KR20170036178A - 펌프타워 및 이를 포함하는 화물창 - Google Patents

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Abstract

펌프타워 및 이를 포함하는 화물창이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프타워는 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프와, 화물창 외부로 액화 화물을 방출시키기 위한 방출파이프와, 비상시에 사용되는 응급파이프를 포함하고, 방출파이프와 응급파이프 중 어느 하나는 2개로 마련되고, 3개의 방출파이프와 응급파이프들 중 2개는 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고 나머지는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하여 3개의 파이프들은 삼각형 구도로 배치되고, 충전파이프는 화물창의 중앙을 향하는 방향인 전방으로 배치되는 하나의 파이프의 전방 또는 후방에 인접하여 위치한다.

Description

펌프타워 및 이를 포함하는 화물창{PUMP TOWER AND CARGO HAVING THE SAME}
본 발명은 펌프타워 및 이를 포함하는 화물창에 관한 것이다.
극저온의 액화 화물(예컨대 액화 화물(LNG))을 수송하는 선박은 액화 화물 저장을 위한 화물창 및 액화 화물 하역(荷役)을 위한 펌프타워를 구비한다. 예컨대, 액화천연가스(LNG)의 경우, 대략 -163℃의 극저온 상태로 액화되어 화물창에 저장된다. 화물창은 극저온으로 냉각된 액화 화물을 저장하므로, 극저온에 견딜 수 있는 재료로 제작되며, 열응력 및 열수축에 강하고, 열침입을 차단할 수 있는 인슐레이션 구조로 이루어진다. 화물창은 내측으로부터 외측 방향으로 1차방벽, 상부단열보드, 2차방벽 및 하부단열보드를 구비하고, 내부선체(Inner Hull)와 결합된 상태로 제공된다.
도 1은 종래의 펌프타워를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 펌프타워(10)는 통상적으로 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프(Filling Pipe)(P1), 화물창 외부로 액화 화물을 방출시키기 위한 2개의 방출파이프(Discharge Pipe)(P2), 비상시에 사용되는 응급파이프(Emergency Pipe)(P3) 및 이들 파이프(P1~P3)를 서로 연결시키는 연결부재(11)를 포함한다.
펌프타워(10)는 화물창의 선미 쪽 격벽(Bulkhead)에 가깝게 설치되고, 화물창 상부의 선미 쪽에 설치된 리퀴드돔 커버(15, Liquid Dome Cover)에 고정된 상태에서 화물창 바닥에 마련된 베이스서포트(Base Support)에 의해 지지된다. 방출파이프(P2)는 응급파이프(P3)에 비해 격벽 쪽에 형성된 단열방벽의 내벽에 가깝게 배치된다.
한편, 펌프타워(10)의 충전파이프(P1)는 다른 파이프(P2, P3)와 마찬가지로 화물창의 바닥 부위까지 내려오도록 설치되되, 입구가 형성된 상부가 방출파이프 (P2)에 가깝게 리퀴드돔 커버(15)에 고정된 상태에서 응급파이프(P3) 쪽으로 휘어져 있고, 나머지 부분이 수직 방향으로 응급파이프(P3)와 나란히 배치된 상태에서 화물창 바닥 부위까지 출구가 내려오도록 설치된다. 이때, 충전파이프(P1)는 고정 부재(13)에 의해 응급파이프(P3)와 결합되어 있다.
그러나 선박이 해상 상태에 따라 운동할 때 화물창 내에 수용된 액화 화물이 유동하는 슬로싱(sloshing)으로 인하여 화물창 내에 설치되어 있는 펌프타워의 구조적 손상이 예상된다.
따라서 펌프타워의 구조적 손상을 예방하기 위해서는 슬로싱의 영향을 적게 받도록 항력을 낮추고자 하는 노력이 필요하다.
공개특허공보 제10-2012-0077627호(2012.07.10. 공개)
본 발명의 실시예는 액화 화물에 대한 항력을 낮추도록 설계되어 슬로싱에 대한 영향을 적게 받고 구조적 강도가 증대되는 펌프타워 및 이를 포함하는 화물창을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프와, 상기 화물창 외부로 상기 액화 화물을 방출시키기 위한 방출파이프와, 비상시에 사용되는 응급파이프를 포함하는 펌프타워에 있어서, 상기 방출파이프와 상기 응급파이프 중 어느 하나는 2개로 마련되고, 상기 3개의 방출파이프와 응급파이프들 중 2개는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고 나머지는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하여, 상기 3개의 파이프들은 삼각형 구도로 배치되고, 상기 충전파이프는 상기 화물창의 중앙을 향하는 방향인 전방으로 배치되는 하나의 파이프의 전방 또는 후방에 인접하여 위치하는 펌프타워가 제공될 수 있다.
