KR20210003109A - 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브 및 그 사용 - Google Patents

Abstract

사용시 거의 진공이고, 최소 3m의 내부 직경을 가진 복수의 튜브 세그먼트를 포함하는 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브로서, 튜브 세그먼트는 단일-벽 금속 튜브로 구성되고, 튜브의 표면에는 좌굴에 대응한 돌출형 또는 함몰형 보강구조가 제공된다.

Description

비워진 튜브 운송 시스템용 튜브 및 그 사용

본 발명은 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브 및 그 사용에 관한 것이다.

하이퍼루프(hyperloop)는 테슬라(Tesla)와 스페이스엑스(SpaceX)의 합동 팀이 공개한 오픈소스 진공튜브열차(vactrain)의 디자인을 설명하는 데 처음 사용된, 승객 및/또는 화물 운송의 제안된 모드이다. 로버트 고다드(Robert Goddard)의 진공튜브열차에서 크게 도출된 하이퍼 루프는 밀폐된 튜브 또는 튜브들의 시스템으로 구성되어 있으며, 이를 통해 포드(pod)는 공기 저항이나 마찰이 없이 사람이나 물체를 고속으로 및 가속하여 운반할 수 있다. 2012년에 처음 공개된 엘론 머스크(Elon Musk)의 개념 버전은 감압된 튜브들을 포함하고 있으며, 이 튜브들에서는 가압된 캡슐들이 선형 유도 모터 및 공기 압축기에 의해 구동되는 공기 베어링 위에 장착된다. 상기 튜브들은 위험 등급의 교차를 피하기 위해 지상의 기둥 위에서 또는 지하의 터널에서 주행할 수 있다. 이 개념은 현재의 철도 또는 항공 여행 시간보다 상당히 빠른 여행을 허용할 것이다. 이상적인 하이퍼루프 시스템은 기존 대중 교통 모드보다 에너지 효율적이고 조용하며 자율적일 것이다.

고속 철도에서의 발전은 역사적으로 마찰과 공기 저항 관리의 어려움으로 인해 방해를 받아 왔으며, 마찰과 공기 저항은 모두 차량이 고속에 가까워지면서 중요해진다. 진공튜브열차 개념은 비워진(공기가 없는) 또는 부분적으로 비워진 튜브에서 자기 부상 열차를 사용하여 이러한 장애물을 이론적으로 제거하여, 매우 높은 속도를 허용한다. 자기 부상의 원리는 US1020942에 개시되어 있다. 그러나 자기 부상 비용이 높고 장거리에 걸쳐 진공을 유지하기가 어렵기 때문에 이러한 유형의 시스템을 여태까지 구축할 수 없었다. 하이퍼루프는 진공튜브열차 시스템과 유사하지만 대략 1 밀리바(100 Pa)의 압력에서 작동하므로 US5950543에서 일반적인 용어로 개시된 바와 같이 비워진 튜브 운송(ETT: Evacuated Tube Transport) 시스템으로 설명될 수 있다.

비워진 튜브 운송(ETT) 시스템은 주행 경로에서 모든 장애물을 이동시키고 복귀를 허용하지 않음으로써 기존 운송과 관련된 많은 문제를 해결한다. 일단 경로가 비워지고 장애물이 없으면 주행은 방해받지 않고 이루어질 수 있다. 주행하는 물체(이 경우 캡슐)는 튜브 안에 있으므로 의도된 경로에 머무르며 경로에 장애물이 등장할 수 없다. 후속 캡슐들이 동일한 가속 및 감속을 수행하면, 많은 캡슐이 완전 안전하게 튜브에서 동일한 방향으로 한 번에 이동할 수 있다. 한 캡슐이 후속 캡슐에 장애가 되는 것을 방지하기 위해 가속 및 감속이 계획된다. 움직이는 부품에 대한 의존성이 적거나 없기 때문에 캡슐의 신뢰성이 매우 높다. 가속하는 데 필요한 대부분의 에너지는 감속 중에 복구된다.

ETT 시스템의 중요한 요소들 중 하나는 튜브이다. 이들 튜브는 화물 또는 승객을 수용하는 포드가 통과할 수 있도록 큰 직경을 필요로한다. 튜브의 주된 요구 사항은 튜브를 비워야 한다는 것이다. 튜브 내의 압력은 약 100 Pa이므로 주변 대기의 압력을 견딜 수 있어야 한다. 대기압은 약 101 kPa이므로 튜브 내 압력의 약 1000 배이다. 지상의 튜브는 종종 (예를 들어 기둥에 의해) 지지될 수 있기 때문에, 튜브는 또한 구부러짐 또는 좌굴(buckling) 없이 두 지지대 사이의 간격에 걸쳐 있을 수 있어야 한다. 하이퍼루프 알파(Hyperloop Alpha) 프로젝트의 전체 제안에 따르면, 승객 튜브에 대한 내진 고려와, 압력 차이, 기둥 사이의 굽힘 및 좌굴, 캡슐 무게 및 가속으로 인한 하중과 같은 하중 사례에 충분한 강도를 제공하기 위해서는 20 내지 23 mm 사이의 튜브 벽 두께가 필요하다. 승객 및 차량용 튜브의 경우 더 큰 튜브를 위한 튜브 벽 두께는 23 내지 25 mm이다. 이러한 계산은 내부 직경이 3.30 m인 튜브를 기준으로 한다. 그러나 계산에 따르면 ETT 시스템의 경제성은 튜브를 통과하는 포드의 크기를 늘림으로써 훨씬 향상될 수 있다. 이러한 증가된 포드 크기는 3.50 내지 5.00 미터의 내부 직경을 필요로한다. 이들 직경의 튜브가 강철로 제작되는 경우, 이는 30 mm 정도의 두께를 필요로한다. 열간압연기(hot strip mil)는 이 두께의 재료를 공급할 수 없으므로, 이러한 튜브는 강판(plate)으로부터 제작해야 한다. 튜브에 선호되는 재료로서 강철과 ETT 시스템의 제안된 광범위한 사용에 의하면 약 3000 톤/km x 20000 km = 60 Mton이 필요할 것이다. 현재 EU28의 총 강판 생산량은 약 10 Mton/년이다. 이러한 용량 문제와는 별도로, 강판으부터 튜브를 제작하는 것은 튜브가 매우 무거워질 뿐만 아니라 현장에서 플레이트의 취급 및 성형과 용접을 수행하는데 엄청난 양의 번거로운 작업이 필요하다는 것이 명백하다. 30 mm 두께의 강철 5 m 직경 튜브의 무게는 3700 kg/m이며, 이는 10 m 세그먼트의 무게가 37 톤임을 의미한다. Mi-26 헬리콥터의 탑재량은 약 22 톤이다. 고가도로나 다른 제약의 관점에서 도로를 통한 운송은 비 현실적이다.

