KR20230106152A - 액화 가스용 저장 탱크의 리퀴드 돔 - Google Patents

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KR20230106152A
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에드와르 듀끌로이
쎄바스띠앙 들라노에
쥘리앙 꾸또
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

액화 가스용 저장 탱크의 리퀴드 돔
본 발명은 액화 가스 저장 설비(1) 및 상부 덮개 벽(23), 하부 덮개 벽(22), 그리고 하부 덮개 벽(22)과 상부 덮개 벽(23) 사이에 배치된 단열 구조물(24)을 가진 싣기/내리기 개구(10)를 포함하는 밀봉 단열 탱크에 관한 것으로서, 리퀴드 돔의 도관(30)과 상부 덮개 벽(23)은 상이한 철계 합금으로 되어 있고, 상부 덮개 벽(23)으로부터 돌출된 적어도 하나의 고정 돌출부(50)가 1차 밀봉 멤브레인(19)에 직접 또는 간접적으로 밀봉되게 고정되어 있다.

Description

액화 가스용 저장 탱크의 리퀴드 돔
본 발명은 밀봉 단열 멤브레인 탱크(sealed and thermally insulating membrane tank)를 포함하는 액화 가스 저장 설비 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 예를 들어 -50℃ 내지 0℃ 온도의 액화석유가스(LPG)를 수송하기 위한 탱크 또는 대기압에서 대략 -162℃의 액화천연가스(LNG)를 수송하기 위한 탱크와 같은 저온의 액화 가스를 저장 및/또는 수송하기 위한 밀봉 단열 탱크 분야에 관한 것이다. 이러한 탱크는 해안이나 부유 구조물(floating structure)에 설치될 수 있다. 부유 구조물에서, 상기 탱크는 액화 가스를 수송하거나 부유 구조물에 동력을 공급하기 위한 연료로 사용되는 액화 가스를 수용하기 위해서 사용될 수 있다.
문헌 FR2991430은 선박의 이중 선체로 이루어진 하중지지 구조물(load-bearing structure)에 붙박이로 설치된 밀봉 단열 탱크를 포함하는 액화 가스 저장 설비를 개시하고 있다. 상기 탱크의 각각의 벽은 2차 단열 장벽, 2차 밀봉 멤브레인, 1차 단열 장벽 및 1차 밀봉 멤브레인을 포함한다.
상기 탱크의 맨 윗부분에는 리퀴드 돔(liquid dome)이라고 하는 돌출된 샤프트 형상부(protruding shaft-shaped portion)가 있다. 이 구역에서, 상기 하중지지 구조물은 유체 싣기/내리기 관(fluid loading/unloading line)이 통과하도록 된 싣기/내리기 개구(loading/unloading opening)를 형성하기 위해 국소적으로 중단되어 있다. 리퀴드 돔이라고 하는 이 싣기/내리기 개구는 단열재 또는 단열 장벽과 1차 밀봉 멤브레인을 형성하는 요소를 포함한다.
특히 저비용 재료를 사용함으로써 이러한 리퀴드 돔의 제작 비용을 줄이는 것이 바람직하지만, 이로 인해 상기 탱크 및 이 리퀴드 돔이 노출되는 매우 낮은 온도에 덜 적합한 성질을 가질 수 있다. 또한, 상기 탱크는, 환경 조건에 따라 휘고 비틀리는 선박과 같은, 매우 높은 기계적 응력을 받는 구조물에 설치되며, 이러한 기계적 응력은 비교적 폭이 좁고 액화 가스를 수용하는 실제 탱크 위의 샤프트와 같이 수직으로 뻗은 리퀴드 돔의 구조에 특히 해롭다.
다양한 실험과 테스트는 리퀴드 돔이 리퀴드 돔에 가해진 높은 응력을 견딜 수 있게 하는 특정 구조가 제공된다면, 리퀴드 돔 도관을 덜 비싼 금속 재료로 만들 수 있다는 것을 보여주었다.
본 출원은 우선 상기 탱크에 수용된 극도로 차가운 유체에 대해 완벽한 물리적 및 열적 밀봉을 보장하면서, 덜 비싸지만 리퀴드 돔에 가해지는 모든 응력을 견딜 수 있는 리퀴드 돔을 제안하기 위한 것이다.
따라서 본 발명은 하중지지 구조물(load-bearing structure)과 상기 하중지지 구조물 내부에 배치된 밀봉 단열 탱크를 포함하는 액화 가스용 저장 설비에 관한 것으로서,
상기 밀봉 단열 탱크는 상기 하중지지 구조물에 고정되어 있으며 서로 연결된 복수의 탱크 벽에 의해 형성된 주 구조물을 가지고 있고, 상기 주 구조물은 내부 저장 공간을 한정하고, 상기 주 구조물은 적어도 하나의 밀봉 멤브레인 및 적어도 하나의 단열 장벽을 포함하고, 상기 단열 장벽은 상기 밀봉 멤브레인과 상기 하중지지 구조물 사이에 위치되어 있고,
상기 하중지지 구조물은 대체로 평평한 상부 하중지지 벽을 가지고 있고,
유체 싣기/내리기 관이 통과하도록 된 싣기/내리기 개구로 이루어진 상단부까지 수직축을 따라 뻗은 샤프트의 하중지지 벽을 형성하는 도관을 한정하도록 상기 주 구조물의 상기 밀봉 멤브레인과 상기 단열 장벽 그리고 상기 상부 하중지지 벽은 국소적으로 중단되어 있고, 상기 탱크는 상기 싣기/내리기 개구에 배치된 덮개를 가지고 있고,
상기 덮개는 상부 덮개 벽, 하부 덥개 벽 및 상기 하부 덮개 벽과 상기 상부 덮개 벽 사이에 배치된 단열 구조물을 포함한다.
