KR20140023687A - Cryogenic liquid storage tank with composite material reinforcement, composite material reinforcement and fabrication method of composite material reinforcement - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초저온 액체 저장 탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초저온 액체와 직접 접하는 1차 방벽의 내압 성능을 향상시키기 위한 복합재료 보강재 및 그 제조방법과 이를 구비한 초저온 액체 저장 탱크에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG), 액체아르곤(Liquid argon), 액체질소(Liquid nitrogen), 액체산소(Liquid oxygen) 등의 초저온 액체는 증발에 의한 손실을 최소화하기 위하여 단열 구조의 저장 탱크에 보관되거나 운반된다. Cryogenic liquids such as Liquefied Natural Gas (LNG), Liquid Argon, Liquid Nitrogen, and Liquid Oxygen are used in storage tanks with an insulating structure to minimize evaporative losses. Stored or transported.
초저온 액체 저장 탱크의 일례로 LNG 운반선(LNG carrier)의 화물창(Cargo containment system)이 있다. LNG 운반선의 화물창은 -163℃의 초저온 LNG를 저장 및 운반하기 위한 것으로서 구형 타입과 멤프레인 타입이 있으며, 구형 탱크(Spherical Type Tank)보다 용량이 크고 제작이 간편한 멤브레인형 탱크(Membrane type tank)가 선호되고 있다. An example of a cryogenic liquid storage tank is a cargo containment system of an LNG carrier. The LNG carrier cargo holds are designed to store and transport cryogenic LNG at -163 ° C. It has a spherical type and a membrane type. It has a membrane type tank that is larger in capacity and easier to manufacture than a spherical type tank. Is preferred.
멤브레인형 LNG 운반선의 보냉 시스템은 프랑스의 가즈트랜스포트 이트 테크니가즈(Gaz Transport Et Technigaz, GTT, France)사에 의하여 개발된 가즈트랜스포트 시스템(Gaz Transport System)과 테크니가즈 시스템(Technigaz System)이 사용되고 있다. 가즈트랜스포트 시스템은 GTT No96으로 불리고 있으며, 테크니가즈 시스템은 GTT 마크-Ⅲ(GTT Mark-Ⅲ) 시스템으로 불리고 있다. A gas transport system and a technigaz system developed by the company Gas Transport Et Technigaz (GTT, France) in France are used for the cooling system of the membrane type LNG carrier have. The Gaz Transport system is called GTT No96, and the Technigaz system is called the GTT Mark-III system.
가즈트랜스포트 시스템의 제1 방벽과 제2 방벽의 소재는 열팽창 계수가 매우 낮은 인바강(Invar, 36% 니켈강)이 사용되고 있다. 제1 및 제2 방벽 사이에는 펄라이트(Pearlite)가 채워진 단열 박스가 사용되고 있다. Invar (36% nickel steel), which has a very low coefficient of thermal expansion, is used as the material of the first and second barriers of the Gaz transport system. A heat insulating box filled with pearlite is used between the first and second walls.
테크니가즈 시스템의 제1 방벽은 열변형으로 인한 수축 및 팽창을 흡수하기 위하여 주름(Corrugation)이 성형되어 있는 스테인리스스틸시트(Stainless steel sheet)가 사용되고 있으며, 제2 방벽은 알루미늄포일(Aluminium foil)의 양면에 유리섬유 복합재료(Glass fiber composite)가 접합된 형태의 트리플렉스(Triplex)가 사용되고 있다. 그리고 단열재 역할을 하는 폴리우레탄폼(Polyurethane foam)이 제1 및 제2 방벽 사이에 장착되어 있다. A stainless steel sheet having a corrugated shape is used as a first barrier of the Technigaz system to absorb shrinkage and expansion due to thermal deformation and a second barrier is made of aluminum foil Triplex, in which glass fiber composite is bonded on both sides, is used. And a polyurethane foam serving as a heat insulating material is mounted between the first and second barrier walls.
