KR20240005798A - 대규모 진공 단열 극저온 저장 장치 - Google Patents

대규모 진공 단열 극저온 저장 장치 Download PDF

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KR20240005798A
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존 앤드류 제이콥슨
스티븐 매튜 치흘라
야밍 리
코레이 쿠스크
랜디 리 에벌리
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씨비앤드아이 에스티에스 델라웨어 엘엘씨
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Abstract

본 개시의 구현예는 일반적으로 대규모 외부 압력 저장 장치, 특히 액체 수소 및 진공 단열이 필요한 기타 제품의 대규모 저장 장치에 관한 것이다. 일부 실시예에서는, 저장 장치용 플레이트가 제공된다. 상기 플레이트는 경사진 조인트를 포함하는 본체와 경사진 조인트에서 명목 두께를 갖는 본체를 포함한다. 경사진 조인트는 인접한 플레이트의 해당하는 경사진 조인트에 용접되도록 구성된다.

Description

대규모 진공 단열 극저온 저장 장치
본 출원은 2021년 5월 5일에 제출된 미국 가출원 63/184,604의 우선권을 주장한다. 앞서 언급한 출원은 본 출원서 전체에 참고로 병합되어 있다.
본 개시의 실시예는 일반적으로 대규모 외부 압력 저장 장치, 특히 진공 단열을 이용하는 액화 수소 및 기타 제품의 대규모 저장 장치에 관한 것이다.
액화 수소의 저장 온도(-253°C)가 매우 낮기 때문에 액화 수소 저장 용기는 진공 단열이 사용하며, 그렇지 않으면 O2 및 N2 과 같은 가스가 응축 및 동결되어 부분 진공이 발생하고 차가운 표면에 점점 더 많은 가스가 유입되어 응축수가 생성되어 얼음이 쌓일 수 있다. 용기 표면에 얼음이 쌓이면 단열에 바람직하지 않은 열 부하가 발생하여 열이 용기 내부로 누출되어 저장된 제품이 끓어오르게 된다. 이러한 이유로 액화 수소는 ASME 섹션 VIII 디비전 1 또는 2에 따라 설계된 진공 재킷이 장착된 컬럼 지지형 압력 용기에 저장된다. 액화 수소의 고유한 열역학적 특성으로 인해 액화 수소는 저온 용기 내용물의 끓는 현상이 줄이기 위해 저온 용기 주위에 완전히 진공 단열을 사용하고 있다.
이에 따라, 대규모 외부 압력 저장을 제공할 수 있는 장치가 필요하다.
일 실시예에서, 저장 장치의 외부 용기를 위한 플레이트가 제공된다. 플레이트는 경사진 조인트를 포함하는 본체와 경사진 조인트에서 명복 두께를 갖는 본체를 포함한다. 경사진 외부 조인트는 인접한 플레이트의 해당하는 경사진 조인트에 용접되도록 구성된다.
다른 실시예에서, 저장 장치의 외부 용기를 위한 플레이트가 제공된다. 플레이트는 외부 에지를 포함하는 본체와 외부 에지 내부의 본체에 결합된 적어도 하나의 보강재를 포함한다. 외부 에지는 적어도 하나의 보강재와 인접한 플레이트 사이에 접촉하지 않고 인접한 플레이트의 대응하는 에지에 용접되도록 구성된다.
위에서 간략히 요약되고 아래에서 보다 상세히 논의되는 본 개시의 실시예는 첨부된 도면에 도시된 본 개시의 예시적인 실시예를 참조함으로써 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시의 전형적인 실시예만을 예시할 뿐이며, 따라서 본 개시가 다른 동등하게 효과적인 실시예를 인정할 수 있으므로, 본 개시의 범위가 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1a는 특정 실시예에 따른 저장구를 예시한 것이다.
도 1b는 플레이트의 예시적인 실시예를 예시한 것이다.
도 1c는 도 1b에 있는 플레이트의 단면도를 예시한 것이다.
도 1d는 함께 용접된 인접한 플레이트의 단면도를 예시한 것이다.
도 1e는 도 1d에서 원형으로 표시된 영역을 예시한 것이다.
도 1f는 플레이트의 추가 실시예를 예시한 것이다.
도 1g는 도 1f에 표시된 플레이트의 단면도를 예시한 것이다.
도 1h는 플레이트의 추가 실시예를 예시한 것이다.
