WO2017086507A1 - 각형 압력탱크 - Google Patents

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WO2017086507A1
WO2017086507A1 PCT/KR2015/012475 KR2015012475W WO2017086507A1 WO 2017086507 A1 WO2017086507 A1 WO 2017086507A1 KR 2015012475 W KR2015012475 W KR 2015012475W WO 2017086507 A1 WO2017086507 A1 WO 2017086507A1
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longitudinal
auxiliary member
height direction
length
tank
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PCT/KR2015/012475
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English (en)
French (fr)
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이재민
조영희
Original Assignee
주식회사 래티스테크놀로지
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    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships

Definitions

  • the present invention relates to a square pressure tank, and more particularly to a square pressure tank that can maintain the internal high pressure, as well as increase the efficiency of the space.
  • Natural gas is generally supplied to the consumption of pipe gas (PNG) through the pipeline from the place of production, or in the form of liquefied liquefied natural gas (LNG) in the form of liquefied by ship when the place of production and consumption is far away.
  • PNG pipe gas
  • LNG liquefied liquefied natural gas
  • liquefied natural gas is directly used as a fuel of a vehicle such as a ship, as well as a general liquefied natural gas, and for this purpose, it is generally stored and used in a cylindrical pressure tank.
  • Cylindrical pressure tanks are convenient for use in automobiles due to their good pressure resistance and small volume.However, when a large amount of liquefied natural gas is required, such as a ship, a plurality of cylindrical pressure tanks should be installed. In the case of using as a fuel, since a large number of cylindrical pressure tanks must be installed in the ship, the cylindrical pressure tank has a problem in that the space occupied in the ship is excessive due to the spacing between the pressure tanks when a plurality of pressure tanks are disposed.
  • the conventional lattice pressure tank may be manufactured in a box shape, but the strength may be improved by forming a plurality of lattice structures therein.
  • the lattice-type pressure tank is manufactured in a small size to be used not only for large vessels but also for medium and small vessels, a work space is provided between the lattice to perform maintenance of the tank, thus producing a tank. There is a problem that is difficult to maintain.
  • equations for estimating the thickness of each member are proposed or prescribed (e.g. ASME Boiler and Pressure Vessel Code), whereas for square pressure tanks, the design equations applicable to the design are proposed or prescribed. There is a problem that is not.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention is not only able to maintain the high pressure in the pressure tank, but also the grid structure, the outer plate and the coupling form of the grid structure and the outer plate constituting the pressure tank It is to provide a square pressure tank that can increase the efficiency of the space through.
  • the outer shape of the pressure tank can be changed according to the shape of the space accommodated, and to provide the necessary design variables and design equations.
  • Square pressure tank according to the present invention is a plurality of lattice plate is disposed so as to be spaced apart in the longitudinal direction, the width direction and the height direction, the inner lattice portion formed to include an internal hollow formed in the longitudinal direction therein; And a tank outer plate formed to surround the outer surface of the inner lattice part.
  • a curved surface is formed in the rectangular pressure tank including at least one surface of the tank outer plate.
  • the inner lattice portion is composed of a longitudinal auxiliary member disposed to be spaced apart in the longitudinal direction, a height auxiliary member disposed to be spaced apart in the height direction and a widthwise auxiliary member disposed to be spaced apart in the width direction, the longitudinal auxiliary member
  • One or more corners of the height direction auxiliary member and the width direction auxiliary member are formed in a shape corresponding to the tank outer plate having the curved curved surface to support the pressure load acting on the tank outer plate.
  • the inner lattice portion is characterized in that it comprises a lattice cutting portion formed by cutting the edge in the longitudinal direction, width direction and height direction in a straight line or curve.
  • the tank outer plate may include a plane outer plate portion formed to surround the plane of the inner lattice portion, and a cutting outer plate portion formed to surround the grid cutting portion, and a predetermined space may be formed between the edge of the lattice cutting portion and the cutting outer plate portion. It is characterized in that the fluid can be moved.
  • the longitudinal subsidiary member is formed with a circular or oval longitudinal opening portion, the area of the longitudinal opening is characterized in that 90% or less of the longitudinal auxiliary member area.
  • the width direction opening member is formed in the width direction opening portion
  • the height direction opening member is formed in the height direction opening portion
  • the width of one side width direction minus the width direction opening in the width direction auxiliary member is 50mm or more and 3000mm or less
  • the width of one side of the height direction neck minus the height direction opening from the height direction auxiliary member is characterized in that the 50mm or more and 3000mm or less.
  • the longitudinal auxiliary member is arranged at intervals of 1000mm to 5000mm
  • the widthwise auxiliary member and the height direction auxiliary member is characterized in that arranged at intervals of 400mm to 1000mm.
  • the longitudinal auxiliary member is characterized in that a plurality of longitudinal unit openings having a unit space is arranged to form a longitudinal opening.
  • the number of the longitudinal unit openings formed in the longitudinal auxiliary member is characterized by the following equation.
  • N is the number of longitudinal unit openings, A0 is the area of the longitudinal unit opening, and A1 is the area of the longitudinal auxiliary member
  • widthwise length or the heightwise length of the longitudinal unit opening portion is characterized in that 300mm or more.
  • Square pressure tank according to the present invention has the advantage that can not only maintain the internal high pressure, but also increase the efficiency of the space.
  • 1 to 6 show a rectangular pressure tank according to a first embodiment of the present invention.
  • 13 to 16 show a rectangular pressure tank according to a second embodiment of the present invention.
  • 17 to 19 show a rectangular pressure tank according to a first modification of the second embodiment of the present invention.
  • 20 to 24 show a rectangular pressure tank according to a third embodiment of the present invention.
  • 25 to 29 are diagrams showing a square pressure tank according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 36 to 37 show a rectangular pressure tank according to a second modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • 38 to 45 is a view showing a square pressure tank according to a fifth embodiment of the present invention.
  • 46 to 48 show a rectangular pressure tank according to a first modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • 49 to 51 show a rectangular pressure tank according to a second modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • 1 to 6 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the first embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 100 is arranged so that the plurality of grid plates 111 are spaced in the longitudinal direction, width direction and height direction, therein It comprises an inner grid portion 110 including the inner hollow portion 113 is formed to be hollow in the longitudinal direction and the tank outer plate 120 formed to surround the outer surface of the inner grid portion 110.
  • the internal grid portion 110 includes a grid cutting portion 112 is formed by cutting the edges in the longitudinal direction, width direction and height direction in a straight line or curve.
  • the grid cutting unit 112 is a point where welding of the tank outer plate 120 is finished, and the space between the grid cutting unit 112 and the tank outer plate 120 becomes a moving passage of the fluid during operation.
  • the tank outer plate 120 formed to surround the outer surface of the inner lattice part 110 may include the planar outer plate part 121 and the planar outer plate parts 121 formed to surround the plane of the inner lattice part 110. Is connected, but is configured to include a cutting outer shell portion 122 formed to surround the grid cutting portion (112).
  • the width W of the tank shell 120 is formed in a range of 0.5 * H or more and 1.5 * H or less. It is preferable that the longitudinal length L of the tank shell 120 is formed to be 1.5 * H or more.
  • the cutting plate portion 122 formed to surround the lattice cutting portion 112 is formed to have a predetermined curvature (R), the cutting plate portion 112 has a curvature of 0.3 * H or less, preferably at least 250 mm.
  • the space between the lattice cutting unit 112 and the cutting outer plate 122 is a movement passage of the fluid during operation.
  • the design pressure P for determining the thickness of the tank shell 120 is determined based on the gauge pressure of the internal storage fluid, and it is generally preferable that the pressure is 1.0 bar or more and 50.0 bar or less.
  • the tank shell 120 has a thickness tp of the planar shell portion 121 and a thickness tc of the cutting shell portion 122 in consideration of the safety factor in tensile strength and yield strength of each material.
  • the thickness tp of the planar shell plate 121 and the thickness tc of the cutting shell plate 122 may be determined so that the stress value generated in the tank shell 120 does not exceed the allowable stress.
  • the thickness tp of the flat plate portion 121 is 50 mm or less, and the thickness tc of the cutting plate portion 122 is equal to or smaller than the thickness tp of the flat plate portion 121. Differences are limited based on welding limits.
  • the acceptance criteria due to the membrane stress should also be satisfied. Since the bending stress acting on the flat plate is relatively much larger than the film stress, if the criterion for the bending stress is satisfied, The criteria are also satisfied.
  • the inner grid portion 110 is formed such that a plurality of grid plates 111 are spaced apart in a height direction, a length direction, and a width direction, and more specifically, the inner grid portion 110.
  • the grating plate 111 forming a widthwise auxiliary member 111a disposed to be spaced apart in the longitudinal direction, the height direction auxiliary member 111b disposed to be spaced apart in the height direction, and the widthwise auxiliary formed to be spaced apart in the width direction It consists of the member 111c.
  • the total longitudinal length, the width direction length and the height direction length of the inner lattice part 110 are the same as the lengthwise length L, the widthwise length W and the heightwise length H of the tank outer plate 120. And, the end of the inner grid portion 110 is bonded to the inner surface of the tank outer plate 120.
  • the longitudinal auxiliary member (111a) formed to be spaced apart in the longitudinal direction in the longitudinal direction to form an internal hollow portion 113 to provide a minimum working space required for workers during the internal fabrication
  • the opening 111a-1 is formed, and the shape of the longitudinal opening 111a-1 is preferably formed in a circular or elliptical shape so as to uniformly distribute the internal pressure.
  • the longitudinal opening 111a-1 when the widthwise length of the longitudinal opening 111a-1 is WL and the heightwise length is HL, the longitudinal opening 111a-1 is provided in order to provide a working space for the workers during internal fabrication.
  • the width direction length WL and the height direction length HL of () are preferably formed to be 1200 mm or more.
  • the minimum width W-WL / 2 or H-HL / 2 of the longitudinal auxiliary member 111a preferably has a dimension of at least 50 mm and at most 300 mm.
  • the longitudinal subsidiary member 111a has a predetermined interval GL and is arranged in the longitudinal direction. At this time, welding is impossible if the predetermined interval GL between the longitudinal subsidiary members 111a is too narrow. Therefore, it is preferable to have a constant interval to secure a space of 250mm or more.
  • the longitudinal auxiliary member 111a since the longitudinal auxiliary member 111a has to withstand the internal pressure by connecting the ceiling and the bottom of the tank outer plate 120, the value obtained by multiplying the smallest cross-sectional area of the longitudinal auxiliary member 111a by the allowable stress is given. Of course, it should be greater than the pressure applied to the bottom and ceiling of the tank shell 120.