가즈트랜스포트 시스템과 테크니가즈 시스템의 가스 기화율(Boil-off rate, BOR)은 비슷한 것으로 알려져 있으나, 인바 멤브레인에 비해 스테인리스스틸시트 및 트리플렉스의 가격이 싸고 시공이 간편하며 폴리우레탄폼의 단열효과가 뛰어나기 때문에 테크니가즈 시스템이 선호되고 있다. Although the gas evacuation rate (BOR) of the gas transport system and the technigaz system are known to be similar, the cost of stainless steel sheets and triplexes is relatively low compared to the in-bar membrane, the construction is simple and the insulation effect of the polyurethane foam The Technicon system is preferred.
가즈트랜스포트 시스템과 테크니가즈 시스템의 1차 방벽은 인바강이나 스테인리스스틸 시트를 서로 용접하여 형성된 것으로서, 용접 부위는 1차 방벽들이 극저온의 액화천연가스와 접할 때 발생하는 열수측에 의한 응력을 받아 파손될 수 있다. 이러한 문제 때문에, 1차 방벽들은 낮은 면강성(In-plane Stiffness)을 갖기 위해 볼록한 주름부(Convex corrugation structure)를 갖는다. 주름부는 열수축 발생 시 일정량 변형됨으로써 용접 부위에서의 열응력을 줄여준다. The primary barrier of the Gaz Transport System and the Technigaz System is formed by welding in-bar steel or stainless steel sheet to each other, and the welded portion is subjected to stress due to hydrothermal reaction occurring when the primary barriers contact the cryogenic liquefied natural gas It can be broken. Because of this problem, the primary barriers have a convex corrugation structure to have low in-plane stiffness. The crease reduces the thermal stress at the welded area by deforming a certain amount when heat shrinkage occurs.
상술한 바와 같이, 가즈트랜스포트 시스템과 테크니가즈 시스템의 1차 방벽에는 열응력 줄이기 위한 주름부가 형성되어 있다. 그러나 이러한 주름부는 파손에 취약한 문제가 있다. As described above, a wrinkle portion for reducing thermal stress is formed in the primary barrier of the Gaz Transport System and the Technique System. However, these wrinkles are vulnerable to breakage.
LNG 운반하는 선박의 운항 도중 발생하는 선박의 롤링(Rolling), 피칭(Pitching) 등과 같은 움직임에 의해 저장된 LNG의 표면에서 파동이 발생할 수 있다. 이러한 파동을 슬러싱(Sloshing)이라 하며, 이러한 슬러싱은 1차 방벽들에 큰 압축력을 가하게 된다. 슬러싱에 의한 압축력이 1차 방벽들의 항복강도(Yield Strength) 혹은 좌굴(Buckling) 강도를 초과하면 변형에 가장 취약한 주름부가 영구 변형되어 1차 방벽들의 안전성이 떨어질 수 있다. Waves may be generated on the surface of the stored LNG due to movement such as rolling or pitching of the ship during the operation of the ship carrying the LNG. Such a wave is called sloshing, and this slushing applies a large compressive force to the primary walls. If the compressive force due to slushing exceeds the yield strength (Yield Strength) or buckling strength of the primary barriers, the wrinkles most susceptible to deformation may be permanently deformed and the safety of the primary barriers may deteriorate.
또한, 주름부는 기화점에 가까운 온도에서 유동하는 LNG 속에서 압력변화를 가져와 공동현상(Cavitation)을 발생시키기 쉬우며, 공동현상에 의한 응력이 1차 방벽의 주름부를 영구 변형 시킬 수 있다는 문제가 있다. In addition, the corrugation has a problem in that cavitation occurs due to a pressure change in the LNG flowing at a temperature close to the vaporization point, and the stress due to cavitation can permanently deform the corrugation of the primary barrier .
본 발명은 상술한 문제를 개선하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 1차 방벽의 주름부와 1차 방벽에 결합된 단열층 사이의 공간에 복합재료 보강재가 배치된 초저온 액체 저장 탱크를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a cryogenic liquid storage tank in which a composite stiffener is disposed in a space between a corrugation of the primary barrier and a thermal barrier joined to the primary barrier .
