KR20160102387A - 극저온 탱크 배열체 및 이를 구비하는 해양 선박 - Google Patents

극저온 탱크 배열체 및 이를 구비하는 해양 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화 가스를 저장하기 위한 저장 공간 (16) 을 둘러싸는 탱크 보디 (12) 를 포함하는 극저온 탱크 배열체 (10) 에 관한 것이고, 상기 탱크 배열체는 적어도 하나의 압력 완화 밸브 (26) 가 탱크 보디 (12) 의 저장 공간 (16) 에 직접적으로 연결되는 안전 밸브 배열체 (25) 를 구비한다. 상기 압력 완화 밸브 (26) 는 탱크 보디의 동일 표면 (22') 상의 적어도 두 개의 위치들 (24', 24") 에 직접적으로 연결되어 배치된다.

Description

극저온 탱크 배열체 및 이를 구비하는 해양 선박{A CRYOGENIC TANK ARRANGEMENT AND A MARINE VESSEL PROVIDED WITH THE SAME}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 액화 가스를 저장하기 위한 저장 공간을 둘러싸는 탱크 보디를 포함하는 극저온 탱크 배열체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기체형 연료를 연소시키기 위해 배치된 발전소와 액화 형태의 연료를 저장하기 위한 극저온 탱크 배열체를 포함하는 해양 선박에 관한 것이다.
여러 유형의 해양 선박에서 기체형 연료의 사용은, 예를 들어, 중 연료유 또는 해양 디젤유와 비교하여 기체형 연료의 깨끗한 연소 및 유용성으로 인해 증가하고 있다.
가스는 저온에서 액화 상태로 탱크(들) 내에 통상적으로 저장된다. 통상적으로, 탱크는 가스가 액체 상태와 기체 상태로 항상 존재하도록 충전되고, 액체 물질은 기체 상태의 가스 아래에 있으며, 상기 가스는 탱크의 상부 부분의 공간을 확보한다. 탱크들이 그 자체가 절연될지라도, 열 손실은 탱크의 압력을 증가시키는 가스의 자연 증발을 초래한다. 또한, 여기에는 탱크 내의 압력을 증가시킬 수도 있는 다른 가능한 이유들이 있다. 이러한 탱크 내에 액화 가스를 안전하게 저장하기 위하여, 탱크에는 탱크 상부 부분에 유동적으로 커플링된 압력 완화 밸브가 제공되어 있다.
해양 선박들에서 이러한 극저온 탱크의 적용은 특히 안전 문제와 관련하여 탱크에 대한 특별한 요구들을 부과한다는 것이 발견되었다.
본 발명의 목적은, 탱크 배열체의 안전성이 개선되는 극저온 탱크 배열체 및 상기 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 극저온 탱크 배열체에 의해 실질적으로 충족되고, 상기 극저온 탱크 배열체는 액화 가스를 저장하기 위한 저장 공간을 둘러싸는 탱크 보디와, 상기 탱크 보디의 저장 공간과 유동 연결되어 배치되는 적어도 하나의 가스 압력 완화 밸브를 구비하는 안전 밸브 배열체를 포함한다. 본 발명에 대한 특징은, 안전 밸브 배열체는 일 단부에서 적어도 하나의 상기 압력 완화 밸브에 연결되고 타 단부에서 분기 지점을 구비하는 도관과, 탱크 보디의 저장 공간에서 두 개의 별개의 위치들과 연속적으로 유동 연결되어 있는 적어도 두 개의 분기 도관들을 구비한다는 것과, 상기 분기 지점이 탱크 보디의 표면으로부터 거리를 두어 연장하도록 배치되는 것이다.
압력 완화 밸브가 탱크 보디에 직접적으로 연결되는 때에, 탱크 내부의 가스 공간과 밸브 사이에는 장애물들이 존재하지 않는다. 압력이 완화되는 때에, 가스는 기체 형태로 유출될 수도 있고, 동시에 액체 형태로 안전 밸브를 통한 가스 유출은 방지되거나 최소화된다. 이는, 그 중에서도, 저장 공간과 압력 완화 밸브 사이의 연결부가 저장 공간 내의 액화 가스에 의해 덜 막히도록 안전을 개선하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 적어도 하나의 압력 완화 밸브는 탱크 보디의 동일 표면 상에서 그리고 저장 공간으로 개방하도록 적어도 두 개의 위치들에 직접적으로 연결된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 분기 지점은 탱크 보디의 중심부로부터 멀리 거리를 두어 연장하도록 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 적어도 하나의 상기 압력 완화 밸브는 탱크 보디의 표면 상에서 적어도 두 개의 위치들에 직접적으로 연결되고, 상기 위치들은 탱크가 탱크의 지지 레그들 또는 수평으로 배치된 다른 수단들 상의 수평 평면에 배치되는 때에 탱크 보디의 중심 축선을 통해 연장하는 수평 평면으로부터 가능한 가장 먼 수직 거리를 갖는다.
