WO2013073724A1 - 압력 용기용 보강판 및 이를 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크 - Google Patents

압력 용기용 보강판 및 이를 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크 Download PDF

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pressure vessel
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김화수
이병록
김도현
이명섭
권오석
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Definitions

  • the present invention relates to a pressure vessel reinforcing plate and a tank for liquefied gas storage and transport including the same, and more particularly, it is possible to significantly reduce the weight by significantly reducing the material introduced during the production of the tank for storage and transport of liquefied gas. It also relates to a pressure vessel reinforcement plate and a liquefied gas storage and transport tank including the same can be reduced manufacturing costs.
  • FIG. 1 is a perspective view for explaining a general liquefied gas storage and transport tank
  • Figure 2 is an enlarged view of A of Figure 1
  • Figure 3 is a perspective view showing the detailed structure of the pressure vessel reinforcement plate constituting the liquefied gas storage and transport tank to be.
  • the general liquefied gas storage and transport tank 1 is an outer skin 10 formed by attaching a plurality of flat plates in a tank shape, and attached to the inner surface of the outer skin 10 at regular intervals.
  • the basic structure is formed of a plurality of aggregates 11 and a strong beam 12 is installed on the inner surface of the outer shell 10 so as to be perpendicular to the plurality of aggregates 11 at regular intervals, the outer shell ( Insulating material 15 is provided on the outside of the 10, the vertical partition wall 16 is installed to connect the inner surface of the upper plate and the lower plate of the outer shell 10.
  • the aggregate 11 is provided with a vertical member 110 and a horizontal member 111 to have a shape of various types of steel, such as 'T' or 'L', the lower end of the vertical member 110 It has a structure attached to the outer shell 10.
  • the strong beam 12 has a plurality of horizontal reinforcement 120 and the vertical reinforcement 121 is attached to both sides, and a plurality of longitudinal reinforcement is installed in the longitudinal direction of the shell 10 to be perpendicular to the aggregate (11).
  • the lower end of the vertical reinforcement 121 is attached to the upper surface of the horizontal member 111 of the aggregate (11).
  • Figure 4 is a view showing the bending moment of the shell due to the internal pressure of the tank for the storage and transportation of a typical liquefied gas
  • Figure 5 is the cross-section of the aggregate by the internal pressure of the tank for storage and transportation of the general liquefied gas effective by the leaf edge The figure shows width reduction.
  • General liquefied gas storage and transport tanks are bent in the form of a flat plate to generate the bending stress (S1) as shown in Figure 4, due to this should be arranged so that the installation interval of the aggregate 11 is usually less than 1m. do. Therefore, the installation interval of the relatively thick aggregate 11 belongs to the narrow side, the installation interval of the strong beam 12 also belongs to the narrow side, the aggregate 11 and the strong beam (12) installed during the production of the tank for storage and transportation of liquefied gas (12).
  • the increase in the number of c) increases the manufacturing cost of the liquefied gas storage and transportation tank.
  • an object of the present invention is to change the height of aggregate without changing the height of the tank for storing and transporting liquefied gas while at the same time converting the bending stress generated in the outer shell into the hoop stress or greatly reducing the bending stress.
  • the present invention for achieving the above object, the outer shell formed in the form of wrinkles; Aggregates installed in the mountain portion of the shell from the inside of the shell; And it is to provide a reinforcing plate for the pressure vessel, characterized in that it comprises a strong beam installed perpendicular to the aggregate.
  • the cross-sectional shape of the shell is corrugated in any one of a concave tile, an arc, a semicircle, a semi-ellipse, a trapezoid, and a polygon.
  • an internal reinforcement is installed at the lower end of the side portion of the beam, adjacent to the peak of the shell.
  • an outer reinforcing material for supporting the outer shell on the outer side of the outer shell is provided.
  • the outer reinforcing material preferably includes a vertical member attached to the bone portion of the shell.
  • the present invention is to provide a tank for storing and transporting liquefied gas comprising a reinforcing plate for a pressure vessel configured as described above.
  • a heat insulating material formed on the outer shell to block the heat conduction between the inside and the outside of the outer shell.
  • the pressure vessel reinforcing plate and the liquefied gas storage and transportation tank including the same have a corrugated outer surface, so that a bending moment generated in the outer surface by the pressure inside the tank for storing and transporting the liquefied gas has a toric stress.
