KR20170034050A - 슬로싱 방지 화물창 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬로싱 방지 화물창 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화물창의 내벽 구조가 운항 상황에 따라 자유롭게 변경될 수 있도록 하여 슬로싱 현상으로 인한 화물창 내벽의 손상을 방지하고, 화물창 적재 공간을 상대적으로 확장할 수 있어 적재량을 증대시킬 수 있는 슬로싱 방지 화물창 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 화물창 벽체; 상기 화물창 벽체의 일면에 구비되어 국부적으로 팽창 가능하도록 구성되는 가변형 슬로싱 방지수단; 및 상기 화물창 벽체에 상기 가변형 슬로싱 방지수단을 결합시키는 결합수단;을 포함하는 슬로싱 방지 화물창 구조가 제공된다.

Description

슬로싱 방지 화물창 구조{CARGO STRUCTURE CAPABLE OF PREVENTING SLOSHING}
본 발명은 슬로싱 방지 화물창 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화물창의 내벽 구조가 운항 상황에 따라 자유롭게 변경될 수 있도록 하여 슬로싱 현상으로 인한 화물창 내벽의 손상을 방지하고, 화물창 적재 공간을 상대적으로 확장할 수 있어 적재량을 증대시킬 수 있는 슬로싱 방지 화물창 구조에 관한 것이다.
일반적으로 천연가스는 대기압에서 영하 163℃의 온도에 이르게 되면 액체상태를 유지하므로, 단열기능을 가진 저장탱크에 액체상태로 저장할 수 있다. 극저온(약 -163℃ 정도)의 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)를 화물창(Cargo Tank) 내에 저장하여 운반하는 액화천연가스운반선에서는 극저온에 의한 선체의 취성(脆性) 파괴 등을 우려하여 특수구조로 된 화물창을 설치하여야 하며, 이러한 특수구조는 선체 또는 화물창의 구조재로 극저온의 액화천연가스와 열의 이동을 차단시키기 위한 구조로서, 선체의 구조재 내부에 내저온성이 강한 방벽과 이러한 방벽 사이에 단열재를 매개하는 이른바, 멤브레인(Membrane) 방식이 많이 사용된다.
상기 멤브레인 방식의 저장탱크 단열구조는 열전달을 효과적으로 차단하는 재료와 액화천연가스 밀봉기능을 가지는 금속패널로 구성되며 금속패널을 구성하는 금속재료는 저온취성에 강한 재질이 사용되며, 금속패널은 액화천연가스를 저장탱크내에 주입시 또는 제거시 발생하는 온도와 하중의 변화에 대응하여 팽창 및 수축을 할 수 있도록 설계 및 제작된다.
현재, 상업적으로 적용되고 있는 단열방법은 외부 단열방법과 내부 단열방법이 있으며, 내부 단열방법은 용기 외함의 온도를 외기온도와 유사하게 제어할 수 있으므로, 저온용 소재의 적용과 같은 소재 사용에 제약이 없는 장점이 있다.
이와 같은 내부 단열방법에는 미국의 맥도널 더글라스사의 중간방벽구조를 기초로 2중방벽 구조를 가지는 프랑스 지티티(GTT)사의 멤브레인형 단열시스템이 알려져 있다. 그러나 해상에서 운용되는 액화천연가스운반선(LNGC) 또는 한 곳에 정박되어 운용되는 부유식액화천연가스저장기화설비(FSRU: Floating Storage Regasfication Unit)와 같은 해상구조물은 해상 상태 즉, 파도나 해풍에 의해 전체 구조물이 동요를 받게 되며, 이러한 구조물 자체의 동요에 의해서 상기 화물창 내에 보관된 액화천연가스가 함께 유동하게 된다. 이때, 유동하는 액화천연가스는 상기 화물창의 내부를 강타하게 되는데, 이러한 현상을 슬로싱으로 인한 충격력(Sloshing Impact)이라고 한다.