또한, 상기 방출파이프는 2개로 마련되고, 상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고, 응급파이프는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하며, 상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 전방에 배치될 수 있다.
또한, 상기 충전파이프와 상기 응급파이프는 고정부재에 의해 고정될 수 있다.
또한, 상기 충전파이프는 상기 화물창의 내벽에 수직한 방향의 반경이 상기 내벽에 평행한 방향의 반경보다 길게 마련되도록 단면이 타원 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 충전파이프의 내주면에는 상기 화물창의 내벽에 평행한 방향으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 방출파이프는 2개로 마련되고, 상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고, 응급파이프는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하며, 상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 후방에 배치될 수 있다.
또한, 상기 2개의 방출파이프와 상기 응급파이프는 서로 연결부재에 의해 연결되고, 상기 연결부재들은 삼각형 형태로 배치되고, 상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 후방에 인접하여 배치되되, 상기 응급파이프와 상기 2개의 방출파이프를 연결하는 2개의 연결부재 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 방출파이프는 2개로 마련되고, 상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고, 응급파이프는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하고, 상기 2개의 방출파이프와 상기 응급파이프와 상기 충전파이프는 화물창의 천장에 설치되는 리퀴드돔 커버를 관통하여 고정되며, 상기 충전파이프는 상기 리퀴드돔 커버의 상부에서는 상기 2개의 방출파이프 중 어느 하나에 인접하여 배치되고, 상기 리퀴드돔 커버의 하부에서 절곡되어 상기 응급파이프에 인접하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 화물창의 선미 방향 천장에 설치되는 리퀴드돔 커버와, 상기 리퀴드돔 커버를 관통하도록 설치되는 다수의 파이프를 포함하는 펌프타워를 포함하고, 상기 펌프타워는 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프와, 상기 화물창 외부로 상기 액화 화물을 방출시키기 위한 2개의 방출파이프와, 비상시에 사용되는 응급파이프를 포함하고, 상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 선미 방향 내벽에 인접하도록 배치되고 상기 응급파이프는 상기 방출파이프들보다 전방에 위치하여, 이들 3개의 파이프들은 삼각형 구도로 배치되고, 상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 전방 또는 후방에 인접하여 위치하는 화물창이 제공될 수 있다.
또한, 상기 충전파이프는 상기 리퀴드돔 커버의 상부에서는 상기 2개의 방출파이프 중 어느 하나에 인접하여 배치되고, 상기 리퀴드돔 커버의 하부에서 절곡되어 상기 응급파이프에 인접하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 펌프타워는 액화 화물에 대한 항력을 낮추도록 설계되어 슬로싱에 대한 영향을 적게 받을 수 있다.
또한, 구조적 강도가 증대되어 유지 수선 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 펌프타워를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프타워를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프타워의 파이프 배치구조를 나타내는 평면 방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펌프타워의 파이프 배치구조를 나타내는 평면 방향의 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 일 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 일 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프타워(100)를 나타내는 사시도이다.
펌프타워(100)는 각종 액화가스 운반선, 액화연료 RV(Regasification Vessel), 컨테이너선, 일반상선, LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Off-loading), LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 포함하는 선박의 화물창에 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 펌프타워(100)는 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프(110)(Filling pipe)와, 화물창 외부로 액화 화물을 방출시키기 위한 방출파이프(120)(Discharge pipe)와, 비상시에 사용되는 응급파이프(130)(Emergency pipe)를 포함할 수 있다. 비상시는 방출파이프(120)의 일 측에 연결되어 액화 화물을 유입하는 메인 펌프(미도시)가 고장난 경우를 포함하고, 이 경우에 응급파이프(130)를 통해 액화 화물이 방출될 수 있다.