본 발명의 실시형태에 따라, 안전 밸브 배열체의 적어도 두 개의 분기 도관들은, 탱크가 탱크의 지지 레그들 상의 수평 평면에 배치되는 때에 탱크 보디의 중심 축선을 통해 연장하는 수평 평면으로부터 가능한 가장 먼 수직 거리를 갖는 적어도 두 개의 위치들에서 저장 공간으로 개방하도록 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 탱크는 원통형 보디를 구비하고, 분기 지점은 탱크 보디의 표면으로부터 거리를 두어 연장하도록 배치되고, 여기서 거리는 방사상 거리이다.
이는, 그 중에서도, 탱크를 가능한 한 가득 충전할 수 있게 하고 추가로 압력 완화 밸브를 통한 액화 가스의 유동 가능성을 최소화시키는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 안전 밸브 배열체는 적어도 하나의 상기 압력 완화 밸브로부터 탱크로의 적어도 두 개의 유동 연결부들을 포함하고, 상기 유동 연결부들은, 탱크가 액체 연료로 98 % 이하로 충전되고 또한 탱크의 수평 위치로부터 22.5°이하로 경사지는 때에, 상기 적어도 두 개의 유동 연결부들 중 적어도 하나가 탱크의 얼리지 (ullage) 공간과 연결된 채로 유지되는 탱크 보디의 표면에서의 위치에 있도록 배치된다.
이는, 그 중에서도, 탱크가 경사진 위치에 있고 또한 액화 가스로 충전되는 경우에도, 액화 가스의 표면 위의 얼리지 공간으로부터 압력 완화 밸브로의 연통이 개방되는 것을 확실하게 하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 안전 밸브 배열체의 적어도 두 개의 분기 도관들은 탱크 보디의 두 개의 대향 단부들에서 저장 공간으로 실질적으로 개방하도록 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 분기 도관들은 탱크의 외측에 배치되고 또한 분기 지점으로부터 연결 지점으로 연장하는 때에 탱크의 표면과 점진적으로 가까워지도록 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 분기 도관들은 탱크의 내측에 배치되고 또한 탱크 보디의 벽과 평행하게 그리고 탱크 보디의 벽 부근에 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 적어도 하나의 압력 완화 밸브가 직접적으로 연결되는 상기 적어도 두 개의 위치들은 탱크 표면의 두 개의 대향 단부들에 있다.
본 발명의 실시형태에 따라, 분기 지점은 탱크 보디의 표면으로부터 거리를 두어 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 분기 지점은 탱크 보디의 표면으로부터 거리를 두어 연장하도록 배치되고, 상기 거리는 이하의 식에 의해 결정되며,
Figure pct00001
여기서,
d = 유동 연통부의 위치/탱크 보디의 표면에서 분기 지점까지의 거리이고,
α= 상기 탱크 보디의 최대 설계 경사 각도, 및
L = 제 1 분기 도관의 클리어 유동 연결부의 위치에서 상기 분기 지점까지의 길이방향 거리이다.
본 발명의 목적은 기체 연료를 연소시키도록 배치된 발전소를 포함하고 액화 형태의 연료를 저장하기 위한 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박에 의해 또한 충족된다. 본 발명에 대한 특징은, 극저온 탱크 배열체가 액화 가스를 저장하기 위한 저장 공간을 둘러싸는 탱크 보디와, 탱크 보디의 저장 공간과 유동 연결되어 배치되는 적어도 하나의 가스 압력 완화 밸브를 구비하는 안전 밸브 배열체를 포함한다는 것, 안전 밸브 배열체가 일 단부에서 적어도 하나의 상기 압력 완화 밸브에 연결되고 다른 단부에서 분기 지점을 구비하는 도관과, 탱크의 저장 공간에서 두 개의 별개의 위치들과 연속적으로 유동 연결되어 있는 적어도 두 개의 분기 도관들을 포함한다는 것, 그리고 분기 지점이 탱크 보디의 표면으로부터 거리를 두어 연장하도록 배치된다는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따라, 탱크 보디는 길이방향 축선을 갖는 세장형 형태이고, 탱크 보디는 탱크 보디의 길이방향 축선이 해양 선박의 길이방향 축선에 평행하도록 해양 선박으로 배치된다. 본 발명에 의해, 해양 선박의 피치 또는 상이한 트림 위치들을 변경하는 것은 본 발명이 해결책을 제공하는 문제들을 야기할 수도 있기 때문에, 탱크 보디의 길이방향 축선이 해양 선박의 길이방향 축선에 평행하도록 탱크 보디가 해양 선박으로 배치되는 경우에도, 작동상 이점을 얻는 것이 가능해진다.