도 1i는 도 1h에 표시된 플레이트의 단면도를 예시한 것이다.
이해를 돕기 위해 가능한 한 동일한 참조 숫자를 사용하여 도면에 공통된 요소를 동일하게 표시한다. 도면은 축척에 따라 도시하지 않았으며 명확성을 위해 단순할 수 있다. 한 실시예의 요소 및 특징이 다른 실시예에서 더 이상 반복하지 않고도 유익하게 통합될 수 있는 것으로 간주된다.
본 개시는 플레이트의 외부 에지에 명목 두께를 갖는 저장 장치의 외부 용기용 플레이트 및 이를 포함하는 저장 용기의 외부 용기에 대해 기재하고자 한다. 외부 에지는 인접한 플레이트의 해당 에지에 용접되도록 구성된다. 플레이트는 외부 에지 내부에 보강된다. 보강은 플레이트 두께를 증가시키거나 플레이트의 외부 에지 내부에 보강재를 용접하거나 플레이트 두께 증가와 보강재 용접의 조합의 형태일 수 있다. 예를 들어, 보강재는 플레이트, 브레이스, 프레임 등과 같은 하나 이상의 부재일 수 있다. 플레이트가 함께 용접되어 외부 저장 용기를 형성할 때, 내부 플레이트 두께 및/또는 보강재에 의해 부여된 보강은 외부 압력으로 인한 외부 저장 용기가 좌굴을 방지하게 된다.
본원에 개시된 실시예들은 조인트(에지)보다 내부가 더 단단한 쉘 플레이트를 제공한다. 본원에 개시된 보강 플레이트는 플레이트 내부의 두께를 증가시키거나, 플레이트에 보강 부재를 부착하거나, 플레이트 두께 증가와 플레이트에 보강 부재를 부착하는 조합을 통해 보강될 수 있다. 이는 보강된 플레이트가 플레이트를 결합하는 데 필요한 용접 비용을 증가시키지 않고 좌굴에 저항하기 때문에 유리하다. 본원에 개시된 보강 플레이트는 구형, 원통형 및 타원형과 같은 임의의 형상의 용기에 사용될 수 있다. 일례로, 강화 플레이트는 열 진공 챔버에 사용될 수 있다.
종래 방식은 좌굴을 방지할 수 있을 만큼 균일한 두께의 플레이트를 사용하였다. 균일한 두께의 플레이트는 플레이트를 결합하는 데 훨씬 더 많은 용접이 필요하기 때문에 액화 수소 구체를 약 5,500m 이상의 용량으로 경제적으로 확장하는 데 한계가 있다. 이전에는 5,500m 이상으로 확장하려면 플레이트 결합 후 구체를 추가로 보강해야 하므로 일정 시간과 비용이 추가되어야 한다.
본원에 개시된 실시예는 액화 수소 구체의 최대 크기를 예를 들어, 약 40,000m3 (즉, 종래의 설계 방법을 사용하여 달성할 수 있는 용량보다 약 8배 더 ㅋ큼) 또는 그 이상(예를 들어, 100,000m3 )까지 확장할 수 있는데, 이는 적어도 부분적으로는 본원에 개시된 저장 실시예가 적절한 강성을 제공하면서 이 저장 범위에서 플레이트를 결합하는 용접 비용을 크게 절감하기 때문이다. 종래의 설계는 종래의 구성 및 재료 선택의 이중벽 용기에 대한 높은 용접 비용으로 인해 확장할 수 없었다.
일부 예에서는 구체의 일부에만 강화 플레이트를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 적도 플레이트가 외부 용기의 지지 구조물 및 내부 용기를 지지하는 부착물로 인해 좌굴을 방지할 수 있을 만큼 충분히 단단하다면 적도 코스 위와 아래의 플레이트만 단단하게 만들 수 있다.
