KR20070042536A - 저온으로 유체를 저장하기 위한 셀룰라 탱크 - Google Patents

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KR20070042536A
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storage tank
tank
fluid storage
plate
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KR1020077001723A
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카레 바크켄
팔 지. 베르간
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데트 노르스키 베리타스 에이에스
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Abstract

본 발명은 LNG와 같은 액체를 매우 낮은 온도로 저장하기 위한 탱크에 관한 것으로, 상기 탱크는 루프, 측벽 및 플로어를 형성하는 외부판, 및 탱크의 플로어 레벨에서 셀 구조물 내의 셀 모두 사이에서 유체 소통을 하는 내부 셀 구조물을 포함한다. 외부판의 적어도 일 부분은 층형 구조물을 포함하며 내부 셀 구조물은 자체 균형 유지 지지부로서 형성되고 및/또는 외부판을 고정한다. 본 발명은 또한 유체를 저장하기 위한 탱크에 이용하기 위한 셀 구조물에 관한 것이다.

Description

저온으로 유체를 저장하기 위한 셀룰라 탱크 {CELLULAR TANKS FOR STORAGE OF FLUID AT LOW TEMPERATURES}

본 발명은 유체, 바람직하게는 유체를 저온으로 저장하기 위한 탱크, 이 탱크에 이용하기 위한 샌드위치 구조물 및 이 탱크를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.

LNG 가치 사슬(value chain)의 모든 영역에서 대기 온도 근처 및 저온에서 액화 천연 가스(LNG)의 저장에 대한 요구가 있다.

a) 고정 및 부유 근해 생산 설비(액화 설비)

b) 근해 생산 및 저장 설비

c) 선박 상의 수상 운반

d) 고정 및 부유 근해 유입 터미널(import terminal) 및 가능한 재 기화 설비

e) 육상 유입 터미널 및 재 기화 설비

근해 생산 설비 및 유입 터미널은 LNG 사슬에서 새로운 영역을 나타내며 수개의 프로젝트 및 발상이 현재 연구된다. 부유 생산 설비 및 유입 터미널에 대해 탱크는 일부 탱크 시스템에 대해 문제점이 발생할 수 있는 상이한 정도의 충전률을 경험하게 된다. 구조물의 운동에 의해 발생되는 파동에 의해, 유체의 파동 및 동적 운동은 탱크 구조물 상에 높은 동적 압력이 주어지는 부분적으로 채워진 탱크 내부에서 발전하게 된다. 슬로싱(sloshing)으로 지칭되는 이러한 중요한 효과는 현존하는 탱크 발생의 대부분에 구조적 문제점을 일으킬 수 있다.

근해 생산 설비에 대해, 탱크가 통상적으로 탱크 위의 데크 상에 위치하는 처리 장비를 구비한 구조물 내부에 위치될 때 탱크의 형상이 중요하다. 프리즘형 탱크가 탱크용으로 이용가능한 볼륨이 최상으로 이용될 때 프리즘형 탱크가 바람직하다. 근해 제조 설비에 대해 중요한 또 다른 양태는 제조 및 설치이다. 하나의 피스 또는 적은 수의 피스로 건조 장소로 운반될 수 있는 미리 제작된 탱크는 감소된 건조 시간을 제공하고 이에 의해 비용이 감소한다. 완전히 미리 제작된 탱크는 또한 설치되기 전에 누출 테스트를 받을 수 있다. 멤브레인 탱크 시스템의 건조는 복잡하고 통상적으로 12 개월 또는 그 이상의 건조 시간이 주어지는 최종 구조물 내 건조 장소서 수행될 것이 요구된다.

선박 상의 수상 운반을 위해, 두 개의 주 탱크 시스템, GTT(프랑스의 가즈 트랜스포트 에트 테크니가즈(Gaz Transport et Technigaz))에 의한 멤브레인 탱크 시스템(membrane tank system) 및 모스 구형 탱크 시스템(Moss spherical tank system)은 시장을 주도하고 있다. IHI(일본, 이시카아지마-하리마 헤비 인더스트리즈 코., 엘티디(Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.))에 의해 개발된 자체 지지 SPB 탱크는 또 다른 가능한 시스템이다. 오늘날 인도되는 LNG선의 최대 크기는 138000 내지 145000 m3 범위인 반면 현재 시장 수요는 200000 내지 250000 m3 범위 이다. 이러한 선박 크기는 현존하는 탱크 시스템에 대한 설계적 도전을 나타낼 수 있다. 긴 건조 시간은 현존하는 탱크 시스템에 대한 주요 문제점들 중 하나이다. 145000 m3 LNG선에 대한 통상적인 건조 시간은 주요 병목 사항으로서 탱크 시스템의 건조 및 시험으로 약 20개월 또는 그 이상이다. 탱크 시스템에 대한 새로운 도전은 부분적으로 채워지고 관련된 동적 슬로싱 압력에 대해 탱크를 설계하기 위한 요구가 주어지는 계획된 근해 로딩 및 언로딩과 관련하여 도입된다.

모스 구형 탱크 개념은 초기에 저온 재료로서 알루미늄을 이용하여 1969년 내지 1972년 동안 개발되었다. 이 설계는 부분적인 제 2 방벽을 구비한 독립 탱크이다. 단열체는 통상적으로 탱크 벽의 외부면에 도포되는 플라스틱 폼이다. 선박 및 근해 설비에 대해 모스 구형 탱크 개념은 제한된 볼륨의 상대적으로 낮은 이용이며 근해 설비 상에 평평한 데크를 가질 가능성에 대해 적합하지 않다.

멤브레인 탱크 시스템의 개발은 1962년에 시작되었고 테크니가즈에 의해 추가로 개발되었다. 오늘날 시스템은 얇은 스테인레스 강 또는 인바 강 제 1 방벽, 펄라이트 충전 합판 박스의 단열 층, 인바 강 또는 트리플렉스(Triplex) 제 2 방벽 및 마지막으로 제 2 단열 층으로 이루어진다. 스테인레스 강 멤브레인은 멤브레인의 열 수축 및 팽창을 처리하기 위하여 주름지며 인바 강 멤브레인은 어떠한 주름도 필요하지 않다. 건조에 대해, 상기 시스템은 많은 특정 부품 및 상당한 양의 용접으로 더 복잡하다. 멤브레인 및 주름부의 용접은 응력 집중으로 변화되며 피로에 의한 관련한 슬로싱 모두에 의한 응력 변화는 누출에 대한 잠재적으로 높은 위험을 제공한다. 부분적으로 채워진 탱크에 대한 선박의 유도된 파동에 의한 액체 슬로싱은 이러한 탱크에 대한 한계이며, 통상적으로 10% 내지 80%의 충전은 항해 상태에서 허용되지 않는다. 슬로싱은 일반적으로 내부 탱크 벽, 특히 모서리 영역에 매우 높은 동적 압력을 제공하여, 멤브레인 및 하부 단열부에 손상을 일으킬 수 있다. 또 다른 관심 사항은 제 2 방벽의 검사가 불가능하다는 것이다.

IHI에 의해 개발된 SPB 탱크는 종래의 직교 보강판 및 프레임 시스템으로서 설계되는 부분적인 제 2 방벽을 구비한 독립적인 프리즘형 태크이다. 이 시스템은 종래의 설계된 선박 구조물에서와 같은 보강재, 프레임, 거더, 스트링거 및 격벽으로 이루어지는 판 및 보강 시스템을 이루어진다. 이러한 구조적 요소에 의해, 슬로싱은 문제가 되지 않는다. 피로는 상당한 양의 세부 사항(details) 및 국부 응력 집중에 의한 이러한 탱크 시스템에 대한 문제점이 되는 것으로 고려된다. 탱크 및 탱크의 외부면에 부착되는 단열부는 목재 블록 지지부의 시스템 상에 배치된다.

