KR20100056829A - Ship having storage tank and ballast tank - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저장탱크 및 발라스트 탱크를 구비하는 선박에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저장탱크 내부에 저장되는 액체에 의해 저장탱크가 손상되는 것을 방지할 수 있는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a ship having a storage tank and a ballast tank, and more particularly to a ship that can prevent the storage tank from being damaged by the liquid stored in the storage tank.
일반적으로 액화 천연가스(LNG)란 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연 가스를 영하 162℃로 냉각해 그 부피를 6백분의 1로 줄인 무색 투명한 초저온 액체를 말한다. 액화 천연가스는 주로 메탄으로 구성되어 있지만 소량의 기타 액화가스도 함유하고 있으며, 비록 현재까지의 경제적 관심은 액화 천연가스 수송에 집중되어 있지만, 액화 천연가스의 다량 수송과 취급에 관한 문제들은 암모니아, 에틸렌, 프로판, 부탄 및 염소와 같은 액화 가스에도 동일하게 적용될 수 있다.In general, liquefied natural gas (LNG) refers to a colorless, transparent cryogenic liquid whose natural gas, which contains methane as its main component, is cooled to minus 162 ℃ and its volume is reduced to one hundredth. Liquefied natural gas is mainly composed of methane, but also contains small amounts of other liquefied gases. Although the economic interest to date focuses on the transportation of liquefied natural gas, problems related to the transport and handling of large quantities of liquefied natural gas include ammonia, The same applies to liquefied gases such as ethylene, propane, butane and chlorine.
상기 액화 천연가스가 에너지 자원으로 등장함에 따라 이 가스를 에너지로 이용하기 위해서 생산 기지로부터 수요지인 인수지까지 대량으로 수송할 수 있는 효율적인 운송 방안이 요구되었으며, 그 결과 액화 천연가스의 해상 수송을 위한 액화 천연가스 운반선(이하 'LNG 선'이라고 함)이 이용되고 있다.As the liquefied natural gas has emerged as an energy resource, an efficient transportation method that can transport a large amount from the production base to the demand destination, in order to use this gas as energy, has been required. Liquefied natural gas carriers (hereinafter referred to as LNG carriers) are used.
도 1은 종래 LNG 선의 단면도를 나타낸 것이다.1 shows a cross-sectional view of a conventional LNG carrier.
종래의 LNG 선은 선수와 선미 사이에 액화 천연가스를 보관하기 위한 저장탱크들(1)을 구비하고 있다.The conventional LNG carrier has storage tanks 1 for storing liquefied natural gas between the bow and the stern.
상기 저장탱크들(1)의 양 측면 및 하부에는 발라스트 탱크(2)가 형성되어 있는데, 상기 발라스트 탱크(2)는 선박의 균형을 잡거나 선박의 흘수를 높이는데 사용된다.
예를 들어 상기 저장탱크(1) 내부에 액화 천연가스를 보관하고 있을 때에는 선박의 균형에 문제가 없으나, 액화 천연가스를 인수지까지 인수한 뒤에는 선박의 균형을 잡는데 문제가 생길 수 있기 때문에 발라스트 탱크(2)에 해수를 채움으로써 선박의 균형을 잡게 된다.For example, when the liquefied natural gas is stored in the storage tank 1, there is no problem in the balance of the ship, but after receiving the liquefied natural gas to the destination, there may be a problem in balancing the ship, so that the ballast tank Filling (2) with seawater balances the vessel.
일반적으로 LNG선은 발라스트 운항조건(발라스트 탱크에 해수를 채워서 운항할 때)에서 연료용 혹은 힐링(Heeling)용으로 저장탱크(1) 내부에 20%의 화물을 싣고 다닌다.In general, LNG carriers carry 20% of cargo in storage tanks 1 for fuel or healing under ballast operating conditions (when operating with ballast tanks filled with seawater).
그런데 상기 저장탱크(1) 내부에 보관되는 액체에 의해 발생하는 슬로싱(Sloshing)은 저장탱크(1)에 20% 전후로 화물을 싣고 다닐 경우에 가장 큰 충격력을 저장탱크(1)에 가하게 되어 저장탱크(1)에 손상을 유발시키기도 한다.By the way, the sloshing generated by the liquid stored in the storage tank 1 is applied to the storage tank 1 by applying the greatest impact force when carrying cargo about 20% in the storage tank 1. It may also cause damage to the tank (1).
