KR20240039583A - 저장탱크 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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KR20240039583A
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최병기
허원석
오훈규
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에이치디현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크는, 액화가스를 저장하기 위한 수용부; 상기 수용부의 상부면과 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼; 및 상기 수용부의 하부면과 상기 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼;를 포함하며, 상기 상부 챔퍼가 상기 상부면과 형성하는 제1 각도와 상기 측벽면과 형성하는 제2 각도가 상이하며, 상기 하부 챔퍼가 상기 측벽면과 형성하는 제3 각도와 상기 하부면과 형성하는 제4 각도가 상이하게 마련될 수 있다.

Description

저장탱크 및 이를 포함하는 선박{Storage tank and ship having the same}
본 발명은 저장탱크 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
일반적으로 액화가스는 선박에 의해 수요처로 운송될 수 있으며, 다량의 액화가스를 운반하기 위하여 액화가스를 운반하는 선박은 화물창에 복수 개의 저장탱크를 포함할 수 있다.
저장탱크에 저장되는 액화가스는 선박의 움직임에 따라 같이 유동할 수 있는데, 액화가스가 유동하며 저장탱크의 내벽에 강한 충격을 주는 것을 슬로싱(Sloshing)이라 한다.
슬로싱은 선박의 움직임에 따라 저장탱크에 저장된 액화가스가 유동하여 저장탱크의 내벽에 충격을 가하며, 슬로싱의 하중 또는 충격 크기에 따라 저장탱크 또는 화물창에 균열, 파단 등의 물리적 손상을 발생시킬 수 있다는 문제점이 있으며, 선박 운항시 액화가스의 유동은 필수적으로 발생하여 슬로싱을 완전히 예방할 수 없으므로 슬로싱의 하중 또는 충격을 감소시키는 기술이 개발되고 있다.
종래에는 저장탱크의 내부에 공극이 마련된 슬로싱 저감판을 설치하여 슬로싱의 하중 또는 충격을 감소시키려 하였으나, 슬로싱 저감판 및 이를 지지하는 지지부가 저장탱크의 내부에 추가로 설치되어야 하며, 선박에 과도한 운동이 발생하는 경우 추가 설치된 슬로싱 저감판이 변형될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 저장탱크에 마련된 챔퍼의 각도를 변경하여 슬로싱 하중을 최소화할 수 있는 저장탱크 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저장탱크는, 액화가스를 저장하기 위한 수용부; 상기 수용부의 상부면과 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼; 및 상기 수용부의 하부면과 상기 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼;를 포함하며, 상기 상부 챔퍼가 상기 상부면과 형성하는 제1 각도와 상기 측벽면과 형성하는 제2 각도가 상이하며, 상기 하부 챔퍼가 상기 측벽면과 형성하는 제3 각도와 상기 하부면과 형성하는 제4 각도가 상이하게 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 측벽면에 대한 상기 제2 각도와 상기 제3 각도가 동일하게 마련되며, 상기 상부면에 대한 상기 제1 각도와 상기 하부면에 대한 상기 제4 각도가 동일하게 마련되나, 상기 상부 챔퍼와 상기 하부 챔퍼의 길이가 상이하여, 상기 수용부는, 높이의 이등분선에 대해 비대칭으로 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는, 상기 제1 각도 및 상기 제4 각도 보다 큰 각도로 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 수용부는 일정 부피로 마련되어, 상기 상부 챔퍼의 길이에 따라 상기 상부면의 길이가 결정되며, 상기 하부 챔퍼의 길이에 따라 상기 하부면의 길이가 결정될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 각도 및 상기 제4 각도는 120도의 각도를 마련되고, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 150도의 각도를 마련되어, 상기 제1 내지 제4 각도가 동일하게 마련되는 저장탱크보다 액화가스에 의한 슬로싱의 영향이 감소하여 설계 하중이 상대적으로 작게 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼는, 상기 수용부 너비의 이등분선에 대해 대칭으로 마련되어, 상기 수용부는 좌우 대칭으로 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 저장탱크는, 액화가스를 저장하기 위한 수용부의 상부면과 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼; 및 상기 수용부의 하부면과 상기 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼;가 마련되며, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼가 모두 A 각도를 갖는 저장탱크에 