본 발명의 다른 목적은 1차 방벽의 주름 구조와 1차 방벽에 결합된 단열층 사이의 공간에 배치되는 복합재료 보강재를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a composite material reinforcement disposed in a space between a corrugated structure of a primary barrier and a heat insulating layer bonded to a primary barrier.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 복합재료 보강재의 제조방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the composite reinforcement.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 복합재료 보강재를 구비한 초저온 액체 저장 탱크는 탱크 내벽과 상기 탱크 내벽과 저장공간 사이의 열이동을 막기 위해 상기 탱크 내벽에 결합되는 단열패널과 상기 저장공간을 밀폐하기 위해 상기 단열패널에 결합된 1차 방벽을 포함하며, 상기 1차 방벽은 상기 저장공간 방향으로 불룩하게 형성된 주름부를 구비한다. In order to achieve the above object, a cryogenic liquid storage tank having a composite material reinforcement according to the present invention comprises a heat insulating panel coupled to an inner wall of a tank, a heat insulating panel coupled to an inner wall of the tank to prevent heat transfer between the inner wall of the tank and the storage space, And a primary barrier coupled to the insulating panel to seal the primary barrier, the primary barrier having a corrugated portion bulging in the storage space direction.
또한, 상기 주름부를 지지하기 위해 상기 주름부와 상기 단열패널 사이의 공간에 배치되는 복합소재 보강재를 더 포함하며, 상기 복합소재 보강재는 보강섬유와 매트릭스 수지를 포함하며, 상기 주름부에 대응하는 곡면과 상기 단열패널에 대응하는 평면을 구비한 중공의 통체이며, 상기 복합재료 보강재의 상기 보강섬유가 상기 복합재료 보강재의 길이 방향과 이루는 예각이 40°이상이며, 상기 복합소재 보강재의 항복 변형률은 상기 1차 방벽 주름부의 항복 변형률 이상이며, 상기 복합소재 보강재의 좌굴 하중은 상기 1차 방벽 주름부의 좌굴 하중 이상인 것을 특징으로 한다. The composite material reinforcing member may include a reinforcing fiber and a matrix resin. The composite material reinforcing material may be disposed in a space between the corrugation and the heat insulating panel to support the corrugation, And a plane corresponding to the heat insulating panel, wherein an acute angle formed by the reinforcing fibers of the composite material reinforcement with the longitudinal direction of the composite material reinforcement is 40 ° or more, and a yield strain of the composite material reinforcement is And the buckling load of the composite material reinforcing material is not less than a buckling load of the first barrier rib portion.
상술한 초저온 액체 저장 탱크의 복합소재 보강재는 열전달 계수가 상기 1차 방벽 주름부의 열전달 계수보다 작은 것이 바람직하다.Preferably, the composite material reinforcement of the cryogenic liquid storage tank has a heat transfer coefficient smaller than the heat transfer coefficient of the primary barrier rib.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 복합재료 보강재는 보강섬유와 매트릭스 수지를 포함하며, 상기 주름부에 대응하는 곡면과 상기 단열패널에 대응하는 평면을 구비한 중공의 통체이며, 상기 복합재료 보강재의 상기 보강섬유가 상기 복합재료 보강재의 길이 방향과 이루는 예각이 40°이상이며, 상기 복합소재 보강재의 항복 변형률은 상기 1차 방벽 주름부의 항복 변형률 이상이며, 상기 복합소재 보강재의 좌굴 하중은 상기 1차 방벽 주름부의 좌굴 하중 이상인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a composite material reinforcing material according to the present invention is a hollow cylinder including a reinforcing fiber and a matrix resin, and has a curved surface corresponding to the corrugated portion and a plane corresponding to the heat insulating panel, Wherein a yield angle of the reinforcing fiber of the composite material reinforcing member with respect to a longitudinal direction of the composite material reinforcing member is 40 ° or more and a yield strain of the composite material reinforcing member is greater than a yield strain of the first barrier rib portion, And is not less than the buckling load of the car barrier wrinkle portion.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 복합재료 보강재의 제조방법은 보강섬유와 맨드럴의 회전축이 이루는 예각이 40°이상이 되도록, 상기 보강섬유를 상기 맨드럴에 감는 단계와 상기 보강섬유를 상기 맨드럴에 감기 전 또는 후에 상기 보강섬유를 매트릭스 수지로 함침하는 단계를 포함하는 예비 성형체 제작단계와, 상기 맨드럴과 상기 예비 성형체를 금형의 내부에 배치하고 가압하는 단계와, 상기 예비 성형체를 경화하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a composite reinforcing material, the method comprising: winding the reinforcing fiber on the mandrel such that an acute angle formed by the reinforcing fiber and the rotating shaft of the mandrel is 40 ° or more; Comprising the steps of: impregnating the reinforcing fibers with a matrix resin before or after winding the mandrel on the mandrel; placing and pressing the mandrel and the preform within the mold; .