방출파이프(120)는 두 개가 마련될 수 있다. 그리고 두 개의 방출파이프(120)와 응급파이프(130)는 각각 연결부재(102)에 의해 연결될 수 있다. 두 개의 방출파이프(120)와 응급파이프(130)는 삼각 구도로 배치되어 구조적으로 안정될 수 있다.
일 예로, 두 개의 방출파이프(120)는 화물창의 선미 방향의 내벽에 인접하도록 배치되고, 응급파이프(130)는 방출파이프(120)의 전방에 배치되어, 응급파이프(130)와 두 개의 방출파이프(120)가 삼각 구도로 배치될 수 있다.
충전파이프(110), 방출파이프(120), 및 응급파이프(130)는 모두 리퀴드돔 커버(101)를 관통하여 화물창 외부에서 내부로 연장될 수 있다.
충전파이프(110)는 리퀴드돔 커버(101) 외측에서 외부의 로딩장치(미도시)에 연결되어 화물창 내부로 액화 화물을 적재할 수 있고, 방출파이프(120)는 리퀴드돔 커버(101) 외측에서 외부의 언로딩장치(미도시)에 연결되어 화물창 내부에 저장된 액화 화물을 외보로 배출할 수 있다. 이 때, 방출파이프(120)의 하측은 메인 펌프(미도시)와 연결되어 화물창에 수용되는 액화 화물을 흡입하고, 방출파이프(120)에 공급된 액화 화물은 방출파이프(120)를 통해 외부의 언로딩장치로 배출될 수 있다.
그리고 응급파이프(130)의 하측에는 메인 펌프의 고장시를 대비하여 작동하여 응급 펌프(미도시)가 설치될 수있다. 응급 펌프는 비상시 작동하여 화물창에 수용되는 액화 화물을 외부의 언로딩장치로 배출시킬 수 있다.
충전파이프(110)는 입구(110a)가 형성된 상부가 방출파이프(120)와 인접하도록 리퀴드돔 커버(101)에 고정된 상태에서 리퀴드돔 커버(101)를 지난 후에 절곡되어 응급파이프(130)와 인접하여 배치되고, 응급파이프(130)와 나란하게 상하 방향으로 배치되고 출구(110b)가 화물창 선미의 전방을 향하도록 설치될 수 있다.
그러나 충전파이프(110)의 입구(110a) 배치는 이와 달라질 수 있다. 일 예로, 충전파이프(110)의 입구(110a)는 리퀴드돔 커버(101)의 상부에서 절곡되어 방출파이프(120)와 인접하게 배치될 수 있다.
또한, 충전파이프(110)는 리퀴드돔 커버(101)를 지난 후에 연속된 “L”자 형상으로 절곡될 수 있다. 즉, 충전파이프(110)는 방출파이프(120)와 평행한 배치에서 응급파이프(130)와 평행한 배치로 바뀌도록 설치될 수 있다. 그리고 충전파이프(110)의 출구(110b)는 화물창 바닥에 까지 연장되어 액화 화물이 충전파이프(110)를 통해 따라 흘러 내려가도록 할 수 있다.
일 예로, 충전파이프(110)는 배출파이프(120)에 인접하여 상하 방향으로 배치되는 부분과 응급파이프(130)에 인접하여 상하 방향으로 배치되는 부분을 연결하도록 경사지게 배치되는 연결부(111) 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프타워(100)의 파이프 배치구조를 나타내는 평면 방향의 단면도이다.
펌프 타워(100)에는 앞서 설명한 액화 화물의 적재 및 하역을 위한 배관들 이외에도, 배관들 사이를 서로 연결하여 고정하기 위한 연결부재(102), 유지 보수를 위한 발판(103)과 사다리(104), 그리고 각종 전장용 케이블 웨이(cable way, 미도시)가 설치될 수 있다.
펌프 타워(100)의 배관들과 기타 설비들은 액화 화물의 슬로싱 시에 받는 하중을 줄이도록 배치된다. 즉, 펌프 타워(100)의 항력계수가 증가할수록 슬로싱 시에 받는 하중이 커버 배관 등에 파손이 발생할 가능성이 증가한다. 따라서 펌프 타워(100)의 항력계수를 낮추는 것이 중요하다.