모빌 오일 코포레이션(Mobil Oil Corporation)은 특허 출원 제 PCT/US99/22431호에 기재된, 육지 또는 지상 구조물에 LNG의 저장을 위한 박스형 다각 탱크를 개발하였다. 탱크는 탱크 내에 저장된 액체를 함유하기 위해 프레임 상에 커버를 가지는 내부, 트러스-지지, 강성 프레임을 포함한다. 내부, 트러스-지지, 강성 프레임은 탱크의 내부가 지진 활동에 의해 발생되는 짧은 자극에 의한 저장된 액체의 슬로싱에 의해 발생되는 동적 로드를 견디기 위해 모든 부분에서 인 접하게 되는 것을 허용한다. 탱크는 섹션으로 미리 제작되어 현장에서 조립된다. 탱크 구조물은 피로 수명에 대해 논의되는 다수의 상세 사항 및 응력 집중을 가진다.

육상 유입 터미널 및 재 기화 설비에 대해, 시장은 단일 콘테인먼트(containment), 완전한 콘테인먼트, 또는 이중 콘테인먼트 탱크로서 건조된 원통형 탱크가 주도한다. 단일 콘테인먼트 탱크는 내부 탱크 및 외부 탱크를 포함한다. 내부 탱크는 저온 재료, 보통 9% Ni 강으로 제조되고 통상적으로 평평한 바닥부를 구비한 원통형 벽이다. 압축 응력을 받은 콘크리트 및 알루미늄도 내부 탱크용으로 이용된다. 외부 컨테이너는 일반적으로 단지 단열부를 제 위치에 유지하는 기능을 가지며 내부 탱크의 파괴의 경우 상당한 보호를 제공하지 않는 탄소 강을 제조된다.

최근에 세계 도처에서 제조되는 LNG 저장 탱크의 대부분은 이중 또는 완전한 콘테인먼트 탱크로서 설계된다. 이러한 설계에서, 외부 탱크는 내부 탱크의 파괴의 경우 내부 탱크의 완전한 양을 포함하도록 설계된다. 완전한 콘테인먼트 탱크에 대해, 외부 탱크 또는 벽은 통상적으로 단열 재료를 구비한 내부 탱크로부터 1 내지 2m 간격으로 떨어진 압축 응력을 받은 콘크리트 벽으로서 건조된다. 종래의 건조된 육상 LNG 탱크는 고가이며, 약 1년의 건조 시간을 가지고 상당한 국부적 기본 설비가 요구되는 장소에서 제조되어야 한다.

목적

본 발명의 주요 목적은 정육면체 또는 프리즘 형상을 가지고 새로운 타입의 고효율, 자체 지지 저온 탱크를 제공하는 것으로, 즉, 이 탱크는 주로 반복 구조 원리를 기초로 하면서 어떠한 차원 또는 크기로도 연장가능한 원리이다. 또한 탱크 개념이 탱크의 수명 동안 압력 및 온도 변화의 다수의 사이클을 견딜 수 있는 것이 목적이다.

추가의 목적은 높은 볼륨 효율을 구비한 탱크, 즉 탱크 볼륨이 통상적으로 정육면체, 직사각형 또는 프리즘형 용적(예를 들면, 선박의 하물창, 부유 플랫폼 상의 콘테인먼트 공간, 지상 플랜트에서의 분할된 공간, 등)으로 분할된 주변 공간을 가능한 많이 채우는 탱크를 달성하는 것이다.

부가 특징 및 목적은 탑재 선박 또는 부유 설비인 탱크에 대해 슬로싱하는 내부 유체의 문제점을 해결하는 것이다.

추가의 목적은 부분적 또는 전체적으로 미리 제조될 수 있으며 최종 장소 및 위치로 운반되어 위치설정될 수 있는 단열 자체 지지 탱크를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 개선된 피로 성능, 설계 수명 및 용이한 검사에 관한 강화된 작동 성능을 가지는 저온 탱크를 제공하는 것이다.

추가의 목적은 유사 이용을 위한 현 탱크 시스템으로 경제적이고 기술적으로 경쟁적인 탱크를 개발하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 하나의 장소에서 제조 및 운반되어 또 다른 장소, 예를 들면 탑재 선박, 부유 터미널 또는 육상의 현장에 배치될 수 있는 탱크 또는 셀 구조물의 자체 포함 시스템을 제공하는 것이다.

탱크는 충전 및 배출 시스템, 모니터링 시스템 등을 포함하는 작동 목적을 위해 폭 넓게 구비될 수 있다.

일반적인 부분(General part)

이러한 목적은 후술되는 청구범위에 기재된 바와 같이 본 발명을 달성된다.

본 발명은 매우 낮은 온도로 유체를 저장하기 위한 프리즘형 또는 정육각형 탱크 또는 콘테인먼트 시스템에 관한 것이다. 외부 탱크는 측벽, 플로어 및 루프를 포함하며, 이러한 요소들 중 적어도 일부는 구조적 요소가 될 목적으로 기능하고 탱크에 누출 방지(leak tightness)를 제공한다. 일 실시예에서 판 구조물은 요구되는 단열 또는 탱크의 단열 부분을 제공할 수도 있다. 판 구조물(판)은 적어도 샌드위치를 포함하는 층형 구조물을 포함한다. 샌드위치에 의해, 본 출원에서 적어도 두 개의 층이 코어에 의해 서로 접착되거나 연결되며 층들 사이에 로드를 전달한다는 것을 이해하여야 한다. 그 사이에 코어를 구비한 두 개의 층을 구비하는 이러한 샌드위치의 특별한 일 실시예는 외부 층이 다중 관통 리세스를 구비하며 이 리세스는 멤브레인 재료에 의해 추가로 커버되는 것이다.

벽 내의 외부판 구조물은 자체 균형 유지의, 통상적으로 얇은, 내부 셀 구조물 벽 시스템에 의해 고정되며, 이 내부 셀 구조물 벽 시스템은 노출되는 정적 및 동적 로드에 대해 외벽을 효과적으로 고정시킨다.

바람직한 일 실시예에서 층형 판 구조물은 샌드위치 구조물을 포함하며, 샌드위치 구조물은 그 사이에 코어 재료를 구비하는 금속 또는 유사한 특성을 가진 다른 재료의 두 개 이상의 표면 시트를 포함한다. 샌드위치의 코어는, 두 개의 시트 사이 내에 시트와 주로 평행한 방향으로 셀을 형성하는, 상이하게 형성되는 웨브를 포함하는 연속 재료 또는 구조물일 수 있다. 이러한 내부 구조물은 또한 벌집체 또는 시트들 사이의 다른 유사한 구조물일 수도 있다. 주요 요소는 샌드위치 내의 두 개의 시트들 사이의 로드를 전달하는 샌드위치의 코어이다. 부가 단열이 이러한 샌드위치 구조물의 외부 및/또는 내부에 제공될 수 있다. 이러한 샌드위치 구조물은 두 개의 시트을 가지며 코어 구조물은 또한 샌드위치 내의 두 개의 시트들 사이에 가스 감지 배열체를 가지기 위한 가능성의 장점을 제공한다.

그러나, 탱크는 상이한 프리즘형 형태를 가질 수 있으며, 통상적인 기하학적 형상은 정육면체 또는 "박스형" 형상이다. 외부 측벽 또는 측면판 및 바닥 플로어 또는 판은 정적 및 동적 유체 압력에 노출되어 이러한 로드를 견디도록 설계된다. 샌드위치 구조물 내의 금속 시트 또는 판은 코어와 관련하여 필요한 굽힘 강도를 제공하며 상기 코어는 주로 전단력을 전달하기 위한 목적으로 기능하는 구조물 또는 재료일 수 있다. 샌드위치의 코어는 탱크의 단열의 일 부분을 제공할 수 있으며, 이는 예를 들면 코어 재료 또는 구조물의 적어도 일 부분을 형성하는 매우 낮은 열전도도를 가진 재료를 가지기 때문일 수 있다. 외부판의 충분한 강도(strength) 및 강성(stiffness)은 특별한 보강재에 의해 제공될 수도 있다.

