KR20150143792A - 선박용 탱크의 지지 구조 및 액화 가스 운반선 - Google Patents

선박용 탱크의 지지 구조 및 액화 가스 운반선 Download PDF

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타쿠미 요시다
아사코 무라카미
나루요시 이즈미
켄타로 오쿠무라
오사무 무라기시
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

선박용 탱크의 지지 구조는 수평 방향으로 배치된 원통형 탱크(2)의 외주면과 대향하는 굴곡면과, 상기 굴곡면 상에서 탱크(2)를 지지하는 한 쌍의 지지대(4A,4B)를 구비하고 있다. 각 지지부는 각각의 축 방향이 탱크(2)의 반경 방향과 일치하도록 탱크(2)의 둘레 방향으로 배열된 복수의 통형체(5)와, 통형체(5)의 탱크(2) 측 단부를 유지하는 복수의 내측 부재와, 통형체(5)의 탱크(2)와 반대 측 단부를 유지하는 복수의 외측 부재를 포함한다. 상기 내측 부재는 탱크(2)에 고정되어 있고, 한 지지부(4A)의 상기 외측 부재는 상기 굴곡면에 대한 탱크(2)의 축 방향 변위가 구속되도록 구성되어 있고, 다른 지지부(4B)의 상기 외측 부재는 상기 골곡면 상을 탱크(2)의 축 방향으로 슬라이드할 수 있도록 구성되어 있다.

Description

선박용 탱크의 지지 구조 및 액화 가스 운반선{SUPPORT STRUCTURE OF SHIP TANK, AND LIQUEFIED GAS CARRIER}
본 발명은 선박에 탑재되어 액화 가스를 저장하는 탱크의 지지 구조 및 그 지지 구조를 구비한 액화 가스 운반선에 관한 것이다.
액화 가스를 해상 운송하기 위한 액화 가스 운반선에 있어서는 다양한 형상의 탱크가 이용되고 있다. 그 중에서도 수평 방향으로 배치된 원통형 탱크는 당해 탱크의 축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 새들(saddle)에 의해 지지되는 경우가 있다. 새들은 선박이 동요(탱크의 축 방향이 선박 길이 방향과 일치하고 있는 경우에는 롤링)했을 때에도 내용물을 포함한 탱크의 하중을 받칠 수 있도록, 탱크의 외주면을 따른 원호형 지지면을 가지고 있다.
예를 들어, 특허문헌1에는 탱크와 각 새들의 지지면 사이에 지지부를 개재시킨 탱크의 지지 구조가 개시되어 있다. 각 지지부는 탱크의 외주면에 접합된 보강판과, 보강판 상에서 탱크의 둘레 방향으로 배열된 복수의 칸막이벽과, 칸막이벽의 양측에 배치된 한 쌍의 유지판과, 칸막이벽 및 유지판으로 둘러싸인 직사각형 스페이스 각각에 끼워 넣은 새들의 지지면에 접촉하는 블록형 단열 라이너를 포함한다. 또한, 탱크는 지지부에 의해 지지되는 부분을 제외하고 방열재로 덮인다.
탱크에 저장되는 액화 가스는 저온이기 때문에, 탱크에 액화 가스가 투입되었을 때에는 탱크가 열수축된다. 이 탱크의 열수축으로 인한 직경 축소(탱크의 반경 방향 변형)에 대응하기 위해, 특허문헌1에 개시된 지지 구조에서는 단열 라이너가 둘레 방향으로 분단되어 있다. 또한, 각 단열 라이너의 둘레 방향 양단부에는 절결부가 형성되어 있으며, 서로 인접한 단열 라이너의 절결부에 의해 형성되는 새들의 지지면을 향해 개구된 홈부 안에는 가요성 방열재가 배치되어 있다.
또한, 특허문헌1에는 탱크의 열수축으로 인한 길이 축소(탱크의 축 방향 변형)에 대해서는 탱크의 축 방향에 있어서 한 지지부의 변위를 구속하고, 다른 지지부를 슬라이드시키는 것을 암시하는 내용이 있다. 이는 단열 라이너가 블록형이기 때문에 특별한 조치를 하지 않아도 단열 라이너가 탱크를 추종하여 탱크의 축 방향으로 변위 가능하다는 점에 근거한다.
특허문헌1: 일본특허 제3708055호
그런데 특허문헌1에 기재되어 있는 바와 같은 블록형 단열 라이너를 이용한 지지부에서는 단열 라이너를 통해 외부로부터 많은 열이 탱크 안으로 침입할 우려가 있다. 운송 때 액화 가스의 증발을 억제하기 위해서는 지지부의 전열성을 감소시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전열 면적을 줄이기 위해, 지지부를 단면적이 작은 중공으로 만드는 것을 생각할 수 있다. 하지만, 지지부를 중공으로 만들었을 경우에는 어떠한 구조로 하면 선박의 동요 때에 지지부가 탱크의 하중을 견딜 수 있는 한편, 탱크가 열수축으로 인해 길이 축소가 되었을 때에 지지부를 탱크의 축 방향으로 변위시킬 수 있을지가 문제가 된다.
