KR20230043830A - 프리즘형 액체 수소 탱크 - Google Patents

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KR20230043830A
KR20230043830A KR1020237001863A KR20237001863A KR20230043830A KR 20230043830 A KR20230043830 A KR 20230043830A KR 1020237001863 A KR1020237001863 A KR 1020237001863A KR 20237001863 A KR20237001863 A KR 20237001863A KR 20230043830 A KR20230043830 A KR 20230043830A
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KR
South Korea
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tank
prismatic
layer
panel
prismatic tank
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Application number
KR1020237001863A
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스타인 포스
스베레 외엔
에이지 비욘 안데르센
테르메 폴센
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크라이오백 에이에스
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Abstract

본 발명은 액화 가스를 격납하기 위한 프리즘형 탱크에 관한 것이다. 이 탱크는 압출 재료로 형성되며 외부 단열층을 포함한다.

Description

프리즘형 액체 수소 탱크
본 발명은 액화 가스를 격납(contain) 및 운송하기 위한 탱크, 즉 극저온 액체를 위한 격납(containment) 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 화물 또는 연료로서 액화 수소 및 액화 천연 가스(LNG)와 같은 극저온 액체의 저장 및 운송(및 연료의 경우 소비)에 특히 적용 가능하지만, 이에 제한되지 않는다.
이러한 액화 가스를 운송함으로써 오염을 줄이고 운송 효율성을 높이는 1회 항해로 많은 양의 가스를 운송할 수 있다. 이러한 액화 가스를 운송하기 위해서는 선박 항해 중에 매우 낮은 온도를 유지해야 한다.
이러한 낮은 온도에서 가스를 액체 상태로 유지하는 것은 액화 가스를 격납하는 데 사용되는 탱크에 단열재를 적용함으로써 달성된다. 이것은 일반적으로 폴리우레탄 발포체(foam)와 같은 하나 이상의 단열 재료 층 형태로 되어 있으며, 이는 탱크 표면에 분무되거나 종종 합판 사용을 포함하여 조립식 패널 형태로 장착되고 주변 열이 화물 탱크에 도달하여 액화 가스를 가열하는 것을 방지한다.
이러한 시스템은 전 세계적으로 액화 가스를 안전하게 운송할 수 있는 다양한 가스 운반 선박에 성공적으로 사용되었다.
그러나 본 발명에서는 기존 방법보다 더 효율적으로 극저온의 액화 가스를 격납하고 주변 조건으로부터 단열할 수 있는 새로운 배열 구조물(arrangement)을 고안하였다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 기재된 발명은 절대 0도에 가까운 온도, 즉 -250℃ 미만의 온도에서 화물 탱크 또는 연료 탱크의 단열을 가능하게 한다.
유리하게는, 이러한 시스템은 수소 또는 메탄과 같은 가스가 격납되어 액체 상태로 유지되게 한다. 연소 과정에서 수소를 기계적 에너지로 변환하거나 연료 전지에서 수소를 전기 에너지로 변환하면 폐기물로 물만 생성되므로, 이러한 연료를 격납하여 사용할 수 있는 능력은 환경상 및 효율상의 큰 이점을 제공한다. 또한 선박 및 선단(fleet) 운영자는 향후 해운 업계에 적용될 수 있는 더욱 엄격한 환경 규정을 준수할 수 있다.
격납 시스템은 도로 및 철도 기반 운송뿐만 아니라 고정 격납을 위해 육상 기반 부문에서도 사용될 수 있다.
기타 장점은 본 명세서에 설명되어 있다.
발명의 개요
본 명세서에 기재된 발명의 양태는 첨부된 청구범위에 기재되어 있다.
본 명세서에 기술된 발명의 제1 양태에서는, 청구범위에 기재된 프리즘형 또는 회전 타원체형(spheroid) 탱크가 제공된다.
본 발명은 극저온에서 액화 가스를 격납하고 운송하는데 적합한 탱크의 구성에 관한 것이다. 이러한 액화 가스를 선박에서 오랜 기간 동안 격납할 수 있는 능력으로 인해, 본 발명에서는 선박 탱크 설계 및 제조에서 현재 산업 표준에서 벗어나게 되었다.
설명을 위해, 화물 격납 시스템 및 tan2 유형의 설계 및 구성은 모든 가스 운반선에 적용되는 "대량 액화가스를 운반하는 선박의 건조 및 장비에 대한 국제 코드"(IGC 코드), 및 가스 연료 추진 및 보조 시스템을 갖춘 선박에 적용되는 "가스 또는 기타 인화점이 낮은 연료를 사용하는 선박에 대한 국제 안전 코드"(IGF 코드)에 규정되어 있다.
액화 가스 운반선, 즉 선박의 화물 격납 시스템에는 특별 조항이 있다.
화물 격납 시스템은 화물(또는 경우에 따라 연료)을 격납하는 전체 배열 구조물을 설명하는 데 사용되는 용어이며 다음을 포함한다:
1. 1차 방벽(화물탱크),
2. 2차 방벽(A형 탱크의 경우 필수),
3. 관련 단열,
4. 모든 중간 공간(유지 보수용), 및
5. 필요한 경우 이러한 요소를 지원하기 위한 인접 구조.
영하 55 ℃ 이하의 온도에서 운송되는 화물의 경우, 선박의 선체(hull)는 2차 방벽 역할을 할 수 있으며, 이 경우 선박 내 화물창(hold space)의 경계가 될 수 있다.
가스 운반선에 사용되는 기본 화물 탱크 유형은 다음 정의에 따른다:
독립 탱크 - 유형 "A", "B" 및 "C".
독립 탱크는 완전히 자립형(self-supporting)이며 선박의 선체 구조의 일부를 형성하지 않는다. 더욱이 그들은 선박의 선체 강도에 기여하지 않는다. IGC 코드에 규정된 바와 같이, 주로 설계 압력에 따라 가스 운반선용 독립 탱크에는 세 가지 상이한 유형이 있다. 이들은 다음과 같이 알려져 있다:
i) 유형 ≪A≫;
ii) 유형 ≪B≫; 및
iii) 유형 ≪C≫.
유형 ≪A≫ 탱크
유형 ≪A≫ 탱크는 주로 평평한 표면으로 구성된다. 이 유형의 시스템에 대한 증기 공간의 최대 허용 탱크 설계 압력은 0.7 barg이다. 이는 화물이 대기압 또는 대기압에 가까운 압력(일반적으로 0.25 barg 미만)에서 완전 냉장 상태로 운송되어야 함을 의미한다. 이 유형의 탱크는 자립형이며 기존의 내부 보강이 필요하다(선박 자체의 일반 선체 구조와 유사).
유형 ≪A≫ 탱크는 균열 전파 저항성이 없을 수 있다. 따라서 만일의 경우에도 화물탱크의 누수에 대비하여 안전성을 확보하기 위하여 2차 격납 시스템이 필요하다. 이 2차 격납 시스템은 2차 방벽으로 알려져 있으며, -10 ℃ 미만의 화물을 운반할 수 있는 유형 ≪A≫ 탱크가 있는 모든 선박의 특징이다.
2차 방벽은 규정된 용골(keel) 각도에서 전체 탱크 체적을 수용할 수 있는 완전한 방벽이어야 한다. IGC 코드는 2차 방벽이 15일 동안 탱크 누출을 억제할 수 있어야 한다고 규정한다.
유형 ≪B≫ 탱크
유형 ≪B≫ 탱크는 평평한 표면으로 구성되거나 구형일 수 있다. 이러한 유형의 격납 시스템은 유형 ≪A≫ 시스템과 비교하여 훨씬 더 상세한 응력 분석의 대상이다. 이러한 제어에는 피로 수명 조사 및 균열 전파 분석이 포함되어야 한다.
향상된 설계 요소로 인해, 유형 ≪B≫ 탱크는 드립 트레이(drip tray) 형태의 부분적인 2차 방벽, 즉 누출되는 어떠한 액체도 잡아내기 위해 탱크 주변과 아래에 있는 트레이만을 필요로 한다.
현재 LNG 서비스에는 프리즘형의 유형 ≪B≫ 탱크가 있다. 프리즘 유형 ≪B≫ 탱크는 선박의 메인 데크 공간을 활용한다. 최대 설계 증기 공간 압력은 유형 ≪A≫ 탱크의 경우 0.7 barg로 제한된다.
유형 ≪C≫ 탱크
유형 ≪C≫ 탱크는 일반적으로 설계 압력이 2 barg 이상인 구형 또는 원통형 압력 용기(vessel)이다. 원통형 용기는 수직 또는 수평으로 장착될 수 있다.
이러한 유형의 격납 시스템은 반 가압 및 완전 가압 가스 운반선에 항상 사용된다.
유형 ≪C≫ 탱크는 관련 압력 용기 코드에 따라 설계 및 제작되며 상세한 응력 분석을 거친다. 또한 설계 응력이 낮게 유지된다. 따라서 유형 ≪C≫ 탱크에는 2차 방벽이 필요하지 않다.
유형 ≪C≫ 탱크는 약 18 barg의 최대 작동 압력에 맞게 설계될 수 있다. 반 가압 선박의 경우, 화물 탱크 및 관련 장비는 약 5 내지 7 barg의 작동 압력과 0.5 barg의 진공에 맞게 설계되었다. 일반적으로 반 가압 선박용 탱크 강재(steel)는 운송 온도를 -104 ℃까지 견딜 수 있다(에틸렌의 경우 -48 ℃의 LPG도 포함).
멤브레인 탱크
멤브레인 격납 시스템의 개념은 단열재를 통해 지지되는 매우 얇은 1차 방벽(멤브레인, 두께 0.7 내지 1.5mm)을 기반으로 한다. 이러한 탱크는 독립형 탱크처럼 자립형이 아니다. 내부 선체는 내하중 구조를 형성한다. 멤브레인 격납 시스템에는 1차 방벽 누출 시 전체 시스템의 완전성을 보장하기 위해 항상 2차 방벽이 제공되어야 한다.
본 명세서에 기재된 발명에 따르면, 변형된 유형 B 탱크가 제공된다. 구체적으로, 본 명세서에 기술된 발명은 대체 설계에 의해 2 barg 이상의 내부 압력을 허용할 수 있는 프리즘형 탱크를 제공한다.
구체적으로, 본 명세서에 기술된 발명의 제1 양태에서 볼 때, 액화 가스의 격납용 프리즘형 탱크가 제공되며, 이 탱크는 2개의 대향 단부, 2개의 대향 측면 및 하부 표면을 대향하는 상부 표면을 규정하는 실질적으로 평면인 복수의 측벽을 포함하고, 평면형 측벽은 액화 가스를 격납하기 위한 체적을 규정하고, 프리즘형 탱크는 평면형 측벽의 교차점에 에지 부분을 추가로 포함하고, 그리고 평면형 측벽은 압출물(extrusion)일 수 있다.
따라서, 복수의 압출 구성요소로 형성되는 탱크 구조가 제공될 수 있다. 압출물을 사용하면, 균질한 구성 요소가 형성되어 재료 사용 및 강도를 최적화할 수 있다. 또한 구조물의 강도 연속성을 방해하는 조인트와 커플링을 최소화한다.
유리하게, 이 구조는 내부 압력을 허용할 수 있는 능력과 유형 B 탱크의 속성(전술한 바와 같음)을 조합하는 하이브리드 탱크 구조가 제공되도록 허용한다. 이에 따라 신규한 탱크 설계가 본 명세서에 설명된다.
실제로 탱크 구조는 극저온 액화 가스의 격납을 위한 압력 용기를 규정한다.
위에서 설명한 바와 같이, 유형 A 및 B 탱크는 가압되지 않으며(최대 0.7 barg의 압력을 견딜 수 있음), EU 압력 지침 또는 압력 용기와 관련된 기타 요건/규정을 고려할 필요가 없다. 유형 C 탱크는 더 높은 압력(0.7 barg 이상)을 견딜 수 있으며 규정상 압력 용기이다.
