차이점이 명백해진다. 이들 도면에 있어서, 화물탱크(4)들은 보호케이싱 구조물(6)에 의하여 덮여지며, 그에 의하여 도 4b에서의 본 발명에 따른 보호케이싱은 평면(12a)들로 형성되며, 이는 선박의 선외(10a)의 연속부(6a) 또는 선택적으로는 선내(10b)의 연속부 (6b)를 형성한다. 필요하다면, 보호케이싱 구조물(6)에는 충분한 강도를 보장하도록 선박의 종방향으로 연장되는 칸막이벽이 마련될 수 있다.
본 발명이, 그 발명에 적용하기 위한 예시로서 상기에 기술한 실시예들에 한정되지 않으며, 첨부된 특허청구의 범위내에서 본 발명의 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이다.

Claims (11)

  1. 특히 액화천연가스(LNG)등의 매질을 운송하는데 적합하며, 선박(1)의 적어도 주된 부분에 걸쳐서 연장되는 갑판(3)을 가지는 선체(2)와, 그 선박(1)의 종방향 (A)으로 연속적으로 배치된 다수개의 대략 구형상인 화물탱크(4)를 포함하여 구성되는 선박(1)의 중량을 감소하고 종방향 강도를 최적화하기 위한 방법으로서,
    선박(1)의 선체에는 화물탱크(4)의 상부에 배치되는 연속적인 보호케이싱 구조물(6)이 마련되며, 화물탱크(4)의 꼭대기에 있는 보호케이싱 구조물(6)의 가장 꼭대기의 연속적인 부분까지의 높이에 대하여 선저로부터 측정된 갑판까지의 높이의 비율이 최대 0.55 바람직하기로는 0.5로 되도록 상기 선박의 갑판(3)이 선체(2)상에 배치되며, 상기 보호케이싱 구조물(6)은 상기 갑판(3) 및/또는 선체(2)에 부착된 기타 구조물(7)에 고정되며 선체의 다른 부분들과 함께 선박의 전체 강도의 필수적인 부분을 구성하는 규격으로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 연속적인 보호케이싱 구조물(6)은 적어도 화물탱크 (4)의 위로 선체(2)의 종방향(A)으로 연장되며 그의 한끝단(8)이 선박의 갑판실(5)에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 선체(2) 및/또는 화물탱크(4)의 앞쪽에 있는 선박의 최전방부에 융기부(3a)가 배치되며, 상기 보호케이싱 구조물(6)이 상기융기된 갑판부(3a)에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 특히 액화천연가스(LNG)등의 매질을 운송하는데 적합하며, 선박(1)의 적어도 주된 부분에 걸쳐서 연장되는 갑판(3)을 가지는 선체(2)와, 그 선박(1)의 종방향 (A)으로 연속적으로 배치된 다수개의 대략 구형상인 화물탱크(4) 및, 상기 갑판(3)위로 연장되는 갑판실(5)를 포함하여 구성되는 선박(1)내에서 상기 항중의 어느 한항에 따른 방법을 적용하기 위한 구조로서,
    선박(1)의 선체에는 화물탱크(4)의 상부에 배치되는 연속적인 보호케이싱 구조물(6)이 마련되며, 화물탱크(4)의 꼭대기에 있는 보호케이싱 구조물(6)의 가장 꼭대기의 연속적인 부분까지의 높이에 대하여 선저로부터 측정된 갑판까지의 높이의 비율이 최대 0.55 바람직하기로는 최대 0.5로 되도록 상기 선박의 갑판(3)이 선체(2)상에 배치되며, 상기 보호케이싱 구조물(6)은 상기 갑판(3) 및/또는 선체(2)에 부착된 기타 구조물(7)에 고정되며 선체의 다른 부분들과 함께 선박의 전체 강도의 필수적인 부분을 구성하는 규격으로 되는 것을 특징으로 하는 구조.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 연속적인 보호케이싱 구조물(6)은 적어도 화물탱크 (4)의 위로 선체(2)의 종방향(A)으로 연장되며 그의 한끝단(8)이 선박의 갑판실(5)에 고정되는 것을 특징으로 하는 선박(1).
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서, 상기 보호케이싱 구조물(6)은 지지 빔(11)의 수단에 의하여 갑판실(5)에 접속하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 선박(1).
  7. 청구항 4 내지 6중의 어느 한 항에 있어서, 화물탱크들의 상부(4a)는 상기 보호케이싱 구조물(6)을 통하여 인출되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박(1).
  8. 청구항 4 내지 7중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보호케이싱 구조물(6)과 화물탱크(4)사이의 중간 공간(15)은, 그의 물리적인 성질중의 적어도 한개, 예를 들면 압력, 조성, 습도 및/또는 온도등이 필요에 따라서 제어될 수 있는 매질로서, 바람직하게는 건조공기인 것을 특징으로 하는 선박(1).
  9. 청구항 4 내지 8중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보호케이싱 구조물(6)은 화물탱크(4)로 이르는 배관 및 전기케이블(16)을 지지하는 것을 특징으로 하는 선박(1).
  10. 청구항 4 내지 9중의 어느 한 항에 있어서, 상기 갑판실(5)은 선박의 고물쪽에 위치되며, 상기 보호케이싱 구조물(6)은 선박(1)의 수직방향(B)에서 상기 갑판실(5)보다 낮도록 규격이 정해지는 것을 특징으로 하는 선박(1).
  11. 청구항 10에 있어서, 화물탱크(4)의 앞쪽으로 선박의 이물부분에서의 갑판(3) 및/또는 상기 선체(2)에 융기부(3a)가 있으며, 상기 보호케이싱 구조물(6)은 상기 융기부(3a)에 고정되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 선박(1).
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