따라서 본 발명은 선박의 동요 및 탱크의 열수축으로 인한 길이 축소에 대응 가능한 중공의 지지부를 구비한 탱크의 지지 구조 및 그 지지 구조를 구비한 액화 가스 운반선을 제공하는 것을 목표로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 선박용 탱크의 지지 구조는 선박에 탑재되어 액화 가스를 저장하는 수평 방향으로 배치된 원통형 탱크의 지지 구조이며, 상기 탱크의 외주면과 대향하는 굴곡면과, 상기 굴곡면 상에서 상기 탱크를 지지하는 상기 탱크의 축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 지지부를 구비하고, 상기 한 쌍의 지지부 각각은 각각의 축 방향이 상기 탱크의 반경 방향과 일치하도록 상기 탱크의 둘레 방향으로 배열된 복수의 통형체와, 상기 탱크의 외주면 상에서 상기 통형체의 상기 탱크 측 단부를 각각 유지하는 복수의 내측 부재와, 상기 굴곡면 상에서 상기 통형체의 상기 탱크와 반대 측 단부를 각각 유지하는 복수의 외측 부재를 포함하고, 상기 내측 부재는 상기 탱크에 고정되어 있고, 상기 한 쌍의 지지부 중 하나인 제1 지지부의 상기 외측 부재는 상기 굴곡면에 대한 상기 탱크의 축 방향 변위가 구속되도록 구성되어 있고, 상기 한 쌍의 지지부 중 다른 하나인 제2 지지부의 상기 외측 부재는 상기 골곡면 상을 상기 탱크의 축 방향으로 슬라이드할 수 있도록 구성되어 있다.
여기서, "탱크의 둘레 방향"이라 함은 탱크의 축 방향과 직교하는 평면 상의, 탱크 중심 주위의 방향이고, "탱크의 반경 방향"이라 함은 탱크의 축 방향과 직교하는 평면 상의, 탱크 중심에서 펼쳐지는 방향이다.
상기 구성에 따르면, 탱크의 둘레 방향으로 배열된 통형체 및 이를 끼워 넣는 내측 부재 및 외측 부재에 의해, 탱크의 둘레 방향으로 전개되는 중공의 하중 전달 구조가 구성된다. 게다가 각 통형체의 축 방향이 탱크의 반경 방향과 일치하고 있기 때문에, 지지부는 선박의 동요 때에도 내용물을 포함한 탱크의 하중을 주로 통형체의 축 방향 압축력으로 분산할 수 있어 탱크 하중을 견딜 수 있다. 또한, 내측 부재를 탱크에 고정하고, 외측 부재 중 한쪽을 탱크의 축 방향으로 구속, 다른 한쪽을 탱크의 축 방향으로 슬라이드 가능하게 함으로써 탱크의 열수축으로 인한 길이 축소에 대응할 수 있다.
상기 제2 지지부에 있어서의 인접한 상기 외측 부재 사이에는 상기 탱크의 둘레 방향에 있어서의 각 외측 부재의 이동을 가능하게 하는 간극이 형성되어 있어도 좋다. 이런 구성에 따르면, 슬라이드 측 제2 지지부에 있어서, 탱크가 열수축으로 인해 직경 축소를 했을 때에 외측 부재를 통형체와 함께 이동시킬 수 있다.
상기 제1 지지부에 있어서의 인접한 상기 외측 부재 사이에도, 상기 탱크의 둘레 방향에 있어서의 각 외측 부재의 이동을 가능하게 하는 간극이 형성되어 있어도 좋다. 이런 구성에 따르면, 고정 측 제1 지지부에 있어서도, 탱크가 열수축으로 인해 직경 축소를 했을 때에 외측 부재를 통형체와 함께 이동시킬 수 있다.
상기 제2 지지부의 상기 외측 부재와 상기 굴곡면 사이에는 윤활 라이너가 개재되어 있어도 좋다. 이런 구성에 따르면, 간단한 구성으로 외측 부재와 굴곡면의 마찰을 줄일 수 있다. 이로써 통형체에 과도한 전단력이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
상기 외측 부재 각각은 상기 통형체의 상기 탱크와 반대 측 단부와 감합하는 외측 감합부를 포함해도 좋다. 이런 구성에 따르면, 통형체의 탱크와 반대 측 단부를 간단한 형상으로 유지할 수 있다.
상기 외측 부재 각각은 상기 통형체의 상기 탱크와 반대 측 개구를 막는 외면판을 포함하고, 상기 외측 감합부는 상기 외면판에서 돌출하고 있어도 좋다. 이런 구성에 따르면, 외면판을 굴곡면에 큰 면적으로 접촉시켜 접촉 압력을 줄일 수 있기 때문에, 외측 부재를 원활하게 슬라이드시킬 수 있다.
상기 외측 부재 각각은 상기 통형체의 상기 탱크와 반대 측 단부가 끼워지는 홈이 형성된 고리형 부재이어도 좋다. 이런 구성에 따르면, 외측 부재를 예를 들어 단일 부품으로 만들 수 있어 부품수를 줄일 수 있다.