여기에 설명된 탱크 구조는 위에서 언급한 것이 아니라 프리즘형 설계를 기반으로 하고, 2 barg 이상의 압력을 견딜 수 있는 새로운 탱크이다. 결과적으로, 이것은 압력 용기이며 이에 대한 요건을 준수해야 할 필요가 있다.
프리즘형 탱크의 압출물 구성은 구조물이 설계될 수 있도록, 즉 사전 결정된 내부 압력을 수용하도록 설계된다. 예를 들어, 2 barg 이상의 내부 압력은 응력, 변형 및 안전 여유 측면에서 필요한 강도를 제공하기 위해 탱크를 형성하는 구성 요소의 단면을 선택함으로써 이러한 탱크 내부에 수용될 수 있다. 탱크 자체 내의 보강재는 흔들림/출렁거림을 방지하기 위한 조치로 포함 및 조합될 수 있으므로 탱크를 어떤 높이에서도 채울 수 있다.
유리하게는 본 명세서에 기술된 구성은 2차 방벽을 필요로 하지 않는 프리즘형 탱크를 허용한다; 이것은 선택적인 추가가 된다.
탱크를 형성하는 하위 구성 요소는 서로 다른 재료일 수 있다. 예를 들어 벽과 에지 부분은 미리 정해진 하중을 수용하기 위해 다른 재료로 될 수 있다. 그러나 재료는 동일한 것, 즉, 공통 재료가 유리할 수 있다. 이는 유리하게 열팽창의 연속성, 보다 신뢰할 수 있는 용접 또는 결합, 추가로 용접 강도를 더욱 향상시키는 마찰 교반 용접(friction stir welding, FSW)과 같은 기술의 사용을 가능하게 한다.
임의의 적합한 재료를 사용할 수 있다. 그러나 유리하게는 알루미늄 또는 그 합금을 사용하여 탱크의 무게를 최소화하면서 강도를 최적화할 수 있다.
탱크의 평면형 측벽은 함께 용접된 단일 또는 다중 압출물로 형성될 수 있다. 함께 용접된 다수의 섹션으로부터 탱크의 평면형 섹션을 유리하게 형성하는 것은 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다수의 제조 및 기술적 이점을 허용한다:
- 프리즘형 탱크를 형성하기 위해 더 작은 압출 기계를 사용. 이는 탱크를 제조할 수 있는 유연성을 증가시킨다.
- 저비용 제조; 및
- 본 명세서에 기술된 방법에 따라 더 큰 탱크를 구성할 수 있는 능력. 예를 들어, 연료 탱크 응용에 사용되는 경우, 연료를 격납하도록 선박의 선체에 설치하기 위해 매우 큰 탱크를 구축할 수 있다.
에지 섹션은 제1 측벽에 연결하기 위한 제1 에지 및 인접한 측벽에 연결하기 위한 제2 에지를 갖는 단면 형상을 가질 수 있고, 제1 및 제2 에지는 서로에 대해 90 도로 배열되고, 제1 및 제2 에지는 측벽이 용접될 수 있는 용접 라인을 규정한다.
따라서, 또한 편리하게 압출될 수 있는 코너 섹션이 제공될 수 있다. 각 코너 또는 에지 섹션의 90 도는 박스 또는 직사각형 탱크를 제공한다. 탱크가 다른 용도에 맞도록 다른 각도를 사용할 수 있음을 알 수 있다. 본 명세서에서 기술된 ISO 컨테이너의 경우, 90 도 각도는 탱크가 컨테이너 프레임 치수에 의해 규정된 내부 공간을 편리하게 따를 수 있도록 한다.
에지는 또한 용접이 형성될 수 있는 편리한 직선을 제공한다. 본 명세서에 기술된 탱크의 가압 특성으로 인해, 본 발명에서는 용접 라인이 각각 제1 측벽과 인접 측벽의 교차점으로부터 변위됨을 보장하고, 이는 유리하게 용접을 통합하지 않고 압출 프로파일 측면에서 에지와 코너를 최적화할 수 있게 한다. 이러한 용접은 응력이 높은 지점에서 인접한 패널들 사이의 조인트 강도에 해로울 수 있다. 예를 들어, 에지 및 코너 부분 내의 하중을 유리하게 제어하는 적어도 10 cm와 같이 임의의 적절한 변위가 사용될 수 있다.
단면의 에지 부분은 2 개의 수직 부분의 형태일 수 있고, 수직 부분은 관련된 평면형 측벽에 연결하기 위한 것이고, 중간 부분은 2 개의 수직 부분을 연결하고, 여기서 중간 부분은 2 개의 수직 부분 각각에 대해 45 도로 배열된다. 따라서, 또한 압출될 수 있는 절단된(truncated) 코너가 제공된다. 이것은 유리하게 또한 에지 또는 코너의 강도를 최적화한다.
추가 강도는 중간 부분이 수직 부분과 교차하는 지점에 반경이 제공되는 성형에 의해 추가로 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상이한 용접 기술이 사용될 수 있다. 유리하게는 용접 결합은 마찰 교반 용접(FSW)을 사용하여 형성될 수 있으며, 즉 에지 부분과 평면형 측벽이 FSW에 의해 함께 연결된다. 이것은 재료를 용융시키지 않고 매우 강한 용접을 제공한다.
탱크에는 또한 탱크를 둘러싸는 단열층이 제공되어 극저온 액체가 탱크 내에 격납될 수 있게 한다. 단열의 양태를 하기에 설명될 것이다.
하나의 배열 구조물에서, 탱크는 실질적으로 평면인 외부 표면 및 에지 섹션의 외부 표면에 배열된 외부 단열층을 추가로 포함할 수 있다.
단열재는 단열 발포체 형태일 수 있다.
단열층은 단열 재료를 수용하기 위해 프리즘형 탱크 주위의 공간을 규정하는 동축 슬리브 또는 슬리브들의 형태일 수 있다. 다른 배열 구조물에서 단열층은 복수의 모자이크식(tessellating) 단열 패널의 형태일 수 있다. 따라서 어떤 모양의 프리즘형 탱크도 완전히 단열될 수 있다.
예를 들어, 단열층은 하나 이상의 모자이크식 단열 유닛을 포함하는 모듈식 단열 장치의 형태일 수 있으며, 각각의 유닛은 제1 내향 층 및 제1 층으로부터 이격된 제2 외향 층을 포함하고, 2 개의 층은 제1 층과 제2 층 사이에서 연장되는 하나 이상의 이격 부재 사이에 공간을 규정하고, 배열 구조물 주위로 연장되는 제1 층, 제2 층 및 외부 주변부를 규정하는 표면들은 공기 불투과성 표면이다.
또한, 제1 층과 제2 층 사이의 공간과 배열 구조물의 외부 주변부를 규정하는 표면은 배열 구조물에 대한 내부 체적을 규정할 수 있으며, 이격 부재는 내부 체적에서 공기가 제거될 때 표면에 작용하는 대기압에 저항하도록 사용 중에 배열된다.
따라서, 신규한 탱크 구성과 조합되어 진공 단열 배열 구조물이 제공될 수 있다. 이것은 극저온 액체(예를 들어, 화물 또는 연료)가 프리즘형 탱크 내에 포함될 수 있도록 한다.
또한, 본 명세서에 기술된 프리즘형 탱크의 편리한 운송, 적재 및 하역을 가능하게 하기 위해, 탱크는 ISO 치수 규정(본원에 설명됨)을 준수하는 ISO 컨테이너 프레임 내에 유리하게 수용될 수 있다.
또한, 탱크 배열 구조물은 다중 프리즘형 탱크가 스택 또는 매트릭스에서 함께 결합될 수 있도록 유사한 프레임에 선택적으로 결합하기 위한 주변 프레임을 포함할 수 있다.
탱크의 편리한 적재 및 하역을 가능하게 하기 위해, 입구 및 외부 포트가 제공되어 화물 및/또는 연료를 탱크에 적재하고 탱크에서 제거할 수 있게 한다. 유리하게 인접한 탱크에는 탱크의 동시 적재 및 하역을 가능하게 하도록 미리 구성된 도관이 제공될 수 있다. 이것은 연료의 지속적인 흐름이 요구되는 연료 적용 또는 신속한 액체 전달에 특히 유용할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 다중 탱크는 선상 또는 선박 내부의 매트릭스에 편리하게 배열될 수 있다.
본 명세서에 기술된 발명의 다른 양태에서 볼 때, 선박용 연료 탱크가 제공되며, 여기서 상기 탱크는 액화 가스의 격납을 위한 프리즘형 구조를 갖고, 이 탱크는 2개의 대향 단부, 2개의 대향 측면 및 하부 표면에 대향하는 상부 표면을 규정하는 복수의 실질적 평면형 측벽을 포함하고, 이 평면형 측벽은 액화 가스를 격납하는 체적을 규정하고, 프리즘형 탱크는 평면 측벽의 교차점에서 에지 부분을 추가로 포함하고, 에지 부분과 평면형 측벽은 압출물이다.
또 다른 양태에서 볼 때, 본 명세서에 기술된 프리즘형 탱크를 포함하는 선박이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양태를 단지 예로서 설명할 것이다:
도 1은 본 명세서에 기술된 발명을 통합할 수 있는 선박의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 명세서에 기술된 프리즘형 탱크의 하위 구성요소를 도시한다.
도 3a, 3b 및 3c는 본 명세서에 기술된 탱크의 에지 프로파일을 도시한다.
도 4는 본 명세서에 기술된 탱크의 하위 구성요소의 대안적인 도면을 도시한다.
도 5a, 5b 및 5c는 프리즘형 탱크, 단열재 및 내부 보강재의 단면을 도시한다.
도 6a, 6b 및 6c는 대체 보강 배열 구조물이 있는 탱크의 단면을 도시한다.
도 7a 및 7b는 도 6a 내지 6c에 도시된 보강 배열 구조물을 도시한다.
도 8은 탱크 표면이 있는 도 7a 및 7b의 보강 배열 구조물을 도시한다.
도 9는 본 명세서에 기술된 프리즘형 탱크 배열 구조물을 포함하는 ISO 컨테이너 프레임을 도시한다.
도 10a 및 10b는 ISO 컨테이너 및 프리즘형 탱크와 내부 보강재를 도시한다.
도 11a 및 11b는 종래의 액화 가스 운반선의 단면을 도시하고, 도 11b는 선박의 탱크 코너 섹션의 확대도이다.
도 12a 및 12b는 본 명세서에 기술된 바와 같은 단열 배열 구조물을 도시한다.
도 13은 내부 구성요소를 나타내기 위해 하나의 외부 표면이 제거된 단일 패널의 모습을 도시한다.
도 14a는 도 13에 도시된 배열 구조물에 연결하기 위한 패널의 상부 표면을 도시한다.
도 14b는 패널의 대향(하부) 표면을 도시한다.
도 15a 및 15b는 패널의 주변부 섹션을 도시한다.
도 16은 열 절연체의 단면을 도시한다.
도 17은 패널의 주변부 섹션을 도시한다.
도 18a 내지 18d는 육각형 패널 배열 구조물을 도시한다.
도 19는 육각형 패널 내부의 복수의 내부 간격 요소를 나타낸다.
도 19a는 육각형 패널을 형성하는 구성요소의 분해도를 도시한다.
도 110은 육각형 패널 배열 구조물의 외부 표면을 도시한다.
도 111은, 도 110에 도시된 표면에 결합될 때, 진공으로 될 수 있는 패널의 체적을 규정하는 육각형 주변부를 도시한다.
도 112a는 패널의 주변부와 림 배열 구조물을 도시한다.
도 112b는 주변부 단열 배열 구조물의 단면을 도시한다.
도 112c는 인접한 패널의 접합부를 도시한다.
도 113 및 114는 패널의 단일 유닛 또는 뱅크를 형성하기 위해 결합된 복수의 육각형 패널을 도시한다.
도 115a는 탱크에 부착된 육각형 패널의 배열 구조물을 도시한다.
도 115b는 선박의 룸(room)/화물창(화물 구역)에서 내부 선체에 부착된 육각형 패널의 한 배열 구조물을 도시한다.
