KR20150112683A - 잠수함의 액화산소탱크 구조 및 잠수함의 액화산소탱크 제조 방법 - Google Patents

잠수함의 액화산소탱크 구조 및 잠수함의 액화산소탱크 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화 산소가 충전되는 내부 용기와, 상기 내부 용기를 에워싸는 외부 용기와, 상기 내부 용기와 상기 외부 용기의 사이 공간에 충진되는 충진재와, 상기 내부 용기를 에워싸도록 상기 충진재에 매입되어 상기 충진재를 서로 다른 층으로 구획시키고, 외부 충격을 흡수하는 댐핑 부재; 및 상기 사이 공간에 설치되며, 상기 내부 용기와 상기 댐핑 부재 및, 상기 외부 용기와 상기 댐핑 부재를 지지하는 지지 스트랩을 포함하는 잠수함의 액화산소탱크 구조를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 잠수함의 액화산소탱크 제조 방법도 제공한다.

Description

잠수함의 액화산소탱크 구조 및 잠수함의 액화산소탱크 제조 방법{STRUCTURE OF LIQUID OXYGEN TANK FOR SUBMARINE AND METHOD FOR MANUFACTURING FOR LIQUID OXYGEN TANK}
본 발명의 실시예는 잠수함의 액화산소탱크 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화산소탱크의 내부 저장물을 외부의 큰 충격으로부터 안전하고 신뢰성 있게 보호할 수 있는 잠수함의 액화산소탱크 구조 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
연료전지로 추진하는 잠수함의 경우, 산소와 수소가 촉매 반응하여 산화되면서 전기에너지를 발생시키게 된다.
다만, 잠수함의 경우 공간상으로 제약이 있어 필요한 양의 산소를 충분히 저장하기 위해 극저온 상태에서 액화시킨 산소를 저장한다. 이를 액화산소라 하며, 이를 저장하는 탱크를 액화산소탱크라 한다.
상기 액화산소탱크는 극저온 상태의 액화산소를 안전하게 저장하기 위하여 비교적 복잡한 단열 구조로 이루어진다.
도 1은 종래의 액화산소탱크의 구조를 나타낸 개념도이다.
종래의 액화산소탱크(1)는 내부용기(또는 내벽)(2)과 외부용기(또는 외벽)(5)을 갖는 이중 쉘 구조로 이루어져 있으며, 특히, 내부용기(2)의 안쪽 밀폐된 공간에 극저온의 액화산소(3)가 저장되도록 구성되어 있다.
한편, 내부용기(2)와 외부용기(5) 사이의 이격공간으로는 단열 성능이 우수한 충진재(6)가 채워져 있으며, 상기 내부용기(2)와 외부용기(5)는 지지스트랩(7)에 의해 정하중을 견딜 수 있도록 설계 및 형성되어 있다.
그런데, 이와 같은 구조는 액화산소탱크(1)가 안전한 작업환경에서 안정적으로 작업이 이루어질 경우에는 효과적이나, 비상 시 외부로부터 큰 충격이 가해지는 경우와 같이 동하중이 가해질 경우에는 큰 위험성이 따른다.
특히, 만일의 경우 상기 액화산소탱크(1)의 내부로부터 극저온의 액화산소가 외부로 노출될 경우에는 극심한 인명 피해가 따를 수 있으며 재산상의 손실도 막대하게 발생될 수 있는 우려가 있다.
잠수함(대한민국 출원번호 제10-2004-00009112호)
본 발명은 실린더 형태의 댐핑 부재를 액화 산소가 충전되는 내부용기와 외부용기의 사이 공간에 설치하여, 외부로부터 큰 충격이 가해지는 경우 충격을 감쇄시켜 내부용기에 저장된 액화 산소를 안전하게 보호할 수 있는 잠수함의 액화산소탱크 구조 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화 산소가 충전되는 내부 용기와; 상기 내부 용기를 에워싸는 외부 용기와; 상기 내부 용기와 상기 외부 용기의 사이 공간에 충진되는 충진재와; 상기 내부 용기를 에워싸도록 상기 충진재에 매입되어 상기 충진재를 서로 다른 층으로 구획시키고, 외부 충격을 흡수하는 댐핑 부재; 및 상기 사이 공간에 설치되며, 상기 내부 용기와 상기 댐핑 부재 및, 상기 외부 용기와 상기 댐핑 부재를 지지하는 지지 스트랩을 포함하는 잠수함의 액화산소탱크 구조를 제공한다.