특별한 벽은 내부 셀 구조 벽으로 수직 교차 라인에서 효과적으로 고정되어 이러한 지지물에 대한 판 작용으로 로드를 필수적으로 전달하여야 한다. 유사하게 바닥판은 유체 압력 뿐만 아니라 자체 중량에 노출되는, 층형 구조물, 바람직하게는 샌드위치 구조물을 포함할 수 있다. 바닥판 또는 플로어는 적절하게 위치된 지지 수단, 예를 들면 내부 셀 구조 벽 시스템의 그리드 지점으로 이러한 로드를 필수적으로 전달한다. 기초부에 대한 상대적인 열 운동을 제공하는 이러한 지지 수단은 나중에 설명될 것이다. 내부 셀 구조물 벽은 외벽으로부터 전달되는 압력 로드에 의해 수평 방향으로 상기 벽의 자체 평면으로 주로 응력을 가한다. 육상에 위치하는 탱크의 경우, 내부 셀 구조 벽은 "전 응력 설계"의 원리에 따른 치수를 가지는 매우 얇은 판일 수 있다. 매우 얇은 판은 처리하기가 어려울 수 있으며, 이러한 벽을 개선하는 방법은 나중에 설명된다. 이동하는 기초부 상의 탱크의 경우, 내부 셀 구조물 벽은 또한 저장된 유체로부터 동적 로드를 위해 설계될 수도 있다.

샌드위치 구조물의 경우 탱크의 외부판 부분에서의 코어 재료는 부분적인 단열 및 구조적 강성의 이중 함수로 기능하며, 이러한 목적으로 기능하기 위해 충분히 큰 강도 및 두께를 가져야 한다. 일 실시예에서 대부분의 단열은 샌드위치 구조물의 코어에 의해 형성될 수 있다.

코어가 연속 재료 층의 형태인 일 실시예에서 다양한 타입의 재료가 강성, 강도, 열 전도도 및 열 팽창(수축) 계수와 관련하여 적절한 특성을 가지는 한, 다양한 타입의 재료가 코어에 적용될 수 있다. 통상적으로 재료 혼합은 미세한 입자 성분 및 매트릭스 재료 내에 포함되는 더 큰 입상 성분으로 이루어진다. 미세한 입자 성분은 다양한 타입의 모래 또는 다양한 무기 또는 유지 재료일 수 있다. 더 큰 성분은 통상적으로 적은 중량으로 강도 및 단열을 제공하는 통상적인 다공성 입자이다. 이러한 집합물은 팽창 유리일 수 있으며, 연소 및 팽창된 점토일 수 있으며, 또는 다른 타입의 지오-머티리얼(geo-material) 또는 플라스틱과 같은 유기 재료일 수 있다. 상업적 집합 재료의 일부 예는 펄라이트(Perlite), 리아버(Liaver), 리아퍼(Liapor), 레카(Leca), 등이다. 경량 집합물에 대한 선택물은 결합하기 전에 매트릭스 재료로 도입되는 공기 또는 기포이다. 결합제 또는 매트릭스 재료는 시멘트 페이스트, 실리카, 폴리머, 또는 본원의 내용에 잘 기능하는 소정의 다른 재료와 같은 하나 또는 수 개의 통상적인 결합제 재료일 수 있다. 특별한 화학적 성분은 또한 원하는 점성, 수축 감소 또는 볼륨 제어, 경화의 라이트 스피드(right speed), 피로 성능 등과 같은 특별한 특성을 달성하기 위하여 페이스트에 추가될 수 있다. 금속, 무기 또는 유기 섬유는 더 높은 강도, 특히 인장을 달성하기 위하여 혼합물에 추가될 수 있다.

상술된 바와 같이, 시트와 주로 평행한 방향을 가지는, 시트들 사이의 상이한 형상의 셀을 형성하는 두 개의 시트 층들 사이의 웨브에 의해 형성되는 구조물에 의해 코어 층이 제공될 수 있다. 시트에 대해 주로 교차하여, 또는 시트에 관련하여 90도가 아닌 각도로 배치되거나 벌집 구조물에 가깝게 형성되는 웨브일 수 있다.

바람직한 실시예에 따라 탱크의 외부판에 샌드위치 구조물을 생산하기 위한 수 개의 방법이 있다. 코어 재료는 코어를 주조하기 위한 거푸집틀로부터 제조되는 시트들 사이에 직접 유체 형태로 배치될 수 있는 연속 재료의 형태일 수 있다. 선택적으로 코어 재료는 부분적으로 시트에 서로 그라우팅되거나 접착되는 판 또는 블록으로서 미리 제조될 수 있다. 코어는 두께를 통해 접착된 판 재료의 상이한 층으로 이루어질 수 있다. 재료는 또한 판의 일 부분을 다른 부분으로 변화시킬 수 있다.

샌드위치 구조물의 다른 예에서 하나에 양 시트 및 코어를 구비한 전체 구조물로서 압출될 수 있거나, 코어 구조물은 압출되어 샌드위치 구조물의 시트에 용접될 수 있다. 코어 요소를 형성하도록 서로 용접되는 수개의 개별 요소로 코어 요소가 형성될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 예에서 코어 재료 및 크기는 주로 필요한 구조적 강도를 목적으로 기능하며 부가의 필요한 단열이 "샌드위치" 구조 부분의 외부에 주로 비 구조적 단열 층에 의해 제공될 수 있다. 이 경우 샌드위치의 코어는 좋은 품질의 콘크리트 또는 구조물과 같은 상대적으로 높은 강도 재료로 제조될 수 있다. 연속 코어의 예에서, 코어 재료는 예를 들면 m3 당 2400 kg 중량 및 80 MPa의 압축 강도를 가진 "고 강도" 콘크리트일 수 있다. 외부 상의 부가 단열은 상당한 힘에 노출되지 않으며, 암면 또는 유리솜과 같은 고가의 단열물일 수 있다. 이 경우, 외부 방벽의 샌드위치 부분은 내부 유체의 온도에 대응하는 거의 균일한 온도 하에 있게 된다. 벽의 이러한 샌드위치 부분은 이에 따라 차라리 균일한 방식으로 수축 또는 팽창하게 된다. 외부 상의 단열 층은 온도 구배의 주요 부분을 주도하지만, 느슨한, 비 구조적 재료이기 때문에, 내부 상의 샌드위치의 열 변형을 수용하는 문제점을 가지지 않는다.

탱크의 외부판의 샌드위치 층형 구조물의 내부 스킨은 통상적으로 충분한 강도 뿐만 아니라 탱크에 저장된 유체의 열 및 화학적 환경에 대한 내성을 가지는 금속으로 제조될 수 있다. 또한 유사한 특성을 가진 비금속 재료로 형성될 수 있다. LNG 콘테인먼트용 탱크의 경우, 재료는 9% 니켈 강 또는 304, 304L, 316, 316L, 321 또는 347과 같은 오스테나이트계 스테인레스 강일 수 있다. 다른 타입의 금속, 알루미늄 합금 또는 인바 강, 또는 복합물도 이용될 수 있다. 외부 스킨은 내부 스킨과 같이 통상적으로 동일한 심각한 열 및 화학적 환경에 노출되지 않으며, 외부 스킨은 예를 들면 더 간단한 타입의 탄소 구조강으로 제조될 수 있다. 내부 뿐만 아니라 외부 스킨에 대해, 용접과 같은 연결에 적절하게 되고 구조물이 되는 코어, 또는 코어 재료 또는 코어 블록의 결합제에 대한 충분히 유용한 결합 특성을 가져야 하는 재료가 적용된다.