대해서, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼 중 어느 하나의 각도를 A 각도 보다 작게 변경하고 다른 하나의 각도를 A 각도 보다 크게 변경하여, 용적을 95 내지 105%로 확보하고, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼의 길이를 연장하여 최대 슬로싱 하중을 20% 이상 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 수용부는, 일정범위 내의 용적으로 마련되어, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼의 길이에 따라 상기 상부면 및 상기 하부면의 길이가 달라지며, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼의 길이와 상기 수용부에 작용하는 슬로싱 최대 하중은 반비례할 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼는, 각각 상기 상부면 및 상기 하부면과 120도의 각도로 마련되고, 상기 측벽면에 대해 150도의 각도로 마련될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저장탱크는, 복수 개의 저장탱크가 마련되는 선박에 있어서, 상기 저장탱크는, 상기 저장탱크의 상부면과 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼; 및 상기 저장탱크의 하부면과 상기 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼;를 포함하며, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼는, 각각 상기 상부면 및 상기 하부면에 대해 제1-1 각도로 마련되고 상기 측벽면에 대해 제1-2 각도로 마련되며, 상기 복수 개의 저장탱크 중 제1 저장탱크는, 상기 제1-1 각도와 상기 제1-2 각도가 상이한 각도로 마련되며, 상기 복수 개의 저장탱크 중 나머지 저장탱크는, 상기 제1 저장탱크와 같은 형태로 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 저장탱크는, 상기 제1-1 각도가 120도의 각도로 마련되고 상기 제1-2 각도가 150도의 각도로 마련되어, 상기 제1-1 각도 및 상기 제1-2 각도가 동일하게 마련되는 저장탱크보다 액화가스에 의한 슬로싱의 영향이 감소하여 설계 하중이 상대적으로 작게 마련될 수 있다.
본 발명은 상기 저장탱크를 포함하는 선박을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 저장탱크 및 이를 포함하는 선박은, 저장탱크의 챔퍼의 각도를 변경하여 슬로싱 하중을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
도 2는 종래의 제2 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
도 6은 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크와 본 발명의 제1 실시예에 따른 저장탱크의 비교도이다.
도 7은 저장탱크에서 챔퍼의 길이에 따른 최대 슬로싱 하중을 나타낸 도면이다.
도 8은 저장탱크에서 용적률에 따른 슬로싱 하중을 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징은 첨부된 도면들과 관련된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이며, 도 2는 종래의 제2 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
도 1 및 도 2에서 종래의 저장탱크(100a)는, 액화가스를 저장하기 위한 수용부(110)를 포함하며, 수용부(110)는 상부면(120), 하부면(130), 측벽면(140) 및 측벽면(140)에 대해 상방으로 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼(150)와 하방으로 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼(160)를 포함할 수 있다.
종래의 저장탱크(100a)에서 수용부(110)의 단면은 다각형으로 마련되며, 수용부(110)의 수직 이등분선을 기준으로 대칭으로 마련되어 양측에 각각 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)가 배치될 수 있다.
상부 챔퍼(150)와 하부 챔퍼(160)의 길이에 따라서 저장탱크의 형태는 달라질 수 있는데, 도 1과 같이 상부 챔퍼(150)가 하부 챔퍼(160)보다 길게 마련되는 경우 상부 챔퍼(150)와 연결된 상부면(120)의 길이가 하부면(130)의 길이보다 짧아질 수 있으며, 도 2와 같이 하부 챔퍼(160)가 상부 챔퍼(150)보다 길게 마련되는 경우 하부 챔퍼(160)와 연결된 하부면(130)의 길이가 상부면(120)의 길이보다 짧아질 수 있다.
상부 챔퍼(150)는 상부면(120)과 측벽면(140)에 대해 경사지게 마련되고 하부 챔퍼(160)는 하부면(130)과 측벽면(140)에 대해 경사지게 마련될 수 있는데, 상부 챔퍼(150)가 상부면(120)과 형성하는 각도는 제1 각도(θ1), 측벽면(140)과 형성하는 각도는 제2 각도(θ2)이며, 하부 챔퍼(160)가 측벽면(140)과 형성하는 각도는 제3 각도(θ3), 하부면(130)과 형성하는 각도는 제4 각도(θ4)로, 각각 양측에 2개의 각도를 형성할 수 있다.
