KR20120001995A - 액화가스 저장 및 운반용 탱크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작 시 투입되는 자재를 대폭 감소시켜 중량을 경량화 할 수 있음은 물론 제작비용 또한 절감할 수 있는 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 관한 것이다.
상기와 같은 액화가스 저장 및 운반용 탱크는, 다수개의 횡 방향 주름이 형성된 다수개의 주름판이 탱크 형상으로 부착되어 형성되는 외판; 상기 외판의 내측에 위치하도록 상기 주름의 산부에 부착되는 다수개의 내부골재; 상기 외판의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 상기 외판을 둘러싸는 보온재; 및 상기 다수개의 내부골재와 수직을 이루도록 상기 주름판 길이 방향으로 외판의 내부면에 다수개가 일정간격으로 설치되는 강력보;를 포함하여 구성된다.

Description

액화가스 저장 및 운반용 탱크{Tank for storage and carriage liquefied gas}
본 발명은 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작 시 투입되는 자재를 대폭 감소시켜 중량을 경량화 할 수 있음은 물론 제작비용 또한 절감할 수 있는 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 배경기술과 그 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 설명하기 위한 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 A의 확대도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 다수개의 평판을 탱크 형상으로 부착하여 형성되는 외판(10)과, 상기 외판(10)의 내부면에 일정간격으로 부착되는 다수개의 내부골재(11)와, 상기 외판(10)의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 상기 외판을 둘러싸는 보온재(15)와, 상기 다수개의 내부골재(11)와 수직을 이루도록 외판(10)의 내부면에 다수개가 일정간격으로 설치되는 강력보(12)와, 상기 외판(10)의 상판 내부면과 하판 내부면에 상단부와 하단부가 부착되는 수직격벽(16)으로 구성된다.
도 1c는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외판의 굽힘 모멘트도이며, 도 1d는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 내부골재의 단면 및 전단지연에 의한 외판의 유효 폭 감소도이다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크는 외판이 단순히 평판 형태로 형성됨으로써 도 1c에 도시된 바와 같은 굽힘 응력(100)이 발생하게 됨으로써 내부골재(11)의 설치 간격이 통상 1m미만이 되도록 배치되어야만 한다. 그리하여 상대적으로 내부골재(11)의 설치 간격이 좁은 편에 속할 뿐만 아니라 강력보(12)의 설치 간격 또한 좁은 편에 속하여 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작 시 설치되는 내부골재(11)와 강력보(12)의 개수가 증가하게 됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작비용을 상승시키는 요인이 된다.
또한, 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는, 도 1d에 도시된 바와 같이 외판(10)이 평판 형태로 형성됨으로써 응력분포(101)가 균일하지 못할 뿐만 아니라 상기 외판(10)에 전단지연 현상이 발생되어 액화가스 저장 및 운반용 탱크(10)의 강도 및 강성이 감소된다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 내부 압력에 의하여 외판에 발생하게 되는 굽힘 응력이 원환응력으로 변환되도록 하거나 굽힘 응력을 대폭 감소시킴과 동시에 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 높이 변화 없이 내부골재의 높이를 증가시켜 내부골재의 설치 간격과 강력보의 설치 간격을 종래의 액화가스 저장 및 운반용 탱크 대비 대폭 증가시켜 강도 및 강성을 상승시킴과 동시에 외판에 발생되는 전단지연 현상을 대폭 감소시킬 수 있는 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수개의 횡 방향 주름이 형성된 다수개의 주름판이 탱크 형상으로 부착되어 형성되는 외판; 상기 외판의 내측에 위치하도록 상기 주름의 산부에 부착되는 다수개의 내부골재; 상기 외판의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 상기 외판을 둘러싸는 보온재; 및 상기 다수개의 내부골재와 수직을 이루도록 상기 주름판 길이 방향으로 외판의 내부면에 다수개가 일정간격으로 설치되는 강력보;를 포함하여 구성된 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 주름판의 주름은 단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 주름지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외판의 내부에 위치하도록 서로 인접하는 강력보의 측면부에는 내부 보강재가 더 부착될 수 있다.
또한, 상기 외판의 외부면에는 상기 주름판의 골부에 수직부재의 단부가 부착되도록 외부 보강재가 더 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크는 외판이 주름지게 형성됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의해 외판에 발생되는 굽힘 모멘트가 원환 응력(Hoop Stress)으로 변환(외피가 암키와, 반원, 반타원일 경우) 굽힘 응력이 대폭 감소(외피가 사다리꼴, 다각형일 경우)될 뿐만 아니라, 내부골재의 높이가 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 대비 상기 외판의 주름 높이만큼 증가하게 되며, 외판이 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 외판의 응력분포에 비하여 외판의 응력 분포가 균일하게 나타난다.
