KR20230041985A - 화물창 구조 및 상기 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선체에 마련된 상갑판과 내측판 및 내저판에 의해 화물을 저장할 수 있는 내부공간을 형성하는 화물창 구조에 관한 것으로서, 상기 화물창 내부에서 서로 이격 설치되어 상기 화물창 내부를 3개의 공간으로 구획하는 한 쌍의 종방향 격벽부(Longitudinal bulkhead); 및 상기 종방향 격벽부의 구조적인 강성 확보를 위하여 상기 종방향 격벽부에 수직되게 설치되는 수직 웹 부재(Vertical web)를 포함한다.
상기 화물창은 상기 한 쌍의 종방향 격벽부에 의해 구획되어 상기 화물창의 중앙부에 위치되는 센터 카고부와 상기 센터 카고부 양측에 위치되는 한 쌍의 윙 카고부로 이루어지며, 상기 한 쌍의 종방향 격벽부는 상기 화물창 내 중앙에서 횡방향으로 서로 이격되어 상기 센터 카고부와 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭이 동일해지는 위치에 배치된다.

Description

화물창 구조 및 상기 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선{CARGO STRUCTURE AND VERY LARGE CRUDE OIL CARRIER HAVING THE CARGO STRUCTURE}

본 발명은 화물창 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화물창 구조를 개선하여, 선박의 건조비용을 절감하고 화물창의 경량화 및 구조적인 안정성을 확보할 수 있는 화물창 구조 및 상기 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선에 관한 것이다.

원유 운반선(Crude oil Carrier)이란, 천연의 가공되지 않은 원유 또는 정유를 선체에 마련된 다수의 화물창 내에 선적하여 소비처까지 원거리 수송하는 선박을 의미한다.

일반적으로, 원유 운반선은 원유 수송을 위한 항해 거리와 소요 시간이 상당하기 때문에 대량 운송을 통한 경제성을 향상시키기 위하여 대형화되는 추세이며, 크기에 따라 아프라막스(AFRAMAX), 수에즈막스(SUEZMAX), 및 초대형 원유 운반선(VLCC; Very Large Crude oil Carrier) 등으로 분류할 수 있다.

초대형 원유 운반선(VLCC)은 규모가 17만 5천 DWT 이상에서 30만 DWT 이하의 선박을 말하는 것으로, 여기에서 DWT(Dead Weight Ton, 적재중량)는 선박 자체의 무게를 제외하고 순수하게 적재할 수 있는 화물의 무게를 의미한다.

초대형 원유 운반선(VLCC)는 1970년대 말 중동전 반발로 수에즈 운하가 폐쇄되자 유럽, 미국 등으로 원유를 운반하는 선박이 대형화되면서 생겨난 개념으로, 최근에는 30만 DWT 이상의 원유 운반선이 건조되어 각광을 받고 있으며, 이러한 선박은 극초대형 원유 운반선(ULCC; Ultra Large Crude oil Carrier)이라고 불린다.

도 1은 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조의 일부를 개략적인 사시도 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 화물창의 횡단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

원유를 수송하기 위한 초대형 원유 운반선은 그 길이방향으로 선수 및 선미를 갖는 선체로 이루어지며, 선체는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상갑판(Upper deck plate)(1)과 선측 외판(Side shell)(2), 및 선저 외판(Bottom shell)(4)으로 둘러싸인 형태로 이루어진다.

또한, 선체는 선측 외판(2)과 선저 외판(4) 각각으로터 내측 방향으로 평행하게 이격 설치되는 내측판(Inner longitudinal bulkhead)(3)과 내저판(Inner bottom plate)(5), 및 내측판(3)과 내저판(5)을 연결하는 호퍼판(Hopper plate)(6)을 더 포함한다.

선체에 마련된 상갑판(1)과 내측판(3) 및 내저판(5)에 의해 화물을 저장할 수 있는 내부공간을 형성하는 화물창(10)이 구비되며, 화물창(10)은 횡격벽(Transverse bulkehead)(7)(도 3 및 도 11의 (a) 참조)에 의해 구획되어 선체의 길이방향으로 복수개가 마련된다.

이러한 초대형 원유 운반선의 화물창은 상당한 높이를 갖게 되므로, 각 화물창(10)의 내부에는 화물창(10)의 구조적 강성 및 화물(원유)의 하중을 지지하기 위한 한 쌍의 종격벽(Longitudinal bulkhead)(11)을 추가로 설치하게 된다.

즉, 초대형 원유 운반선의 화물창(10)은 한 쌍의 종격벽(11)에 의해 3개의 공간으로 구획될 수 있으며, 한 쌍의 종격벽(11) 각각은 수직 웨브(Vertical web)(13)에 의한 보강구조를 가질 수 있다.

이하, 설명의 편의를 위하여, 도 2에 도시된 화물창(10)의 횡단면을 기준으로, 중앙부에 위치하는 공간을 센터 카고 탱크(Centre cargo tank)(10a), 센터 카고 탱크(10a)의 좌우 양측에 위치하는 공간은 윙 카고 탱크(Wing cargo tank)(10b)로 구분하도록 한다.

종래기술에서의 수직 웨브(13)는, 종격벽(11)으로부터 화물창(10)의 횡단면 중앙부, 즉 센터 카고 탱크(10a)의 내측 중앙부를 향하도록 설치되며, 선체의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 다수개가 구비된다.

여기에서, 수직 웨브(13)는, 화물창(10)의 전 높이(h)를 기준으로 대략 0.1배 정도의 폭을 가질 수 있다.

종격벽(11)의 일면에서 선체의 길이방향으로 이격되는 수직 웨브(13) 사이에는 수직 웨브(13)에 비해 상대적으로 작은 폭을 갖는 다수의 스티프너(Stiffener)(15)가 결합된다.

다수의 스티프너(15) 각각은, 수직 웨브(13) 대비 상대적으로 작은 폭을 가질 수 있으며, 수직 웨브(13)에 수직되게 배치되어 종격벽(11)의 높이 방향을 따라 적정의 간격을 두고 상호 이격되어 다수의 층을 형성한다.

도 1을 참조하면, 종격벽(11)의 높이 방향(또는, 수직 웨브(13)의 길이방향)으로 3개의 스티프너(15)가 결합되어 있는 것이 도시되어 있으나, 수직 웨브(13)의 길이방향 중앙에 1개가 설치될 수도 있고, 수직 웨브(13)의 길이방향으로 일정간격을 두고 3개 또는 그 이상 설치될 수도 있다.

또한, 화물창(10)의 횡단면을 기준으로 센터 카고 탱크(10a)의 양측에 위치하는 한 쌍의 수직 웨브(13) 사이는 크로스 타이(Cross-tie)(17)를 매개로 상호 연결되는데, 크로스 타이(17)는 수직 웨브(13)의 길이방향(또는, 높이방향)의 대략 중앙에서 서로 마주보는 방향, 즉 화물창의 중심을 향하는 방향으로 돌출 형성되어 수직 웨브(13) 내지 종격벽(11)의 가로 지지대 역할을 한다.

즉, 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창(10)은 한 쌍의 종격벽(11)에 결합되는 수직 웨브(13)와 스티프너(15) 및 크로스 타이(17)를 통해 견고한 구조를 가질 수 있다.

그러나, 종래기술에 따른 화물창 구조에서, 크로스 타이(17)는 화물창(10)의 횡단면 중앙에서 수직 웨브(13)를 사이를 연결하도록 허공에 매달려 있는 형태로서, 선박의 운항 중 선체의 진동이나 화물창(10) 내 저장된 화물의 유동 하중에 매우 취약할 수 밖에 없다.