저장탱크의 수용부(110)에서 상부 챔퍼(150)와 하부 챔퍼(160)가 이루는 각도는, 위에서부터 차례대로 제1 내지 제4 각도(θ)로 마련될 수 있다. 제1 내지 제4 각도(θ)는 각각 독립적으로 서로 상이한 값으로 마련될 수 있는데, 종래의 저장탱크(100a)에서는 제1 내지 제4 각도(θ)가 모두 같은 값으로 마련될 수 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100a)에서 제1 내지 제4 각도(θ)는 모두 A 각도로 마련이 되어, 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)가 상부면(120), 하부면(130) 및 측벽면(140)에 대하여 같은 각도로 마련이 될 수 있다.
종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100a)에서 제1 내지 제4 각도(θ)는 모두 같은 각도인 A 각도로 마련되는데, 일 예로 A 각도는 135도로 마련되어 도 1에서 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 양 끝단은 135도의 각도를 가지게 배치될 수 있다.
도 2는 종래의 제2 실시예에 따른 저장탱크(100a)로, 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100a)와 비교하여 챔퍼(160)의 길이가 길게 마련이 되어 수용부(110)가 하부로 길쭉하게 마련될 수 있다.
종래의 제2 실시예에 따른 저장탱크(100a)는 제1 내지 제4 각도(θ)에서 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 A 각도로 마련되고, 나머지 제3 각도(θ3) 및 제4 각도(θ4)는 제1 각도(θ1)의 A 각도와는 상이한 각도로 마련될 수 있다.
도 2에서, 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 A 각도로 마련되고, 제3 각도(θ3)는 B 각도, 제4 각도(θ4)는 C 각도로 마련되어 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100a)와 수용부(110)의 형태가 달라질 수 있다.
일 예로 A 각도는 135도, B 각도는 162도 및 C 각도는 105도로 마련되어, 제3 각도(θ3)는 제1 각도(θ1), 제2 각도(θ2) 및 제4 각도(θ4)보다 크게 마련되고, 제4 각도(θ4)는 제1 각도(θ1), 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)보다 작게 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 저장탱크(100b)는, 상부 챔퍼(150)가 상부면(120)과 형성하는 제1 각도(θ1), 측벽면(140)과 형성하는 제2 각도(θ2) 및 하부 챔퍼(160)가 측벽면(140)과 형성하는 제3각도, 하부면(130)과 형성하는 제4 각도(θ4)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100b)는, 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100a)를 바탕으로 제1 내지 제4 각도(θ)가 변경된 것으로 상부면(120), 하부면(130) 및 측벽면(140)에 대한 상부 챔퍼(150)와 하부 챔퍼(160)의 각도가 변경되어 도 1의 종래 저장탱크(100a)와 형태가 상이할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100b)는, 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100a)의 용적 대비 용적이 95 내지 105%으로 유사한 용적으로 마련되어, 용적은 유사하게 유지되면서 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 각도 변경을 통해서 슬로싱의 하중을 감소시킬 수 있다.
도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 도 1의 종래 저장탱크(100a) 대비 95 내지 105%의 용적으로 마련되어 일정범위 내로 용적이 유지되어, 제1 내지 제4 각도(θ)가 변경됨에 따라 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 길이의 길이가 달라질 수 있으며, 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 길이에 따라 상부면(120) 및 하부면(130)의 길이가 달라질 수 있다.
도 1의 종래 저장탱크(100a)는 제1 내지 제4 각도(θ)가 A 각도로 모두 동일하게 마련되었는데, 도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 상부 챔퍼(150)가 상부면(120)과 형성하는 제1 각도(θ1)와 측벽면(140)과 형성하는 제2 각도(θ2)가 상이하며, 하부 챔퍼(160)가 측벽면(140)과 형성하는 제3 각도(θ3)와 하부면(130)과 형성하는 제4 각도(θ4)가 상이하게 마련될 수 있다.
도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 상부 챔퍼(150)의 양 끝단에 형성되는 각도가 서로 상이하고, 하부 챔퍼(160)의 양 끝단에 형성되는 각도가 서로 상이하게 마련될 수 있으나, 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)가 측벽면(140)에 대해 형성하는 각도는 같게 마련될 수 있다.