고 강도 저 단열 코어 재료를 이용하는 경우, 샌드위치 층의 외부 스킨은 내부 스킨과 거의 동일한 열 체제에 노출된다. 이 경우 외부 스킨은 실제 온도 체제에서 충분한 강도를 유지할 수 있는 합금일 수 있다.

판 내의 샌드위치 구조물은 샌드위치 내의 요소들 사이의 본딩을 개선하고 샌드위치의 구조적 강도를 개선하기 위해 보강재를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 코어 재료 자체는 샌드위치 구조물에 작은 구조적 강도를 제공하며 이는 보강재를 통하여 달성될 수 있다. 보강재는 상이한 형태이지만 바람직하게는 보강재는 일 표면 시트로부터 다른 표면 시트로 형성되는 폭 및 예를 들면 탱크 구조물의 바닥으로부터 상부 방향으로, 바람직하게는 전체적으로, 또는 가능하게는 그리드 구조물로서 형성되는 길이를 가지는 판형 부재이다. 그리드 구조물 사이에 연속 재료가 있을 수 있으며 공간이 있을 수 있으며 그리드 구조물은 샌드위치 내의 코어 구조물을 형성한다. 특별한 경우는 외벽이 샌드위치 판이 아닌 보강된 판 구조물 또는 박스 구조물로서 제조된다. 이 경우, 내부 또는 외부의 단열은 구조적 특성을 가지는 것이 요구되지 않는다.

탱크의 주요 부품은 외부판이며, 외부판은 단열된 층형 판인, 측벽, 플로어 및 루프, 그리고 필수적으로 외부판용 자체 균형 유지 지지물 또는 고정 벽인 한 세트의 셀룰라 내벽을 포함한다.

내부 셀룰라 구조물을 형성하는 내부 고정 셀 벽은 상술된 내부 시트와 동일한 필요조건, 즉 내부 셀룰라 셀 벽이 통상적으로 동일한 재료로 제조되어야 한다는 조건을 충족하여야 한다. 내부 고정 셀 벽은 수 개의 방식으로 형성될 수 있으며, 내부 고정 셀 벽은 셀을 형성하는 서로 교차하는 평면 시트일 수 있으며, 이러한 셀 구조물은 주름형 시트로 형성될 수도 있다.

또 다른 바람직한 실시예는 일 측벽으로부터 마주하는 측벽으로 신장되는 다수의 비임 요소에 의해 셀 구조물을 형성하는 것이다. 셀 구조물은 제 1 비임 다음에 위치되는 다음 비임에 대해 횡 방향으로 하나의 비임을 배치함으로써 건조되며, 제 3 비임은 제 2 비임에 대해 횡 방향으로 제 1 비임에 유사하게 위치설정되고 제 4 비임은 제 3 비임에 대해 횡 방향으로 위치설정되며 그리고 이에 의해 격자 구조물이 형성되며 격자 구조물은 서로 위에 위치되는 비임들 사이, 즉 제 1, 제 3, 제 5 및 제 2, 제 4 및 제 6 비임 등의 사이의 개구를 포함한다. 이를 설명하는 또 다른 방식은 비임이 내부에 상이한 로그들 사이에 갭을 구비하는 "로그 캐빈(log cabin)" 구조물의 종류를 형성하는 것이다. 또한 비임은 바람직하게는 하나의 외벽으로부터 탱크의 마주하는 외벽으로 형성된다.

셀 구조물은 본 실시예에서 측벽에 대해 횡단하는 평면(A)에서 모든 비임(A)이 평면(A)으로 서로에 대해 주로 평행한 종방향으로 배치되도록 형성된다. 이러한 제 1 비임(A) 위에 직접 배치되는 비임은 제 2 평면(B)에 모두 배치되고 제 2 평면에서 비임은 주로 평행한 종방향 축선을 가진다. 셀 구조물의 필요한 높이가 달성될 때 까지 이러한 평면(A 및 B)은 ABABAB 패턴으로 반복된다. 또한 다른 패턴은 예를 들면 비임의 제 3 층으로 가능하다.

제 1 및 제 2 비임 사이의 각도는 바람직하게는 직사각형 또는 정사각형 셀을 형성하는 약 90도가 될 수 있지만, 비임의 교차가 60/120의 각도 또는 다른 형상을 형성하는 배열체를 갖는 것을 예상할 수도 있다.

하나의 층 내의 비임이 또 다른 층 내의 비임과 교차하는 접촉점은 예를 들면 루프로부터 탱크의 플로어 건조로 로드를 전달하기 위한 위치를 형성하는 직선으로 배치되는 것이 바람직하다.

비임 배열체에 이용된 비임은 수 개의 형태의 단면, 예를 들면 T형, I형 또는 단지 직사각형 또는 관형 단면을 가질 수 있다. T 또는 I 형 비임의 플랜지는 탱크의 이동 순서로서 유체의 유동에 난류를 형성함으로써 슬로싱 손상을 회피하도록 하는 부가 효과를 제공한다. 또한 비임의 플랜지는 비임의 층과 층형 구조물 사이에 더 큰 접촉 면적을 제공하여 비임의 상이한 층들 사이의 접촉 위치에 강성을 제공함으로써 셀 구조물을 지지한다. 언급된 이러한 형태는, 비임용 표준 형태이며 측벽을 고정하고 슬로싱 영향을 최소화하고 동시에 구조물 내의 상이한 셀들 사이의 소통을 가지는 동일한 효과를 달성하면서, 비임 단면의 다른 형상도 가능할 수 있다.

강도 및 용이한 제조를 위해 내부 셀 벽의 교차는 벽 세그먼트가 부착되는 개별 부재를 포함한다. 이는 위에서 설명되는 바와 같이 평면판 셀 벽 및 비임 구조 벽 둘다를 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 부재는 관형 또는 정사각형 단면의 수직 비임일 수 있다. 특히, 셀 벽이 형성된 판의 경우, 자체적으로 내부 셀 벽이 매우 얇기 때문에(단지, 몇 밀리미터(a few millimetres)), 동적 운동이 일어나는 분야의 경우 부가 횡방향 강도를 제공하는 것이 필요할 수 있다. 이는 하나의 측면 또는 일정한 간격으로 두 개의 측부 수평 보강재를 부착함으로써 또는 선택적으로 얇은 내벽판의 수평 주름부를 경유하여 측방향 강도를 제공함으로써 수행될 수 있다. 또한 관형 부재가 매우 얇아서 좌굴이 발생하기 때문에 수직 지지 능력이 거의 없어서 내벽 세그먼트들 사이의 교차부에 상술된 관형 부재는 필수적으로 셀 벽의 중량을 지지하여야 한다는 것에 주목하여야 한다. 동일한 관형 부재는 또한 탱크 자체의 루프 구조물의 중량을 지지하여야 한다.

슬로싱 현상은 유체 볼륨의 자유 표면적의 크기에 많이 종속되며, 유체 볼륨은 본 발명에서 세룰라 내벽 시스템에 의해 작은 면적으로 분할된다. 예를 들면, 5 내지 10 미터 정사각형의 내부 셀을 이용함으로써, 슬로싱 문제점은 대부분의 경우 실제로 제거된다. 내부 셀 벽은 이 경우 유체 동력을 완화하도록 처리할 수 있으며 이러한 목적을 위해 설계될 수 있는데, 즉 요구되는 굽힘 및 전단력 성능을 제공하는 주름부를 가짐으로써, 비임 상에 플랜지를 가짐으로써 달성될 수 있다. 유사하게, 바람직하게는 샌드위치 구조물로서 층형 판을 포함하는 외부판은 또한 용이하게 완화되는 동적 슬로싱 로드 성분을 포함할 수 있는 유체 압력 로드에 대해 설계된다. 슬로싱 문제점은 상대적으로 이 탱크 내의 충전 정도와 무관한 것이 본 발명의 특별한 특징이며, 사실 총 유체 압력은 낮은 충전 정도로 감소된다.