그 이유는 발라스트 운항조건에서 선박의 롤링 주기와 저장탱크(1) 내부에 20% 전후의 액체가 채워질 경우 액체의 롤링 주기가 서로 일치하여 공진할 우려가 매우 높기 때문이다.The reason is that if the rolling cycle of the ship and the liquid of about 20% inside the storage tank 1 is filled in the ballast operating conditions, there is a high possibility that the rolling cycles of the liquid coincide with each other.
따라서, 선박의 롤링 주기가 저장탱크 내부에 채워지는 액체의 롤링 주기와 일치되지 않도록 선박을 설계를 변경할 필요가 발생하게 된다. Therefore, there is a need to change the design of the vessel so that the rolling cycle of the vessel does not coincide with the rolling cycle of the liquid filled in the storage tank.
본 발명은 발라스트 탱크의 형상을 변경하여 선박의 롤링 주기가 저장탱크에 채워지는 액체의 롤링 주기와 일치하지 않도록 함으로써 저장탱크에 채워지는 액체의 슬로싱에 의한 저장탱크의 손상을 방지할 수 있는 선박을 제공한다.The present invention is to change the shape of the ballast tank so that the rolling cycle of the vessel does not match the rolling cycle of the liquid filled in the storage tank to prevent damage to the storage tank due to the sloshing of the liquid filled in the storage tank To provide.
본 발명에 따른 선박은 화물을 적재하기 위한 저장탱크와, 선박의 균형을 잡기 위한 발라스트 탱크를 구비하고, 상기 발라스트 탱크는 상기 저장탱크의 양 측면에 형성된 선측 발라스트 탱크와, 상기 저장탱크의 상부에 형성되도록 상기 선측 발라스트 탱크의 상단에서 상기 저장탱크의 중앙부 측으로 연장된 상부 발라스트 탱크를 포함한다.The vessel according to the present invention includes a storage tank for loading cargo, a ballast tank for balancing the vessel, and the ballast tank has side ballast tanks formed on both sides of the storage tank, and an upper portion of the storage tank. And an upper ballast tank extending from an upper end of the side ballast tank to a center side of the storage tank to be formed.
여기서, 상기 상부 발라스트 탱크는 상기 선측 발라스트 탱크의 상단에서 상측으로 경사지게 연장되는 경사 발라스트 탱크를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 상부 발라스트 탱크는 상기 경사 발라스트 탱크의 단부로부터 횡방향으로 연장되는 연장 발라스트 탱크를 더 포함할 수 있다.Here, the upper ballast tank may include an inclined ballast tank extending inclined upward from the upper end of the side ballast tank. The upper ballast tank may further include an extended ballast tank extending laterally from an end of the inclined ballast tank.
그리고, 상기 저장탱크의 하부에는 하부 발라스트 탱크가 형성될 수 있다.In addition, a lower ballast tank may be formed below the storage tank.
본 발명에 의한 선박에 따르면 발라스트 탱크의 형상을 변경하여 선박의 롤링 주기가 저장탱크에 채워지는 액체의 롤링 주파수와 일치하는 것을 방지함으로써 저장탱크에 채워지는 액체의 슬로싱에 의해 발생되는 저장탱크의 손상을 방지할 수 있게 된다.According to the ship according to the present invention by changing the shape of the ballast tank to prevent the rolling cycle of the vessel to match the rolling frequency of the liquid filled in the storage tank of the storage tank generated by the sloshing of the liquid filled in the storage tank Damage can be prevented.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선박을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a ship according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG선을 도시한 평면도이고, 도 3은 선박의 롤링 주기에 영향을 미치는 요소들을 도시한 것이다.Figure 2 is a plan view showing an LNG carrier according to an embodiment of the present invention, Figure 3 shows the factors affecting the rolling cycle of the vessel.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG선은 선수와 선미 사이에 액화 천연가스를 보관하기 위한 저장탱크들(10) 및 발라스트 탱크들(20)을 포함하고 있다.As shown in FIG. 2, the LNG carrier according to an embodiment of the present invention includes
일반적으로 항해 중인 선박의 경우, 배가 외력에 의해 옆으로 기울어져도 때문에 선체는 무게 중심의 방향으로 회전하여 수직 위치로 되돌아오고, 다시 반대 쪽으로 기울어져서 옆으로 흔들린다. 여기서 선박이 좌우 1회의 동요에 소요되는 시간을 롤링 주기(週期)라고 한다.In general, in case of a sailing ship, the hull rotates in the direction of the center of gravity and returns to the vertical position because the ship is inclined sideways by external force, and then tilts to the opposite side and shakes sideways. Here, the time taken for the ship to shake once and left is called the rolling cycle.
