KR20130118851A - 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조 - Google Patents

액체 화물 운반용 저장 탱크 구조 Download PDF

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Abstract

액체 화물 운반용 저장 탱크 구조가 개시된다. 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조는, 선체의 일 영역에 배치되는 저장 탱크; 및 운반될 액체가 저장되고, 상기 저장 탱크의 내측 표면에 비접촉되도록 상기 저장 탱크의 내부에 배치되는 유동형 탱크를 포함한다.

Description

액체 화물 운반용 저장 탱크 구조{Storage tank structure for transporting liquid cargo}
본 발명은 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조에 관한 것이다.
일반적으로 액체 화물을 운반하는 자동차나 선박과 같은 운송수단은 액체 화물을 선적하기 위한 저장탱크를 구비하며, 저장된 액체의 특성에 따라 외부 가진력에 의해 출렁이는 슬로싱(sloshing) 현상이 발생한다.
이러한 슬로싱 현상은 액체가 탱크 내에서 요동치면서 유동하는 액체유동 현상으로서 여러가지 문제를 야기한다.
일 예로, 액체 화물이 슬로싱 현상으로 인해 탱크 내벽을 강타할 경우 탱크 내부의 손상을 야기하며, 이러한 슬로싱으로 인한 충격이 지속되면 탱크 내부에 피로 균열이 발생되어 파괴될 수 있다.
특히 이러한 슬로싱 현상은 초저온의 액화천연가스를 운반하는 선박에서 더욱 문제가 될 수 있는데, 이는 일반적으로 저장탱크를 구성하는 금속이 극저온으로 냉각되면 외부 충격에 깨어지기 쉬운 취성 상태로 변하기 때문이다. 이러한 금속 재질의 저장탱크는 선박의 운항 중 발생하는 롤링이나 피칭 등의 선체 요동에 의해 슬로싱 현상이 야기되면 저장탱크의 파손 위험이 더욱 커지게 된다.
도 1은 종래의 화물창에 선적된 액체 화물의 슬로싱 현상을 도시한 개념도이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 기상 조건이 좋은 경우에는 화물창에 선적된 액체 화물이 안정되어 선박 운항에 영향이 없지만, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 기상 조건이 악화되어 선박이 좌우로 요동되는 경우에는 화물창 내부의 액체 화물이 유동되면서 화물창 내벽을 때리는 슬로싱 현상이 발생하게 된다.
이러한 슬로싱 문제의 해결을 위해, 종래의 저장 탱크는 수평 벽면과 수직 벽면이 접하는 부분에 경사면을 갖는 호퍼(hopper)를 형성하거나, 저장탱크 내부에 돌출된 플레이트를 형성하여 저장된 액체 화물의 유동을 억제하고 유동으로 인해 발생하는 모멘트 성분을 완만하게 흡수하도록 하고 있다.
그러나 종래의 이러한 기술들은 액체 화물의 슬로싱으로 인한 충격을 충분히 흡수하지 못하여 저장탱크 내 파손과 진동의 원인이 되고 있으며, 나아가 선박의 안정성을 위협하는 요소로 작용하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 저장 탱크들은 선체와 결합된 일체형 구조로 형성되어 선박의 롤링이나 피칭에 따른 액체 화물의 슬로싱 현상을 효과적으로 제거하거나 저감하지 못하는 한계를 가지고 있었다.
본 발명은 선체의 롤링 모션으로부터 자유로운 구조로 저장 탱크를 설치함으로써 저장된 액체 화물의 슬로싱 현상을 방지할 수 있는 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조에 있어서, 선체의 일 영역에 배치되는 저장 탱크; 및 운반될 액체가 저장되고, 상기 저장 탱크의 내측 표면에 비접촉되도록 상기 저장 탱크의 내부에 배치되는 유동형 탱크를 포함하는 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조가 제공된다.
액체 화물 운반용 저장 탱크 구조는, 상기 유동형 탱크의 길이 방향의 전면 및 후면 각각의 표면 일측에서 대향하는 축 지지벽 방향으로 각각 연장되는 축 샤프트; 및 상기 축 샤프트가 삽입되도록 대향하는 축 지지벽의 일측에 각각 형성되는 링(ring) 형상의 저널 베어링을 더 포함할 수도 있다.
상기 저장 탱크의 내측 하부 영역 복수의 개소에 롤러(roller)가 형성될 수 있다.
상기 저장 탱크의 내부 공간 및 상기 유동형 탱크의 외부 공간에 소정 높이만큼 유체가 채워질 수 있다.