본 발명은 상기 도관과 상기 상부 덮개 벽이 서로 다른 철계 합금(iron-based alloy)으로 만들어져 있고, 상기 상부 덮개 벽으로부터 돌출된 적어도 제1 고정 돌출부(fastening lug)가 상기 밀봉 멤브레인에 밀봉되게 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
많은 테스트와 분석에 따르면 열팽창을 흡수하는 어느 정도의 자유도와 함께, 리퀴드 돔의 1차 밀봉 멤브레인을 단단히 고정하기 위한 특수한 배치가 구현되면, 저렴한 탄소강 도관을 사용할 수 있다는 것을 보여주었다.
따라서, 본 발명은 액화 가스에 대한 완벽한 밀봉 및 이 구역이 통상적으로 받는 모든 응력에 대한 리퀴드 돔의 우수한 기계적 강도를 보장하거나 유지하면서 리퀴드 돔의 구성에 있어서 상당한 절약을 제공한다.
"도관"이라는 용어는 이 요소가 리퀴드 돔의 외벽, 보다 정확하게는 액화가스를 수용하는 탱크의 개구의 샤프트의 벽을 형성하는 것을 의미한다. "샤프트(shaft)"라는 용어는 탱크 자체의 내부 공간으로부터 수직으로 뻗은 리퀴드 돔의 일반적인 형상을 나타낸다.
통상적으로, "외부"라는 용어와 "내부"라는 용어는 탱크의 내측 및 외측과 관련하여, 하나의 요소의 다른 요소에 대한 상대적 위치를 결정하기 위해서 사용된다.
본 발명의 다른 유리한 특징은 아래에 간략하게 기술되어 있다:
유리하게는, 상기 밀봉 멤브레인이, 상기 내부 저장 공간 또는 도관의 내부에서 상기 탱크의 외부로, 1차 멤브레인과 그 다음에 2차 멤브레인을 포함하고, 상기 상부 덮개 벽으로부터 돌출된 적어도 하나의 제2 고정 돌출부가 상기 2차 멤브레인에 밀봉되게 고정되어 있다.
이 실시예에서, 전적으로는 아니지만 바람직하게는, 상기 제1 고정 돌출부와 상기 제2 고정 돌출부는 서로 독립적이다.
따라서, 제1 고정 돌출부가 리퀴드 돔의 1차 밀봉 멤브레인에 밀봉식으로 연결될 뿐만 아니라, 제2 고정 돌출부도 단열 및 밀봉 구조, 이 경우에는 2차 밀봉 멤브레인에 연결된다. 이러한 배치는 탱크의 주 구조물이 덮개의 상부 벽에 견고하고 유연하게 고정될 수 있게 하며, 상기 덮개와 그 고정 돌출부는 기계적으로 그리고 열적으로 특별히 저항성이 있는 재료로 만들여져 있다.
유리하게는, 상기 제1 고정 돌출부 및/또는 상기 제2 고정 돌출부가 L자형 단면 및 선형 근위부(linear proximal portion)와 원위부(distal portion)를 가지고 있고, 선형 근위부는 상기 상부 덮개 벽으로부터 돌출되어 원위부로 뻗어 있고, 원위부는 근위부로부터 90±10°의 각도로 뻗어 있고, 이 원위부에 상기 1차 밀봉 멤브레인 또는 상기 2차 밀봉 멤브레인이 각각 고정되어 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 고정 돌출부 및/또는 상기 제2 고정 돌출부의 상기 원위부가 Γ 또는 C 윤곽을 가지고 있다.
이러한 단면은 본질적으로 낮은 탄성 특성을 가지지만 우수한 기계적 및 열기계적(thermomechanical) 강도 특성을 가지는 재료로 만들어지는 제1 고정 돌출부에, 그리고 유리하게는 제2 고정 돌출부에도 유리한 정도의 탄성을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 200℃, 바람직하게는 적어도 120℃, 더욱 바람직하게는 적어도 80℃의 온도에 대해 내열성인 구조적 단열재가 상기 제1 고정 돌출부와 상기 제2 고정 돌출부 사이, 바람직하게는 상기 제2 고정 돌출부와 상기 도관 사이에 제공되어 있다.
따라서, 작업자가 상기 덮개의 상부 벽에 또는 그 근처에 용접부들 중 하나의 용접부를 만들 때, 상기 제1 고정 돌출부 그리고 아마도 상기 제2 고정 돌출부는 자체적으로 내열 특성을 가지고 있는 이 단열재를 열적으로 보호하는 데 도움이 된다. 따라서, 상기 탱크의 주 구조물과 리퀴드 돔 덮개 사이의 접합부에 배치된 이 단열재는 리퀴드 돔 및 그것의 다른 구성요소의 조립 도중에 손상될 가능성이 높지 않다.
따라서, 바람직한 실시예에 따르면, 상기 내열성인 구조적 단열재가
- 열 보호를 제공하는 구조적 덮개로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼,
- 열 보호를 제공하는 복수의 합판 스크린으로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼,
- 열 보호를 제공하는 유리솜 또는 폴리우레탄 폼을 수용하는 합판 상자,
- 적어도 부분적으로 세라믹 섬유, 알루미늄 또는 강철 덮개로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼을 수용하는 합판 상자,
- 적어도 부분적으로 세라믹 섬유, 알루미늄 또는 강철 덮개를 포함하는 복수의 합판 스크린으로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼,
을 포함한다.