  • the longitudinal auxiliary member 111a can be calculated by calculating the balance of the force by the longitudinal length of the spaced apart, and must satisfy the following [Equation 1].
  • the longitudinal subsidiary member 111a has to withstand the internal pressure by connecting both wall surfaces of the tank outer plate 120, so that both wall surfaces must satisfy the following [Equation 2].
  • the thickness of the longitudinal auxiliary member 111a should be formed to a thickness having a minimum stiffness to prevent the buckling of the grating plate 111 satisfying the above two equations, and the margin of the portion where the thickness is corroded after molding Except for 5mm, the thickness tp of the planar shell plate 121 and the thickness tc of the cutting shell plate 122 may not exceed 50 mm.
  • the longitudinal auxiliary member (111a) is arranged in the longitudinal direction as shown in Figure 5, the longitudinal end of the longitudinal auxiliary member 111a and the tank outer plate 120 is disposed at the end where the internal pressure is concentrated
  • the distance GL_E from the planar outer plate portion 121 is equal to the curvature R of both edge lattice cut portions 112 at the longitudinal length L of the tank outer plate 120, as shown in Equation 3 below.
  • the subtracted length is determined from a value obtained by subtracting the length obtained according to the number N of the grids 111 and a constant interval GL.
  • the interval GL_E between the longitudinal subsidiary member 111a disposed at the end and the planar outer plate 121 at the longitudinal end of the tank outer plate 120 is preferably constant between the other longitudinal subsidiary members 111a. It is preferably 3/4 or less of the interval GL, but in consideration of the welding work of the worker, it is preferably 100 mm or more.
  • the shape of the inner opening 111a-1 is ideally circular, but embodiments of all shapes are possible within a range that satisfies the criteria for allowable stress, such as an elliptical shape or a rounded corner.
  • the lengthwise length and widthwise length of the height direction auxiliary members 111b formed to be spaced apart in the height direction are the lengthwise length L and the widthwise length W of the tank shell 120. Same as), and the inside of the height direction opening 111b-1 having a rounded corner is formed.
  • the longitudinal direction length of the height direction opening part 111b-1 is referred to as LH and the width direction length as WH
  • the longitudinal direction length LH and the width direction length WH of the height direction opening part 111b-1 are internal.
  • the minimum size for providing the workspace to the workers should be ensured, preferably 1000 mm or more.
  • the minimum width (L-LH) / 2 or (W-WH) / 2 of the height direction auxiliary member (111b) preferably has a dimension between a minimum of 50mm, a maximum of 300mm.
  • the thickness of the height direction auxiliary member (111b) should be formed with a thickness having a minimum stiffness to prevent buckling, preferably 5mm or more except for the margin of the portion where the thickness is corroded after molding, and [Equation 1] and The minimum thickness can be determined by a similar method of [Equation 2].
  • the height direction auxiliary member 111b is arranged in the height direction with a predetermined interval (GH) similar to the longitudinal direction member, in this case, if the constant interval (GH) is too narrow, welding is impossible, space more than 250mm It is desirable to secure.
  • GH predetermined interval
  • the distance (GH_E) between the height direction auxiliary member 111b disposed in the end portion in which the internal pressure is concentrated and the plane outer plate portion 121 at the height direction end of the tank outer plate 120 is similar to the above [Equation 3]. Can be determined.
  • the interval GH_E between the height direction subsidiary member 111b disposed at the end and the planar outer plate 121 at the height direction end of the tank outer plate 120 is preferably a distance between the other height direction subsidiary members 111b. It should be less than 3/4 of (GH) but more than 100mm considering the welding work of worker.
  • the shape of the both ends of the longitudinal direction of the height direction opening part 111b-1 is circular in order to distribute a force uniformly.
  • FIG. 6 illustrates a width direction auxiliary member 111c disposed to be spaced apart in the width direction, and the width direction auxiliary member 111c is configured to have the same shape as the height direction auxiliary member 111b described above.
  • the lengthwise length of the widthwise opening 111c-1 is referred to as LW and the heightwise length is referred to as HW
  • the lengthwise length LW and the heightwise length HW of the widthwise opening 111c-1 are internal.
  • the minimum size for providing the workspace to the workers should be ensured, preferably 1000 mm or more.
  • the minimum width (L-LW) / 2 or (H-HW) / 2 of the width direction auxiliary member 111c has a dimension between at least 50 mm and at most 300 mm.
  • the width of the auxiliary member 111c in the width direction should be formed with a thickness having a minimum stiffness to prevent buckling, and is preferably 5mm or more except for the margin of the portion where the thickness is corroded after molding, [Equation 1] and [ The minimum thickness can be determined by a similar method of equation [2].
  • the width direction auxiliary member 111c is arranged in the width direction with a constant interval GW, similar to the longitudinal auxiliary member and the height direction auxiliary member, and when the constant interval GW is too narrow, welding is impossible. Therefore, it is desirable to secure a space of at least 250 mm.
  • the distance (GW_E) between the width direction auxiliary member 111c disposed in the end portion in which the internal pressure is concentrated and the plane outer plate portion 121 at the height direction end of the tank outer plate 120 is similar to the above [Equation 3] Can be determined.
  • the distance GW_E between the widthwise auxiliary member 111c disposed at the end portion and the flat outer plate portion 121 at the widthwise end of the tank outer plate 120 is preferably a distance between the other widthwise auxiliary members 111c. It should be 3/4 or less of (GW), but it is preferable that it is 100 mm or more in consideration of welding work of an operator.
  • the shape of both ends of the longitudinal direction of the width direction opening 111c-1 is preferably circular in order to distribute the force uniformly.
  • the internal grid portion 110 described above may additionally include a gas passage portion (not shown) formed for the flow of gas and a liquid passage portion (not shown) formed for the flow of the liquid.
  • FIG. 7 to 9 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 100 according to the first modification of the first embodiment of the present invention has an internal hollow portion 113 in order to provide a minimum working space required for the workers when the internal lattice portion 110 is manufactured. Is formed, as shown in Figure 8 is characterized in that the inner hollow portion 113 is spaced apart in the width direction.
  • the square pressure tank 100 according to the first modification of the first embodiment of the present invention to form two internal hollow portion 113 in the longitudinal auxiliary member 111a By forming two longitudinal openings 111a-1, there is an advantage in that the pressure resistance of the square pressure tank 100 can be improved.
  • the length M spaced apart in the width direction between the longitudinal opening (111a-1) is preferably at least 300mm.
  • the square pressure tank 100 when the height direction length of the tank shell 120 is H, the width direction length W is 1.5 * H or more 3.0 * It is preferable to form in the range of H or less, and to form longitudinal length L in 1.5 * H or more.
  • 10 to 12 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the second modification of the first embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 100 has an internal hollow portion 113 to provide a minimum working space required for the workers when the internal lattice portion 110 is manufactured. It is formed, as shown in Figure 11 is characterized in that the inner hollow portion 113 is spaced apart in the width direction and the height direction.
  • the length M spaced apart between the longitudinal openings 111a-1 is preferably at least 300 mm apart from the length M1 in the width direction and the distance M2 in the height direction.
  • the square pressure tank 100 according to the second modification of the first embodiment of the present invention has four internal hollow portion 113 in the longitudinal auxiliary member 111a
  • the first embodiment It is preferable to comprise in the form of a square pressure tank by 2 modifications.
  • the square pressure tank 100 when the height direction length of the tank shell 120 is H, the width direction length W is 0.5 * H or more 1.5 * It is preferable to form in the range of H or less, and to form longitudinal length L in 1.5 * H or more.
  • 13 to 16 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the second embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 200 is disposed so that the plurality of grid plates 211 are spaced apart in the longitudinal direction, and includes an internal hollow portion 213 formed in the hollow in the longitudinal direction,
  • the inner lattice portion 210 is a lattice cutting portion formed by cutting the edges of the longitudinal direction, width direction and height direction in a straight line or curved line, similar to the square pressure tank 100 according to the first embodiment ( 212).
  • the tank outer plate 220 includes a planar outer plate portion 221 formed to surround the plane of the inner lattice portion 210 and a cutting outer plate portion 222 formed to surround the lattice cutting portion 213. do.
  • the width direction W of the tank outer plate 220 is formed to be 1.2 * H or less, the longitudinal length L is 1.5 * It is preferable to form more than H.
  • the cutting plate portion 222 formed to surround the lattice cutting portion 212 is formed to have a predetermined curvature (R), the cutting plate portion 222 has a curvature of 0.3 * H or less, preferably at least 250mm.
  • the design pressure P is determined based on the gauge pressure of the internal storage fluid, preferably 1.0 bar or more and 50.0 bar or less.
  • the thickness t p of the planar shell part 221 of the tank outer shell 220 and the thickness t c of the cutting outer shell 222 may be determined in consideration of the safety factor in the tensile strength and the yield strength of each material.
  • the thickness t p of the flat shell plate 221 and the thickness t c of the cutting shell plate 222 are determined so that the stress value generated in the tank shell plate 220 does not exceed the allowable stress.
  • the thickness t p of the outer plate portion 221 is 50 mm or less, and the thickness t c of the cutting outer plate portion 222 is equal to or smaller than the thickness t p of the flat outer plate portion 221, but the thickness difference is welded. Limit based on the limit criteria.
  • the acceptance criteria due to the membrane stress should also be satisfied. Since the bending stress acting on the plate is generally much larger than the membrane stress, the membrane stress is automatically satisfied when the criterion for the bending stress is satisfied. The criteria for are also satisfied.
  • the inner grid portion 210 of the square pressure tank 200 is arranged so that the plurality of grid plates 211 are spaced in the longitudinal direction, the inner grid portion ( 210 includes a reinforcing lattice portion 205 disposed on both ends thereof so that the plurality of gratings 211 are spaced apart in the height direction and the width direction, and in more detail, the inner lattice portion 210 is spaced in the longitudinal direction.
  • a longitudinal subsidiary member 211a disposed so that the reinforcing grid portion 205 is a widthwise auxiliary member 211c disposed to be spaced apart from the height direction auxiliary member 211b disposed to be spaced apart in the height direction. It is composed of
  • the longitudinal length, the widthwise length and the heightwise length of the inner lattice portion 210 are the same as the lengthwise length L, the widthwise length W and the heightwise length H of the tank outer plate 220.
  • the end of the inner grid portion 210 is bonded to the inner surface of the tank outer plate 220.
  • the longitudinal auxiliary member 211a formed to be spaced apart in the longitudinal direction has a longitudinal direction forming an internal hollow portion 213 for providing a minimum working space required for workers during internal fabrication.
  • the opening 211a-1 is formed, and the shape of the longitudinal opening 211a is preferably formed in a circular or elliptical shape so as to uniformly distribute the internal pressure.