좌굴은 구조의 안정성 손실을 지칭하고 그 가장 간단한 형태에서 재료 강도에 무관하며 여기서 이러한 안정성 손실은 재료의 탄성 범위 내에서 일어나는 것으로 추측된다. 가압 하중하에서 가는 또는 얇은 벽 구조는 좌굴에 취약하다.

본 발명의 목적은 좌굴에 취약하지 않은, 종래에 제작된 튜브보다 가벼운 ETT 시스템용 튜브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현장에서 제작될 수 있는 ETT 시스템용 튜브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 도로를 통해 쉽게 운반될 수 있는 ETT 시스템용 튜브를 제공하는 것이다.

상기 목적들 중 하나 이상은 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브에 의해 달성되며, 이것은 사용 시 거의 진공이고, 내부 직경이 3 m 이상인 복수의 튜브 세그먼트를 포함하며, 상기 튜브 세그먼트들은 단일-벽 금속 튜브로 이루어지며, 상기 튜브의 표면에는 좌굴에 대응하는 돌출형(protruding) 또는 함몰형(intruding) 보강구조가 제공된다. 튜브 밖의 압력이 약 101 kPa(1 bar)의 대기압인 본 발명의 맥락에서, 거의 진공은 튜브의 내부 압력이 10 kPa (

0.1 bar) 미만, 바람직하게는 1 kPa (

0.01 bar 또는 10 mbar) 미만, 더 바람직하게는 500 Pa (

5 mbar) 미만 또는 심지어 200 Pa (

2 mbar) 미만 또는 심지어 약 100 Pa (

1 mbar)인 것을 의미한다.

바람직한 실시 예들은 종속 청구항에 제공된다.

이제 다음의 비 제한적인 도면에 의해 본 발명이 추가로 설명된다.
도 1a 및 도 1b에서, 튜브의 표면에 내부 돌출형 딤플을 가진 튜브의 예가 도시되어 있다. 이 예에서 딤플은 육각형 모양이지만 딤플이 원형 또는 다른 모양을 가지는 것을 쉽게 상상할 수 있다. 이 예에서는 딤플이 안쪽으로 돌출하며, 이것은 실제 제작이 가장 쉬운 실시 예지만, 딤플은 바깥쪽으로 돌출하여 좌굴 강도 향상 능력을 가질 수 있다. 도 1a의 육각형 딤플은 도 1b의 육각형 딤플과 모양이 다르다. 먼저 패턴이 90°회전되어 있지만, 도 la의 딤플은 분화구 모양이고 분화구 중심에 대해서 점 대칭을 가진다. 반면 도 lb의 딤플은 튜브의 원주 방향으로 선 대칭을 가진다(일부 딤플에 파선으로 표시됨). 물론 도 la와 도 lb의 패턴은 90° 또는 다른 적절한 각도로 회전될 수 있다. 도 1c에서는, 튜브의 표면에 내부 돌출형 딤플이 제공된 튜브가 도시되어 있지만, 딤플이 돔형이거나 분화구와 유사하고도 1a에 비해 딤플들 사이에서의 이동이 더 매끄럽다.
도 2a에서, 튜브의 표면에 원주 방향 비드(circumferential bead)가 있는 튜브가 도시되어 있다. 이 튜브는, 상기 튜브를 형성하기 위해 비드와 곡률이 모두 제공되고 튜브 세그먼트를 형성하기 위해 함께 연결될 수 있는 짧은 튜브 세그먼트로서 링으로 용접되는 롤- 성형된 스트립으로부터 형성될 수 있다. 다른 실시 예에서 상기 스트립에는 튜브를 형성하기 위해 비드와 곡률 모두가 제공되고 튜브 세그먼트로 나선 용접된다. 이것은 도 2b에 도시되어 있다. 이 경우 비드는 나선형 비드일 것이다. 도 2a와 도 2b의 비드들은 사인파 모양이므로 비드들의 골과 마루에서 접선 기울기(tangent)는 0이고, 비드들은 불연속성이 없다.
도 3a에서, 현수면(catenoid)의 외부 에지에서 함께 접합된 현수면-형상 프로파일의 나선으로 구성된 튜브 세그먼트의 3개의 링이 도시되어 있다. 이 경우 현수면은 중력 모양의 현수면이 아니며 이는 물리학에서 현수선이 이상적인 매달린 체인이나 케이블이 끝에서만 지지될 때 자체 무게로 가정하는 곡선이기 때문이다. 이 예에서 현수면을 형성하는 현수선은 이상적인 (무게가 없는) 멤브레인이 그 한쪽 끝에 공기 압력이 작용하고 다른 쪽은 진공하에 있는 상태에서 가정하는 곡선이다. 이것은 도 3c의 상세도 G에 자세히 도시되어 있으며, 이 모양의 결과, 공기에 의해 진공 튜브에 가해진 압력은, 재료가 길이 방향으로 장력을 받고 반경 방향으로 압축 하중을 받는 것을 확보하며 이는 튜브의 우수한 치수적 안정성 및 좌굴에 대한 저항을 확보한다(도 3c의 상세도 H 참조).
도 3b는 인접한 프로파일들이 에지에서 함께 접합될 수 있는 두 가지 상이한 방식을 상세히 도시한다. 왼쪽 이미지("플랜지 형성(flanged)는 플랜지 연결을 보여주며, 여기서 프로파일의 한 에지는 인접한 프로파일들의 에지들 위에 플랜지 형성된다. 플랜지 연결은, 적절히 수행되면, 모든 음식 캔이 보여줄 수 있는 것처럼 기밀하지만, 기밀성을 보장하기 위해 밀봉 화합물을 사용하여, 풀랜지 연결 자체에 밀봉 화합물을 통합하거나, 또는 도면에서 파선 화살표로 표시된 바와 같이 바람직하게는 튜브의 내부로부터 플랜지에 밀봉 화합물을 적용하여, 플랜지 연결을 밀봉할 수 있다. 플랜지 연결의 대안은 인접한 프로파일의 두 에지를 함께 용접하는 것이다. 이것은 오른쪽 이미지( "용접")에 도시된다. 적절하게 수행하면 용접은 기밀하지만, 플랜지 연결과 동일한 방식으로 밀봉 화합물을 사용하여 확보될 수 있다. 이 예에서 인접한 두 에지들 사이의 각도는 약 25°이다.
도 3d는 플랜지 형성 섹션의 상세를 보여준다. 단일 루프로 구성된 이 나선 모양의 대안은 복수의 루프로 구성된 나선 모양이다. 도 3d에서 이중 루프 나선 모양이 도시되어 있다. 상세도 B는 마루들 중 하나가 굽힘부(bend)이고, 그 다음이 접합부(joint)임을 보여준다. 따라서 인접한 프로파일들(이 경우)은 두 개의 골, 하나의 마루 및 두 직립 에지를 보여준다. 물론 이것은 세 개 이상의 골에 의해 행해질 수 있다. 따라서 접합부의 수가 감소한다.
도 3f는 이 개념이 스위치에도 사용될 수 있음을 보여준다. 왼쪽 도면에서 하나의 튜브가 스위치로 들어가고 튜브의 직경은 두 개의 튜브가 스위치를 빠져 나갈 수 있는 크기로 증가한다. 횡단면은 두 개의 튜브가 스위치를 빠져 나가는 위치에서 원형일 수 있지만, 횡단면은 타원체로 편평해지거나, 더 평평할 수도 있다. 이에 대한 개략도는 도 3f의 오른쪽에 도시되어 있다.
도 4는 다면체 나선형 튜브의 다양한 이미지를 보여준다. 도 5에는 본 발명에 따른 다면체 나선형 튜브를 제작하기 위한(즉, 삼각형 쌍에 기초하여) 개략적인 장치가 도시되어 있다. 상이한 단계들은 다음과 같다:
1. 원료 검사
2. 풀기
3. 선택사항인 대략 평탄화(레벨링)
4. 선행 스트립에 대한 단부 절단 및 맞대기 용접
5. 선택사항인 정밀 평탄화(레벨링)
6. 스트립을 비틀림(kink)하여 용접에 전달함
7. 용접
8. 선택사항인 세척, 디버링(deburring) 및 전체 검사
9. 선택사항인 세부 검사(예를 들어, X-ray 검사, 스캐닝)
11. 선택사항인 진공 시험
12. 선택사항인 길이 측정 및 무게 측정
13. 선택사항인 코팅 및 마킹
14. 보관
도 6은 플랜지 높이 HF 및 두께 2t를 갖는 내부 링형 플랜지를 구비하는 30m 길이의 튜브 세그먼트의 종단면을 도시하며, 이는 플랜지가 튜브 벽 두께(t)의 2배로 구성됨을 의미한다. 피치는 두 개의 후속 내부 플랜지들 사이의 거리이다.