본 발명과 관련하여, 내열성 "구조적 단열재"라는 표현은 이 단열재가 이 단열재에 가해진 압력 및 일반적으로 가해진 모든 응력에 저항하는 기계적 강도 특성을 가져서, 이 단열재에 소성 변형을 일으키지 않거나 거의 소성 변형을 일으키지 않고 파손에 대하여 매우 큰 저항을 제공하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 이러한 구조적 단열재는 적어도 1MPa(메가파스칼)의 압력을 견딜 수 있다. 반대로, 비구조적 단열재는 이러한 기계적 강도 특성이나 품질을 가지고 있지 않다.
위에 기술되어 있는 예시적인 실시예들은 총 망라한 것은 아니지만, 이러한 단열재는 중요성이 떨어지는 순서로 순위가 매겨진 아래의 기술적 기능들:
- 용접에 의해 발생된 열을 견디기 위한 단열 기능,
- 전용 공간에 설치되어 고정되기 위한 충분히 기계적으로 구조적인 기능,
- 화물을 차갑게 유지하기 위한 단열 기능,
- 복사(radiation) 효과를 반사하는 기능,
중의 적어도 하나, 바람직하게는 상기 기능들 중의 적어도 2개, 더욱 바람직하게는 이들 기술적 기능 전부를 가져야 한다.
구조적 단열재의 구현의 실제 요소는 특정 용접 방법, 특히 용접 동안 차가운 불활성 가스를 주입하는 것 및/또는 구리-막대 용접(copper-bar welding) 동안 외부 열흡수원(heat sink)을 제공하는 것과 결합될 수 있다.
바람직하게는, 하부 덮개 벽이 제1 고정 돌출부에 고정되거나 연결되지 않는다. 다시 말해서, 이 경우에, 하부 덮개 벽은 상부 덮개 벽 반대쪽의 제1 고정 돌출부의 단부로부터 일정 거리 떨어져서 배치되어 있다.
바람직하게는, 이 특징과 관련하여, 하부 덮개 벽은 금속 또는 금속계 합금으로 제조되지 않고, 하부 덮개 벽은 합판으로 제조되는 것이 바람직하다. 실제로, 본 발명의 특정 기술 상황에 대한 아래의 분석에 따라, 본 출원인은 이 하부 덮개 벽이 탱크에 수용된 유체에 대해 밀봉 특성을 가질 필요가 없다는 것을 알아내었다.
유리하게는, 상기 도관이, 중량으로, 0% < C < 0.21%, 0% < Mn < 1%, 0% < Si < 0.5%, 0% < P < 0.035% 및 0% < S < 0.035%를 포함하는 철계 합금으로 만들어져 있고, 나머지는 상기 합금의 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물과 철이다.
바람직하게는, 상기 도관이 당해 기술 분야의 전문가에게 잘 알려져 있는, 산적 형태의 액화 가스를 운송하는 선박의 구조와 장비에 관한 국제 코드(International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk) 즉 IGC 코드에 따른 등급 A, B, D, AH, DH, EH, FH 또는 E의 강으로 만들어져 있다.
유리하게는, 상기 상부 덮개 벽뿐만 아니라 상기 제1 고정 돌출부 및 선택적으로 상기 제2 고정 돌출부가, 중량으로, 0% < C < 0.08%, 0% < Mn ≤ 2%, 0% < Si < 0.5%, 0% < P < 0.045%, 0% < S < 0.030%, 8% < Ni < 14%, 16% < Cr < 50%, 0% < N < 0.02%, 선택적으로 0% ≤ Mo ≤ 3% 및/또는 0% < Ti < 0.7%인 오스테나이트계 강을 포함하는 철계 합금으로 만들어져 있고, 나머지는 상기 합금의 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물과 철이다.
통상적으로, 주기율표의 다음 원소:
C: 탄소, Mn: 망간, Cr: 크롬, Si: 실리콘, Ni: 니켈, Co: 코발트, P: 인, O: 산소, N: 질소, Mo: 몰리브덴, S: 황, Ti: 티타늄
가 고려된다.
본 발명은 차가운 액체 제품을 운송하는 데 사용되는 선박에 관한 것으로, 상기 선박은 이중 선체 및 상기 이중 선체 내부에 배치된 위에 기술되어 있는 저장 설비를 가지고 있다.
본 발명은 또한 차가운 액체 제품을 위한 이송 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 위에 기술되어 있는 선박, 상기 선박의 선체에 설치된 탱크를 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비에 연결하도록 배치된 단열 파이프 그리고 상기 단열 파이프를 통하여 차가운 액체 제품의 흐름을 상기 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비로부터 상기 선박의 탱크로 또는 상기 선박의 탱크로부터 상기 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비로 보내기 위한 펌프를 포함하고 있다.
마지막으로, 본 발명은 위에 기술되어 있는 선박에 하물을 싣거나 내리는 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 차가운 액체 제품이 단열 파이프를 통하여 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비로부터 상기 선박의 탱크로 또는 상기 선박의 탱크로부터 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비로 보내진다.
첨부된 도면과 관련하여 단지 비제한적인 예로서 제공된 본 발명의 여러 특정 실시예의 아래의 상세한 설명에 의해 본 발명을 더 잘 이해할 수 있고 본 발명의 추가적인 목적, 세부사항, 특징 및 장점이 보다 명확해진다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 샤프트와 도관의 2개의 면 또는 칸막이(partition)가 보이는 상태의 개방된 리퀴드 돔의 개략도이다.
도 2는 리퀴드 돔의 샤프트와 도관의 면, 그리고 리퀴드 돔의 덮개의 확대 단면도이다.