비록 내부 용적이 개별 셀로 분리되지만, 판 셀 벽의 경우 셀 내의 유체 레벨의 균형을 유지하고 검사 및 수리 목적을 위해 모든 셀로 사람의 용이한 접근을 제공하는 셀 벽의 바닥에 개방 구멍이 있다. 비임 구조 셀 벽에 대해, 비임들 사이에 개구가 존재하여 벽을 형성하는 비임들 사이에 소통을 제공한다. 부가하여 필요한 경우 사람의 접근을 위해 플로어에 근접한 개방 구멍이 존재할 수 있다. 이러한 개방은 바닥 플로어에 의해 위치설정되며 개방 구멍과 관련된 강화 부재를 가질 수 있다.

내부 셀 벽의 셀룰라 그리드는 완전히 그리고 스트레스 처럼(stress-wise) 균일하게 이용될 수 있으며 통상적으로 매우 얇은(몇 밀리미터) 판 셀 벽 및 비임 구조 벽이 무거워지지 않게 된다. 이는 내부 플레이팅이 종종 내부 유체의 낮은 온도 및 화학적 환경을 유지할 수 있는 높은 등급의 고가 합금으로 제조되기 때문에 중요하다. 셀 구조 벽 내에 매우 얇은 판을 가지는 것은 상술된 바와 같이 셀 구조 벽을 처리하기에 문제가 될 수 있다. 따라서 셀 구조물은 본 발명의 일 실시예에서 셀 벽의 마주하는 두 개의 측부에서 협동하는 단부 요소를 제공하며 상기 측부는 셀 구조물의 교차부에서 또 다른 셀 벽 측부와 만나게 된다. 이러한 단부 요소는 함께 보강 보재를 형성하여 셀 벽을 보강하여 탱크의 셀 구조물을 보강한다. 비임 셀 벽 구조물에 대해, 비임은 비임을 보강하기 위한 플랜지로 형성될 수 있는 것이 바람직하다.

이는 셀 구조물의 합리적인 제조 및 조립을 제공한다. 측벽, 모두 구조적 및 부분적인 단열 요소로서 기능하는 플로어 및 루프와 같은 외부판의 층형 샌드위치 건조는 경제적으로 매우 효과적이다. 더욱이, 탱크의 내부 뿐만 아니라 외부 부분은 완전한 모듈형이며 반복적이다. 이는 탱크가 제조 동안 자체적으로 매우 높은 정도의 자동화에 의지한다는 것을 의미한다. 차례로 이는 또한 바람직한 경계적 성능에 기여한다.

본 발명의 하나의 예에서 외벽의 모서리가 원형이 된다. 원형 모서리를 도입하는 하나의 이유는 이 같은 경우 적게 집중되는 구조적 모멘트를 얻기 위한 것이다. 또 다른 이유는 외벽들의 두 개의 측부들 사이의 열 응력을 다소 감소시킬 수 있기 때문이다.

탱크의 제조 방법은 실용적 이유 뿐만 아니라 전체적 경제성을 위해 중요하다. 모듈로 또는 전체로의 미리 제조하는 것은 감소된 건조 시간을 의미하며 상기 탱크 제조는 선박, 플랫폼 또는 탱크가 최종으로 위치되어야 하는 현장의 나머지의 건조와 나란히 진행될 수 있다. 셀룰라 탱크 시스템은 자체적으로 예비 제조 및 자동화된 제조를 매우 높은 정도로 증대시킬 수 있다. 모든 내부 셀 벽 세그먼트는 필수적으로 동일하며 대량 생산된 "조립 라인 스타일(assembly line style)"일 수 있다. 연결하는 보강 부재로의 부착은 또한 반복적이고 자동화된 방식으로 수행될 수도 있다. 마찰 교반 접합, 레이저 또는 플라즈마 용접과 같은 매우 효과적인 용접 기술은 일부 경우 고려될 수 있다. 또한, 외부판은 세그먼트 방식으로 생산될 수 있으며 외부판과 내부 셀 벽 사이에서 서로 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 탱크는 설명된 바와 같이 상이한 종류의 유체의 저장을 이용될 수 있으며 +200℃ 내지 -200℃의 온도 범위에서 유용한 성능을 제공할 수 있으며 특히 LNG 용으로 적절하다. 탱크는 소정의 바아를 가져서 탱크 내의 압력에 걸쳐 정적으로 될 수 있다. 탱크는 지상 현상에서 또는 플로팅 유닛 상에 위치설정될 수 있다.

탱크는 지지 시스템 상에 위치설정될 수 있으며, 지지 시스템은 하나의 고정 지점 및 탱크가 회전되는 것을 방지하는 수단을 가진다. 탱크는 선택예로서 모래 베이스 또는 유사한 특성을 가지는 다른 베이스 상에 직접 위치설정될 수 있다.

이제 본 발명이 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 루프 및 일 측부가 제거된 본 발명의 일 실시예에 따른 탱크를 도시한 도면이며,

도 2는 본 발명에 따른 탱크의 제 2 실시예를 도시한 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 탱크의 제 3 실시예를 도시한 도면이며,

도 4A 및 도 4B는 도 1의 탱크 모서리의 상세도로서, 도 4A는 내부 셀 구조물의 제 1 실시예이고, 도 4B는 내부 셀 구조물의 제 2 실시예이며,

도 5A는 외부판에 부착되는 내부 셀 벽 구조물의 제 3 실시예의 탱크의 상세 도이며,

도 5B 내지도 도 5E는 내부 셀 벽 구조물의 제 2 실시예의 외부판으로의 연결부의 상세도를 예시적으로 도시한 도면이며,

도 6A는 셀 구조물의 제 1 실시예에서 셀 벽의 일 실시예의 단면도이며,

도 6B는 도 6A에 도시된 실시예에 따라 4개의 셀 벽의 교차부의 단면도이며,

도 7A는 셀 구조물의 제 1 실시예에서 셀 벽의 또 다른 실시예의 단면적이며,

도 7B는 도 7A에 도시된 실시예에 따라 셀 벽의 교차부의 단면도이며,

도 8A 내지 도 8D는 본 발명에 따른 탱크의 외부판의 상이한 실시예의 상이한 단면도이며,

도 9A 내지 도 9B는 본 발명에 따른 탱크의 외벽의 선택적인 모서리 해결책의 상이한 측면도의 예들을 보여주는 도면이며,

도 10A 내지 도 10B는 샌드위치의 외부 스킨이 제거된 본 발명에 따른 탱크의 두 개의 사시도이며,

도 11은 루프 및 일 측벽이 제거되는, 외부 보강재를 구비한 본 발명에 다른 탱크를 보여주는 도면이며,

도 12는 도 8 내의 탱크 일 부분의 사시도이다.

본 발명에 따른 탱크(1)는, 외부판의 형태로 측벽, 루프 및 플로어 및 내부 셀 벽 구조물을 포함하며, 도 1에는 3개의 측면판(2), 바닥판(4), 탱크(1)의 내부 공간을 작은 셀로 분리하는 내부 셀 벽 구조물(5)이 도시되어 있다. 벽, 루프 및 플로어 그리고 이들의 연결 영역을 형성하는 수 개의 상이한 구조를 구상하는 것이 가능하다. 내벽 셀 구조물도 수 개의 방식으로 건조될 수 있다. 이러한 요소의 상이한 실시예들이 후술된다.