도 116은 패널에 대한 진공 결합의 예를 도시한다.
도 117은 본 명세서에 기술된 단열 시스템을 통합하는 액화 가스용 운송 시스템을 도시한다.
도 118은 도 117에 도시된 운송 시스템의 매트릭스를 도시한다.
도 119a, 119b 및 119c는 도 117에 표시된 분해 시스템의 평면도, 측면도 및 단부 입면도를 도시한다.
도 120은 시스템의 치수 예를 도시하다.
도 121, 122 및 123은 본 명세서에 기술된 발명에 따른 단열 및 운송의 추가적인 예를 도시한다.
본 발명은 다양한 변형 및 대안적 형태가 가능하지만, 특정 실시형태가 도면에 예로서 도시되고 본 명세서에서 상세히 설명된다. 그러나 여기에 첨부된 도면과 상세한 설명은 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하려는 것이 아니라 청구된 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정, 등가물 및 대안을 포괄하려는 의도임을 이해해야 한다.
본 명세서에서 선행 기술 문서에 대한 언급은 그러한 선행 기술이 널리 알려져 있거나 해당 분야의 일반적인 일반 지식의 일부를 형성한다는 것을 인정하는 것으로 간주되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)" 및 유사한 단어는 배타적이거나 포괄적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 즉, "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 의미하도록 의도된다. 본 발명은 하기 실시예를 참조하여 추가로 설명된다. 청구된 본 발명은 이들 실시예에 의해 어떠한 방식으로도 제한되지 않음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명은 개별 실시형태뿐만 아니라 본 명세서에 기술된 실시형태의 조합도 포함한다는 것을 인식할 것이다.
본 명세서에 기술된 다양한 실시형태는 청구된 특징을 이해하고 교시하는 것을 돕기 위해서만 제공된다. 이들 실시형태는 실시형태들의 대표적인 샘플로서만 제공되며 포괄적 및/또는 배타적이지 않다. 이점, 실시형태, 실시예, 기능, 특징, 구조, 및/또는 본 명세서에 기술된 다른 양태는 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 범위에 대한 제한 또는 청구범위에 대한 등가물에 대한 제한으로 간주되어서는 안 되고, 그리고 기타 실시형태들이 이용될 수 있고, 청구된 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 다양한 실시형태는 본 명세서에 구체적으로 설명된 것 이외의 개시된 요소, 구성요소, 특징, 부품, 단계, 수단 등의 적절한 조합을 적합하게 포함하거나, 구성하거나, 본질적으로 구성할 수 있다. 또한, 본 개시 내용은 현재 청구되지 않았지만 향후 청구될 수 있는 다른 발명이 포함될 수 있다.
본 명세서에 기술된 본 발명(들)의 양태의 특징은 임의의 적합한 조합으로 편리하고 상호교환적으로 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
도 1은 선박 선체의 단면을 도시한다. 화물 컨테이너(1)는 선박의 갑판(2)에 배치된다. 여러 겹의 컨테이너가 갑판이나 선박의 선체 및 전 세계 운송을 위한 화물칸에서 운반될 수 있다.
도시된 단면에서, 선박의 선체는 액체 형태의 추가 화물을 격납할 수 있는 탱크(3)를 포함한다. 도시된 예에서, 탱크에는 탱크의 외부 표면 주위에 단열재가 제공되고, 탱크(3)와 선체(5)의 구조 사이의 공극(4)이 제공된다. 공극을 통해 단열재를 검사할 수 있다. 이 배열 구조물은 선박에 사용되는 기존 배열이며, 내용물을 단열하기 위해 탱크의 외부 표면에 적용되는 단열 발포체의 스프레이 층을 포함한다. 탱크를 단열하면 탱크 내용물을 특정 온도로 유지할 수 있다.
탱크와 외부 표면 주위의 단열재 사이에 작은 공극이 생길 수 있다. 이 공극 중의 대기는 응축점이 탱크 외부 표면의 열점보다 높은 경우, 단열재를 향한 탱크 벽의 매우 낮은 온도로 인해 응축을 유발한다. 이를 방지하기 위해, 작은 공극은 탱크 외벽의 온도, 즉 -250 ℃ 미만에서 응축되지 않는 가스로 채워질 수 있다. 이러한 가스는 헬륨(He) 또는 수소(H2)일 수 있다. 대안으로, 진공을 도입하여 공극에서 가스를 제거할 수 있다. 공극은 응결을 방지하기 위해 사용된 어떠한 조치 없이도 남겨질 수 있다. 이 경우, 대기에 따라 공극에 응축이 발생하여 탱크 외부 표면과 패널 내부에 얼음 층이 형성될 수 있다. 이 층은 탱크 표면에서 멀어지는 외부 표면이 공극 대기의 응축점보다 높은 온도에 도달할 때까지 성장한다. 얼음의 형성은 단열층으로 작용할 수 있다.
도 1에 도시된 화물 컨테이너(1)는 치수에 대에 특정적으로 확립된 국제 표준을 따를 수 있다. 화물 컨테이너에 대한 다른 표준이 존재한다. 한 가지 표준은 국제 표준 기구(ISO) 표준 668:2020이다. 이러한 표준은 컨테이너의 크기와 치수를 규정한다.
화물용 ISO 컨테이너의 장점은 모든 화물을 선박에 적재할 수 있고 인접한 컨테이너 사이에 공간이 없이 함께 안전하게 잠글 수 있다는 것이다. 이것은 선박에서 활용되는 공간을 최대화한다. 또한 특정 표준을 준수하도록 설정된 전 세계 항구에서 편리하게 선적, 하역 및 운송할 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 발명에서는 치수에 대한 ISO 표준을 따를 수 있는 프리즘형 탱크를 고안하여 통상적인 화물을 위한 정상적인 운송 체인 내에서 편리하게 사용할 수 있게 한다. 본 명세에서도 설명된 바와 같이, 새로운 탱크 배열 구조물은 극저온까지 액화 가스의 격납을 가능하게 한다.
이하, 탱크 구조 및 구성에 대해 설명한다.
도 2a, 2b 및 2c는 탱크 본체 자체를 구성하는 하위 구성 요소를 도시한다. 도시된 바와 같이, 탱크의 구조는 모듈식이고 복수의 주변부 프레임 섹션(도 2b에 도시됨) 및 실질적으로 평면인 다수의 섹션(도 2c에 도시)을 포함한다. 프레임 섹션과 평면형 섹션을 조합하여 탱크를 형성한다(도 2a에 도시).
이하, 개별 구성 요소에 대해 설명한다.
도 2c를 참조하면, 평면형 섹션이 도시되어 있다. 이 섹션들은 각각 탱크의 각 측면 길이를 따라 연장되는 압출된 알루미늄 평면형 본체이다. 도 2c에서 W로 표시된 각 압출물의 너비는, 탱크 표면의 측면 또는 단면을 형성하기 위해 각 압출물 사이에 조인트가 필요한지 여부를 결정한다. 도 2c에 예시된 바와 같이, 2 개의 압출물이 탱크의 측면을 구성할 수 있다. 유사하게, 도시된 바와 같이, 2 개의 압축물이 각각의 단면과 탱크의 상단 및 하단을 구성할 수 있다.
평면형 섹션을 압출하면 표면의 최적화된 지오메트리(geometry)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 각 평면형 섹션의 외부 에지는 중앙 영역보다 두꺼울 수 있어 재료 소비 및 중량을 최소화하면서 동시에 필요한 강도를 유지하고 섹션을 보다 편리하게 접합, 결합 또는 용접할 수 있다. 평면형 섹션의 다른 단면은 종래의 압출 기술을 사용하여 동일하게 제공될 수 있다.
알루미늄은 최소한의 무게로 표면에 필요한 강도를 유리하게 제공한다. 그것은 또한 부식되기 쉬운 탱크의 표면을 유리하게 제공하고, 이는 탱크가 선박에 의해 운송될 때 특히 유리하다. 또한, 알루미늄 합금은 저온에서 기계적 특성을 유지하므로 제조가 용이하고 강도도 향상된다.
도 2b를 참조하면, 주변부 프레임 섹션이 도시되어 있다. 주변부 프레임 섹션은 프리즘형 탱크의 에지를 규정하고, 탱크의 경계 벽을 규정하기 위해 측면, 상단, 하단 및 단부 표면을 연결하는 수단을 제공한다.
평면형 섹션과 마찬가지로, 주변부 프레임 섹션도 압출될 수 있으므로, 위에서 설명한 것과 동일한 이점을 얻을 수 있다. 특히, 프레임 섹션의 단면은 강도를 위해 최적화될 수 있다.
프레임 섹션은 또한 프레임이 인접한 평면형 섹션에 연결되는 지점 또는 라인이 최적화되도록 유리하게 허용한다. 구체적으로, 압출된 프레임 섹션을 제공함으로써, 연속적인 압출 특성으로 인해 연결의 완전성이 매우 높아질 수 있다. 또한 압출된 프레임의 단면은 강도, 무게 및 인접한 평면형 섹션과의 결합을 위해 최적화될 수 있다.
이하, 도 3a, 3b 및 3c를 참조하여 프레임 섹션을 보다 상세히 설명한다.
도 3a, 3b 및 3c는 코너 섹션의 코너 및 측면 입면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 코너 섹션은 탱크의 저부로부터 상부까지 연장되는 수직 구성요소와 측면 및 단부 에지를 규정하기 위해 서로 90 도로 배열된 두 개의 수평 구성요소를 포함한다.
기화에 의해 잠재적으로 발생되는 탱크 내부의 압력 증가로 인해, 탱크는 응력 집중(stress concentration)이 높아지는 경향이 있다. 이러한 이유로 프리즘형 탱크는 일반적으로 압력 응용 분야에 사용되지 않는다. 그러나 본 발명에서는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 압출 프레임 단면을 사용하여 단면, 따라서 조인트가 견딜 수 있는 힘이 매우 높아질 수 있음을 입증하였다. 구체적으로, 프레임 섹션의 지오메트리는 평면형 섹션이 프레임 섹션에 결합(용접)되는 지점 또는 라인이 극도로 높은 응력 영역으로부터 멀리 떨어져 위치할 수 있도록 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 용접점(Wp)은 프레임을 제조하는 재료의 코너 또는 전환점으로부터 멀리 이동할 수 있다. 도시된 바와 같이, 프레임 섹션의 코너 영역으로부터 거리 d만큼 용접 지점을 이동하면 용접이 이루어지는 위치가 가장 큰 응력 영역으로부터 멀어진다.
이것은 유리하게 탱크 에지의 구조적 완전성을 증가시키고, 더 큰 완전성을 가진 용접을 가능하게 하고 단면의 두께가 강도와 무게에 대해 최적화되도록 한다.
또한, 라인의 용접 지점을 탱크의 평평한 영역으로 이동하면, 마찰 교반 용접(FSW)과 같은 용접 기술을 이용할 수 있다. FSW는 프레임 섹션과 인접한 평면형 섹션 사이에 매우 균질하고 연속적인 용접이 형성될 수 있기 때문에, 이러한 탱크 응용 분야에서 유리하다.
이에 의해 탱크 주변부의 높은 완전성 코너 및 에지 조인트가 가능하다.
도 3b에 도시된 코너 섹션을 눌러 탱크의 4개 코너 각각에 곡선 코너를 형성할 수 있다. 코너의 수는 물론 선택한 탱크 지오메트리에 따라 다르므로 4보다 클 수 있다.
또한 동일한 FSW 기술이 인접한 평면형 섹션을 함께 결합하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
따라서, 압출된 하위 구성요소로 형성된 높은 완전성 탱크가 제공될 수 있다. 압출의 단순성으로 탱크를 비용 효율적인 방식과 높은 정확도로 제조할 수 있다. 탱크를 형성하는 모듈식 구성 요소들 사이의 높은 완전성 조인트와 결합하여, 액화 가스 등의 해양 운송을 위해 고강도 및 내구성 탱크가 제공될 수 있다.