그리하여 외판과 내부골재의 강도가 증가하여 내부골재의 설치 간격과 강력보의 설치 간격을 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크 비하여 넓힐 수 있어 내부골재와 강력보의 설치 수량이 감소하고 외판에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작비용을 절감할 수 있으며, 자재비가 비싼 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 중량을 경량화 할 수 있는 효과가 있어 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1a는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 설명하기 위한 사시도
도 1b는 도 1a의 A의 확대도
도 1c는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외판의 굽힘 모멘트도
도 1d는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 내부골재의 단면 및 전단지연에 의한 외판의 유효 폭 감소도
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 구조를 설명하기 위한 사시도
도 3은 도 2의 B의 확대도
도 4a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 강력보에 내부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면
도 4b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 강력보에 내부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면
도 5는 강력보에 내부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 다른 도면
도 6a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외판에 외부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면
도 6b는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외판에 외부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면
도 7은 외판에 외부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 다른 도면
도 8a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의한 외판의 원환응력 분포도
도 8b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의한 외판의 원환응력 분포도
도 9는 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의해 발생되는 내부골재의 굽힘 모멘트를 도시한 도면
도 10a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 내부골재의 단면 및 외판의 내부골재 방향 응력 분포도
도 10b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 내부골재의 단면 및 외판의 내부골재 방향 응력 분포도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 종래의 액화가스 저장 및 운반용 탱크와 동일 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여 하였다.
도 2는 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2의 B의 확대도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 강력보에 내부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 4b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 강력보에 내부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 강력보에 내부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 다른 도면이고, 도 6a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외판에 외부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 6b는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외판에 외부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 외판에 외부 보강재가 부착된 상태를 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 외판(10), 다수개의 내부골재(11), 보온재(15), 다수개의 강력보(12)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 외판(10)은 다수개의 횡 방향 주름이 형성된 다수개의 주름판(100)이 탱크 형상으로 부착되어 형성된다.
여기서, 상기 주름판(100)의 주름은 정단면의 형상이 암키와(Concave tile) 형태로 형성되는 가장 바람직하나, 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태로도 형성될 수 있다.
상기 다수개의 내부골재(11)는 'T'자 또는 'L'자 형태로 형성되어 외판(10)의 내측에 위치하도록 수직부재(110)의 하단부가 상기 주름의 산부(100a)에 부착된다.
상기 보온재(15)는 상기 외판(10)의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 상기 외판(10)을 둘러싼다.
상기 다수개의 강력보(12)는 상기 다수개의 내부골재(11)와 수직을 이루도록 상기 주름판(100) 길이 방향으로 외판(10)의 내부면에 다수개가 일정간격으로 설치된다. 