특히, 종래기술에서, 화물창(10)의 횡단면 중앙부에 위치하는 센터 카고 탱크(10a)의 폭은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.37배 정도이며 한 쌍의 윙 카고 탱크(10b) 각각의 폭은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.26배 정도로서, 수직 웨브(13) 사이 거리가 상당하므로, 수직 웨브(13)의 중앙 높이에서 크로스 타이(17)를 설치하는 작업은 상당한 난이도를 가지며, 그로 인한 안전사고의 위험뿐만 아니라 선박의 건조에 소모되는 시간과 비용이 증가하게 된다.

전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.

대한민국 등록특허공보 제10-2001865호 "초대형 유조선의 화물창 구조"

도 3은 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 화물창 구조에서 두개의 스워시 격벽이 설치되는 중앙부 횡단면을 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 종래기술에서는, 수직 웨브(13) 사이를 연결하는 크로스 타이(17)를 배제하기 위하여, 수직 웨브(13)의 폭을 증가시키고 선체의 길이방향 중앙에서 서로 마주보는 내측판(3)과 종격벽(11)을 연결하는 스워시 격벽(Swash bulkhead, 또는 Anti-sloshing bulkhead)(19)을 추가 설치함으로써, 화물창(10) 내 화물의 유동 하중에 충분히 견딜 수 있도록 하는 화물창 구조가 개시된 바 있다.

즉, 종격벽(11)의 가로 지지대 역할을 하는 크로스타이(17)를 없애는 대신, 화물창(10)의 횡단면 중앙부를 향하도록 설치되는 수직 웨브(13)의 폭을 증가시킴으로써, 크로스 타이(17)를 설치하는 구조 대비 자재의 수량을 줄일 수 있으며, 화물창(10)의 견고한 구조를 유지할 수 있다.

여기에서, 수직 웨브(13)는, 화물창(10)의 전 높이(h)의 0.15 내지 0.20배의 폭을 가질 수 있다.

한편, 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조에서, 종격벽(11)으로부터 화물창(10)의 횡단면 중앙부, 즉 센터 카고 탱크(10a)의 내측 중앙부를 향하도록 수직 웨브(13)가 설치됨에 따라, 센터 카고 탱크(10a)의 양측에 위치하는 한 쌍의 윙 카고 탱크(10b)는 중앙부에 위치한 센터 카고 탱크(10a) 대비 내부에 저장된 화물의 급격한 유동이 발생되기 쉬우며 슬로싱(Sloshing) 현상으로 인한 충격에 취약할 수 있다.

따라서, 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조에서는, 두개의 스워시 격벽(19)을 마련하며, 한 쌍의 윙 카고 탱크(10b) 내부의 길이방향 중앙부 각각에 설치하게 된다.

종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창(10) 구조에서는, 스워시 격벽(15)이 한 쌍의 윙 카고 탱크(10b) 각각에 설치되게 되나, 원유 운반선은 점차적으로 대형화되는 추세이며 자재비용 및 생산공정 시수 등의 증가로 인한 선박의 건조비용 상승을 초래하므로 비경제적일 수 있다.

아울러, 상당한 크기를 갖는 두개의 스워시 격벽(15)으로 인해 화물창(10) 내부의 구획된 공간의 개수가 증가됨에 따라 화물창(10)의 클리닝(Cleaning) 작업에 편의성이 저하되게 되므로, 화물창(10)의 유지보수(Maintenance) 측면에서도 비효율적일 수 있다.

본 발명은 화물창 내 저장되는 화물의 슬로싱 현상을 감소시키기 위한 화물창 구조를 개선하여 화물창의 경량화 및 구조적인 안정성을 동시에 확보할 수 있는 화물창 구조 및 상기 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 마련된 상갑판과 내측판 및 내저판에 의해 화물을 저장할 수 있는 내부공간을 형성하는 화물창의 구조로서, 상기 화물창 내부에서 서로 이격 설치되어 상기 화물창 내부를 3개의 공간으로 구획하는 한 쌍의 종방향 격벽부(Longitudinal bulkhead); 및 상기 종방향 격벽부의 구조적인 강성 확보를 위하여 상기 종방향 격벽부에 수직되게 설치되는 수직 웹 부재(Vertical web)를 포함하는 초대형 원유 운반선의 화물창 구조가 제공할 수 있다.

상기 화물창은 상기 한 쌍의 종방향 격벽부에 의해 구획되어 상기 화물창의 중앙부에 위치되는 센터 카고부와 상기 센터 카고부 양측에 위치되는 한 쌍의 윙 카고부로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 종방향 격벽부는, 상기 화물창 내 중앙에서 횡방향으로 서로 이격되어 상기 센터 카고부와 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭이 동일해지는 위치에 배치될 수 있다.

또한, 상기 센터 카고부의 횡방향 폭은 상기 화물창의 횡단면 전폭에 대해 0.24 내지 0.36배 사이이며, 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭은 상기 화물창의 횡단면 전폭에 대해 0.27 내지 0.33배 사이일 수 있다.

또한, 상기 센터 카고부와 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭은 상기 화물창의 횡단면 전폭에 0.3배일 수 있다.

또한, 상기 수직 웹 부재는 상기 화물창의 횡단면을 기준으로 상기 한 쌍의 종방향 격벽부 각각으로부터 상기 화물창의 외측방향을 향하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 수직 웹 부재는, 상기 종방향 격벽부의 일면에서 상기 선체의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 다수개가 구비되되, 상기 화물창의 전 높이에 0.1배의 폭을 가질 수 있다.

또한, 상기 수직 웹 부재는 상기 화물창의 전 높이에 0.11 내지 0.13배의 폭을 가질 수 있다.

또한, 상기 센터 카고부의 길이방향 중앙부에 설치되어 화물의 슬로싱(Sloshing) 현상을 감소시키기 위한 스워시 격벽부(Swash bulkhead)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스워시 격벽부는 상기 내저판으로부터 상부 방향으로 연장 형성되어 상기 화물창의 전 높이에 0.387 내지 0.484배의 높이를 가질 수 있다.

또한, 상기 스워시 격벽부는 상기 내저판으로부터 상부 방향으로 연장 형성되어 상기 화물창의 전 높이에 0.43 내지 0.44배의 높이를 가질 수 있다.

또한, 상기 화물창 내부공간에서 상기 선체의 길이방향을 따라 길게 연장 형성되어 상기 수직 웹 부재를 서로 연결하는 수평 거더(Horizontal girder)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평 거더는, 상기 종방향 격벽부의 일면에서 상기 화물창의 높이방향으로 서로 이격되어 복수개가 마련되되, 상기 복수개의 수평 거더 중 적어도 어느 하나는 상기 화물창의 전 높이의 30% 내지 60% 구간 내 위치될 수 있다.

또한, 상기 수평 거더는 상기 종방향 격벽부의 높이방향에 서로 이격되어 복수개가 마련되며,

상기 복수개의 수평 거더 중 상대적으로 상기 상갑판과 인접하게 위치되는 수평 거더와 상기 복수개의 수평 거더 중 상대적으로 상기 내저판에 인접하게 위치되는 수평 거더의 사이에 상기 스워시 격벽부의 상단부가 위치될 수 있다.

또한, 상기 상갑판의 하부에서 상기 선체의 길이방향으로 다수개가 일정 간격 이격되어 상기 상갑판을 보강하는 데크 트랜스버스를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 데크 트랜스버스는, 상기 센터 카고부의 상부에 형성되는 제1 트랜스버스; 및 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 상부에 형성되는 제2 트랜스버스를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 트랜스버스의 벤딩 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.151배 내지 0.185배 사이이고, 상기 제2 트랜스버스의 벤딩 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.124배 내지 0.152배 사이일 수 있다.

또한, 상기 제1 트랜스버스의 전단 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.128배 내지 0.157배 사이이고, 상기 제2 트랜스버스의 전단 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.105배 내지 0.129배 사이일 수 있다.

