KR20180001741U

KR20180001741U - 탱크 레벨 측정 장치 및 이를 갖는 선박

Info

Publication number: KR20180001741U
Application number: KR2020160007026U
Authority: KR
Inventors: 허희승; 전성하; 우영락
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-12

Abstract

본 고안의 일 실시예에 따른 탱크 레벨 측정 장치는, 선체에 마련되는 탱크에서 상기 선체의 길이 방향으로 전후에 마련되고 상기 탱크의 레벨을 측정하는 둘 이상의 센서; 및 상기 선체의 길이 방향 경사를 고려하여 상기 센서에 의한 측정값을 보정해 상기 탱크의 레벨을 산출하는 계산부를 포함한다.

Description

탱크 레벨 측정 장치 및 이를 갖는 선박{Apparatus for measuring tank level and Ship having the same}

본 고안은 탱크 레벨 측정 장치 및 이를 갖는 선박에 관한 것이다.

선박은 해상을 이동하므로, 해류, 파고 등의 영향으로 선체가 기울어짐에 따라 횡경사(heel)가 필수적으로 발생하게 된다. 여기서, 횡경사는 선체 중앙의 선수미선(center line)을 기준으로 한 횡방향의 경사의 정도를 나타내는 것으로 현측으로 기울어진 상태를 의미한다. 주로 중심으로부터 현측으로 기울어진 도수(°)로 나타내거나, 선체 중앙에서 양 현측의 흘수의 차이로 나타내기도 한다. 일반적으로 화물선에서의 횡경사는 밸러스트 조정으로 수정하며, 특히 벌크 화물의 만선 선적시에는 만재흘수의 제한을 받게 되므로 선창 적재 화물의 트리밍(trimming)을 하여 횡경사가 감소되도록 한다.

한편, 선박의 운항시, 프로펠러가 해수면 아래 위치되어야 프로펠러의 회전력이 해수에 작용되어 추진이 발생되므로, 해수에 프로펠러가 잠기도록 하기 위해, 선박의 선미는 선수에 비하여 해수면 아래에 위치되도록 하여, 일정한 횡경사를 발생시킨 상태로 선박의 운항이 이루어진다.

이에 따라, LNG 연료선 등에 설치되는 LNG 탱크 내부의 저장물인 LNG는, 수면에 기울기가 발생하게 된다. 특히, 액상의 화물은, 화물의 수위를 측정하기 위한 센서의 위치에 따라, 횡경사로 인해 기울어진 화물의 수위가 달라져, 정확한 화물의 양을 측정하는 것이 어려워 개선이 요구된다.

본 고안은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 고안의 목적은 탱크에 저장된 화물의 용량을 선박의 기울임에 연동하여 측정할 수 있어, 화물 용량의 오차 범위를 감소시킬 수 있는 탱크 레벨 측정 장치 및 이를 갖는 선박을 제공하기 위한 것이다.

구체적으로, 상기 계산부는, 상기 둘 이상의 센서에 의한 측정값의 차이를 이용하여 상기 선체의 길이 방향 경사를 도출해낼 수 있다.

구체적으로, 상기 계산부는, 상기 측정값의 차이에 의해 도출된 상기 선체의 길이 방향 경사를 고려하여 레벨을 산출할 수 있다.

구체적으로, 상기 선체의 길이 방향 경사를 측정하는 자이로센서를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 계산부는, 상기 자이로센서에 의해 측정된 상기 선체의 길이 방향 경사를 고려하여 레벨을 산출할 수 있다.

본 고안의 일 실시예에 따른 선박은, 선체에 마련되는 탱크; 및 상기 탱크 레벨 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 탱크 레벨 측정 장치 및 이를 갖는 선박은, 탱크 내부에 복수의 센서가 마련되고, 선체의 길이 방향으로 형성되는 경사를 고려하여 탱크의 레벨을 산출하므로, 화물의 용량 측정에 대한 오차를 감소시킬 수 있어, 화물 충진 여부 등을 정확히 파악할 수 있으므로, 탱크 레벨 측정 장치의 운항 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 도면이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 선박의 일부를 도시한 도면이다.

본 고안의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 선박을 도시한 도면이고, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 선박의 일부를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 선박(100)은 탱크(110), 탱크 레벨 측정 장치를 포함하며, 탱크 레벨 측정 장치는, 센서(120), 자이로센서(130), 계산부(140)를 포함한다.

선박(100)은 예를 들어 LNG 연료선, 화물선 등으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 액상의 화물이 저장된 탱크의 수위를 적용할 수 있다면 선박뿐만 아니라 해상 구조물(예를 들어, LNG-FPSO(Floating Production Storage Offloading))이라도 무방하다.

