KR20230018293A - 탱크 배열체 - Google Patents

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KR20230018293A
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cylinder axis
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KR1020217037549A
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프랑크-토르스텐 아펠
외르그 부만
만프레드 퀴베르
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티지이 마린 개스 엔지니어링 게엠베하
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Abstract

액화 가스, 특히 액화 천연 가스(LNG)를 저장하고 제공하기 위한, 선박의 연료 공급 시스템용 탱크 배열체에 관한 것으로서, 이중 아치형(bilobe) 또는 다중 아치형(multi-lobe) 형상을 갖는 탱크를 포함하고, 여기서 각각의 아치는 원통형 압력 용기의 일 섹션으로 형성되고, 실린더 축은 수평으로 및 서로에 대해 평행하게 연장되고, 압력 용기 섹션들은 중첩 배치되고, 선박 내에 탱크를 지지하기 위한 베어링 구조체를 포함하고, 하향으로 작용하는 수직 방향 힘 및 실린더 축의 방향 및 이러한 실린더 축을 가로지르는 수평 방향 힘을 흡수하는 제1 베어링, 실린더 축의 방향으로 수평으로 제1 베어링으로부터 사전 설정된 거리에 배치되고, 하향으로 작용하는 수직 방향 힘 및 실린더 축을 가로지르는 수평 방향 힘을 흡수하는 적어도 하나의 제2 베어링, 및 제1 베어링 및 제2 베어링으로부터 사전 설정된 거리에 배치되고, 적어도 실린더 축을 가로지르는 수평 방향 힘을 흡수하는 적어도 하나의 제3 베어링을 포함한다.

Description

탱크 배열체
본 발명은 액화 가스, 특히 액화 천연 가스(Liquid Natural Gas)(LNG)를 저장하고 제공하기 위한 선박의 연료 공급 시스템용 탱크 배열체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 탱크 배열체를 구비하는 선박에 관한 것이다.
해양을 항해하는 선박의 구동을 위해 LNG를 사용하는 것은, 허용 가능한 유해 물질 배출의 제한이 증가함에 따라 점점 더 중요해지고 있다. 선박에 LNG를 저장하고 제공하기 위해, 다양한 탱크 개념들을 사용할 수 있다. 일부 개념들은 필요로 하는 공간의 활용과 관련하여 매우 유연하지만, 그러나 예를 들어 압력, 온도, 체적과 같은 작동 매개변수에 대해서는 단지 매우 낮은 자유도만을 허용한다. 다른 한편으로는, 작동에 있어 높은 유연성을 갖지만, 그러나 특히 예를 들어 선박의 선수 또는 선미 또는 선체 바닥의 영역과 같은 이용 가능한 공간의 높이에 걸쳐 이용 가능한 수평 치수가 변경되는 경우, 공간 활용이 현저히 저하되는 개념이 존재한다.
DE 10 2005 057 451 A1호, US 2019/0078734 A1호 및 US 2019/0078736 A1호로부터 바이로브(bilobe) 및 멀티로브(multilobe) 탱크가 공지되어 있고, 일정한 폭, 길이 및 높이를 갖는 공간이 있으며, 여기서 높이는 길이와 폭에 비해 낮아서 양호하게 활용할 수 있다. 그러나, 이러한 탱크는 예를 들어 선박 선체의 측벽 사이의 이용 가능한 전체 폭을 이용하지 않는다.
US 2019/0100099 A1호로부터, 보다 복잡하게 형성된 공간도 또한 더 양호하게 활용할 수 있도록 하는 제안들이 공지되어 있다. 서로에 대해 대향하여 위치되는 2개의 편평한 측벽을 포함하는 탱크가 제안되며, 그 둘레 프로파일은 다각형 또는 원이므로, 이용 가능한 공간에 맞게 적응될 수 있다. 서로에 대해 대향하여 위치되는 측벽은 만곡된 표면으로 연결된다. 탱크에 필요한 압력 저항을 제공하기 위해, 격자 또는 보강재 네트워크가 탱크의 내부에 배치된다. 이는 높은 재료 및 작업 비용으로 이어진다.