  • the width direction length of the longitudinal opening (211a-1) is WL
  • the height direction length is HL
  • the width direction length WL and the height direction length HL of () are preferably formed to be 1200 mm or more.
  • the minimum width W-WL / 2 or H-HL / 2 of the longitudinal auxiliary member 211a preferably has a dimension of at least 50 mm and at most 300 mm.
  • the longitudinal subsidiary members 211a are arranged in the longitudinal direction with a predetermined interval GL, and at this time, welding is impossible if the constant interval GL between the longitudinal subsidiary members 211a is too narrow. Therefore, it is preferable to have a constant interval to secure a space of 250mm or more.
  • the longitudinal auxiliary member 211a since the longitudinal auxiliary member 211a must withstand the internal pressure by connecting the ceiling and the bottom of the tank outer plate 220, the value obtained by multiplying the smallest cross-sectional area of the longitudinal auxiliary member 211a by the allowable stress is given. Of course, it should be greater than the pressure applied to the bottom and the ceiling of the tank shell 220.
  • the thickness of the longitudinal auxiliary member 211a should be formed to a thickness having a minimum rigidity to prevent the buckling of the grating plate 211 that satisfies the above two equations, and the margin of the portion where the thickness is corroded after molding Except for 5mm, the thickness tp of the planar shell plate 221 and the thickness tc of the cutting shell plate 222 may not exceed 50mm.
  • the shape of the longitudinal opening 211a is ideally circular, but embodiments of all shapes are possible within the range that satisfies the criteria for allowable stress, such as the shape of an ellipse or a rounded rectangle.
  • the reinforcing lattice portion 205 is formed, and the width direction length of the height direction auxiliary member 211b disposed to be spaced apart in the height direction is the same as the width direction length of the tank outer plate 220. Do.
  • the longitudinal minimum length LH_S or the widthwise minimum length WH_S of the height direction auxiliary member 211b have a dimension between at least 50 mm and at most 300 mm.
  • the thickness of the height direction auxiliary member (211b) is to be formed with a thickness having a minimum rigidity to prevent buckling, it is preferable that the thickness is 5mm or more except for the margin of the portion where the thickness is corroded after the [Formula 1
  • the minimum thickness can be determined by similar methods such as] and [Equation 2].
  • the height direction auxiliary member 211b is arranged in the height direction with a predetermined interval (GH), at this time, if the constant interval (GH) is too narrow, welding is impossible, it is preferable to secure a space of 250mm or more. .
  • the distance GH_E between the height direction auxiliary member 211b disposed at the end portion at which the internal pressure is concentrated and the planar outer plate portion 221 at the height direction end of the tank outer plate 220 is similar to the above [Equation 3]. Can be determined.
  • An interval GH_E between the height direction auxiliary member 211b disposed at the end and the planar outer plate part 221 at the height direction end of the tank outer plate 220 is preferably a distance between the other height direction auxiliary members 211b.
  • GH is 3/4 or less, preferably 100 mm or more in consideration of the worker's welding operation.
  • the reinforcing lattice portion 205 is formed, and the height direction length of the width direction auxiliary member 211c disposed to be spaced apart in the width direction is the height direction length H of the tank outer plate 220. Same as).
  • the minimum length HW_S or the minimum length LW_S in the height direction of the widthwise auxiliary member 211c has a dimension between at least 50 mm and at most 300 mm.
  • the width of the auxiliary member in the width direction (211c) should be formed with a thickness having a minimum stiffness to prevent buckling, it is preferably 5mm or more except for the margin of the portion where the thickness is corroded after the molding, [Equation 1
  • the minimum thickness can be determined by similar methods such as] and [Equation 2].
  • the width direction auxiliary member 211c is arranged in the width direction with a predetermined interval (GW), at this time, if the constant interval (GW) is too narrow, welding is impossible, it is preferable to secure a space of 250mm or more. .
  • the distance GW_E between the widthwise auxiliary member 211c disposed at the end where the internal pressure is concentrated and the planar outer plate 221 at the widthwise end of the tank outer plate 220 is similar to that of Equation 3 above. Can be determined.
  • the distance GW_E between the widthwise auxiliary member 211c disposed at the end and the planar outer plate portion 221 of the widthwise end of the tank outer plate 220 is preferably a distance between the other widthwise auxiliary members 211c. GW) is 3/4 or less, preferably 100 mm or more in consideration of the welding work of the operator.
  • 17 to 19 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the first modification of the second embodiment of the present invention.
  • an internal hollow part 213 is formed to provide a minimum working space necessary for the workers when the internal lattice part 210 is manufactured.
  • the inner hollow portion 213 is spaced apart in the width direction.
  • the square pressure tank 200 according to the first modification of the second embodiment of the present invention to form two internal hollow portion 213 in the longitudinal auxiliary member (211a) By forming two longitudinal openings 211a-1, there is an advantage in that the pressure resistance of the square pressure tank 200 can be improved.
  • the widthwise distance M of the longitudinal opening 211a-1 is preferably at least 300 mm.
  • the square pressure tank 200 when the height direction length of the tank shell 220 is H, the width direction length W is 1.5 * H or more 3.0 * It is preferable to form in the range of H or less, and to form longitudinal length L in 1.5 * H or more.
  • 20 to 24 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the third embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 300 is disposed so that the plurality of grid plates 311 are spaced in the longitudinal direction and the height direction, the inner hollow portion 313 is formed to be hollow in the longitudinal direction therein Including the inner grid portion 310 and the tank outer plate 320 formed to surround the outer surface of the inner grid portion 310 is formed to include, the inner hollow portion 313 is spaced apart in the width direction It is characterized in that the arrangement.
  • the separation distance in the width direction of the internal hollow portion 313 is preferably 300 mm or more.
  • the internal grid portion 310 includes a grid cutting portion 312 is formed by cutting the edges in the longitudinal direction, width direction and height direction in a straight line or curve.
  • the tank outer plate 320 formed to surround the outer surface of the inner lattice portion 310 has a flat outer plate portion 321 and the flat outer plate portion 321 formed to surround the plane of the inner lattice portion 310. ) Is connected, but includes a cutting outer shell portion 312 is formed to surround the lattice cutting portion 312.
  • the square pressure tank 300 according to the third embodiment of the present invention will be described in more detail.
  • the width direction W is formed in the range of 1.5 * H or more and 3.0 * H or less, the longitudinal length L is 1.5 * H It is preferable to be formed above.
  • the cutting plate portion 322 formed to surround the lattice cutting portion 312 is formed to have a predetermined curvature (R), the cutting plate portion 322 has a curvature of 0.3 * H or less, preferably at least 250 mm.
  • the design pressure P for determining the thickness of the tank shell 320 is based on the gauge pressure of the internal storage fluid, and generally preferably 1.0 bar or more and 50.0 bar or less.
  • the tank shell 320 has a thickness tp of the planar shell portion 321 and a thickness tc of the cutting shell portion 322 in consideration of the safety factor in tensile strength and yield strength of each material.
  • the thickness tp of the planar shell plate 321 and the thickness tc of the cutting shell plate 322 may be determined so that the stress value generated in the tank shell 320 does not exceed the allowable stress.
  • the thickness tp of the planar outer plate part 321 is 50 mm or less, and the thickness tc of the cutting outer plate part 322 is equal to or smaller than the thickness tp of the planar outer plate part 321. Differences are limited based on welding limits.
  • the acceptance criteria due to the film stress should also be satisfied.
  • the bending stress acting on the plate is much larger than the film stress, so if the criterion for the bending stress is satisfied, the criterion for the film stress is also satisfied. .
  • the internal grid portion 310 is formed so that the plurality of grid plates 311 are spaced apart in the longitudinal direction and the height direction, more specifically the grid forming the internal grid portion 310 311 includes a longitudinal auxiliary member 311a disposed to be spaced apart in the longitudinal direction, and a height direction auxiliary member 311b disposed to be spaced apart in the height direction.
  • the total length in the longitudinal direction of the inner lattice portion 310, the length in the height direction is the same as the length in the longitudinal direction (L), the height in the longitudinal direction (H) of the tank outer plate 320, the end of the inner lattice portion (310) The inner surface of the tank outer plate 320 is bonded.
  • the longitudinal auxiliary member 311a formed to be spaced apart in the longitudinal direction has a longitudinal direction forming an internal hollow part 313 for providing a minimum working space required for workers during internal fabrication.
  • the opening 311a-1 is formed, and the shape of the longitudinal opening 311a-1 is preferably formed in a circular or elliptical shape so as to uniformly distribute the internal pressure.
  • the longitudinal opening 311a-1 is WL and the heightwise length is HL
  • the longitudinal opening 311a-1 is provided in order to provide a working space to the workers at the time of internal fabrication.
  • the width direction length WL and the height direction length HL of () are preferably formed to be 1200 mm or more.
  • the minimum width W-WL / 2 or H-HL / 2 of the longitudinal auxiliary member 311a-1 preferably has a dimension of at least 50 mm and at most 300 mm.
  • the square pressure tank 300 preferably has a widthwise distance of the inner hollow portion 313 in a width direction of 300 mm or more, the inner hollow portion 313 is formed.
  • the widthwise distance M between the longitudinal openings 311a-1 is at least 300 mm.
  • the longitudinal subsidiary members 311a are arranged in the longitudinal direction with a predetermined interval GL, and at this time, welding is impossible if the constant interval GL between the longitudinal subsidiary members 311a is too narrow. Therefore, it is preferable to have a constant interval to secure a space of 250mm or more.
  • the distance GL_E between the longitudinal auxiliary member 311a disposed at the end where the internal pressure is concentrated and the planar outer plate part 321 at the height direction end of the tank outer plate 320 is similar to the above [Equation 3]. Can be determined.
  • the interval GL_E between the longitudinal auxiliary member 311a disposed at the end portion and the planar outer plate portion 321 at the widthwise end of the tank outer plate 320 is preferably a gap between the other longitudinal auxiliary members 311a. 3/4 or less of the GL, but preferably 100 mm or more in consideration of the welding work of the operator.
  • the longitudinal auxiliary member 311a since the longitudinal auxiliary member 311a must endure the internal pressure by connecting the bottom of the tank outer plate 320 to the ceiling, the value obtained by multiplying the smallest cross-sectional area of the longitudinal auxiliary member 311a by the allowable stress is given. Of course, it should be greater than the pressure applied to the bottom and ceiling of the tank shell 320.
  • the longitudinal auxiliary member 311a can be calculated by calculating the balance of the force by the longitudinal length spaced apart, it must satisfy the above [Equation 1].