ETT용 튜브는 다룰 수 있는 크기의 튜브 세그먼트들로 분할된다. 따라서 본 발명에 의한 튜브 세그먼트는 다른 튜브 세그먼트들에 고정적으로 연결되어 상기 튜브를 형성한다. 상기 튜브 세그먼트들 사이의 연결은 튜브 내에 저압이 존재하도록 밀폐되어야 한다. 이러한 기밀성은 연결 자체에 의해 즉 용접의 결과로서 제공되거나, 튜브 세그먼트가 함께 볼트 또는 클램프 고정될 때 튜브 세그먼트들 사이에 탄성중합체와 같은 어떤 화합물을 사용하여 제공될 수 있다.

10 m 내지 30 m 사이의 튜브 세그먼트는 항공, 열차 또는 화물차에 의해 운송될 수 있다. 상기 튜브 세그먼트의 내부 직경은 최소 3 m이다. 상기 직경의 적당한 상한은 5 m이지만, 그 자체로는 제한이 없다. 튜브 세그먼트가 충분히 강하고 단단하다면, 청구된 발명의 요지에서 벗어나지 않고서 5 m보다 큰 직경을 생각할 수있다.

좌굴에 대응한 어떤 보강구조도 없는 단일 벽 튜브 (세그먼트)는 두껍고 편평한 재료(예컨대, 나선-용접된 강판)로부터 구성될 필요가 있다. 직경이 4 m인 튜브의 경우 E420 HSLA 강철 스트립의 두께는 안전 계수 1에서 이미 15 mm이다. 안전 계수 2에서 두께는 20 mm로 증가한다. 이 두께는 열간압연기 능력의 상위 범위에 있다. 또한, 길이 30 m, 직경 4 m의 15 mm 튜브 세그먼트는 이미 무게가 45 톤이다.

따라서 튜브 세그먼트의 무게를 줄이기 위한 강력한 동기가 있으며 이는 튜브 세그먼트에 좌굴에 대응한 돌출형 또는 함몰형 보강구조를 제공함으로써 달성될 수 있다.

일 실시 예에서 좌굴에 대응한 보강구조는 튜브의 표면에 있는 함몰형 딤플(intruding dimples)이다. 함몰형 딤플은 국부적으로 튜브의 내부 직경을 줄이고 따라서 안쪽으로 향한 딤플을 의미한다. 딤플에 의한 튜브의 변형과 딤플이 형성된 표면의 모양은 딤플이 없는 튜브에 비해 좌굴에 대응한 저항을 증가시킨다. 딤플의 모양은 특별히 제한되지 않지만, 규칙적인 패턴으로 딤플을 제공하는 것이 유리하다. 이 규칙성은 스트립에 예측 가능한 거동을 제공하며, 딤플은 롤-성형(roll-forming) 또는 프레싱(pressing)과 같은 기술에 의해 적용된다. 딤플의 깊이는 특정 사례에 맞게 조정할 수 있다. 더 깊은 딤플은 딤플과 그 결과적인 튜브 세그먼트를 제작하는 동안 가공성을 희생하여 더 큰 효과를 가질 것이다. 더 깊은 딤플은 적용하기가 더 어렵고, 더 깊은 딤플이 있는 스트립은 튜브 세그먼트로 성형하기가 더 어려울 것이다. 딤플은 튜브 세그먼트에 적용될 수 있지만, 열간 압연, 선택적으로 아연 도금 및/또는 유기 코팅되거나, 또는 냉간 압연, 어닐링 및 아연 도금 및/또는 유기 코팅될 수 있는 압연된 강철 스트립에 딤플을 미리 적용하는 것이 바람직하다. 상기 압연 또는 코팅된 강철 스트립은 일반적으로 강철 스트립의 코일 형태로 제공된다. 스트립에 딤플을 적용하고 그 스트립으로부터 튜브 세그먼트를 제작하기 위한 다소의 이동식 생산 시설을 사용하여, 튜브 세그먼트가 현장에서 제작되는 경우, 도로를 이용한 코일 운송이 문제되지 않기 때문에 운송 문제가 대체로 해결된다.