WO 2008/104758 A1호로부터 특히 LNG의 수송을 위한 각기둥형 및 수직 원통형 탱크가 공지되어 있다. 탱크의 열적 이동의 방향으로 연장되는 측면 지지 표면을 통해서도 또한 탱크를 지지하는 것이 여기서 제안된다.
본 발명의 과제는 이용 가능한 공간이 보다 양호하게 활용될 수 있는 탱크 배열체를 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 과제는 청구항 제1항에 따른 탱크 배열체 및 청구항 제11항에 따른 선박에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 조치에 의해, 특히 액화 가스를 저장하고 제공하기 위한, 지금까지 공지된 탱크 배열체로는 이용될 수 없었던 선박 내 공간이 간단한 방식으로 이용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 바이로브 또는 멀티로브 탱크의 압력 용기 섹션들이 수평으로 서로 중첩되어 배치됨으로써, 예를 들어 좁고 높은 공간이 선박의 종방향으로 및 횡방향으로도 또한 이용될 수 있다. 이는, 실린더 축의 방향을 가로지르는 수평으로의 본 발명에 따른 탱크의 치수가, 실린더 축의 방향으로 또는 수직 방향으로의 치수보다 명백히 더 작기 때문이다. 탱크의 형상은 서로에 대해 중첩되어 배치된 압력 용기 섹션으로 형성되기 때문에, 수직 치수가 큰 경우에도 필요한 압력 저항을 획득하기 위해 탱크 내부 공간을 횡방향으로 관통하는 보강 격자를 또한 배치할 필요가 없고, 오히려 내벽을 따라 연장되는 보강 리브로 충분하다. 이를 통해, 재료 및 작업 비용 모두가 크게 감소된다. 제3 지지대에 의해, 예를 들어 탱크가 하부로부터 수직으로 지지될 때, 상향으로 연장되는 본 발명에 따른 탱크의 위치 안정성이 보장되는데, 예를 들어 기울어짐에 대한 안정성이 보장된다.
바람직하게는, 압력 용기 섹션은 원형 원통형 압력 용기의 섹션이다. 이를 통해, 압력 저항이 단지 그 구성으로 인해 향상된다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 적어도 3개의 압력 용기 섹션들은 서로 중첩 배치된다. 이를 통해, 좁고 높은 공간들이 최적으로 이용될 수 있다.
본 발명의 유리한 개발예에서, 바이로브 탱크의 경우 압력 용기 섹션들 중 하나 또는 멀티로브 탱크의 경우 압력 용기 섹션들 중 적어도 하나는, 실린더 축 방향으로 다른 압력 용기 섹션 또는 복수의 다른 압력 용기 섹션과는 다른 길이를 포함한다. 높이에 따라 그 길이가 변경되는, 종방향의 좁고 높은 공간들의 활용은, 이러한 중첩 배치된 압력 용기 섹션들의 조합에 의해 최적화되는데, 왜냐하면 본 발명에 따른 탱크 배열체는 이러한 공간에서, 압력 용기 섹션들의 실린더 축이 공간의 종방향과 일치하고, 각각의 압력 용기 섹션들의 길이가 그것이 위치되는 각각의 높이에서 공간의 종방향 연장부에 맞게 적응될 수 있도록 사용될 수 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 바이로브 탱크의 경우 하부의 압력 용기 섹션 및 멀티로브 탱크의 경우 적어도 최하부 압력 용기 섹션은, 좁은 선박 구조체를 따를 수 있도록 실린더 축 방향으로 다른 압력 용기 섹션 또는 복수의 다른 압력 용기 섹션보다 더 짧다. 선박의 횡방향으로 설치되어 있는 이러한 실시예에 따르면, 예를 들어 선박 선체의 하부 영역의 공간들은 액화 가스의 저장 및 제공에 여전히 용이하게 이용될 수 있다.
유리하게는, 중첩 배치되어 인접한 압력 용기 섹션들은 각각 기체 및 액체에 대해 개방된 격벽에 의해 서로 연결된다. 이러한 방식으로, 최하부 압력 용기 섹션에 장착되어 있는 단지 하나의 펌프만으로 전체 탱크가 비워지도록 펌핑될 수 있다.