탱크는 위에서 설명한 복수의 압출물을 모아서 함께 용접함으로써 편리하게 형성될 수 있다.
도 4는 본 명세서에 기술된 탱크의 측면도, 평면도 및 단부도를 도시한다. 개별 하위 구성 요소는 다음과 같이 참조 번호로 도시된다:
7 압출된 프로파일 코너;
8 압출된 빔(짧은 것);
9 압출된 코너;
10 압출된 빔(긴 것);
11 압출된 패널(탱크 벽);
12 압출된 패널(탱크 벽); 및
13 압출된 패널(상부/저부).
본 명세서에 설명된 모듈식 구성에 편리하게 다른 용접 기술도 적용될 수 있음을 인식할 것이다.
도면에서는 액화된 화물 또는 연료(연료 탱크 용도)를 격납하는 탱크 본체의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 이하, 탱크 본체에 적용될 수 있는 단열재의 양태를 다음과 같이 설명할 것이다.
도 5는 본 명세서에 기술된 탱크의 탱크의 단면도(도 5a), 부분 단면도(도 5b) 및 평면도(도 5c)를 도시한다. 도 5a는 도 5c의 섹션 A-A'의 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 탱크 본체는 탱크(15) 외부 표면에 대해 배치된 단열층(14)에 의해 둘러싸여 있다. 탱크에는 화물/연료(16)가 격납된다.
탱크의 내부 체적은 화물/연료를 수용하기 위한 빈 공극일 수 있거나 일련의 천공 크로스(cross) 부재 또는 표면(17)을 포함할 수 있다.
탱크의 내벽들 사이로 연장되는 복수의 내부 표면 또는 리브(17)를 배열하면 다음과 같이 많은 이점을 제공할 수 있다:
- 첫째, 표면 또는 리브는 탱크의 구조적 강성을 증가시킬 수 있다.
- 둘째, 강성을 높이면 탱크가 내부 및 외부 모두에서 더 높은 압력 부하를 수용할 수 있게 한다.
- 셋째, 내부 구조를 더 강하게 함으로써, 탱크의 벽 두께를 줄이고 최적화할 수 있다.
- 내부 구조 또는 리브는 액체 탱크를 이동할 때 바람직하지 않은 탱크 내 액체의 이동(때로는 '출렁임(sloshing)'이라고도 함)을 유리하게 방지하거나 감소시킬 수 있다.
단열층(14)의 세부 사항은 아래에서 더 자세히 설명된다.
도 6a, 6b 및 6c를 참조하면, 탱크의 코너를 단면으로 예시하고 있다. 도 6b는 도 6a의 섹션 A-A'에 대한 단면도이다. 도 6c는 탱크 구조물의 코너를 확대한 도면이다. 도시된 바와 같이, 내부 리브(18)는 탱크 주변을 보강하는 탱크의 내벽 주위로 연장된다. 리브(18)는 또한 유리하게 액체의 출렁임 움직임을 감소시키도록 작용하지만, 이 예에서는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 리브의 예에서 탱크를 따라 연장되는 것과 반대로 탱크를 가로질러 연장된다.
도 6c에서는, 2차 방벽 또는 단열층(20)에 의해 둘러싸인 탱크 벽(19)이 도시되어 있다. 단열층(20)은 외부 주변 온도로부터 탱크를 완전히 단열하기 위해 탱크를 완전히 캡슐화하도록(선적 및 하역 포트를 제외) 배열된다.
도 7a 및 7b는, 도 6b 및 6c에 도시된 복수의 리브(18)를 사용하는 탱크 내의 보강 구조(일 예에서)를 도시한다. 탱크 내의 이러한 구조는 매우 강고한 탱크를 제공한다는 것을 인식할 것이다. 각각의 리브는 유리하게 알루미늄으로부터 압출되거나 절단되고, 편리하게 함께 볼트로 결합되거나 용접되어 구조물을 만든다. 이러한 리브는 출렁임을 보다 효율적으로 경감하기 위해 일정 간격으로 치수에서 벗어날 수 있다.
도 8은 도 7a 및 7b에 도시된 구조물을 둘러싼 탱크 표면을 도시한다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에 기술된 신규 프리즘형 탱크 배열 구조물은 예를 들어 컨테이너에 대한 ISO 규정과 같은 화물 운송 규정에 명시된 치수에 대응하도록 편리하게 이루어질 수 있다.
도 9는 ISO 컨테이너 엔벨로프(envelope) 내에 본 명세서에 기술된 프리즘형 압출 탱크를 통합하는 하나의 그러한 예를 도시한다. 탱크(21)는 컨테이너 외부 프레임(22) 내에 위치할 수 있다. 예시된 바와 같이, 외부 프레임(22)은 이러한 컨테이너가 서로 연결되고 및/또는 선박의 갑판과 같은 베이스에 고정되고, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 선박에서의 대량 운송(mass transportation)을 위해 함께 결합되도록 하는 표준 부착물(23)을 제공한다.
도 10a 및 10b는 이러한 ISO 배열과 프리즘형 압출 탱크를 도시한다. 도 10a는 또한 이 예에서 탱크의 길이를 따라 연장되는 선택적인 내부 리브를 도시한다.
프리즘형 탱크의 단열 및 단열재와 탱크의 조합에 대해 설명한다. 본 명세서의 교시로부터, 탱크와 단열재 조합이 화물 및 연료 탱크 응용 분야 모두에 사용될 수 있다는 것이 다시 한 번 인식될 것이다.
도 11a는 액화 가스 화물의 운송에 적합한 종래의 가스 운반 선박(111)의 단면을 도시한다. 가스는 장거리 운송을 위해 액화되어 선박 내의 탱크로 펌핑된다. 가스를 액화 상태로 유지하기 위해서, 선박의 탱크는 화물 탱크의 특정 단열이 필요한 매우 낮은 온도로 유지되어야 한다.
선박은 선박의 선체 내부에서 및 그에 대항하여 화물 탱크(113)를 지지하는 화물 지지 시스템(112)을 포함한다. 탱크(113)는 선박의 주요 격납 방벽 역할을 하며, 일반적으로 저온 적용을 위해 지정된 강철 또는 알루미늄으로 형성된다.
탱크(113)와 추가 2차 방벽 사이의 공간을 규정하는 방벽 간 공간(114)이 제공된다. 이것은 선박의 내부 선체일 수 있으며, 또 다른 단열재 층 또는 선박의 단열 배열 구조물일 수 있다. 그러한 경우에, 방벽 간 공간은 탱크(113)의 외부 표면과 내부 선체의 표면에 배열된 단열재 사이에 접근 가능한 공간을 제공한다.
대안으로, 단열 배열 구조물은 탱크에 인접하게 구축되거나 탱크에 부착되어 그 자체로 방벽 역할을 할 수 있다. 그러한 경우에, 방벽 간 공간은 탱크(113)의 외부 표면으로부터의 일정 거리 및 또한 방벽으로서 기능하는 단열 배열 구조물에 의해 규정될 것이다.
탱크(113)는 다양한 액화 가스일 수 있는 선박의 화물을 격납하도록 배열된다. 일 예에서, 화물은 -163 ℃의 온도로 유지되는 액화 천연 가스(LNG)일 수 있다. 또 다른 예에서는 -253 ℃의 온도로 유지되는 액화수소일 수 있다.
액화 가스 운송에 대한 법적 요건을 준수하기 위해, 2차 보호층(115)이 제공된다. 이것은 내부 선체의 표면 상에 또는 다른 수단에 의해 배열될 수 있다. 1차 탱크(113)가 고장나거나 누출되는 경우, 액화 가스는 공간, 예를 들어 방벽 간 공간(114) 내부로 흐를 수 있고 2차 보호층(115)에 의해 격납될 수 있다. 이 층은 액화 가스가 액화 가스의 극히 낮은 온도로 인해 선체의 치명적인 고장을 일으킬 수 있는 선체와 접촉하는 것을 방지한다.
도 11a에 도시된 배열 구조물은 LNG와 같은 액화 가스를 운송하는 데 사용되는 선박의 일반적인 구조이다. 이러한 가스 운반 선박은 저온 액체를 격납하기에 안전한 1차 탱크를 제공하고, 1차 탱크가 누출되거나 고장날 경우 2차 백업 층 시스템을 제공한다.
이러한 LNG 운반선 건조의 단점은 건조에 소요되는 시간과 그에 따른 비용 및 건조 과정의 물류와 관련된 문제이다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 선박의 구조 및 2차 방벽이 선체 표면에 먼저 설치될 때까지 탱크가 설치될 수 없기 때문에, 그러한 선박의 건조는 지연될 수 있다. 단열재가 탱크에 인접하거나 탱크에 부착되어 2차 방벽 역할을 하는 경우에는, 선체의 건조 직후에 탱크를 설치할 수 있다.
본 발명의 이점은 선박의 구성 요소가 병렬로 설치될 수 있는 방식으로 액화 가스 운반 선박의 전체 건조 시간을 단축할 수 있다는 것이다.
도 11b는, 도 11a에 도시된 바와 같이, 종래 배열 구조물의 코너를 더 자세히 도시한 것이다. 여기에서 방벽 간 공간(114) 및 2차 단열층(115)이 더 명확하게 보인다.
도 12a 및 12b는 본 명세서에 기술된 단열 배열 구조물의 일 실시형태에 따른 측면도 및 단면도를 각각 도시한다.
도 12a는 단열 배열 구조물의 일반적인 배열을 도시한다. 배열 구조물(116)은 제1 내향 층(117) 및 제2 외향 층(118)을 포함한다. 내향 층은 액화 가스를 격납하는 탱크(예를 들어, 도 11a에 도시된 1차 격납 탱크(113))와 대면하거나 접하도록 사용 중에 배열된다. '내향'이라는 용어는 사용 시 저온 화물을 향해 안쪽을 향하는 배열 구조물의 측면을 의미한다.
대향 표면(118)은 방벽 간 공간(114) 또는 선박의 선체(도 11a 및 11b 참조)를 향하여 외부를 향하도록, 즉 저온 화물로부터 외부를 향하도록 사용 시 배열된다.
도 12b는 배열 구조물을 단면으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 층(117) 및 제2 층(118)은 공동 또는 공간(119)을 규정하는 거리 d만큼 이격된다. 개별 요소(1110)는 2 개의 층 또는 표면(117, 118) 사이에 배치되고, 2 개의 층 사이의 공간을 유지한다.
도 12a 및 12b는 또한 하나 또는 두 표면에 형성되고, 층의 강성을 증가시킴으로써 구조적 강도를 증가시키고 부가적으로 유리하게 패널 표면의 열팽창 및 수축을 수용하는 파형물(corrugation)(1111)을 예시한다.
도 12a 및 12b는 또한 배열 구조물 내의 공간과 외부 주변 조건 사이의 공기 연통을 가능하게 하는 진공 밸브(1112)를 도시한다. 밸브(1112)는 층들 사이의 공간 내의 압력을 진공으로 또는 진공에 가깝게 감소시키도록 작동 가능한 공기 펌프(진공 펌프)를 수용하도록 배열된다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
도 13은 도 12a 및 12b에 도시된 유닛의 또 다른 도면을 도시한다. 여기서 유닛 또는 패널의 내부 배열 구조물이 도시된다. 도시된 바와 같이, 일련의 파형물(1111)이 패널의 길이를 따라 가로질러 배열된다. 도 14a를 참조하면, 2개의 부분이 합쳐질 때 파형 프로파일(1111) 내에 맞는 대응 프로파일(1111B)이 도시되어 있다. 따라서 파형물은 패널의 강성을 증가시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 실시형태에서 표면(117, 118)을 이격시키는 개별 요소는 복수의 세장형 부재(1114A, 1114B, 1114C, 1114D)의 형태이다. 임의 개수의 요소가 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 개별 요소는 패널의 일 단부로부터 타 단부까지 연장되어, 표면 전체 길이를 따라 두 표면을 지지한다.