  • Conversion to Hoop Stress when the outer cover is dark, semi-circular, or semi-ellipse), or the bending stress is significantly reduced (when the skin is trapezoidal or polygonal).
  • the outer skin is increased by the wrinkle height of the outer shell, and the outer shell is formed in a flat plate shape, so that the stress distribution of the outer shell is uniformly compared to the stress distribution of the outer shell of the tank for storage and transportation of liquefied gas, in which shear delay occurs.
  • the strength of the shell and aggregate increases, so that the spacing between the aggregate and the beam can be widened compared to the tank for storing and transporting liquefied gas, which reduces the number of aggregates and beams, and causes bending of the plate.
  • the buckling strength is increased to reduce the manufacturing cost of the liquefied gas storage and transport tank, it is a very useful invention because it has the effect of reducing the weight of the liquefied gas storage and transport tank expensive material costs.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a general liquefied gas storage and transport tank
  • FIG. 2 is an enlarged view of A of FIG. 1,
  • Figure 3 is a perspective view showing a detailed structure of the reinforcing plate for pressure vessel constituting the tank for storing and transporting liquefied gas
  • Figure 4 is a view showing the bending moment of the shell due to the internal pressure of the tank for storing and transporting a typical liquefied gas
  • FIG. 5 is a view showing an effective width reduction of the outer surface by the cross-section of the aggregate and leaflets by the internal pressure of the general liquefied gas storage and transportation tank,
  • Figure 6 is a partial perspective view of the reinforcing plate for pressure vessel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial perspective view of a reinforcing plate for a pressure vessel according to another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 is a front view of the reinforcing plate for the internal reinforcement type pressure vessel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front view of a reinforcing plate for an internal reinforcing pressure vessel according to another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 is a side view showing the structure of a strong beam
  • FIG. 11 is a front view of a reinforcing plate for an external reinforcement type pressure vessel according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a front view of a reinforcing plate for an external reinforcement type pressure vessel according to another embodiment according to the present invention.
  • 13 is a side view showing the structure of the external reinforcement
  • FIG. 14 is a partial perspective view of a reinforcing plate for a pressure vessel according to another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view of a tank for storing and transporting liquefied gas produced using a reinforcing plate for pressure vessel according to the present invention
  • FIG. 16 is an enlarged view of B of FIG. 15;
  • 17 is a ring-circuit distribution of the outer shell by the internal pressure of the liquefied gas storage and transport tank produced using a reinforcing plate for pressure vessel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a bending stress distribution diagram of the outer shell by the internal pressure of the tank for liquefied gas storage and transportation produced using a pressure vessel reinforcing plate according to another embodiment of the present invention
  • 19 is a view showing the bending moment of the aggregate generated by the internal pressure of the tank for liquefied gas storage and transportation produced using the pressure vessel reinforcing plate according to the present invention
  • 21 is a cross-sectional view of the aggregate of the aggregate of the pressure vessel reinforcement plate for pressure vessel according to the present invention and the aggregate direction stress distribution of the shell.
  • Tank for storing and transporting liquefied gas
  • Figure 6 is a partial perspective view of a reinforcing plate for pressure vessel according to an embodiment according to the present invention
  • Figure 7 is a partial perspective view of a reinforcing plate for pressure vessel according to another embodiment according to the present invention
  • Figure 8 is in the present invention 9 is a front view of a reinforcing plate for internal reinforcement type pressure vessel according to one embodiment
  • FIG. 9 is a front view of a reinforcing plate for internal reinforcement type pressure vessel according to another embodiment according to the present invention
  • FIG. 11 is a front view of a reinforcing plate for an external reinforcing pressure vessel according to an embodiment according to the present invention
  • FIG. 12 is a front view of a reinforcing plate for an external reinforcing type pressure vessel according to another embodiment according to the present invention.
  • 13 is a side view showing the structure of the external reinforcing material
  • Figure 14 is a partial perspective view of the reinforcing plate for pressure vessel according to another embodiment according to the present invention.
  • the reinforcing plate for pressure vessel is composed of a shell 10, a plurality of aggregates 11 and a strong beam 12.
  • the outer shell 10 of the reinforcing plate for pressure vessel according to the present invention configured as described above is formed in the form of a corrugated plate.