바람직하게는, 탱크의 내부 공간에는, 압력 용기 섹션들의 연결부에서의 격벽을 제외하고, 탱크 내부 공간을 횡방향으로 관통하는 보강재가 없다. 탱크의 바이로브 또는 멀티로브 설계로 인해, 예를 들어 지지 격자와 같은 이러한 내부 보강재를 필요로 하지 않고, 이에 의해 본 발명에 따른 탱크는 비교적 비용 효율적으로 제조될 수 있다.
공지된 유형의 베어링, 고정 베어링 및 플로팅 베어링 외에도, 본 발명의 바람직한 개발예에서, 제3 유형의 베어링은 탱크의 수축 방향에 평행하게 연장되는 베어링 표면을 포함한다. 이러한 방식으로, 탱크는 온도 변화의 경우에 수축되거나 또는 다시 팽창될 수 있으므로, 탱크에서의 대응하는 열 응력이 방지될 수 있다.
바람직하게는, 탱크 배열체는 탱크 공간의 범람 시 탱크가 부상하는 것을 방지할 수 있도록, 상향으로 작용하는 수직 방향 힘을 흡수하는 적어도 하나의 제4 유형의 베어링을 포함한다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 탱크 배열체의 외부 치수는 컨테이너 선박의 표준 컨테이너 구획에 맞게 설치되도록 설계된다. 이러한 방식으로, 컨테이너 선박 내에 LNG 탱크를 수용하기 위한 특별한 치수의 별도의 공간이 제공될 필요가 없다. 이를 통해, 컨테이너 선박의 계획 및 제조가 상당히 단순화된다. 본 발명에 따른 탱크 배열체에 의해, 표준 컨테이너 구획이 LNG의 저장을 위해 가장 효과적으로 이용될 수 있는데, 왜냐하면 실린더 축 방향으로의 압력 용기 섹션들의 길이 및 압력 용기 섹션들의 직경은 표준 컨테이너 구획의 수평 길이 및 폭에 쉽게 적응될 수 있고, 표준 컨테이너 구획의 높이가 중첩 배치된 압력 용기 섹션들에 의해 마찬가지로 이용될 수 있기 때문이다.
선박의 횡방향으로 연장되는 탱크 배열체의 실린더 축의 경우, 하부 압력 용기 섹션의 길이는 또한 선박 선체의 하부 영역에서 좁아지는 선박 구조체에 문제 없이 적응될 수 있어, 이러한 방식으로 이러한 공간을 또한 여전히 활용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 선박은 컨테이너 선박이고, 탱크 배열체는 표준 컨테이너 구획 내에 장착된다. 위에서 이미 설명된 바와 같이, 이를 통해 컨테이너 선박의 계획 및 제조가 훨씬 비용 효율적으로 가능해진다.
본 발명은 이하에서 도면을 참조하여 예시적으로 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 탱크 배열체의 일 실시예를 사시도로 도시한다.
도 2는 선박에 설치된 도 1의 탱크 배열체를 도시한다.
도 3은 도 1 및 도 2의 탱크 배열체의 단부도를 도시한다.
도면에 도시된 본 발명에 따른 탱크 배열체(1)의 실시예는 수평으로 놓인 삼중 아치형(3개 로브) 탱크(100)를 포함한다. 각각의 아치는 원형 원통형 압력 용기의 일 섹션(101, 102, 103)으로 형성된다. 즉, 탱크(100)는 서로에 대해 재단된 3개의 평행한 원형 실린더의 형상을 포함한다. "수평으로 놓인"이라 함은, 실린더 축이 수평으로 연장된다는 것을 의미한다. 압력 용기 섹션들(101, 102, 103), 즉 서로에 대해 재단된 원형 실린더들은 서로 중첩 배치된다.
탱크(100)를 위한 조작 및 모니터링 요소가 위치되어 있는 소위 돔(Dom)은, 최상부 압력 용기 섹션(101) 상에 배치된다.
중첩 배치되어 인접한 압력 용기 섹션들(101, 102; 102, 103)은 각각 기체 및 액체에 대해 개방된 격벽(110)에 의해 서로 연결되어 있다.