일 실시 예에서, 튜브 세그먼트 및 결과적인 튜브에서 딤플은 원형, 타원형 또는 다각형이며, 다각형의 변의 수는 5개 이상이다. 원형 딤플은 골프 공의 딤플과 모양(크기가 아님)이 비슷하다. 긴 축과 짧은 축이 딤플에 존재하는 타원형 딤플을 사용하는 것이 유리할 수 있다(원형 딤플에서는 축이 동일함). 딤플은 모두 같은 방향으로 배향되거나, 다른 방향으로 배향된 딤플이 있을 수 있다(트레드 플레이트 참조).

딤플은 또한 다각형의 변의 수가 5개 이상인 다각형의 형상을 가질 수 있다. 다각형의 모양은 대략적일 수 있는데, 이는 응력을 집중시키는 역할을 할 수 있는 날카로운 새긴자국(indentations)을 피하기 위해 다각형의 에지를 매끄럽게 처리할 수 있기 때문이다. 따라서 정육각형 딤플의 경우, 두 에지 사이의 각도는 60°이지만, 곡률 반경에 따라 한 에지에서 인접한 에지로의 천이를 수행하여 천이를 매끄럽게 할 수 있다. 이 맥락에서 "곡률 반경"은 정확한 기하학적 형태와 구별되는 모따기의 대략적인 정도를 의미한다.

바람직한 일 실시 예에서 딤플은 육각형 형상을 갖는다. 이 형상은, 튜브 표면 전체를 딤플으로 덮어서 강화 효과를 극대화할 수 있기 때문에 바람직하다.

일 실시 예에서, 좌굴에 대응한 보강구조는 튜브 표면에 있는 원주형 또는 나선형 비드(bead)이다. 본 발명의 맥락에서, 나선형 비드 또는 플랜지는, 원주형 비드 또는 플랜지가 그 자체로 폐쇄되는 반면 나선형 비드 또는 플랜지는 그 자체로 폐쇄되지 않는다는 점에서 원주형 비드 또는 플랜지와 다르다. 이 비드들은 바람직하게는 골(trough)과 마루(top) 갖는 파동 또는 사인파(sine) 형태이며, 여기서 튜브의 길이 방향에서 비드의 골 및 마루에서 접선 기울기는 0이다("매끄러운 비드"). 이들 비드는, 예를 들어 롤-성형에 의해, 열간 압연, 선택적으로 아연 도금 및/또는 유기 코팅되거나, 또는 냉간 압연, 어닐링 및 선택적으로 아연 도금 및/또는 유기 코팅될 수 있는 압연 강철 스트립에 적용될 수 있다. 동시에 또는 이어서 롤-성형된 스트립은 튜브를 형성하기에 적합한 형태로 구부러지거나 롤-성형된다. 롤-성형된 스트립이 나중에 튜브로 나선 용접되면, 비드는 나선형 비드가 된다. 롤-성형된 스트립이 원통형의 짧은 튜브 서브-세그먼트로 용접되면, 원형 비드가 얻어질 수 있다. 짧은 튜브 서브-세그먼트(STS: short tube sub-segment)는 함께 결합되어 튜브 세그먼트를 형성할 수 있는 닫힌 링이다. 예를 들어, 1.5 m 길이의 짧은 튜브 서브-세그먼트 20개는 30 m 길이의 튜브 세그먼트를 형성한다. 전용 비드형성 장치를 사용하여 튜브가 함께 용접된 후(나선 용접 또는 기타) 튜브에 비드를 제공 할 수도 있다.

일 실시 예에서 튜브 세그먼트는 환형 또는 나선형의 U자형, V자형, 반원형, 현수선 또는 반 타원형 프로파일들로 이루어지며, 여기서 상기 프로파일들은, 프로파일의 직립한 측면이 바깥쪽으로 확장되어 좌굴에 대응한 보강구조를 형성하는 방식으로, 인접한 프로파일에 고정적으로 부착된다. 이 실시 예에서, 열간 압연, 선택적으로 아연 도금 및/또는 유기 코팅되거나, 또는 냉간 압연, 어닐링 및 선택적으로 아연 도금 및/또는 유기 코팅될 수 있는 압연 강철 스트립은, 예를 들어 롤-성형에 의해, 프로파일로 형성된다. 이 프로파일은 스트립 너비에 걸쳐 반원(180°,

) 또는 반원의 일부(< 180°) 또는 편평한 원, 현수선 또는 타원 단면의 단면을 갖는다. 다른 적합한 단면은 V자형 또는

자형 프로파일이다. 모든 적합한 모양은 직립한 에지들과 에지들 사이의 오목한 부분으로 특징지어진다. 이들 프로파일은 형성될 튜브와 거의 동일한 직경(즉, 최소 3 m)의 완전 비틀림 루프를 가진 나선 곡선으로 구부러지거나 형성된다. 루프들 사이에 약간의 공간이 있거나, 후속 루프들이 서로 매우 가까워서 압축 장력이 인장 스프링에서처럼 루프를 함께 누른다. 인접한 루프는 접촉하는 직립한 에지를 가질 것이고, 본 발명에 따른 튜브 세그먼트에서 한 루프의 한 에지는 인접한 루프의 에지에 고정적으로 부착되고, 그에 의해 모든 루프를 그 인접한 루프에 상호 연결하여 나선형 튜브 세그먼트를 형성한다. 프로파일의 모양에 따라, 함께 결합될 직립 에지들은 에지에서 평행하다(즉, 두 개의 인접한 에지 사이의 각도가 약 0°이거나, 0보다 크지만 항상 180°보다 작으며, 바람직하게는 90°보다 작고, 더 바람직하게는 60°미만이고, 더욱더 바람직하게는 45°미만이다. 바람직하게는 상기 각도는 5°이상, 더 바람직하게는 10°이상이다. 좌굴 저항은 튜브 주위에 나선형 직립 플랜지를 형성하는 이들 결합된 에지들의 존재로 인해 크게 증가한다. 튜브 세그먼트가 필요한 것보다 덜 단단한 경우, 튜브 세그먼트가 놓이는 지지대 또는 기둥 사이의 과도한 처짐을 방지하기 위해 추가적인 길이방향 강화 또는 지지가 필요할 수 있다.