본원에 개시된 실시예는 현장에서 용접하지 않고 제작 공장에서 모든 보강재를 설치할 수 있는 보강재 구성을 제공함으로써, 프로젝트 비용을 크게 낮추고 현장/시공 일정을 단축할 수 있다. 보강재는 공장에서 개별 쉘 플레이트에 적용되고 보강된 플레이트는 조립을 위해 현장으로 보내진다. 종래 관행은 전체 선박에 경도와 위도를 따라 (연속적으로) 구조용 보강재를 설치하여 전체적인 안정성을 제공하는 방식이다. 종래의 보강재는 여러 쉘 플레이트에 걸쳐 있고 모든 원주 용접 이음새를 가로지르기 때문에 쉘 플레이트가 조립된 후 현장에서 보강재를 설치해야 한다. 그러나, 본원에 개시된 실시예는 이러한 현장 내 비용을 유리하게 피할 수 있다. 그러나, 보강재는 여전히 현장에서 및/또는 본원에 개시된 쉘 플레이트의 조립 후에 설치될 수 있는 것으로 고려된다. 앞서 언급한 바와 같이, 적용되는 보강재의 수는 종래의 설계 요건에 비해 감소될 수 있으며, 따라서 본원에 개시된 용기의 제조 및 시공 비용이 절감될 수 있다. 본원에 개시된 플레이트 실시예와 함께 보강재를 사용하면 보강재가 없는 해당 쉘에 비해 쉘의 좌굴 용량이 향상될 수 있다.
도 1a는 특정 실시예에 따른 저장구(100)를 예시한 것이다. 저장구(100)는 일반적으로 상부 헤드(102), 상부 힙 코스(104), 적도 코스(106), 하부 힙 코스(108) 및 하부 헤드(110)를 구비하고 있다 (위에서 아래로). 저장구(100)는 다양한 형상(도 1b, 1f, 1h에 보다 상세히 도시됨)을 갖는 복수의 플레이트(112)(명확성을 위해 3개로 표시함: 112a-c)로 형성되어 있다. 번호판은 수십 개, 수백 개 또는 그 이상일 수 있다. 도시되지 않았지만, 저장구(100)는 내부구를 둘러싸고 지지하며, 내부구와 저장구(100) 사이의 공간은 진공 압력으로 유지되어 있다. 액체 수소와 같은 극저온 물질이 내부구에 저장될 수 있다. 이 진공 압력으로 인해 외부에서 저장구(100) 내부로 대기의 외부 압력이 가해진다.
도 1b는 예시적인 플레이트(112a)의 평면도를 도시한 것이다. 플레이트(112a)는 플레이트 본체(113) 및 하나 이상의 보강재(118)를 포함한다. 도 1c와 관련하여, 단면선 C-C에 대한 플레이트(112a)의 단면도로서, 경사진 표면(114)이 플레이트 본체(113)의 외부 에지(둘레)(116) 주위에 형성되어 있다. 경사진 표면(114)은 플레이트 본체(113)의 중앙 부분(115)으로부터 가장자리(116)까지 연장되어 있다. 플레이트 본체(113)의 두께는 도 1c에 도시된 바와 같이 경사진 표면(114)의 길이를 따라 감소하고, 경사진 표면(114)은 중앙 부분(115)보다 적은 두께를 갖는다. 일례로, 경사진 표면(114)의 원위 단부는 중앙 부분(115)의 두께의 약 10% 내지 약 90%, 예를 들어 약 15% 내지 약 85%, 약 20% 내지 약 80%, 약 25% 내지 약 75%, 약 30% 내지 약 70%, 약 35% 내지 약 65%, 약 40% 내지 약 60%, 약 45% 내지 약 55%의 두께를 갖는다. 구조적인 사양에 따라 다른 두께 비율도 고려된다는 점에 주목해야 한다.
경사진 표면(114)은 플레이트 본체(113) 폭의 약 1% 내지 약 40% 및 플레이트 본체(113)의 임의의 특정 종방향 위치의 약 1% 내지 약 40%를 차지할 수 있다. 예를 들어, 경사진 표면(114)은 플레이트 본체(113)의 폭의 약 1% 내지 약 30%, 예를 들어, 약 1% 내지 약 20%, 약 1% 내지 약 15%, 약 1% 내지 약 10%, 약 1% 내지 약 5%, 약 3% 내지 약 5%, 또는 약 1% 내지 약 3%를 차지할 수 있다. 다른 구성도 고려된다는 점에 주목해야 한다. 일례로서, 경사진 표면(114)은 플레이트 본체(113) 또는 그의 배면에 대하여 약 60도 이하의 각도, 예를 들면 약 45도 이하, 약 30도 이하, 약 5도 내지 약 45도, 예를 들면 약 5도 내지 약 40도, 약 5도 내지 약 30도, 약 5도 내지 약 20도, 또는 약 20도 내지 약 30도 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 다른 각도 구성도 고려된다는 점에 주목해야 한다. 또한, 플레이트 본체(113)는 일반적으로 평면인 것으로 도시되어 있지만, 플레이트 본체(113)는 원형 용기의 형성을 용이하게 하기 위해 아치형일 수도 있다는 점에 주목해야 한다. 다른 예에서, 플레이트 바디의 상부 표면 또는 하부 표면 중 하나는 평면형이고, 상부 표면 또는 하부 표면 중 다른 하나는 아치형일 수 있는 것으로 고려된다.