또한, 상기 선체의 길이방향으로 상기 화물창을 복수개로 구획하는 횡방향 격벽부(Transverse bulkehead); 및 상기 횡방향 격벽부의 적어도 일면에서 상기 선체의 폭방향을 따라 길게 설치되어 상기 한 쌍의 종방향 격벽부, 또는 상기 한 쌍의 종방향 격벽부 중 어느 하나와 상기 내측판을 연결하는 복수의 수평 스트링어(Horizontal stringer)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 센터 카고부 내 위치하는 상기 수평 스트링어의 벤딩 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.16배 내지 0.2배 사이이고, 상기 한 쌍의 윙 카고부 내에 각각 위치하는 상기 수평 스트링어의 벤딩 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.12배 내지 0.15배 사이일 수 있다.

또한, 상기 센터 카고부 내 위치하는 상기 수평 스트링어의 전단 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.13배 내지 0.16배 사이이고, 상기 한 쌍의 윙 카고부 내에 각각 위치하는 상기 수평 스트링어의 전단 스팬은 상기 화물창의 전폭에 0.09배 내지 0.11배 사이일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선수와 선미를 갖되, 선미측으로 갈수록 폭이 좁차 점차 좁아지도록 마련되는 선체; 상기 선체의 상갑판과 내측판 및 내저판에 의해 화물을 저장하는 내부공간을 형성하는 화물창을 포함하고, 상기 화물창은 한 쌍의 종방향 격벽부에 의해 구획되어 상기 화물창의 중앙부에 위치되는 센터 카고부와 상기 센터 카고부 양측에 위치되는 한 쌍의 윙 카고부로 이루어지며, 상기 한 쌍의 종방향 격벽부는, 상기 화물창 내 중앙에서 횡방향으로 서로 이격되어 상기 센터 카고부와 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭이 동일해지는 위치에 배치되는 초대형 원유 운반선이 제공될 수 있다.

상기 화물창은, 상기 화물창의 횡단면을 기준으로 상기 한 쌍의 종방향 격벽부 각각으로부터 상기 화물창의 외측방향을 향하도록 설치되는 수직 웹 부재; 및 상기 센터 카고부의 길이방향 중앙부에 설치되어 화물의 슬로싱 현상을 감소시키기 위한 스워시 격벽부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 화물창 중 선미측에 마련된 화물창은, 상기 한 쌍의 종방향 격벽부가 상기 횡방향 격벽부에 수직되게 설치되되, 선미방향에서 상기 화물창의 횡단면 중앙부를 향하도록 1회 절곡될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 종방향 격벽부 각각은, 상기 선체의 길이방향과 평행하게 위치되는 제1 격벽부와 상기 제1 격벽부로부터 선미방향으로 경사지게 연장되는 제2 격벽부로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제2 격벽부는, 상기 제1 격벽부의 선미측 단부에서 상기 화물창의 횡단면 중앙부를 향하도록 경사지게 형성되되, 상기 제1 격벽부의 길이방향 연장선 상에서 완만한 경사각을 가질 수 있다.

본 발명은 화물창의 횡단면을 기준으로 센터 카고부의 횡방향 폭과 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭이 동일 내지 유사할 수 있는 위치에 종방향 격벽부를 배치하고, 수직 웹 부재가 한 쌍의 종방향 격벽부 각각으로부터 화물창의 외측방향을 향하도록 설치함으로써, 화물창의 경량화 및 구조적인 안정성을 동시에 확보할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

또한, 상기와 같은 구조를 가짐에 따라, 수직 웹 부재의 폭 증가를 최소화할 수 있으며, 센터 카고부에 하나의 스워시 격벽부(Swash bulkhead)를 설치함으로써, 자재비용 및 생산공정 시수가 절감되어 선박의 건조비용이 감소되는 효과를 가질 수 있다.

또한, 센터 카고부와 윙 카고부 각각에 형성된 데크 트랜스버스 및 수평 스트링어의 전단 스팬이 최적화되어, 데크 트랜스버스와 수평 스트링어 각각의 양단부에서 발생될 수 있는 전단력과 모멘트를 감소시킬 수 있으며, 그로 인한 화물창의 구조적인 안정성이 증가될 수 있다.

또한, 센터 카고부의 길이방향 중앙에 하나의 스워시 격벽부가 설치됨에 따라 종래기술 대비 화물창(110) 내부 저면의 구획된 공간의 개수가 감소되어 화물창의 클리닝 작업에 편의성을 제공할 수 있으며, 그로 인한 화물창의 유지보수 비용 절감뿐만 아니라 유지보수 작업의 효율성 측면에서도 유리한 효과를 가질 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조의 일부를 개략적인 사시도로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 화물창의 횡단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 화물창에서 두개의 스워시 격벽이 설치되는 중앙부 횡단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조를 개략적인 사시도로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 X-X' 선 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조의 횡단면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창에서 단일의 스워시 격벽부재가 설치되는 중앙부 횡단면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조의 평면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면이다.
도 10은 횡방향 격벽부의 중앙 종단면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선에서 선미측에 마련된 화물창의 평면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조를 개략적인 사시도로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 X-X' 선 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조의 횡단면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면이다.

또한, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창에서 단일의 스워시 격벽부재가 설치되는 중앙부 횡단면을 도시한 도면이고, 도 9 내지 도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조의 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선에서 선미측에 마련된 화물창의 평면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면이다.

본 발명을 설명함에 있어서, '선체의 길이방향'은 선체의 선수 또는 선미방향을 의미하고, '횡단면', '횡방향', 및 '종방향'이란 용어에서 '횡'은 선체의 폭방향을 의미하며, '종'은 선체의 높이방향을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조는, 적재중량(DWT; Dead Weight Ton)이 17만 5천 DWT 이상에서 30만 DWT 이하의 초대형 원유 운반선(VLCC; Very Large Crude oil Carrier)에 적용되는 것을 일례로 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 최근 건조되고 있는 30만 DWT 이상의 극초대형 원유 운반선(ULCC; Ultra Large Crude oil Carrier)에도 적용될 수 있음은 당연할 수 있다.

먼저, 도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선은, 횡단면을 기준으로, 상갑판(Upper deck plate)(101)(도 6 참조)과 선측 외판(Side shell)(102), 및 선저 외판(Bottom shell)(104)으로 둘러싸인 형태로 이루어진 선체(100)와, 선체 내부에 마련되어 화물을 저장하는 화물창(110)을 포함할 수 있다.

선체(100)는, 선측 외판(102)과 선저 외판(104) 각각으로터 내측 방향으로 평행하게 이격 설치되는 내측판(Inner longitudinal bulkhead)(103)과 내저판(Inner bottom plate)(105), 및 내측판(103)과 내저판(105)을 연결하는 호퍼판(Hopper plate)(106)을 더 포함하며, 화물창(110)은 상갑판(1)과 내측판(3) 및 내저판(5)에 의해 화물을 저장할 수 있는 내부공간을 형성할 수 있다.

여기에서, 선측 외판(102)과 내측판(103) 및 선저 외판(104)과 내저판(105)은 연결 거더(103a, 105a)에 의해 상호 연결될 수 있다.

또한, 상갑판(101)의 내면, 선측 외판(102)과 내측판(103) 및 선저 외판(104)과 내저판(105)의 서로 마주보는 일면에는, 횡방향 또는 종방향으로 서로 이격되는 다수개의 보강재(Longitudinal stiffener)(미부호)가 설치될 수 있다.

본 실시예의 초대형 원유 운반선은, 상기와 같은 구조를 통해, 선측 외판(102)과 내측판(103) 사이에는 선체(100)의 밸러스트를 조정하기 위한 윙 밸러스트 탱크(Wing ballast tank)(WBT)가 구비되고, 선저 외판(104)과 내저판(105) 사이 공간을 통한 이중저(Doubble bottom)(DB)가 형성될 수 있다.