상기 내측 부재 각각은 상기 통형체의 상기 탱크 측 단부와 감합하는 내측 감합부를 포함해도 좋다. 이런 구성에 따르면, 통형체의 탱크 측 단부를 간단한 형상으로 유지할 수 있다.
예를 들면, 상기 내측 부재 각각은 상기 통형체의 상기 탱크 측 개구를 막는 내면판을 포함하고, 상기 내측 감합부는 상기 내면판에서 돌출하고 있어도 좋다.
상기 내측 부재 각각은 상기 통형체의 상기 탱크 측 단부가 끼워지는 홈이 형성된 고리형 부재이어도 좋다. 이런 구성에 따르면, 내측 부재를 예를 들어 단일 부품으로 만들 수 있어 부품수를 줄일 수 있다.
상기 통형체 각각은 유리 섬유 강화 플라스틱으로 이루어져도 좋다. 이런 구성에 따르면, 통형체를 금속으로 구성했을 경우에 비해 통형체를 통한 열전달을 현격히 억제할 수 있다.
상기 굴곡면은 상기 탱크를 감싸고, 상기 탱크와의 사이에 진공 공간을 확보하는 외각(外殼)의 내주면이어도 좋다. 이런 구성에 따르면, 탱크와 외각 사이의 진공 공간에 의해, 액화 가스를 장시간에 걸쳐 저온으로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 선박용 탱크의 지지 구조를 구비한 액화 가스 운반선을 제공한다.
본 발명에 따르면, 선박의 동요 및 탱크의 열수축으로 인한 길이 축소에 대응 가능한 중공의 지지부를 구비한 탱크의 지지 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 탱크의 지지 구조가 채용된 액화 가스 운반선의 측면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 슬라이드 측 제2 지지부의 요부를 나타내는 정면단면도이다.
도 4는 슬라이드 측 제2 지지부의 요부를 나타내는 측면단면도이다.
도 5는 고정 측 제1 지지부의 요부를 나타내는 정면단면도이다.
도 6은 고정 측 제1 지지부의 요부를 나타내는 측면단면도이다.
도 7은 변형예의 내측 부재 및 외측 부재를 나타내는 정면단면도이다.
도 8은 다른 변형예의 내측 부재 및 외측 부재를 나타내는 정면단면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 선박용 탱크의 지지 구조가 채용된 액화 가스 운반선의 단면도이다.
도 1 및 도 2에, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 탱크의 지지 구조가 채용된 액화 가스 운반선(1)을 나타낸다. 본 실시예에서는 액화 가스 운반선(1)에, 수평 방향으로 배치된 원통형 2개의 탱크(2)가 선박 길이 방향으로 나란히 탑재되어 있다. 또한, 각 탱크(2)는 외각(外殼)(3)으로 감싸여 있다. 다시 말하면, 탱크(2)와 외각(3)은 2중각(二重殼)을 구성하고 있다.
각 탱크(2)는 액화 가스(9)를 저장하기 위한 것이다. 액화 가스(9)는 예를 들어, 액화 석유 가스(LPG, 약 -45℃), 액화 에틸렌 가스(LEG, 약 -100℃), 액화 천연 가스(LNG, 약 -160℃), 액화 수소(LH2, 약 -250℃)이다.
각 탱크(2)는 일정한 단면 형상이며 수평 방향(선박 길이 방향)으로 연장되는 몸통부와, 이 몸통부의 양측 개구를 막는 반구형 폐쇄부로 구성되어 있다. 또한, 폐쇄부는 수직 방향으로 평행한 플랫이어도 좋고, 접시형이어도 좋다. 외각(3)은 탱크(2) 주위에 일정한 두께의 공간을 확보하는 것과 같은 형상을 하고 있다. 본 실시예에서는 외각(3)과 탱크(2) 사이의 공간은 진공 공간이다. 다만, 외각(3)과 탱크(2) 사이의 공간이 대기압으로 되어 있고, 그 공간에 방열재가 충전되어 있어도 좋다.
액화 가스 운반선(1)의 선체(12)에는 각 탱크(2)에 대응하고, 당해 탱크(2)의 축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 새들(11)이 설치되어 있다. 한 쌍의 새들(11)은 외각(3) 및 후술하는 지지부(4A,4B)를 개재시키고 탱크(2)의 몸통부를 지지한다.
각 새들(11)은 외각(3)의 외주면과 면접촉하는 지지면(11a)을 가지고 있다. 본 실시예에서는 지지면(11a)이, 탱크(2)의 축 방향에서 봤을 때에 외각(3)의 바로 아래에서 양측으로 거의 90도씩 벌어져 있다. 바꾸어 말하면, 지지면(11a)에 의해, 외각(3)의 거의 절반이 끼워지는 반원형 오목부가 형성되어 있다.