상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)가 측벽면(140)에 대해 형성되는 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)는 서로 동일하게 마련되고, 상부 챔퍼(150)가 상부면(120)에 대해 형성하는 제1 각도(θ1) 및 하부 챔퍼(160)가 하부면(130)에 대해 형성하는 제4 각도(θ4)가 서로 동일하게 마련되어, 측벽면(140)에 대하여 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)는 동일한 각도로 연장되며, 각각 상부면(120) 및 하부면(130)과 동일한 각도를 형성될 수 있다.
도 3에서 상부 챔퍼(150)와 하부 챔퍼(160)의 길이는 상이하게 마련되어, 수용부(110)는 높이 이등분선에 대해서는 비대칭으로 마련이 되지만 수용부(110)의 너비의 이등분선에 대해서는 대칭으로 마련되어, 수용부(110)는 좌우 대칭으로 마련될 수 있다.
도 3에서 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)는 서로 동일하게 마련되고, 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4)는 서로 동일하게 마련되며 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)와는 다른 각도로 마련되어, 도 1의 종래의 저장탱크(100a)와는 제1 내지 제4 각도(θ)가 상이할 수 있다.
제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3), 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4)는 서로 동일한 각도로 마련되는데, 어느 하나의 각도를 A 각도 보다 작게 변경하고 다른 하나의 각도를 A 각도 보다 크게 변경하여, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)에서 제1 내지 제4 각도(θ)는 A 각도와 상이한 각도를 가질 수 있다.
측벽면(140)에 대한 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)는, 상부면(120) 및 하부면(130)에 대한 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4) 보다 큰 각도로 마련될 수 있으며, 구체적으로 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)는 150도의 각도로 마련되고 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4)는 120도의 각도로 마련될 수 있다.
도 1의 종래 저장탱크(100a)는 제1 내지 제4 각도(θ)가 모두 A 각도로 마련이 되며 A 각도는 135도가 될 수 있었는데, 도 3에서 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 제1 각도(θ1)는 120도, 제2 각도(θ2)는 150도, 제3 각도(θ3)는 150도 및 제4 각도(θ4)는 120도로 마련이 되어, 종래 저장탱크(100a)와 비교하여 각도의 총합은 같으나 각도의 분배가 다를 수 있다.
본 발명에 따른 저장탱크(100b)는, 일정범위 내의 용적을 가지는 수용부(110)에서 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 각도 및 길이를 변경하여 슬로싱 하중을 감소시킬 수 있는데, 수용부(110) 내에 슬로싱 저감판 등의 추가 배치없이 종래의 저장탱크(100a)에서 구조의 변경을 통해서 종래의 저장탱크(100a) 대비 최대 슬로싱 하중을 20% 이상 감소시킬 수 있다. 자세한 내용은 도 8에서 설명한다.
도 4에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 저장탱크(100b)는, 도 3과 마찬가지로 종래의 제2 실시예에 따른 저장탱크(100a)를 바탕으로 제1 내지 제4 각도(θ)가 변경되어 저장탱크의 형태가 상이할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 저장탱크(100b)는, 종래의 제2 실시예에 따른 저장탱크(100a)의 용적 대비 용적이 95 내지 105%으로 유사한 용적으로 마련되어, 용적은 유사하게 유지되면서 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 각도 변경을 통해서 슬로싱의 하중을 감소시킬 수 있다.
도 4의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 도 2의 종래 저장탱크(100a) 대비 95 내지 105%의 용적으로 마련되어 일정범위 내로 용적이 유지되어, 제1 내지 제4 각도(θ)가 변경됨에 따라 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 길이의 길이가 달라질 수 있으며, 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 길이에 따라 상부면(120) 및 하부면(130)의 길이가 달라질 수 있다.
도 2의 종래 저장탱크(100a)는 제1 각도(θ1)가 A 각도, 제2 각도(θ2)가 A 각도, 제3 각도(θ3)가 B 각도 및 제4 각도(θ4)가 C 각도로 마련되어, 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)만 동일하고 제3 각도(θ3) 및 제4 각도(θ4)는 A 각도와 상이한 각도로 마련되어, 도 1의 종래 저장탱크(100a)와 다른 각도의 배치를 가질 수 있었다.
반면, 도 4의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b) 대비 하부 챔퍼(160)의 길이가 길게 마련되어 수용부(110)가 아래로 돌출된 형태로 마련되어 수용부(110)의 형태가 상이하지만, 도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)의 제1 내지 제4 각도(θ)와 같은 각도로 마련될 수 있다.