본 발명의 실시형태에 따라, 탱크 보디는 길이방향 축선을 갖는 세장형 형태이고, 탱크 보디는 탱크 보디의 길이방향 축선이 해양 선박의 수직 축선 주위에서 해양 선박의 길이방향 축선에 관하여 각도를 이루도록 해양 선박으로 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 탱크 보디는 탱크 보디의 길이방향 축선이 해양 선박의 길이방향 축선에 관하여 횡단하도록 해양 선박으로 배치된다.
본 발명의 실시형태에 따라, 극저온 탱크 배열체는 청구항 2 내지 청구항 7 중 적어도 하나에 따른 극저온 탱크 배열체이다.
이러한 적용과 관련하여, 이하의 해양 선박의 동작의 정의들이 적용된다. 히브 (heave) 는 선형 수직 (상/하) 동작이다. 스웨이 (sway) 는 선형 측방향 (좌/우) 동작이다. 서지 (surge) 는 선형 길이방향 (전/후) 동작이다.
수직 축선은 선박을 통해 그리고 선박의 무게 중심을 통해 수직하게 연장하는 가상선이다. 측방향 축선은 선박을 가로질러서 그리고 무게 중심을 통해 수평하게 연장하는 가상선이다. 길이방향 축선은 선박의 길이를 통해 그리고 선박의 무게 중심을 통해 수평하게 그리고 수선에 평행하게 연장하는 가상선이다.
축선 주위에서의 운동들은 롤, 피치 및 요 (yaw) 로서 공지되어 있다. 피치는 해양 선박의 측방향 (좌/우) 축선에 대한 해양 선박의 회전이다. 롤은 해양 선박의 길이방향 (전/후) 축선에 대한 해양 선박의 회전이다. 이러한 축선에 대한 법선으로부터의 오프셋 또는 편향이 경사 또는 기울기로서 또한 언급된다. 기울기는 항해, 선회 또는 다른 크루 작용들 시에 풍압에 의해 야기되는 바와 같은 의도적인 또는 예상되는 오프셋을 나타낸다. 경사는 홍수, 전투 피해, 움직이는 화물 등에 의해 야기되는 바와 같은 일반적으로 의도적이지 않거나 예상되지 않은 오프셋을 나타낸다. 요는 해양 선박의 수직 축선에 대한 해양 선박의 회전이다. 이러한 축선에 대한 법선으로부터의 오프셋 또는 편향은 편향으로 불린다.
이하에서, 본 발명은 대표적이고 개략적인 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 해양 선박용 극저온 탱크 배열체를 나타낸다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 따른 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박을 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 해양 선박용 극저온 탱크 배열체를 나타낸다.
도 1 에는 본 발명의 실시형태에 따른 극저온 탱크 배열체 (10) 또는 탱크가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 중 상측 도면은 탱크 배열체의 측면도를 도시하고 하측 도면은 탱크 배열체의 단면도를 도시한다. 탱크 배열체는 탱크 보디 (12) 를 포함한다. 탱크 보디 (12) 에는 탱크 보디를 전체적으로 둘러싸는 절연체 (14) 가 제공되어 있지만, 상기 절연체 (14) 는 명료성을 위해 여기에서는 단지 부분적으로만 도시되어 있다. 탱크는 내부 공간, 즉 액화 형태의 가스를 저장하기 위한 저장 공간 (16) 을 구비한다. 가스, 예를 들어 액화 천연 가스는 상당히 낮은 온도로, 통상적으로는 극저온 조건들로서 개시되어 있는 약 -162℃ 의 온도로 탱크 내에 저장된다. 통상적으로, 가스는, 가스의 일부가 탱크의 저부에서 이른바 액화 가스 공간을 차지하는 액화 가스로 존재하고 또한 일부가 상부, 즉 저장 공간에서 액화 가스의 표면 위의 탱크의 얼리지 공간 (ullage space) 에서 기체형 가스로서 존재하도록, 탱크를 충전한다.