  • the thickness of the longitudinal auxiliary member 311a should be formed to a thickness having a minimum rigidity to prevent the buckling of the grating plate 311 that satisfies the above [Equation 1] and [Equation 2], the thickness after molding 5 mm or more excluding the margin of corrosion of the part, and preferably not exceeding 50 mm, which is the maximum value of the thickness tp of the flat plate portion 321 and the thickness tc of the cutting plate portion 322.
  • the shape of the longitudinal opening 311-a is ideally circular, an embodiment of all shapes is possible within the range that satisfies the criteria of the allowable stress, such as the shape of an ellipse or a rounded corner.
  • the longitudinal length, the widthwise length of the height-direction auxiliary member 311b formed to be spaced apart in the height direction is the longitudinal length (L) and the widthwise length (W) of the tank outer plate (320) Same as), and the inside of the height direction opening 311b-1 having a rounded corner is formed.
  • the longitudinal direction length of the height direction opening 311b-1 is referred to as LH and the width direction length as WH
  • the longitudinal direction length LH and the width direction length WH of the height direction opening 311b-1 are internal.
  • the minimum size for providing the workspace to the workers should be ensured, preferably 1000 mm or more.
  • the minimum width (L-LH) / 2 or (W-WH) / 2 of the height direction auxiliary member 311b preferably has a dimension between a minimum of 50mm, a maximum of 300mm.
  • the thickness of the height direction auxiliary member 311b is to be formed with a thickness having a minimum stiffness to prevent buckling, preferably 5mm or more except for the margin of the portion where the thickness is corroded after the molding, and [Equation 1] and The minimum thickness can be determined by a similar method of [Equation 2].
  • the height direction auxiliary member 311b has a predetermined interval (GH) is arranged in the height direction, at this time, if the constant interval (GH) is too narrow, welding is impossible, it is preferable to secure a space of 250mm or more.
  • the distance (GH_E) between the height direction auxiliary member 311b disposed in the end portion in which the internal pressure is concentrated and the planar outer plate portion 321 at the height direction end of the tank shell 320 is similar to the above [Equation 3]. Can be determined.
  • the interval GH_E between the height direction subsidiary member 311b disposed at the end portion and the planar outer plate portion 321 at the height direction end of the tank outer plate 320 is preferably a distance between the other height direction subsidiary members 311b. It should be less than 3/4 of (GH) but more than 100mm considering the welding work of worker.
  • the shape of both ends of the longitudinal direction of the height direction opening part 311b-1 is circular in order to distribute a force uniformly.
  • 25 to 29 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 400 according to the fourth embodiment of the present invention is spaced apart in the longitudinal direction, the height direction, and the width direction including a plurality of grid plates 411 including an internal opening 411-1 formed to be hollow therein.
  • a plurality of grating plate 411 is formed by connecting the inner grid portion 410 is formed to be connected to each other to form a face grating and the tank outer plate 420 formed to surround the outer surface of the inner lattice portion 410 do.
  • the inner grid portion 410 is characterized in that at least one or more surfaces are curved to form a curved surface.
  • the inner lattice portion 410 is formed by a curved surface of which one surface is bent, thereby reinforcing the tank outer shell 420 formed as a curved surface, and bending stress of the tank outer shell for supporting a pressure load acting on the tank outer shell.
  • the load to the film stress can be distributed while minimizing
  • the inner lattice portion 410 is configured to include a lattice cut portion 412 is formed by cutting the edge in the longitudinal direction, width direction and height direction in a straight line or curve.
  • the tank outer plate 420 is a flat outer plate portion 421 formed to surround the plane of the inner lattice portion 410 and the elongated outer plate portion 422-2 formed to surround the curved surface of the tank outer plate 420.
  • the square pressure tank 400 according to the fourth embodiment of the present invention will be described in more detail.
  • the width in the longitudinal direction W is formed in 1.5 * H or more
  • the longitudinal length L is formed in 1.5 * H or more, or is formed in 2 * W or more desirable.
  • the curved outer plate portion 422 is formed to have a predetermined curvature, preferably the cutting outer plate portion 422-1 formed to surround the lattice cutting portion 412 is 0.1 * H or more 0.5 * H It has a curvature of the following range, the curved outer plate portion 422-2 has a curvature of 1 * H or less, preferably a curvature of greater than 0.1 * H.
  • the design pressure P for determining the thickness of the tank shell 420 is determined based on the gauge pressure of the internal storage fluid, and generally, it is preferable that the pressure is 1.0 bar or more and 50.0 bar or less.
  • the thickness tp of the flat shell 421 of the tank shell 420 and the thickness tc of the curved shell 422 of the tank shell 420 are calculated in consideration of the safety factor in tensile strength and yield strength of each material.
  • the thickness tp of the planar shell plate portion 421 and the thickness tc of the curved shell plate portion 422 are determined so that the stress value generated in the tank shell plate 420 does not exceed the allowable stress.
  • the thickness tp of the outer plate portion 421 is 50 mm or less, and the thickness tc of the curved outer plate portion 422 is equal to or smaller than the thickness of the flat outer plate portion 421, but the difference in thickness is based on a welding limit criterion. Limit on the basis of
  • the acceptance criteria due to the membrane stress should also be satisfied.
  • the bending stress acting on the plate is much larger than the membrane stress, so when the criterion for the bending stress is satisfied, the membrane stress is automatically applied. The criteria are also satisfied.
  • the inner lattice portion 410 is formed so that the plurality of grid plates 411 including the hollow inner opening portion 411-1 are spaced apart in the height direction, the longitudinal direction and the width direction. More specifically, the inner grid portion 410 is formed to be spaced apart in the longitudinal direction member 411a disposed to be spaced in the longitudinal direction, the height direction member 411b disposed to be spaced apart in the height direction and the width direction. It consists of a width direction auxiliary member 411c.
  • the overall longitudinal length, the width direction length and the height direction length of the inner lattice portion 410 are the same as the lengthwise length L, the widthwise length W and the heightwise length H of the tank outer plate 420.
  • the end of the inner grid portion 410 is bonded to the inner surface of the tank outer plate 410.
  • the longitudinal auxiliary member 411a which is formed to be spaced apart in the longitudinal direction to form an internal opening portion 411-1 for providing a minimum working space required for workers during the internal fabrication
  • the longitudinal opening 411a-1 is formed, and the shape of the longitudinal opening 411a-1 is preferably formed in a circular or elliptical shape so as to uniformly distribute the internal pressure.
  • the longitudinal openings 411a-1 may be formed by arranging a plurality of openings having a predetermined width WL and a predetermined height HL as shown in FIG. 27B.
  • the longitudinal subsidiary members 411a are arranged in a plurality in the longitudinal direction. At this time, the predetermined interval GL between the longitudinal subsidiary members 411a is preferably formed to be 1 m to 5 m or less.
  • the thickness tp of the longitudinal auxiliary member 411a should be formed to a thickness having a minimum rigidity to prevent buckling of the grating plate 411 satisfying the above [Equation 1] and [Equation 2], and 5 mm or more except for the margin of the portion where the thickness is corroded, preferably not exceeding 50 mm, the maximum value of the thickness of the planar shell portion 421 and the curved shell portion 422.
  • the heightwise length HL of the longitudinal opening 411a-1 is It is preferably formed at 0.9 * HP or less, or at least 300 mm or more.
  • the widthwise length WL of the longitudinal opening 411a-1 is formed to be 0.9 * WP or less, preferably at least 300mm.
  • HP refers to the length in the height direction of the flat plate portion 421
  • WP refers to the length in the width direction of the flat plate portion 421.
  • the radius RL of the longitudinal fillet portion formed to have a rounded edge of the longitudinal opening portion 411a-1 is 0.5 times or less of the minimum value of the height direction length and width direction length of the longitudinal opening portion 411a-1. It is preferable to form, and to form at least 1 mm or more.
  • the number of the longitudinal openings 411a-1 formed in the longitudinal auxiliary member 411a can be calculated through Equation 4 below.
  • N in Equation 4 is the number of longitudinal openings 411a-1, A0 is the area of the longitudinal openings 411a-1, and A1 is the area of the longitudinal auxiliary member 411a.
  • the total area of the longitudinal openings 411a-1 having the number of N is preferably formed so as not to exceed 90% or more of the maximum area of the longitudinal auxiliary member 411a.
  • the height direction auxiliary member 411b formed to be spaced apart in the height direction has a longitudinal length equal to the lengthwise length LP of the flat plate 421, and the height direction auxiliary member.
  • the widthwise length of the 411b is the same as the widthwise length WP of the flat outer plate portion, and a heightwise opening 411b-1 having a rounded corner is formed therein.
  • the height direction neck b1 of the height direction auxiliary member 411b for forming a surface lattice with the longitudinal auxiliary member 411a and the width direction auxiliary member 411c is preferably formed in a range of 50 mm or more and 3000 mm or less. Do.
  • the radius RH of the height direction fillet portion of the height direction auxiliary member 411b is preferably formed to have a curvature of at least 1 mm.
  • the thickness of the height direction auxiliary member 411b should be formed to a thickness having a minimum stiffness to prevent buckling, preferably 5mm or more except for the margin of the portion where the thickness is corroded after molding.
  • the height direction auxiliary member (411b) has a predetermined interval (GH) is arranged in the height direction, at this time, if the constant interval (GH) is too narrow, welding is impossible, to ensure a space of 400mm or more, 1000mm or less It is preferable.
  • the widthwise auxiliary member 411c formed to be spaced apart in the widthwise direction has a lengthwise length equal to the lengthwise length LP of the flat plate portion 421, and the widthwise auxiliary member.
  • the height direction length of 411c is the same as the height direction length H of the said tank outer plate 420, and the width direction opening part 411c-1 of the rounded corner is formed in the inside.
  • the widthwise neck b2 of the widthwise auxiliary member 411c for forming the surface lattice with the longitudinal auxiliary member 411a and the heightwise auxiliary member 411b is formed in a range of 50 mm or more and 3000 mm or less. .
  • the radius RW of the widthwise fillet portion of the widthwise auxiliary member 411c may be formed to have a curvature of at least 1 mm or more.
  • the width of the auxiliary member 411c in the width direction should be formed with a thickness having a minimum rigidity to prevent buckling, preferably forming a range of 5mm to 50mm except the margin of the portion where the thickness is corroded after molding. Do.
  • the width direction auxiliary member (411c) has a predetermined interval (GW) is arranged in the width direction, and at this time, if the constant interval (GW) is too narrow, welding is impossible to ensure a space of 400mm to 1000mm or less It is preferable.
  • GW predetermined interval
  • 30 to 34 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the first modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • Square pressure tank 400 according to the first modification of the fourth embodiment of the present invention is characterized in that the inner lattice portion 410 is formed so that the upper surface in the width direction has a curved surface.