초대형 원유운반선의 화물창(110)은, 전술한 바와 같이, 상당한 높이를 갖게 되므로, 각 화물창(110)의 내부에는 화물창(110)의 구조적 강성 및 화물(원유)의 하중을 지지하기 위한 구조를 가질 수 있다.

구체적으로, 화물창(110)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 화물창(110) 내부에서 횡방향으로 서로 이격 설치되어 화물창(110) 내부를 3개의 공간으로 구획하는 한 쌍의 종방향 격벽부(Longitudinal bulkhead)(111)와, 종방향 격벽부(111)의 구조적인 강성을 확보하기 위하여 종방향 격벽부(111)에 수직되게 설치되는 수직 웹 부재(Vertical web)(112)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 화물창(110)은 한 쌍의 종방향 격벽부(111)에 의해 구획되어 화물창(110)의 중앙부에 위치되는 센터 카고부(Centre cargo tank)(110a)와, 센터 카고부(110a)의 양측에 위치되는 한 쌍의 윙 카고부(Wing cargo tank)(110b)로 구분될 수 있다.

여기에서, 한 쌍의 종방향 격벽부(111)는 센터 카고부(110a)의 횡방향 폭(t1)과 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 횡방향 폭(t2)이 동일 내지 유사할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.

다시 말해, 본 실시예의 종방향 격벽부(111)는, 종래기술에서 종격벽(11)의 위치 대비 화물창(110)의 중앙부에 근접하도록 위치 이동되어, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 횡방향 폭(t2)이 동일 내지 유사해질 수 있으며, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 용량이 대략 균일(even)해질 수 있다.

본 실시예에 있어서, 한 쌍의 종방향 격벽부(111)는, 화물창(110) 내 중앙에서 횡방향으로 서로 이격되되, 센터 카고부(110a)의 횡방향 폭(t1)과 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 횡방향 폭(t2)이 화물창(110)의 횡단면 전폭(B)에 대해 약 0.3배인 위치에 배치될 수 있다.

구체적으로, 센터 카고부(110a)의 횡방향 폭(t1)은 화물창(110)의 횡단면 전폭(B)에 대해 0.24 내지 0.36배 사이일 수 있으며, 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 횡방향 폭(t2)은 화물창(110)의 횡단면 전폭(B)에 대해 0.27 내지 0.33배 사이일 수 있다.

본 실시예의 초대형 원유 운반선은, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 용량이 균일해짐에 따라, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 내부에 저장된 화물을 적재 또는 하역하는 오퍼레이션 관점에서 최적화되는 효과를 가질 수 있다.

수직 웹 부재(112)는, 종방향 격벽부(111)의 일면에서 선체(100)의 길이방향으로 일정 간격 이격되어 다수개가 구비될 수 있으며, 한 쌍의 종◎향 격벽부(111)를 보강함과 아울러, 상갑판(101)과 내저판(105)을 상호 연결하는 역할을 할 수 있다.

본 실시예의 수직 웹 부재(112)는, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 화물창(110)의 횡단면을 기준으로 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 각각으로부터 화물창(110)의 외측방향을 향하도록 설치될 수 있다.

즉, 본 실시예의 수직 웹 부재(112)는, 내측판(111)과 마주보는 종방향 격벽부(111)의 일면에서 돌출되게 형성되어, 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각에 작용하는 슬로싱 하중을 완화시키는 효과를 가질 수 있다.

본 실시예에 있어서, 수직 웹 부재(112)는, 화물창(110)의 전 높이(H)에 약 0.1배의 폭을 가질 수 있으며, 바람직하게는, 화물창(110)의 전 높이(H)에 약 0.11 내지 0.13배의 폭을 가질 수 있다.

종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조에서는, 화물창(10)이 종격벽(11)에 의해 3개의 공간으로 구획되되, 화물창(10)의 횡단면 중앙부에 위치하는 센터 카고 탱크(10a)의 폭은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.37배 정도이며 한 쌍의 윙 카고 탱크(10b) 각각의 폭은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.26배 정도로서, 센터 카고 탱크(10a)와 윙 카고 탱크(10b)의 크기는 서로 상이하였다.

또한, 종래기술에서의 센터 카고 탱크(10a) 내부는 윙 카고 탱크(10b) 대비 크기가 상당하였으며, 화물창의 견고한 구조를 유지하기 위하여, 수직 웨브(13)는 그 폭을 화물창(10)의 전 높이(h)에 0.15 내지 0.20배로 증가시킴과 아울러, 종격벽(11)으로부터 화물창(10)의 횡단면 중앙부를 향하도록 설치되었다(도 3 내지 도 4 참조).

이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b)의 폭방향 길이가 유사할 수 있도록 종방향 격벽부(111)를 배치함과 아울러, 수직 웹 부재(112)를 화물창(110)의 횡단면을 기준으로 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 각각으로부터 화물창(110)의 외측방향, 즉, 윙 카고부(110b)의 내측 중앙부를 향하도록 설치함으로써, 수직 웹 부재(112)의 폭 증가를 최소화할 수 있다.

또한, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b)의 폭방향 길이가 동일 내지 유사해짐으로써, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각에 작용하는 화물의 유동 하중 또한 유사해질 수 있으며, 화물창(110)은 경량화 및 구조적인 안정성을 모두 확보할 수 있는 최적화된 화물창 구조를 가질 수 있다.

또한, 수직 웹 부재(112) 각각의 길이방향 하단에는 말단으로 갈수록 그 폭이 확장되어 화물창(110)의 횡단면을 기준으로 오목하게 라운드진 호형상을 갖는 엔드탭 부재(112a)가 일체 형성되어 내저판(105)에 결합될 수 있다.

본 실시예의 엔드탭 부재(112a)는 한 쌍의 윙 카고부(110b)의 내부에서 수직 웹 부재(112)와 내저판(105)을 안정적으로 연결시킬 수 있으며, 센터 카고부(110a)의 내부에도 한 쌍의 종방향 격벽부(111)와 내저판(105) 사이를 연결하는 엔드탭(미부호)이 설치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조의 횡단면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면으로서, 도 7의 (a)는 종래기술에 따른 화물창의 상단부를 나타낸 도면이며, 도 7의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조에서 데크 트랜스버스가 설치된 부위를 도시한 도면이다.

전술한 바와 같이, 종래기술에 따른 화물창 구조에서 센터 카고 탱크(10a)와 윙 카고 탱크(10b)는 각각 화물창(10)의 전폭(b)에 0.37배 및 0.26배 정도의 횡방향 폭을 가질 수 있으며, 본 실시예의 화물창 구조에서 센터 카고부(110a)와 윙 카고부(110b) 각각의 횡방향 폭(t1, t2)은 화물창(110)의 횡단면 전폭(B)에 대해 약 0.3배의 길이를 가질 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 종래기술 대비 센터 카고부(110a)의 폭방향 길이(t1)가 감소되고, 윙 카고부(110b)의 폭방향 길이(t2)가 증가됨을 알 수 있다.

한편, 도 7의 (b)를 참조하면, 본 실시예의 화물창 구조에서, 상갑판(101)의 내면에는 선체(100)의 길이방향으로 다수개가 일정 간격 이격되어 상갑판(101)을 보강하는 데크 트랜스버스(Deck transverse)(113)가 구비될 수 있으며, 다수개의 수직 웹 부재(112) 각각의 길이방향 상단부는 상갑판(101)을 보강하는 데크 트랜스버스(113)와 결합될 수 있다.

여기에서, 데크 트랜스버스(113)는 센터 카고부(110a)의 상부에 형성되는 제1 트랜스버스(113a)와, 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 상부에 형성되는 제2 트랜스버스(113b)로 이루어질 수 있다.