탱크(110)는 일례로 이중 헐(double hull)로 구성되는 선체(101)에 마련될 수 있으며, 액상의 화물 일례로 LNG 화물이 저장되는 탱크(110)일 수 있고, 독립형 탱크(LNG 탱크 중 type C)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 멤브레인 타입 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

그리고 탱크(110)는 연료 공급처로부터 수요처로 화물을 운반하기 위해 화물을 저장할 수도 있고, 선박(100)의 운항에 필요한 연료로 이용되는 화물을 저장할 수도 있는 바와 같이, 저장된 화물의 목적은 제한되지 않는다.

아울러, 탱크(110)는 선체(101)의 길이방향을 따라 하나 이상 마련될 수 있어, 복수의 탱크(110) 마다 화물이 저장될 수 있고, 복수의 탱크(110) 중 어느 하나는 화물 운반을 위한 저장탱크로 이용되고, 어느 하나는 연료로 이용되기 위한 화물을 저장하는 저장탱크로 이용될 수 있는 바와 같이, 하나의 선박(100)에 마련되는 복수의 탱크(110)의 기능은 서로 다르게 이루어질 수도 있다.

다만, 연료의 하역, 선적, 사용 등의 이유로 화물의 수위가 변동될 수 있고, 변동에 의해 화물을 다시 충진할 필요가 있는 경우, 충진될 화물의 양을 고려하기 위해서는 탱크(110)에 저장된 화물의 용량을 계산할 필요가 있다. 이를 위해 센서(120)에 의해 측정된 수위를 이용하여 계산부(140)가 탱크(110) 내부의 화물 용량을 계산할 수 있다.

센서(120)는 둘 이상 마련되며, 탱크(110)에서 선체(101)의 길이 방향으로 전후에 마련되고 탱크(110)의 레벨을 측정한다. 여기서, 레벨은 탱크(110)의 총 부피에서 유효공간(저장된 화물을 제외한 공간)을 제외한 부피를 이루는 높이, 즉 화물의 수위를 의미할 수 있다.

센서(120)가 측정하는 화물의 수위는, 탱크(110)에 저장된 화물의 기울기에 영향을 받을 수 있다. 여기서, 탱크(110)는 선박(100)에 구비되므로, 탱크(110)와 선체(101)의 일체성 여부(독립형, 멤브레인 형)에 관계없이, 선박(100)의 운항 및 파고 등의 영향으로 내부에 저장된 화물이 기울어질 수 있으므로, 이러한 기울임을 적용하기 위해 센서(120)는 복수로 마련된다.

여기서, 센서(120)는 레이더 센서(radar sensor)일 수 있고, 레이더 센서는 탱크(110)의 내부 천장에 마련되어, 화물의 표면을 향해 전자기파를 발사한 뒤, 되돌아오는 신호(반사 신호)를 받아서 측정할 수 있다.

자이로센서(130)(gyro sensor)는 선체(101)의 길이 방향으로 형성되는 경사를 측정할 수 있는데, 예를 들어, 자이로센서(130)가 센서(120)에 설치되고, 자이로센서(130)가 선체(101)의 기울기와 기운 방향을 측정하여 센서(120) 및/또는 계산부(140)에 신호값을 전송함으로써, 센서(120)는 자이로센서(130)에 의해 측정된 기울기값에 의해 보상이 이루어질 수 있다.

또는 자이로센서(130)는 선체(101)의 기울기(기운 정도)를 측정하고, 센서(120)는 화물의 기울기를 측정함으로써, 선체(101)의 흔들림 시 반작용으로 흔들리는 화물의 상태를 측정하는데 이용될 수도 있다. 즉, 선박(100)이 파고 등에 의해 좌우 등의 방향으로 흔들리면, 화물은 반작용으로 인해 선체(101)의 방향과 반대방향으로 흔들릴 수 있는데, 이때 자이로센서(130)는 선체(101)의 기울기를 측정하고, 센서(120)는 화물의 기울기를 측정할 수 있다.

이와 같이, 자이로센서(130)와 센서(120)는 보완적인 과정을 통해 오차값을 더욱 줄이거나, 선박의 흔들림(안정성)을 측정하는데 이용될 수 있다. 물론, 화물의 기울기만을 측정시 그리고 센서(120)에 의한 화물의 수위 측정의 정확도가 비교적 높게 보장된다면, 자이로센서(130)는 생략될 수도 있고, 자이로센서(130)는 선체(101)에 마련될 수 있는 바와 같이 다양한 변형예가 가능하다.