이러한 항력계수를 낮추기 위한 노력의 하나로, 충전파이프(110)는 응급파이프(130)의 전방에 배치될 수 있다. 그리고 충전파이프(110)와 응급파이프(130)는 고정부재(105)에 의해 고정될 수 있다. 이 때, 충전파이프(110)와 응급파이프(130)를 연결하는 고정부재(105)는 충전파이프(110)의 상하 방향을 따라 복수로 마련되어 충전파이프(110)를 견고하게 응급파이프(130)에 고정시킬 수 있다.
도 1에 도시된 종래의 펌프타워(10)의 경우 펌프타워(10)의 전방에서 가해지는 액화 화물의 슬로싱 하중을 충전파이프(P1)와 응급파이프(P3) 모두가 받는 구조로 되어 있다. 따라서 펌프타워(10)의 전방 항력계수는 충전파이프(P1)와 응급파이프(P3)의 항력계수를 산술적으로 합한 것이 된다.
그러나 본 발명의 제1 실시예에 따른 펌프타워(100)의 충전파이프(110)는 응급파이프(130)의 전방에 위치하기 때문에, 펌프타워(100)의 전방에서 가해지는 슬로싱 하중에 대한 응급파이프(130)의 항력계수가 작아지게 된다. 즉, 전방에 위치하는 충전파이프(110)를 지나 응급파이프(130)에 가해지는 슬로싱 하중의 크기가 작아지기 때문에, 충전파이프(110)와 응급파이프(130)에 대한 항력계수는 이 둘의 산술적인 합보다 작아지게 된다.
또한, 충전파이프(110)의 단면 형상은 펌프타워(100)의 전방을 향해 길쭉한 타원 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 반경이 큰 부분이 전방을 향해 배치되도록 할 수 있다. 유체의 항력계수는 힘이 가해지는 방향에 대해 길쭉한 타원형이 원형보다 더 작다. 따라서 충전파이프(110)의 단면 형상을 타원형으로 하는 경우 펌프타워(100)의 전방 항력계수를 더 작게 할 수 있다.
또한, 충전파이프(110)의 내부에는 보강부재(112)가 마련될 수 있다. 보강부재(112)는 충전파이프(100)의 반경이 작은 부분을 가로지르도록 설치될 수 있다. 그리고 보강부재(112)는 충전파이프(100)의 중심을 지날 수 있다. 그리고 보강부재(112)는 격벽의 형태로 설치되거나 바의 형태로 설치될 수 있다.
충전파이프(110)의 형상을 타원형으로 하면 전방에서 작용하는 슬로싱 하중에 대한 항력계수가 작아지는 반면, 축면에서 작용하는 슬로싱 하중에 대한 항력계수는 오히려 커질 위험이 있다. 그러나 충전파이프(110) 내부에 보강부재(112)를 마련함으로써 충전파이프(110)의 측부에서 작용하는 항력에 의한 구조적 안정성을 확보할 수 있게 된다.
하중 분포를 균일하게 하는 기능이 있으므로 설계에 따라 발생할 수 있는 최대 응력을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 반복 하중의 범위에도 영향을 주게 되어 피로수명 증가에도 기여할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 펌프타워(100-1)의 파이프 배치구조를 나타내는 평면 방향의 단면도이다.
펌프타워(100-1)의 항력계수를 낮추기 위한 또 다른 노력으로, 충전파이프(110-1)는 응급파이프(130)의 후방에 배치될 수 있다. 일 예로, 충전파이프(110-1)는 두 개의 배출파이프(120)와 응급파이프(130)와 이들을 연결하는 연결부재(102)에 의해 형성되는 삼각 기둥 형태의 내측에 수용될 수 있다.
또한, 충전파이프(110-1)는 응급파이프(130)에 인접하도록 설치될 수 있다. 도면을 참고하면, 충전파이프(110-1)는 응급파이프(130)와 발판(103) 사이의 공간에 설치될 수 있다.
그리고 충전파이프(110-1)는 고정부재(106)에 의해 주위에 고정될 수 있다. 일 예로, 고정부재(106)는 응급파이프(130), 연결부재(102), 발판(103) 중 하나 이상과 충전파이프(100-1)를 연결할 수 있다. 그리고 고정부재(106)는 충전파이프(110-1)의 상하 방향을 따라 복수로 마련되어 충전파이프(110-1)를 견고하게 고정시킬 수 있다.