외각(3)과 탱크(2) 사이에는 탱크(2)의 축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 지지부(4A,4B)가 배치되어 있다. 한 쌍의 지지부(4A,4B)의 배치 위치는 한 쌍의 새들(11)의 배치 위치와 일치하고 있다.
외각(3)의 내주면은 탱크(2)의 외주면에 대향하고 있으며, 본 발명의 굴곡면에 해당한다. 각 지지부(4A 또는 4B)는 외각(3)의 내주면 상에서 탱크(2)를 지지한다.
본 실시예에서는 선미 측에 위치하는 지지부(4A)가 고정 측 제1 지지부이고, 선수 측에 위치하는 지지부(4B)가 슬라이드 측 제2 지지부이다. 다만, 고정 측 제1 지지부(4A)가 선수 측에 배치되고, 슬라이드 측 제2 지지부(4B)가 선미 측에 배치되어 있어도 좋다.
제1 지지부(4A)와 제2 지지부(4B) 각각은 도 3 ~ 도 6에 나타낸 바와 같이, 탱크(2)의 둘레 방향으로 배열된 복수의 통형체(5)와, 통형체(5)와 탱크(2) 사이에 개재된 복수의 내측 부재(6)와, 통형체(5)와 외각(3) 사이에 개재된 복수의 외측 부재(7)를 포함한다. 또한, 제1 지지부(4A)와 제2 지지부(4B) 각각은 탱크(2)의 외주면(2a)에 접합된, 탱크(2)의 둘레 방향으로 연장되는 띠 모양의 보강판(41)을 포함한다. 또한, 각각의 지지부의 고유한 구성으로서, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 제1 지지부(4A)는 모든 외측 부재(7)를 사이에 두도록 외각(3)의 내주면(3a) 상에 고정된 한 쌍의 원호형 바(43)를 포함하는 한편, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 제2 지지부(4B)는 외각(3)의 내주면(3a)과 모든 외측 부재(7) 사이에 개재된 원호형 윤활 라이너(42)를 포함한다.
각 통형체(5)는 당해 통형체(5)의 축 방향이 탱크(2)의 반경 방향과 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 모든 통형체(5)는 반드시 탱크(2)의 둘레 방향으로 연장되는 동일 직선 상에 배열되어 있을 필요는 없고, 지그재그로 배열되어 있어도 좋다. 본 실시예에서는 각 통형체(5)의 단면 형상은 원 형상이지만, 각 통형체(5)의 단면 형상은 다각 형상이어도 좋다.
본 실시예에서는 각 통형체(5)는 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)으로 구성된다. 다만, 각 통형체(5)는 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)이나 다른 FRP(예를 들어, 포(佈) 강화 페놀 수지)로 구성되어 있어도 좋고, 금속으로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 본 실시예와 같이 탱크(2)와 외각(3) 사이가 진공인 진공 2중각의 경우에는 각 통형체(5)의 내주면 및 외주면 상에, 당해 통형체(5)가 도금 처리됨으로써, 금속 도금층(미도시)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 도금층은 진공 공간에 면하는 GFRP로 이루어진 통형체(5)에서 아웃가스가 나오는 것을 방지하기 위한 것이다.
또한, 탱크(2)의 외주면(2a)은 통형체(5)의 내측 및 외측 모두에서 직접 또는 보강판(41) 및 내측 부재(6)를 개재시키고 방열재(미도시)로 덮여 있어도 좋다. 또한, 통형체(5)의 외주면 및 내주면도 방열재로 덮여 있어도 좋다.
각 내측 부재(6)는 탱크(2)의 외주면(2a) 상에서 각 통형체(5)의 탱크(2) 측 단부를 유지한다. 내측 부재(6)는 용접 등으로 보강판(41)을 개재시키고 탱크(2)의 외주면(2a)에 고정되어 있다. 또한, 그 외에도, 예를 들어 내측 부재(6)의 주위에, 보강판(41)에서 돌출한 부재를 설치하고, 그 부재에 내측 부재(6)를 체결 등으로 고정해도 좋다.
통형체(5)를 내측 부재(6)에 유지시키려면, 접착제를 사용하여 통형체(5)를 내측 부재(6)에 접착하는 것도 가능하다. 다만, 본 실시예와 같이 진공 2중각의 경우에는 접착제 주위가 진공 환경이기 때문에, 접착제에서 아웃가스가 나올 우려가 있다. 본 실시예에서는 이를 방지하기 위해, 감합 구조가 채용되어 있다.
구체적으로, 각 내측 부재(6)는 통형체(5)의 탱크(2) 측 개구를 막는 내면판(61)과, 내면판(61)에서 돌출하여 통형체(5)의 탱크(2) 측 단부와 감합하는 내측 감합부(62)를 포함한다. 내측 감합부(62)는 내면판(61)과는 별개의 몸체이며, 용접 등으로 내면판(61)에 고정되어 있다. 다만, 내측 감합부(62)는 내면판(61)과 일체로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 내면판(61)은 반드시 통형체(5)의 탱크(2) 측 개구를 전면적으로 막을 필요는 없고, 중앙에 큰 구멍이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 내면판(61)이 생략되고 내측 부재(6)가 내측 감합부(62)만을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 작업성 관점에서는 통형체(5)와 내측 감합부(62)를 핀 등으로 연결해도 좋다.