제1 트랜스버스(113a)는 한 쌍의 종방향 격벽부(111)에 양단부가 지지되게 결합될 수 있으며, 제2 트랜스버스(113b)는 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 중 어느 하나와 그 종방향 격벽부(111)와 마주보는 내측판(103)에 양단부가 결합되어, 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각은 양단부가 지지되는 보 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각의 횡방향 폭(t2)이 동일(또는, 유사)해지는 위치에 한 쌍의 종방향 격벽부(111)가 배치됨에 따라, 제1 트랜트스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b)의 크기가 유사해질 수 있다.

또한, 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 각각을 보강하기 위한 수직 웹 부재(112)는, 화물창(110)의 횡단면을 기준으로 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 각각으로부터 화물창(110)의 외측방향을 향하도록 배치함으로써, 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각의 벤딩 및 전단 스팬(Bending and Shear span)이 감소될 수 있다.

제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각의 길이방향 양단에는 슬로싱 하중 또는 자중으로 인한 처짐이나 파손 등을 최소화하기 위하여 상향 오목하게 라운드진 형태의 코너부가 형성될 수 있는데, 라운드진 코너부 사이 거리를 벤딩 스팬(Bending span), 라운드진 코너부로 인해 전단력이 일정하다고 간주되는 구간의 길이를 전단 스팬(Shear span)이라 각각 정의할 수 있다.

종래기술에 따른 화물창 구조에서 센터 카고 탱크(10a)의 상부에 형성된 데크 트랜스버스의 벤딩 스팬(BL1)은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.2배 정도(대략 0.22b)이고, 윙 카고 탱크(10b)의 상부에 형성된 데크 트랜스버스의 벤딩 스팬(BL2)은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.17배 정도(대략 0.165b)일 수 있다.

그러나, 본 실시예의 화물창 구조에서, 제1 트랜스버스(113a)의 벤딩 스팬(BS1)은 화물창(110)의 전폭(B) 기준 0.151B 내지 0.185B 사이, 바람직하게는, 화물창(110)의 전폭에 0.168배 정도이고, 제2 트랜스버스(113b)의 벤딩 스팬(BS2)은 0.124B 내지 0.152B 사이, 바람직하게는, 화물창(110)의 전폭(B)에 0.138배 정도로서, 종래기술 대비 벤딩 스팬의 길이가 감소될 수 있다.

전단 스팬은 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각에서 라운드진 코너부를 제외하여 상갑판(101)과 평행하게 형성되는 구간의 길이를 의미할 수 있으며, 이러한 벤딩 및 전단 스팬의 길이가 길수록 휨에 취약할 수 있다.

본 발명을 설명함에 있어서, 데크 트랜스버스(113)의 전단 스팬은 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각의 양단에 라운드진 코너부를 제외한 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각의 횡방향 길이로 정의하도록 한다.

센터 카고부(110a) 상에 위치되는 제1 트랜스버스(113a)를 예로 들면, 전단 스팬은 상갑판(101)과 평행하게 제1 트랜스버스(113a) 와 접하는 가상의 접선과 제1 트랜스버스(113a) 양단에 라운드진 코너부에 접하는 접선이 만나는 지점 사이 거리일 수 있다.

종래기술에 따른 화물창 구조에서 센터 카고 탱크(10a)의 상부에 형성된 데크 트랜스버스의 전단 스팬(L1)은 화물창(10)의 전폭(b)에 대략 0.2배 정도(대략 0.198b)이고, 윙 카고 탱크(10b)의 상부에 형성된 데크 트랜스버스의 전단 스팬(L2)은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.14배 정도(대략 0.142b)로서, 센터 카고 탱크(10a)와 윙 카고 탱크(10b) 각각의 상부에서 상당한 크기 차이를 가짐을 알 수 있다.

이에 반해, 본 실시예의 화물창 구조에서, 제1 트랜스버스(113a)의 전단 스팬(S1)은 화물창(110)의 전폭(B) 기준 0.128B 내지 0.157B 사이일 수 있으며, 바람직하게는, 화물창(110)의 전폭(B)에 0.14배(0.143B) 정도의 값을 가질 수 있다.

또한, 제2 트랜스버스(113b)의 전단 스팬(S2)은 화물창(110)의 전폭(B) 기준 대략 0.105B 내지 0.129B 사이일 수 있으며, 바람직하게는, 화물창(110)의 전폭(B)에 대략 0.12배(0.117B) 정도일 수 있다.

즉, 본 실시예의 화물창 구조는, 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b)의 횡방향 길이가 유사해질 뿐만 아니라, 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각의 벤딩 및 전단 스팬이 감소될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 제1 트랜스버스(113a)와 제2 트랜스버스(113b) 각각의 벤딩 및 전단 스팬(Bending and Shear span)이 감소됨으로써, 제1 트랜스버스(113a)와 수직 웹 부재(112)가 만나는 지점, 제2 트랜스버스(113b)와 종방향 격벽부(111)가 만나는 지점에서 발생될 수 있는 전단력과 모멘트를 감소시킬 수 있으며, 그로 인한 화물창(110)의 구조적인 안정성이 증가할 수 있다.

다시, 도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 화물창(110) 내부공간에서 선체(100)의 길이방향을 따라 길게 연장 형성되어 수직 웹 부재(112)를 서로 연결하는 수평 거더(Horizontal girder)(114)를 더 포함할 수 있다.

수평 거더(114)는, 화물창(110)의 높이방향의 대략 중앙에 하나가 설치될 수도 있고, 종방향 격벽부(111)의 일면에서 종방향(또는, 높이방향)으로 서로 이격되어 복수개가 마련될 수도 있다.

본 실시예에서, 종방향 격벽부(111)의 일면에서 복수개의 수평 거더(114)가 서로 이격되어 마련되는 경우, 복수개의 수평 거더(114) 중 적어도 하나는 화물창(110)의 전 높이의 30% 내지 60% 구간 내 위치되는 것이 바람직할 수 있다.

복수개의 수평 거더(114)가 서로 이격되어 마련되는 경우, 수평 거더(114)은 서로 동일한 폭을 가질 수도 있고, 복수개의 수평 거더(114) 중 적어도 하나는 상이한 폭을 가질 수도 있다.

또한, 본 실시예의 화물창(110) 구조는, 화물창(110)의 높이방향에서 하나의 수평 거더(114)가 설치된 부위를 제외하고, 일정 간격을 두고 상호 이격되는 보강 스티프너(미부호)가 추가 설치될 수 있다.

여기에서, 수평 거더(114)의 폭은 수직 웹 부재(112)의 폭과 동일하거나 작을 수 있으며, 수평 거더(114)의 폭이 수직 웹 부재(112)의 폭보다 작게 마련되는 경우, 수평 거더(114)의 길이방향 양단부는 그 폭이 점차 확장되어 수직 웹 부재(112)와 결합되는 단부탭(미부호)이 일체 형성될 수 있다.

또한, 도면에 도시되진 않았으나, 본 실시예의 수평 거더(114)는 수직 웹 부재(112)의 폭보다 큰 폭을 가질 수도 있으며, 수평 거더(114)의 폭이 수직 웹 부재(112)의 폭과 동일하거나 큰 경우에는 보강탭이 삭제되는 것은 당연할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 도 8에 도시된 바와 같이, 센터 카고부(110a)의 길이방향 중앙부에 설치되어 내부에 저장된 화물의 슬로싱(Sloshing) 현상을 감소시키기 위한 하나의 스워시 격벽부(Swash bulkhead)(115)를 더 포함할 수 있다.

스워시 격벽부(115)는, 내저판(105)으로부터 상부방향으로 연장 형성되어 센터 카고부(110a) 횡단면의 적어도 일부에 해당하는 크기를 가질 수 있으며, 바람직하게는, 화물창(110)의 전 높이(H)에 약 0.387 내지 0.484배의 높이를 가질 수 있고, 보다 바람직하게는, 화물창(110)의 전 높이(H)에 약 0.43 내지 0.44배의 높이를 가질 수 있다.

