KR830000952B1 - 액화 천연깨스류 저장용 구형 탱크의 조립방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액화 천연깨스류 저장용 구형 탱크의 조립방법

제 1 도는 각종 요소를 사용하여 구형 탱크를 구성하는 개략적 공정도.

제 2 도는 표준 구형 탱크의 하반구형(下半球型)의 구성을 예시하는 사변형의 판상요소의 평면배열을 예시한 도면.

제 2 (a) 도는 제 2 도에 예시한 동일 치수의 판상요소로 된 구형 탱크의 반구형의 가로방향의 만곡부분의 평면배열을 예시한 도면.

제 3 도는 교각으로 구성된 하부극관(極冠)에 함입되는 탱크의 하반구형 조립부분을 고착시키는 부분을 예시한 개략적 사시도.

제 4 도는 제 1 도와 제 3 도에 예시한 하반구형 조립고착부분에 대한 중심원주상 벨트부분의 위치를 예시한 개략적 사시도.

제 4 (a) 도는 제 4 도의 외접원 4 (a)내에서 취한 단면도.

제 5 도는 하반구에 부착시킨 중심원주상벨트, 부속주연(周緣) 및 상반구의 고착위치의 하반구 조립부분을 예시한 개략적 사시도.

제 5 (a) 도는 제 5 도의 외접원 5 (a) 내에서 취한 구형 탱크용 중심원주상 링의 개략적 확대 사시도.

제 6 도는 제 1 도와 제 5 도에 예시한 구형조립부위를 예시한 개략적 사시도.

제 7 (a) 도는 대칭형의 삼각형 부분으로 구성시킨 6각형으로 된 구형탱크의 상반구와 하반구의 구성을 예시한 도면.

제 7 도는 제 7 (a) 도의 선 7-7을 따라 취한 도면.

제 7 (b) 도는 제 7 도와 제 7 (a) 도의 구형을 구성시킴에 있어서 판상요소를 용접하여 고착시킨 용접 결합부분을 예시한 도면.

제 8 (a) 도는 금속판을 사용하여 8각형으로 개조한 구형탱크를 예시한 도면.

제 8 도는 제 8 (a) 도의 선8-8을 따라 취한 도면.

제 8 (b) 도는 제 8 도와 제 8 (a) 도의 구형을 구성시킴에 있어서 판상요소를 용접하여 고착시킨 용접 결합부분을 예시한 도면.

제 9 도는 끝자락이 달린(skirted)배모양의 탱크와 호이스트(hoist)장치를 예시한 사시도.

제10도는 제 9 도의 선 10-10을 따라 취한 확대 단면도.

본 발명은 액화 또는 압축깨스를 대용량으로 저장하거나 수송하는데 사용되는 액화천연깨스류 저장용 구형탱크에 관한 것으로서 특히 액체 또는 압축깨스 저장용 금속제의 구형탱크를 조립하는 것에 관한 것인데 금속조각의 손실을 최소한으로 줄일 수 있고 용접량을 감소시킬 수 있다.

세계적인 천연깨스 에너지의 수요와 더불어 이 깨스를 액화 천연깨스로 만들어 한 장소에서 다른 장소로 이동시키거나 저장할 수 있는 경제적이며 효율적인 장치의 필요성이 점차 대두되고 있다. 액체상태에서 저장 및 수송을 함에 있어서 일반적으로 천연깨스를 비교적 대형 탱크에 넣어 대기압에 가까운 압력하에 약-260℉의 온도에서 유지시킨다. 이 깨스를 필요에 따라 수송하기도 하며 또한 예외적으로 중금속판의 구조를 한 탱크중에 수용하는데, 특히 고가의 알루미늄 합금 또는 스테인레스와 닉켈 합금강으로 이들 탱크를 제작하고 있다.

예를들자면 탱크크기와 용량에 따라, 사용되는 알루미늄판의 두께를 탱크의 중심원주상 벨트부분과 극관부분에 대해서는 2인치 정도의 두께로 할때도 있고 극관부분과 중심원주상 벨트부분 사이에 위치한 탱크 부분에 대해서는 1인치 이하로 할때도 있다. 전술한 바에서 분명한 사실로서는 탱크의 각 구조부분을 결합시키는데 사용되는 용접길이와 탱크구조부분에 사용되는 금속의 소요량을 상당히 절약할 수 있게되므로 탱크 조립에 소요되는 총투자 경비의 절감을 기할 수 있는 것이다.

구형의 액화 천연깨스 팅크를 포함하여 액화 천연깨스 탱크를 조립할 때 개재되는 여러가지 문제점과이들 탱크에서 나타나는 상대적인 장점에 대해서는 윌리암 듀바리 토마스 등에 의한 액화천연깨스 캐리어기술현황이라는 표제로 조선기사 및 해상공학자회지 11-12, 1971에 게재된 연구 결과에서 상당히 구체적으로 나타나고 있다.