내면판(61)은 동일한 두께로 탱크(2)의 외주면(2a)을 따라 전개되어 있으며, 탱크(2) 측 제1 주면(61a) 및 통형체(5) 측 제2 주면(61b)이 모두 탱크(2)의 외주면(2a)과 곡률 중심이 동일한 곡면으로 되어 있다.
내측 감합부(62)는 통형체(5)의 탱크(2) 측 단부가 내부로 들어가는 고리형을 이루고 있다. 구체적으로, 내측 감합부(62)는 단면 L자형을 이루고 있으며, 통형체(5)의 외주면과 서로 겹치는 주벽(64)과, 주벽(64)의 탱크(2) 측 단부에서 반경 방향 내측으로 돌출하여 통형체(5)의 단면과 접촉하는 링부(63)를 가진다.
본 실시예에서는 상온에 있어서 주벽(64)의 내경은 통형체(5)의 외경과 거의 동일하다. 탱크(2) 안에 저온의 액화 가스(9)가 투입되면, 탱크(2)가 열수축을 한다. 또한, 탱크(2)에 고정되어 있는 내측 부재(6)도 저온이 되기 때문에 열수축을 한다. 내측 감합부(62)가 통형체(5)에 외측으로부터 감합하고 있으면, 내측 부재(6)가 열수축을 했을 때에 내측 감합부(62)와 통형체(5) 사이에 간극이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
링부(63)는 내면판(61)의 곡면인 제2 주면(61b)과 통형체(5)의 플랫한 단면의 사이를 메우기 위한 것이다. 즉, 링부(63)의 두께는 탱크(2)의 둘레 방향에 있어서 통형체(5)의 축심에서 멀어짐에 따라 점차 두껍게 되어 있다. 다만, 내측 감합부(62)는 주벽(64)만을 가지고 있어도 좋다. 이 경우에는 통형체(5)의 단면을 곡면으로 가공하면 좋다. 그러나 GFRP로 이루어진 통형체(5)의 단면을 곡면으로 가공하는 것은 쉽지는 않기 때문에, 내측 감합부(62)는 링부(63)를 가지고 있는 것이 바람직하다.
또한, 내측 부재(6)는 반드시 탱크(2)의 둘레 방향으로 분리되어 있을 필요는 없고, 모든 내측 부재(6)가 연결되어 있어도 좋다. 예를 들어, 모든 내측 부재(6)의 내면판(61)이 연속된 한 장의 판을 구성하고 있어도 좋다. 이 경우, 보강판(41)은 생략 가능하다.
각 외측 부재(7)는 외각(3)의 내주면(3a) 상에서, 각 통형체(5)의 외각(3) 측 단부를 유지한다. 고정 측 제1 지지부(4A)에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상술한 한 쌍의 바(43)에 의해 외각(3)의 내주면(3a) 상에 탱크(2)의 둘레 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있다. 제1 지지부(4A)의 외측 부재(7)는 그 홈에 끼워져 있으며, 외각(3)의 내주면(3a)에 직접 접촉하고 있다. 이로써 제1 지지부(4A)의 외측 부재(7)에 대해서는 외각(3)의 내주면(3a)에 대한 탱크(2)의 축 방향 변위가 구속되어 있다. 또한, 바(43) 대신에, 각 외측 부재(7)마다 탱크(2)의 축 방향에 있어서의 외측 부재(7)의 변위를 구속하는 블록을 배치하여도 좋다.
한편, 슬라이드 측 제2 지지부(4B)에서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상술한 윤활 라이너(42)를 개재시키고 외측 부재(7)가 외각(3)의 내주면(3a)과 접촉하고 있다. 윤활 라이너(42)는 슬라이딩성이 양호한 재료(예를 들면, 불소 수지, 이황화 몰리브덴)로 이루어진다. 탱크(2)의 축 방향에 있어서, 윤활 라이너(42)의 폭은 외측 부재(7)의 폭보다 크고, 윤활 라이너(42)가 외측 부재(7)의 양측으로 돌출하고 있다. 따라서 제2 지지부(4B)의 외측 부재(7)는 외각(3)의 내주면(3a) 상을 탱크(2)의 축 방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다.
또한, 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 지지부(4A)에서도 제2 지지부(4B)에서도 인접한 외측 부재(7)의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 간극에 의해, 탱크(2)가 열수축으로 인해 직경 축소가 되었을 때에, 각 외측 부재(7)가 탱크(2)의 둘레 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 제1 지지부(4A)에서는 제2 지지부(4B)와 같이 외측 부재(7)와 외각(3)의 내주면(3a) 사이에 윤활 라이너(42)가 끼워져 있지 않지만, 제2 지지부(4B)와 마찬가지로 외측 부재(7)와 외각(3)의 내주면(3a) 사이에 윤활 라이너(42)가 개재되어 있어도 좋다.