일 실시 예에서 에지들은 함께 용접된다. 이것은 기밀 연결을 제공하고 본 발명에 따른 튜브 세그먼트로부터 형성된 최종 ETT에서 저압을 유지할 가능성을 확보한다. 대안적인 실시 예에서, 기밀 연결을 확보하기 위해 에지들은 플랜지에 화합물을 사용하거나 사용하지 않고서 함께 플랜지 형성된다. 이 플랜지 작업의 세부 사항에 따라 플랜지 작업을 허용하는 방식으로 플랜지를 준비하는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 만일 일반적으로 암-수 유형을 갖는 두 개의 상호잠금 플랜지가 있어야 하는 지퍼형(zip-type) 플랜지를 사용하려면, 이들 플랜지에는 적절한 모양을 제공해야 한다. 직선 에지에서 시작하여 에지들을 함께 플랜지 형성하는 것도 가능하다.

일 실시 예에서 튜브 세그먼트는 다면체 나선형 튜브이고 좌굴에 대응한 보강구조는 다면체 나선형 튜브를 구성하는 삼각형들의 리브(rib)이다.

"다각형"이라는 단어는 "여러 번 각진" 것을 의미한다. 개별 다각형은 변의 수에 따라 이름이 지어되며, 그리스 숫자 접두사와 접미사 각형(-gon)을 결합한다. 예를 들면, 오각형, 십이각형. 그러나 수학자들은 일반적으로 숫자 표기법을 사용한다. 예를 들어 육각형은 6각형, 십이면체는 12각형이다.

이상적인 다면체 나선형 튜브는, 길이 방향 축을 따라 비틀리고 매끄러운 면을 갖는 다면체 튜브이다. 도 4a는 정사각형(4각형)을 기반으로 한 이상적인 다면체 나선형 튜브의 스케치를 보여준다. 정사각형 튜브에는 도 4a에서 긴 직사각형 인 네 개의 표면(위, 아래, 왼쪽 및 오른쪽)이 있다. 튜브를 비틀면 나선형 튜브가 형성된다. 도 4a는 앞면이 뒷면에 대해 360°이상 비틀린 나선형 튜브를 보여준다. 원래의 긴 직사각형은 이제 곡면이 되었으며 이러한 곡면은 매끄럽고 불연속성이 없다. 그러나 산업 및 경제적인 규모로 이러한 비틀린 다면체 나선형 튜브를 제작하는 것은 실질적으로 불가능한데, 이는 비틀린 긴 직사각형이 비틀리는 동안 변형되고 평평해지면 더 이상 곧은 긴 직사각형이 아니고 정사각형 튜브의 에지들이 표면의 중심선보다 훨씬 더 심한 변형을 겪기 때문이다. 이것은 도 4a에서 다면체 나선형 튜브에 부과된 격자의 크기와 모양의 차이로 명확하게 입증된다. 스트립 재료로부터 이러한 다면체 나선형 튜브를 제작하려면 스트립 재료를 비틀린 형태로 형성하고 에지들에서 결합해야 한다.

본 발명에 따른 다면체 나선형 튜브는 스트립의 폭에 걸쳐 재료를 다르게 변형할 필요없이 스트립 재료로부터 제작될 수 있는 이상적인 다면체 나선형 튜브의 유사물이지만, 스트립 재료에 위로 및 아래로 비틀림을 제공하여 평행사변형을 형성하는 삼각형 쌍들을 형성함으로써 제작될 수 있으며, 여기서 평행사변형의 두 변은 스트립 재료의 에지들와 평행한 상태에 있다. 가장 단순한 형태에서 스트립은 도 4b1에 도시된 것처럼 파선들을 지나 전체 너비에 걸쳐 옆으로 비틀린다. 한쪽과 다른 쪽에서 본 재료의 에지도 도시되어 있으며 하나의 비틀림은 위로 다음 비틀림은 아래로 향하는 것을 볼 수 있다. 한 쌍의 삼각형(i, ii)는 평행사변형을 형성하며 이 평행사변형의 에지들 중 두 개는 스트립의 에지들과 평행(이 경우 일치)하다. 따라서 삼각형 쌍들로 구성된 외접 평행사변형의 관점에서 삼각형 i를 삼각형 ii로부터 분리하는 평행사변형의 (짧은) 대각선도 비틀린다(도 4bl 참조). 삼각형 i와 ii의 쌍은 정삼각형(a=b=c) 또는 이등변삼각형(a=b≠c) 또는 세 변의 길이가 서로 다른 삼각형(a≠b≠c)의 쌍일 수 있다. 여기서 a, b 및 c는 삼각형의 변의 길이이다. 도 4bl에서 삼각형은 정삼각형이고 외접 평행사변형은 a와 a의 변을 가지고 있다. 도 4b2에서 삼각형은 이등변 삼각형이고 외접 평행사변형은 a와 a의 변을 가지고 있다. 세 개의 다른 변 a, b 및 c를 갖는 불규칙한 삼각형의 경우, 외접 평행사변형은 삼각형의 어느 변이 평행사변형의 대각선들 중 하나를 형성하는지에 따라 a와 b, 또는 b와 c, 또는 a와 c의 변을 갖는다.

이 비틀린 스트립에 기초하여 본 발명에 따른 다면체 나선형 튜브가 제작될 수있다.

도 4cl은 전체적으로 비틀린 스트립 재료로 구성된 도 4b1의 비틀린 스트립을 기초로 제작된 본 발명에 따른 튜브를 도시한다. 비틀림을 사용하여 삼각형들을 구부리는 것이 아니라, 비틀린 재료를 나선 용접 장치에 공급함으로써 비틀린 스트립이 용접 전에 다면체 나선형 튜브의 곡률로 강제된다. 동시에 회전하고 용접함으로써 각 삼각형(i)은 이전 루프의 삼각형(ii)에 용접될 것이다. 이 구성은 12.5 삼각형 기준의 길이를 갖는 루프를 제공한다. 편평한 평면에서 보면, 이것은 불규칙한 12.5각형으로 간주될 수 있다. 하나의 전체 루프를 완성하기 위해 12.5개의 어두운 삼각형이 있다.