  • the width direction length WL of the longitudinal subsidiary member 411a is in a range of 1 * HL or 0.5 * HL or more and 2 * HL or less. It is preferably formed.
  • the longitudinal auxiliary members 411a have a first radius R1 having a predetermined curvature at the lower ends of the width direction and both ends of the longitudinal auxiliary members 411a in the width direction.
  • a second radius R2 having a predetermined curvature and the second radii are connected to an upper portion thereof, and include a third radius R3 having a predetermined curvature.
  • the curvature of the first radius R1 is preferably equal to or smaller than a and b.
  • the height unit length a is 1 / N of the length in the height direction length HL of the longitudinal auxiliary member 411a excluding the length above the upper reference line, where N is the number of a, and the width unit is the width unit.
  • the length b is 1 / M in the width direction WL of the longitudinal auxiliary member 411a, where M is the number of b)
  • the curvature of the first radius (R1) is smaller than a or b, it is preferable that the curvature of the first radius (R1) is formed to be 100mm or more.
  • the curvature of the second radius R2 is equal to or smaller than the curvature of the first radius R1, and the curvature of the third radius R3 may be expressed as a rational multiple of a.
  • the constant interval GL of the longitudinal auxiliary member 411a is the same as a or b, but is preferably arranged not to exceed 5m.
  • the thickness of the longitudinal auxiliary member is preferably formed in the range of 5mm or more, 50mm or less after the molding, except the corrosion margin.
  • the square pressure tank 400 is the height direction length of the longitudinal opening portion 411a-1, HL, the width direction of the longitudinal opening portion 411a-1
  • the height HL of the longitudinal direction opening portion 411a-1 is formed to be 0.9 * H or less, preferably at least 300 mm.
  • the widthwise length WL of the longitudinal opening 411a-1 is formed to be 0.9 * W or less, preferably at least 300mm.
  • the radius RL of the longitudinal fillet portion formed to have rounded corners of the longitudinal opening portion 411a-1 is 0.5 times or less of the minimum value between the height direction width and the width direction length of the longitudinal opening portion 411a-1. It is preferably formed as, but is preferably formed to at least 1mm.
  • the number of the longitudinal openings 411a-1 formed in the longitudinal auxiliary member 411a can be calculated through the above [Equation 4].
  • the total area of the longitudinal openings 411a-1 having the number of N is preferably formed not to exceed 90% or more of the longitudinal auxiliary members 411a.
  • the length h1 from the height direction lower end of the longitudinal auxiliary member 411a to the height direction lower end of the longitudinal opening 411a-1 is formed to be at least 300 mm or more, and the width direction of the longitudinal auxiliary member 411a.
  • the length w1 from the side end to the widthwise side end of the longitudinal opening portion 411a-1 is preferably formed to be 300 mm or more.
  • the square pressure tank 400 contacts the inner surface of the tank outer plate 420 at both ends in the longitudinal direction of the inner grid portion 410. And an end portion 406 including at least one grating plate 411.
  • the length c is preferably formed at 5 m or less.
  • the thickness of the longitudinal subsidiary member 411a, the width direction subsidiary member 411c and the height direction subsidiary member 411b of the grating plate 411 forming the end portion 406 is formed in the range of 5mm to 50mm. It is preferable.
  • the end opening 406-1 formed in the longitudinal auxiliary member 411 a, the width auxiliary member 411 c, and the height direction auxiliary member 411 b forming the end part 406 may have a first width E1. It is preferable to form in the range of 600 mm or more and 0.9 * b or less, and it is preferable that the 2nd width
  • the end fillet portion radius RE which is a fillet portion formed in the end opening portion 406-1 of the end portion 406, has a curvature of 1 mm or more.
  • the rectangular pressure tank 400 according to the first modification of the fourth embodiment of the present invention is an arch portion formed along the curved outer plate portion 422-2 of the curved outer plate portion 422. 407.
  • the height length HA of the arch portion 407 can be calculated using Equation 5 below.
  • h is the length between the center points of the arc portion 407
  • Ra is the radius of the arc
  • k is the side end width of the arch portion 407.
  • width direction WA of the arch portion 407 can be calculated using the following [Equation 6].
  • the thickness of the arch portion 407 is preferably formed in the range of 5mm to 50mm.
  • an arch portion 407 adjacent to the end portion 406 may be formed in the shape of a semi-arch portion.
  • l is the upper length of the semi arch portion 407-1
  • n is the central length of the semi arch portion 407-1.
  • the widthwise length WS of the semi-arch portion 407-1 is the same as the widthwise length of the arch portion 407, but may be formed to have a different widthwise length depending on the shape.
  • the diagonal length m of the semi-arch portion 407-1 is a length excluding the arch fillet portion having a radius RS, and the radius RS of the arch fillet portion is formed to be at least 1 mm.
  • the side end width j of the semi-arch portion 407-1 is formed to be smaller than the widthwise length WS of the semi-arch portion 407-1, and the thickness of the semi-arch portion 407-1 is 5 mm to 50 mm. It is preferable to form in the range.
  • the angle ⁇ where the diagonal is formed is formed to have a value of 1 to 45 degrees or less, and the distance q between the arch fillet portions is preferably determined in consideration of the radius RS of the arch fillet portion.
  • 36 to 37 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the second modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the tank outer plate 420 of the square pressure tank 400 according to the second modification of the fourth embodiment of the present invention includes a rounded outer plate portion 422-2 formed to have a curved upper surface and both ends thereof in a curved direction.
  • the curved outer plate portion 422 is included.
  • 38 to 45 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 500 according to the fifth embodiment of the present invention is spaced apart in the longitudinal direction, the width direction, and the height direction of the plurality of grid plates 511 including the inner opening 511-1 formed to be hollow therein. Is disposed, but includes a plurality of grating plate 511 is formed to be connected to each other to form a surface lattice 510 and the tank outer plate 520 formed to surround the outer surface of the inner lattice 510, The inner lattice portion 510 is formed such that one side in the longitudinal direction thereof is tapered in at least one of the width direction and the height direction.
  • the inner lattice portion 510 includes a lattice cut portion 512 formed by cutting the edges of the longitudinal direction, width direction and height direction in a straight line or curve.
  • the tank outer plate 520 includes a plane outer plate portion 521 formed to surround the plane of the inner lattice portion 510 and a cutting outer plate portion 522 formed to surround the lattice cutting portion 512. do.
  • planar outer plate portion 521 is formed in a height direction with the first planar outer plate portion 521-1 and the first planar outer plate portion 521-1 formed to surround the plane of the inner lattice portion 510.
  • the width direction length W1 of the first planar outer plate portion 521-1 is formed in more than 1.5 * H, the inner lattice portion 510 formed to be tapered
  • the widthwise length W2 of the second planar outer plate portion 521-2 that encloses) may be the same as or smaller than W1.
  • the total longitudinal length L of the tank outer shell 520 is formed to be 1.5 * H or more, and the longitudinal length of the first planar outer shell portion 521-1 of the total longitudinal length L of the tank outer shell 520.
  • L1 is formed to be 0.1 * L or more, and the longitudinal length L2 of the second planar outer plate portion 521-2 is preferably formed to be 0.1 * L or more.
  • the angle ⁇ at which the first planar outer plate portion 521-1 and the second planar outer plate portion 521-2 are formed is 135 degrees or more and 180 degrees or less.
  • the design pressure P for determining the thickness of the tank shell 520 is determined based on the gauge pressure of the internal storage fluid, and is preferably 1.0 bar or more and 50.0 bar or less.
  • the thickness tp of the planar shell portion 521 of the tank shell 520 and the thickness tc of the cutting shell 522 are calculated based on the safety coefficients in terms of tensile strength and yield strength of each material.
  • the thickness tp of the planar shell part 521 and the thickness tc of the cutting shell part 522 are determined so that the stress value generated in the tank shell does not exceed the allowable stress, and preferably the thickness of the planar shell part 521. (tp) is 50 mm or less, and the thickness tc of the cutting shell plate portion 522 is equal to or smaller than the thickness tp of the flat shell plate portion 521, but the thickness difference is limited based on the welding limit criteria.
  • the acceptance criteria due to the membrane stress should also be satisfied.
  • the bending stress acting on the plate is much larger than the membrane stress, so when the criterion for the bending stress is satisfied, the membrane stress is automatically applied. The criteria are also satisfied.
  • the grid plate 511 of the inner grid portion 510 is disposed to be spaced apart in the longitudinal direction member 511a disposed to be spaced apart in the longitudinal direction, the height direction member 511b disposed to be spaced apart in the height direction, and the width direction. It consists of the width direction auxiliary
  • the overall longitudinal length, the widthwise length and the heightwise length of the inner lattice portion 510 are the same as the lengthwise length L, the widthwise length W and the heightwise length H of the tank outer plate 520.
  • the end of the inner lattice 510 is bonded to the inner surface of the tank outer plate 520.
  • the height direction length of the longitudinal subsidiary member 511a which is formed to be spaced apart in the longitudinal direction is the same as the height direction length of the tank outer plate 520
  • the widthwise length of the longitudinal subsidiary member 511a is the tank It is equal to the widthwise length of the outer plate 520.
  • the longitudinal auxiliary member 511a formed to be spaced apart in the longitudinal direction has a longitudinal opening part which forms an internal opening part 513 for providing a minimum working space required for workers during internal fabrication.
  • 511a-1 is formed, and the shape of the longitudinal opening 511a-1 is preferably formed in a circular or elliptical shape so as to uniformly distribute the internal pressure.
  • the longitudinal opening portion 511a-1 when the widthwise length of the longitudinal opening portion 511a-1 is WL and the heightwise length is HL, the longitudinal opening portion 511a-1 is provided in order to provide a working space for the workers during internal fabrication.
  • the width direction length WL and the height direction length HL of () are preferably formed to be 1200 mm or more.
  • the minimum width W-WL / 2 or H-HL / 2 of the longitudinal auxiliary member 511a-1 preferably has a dimension between a minimum of 50 mm and a maximum of 300 mm.
  • the square pressure tank 300 according to the fifth embodiment of the present invention is preferably formed in the widthwise distance of the inner opening 513 to 300mm or more, for forming the inner opening 513
  • the widthwise distance M between the longitudinal openings 511a-1 is preferably at least 300 mm.
  • the longitudinal subsidiary members 511a are arranged in the longitudinal direction with a predetermined interval GL, and at this time, welding is impossible if the constant interval GL between the longitudinal subsidiary members 511a is too narrow. Therefore, it is preferable to have a constant interval to secure a space of 250mm or more.
  • the longitudinal auxiliary member 511a since the longitudinal auxiliary member 511a must withstand the internal pressure by connecting the bottom of the tank outer plate 520 to the ceiling, a value obtained by multiplying the smallest cross-sectional area of the longitudinal auxiliary member 511a by the allowable stress is given. Of course, it should be greater than the pressure applied to the bottom and ceiling of the tank shell 520.