그리고 상기 강력보(12)의 양측면에는 다수개의 수평 보강재(120)와 수직 보강재(121)가 더 부착될 수도 있으며, 상기 수직 보강재(121)의 하단부는 상기 내부골재(11)의 수평부재(111)의 상부면에 부착되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크는 상기 외판(10)의 내부에 위치하여 서로 인접하는 강력보(12)의 측면부에는 내부 보강재(13)가 다 부착될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크는 상기 내부 보강재(13) 대신에 외판(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)가 더 설치될 수 있으며, 상기와 같은 다수개의 외부 보강재(14)는 'T'자 또는 'L'자 형태로 형성되어 수직부재(140)의 단부가 상기 외판(10)의 골부(103)에 부착되어 상기 외판(10)의 외부에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 서로 이웃하는 상기 외부 보강재(14)의 수평부재(141)는 서로 연결되어 일체로 형성될 수도 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)에 있어서, 상기 외판(10)의 내부에 위치하여 외판(10)의 산부(102)와 인접하도록 서로 인접하는 강력보(12)의 측면부 하단에는 내부 보강재(13)가 더 부착되거나, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외판(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)를 더 설치하는 이유는 약화된 강력보(12)의 강성을 보완하기 위함이다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 상기 외판(10)의 상판 내부면과 하판 내부면에 상단부와 하단부가 부착되는 수직격벽(16)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 2 내지 도 10b를 참조하여 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 8a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의한 외판의 원환응력 분포도이고, 도 8b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의한 외판의 응력 분포도이며, 도 9는 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의해 발생되는 내부골재의 굽힘 모멘트를 도시한 도면이고, 도 10a는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 내부골재의 단면 및 외판의 내부골재 방향 응력 분포도이며, 도 10b는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 내부골재의 단면 및 외판의 내부골재 방향 응력 분포도이다.
도 2 내지 도 10b를 참조하면, 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는, 단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 형성된 다수개의 주름판(100)을 탱크 형상으로 부착하여 외판(10)을 형성함으로써 도 9에 도시된 바와 같이 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 내부 압력에 의해 외판(10)에 발생되는 굽힘 모멘트(106)가 도 8a에 도시된 바와 같은 원환 응력(Hoop Stress : 104)으로 변환(외피(10)가 암키와, 반원, 반타원 형상으로 주름지게 형성될 경우)되거나 도 8b에 도시된 바와 같이 굽힘 응력이 대폭 감소(외피(10)가 사다리꼴, 다각형 형상으로 주름지게 형성될 경우)될 뿐만 아니라, 내부골재(11)의 높이(H)가 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)에 대비 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 상기 외판(10)의 주름의 높이(h)만큼 증가하여 골재의 강성이 증가하며, 외판(10)이 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 외판(10)의 응력분포에 비하여 외판(10)의 응력 분포(105)가 균일하게 나타난다.
그리하여 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 외판(10)과 내부 골재(11)의 강도가 증가하여 내부골재(11)의 설치 간격과 강력보(12)의 설치 간격을 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 비하여 넓힐 수 있어 내부골재(11)와 강력보(12)의 설치 수량이 감소하고 외판(10)에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 제작비용을 절감할 수 있으며, 자재비가 비싼 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 중량을 경량화 할 수 있도록 한다.
그리고 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 강력보(12)의 강성이 감소된다는 단점이 있으나, 상기와 같은 약화된 강력보(12)를 보강하기 위해 외판(10)의 내부에 위치하여 상기 외판(10)의 산부(102)와 인접하도록 서로 인접하는 강력보(12)의 측면부 하단에 내부 보강재(13)를 더 부착하거나, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외판(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)를 더 설치함으로써 강력보(12)의 강성을 보완하였다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
(1) : 액화가스 저장 및 운반용 탱크 (10) : 외판
(11) : 내부 골재 (12) : 강력보
(13) : 내부 보강재 (14) : 외부 보강재
(15) : 보온재 (16) : 수직격벽

Claims (4)

  1. 다수개의 횡 방향 주름이 형성된 다수개의 주름판이 탱크 형상으로 부착되어 형성되는 외판;
    상기 외판의 내측에 위치하도록 상기 주름의 산부에 부착되는 다수개의 내부골재;
    상기 외판의 내부와 외부간의 열전도를 차단하도록 상기 외판을 둘러싸는 보온재; 및
    상기 다수개의 내부골재와 수직을 이루도록 상기 주름판 길이 방향으로 외판의 내부면에 다수개가 일정간격으로 설치되는 강력보;를 포함하여 구성된 액화가스 저장 및 운반용 탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주름판의 주름은 단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 주름진 것을 특징으로 하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외판의 내부에 위치하도록 서로 인접하는 강력보의 측면부에는 내부 보강재가 더 부착되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외판의 외부면에는 상기 주름판의 골부에 수직부재의 단부가 부착되도록 외부 보강재가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크.












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