매끄러운 표면을 가진 판(4)의 형태로 내부 셀 벽 구조물(5)을 형성하는 내부 셀 벽(20)은 가능하게는 에지 비임을 구비하여 바닥판(4)의 레벨에서 통로 개구(6)를 가져서, 모든 상이한 셀들 사이의 내부 소통을 제공한다. 이는 또한 더 큰 탱크의 경우 검사 및 수리를 위해 셀들 사이의 접근을 제공한다. 탱크는 또한 비우고 채우는 시스템 및 다른 검사 및 모니터링 시스템 및 도면에 도시되지 않은 지지 수단을 포함한다.

도 2는 셀 벽(20)을 포함하는 셀 구조물(5) 및 측벽을 구비한 탱크(1)의 상이한 일 실시예를 보여주며, 4 개의 모서리 셀 외벽은 도 1에 비해 아크의 형태로 완전한 원형으로 구성되며 여기서 모서리 셀 외벽은 또한 각각의 단부에서 직선부를 구비한 부분적인 원형으로 구성된다. 도 3은 내부 셀 벽(20)의 셀 구조물(5) 및 측벽(2)을 구비한 선택적인 하나의 탱크가 도시되며, 측벽의 모서리는 직각이다.

도 4A는 도 1의 탱크의 세부 사시도이며, 여기서 외판(2)이 그 사이에 코어 재료(10)가 존재하는 외부면 스킨(8) 및 내부면 스킨(9)을 구비한 샌드위치 구조물로서 형성되는 일 실시예를 보여준다. 샌드위치 구조물은 또한 보강재(11)를 포함한다. 이러한 보강재는 수 개의 형태를 가질 수 있지만 보강재는 샌드위치 구조물 으 하나의 표면 스킨으로부터 샌드위치 구조물의 다른 하나의 표면 스킨으로 신장되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서 보강재는 폭이 샌드위치 구조물 내이 표면 스킨들 사이의 거리에 실질적으로 동일한 판형 요소이며 판 요소의 길이는 측벽의 수직 방향으로 형성되며 바람직하게는 측벽의 전체 높이에 대해 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 도면에서 내부 셀 벽 구조물은 셀 벽 구조물의 제 1 실시예와 같이 도시되며 셀 벽은 교차부(21)에서 연결되는 단일 판 벽(20)으로 형성된다. 내벽 판(20)은 샌드위치 구조물이 예를 들면 샌드위치 구조물의 내측면 스킨(9)과 벽 판(20) 사이를 용접함으로써, 판형 보강재(11)를 가지는 지점에서 측벽에 고정되는 것이 바람직하다. 이는 외벽과 내부 셀 구조물 사이의 로드의 전달과 관련하여 바람직하다. 판 벽(20)은 또한 관통 구멍의 패턴(도시안됨)을 구비할 수 있다.

도 4B에서, 내부 셀 벽 구조물의 제 2 실시예가 도시된다. 이러한 실시예에서 셀 벽(20)은 셀 벽(20)을 형성하는 서로 위에 배치되는 다수의 비임 요소(28)에 의해 형성된다. 비임(28)은 제 1 층 내의 하나의 세트의 비임(28A)으로 배치되고 이러한 제 1 층 위의 비임(28B)의 제 2 층은 제 1 층 내의 비임을 가로지르는 종방향 축선으로 배치된다. 비임(28A)의 제 3 층은 제 1 층 내의 비임과 주로 평행하게 배치된다. 이는 상이한 층 내의 상이한 종방향 축선을 구비한 수 개의 층과 비임을 구비한 격자 구조물을 형성한다. 이는 셀 벽 내의 각각의 비임 요소 사이에 공간을 구비한 비임 요소에 의해 형성되는 셀 벽을 제공한다. 이는 셀들 사이의 필요한 소통 및 동시에 이동하는 선박 상에 위치설정되는 탱크 내의 슬로싱의 필요 한 방지를 제공한다. 셀 벽(20)의 교차부(21)에서 비임 요소(28A, 28B)는 비임 요소(28A, 28B)의 각각의 층에 대한 지지부를 형성하는 다른 비임 요소의 상부 상에 하나가 접하게 배치된다.

비임 요소(28A, 28B)는 평면판일 수 있거나, 단면이 H 또는 T의 I로 형성될 수 있다. 관형 직사각형 또는 직사각형 또는 형성된 I, T, H 내에서와 같은 단부 플랜지를 구비한 단면을 가짐으로써, 단면이 또한 내부 셀 구조물의 더욱 안정된 건조를 달성하며 이는 하나의 층 내의 비임이 다음 층 내의 비임의 단부 플랜지에 대해 접하는 단부 플랜지를 구비하게 배치될 수 있기 때문이다. 비임은 내부 셀 벽 구조물의 더욱 안정된 건조를 형성하도록 서로에 대해 용접되거나 기계적으로 고정될 수도 있다. 셀 벽 구조물 내의 하나의 비임 요소는 하나의 외벽으로부터 대향 외벽에 도달할 수 있으며, 즉 비임 요소는 수 개의 셀 벽의 일 부분을 형성한다.

셀 벽(20)은 도 4A의 실시예에 도시된 바와 같은 매끄러운 판 요소일 수 있으며,보강 수단(도시안됨)을 구비한 판 요소는 도 5A에 도시된 바와 같은 주름부(23)를 구비한 판(20) 또는 다수의 비임 요소로 형성된다. 이러한 판(20)은 주로 수평 방향으로 형성되는 주름부(23)를 가진다.

내부 셀 구조물은 교차부(21)와 만나는 셀 벽(23)을 포함한다. 이러한 교차부(21)는 바람직한 일 실시예에서 하나 이상의 보강 부재(24)를 포함한다. 보강 부재는 전체적으로 또는 부분적으로 관형(원형, 사각형)일 수 있으며 또는 서로에 대해 직각으로 위치설정되는 주 요소를 포함하고 도 5A에 도시된 바와 같이 두 개 의 인접한 셀 벽의 표면 측부와 접한다. 벽 판(20)의 교차부의 하나의 모서리에만 보강 부재가 있을 수 있거나, 하나 이상의 코너 또는 코너 모두에 보강재가 있을 수 있다.

본 발명에 따라 내부 셀 구조물은 탱크의 외벽에 고정되고, 이는 수 개의 방식으로 수행될 수 있다. 하나의 방식은 셀 벽(20)이 보강재의 위치에서 샌드위치 구조물의 내측면 스킨과 연결되는 도 4A에 도시된 바와 같다. 이는 샌드위치 구조물을 통하여 샌드위치 구조물의 외측면으로부터의 로드의 전달을 제공한다. 또 다른 가능성이 도 5A에 도시되며 도 5A에는 체결 요소(14)가 샌드위치 구조물 내에 배치되고, 이는 또한 외벽 내의 샌드위치 구조물의 외부 부분으로의 로드의 전달을 제공한다. 또 다른 가능성은 샌드 위치 구조물의 내부 스킨으로 셀 벽(20)을 용접하는 것이다(도시안됨).

비임 요소를 포함하는 셀 벽 구조물에 특히 적절한 다른 실시예가 도 5B 내지 도 5E에 도시되며, 이러한 해결책은 또한 매끄러운 판 또는 주름판에 의해 형성된 셀 벽 구조물의 연결에 이용가능하다.

도 5B에서 비임 요소(28A)는 외벽(2)에 부착되는 플랜지(40')에 부착되어 외벽에 대해 횡단하는 방향으로 탱크의 공간으로 돌출된다. 플랜지(40')는 비임 요소(28A)로의 연결에 의한 더 큰 돌출부 및 비임 요소들(28A) 사이의 적은 돌출부를 구비한다.