도 1 의 실시형태의 탱크는 원통형 베이스 부분 (12.1) 과 돔형 단부들 (12.2) 을 구비하고, 이는 그 자체로 압력 용기들에 대한 통상적인 구조이다. 여기에는 실제로 극저온 탱크 배열체에 관련된 모든 세부 사항들이 도시되는 것이 아니라, 본 발명을 이해하는데 중요한 특징들만이 도시되어 있다는 것을 이해해야 한다.
탱크 보디는 세장형 형태이고 또한 탱크 보디는 돔형 단부들 (12.2) 을 통해 연장하는 길이방향 축선 (18) 을 가진다. 도 1 에서는, 길이방향 축선이 또한 중심 길이방향 축선이다. 탱크 보디 (12) 는 길이 방향으로 두 개의 절반부들, 즉 탱크 보디의 지지 레그들 (20) 이 배치되는 제 1 절반부 (12') 및 제 1 절반부 (12') 의 맞은편에 있는 제 2 절반부 (12") 를 구비하는 것으로 이해될 수도 있다. 여기에서, 절반부들은, 절반부들이 지지 레그들 상의 수평 평면 상에 위치될 때에 탱크 보디 (12) 의 중심 축선을 통해 연장하는 수평 평면에 의해 분리되도록, 탱크의 180°부분들을 의미한다. 절반부들의 외부 표면은 탱크 보디 (12) 의 두 개의 대향 표면들 (22', 22") 을 형성한다. 탱크 보디 (12) 의 상부 부분은 탱크 보디의 제 2 절반부 상에 있다.
탱크 배열체 (10) 에는 탱크의 얼리지 공간과 유동 연결되어 배치되는 안전 밸브 배열체 (24) 가 제공되어 있다. 안전 밸브 배열체 (25) 는 적어도 하나의 압력 완화 밸브 (26) 를 차례로 포함한다. 특히, 도 1 의 실시형태에는, 두 개의 평행한 압력 완화 밸브들 (26) 이 배치되어 있다. 예를 들어, 단 하나의 압력 완화 밸브가 배치되는 것이 상정 가능하지만, 두 개의 평행한 밸브들이 가외성을 개선하기 위해 배치되어 있다. 압력 완화 밸브는, 다른 하나의 완화 밸브가 사용되는 동안 하나의 완화 밸브가 용이하게 제공 또는 교체되는 두 개의 밸브들 (27) 사이에 배치될 수도 있다.
압력 완화 밸브 (26) 는 가스 압력이 압력 완화 밸브 (26) 에 직접적으로 영향을 미치도록 탱크 보디 (12) 의 저장 공간 (16) 에 직접적으로 연결된다. 이는 압력 완화 밸브 (26) 가 탱크 공간의 얼리지 공간으로부터 주위 공기와 같은 더 낮은 압력을 갖는 위치로의 유동 연통부를 개방함으로써 압력이 미리 정해진 압력 레벨을 초과하는 경우에 탱크 공간의 압력을 완화시키도록 배치되는 것을 의미한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 압력 완화 밸브 (26) 는 원통형 베이스 부분 (12.1) 의 단부들에의 탱크 보디 (12) 의 두 개의 위치들 (24', 24") 에 직접적으로 연결된다. 유동 연결부들 (24', 24") 의 정확한 지점, 즉 유동 연통부가 탱크의 저장 공간 (16) 으로 개방하는 위치는, 탱크 보디가 그의 의도된 작동 위치에 대해 수평하게 배치되는 때에, 탱크 보디 (12) 의 상측 내부 표면 (22) 의 근방에 배치된다. 추가적으로, 유동 연통부가 탱크의 저장 공간 (16) 으로 개방하는 위치들이 서로 거리를 두고 있는 것이 유리하다.
완화 밸브는 도관들 (28), 예컨대 파이프들에 의해 탱크 보디 (12) 의 저장 공간 (16) 에 연결된다. 따라서, 배열체는, 일 단부에서 압력 완화 밸브 (26) 에 연결되고 또한 분기 지점 (30) 을 구비하는 도관과, 탱크의 두 개의 별개의 위치들 (24', 24") 에 직접적으로 연결되는, 즉 두 개의 별개의 위치들 (24', 24") 로의 연속적인 유동 연결부를 구비하는 두 개의 분기 도관들 (32', 32") 을 포함한다. 여기에서, 분기 도관들 (32', 32") 은 탱크 공간의 외측에 배치되고, 도관들의 단부에는 탱크 보디의 단부들 근방의 두 개의 별개의 위치들에 리드-스루 (lead-through) 가 제공되어 있다. 일반적으로, 두 개의 위치들은 탱크 표면 (22') 의 대향 단부들에 있다. 분기 도관들은 분기 지점 (30) 으로부터 연결 지점 (24', 24") 으로 연장하는 때에 탱크의 표면에 점진적으로 근접하도록 배치된다. 즉, 도관들은 탱크의 표면에 대하여 각을 이루고 있다.