도 4의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는, 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)는 서로 동일하게 마련되고, 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4)는 서로 동일하게 마련되며 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)와는 다른 각도로 마련되어, 도 2의 종래의 저장탱크(100a)와는 제1 내지 제4 각도(θ)가 상이할 수 있다.
측벽면(140)에 대한 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)는, 상부면(120) 및 하부면(130)에 대한 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4) 보다 큰 각도로 마련될 수 있으며, 구체적으로 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)는 150도의 각도로 마련되고 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4)는 120도의 각도로 마련될 수 있어, 도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)의 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)와 동일한 각도 배치를 가질 수 있다.
도 4의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는, 도 2의 종래 저장탱크(100a)와 비교하여 수용부(110)의 전체적인 형태는 유사하지만 제1 내지 제4 각도(θ)인 상부 챔퍼(150)와 하부 챔퍼(160)의 양 끝단의 각도가 상이하게 마련되며, 수용부(110) 내에 슬로싱 저감판 등의 추가 배치없이 종래의 저장탱크(100a)에서 구조의 변경을 통해서 종래의 저장탱크(100a) 대비 최대 슬로싱 하중을 20% 이상 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 저장탱크의 단면도이다.
도 5의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는, 도 1의 종래 저장탱크(100a) 및 도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)와 유사한 형태로 마련되나, 수용부(110)에서 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)가 벽면에 대해 이루는 각도가 달라질 수 있다.
도 5에서, 상부 챔퍼(150)는 저장탱크(100b)의 상부면(120)과 측벽면(140) 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되며, 하부 챔퍼(160)는 저장탱크(100b)의 하부면(130)과 측벽면(140) 사이에 일정한 경사를 갖게 마련될 수 있다.
상부 챔퍼(150)가 상부면(120)과 형성하는 각도는 제1-1 각도(θ1-1)로 마련되고 측벽면(140)에 대해 형성하는 각도는 제1-2 각도(θ1-2)로 마련되며, 하부 챔퍼(160)가 하부면(130)과 형성하는 각도 또한 제1-1 각도(θ1-1)로 마련되고 측벽면(140)에 대해 형성하는 각도는 제1-2 각도(θ1-2)로 마련되어, 측벽면(140)을 기준으로 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)가 같은 각도로 형성될 수 있다.
도 5에서 제1-1 각도(θ1-1)는 제1-2 각도(θ1-2)와 상이하게 마련이 되어, 상부 챔퍼(150)와 하부 챔퍼(160)가 형성하는 각도가 모두 A 각도로 동일하게 마련되는 도 1의 종래 저장탱크(100a)와는 상이하며, 도 5의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 선박에 마련되는 복수 개의 저장탱크 중 제1 저장탱크에 대한 단면일 수 있다.
복수 개의 저장탱크 중 제1 저장탱크를 제외한 나머지 저장탱크는, 제1 저장탱크와 같은 형태로 마련이 될 수 있으며, 적어도 제2 내지 제4 저장탱크는 제1 저장탱크와 같은 형태로 마련되어 제1-1 각도(θ1-1) 및 제1-2 각도(θ1-2)를 포함할 수 있다.
도 5의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)에서, 제1-1 각도(θ1-1)는 120도의 각도로 마련되며 제1-2 각도(θ1-2)는 150도의 각도로 마련되어, 제1-1 각도(θ1-1)에 해당하는 각도와 제1-2 각도(θ1-2)에 해당하는 각도가 동일하게 마련되는 종래의 저장탱크(100a)보다 액화가스에 의한 슬로싱의 영향이 감소하여 설계 하중이 상대적으로 작게 마련될 수 있다.
도 6은 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크와 본 발명의 제1 실시예에 따른 저장탱크의 비교도이다.
도 1에 도시된 종래의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100a) 및 도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 저장탱크(100b)를 겹치게 배치한 것으로, 전체적인 수용부(110)의 형태는 다각형으로 유사하지만 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 각도 및 길이가 상이할 수 있다.
도 1의 종래 저장탱크(100a)는 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)가 이루는 각도가 모두 A 각도로 동일하게 마련되며, 도 3의 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 제1 내지 제4 각도(θ)에서 제1 각도(θ1) 및 제4 각도(θ4)가 동일하게 마련되고, 제2 각도(θ2) 및 제3 각도(θ3)가 동일하게 마련되어, 각도의 차이가 발생할 수 있다.