도 5C 내지 도 5F에는 셀 벽이 수 개의 비임 요소(28A)에 의해 형성된 것이 도시되며, 이러한 비임 요소(28A)는 연결 요소(40)에 의해 연결되는 두 개의 요소 (2A 및 2B)를 포함하는, 외벽(2)에 부착된다. 도 5C 내지 도 5E에 도시된 연결 요소(40)는 외벽(2)의 요소의 삽입을 위한 주로 U형 그루브를 구비한다.

연결 요소(40)는 외부 셀 벽(2)에 대해 횡단하는 방향으로 탱크의 공간으로 연장하는 플랜지(45)를 구비한다. 비임 요소(28A)에 의해, 내부 셀 벽 구조물이 수 개의 방식으로 이러한 플랜지(45)에 부착된다. 일 실시예가 도 5C에 도시되며 여기에서 비임 요소(28A)는 플랜지(45)에 용접된다. 또 다른 실시예가 도 5D에 도시되며 여기에서 비임 요소(28A)는 비임 요소(28A)의 일 부분 및 플랜지(45)의 일 부분의 위치를 위한 두 개의 U형 그루브를 구비한 연결 피스(41)를 통하여 플랜지(45)에 부착되며 볼트공(42)을 통하여 관통 볼트에 의해 이러한 요소에 연결된다. 제 3 실시예를 형성하는, 도 5E에서 비임 요소는 플랜지(45)의 삽입을 위해 U형 그루브를 구비하여 예를 들면 용접에 의해 연결된다.

도 6A 내지 도 6B 및 도 7A 내지 도 7B는 셀 구조물 내의 교차부에서 보강 부재(24)를 형성하도록 다른 단부 부분 요소(25)와 협동하는 단부 부분 요소(25)를 구비하는 셀 벽(20)의 두 개의 상이한 실시예를 보여준다.

도 6A에는, 셀 벽(20)의 단면이 도시된다. L형 단면을 가지고 종방향인 단부 부분 요소(25)에 부착되는 셀 벽의 양 단부가 있다.

단부 부분 요소(25)는 L형의 상승 부분(26) 상의 일 지점에서 셀 벽(20)에 부착되고 하부 부분(27)이 셀 벽의 반대쪽에 있다. 도 6a로부터 볼 수 있는 바와 같이, 두 개의 단부 부분 요소(25, 25')의 하부 부분(27, 27')은 셀 벽(20)의 마주하는 측부 상에 위치설정되는 것이 바람직하다.

도 6B는 도 6a에 관련하여 설명된 바와 같은 실시예를 구비하고 4개의 셀 벽(20)의 교차부의 단면을 보여준다. 상승부(26) 및 하부(27)로 형성된 L형을 구비한, 모든 4개의 셀 벽의 단부 부분 요소(25)는 교차부에서 상호작용하고 함께 보강 부재(24)를 형성한다. 하나의 단부 부분 요소(25)의 상승부(26)는 또 다른 단부 부분 요소(25)의 하부 부분(27)으로 연결되고 4개 모두는 함께 직사각형 요소를 형성한다. L형 요소는 용접, 나사, 볼트, 팝형 리벳(pop rivet) 또는 유사한 것에 의해 연결된다.

도 7A 내지 도 7B는 또 다른 실시예이며, 도 7A에서 셀 벽(20')의 양 단부에 부착되는, V형을 구비한 단부 부분 요소(25')를 구비한 셀 벽(20')이 도시된다.

도 7B에서 4개의 단부 부분 요소(25')가 보강 부재(24')를 형성하는 교차부를 형성하는, 도 7A에 도시된 것과 유사한 4 개의 셀 벽의 단면을 보여준다.

탱크(1)의 외벽, 루프, 측벽 및 플로어는 본 발명에 따라 바람직하게는 그 사이에 코어를 구비한 외측면 스킨(8) 및 내측면 스킨(9)을 포함하는 샌드위치 구조물을 포함하며, 상기 코어는 도 8A에 도시된 바와 같은 연속 재료, 또는 도 8B 내지 도 8C에 도시된 바와 같은 구조물이다. 상기 코어는 적어도 부분적으로 벽의 신장 및 벽의 단열을 위해 제공된다. 샌드위치 구조물은 각각 내측면 스킨(8) 및 외측면 스킨(9) 사이의 구조물 또는 보강재(11)를 포함할 수 있다. 이들은 도 8A 내지 도 8C에 도시된 상이한 형상을 가질 수 있으며, 도 8A에는 상기 구조물 또는 보강재가 직선형 횡방향 보강재, 도 8B의 표면 스킨을 구비하고 90도 외의 각도로 배치되는 직선형 보강재, 또는 표면 시트(8, 9), 및 보강재가 하나의 피스로 압출 되는 해결책(solution)이다. 몰론 도 8A에 도시된 바와 같은 구조의 보강재들 사이의 연속 재료일 수도 있다.

도 8D에 도시된 바와 같은 또 다른 실시예에서 샌드위치 구조물은 또한 측부, 상부 또는 바닥판으로부터 외측으로 돌출되는 외부 보강재(12) 및 외부 단열 층(13)을 포함할 수 있다. 외부 보강재(12)는 도시된 바와 같이 외부 단열 층(13)을 통하여 부분적으로, 또는 외부 단열 층을 통하여 완전히 돌출될 수 있다. 도 8D에 도시된 바와 같이 내부 셀 구조물 내의 판 벽(20) 사이의 연결부, 샌드위치 구조물 내의 보강재(11) 및 외부 보강재(12)가 있을 수 있으며, 또는 보강재(11) 및 외부 보강재(12)는 판 벽(20)의 연장 부분을 형성할 수 있다. 보강재는 보강재를 통한 열 전달을 감소시키기 위해 절개부, 리세스 또는 다른 단열 재료가 제공될 수 있다.

외부 벽(2)을 연결하기 위한 모서리 해결책의 예가 도 9A 내지 도 9B에 도시된다. 도 9A에 도시된 해결책에서, 코너 요소(16)제공되고 이 코너 요소(16)에 용접되는 외부 벽 세그먼트의 삽입을 위한 주로 U형 그루브를 구비한다. 도 9B에 도시된 해결책에서, 외부 벽(2)의 샌드위치 구조물의 외부 시트는 서로 직접 용접하여 연결하여 날카로운 각도를 형성한다.

도 10A 및 도 10B에서 샌드위치 구조물의 외측면 스킨 및 코어 재료가 제거되고 내측면 스킨(9) 및, 상부(3) 및 바닥(4) 판에서 그리드 패턴으로 측판(2) 내의 바닥(4)으로부터 상부(3)로 형성되는 방향으로 형성되는 판형 보강재(11)를 보여주는 본 발명에 따른 탱크의 사시도를 보여준다. 또한 모든 단부 및 바닥판(4) 용 보강재(11)의 교차부에서 지지 수단(30)이 배치된다. 이들은 더욱 상세하게 후술된다.