  • the longitudinal auxiliary member 511a can be calculated by calculating the balance of the force by the length of the longitudinal spaced apart, and must satisfy the above [Equation 1].
  • the longitudinal auxiliary member 511a has to withstand the internal pressure by connecting both wall surfaces of the tank outer plate 520, the above-described Equation 2 may be induced in both wall surfaces.
  • the thickness of the longitudinal auxiliary member 511a should be formed to a thickness having a minimum rigidity to prevent the buckling of the grating plate 511 satisfying the above [Equation 1] and [Equation 2], the thickness after molding 5 mm or more excluding the margin of corrosion of the part, and preferably not exceeding 50 mm, the maximum value of the thickness tp of the planar shell part 521 and the thickness tc of the cutting shell part 522.
  • the shape of the longitudinal opening 511-a is ideally circular, but embodiments of all shapes are possible within the range that satisfies the criteria of allowable stress, such as the shape of an oval or a rounded rectangle.
  • the height direction auxiliary members 511b disposed to be spaced apart in the height direction are the same as the lengthwise lengths of the flat outer plate portion 521 and the widthwise lengths of the height direction auxiliary members 511b. Is the same as the width direction length of the tank outer plate 520, the height is formed in the height direction opening portion (511b-1) opposed to the shape of the internal grid portion 510 is formed to be tapered.
  • the height direction neck b1 of the height direction auxiliary member 511b for forming the surface lattice with the longitudinal auxiliary member 511a, the width direction auxiliary member 511c is preferably formed in the range of 50mm or more and 300mm or less. .
  • the thickness of the height direction auxiliary member 511b should be formed to a thickness having a minimum rigidity to prevent buckling, preferably 5mm to 50mm except for the margin of the portion where the thickness is corroded after molding.
  • the height direction auxiliary member 511b is arranged in the height direction with a predetermined interval (GH), at this time is formed in the range of 400mm to 1000mm or less because the welding is impossible if the interval GH is too narrow. desirable.
  • the lengthwise length of the widthwise auxiliary member 511c disposed to be spaced apart in the widthwise direction is the same as that of the flat plate portion 521, and the height of the widthwise auxiliary member 511c is wide.
  • the direction length has a shape that is formed to be tapered and a height direction length that is oceanic, and therein, a width direction opening 511c-1 is formed to face the shape of the inner grid part that is formed to be tapered.
  • the chamfer angle ⁇ 1 of the width direction auxiliary member 511c is preferably formed to be at least 0 degrees and at most 45 degrees.
  • the rectangular pressure tank 500 has at least one grating plate in contact with the inner surface of the tank outer plate 520 at both ends in the longitudinal direction of the inner lattice part 510. And an end portion 506 including 511.
  • the length c is preferably formed at 5 m or less.
  • the thickness of the longitudinal subsidiary member 511a, the width direction subsidiary member 511c and the height direction subsidiary member 511b of the grating plate forming the end portion 506 is preferably formed in the range of 5mm to 50mm. .
  • the end openings 506-1 formed in the longitudinal auxiliary member 511 a, the width direction auxiliary member 511 c, and the height direction auxiliary member 511 b forming the end part 506 may have a first width E1. It is preferable to form in the range of 600 mm or more and 0.9 * b or less, and it is preferable that the 2nd width
  • the end fillet portion radius RE which is a fillet portion formed in the end opening portion 506-1 of the end portion 506, has a curvature of 1 mm or more.
  • the square pressure tank 500 includes an arch portion 507 formed along the cutting shell portion 522.
  • the height direction length HA of the arch part 507 can be calculated using the above [Equation 5].
  • width direction WA of the arch portion 507 can be calculated using the above [Equation 6].
  • the thickness of the arch 507 is preferably formed in the range of 5mm to 50mm.
  • the square pressure tank 500 may form the arch portion 507 adjacent to the end portion 506 in the shape of a semi-arch portion 507-1. Can be.
  • l is the upper length of the semi arch portion 507-1
  • n is the central length of the semi arch portion 507-1.
  • the widthwise length WS of the semi-arch portion 507-1 is the same as the widthwise length of the arch portion 507, but may be formed to have a different widthwise length depending on the shape.
  • the diagonal length m of the semi-arch portion 507-1 is a length excluding the arch fillet portion having a radius RS, and the radius RS of the arch fillet portion is formed to be at least 1 mm.
  • the side end width j of the semi-arch portion 507-1 is formed to be smaller than the widthwise length WS of the semi-arch portion 507-1, and the thickness of the semi-arch portion 507-1 is 5 mm to 50 mm. It is preferable to form in the range.
  • the angle ⁇ where the diagonal is formed is formed to have a value of 1 to 45 degrees or less, and the distance q between the arch fillet portions is preferably determined in consideration of the radius RS of the arch fillet portion.
  • 46 to 48 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the first modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • the square pressure tank 500 according to the first modification of the fifth embodiment of the present invention is formed such that one side of the inner lattice 510 in the longitudinal direction is tapered in the width direction, and one side of the inner lattice 510 is formed. It is characterized by being formed to form a curve.
  • 49 to 51 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the second modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • the inner lattice portion 510 has one side in the longitudinal direction of the taper in the width direction and the height direction. It is characterized by being formed to.
  • the diagonal length L3 of the width direction auxiliary member 511c disposed to be spaced apart by a predetermined distance in the width direction is preferably formed to be smaller than the L2, the width direction auxiliary member 511c It is preferable that the bottom length L4 of) is smaller than said L2.
  • the height direction length HF of the width direction auxiliary member 511c formed to be tapered is equal to or smaller than the overall height direction length of the width direction auxiliary member 511c.
  • the angle ⁇ formed to taper the width direction auxiliary member 511c is formed to be 0 degrees or more and 45 degrees or less.
  • 52 to 53 are diagrams for explaining the square pressure tank according to the third modification of the fifth embodiment of the present invention.
  • the inner lattice portion 510 has one side in the longitudinal direction of the taper in the width direction and the height direction. Is formed to be, characterized in that formed on one side of the inner grid portion 510 to form a curve.

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Abstract

본 발명은 각형 압력탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부 고압을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 공간의 효율성을 높일 수 있는 각형 압력탱크에 관한 것이다.

Description

각형 압력탱크
본 발명은 각형 압력탱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부 고압을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 공간의 효율성을 높일 수 있는 각형 압력탱크에 관한 것이다.
천연가스는 일반적으로 생산지로부터 파이프라인을 통해 파이프가스(PNG)를 소비지로 공급하거나, 생산지와 소비지가 거리가 먼 경우에는 선박을 통해 액화를 거친 액화천연가스(LNG) 형태로 공급되며, 이 때, 액화천연가스는 일반적인 액화천연가스의 사용처뿐만 아니라, 선박과 같은 운송수단의 연료로 직접 사용되며, 이를 위해 일반적으로 실린더형의 압력탱크에 저장하여 사용하게 된다.
실린더형 압력탱크는 내압성이 좋고 부피가 작아 자동차 등에서는 사용이 편리하지만, 선박과 같이 대용량의 액화천연가스가 필요한 경우에는 다수 개의 실린더형 압력탱크를 설치해야 하며, 특히, 액화천연가스를 선박의 연료로도 사용하는 경우에는 수 많은 실린더형 압력탱크를 선박 내에 설치해야 하므로, 실린더형 압력탱크는 복수의 압력탱크 배치시 압력탱크 간의 간격으로 인해 선박 내에서 차지하는 공간이 과다해지는 문제점이 있다.
상기 문제를 해결하기 위해 실린더형이 아닌 멤브레인형 또는 구형 탱크 시스템이 개발된 바 있으며, 또한, 본 발명자는 WO2012-148154를 통해 상기 멤브레인형 또는 구형 탱크 시스템의 단점을 개선한 격자형 압력탱크를 제시한바 있다.
상기 종래의 격자형 압력탱크는 박스형으로 탱크를 제작하되, 내부를 다수의 격자구조로 형성함으로써 강도를 향상시킬 수 있다. 그러나 상기 격자형 압력탱크를 대형선박뿐만 아니라, 중, 소형선박에도 이용할 수 있도록 소형으로 제작하는 경우에는 격자 사이에 작업자가 투입되어 탱크의 유지보수를 수행할 수 있는 작업공간이 협소하여 탱크의 제작과 유지보수가 어려운 문제점이 있다.
또한, 실린더 압력 용기의 경우에는 각 부재의 두께를 산정하는 식들이 제안되거나 규정(예: ASME Boiler and Pressure Vessel Code)되어 있는 반면, 각형 압력탱크의 경우에는 설계에 적용 가능한 설계 산식들이 제안되거나 규정되어 있지 않은 문제점이 있다.
또한, 압력 탱크의 외부 형상이 수용되는 공간의 형상에 따라 변경될 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 압력탱크 내부의 고압을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 압력탱크를 구성하는 격자구조물, 외판 및 격자구조물과 외판의 결합 형태 등을 통해 공간의 효율성을 높일 수 있는 각형 압력탱크를 제공하고자 한다.
또한, 각형 압력탱크를 설계하고 제작하는데 필요한 설계 변수를 특정하고, 공간 효율성과 내압성을 만족시킬 수 있는 내부 격자 구조를 갖는 압력 탱크의 설계 산식들을 제공하고자 한다.