도 3은 이러한 선박의 롤링 주기에 영향을 미치는 요소들을 도시한 것이다.3 shows the factors influencing the rolling period of this ship.
도 3에서 G는 선박의 무게중심, M은 메타센터(Metacenter), B는 부심, B'는 경사시 부심을 각각 나타낸다. 여기서, 메타센터(M)란 선박이 경사진 경우 가상 회전중심을 의미한다. 여기서 복원모멘트는 GZ와 Δ의 곱이 된다.In Figure 3, G is the center of gravity of the vessel, M is the metacenter (Metacenter), B is the sub-center, B 'is the inclined sub-center respectively. Here, the meta center (M) means a virtual rotation center when the ship is inclined. Here, the restoration moment is the product of GZ and Δ.
선박의 롤링 주기는 다음과 같은 식에 의해 나타낼 수 있다.The rolling period of a ship can be represented by the following equation.
(여기서, T: 선박의 롤링주기, Kxx: 관성반경, Axx/Ixx: 부가질량계수, g: 중력가속도, GM: 메타센터의 높이를 나타냄) Where T is the rolling cycle of the vessel, Kxx is the inertia radius, Axx / Ixx is the additive mass factor, g is the acceleration of gravity, and GM is the height of the metacenter.
상기 식에서 보는 바와 같이 선박의 롤링 주기(T)는 메타센터의 높이(GM)에 영향을 많이 받는 것을 알 수 있다. As shown in the above equation, it can be seen that the rolling period T of the ship is greatly influenced by the height GM of the metacenter.
상기 식에서 의 높이(GM) 값이 클수록 선박의 롤링 주기(T)는 작아지고, 메타센터 높이(GM)의 값이 작을수록 롤링 주기(T)는 크게 되는 것을 알 수 있다.It can be seen that the larger the value GM in the above equation, the smaller the rolling period T of the ship becomes, and the smaller the value of the metacenter height GM, the larger the rolling period T becomes.
메타센터의 높이(GM)가 크게 되면 선박의 롤링 주기(T)가 작아져 선박의 동요가 심해져서 탑승자가 피로감을 느끼기 쉬우며 선체나 화물이 손상될 가능성이 많으므로, 선박의 이 허용하는 범위 내에서 메타센터의 높이(GM)는 가급적 작게 하는 것이 바람직하다.If the height of the meta center is large, the rolling cycle T of the ship is reduced, causing agitation of the ship, which makes it easier for passengers to feel fatigue and damage to the hull or cargo. It is desirable to make the height GM of the meta center as small as possible.