패널 내에서 그리고 두 개의 대향하는 층 사이에서 공기의 이동을 가능하게 하기 위해, 각각의 개별 간격 요소(1114A - 1114D)에는 공기가 패널 내에서 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 복수의 개구(1113)가 제공된다. 따라서, 공기가 밸브(1112)를 통해 흡인됨에 따라, 패널 내의 전체 공간에서 공기가 제거될 수 있고 진공이 생성될 수 있다.
발포체 등과 같은 단열 재료를 사용하는 것과 반대로 패널에 진공을 생성함으로써, 유리하게 패널의 단열 특성이 크게 향상될 수 있다. 또한, 패널의 층들 사이의 공간에 재료가 없고 공기가 빠져 있기 때문에, 패널의 무게도 크게 줄일 수 있다.
2개의 면 또는 층(117, 118)은 복수의 개별 지지 요소에 의해 서로로부터 구조적으로 지지되며, 한 예가 도 13에 도시되어 있다. 층 및 지지 요소는 하나의 예로서 압출에 의해 알루미늄으로 제조될 수 있다. 따라서, 패널은 패널로부터 공기가 흡인되고 진공이 형성될 때, 2 개의 표면(117, 118) 및 주변부(1115)(도 17 참조)에 작용하는 대기압에 의해 야기되는 힘을 지지하거나 저항할 수 있다. 패널은 또한, 예를 들어 액체의 중량이 패널에 작용하도록 하는 탱크의 누출 또는 파열에 의해 야기될 수 있는, 패널에 가해지는 임의의 외부 하중을 지지할 수 있다.
도 14a 및 14b는 패널의 대향하는 2 개의 층을 형성하기 위해 압출된 층(117, 118)을 사용하는 패널 구성의 일 예를 도시한다. 일 실시형태에서 알루미늄으로부터 각 층을 압출하면, 유리하게 층이 임의의 편리한 길이 및 폭으로 형성될 수 있게 한다. 그것은 각각의 층을 형성하는 비용 효율적이고 간단한 방법을 가능하게 하고, 나아가 파형물(1111)이 신속하고 용이하게 형성되도록 한다.
이하, 각 패널의 주변부를 도 15a 및 15b를 참조하여 설명한다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 주변부(P)는 패널의 측면 주위로 연장되고, 일단 도 14a 및 14b에 도시된 2 개의 대향하는 층 각각의 에지에 연결되면 불침투성 씨일(seal)을 제공한다. 단부 부분은 파형물(1111)에 상보적인 프로파일을 갖는다. 패널은 주변부(P)를 2 개의 층에 용접함으로써 형성되며, 이에 따라 에지 주위의 주변부와 2 개의 대향면에 의해 경계를 이루는 밀폐된 내부 공간을 생성한다.
일 예로서, 각 패널의 주변부는 도 15a 및 15b를 참조하여 설명될 것이다. 주변부는 패널의 측면 경계를 형성한다. 내부를 향하는 표면과 외부를 향하는 표면이 주변부에 결합되면(예를 들어 용접에 의해), 밀봉된 체적이 형성된다. 체적으로부터 공기를 빼낼 수 있으며 배열 구조물 내부에 진공이 형성된다.
도 15b는 인접하지만 연결되지 않은 구성요소(P1, P2)로 주변부를 예시하며, 두 주변부 구성 요소 사이에 공간(S)이 있다. 공간은 P1 및/또는 P2에 사용된 재료보다 열 전달 특성이 낮은 이종 재료로 연결될 수 있다(아래 설명 참조). 따라서 열 절연체를 형성할 수 있다.
주변부는 유리하게는 패널의 주변부 주위에 불침투성 표면을 제공하기 위해 2 개의 층에 편리하게 용접될 수 있는 금속일 수 있다.
내향 패널이 차가운 1차 탱크에 근접할 것이기 때문에, 내향 표면의 온도는, 예를 들어 주위 온도 또는 거의 해수 온도일 수 있는 외향 층의 온도보다 실질적으로 낮을 것이다.
액화 수소를 격납하기 위한 장치의 일 실시형태에서, 내부를 향하는 표면은 -250 ℃ 미만의 온도에 있을 수 있는 반면, 외부를 향하는 표면은 0 ℃를 초과하는 온도에 놓일 수 있다. 따라서 패널 전체에 걸쳐 상당한 온도 차이 또는 구배가 있다.
임의의 적합한 재료가 패널 및 개별 지지 요소의 층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 밀도가 낮은 알루미늄을 사용할 수 있으며 파형물과 함께 사용하여 강력한 구조를 형성할 수 있다. 그러나 알루미늄의 열전도율은 약 121 W/mK이며, 이로 인해 주변 온도가 재료를 통해 패널의 저온 측(cold side)으로(및 액화 가스 격납 탱크로) 전도될 수 있다는 단점이 있다.
따라서 열 절연체를 사용하여 두 표면 사이의 열 전달을 방지할 수 있다. 이것은 도 16에 일 예로 예시되어 있다.
도 16은 제1 및 제2 층(117, 118)과 그들 사이에 연장되는 단일 개별 지지 요소(1114)를 도시한다. 지지 요소(1114)는 제1 층으로부터 연장되는 제1 부분(1116) 및 제2 층으로부터 연장되는 제2 부분(1117)으로 형성된다. 2개의 부분은 열 차단부 또는 열 절연체(1118)를 통해 함께 결합될 수 있다.
열 절연체(1118)는 2개의 부분(1116, 1117)과 다른 재료일 수 있다. 예를 들어, 층(117, 118) 및 부분(1116, 1117)은 알루미늄으로 형성될 수 있다. 일 예에서, 부분(1116, 1117)은 예를 들어 압출 수단에 의해 층(117, 118)과 일체가 되도록 형성될 수 있다. 대안으로, 이들은 각각의 층과 부분의 교차점에서 용접될 수 있다.
도 16에 도시된 예에서, 열 절연체(1118)는 인접한 알루미늄보다 훨씬 더 낮은 열전도율(예를 들어, 121 W/mK와는 반대로 약 12 W/mK)을 갖는 스테인리스강의 일부일 수 있다. 따라서 열은 개별 요소를 따라 직접 통과하는 것이 제한되고 대신 열 절연체를 통과하는 것이 방지된다.
열 절연체(1118)에 스테인리스강이 사용되고 두 부분(1117, 1116)에 알루미늄이 사용되는 배열 구조물에서, 스테인리스강을 알루미늄에 연결하기 위한 공지된 용접 기술에 의해 연결될 수 있다. 다른 적절한 본딩 공정이 적용될 수 있다.
열 절연체(1118)는 대안적으로 극 저온 적용에 적합한 고무, POM, PTFE 또는 PEEK와 같은 중합체로 이루어질 수 있다. 접착 결합 또는 가황 결합으로 연결될 수 있다.
열 절연체(1118)는, 도 15a 및 15b에 도시된 바와 같이, 패널의 주변부 주위에 필요할 수도 있다. 도 16과 같이 유사한 배열 구조물을 사용할 수 있다. 중요한 것은, 패널 내의 내부 공기가 배출될 때, 주변부에 작용하는 대기압으로 인해 주변부가 횡력을 받는다는 것이다. 따라서 열 절연체는 측면 또는 횡방향 이동에 대해 저항성이 있어야 한다.
도 17은 주변부(1115)가 열 절연체를 포함하도록 적응될 수 있는 방법의 일 예를 도시한다. 여기서 열 절연체(1118)는 단면이 삼각형이며 이는 대기압이 주변부 섹션(1115)의 제1 부분과 제2 부분 사이의 갭으로 열 절연체를 편향시키는 작용을 한다는 것을 의미한다. 열 절연체(1118)는 대안적으로 용접된 플레이트 또는 다른 형상일 수 있다.
열 절연체(1118)는 상부 또는 하부 층(117, 118)으로부터 임의의 거리에 배치될 수 있다.
또 다른 예에서, 개별 지지 요소는 합판, 대나무, 카드보드 또는 바람직하게는 낮은 열전달 특성을 갖는 다른 재료와 같은 목재로 형성될 수 있다.
도 17은 또한 2 개의 인접한 패널이 함께 편리하게 용접되도록 하기 위해 사용될 수 있는 층의 주변부를 예시한다. 이러한 배열 구조물에서, 하나 이상의 인접한 패널을 함께 불침투성 용접 조인트를 통해 밀봉에 의해 단일 내부 체적 또는 공간을 형성할 수 있다. 예를 들어, 용접은 두 개의 인접한 패널이 서로 접할 때 패널의 상부 및 하부 에지에 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 개별 패널은 직사각형 또는 정사각형일 수 있어 인접한 형상이 편리하게 모자이크식으로 함께 결합될 수 있다(예를 들어 용접에 의해). 삼각형을 포함한 다른 모양도 사용할 수 있다. 단열되어야 할 탱크 또는 룸/화물창의 지오메트리에 따라 상이한 형상의 조합이 사용될 수 있다.
도 18a 내지 18c는 육각형 형태의 대안적인 모자이크식 패널을 예시한다. 유리하게 육각형은 모자이크식 형태일 수 있고, 육각형의 중심으로부터 방사상 외측으로 측정할 때 열팽창은 균일하다. 도 18d는 육각형 패널 내부에 진공을 생성하기 위해 공기를 빼낼 수 있는 배기 밸브를 예시한다.
육각형 패널의 내부를 도 19를 참조하여 설명한다.
육각형 패널은 다양한 분포 및 구성으로 배열된 복수의 개별 지지 요소를 포함할 수 있다. 도 19에 도시된 예에서, 패널을 따라 연장되는 재료의 세장형 스트립 또는 패널을 가로질러 방사상으로 이격된 동심 링 대신에, 지지 요소는 복수의 컬럼 형태이다.
컬럼은, 예를 들어 도 19에 도시된 바와 같이, 내향 및 외향 표면으로부터 연장되는 원통형 또는 육각형 컬럼일 수 있다. 컬럼은 내향 및/또는 외향 패널 또는 각 층의 내부에 적용된 재료 지지층에 직접 안착될 수 있다. 이 재료-지지층은 유리하게는 낮은 열전달 특성을 가질 수 있다. 그 다음, 컬럼은 패널에 진공이 도입될 때, 두 표면 또는 층의 분리를 유지하는 데 필요한 지지대를 제공할 수 있다. 낮은 열전도율은 패널 전체의 열 전달이 최소화됨을 의미한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 컬럼은 유리하게는 개별 컬럼이 육각형 패널의 본체 내에서 모자이크식으로 형성되고 패널 영역을 가로질러 연장되도록 하는 육각형 형태일 수 있다. 따라서 수직 및 횡방향 하중을 수용할 수 있다.
각각의 컬럼은 도 16을 참조하여 설명된 대로 중간 열 절연체와 함께 구축될 수 있다. 그러나 유리하게는 목재(예를 들어 합판 또는 목재 복합물), 대나무, 판지 또는 스테인리스강과 같은 단일 연속 재료가 낮은 열전도율을 갖는 데 사용될 수도 있다. 따라서, 단순성을 증가시키고 제조 비용을 감소시키는 열 절연체가 사용될 수 있다.
도 19a는 육각형 패널을 구성하는 하위 구성 요소를 예시한다. 예시된 바와 같이, 개별 육각형 컬럼의 육각형 배열 구조물은 상부 표면과 하부 표면 사이 및 패널의 외부 주변부 내에 배치된다.
대안적인 선택 배열 구조물에서, 컬럼 자체는 팽창된 발포체, 펄라이트 등과 같은 단열 재료로 채워질 수도 있다. 컬럼은 패널의 강도 및/또는 열적 특성을 유리하게 증가시킬 수 있는 이러한 재료로 각각 전체 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 강도, 무게 및 열 성능 간에 균형을 이룰 수 있도록 컬럼의 전체 또는 하위 세트를 채울 수 있다.
도 19 및 110은 육각형 패널 내부 세부 사항을 도시한다. 도 110은 또한 도 15b를 참조하여 전술한 주변부에 대응하는 2 개의 주변부 부분(P1, P2)을 예시한다. 도 111은 육각형 패널의 주변부(1122)를 예시한다.