도 3은 특히 제1 고정 돌출부와 제2 고정 돌출부를 보여주는, 덮개와 도관과 리퀴드 돔 샤프트 사이의 코너의 단면도이다.
도 4는 덮개와 도관과 리퀴드 돔 샤프트 사이의 코너 부분을 기능적으로 도시한 개략 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 코너 부분의 확대도이다.
도 6은 특히 제1 고정 돌출부와 제2 고정 돌출부를 볼 수 있는, 도 1과 유사한 개략도이다.
도 7은 일부 구성요소가 추가되어 있는, 도 6을 보완한 개략도이다.
도 8은 일부 구성요소가 추가되어 있는, 도 6을 보완한 개략도이다.
도 9는 액화천연가스 운반선의 저장 설비 및 이 탱크용 화물 싣기/내리기 터미널의 내부가 보이도록 일부를 잘라낸 개략도(cut-away schematic view)이다.
본 명세서에서, "수직"이라는 용어는 지구의 중력장 방향으로 뻗어 있는 것을 의미한다. 본 명세서에서, "수평"이라는 용어는 수직 방향에 대하여 직각 방향으로 뻗어 있는 것을 의미한다.
저장 설비(1)가 액화천연가스 운반선과 같은 선박에 위치되어 있는 경우, 하중지지 구조물(첨부된 도면에는 도시되지 않음)은 선박의 이중 선체에 의해 형성되어 있다. 상부 외부 하중지지 벽(load-bearing wall)(5)은 선박의 외부 갑판(5)이라고 한다.
탱크(71)는 바닥벽(도시되어 있지 않음), 천장벽, 바닥벽을 천장벽에 연결하고 저장 설비(1)가 선박에 배치되어 있는 경우 전방과 후방에 배치된 2개의 코퍼댐 벽(cofferdam wall)(첨부된 도면에는 도시되어 있지 않음), 2개의 측벽(도시되어 있지 않음) 그리고 선택적으로 측벽을 바닥벽 또는 천장벽(첨부된 도면에는 도시되어 있지 않음)에 연결하는 2개 내지 4개의 경사벽(bevel wall)(도시되어 있지 않음)에 의해 형성된 주 구조물(main structure)을 포함하고 있다. 이와 같이 탱크(71)의 벽들은 다면체 구조를 형성하고 내부 저장 공간(9)을 한정하도록 서로 연결되어 있다.
탱크(71)에 액화가스를 싣고 내리기 위해서, 특히 싣기/내리기 관(첨부된 도면에는 도시되지 않음)이 싣기/내리기 개구(10)를 통과함으로써 탱크(71)의 바닥에 도달할 수 있게 하기 위해서 저장 설비(1)는 상부 외부 하중지지 벽(5), 상부 내부 하중지지 벽 및 탱크(71)의 천장벽을 국소적으로 중단시키는 싣기/내리기 개구(10)를 포함하고 있다.
저장 설비(1)는 또한 펌프(도시되어 있지 않음)뿐만 아니라 탱크(71)의 전체 높이에 걸쳐서 싣기/내리기 관을 위한 하중지지 구조물을 형성하는 상기 개구(10)와 같은 높이에 그리고 탱크(71) 내부에 배치된 싣기/내리기 탑(loading/unloading tower)(첨부된 도면에는 도시되지 않음)을 포함하고 있다.
또한, 저장 설비(1)는 싣기/내리기 개구(10)에 배치되어 상기 개구(10)에서 내부 저장 공간을 폐쇄하는 덮개(12)를 가지고 있다. 덮개(12)는 싣기/내리기 관이 덮개(12)를 통과할 수 있게 하기 위한 오리피스를 포함하고 있다.
탱크(71)는 상기 개구에서 상기 주 구조물에 배치되어 탱크 벽이 내부 갑판으로부터 외부 갑판(5)까지 연속적으로 뻗을 수 있게 하는 샤프트(15)를 가지고 있으며, 외부 갑판에서 상기 벽은 싣기/내리기 개구(10)에 의해 중단된다. 액화 가스 저장 탱크에서, 상기 덮개(12)를 구비한 상기 샤프트(15)가 리퀴드 돔으로 지칭된다.
싣기/내리기 개구(10) 및 샤프트(15)는 통상적으로 직사각형 윤곽을 가진다. 따라서 샤프트(15)는 4개의 벽을 포함하고, 하나는 후방 코퍼댐 벽(8)의 연장부이고(도 1에 도시어 있는 것과 같이), 다른 3개는 천장벽에 연결되어 천장벽과 90°각도를 형성한다.
본 발명에 따르면, 덮개(12)는 샤프트(15)를 폐쇄하기 위해 외부 갑판(5)에 배치되어 있다. 탱크(71)는 액화가스를 저장하도록 설계된 멤브레인 탱크(71)이다. 탱크(71)의 주 구조물은, 외부에서 내부를 향하여, 하중지지 구조물과 맞닿은 단열 요소를 포함하는 2차 단열 장벽(16), 2차 단열 장벽(16)과 맞닿은 2차 밀봉 멤브레인(17), 2차 밀봉 멤브레인(17)과 맞닿은 단열 요소를 포함하는 1차 단열 장벽(18), 그리고 탱크(71)에 수용된 액화 가스와 접촉하도록 설계되어 있는 1차 밀봉 멤브레인(19)을 포함하는 다층 구조를 가지고 있다.
하나의 실시예에 따르면, 탱크(71)의 주 구조물은 특히 문헌 FR 2691520 A에 기술되어 있는 Mark III® 기술을 사용하여 만들어진다.