도 1에 도시된 펌프타워(10)와 달리 본 발명의 제2 실시예에 따른 펌프타워(100-1)의 충전파이프(110-1)는 응급파이프(130)의 후방에 위치하기 때문에, 펌프타워(100)의 전방에서 가해지는 슬로싱 하중에 대한 충전파이프(110-1)의 항력계수가 작아지게 된다. 즉, 전방에 위치하는 응급파이프(130)를 지나 충전파이프(110-1)에 가해지는 슬로싱 하중의 크기가 작아지기 때문에, 충전파이프(110-1)와 응급파이프(130)에 대한 항력계수는 이 둘의 산술적인 합보다 작아지게 된다.
100: 펌프타워 101: 리퀴드돔 커버
102: 연결부재 105: 고정부재
110: 충전파이프 111: 연결부
112: 보강부재 120: 방출파이프
130: 응급파이프

Claims (9)

  1. 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프와, 상기 화물창 외부로 상기 액화 화물을 방출시키기 위한 방출파이프와, 비상시에 사용되는 응급파이프를 포함하는 펌프타워에 있어서,
    상기 방출파이프와 상기 응급파이프 중 어느 하나는 2개로 마련되고,
    상기 3개의 방출파이프와 응급파이프들 중 2개는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고 나머지는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하여, 상기 3개의 파이프들은 삼각형 구도로 배치되고,
    상기 충전파이프는 상기 화물창의 중앙을 향하는 방향인 전방으로 배치되는 하나의 파이프의 전방 또는 후방에 인접하여 위치하는 펌프타워.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방출파이프는 2개로 마련되고, 상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고, 응급파이프는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하며,
    상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 전방에 배치되는 펌프타워.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전파이프는 상기 화물창의 내벽에 수직한 방향의 반경이 상기 내벽에 평행한 방향의 반경보다 길게 마련되도록 단면이 타원 형상으로 마련되는 펌프타워.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충전파이프의 내주면에는 상기 화물창의 내벽에 평행한 방향으로 배치되는 보강부재가 설치되는 펌프타워.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방출파이프는 2개로 마련되고, 상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고, 응급파이프는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하며,
    상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 후방에 배치되는 펌프타워.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 방출파이프와 상기 응급파이프는 서로 연결부재에 의해 연결되고,
    상기 연결부재들은 삼각형 형태로 배치되고,
    상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 후방에 인접하여 배치되되, 상기 응급파이프와 상기 2개의 방출파이프를 연결하는 2개의 연결부재 사이에 배치되는 펌프타워.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방출파이프는 2개로 마련되고, 상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 내벽에 인접하여 위치하고, 응급파이프는 이들보다 화물창의 중앙을 향해 위치하고,
    상기 2개의 방출파이프와 상기 응급파이프와 상기 충전파이프는 화물창의 천장에 설치되는 리퀴드돔 커버를 관통하여 고정되며,
    상기 충전파이프는 상기 리퀴드돔 커버의 상부에서는 상기 2개의 방출파이프 중 어느 하나에 인접하여 배치되고, 상기 리퀴드돔 커버의 하부에서 절곡되어 상기 응급파이프에 인접하도록 배치되는 펌프타워.
  8. 화물창의 선미 방향 천장에 설치되는 리퀴드돔 커버와,
    상기 리퀴드돔 커버를 관통하도록 설치되는 다수의 파이프를 포함하는 펌프타워를 포함하고,
    상기 펌프타워는 화물창 내부로 액화 화물을 유입시키기 위한 충전파이프와, 상기 화물창 외부로 상기 액화 화물을 방출시키기 위한 2개의 방출파이프와, 비상시에 사용되는 응급파이프를 포함하고,
    상기 2개의 방출파이프는 상기 화물창의 선미 방향 내벽에 인접하도록 배치되고 상기 응급파이프는 상기 방출파이프들보다 전방에 위치하여, 이들 3개의 파이프들은 삼각형 구도로 배치되고,
    상기 충전파이프는 상기 응급파이프의 전방 또는 후방에 인접하여 위치하는 화물창.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 충전파이프는 상기 리퀴드돔 커버의 상부에서는 상기 2개의 방출파이프 중 어느 하나에 인접하여 배치되고, 상기 리퀴드돔 커버의 하부에서 절곡되어 상기 응급파이프에 인접하도록 배치되는 화물창.
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