이러한 슬로싱으로 인한 화물창 내부 손상가능성은 상기 화물창의 크기가 커질수록 높아지는 경향이 있어, 따라서 이러한 화물창의 크기를 대형으로 결정하는 데 많은 제약으로 작용된다. 특히 특정해역에서 장기간 정박하여 운용되는 부유식 액화천연가스저장 기화설비의 경우 및 해상환경이 나쁜 지역을 운항하는 액화천연가스운반선의 경우에는 이러한 슬러싱으로 인한 제약이 매우 중요한 설계 인자가 되고 있다.
따라서, 액화천연가스를 저장하고 운용하는 액화천연가스운반선 또는 부유식액화천연가스 저장기화설비의 대형 화물창에 적용할 수 있는 액화천연가스 슬러싱 감소 기능을 갖는 화물창에 대한 필요성이 요구된다.
도 1은 종래 일 실시 형태에 따른 화물창의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 2는 종래 다른 실시 형태에 따른 화물창의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
종래에는 상기와 같은 화물창 내의 슬로싱을 억제하기 위하여, 저장탱크의 전면상부 및 측면상부에 일정 기울기를 구비하는 챔퍼를 형성하는 방법(도 1 참조), 및 저장탱크 벽에 격벽을 설치하는 방법(도 2 참조) 등이 있으나, 이와 같은 종래의 방법들은 화물창 내의 특정부분에 대한 구조를 변형하거나, 별도의 구조물을 더 설치한 것으로, 이로 인한 슬로싱 감소는 부분적으로 그 효과가 나타나고 있을 뿐, 전반적인 슬로싱 감소기능을 구비하지는 못하고, 챔퍼나 격벽 구성으로 인한 화물 적재량 감소, 격벽 제작으로 인한 단가의 상승의 문제점이 있으며, 나아가 이러한 구조는 획일적이어서 운항 환경에 따라 능동적으로 대처하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0090215호(2013.08.13) 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0037635호(2009.04.16) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0090364호(2010.08.16)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 화물창의 내벽 구조가 운항 상황에 따라 자유롭게 변경될 수 있도록 하여 슬로싱 현상으로 인한 화물창 내벽의 손상을 방지하고, 화물창 적재 공간을 상대적으로 확장할 수 있어 적재량을 증대시킬 수 있는 슬로싱 방지 화물창 구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화물창 벽체; 상기 화물창 벽체의 일면에 구비되어 국부적으로 팽창 가능하도록 구성되는 가변형 슬로싱 방지수단; 및 상기 화물창 벽체에 상기 가변형 슬로싱 방지수단을 결합시키는 결합수단;을 포함하는 슬로싱 방지 화물창 구조가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 화물창 벽체는 내부 선각, 및 상기 내부 선각에 적층 구비되는 단열층을 포함하며, 상기 결합수단은 격자형 프레임과, 상기 격자형 프레임에 일정 간격을 갖고 설치되고, 상기 화물창 벽체를 관통하여 형성되는 고정 바디, 및 상기 고정 바디의 일단부에 형성되고 상기 가변형 슬로싱 방지수단에 고정되는 헤드를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고정 바디는 관형 부재로 이루어지고, 상기 공기 공급 라인이 상기 관형 부재의 중공부를 통해 상기 가변형 슬로싱 방지수단으로 안내되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 단열층은 인바 멤브레인이 개재되는 둘 이상의 층으로 이루어지고, 상기 가변형 슬로싱 방지수단은 소정 두께를 갖고 형성되고 연성 재질로 이루어지며 내부에 복수의 공기주머니를 갖도록 구성되는 가변체와, 상기 가변체의 공기주머니에 선택적으로 공기를 제공하도록 구성되는 복수의 공기 공급 라인과, 상기 공급 라인으로 공기를 공급하기 위한 에어 펌프; 및 상기 에어 펌프를 제어하여 상기 복수의 공기 공급 라인으로 공급되는 공기의 선택적 공급 및 유량을 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가변체는 베이스층, 및 상기 베이스층에 결합되고 멜라닌 수지 또는 폴리디메틸실록산 고분자 물질로 이루어지며 주입되는 공기에 의해 팽창 및 수축하는 가변층을 포함하며, 상기 공기 공급 라인은 상기 에어펌프로부터의 공기를 공급하기 위한 메인 유로 라인, 및 상기 메인 유로 라인에 연통되고 상기 공기주머니 각각 또는 소정 개수의 공기주머니로 이루어지는 각 그룹으로 공기를 공급하기 위한 서브 유로 라인을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 슬로싱 방지 화물창 구조는, 화물창 벽체의 일면에 구비되고, 베이스층과, 베이스층에 결합되고 멜라닌 수지 또는 폴리디메틸실록산 고분자 물질로 이루어져 주입되는 공기에 의해 팽창 및 수축이 가능한 가변층을 포함하는 가변형 슬로싱 방지수단을 구비하고, 상기 가변층은 주입되는 공기에 따라 국부적으로 팽창되도록 한다.