탱크(100) 내에는, 격벽(110) 외에 내부 공간을 횡방향으로 관통하는 보강재, 예를 들어 반경 방향 또는 수직 또는 수평 보강재가 배치되지 않는다. 단지, 탱크의 내벽 상에, 예를 들어 원주 방향으로 연장되는 리브가 배치될 수 있다.
선박(200)의 도시된 단면은, 예를 들어 컨테이너 선박의 표준 컨테이너 구획(201)일 수 있다.
실린더 축 방향으로 2개의 상부 압력 용기 섹션들(101, 102)의 길이는 동일하다. 반면, 최하부 압력 용기 섹션(103)은 더 짧은 길이를 가지며, 여기서 도시된 예시적인 실시예에서, 최하부 압력 용기 섹션(103)은 2개의 상부 압력 용기 섹션들(101, 102)의 하부 중앙에 배치되는데 - 즉 단축부는 최하부 압력 용기 섹션(103)의 양 단부 상에 대칭으로 형성된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 최하부 압력 용기 섹션(103)은 선박의 용골 영역, 즉 선박의 구조체가 좁아지는 선체의 최하부 영역에 배치된다. 최하부 압력 용기 섹션(103)의 단축부를 통해, 그곳의 공간도 또한 함께 활용될 수 있다. 반면, 2개의 상부 압력 용기 섹션들(101, 102)은 선박의 측벽 사이의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.
탱크 배열체(1)는 2개의 새들 베어링(301; 121, 122) 상에 위치되고, 그 중 하나는 고정 베어링(121)으로, 다른 하나는 플로팅 베어링(122)으로 형성된다. 고정 베어링(121)은 하향으로 작용하는 수직 방향 힘 및 실린더 축의 방향 및 이를 가로지르는 수평 방향 힘을 흡수한다. 플로팅 베어링(122)은 실린더 축 방향으로 고정 베어링(121)으로부터 사전 설정된 거리에 배치되고, 마찬가지로 하향으로 작용하는 수직 방향 힘 및 실린더 축을 가로질러 작용하는 수평 방향 힘을 흡수한다. 실린더 축 방향으로, 탱크 배열체(1)는 플로팅 베어링(122) 상에서 자유롭게 이동될 수 있고, 이에 따라 온도 변화의 경우에 자유롭게 수축되거나 또는 팽창될 수 있으므로, 탱크 배열체(1)는 이로부터 추가적으로 부하를 받지 않는다.
2개의 새들 베어링(121, 122)은 중앙의 압력 용기 섹션(102) 상에서 최하부 압력 용기 섹션(103)의 양측에 맞물린다.
탱크 배열체(1)의 상반부에서, 도시된 예시적인 실시예에서 최상부 압력 용기 섹션(101) 상에는, 실린더 축 방향에 대해 횡방향으로 서로 대향하여 위치되는 탱크 배열체(1)의 양측에서 각각 새들 베어링(121, 122) 위에 추가의 베어링(303, 304)이 맞물린다.
도시된 예시적인 실시예에서, 상부 압력 용기 섹션(101)은 그곳에 각각 경사지게 연장된 하부 접촉 표면 및 수평으로 연장되는 상부 접촉 표면을 갖는 브래킷(302)을 포함한다.
브래킷(302)의 경사진 하부 접촉 표면 상에는 베어링 표면을 갖는 제3 베어링(303)이 위치되고, 그 경사는 브래킷(302)의 접촉 표면에 대응한다. 베어링 표면과 접촉 표면의 경사는 탱크(100)의 수축 방향에 평행하게 연장된다. 이러한 제3 베어링(303)은 탱크(100)의 기울어짐에 대한 보호부를 형성한다. 경사가 탱크(100)의 수축 방향에 평행하게 연장되기 때문에, 한편으로는 브래킷(302)의 접촉 표면이 수축될 때에도 항상 베어링 표면 상에 안착되는 것이 보장되고, 다른 한편으로는 탱크(100)는 자유롭게 수축 및 팽창될 수 있으므로, 이에 따라 탱크(100)에는 대응하는 열적 힘이 가해지지 않는다.