상기 저널 베어링의 내부에는 상기 축 샤프트의 회전을 위한 유막 형성을 위해 오일이 채워질 수 있다.
상기 유동형 탱크의 하부 구조는 오뚝이 구조를 가지도록 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 선체의 롤링 모션으로부터 자유로운 구조로 저장 탱크를 설치함으로써 저장된 액체 화물의 슬로싱 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 화물창에 선적된 액체 화물의 슬로싱 현상을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화물 운반용 저장 탱크가 설치된 선박을 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 A-A' 단면의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 A-A' 단면의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 2의 B-B' 단면의 구성을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 화물 운반용 저장 탱크가 설치된 선박을 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 A-A' 단면의 구성을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 A-A' 단면의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 2의 B-B' 단면의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 액체 화물 운반용 선박은 액체 화물을 운반하기 위한 저장 탱크(210a, 210b, 이하 210으로 통칭함)를 선체(200)의 길이 방향으로 복수개 이격적 구비하는 구조를 가진다.
여기서 저장 탱크(210)는 예를 들어 2열, 3열 등의 배열 구조로 배치될 수도 있으며, 후술되는 바와 같이 각각의 저장 탱크(210)는 선체(200)의 롤링 모션 등으로부터 자유로운 구조를 가지도록 하기 위해 선체(200)와 독립된 구조로 형성된다.
도 2의 A-A' 단면의 구성이 도시된 도 3의 (a)를 참조하면, 선체(200)의 일 영역에 형성된 저장 탱크(210)의 내측에는 저장 탱크(210)의 내부 표면과 이격되어 독립된 구조를 가지고 운반될 액체를 내부에 저장하는 유동형 탱크(310)가 배치된다.
또한 저장 탱크(210)의 내측 표면 하부의 복수 개소에 롤러(320)가 설치되어 저장 탱크의 내측 표면과 내부에 배치된 유동형 탱크(310)의 외측 표면간의 간격을 유지시킬 뿐 아니라, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 선체(200)의 롤링 등에 의해 외부에서 가해지는 힘이 롤러(320)의 롤링 동작(상대 회전 운동)을 통해 유동형 탱크(310)로 직접 전달되지 않도록 한다.
외부에서 가해지는 힘에 의해 선체(200)이 요동하는 경우에도 롤러(320) 상부에 위치한 유동형 탱크(310)는 자중에 의해 그 배치 형상이 유지되거나 수평 복원이 효과적으로 이루어지도록 하기 위해 오뚝이 구조로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 유동형 탱크(310)는 그 하부(예를 들어 유동형 탱크(310)의 1/2 높이 이하 영역)가 라운드(round) 형상으로 형성되고 타 영역에 비해 상대적으로 큰 무게를 가지도록 형성됨으로써 자세 복원력을 가지도록 형성될 수 있다.
이때, 저장 탱크(210)의 내측 하부 표면이 유동형 탱크(310)의 하부 형상과 대응되는 형상으로 형성될 수 있고, 롤러(320)는 저장 탱크(210)의 내측 하부 표면의 소정 위치에 그 위치가 고정되도록 배치될 수 있다.
또한 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 유동형 탱크(310)의 외부와 저장 탱크(210)의 내부 이격 공간을 물 등의 유체(410)로 소정 높이까지 채움으로써 외부에서 가해지는 힘이나 진동이 유동형 탱크(310)로 전달되지 않도록 방지하며, 유동형 탱크(310)가 부력에 의해 지지되도록 할 수도 있다.