위치들을 표면 (22') 의 상부 (21) 에 제공하는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 탱크를 거의 가득 충전하고 또한 액체 가스 표면 위의 공간으로부터 압력 밸브로의 연통부가 여전히 개방되도록 하는 것이 가능해진다. 탱크 보디 (12) 의 표면 (22') 의 상부는, 탱크가 지지 레그들 (20) 상의 수평 평면 상에 위치되었을 때에, 탱크 보디 (12) 의 중심 축선 (18) 을 통해 연장하는 수평 평면으로부터 가능한 가장 먼 수직 거리를 갖는 위치에 있다. 분기 지점 (30) 은 탱크 보디의 표면의 상부로부터 거리 (d) 를 두어 배치된다. 이러한 방식으로, 탱크의 위치는 탱크의 일 단부가 다른 단부보다 더 낮아지도록 수평 위치로부터 편향될 지라도, 압력 완화 밸브는 여전히 연결부들 (24', 24") 을 통해 두 개의 위치들 중 적어도 하나에 직접적으로 연결된 채로, 즉 두 개의 위치들 중 적어도 하나와 직접 연결된 채로 유지될 것이다.
이러한 방식으로, 탱크의 가스 충전된 얼리지 공간은 압력 완화 밸브와 연속적으로 그리고 직접적으로 연결되어 있을 것이고, 심지어 연결부들 중 하나가 액화 가스의 표면 아래에 있는 경사진 위치의 경우에도, 연결부들 중 다른 하나는 가스가 압력 완화 밸브로 유동하도록 여전히 클리어 (clear) 인 채로 유지될 것이다. 얼리지 공간으로의 연결부들 (24' 및 24") 은, 탱크가 경사지는 때에, 액화 가스의 표면과 연결부 사이의 가능한 최대의 가스상 마진 (margin) 을 제공하기 위해 위치되도록 배치된다.
도 2 에서는, 본 발명의 실시형태에 따른 극저온 탱크 배열체가 제공된 해양 선박 (100) 이 도시되어 있다. 극저온 탱크 배열체 (10) 는 도 1 에 도시된 것과 유사하다. 전술한 바와 같이, 탱크 보디 (12) 는 길이방향 축선 (18) 을 갖는 세장형 형태이다. 세장형 형태는 탱크가 길이와 같은 일 방향으로의 제 1 치수를 가진다는 것을 의미하고, 상기 제 1 치수는 제 2 치수
Figure pct00002
의 값보다 더 크고, 여기서 A 는 제 1 치수의 방향에 수직하는 단면적이고, P 는 단면적의 유압 직경 (hydraulic diameter) 에 상응하는 단면적의 단면 페리미터이다.
도 2 의 실시형태에서, 탱크 보디는 탱크 보디의 길이방향 축선 (18) 이 선박의 수직 축선 주위에서 선박의 길이방향 축선에 대하여 각을 이루어 해양 선박 내에 있도록, 탱크 배열체는 선박 (100) 에 배치된다. 특히, 여기서 탱크 보디는 탱크 보디의 길이방향 축선이 선박의 길이방향 축선에 대하여 횡단하도록 그리고 선박의 수직 축선과 직각 (약 90°) 을 이루도록 수직 해양 선박으로 배치된다. 이는 롤 각의 효과가 안전 밸브 배열체의 작동에 대해 최대가 되는 특정한 실시형태이다. 하지만, 탱크 보디는 탱크 보디의 길이방향 축선 (18) 이 선박의 길이방향 축선에 대해 평행하도록 해양 선박 내에 있도록 탱크 배열체가 선박 (100) 으로 배치될지라도, 해당 현상은 선박의 피치 또는 트림 각도에 대하여 존재한다.