외측 부재(7)에서도, 내측 부재(6)와 마찬가지로 접착제를 사용하지 않는다는 관점에서 감합 구조가 채용되어 있다. 구체적으로, 각 외측 부재(7)는 통형체(5)의 외각(3) 측 개구를 막는 외면판(71)과, 외면판(71)에서 돌출하여 통형체(5)의 외각(3) 측 단부와 감합하는 외측 감합부(72)를 포함한다. 외측 감합부(72)는 외면판(71)과는 별개의 몸체이며, 용접 등으로 외면판(71)에 고정되어 있다. 다만, 외측 감합부(72)는 외면판(71)과 일체로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 외면판(71)은 반드시 통형체(5)의 외각(3) 측 개구를 전면적으로 막을 필요는 없고, 중앙에 큰 구멍이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 외면판(71)이 생략되고 외측 부재(7)가 외측 감합부(72)만을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 작업성 관점에서는 통형체(5)와 외측 감합부(72)를 핀 등으로 연결해도 좋다.
외면판(71)은 동일한 두께로 외각(3)의 내주면(3a)을 따라 전개되어 있으며, 외각(3) 측 제1 주면(71a) 및 통형체(5) 측 제2 주면(71b)이 모두 외각(3)의 내주면(3a)과 곡률 중심이 동일한 곡면으로 되어 있다.
본 실시예에서는 외측 감합부(72)는 통형체(5)의 외각(3) 측 단부가 내부로 들어가는 고리형을 이루고 있다. 다만, 외각(3)은 탱크(2) 안에 저온의 액화 가스(9)가 투입되어도 상온 그대로이기 때문에, 내측 부재(6)와 달리 외측 부재(7)의 온도는 그다지 낮아지지 않는다. 따라서 외측 감합부(72)는 본 실시예와 같이 통형체(5)에 외측에서 감합하고 있어도 좋고, 본 실시예와는 반대로 통형체(5)에 내측에서 감합하고 있어도 좋다.
구체적으로, 외측 감합부(72)는 단면 L자형을 이루고 있으며, 통형체(5)의 외주면과 서로 겹치는 주벽(74)과, 주벽(74)의 외각(3) 측 단부에서 반경 방향 내측으로 돌출하여 통형체(5)의 단면과 접촉하는 링부(73)를 가진다.
링부(73)는 외면판(71)의 곡면인 제2 주면(71b)과 통형체(5)의 플랫한 단면의 사이를 메우기 위한 것이다. 즉, 링부(73)의 두께는 탱크(2)의 둘레 방향에 있어서 통형체(5)의 축심에서 멀어짐에 따라 점차 얇게 되어 있다. 다만, 외측 감합부(72)는 주벽(74)만을 가지고 있어도 좋다. 이 경우에는 통형체(5)의 단면을 곡면으로 가공하면 좋다. 그러나 GFRP로 이루어진 통형체(5)의 단면을 곡면으로 가공하는 것은 쉽지 않기 때문에, 외측 감합부(72)는 링부(73)를 갖고 있는 것이 바람직하다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예의 탱크의 지지 구조에서는 탱크(2)의 둘레 방향으로 배열된 통형체(5) 및 이를 끼워 넣는 내측 부재(6) 및 외측 부재(7)에 의해, 탱크(2)의 둘레 방향으로 전개되는 중공의 하중 전달 구조가 구성된다. 게다가 각 통형체(5)의 축 방향이 탱크(2)의 반경 방향과 일치하고 있기 때문에, 내용물을 포함한 탱크(2)의 하중은 선박의 자세에 상관없이 각 통형체(5)의 축 방향 압축력으로 분산된다. 따라서 제1 지지부(4A) 및 제2 지지부(4B) 각각은 선박의 동요 때에도 탱크(2)의 하중을 견딜 수 있다. 또한, 내측 부재(6)가 탱크(2)에 고정되고, 제1 지지부(4A)의 외측 부재(7)가 탱크(2)의 축 방향으로 구속되고, 제2 지지부(4B)의 외측 부재(7)가 탱크(2)의 축 방향으로 슬라이드 가능하므로 탱크(2)의 열수축으로 인한 길이 축소에 대응할 수가 있다.
또한, 제1 지지부(4A) 및 제2 지지부(4B) 모두에 있어서, 인접한 외측 부재(7) 사이에는 탱크(2)의 둘레 방향에 있어서 각 외측 부재(7)의 이동을 가능하게 하는 간극이 형성되어 있으므로 탱크(2)가 열수축으로 인해 직경 축소를 했을 때에 외측 부재(7)를 통형체(5)와 함께 이동시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 각 외측 부재(7)가 외측 감합부(72)를 포함하고 있기 때문에, 통형체(5)의 외각(3) 측 단부를 간단한 형상으로 유지할 수 있다. 또한, 각 외측 부재(7)는 외면판(71)도 포함하고 있기 때문에, 외면판(71)을 외각(3)의 내주면(3a)에 큰 면적으로 접촉시켜 접촉 압력을 줄일 수 있기 때문에 외측 부재(7)를 원활하게 슬라이드시킬 수 있다.