물론, 유동형 탱크(310)가 주변에 채워진 유체(410)의 부력에 의해 부유되는 상태로 유지된다면 롤러(320)를 생략하더라도 후술될 축 샤프트(510) 및 링(ring) 형상의 저널 베어링(240)의 연결 구조에 의해 저장 탱크(210)의 내측 표면에 이격되도록 지지될 수 있을 것이다.
유동형 탱크(310)의 상부에는 유동형 탱크(310)의 제어를 위한 배관, 전선 및 장비들이 삽입되도록 하기 위한 연결부(330)가 형성된다. 연결부(330)는 저장 탱크(210)와 유동형 탱크(310)의 상대적인 롤링 움직임에 강인할 수 있도록 예를 들어 플레시블 호스, 스위블 등 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.
도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 저장 탱크(210)의 내부에 이격 배치되는 유동형 탱크(310)의 전면 및 후면 표면 각각의 일측에서 대향하는 축 지지벽(220) 방향(즉, 선체(200)의 길이 방향)으로 축 샤프트(510)가 연장되도록 형성되고, 축 샤프트(510)는 대향하는 방향의 축 지지벽(220)의 일측에 형성된 홈에 삽입된 저널 베어링(journal bearing(240)에 삽입된다. 저널 베어링(240)은 원통 모양의 축 샤프트(510)의 형태에 맞추어 회전이 용이하도록 제작된 베어링으로, 유막 형성을 위해 그 내부에는 오일이 채워질 수 있다. 축 지지벽(220)의 사이에는 격벽(230)이 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조는 저장 탱크(210)의 내부에는 이격 배치되는 유동형 탱크(310)가 내재된다.
유동형 탱크(310)는 축 지지벽(220)에 형성된 저널 베어링(240)에 삽입되는 축 샤프트(510) 및 저장 탱크(210)의 내측 하부에 설치된 롤러(320)에 의해 지지될 수 있다. 롤러(320)는 유동형 탱크(310)의 외측 표면과 저장 탱크(210)의 내측 표면간의 접촉에 따른 구조적 손상을 방지하고, 상대 회전 운동이 보다 잘 발생하도록 기능할 수도 있다.
또한 전술한 바와 같이, 유동형 탱크(310)는 저장 탱크(210) 내부에 소정 높이만큼 채워진 유체(410)의 부력에 의해 보조적으로 더 지지될 수 있으며, 유체(410)의 부력이 유동형 탱크(310)의 지지를 위해 충분한 경우 롤러(320)는 생략될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
200 : 선체 210, 210a, 210b : 저장 탱크
220 : 축 지지벽 230 : 격벽
240 : 저널 베어링 310 : 유동형 탱크
320 : 롤러 330 : 연결부
410 : 유체 510 : 축 샤프트

Claims (6)

  1. 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조에 있어서,
    선체의 일 영역에 배치되는 저장 탱크; 및
    운반될 액체가 저장되고, 상기 저장 탱크의 내측 표면에 비접촉되도록 상기 저장 탱크의 내부에 배치되는 유동형 탱크를 포함하는 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동형 탱크의 길이 방향의 전면 및 후면 각각의 표면 일측에서 대향하는 축 지지벽 방향으로 각각 연장되는 축 샤프트; 및
    상기 축 샤프트가 삽입되도록 대향하는 축 지지벽의 일측에 각각 형성되는 링(ring) 형상의 저널 베어링을 더 포함하는 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저장 탱크의 내측 하부 영역 복수의 개소에 롤러(roller)가 형성되는, 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장 탱크의 내부 공간 및 상기 유동형 탱크의 외부 공간에 소정 높이만큼 유체가 채워지는, 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 저널 베어링의 내부에는 상기 축 샤프트의 회전을 위한 유막 형성을 위해 오일이 채워지는, 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유동형 탱크의 하부 구조는 오뚝이 구조를 가지도록 형성되는 액체 화물 운반용 저장 탱크 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200071574A (ko) * 2018-12-11 2020-06-19 한화디펜스 주식회사 함정용 발사 시스템

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