본 발명의 슬로싱 방지 화물창 구조에 따르면, 화물창의 내벽 구조가 운항 상황에 따라 자유롭게 변경될 수 있도록 하여 슬로싱 현상으로 인한 화물창 내벽의 손상을 방지하고, 챔퍼 등 불필요한 구조물을 제거함으로써 화물창 적재 공간을 상대적으로 확장할 수 있어 적재량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 일 실시 형태에 따른 화물창의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 종래 다른 실시 형태에 따른 화물창의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조의 단면 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조를 화물창 벽체와 가변형 슬로싱 방지수단의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조에서 가변형 슬로싱 방지수단의 동작 전후를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조에서 슬로싱 방지 화물창 구조에서 운항 시 적재 수심에 따른 가변형 슬로싱 방지수단의 형상 변경 위치의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 종래 챔퍼를 갖는 화물창 구조에 대하여 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조의 작용효과를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조는 예를 들면 액화천연가스를 저장하고 운용하는 액화천연가스운반선 또는 부유식 액화천연가스 저장기화설비의 대형 화물창 등과 같이 유체를 저장하는 저장탱크나 화물창에 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조는 화물창의 내벽 구조가 운항 상황에 따라 자유롭게 변경될 수 있도록 하여 슬로싱 현상으로 인한 화물창 내벽의 손상을 방지하고, 챔퍼 등 불필요한 구조물을 제거함으로써 화물창 적재 공간을 상대적으로 확장할 수 있어 적재량을 증대시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조의 단면 구성을 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조를 화물창 벽체와 가변형 슬로싱 방지수단의 결합 구성을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 화물창 벽체(100), 상기 화물창 벽체(100)의 일면에 구비되어 선택적으로 팽창 가능하도록 구성되는 가변형 슬로싱 방지수단(200) 및 상기 화물창 벽체(100)에 상기 가변형 슬로싱 방지수단(200)을 결합시키는 결합수단을 포함한다.
상기 화물창 벽체(100)는 내부 선각(110)과, 상기 내부 선각(110)에 적층 구비되는 단열층(120)을 포함하며, 상기 단열층(120)은 둘 이상의 층으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 둘 이상의 상기 단열층(120) 사이에는 인바(Invar) 멤브레인(130)이 개재되어 구성될 수 있다.
상기 가변형 슬로싱 방지수단(200)은 소정 두께를 갖고 형성되고 연성 재질로 이루어지며, 내부에 복수의 공기주머니(211)를 갖고 구성되는 가변체(210), 상기 가변체(210)의 공기주머니(211)에 선택적으로 공기를 제공하도록 구성되는 복수의 공기 공급 라인(미도시), 상기 공급 라인으로 공기를 공급하기 위한 에어 펌프(220) 및 상기 에어 펌프(220)를 제어하여 상기 복수의 공기 공급 라인으로 공급되는 공기의 선택적 공급 및 유량을 조절하는 제어부(미도시)를 포함한다.
상기 가변체(210)는 팽창되지 않는 재질로 이루어지는 강성의 베이스층, 및 상기 베이스층에 결합되고 멜라닌 수지 또는 폴리디메틸실록산 고분자 물질(실리콘)과 같은 연성 재질로 이루어지며 주입되는 공기에 의해 팽창 및 수축하는 가변층을 포함한다.