  • the outer shell 10 is corrugated so that the cross-sectional shape is any one selected from Concave tile, arc, semi-circular, semi-elliptic, trapezoidal, polygonal. It is preferable to use one.
  • the outer shell 10 has a concave tile, a convex arc in the lower direction, a semicircular or semi-oval shape with an open top, as shown in FIGS. 6, 8, and 11.
  • the outer shell 10 may have a trapezoidal shape or a trapezoidal shape in the form of an upper light channel, as shown in FIGS. 7, 9, and 12, as shown in FIGS. 7, 9, and 12.
  • the upper portion may be formed to be wrinkled in a polygonal shape.
  • the aggregate 11 is composed of a plurality, the plurality of aggregates 11 is formed in the form of various types of steel, such as 'T' or 'L' shaped so that the lower end of the vertical member 110, the outer shell 10 Attached to the mountain portion 102 of the outer shell 10 is installed to be located inside.
  • the strong beams 12 are composed of a plurality, the plurality of strong beams 12 are arranged to be spaced apart from each other at regular intervals in the longitudinal direction of the outer shell 10, is installed to be perpendicular to the aggregate (11).
  • a plurality of horizontal stiffeners 120 and vertical stiffeners 121 are attached to both side surfaces of the strong beam 12, and a lower end portion of the vertical stiffeners 121 is disposed on an upper surface of the horizontal member 111 of the aggregate 11. Attached.
  • the reinforcing plate for the pressure vessel according to the present invention may be further attached to the inner reinforcement 13 to the lower side of the strong beam 12, the inner reinforcement (13) Is installed in the bottom of the side portion of the strong beam 12 to be located in the interior of the shell 10 and adjacent to the mountain 102 of the shell 10.
  • a plurality of outer reinforcement 14 is further positioned to be located outside of the shell 10 instead of the inner reinforcement (13). It may be installed, the plurality of external reinforcing material 14 as described above may be formed in the 'T' or 'L' shape, the end of the vertical member 140 is the valley portion 103 of the shell 10 Attached to it is preferably installed to be located outside of the shell (10).
  • horizontal members 141 of the outer reinforcing members 14 adjacent to each other may be connected to each other and integrally formed.
  • Such external reinforcement 14 is supported by the support point 15 of the container.
  • the inner reinforcement 13 is further attached to the lower end of the side portion of the strong beam 12, or located outside the outer shell 10 instead of the inner reinforcement (13).
  • FIG. 15 is a perspective view of a tank for liquefied gas storage and transport produced using a reinforcing plate for pressure vessel according to the present invention
  • Figure 16 is an enlarged view of B of FIG.
  • the liquefied gas storage and transportation tank 1 manufactured using the pressure vessel reinforcing plate of the present invention described with reference to FIGS. 6 to 14 has a cross-sectional shape of a concave tile, an arc, a semicircle,
  • the shell 10 may be manufactured by attaching the outer shell 10 formed in the shape of a tank to form one of a semi-elliptic, trapezoidal, and polygonal shape to form a tank.
  • the outer shell 10 may be further provided with a heat insulating material 15, the heat insulating material 15 on the outside of the outer shell 10 Installed to have a structure surrounding the outer plate 100 of the tank for storage and transportation of liquefied gas (1).
  • the tank for storing and transporting liquefied gas 1 of the present invention may further include a vertical bulkhead 16 having upper and lower ends attached to upper and lower inner surfaces of the outer plate 100.
  • FIG. 17 is a ring-circuit distribution diagram of the outer shell by the internal pressure of the liquefied gas storage and transportation tank manufactured using the pressure vessel reinforcing plate according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is another embodiment according to the present invention.
  • Figure 19 is a liquefied gas storage produced using the pressure vessel reinforcement plate according to the present invention And it is a view showing the bending moment of the aggregate generated by the internal pressure of the transport tank
  • Figure 20 is a cross-section of the aggregate of the pressure vessel reinforcement plate for pressure vessels according to an embodiment of the present invention and the distribution direction stress distribution of the outer shell
  • 21 is a cross-sectional view of the aggregate of the aggregate of the pressure vessel reinforcement plate for pressure vessel according to the present invention and the aggregate direction stress distribution of the shell.