이러한 주 구조물에서, 2차 단열 장벽(16), 1차 단열 장벽 및 2차 밀봉 멤브레인(17)은 기본적으로 상기 개구(10)에서 상부 내부 하중지지 벽을 상부 외부 하중지지 벽(5)에 연결하는 구조물 또는 내부 하중지지 구조물일 수 있는 하중지지 구조물에 병치된 패널이다. 2차 밀봉 멤브레인(17)은 2장의 유리 섬유 직물 사이에 끼워진 알루미늄 시트를 포함하는 복합 재료로 제조된다. 1차 밀봉 멤브레인(19)은 가장자리를 따라 서로 용접되고 두 개의 직각 방향으로 뻗은 주름을 가진 복수의 금속판을 조립함으로써 얻어진다. 상기 금속판은 예를 들어 구부림 또는 스탬핑에 의해 형성된 스테인레스 강 또는 알루미늄 시트로 만들어진다. 1차 밀봉 멤브레인(19)은 특히 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
이러한 주름진 금속 멤브레인의 추가적인 세부사항은 특히 FR 2861060 A에 기술되어 있다.
샤프트(15)에서, 1차 밀봉 멤브레인(19)의 상단부는 고정 돌출부(50)에, 보다 구체적으로는 상기 고정 돌출부(50)의 말단부(52)에 고정된다. 고정 돌출부(50)와 1차 멤브레인(19) 사이의 연결은 바람직하게는 밀봉 용접에 의해 또는 가능하게는 접착에 의해 형성된다.
덮개(12)는 또한, 외측에서 내측으로, 상부 덮개 벽(23), 하부 덮개 벽(22) 및 하부 덮개 벽(22)과 상부 덮개 벽(23) 사이에 배치된 단열 구조물(24)을 포함하는 다층 구조로 이루어져 있다. 덮개(12)는 또한 상부 덮개 벽(23)에 배치된 보강 부재(25)를 가지고 있다.
덮개(12)는 상부 덮개 벽(23)이 상부 외부 하중지지 벽(5) 또는 외부 갑판(5)의 평면에 배치되도록 싣기/내리기 개구(10)에 배치되어 있다. 따라서, 저장 설비(1)는 이 경우에 돔 시트(dome seat)를 가지지 않고 덮개(12)는 외부 갑판(5) 위로 돌출되지 않는다.
본 출원인이 덮개(12)에 단일 밀봉 멤브레인을 사용하는 실행가능성(feasibility)을 확증하였기 때문에, 상부 덮개 벽(23)은 상부 덮개 벽(23)이 덮개(12)에서 2차 밀봉 멤브레인(17)으로, 또는 더 단순하게는 밀봉 멤브레인으로 작용하도록 개구(10)의 전체에 대해 외부 갑판(5)에 밀봉되게 고정된다. 상부 덮개 벽(23)은 금속 재료, 예를 들면 스테인레스 강으로 만들어진다.
본 발명의 중요한 하나의 실시형태에 따르면, 하부 덮개 벽(22)은 유리하게는 비금속 재료 또는 금속 합금으로 만들어진다. 실제로, 본 출원인은 이러한 벽(22)이 반드시 밀봉 멤브레인일 필요는 없다는 것을 확증하였다. 또한, 하부 덮개 벽(22)은 유리하게는 합판으로 만들어지지만, 재료가 기계적으로 그리고 화학적으로 탱크(71)에 수용된 차가운 유체와의 접촉을 견딜 수 있다면, 이 벽(22)은 플라스틱 또는 복합물(예를 들어 "샌드위치" 구조)로 만들어질 수도 있으며, 바람직하게는 열경화성 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 여기에서는 하부 덮개 벽(22)과 제1 고정 돌출부(50) 또는 1차 밀봉 멤브레인(19) 사이에 연결이 없다. 따라서 하부 덮개 벽(22)과 1차 밀봉 멤브레인(19) 사이에 개구 또는 간극이 있을 수 있다. 다시, 본 출원인은 하부 덮개 벽(22)과 1차 밀봉 멤브레인(19) 사이에 연결이 필요하지 않다는 것을 확증하였다.
덮개(12)의 단열 구조물(24)은 유사하거나 상이한 구성일 수 있는 서로 병치된 복수의 단열 요소를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 하부 덮개 벽(22)과 같은 높이에 배치된 이들 단열 요소는 구조적 단열 요소(structural insulating element)인 반면에, 단열 구조물(24)의 주위에 배치된 단열 요소, 즉 하부 덮개 벽(22)과 상부 덮개 벽(23) 사이에 배치되지 않은 단열 요소는 비구조적 단열 요소(non-structural insulating element)이다. 당연히, 조립체의 기계적 응력을 고려하여 원하다면 구조적 단열 요소가 하부 덮개 벽(22)과 상부 덮개 벽(23) 사이에 제공될 수도 있다. 구조적 단열 요소는 선택적으로 섬유로 보강된 고밀도 폴리머 폼 블록(high-density polymer foam block), 합판 또는 유리솜(glass wool)이나 펄라이트와 같은 단열 충전물로 채워진 복합 박스(composite box)일 수 있다. 비구조적 단열 요소는 저밀도 폴리머 폼 블록 또는 유리솜일 수 있다.
그러나, 본 발명의 중요한 하나의 실시형태는
- 첫째로, 단열재(40)라고 지칭되는, 제1 고정 돌출부(50)와 제2 고정 돌출부(55), 그리고
- 둘째로, 단열재(41)라고 지칭되는, 제2 고정 돌출부(55)와 도관(30)
사이에 제공된 단열재(40, 41)에 관한 것이다.