도 4b2의 평행사변형은 도 4b1과 동일하지만 삼각형 쌍이 다르다. 이제 삼각형은 정삼각형이 아니라 이등변 삼각형이다. 여기서 다시 삼각형(i, ii)의 평행사변형의 평행한 에지들은 삼각형 i를 삼각형 ii에서 분리하는 평행사변형의 (긴) 대각선과 마찬가지로 비틀린다. 도 4bl의 튜브와 동일한 방식으로 다면체 나선형 튜브를 제작할 때, 완전한 루프는 11.5 삼각형 기준의 길이를 가진다. 편평한 평면에서 볼 때, 이것은 불규칙한 11.5각형으로 간주될 수 있다. 도 4c2에서 삼각형들의 상이한 연결 때문에 한 루프와 다음 루프 사이의 연결을 따르는 하나의 루프는 11.5각형이다.

따라서, 도 4cl 및 4c2의 두 튜브는 비틀림이 동일한 삼각형들의 쌍인 비틀린 편평한 스트립을 나선 용접하여 제작될 수 있다. 도 4cl 및 4c2에서 이들은 강조 표시되어 있다. 그러나, 도 4c2의 삼각형 쌍들의 모양이 도 4cl의 모양과 다르기 때문에(그러나 삼각형 쌍들의 외접 평행사변형은 동일함), 비틀림의 깊이도 도 4c2의 경우 더 크고, 따라서 튜브의 겉보기 두께는 증가하며, 이것은 좌굴에 대응한 저항을 증가시킨다. 도 4d에서 이러한 겉보기 두께 효과는, 나선형 십이면체 튜브에서보다 비틀림이 튜브 내로 실질적으로 더 침투하는 나선 육각형 튜브에서 시각화되어 있다. 이것은 튜브의 외부 표면에서도 분명하다(도 4cl과 도 4e 비교). 도 4cl 및 4c2에서, 다면체 나선형 튜브는 삼각형을 형성하는 비틀림과, 선택사항으로, 적절한 굽힘 또는 롤-성형 장치에 의해 미리 튜브를 형성하는 곡선이 이미 제공된 하나의 스트립을 나선-용접에 의해 제작될 수 있다는 것을 분명히 알 수 있다. 도 4f는, 나선 육각형 튜브가 두 개의 비틀린 스트립을 동시에 나선 용접하여 제작할 수 있음을 보여준다. 두 개의 비틀린 스트립은 먼저 개별 스트립에서 만들어 질 수 있다(도 4b에서 3 개의 스트립을 함께 용접하여 하나의 비틀린 스트립을 제작할 수 있음). 또는 용접을 시작하기 전에 이미 상향 및 하향 비틀림이 스트립들에 존재하도록 적절한 굽힘 또는 롤-성형 장치에서 넓은 스트립이 비틀릴 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 다면체 나선형 튜브는 튜브를 제작한 후 비틀리는 것이 아니라, 스트립의 에지들이 함께 결합되는 동안 올바른 방향(내측으로 또는 외측으로)으로 "튀어 나오는" 삼각형 패턴의 비틀림이 스트립에 제공된다는 사실의 결과로서 비틀림이 발생한다. 비틀림의 존재는 다면체 나선형 튜브의 좌굴 저항 증가에 기여하는 요소를 형성한다. 내측으로 튀어 나오는 비틀림은 좌굴에 대응한 함몰형 보강구조이고, 외측으로 튀어 나오는 비틀림은 좌굴에 대응한 돌출형 보강구조이다. 상기 함몰형 및 돌출형 비틀림은 스트립의 겉보기 두께를 더 두껍게 하여 좌굴 저항에 기여한다. 도 4c2의 11.5각형의 함몰형 비틀림은 도 4cl의 12.5각형의 함몰형 비틀림보다 더 깊다. 결과적으로 11.5각형의 겉보기 두께가 더 높으므로 좌굴에 대응한 저항도 더 크다.

도 4e는 이 예에서, 길이 방향 축을 따라 이동하면서 그 중심을 따라 회전하는 튜브의 길이 방향 축에 수직인 육각형(6각형)으로 구성된 다면체 나선형 튜브를 도시한다. 이상적인 다면체 나선형 튜브는 6개의 매끄럽게 구부러진 표면을 가지며 육각형의 6개 모서리는 각각 완벽한 나선을 형성한다(4각형에 대한 도 4a와 유사). 본 발명에 따른 다면체 나선형 튜브에서, 각각의 인접한 나선 사이의 평면은 도 4e에 도시된 바와 같이 동일한 삼각형(i 및 ii)으로 다시 채워진다. 한 세트의 동일한 삼각형이 강조 표시되어 있다. 도 4b는 나선들이 6개의 스트립에 직교하는 동일한 다면체 나선형 튜브를 보여준다. 이것은 하나 이상의 나선 용접 기계를 사용하는 기존의 나선 용접을 사용하여 동일한 다면체 나선형 튜브가 만들어질 수 있음을 보여준다.

본 발명에 따른 다면체 나선형 튜브는, 삼각형 쌍이 다면체 나선형 튜브의 좌굴에 대해 증가된 저항을 제공하는 한, 임의의 특정 개수의 변으로 제한되지 않는다. 정다면체를 기반으로 한 다면체 나선형 튜브의 가장 낮은 값은 3각형(삼각형)이다. 그러나, 3각형(삼각형) 및 4각형(정사각형)은, 겉보기 두께가 너무 커서 튜브 내 공간이 이미 원형 단면에 더 가까이 접근하는 더 높은 값의 x각형에 비해 작기 때문에, 실용적이지 않다.

x각형의 x에 대한 최대 값은 현저한 강화 효과가 전혀 얻어지지 않는 값이다. x 값이 높을수록, 튜브가 원통형 튜브와 더 비슷해지며, 삼각형에 의해 제공되는 겉보기 두께의 증가가 더 이상 관련이 없는 값으로 감소한다. 다시, 바람직하게는 다면체 나선형 튜브는, 나선의 두 연속 루프 사이의 연결을 따라서 볼 때, 적어도 6각형 더 바람직하게는 7각형이다. 더욱더 바람직하게는 다면체 나선형 튜브는 적어도 10각형이다. 적절한 상한값은 20각형이고, 바람직하게는 최대 15각형이다. 이 경우 x각형의 x 값은 자연수일 필요는 없으며 유리수일 수도 있다. x각형의 x는 나선의 한 루프에 필요한 삼각형 베이스(base)의 수를 나타낸다. 한 루프의 길이가 12.5 삼각형 베이스이면, x각형은 12.5각형이다.

스트립 재료는 바람직하게는, 열간 압연, 선택적으로 아연 도금 및/또는 유기 코팅되거나, 또는 냉간 압연, 어닐링 및 선택적으로 아연 도금 및/또는 유기 코팅될 수 있는 압연 강철 스트립으로서 제공된다. 압연 또는 코팅 강철 스트립은 일반적으로 강철 스트립의 감긴 형태로 제공된다.