본 발명에 따른 복합재료 보강재를 구비한 초저온 액체 저장 탱크는 슬러싱 및 공동현상에 의한 압축력에 대해서 높은 내압성능을 가진다. The cryogenic liquid storage tank having the composite material reinforcement according to the present invention has a high pressure resistance performance against compressive force by slushing and cavitation.
도 1은 본 발명에 따른 복합재료 보강재를 구비한 초저온 액체 저장 탱크의 일실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 1차 방벽의 주름부를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 복합재료 보강재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 복합재료 보강재의 보강섬유와 복합재료 보강재의 길이 방향이 이루는 각도에 따른 내압성능을 나타낸 도면이다.
도 5와 6은 본 발명에 따른 복합재료 보강재의 제조방법의 일실시예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7과 8은 본 발명에 따른 복합재료 보강재의 제조방법의 다른 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a cryogenic liquid storage tank having a composite stiffener in accordance with the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the corrugation of the primary barrier shown in Fig.
Figure 3 is a perspective view of the composite stiffener shown in Figure 1;
4 is a graph showing the withstand voltage performance of the composite reinforcing material with respect to the angle between the longitudinal direction of the reinforcing fiber and the composite stiffener.
5 and 6 are views for explaining an embodiment of a method of manufacturing a composite reinforcement according to the present invention.
FIGS. 7 and 8 are views for explaining another embodiment of the method for manufacturing a composite material reinforcement according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. And in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명에 따른 복합재료 보강재를 구비한 초저온 액체 저장 탱크의 일실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a cryogenic liquid storage tank having a composite stiffener in accordance with the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 초저온 액체 저장 탱크의 일실시예는 내부에 극저온 액체를 저장하기 위한 저장공간이 마련되는 탱크 내벽(110)과 탱크 내벽(110)과 저장공간 사이의 열이동을 막기 위해 탱크 내벽(110)에 결합되는 단열 구조체(120)를 포함한다. 단열 구조체(120)는 복층으로 배치되는 단열패널(121)(122)(123), 1차 방벽(124) 및 2차 방벽(125)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, an embodiment of the cryogenic liquid storage tank according to the present invention includes a tank
단열패널(121)(122)(123)은 탱크 내벽(110) 위에 결합되는 외측 단열패널(121)과 외측 단열패널(121)을 덮는 내측 단열패널(122) 및 브릿지 단열패널(123)로 구분될 수 있다. 브릿지 단열패널(123)은 두 외측 단열패널(121) 사이의 틈새를 덮기 위해 내측 단열패널들(122) 사이에 배치된다.The
이들 단열패널(121)(122)(123)은 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam) 등의 단열재(126)(127)(128) 일면에 합판(Plywood)이나 복합 재료(Composite) 등으로 이루어진 보호판(129)(130)(131)이 결합된 샌드위치 구조로 이루어진다. 외측 단열패널(121)은 탱크 내벽(110)에 접착제(115) 또는 스터드 볼트(미도시)에 의해 고정되고, 내측 단열패널(122)과 브릿지 단열패널(123)은 접착제에 의한 접착 등의 결합 방법으로 외측 단열패널(121)에 고정된다.The