  • the tank 1 for liquefied gas storage and transportation of the present invention includes an outer shell 10 formed such that a cross-sectional shape is any one selected from a concave tile, an arc, a semicircle, a semi-ellipse, a trapezoid, and a polygon. Formed using a plurality of pressure vessel reinforcement plate having a, the bending moment 106 generated in the shell 10 by the internal pressure of the tank for storage and transportation of liquefied gas as shown in FIG. Converted to Hoop 104 as shown in 17 (when the skin is corrugated into dark, semi-circular and semi-elliptical shapes) or bending stress 104 'as shown in FIG.
  • the height H of the aggregate 11 is shown in FIGS. 20 and 21 as compared to the general liquefied gas storage and transport tank 1.
  • the height of the wrinkles of the outer shell 10 as The stress distribution of the shell 10 as compared to the stress distribution of the shell of a general liquefied gas storage and transportation tank in which the stiffness of the aggregate is increased and the shell is formed in the form of a flat plate so that the shear delay occurs. Appears uniformly.
  • the liquefied gas storage and transportation tank 1 increases the strength of the shell 10 and the aggregate 11, so that the installation interval of the aggregate 11 and the installation interval of the strong beam 12 is a general liquefied gas storage And because it can be wider than the transport tank, the amount of installation of the aggregate 11 and the strong beam 12 is reduced, the bending of the plate generated in the shell 10 does not occur, as well as the buckling strength is increased, thereby storing the liquefied gas It is possible to reduce the manufacturing cost of the transport tank (1), and to reduce the weight of the liquefied gas storage and transport tank (1) expensive material costs.
  • the liquefied gas storage and transport tank 1 has the disadvantage that the rigidity of the strong beam 12 is reduced, but the side portion of the strong beam 12 to reinforce the weakened strong beam 12 as described above
  • the inner reinforcement 13 By further attaching the inner reinforcement 13 to the bottom, or by installing a plurality of outer reinforcement 14 to the outside of the outer shell 10 instead of the inner reinforcement 13 can be supplemented to the rigidity of the beam 12. .

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Abstract

본 발명은 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 중량을 경량화 할 수 있음은 물론 제작비용 또한 절감할 수 있는 압력 용기용 보강판 및 이를 이용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 관한 것이다. 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판은, 외피가 주름판 형태, 즉 단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 주름지게 형성됨으로써 압력 용기용 보강판의 내부압력에 의해 외피에 발생되는 굽힘 모멘트가(외피가 호, 암키와, 반원, 반타원일 경우) 원환응력으로 변환되고(외피가 사다리꼴, 다각형일 경우) 굽힘응력이 대폭 감소할 뿐만 아니라, 골재의 높이가 일반적인 압력 용기용 보강판에 대비 상기 외피의 호의 높이만큼 증가하게 되며, 외피가 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 압력 용기용 보강판의 외피의 응력분포에 비하여 외피의 응력 분포가 균일하게 나타난다. 그리하여 외피와 골재의 강도가 증가하여 골재의 설치 간격과 강력보의 설치 간격을 일반적인 압력 용기용 보강판에 비하여 넓힐 수 있어 골재와 강력보의 설치 수량이 감소하고 외피에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작비용을 절감할 수 있음과 동시에 구조부재로서의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

압력 용기용 보강판 및 이를 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크
본 발명은 압력 용기용 보강판 및 이를 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작 시 투입되는 자재를 대폭 감소시켜 중량을 경량화 할 수 있음은 물론 제작비용 또한 절감할 수 있는 압력 용기용 보강판 및 이를 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 배경기술과 그 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 설명하기 위한 사시도, 도 2는 도 1의 A의 확대도, 도 3은 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 구성하는 압력 용기용 보강판의 상세구조를 보인 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 다수개의 평판을 탱크 형상으로 부착하여 형성되는 외피(10)와, 상기 외피(10)의 내부면에 일정간격으로 부착되는 다수개의 골재(11)와, 상기 다수개의 골재(11)와 수직을 이루도록 외피(10)의 내부면에 다수개가 일정간격으로 설치되는 강력보(12)로 기본적인 구조가 형성되며, 상기 외피(10)의 외부에는 보온재(15)가 설치되고, 상기 외피(10)의 상판 내부면과 하판 내부면을 연결하도록 수직격벽(16)이 설치되어 있다.