하나 이상의 선택적 보강재(118)가 각 개별의 플레이트 본체(113)의 둘레(116) 내부에 설치된다. 보강재(118)는 중앙 부분(115)의 경사진 표면(114) 안쪽 바로 너머에 있는 플레이트(112)의 본체에 용접된다. 도시된 바와 같이, 보강재(118)는 둘레(116)의 형상을 따른다. 도시된 바와 같이, 보강재(118)는 개별 쉘 플레이트(112a)의 둘레(116) 내에 배치되며, 둘레(116)를 가로지르지 않는다. 따라서, 보강재(118)가 다른 플레이트(112a)와 같은 다른 플레이트에 용접될 때 보강재(118)가 용접 이음새를 가로지르지 않기 때문에, 보강재(118)는 공장에서 설치될 수 있다. 보강재(118)는 저장구(100)를 구성하기 위해 플레이트(112a)가 설치될 때 구의 내부, 구의 외부 또는 둘 다에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 보강재(118)는 선형 부재이다. 보강재들은 보강재(118)의 길이를 따라 플레이트(112a)에 용접될 수도 있고, 보강재(118)의 이격된 위치에서 용접될 수도 있다. 일례로, 윤곽이 있는(예를 들어, 아치형) 표면을 갖는 플레이트(112a)를 사용하는 경우, 보강재(118)는 플레이트(112a)와의 결합을 증가시키기 위해 상응하는 윤곽이 있는(예를 들어, 아치형) 표면을 가질 수도 있다.
도 1d-1e는 각 플레이트(112a)의 인접한 경사진 조인트(120)에서 함께 용접된 두 개의 플레이트(112a)를 예시하는 단면도이다. 두 개의 플레이트(112a)는 동일한 평면 및/또는 서로 대략 평행하게 배치된 것으로 도시되어 있지만, 플레이트(112a)는 구의 일부에 근접하도록 서로에 대해 비스듬히 배치되어 구형 구조의 형성을 용이하게 할 수도 있다는 것으로 이해되어야 한다. 경사진 조인트(120)는 외부 에지(116) 및 경사진 표면(114)의 일부(117)를 포함할 수 있다. 조인트(120)는 중앙 부분(115)의 두께보다 작은 두께를 갖는다. 그런 다음, 조인트(120)는 용접부(122)를 형성하기 위해 함께 용접된다. 도 1e는 용접부(122)가 각 플레이트(112a)의 외부 에지(116)와 경사진 표면(114)의 부분(117)에 형성됨을 보여주기 위해 도 1d의 영역을 확대한 사시도이다. 도 1e는 에지(116)가 평평한 것으로 도시되어 있다. 그러나, 에지(116)는 둥글게 되는 것과 같은 윤곽을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 경사진 표면(114)은 에지(116)를 포함하며, 경사진 표면(114)의 윤곽은 에지(116)에서 종단된다.
일부 실시예에서, 경사진 표면(114)의 부분(117)은 도 1e에 도시된 바와 같이 경사진 표면(114)의 나머지 부분과 동일한 윤곽(예컨대, 테이퍼)을 갖는다. 경사진 표면(114)과 다른 윤곽을 갖는 대안적인 부분(117a)은 점선(117a)으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 부분(117a)은 나머지 경사진 표면(114)의 각도보다 더 가파른 각도의 윤곽을 갖는다(예를 들어, 이중 경사진 표면 또는 후면 경사진 표면의 형성을 용이하게 함). 점선(117a)의 궤적으로 도시된 바와 같이, 대안적인 부분(117a)을 포함하는 조인트(120)는 부분(117a)의 단부로부터 플레이트(113)의 바닥까지 연장되는 평평한 에지(116)를 가질 수 있다. 추가로 대안적인 부분(117b)은 점선(117b)으로 표시되어 있다. 부분(117b)의 윤곽은 에지(116)가 평평한 면을 나타내지 않도록 플레이트(113)의 바닥 표면으로 연장될 수 있다.