또한, 본 실시예의 스워시 격벽부(115)는, 복수개의 수평 거더(114) 중 선체(100)의 상갑판(101)과 가장 인접하게 위치되는 수평 거더(114a)와 내저판(105)에 가장 인접하게 위치되는 수평 거더(114c)의 사이에 상단부가 위치될 수 있다.

일 예로서, 종방향 격벽부(111)의 일면에서 종방향으로 서로 이격되어 3개의 수평 거더(114)가 마련되는 경우, 선체(100)의 상갑판(101)과 가장 인접하게 위치되는 제1 수평 거더(114a)와, 내저판(105)에 가장 인접하게 위치되는 제3 수평 거더(114c) 사이에 스워시 격벽부(115)의 상단부가 위치될 수 있으며, 제1 수평 거더(114a)와 제3 수평 거더(114b) 사이에 형성되는 제2 수평 거더(114b)의 위치에 따라 스워시 격벽부(115)의 높이가 달라질 수 있다.

한편, 스워시 격벽부(115)에는 다수개의 홀(115a)이 관통 형성될 수 있는데, 이는 스워시 격벽부(115)를 통해 화물의 슬로싱 현상을 감소시키되, 다수개의 홀(115a)을 통해 센터 카고부(110a) 내부에 저장된 화물이 이동될 수 있도록 하기 위한 것이다.

종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조에서는, 수직 웨브(13)가 센터 카고 탱크(10a)의 내측 중앙부를 향하도록 설치됨에 따라, 센터 카고 탱크(10a)의 양측에 위치하는 한 쌍의 윙 카고 탱크(10b)는 횡단면 중앙부에 위치한 센터 카고 탱크(10a) 대비 내부에 저장된 화물의 급격한 유동이 발생되기 쉬웠으며, 슬로싱(Sloshing) 현상을 감소하기 위하여 선체의 길이방향 중앙에서 서로 마주보는 내측판(3)과 종격벽(11)을 연결하는 두개의 스워시 격벽(Swash bulkhead, 또는 Anti-sloshing bulkhead)(19)을 추가 설치하였다(도 3 내지 도 4 참조).

종래기술에 따른 초대형 원유 운반선은, 횡격벽(7)에 선체(1)의 길이방향으로 5개의 화물창(10)이 마련되게 되는데, 선미측에 가장 인접한 화물창(10)을 제외한 4개의 화물창(10) 각각에 두개의 스워시 격벽(15)이 추가 설치되어 총 8개의 스워시 격벽(15)을 갖게 된다.

본 실시예의 초대형 원유 운반선의 경우에도, 횡방향 격벽부(117)에 의해 선체(100)의 길이방향으로 5개의 화물창(110)이 마련될 수 있으나, 각 화물창(110)의 센터 카고부(110a)에 하나의 스워시 격벽부(115)를 설치함으로써 총 5개의 스워시 격벽부(115)를 가질 수 있다.

즉, 종래기술에서는, 각 화물창(10)에 상당한 크기를 갖는 두개의 스워시 격벽(Swash bulkhead)(15)이 추가로 설치되어 자재비용 및 생산공정 시수 등의 증가로 인한 선박의 건조비용 상승을 초래하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 한 쌍의 윙 카고부(110b)가 아닌 센터 카고부(110a)의 길이방향 중앙부에 하나의 스워시 격벽부(115)를 설치함으로써, 경량화된 구조를 가질 수 있을 뿐만 아니라, 자재비용 및 생산공정 시수 감소로 인한 선박의 건조비용을 절감할 수 있다.

아울러, 종래기술 대비 화물창(110) 내부 저면의 구획된 공간의 개수가 감소되어 화물창(110)의 클리닝 작업에 편의성을 제공할 수 있으며, 그로 인한 화물창(110)의 유지보수 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 유지보수 작업의 효율성 측면에서도 유리한 효과를 가질 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조의 평면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면으로서, 도 9의 (a)는 종래기술에 따른 화물창의 횡격벽을 평면으로 나타낸 도면이며, 도 9의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조의 수평 스트링어를 도시한 도면이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 초대형 원유 운반선의 횡강도를 지지하고 선체(100)의 길이방향으로 화물창(110)을 복수개로 구획하는 횡방향 격벽부(Transverse bulkhead)(117)와, 횡방향 격벽부(115)의 적어도 일면에서 선체(100)의 폭방향을 따라 길게 설치되어 한 쌍의 종방향 격벽부(111), 또는 종방향 격벽부(111)와 내측판(103)을 연결하는 수평 스트링어(Horizontal stringer)(119)를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 선체(100)는 길이방향으로 선수와 선미를 갖되, 선미측으로 갈수록 폭이 점차 좁아지도록 마련될 수 있으며, 횡방향 격벽부(117)에 의해 선체(100)의 길이방향으로 5개의 화물창(110)이 마련될 수 있다.

횡방향 격벽부(117)의 내면에는 폭방향으로 이격되되 종방향으로 길게 연장 형성되어 횡방향 격벽부(117)를 보강하기 위한 복수의 수직 보강재(Vertical stiffener)(117a)가 설치될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 복수의 수직 보강재(117a) 각각은, 그 길이방향으로 일정한 폭을 가지며 별도의 버팀목 부재(Buttress member)의 설치없이 횡방향 격벽부(117)의 상단에서 하단까지 종방향으로 길게 연장 형성될 수 있으며, 복수의 수직 보강재(117a)에 대해서는 후술하도록 한다.

수평 스트링어(119)는, 데크 트랜스버스(113)와 동일하게, 센터 카고부(110a)와 윙 카고부(110b) 각각에서 동일 내지 유사한 폭을 가질 수 있으며, 그로 인한 자재비용 및 생산공정 시수를 절감할 수 있다.

본 실시예의 수평 스트링어(119)는, 도면에 도시되진 않았으나, 화물창(110)의 높이방향의 대략 중앙에 하나가 설치되거나 횡방향 격벽부(117)의 내면에서 종방향(또는, 높이방향)으로 서로 이격되어 복수개가 마련될 수도 있다.

여기에서, 복수의 수평 스트링어(119)가 마련되는 경우, 복수의 수평 스트링어(119)는, 수평 거더(114)와 유사하게, 횡방향 격벽부(117)의 일면에서 화물창(110)의 높이방향(종방향)으로 서로 이격되되, 복수의 수평 스트링어(119) 중 적어도 하나는 화물창(110)의 전 높이의 30% 내지 60% 구간 내 위치될 수 있다.

또한, 복수의 수평 스트링어(119)는, 수평 거더(114)의 개수와 동일한 개수로 마련될 수 있으며, 복수의 수평 거더(114) 각각의 종방향 높이에 대응되는 높이를 가질 수 있다.

수평 스트링어(119)의 양단부에는 그 폭이 점차 확장되어 평면을 기준으로 오목하게 라운드진 형상을 가지며, 종방향 격벽부(111) 또는 내측판(103)에 결합되는 보강탭부재(119a)가 형성될 수 있다.

본 실시예의 보강탭부재(119a)는, 엔드탭 부재(112a)와 유사하게, 수평 스트링어(119)와 일체 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 데크 트랜스버스(113)와 유사하게, 센터 카고부(110a)와 윙 카고부(110b) 각각에서 수평 스트링어(119)의 벤딩 및 전단 스팬이 감소함으로써, 수평 스트링어(119)와 종방향 격벽부(111) 또는 내측판(103)이 만나는 지점에서 발생될 수 있는 전단력과 모멘트를 감소시킬 수 있으며, 그로 인한 화물창(110)의 구조적인 안정성이 증가할 수 있다.

종래기술에 따른 화물창 구조에서, 센터 카고 탱크(10a) 내 위치되는 수평 스트링어의 벤딩 스팬(BL3)은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.25배(대략 0.243b) 정도이고, 윙 카고 탱크(10b) 내 위치되는 수평 스트링어의 벤딩 스팬(BL4)은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.16배(0.163B) 정도일 수 있다.