1차 방벽(124)은 저장공간에 저장되는 극저온 액체가 누출되지 않도록 저장공간을 밀폐하기 위한 것으로 내측 단열패널(122) 또는 브릿지 단열패널(123) 위에 설치되는 앵커 스트립(Anchor strip, 미도시)에 용접 고정되는 금속 재질의 복수의 방벽 시트(132)를 포함한다. 1차 방벽(124)을 구성하는 방벽 시트(132)는 스테인리스 스틸이나 알루미늄 등 극저온에서 취성에 의한 물성 저하가 발생하지 않는 다양한 금속 소재로 이루어질 수 있다. The
1차 방벽(124)은 열수축에 의한 열응력 발생을 억제하기 위한 복수의 주름부(133)를 갖는다. 주름부(133)은 저장공간 방향으로 볼록하게 형성되어 있다. 주름부(133)은 1차 방벽이 극저온의 액화천연가스와 접할 때 발생하는 열수측에 의한 응력에 의해서 용접 부위가 파손되는 방지하기 위한 것이다. 그러나 주름부(133)는 슬러싱이나 동공현상이 발생할 때에 파손에 취약한 문제가 있다. 따라서 주름부(133)와 내측 단열패널(122) 및 브릿지 단열패널(123)의 사이에는 내압성능 향상을 위한 복합재료 보강재(10)가 배치된다. The
2차 방벽(125)은 1차 방벽(124)이 파손될 경우 극저온 액체를 2차로 밀폐하기 위한 것으로, 외측 단열패널(121) 위를 덮는다. 2차 방벽(125)은 외측 단열패널(121)의 상면 및 외측 단열패널들(121) 사이의 틈새를 덮는 복수의 방벽 시트(134)로 구성된다. 방벽 시트(134)는 금속 또는 금속과 복합재료의 혼합 재료로 이루어지며, 고분자 접착제 혹은 필름형 접착제 등의 접착제(135)에 의해 서로 접착된다. The
도 2는 도 1에 도시된 1차 방벽의 주름부를 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing the corrugation of the primary barrier shown in Fig.
도 1과 2를 참고하면, 1차 방벽(124)의 주름부(133)와 내측 단열패널(122) 및 브릿지 단열패널(123)의 사이에는 주름부(133)를 지지하기 위한 복합재료 보강재(10)가 배치된다. 복합재료 보강재(10)는 1차 방벽(124)의 주름부(133)가 슬러싱 또는 공동현상에 의한 응력에 의해서 영구변형되는 것을 방지한다. 1 and 2, a composite material stiffener for supporting the
도 3은 도 1에 도시된 복합재료 보강재를 나타낸 사시도이다. Figure 3 is a perspective view of the composite stiffener shown in Figure 1;
도 2와 3을 참고하면, 복합재료 보강재(10)는 보강섬유(11)를 매트릭스 수지(12)로 함침한 후 경화한 것이다. 보강섬유(11)로는 열전달 계수가 낮은 유리섬유, 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 섬유를 보강섬유(11)로 사용하면, 복합재료 보강재(10)의 열전도율을 낮출 수 있어, 복합재료 보강재(10)가 단열재로서의 역할도 할 수 있기 때문이다. 매트릭스 수지(12)로는 페놀수지(Phenolic resin), 에폭시수지(Epoxy resin), 폴리에스테르수지(Polyester resin) 등 열경화성수지를 사용할 수 있다. 2 and 3, the
복합재료 보강재(10)는 1차 방벽(124)의 주름부(133) 내면 형태에 대응하는 곡면(14)과 내측 단열패널(122) 및 브릿지 단열패널(123)과 접하는 평면(15)으로 이루어진 중공(13)의 통체이다. 복합재료 보강재(10)는 보강섬유의 배치에 따라서 강도 및 강성 등의 기계적 물성에 변화가 있다. 복합재료 보강재(10)의 보강섬유(11)는 복합재료 보강재(10)의 길이 방향과 이루는 예각이 40°이상이 되도록 감기는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 보강섬유(11)와 길이 방향이 이루는 각도가 40°미만일 경우에는 복합재료 보강재(10)의 내압성능이 떨어지기 때문이다. The
복합재료 보강재(10)의 항복 변형률은 상기 1차 방벽(124) 주름부(133)의 항복 변형률 이상이며, 상기 복합소재 보강재의 좌굴 하중은 상기 1차 방벽(124) 주름부(133)의 좌굴 하중 이상인 것이 바람직하다. The yield strain of the
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 복합재료 보강재의 제조방법의 실시예에 대해서 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing a composite material reinforcing member will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5와 6은 본 발명에 따른 복합재료 보강재의 제조방법의 일실시예를 설명하기 위한 도면들이다. 5 and 6 are views for explaining an embodiment of a method of manufacturing a composite reinforcement according to the present invention.