이 단열재(40, 41)는 구조적 단열재이다. 또한, 이 단열재(40, 41)는 적어도 200℃(섭씨 온도), 바람직하게는 적어도 80℃의 온도에 대해 내열성을 가지고 있다. 이것은 이러한 단열재(40, 41)가 상기 온도에 노출될 때 이러한 단열재(40, 41)의 기계적 특성이 변하지 않거나 거의 변하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 위에 기술되어 있는 이 단열재(40, 41)의 가능한 유형 및 기능은 본질적으로 근처에서 수행된 용접 작업에 의해 발생된 강한 열을 완벽하게 견딜 수 있다. 당연히, 위에서 설명한 바와 같이, 용접 작업은 특히 용접하는 동안, 특히 용접하는 동안 차가운 불활성 가스를 주입함으로써 및/또는 구리-막대 용접(copper-bar welding) 동안 외부 열 흡수원(heat sink)을 제공함으로써 이 단열재(40, 41)를 열적으로 보호하기 위한 조치를 수반할 수 있다.
고정 돌출부(50)는 상부 덮개 벽(23)으로부터 돌출되어, 수직으로 뻗어 있으며, 수직 근위부(51) 및 대체로 수평으로 뻗거나, 이 경우 C자형 고리를 형성하는 원위부(52)를 포함하지만, 이 원위부(52)는 Γ형 윤곽을 가질 수도 있다. 고정 돌출부(50)는 바람직하게는 상부 덮개 벽(23)과 동일한 재료로 만들어진다. 따라서 이 고정 돌출부(50)는 환경 온도가 0℃보다 상당히 낮거나 심지어 -40℃ 이하일 때 종래의 탄소강(예를 들어, 도관(30)의 탄소강)보다 더 우수한 기계적 강도를 가진, 금속 재료, 통상적으로 철계 합금(iron-based alloy)으로 만들어진다.
본 발명의 다른 중요한 실시형태는 2차 밀봉 멤브레인(17)을 밀봉되게 고정하기 위해서 사용되는 상기 벽(23)으로부터 돌출된 제2 고정 돌출부(55)가 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 범위 내에서, 2개의 밀봉 멤브레인(17, 19) 각각은 높은 기계적 강도와 어느 정도의 유연성을 제공하는 특히 유리한 고정 돌출부(50, 55)에 의해 상부 덮개 벽(23)에 대한 독립적인 밀봉 연결을 가져서, 상기 돌출부가 리퀴드 돔인 매우 특정한 구역에 존재하는 다양한 열역학적 응력을 쉽게 흡수할 수 있게 한다.
제2 고정 돌출부(55)는, 제1 고정 돌출부(50)와 같이, 근위부(56) 및 근위부(56)를 연장하는 원위부(57)를 포함하며, 이 원위부에 제2 밀봉 멤브레인(17)이 고정된다. 제2 고정 돌출부(55)의 원위부(57)는 C자형 고리 윤곽을 가지지만, 이 원위부(52)가 Γ형 윤곽을 가질 수도 있다. 상기 원위부(57)는 유리하게는 제1 고정 돌출부(50)의 원위부(52)와 형상 및/또는 크기에 있어서 동일하거나 동일할 수 있다.
유리하게는, 제2 고정 돌출부(55)의 근위부(56)가 제1 고정 돌출부(50)의 근위부(51)보다 적어도 2배 길다. 이러한 특징은 상기 벽(23)의 1차 밀봉 멤브레인(19)에 대한 연결이 상기 벽(23)의 2차 밀봉 멤브레인(17)에 대한 연결보다 더 큰 강성을 가지게 하고, 다시 말해서, 상기 벽(23)과 1차 밀봉 멤브레인(19) 사이의 연결에서보다 상기 벽(23)과 2차 밀봉 멤브레인(17) 사이의 연결에서 더 큰 유연성을 제공한다. 일반적으로, 조립을 가능하게 하기 위해 근위부(56)가 근위부(51)보다 더 길게 되는 것이 중요하다.
여기서 본 발명은 주로 제1 고정 돌출부(50) 및 이 제1 고정 돌출부(50)를 1차 밀봉 멤브레인(19)에 직접 연결하는 것에 관한 것임을 유의해야 한다. 따라서, 대체 실시예(첨부된 도면에는 도시되어 있지 않음)에서, 제2 고정 돌출부(55)는 존재하지 않으며 고정 돌출부(50)가 이 고정 돌출부(50)를 2차 밀봉 멤브레인(17)에 밀봉되게 고정하기 위해 아암이나 플랜지를 추가로 포함하고 있다.
상부 덮개 벽(23) 및 이들 고정 돌출부(50, 55)는 IGC 코드에 의해 허용된 300 계열 스테인리스강(300-series stainless steel)으로 제조될 수 있다. 다시 말해서, 고정 돌출부(50, 55)는 ASTM A240에 따른 오스테나이트계 강(austenitic steel)으로 제조된다.
본 발명은 먼저 제1 고정 돌출부(50)의 존재 그리고 어쩌면 제2 고정 돌출부(55)의 존재가 리퀴드 돔의 샤프트(15)를 형성하는 도관(30)을 탄소강, 특히 ASTM 표준 A131에 따른 등급 A, B, D, AH, DH, EH, FH 또는 E의 강으로 제조될 수 있게 한다는 사실에 기초하고 있다. 이러한 등급의 강은 환경 온도가 0℃ 아래로 크게 떨어지면 저항력이나 탄성이 떨어지며, 이것은 액화 가스 탱크에서 가능성이 있는 또는 확실한 위험이지만, 이러한 강은 스테인리스강보다 훨씬 저렴하다.