상기 지지 스트랩은, 상기 내부 용기와 상기 댐핑 부재를 지지하는 내부 지지 스트랩과, 상기 외부 용기와, 상기 댐핑 부재를 지지하는 외부 지지 스트랩을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 지지 스트랩은, 교차되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 내부 지지 스트랩의 단부와 상기 내부 용기는 제 1보조 댐핑 부재로 연결되고, 상기 외부 지지 스트랩의 단부와 상기 외부 용기는 제 2보조 댐핑 부재로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 댐핑 부재는, 댐핑 실린더인 것이 바람직하다.
상기 내부용기는 스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 외부용기는 연강(mild steel) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액화 산소가 충전되는 내부 용기를 준비하는 제 1단계와; 상기 내부 용기의 외면에 내부 지지 스트랩을 설치하는 제 2단계와; 실린더 형상의 댐핑 부재를 상기 내부 지지 스트랩에 지지하여 상기 내부 용기를 에워싸도록 하는 제 3단계와; 상기 내부 용기와 상기 댐핑 부재의 사이에 충진재를 충진하는 제 4단계와; 상기 댐핑 부재의 외면에 외부 지지 스트랩을 설치하는 제 5단계와; 외부 용기를 상기 외부 지지 스트랩에 지지하여 상기 댐핑 부재를 에워싸도록 하는 제 6단계와; 상기 댐핑 부재와 상기 외부 용기의 사이에 충진재를 충진하는 제 7단계를 포함하는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 실린더 형태의 댐핑 부재를 액화 산소가 충전되는 내부용기와 외부용기의 사이 공간에 설치하여, 외부로부터 큰 충격이 가해지는 경우 충격을 감쇄시켜 내부용기에 저장된 액화 산소를 안전하게 보호할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 댐핑 부재가 설치되는 내부용기와 외부용기의 사이 공간에 탄성을 갖는 글라스 버블과 같은 충진재를 충진하여 댐핑 부재와 함께 보조적인 외부 진동을 용이하게 흡수하도록 하여 액화 산소를 안전하게 보호함과 아울러, 진동 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 잠수함의 액화산소탱크를 보여주는 개념도.
도 2는 본 발명의 잠수함의 액화산소탱크를 보여주는 개념도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
그리고 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
연료전지로 추진하는 잠수함의 경우, 산소와 수소가 촉매 반응하여 산화되면서 전기에너지를 발생시키게 된다.
다만, 잠수함의 경우 공간상으로 제약이 있어 필요한 양의 산소를 충분히 저장하기 위해 극저온 상태에서 액화시킨 산소를 저장한다. 이를 액화산소라 하며, 이를 저장하는 탱크를 액화산소탱크라 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 잠수함의 액화산소탱크 구조 및 이의 제조방법을 설명한다.
도 2(a)는 본 발명의 잠수함의 액화산소탱크를 보여주는 단면도이고, 도 2(b)는 도 2(a)의 잠수함의 액화산소탱크를 보여주는 종단면도이다.
도 2(a), (b)를 참조 하면, 본 발명의 잠수함의 액화산소탱크(100)는 내부 용기(110)와, 외부 용기(120)와, 충진재(150)와, 댐핑 부재(140)와, 지지 스트랩(130)으로 구성된다.
상기 내부 용기(110)는 원통 형상으로 형성되고, 내부에는 액화 산소가 저장된다.
상기 내부용기(110)는 스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어진다.
상기 외부 용기(120)는 원통 형상으로 형성되되, 상기 내부 용기(110) 보다 크게 형성된다.
상기 외부 용기(120)는 상기 내부 용기(110)를 에워싸도록 설치된다.
따라서, 상기 내부 용기(110)와 외부 용기(120)의 사이에는 사이 공간이 형성된다.
여기서, 상기 외부용기(120)는 연강(mild steel) 재질로 이루어진다.
상기 사이 공간에는 댐핑 부재(140)가 설치된다.
상기 댐핑 부재(140)는 댐핑 실린더로 구성된다.
상기 댐핑 부재(140)는 상기 내부 용기(110)를 에워싸도록 상기 사이 공간에 설치되고, 상기 충진재(150)를 서로 다른 층으로 구획시킨다.
따라서, 서로 다른 층은, 충진재(150)로 충진되되, 상기 내부 용기(110)와 댐핑 부재(140) 사이의 층(이하, 내부층이라 함)과, 상기 댐핑 부재(140)와 외부 용기(120) 사이의 층(이하, 외부층이라 함)으로 구분될 수 있다.
여기서, 상기 충진재(150)는 글라스 버블로 형성되는 것이 좋다. 상기 글라스 버블은 탄성을 가지며, 외부 진동을 흡수하는 역할을 한다.
한편, 상기 지지 스트랩(130)은, 상기 내부층과 외부층에 설치된다.