도 19에 도시된 각각의 컬럼에는 각각의 칼럼 안팎으로 공기 연통을 가능하게 하는 구멍, 슬롯 또는 개구를 추가로 제공할 수 있다. 따라서 도 18d에 도시된 밸브를 통해 각 컬럼으로부터 공기를 흡인하여 패널 전체에 걸쳐 그리고 각 컬럼 내부에 진공을 생성할 수 있다. 패널 내의 압력 차이를 회피할 수 있고, 진공의 열 특성이 유지된다.
내부를 향한 표면과 외부를 향한 표면 사이에 필요한 단열 특성을 유지하면서 전체 주변부가 기밀(air-tight)(가스 흐름에 영향을 받지 않음)하는 것이 육각형 패널의 요건으로 남아 있다. 이는 도 112a를 참조하여 달성될 수 있다.
도 112a는 육각형 패널 배열 구조물의 일 실시형태를 도시한다.
패널은 내향 표면(117) 및 외향 표면(118) 및 추가로(도 112b 참조) 2개의 립(lip) 또는 림(rim)(Ri, Ro)을 포함한다.
림 또는 립은 도 112b에 추가로 예시되어 있으며, 여기서 림이 외부를 향하는 표면에서 패널의 주변부 주위로 연장되는 것을 볼 수 있다. 림의 기능은 아래에서 설명된다.
림은 각도 a(90 도보다 큼)로 나타낸 바와 같이 패널 주변부의 수직 측면에 대해 기울어져 있다. 패널은, 도 18c 및 도 110에 도시된 바와 같이, 외부를 향하는 구성요소(P1)와 내부를 향하는 구성요소(P2)로 구성된다. 육각형 패널의 대향 표면을 형성하는 두 구성요소 사이에 분리부(S)가 제공된다.
패널 주변부 주위에 씨일을 생성하기 위해, 스테인리스강(1120)의 얇은 층이 패널의 외부 주변부에 결합되어 분리부(S)를 중첩하고 두 구성요소(P1, P2)에 결합된다.
스테인리스강 층은 유리하게는 패널의 주변부 내에서 목재 또는 유사한 재료의 내부 라이너에 결합될 수 있고, 그 자체는 분리부(S)를 가로질러 연장된다. 지지 층(backing layer)을 제공하면 스테인리스강 층이 극히 얇아지므로 동시에 다음을 제공할 수 있다:
(a) 패널의 주변부 주위에 필요한 공기 밀봉 표면; 및
(b) 각 패널의 주변부 주위에 필요한 단열.
스테인리스강은 패널의 전체 깊이, 즉 도 112b의 L1에서 L2까지 연장될 수 있다.
도 112b는, 위에서 설명한 바와 같이, 얇은 스테인리스강 층과 지지 면을 도시한다. 도 112a에 도시된 배열 구조물을 형성하는 재료의 두께는 패널의 원하는 열적 및 구조적 성능에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 치수는 다음 범위 내에 있을 수 있다:
외향 층 두께 범위 - 0.2 mm 내지 1 mm.
내향 층 두께 범위 - 0.2 mm 내지 1 mm.
분리부(S)의 범위 - 최대 200 mm.
단열층의 두께 - 인접 재료의 두께보다 얇은 두께, 예를 들어
인접 재료 두께 1 mm인 경우는 0.8 mm.
도 112c는 외부 및 내부 림(R0, Ri)의 기능을 예시한다.
도시된 바와 같이, 2 개의 인접한 단열 배열 구조물(A1, A2)은 단열 시스템의 모자이크식 배열 구조물의 일부를 형성하도록 접하게 된다. 인접한 두 배열 구조물(A1, A2)은 배열을 모자이크식으로 할 때 육각형 모양의 직선 주변부를 따라 접촉하게 된다.
여기서, 도 112c의 점 J에서 용접 비드(bead)가 형성되어 두 배열 구조물을 함께 용접할 수 있다. 용접 자체는 배열 구조물의 저온 측으로부터 주변 쪽으로 공기가 통과하는 것을 방지하는 가스 불침투성 씨일을 형성한다. 배열 구조물을 탱크에 연결할 때 용접은 패널의 주변 쪽에 배열되고, 반대로 배열 구조물이 선체에 배열될 때 용접은 패널의 저온 측에 배열된다.
림의 각도 a는 인접한 배열 구조물(A1, A2)의 약간의 유연성 및 이동을 가능하게 한다. 패널의 저온 측의 열 수축에 의해 인접한 두 림이 분리되는 경향이 있다. 패널의 주변 측에서 열 팽창은 인접한 림을 결합하는 경향이 있다.
유리하게는 패널의 저온 측 또는 패널의 주변 측은, 탱크가 비었다가(및 잠재적으로 워밍업될 때) 다시 채워질 때(따라서 냉각될 때), 탱크/선체 표면에 대한 단열 배열 구조물의 열 이동을 가능하게 하도록 탱크 또는 선체에 견고하게 결합되지 않는다. 유리하게는 탱크 또는 선체에 대한 연결은 유연하며, 탱크/선체와 패널 사이의 상대적 이동을 가능하게 한다.
패널이 탱크에 견고하게 연결되어 있지 않고 저온 측에 있는 패널의 림 때문에, 탱크 표면과 단열 패널 사이에 작은 공극이 생긴다. 응축 열점이 탱크 외부 표면의 응축 온도보다 높은 경우. 이 공극의 대기는 단열재를 향하는 탱크 벽의 매우 낮은 온도로 인해 응축을 유발한다. 이를 회피하기 위해, 작은 공극은 외부 탱크 벽의 온도, 즉 -250 ℃에서 응축되지 않는 가스로 채워질 수 있다. 이러한 가스는 헬륨(He) 또는 수소(H2)일 수 있다. 대안으로, 진공을 도입함으로써 공극에서 모든 가스를 제거할 수 있다. 공극은 응축을 회피하기 위해 사용된 조치 없이 남겨질 수도 있다. 이 경우. 대기에 따라 공극에서의 응축으로 인해 탱크 외부 표면과 패널의 차가운 표면에 얼음 층이 형성될 수 있다. 이 층은 탱크 표면으로부터 멀리 향하는 이 층의 외부 표면이 공극에서 대기의 응축점보다 높은 온도에 도달할 때까지 성장할 수 있다. 얼음의 형성은 얼음의 추가 형성을 방지하는 단열층으로 작용할 수 있다.
열적 특성을 최대한 최적화하기 위해, 인접한 패널들 사이에 형성되는 공극은 단열재로 채워질 수 있다. 예를 들어, 공극은 공간을 채우기 위해 공극과 함께 편리하게 배치될 수 있는 폴리우레탄, 미네랄 울(mineral wool), EPS(발포 폴리스티렌) 또는 기타 단열 재료로 채워질 수 있다. 대안적으로 진공이 공극에 도입될 수 있다.
도 113 및 114는 선박의 내부 선체 또는 탱크의 외부 표면에 연결하기 위해 함께 결합된 복수의 육각형 패널을 도시한다. 이러한 배열 구조물에서, 주변부 주위의 불침투성 씨일은 개별 패널의 주변부와는 대조적으로 전체 배열 구조물의 최외측 주변부에서만 필요하다. 따라서, 배열 구조물의 단일 내부 체적이 제공될 수 있고, 단일 배기 밸브가 사용된다. 이로 인해, 배열 구조물을 더 빠르게 설치하고 배기가 가능해진다.
인접한 그룹 또는 다수의 패널이 표면에 함께 있는 상황에서, 인접한 그룹들 사이의 공극은, 위에서 설명한 바와 같이, 팽창된 발포체 등과 같은 단열재로 유리하게 채워질 수 있다. 대안적으로 진공이 공극에 도입될 수 있다.
또한 배열 구조물의 열 성능에 중요한 배열 구조물 내의 진공 수준을 편리하게 확인하고 모니터링할 수 있다. 이러한 배열 구조물에서는, 연결된 복수 패널의 내부 압력을 결정하기 위해 단일 밸브만 확인하면 된다. 압력 게이지를 추가로 또는 대안으로 설치할 수 있다.
도 115a는 탱크 외부 표면에 육각 배열 구조물을 설치한 모습을 예시한다.
도 115b는 선박의 룸/화물창(화물 구역)에서 내부 선체에 육각형 배열 구조물을 설치하는 것을 예시한다.
도 116은 패널의 진공 밸브에 연결된 진공 연결과 공기를 배출할 수 있는 관련 도관을 도시한다. 복수의 개별 패널 또는 패널 뱅크가 단일 진공 펌프에 연결되어 하나 이상의 진공 섹션을 생성할 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 편리한 결합 및 유지 보수를 가능하게 하는 매니폴드 배열 구조물이 제공될 수 있다.
위에서 설명한 예는 육각형 패널에 관한 것이지만, 모자이크식으로 할 수 있는 다른 모양과 동일한 접근 방식을 사용할 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어 정사각형 또는 삼각형 패널일 수 있다. 단열할 탱크의 지오메트리에 따라, 탱크의 전체 표면 또는 선박 선체의 내부 표면을 덮는 완전한 방벽을 제공하기 위해 서로 다른 모양의 조합을 활용하고 함께 모자이크식으로 할 수 있다. 또한 림 및 주변부 단열 배열 구조물은 다양한 패널 모양에 대해 동일하게 많이 사용된다.
단열 배열 구조물의 모니터링은 온도 모니터링 및/또는 압력 모니터링을 사용하여 달성될 수 있다.
불침투성 씨일에 의해 규정된 각 패널 또는 복수의 패널은 진공 밸브(1113)를 통해 압력 제어 및 모니터링 시스템과 진공 펌프에 연결될 수 있다. 규정된 진공 압력, 디폴트(default) 값 및 실제 압력 사이의 차이가 모니터링된다. 패널의 그리드 또는 뱅크에 연결된 진공 펌프는 필요한 경우 디폴트 진공 압력을 활성화하고 복원한다.
대안으로, 압력 대신 또는 압력에 추가하여 온도를 모니터링 파라미터로 적용할 수 있다. 온도 측정은 열전쌍(thermocouple)과 같은 센서를 사용하거나 수동적으로 적외선(IR) 카메라를 사용하여 패널들 사이의 온도 변화와 원하는 작동 온도에 대한 상대적인 변화를 모니터링함으로써 달성될 수 있다. 온도가 미리 규정된 디폴트 값보다 높아지면 진공 손실이 표시된다. 패널 또는 복수의 패널 그리드에 연결된 진공 펌프가 작동되고, 필요한 경우 디폴트 진공 압력을 복원한다.
본 명세서에 설명된 단열 배열 구조물은 전술한 바와 같이 화물 적용 분야, 즉 액화 가스를 운반하기 위해 특별히 건조된 선박에서 대용량 탱크가 사용되는 경우, 액화 가스의 운송을 가능하게 하는 데 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명에서는 단열 패널 배열 구조물이 다른 관련 적용 분야에서도 사용될 수 있음을 입증하였다. 예를 들어, 패널은 탱크 자체에 장착될 수 있거나, 또는 탱크가 단열되지 않은 경우 단열되지 않은 탱크가 배치된 룸/화물창의 벽/격벽에 장착될 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, LNG 연료 탱크는 본 명세서에 기술된 단열 배열 구조물을 사용하여 구현될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 액체 수소(LH2) 연료 탱크는 본 명세서에 기술된 단열 배열 구조물을 사용하여 실현될 수 있다. 따라서 액화수소를 격납할 수 있는 단열 연료 탱크를 제공함으로써 청정 연료가 사용될 수 있다.
위의 설명은 도 115에 예시된 바와 같은 대형 탱크 또는 여러 개의 대형 탱크와 연료 탱크(LNG/LH2 용)가 있는 특수 제작된 화물선의 단열 장치 사용에 초점을 맞춘다. 그러나 도 117 내지 120을 참조하여 지금 설명하는 바와 같이 모듈형 화물 배열 구조물도 실현될 수 있다.