도 6에서 상부면(120)은 동일한 길이로 마련되나, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)에서 상부면(120)에 대한 상부 챔퍼(150)의 제1 각도(θ1)가 상대적으로 작게 마련됨에 따라 상부 챔퍼(150)가 상부면(120)에 대해 내측으로 배치되며 상부 챔퍼(150)의 길이가 상대적으로 길게 마련될 수 있다.
도 6에서 하부면(130)은 본 발명에 따른 저장탱크(100b)가 길게 마련되며 하부 챔퍼(160)의 제4 각도(θ4)가 상대적으로 작게 마련됨에 따라, 종래의 저장탱크(100a)의 하부 챔퍼(160)와 서로 교차할 수 있다.
본 발명에 따른 저장탱크(100b)와 종래의 저장탱크(100a)의 용적을 비교해보면, 하부면(130) 부근에서는 본 발명에 따른 저장탱크(100b)의 용적이 크게 마련되나 측벽면(140)과 하부 챔퍼(160)가 연결되는 부근에서는 종래의 저장탱크(100a)의 용적이 크게 마련되어, 측벽면(140) 기준으로 하단에서는 본 발명에 따른 저장탱크(100b)와 종래의 저장탱크(100a)의 용적은 비슷할 수 있다.
상부면(120)의 근처에서는 본 발명에 따른 저장탱크(100b)의 제1 각도(θ1)가 크게 마련되고 측벽면(140)이 동일한 위치에 마련되어, 상부 챔퍼(150)에서 종래의 저장탱크(100a)의 용적이 더 크게 마련되어, 전체적으로 종래의 저장탱크(100a)의 용적이 크게 마련될 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 종래의 저장탱크(100a)의 용적 대비 95 내지 105%의 용적을 가질 수 있으므로, 일정범위 내에서 종래의 저장탱크(100a)의 용적보다 큰 용적으로 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 종래의 저장탱크(100a)와 용적은 유사하나, 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 배치 조절을 통해서 슬로싱의 영향을 20% 이상 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 저장탱크의 최대 설계 하중을 작게 설계할 수 있다.
도 7은 저장탱크에서 챔퍼의 길이에 따른 최대 슬로싱 하중을 나타낸 도면이며, 도 8은 저장탱크에서 용적률에 따른 슬로싱 하중을 나타낸 도면이다.
도 7에서 x축은 챔퍼의 길이에 대한 것이고 y축은 최대 슬로싱 하중에 대한 것으로, 챔퍼의 길이 및 이에 따라 저장탱크에 작용하는 최대 슬로싱 하중의 상관관계를 알 수 있다.
챔퍼의 길이는 단위 길이와 여러 개의 피치로 정의될 수 있어, 챔퍼의 길이는 피치의 개수에 비례할 수 있다. 도 7에서 x축에 관한 값인 챔퍼의 길이는 피치의 개수로 표현이 되어, 피치의 개수가 많아질수록 챔퍼의 길이가 길어질 수 있다.
본 발명에 따른 저장탱크(100b) 및 종래의 저장탱크(100a)는 모두 챔퍼의 길이에 따라서 최대 슬로싱 하중이 감소하는 경향을 가지고 있어, 챔퍼의 길이 및 이에 따라 저장탱크에 작용하는 최대 슬로싱 하중은 반비례할 수 있다.
본 발명에 따른 저장탱크(100b) 및 종래의 저장탱크(100a)의 최대 슬로싱 하중이 대략 120kPa로 동일한 지점에서 각 챔퍼의 피치 개수가 7 내지 8개로 마련될 수 있다.
최대 슬로싱 하중이 대략 120kPa로 동일한 지점에서 각각의 경향을 살펴보면, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 챔퍼의 피치 개수가 12개일 때 최대 슬로싱 하중이 대략 78kPa로 마련되며, 종래의 저장탱크(100a)는 챔퍼의 피치 개수가 12개일 때 최대 슬로싱 하중이 대략 95kPa로 마련되어, 챔퍼의 길이가 길어질수록 본 발명에 따른 저장탱크(100b)에서 최대 슬로싱 하중이 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다.