도 11은 측벽 및 루프가 제거된 본 발명에 따른 탱크를 보여주고, 도 12는 도 10의 탱크의 세부도이다. 탱크의 측벽(2)은 본 실시예에서 그리드 구조물로 형성되는 외부 보강재(12)이며 보강재(12)는 주로 수평 및 수직 방향으로 형성된다. 이러한 도면들로부터 내부 셀 구조물(5)의 판 벽(20)이 외부 보강재(12)의 위치를 따라 측벽(2)으로 연결되는 것을 보여주며, 이는 탱크의 유리한 구조적 완전성을 제공한다. 보강재 시스템이 충분한 강도로 설계되는 경우, 본 발명의 이러한 실시예는 단열 층에서 구조적 강도를 요구하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에서 외부판은 다른 존재하는, 하나 또는 수 개의 지점 또는 탄성 링크, 선형 또는 비선형 기계적 장치, 또는 공기압 및 또는 유압 장치 또는 이들의 조합물에 의해 라인 접촉 영역을 따라 인접하게 위치하는 구조적 시스템에 의해 연결되어 지지될 수 있다. 이는 어떠한 도면에도 도시되어 있지 않다. 하나의 특정 실시예는 탱크의 측벽을 지지하기 위해 전술된 지지 수단을 이용하는 것이며 상술된 바와 같이, 많은 다른 실시예들을 구상할 수 있다. 셀 벽을 형성하는 비임 구조물은 관형 또는 직사각형 단면을 가지는 폐쇄형 프로파일에 의해 형성될 수 있다.

본 발명은 상이한 세부 실시예로 설명되고 있다. 그러나, 후술되는 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내의 이 실시예들에 대한 다수의 변형을 구상하는 것이 가능하다. 셀 구조물은 상이한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 외부 구조물은 예를 들면 선박과 같이 주변 구조물에 의해 측방향으로 지지될 수 있다. 상이한 품질을 가지는 수 개의 단열 층일 수 있으며 이는 탱크를 형성하는 상이한 판에 대해 변화될 수 있다. 지지 수단은 탱크를 측방향으로 지지하기 위해 위치설정될 수 있거나, 예를 들면 선박의 선체로서 외부 구조물로서 다른 외부 측방향 지지부일 수 있다.

Claims (28)

  1. 특히 매우 낮은 온도로 유체를 저장하기 위한 탱크로서,
    상기 탱크를 채우고 비우기 위한 수단 및 상기 탱크의 열 수축 및 열 팽창을 허용하는 상기 탱크를 지지하는 수단을 포함하며, 상기 탱크는 루프, 측벽 또는 플로어의 적어도 일부분을 형성하는 외부판을 포함하는, 유체 저장 탱크에 있어서,
    내부 셀 구조물을 포함하며 상기 내부 셀 구조물 내의 모든 셀 사이에서 유체가 소통되며 외부판은 적어도 부분적으로 층형 샌드위치 구조물을 포함하며 상기 내부 셀 구조물은 자체 균형 유지 인장 지지부로서 형성되고 및/또는 상기 외부판을 고정하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부판은 두 개의 표면 시트 층 및 상기 시트들 사이에 상기 시트 층들 사이로 로드를 전달하기 위한 코어를 포함하며, 상기 두 개의 표면 시트 층들은 금속 또는 유사한 특성을 가진 재료로 이루어지고 상기 코어는 상기 두 개의 표면 시트들 사이로 연장하는 재료 또는 리브/웨브 세트로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 셀 구조물 벽은 교차하는 형상으로 서로의 상부에 층을 이루는 비임 요소에 의해 형성되어 격자를 형성하고, 상기 비임은 하나의 층에서 하나의 배향을 가지며 상기 비임은 다음 층에서 또 다른 배향을 가져서 셀 벽을 형성하는 비임들 사이에 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    서로 나란한 두 개의 상이한 평면 내의 상기 비임 요소는 두 개의 상이한 방향으로 바람직하게는 서로에 대해 횡방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 비임 구조물은 상기 셀 구조물 내에서 직사각형 또는 정사각형 셀을 형성하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  6. 제 3 항, 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 비임 구조물 내의 상기 비임은 T 또는 I형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비임은 상기 탱크의 일 측벽으로부터 마주하는 측벽으로 도달하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 셀 구조물 벽은 판 요소로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 셀 구조물 벽의 부분 또는 모두는 하나의 측방향 및/또는 두 개의 측부를 가진 수평 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 셀 구조물 벽의 부분 또는 모두가 수평 방향으로 형성되는 주름부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀 구조물을 형성하는 상기 벽들 사이의 교차부들 중 하나 이상은 보강 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 셀 구조물 벽의 전체 높이로 형성되고 상기 탱크의 상부판 및 상기 셀 벽의 중량을 지지하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 교차부는 두 개의 인접한 셀 구조물 벽의 표면 측부와 접하여 배치되는 하나 이상의 보강 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 교차부에서 교차하는 상기 셀 벽의 적어도 일 부의 단부에 연결되는 협동 단부 부분 요소로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 단부 부분 요소는 L형 단면을 가진 종방향 요소이며 상기 교차부에서 교차하는 4개의 셀 벽 모두에 연결되고 상기 요소는 상기 셀 벽 반대쪽의 L형상의 하부 부분을 구비한 L 형상의 상승부에서 셀 벽의 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부판은 개별 체결 부재 또는 상기 내부 셀 벽의 고정을 위한 연결 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  17. 제 2 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 내부 셀 벽에서 상기 외부 벽들 중 하나 이상의 외부 벽의 샌드 위치 구조물의 외측면 시트 층과 구조적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 외부 벽을 통한 상기 내부 셀 구조물 벽의 구조적 연결부는 상기 구조 적 연결부를 통한 열 누출을 감소시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부판은 상기 샌드위치 구조물 외부에 외부 단열 층을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부판은 탄성 링크, 선형 또는 비선형 기계적 장치, 또는 공기압 및/또는 유압 장치 또는 이들의 조합물에 의한 선 접촉 영역을 따라 또는 하나 또는 수개의 지점에서 다른 현존하고, 인접하게 위치하는 구조적 시스템에 의해 연결되어 지지되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샌드위치 구조물의 외부판은 관통 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 리세스는 외부 멤브레인 재료에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 샌드위치 구조물은 내부 웨브 구조물을 포함하며, 상기 리세스는 상기 웨브 구조물을 형성하는 요소들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크.
  24. 셀 구조물이 셀 벽을 포함하며 상기 셀 벽은 교차부에서 만나서 그리드 패턴을 형성하는 유체를 저장하기 위한 탱크에 이용하기 위한 셀 구조물에 있어서,
    상기 셀 벽은 상기 셀 벽을 통하여 주변 셀 또는 서로의 상부에 배치되는 다수의 비임으로 하나 이상의 개구를 구비한 판 요소에 의해 형성되며, 상기 상이한 비임 요소들 사이의 개구는 상기 셀 벽을 통하여 상기 주변 셀로 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크에서 이용하기 위한 셀 구조물.
  25. 제 24 항에 있어서,
    하나의 층 내의 상기 비임 요소는 주로 평행한 종방향 축선으로 배치되고, 상기 제 1 층 다음의 층 내의 비임의 평면은 상기 제 1 층 내의 상기 비임에 대해 횡방향인 종방향 축선을 구비한 비임을 포함하며, 이러한 층화는 상기 셀 벽을 형성하기 위해 반복되고, 상기 제 1 층 내의 비임은 제 1 셀 벽의 부분을 형성하고 상기 제 2 층 내의 비임은 상기 제 1 셀 벽에 대해 횡방향인 제 2 셀 벽의 부분을 형성하여, 교차부에서 만나는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크에서 이용하기 위한 셀 구조물.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 비임 요소는 T 또는 I 형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크에서 이용하기 위한 셀 구조물.
  27. 제 24 항에 있어서,
    적어도 교차부 쪽의 일 단부 상의 상기 셀 구조물 벽, 바람직하게는 판에 의해 형성되는 셀 벽이 상기 교차부를 보강하기 위한 단부 부분 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크에서 이용하기 위한 셀 구조물.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 단부 부분 요소는 교차부에 있는 상기 셀 벽의 측부 모두를 따라 형성 배치되는, L형 단면을 구비한 종방향 요소인 것을 특징으로 하는,
    유체 저장 탱크에서 이용하기 위한 셀 구조물.
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