또한, LNG 선은 발라스트 운항조건(발라스트 탱크에 해수를 채워서 운항할 때)에서 연료용 혹은 힐링(Heeling)용으로 저장탱크(10) 내부에 10~20%의 액체를 싣고 다니게 된다. 이때, 상기 저장탱크(10) 내부에 보관되는 액체의 슬로싱(Sloshing)에 의한 충격력은 상기 저장탱크(10)에 20% 전후로 화물을 싣고 다닐 경우에 가장 크게 되어 저장탱크(10)에 손상을 일으키기도 한다.In addition, the LNG carrier carries 10 to 20% of the liquid in the
그 이유는 발라스트 운항조건에서 선박의 롤링 주기(T)와 저장탱크(10) 내부에 20% 전후의 액체가 채워질 경우 액체의 롤링 주기가 서로 일치하여 공진할 우려가 매우 높기 때문이다.The reason for this is that when the rolling period T of the vessel and the
이와 같이 저장탱크(10)에 가해지는 충격력을 줄이기 위해서는 선박의 롤링 주기를 변경해야 하고, 선박의 롤링 주기(T)를 변경하기 위해서는 메타센터 높이(GM)를 변경해야 한다.In this way, to reduce the impact force applied to the
본 발명에서 메타센터를 줄이는 방향으로 설계하기 위해 발라스트 탱크(20)의 형상을 변경함으로써 선박의 롤링 주기(T)와 저장탱크(10)의 내부에 저장되는 액체의 롤링주기가 서로 다르도록 하여 공진을 회피할 수 있도록 한다.In the present invention, by changing the shape of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 탱크를 도시한 단면도이다.4 is a sectional view showing a ballast tank according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 발라스트 탱크(20)는 저장탱크(10)의 하부에 형성되는 하부 발라스트 탱크(21)와, 상기 저장탱크(20)의 양 측면에 형성된 선측 발라스트 탱크(22)와, 상기 저장탱크(20)의 상부에 형성되도록 상기 선측 발라스트 탱크(22)의 상단에서 상기 저장탱크(10)의 중앙부 측으로 연장된 상부 발라스트 탱크를 구비한다.As shown in FIG. 4, the
본 실시예에서 상기 상부 발라스트 탱크는 상기 선측 발라스트 탱크(22)의 상단에서 상측으로 경사지게 연장되는 경사 발라스트 탱크(31)로 형성된다.In the present embodiment, the upper ballast tank is formed as an
본 실시예에서 상부 발라스트 탱크는 도 1에 도시된 종래의 발라스트 탱크에 비해 저장탱크(10)의 상부에 형성된 경사 발라스트 탱크(31)를 더 구비함으로써 선박의 무게 중심(G)을 종래에 비해 높일 수 있고 이에 따라 메타센터의 높이(GM) 값은 작아지게 된다.In the present embodiment, the upper ballast tank further includes an
이와 같이 발라스트 운항조건에서 상기 메타센터의 높이(GM) 값이 작아지게 됨에 따라 선박의 롤링 주기는 크게 된다.As described above, as the height GM of the metacenter becomes smaller under ballast operating conditions, the rolling period of the ship becomes larger.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발라스트 탱크를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a ballast tank according to another embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 발라스트 탱크(20)는 상기 저장탱크(10)의 양 측면에 형성된 선측 발라스트 탱크(22)와, 상기 저장탱크(10)의 상부에 형성되도록 상기 선측 발라스트 탱크(22)의 상단에서 상기 저장탱크(10)의 중앙부 측으로 연장된 상부 발라스트 탱크(30)를 포함한다.As shown in FIG. 5, the
상기 상부 발라스트 탱크는 상기 저장탱크(10)의 중앙부 측으로 연장된 경사 발라스트 탱크(31)와, 상기 경사 발라스트 탱크(31)의 단부로부터 횡방향으로 저장탱크(10)의 중앙부까지 연장되는 연장 발라스트 탱크(32)를 포함한다. 그리고, 저장탱크(10)의 하부에는 하부 발라스트 탱크가 형성되어 있지 않고 빈 공간으로 형성된다. The upper ballast tank may include an
이와 같이 저장탱크(10)의 하부에는 발라스트 탱크가 형성되어 있지 않으며, 선박의 상부에는 저장탱크(10)의 중앙부까지 연장된 상부 발라스트 탱크(30)가 구비되어 있음으로써 선박의 무게 중심을 도 4에 도시된 선박의 무게 중심보다 더 높일 수 있게 된다. 따라서, 본 실 시예에 따른 선박의 발라스트 운항조건에서 메타센터의 높이(GM) 값은 도 4에 도시된 실시예에 따른 선박의 메타센터(GM)의 높이 값보다도 작아지게 된다.As such, a ballast tank is not formed at the lower portion of the
아래표는 도 1, 도 4 및 도 5에 각각 도시된 형상의 발라스트 탱크를 각각 채용한 선박에서 메타센터의 높이 값(GM) 및 선박의 롤링 주기(T)를 나타낸 것이다. 그리고, 저장탱크가 15~20%의 액체를 저장하고 있을 때의 액체의 롤링 주기를 나타낸 것이다.The table below shows the height value GM of the metacenter and the rolling period T of the ship in the ship employing ballast tanks of the shapes shown in FIGS. 1, 4 and 5, respectively. In addition, it shows the rolling cycle of the liquid when the storage tank stores 15 to 20% of the liquid.