피태키스 벨리오티스가 상기회지 10-12, 1977에 알미늄 액화천연깨스 구형용기의 일관생산 해결책이라는 표제로 게재한 논문에서 수송선내에 구형 액화천연깨스 탱크를 조립설치할 때 제기되는 특수 문제점을 해결코자 현재 제너랄 다이나믹사가 채택하여 사용하고 있는 제조기술을 언급하고 있는데 이는 원양항해 수송선박에 이들 탱크를 설치함에 이어서 곡선형의 주연(周緣)을 한판(板)을 사용하여 장축(長軸)을 구형 탱크의 경선(經線) 또는 수직선을 따라 연장하는 방향으로 구형탱크의 반구(半球)부분을 형성시키는 것이다. 판을 경선방형으로 배치하고 또한 구형의 중심원주상 가까이에 있는 부분의 두께를 두껍게 하며 극관 부분과 중심원주부분 사이에 있는 부분의 두께를 약간 얇게 형성하여 주기 때문에, 각 금속판의 두께는 대체적으로 점차줄어들며 가장 두꺼운 금속판 부분을 중심원주에 가장 가깝게 인접한 부분에 형성시킨다. 전술한 바와같이 금속판을 배향(配向)시키고 각 부분의 두께를 미세하게 불균일하게 형성시켜 주면 구형 탱크를 순차적으로 수직배열식으로 조립할때 소요되는 금속판 요소를 절단 및 다듬질할때 나오는 금속조각의 양을 상당히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 현장용접시 소요되는 경비도 절감된다. 경비절감을 기하기 위한 방편으로서 예를들어 1975.11.25자 허여된 미국 특허 제3,921,555호에서는 액화천연깨스 구형탱크 제작시 작업공정과 각 금속판의 접합을 체계화시키고 있지만, 구형탱크의 반구부분을 조립할때 사용한 금속판 요소를 배열함에 있어서 아직도 일반적으로 길이가 긴 주연부를 경선 또는 수직구형선을 따라 배치하고 있다.

그래서 이러한 계통에서는 과다한 용접량과 각 금속판요소를 복합적으로 구성하고 다듬질을 철저히 하는 것이 필요하다.

금속조각 발생량을 줄이는 다른 방안으로서 확대 입방체 방법 예를들자면 구형절편(切片)을 사용하여 조립하므로써 전체적으로 정사각형의 배열이 되도록 하는 방법을 사용하여 구형으로 생산하는 것이 있다. 이러한 확대입방체 방법은 직경이 30피이트 이하인 소형의 구형탱크를 제작하는데 어느 정도의 성공을 보고 있지만 대형의 구형탱크를 조립하는데는 적절한 방법이 아니다. 따라서 본 발명은 이러한 대형 구조를 가진 탱크를 조립하는데 관한 것으로서 경제적인 불합리성을 타개함과 동시에 이러한 탱크를 조립할 때 소요되는 극대형의 정사각형 금속판을 제작하는데 개재되는 난점도 해결한 것이다.

본 발명은 금속판요소를 사용하여 구형의 액화천연깨스 탱크를 조립하는 방법을 개량한 것으로서 탱크 조립시 개량된 방법으로 대다수의 금속판요소를 일정한 배열 방식으로 선택적으로 배열시키고 또한 이 방법에 의해 탱크를 제작하는 것이다. 특히 본 발명은 곡선형의 주연부를 형성하고 길이도 다양하나 만곡된 장축의 중점에서 측정할 때와 동일한 칫수의 만곡된 단축을 갖게되는 활모양이고 기다란 사변형의 판요소로부터 구형 천연 액화 깨스 탱크의 주요부분이나 반구부분을 조립하는 것이다. 이러한 만곡된 폭의 칫수는 본 발명의 한가지 특징인데 평판상 또는 압연상등의 형태로 된 금속판요소의 폭에 거의 근사한 것으로 하기 때문에 경비절감을 기할 수 있다.

구형으로 조립하기전에 여러가지 길이를 가진 사변형의 금속판요소를 사전성형한 것을 일차적으로 배열한 후 동일한 배열위치와 칫수를 가진 구형의 삼각부채꼴 요소 각각에다 영구히 고착시킨다. 주어진 부채끝의 금속판요소를 각각의 상대적인 위치에서 배열하여 탱크를 완성시키는데 이때 부채꼴 금속판 요소의 장축 중점은 모두가 각각 의금속판 요소 상호간에 대하여 평행하도록 자리잠게하고 또한 탱크의 중심원주에 평행하도록 자리잡게 한다.

구형탱크가 완성되면 삼각부채꼴은 구형의 중심원주의 반대편에 있는 각각의 요소에 대하여 측지학(測地學)적으로 선택적인 위치에 존재하게 되며 혹은 사용될 때는 곡선형의 금속판 요소로된 중심 원주상벨트의 각반대편에 대하여 이러한 위치에 존재하게 된다. 이러한 배열을함에 있어서 각 부채꼴판의 장주연부(長周緣部) 또는 측주연부(側周緣部)는 위도상(緯度上)으로 구(球)의 중심원주에 평행하게 위치하게 되며 또한 여러가지 삼각부채꼴의 금속판요소의 곡선형의 측주연부 및 말단주연부(末端周緣部)중의 어떤 것은 중심원주상의 벨트와 각 부채꼴을 구성하는 금속판요소에 의하여 형성된 구형의 표면을 따라 투사되어 생기는 교차원(交叉圓)의 공통원호를 따라 일렬로 배치되는 것도 있다.