다면체 나선형 튜브를 제작하는 방법은, 보통 감긴 스트립의 형태로 제공되고, 선택사항으로 단부 절단되고 선행 스트립에 용접되고, 삼각형 쌍을 형성하기 위해 비틀림이 제공되는 스트립을 평탄화(레벨링)하는 것을 선택사항으로 포함하며, 여기서 각각의 삼각형 쌍은 평행사변형을 형성하며, 평행사변형의 평행한 에지들 중 2 개는 스트립의 에지들과 평행하고, 평행사변형의 다른 두 평행한 에지와 평행사변형의 대각선은 연속해서 위로 및 아래로 비틀리며, 스트립을 나선 용접하여 다면체 나선 튜브를 형성한다. 가장 간단한 절차는 동일한 삼각형 쌍들을 기반으로 다면체 나선형 튜브를 제작하는 것인데, 이 경우 비틀림은 스트립의 한 에지에서 다른 에지까지 계속되어 한 쌍의 삼각형이 도 4b1 및 도 4b2에서와 같이 스트립의 전체 너비를 차지하게 된다. 두 줄 이상의 동일한 삼각형 쌍들을 가진 비틀린 스트립을 제작하는 것도 가능하다. 그러나 한 시트에 상향 및 하향 비틀림이 있기 때문에, 구부리고 용접하기가 더 어려울 것이다.

또한, 다면체 나선형 튜브의 특정 형상은 팽창 조인트의 필요성을 줄일 수 있다고 믿어지는데, 이는 특히 튜브 세그먼트들이 교대하는 시계 방향 및 반시계 방향 나선형 튜브인 경우 팽창 자체의 일부 또는 전부를 흡수할 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 튜브에서 ETT가 기능하기 위해서는 레일 및 기타 보조 설비가 설치되어야 한다. 상기 레일 및 기타 보조 설비는, 포드(pod)가 통과할 수 있고 추가 지지 구조물, 상기 보조 설비 및 레일이 장착될 수 있는 링의 형태를 가질 수 있 지지 구조물의 도움으로 튜브에 장착될 수 있다. 적절하게 형상이 만들어지는 경우, 이러한 링 모양의 지지 구조물은 추가적인 보강 및 좌굴 방지 요소로 기능할 수 있다. 이상적으로는 본 발명에 따른 튜브는 예를 들어 30 미터의 제한된 간격으로만 지지될 필요가 있다. 그러나, 필요하다면, 튜브를 지지하기 위해 추가 지지 수단이 제공될 수 있다. 이러한 추가 지지 수단은 강철 빔 또는 구조물, 또는 콘크리트 빔 또는 구조물을 포함할 수 있다. 상기 레일 및 기타 보조 설비는 다른 용도로 사용되며 좌굴에 대응한 함몰형 또는 돌출형 보강구조로 의도되지 않기 때문에, 레일 및 기타 보조 설비는 좌굴에 대응한 함몰형 또는 돌출형 보강구조로 간주될 것은 아니다. 그러나, 본 발명에 따른 튜브는 ETT-튜브로서의 기능하게 하기 위해 존재하는 레일 및 다른 필요한 보조 설비와 함께 좌굴을 견딜 수 있어야 한다는 것은 분명하다. 본 발명은, 좌굴에 대응한 함몰형 또는 돌출형 보강구조 없이 좌굴을 견디고 레일 및 기타 보조 설비를 지지하기 위해 튜브가 더 두꺼운 재료로 구성될 필요가 있고 따라서 본 발명에 따른 튜브보다 더 큰 탄소 발자국을 가질 수 있다는 개념에 기초한다.

일 실시 예에서 튜브의 표면에는 좌굴에 대응한 함몰형 보강구조가 제공된다. 이러한 보강구조는 강철 스트립의 한쪽 또는 양쪽 에지를 약 90°각도로 구부려 직립 플랜지를 형성한 플랜지일 수 있다. 이들 강철 스트립은, 스트립을 튜브로 나선 용접하거나(이 경우 플랜지는 튜브 내부에 나선형 플랜지를 형성함), 또는 짧은 튜브 세그먼트들, 즉 링들을 제작하고 이 링들을 함께 용접하여 튜브 세그먼트를 형성함으로써, 튜브로 가공될 수 있다. 그러면 플랜지들은 튜브 내부에 링 모양의 플랜지를 형성한다. 상기 짧은 튜브 세그먼트들의 양쪽 에지에 플랜지가 제공되는 경우, 이 플랜지들은 함께 용접되거나 다른 방식으로 연결될 수 있다. 스트립의 한쪽 또는 양쪽 에지에 플랜지를 붙일 수 있으므로, 플랜지는 스트립 재료 두께의 1 ~ 2 배로 구성될 수 있다. 플랜지를 형성하는 동안 또는 플랜지가 형성된 스트립을 나선 용접 중에 구부리는 동안 플랜지 스트립이 주름지지 않도록 조치를 취해야 한다. 플랜지는 또한 링형 지지 구조물로 상기 언급된 바와 같이 튜브를 형성한 후 튜브에 장착되는 링 형태로 제공될 수도 있다. 플랜지의 높이와 피치(플랜지들 사이의 거리)는 모두 좌굴 저항과 관련이 있으며, 여기서 플랜지의 높이를 증가시키는 것이 피치를 줄이는 것보다 더 효과적인 것으로 보이다. 필요한 경우 플랜지 수를 늘려 좌굴 강도를 증가시킬 수 있다. 일 실시 예에서 피치는 튜브 세그먼트들이 연결되는 튜브의 단부에서보다 튜브 세그먼트의 중간(즉, 기둥 또는 지지대 사이)에서 더 작다. 반경이 2000 mm(직경 4 m)인 튜브 세그먼트에 대해 플랜지의 높이는 바람직하게는 적어도 50 mm, 더 바람직하게는 적어도 60 mm, 더욱더 바람직하게는 약 70 mm인 것으로 밝혀졌다. 플랜지가 높을수록 좌굴을 견디는데 더 효과적이지만, 플랜지가 D-2 x 플랜지 높이만큼 튜브 세그먼트의 유효 직경을 줄이므로 튜브 세그먼트의 유효 직경을 희생하게 된다. 이것은 더 크거나 더 작은 직경에 대해 똑같이 유효한 것으로 판명되었으므로, 플랜지의 높이는 튜브 세그먼트의 내부 반경의 최소 2 %, 최대 7.5 %, 바람직하게는 최대 5 %, 더 바람직하게는 최대 4 %이다. 플랜지의 피치는 튜브 세그먼트 내부 반경의 최소 20 %, 최대 80 %이다. 바람직하게 피치는 튜브 세그먼트의 내부 반경의 25 % 이상이다. 내경 4 m에 대해서, 1000 mm의 피치와 70 mm의 플랜지 높이는 단일 벽 튜브의 무게를 20 mm 나선 용접된 30 m의 튜브 세그먼트에 대한 무게 59톤에서 높이 70 mm(내부 반경 2000 mm의 3.5%에 해당)의 내부 플랜지를 가진 너비 1000 mm의 짧은 튜브 세그먼트(피치 = 1000mm, 이는 내부 반경의 50 %) 30개로 구성된 6.35 mm 두께의 무게 19톤으로 줄이는 데 주된 역할을 했다. 결과적인 유효 직경은 4000-140 = 3860 mm이다. 짧은 튜브 세그먼트의 에지에 대해 스트립의 에지를 구부리거나 강제하여 플랜지로 형성하거나, 또는 대안으로, 튜브(예를 들어, 나선 용접된 튜브 세그먼트 또는 플랜지가 없는 짧은 튜브 세그먼트들로 구성된 튜브 세그먼트들을 포함함)에 링 모양 플랜지를 용접함으로써, 플랜지가 짧은 튜브 세그먼트에 제공될 수 있으며, 이 경우 플랜지의 재질은 튜브의 재질과 반드시 동일하지는 않다.