여기에서, 상기 공기주머니(211)는 가변층에 형성되어 가변체에 대하여 전체적으로 길이방향으로 볼 때 비대칭되게 배열되는 것이다.
상기 공기 공급 라인은 에어펌프(220)로부터의 공기를 공급하기 위한 메인 유로 라인(221), 및 상기 메인 유로 라인(221)에 연통되고 상기 공기주머니(211) 각각 및/또는 소정 개수의 공기주머니(211)로 이루어지는 각 그룹으로 공기를 공급하기 위한 서브 유로 라인(미도시)을 포함한다. 도 4에서는 도면의 간략화를 위하여 하나의 공기 공급 라인을 나타내고 있다.
상기 제어부는 작업자의 조작에 따라 소정 에어펌프를 작동시켜 해당 영역에서의 공기주머니가 팽창되도록 에어펌프를 제어한다.
상기 결합수단(300)은 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 일정 간격을 갖고 형성되는 격자형 프레임(310)과, 상기 격자형 프레임(310)의 모서리부에 설치되고, 화물창 벽체(100)를 관통하여 형성되는 고정 바디(320), 및 상기 고정 바디(310)의 일단부에 형성되고 상기 가변형 슬로싱 방지수단(200) 내에 고정되는 헤드를 포함한다.
상기 결합수단(300)의 고정 바디(320)는 관형 부재로 이루어지고, 상기 관형 부재의 중공부를 통해 상기 공기 공급 라인이 가변형 슬로싱 방지수단(200)으로 안내된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조의 작용 효과를 도 6 내지 도 9을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조에서 가변형 슬로싱 방지수단의 동작 전후를 설명하기 위한 개념도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조에서 슬로싱 방지 화물창 구조에서 운항 시 적재 수심에 따른 가변형 슬로싱 방지수단의 형상 변경 위치의 예시를 나타낸 도면이다. 도 9는 종래 챔퍼를 갖는 화물창 구조에 대하여 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조의 작용효과를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조에서 슬로싱을 방지하기 위하여 도 6의 (a)와 같은 상태(화물창 내부 압력(P0) = 공기주머니 내부 압력(P1))에서 에어펌프(220)를 통해 해당 공기 주머니(211)에 공기를 주입하게 되면, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 공기주머니 내부 압력(P1)이 화물창 내부 압력(P0)보다 커져 팽창하게 된다.
이와 같이 팽창된 공기주머니에 의해 가변체(210)는 소정 위치에서 화물창 내측으로 돌출되는 형태를 갖고 되고, 이러한 돌출 구성은 격벽과 같은 작용효과로 자유 수면의 움직임을 억제하고, 자유 수면 억제에 따른 슬로싱 하중을 감소시키게 된다.
이러한 본 발명에서 가변형 슬로싱 가변수단의 가변체는 제어부의 제어를 통해 소정 위치에서 선택적으로 돌출 구조를 갖도록 할 수 있는데, 예를 들면 LNGC는 일반적으로 저장 유체 적재 시와 하적 시의 두 조건으로 운항되므로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 운항 시 적재수심에 따라 형상 변경 위치(돌출 위치)를 조절할 수 있게 되어 가변적이고 능동적인 슬로싱 대처가 가능하다.