구형탱크를 조립할 때에 특수하게 설계한 곡선형의 극관요소를 사용하며, 탱크의 중심원주상 벨트 조립시에 특별한 구조로 만곡시킨 금속판요소를 사용함에 있어서 이들 벨트요소를 곡선의 사변형금속판 요소로서 구성하며 만곡 장축중점에서 측정한 만곡단축폭이 각종 삼각부채꼴의 금속판요소와 동일하도록 한다. 원양 항해 선박에 구형의 액화천연 탱크를 조립 설치할 경우에 있어서 특수배열된 중심원주상링을 이 중심 원주상벨트 중에 포함하여 조립할 수도 있다. 이 링은 활모양의 절운으로 만드는데 이것이 결합되는 탱크의 크기와 같은 기타 요소와 절편의 치수에 따라 달라지는데, 인접한 원주상 벨트 구성 금속판요소의 극한치수의 변화를 필요로 할 때도 있고 그렇지 않을 때도 있다.

중심원주상 벨트가 없는 단순한 지상저장용 구형탱크를 조립함에 있어서 여러가지 부품 조립공정 및 기술등을 본 발명의 방법에 따라 실시하는데, 특히 본 발명은 중심원주상 벨트와 링을 사용하여 선박용 탱크를 조립하는 방법에 대해서도 적용된다. 중심원주상 벨트와 링구성요소는 한가지 작업으로 조립을 할수 있는데, 여러가지 극관을 따라 형성되는 상부 및 하부 반구에 소요되는 삼각부채꼴 요소를 조립할 때는기타 분리된조립 방법을 채택한다. 완성된 탱크 반구부분, 중심원주상 벨트 및 외부 중심원주상 벨트 끝자락을 사용하여 수송선에 최종적인 구형탱크를 조립하여 고착시킨다.

특히 전술한 바와같은 방식으로 주요 반구형 절편을 포함하는 구형탱크의 각 요소를 특수조립하면 복합적인 이점을 얻을 수 있다. 이들 이점 가운데는 금속조각의 손실을 괄목할만큼 감소시킬 수 있는 이점도 있고 먼지, 바람 및 습기 등과 단절된 보호환경하에서 각 요소를 용접할 수도 있으며, 용접 길이를 실질적으로 감소시킴에 따른 경비 절감도 될뿐만 아니라 용접 진행작업당 사용되는 용가재(熔加材)의 첨가량에 의하여 수직용접량도 현저하게 감소시킬 수 있으므로 이에 따라 용접작업당 소요되는 시간당 용접인력의 감소는 물론 경비절감을 할 수 있고, 또한 용접길이가 작아지므로 용접수축으로 인한 구(球)의 변형문제도 해결할 수 있다는 등의 이점이 있다.

본 발명의 또 다른 특징으로서는 구형요소의 두께를 훨씬 효과적으로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인한 탱크조립 경비절감도 할 수 있다는 것이다. 전술한 바와같이 구형탱크의 구성요소의 두께는 중심원주상 벨트와 극관사이에 설치된 금속판요소보다 두꺼운 두께를 가지며, 이들 벨트와 극관을 형성하는 금속판요소로 된 구형탱크의 특정 위치에 따라 각각 달라진다. 다른 요소 가운데서도 중간 금속판 요소가 두께 변화가 있는 극관요소에 대한 중심원주로서 사용되기 때문에 종래에는 길이를 따라 두께가 균일하지 못한 중간 금속판을 사용하는 것이 관례이었다. 그러나 이러한 금속판의 두께가 두꺼운 부분에서 중심원주쪽으로 가까이 갈수록 두께가 얇아지는데 이것은 강도를 고려했기 때문이다. 그러나 두께가 점차 얇아지는 금속판을 정확히 만들기가 어려운 것이다. 금속판을 배열함에 있어서 대부분의 반구형에 소요되는 금속판을 위도 방향으로 배치하는데 이것은 두께와 강도와의 관계를 유지시키고 복잡미묘한 두께 변화가 있는 금속판을 사용할 필요성을 배재할 수 있는 장점을 가지기 위한 것이다.

본 발명에 있어서 측지학적 방법을 효과적으로 활용함으로써 탱크의 중심원주부분과 반구형 부분에 사변형의 금속판 요소를 배열할 수 있다. 이러한 관점에서 “측지학적”이란 용어는 큰원을 가지는 구(球) 또는 이 원의 원호에 관한 뜻으로 해석하면 된다. 따라서 측지학적선이란 큰원 또는 이 원의 원호로 보면 된다.

본 발명의 또 한가지 특징으로서는 구형탱크에 대한 위도상의 주된 큰 원호는, 인접한 상각부채꼴과 중심원주상 벨트를 구성하는 곡선형 금속판 요소의 길이가 긴쪽 사이에서 접속되는 접점과 일치하게 된다는 것이다. 따라서 인접한 위도상의 큰 원호는 대체로 금속판의 만곡부의 장축중점에서 측정했을 때 부채꼴의 금속판의 만곡부의 단축의 폭과같은 곡선길이만큼 간격을 유지하게 된다. 그 이유는 전술한 바와같이 이 중심간 폭은 모든 부채꼴 금속판요소에 대해서는 동일하기 때문이다.

일괄해서 말하자면 본 발명에 의한 구조와 방법에 의하여 구형탱크에 소요되는 재료의 양과 조립공정을 상당히 크게 절약, 단축할 수 있기 때문에 기대할 수 있는 것으로는 본 발명의 방법에 따라 구성, 조링한 완성된 구형탱크는 종래의 방법에 따라 조립한 동일 크기의 구형탱비하여 경비가 적게 소요된다는 것이다.