따라서, 이러한 배치는 리퀴드 돔에서 비싼 스테인리스강의 양을 감소시키고 1차 고정기구(anchor), 즉 리퀴드 돔의 개구(10)에 있는 1차 밀봉 멤브레인(19) 및 2차 고정기구, 즉 2차 밀봉 멤브레인(17)에 유연성을 제공한다.
따라서, 본 발명의 주요한 실시형태는 리퀴드 돔의 1차 밀봉 멤브레인(19)의 고정 돌출부(50)와의 연결 및 고정에 있고, 유리하게는 리퀴드 돔의 2차 밀봉 멤브레인(17)의 고정 돌출부(55)와의 연결 및 고정에 있다.
또한, 위에 기술되어 있는 바와 같이, 이들 고정 돌출부(50, 55)는 리퀴드 돔의 샤프트(15)의 도관(30)으로부터 적어도 수 센티미터, 즉 도관(30)으로부터 5cm 내지 60cm, 바람직하게는 15cm 내지 40cm의 거리만큼 오프셋되어 있다. 탱크(71)를 운반하는 구조물이 선박일 때 탱크(71)보다 훨씬 작거나 좁으며 수직으로 배치되어 있는 리퀴드 돔의 샤프트(15) 구역이 강한 기계적 응력과 변형을 집중시킨다는 것을 유념하여, 도관(30)에 대한 이들 고정 돌출부(50, 55)의 이러한 오프셋은 조립체가 상당한 기계적 응력을 쉽게 견딜 수 있도록 멤브레인(17, 19)의 유연한 고정을 제공한다.
첨부된 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 도관(30)으로부터 고정 돌출부(50)의 오프셋은 다른 비구조적 단열재보다 더 비싸고 배치하기 어려운 구조적 단열재의 필요성을 감소시킨다. 고정 돌출부(50, 55)와 칸막이(30) 사이에 각각 배치된 구조적 단열재(40, 41)만 필요하다.
따라서, 본 발명에 따른 리퀴드 돔 구조에서, 고정 돌출부(50)와 어쩌면 고정 돌출부(55)를 포함하지 않는 종래의 리퀴드 돔에 비해 구조적 단열재의 양이 감소될 수 있다.
도 9는 싣기/내리기 포인트(75), 해저 관(76) 및 육상 설비(77)를 포함하는 예시적인 해양 터미널을 나타내고 있다. 싣기/내리기 포인트(75)는 가동 아암(74) 및 이 가동 아암(74)을 유지하는 기둥(column)(78)을 포함하는 고정된 해양 설비이다. 가동 아암(74)은 싣기/내리기 파이프(73)에 연결할 수 있는 단열 호스(79) 다발을 지탱한다. 방향을 바꿀 수 있는 가동 아암(74)은 모든 크기의 액화천연가스 운반선에 맞게 조정될 수 있다. 연결 관(도시되어 있지 않음)이 기둥(78) 내부로 뻗어 있다. 싣기/내리기 포인트(75)는 액화천연가스 운반선(70)의 육상 설비(77)로의 또는 육상 설비(77)로부터의 화물 싣기와 내리기를 가능하게 한다. 이 설비는 액화 가스 저장 탱크(80) 및 해저 관(76)을 통해 싣기/내리기 포인트(75)에 연결된 연결 관(81)을 가지고 있다. 해저 관(76)은 싣기/내리기 포인트(75)와 육상 설비(77) 사이에서 장거리, 예를 들어, 5km에 걸쳐서 액화 가스를 이송하는 것을 가능하게 하고, 이는 싣기 작업과 내리기 작업 동안 액화천연가스 운반선(70)을 해안으로부터 멀리 떨어진 채로 유지하는 것을 가능하게 한다.
액화 가스를 이송하는 데 필요한 압력을 발생시키기 위해서, 선박(70)에 장착된 펌프 및/또는 육상 설비(77)에 설치된 펌프 및/또는 싣기/내리기 포인트(75)에 설치된 펌프가 사용된다.
본 발명을 여러 특정 실시예에 관하여 설명하였지만, 명백하게 본 발명이 이것에 국한되는 것은 아니며 기술된 수단들의 모든 기술적 등가물 및 본 발명의 범위 내에 속하는 이들의 조합을 포함한다.
동사 "구성된다" 또는 "포함한다" 그리고 이들의 활용형의 사용은 청구범위에 기재된 것 이외에 다른 요소 또는 다른 단계의 존재를 배제하지 않는다.