도 117은 본 명세서에 기술된 단열 배열 구조물을 포함하는 액화 가스 운송 배열 구조물을 도시한다. 운송 배열 구조물은, 선박 또는 기타 적합한 스키드(skid)형 구조로 화물을 운송하는 데 사용되는 유형의 하이 큐브(high cube) 화물 컨테이너를 비롯하여, 20-, 40- 또는 45-피트 길이와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, ISO 표준 컨테이너의 치수 내에 수용되도록 배열된다.
외부 구조(1127)는 별도의 운송 배열 구조물이 도 118에 도시된 바와 같이 함께 결합될 수 있도록 배열된다. 개별 액화 가스 운송 배열 구조물은, 운송을 위해, 예를 들어 화물선의 갑판 내부 또는 갑판 상에 함께 고정될 수 있다. 도 118에서, 개별 액화 가스 운송 배열 구조물은 함께 결합되어 탱크 배열 구조물을 형성한다.
이하, 배열 구조물의 단열은 도 119 및 120을 참조하여 설명한다.
도 119a는 배열 구조물의 평면도를 도시한다. 도 119b는 측면도를 도시하고, 도 119c는 배열 구조물의 단부도를 도시한다.
도 119a는 탱크를 둘러싼 단열층을 구성하는 개별 섹션의 분해도를 도시한다. 탱크(1128)는 액화 수소(LH2) 또는 LNG와 같은 액화 가스를 격납하도록 배열된다. 탱크(1128)는 그 자체가 섹션으로 형성된 단열층에 의해 둘러싸여 있다.
탱크(1128)는 단부 섹션(1129A, 1129B) 및 2 개의 슬리브 섹션(1130A, 1130B)에 의해 둘러싸일 수 있다. 슬리브 섹션(1130A, 1130B)은 탱크의 길이에 걸쳐 슬라이딩하도록 배열된다. 그 다음, 탱크는 탱크(1128) 주위에 엔벨로프를 형성하기 위해 단부 섹션(1129A, 1129B)을 잠금으로써 '밀봉'된다. 도 117을 참조하면, 선적 및 하역을 위한 액세스 포트(1131)가 있는 밀폐형 탱크가 도시되어 있다.
단열층은, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 개별 패널의 모자이크식 배열 구조물 형태일 수 있다. 그러나 도 119a 내지 119c에 도시된 배열 구조물의 슬리브는 동일한 진공 내부 공동을 갖는 더 긴 섹션의 단열층이 사용되고 편리하게 제조될 수 있게 한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 간격 요소는 층 내에서 진공이 흡인될 때 단열재에 필요한 구조적 지지체를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
간격 요소는 별개의 요소이거나 슬리브의 길이를 따라(및 탱크 대향 층과 외향 층 사이에 규정된 공간 내에서) 연장되는 세장형 부재일 수 있다. 이는 압출과 같은 편리한 제조를 가능하게 한다.
도 120은 화물선과 국제 운송에 사용되는 컨테이너의 크기에 적합하도록 적절한 치수를 가진 배열 구조물의 측면도, 단부도 및 평면도를 도시한다. 따라서 배열 구조물은 선적 및 하역을 위한 특수 장비나 지오메트리가 필요 없이 기존 물류 시스템을 사용하여 편리하게 작동할 수 있다.
다른 배열 구조물에서, 탱크(1128)는 원통형일 수 있고, 슬리브는 원통형 탱크를 둘러싸도록 원통형일 수 있다. 그 다음, 단부 부분은 탱크의 양쪽 단부에 있는 두 개의 반대쪽 오목한 단열재 '캡'이 된다.
진공, 온도 감지 및 증발 처리/관리와 관련하여 본 명세서에 기술된 배열 구조물은 예를 들어 단일 용기가 사용되는 경우 컨테이너의 외부 경계 내에 편리하게 배열될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 다수의 컨테이너가 함께 사용되는 경우, 다수의 컨테이너가 진공, 온도 감지 및 증발(boil-off) 배열 구조물을 위한 제어 및 모니터링 장비를 수용하는 1차 컨테이너에 연결될 수 있다. 대안적으로, 이것은 다른 관련 온보드(on board) 제어 배열 구조물과 통합되어 배열될 수 있다.
또한 각각의 컨테이너에는 단일 진공 소스로부터 다수의 컨테이너 단열 배열 구조물로부터 진공을 흡인할 수 있게 하는 적합한 도관 및 커넥터가 제공될 수 있음을 인식할 것이다. 컨테이너들 사이의 전력 및 온도/압력 정보를 전달하기 위해 전기 연결이 유사하게 제공될 수 있다. 따라서 완전한 모듈식 컨테이너 시스템이 실현될 수 있다.
본 명세서에 기술된 발명은 언급된 바와 같이 선박용 연료 탱크 용도로도 사용될 수 있다.
위의 구성 중 어느 것에서도, 배열 구조물에는, 액체가 가스로 기화할 때 발생하는 탱크 내의 압력이 상승하는 것을 제한하고, 탱크가 안전한 수준 내에 유지되는 것을 보증하는 증발 관리 시스템이 포함될 수 있다. 이것은 재주입을 위한 재액화를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 발명에 따른 단열 및 운송의 또 다른 예는 도 121, 122 및 123을 참조하여 설명된다.
전술한 단열은, 전술한 바와 같이, 탱크 표면 및/또는 선체 표면에 밀접하게 정렬될 수 있는 복수의 개별 유닛으로 형성된다.
이는 화물 선적 탱크(들) 위의 선박의 상부 구조(superstructure)를 포함하는 액화 가스 운반 선박의 단면을 도시하는 도 121을 참조하여 추가로 설명된다. 여기서, 선박(32)은 운송 중에 액화 연료가 선적되고 격납되는 탱크(33)(1차 방벽: 자립형(self-supporting), 프리즘형, IMO 독립 탱크 유형 A, 유형 B, 또는 대안적으로 새로운 탱크 설계임)를 포함한다. 탱크(33)는 복수의 지지대 또는 '발(feet)'(34)에 의해 선박(32)의 구조 내에서 지지된다. 지지 부재(34)(화물 탱크 지지대: 탱크가 안착하는 LH2(-253 ℃)의 극한 온도를 위한 특수 설계)는 탱크(33)를 지지하고, 또한 냉각 탱크와 선체의 하부 구조 및 표면 사이에 열 차단을 제공한다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
도 121은 또한 패널을 참조하여 전술한 바와 같이 탱크(33)에 근접하게 배치되고 탱크(33)에 결합되는 1차 단열층(35)을 예시한다. 2차 단열층(36)이 또한 예시되어 있으며, 선박의 내부 선체 또는 선체에 근접하여 배열되어 그에 결합될 수 있다. 독립적인 2차 단열층(36)은 중복성을 제공하고 추가적인 위험 경감층을 나타낸다.
수소는 -253 ℃에서 LH2로서 액체 상태로 있다. 따라서 LH2를 격납하려면 저온, 즉 -250 ℃ 미만을 유지해야 한다. 질소는 -196 ℃에서 액화(또는 비등)한다. 선체 또는 내부 선체 벽의 1차 단열층(35)과 2차 단열재(36) 사이의 공극(37) 및 그 내부의 감시/모니터링을 위해 N2를 사용할 수 있도록 하기 위해서, 공극(37)의 온도는 N2의 비점보다 높아야 한다. 따라서 탱크 내 절연에는 1차 절연층(35)이 필요하다.
1차 단열층(35)은 폴리우레탄(PU) 스프레이 발포체, 진공 패널, 합판 부착 PU 패널 또는 임의의 다른 적합한 단열 재료의 층일 수 있다. 유사하게, 적용되는 경우, 2차 단열 패널은 폴리우레탄(PU) 스프레이 발포체, 진공 패널, 합판 부착 PU 패널 또는 기타 적합한 단열 재료의 패널일 수 있다. 2차 단열층(36)은 전체 화물창을 덮고 탱크 지지대를 내포할 수 있다.
설명된 바와 같이, 적용되는 경우 주로 1차 및 2차 단열층으로 구성되는 단열 격납 시스템의 열 효율 요건을 경감하기 위해서, 냉각 배열 구조물이 탱크 또는 1차 방벽(33) 자체에 설치될 수 있다. 이는 중복성을 제공할 수 있으며 추가적인 위험 경감 층을 나타낸다. 그러한 냉각 배열 구조물은 내부 열교환기를 갖는 극저온 냉장고를 포함할 수 있다.
1차 단열층과 탱크, 2차 단열층과 (내부) 선체 사이의 완벽한 접촉은 달성될 가능성이 낮고, 결과적으로 각각의 단열 패널과 표면 사이에 약간의 분리가 발생하여 공극을 형성한다. 탱크와 1차 단열층(35) 사이의 공극은, 탱크가 LH2와 같은 하물을 운반할 때 하물보다 약간 더 높은 온도를 유지할 것이다. 이 간극이 산소와 질소를 함유한 공기로 채워진 경우, 이 두 구성 요소는 각각 -183 ℃ 및 -196 ℃에서 응축되어 얼음을 형성한다.
탱크(VbT)와 1차 단열 패널의 인접 표면 사이의 공극은 도 121(도 122에서 V1이라고 함)에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. VbT/V1의 온도가 예를 들어 O2와 N2의 혼합 분위기의 비점/응축점보다 낮기 때문에, 응축이 발생하고 결과적으로 얼음이 형성된다. 이를 방지하기 위해, 공극(VbT/V1)은 자체의 온도보다 낮은 비점/응축점을 가진 가스로 채워질 수 있다. 두 가지 기체 후보는 헬륨(He)(약 -269 ℃의 온도에서 비등/응축)과 수소(H2)(약 -253 ℃의 온도에서 비등/응축)이다. 제3 옵션은 공극(VbT/V1)에 진공을 생성하는 것이다. 이 세 가지 시나리오 각각에서, 공극/공동의 내용물/대기가 응결 및 얼음 형성을 방지하고 있다. 진공 상태에서는 가스가 전혀 존재하지 않는다는 것을 알 수 있다. 대안적으로, -253 ℃보다 높은 온도의 가스로 공극을 채울 수 있다. 이것은 산소 또는 질소의 혼합물일 수 있다. 공극(VbT)의 온도가 산소와 질소 혼합물의 비점/응축점보다 낮기 때문에, 그 결과 응축으로 인해 얼음이 형성된다. 이것은 얼음층이 충분한 두께와 열용량을 발달시켜 공극의 온도를 공극(VbT/V1)의 대기 응축점보다 낮은 온도로 가져올 때까지 발달시킬 수 있다. 이 지점에서 응축 및 더 이상의 얼음 형성이 중단된다.
단열 패널과 선체 사이의 공극은 낮은 온도에 노출되지 않는다. 이 공극은 공기, 질소 또는 헬륨으로 채워질 수 있다.
따라서 다층 단열 시스템(38)은 생성될 수 있으며, 다음 층은 선박 내의 탱크로부터 시작된다. 이는 도 121에 도시된 단열층의 일부를 통한 단면인 도 122를 참조하여 설명된다.
다층 단열 시스템은 다음과 같은 층으로 나눌 수 있다.
층 1 탱크 벽(33) 자체 - 이것은 액체(34)를 격납하고 1차 방벽 또는 액체 방벽으로 작용한다.
층 2 탱크(33)와 1차 단열층(35) 사이의 실질적으로 얇은 제1 공동(V1). 이것은 헬륨, 수소와 같은 적절한 가스로 채워질 수 있거나 이 얇은 공동 내에서 진공이 형성될 수 있다. 또한 공극 대기의 비점/응축점 이상으로 온도를 증가시키는 얼음 단열층을 생성하는 응결을 가능하게 하도록 남겨질 수 있다. 1차 단열층(35)을 연결하는 결합은 이 공동을 가로질러 간헐적으로 연장될 것이다. 이 간격은 의도적으로 생성되거나 기본 단열재와 탱크 사이의 설치 공차로 인해 생성될 수 있다.