여기서, 자이로센서(130)와 센서(120)의 이용은 개별로 이루어질 수도 있어, 계산부(140)에서 자이로센서(130) 및 센서(120) 각각의 값을 개별로 이용하거나, 자이로센서(130)와 센서(120)에 의해 측정된 값의 평균을 이용하는 바와 같이, 계산값의 도출이 한정되지는 않는다.

계산부(140)는 선체(101)의 길이 방향 경사를 고려하여 센서(120)에 의한 측정값을 보정해 탱크(110)의 레벨을 산출한다.

여기서, 계산부(140)는 둘 이상의 센서(120)에 의한 측정값의 차이를 이용하여 선체(101)의 길이 방향 경사를 도출해내고, 이와 같이 도출된 선체(101)의 길이 방향 경사를 고려하여 레벨을 산출할 수 있다.

즉 화물의 수위는, 선박(100)의 기울임 여부 및 정도에 따라 선미 방향과 선수 방향에서 차이가 발생하므로, 어느 특정한 영역의 수위로 제한되어 측정되는 것이 아닌, 탱크(110)의 기울임 여부(선박(100)의 기울임에 연동)가 고려되어 측정된다.

이를 위해, 앞서 언급한 바와 같이, 센서(120)가 하나의 탱크(110)에 둘 이상 마련되어 이루어지는 것이며, 탱크(110) 내부에서 선미 방향의 센서(121)와 선수 방향의 센서(122)에 의해 측정된 수위의 차이, 즉 선수위치 레벨(A)에서 선미위치 레벨(B)의 차이(C)로 기울기(m)를 측정할 수 있다.

이는 선미 방향 센서(121)와 선수 방향 센서(122)의 거리차이(D)를 함께 적용하여 구할 수 있다. 즉 기울기(m) = (A-B)/D = C/D으로 계산함으로써 이룰 수 있다.

아울러, 계산부(140)는 앞서 언급한 바와 같이, 자이로센서(130)에 의해 측정된 선체(101)의 길이 방향 경사를 고려하여 레벨을 산출할 수 있으며, 자이로센서(130)에 의해 측정된 레벨을 이용하여 화물의 용량을 측정할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 계산부(140)는 레벨의 산출뿐만 아니라, 센서(120)에 의해 측정된 수위차 등을 이용하여, 화물의 용량을 측정할 수도 있다. 이때, 화물의 용량은 부피의 계산으로 산출될 수 있으며, 탱크(110)의 타입에 따라 계산식은 달리 이루어질 수 있음은 물론이고, 입체 도형의 부피 계산(적분 적용 가능)으로 이루어질 수 있으며, 공지된 메카니즘을 적용하여 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이와 같이 본 실시예는, 탱크(110) 내부에 복수의 센서(120)가 마련되고, 선체(101)의 길이 방향 경사를 고려하여 탱크(110)의 레벨을 산출하므로, 화물의 용량 측정에 대한 오차를 감소시킬 수 있어, 화물 충진 여부 등을 정확히 파악하여 선박(100)의 운항 효율을 향상시킬 수 있다.

이상 본 고안을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 고안을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 고안은 이에 한정되지 않으며, 본 고안의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 고안의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 고안의 영역에 속하는 것으로 본 고안의 구체적인 보호 범위는 첨부된 실용신안청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 선박 110 : 탱크
120: 센서 130 : 자이로센서
140 : 계산부

Claims

선체에 마련되는 탱크에서 상기 선체의 길이 방향으로 전후에 마련되고 상기 탱크의 레벨을 측정하는 둘 이상의 센서; 및
상기 선체의 길이 방향 경사를 고려하여 상기 센서에 의한 측정값을 보정해 상기 탱크의 레벨을 산출하는 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 레벨 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 계산부는,
상기 둘 이상의 센서에 의한 측정값의 차이를 이용하여 상기 선체의 길이 방향 경사를 도출해내는 것을 특징으로 하는 탱크 레벨 측정 장치.
제2항에 있어서, 상기 계산부는,
상기 측정값의 차이에 의해 도출된 상기 선체의 길이 방향 경사를 고려하여 레벨을 산출하는 것을 특징으로 하는 탱크 레벨 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 선체의 길이 방향 경사를 측정하는 자이로센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 레벨 측정 장치.
제4항에 있어서, 계산부는,
상기 자이로센서에 의해 측정된 상기 선체의 길이 방향 경사를 고려하여 레벨을 산출하는 것을 특징으로 하는 탱크 레벨 측정 장치.
선체에 마련되는 탱크; 및
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 상기 탱크 레벨 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.