청구범위에서, 괄호 안의 참조 기호는 청구범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

Claims (15)

  1. 하중지지 구조물과 상기 하중지지 구조물 내부에 배치된 밀봉 단열 탱크(71)를 포함하는 액화 가스용 저장 설비(1)로서,
    상기 밀봉 단열 탱크(71)는 상기 하중지지 구조물에 고정되어 있으며 서로 연결된 복수의 탱크 벽에 의해 형성된 주 구조물을 가지고 있고, 상기 주 구조물은 내부 저장 공간을 한정하고, 상기 주 구조물은 적어도 하나의 밀봉 멤브레인(17, 19) 및 적어도 하나의 단열 장벽(16, 18)을 포함하고, 상기 단열 장벽(16, 18)은 상기 밀봉 멤브레인(17, 19)과 상기 하중지지 구조물 사이에 위치되어 있고,
    상기 하중지지 구조물은 대체로 평평한 상부 하중지지 벽을 가지고 있고,
    유체 싣기/내리기 관이 통과하도록 된 싣기/내리기 개구(10)로 이루어진 상단부까지 수직축을 따라 뻗은 샤프트(15)의 하중지지 벽을 형성하는 도관(30)을 한정하도록 상기 주 구조물의 상기 밀봉 멤브레인(17, 19)과 상기 단열 장벽(16, 18) 그리고 상기 상부 하중지지 벽은 국소적으로 중단되어 있고, 상기 탱크(71)는 상기 싣기/내리기 개구(10)에 배치된 덮개(12)를 가지고 있고,
    상기 덮개(12)는 상부 덮개 벽(23), 하부 덥개 벽(22) 및 상기 하부 덮개 벽(22)과 상기 상부 덮개 벽(23) 사이에 배치된 단열 구조물(24)을 포함하는,
    상기 저장 설비(1)에 있어서,
    상기 도관(30)과 상기 상부 덮개 벽(23)이 서로 다른 철계 합금으로 만들어져 있고, 상기 상부 덮개 벽(23)으로부터 돌출된 적어도 제1 고정 돌출부(50)가 상기 밀봉 멤브레인(19)에 밀봉되게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 멤브레인(17, 19)이, 상기 내부 저장 공간 또는 도관(30)의 내부에서 상기 탱크(71)의 외부로, 1차 멤브레인(19)과 그 다음에 2차 멤브레인(17)을 포함하고, 상기 상부 덮개 벽(23)으로부터 돌출된 적어도 하나의 제2 고정 돌출부(55)가 상기 2차 멤브레인(17)에 밀봉되게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 고정 돌출부(50)와 상기 제2 고정 돌출부(55)가 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 고정 돌출부(50) 및/또는 상기 제2 고정 돌출부(55)가 L자형 단면 및 선형 근위부(51)와 원위부(52)를 가지고 있고, 선형 근위부(51)는 상기 상부 덮개 벽(23)으로부터 돌출되어 원위부(52)로 뻗어 있고, 원위부(52)는 근위부(51)로부터 90±10°의 각도로 뻗어 있고, 이 원위부에 상기 1차 밀봉 멤브레인 또는 상기 2차 밀봉 멤브레인이 각각 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 고정 돌출부 및/또는 상기 제2 고정 돌출부의 상기 원위부가 Γ 또는 C 윤곽을 가지는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 200℃, 바람직하게는 적어도 80℃의 온도에 대해 내열성인 구조적 단열재가 상기 제1 고정 돌출부(50)와 상기 제2 고정 돌출부(55) 사이, 바람직하게는 상기 제2 고정 돌출부와 상기 도관(30) 사이에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  7. 제6항에 있어서, 상기 내열성인 구조적 단열재가
    o 열 보호를 제공하는 구조적 덮개로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼,
    o 열 보호를 제공하는 복수의 합판 스크린으로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼,
    o 열 보호를 제공하는 유리솜 또는 폴리우레탄 폼을 수용하는 합판 상자,
    o 적어도 부분적으로 세라믹 섬유, 알루미늄 또는 강철 덮개로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼을 수용하는 합판 상자,
    o 적어도 부분적으로 세라믹 섬유, 알루미늄 또는 강철 덮개를 포함하는 복수의 합판 스크린으로 둘러싸인 유리솜 또는 폴리우레탄 폼,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 덮개 벽(22)이 상기 제1 고정 돌출부에 고정되어 있거나 연결되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 덮개 벽(22)이 금속 또는 금속계 합금으로 만들어져 있지 않고, 상기 하부 덮개 벽(22)이 바람직하게는 합판으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도관(30)이, 중량으로, 0% < C < 0.21%, 0% < Mn < 1%, 0% < Si < 0.5%, 0% < P < 0.035% 및 0% < S < 0.035%를 포함하는 철계 합금으로 만들어져 있고, 나머지는 상기 합금의 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물과 철인 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  11. 제10항에 있어서, 상기 도관(30)이 IGC 코드에 따른 등급 A, B, D, AH, DH, EH, FH 또는 E의 강으로 만들어져 있는 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 덮개 벽(23)뿐만 아니라 상기 제1 고정 돌출부(50) 및 선택적으로 상기 제2 고정 돌출부(55)가, 중량으로, 0% < C < 0.08%, 0% < Mn ≤ 2%, 0% < Si < 0.5%, 0% < P < 0.045%, 0% < S < 0.030%, 8% < Ni < 14%, 16% < Cr < 50%, 0% < N < 0.02%, 선택적으로 0% ≤ Mo ≤ 3% 및/또는 0% < Ti < 0.7%인 오스테나이트계 강을 포함하는 철계 합금으로 만들어져 있고, 나머지는 상기 합금의 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물과 철인 것을 특징으로 하는 저장 설비(1).
  13. 차가운 액체 제품을 운송하는 데 사용되는 선박(70)으로서, 이중 선체(72) 및 상기 이중 선체 내부에 배치된 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 저장 설비(1)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 선박(70).
  14. 차가운 액체 제품을 위한 이송 시스템으로서, 제13항에 따른 선박(70), 상기 선박의 선체에 설치된 탱크(71)를 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비(77)에 연결하도록 배치된 단열 파이프(73, 79, 76, 81) 그리고 상기 단열 파이프를 통하여 차가운 액체 제품의 흐름을 상기 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비로부터 상기 선박의 탱크로 또는 상기 선박의 탱크로부터 상기 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비로 보내기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 시스템.
  15. 제13항에 따른 선박(70)에 하물을 싣거나 내리는 방법으로서, 차가운 액체 제품이 단열 파이프(73, 79, 76, 81)를 통하여 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비(77)로부터 상기 선박의 탱크(71)로 또는 상기 선박의 탱크(71)로부터 외부의 육상 또는 부유식 저장 설비(77)로 보내지는 것을 특징으로 하는 방법.
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