우선, 도 5를 참고하여, 필라멘트 와인딩(Filament winding) 방법으로 예비 성형체를 제작하는 단계를 설명한다. First, referring to FIG. 5, a step of manufacturing a preform by a filament winding method will be described.
회전하는 맨드럴(1)에 매트릭스 수지가 미리 함침되어 있는(Pre-impregnated) 보강섬유(21)를 감는다. 회전하는 맨드럴(1)과 맨드럴(1)의 축방향으로 직선운동을 하는 캐리지를 구비한 와인딩 머신을 이용하면 보강섬유(21)를 자동으로 감을 수 있다. The
보강섬유(21)를 감을 때 보강섬유(21)에 가해지는 인장력과 보강섬유(21)가 감기는 각도는 복합재료 보강재의 내압성능을 결정한다. 인장력이 크면, 복합재료 보강재의 강도와 강성이 커지며, 인장력이 작으면, 유연성이 커진다. The tensile force applied to the reinforcing
상술한 바와 같이, 복합재료 보강재(10)의 길이 방향과 보강섬유(11)가 이루는 예각이 40°이상이 되어야 복합재료 보강재(10)가 충분한 내압성능을 얻을 수 있으므로, 맨드럴(1)의 축과 보강섬유(21)가 이루는 예각이 40°이상이 되도록 보강섬유(21)를 감아야 한다.As described above, since the
이때, 미리 매트릭스 수지가 함침되어 있는 보강섬유(21)를 사용하지 않고, 보강섬유의 진행 경로 상에 수지가 담겨있는 수지조를 배치하여 맨드럴에 감기기 직전에 보강섬유에 매트릭스 수지를 함침하거나, 맨드럴에 감긴 후 매트릭스 수지를 함침하는 습식 방법도 가능하다. 그러나 매트릭스 수지의 양을 일정하게 하기 위해서는 미리 매트릭스 수지가 함침되어 있는 보강섬유를 사용하는 것이 바람직하다. At this time, a resin tank in which the resin is contained on the path of the reinforcing fiber is disposed in advance without using the reinforcing
다음, 도 6을 참고하여, 예비 성형체를 경화하는 단계를 설명한다. 본 발명에 따른 복합재료 보강재(10)는 1차 방벽(124)의 주름부(133)에 직접 접촉하기 때문에 정확한 외형 치수를 가져야 한다. 따라서 일반적인 필라멘트 와인딩 방법과 달리, 정확한 형태를 잡아준 상태에서 경화를 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 금형(2)의 캐비티에 예비 성형체(20)를 삽입한 후 상부 금형(3)을 덮고, 상부 금형(3)을 가압하여 예비 성형체(20)의 외형을 잡아준 상태에서 가열하여 경화를 한다. Next, the step of curing the preform will be described with reference to Fig. The
이때, 가압과정에서 예비 성형체(20)가 회전을 하게 되면, 복합재료 보강재(10)의 두께가 불균일해지므로, 맨드럴(1)이 금형(2, 3)에 대해서 회전하는 것을 방지해야 한다. 이를 위해서 맨드럴(1)의 측면에 상하로 길게 돌기(5)를 형성하고, 돌기(5)에 대응하는 홈(6)이 형성된 측면 금형(4)을 상하부 금형(2, 3)의 측면과 맨드럴(1)에 결합함으로써, 맨드럴(1)의 회전을 방지할 수 있다. At this time, if the
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 진공 백(7)을 이용해서 예비 성형체(20)를 감싼 후, 진공 펌프를 이용해서 진공 백(7) 내의 공기를 제거하여, 대기압에 의해서 진공 백(7)에 균일하게 압력이 가해지도록 하는 방법으로 맨드럴(1)에 의해서 지지되고 있는 예비 성형체(20)를 균일하게 가압하는 방법으로 복합재료 보강재의 두께를 일정하게 할 수도 있다. 7, after the
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 금형(8)의 캐비티에 예비 성형체(20)를 넣고, 예비 성형체(20)의 중공에 압력 백(9)을 삽입한 후 압력 백(9)을 팽창시켜 금형(22)에 의해서 지지되고 있는 예비 성형체(20)에 압력을 가하면서 경화할 수도 있다. 압력 백(9)에 높은 온도의 가스를 주입하고, 금형(8)을 가열하는 방법으로 가압과 동시에 경화할 수 있다. 8, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다. While the above has been shown and described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, it is usually in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
10: 복합재료 보강재 11: 보강섬유
12: 매트릭스 수지 13: 중공
100: 액체저장탱크 110: 탱크 내벽
120 : 단열 구조체 121 : 외측 단열패널
122 : 내측 단열패널 123 : 브릿지 단열패널