부분들(117a, 117b)은 용접의 형성을 용이하게 하기 위해 형성될 수 있다. 예를 들어, 부분들(117a, 117b)은 인접한 인접 플레이트에 대한 X-접합선 또는 V-접합선을 형성하는 데 사용될 수 있다. 다른 용접 이음새 및 조인트도 고려될 수 있다.
도 1f는 플레이트(112b)의 평면도를 도시한 것이고, 단면선 G-G에 대한 플레이트(112b)의 단면이 도 1g에 도시되어 있다. 도 1h는 플레이트(112c)의 평면도를 도시한 것이고, 단면선 I-I에 대한 플레이트(112c)의 단면이 도 1i에 도시되어 있다. 플레이트(112b, 112c)는 플레이트(112a)와 유사하게 구성되어 있다. 플레이트(112b, 112c)는 플레이트 본체(113)가 다른 둘레 형상을 갖는다는 점에서 플레이트(112a)와 다르다. 플레이트(112b, 112c)는 또한 상이한 둘레 형상을 따르기 위해 보강재(118)의 상이한 배열을 가질 수 있다. 에지(116)는 상술한 바와 같이 부분(117, 117a 또는 117b)의 단부에 의해 정의될 수 있다.
다수의 플레이트가 함께 용접되어 저장구(100)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(112a)는 각 조인트(120)에서 다른 플레이트(112a) 또는 다른 형상을 갖는 플레이트(예컨대, 플레이트(112b, 112c))에 용접될 수 있다. 플레이트(112b, 112c)는 플레이트(112a)에 대해 전술한 바와 유사한 방식으로 다른 플레이트에 유사하게 용접될 수 있다.
일부 실시예에서, 플레이트(112a, 112b, 112c)의 에지(116)는 인접한 플레이트의 에지와 맞 닿는다(예를 들어, 접촉함).
일부 예들에서, 보강재(118)는 적도 플레이트가 이미 내부구 지지 구조물의 일부로서 보강재를 포함하기 때문에 적어도 부분적으로는 적도 코스(106)의 위 및 아래의 플레이트(예컨대, 플레이트(112a-c))에만 사용될 수 있다.
일부 측면들에서, 보강재(118) 및/또는 플레이트(112a-c)는 강철, 예를 들어 탄소강과 같은 하나 이상의 합금으로 형성된다. 알루미늄(및 알루미늄 합금)과 같은 다른 재료도 고려될 수 있다.
본 발명의 양상은, 그 중앙부의 두께가 증가하고 그 둘레의 두께가 감소된 플레이트 및 이를 사용하는 용기를 제공한다. 이러한 구성은 중앙 부분의 증가된 재료로 인해 증가된 지지력 및/또는 강성을 제공하는 동시에, 플레이트의 둘레에서 감소된 재료 두께로 인해 인접한 플레이트의 용접과 관련된 비용을 감소시킨다. 이 플레이트는 구형 저장 용기, 특히 약 5,500m3 이상과 같이 저장 용량이 증가한 용기의 공사 비용의 효율화를 용이하게 한다.
전술한 내용은 본 개시의 실시예에 관한 것이지만, 본 개시의 기본 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 추가 실시예가 고안될 수 있다.
102 상부 헤드
104 상부 힙 코스
106 적도 코스
108 하부 힙 코스
110 하부 헤드
112: 플레이트
113: 플레이트 본체
114 경사진 표면
115 중앙 부분
116 외부 에지(둘레)
117 부분
118: 보강재
120 경사진 조인트
122 용접부

Claims (20)

  1. 경사진 조인트를 포함하는 본체, 상기 본체는 상기 경사진 조인트의 두께가 상기 본체의 중앙 부분의 두께보다 적고, 상기 경사진 조인트는 인접한 플레이트의 대응하는 경사진 조인트에 용접되도록 구성되어 있는 저장 장치의 외부 용기용 플레이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사진 조인트는 본체의 전체 둘레에 걸쳐 배치되는 플레이트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 경사진 조인트의 두께는 본체의 중앙 부분 두께의 약 30 % 내지 약 70 %인 플레이트.