한편 상기 골재(11)는 'T'자 혹은 'L'자 등 여러 종류의 형강재 형태를 갖도록 수직부재(110)와 수평부재(111)를 구비하고 있으며, 수직부재(110)의 하단부가 상기 외피(10)에 부착된 구조를 갖고 있다.
또한 상기 강력보(12)는 양측면에 다수개의 수평 보강재(120)와 수직 보강재(121)가 부착되며, 상기 골재(11)와 수직을 이루도록 외피(10)의 길이 방향으로 다수개가 설치되어 있다. 여기서 상기 수직 보강재(121)의 하단부는 골재(11)의 수평부재(111)의 상부면에 부착된다.
도 4는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외피의 굽힘 모멘트를 보인 도면이고, 도 5는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 골재의 단면 및 전단지연에 의한 외피의 유효 폭감소를 보인 도면이다.
일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크는 외피가 단순히 평판 형태로 형성됨으로써 도 4에 도시된 바와 같은 굽힘응력(S1)이 발생하게 되며, 이로 인하여 골재(11)의 설치 간격이 통상 1m미만이 되도록 배치되어야만 한다. 그리하여 상대적으로 골재(11)의 설치 간격이 좁은 편에 속할 뿐만 아니라 강력보(12)의 설치 간격 또한 좁은 편에 속하여 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작 시 설치되는 골재(11)와 강력보(12)의 개수가 증가하게 됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작비용을 상승시키는 요인이 된다.
또한 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는, 도 5에 도시된 바와 같이 외피(10)가 평판 형태로 형성됨으로써 응력분포(S2)가 균일하지 못할 뿐만 아니라, 골재(11)의 높이(H)가 낮아 상기 외피(10)에 전단지연 현상이 발생되어 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 강도 및 강성이 감소된다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 내부 압력에 의하여 외피에 발생하게 되는 굽힘 응력이 원환 응력(Hoop Stress)으로 변환되도록 하거나 굽힘 응력을 대폭 감소시킴과 동시에 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 높이 변화 없이 골재의 높이를 증가시켜 골재의 설치 간격과 강력보의 설치 간격을 종래의 액화가스 저장 및 운반용 탱크 대비 대폭 증가시켜 강도 및 강성을 상승시킴과 동시에 외피에 발생되는 전단지연현상을 대폭 감소시킬 수 있도록 한 압력 용기용 보강판 및 이를 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주름판 형태로 형성된 외피; 상기 외피의 내측에서 상기 외피의 산부에 설치되는 골재; 및 상기 골재와 직교로 설치되는 강력보를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기용 보강판을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 외피의 단면 형상은, 암키와(concave tile), 호(arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 어느 하나의 형태로 주름지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외피의 산부에 인접한, 상기 강력보의 측면부 하단에 내부 보강재가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외피의 외측에서 상기 외피를 지지하는 외부 보강재가 설치되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 외부 보강재는, 상기 외피의 골부에 부착되는 수직부재를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기와 같이 구성된 압력 용기용 보강판을 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 제공하는 것이다.
이때, 상기 외피의 내부와 외부간의 열전도 차단을 위해 상기 외피 상에 형성된 보온재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판과 이를 포함하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크는 외피가 주름지게 형성됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크 내부 압력에 의해 외피에 발생되는 굽힘 모멘트가 원환 응력(Hoop Stress)으로 변환(외피가 암키와, 반원, 반타원일 경우)되거나, 굽힘 응력이 대폭 감소(외피가 사다리꼴, 다각형일 경우)될 뿐만 아니라, 골재의 높이가 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 대비 상기 외피의 주름 높이만큼 증가하게 되며, 외피가 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 외피의 응력분포에 비하여 외피의 응력 분포가 균일하게 나타난다.