124 : 1차 방벽 125 : 2차 방벽
132, 134 : 방벽 시트 133 : 주름부10: composite stiffener 11: reinforcing fiber
12: matrix resin 13: hollow
100: liquid storage tank 110: tank inner wall
120: heat insulating structure 121: outer heat insulating panel
122: Inner insulation panel 123: Bridge insulation panel
124: primary barrier 125: secondary barrier
132, 134: barrier sheet 133:
Claims (10)
상기 주름부를 지지하기 위해 상기 주름부와 상기 단열패널 사이의 공간에 배치되는 복합소재 보강재를 더 포함하며,
상기 복합소재 보강재는 보강섬유와 매트릭스 수지를 포함하며, 상기 주름부에 대응하는 곡면과 상기 단열패널에 대응하는 평면을 구비한 중공의 통체이며, 상기 복합재료 보강재의 상기 보강섬유가 상기 복합재료 보강재의 길이 방향과 이루는 예각이 40°이상이며,
상기 복합소재 보강재의 항복 변형률은 상기 1차 방벽 주름부의 항복 변형률 이상이며, 상기 복합소재 보강재의 좌굴 하중은 상기 1차 방벽 주름부의 좌굴 하중 이상인 것을 특징으로 하는 복합재료 보강재를 구비한 초저온 액체 저장 탱크. Insulation panel coupled to the tank inner wall to prevent heat transfer between the tank inner wall and the tank inner wall and the storage space and a primary barrier coupled to the insulation panel to seal the storage space, the primary barrier is In the cryogenic liquid storage tank having a pleat formed in the direction of the storage space,
Further comprising a composite material reinforcement disposed in the space between the wrinkles and the insulation panel to support the wrinkles,
The composite reinforcing material includes a reinforcing fiber and a matrix resin, and is a hollow cylinder having a curved surface corresponding to the corrugation portion and a plane corresponding to the heat insulating panel, wherein the reinforcing fiber of the composite reinforcing material is the composite reinforcing material. Acute angle with the longitudinal direction of is 40 ° or more,
The yield strain of the composite reinforcement is greater than or equal to the yield strain of the primary barrier crease, and the buckling load of the composite reinforcement is greater than or equal to the buckling load of the primary barrier crease. .
상기 보강섬유는 유리섬유, 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 복합재료 보강재를 구비한 초저온 액체 저장 탱크.The method of claim 1,
The reinforcing fiber is a cryogenic liquid storage tank having a composite reinforcing material, characterized in that at least one selected from glass fiber, aramid fiber, nylon fiber, polyethylene fiber, polyester fiber.
상기 복합소재 보강재의 열전달 계수가 상기 1차 방벽 주름부의 열전달 계수보다 작은 것을 특징으로 하는 복합재료 보강재를 구비한 초저온 액체 저장 탱크.The method of claim 1,
Cryogenic liquid storage tank having a composite reinforcement, characterized in that the heat transfer coefficient of the composite reinforcement is less than the heat transfer coefficient of the primary barrier corrugation.