제3 측면에 따르면, 본 발명은 또한 튜브 내부의 압력이 10 kPa 미만인 비워진 튜브 운송 시스템에서 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 따른 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브의 사용으로 구현된다. 바람직하게는 튜브 내부의 압력은 1 kPa (

0.01 bar 또는 10 mbar) 미만, 훨씬 더 바람직하게는 500 Pa (

5 mbar) 미만 또는 심지어 200 Pa (

2 mbar) 미만, 또는 약 100 Pa (

1 mbar)이다.

본 발명에 따른 튜브는 비워진 튜브 운송 시스템을 위한 것이다. 그러나 튜브 세그먼트의 특성, 특히 이러한 튜브 세그먼트들로부터 제작된 튜브 외부에서 가해지는 압력이 튜브 내의 압력보다 훨씬 더 높은 조건에서 수행할 수 있는 능력은 유사한 압력 조건(튜브 세그먼트 내에 저압이 있음)에서 작동하는 튜브의 응용에 적용하는 것을 적합하게 한다. 이러한 응용 분야의 예로는 자전거 터널, 자동차 터널, 기차 터널, 유지 보수 터널 또는 샤프트와 같은 같은 교통을 위한 지하 또는 수중 터널, 수력 발전소의 튜브, 저압이 발생하거나 발생할 수 있는 가스 저장 시스템 등이 있다.

Claims (13)

1. 사용 시 진공 상태에 가까운 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브에 있어서,
   내부 직경이 3m 이상인 복수의 튜브 세그먼트(1)를 포함하며,
   상기 튜브 세그먼트들은 단일-벽 금속 튜브로 구성되고, 상기 튜브의 표면에는 좌굴에 대응한 돌출형 또는 함몰형 보강구조가 제공되는, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 튜브 세그먼트들 중 하나 이상은 나선-용접된 스트립으로 구성된 다면체 나선형 튜브이며,
   상기 스트립은 동일한 삼각형들의 쌍으로 구성되고, 각각의 삼각형 쌍은 평행 사변형을 형성하며, 여기서 상기 평행사변형의 평행한 에지들 중 두 개는 상기 스트립의 에지들과 평행하고 상기 평행사변형의 다른 두 개의 평행한 에지들과 상기 평행사변형의 대각선은 연속적으로 위쪽과 아래쪽으로 비틀리며, 상기 좌굴에 대응한 보강구조는 상기 비틀림인, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 튜브 세그먼트들 중 하나 이상은 나선-용접된 튜브 세그먼트이며,
   함께 나선-용접될 스트립에는 상기 스트립의 긴 에지들의 길이를 따라, 바람직하게는 전체 길이를 따라 직립 플랜지들이 제공되며, 상기 플랜지들은 함께 용접되어 상기 좌굴에 대응한 보강구조를 형성하는 하나의 직립 나선형 플랜지를 형성하는, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 직립 나선형 플랜지는 상기 나선-용접된 튜브 세그먼트의 내부 표면에 위치하는, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 직립 나선형 플랜지는 상기 나선-용접된 튜브 세그먼트의 외부 표면에 위치하는, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 좌굴에 대응한 보강구조는 상기 튜브 세그먼트의 내부에 있는 원주 방향 플랜지인, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 플랜지들의 피치는 상기 튜브 세그먼트의 내부 반경의 25% 이상인, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 플랜지들의 높이는 상기 튜브 세그먼트의 내부 반경의 2% 이상이고 7.5% 이하인, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
9. 제 6 항, 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상ㄱ리 플랜지들은 짧은 튜브 세그먼트들의 에지를 플랜지로 구부리거나 강제함으로써 형성되는, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌굴에 대응한 보강구조는 상기 튜브 세그먼트의 표면에 있는 원주 방향 또는 나선형 비드들(beads)인, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 튜브 세그먼트의 길이 방향에서 상기 비드의 골 및 마루의 접선 기울기(tangent)는 0이고, 바람직하게는 상기 비드들의 단면은 사인파 형상인, 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브.
12. 튜브 내부의 압력이 10 kPa 미만인 비워진 튜브 운송 시스템에서 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 비워진 튜브 운송 시스템용 튜브의 사용.
13. 청구항 2에 의한 튜브 세그먼트를 제조하는 방법으로서,
    스트립이 선택적으로 평탄화되고, 선택적으로 단부 절단되고 선행 스트립에 용접되며, 동일한 삼각형 쌍들을 형성하기 위해 비틀림이 제공되며, 여기서 각각의 삼각형 쌍은 평행사변형을 형성하고, 상기 평행사변형의 평행한 에지들 중 두 개는 상기 스트립의 에지들과 평행하고 상기 평행사변형의 다른 두 개의 평행한 에지들과 상기 평행사변형의 대각선은 연속적으로 위쪽과 아래쪽으로 비틀리며, 상기 스트립을 나선 용접하여 다면체 나선형 튜브를 형성하는, 방법.

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