본 발명은 수개의 미국특허에 나타난 구형탱크의 제작과 그것을 수송용기와 결합하기 위한 여러가지 기구들을 개선하고 상술한 확대입방체개념을 포함하여 미특허 제3,921,555호의 명세서 및 기타 논문의 구형생산기술로 구성되어 있다.

본 발명을 첨부된 도면에 따라상술하기로 한다. 첨부된 도면중에서 특히 제 2 (a) 도에서 본 발명에의 한곡선형으로 연신(延伸)된 금속판(10)요소는 각각 길이와 두께가 다르지만 장축(X)의 중점에 측정한 폭과 단축(Y)의 길이를 따라 측정한 폭은 모두 각각 동일치수를 가진다. 여기서 알 수 있는 것은 복합 만곡부가되게 압축만곡시켜 탱크에 사용할 경우 전술한 장축과 단축의 길이는 이들 동일축을 가지도록 한 것이다. 금속판(10)은 적절한 알루미늄 합금을 사용하여 만든 것으로서 적절한 프레스(press)에서 복합적으로 만곡시켜 제 1 도에 있는 바와같이 구형부채꼴 용접소(鎔接所)(W)에서 이들 요소들을 조합하여 반구형이 되게 용접한후 삼각요소(12)가 되게 머리끝을 절단한다.

본 발명의 예에 있어서 전술한 금속판의 폭은 모든 금속판요소를 합친 평판상의 폭과 거의 같도록 하여 금속의 활용도를 극대화시키고 금속 조각 손실량을 극소화시킨 것이다. 물론 금속판의 폭은 조립될 구형 탱크의 전체치수와 완성된 탱크의 위도상의 큰 원호의 소요간격에 따라 계산한다.

제 7 도와 제 7 (a) 도에 있는 바와같은 6각형 구조 및 제 8 도 및 제 8 (a)도에 예시한 구형중에서 반구에 있는 8각형 구조에 따라 반구를 형성시키겠지만, 필요로하는 특수구조의 구형태에 따라 기타 다각형구조를 사용할 수 있다는 것을 유의할 필요가 있다. 더우기 여기서 알아두어야 할 것은 9각형 요소로 대형의 반구를 만들면 필요가 없는 금속조각을 최대한으로 줄일 수 있는데, 그 이유로는 이러한 요소들을 사용하면 경제적인 활용성이 있는 치수를 가진 금속판의 활용도를 크게할 수 있기 때문이다. 따라서 제 2 도와 제 2 (a) 도에 있어서 본 발명에 의한 금속판과 금속알루미늄판을 종래의 방법으로 사용하여 제 8 도와 제 8 (a) 도에 있는 바와같은 8각형의 반구부채꼴 모양과 구형의 직경이 약 120피이트나되는 구형의 액화 천연깨스 탱크의 주요부분인 반구를 조립하는데 장점을 가지고 사용할 수 있음을 나타낸 예이다. 이것과 동일한 탱크는 중심원주와 극관부분에서의 두께가 약 2인치 정도인 금속판으로 되어 있고 중심원주와 극관부분의 중간위치에 있는 금속판의 두께는 1-2인치 정도이다. 전술한 바와같은 직경을 가진 구형탱크의 경우에 대해서 제 2 도에 예시한 종래 기술의 반구용 만곡금속판이 최초 평면상태에 있을때는 상면의 폭이 약 154", 하면의 폭이 약 93"이고 길이가 229"인 금속판 또는 장축을 따라 형성된 두께 변화가 있는 단면 두께로 구성된다. 이에 비하여 제 2 (a) 도에 예시한 금속판은 최초에는 평면이지만 나중에는 길이가 약 772"정도로 장축(X)을 만곡시키고 단축(Y)의 폭도 만곡시켜 약 154"정도로 하는데, 이때 최초에 평면인 중점부분에서부터 장축(X)을 만곡시키며 말단주연(13)의 두께를 비교적 균일하게 한다. 제 2 (a) 도의 길이가 긴 금속판은 판당(當) 유효표면이 크지만 제 2 도에 예시한 금속판보다는 구면(球面)당판의 소요수가 작다.

이러한 종래의 방법에 의한 구형 금속판을 세로 방향으로 배열하여 사용함으로써 나타나는 금속판당 금속조각의 발생량은 제 2 (a) 도에 예시한 위도상으로 배열한 금속판을 사용할때 나타나는 금속조각 발생량 보다 큰데, 이것은 제 2 도와 제 2 (a)도에서 금속판의 사용량을 비교하여 도시하였다. 제 2 (a)도에 의하면 본 발명에 의한 삼각요소(12)에 사용한 금속판(10)의 양은 네모서리에서 나오는 금속조각의 손실량이 비교적 작은데 길이에는 관계없이 제 2 도에 예시한 금속판보다 폭이 훨씬 균일하다. 이 동일 금속판(10)의 폭을 단축(Y)을 따라 측정하고 또한 장축(X)의 중점에서 측정한 결과 절단과 끝손질 등을 하여도 일정하게 유지되고 있다. 금속 1매당 나오는 조각이 구(球)의 면적당 사용되는 반구형 금속판의 수에 따라 배가(倍加)될 때에는 제 2 (a) 도에 예시한 본 발명에 따라 사용하면 금속조각의 상당량을 절약할 수 있음을 알 수 있다. 제 8 도와 제 8 (a) 도에 예시한 바와같은 8각형 구조를 하며 직경이 120피이트 정도되는 구형탱크의 경우에 있어서 본 발명에 따라 제 2 (a) 도에 있는 금속판을 사용하면 금속조각의 손실량을 약 절반정도로 줄일 수 있다.