도 2 에서는, 해양 선박 (100) 이 롤 각 (α) 으로 기울어진다. 도 2 로부터 볼 수 있는 바와 같이, 안전 밸브 배열체 (24) 는 압력 완화 밸브 (26) 로부터 탱크로의 두 개의 유동 연결부들 (24', 24") 을 포함한다. 유동 연결부들 (24', 24") 은 상기 두 개의 유동 연결부들 중 적어도 하나가 액체 가스 표면 (15) 위의 공간과 연결된 채로 유지되는 탱크 보디의 표면 (22') 내의 위치에 있도록 배치되고, 상기 공간은 탱크의 얼리지 공간으로서 또한 불린다. 여기에서 도시된 실시형태에서는, 유동 연통부가 탱크에 대하여 분기 지점 (30) 과 얼리지 공간 (16') 내로 개방하는 연결부들 (24', 24") 의 위치들을 구성하여, 이를 특히 탱크가 액체 연료로 98% 이하로 충전되고 또한 탱크의 수평 위치로부터 22.5°이하로 기울어지는 때의 상황에 적용한다. 최대 충전 레벨은 저장 공간과 허용된 경사 각도에 관한 연결부들의 위치들과 거리 (d) 를 선택함으로써 결정된다.
분기 지점 (30) 은 탱크 보디의 표면의 상부로부터 거리 (d) 를 두어 배치된다. 거리 (d) 는 이하의 식에 의해 결정된다.
Figure pct00003
여기서,
d = 탱크 보디의 표면으로부터 분기 지점까지의 거리,
α= 탱크 보디의 최대 설계 경사 (listing) 각도 (여기에서는, 용기 (100) 의 경사 각도에 해당함) 및
L = 제 1 분기 도관의 클리어 유동 연결부의 위치로부터 분기 지점까지의 길이방향 거리.
도 3 에서는, 본 발명의 다른 실시형태가 도시되어 있다. 도 3 에서는, 탱크 배열체의 측면도가 개략적으로 도시되어 있다. 탱크 배열체는 탱크 보디 (12) 를 포함한다. 탱크 보디 (12) 에는 탱크 보디를 전체적으로 둘러싸는 절연체 (14) 가 제공되어 있지만, 상기 절연체 (14) 는 명료성을 위해 여기에서는 단지 부분적으로만 도시되어 있다. 탱크는 내부 공간, 즉 액화 형태의 가스를 저장하기 위한 저장 공간 (16) 을 구비한다. 가스, 예를 들어 액화 천연 가스는 상당히 낮은 온도로, 통상적으로 극저온 조건으로서 기재되어 있는 약 -162°의 온도로 탱크 내에 저장된다. 통상적으로, 가스는, 가스의 일부가 탱크의 저부에서 이른바 액화 가스 공간을 차지하는 액화 가스로서 존재하고 또한 일부가 상부, 즉 저장 공간에서 액화 가스의 표면 (15) 위의 탱크의 얼리지 공간 (16) 에서 기체형 가스로서 존재하도록, 탱크를 충전한다.
도 1 의 실시형태의 탱크는 원통형 베이스 부분 (12.1) 과 돔형 단부들 (12.2) 을 구비하고, 이는 그 자체로 압력 용기들에 대한 통상적인 구조이다. 여기에는 실제로 극저온 탱크 배열체에 관련된 모든 세부 사항들이 도시되는 것이 아니라, 본 발명을 이해하는데 중요한 특징들만이 도시되어 있다는 것이 이해되어야 한다.
탱크 배열체 (10) 에는 탱크의 얼리지 공간 (16') 과 유동 연결되어 배치된 안전 밸브 배열체 (24) 가 제공되어 있다. 안전 밸브 배열체 (25) 는 적어도 하나의 압력 완화 밸브 (26) 를 차례로 포함한다. 특히, 도 1 의 실시형태에는, 두 개의 평행한 압력 완화 밸브들 (26) 이 배치되어 있다.
압력 완화 밸브 (26) 는 가스 압력이 압력 완화 밸브 (26) 에 직접적으로 영향을 미치도록 탱크 보디 (12) 의 저장 공간 (16) 에 직접적으로 연결된다. 도 3 에서 도시된 바와 같이, 압력 완화 밸브 (26) 는 탱크 보디 (12) 의 두 개의 위치들 (24', 24") 에 직접적으로 연결된다. 유동 연결부 (24', 24") 의 정확한 지점을 의미하는 위치, 즉 유동 연결부가 탱크의 저장 공간 (16) 으로 개방하는 위치는 탱크 보디 (12) 의 동일한 표면 (22) 의 근방에 배치된다.