또한, 압력탱크의 외부 형상이 수용되는 공간의 형상에 따라 변경할 수 있고, 이때 필요한 설계 변수 및 설계 산식을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 각형 압력탱크는 다수의 격자판이 길이방향, 폭방향 및 높이방향으로 이격되도록 배치되되, 내부에는 길이방향으로 중공되어 형성되는 내부중공부를 포함하도록 형성되는 내부격자부; 및 상기 내부격자부의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판;을 포함하는 각형 압력탱크에 있어서, 상기 탱크외판의 적어도 하나 이상의 면이 완곡된 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 내부격자부는 길이방향으로 이격되도록 배치되는 길이방향보조부재, 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재 및 폭방향으로 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재로 구성되되, 상기 길이방향보조부재, 높이방향보조부재, 폭방향보조부재 중 어느 하나 이상의 모서리가 상기 완곡된 곡면을 갖는 탱크 외판에 대응하는 형상으로 형성되어, 탱크외판에 작용하는 압력하중을 지탱하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부격자부는 길이방향, 폭방향 및 높이방향의 모서리가 직선 또는 곡선으로 절삭되어 형성되는 격자절삭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탱크외판은 상기 내부격자부의 평면을 감싸도록 형성되는 평면외판부와, 상기 격자절삭부를 감싸도록 형성되는 절삭외판부를 포함하고, 상기 격자절삭부의 모서리와 절삭외판부의 사이에는 일정 공간이 형성되어 유체가 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 길이방향보조부재에는 원형 또는 타원형의 길이방향개구부가 형성되며, 상기 길이방향개구부의 면적은 길이방향보조부재 면적의 90% 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폭방향보조부재에는 폭방향개구부가 형성되고, 상기 높이방향보조부재에는 높이방향개구부가 형성되되, 상기 폭방향보조부재에서 폭방향개구부를 뺀 일측 폭방향목의 폭은 50mm 이상 3000mm 이하이고, 상기 높이방향보조부재에서 높이방향개구부를 뺀 일측 높이방향목의 폭은 50mm 이상 3000mm 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 길이방향보조부재는 1000mm 내지 5000mm의 간격을 두고 배열되며, 상기 폭방향보조부재 및 상기 높이방향보조부재는 400mm 내지 1000mm의 간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 길이방향보조부재에는 단위 공간을 갖는 길이방향단위개구부가 복수개 형성 배열되어 길이방향개구부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 길이방향보조부재에 형성되는 상기 길이방향단위개구부의 수는 아래 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
Figure PCTKR2015012475-appb-I000001
(여기서 N : 길이방향단위개구부의 수, A0은 길이방향단위개구부의 면적, A1은 길이방향보조부재의 면적임)
또한, 상기 길이방향단위개구부의 폭방향 길이 또는 높이방향 길이는 300mm 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 각형 압력탱크는 내부 고압을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 공간의 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제1실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제1실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 13 내지 도 16는 본 발명의 제2실시예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 제2실시예의 제1변형예에 따를 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 20 내지 도 24는 본 발명의 제3실시예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 25 내지 도 29는 본 발명의 제4실시예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 30 내지 도 35은 본 발명의 제4실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 36 내지 도 37은 본 발명의 제4실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 38 내지 도 45는 본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 46 내지 도 48은 본 발명의 제5실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 49 내지 도 51은 본 발명의 제5실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
도 52 내지 도 53은 본 발명의 제5실시예의 제3변형예에 따른 각형 압력탱크를 나타낸 도면.
이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 각형 압력탱크를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
<본 발명의 제1실시예에 따른 각형 압력탱크>
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 각형 압력탱크(100)는 다수의 격자판(111)이 길이방향, 폭방향 및 높이방향으로 이격되도록 배치되되, 내부에 길이방향으로 중공되어 형성되는 내부중공부(113)를 포함하는 내부격자부(110)와 상기 내부격자부(110)의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판(120)을 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 내부격자부(110)는 길이방향, 폭방향 및 높이방향의 모서리가 직선 또는 곡선으로 절삭되어 형성되는 격자절삭부(112)를 포함한다.
상기 격자절삭부(112)는 상기 탱크외판(120)의 용접이 마무리 되는 지점으로 상기 격자절삭부(112)와 상기 탱크외판(120) 사이의 공간은 운전 시 유체의 이동 통로가 된다.
상기 내부격자부(110)의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판(120)은 상기 내부격자부(110)의 평면을 감싸도록 형성되는 평면외판부(121)와 상기 평면외판부(121)들을 연결하되, 상기 격자절삭부(112)를 감싸도록 형성되는 절삭외판부(122)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제1실시예에 따른 각형 압력탱크의 내부격자부 및 탱크외판의 구성을 좀 더 상세하게 설명한다.
도 1에서 상기 탱크외판(120)은 상기 탱크외판(120)의 높이방향 길이를 H라 할 때, 상기 탱크외판(120)의 폭방향 길이 W는 0.5*H 이상 1.5*H 이하의 범위로 형성되고, 상기 탱크외판(120)의 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 평면외판부(121)들이 연결되는 부분으로서, 상기 격자절삭부(112)를 감싸도록 형성되는 상기 절삭외판부(122)는 일정 곡률(R)을 가지도록 형성되며, 상기 절삭외판부(112)는 0.3*H 이하의 곡률을 가지되, 최소 250mm 이상의 곡률을 가지는 것이 바람직하다.
아울러, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 격자절삭부(112)와 절삭외판(122) 사이의 공간은 운전 시 유체의 이동 통로가 된다.
아울러, 상기 탱크외판(120)의 두께를 결정하기 위한 설계압력 P는 내부 저장유체의 계기압을 기준으로 결정되며, 일반적으로 1.0bar 이상 50.0bar 이하인 것이 바람직하다.
상기 탱크외판(120)은 상기 평면외판부(121)의 두께(tp)와 상기 절삭외판부(122)의 두께(tc)는 각 재료의 인장강도와 항복강도에 안전계수를 감안하여 허용응력을 산정하고, 상기 탱크외판(120)에 발생하는 응력값이 허용응력을 넘지 않도록 상기 평면외판부(121)의 두께(tp)와 절삭외판부(122)의 두께(tc)를 결정할 수 있으며, 바람직하게는 상기 평면외판부(121)의 두께(tp)는 50mm 이하, 상기 절삭외판부(122)의 두께(tc)는 상기 평면외판부(121)의 두께(tp)와 같거나 작게 하되, 두께 차이는 용접 제한 기준에 근거하여 제한한다.
또한, 굽힘 응력 이외에 막 응력(membrane stress)에 의한 허용 기준도 만족하여야 하는데, 통상적으로 평판에 작용하는 굽힘 응력이 막 응력보다 상대적으로 훨씬 크기 때문에, 굽힘 응력에 대한 기준을 만족하면 막 응력에 대한 기준도 만족한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 상기 내부격자부(110)는 다수의 격자판(111)이 높이방향, 길이방향 및 폭방향으로 이격되어 배치되도록 형성되며, 좀 더 상세하게는 상기 내부격자부(110)를 형성하는 격자판(111)은 길이방향으로 이격되도록 배치되는 길이방향보조부재(111a), 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재(111b) 및 폭방향으로 이격되도록 배치되어 형성되는 폭방향보조부재(111c)로 구성된다.
상기 내부격자부(110)의 전체 길이방향 길이, 폭방향 길이 및 높이방향 길이는 상기 탱크외판(120)의 길이방향 길이(L), 폭방향 길이(W) 및 높이방향 길이(H)와 동일하고, 상기 내부격자부(110)의 끝단이 상기 탱크외판(120)의 내면에 접합된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 이격되도록 형성되는 길이방향보조부재(111a)에는 내부 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업공간을 제공하기 위한 내부중공부(113)를 형성하는 길이방향개구부(111a-1)가 형성되며, 상기 길이방향개구부(111a-1)의 형상은 내부 압력을 균일하게 분포시킬 수 있도록 원형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향개구부(111a-1)의 폭방향 길이를 WL, 높이방향 길이를 HL이라 할 때, 내부 제작 시에 작업자들에게 작업공간을 제공하기 위하여, 상기 길이방향개구부(111a-1)의 폭방향 길이(WL)와 높이방향 길이(HL)는 1200mm 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 길이방향보조부재(111a)가 갖는 최소폭 (W-WL)/2 또는 (H-HL)/2는 최소 50mm, 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 길이방향보조부재(111a)는 일정한 간격(GL)을 갖고 길이방향으로 다수가 배열되며, 이 때, 상기 길이방향보조부재(111a)간의 일정한 간격(GL)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하도록 일정한 간격을 갖는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(111a)는 상기 탱크외판(120)의 바닥과 천정을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 하므로, 상기 길이방향보조부재(111a)의 가장 작은 단면적에 허용 응력을 곱한 값은 상기 탱크외판(120)의 바닥과 천정에 가해지는 압력보다 커야 함은 물론이다.
즉, 상기 길이방향보조부재(111a)가 이격되는 길이방향 길이만큼의 힘의 균형을 계산하여 구할 수 있으며, 아래 [식 1]을 만족해야 한다.
[식 1]
Figure PCTKR2015012475-appb-I000002
Figure PCTKR2015012475-appb-I000003
또한, 상기 길이방향보조부재(111a)는 상기 탱크외판(120)의 양쪽 벽면을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 함으로써, 양쪽 벽면에 대해서도 동일한 방법으로 아래 [식 2]를 만족해야 한다.
[식 2]
Figure PCTKR2015012475-appb-I000004
따라서, 상기 길이방향보조부재(111a)의 두께는 위의 두 식을 만족하는 격자판(111)의 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상이되, 상기 평면외판부(121)의 두께(tp)와 절삭외판부(122)의 두께(tc)의 최대값인 50mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
한편, 길이방향보조부재(111a)는 도 5에서와 같이 길이방향으로 다수 개 배열되며, 내부압력이 집중되는 끝단부에 배치되는 길이방향보주부재(111a)와 탱크외판(120)의 길이방향 끝단의 평면외판부(121)와의 간격(GL_E)은 아래 [식 3]에서와 같이, 상기 탱크외판(120)의 길이방향 길이(L)에서 양쪽 모서리 격자절삭부(112)의 곡률(R)을 뺀 길이를 격자판(111)의 개수(N)와 일정한 간격(GL)에 따라 구해진 길이를 뺀 값으로부터 결정된다.
[식 3]
GL_E=(L-2*R-(N-1)*GL)/2
끝단부에 배치되는 상기 길이방향보조부재(111a)와 탱크외판(120)의 길이방향 끝단의 평면외판부(121)와의 간격(GL_E)는 바람직하게는 다른 길이방향보조부재 (111a)사이의 일정한 간격(GL)의 3/4 이하이되, 작업자의 용접 작업을 고려하여 100mm 이상인 것이 바람직하다.
상기 내부개구부(111a-1)의 형상은 원형이 가장 이상적이지만, 타원형이나 모서리가 둥글게 된 사격형의 형태 등, 허용 응력의 기준을 만족하는 범위 내에서 모든 형상의 실시예가 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 높이방향으로 이격되도록 형성되는 높이방향보조부재(111b)의 길이방향 길이, 폭방향 길이는 상기 탱크외판(120)의 길이방향 길이(L) 및 폭방향 길이(W)와 동일하고, 내부에는 모서리가 둥근 사각형의 높이방향개구부(111b-1)가 형성된다.
상기 높이방향개구부(111b-1)의 길이방향 길이를 LH, 폭방향 길이를 WH라고 할 때, 상기 높이방향개구부(111b-1)의 길이방향 길이(LH)와 폭방향 길이(WH)는 내부 제작 시에, 작업자들에게 작업공간을 제공하기 위한 최소 크기가 보장되어야 하며, 1000mm 이상인 것이 바람직하다.