그리하여 외피와 골재의 강도가 증가하여 골재의 설치 간격과 강력보의 설치 간격을 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크 비하여 넓힐 수 있어 골재와 강력보의 설치 수량이 감소하고 외피에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 제작비용을 절감할 수 있으며, 자재비가 비싼 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 중량을 경량화 할 수 있는 효과가 있어 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1 은 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 설명하기 위한 사시도,
도 2 는 도 1의 A의 확대도,
도 3 은 액화가스 저장 및 운반용 탱크를 구성하는 압력 용기용 보강판의 상세구조를 보인 사시도,
도 4 는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외피의 굽힘 모멘트를 보인 도면,
도 5 는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 골재의 단면 및 전단지연에 의한 외피의 유효 폭감소를 보인 도면,
도 6 은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도,
도 7 은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도,
도 8 은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도,
도 9 는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도,
도 10 은 강력보의 구조를 보인 측면도,
도 11 은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도,
도 12 는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도,
도 13 은 외부 보강재의 구조를 보인 측면도,
도 14 는 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도,
도 15 는 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판을 이용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 사시도,
도 16 은 도 15의 B의 확대도,
도 17 은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외피의 원환응력 분포도,
도 18 은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외피의 굽힘응력 분포도,
도 19 는 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의해 발생되는 골재의 굽힙 모멘트를 도시한 도면,
도 20 은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외피의 골재 방향 응력 분포도,
도 21 은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외피의 골재 방향 응력 분포도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 액화가스 저장 및 운반용 탱크
(10) : 외피
(11) : 골재
(12) : 강력보
(13) : 내부 보강재
(14) : 외부 보강재
(15) : 보온재
(16) : 수직격벽
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 종래의 액화가스 저장 및 운반용 탱크와 동일 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 내부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이며, 도 10은 강력보의 구조를 보인 측면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이며, 도 12는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 외부 보강형 압력 용기용 보강판의 정면도이고, 도 13은 외부 보강재의 구조를 보인 측면도이며, 도 14는 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 부분 사시도이다.
도 2 내지 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판은, 외피(10)와 다수개의 골재(11) 및 강력보(12)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판의 외피(10)는 주름판 형태로 형성된다.
상기 외피(10)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 외피(10)는 단면 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 주름진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 외피(10)는 도 6, 도 8, 도 11에 도시된 바와 같이, 정단면 형상이 암키와(Concave tile), 하부 방향으로 볼록한 호(Arc), 상부가 개방된 반원형 또는 반타원형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 주름지게 형성될 수 있으며, 또한, 상기 외피(10)는 도 7, 도 9, 도 12에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 상광 하협 형태의 사다리꼴 형태나 도 14에 도시된 바와 같이 상부가 개방된 다각형 형태로도 주름지게 형성될 수 있다.
상기 골재(11)는 다수개로 구성되며, 다수개의 골재(11)는 'T'자 혹은 'L'자 등 여러 종류의 형강재 형태로 형성되어 수직부재(110)의 하단부가 상기 외피(10)의 산부(102)에 부착되어 외피(10)의 내측에 위치하도록 설치된다.
상기 강력보(12)는 다수개로 구성되며, 다수개의 강력보(12)는 외피(10)의 길이 방향으로 상호 일정간격 이격되게 배치되며, 골재(11)와 수직을 이루어도록 설치된다. 이러한 강력보(12)의 양측면에는 다수개의 수평 보강재(120)와 수직 보강재(121)가 부착되어 있으며, 상기 수직 보강재(121)의 하단부는 상기 골재(11)의 수평부재(111) 상부면에 부착된다.
또한, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판은 강력보(12)의 측면부 하단에 내부 보강재(13)가 더 부착될 수 있으며, 상기 내부 보강재(13)는 외피(10)의 내부에서 외피(10)의 산부(102)와 인접한 곳에 위치하도록 강력보(12)의 측면부 하단에 설치된다.
또한, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판은, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외피(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)가 더 설치될 수 있으며, 상기와 같은 다수개의 외부 보강재(14)는 'T'자 또는 'L'자 형태로 형성될 수 있고, 수직부재(140)의 단부가 상기 외피(10)의 골부(103)에 부착되어 상기 외피(10)의 외부에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 서로 이웃하는 상기 외부 보강재(14)의 수평부재(141)는 서로 연결되어 일체로 형성될 수도 있다.
상기와 같은 외부 보강재(14)는 용기의 받침점(15)에 의해 지지된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판에 있어서, 강력보(12)의 측면부 하단에 내부 보강재(13)가 더 부착되거나, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외피(10)의 외부에 위치하도록 다수개의 외부 보강재(14)를 더 설치하는 이유는 약화된 강력보(12)의 강성을 보완하기 위함이다.
도 15는 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판을 이용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 사시도이고, 도 16은 도 15의 B의 확대도이다.
도 6 내지 도 14를 참조하여 설명된 본 발명의 압력 용기용 보강판을 이용하여 제작되는 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 형성된 외피(10)를 탱크 형상으로 부착하여 탱크의 외판(100)을 형성함으로써 제작될 수 있다.