마찬가지로, 각 내측 부재(6)도 내측 감합부(62)를 포함하기 때문에, 통형체(5)의 탱크(2) 측 단부를 간단한 형상으로 유지할 수 있다.
또한, 각 통형체(5)는 GFRP로 이루어지므로 통형체(5)를 금속으로 구성한 경우에 비해 통형체(5)를 통한 열전달을 현격히 억제할 수 있다. 또한, 탱크(2)와 외각(3) 사이의 공간은 진공 공간이기 때문에, 액화 가스(9)를 장시간에 걸쳐 저온으로 유지할 수 있다.
<변형예>
(1) 지지 구조의 전체 구성
상기 실시예에서는 탱크(2)가 외각(3)으로 감싸여 있었지만, 도 9에 나타낸 바와 같이 외각(3)은 생략 가능하다. 이 경우, 지지부(4A,4B)는 새들(11)의 지지면(11a) 상에서 탱크(2)를 지지해도 좋다. 즉, 본 발명의 굴곡면은 새들(11)의 지지면(11a)이어도 좋다. 또한, 외각(3)을 생략하는 경우에는 탱크(2)에 있어서 지지부(4A,4B)로 지지되는 부분 이외의 부분을 방열재로 덮는 것이 바람직하다.
탱크(2)와 외각(3) 사이의 공간이 대기압인 경우에는 GFRP로 이루어진 통형체(5)의 내주면 및 외주면은 금속 도금층으로 덮여 있지 않아도 좋다. 또한, 탱크(2)와 외각(3) 사이의 공간이 대기압인 경우에는 통형체(5)를 접착제로 내측 유지부(6) 및 외측 유지부(7)에 접착해도 좋다.
(2) 내측 부재
내측 부재(6)의 내측 감합부(62)는 반드시 통형체(5)에 외측에서 감합할 필요는 없고, 통형체(5)에 내측에서 감합하고 있어도 좋다. 예를 들어, 내측 감합부(62)는 통형체(5)의 탱크(2) 측 개구 안으로 들어가는 원반형을 이루고 있어도 좋다. 다만, 상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 내측 부재(6)가 저온이 되었을 때 내측 감합부(62)와 통형체(5) 사이에 간극이 형성되는 것을 방지한다는 관점에서는 내측 감합부(62)는 통형체(5)에 외측에서 감합하는 것이 바람직하다.
혹은 내측 부재(6)는 반드시 내측 감합부(62)를 가질 필요는 없다. 예를 들어, 통형체(5)에 플랜지가 일체로 설치되어 있고, 이 플랜지가 내면판(61)에 돌출된 볼트에 너트로 체결되어도 좋다. 또는 L자형 쇠장식을 이용하여 통형체(5)와 내면판(61)을 체결해도 좋다.
또한, 내면판(61)의 통형체(5) 측 제2 주면(61b)은 반드시 탱크(2)의 외주면(2a)과 곡률 중심이 동일한 곡면일 필요는 없고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 탱크(2)의 반경 방향에 수직인 평면이어도 좋다. 이런 구성이면, 내측 부재(6)를 더 심플한 형상으로 만들 수 있다.
혹은 내측 부재(6)는 도 8에 나타낸 바와 같이, 통형체(5)의 탱크(2) 측 단부가 끼워지는 홈(65a)이 형성된 고리형 부재(65)이어도 좋다. 이런 구성이면, 내측 부재(6)를 예를 들어 단일 부품으로 만들 수 있어 부품 수를 줄일 수 있다.
(3) 외측 부재
외측 부재(7)는 반드시 탱크(2)의 둘레 방향으로 분리되어 있을 필요는 없고, 외측 부재(7) 중 일부 또는 모두가 연결되어 있어도 좋다. 다만, 적어도 슬라이드 측 지지부(4B)에서는 인접한 외측 부재(7) 사이에 간극이 형성되어 있어 각 외측 부재(7)가 탱크(2)의 축 방향뿐만 아니라 둘레 방향으로도 이동 가능한 것이 바람직하다. 이런 구성이면, 외측 부재(7)를 탱크(2)의 축 방향으로 슬라이드 가능하게 한 구성(상기 실시예에서는 윤활 라이너(42))을 합리적으로 이용하여 탱크(2)의 직경 축소에도 대응할 수 있다.
외측 부재(7)는 반드시 외측 감합부(72)를 가질 필요는 없다. 예를 들어, 통형체(5)에 플랜지가 일체로 설치되어 있고, 이 플랜지가 외면판(71)에 돌출된 볼트에 너트로 체결되어도 좋다. 또는 L자형 쇠붙이를 이용하여 통형체(5)와 외면판(71)을 체결해도 좋다.
또한, 외면판(71)의 통형체(5) 측 제2 주면(71b)은 반드시 외각(3)의 내주면(3a)과 곡률 중심이 동일한 곡면일 필요는 없고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 탱크(2)의 반경 방향에 수직인 평면이어도 좋다. 이런 구성이면, 외측 부재(7)를 더 심플한 형상으로 만들 수 있다.