상기 표에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 첫번째 실시예(도 4)에 따른 발라스트 탱크를 채용한 선박의 롤링주기(T)는 14.2초로 종래의 발라스트 탱크를 채용 한 선박의 롤링주기(T)보다 1.2초가 증가한 것을 알 수 있다.As shown in the above table, the rolling period T of the vessel employing the ballast tank according to the first embodiment of the present invention (Fig. 4) is 14.2 seconds, which is 1.2 than the rolling period T of the vessel employing the conventional ballast tank. You can see that the seconds have increased.
그리고, 본 발명의 두번째 실시예(도 5)에 따른 발라스트 탱크를 채용한 선박의 롤링주기(T)는 16초로 종래의 발라스트 탱크를 채용한 선박의 롤링주기(T)보다 3초가 증가한 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the rolling period T of the ship employing the ballast tank according to the second embodiment of the present invention (FIG. 5) is 16 seconds, which is 3 seconds longer than the rolling period T of the ship employing the conventional ballast tank. have.
이와 같이 본 발명의 각 실시예에 따른 발라스트 탱크를 채용한 선박에서는 선박의 롤링 주기가 저장탱크(10)에 저장되는 액체의 롤링 주기인 12~13초 대역을 벗어나는 것을 알 수 있다.As described above, in the ship employing the ballast tank according to each embodiment of the present invention, it can be seen that the rolling period of the ship is out of the 12 to 13 second band, which is the rolling period of the liquid stored in the
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 발라스트 탱크를 채용한 선박에 의하면 선박의 롤링주기가 저장탱크에 저장되는 유체의 롤링주기와 일치되지 않도록 함으로써 공진을 회피할 수 있게 된다. 따라서, 저장탱크에 채워지는 액체의 슬로싱에 의한 저장탱크가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.As described above, according to the ship employing the ballast tank according to the embodiment of the present invention, the rolling period of the ship does not coincide with the rolling period of the fluid stored in the storage tank, thereby making it possible to avoid resonance. Therefore, it is possible to prevent the storage tank from being damaged by the sloshing of the liquid filled in the storage tank.
이상에서 본 발명의 실시예에 따른 저장탱크 및 발라스트 탱크를 구비한 선박에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although a vessel having a storage tank and a ballast tank according to an embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention Within the scope of the present invention, other embodiments may be easily proposed by adding, changing, deleting or adding components, but this will also fall within the scope of the present invention.
도 1은 종래 액화 천연가스 운반선의 발라스트 탱크를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a ballast tank of a conventional liquefied natural gas carrier.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화 천연가스 운반선의 평면도.2 is a plan view of a liquefied natural gas carrier according to an embodiment of the present invention.
도 3은 선박의 롤링 주기와 메타 센터와의 관계를 나타낸 개념도.3 is a conceptual diagram illustrating a relationship between a rolling cycle of a ship and a meta center;
도 4는 도 2에 도시된 액화 천연가스 운반선의 종단면도.4 is a longitudinal sectional view of the liquefied natural gas carrier shown in FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화 천연가스 운반선의 종단면도.5 is a longitudinal sectional view of a liquefied natural gas carrier according to another embodiment of the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
10: 저장탱크 20: 발라스트 탱크10: storage tank 20: ballast tank
22: 선측 발라스트 탱크 30: 상부 발라스트 탱크22: side ballast tank 30: upper ballast tank
31: 경사 발라스트 탱크 32: 연장 발라스트 탱크31: inclined ballast tank 32: extended ballast tank
Claims (4)
Priority Applications (1)
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KR1020080115818A KR20100056829A (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Ship having storage tank and ballast tank |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
KR20210155699A (en) | 2020-06-16 | 2021-12-23 | 대우조선해양 주식회사 | System for stabilizing vessel having anti-rolling and anti-heeling function and vessel including the same |
KR20230041519A (en) | 2021-09-17 | 2023-03-24 | 대우조선해양 주식회사 | System and method for operating optimal posture of vessel on real sea area by using machine learning and computer-readable recording medium including the same |
-
2008
- 2008-11-20 KR KR1020080115818A patent/KR20100056829A/en not_active Application Discontinuation
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KR20210155699A (en) | 2020-06-16 | 2021-12-23 | 대우조선해양 주식회사 | System for stabilizing vessel having anti-rolling and anti-heeling function and vessel including the same |
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