상기 지지 스트랩(130)은 내부층에 설치되는 내부 지지 스트랩(131)과, 외부층에 설치되는 외부 지지 스트랩(133)으로 구성된다.
상기 내부 지지 스트랩(131)과 외부 지지 스트랩(133)은 다수로 형성된다.
다수의 내부 지지 스트랩(131)은 내부 용기(110)의 외면과 댐핑 부재(140)의 내면을 다수 위치에서 지지한다.
상기 내부 지지 스트랩(131) 각각은, 교차되는 형상 예컨대, X 형상으로 형성된다.
상기 내부 지지 스트랩(131) 각각의 일단은 내부 용기(110)의 외면에 지지되고, 타단은 댐핑 부재(140)의 내면에 지지된다.
그리고, 다수의 외부 지지 스트랩(133)은 댐핑 부재(140)의 외면과 외부 용기(120)의 내면을 다수 위치에서 지지한다.
상기 외부 지지 스트랩(133) 각각은, 교차되는 형상 예컨대, X 형상으로 형성된다.
상기 외부 지지 스트랩(133) 각각의 일단은 댐핑 부재(140)의 외면에 지지되고, 타단은 외부 용기(120)의 내면에 지지된다.
여기서, 상기 외부 지지 스트랩(133)은 상기 내부 지지 스트랩(131)의 사이즈 보다 크게 형성되는 것이 바람직하고, 이들은 서로 댐핑 부재(140)를 경계로 설치 위치가 일치되도록 설계되는 것이 좋다.
이에 따라, 상기와 같이 구성되는 지지 스트랩(130)은 충진재(150)에 매입되는 상태에서 댐핑 부재(140)를 경계로, 내부 용기(110) 및 외부 용기(120)를 각각 지지한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기와 같이 충진재(150)가 사이 공간에 충진되지 않는 경우, 상기 사이 공간은 진공으로 형성될 수도 있다.
이어, 본 발명의 잠수함의 액화산소탱크 제조방법을 설명한다. 아래의 방법에서 상세 구성은 상술한 구성을 참조하기로 한다.
먼저, 액화 산소가 충전되는 내부 용기(110)를 준비한다.(제 1단계)
상기 내부 용기(110)의 외면에 내부 지지 스트랩(131)을 설치한다.(제 2단계)
실린더 형상의 댐핑 부재(140)를 상기 내부 지지 스트랩(131)에 지지하여 상기 내부 용기(110)를 에워싸도록 설치 한다.(제 3단계)
상기 내부 용기(110)와 상기 댐핑 부재(140)의 사이에 충진재(150)를 충진한다.(제 4단계)
상기 댐핑 부재(140)의 외면에 외부 지지 스트랩(133)을 설치한다.(제 5단계)
외부 용기(120)를 상기 외부 지지 스트랩(133)에 지지하여 상기 댐핑 부재(140)를 에워싸도록 설치 한다.(제 6단계)
상기 댐핑 부재(140)와 상기 외부 용기(120)의 사이에 충진재(150)를 충진한다.(제 7단계)
상기의 구성 및 제조 방법을 참조 하면, 내부 용기(110)의 외측 둘레에는 사이 공간을 형성하면서 외부 용기(120)가 설치된다.
또한, 상기 사이 공간에는 상기와 같이 외부 충격을 흡수 및 감쇄할 수 있는 댐핑 실린더와 같은 댐핑 부재(140)가 설치된다.
또한, 상기 댐핑 부재(140)는 충진재(150)에 매입되어, 충진재(150)를 내부층 및 외부층으로 구획한다.
그리고, 내부층 및 외부층에서는 상술한 지지 스트랩(130)이 설치됨을 통해 내부 용기(110) 및 외부 용기(120) 각각의 지지력이 확보된다.
따라서, 외부로부터 소정의 큰 충격력이 외부 용기(120)에 가해지면, 이 충격력은 외부층에 충진된 충진재(150)에 의해 일차적으로 충격이 완화된다.
이어, 이 완화된 충격력은 댐핑 부재(140)로 전달되면서, 이차적으로 흡수 및 감쇄된다.
그리고, 댐핑 부재(140)로부터 충격이 완화된 충격력은 외부층에 충진된 충진재(150)에 의해 삼차적으로 흡수 및 완화된다.
따라서, 실질적으로 외부 용기(120)로 가해진 외부 충격력은 내부 용기(110)로 전달되기 까지 다중으로 충격이 흡수되면서 감쇄될 수 있다.
이에 따라, 내부 용기(110)에 저장된 액화 산소는 외부 충격으로부터 안전하게 보호될 수 있다.