층 3 1차 단열층(35) 그 자체. 이것은 복수의 모자이크식 패널(상기한 바와 같음)일 수 있거나 일부 배열 구조물에서 예를 들어 패널 형태이거나 탱크에 분사되는 폴리우레탄 층 등일 수 있다.
층 4 공극(37). 이것은 헬륨이나 질소와 같은 적절한 가스로 유사하게 채워질 수 있다.
층 5 2차 단열층(36) 그 자체. 이것은 복수의 모자이크식 패널(상기한 바와 같음)일 수 있거나 일부 배열 구조물에서, 예를 들어 패널 형태로 또는 탱크에 분사되는 폴리우레탄 층 등일 수 있다.
층 6 공극(V2). 이것은 헬륨이나 질소와 같은 적절한 가스로 유사하게 채워질 수 있다. 그러나 극저온에 노출되지 않기 때문에 공기/질소가 풍부한 공기를 사용할 수도 있다. 분무된 폴리우레탄 층이 사용되는 배열 구조물에서 공극(V2)을 피할 수 있다.
층 7 밸러스트 탱크(38)로부터 화물창의 분리를 나타내는 벽 부재/벌크헤드를 나타낼 수 있는 선체 또는 선체 내벽.
탱크 단열 선체/내부 선체 단열
1 다중 패널 폴리우레탄
2 폴리우레탄 다중 패널
3 다중 패널 다중 패널
4 폴리우레탄 폴리우레탄
본 발명에서는 가장 낮은 열 성능은 폴리우레탄/폴리우레탄 조합으로 달성되고, 최적의 열 성능은 다중(모자이크식) 패널/다중 패널(도 1 내지 20을 참조하여 설명)로 달성된다는 것을 입증하였다. 또한, 이러한 패널의 진공 배열 구조물은 최상의 열 성능을 제공한다.
따라서, 표 1, 표 2 및 도 122를 참조하면, 본 명세서에 기술된 발명에 따른 선박에 복잡한 열적 배열 구조물이 제공될 수 있음을 인식할 것이다.
유리하게 각 층의 열적 특성은 특정 화물에 대해 최적화될 수 있다. 또한, 제조 및 설치가 단순화되고, 다중 공극 층을 생성하도록 구성될 수 있다. 제조 공차가 낮을수록, 탱크와 선체의 형상의 공차를 크게 할 수 있고, 동시에 공극 층이 추가된다.
도 123은 도 121에 도시된 지지 부재 또는 '발'(34)을 예시한다.
지지 부재(34)는 탱크가 정지하고 열팽창/수축에 따라 슬라이딩할 수 있도록 탱크를 지지하는 기능을 제공한다또한, 주변의 열이 탱크로 전도되는 것을 방지하는 열 차단 역할도 한다. 또한, 위에서 설명한 공극의 완전성을 유지하려면 각 지지대 또는 발에 대한 주변을 밀봉하여 가스 누출, 유입(ingress) 또는 진공 손실을 방지해야 한다.
이것은 내하중 열 차단 메인 부재(40)를 사용하여 달성된다. 이것은 선체 및 관련 구조 부재에 대한 하부 표면과 탱크에 대한 상부 표면에 배치된다.
전술한 바와 같이, 응축 및 얼음 형성에 대한 경감 조치로서 헬륨 또는 다른 적절한 가스가 탱크 사이의 공극에 사용될 수 있다. 이러한 배열 구조물에서, 예를 들어 헬륨의 추가 공급 시스템 및 이에 따라 개별 공극에 대한 배관/밸브 배열 구조물이 제공될 수 있다. 각 공극의 주변부는 헬륨과 같은 선택된 가스의 출입을 방지하기 위해 밀봉될 수 있다.
도 123은 탱크와 선체의 하부 표면 사이의 결합, 즉 탱크가 지지되고 중요하게 단열되는 방식을 예시한다.
도 123은 도 121에 도시된 복수의 지지 부재(34) 중 하나를 도시한다. 도시된 바와 같이, 발 배열 구조물은 탱크 벽(33)과 선체 사이에 연결을 제공하는 열 차단 메인 부재(40)를 포함한다. 이것은 예를 들어 목재를 포함하는 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 본 명세서에 기술된 발명의 양태는 도 123에 기술된 배열 구조물을 포함하며, 구성요소 중 하나 이상이 선택적으로 포함될 수 있다.
도시된 바와 같이, 1차 단열층(35)은 단열재(40)로부터 탱크(33)까지 연장되는 강철 지지 구조물(41)의 측면 윤곽을 따르도록 배열된다. 단열층(35)의 이러한 윤곽은 발 구조 주위에 단열의 연속성을 제공한다.
열교(thermal bridge)/탱크 지지대(40)를 밀봉하도록 기체 밀봉을 제공하기 위해, 금속 용접 캡(cap) 또는 햇(hat)(42)이 단열 패널 또는 층(36)의 금속 외부 층(43)의 내부 표면에 용접된다. 용접부는 발을 둘러싸서 기체 밀봉을 제공하여 전술한 바와 같이 질소와 같은 불활성 가스로 채워질 수 있는 공극(37)의 완전성을 유지한다.
본 발명에서는 또한, 다중 단열층 및 공극 배열 구조물을 포함하는 본 명세서에 기술된 패널 및 단열 배열 구조물이 회전 타원체 탱크, 사실상 풋볼(football) 또는 프롤레이트(prolate) 회전 타원체 형상에 적용될 수 있고, 회전 타원체의 각각의 평면형 표면이 본 명세서에 기술된 패널에 대응할 수 있음을 입증하였다. 패널은 각각 함께 용접되거나 결합되는 오각형 및 육각형을 포함하는 다양한 수의 면을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서 볼 때, 선박의 화물 격납 탱크에 대해 또는 이에 인접하게 배열되고, 상기 제1 층으로부터 이격되어 배치된 1차 단열층 및 2차 단열층을 규정하는, 본 명세서에 기재된 바와 같은 하나 이상의 모자이크식 단열 유닛을 포함하는 선박용 모듈식 단열 배열 구조물이 제공되며, 그리고 그 사이에 공간을 규정한다.
제2 층은 또한 복수의 모자이크식 단열체 단위 또는 층 또는 폴리우레탄(예를 들어 분무됨)일 수 있다. 배열 구조물이 LH2에 사용되지 않고 예를 들어 LNG에 사용되는 경우, 제2 단열층은 필요하지 않을 수 있다.
하나 이상의 모자이크식 단열 유닛과 화물 격납 탱크 사이의 갭 또는 선체의 공동은 헬륨 또는 수소로부터 선택된 가스로 채워질 수 있거나, 대안적으로 진공이 적용될 수 있다.
1: 컨테이너 2: 데크
3, 15, 21, 113, 1128: 탱크 4: 공극
5: 선체 7: 압출 프로파일 코너
8: 압출 빔(짧은 것) 9: 압출 코너
10: 압출 빔(긴 것) 11,12: 압출 패널(탱크 벽)
13: 압출 패널(상부/저부) 14, 20: 단열 층
16: 화물, 연료 17: 표면, 리브
18: 내부 리브 19, 33: 탱크 벽
22: 외부 프레임 23: 표준 부착물
34: 액체 35: 1차 단열층
36: 2차 단열층 37: 공극
38: 밸러스트 탱크 40: 메인 부재
41: 강철 지지 부재 42: 캡 또는 햇
43: 금속 외층 111: 가스 운반 선박
112: 화물 지지 시스템 114: 방벽 간 공간
115: 2차 보호층 116: 배열 구조물
117: 제1 내향층 118: 제2 외향층
1110: 개별 요소 1111: 파형물
1111B: 대응 프로파일 1112: 밸브
1113: 개구 1114A, 1114B, 1114C, 1114D: 세장형 부재
1115, 1122: 주변부 1116: 제1 부분
1117: 제2 부분 1118: 단열체
1120: 스테인리스강 층 1127: 외부 구조물
1129A, 1129B: 단부 섹션 1130A, 1130B: 슬리브 섹션
1131: 액세스 포트

Claims (24)

  1. 액화 가스의 격납용 프리즘형 탱크로서,
    상기 탱크는 2 개의 대향 단부, 2 개의 대향 측면, 및 하부 표면에 대향하는 상부 표면을 규정하는 실질적으로 평면형인 복수의 측벽을 포함하고, 상기 평면형 측벽은 액화 가스를 격납하기 위한 체적을 규정하고, 상기 프리즘형 탱크는 평면형 측벽의 교차점에 에지 부분을 추가로 포함하고, 상기 에지 부분과 상기 평면형 측벽이 압출물인 액화 가스의 격납용 프리즘형 탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압출물은 공통 재료인 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 재료는 알루미늄 또는 그의 합금인 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 평면형 측벽은 함께 용접된 복수의 압출물로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 에지 섹션은 제1 측벽에 연결하기 위한 제1 에지 및 인접한 측벽에 연결하기 위한 제2 에지를 갖는 단면 형상을 갖고, 상기 제1 에지 및 제2 에지는 서로에 대해 90 도로 배열되고, 상기 제1 에지 및 제2 에지는 측벽이 용접될 수 있는 용접 라인을 규정하는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 용접 라인은 상기 제1 측벽과 인접 측벽의 교차점으로부터 적어도 10 cm 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단면의 에지 부분은 2 개의 수직 부분의 형태이며, 상기 수직 부분은 연관된 평면형 측벽에 연결하기 위한 것이고, 중간 부분은 상기 2개의 수직 부분을 연결하고, 상기 중간 부분은 상기 2 개의 수직 부분 각각에 대해 45 도로 배열되는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 중간 부분이 수직 부분과 교차하는 지점에 반경이 제공되는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에지 부분과 평면형 측벽은 마찰 교반 용접에 의해 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    실질적으로 평면인 표면의 외부 표면 및 에지 섹션의 외부 표면 상에 배열된 외부 단열층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 단열층은 단열 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  12. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단열층은 복수의 모자이크식 단열 패널 형태인 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  13. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단열층은 하나 이상의 모자이크식 단열 유닛을 포함하는 모듈식 단열 배열 구조물의 형태이며, 각각의 유닛은 제1 내향 층 및 상기 제1 내향 층으로부터 이격된 제2 외향 층을 포함하고, 상기 2개의 층은 그 사이에 공간을 규정하고, 하나 이상의 이격 부재는 제1 층과 제2 층 사이에 연장되고, 상기 제1 층, 제2 층, 및 배열 구조물 주위로 연장되는 외부 주변부를 규정하는 표면은 공기 불투과성 표면인 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 층과 제2 층 사이의 공간과 배열 구조물의 외부 주변부를 규정하는 표면은 배열 구조물에 대한 내부 체적을 규정하고, 상기 이격 부재는 내부 체적에서 공기가 제거될 때 표면에 작용하는 대기압에 저항하도록 사용 중에 배열되는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘형 탱크는 압력 용기의 형태인 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 구조물은 2 barg를 초과하는 압력을 수용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 탱크의 내부 표면들 사이에서 연장되는 내부 종방향 및/또는 횡방향 보강 지지 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘형 탱크는 ISO 치수 규정을 준수하는 ISO 컨테이너 프레임 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 프리즘형 탱크가 스택 또는 매트릭스에 함께 결합될 수 있도록 유사한 프레임에 선택적으로 결합할 수 있게 하는 주변 프레임을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    화물 및/또는 연료가 탱크에 적재되고 탱크로부터 제거될 수 있게 하기 위해서 입구 및 외부 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크.
  21. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 복수의 프리즘형 탱크를 포함하는 프리즘형 탱크 배열 구조물.
  22. 제 21항에 있어서,
    다중 탱크는 동시 및/또는 순차적 선적 및 하역을 가능하게 하기 위해서 서로 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 프리즘형 탱크 배열 구조물.
  23. 제 1항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 따른 프리즘형 탱크 형태인, 선박용 연료 탱크.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 탱크의 베이스 주위에 배열되고 상기 탱크의 하부 주변부 주위에 부분적으로 연장되고 상기 탱크의 상부를 향해 부분적으로 연장되는 수집 탱크 또는 드립 트레이를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 연료 탱크.

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