제 1 도에 예시한 바와같이 요소(12)에 사용되는 수매의 금속판(10) 요소의 한면은 같이 용접시켜 한개의 완전한 요소면을 구성할 수 있는데 제 8 (b) 도에 있는 종래의 방법인 이중 U자형 용접법을 사용하고 금속 불활성 기체 용접장치를 사용하여 용접한다. 다음에 용접 고정구(固定具)(2)를 사용하여 요소의 일면이 용접되면 뒤집어서 제 7 (b) 도에 예시한 이중 용접중에서 이차 용접중에서 이차 용접법으로 나머지 면을 용접한다. 수매의 금속판을 용접한 후 또 다른 금속판에 계속 용접한다.

물론 표준 관례에 따라 각 요소를 조립하여 용접하기 전에 각 금속판(10)의 주연부(11)과 (13)을 각각 적절한 크기로 절단하고 끝손질한 후 비스듬히 잘라서 용접부분과 인접한 소요의 두께 변화가 있는 편으로 만들고 용접한다. 각각의 사변형 금속판(10)요소를 용접하여 삼각요소(12)로 함에 있어서 금속관 요소를 적절히 배열하여 길이가 가장 길고 두께가 가장 두꺼운 금속판(10)을 해당하는 요소(12)의 밑바닥에 오도록 하면 요소(12)는 완성된 탱크에 있어서 중심원주 부분에 가장 근접한 위치에 오게된다. 이러한 점에서 장축중점에서 측정한 모든 금속판(10)요소의 폭이 동일하다고 하더라도 각 금속판 요소는 구면에 배열되는 특정위치에 따라 두께가 달라지게 된다는 것을 유의해야 한다. 그러나 이러한 각 금속판요소는 해당 주연부(13)에서부터 기타주연부(13)에 이르기까지 두께가 균일하게 된다.

상기요소의 금속판 조립과정은 구면의 중심원주 부분과 극관부분에서는 강도조건때문에 더 두꺼운 금속판을 사용하고 그 사이에서는 더 얇은 금속판을 사용한다. 더우기 구형 탱크의 하반구부분에 있는 중간금속판의 두께는 상부의 것보다 다소 두꺼우며 탱크의 상반구 부분에 사용되는 요소(12)의 가장 두꺼운 바닥의 금속판 보다도 더 두껍게 해야 한다. 따라서 제 7 도와 제 7 (a)도의 경우에서와 같이 제 7 도에 예시한 전체 크기가 일정한 구형탱크의 상부(Z')에 있는 요소(12)에 사용되는 위치가 가장 낮은 부분에 있는 금속판(P')의 두께는 약 1.220"으로서 주연부(13)전체를 통해 상당히 균일하다. 또한 금속판(P²)도 두께가 약 1.220"으로서 균일한 두께이며 금속판(P³, P⁴)도 0.866"의 균일한 두께를 가지고 금속판(P⁵) 역시 0.866"의 균일한 두께를 가진다.

이에 비하여 제 7 도와 제 7 (a)도에 예시한 구형탱크의 하부(Z²)에 있는 요소(12)의 최상부 금속판(Q¹)의 두께는 약 1.693"로서 주연부(13) 전체를 통하여 두께가 균일하며, 금속판(Q²)도 두께가 1.693"로서 균일한 두께이며, 금속판(Q³)도 1.654"의 균일한 두께를 가지고 금속판(Q⁴) 및 (Q⁵) 역시 두께가 각각 1.654" 및 1.693"으로서 균일한 두께를 가진다. 전술한 바와같은 동일 두께는 제 7 와 제 7 (a) 도에 예시한 구형탱크에 반구형 및 위도상으로 배치한 모든 유사한 금속판에 대하여 통용된다. 이러한 배치를 함으로써 구형탱크의 반구형부분의 상대위치 또는 상대되는 부분의 해당 금속판이 상호간에 대하여 두께가 각각 틀린다고 하더라도 구형탱크의 상부 및 하부의 반구에 있는 일정위치 또는 층으로 된 금속판의 각 두께는 전체적으로 균일하게 된다. 금속판의 두께를 조립하기 전에 주연부에 따라 약간 경사지게 잘라내어 두께가 각각 적절히 맞도록 한다.

구형의 삼각요소(12)를 구성시킴과 동시에 작업을 원만하게 할 수 있도록 용접소(W')에서 2차 용접작업을 실시한다. 용접소(W')에서는 사전에 절단하여 각기 선정된 치수와 만곡부에 맞도록 프레스 성형한 적절한 알루미늄 합금으로 제조한 곡선형의 금속판(16)을 구형탱크의 각극 관부분에 적합하도록 다각형의 극관(14)으로 조립하여 용접한다. 극관(14)을 형성하는 각 금속판(16)의 두께를 중심원주부분과 극관부분 사이에 위치한 금속판보다 대체로 두껍게 하여주는데, 그 이유로서는 이들 금속판을 조립용접하여서 완성된 탱크의 하중과 동일한 하중이 작용하기 때문이다. 극관(14)은 여러가지 복합된 양상으로 된 만곡된 배치를 하여 형성된다.