도 7의 종래의 저장탱크(100a)는 챔퍼의 피치 개수가 20개를 넘어가더라도 최대 슬로싱 하중이 대략 78kPa에 도달하지 못하여, 전체적으로 본 발명에 따른 저장탱크(100b)보다 큰 최대 슬로싱 하중을 가지게 되며 이에 따라 저장탱크의 최대 설계 하중을 크게 설계할 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 종래의 저장탱크(100a) 대비 95 내지 105%의 용적으로 마련되어 유사한 용적을 가지나, 챔퍼의 각도 및 길이 변경을 통해 저장탱크에 작용하는 최대 슬로싱 하중을 감소시킬 수 있어, 추가적인 구조물의 설치가 필요하지 않아 효율적으로 저장탱크의 설계 압력을 낮출 수 있다.
도 8은 저장탱크에서 액화가스의 용적률에 따른 슬로싱 하중을 나타낸 것으로, 종래의 저장탱크(100a)는 너비가 넓게 마련되는 유형과 도 1과 같은 유형에 대한 값이 도시되어 있으며, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 도 3과 같은 유형에 대한 값이 도시되어 있다.
종래의 저장탱크(100a) 중 너비가 넓게 마련되는 유형은, 슬로싱 하중의 변동이 크게 마련되며 용적률이 40%일 때 최대 슬로싱 하중인 135kPa가 작용하며, 용적률이 70%일 때 최저 슬로싱 하중인 55kPa가 작용할 수 있다.
종래의 저장탱크(100a) 중 도 1과 같은 유형은, 용적률이 30%일 때 최대 슬로싱 하중인 95kPa가 작용하며, 용적률이 90%일 때 최저 슬로싱 하중인 대략 38kPa가 작용할 수 있어 너비가 넓게 마련되는 유형보다 안정적일 수 있어 상대적으로 저장탱크의 설계 압력이 낮게 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 도 3과 같은 형태를 가지며, 용적률이 30%일 때 최대 슬로싱 하중인 75kPa가 작용하며, 용적률이 90%일 때 최저 슬로싱 하중인 대략 28kPa가 작용할 수 있어 2가지 유형의 종래의 저장탱크(100a)보다 슬로싱 하중이 작게 작용할 수 있다.
종래의 저장탱크(100a) 중 도 1과 같은 유형과 본 발명에 따른 저장탱크(100b)를 비교하면, 용적률이 30%일 때 최대 슬로싱 하중이 작용하고, 용적률이 90%일 때 최저 슬로싱 하중이 작용하여 용적률에 따른 저장탱크의 전체적인 슬로싱 하중의 경향이 유사하다.
최대 슬로싱 하중이 작용하는 용적률 30%를 비교하면, 종래의 저장탱크(100a)는 95kPa의 슬로싱 하중이 작용하고 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 75kPa가 작용하여, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)는 종래의 저장탱크(100a) 대비 최대 슬로싱 하중을 20% 이상 감소시킬 수 있다.
용적률에 따른 슬로싱 하중을 비교하면, 용적률 60% 구간을 제외하고는 본 발명에 따른 저장탱크(100b)의 슬로싱 하중이 종래의 저장탱크(100a)의 슬로싱 하중보다 작게 마련되어, 상부 챔퍼(150) 및 하부 챔퍼(160)의 설계에 의한 슬로싱 저감의 효과를 확인할 수 있다.
일반적으로 저장탱크에는 최대 98%의 액화가스를 적재할 수 있으며 액화가스 운반 선박에는 복수 개의 저장탱크가 마련될 수 있는데, 복수 개의 저장탱크에서 용적률이 70%이하로 떨어지지 않도록 하여 종래의 저장탱크(100a)보다 작은 슬로싱 하중을 받도록 할 수 있다.
또한, 용적률 제한 없이 사용되는 저장탱크인 연료탱크의 경우, 본 발명에 따른 저장탱크(100b)의 형태로 마련된다면 종래의 저장탱크(100a)의 형태보다 최대 슬로싱 하중이 작게 받도록 할 수 있다.