한편, 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 내부와 외부간의 열도전 차단을 위해 외피(10)에는 보온재(15)가 더 설치될 수 있으며, 이러한 보온재(15)는 외피(10)의 바깥쪽에 설치되어 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 외판(100)을 둘러싸는 구조를 갖게 된다.
한편, 본 발명의 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 외판(100)의 상판 내부면과 하판 내부면에 상단부와 하단부가 부착되는 수직격벽(16)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 압력 용기 보강판과, 이러한 압력 용기 보강판을 이용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 17은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외피의 원환응력 분포도이고, 도 18은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의한 외피의 굽힘응력 분포도이며, 도 19는 본 발명에 따른 압력 용기용 보강판을 사용하여 제작된 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 내부 압력에 의해 발생되는 골재의 굽힙 모멘트를 도시한 도면이고, 도 20은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외피의 골재 방향 응력 분포도이며, 도 21은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 압력 용기용 보강판의 골재의 단면 및 외피의 골재 방향 응력 분포도이다.
본 발명의 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는, 단면의 형상이 암키와(Concave tile), 호(Arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 선택된 어느 하나의 형태가 되도록 형성된 외피(10)를 갖는 다수개의 압력 용기용 보강판을 이용하여 형성됨으로써, 도 19에 도시된 바와 같이 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 내부 압력에 의해 외피(10)에 발생되는 굽힘 모멘트(106)가 도 17에 도시된 바와 같은 원환 응력(Hoop Stress : 104)으로 변환(외피가 암키와, 반원, 반타원 형상으로 주름지게 형성될 경우)되거나, 도 18에 도시된 바와 같이 굽힘 응력(104`)이 대폭 감소(외피가 사다리꼴, 다각형 형상으로 주름지게 형성될 경우)될 뿐만 아니라, 골재(11)의 높이(H)가 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)에 대비 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 상기 외피(10)의 주름의 높이(h)만큼 증가하여 골재의 강성이 증가하며, 외피가 평판 형태로 형성되어 전단 지연이 현상이 나타나는 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크의 외피의 응력분포에 비하여 외피(10)의 응력 분포(105)가 균일하게 나타난다.
그리하여 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 외피(10)와 골재(11)의 강도가 증가하여 골재(11)의 설치 간격과 강력보(12)의 설치 간격을 일반적인 액화가스 저장 및 운반용 탱크에 비하여 넓힐 수 있어 골재(11)와 강력보(12)의 설치 수량이 감소하고 외피(10)에 발생하는 판의 굽힘이 발생하지 않을 뿐만 아니라 좌굴 강도가 증가하게 됨으로써 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 제작비용을 절감할 수 있으며, 자재비가 비싼 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)의 중량을 경량화 할 수 있도록 한다.
그리고 본 발명에 따른 액화가스 저장 및 운반용 탱크(1)는 강력보(12)의 강성이 감소된다는 단점이 있으나, 상기와 같은 약화된 강력보(12)를 보강하기 위해 강력보(12)의 측면부 하단에 내부 보강재(13)를 더 부착하거나, 상기 내부 보강재(13) 대신에 외피(10)의 외부에 다수개의 외부 보강재(14)를 더 설치함으로써 강력보(12)의 강성을 보완할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (7)

  1. 주름판 형태로 형성된 외피;
    상기 외피의 내측에서 상기 외피의 산부에 설치되는 골재; 및 상기 골재와 직교로 설치되는 강력보를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기용 보강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외피의 단면 형상은, 암키와(concave tile), 호(arc), 반원형, 반타원형, 사다리꼴, 다각형 중 어느 하나의 형태로 주름진 것을 특징으로 하는 압력 용기용 보강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외피의 산부에 인접한, 상기 강력보의 측면부 하단에 내부 보강재가 설치되는 것을 특징으로 하는 압력 용기용 보강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외피의 외측에서 상기 외피를 지지하는 외부 보강재가 설치되는 것을 특징으로 하는 압력 용기용 보강판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 보강재는, 상기 외피의 골부에 부착되는 수직부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기용 보강판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 압력 용기용 보강판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외피의 내부와 외부간의 열전도 차단을 위해 상기 외피 상에 형성된 보온재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장 및 운반용 탱크.
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