압력 완화 밸브는 도관들 (28), 예컨대 파이프들에 의해 탱크 보디 (12) 의 저장 공간 (16) 에 연결된다. 여기에서, 배열체는, 일 단부에서 압력 완화 밸브 (26) 에 연결되고 또한 분기 지점 (30) 을 구비하는 도관 (28) 과, 탱크의 두 개의 별개의 위치들 (24', 24") 에 직접적으로 연결되는, 즉 상기 두 개의 별개의 위치들 (24', 24") 로의 연속적인 유동 연결부를 구비하는 두 개의 분기 도관들 (32', 32") 을 포함한다. 여기에서, 분기 도관들 (32', 32") 은 탱크의 단부들을 향하여 탱크의 길이방향 축선 (18) 의 방향으로 연장하는 탱크 공간 내측에 배치된다. 바람직하게는, 분기 도관들 (32', 32") 은 탱크의 상측 표면 근방에서 그리고 길이 방향으로 탱크의 단부들 근방에서 탱크를 향하여 개방한다. 분기 도관들에는 탱크 보디의 길이방향 중심부 근방의, 즉 탱크의 중심부 내의 일 위치에 공통 리드-스루가 제공되어 있다. 일반적으로 두 개의 위치들은 탱크 표면 (22') 의 대향 단부들에 있다. 분기 도관들 (32', 32") 은, 도 1 과 관련하여 개시된 바와 같이, 탱크의 표면으로부터 멀리, 또는 도면에서는 상방으로, 분기 지점 (30) 까지 거리 (d) 만큼 연장한다.
추가적으로, 저장 공간의 상부에 분기 파이프들을 제공하는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 탱크를 거의 가득 충전하는 것이 가능해지고, 또한 액체 가스 표면 위의 공간으로부터 완화 밸브로의 연통부가 여전히 개방되도록 하는 것이 가능해진다.
분기 지점 (30) 은 탱크 보디의 표면의 상부로부터 거리 (d) 를 두어 배치된다. 이러한 방식으로, 탱크의 일 단부가 다른 단부보다 더 낮아지도록 탱크의 위치가 수평 위치로부터 편향될 지라도, 압력 완화 밸브는 연결부들 (24', 24") 을 통해 두 개의 위치들 중 적어도 하나에 직접적으로 연결된 채로, 즉 두 개의 위치들 중 적어도 하나와 직접 연결된 채로 유지될 것이다. 이러한 방식으로, 탱크의 가스 충전된 얼리지 공간 (16') 은 압력 완화 밸브와 연속적으로 그리고 직접적으로 연결되어 있을 것이고, 심지어 연결부들 중 하나가 액화 가스의 표면 아래에 있는 경사진 위치의 경우에도, 연결부들 중 다른 하나는 가스가 압력 완화 밸브로 유동하도록 여전히 클리어인 채로 유지될 것이다. 얼리지 공간으로의 연결부들 (24' 및 24") 은, 탱크가 경사지는 때에, 액화 가스의 표면과 연결부 사이의 가능한 최대의 가스상 마진을 제공하기 위해 위치되도록 배치된다.
다른 측면들에서, 도 3 에 도시된 배열체는 도 1 에 도시된 것에 상응한다.
본 발명이 현재 가장 바람직한 실시형태들인 것으로 간주되는 것과 관련하여 예로서 본 명세서에서 기재되었지만, 본 발명이 개시된 실시형태들에 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구 범위에서 개시된 바와 같이, 특징들의 여러 조합들 또는 수정들과, 본 발명의 범위 내에 포함된 몇몇 다른 적용들을 커버하도록 되어 있다는 것이 이해되어야 한다. 임의의 실시형태와 관련하여 전술된 세부 사항들은 이러한 조합이 기술적으로 실현 가능할 때에 다른 실시형태와 관련하여 사용될 수도 있다. 특히, 탱크의 형상은 상이할 수도 있다.