브래킷(302)의 수평 표면 상에는 제4 베어링(304)이 위치되고, 이는 선박에 결함이 있는 경우 탱크 공간이 침수될 때 발생할 수 있는 탱크(100)의 부상에 대한 보호부를 형성한다.
제3 및 제4 베어링(303, 304)은 새들 베어링(121, 122)에 대응하고, 이들 위에 배치되며, 마찬가지로 고정 또는 플로팅 베어링(123, 124)으로 형성된다.
모든 베어링은 자체의 베어링 힘을 선박 구조체 내로 유도한다.

Claims (13)

  1. 액화 가스, 특히 액화 천연 가스(LNG)를 저장하고 제공하기 위한, 선박의 연료 공급 시스템용 탱크 배열체에 있어서,
    이중 아치형(bilobe) 또는 다중 아치형(multi-lobe) 형상을 갖는 탱크(100)를 포함하고,
    - 각각의 아치는 원통형 압력 용기의 일 섹션(101, 102, 103)으로 형성되고,
    - 실린더 축은 수평으로 및 서로에 대해 평행하게 연장되고,
    - 상기 압력 용기 섹션들(101, 102, 103)은 중첩 배치되고,
    선박 내에 상기 탱크(100)를 지지하기 위한 베어링 구조체(121, 122, 303)를 포함하고,
    - 하향으로 작용하는 수직 방향 힘 및 상기 실린더 축의 방향 및 상기 실린더 축을 가로지르는 수평 방향 힘을 흡수하는 제1 베어링(121),
    - 상기 실린더 축의 방향으로 수평으로 상기 제1 베어링(121)으로부터 사전 설정된 거리에 배치되고, 하향으로 작용하는 수직 방향 힘 및 상기 실린더 축을 가로지르는 수평 방향 힘을 흡수하는 적어도 하나의 제2 베어링(122), 및
    - 상기 제1 및 제2 베어링(121, 122)으로부터 사전 설정된 수직 거리에 배치되고, 적어도 상기 실린더 축을 가로지르는 수평 방향 힘을 흡수하는 적어도 하나의 제3 베어링(303)
    을 포함하는 것인 탱크 배열체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력 용기 섹션들(101, 102, 103)은 원형 원통형 압력 용기의 섹션인 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 3개의 압력 용기 섹션들(101, 102, 103)은 중첩 배치되는 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 바이로브 탱크의 경우 상기 압력 용기 섹션들 중 하나 및 멀티로브 탱크의 경우 상기 압력 용기 섹션들(101, 102, 103) 중 적어도 하나는, 상기 실린더 축 방향으로 상기 다른 압력 용기 섹션 또는 상기 복수의 다른 압력 용기 섹션과는 다른 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  5. 제4항에 있어서, 바이로브 탱크의 경우 상기 하부 압력 용기 섹션 및 멀티로브 탱크의 경우 적어도 상기 하부 압력 용기 섹션(103)은, 좁은 선박 구조체를 따를 수 있도록 상기 실린더 축 방향으로 상기 다른 압력 용기 섹션 또는 상기 복수의 다른 압력 용기 섹션보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중첩 배치되어 인접한 압력 용기 섹션들(101, 102; 102, 103)은 각각 기체 및 액체에 대해 개방된 격벽(110)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크(100)에는 상기 탱크 내부 공간을 횡방향으로 관통하는 보강재가 없는 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 베어링(303)은 상기 탱크(100)의 수축 방향에 평행하게 연장되는 베어링 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상향으로 작용하는 수직 방향 힘을 흡수하는 적어도 하나의 제4 베어링(304)을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크 배열체(1)의 외부 치수는, 컨테이너 선박의 표준 컨테이너 구획에 맞게 설치되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 탱크 배열체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 탱크 배열체(1)를 구비한 선박.
  12. 제11항에 있어서, 상기 탱크 배열체(1)의 실린더 축은 선박의 횡방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 선박.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 제10항과 관련하여, 상기 선박(200)은 컨테이너 선박이고, 상기 탱크 배열체(1)는 표준 컨테이너 구획(201) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 선박.
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