또한, 외부 충격력으로 인한 진동은 탄성을 갖는 글라스 버블과 같은 충진재(150)에 의해 흡수될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따르는 외부 용기(120)는 연강으로 형성되기 때문에, 외부 충격력은 외부 용기(120) 자체에서 최초로 일부가 흡수될 수도 있다.
더하여, 외부층 및 내부층 각각에서는 다수의 지지 스트랩(130)을 통해 내부 용기(110) 및 외부 용기(120)가 지지되기 때문에, 다중의 층을 이루는 액화산소탱크(100) 자체의 구조적 변형을 효율적으로 방지할 수도 있다.
여기서, 상술한 지지 스트랩(130)은 X자 형의 교차 형상으로 형성되기 때문에, 지지력 뿐만이 아니라, 구조적으로 외부 충격력을 일부 흡수할 수도 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 내부 지지 스트랩(131)의 일단과 상기 내부 용기(110)는 제 1보조 댐핑 부재로 연결되고, 상기 외부 지지 스트랩(133)의 일단과 상기 외부 용기(120)는 제 2보조 댐핑 부재로 연결될 수 있다.
이에 따라, 내부 용기(110)의 외면 및 외부 용기(120)의 내면을 지지하는 지지 스트랩(130)의 단부에서 추가적으로 충격력을 흡수하도록 할 수도 있다.
지금까지 본 발명인 잠수함의 액화산소탱크 구조 및 이의 제조 방법에 관하여 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다.
상기의 구성 및 작용을 통해, 본 발명에 따르는 실시예는 비상시 외부의 큰 충격이 예상되는 환경에서 액화산소탱크를 안전하고 신뢰성 있게 보호할 수 있다.
또한, 충격감쇠 성능이 우수한 댐핑 실린더를 사용하여 외부의 매우 큰 충격이 내부 용기까지 직접 전달되지 않도록 차단시킬 수 있다.
또한, 액화산소탱크의 충진재로 사용되는 글라스버블은 탄성이 있는 재질로 댐핑 실린더와 함께 액화산소탱크의 진동특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 주변의 진동이나 동하중으로부터 액화산소를 안전하게 저장할 수 있고, 액화산소 누출과 같은 큰 재해를 사전에 방비해서 인명 피해 및 재산상 손실을 막을 수 있다.
전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 액화산소탱크
110: 내부 용기
120: 외부 용기
130: 지지 스트랩
131: 내부 지지 스트랩
133: 외부 지지 스트랩
140: 댐핑 부재
150: 충진재

Claims (8)

  1. 액화 산소가 충전되는 내부 용기;
    상기 내부 용기를 에워싸는 외부 용기;
    상기 내부 용기와 상기 외부 용기의 사이 공간에 충진되는 충진재;
    상기 내부 용기를 에워싸도록 상기 충진재에 매입되어 상기 충진재를 서로 다른 층으로 구획시키고, 외부 충격을 흡수하는 댐핑 부재; 및
    상기 사이 공간에 설치되며, 상기 내부 용기와 상기 댐핑 부재 및, 상기 외부 용기와 상기 댐핑 부재를 지지하는 지지 스트랩을 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 스트랩은,
    상기 내부 용기와 상기 댐핑 부재를 지지하는 내부 지지 스트랩과,
    상기 외부 용기와, 상기 댐핑 부재를 지지하는 외부 지지 스트랩을 구비하는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 스트랩은, 교차되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 내부 지지 스트랩의 단부와 상기 내부 용기는 제 1보조 댐핑 부재로 연결되고,
    상기 외부 지지 스트랩의 단부와 상기 외부 용기는 제 2보조 댐핑 부재로 연결되는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 댐핑 부재는, 댐핑 실린더인 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내부용기는 스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부용기는 연강(mild steel) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 구조.
  8. 액화 산소가 충전되는 내부 용기를 준비하는 제 1단계;
    상기 내부 용기의 외면에 내부 지지 스트랩을 설치하는 제 2단계;
    실린더 형상의 댐핑 부재를 상기 내부 지지 스트랩에 지지하여 상기 내부 용기를 에워싸도록 하는 제 3단계;
    상기 내부 용기와 상기 댐핑 부재의 사이에 충진재를 충진하는 제 4단계;
    상기 댐핑 부재의 외면에 외부 지지 스트랩을 설치하는 제 5단계;
    외부 용기를 상기 외부 지지 스트랩에 지지하여 상기 댐핑 부재를 에워싸도록 하는 제 6단계;
    상기 댐핑 부재와 상기 외부 용기의 사이에 충진재를 충진하는 제 7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법.
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