예를들자면 구형탱크 조립에 소요되는 구형의 삼각요소의 수에 따라 극관을 6각형, 8각형 또는 5각형으로 형성한다. 따라서 제 7 도와 제 7 (a) 도에 예시한 구형(S)의 극관을 6각형으로 할 수 있는데 이 경우에 있어서 구형(S)를 6각형 반구(18)과 (19)로 구성한다. 어떠한 경우에 있어서나 특정 다각형 배열 또는 사용한 요소(12) 배열과는 관계없이 제 1 도에 예시한 방법에 따라 극관용 금속판(16)을 적절한 고정구를 사용하여 같이 용접시키는데 이때는 서로가 꼭 맞게끔 주연부를 적당히 잘라내는 등의 조치를 사전에 취한 후 용접한다. 금속 불활성 기체용접법을 사용하여 전술한 바와 같이 처리한 극관용 금속판을 각각의 금속판(10)에 대하여 용접하여 구형의 삼각요소(12)로 만든다.

본 발명에 의한 조립방법에 있어서 제 1 도에 예시한 바와같이 더 고려해볼만한 것은 사전 성형해둔 알루미늄합금과 복합적인 형상으로 만곡시킨 금속판요소(17)를 사용하여 중심원주상 벨트(20)를 형성시킴에 있어서 이들을 용접소(W")에서 재차 용접함과 동시에 기타 용접 및 탱크조립작업을 실시하는 것이다. 이 경우에 있어서 특히 제 1 도, 제 5 도 및 제 5 (a)도에 예시한 바와같이 중심원주상 벨트(20)는 중간 금속판알루미늄 합금, 선박에 구형(S)을 고착시킬 목적으로 사용하는 중심원주상 링(21), 등을 포함하는데 이때 용접소(W")에서 각종 고정구를 적절히 사용하여 이 링을 인접한 금속판요소(17)에다 용접한다. 전술한 바와같이 제 7 (b)도와 제 8 (b)도에 있는 동일한 이중 금속 불활성 기체 용접법을 채용하여 금속판 요소(17)와 링(21)을 상호간에 용접시킨다. 링(21)을 제 5 (a)도 및 제10도에 예시한 링 모양으로 하든지, 또는 구형 탱크에 이중교각링을 설치하며, 또한 강(綱)-알루미늄 합금으로 된 접합요소를 사용하여 구형탱크를 선박 위에 고정시킨다.

전술한 방법에 따라 각종 삼각요소(12)와 두개의 극관(14) 및 중심원주상 벨트(20)를 구성한 후 하반구 조립소(A)와 상반구 조립소(B)에 구형(S)의 이들 요소를 부착조립한다. 전술한 방법과 구성예에 따라 각종 금속판요소(10,16,17 및 21)을 용접하여 요소 (12), 벨트(20) 및 극관(14) 등과 같은 구형(S)의 주구성 요소를 만드는데 이때 용접작업은 최소한 여러장소에서 할 수 있겠지만 각 금속판 요소는 평판용접위치를 가지게 된다. 이러한 금속판이 평판 용접위치를 하게 되면 금속판 요소(10,16,17) 및 링(21)은 훨씬 용이하게 접합되어 각 해당되는 구형요소로 되게끔 용접할 수 있을 뿐더러 용접자체는 적용된 용접법에 따라 결함이 거의 나타나지 않게 된다. 더우기 기계적인 방법으로 평판용접을 하게되면 금속판과 구형절편을 함께 수직 위치에서 용접할 때 사용되는 기계장치에 비하여 비교적 작업의 복잡성이 감소된다.

첨부된 도면중에서 특히 제 1 도, 제 3 도 및 제 4 도에 있어서 삼각구성부는 요소(12)와 하부극관(14) 같은 하반구(18)를 구성하는 것으로서 이들 구성부 모두가 하반구 조립소(A)에 접합되면 최종 조립품이 된다. 이 조립소(A)에는 일련의 방사상으로 위치한 교각 또는 지주(支柱)(24)가 있다. 지주(24)는 하부극관 받침판(26)과 연결되어 있으며 이 받침판(26)은 수평지지요소, 즉 받침대(28)를 사용하여 수평 교각 또는 이와 유사한 기타 장치(도면에 예시되지 않았음)로 지지되어 있다. 또한 지주(24)를 횡단침목(橫斷枕木)(29)으로 보강하여 링 지지대(30)의 최상부에 연결시키는데 이것은 이 고정구를 지지하기 위한 것이다. 하반구 조립소(A)에는 기타 공지의 보강이 음판과 금속판 요소등(도면에 예시되지 않았음)이 있다. 제 4 (a) 도에 있는 바와같이 하반구 조립소(A)에 있는 링 고정구(30)에는 다수의 C-클램프(31)을 부착시켜 삼각요소(12)의 최말단 금속판과 공기식 또는 유압식 작동 요소지지판(33)을 고정시킨다. 클램프(31)와 지지판(33)의 위치를 링고정구(30)를 따라 60°의 간격으로 한다.