보강섬유와 매트릭스 수지를 포함하며, 상기 주름부에 대응하는 곡면과 상기 단열패널에 대응하는 평면을 구비한 중공의 통체이며, 상기 복합재료 보강재의 상기 보강섬유가 상기 복합재료 보강재의 길이 방향과 이루는 예각이 40°이상이며,
상기 복합소재 보강재의 항복 변형률은 상기 1차 방벽 주름부의 항복 변형률 이상이며, 상기 복합소재 보강재의 좌굴 하중은 상기 1차 방벽 주름부의 좌굴 하중 이상인 것을 특징으로 하는 복합재료 보강재.In the composite material reinforcement disposed between the corrugated portion and the insulation panel to support the corrugated portion of the primary barrier for sealing the storage space of the cryogenic liquid storage tank,
It is a hollow cylinder including a reinforcing fiber and a matrix resin, and having a curved surface corresponding to the corrugated portion and a plane corresponding to the heat insulating panel, wherein the reinforcing fiber of the composite reinforcing material is formed in the longitudinal direction of the composite reinforcing material. Acute angle is over 40 °
The yield strain of the composite reinforcement is greater than or equal to the yield strain of the primary barrier crease, and the buckling load of the composite reinforcement is greater than or equal to the buckling load of the primary barrier crease.
상기 보강섬유는 유리섬유, 아라미드 섬유, 나일론 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 복합재료 보강재.5. The method of claim 4,
The reinforcing fiber is a composite material reinforcing material, characterized in that at least one selected from glass fibers, aramid fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, polyester fibers.
열전달 계수가 상기 1차 방벽 주름부의 열전달 계수보다 작은 것을 특징으로 하는 복합재료 보강재.5. The method of claim 4,
And a heat transfer coefficient is smaller than a heat transfer coefficient of the primary barrier corrugation portion.
상기 맨드럴과 상기 예비 성형체를 금형의 내부에 배치하고 가압하는 단계와,
상기 예비 성형체를 경화하는 단계를 포함하는 복합재료 보강재의 제조방법. Winding the reinforcing fiber onto the mandrel and impregnating the reinforcing fiber with the matrix resin before or after winding the reinforcing fiber to the mandrel such that an acute angle formed by the revolving axis of the reinforcing fiber and the mandrel is 40 ° or more. And a preform manufacturing step comprising a,
Arranging and pressing the mandrel and the preform inside the mold;
Method for producing a composite material reinforcement comprising the step of curing the preform.
상기 맨드럴과 상기 예비 성형체를 금형의 내부에 배치하고 가압하는 단계는, 상기 맨드럴이 상기 금형에 대해서 회전하는 것을 방지하는 단계를 포함하는 복합재료 보강재의 제조방법. The method of claim 7, wherein
Placing and pressurizing the mandrel and the preform inside the mold comprises preventing the mandrel from rotating relative to the mold.
상기 예비 성형체와 맨드럴을 진공 백으로 감싼 후 진공 백 내부의 공기를 제거하여 상기 예비 성형체를 가압하는 단계와,
상기 예비 성형체를 경화하는 단계를 포함하는 복합재료 보강재의 제조방법. Winding the reinforcing fiber onto the mandrel and impregnating the reinforcing fiber with the matrix resin before or after winding the reinforcing fiber to the mandrel such that an acute angle formed by the revolving axis of the reinforcing fiber and the mandrel is 40 ° or more. And a preform manufacturing step comprising a,
Pressurizing the preform by removing the air in the vacuum bag after wrapping the preform and the mandrel with a vacuum bag;
Method for producing a composite material reinforcement comprising the step of curing the preform.
상기 예비 성형체를 금형의 내부에 배치하는 단계와,
상기 예비 성형체의 중공에 가압 백을 배치하는 단계와,
상기 가압 백을 팽창시켜 상기 금형에 의해서 지지되는 상기 예비 성형체를 가압하는 단계와,
상기 예비 성형체를 경화하는 단계를 포함하는 복합재료 보강재의 제조방법.
Winding the reinforcing fiber onto the mandrel and impregnating the reinforcing fiber with the matrix resin before or after winding the reinforcing fiber to the mandrel such that an acute angle formed by the revolving axis of the reinforcing fiber and the mandrel is 40 ° or more. And a preform manufacturing step comprising a,
Disposing the preform inside the mold;
Arranging a pressure bag in the hollow of the preform;
Pressurizing the preform supported by the mold by expanding the pressurized bag;
Method for producing a composite material reinforcement comprising the step of curing the preform.
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