그러나, 본 실시예의 화물창(110) 구조에서, 센터 카고부(110a) 내 수평 스트링어(119)의 벤딩 스팬(BS3)은, 화물창(110)의 전폭(B) 기준 0.16B 내지 0.2B 사이, 보다 상세하게는, 화물창(110)의 전폭(B)에 0.18배 정도일 수 있다.

또한, 본 실시예의 윙 카고부(110b) 내 수평 스트링어(119)의 벤딩 스팬(BS4)은, 화물창(110)의 전폭(B) 기준 0.12B 내지 0.15B 사이일 수 있으며, 보다 상세하게는, 화물창(110)의 전폭(B)에 0.135배 정도일 수 있다.

한편, 수평 스트링어(119)의 전단 스팬은 횡방향 격벽부(117)와 평행하도록 수평 스트링어(119)에 접하는 가상의 접선과 수평 스트링어(119) 양단, 즉 보강탭부재(119a)의 라운드진 부위에 접하는 접선이 만나는 지점 사이 거리일 수 있다.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 수평 스트링어(119)의 전단 스팬은 센터 카고부(110a)와 윙 카고부(110b) 각각에 설치된 수평 스트링어(119)의 횡방향 길이에서 한 쌍의 보강탭부재(119a)의 길이를 뺀 길이로 정의하도록 한다.

종래기술에 따른 화물창 구조에서 센터 카고 탱크(10a)에 형성된 수평 스트링어의 전단 스팬(L3)은 화물창(10)의 전폭(b)에 대략 0.2배 정도이고, 윙 카고 탱크(10b)에 형성된 수평 스트링어의 전단 스팬(L4)은 화물창(10)의 전폭(b)에 0.13배(대략 0.126b) 정도로서, 센터 카고 탱크(10a)와 윙 카고 탱크(10b) 각각에서 상당한 차이를 갖게 된다.

이에 반해, 본 실시예의 화물창 구조에서 센터 카고부(110a)에 형성된 수평 스트링어(119)의 전단 스팬(S3)은 화물창(110)의 전폭(B) 기준 0.13B 내지 0.16B 사이, 보다 상세하게는, 화물창(110)의 전폭(B)에 대략 0.15배(0.145B) 정도이고, 윙 카고부(110b)에 형성된 수평 스트링어(119)의 전단 스팬(S2)은 화물창(110)의 전폭(B) 기준 0.09B 내지 0.11B 사이, 보다 상세하게는, 화물창(110)의 전폭(B)에 대략 0.1배(0.10B) 정도로서, 수평 스트링어(119)의 전단 스팬(S3, S4)이 종래 기술 대비 상당히 감소될 수 있다.

도 10은 종래기술과 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조에서 횡방향 격벽부의 중앙 종단면 일부를 비교하여 나타낸 도면으로서, 도 10의 (a)는 종래기술에 따른 횡방향 격벽부의 중앙 종단면 일부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10의 (b) 본 발명의 일 실시예에 따른 횡방향 격벽부의 중앙 종단면 일부를 도시한 도면이다.

본 실시예에 있어서, 횡방향 격벽부(117)의 내면에는, 전술한 바와 같이, 폭방향으로 이격되되 종방향으로 길게 연장 형성되어 횡방향 격벽부(117)를 보강하기 위한 복수의 수직 보강재(Vertical stiffener)(117a)가 설치될 수 있다.

도 10의 (a)를 참조하면, 종래기술에 따른 화물창 구조에서도, 본 실시예와 유사하게, 횡격벽(7)을 보강하기 위한 스티프너(7a)가 설치되나, 센터 카고 탱크(10a)에 위치되는 횡격벽(7)의 크기가 상당하여 이를 지지하기 위한 별도의 보강구조가 필요하였다.

즉, 종래기술에서 복수의 스티프너(7a)는 횡격벽(7)의 내면에서 종방향으로 길게 연장 형성되되, 복수의 스티프너(7a) 중 횡격벽(7a)의 중앙부에 위치하는 스티프너(7a)의 하단부에는 스티프너(7a)보다 큰 폭을 가지며 하단부로 갈수록 폭이 점차 증가되어 종단면 형상이 대략 사다리꼴 형상을 갖는 버팀목(8)을 추가 설치하였다.

이와 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조에서는, 센터 카고부(110a)와 윙 카고부(110b)의 폭이 동일 내지 유사해짐과 아울러, 센터 카고부(110a)의 길이방향 중앙에 스워시 격벽부(115)를 설치함으로써, 복수의 수직 보강재(117a) 각각은 그 길이방향으로 일정한 폭을 가지며 종방향으로 길게 연장 형성될 수 있다.

특히, 복수의 수직 보강재(117a) 중 횡방향 격벽부(117)의 중앙부에 위치하는 수직 보강재(117a)의 경우, 종래기술과 달리 별도의 버팀목 부재(Buttress member)의 설치없이 횡방향 격벽부(117)의 상단에서 하단까지 종방향으로 길게 연장 형성될 수 있으므로, 경량화된 구조를 가질 뿐만 아니라, 자재비용 및 생산공정 시수가 절감되는 효과를 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 종래기술에 따른 초대형 원유 운반선은, 횡격벽(7)에 선체(1)의 길이방향으로 5개의 화물창(10)이 마련되게 되는데, 선미측에 가장 입접한 화물창(10)을 제외한 4개의 화물창(10) 각각에 두개의 스워시 격벽(15)이 추가 설치되어 총 8개의 스워시 격벽(15)을 갖게 된다.

본 실시예의 초대형 원유 운반선의 경우에도, 횡방향 격벽부(117)에 의해 선체(100)의 길이방향으로 5개의 화물창(110)이 마련될 수 있으나, 각 화물창(110)의 센터 카고부(110a)에 하나의 스워시 격벽부(115)를 설치함으로써 총 5개의 스워시 격벽부(115)를 가질 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선에서 선미측에 마련된 화물창의 평면 일부를 종래기술과 비교하여 나타낸 도면으로서, 도 11의 (a)는 종래기술에 따른 화물창 구조가 적용된 초대형 원유 운반선의 선미측 일부를 평면으로 나타낸 도면이고, 도 11의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선의 선미측 일부를 평면으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조에서, 선체(100)는 길이방향으로 선수와 선미를 가지며, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 선미측으로 갈수록 폭이 점차 좁아지게 된다.

종래기술에 따른 초대형 원유 운반선의 경우, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 선미측 센터 카고 탱크(10a)와 윙 카고 탱크(10b)의 횡방향 폭 차이로 인해 선미측에 마련된 종격벽(11)이 센터 카고 탱크(10)의 중앙부를 향해 큰 경사각을 갖게 된다.

도 11의 (a)를 참조하면, 종래기술에서 선미측에 마련된 종격벽(11)의 경우, 횡방향 격벽부(7)에 수직되게 설치되되, 선미방향으로 2회 절곡됨을 알 수 있다.

이와 달리, 본 실시예의 초대형 원유 운반선의 경우, 종방향 격벽부(111)의 위치 변경을 통해 윙 카고부(110b)의 폭이 증가될 수 있으며, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 선미측에 마련된 화물창(110) 내부에는 한 쌍의 종방향 격벽부(111)가 횡방향 격벽부(117)에 대해 수직되게 설치되되, 선미방향에서 화물창(110)의 횡단면 중앙부를 향하도록 1회 절곡될 수 있다.

구체적으로, 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 각각은, 선체(100)의 길이방향과 평행하게 위치되는 제1 격벽부(111a)와, 제1 격벽부(111a)로부터 선미방향으로 경사지게 연장되는 제2 격벽부(111b)로 이루어질 수 있다.