Claims (12)

  1. 극저온 탱크 배열체 (10; cryogenic tank arrangement) 로서,
    액화 가스를 저장하기 위한 저장 공간 (16) 을 둘러싸는 탱크 보디 (12), 및 상기 탱크 보디 (12) 의 상기 저장 공간 (16) 과 유동 연결되어 배치되는 적어도 하나의 가스 압력 완화 밸브 (26) 를 포함하는 안전 밸브 배열체 (25) 를 구비하고,
    상기 안전 밸브 배열체 (25) 는, 일 단부에서 적어도 하나의 상기 압력 완화 밸브 (26) 에 연결되고 타 단부에서 분기 지점 (30) 을 구비하는 도관 (28) 과, 상기 탱크 보디 (12) 의 상기 저장 공간 (16) 에서 두 개의 별개의 위치들 (24', 24") 과 연속적으로 유동 연결되어 있는 적어도 두 개의 분기 도관들 (32', 32") 을 구비하고,
    상기 분기 지점 (30) 은 탱크 보디 (12) 의 표면으로부터 거리를 두어 연장하도록 배치되는, 극저온 탱크 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안전 밸브 배열체 (25) 의 상기 적어도 두 개의 분기 도관들 (30) 은, 상기 탱크 보디 (12) 의 동일 표면 상에서 상기 저장 공간 (16) 으로 개방하도록 적어도 두 개의 위치들 (24', 24") 에 연결되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안전 밸브 배열체 (25) 의 상기 적어도 두 개의 분기 도관들 (30) 은, 상기 탱크가 수평하게 위치되는 때에, 상기 탱크 보디 (12) 의 중심 축선 (18) 을 통해 연장하는 수평 평면으로부터 가능한 가장 긴 수직 거리를 갖는 적어도 두 개의 위치들 (24', 24") 에서 상기 저장 공간 (16) 으로 개방하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안전 밸브 배열체 (25) 의 상기 적어도 두 개의 분기 도관들 (30) 은, 상기 탱크 보디 (12) 의 두 개의 대향 단부들에서 상기 저장 공간 (16) 으로 개방하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분기 도관들 (32', 32") 은 탱크의 외측에 배치되고 또한, 상기 분기 지점 (30) 으로부터 연결 지점 (24', 24") 으로 연장하는 때에, 상기 탱크의 표면에 점진적으로 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 분기 도관들 (32', 32") 은 탱크의 내측에 배치되고 또한 상기 탱크 보디 (12) 의 벽과 평행하게 그리고 상기 탱크 보디 (12) 의 벽 부근에 배치되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기 지점 (30) 은 탱크 보디의 표면으로부터 거리를 두어 연장하도록 배치되고, 상기 거리는 이하의 식에 의해 결정되며,
    Figure pct00004

    여기서,
    d = 유동 연통부의 위치에서 상기 분기 지점까지의 거리,
    α= 상기 탱크 보디의 최대 설계 경사 (listing) 각도, 및
    L = 제 1 분기 도관의 클리어 유동 연결부의 위치로부터 상기 분기 지점까지의 길이방향 거리인 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체.
  8. 액화 형태의 연료를 저장하기 위한 극저온 탱크 배열체 (10) 를 구비하는 해양 선박 (100) 으로서,
    상기 극저온 탱크 배열체 (10) 는 액화 가스를 저장하기 위한 저장 공간 (16) 을 둘러싸는 탱크 보디 (12) 와, 상기 탱크 보디 (12) 의 상기 저장 공간 (16) 과 유동 연결되어 배치되는 적어도 하나의 가스 압력 완화 밸브 (26) 를 포함하는 안전 밸브 배열체 (25) 를 구비하고,
    상기 안전 밸브 배열체 (25) 는, 일 단부에서 적어도 하나의 상기 압력 완화 밸브 (26) 에 연결되고 타 단부에서 분기 지점 (30) 을 구비하는 도관 (28) 과, 상기 탱크 보디 (12) 의 상기 저장 공간 (16) 에서 두 개의 별개의 위치들 (24', 24") 과 연속적으로 유동 연결되어 있는 적어도 두 개의 분기 도관들 (32', 32") 을 구비하고,
    상기 분기 지점 (30) 은 탱크 보디 (12) 의 표면으로부터 거리를 두어 연장하도록 배치되는, 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탱크 보디 (12) 는 길이방향 축선을 가지는 세장형 형태 (elongated form) 이고, 상기 탱크 보디 (12) 는 상기 탱크 보디의 길이방향 축선이 상기 해양 선박의 길이방향 축선에 평행하도록 상기 해양 선박 (100) 으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 탱크 보디 (12) 는 길이방향 축선을 가지는 세장형 형태이고, 상기 탱크 보디 (12) 는 상기 탱크 보디의 길이방향 축선이 상기 해양 선박의 수직 축선 주위에서 상기 해양 선박의 길이방향 축선에 관하여 각을 이루도록 상기 해양 선박 (100) 으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 탱크 보디 (12) 는 상기 탱크 보디의 길이방향 축선이 상기 해양 선박의 상기 길이방향 축선에 관하여 횡단하도록 상기 해양 선박 (100) 으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 극저온 탱크 배열체 (10) 는 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 극저온 탱크 배열체 (10) 인 것을 특징으로 하는, 극저온 탱크 배열체를 구비하는 해양 선박.
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