하부극관 받침대(26)에 적절한 만곡부를 형성시켜 하부극관을 수용하도록 하는데 이 받침대를 6각형으로 구성시켜 제 7 도 및 제 7 (a) 도에 있는 구형(S)에 대한극관으로 작용케 한다. 하부극관(14)을 정위치에 설치한 후 하반구(18)의 각종 요소(12)를 조립한다. 전술한 바와같은 표준 금속 불활성 기체 용접법을 사용함에 있어서 요소(12)를 하반구 조립소(A)에서 세로방향의 이음매를 따라 상호간에 영구히 결합시키든지 세로방향의 큰 원호를 따라 있는 접점(J)에 결합시키는데, 이 원호는 반구형의 6각형의 모양을 하고 있으며 또한 하반구의 극관부분에 대하여 완전 투가를 하거나 극관(14)과 요소(12) 및 금속판(10) 사이에 있는 큰 원호를 따라서 있는 위도상의 접점(J')을 따라 투사를 하게 되면 원호가 교차하게 된다.

본 발명의 예에서 생각할 수 있는 점으로서는 상대편에 있는 사변형의 금속판(10)의 말단 주연부(13)를 맞물리게 하여 제 7 (b) 도와 제 8 (b) 도에 예시한 이중용접법으로 용접하는데, 이때 접점(J)의 큰 원호와 일렬로 위치하게 함에 있어서 삼각요소(12)에 있는 금속판 요소(10)의 만곡 주연부(11)상호간에 맞물리도록하여 접점(J')의 큰 원호와 일렬로 배치되게 한다. 이 접점(J')은 각각에 해당되는 삼각구형절편, 즉 요소(12)에 있는 인접 말단 주연부(13)로 형성된 접점(J)의 원호와 축지학적으로 교차하는 것이다. 하반구(18)에 수개의 대칭형 삼각요소(12)를 상호간에 용접시킴을 물론 용접선(J, J')를 따라 있는 하부극관(14)에 대한 용접이 끝나면 하반구(18)에 중심원주상 벨트(20)를 부착, 설치할 준비가 다 된 것이다. 중심원주상 벨트(20)의 상반부(上半部)를 상반구(19)의 밑바닥을 구성할 때 함입시터는데, 이때 벨트(20)의 하반부(下半部)가 하반구(18)의 상부를 형성토록 한다.

제 8 도와 제 8 (a) 도에 예시한 바와같이 본 발명의 한가지 특징으로서는 중심원주상 벨트(20)와 링(21)에 있는 금속판요소(17)의 말단 주연부를 접합하여 같이 용접한 후 배치하고 상반구 및 하반구 요소(12)의 각종 금속판요소(10)들을 서로 용접함으로써 구형(S)의 반구부분에 있는 8각형 요소를 형성하는 수직의 세로방향의 큰 원호와 일치하는 각종 공통 접점(J)이 연속되는 곳에서부터 시작하여 여기에 일렬로 벨트(20)에 있는 모든 금속판과 링요소들의 말단 주연이 배치되도록 한다.

제 1 도와 제 5 도에 있는 바와같이 용접소(W")에서 중심원주상 벨트(20)를 조립한 후 호이스트(H)를사용하여 제 1 도, 제 5 도 및 제 6 도에 있는 구형 조립소(C)로 이동시킨다. 벨트(20)를 호이스트(도면에 예시되지 않았음)에 의해 조립소(C)로 이동시킨 상반구(19)를 따라 하반구(18)에 조립하여 최종적으로 조립한다. 조립소(A)의 경우에서와 같이 조립소(C)도 수직지주(24'), 수평 지지요소(28') 극관지지대(도면에 예시되지 않았음) 및 링 지지대(30')로 되어 있다. 조립소(A)와는 달리 조립소(C)는 방사상의 교각31')을 가지고 있는데 이것은 끝자락(42)을 하반구(18)에 부착시켜 지지하기 위한 것이다. 구형조립소(A)에서 일련의 구형의 삼각요소(12)을 사용하여 중심원주상 벨트(20)와 하반구(18)를 조립할과 동시에 상반구 조립소(B)에서 다른 삼각함수(12)는 용접고정구(固定具)와 함께 용접된다. 제 1 도에 어떠한 고정구가 예시되어 있으며 전체적인 구성은 링(36)을 지지하는 외부원주 요소가 있는 모자 모양을 한구조(32)로 되어 있는데, 링(36)위에 직립의 구형요소(12)의 하부주연을 결합시켜 상호간에 용접시킨다. 링(36)을 방사상의 차바퀴의 살 모양(38)으로 하여 직립의 환상뼈대(40)에 연결한다. 통상의 방법에 따라 뼈대(40)에 고정구(도면에 예시되지 않았음)를 장치하여 각 구형요소(12)를 수용하도록 하며 이때에 이들 요소를 정확히 용접하여 구형(S)중의 상반구(19)를 형성시키도록 한다. 조립이 끝나면 크레인(도면에 예시되지 않았음)을 사용하여 상반구(19)를 구형조립소(C)로 이동시킨다. 그러나 구형(S)의 금속부착물인 끝자락(42)을 부착시킨 후에만(이것은 최종적으로 수송선박에 구형(S)을 설치하여 고착시키는데 사용됨) 제 1 도에 예시한 방법에 따라 중심원주상 링(21)에 부착시킬 수 있다.