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 보강재가 경사진 조인트 내부의 본체에 결합되는 플레이트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 보강재는 두 개의 평행 보강재를 포함하는 플레이트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 보강재는 본체의 둘레에 부합되게 배열되는 플레이트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 경사진 조인트는 본체의 경사진 표면의 일부와 본체의 에지를 포함하는 플레이트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 경사진 표면의 일부와 경사진 표면은 다른 윤곽을 갖는 플레이트.
  9. 복수의 플레이트, 각각의 플레이트는,
    본체;
    본체에 형성된 경사진 표면;
    본체 상에 형성되고 경사진 표면의 일부를 포함하는 경사진 조인트를 포함하되, 상기 각각의 플레이트는 경사진 조인트에서 복수의 플레이트 중 적어도 하나의 다른 플레이트의 경사진 조인트에 용접되어 있는 저장 장치용 플레이트 배열.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경사진 표면이 상기 본체의 중앙 부분을 둘러싸고, 상기 중앙 부분은 상기 경사진 표면을 갖는 본체의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 플레이트 배열.
  11. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 보강재가 경사진 표면의 경계 내에 있는 중앙 부분에 결합되어 있는 플레이트 배열.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 플레이트 중 제1 플레이트의 증앙 부분에 결합된 하나 이상의 보강재가 복수의 플레이트 중 제2 플레이트에 접촉하지 않는 플레이트 배열.
  13. 제10항에 있어서, 적어도 하나의 보강재가 본체의 외부 에지에 의해 정의된 본체의 둘레 형상에 부합하는 형상으로 배열되는 플레이트 배열.
  14. 제10항에 있어서, 상기 경사진 조인트의 두께가 본체의 증앙 부분에서의 두께의 약 30% 내지 약 70%인 플레이트 배열.
  15. 제9항에 있어서, 상기 경사진 표면의 일부와 경사진 표면은 서로 다른 윤곽을 갖는 플레이트 배열.
  16. 열 진공 챔버를 형성하기 위한 구형 배열에서 복수의 플레이트를 포함하되
    각각의 플레이트는,
    중앙 부분과 해당 중앙 부분을 둘러싸는 경사진 부위를 포함하되, 상기 중앙 부분은 경사 부위 보다 두꺼운 두께를 갖는 본체;
    경사진 부위에 형성된 경사진 표면;
    본체 상에 형성되고 경사진 표면의 일부를 포함하는 경사진 조인트를 포함하되 상기 각각의 플레이트는 경사진 조인트에서 복수의 플레이트 중 적어도 하나의 다른 플레이트의 경사진 조인트에 용접되는 대규모의 극저온 저장 용기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 경사진 표면의 일부와 경사진 표면은 다른 윤곽을 갖는 용기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 보강재는 복수의 플레이트 중 제1 플레이트의 중앙 부분에 결합되고, 상기 하나 이상의 보강재는 복수의 플레이트 중 다른 플레이트에 접촉하지 않는 용기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 경사진 조인트의 두께는 본체의 중앙 부분 두께의 약 30 % 내지 약 70 %인 용기.
  20. 제16항에 있어서, 상기 용기의 적도 코스는 복수의 플레이트 중 하나의 플레이트를 포함하지 않고, 상기 적도 코스는 제 2 플레이트의 배열로부터 형성되는 용기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1161419A (en) * 1914-04-07 1915-11-23 Luther L Knox Method of welding.
US1599927A (en) * 1923-01-12 1926-09-14 Smith Corp A O Process of uniting thick metal plates by electric welding
US2386958A (en) 1942-01-08 1945-10-16 Pittsburgh Des Moines Company Spherical type insulated container for liquefied gases
US3945236A (en) 1974-10-03 1976-03-23 C-R-O Engineering Co., Inc. Formation of segments for containers and the like
US4181235A (en) * 1978-01-09 1980-01-01 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Liquefied natural gas tank construction
US5307979A (en) 1992-11-20 1994-05-03 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Apparatus for carrying out MIG welding on three-dimensional curved surface, and milling apparatus for automatically forming welding grooves
FI101946B (fi) 1994-07-01 1998-09-30 Kvaerner Masa Yards Oy Alumiinilevyjen hitsausmenetelmä ja menetelmällä valmistettu LNG-pallo tankki tai vastaava
JP2009540233A (ja) * 2006-06-05 2009-11-19 ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド 延長球形ｌｎｇ貯蔵タンク及びその製造方法
US8603375B2 (en) * 2007-06-05 2013-12-10 Chicago Bridge & Iron Company Method of constructing a storage tank for cryogenic liquids

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