도 11의 (b)를 참조하면, 본 실시예의 선미측 화물창(110) 내부에 위치되는 제2 격벽부(111b)는 제1 격벽부(111a)의 선미측 단부에서 화물창(110)의 횡단면 중앙부를 향하도록 경사지게 형성되되, 제1 격벽부(111a)의 길이방향 연장선 상에서 종래기술(도 11의 (a) 참조)보다 완만한 경사각을 가짐을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 화물창 구조를 갖는 초대형 원유 운반선은, 본 실시예에서, 종방향 격벽부(111)의 위치 변경을 통해 윙 카고부(110b)의 폭이 증가함에 따라, 선미측 화물창(110) 내부에 설치되는 종방향 격벽부(111)가 종래보다 완만한 경사각을 가질 수 있으며, 선체(100)의 길이방향에서 평면을 기준으로 화물창(110) 위치가 평탄(Even)해지는 효과를 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초대형 원유 운반선의 화물창 구조는, 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110b)의 횡방향 폭이 동일 내지 유사해질 수 있도록 종방향 격벽부(111)의 위치를 변경하여 센터 카고부(110a)와 한 쌍의 윙 카고부(110) 각각의 용량이 균일해질 수 있다.

여기에서, 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 각각을 보강하기 위한 수직 웹 부재(112)는, 화물창(110)의 횡단면을 기준으로 한 쌍의 종방향 격벽부(111) 각각으로부터 화물창(110)의 외측방향을 향하도록 배치함으로써, 종래의 스워시 격벽(15)의 필요없이, 한 쌍의 윙 카고부(110b) 각각에 작용하는 슬로싱 하중을 완화시킬 수 있으며, 종래기술과 동일 내지 유사한 슬로싱 강도를 유지할 수 있다.

또한, 센터 카고부(110a) 길이방향 중앙부에 하나의 스워시 격벽부(115)를 설치함으로써, 두개의 스워시 격벽(15)을 갖는 종래기술보다 우수한 구조 및 슬로싱 강도를 가질 수 있다.

본 발명은 화물창의 횡단면을 기준으로 센터 카고부의 횡방향 폭과 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭이 동일 내지 유사할 수 있는 위치에 종방향 격벽부를 배치하고, 수직 웹 부재가 한 쌍의 종방향 격벽부 각각으로부터 화물창의 외측방향을 향하도록 설치함으로써, 화물창의 경량화 및 구조적인 안정성을 동시에 확보할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

또한, 상기와 같은 구조를 가짐에 따라, 수직 웹 부재의 폭 증가를 최소화할 수 있으며, 센터 카고부에 하나의 스워시 격벽부(Swash bulkhead)를 설치함으로써, 자재비용 및 생산공정 시수가 절감되어 선박의 건조비용이 감소되는 효과를 가질 수 있다.

또한, 센터 카고부와 윙 카고부 각각에 형성된 데크 트랜스버스 및 수평 스트링어의 전단 스팬이 최적화되어, 데크 트랜스버스와 수평 스트링어 각각의 양단부에서 발생될 수 있는 전단력과 모멘트를 감소시킬 수 있으며, 그로 인한 화물창의 구조적인 안정성이 증가될 수 있다.

또한, 센터 카고부의 길이방향 중앙에 하나의 스워시 격벽부가 설치됨에 따라 종래기술 대비 화물창(110) 내부 저면의 구획된 공간의 개수가 감소되어 화물창의 클리닝 작업에 편의성을 제공할 수 있으며, 그로 인한 화물창의 유지보수 비용 절감뿐만 아니라 유지보수 작업의 효율성 측면에서도 유리한 효과를 가질 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 선체
101: 상갑판(Upper deck)
102: 선측 외판(Side shell)
103: 내측판(Inner side plate)
104: 선저 외판(Bottom shell)
105: 내저판(Inner bottom plate)
106: 호퍼판(Hopper plate)
110: 화물창
111: 종방향 격벽부(Longitudinal bulkhead)
112: 수직 웹 부재(Vertical web)
113: 데크 트랜스버스(Deck transverse)
114: 수평 거더(Horizontal girder)
115: 스워시 격벽(Swash bulkhead)
117: 횡방향 격벽부(Transverse bulkhead)
119: 수평 스트링어(Horizontal stringer)

Claims (12)

1. 선체에 마련된 상갑판(101), 내측판(103), 및 내저판(105)에 의해 화물을 저장할 수 있는 내부공간을 형성하는 화물창(110)의 구조로서,
   상기 화물창 내부에서 서로 이격 설치되어 상기 화물창 내부를 3개의 공간으로 구획하는 한 쌍의 종방향 격벽부(Longitudinal bulkhead, 111);
   상기 한 쌍의 종방향 격벽부 사이에 위치되는 센터 카고부(110a);
   상기 센터 카고부의 양측에 위치되는 한 쌍의 윙 카고부(110b);
   상기 윙 카고부의 내부를 향하도록 상기 종방향 격벽부에 설치되는 수직 웹 부재(Vertical web, 112);
   상기 윙 카고부의 내부를 향하도록 상기 종방향 격벽부에 설치되고, 상기 선체의 길이방향을 따라 연장되어 상기 수직 웹 부재를 서로 연결하는 수평 거더(Horizontal girder, 114); 및
   상기 윙 카고부의 내부를 향하도록 상기 종방향 격벽부에 설치되고, 상기 수평 거더가 설치되지 않은 부위에 간격을 두고 이격 설치되는 보강 스티프너;
   를 포함하는, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 한 쌍의 종방향 격벽부는 상기 센터 카고부와 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭이 동일해지는 위치에 배치되는, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 센터 카고부의 횡방향 폭은 상기 화물창의 횡단면 전폭에 대해 0.24 내지 0.36배 사이이며, 상기 한 쌍의 윙 카고부 각각의 횡방향 폭은 상기 화물창의 횡단면 전폭에 대해 0.27 내지 0.33배 사이인, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 수평 거더는 상기 화물창의 높이방향의 중앙에 하나가 설치되는, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 수평 거더는 상기 종방향 격벽부에 높이방향으로 서로 이격되어 복수개가 설치되는, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
6. 청구항 5에 있어서,
   적어도 하나의 상기 수평 거더는 상기 화물창의 전 높이의 30% 내지 60% 구간 내에 위치되는, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 수평 거더의 폭은 상기 수직 웹 부재의 폭과 동일하거나 크고, 상기 보강 스티프너의 폭은 상기 수직 웹 부재의 폭보다 작은, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 센터 카고부의 내부에는 상기 센터 카고부를 횡방향으로 가로지르도록 설치되어 상기 한 쌍의 종방향 격벽부를 연결하는 스워시 격벽부(Swash bulkhead, 115)가 설치되는, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 종방향 격벽부에 설치되어 상기 윙 카고부의 내부에서 상기 내측판을 향하는 상기 수직 웹 부재는, 상기 화물창의 전 높이(H)의 0.1배의 폭 또는 0.11 내지 0.13배의 폭을 가져, 상기 윙 카고부의 내부에는 상기 윙 카고부를 횡방향으로 가로질러 상기 한 쌍의 종방향 격벽부 중 하나와 상기 선체의 내측판을 연결하는 구조물이 설치되지 않는, 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 스워시 격벽부는 상기 내저판으로부터 상부 방향으로 연장 형성되어 상기 화물창의 전 높이에 0.387 내지 0.484배의 높이를 갖는 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 수평 거더는 상기 종방향 격벽부의 높이방향에 서로 이격되어 복수개가 마련되며,
    상기 복수개의 수평 거더 중 상대적으로 상기 상갑판과 인접하게 위치되는 수평 거더와 상기 복수개의 수평 거더 중 상대적으로 상기 내저판에 인접하게 위치되는 수평 거더의 사이에 상기 스워시 격벽부의 상단부가 위치되는 초대형 원유 운반선의 화물창 구조.
12. 청구항 1에 기재된 화물창 구조를 가지는 화물창을 포함하는 초대형 원유 운반선.

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