또한, 본 발명은 일 예로 도 9에 도시된 바와 같이 챔퍼를 구성할 필요가 없어 챔퍼가 차지하는 영역만큼 화물창의 내부 공간을 확보할 수 있어 화물창의 내부 볼륨을 증가시키게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 슬로싱 방지 화물창 구조에 따르면, 화물창의 내벽 구조가 운항 상황에 따라 자유롭게 변경될 수 있도록 하여 슬로싱 현상으로 인한 화물창 내벽의 손상을 방지하고, 챔퍼 등 불필요한 구조물을 제거함으로써 화물창 적재 공간을 상대적으로 확장할 수 있어 적재량을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 슬로싱 방지 화물창 구조층 얼음 제거 장치는, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시 예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100: 화물창 벽체
110: 내부 선각
120: 단열층
130: 인바 멤브레인
200: 가변형 슬로싱 방지수단
210: 가변체
211: 공기주머니
220: 에어펌프
221: 메인 유로 라인
222: 서브 유로 라인
310: 격자형 프레임
320: 고정 바디

Claims (8)

  1. 화물창 벽체;
    상기 화물창 벽체의 일면에 구비되어 국부적으로 팽창 가능하도록 구성되는 가변형 슬로싱 방지수단; 및
    상기 화물창 벽체에 상기 가변형 슬로싱 방지수단을 결합시키는 결합수단을 포함하는,
    슬로싱 방지 화물창 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화물창 벽체는 내부 선각 및 상기 내부 선각에 적층 구비되는 단열층을 포함하며,
    상기 결합수단은, 격자형 프레임과, 상기 격자형 프레임에 일정 간격을 갖고 설치되고, 상기 화물창 벽체를 관통하여 형성되는 고정 바디 및 상기 고정 바디의 일단부에 형성되고 상기 가변형 슬로싱 방지수단에 고정되는 헤드를 포함하는,
    슬로싱 방지 화물창 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정 바디는 관형 부재로 이루어지고,
    공기 공급 라인이 상기 관형 부재의 중공부를 통해 상기 가변형 슬로싱 방지수단으로 안내되도록 구성되는,
    슬로싱 방지 화물창 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가변형 슬로싱 방지수단은,
    연성 재질로 이루어지며 내부에 복수의 공기주머니를 갖도록 구성되는 가변체와,
    상기 가변체의 공기주머니에 선택적으로 공기를 제공하도록 구성되는 복수의 공기 공급 라인과,
    상기 공기 공급 라인으로 공기를 공급하기 위한 에어 펌프를 포함하는,
    슬로싱 방지 화물창 구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가변형 슬로싱 방지수단은 상기 에어 펌프를 제어하는 제어부를 더 포함하여,
    상기 제어부가 상기 복수의 공기 공급 라인으로 공급되는 공기의 선택적 공급 및 유량을 조절함으로써,
    화물창의 화물 높이에 따라 팽창이 필요한 위치의 공기주머니를 필요한 크기만큼 팽창시킬 수 있는 것을 특징으로 하는,
    슬로싱 방지 화물창.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가변체는 베이스층 및
    상기 베이스층에 결합되고 멜라닌 수지 또는 폴리디메틸실록산 고분자 물질로 이루어지며 주입되는 공기에 의해 팽창 및 수축하는 가변층을 포함하는,
    슬로싱 방지 화물창.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 공기 공급 라인은,
    상기 에어펌프로부터의 공기를 공급하기 위한 메인 유로 라인 및
    상기 메인 유로 라인에 연통되고 상기 공기주머니 각각 또는 소정 개수의 공기주머니로 이루어지는 각 그룹으로 공기를 공급하기 위한 서브 유로 라인을 포함하는,
    슬로싱 방지 화물창 구조.
  8. 화물창 벽체의 일면에 구비되고,
    베이스층과, 베이스층에 결합되고 멜라닌 수지 또는 폴리디메틸실록산 고분자 물질로 이루어져 주입되는 공기에 의해 팽창 및 수축이 가능한 가변층을 포함하는 가변형 슬로싱 방지수단을 구비하고,
    상기 가변층은 주입되는 공기에 따라 국부적으로 팽창되도록 하는,
    슬로싱 방지 화물창 구조.
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KR20090037635A (ko) 2007-10-12 2009-04-16 삼성중공업 주식회사 슬로싱 저감을 위한 유체 탱크용 부유구
KR20100090364A (ko) 2009-02-06 2010-08-16 현대중공업 주식회사 슬로싱 억제용 부력캡이 설치된 액체화물 운반선 화물창
KR20130090215A (ko) 2012-02-03 2013-08-13 삼성중공업 주식회사 선박의 화물창

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