조립소(C)에 있는 교각(31')으로 지지된 끝자락(42)은 적절한 두께를 가진 다수의 금속판요소(44)로 조립하여 용접함과 동시에 알루미늄으로 된 중심 원주상 링(21)에 있는 변이부(變移部)(45)에도 용접한다. 수직판, 즉 이음판요소(46)와 원형의 보강링(48,50,52)을 사용하여 끝자락(42)을 보강시킨다. 최상부의 링(48)에는 인양(引揚) 링(53)을 구성하여 이것을 제 9 도에 있는 바와같은 인양장치(58)에 핀, 고리등과 같은 것으로 연결하는데, 이렇게 함으로써 완성된 구형탱크를 인양하여 액화천연깨스 수송선위의 고정위치에 내려놓을 수 있게 된다.

끝자락(42)의 기능을 간단히 기술한다. 전술한 바와같이 저온의 구형탱크와 각종 금속판 요소로 구성된 중심원주상 벨트, 구형의 삼각요소 및 극관은 모두가 적절한 알루미늄합금으로 된 것이다. 그 이유로서는 알루미늄은 스테인레스강과 특수 닉켈 합금강과 함께 극저온에서도 취약성을 나타내지 않는 저온저장 재료로서의 특성을 가지고 있기 때문이다. 그러나 수송선박의 대부분은 강철로 만들고 있으므로 벨트(20)에 알루미늄 합금으로 된 중심원주상 링을 사용하자면 특수한 변이부를 구성시켜 줘야 하는데, 그 예로서는 알루미늄으로 된 구형탱크와 수송선박의 강철 또는 철로 된 선체를 연결하는 링(21) 여분으로 변이부(45)의 지주를 형성시킨다. 제10도에 예시한 바와같이 변이부(45)의 지주를 끝자락(42)에 있는 강철판(44)에 용접하는 방법을 사용하여 모든 요소를 구성 집약시킨다. 이렇게 함으로서 강철 또는 철로된 선박의 선체가 저온 액체와의 직접적인 접촉을 피할 수 있는데 이 저온 액체는 온도가 극히 낮기 때문에 강철이나 철에 취약성을 초래한다. 구형조립소(C)에서 끝자락(42)을 공지의 방법으로 링(21)의 변이부에 용접시킨후 제 1 도와 제 6 도에 예시한 바와같은 방법으로 상반구(19)를 중심 원주상 벨트(20)를 구성하고 있는 상 부 금속판 요소(17)에 고정시킨다.

상반구 요소를 중심원주상 벨트에 고정시키기 전에, 구형조립소(C)에서 선박에 구형탱크를 설치할 때 배관조절, 출입다리 등이 설치되는 중앙원주(圓柱)(54)를 부분적으로 설치하는데, 이렇게 하기전에 미리 상반구(19)를 중심원주상 벨트(20)의 상부에 접합시켜 탱크조립을 끝내야 한다. 동시에 상반구를 상반구 조립소(B)에서 조립한 후 중앙원주(54)에 사용되는캡(56)을 상부극관(14)에 부착한다. 상반구(19)를 중심원주상 벨트의 금속판에 용접하여 고정시킬 때는 전술한 바와같은 동일한 방법인 이중 용접법을 실시한다.

상반구(19)를 벨트(20)에 조립하게 되면 구형탱크가 완전히 된 것이며 또한 유압식 또는 공기식 최종 시험을 하여 누설이 되지 않나 점검을 하고 부두로 옮겨서 액화천연깨스 수송선박 위에 인양하여 설치한다. 전술한 바와같이 최초에는 길이와 두께가 각각 다른 금속판을 사용하여 이것을 소요의 형태로 만곡시켜 동일 폭을 가지게 한 후 탱크의 구조 부분으로 활용함에 있어서 구형탱크의 전체적인 조립이나 설계, 크기, 배열 위치 및 사용할 모든요소의 수량등을 전산화하는데 큰 도움이 된다.

Claims (1)

1. 복합적인 만곡부를 가지게 예비성형한 길이가 각각 다른 사변형의 금속판요소를 다수 만들고 이들 요소 각각에 곡선형의 측면 및 말단 주연부를 형성시켜 만곡된 장축에서 측정한 단축의 치수를 동일하게 하여 이들 요소를 각각 적절히 선택 결합하여 구형의 삼각요소를 형성시킴에 있어서 각 삼각요소에 있는 금속판요소의 배열과 치수를 상호간에 유사하게 하여줌으로써 삼각요소에 있는 금속판요소의 장축중점이 각각에 대하여 일반적으로 평행하게 되도록 위치를 정한 후, 이들 삼각요소를 사용하여 각각에 대하여 선택적으로 측지학적인 배열을 가진 최종탱크 구조가 되도록 조합하여 각 삼각요소의 금속판요소의 주연부가 위도상의 배열을 갖게하고 또한 구형탱크의 중심원주와 평행하게 배열시키며, 최소한 금속판요소의 주연부 일부가 금속판 요소로 구성된 각 삼각요소가 형성하는 구면을 따라 투사되는 큰 원의 공통 교차 원호와 일렬이 되도록 한 후 탱크의 구성요소의 측지학적인 배치가 되면 삼각요소를 상호간에 영구히 결합, 고정 시키는 것을 특징으로 하는 액화 천연깨스류 저장용 구형탱크의 조립 방법.

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