본 발명은 상기 저장탱크(100b)를 포함하는 선박을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예들로 한정되지 않으며, 상기 실시예 중 일부와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예들을 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100a: 종래의 저장탱크 100b: 본 발명에 따른 저장탱크
110: 수용부 120: 상부면
130: 하부면 140: 측벽면
150: 상부 챔퍼 160: 하부 챔퍼
θ1: 제1 각도 θ2: 제2 각도
θ3: 제3 각도 θ4: 제4 각도
θ1-1: 제1-1 각도 θ1-2: 제1-2 각도

Claims (12)

  1. 액화가스를 저장하기 위한 수용부;
    상기 수용부의 상부면과 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼; 및
    상기 수용부의 하부면과 상기 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼;를 포함하며,
    상기 상부 챔퍼가 상기 상부면과 형성하는 제1 각도와 상기 측벽면과 형성하는 제2 각도가 상이하며,
    상기 하부 챔퍼가 상기 측벽면과 형성하는 제3 각도와 상기 하부면과 형성하는 제4 각도가 상이하게 마련되는, 저장탱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측벽면에 대한 상기 제2 각도와 상기 제3 각도가 동일하게 마련되며,
    상기 상부면에 대한 상기 제1 각도와 상기 하부면에 대한 상기 제4 각도가 동일하게 마련되나, 상기 상부 챔퍼와 상기 하부 챔퍼의 길이가 상이하여,
    상기 수용부는,
    높이의 이등분선에 대해 비대칭으로 마련되는, 저장탱크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는,
    상기 제1 각도 및 상기 제4 각도 보다 큰 각도로 마련되는, 저장탱크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수용부는 일정 부피로 마련되어,
    상기 상부 챔퍼의 길이에 따라 상기 상부면의 길이가 결정되며,
    상기 하부 챔퍼의 길이에 따라 상기 하부면의 길이가 결정되는, 저장탱크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 각도 및 상기 제4 각도는 120도의 각도를 마련되고,
    상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 150도의 각도를 마련되어,
    상기 제1 내지 제4 각도가 동일하게 마련되는 저장탱크보다 액화가스에 의한 슬로싱의 영향이 감소하여 설계 하중이 상대적으로 작게 마련되는, 저장탱크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼는,
    상기 수용부 너비의 이등분선에 대해 대칭으로 마련되어,
    상기 수용부는 좌우 대칭으로 마련되는, 저장탱크.
  7. 액화가스를 저장하기 위한 수용부의 상부면과 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼; 및 상기 수용부의 하부면과 상기 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼;가 마련되며, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼가 모두 A 각도를 갖는 저장탱크에 대해서,
    상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼 중 어느 하나의 각도를 A 각도 보다 작게 변경하고 다른 하나의 각도를 A 각도 보다 크게 변경하여, 용적을 95 내지 105%로 확보하고, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼의 길이를 연장하여 최대 슬로싱 하중을 20% 이상 감소시키는, 저장탱크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수용부는,
    일정범위 내의 용적으로 마련되어, 상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼의 길이에 따라 상기 상부면 및 상기 하부면의 길이가 달라지며,
    상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼의 길이와 상기 수용부에 작용하는 슬로싱 최대 하중은 반비례하는, 저장탱크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼는,
    각각 상기 상부면 및 상기 하부면과 120도의 각도로 마련되고, 상기 측벽면에 대해 150도의 각도로 마련되는, 저장탱크.
  10. 복수 개의 저장탱크가 마련되는 선박에 있어서,
    상기 저장탱크는,
    상기 저장탱크의 상부면과 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 상부 챔퍼; 및
    상기 저장탱크의 하부면과 상기 측벽면 사이에 일정한 경사를 갖게 마련되는 하부 챔퍼;를 포함하며,
    상기 상부 챔퍼 및 상기 하부 챔퍼는,
    각각 상기 상부면 및 상기 하부면에 대해 제1-1 각도로 마련되고 상기 측벽면에 대해 제1-2 각도로 마련되며,
    상기 복수 개의 저장탱크 중 제1 저장탱크는,
    상기 제1-1 각도와 상기 제1-2 각도가 상이한 각도로 마련되며,
    상기 복수 개의 저장탱크 중 나머지 저장탱크는,
    상기 제1 저장탱크와 같은 형태로 마련되는, 선박.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 저장탱크는,
    상기 제1-1 각도가 120도의 각도로 마련되고 상기 제1-2 각도가 150도의 각도로 마련되어,
    상기 제1-1 각도 및 상기 제1-2 각도가 동일하게 마련되는 저장탱크보다 액화가스에 의한 슬로싱의 영향이 감소하여 설계 하중이 상대적으로 작게 마련되는, 선박.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 저장탱크를 포함하는 선박.
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