혹은 외측 부재(7)는 도 8에 나타낸 바와 같이, 통형체(5)의 외각(3) 측 단부가 끼워지는 홈(75a)이 형성된 고리형 부재(75)이어도 좋다. 이런 구성이면, 외측 부재(7)를 예를 들어 단일 부품으로 만들 수 있어 부품 수를 줄일 수 있다.
슬라이드 측 제2 지지부(4B)에서는 반드시 외측 부재(7)와 외각(3)의 내주면(3a) 사이에 윤활 라이너(42)가 개재되어 있을 필요는 없다. 예를 들어, 외측 부재(7)의 외면판(71)을, 슬라이딩성이 양호한 수지로 구성하는 것도 가능하다. 혹은 외측 부재(7)의 외면판(71)을 금속으로 구성했을 경우에도, 외면판(71)이 접하는 외각(3)의 내주면(3a) 상에 윤활유를 도포해도 좋다.
다만, 상기 실시예와 같이 제2 지지부(4B)의 외측 부재(7)와 외각(3)의 내주면(3a) 사이에 윤활 라이너(42)가 개재되어 있으면, 간단한 구성으로 외측 부재(7)와 외각(3)의 내주면(3a)의 마찰을 줄일 수 있다. 이로써 통형체(5)에 과도한 전단력이 작용하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 선박용 탱크의 지지 구조는 저온의 액화 가스를 해상 운송하는 액화 가스 운반선에 특히 유용하다.
1: 액화 가스 운반선 2: 탱크
2a: 외주면 3: 외각
3a: 내주면(굴곡면) 4A: 제1 지지부
4B: 제2 지지부 42: 윤활 라이너
5: 통형체 6: 내측 부재
61: 내면판 61a: 제1 주면
61b: 제2 주면 62: 내측 감합부
65: 고리형 부재 65a: 홈
7: 외측 부재 71: 외면판
71a: 제1 주면 71b: 제2 주면
72: 외측 감합부 75: 고리형 부재
75a: 홈

Claims (13)

  1. 선박에 탑재되어 액화 가스를 저장하는 수평 방향으로 배치된 원통형 탱크의 지지 구조로서,
    상기 탱크의 외주면과 대향하는 굴곡면과,
    상기 굴곡면 상에서 상기 탱크를 지지하고, 상기 탱크의 축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 지지부를 구비하고,
    상기 한 쌍의 지지부 각각은, 각각의 축 방향이 상기 탱크의 반경 방향과 일치하도록 상기 탱크의 둘레 방향으로 배열된 복수의 통형체와, 상기 탱크의 외주면 상에서 상기 통형체의 상기 탱크측 단부를 각각 유지하는 복수의 내측 부재와, 상기 굴곡면 상에서 상기 통형체의 상기 탱크와 반대측 단부를 각각 유지하는 복수의 외측 부재를 포함하고,
    상기 내측 부재는 상기 탱크에 고정되며,
    상기 한 쌍의 지지부 중 하나인 제1 지지부의 상기 외측 부재는 상기 굴곡면에 대한 상기 탱크의 축방향의 변위가 구속되도록 구성되고,
    상기 한 쌍의 지지부 중 다른 하나인 제2 지지부의 상기 외측 부재는 상기 골곡면 상을 상기 탱크의 축방향으로 슬라이드할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 지지부에서의 인접하는 상기 외측 부재들 사이에는 상기 탱크의 둘레 방향에서의 각 외측 부재의 이동을 가능하게 하는 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 지지부에서의 인접하는 상기 외측 부재들 사이에는 상기 탱크의 둘레 방향에 있어서의 각 외측 부재의 이동을 가능하게 하는 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 지지부에서의 상기 외측 부재와 상기 굴곡면 사이에는 윤활 라이너가 개재되는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 부재 각각은, 상기 통형체의 상기 탱크와 반대측 단부를 감합하는 외측 감합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외측 부재 각각은, 상기 통형체의 상기 탱크와 반대측 개구를 막는 외면판을 포함하고, 상기 외측 감합부는 상기 외면판으로부터 돌출하여 있는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 부재 각각은, 상기 통형체의 상기 탱크와 반대측 단부가 끼워지는홈이 형성된 고리형 부재인 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 부재 각각은, 상기 통형체의 상기 탱크측 단부와 감합하는 내측 감합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내측 부재 각각은, 상기 통형체의 상기 탱크측 개구를 막는 내면판을 포함하고, 상기 내측 감합부는 상기 내면판으로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내측 부재 각각은, 상기 통형체의 상기 탱크측 단부가 끼워지는 홈이 형성된 고리형 부재인 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통형체 각각은 유리 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡면은 상기 탱크를 감싸고, 상기 탱크와의 사이에 진공 공간을 확보하는 외각의 내주면인 것을 특징으로 하는 선박용 탱크의 지지 구조.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 선박용 탱크의 지지 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선.
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