한편, 높이방향보조부재(111b)가 갖는 최소폭 (L-LH)/2 또는 (W-WH)/2는 최소 50mm, 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
상기 높이방향보조부재(111b)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상인 것이 바람직하며, 상기 [식 1]과 [식 2]의 유사한 방법에 의해 최소두께를 결정할 수 있다.
상기 높이방향보조부재(111b)는 상기 길이방향보조부재와 마찬가지로 일정한 간격(GH)를 갖고 높이방향으로 다수가 배열되며, 이 때 일정한 간격(GH)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
한편, 내부압력이 집중되는 끝단부에 배치되는 높이방향보조부재(111b)와 탱크외판(120)의 높이방향 끝단의 평면외판부(121)와의 간격(GH_E)은 상기 [식 3]과 유사한 방법으로 결정될 수 있다.
끝단부에 배치되는 높이방향보조부재(111b)와 탱크외판(120)과의 높이방향 끝단의 평면외판부(121)와의 간격(GH_E)은 바람직하게는 다른 높이방향보조부재(111b) 사이의 간격(GH)의 3/4이하이되, 작업자의 용접 작업을 고려하여 100mm이상인 것이 바람직하다.
높이방향개구부(111b-1)의 길이방향 양단의 형상은 힘을 균일하게 분포시키기 위해 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 6은 폭방향으로 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재(111c)를 도시한 것으로 폭방향보조부재(111c)는 상술된 상기 높이방향보조부재(111b)와 동일한 형태를 가지도록 구성된다.
상기 폭방향개구부(111c-1)의 길이방향 길이를 LW, 높이방향 길이를 HW라고 할 때, 상기 폭방향개구부(111c-1)의 길이방향 길이(LW)와 높이방향 길이(HW)는 내부 제작 시에, 작업자들에게 작업공간을 제공하기 위한 최소 크기가 보장되어야 하며, 1000mm 이상인 것이 바람직하다.
한편, 폭방향보조부재(111c)가 갖는 최소폭 (L-LW)/2 또는 (H-HW)/2는 최소 50mm, 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
상기 폭방향보조부재(111c)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유을 제외하고 5mm 이상인 것이 바람직하며, 상기 [식 1]과 [식 2]의 유사한 방법에 의해 최소 두께를 결정할 수 있다.
상기 폭방향보조부재(111c)는 상기 길이방향보조부재 및 높이방향보조부재와 마찬가지로 일정한 간격(GW)을 갖고 폭방향으로 다수가 배열되며, 이 때 일정한 간격(GW)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 최소 250mm 이상의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
한편, 내부압력이 집중되는 끝단부에 배치되는 폭방향보조부재(111c)와 탱크외판(120)의 높이방향 끝단의 평면외판부(121)와의 간격(GW_E)은 상기 [식 3]과 유사한 방법으로 결정될 수 있다.
끝단부에 배치되는 폭방향보조부재(111c)와 탱크외판(120)과의 폭방향 끝단의 평면외판부(121)와의 간격(GW_E)는 바람직하게는 다른 폭방향보조부재(111c) 사이의 간격(GW)의 3/4이하이되, 작업자의 용접 작업을 고려하여 100mm 이상인 것이 바람직하다.
상기 폭방향개구부(111c-1)의 길이방향 양단의 형상은 힘을 균일하게 분포시키기 위해 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기에 기재된 내부격자부(110)에는 기체의 유동을 위해 형성되는 기체통과부(미도시) 및 액체의 유동을 위해 형성되는 액체통과부(미도시)가 부가적으로 형성될 수 있다.
<본 발명의 제1실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제1실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제1실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(100)는 내부격자부(110)의 내부 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업 공간을 제공하기 위해 내부중공부(113)가 형성되되, 도 8에서와 같이 상기 내부중공부(113)가 폭방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(100)는 상기 길이방향보조부재(111a)에 2개의 내부중공부(113)를 형성하기 위한 2개의 길이방향개구부(111a-1)를 형성함으로써, 각형 압력탱크(100)의 내압성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러, 길이방향개구부(111a-1)간 폭방향으로 이격된 길이 M은 최소 300mm 이상인 것이 바람직하다.
이 때, 본 발명의 제1실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(100)는 상기 탱크외판(120)의 높이방향 길이를 H라 할 때, 폭방향 길이 W는 1.5*H 이상 3.0*H 이하의 범위로 형성하고, 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제1실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제1실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제1실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크(100)는 내부격자부(110)의 내부 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업 공간을 제공하기 위한 내부중공부(113)가 형성되되, 도 11에서와 같이 상기 내부중공부(113)가 폭방향 및 높이방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 길이방향개구부(111a-1)간의 이격된 길이 M은 폭방향으로의 이격된 길이 M1, 높이방향으로의 이격된 거리 M2가 최소 300mm 이상인 것이 바람직하다.
이 때, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크(100)는 상기 길이방향보조부재(111a)의 내부에 4개의 내부중공부(113)를 형성하기 위한 4개의 길이방향개구부(111a-1)가 형성됨으로써, 탱크의 크기가 커지더라도 내압성을 유지할 수 있으며, 각형 압력탱크의 높이방향 길이(H)가 10000mm 이상인 경우에는 제1실시예의 제2변형예에 의한 각형 압력탱크의 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
이 때, 본 발명의 제1실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크(100)는 상기 탱크외판(120)의 높이방향 길이를 H라 할 때, 폭방향 길이 W는 0.5*H 이상 1.5*H 이하의 범위로 형성하고, 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제2실시예에 따른 각형 압력탱크>
도 13 내지 도 16은 본 발명의 제2실시예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 각형 압력탱크(200)는 다수의 격자판(211)이 길이방향으로 이격되도록 배치되며, 내부에는 길이방향으로 중공되어 형성되는 내부중공부(213)를 포함하되, 길이방향 양단에 다수의 격자판(211)이 폭방향 및 높이방향으로 이격되도록 배치되는 보강격자부(205)를 포함하는 내부격자부(210) 및 상기 내부격자부(210)의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판(220)을 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 내부격자부(210)는 상술한 제1실시예에 따른 각형 압력탱크(100)와 마찬가지로 길이방향, 폭방향 및 높이방향의 모서리가 직선 또는 곡선으로 절삭되어 형성되는 격자절삭부(212)를 포함한다.
상기 탱크외판(220)은 상기 내부격자부(210)의 평면을 감싸도록 형성되는 평면외판부(221)와 상기 격자절삭부(213)를 감싸도록 형성되는 절삭외판부(222)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제2실시예에 의한 각형 압력탱크(200)의 내부격자부(210) 및 탱크외판(220)의 구성을 좀 더 상세하게 설명한다.
상기 탱크외판(220)은 상기 탱크외판(220)의 높이방향 길이를 H라 할 때, 상기 탱크외판(220)의 폭방향 길이 W는 1.2*H 이하로 형성되고, 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 평면외판부(221)들이 연결되는 부분으로서, 상기 격자절삭부(212)를 감싸도록 형성되는 상기 절삭외판부(222)는 일정 곡률(R)을 가지도록 형성되며, 상기 절삭외판부(222)는 0.3*H 이하의 곡률을 가지되, 최소 250mm 이상의 곡률을 가지는 것이 바람직하다.
아울러, 설계압력 P는 내부 저장유체의 계기압을 기준으로 결정되며, 1.0bar 이상 50.0bar 이하인 것이 바람직하다.
상기 탱크외판(220)의 평면외판부(221)의 두께(tp)와 절삭외판부(222)의 두께(tc)는 각 재료의 인장강도와 항복강도에 안전계수를 감안하여 허용응력을 산정하고 상기 탱크외판(220)에 발생하는 응력치가 허용응력을 넘지 않도록 평면외판부(221)의 두께(tp)와 절삭외판부(222) 두께(tc)를 결정하며, 바람직하게는 평면외판부(221)의 두께(tp)는 50mm 이하이고, 절삭외판부(222)의 두께(tc)는 평면외판부(221)의 두께(tp)와 같거나 작게 하되 두께 차이는 용접 제한 기준에 근거하여 제한한다.
또한, 굽힘 응력 이외에 막 응력(membrane stress)에 의한 허용 기준도 만족하여야 하는데, 통상적으로 평판에 작용하는 굽힘 응력이 막 응력보다 상대적으로 훨씬 크기 때문에, 굽힘 응력에 대한 기준을 만족하면 자동으로 막 응력에 대한 기준도 만족한다.
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 각형 압력탱크(200)의 상기 내부격자부(210)는 다수의 격자판(211)이 길이방향으로 이격되도록 배치되되, 상기 내부격자부(210) 양단에 다수의 격자판(211)이 높이방향 및 폭방향으로 이격되도록 배치되는 보강격자부(205)를 포함하며, 좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 내부격자부(210)는 길이방향으로 이격되도록 배치되는 길이방향보조부재(211a)를 포함하며, 상기 보강격자부(205)는 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재(211b)와 폭방향으로 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재(211c)로 구성된다.
상기 내부격자부(210)의 길이방향 길이, 폭방향 길이 및 높이방향 길이는 상기 탱크외판(220)의 길이방향 길이(L), 폭방향 길이(W) 및 높이방향 길이(H)와 동일하고, 상기 내부격자부(210)의 끝단이 상기 탱크외판(220)의 내면에 접합된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 이격되도록 형성되는 길이방향보조부재(211a)에는 내부 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업공간을 제공하기 위한 내부중공부(213)를 형성하는 길이방향개구부(211a-1)가 형성되며, 상기 길이방향개구부(211a)의 형상은 내부 압력을 균일하게 분포시킬 수 있도록 원형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향개구부(211a-1)의 폭방향 길이를 WL, 높이방향 길이를 HL이라 할 때, 내부 제작 시에 작업자들에게 작업공간을 제공하기 위하여, 상기 길이방향개구부(211a-1)의 폭방향 길이(WL)와 높이방향 길이(HL)는 1200mm 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 길이방향보조부재(211a)가 갖는 최소폭 (W-WL)/2 또는 (H-HL)/2는 최소 50mm, 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 길이방향보조부재(211a)는 일정한 간격(GL)을 갖고 길이방향으로 다수가 배열되며, 이 때, 상기 길이방향보조부재(211a)간의 일정한 간격(GL)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하도록 일정한 간격을 갖는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(211a)는 상기 탱크외판(220)의 바닥과 천정을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 하므로, 상기 길이방향보조부재(211a)의 가장 작은 단면적에 허용 응력을 곱한 값은 상기 탱크외판(220)의 바닥과 천정에 가해지는 압력보다 커야 함은 물론이다.
즉, 상기 길이방향보조부재(211a)가 이격되는 폭방향 거리만큼의 힘의 균형을 계산하여 구할 수 있으며, 상기 [식 1]을 만족해야 한다.
또한, 상기 길이방향보조부재(211a)는 상기 탱크외판(220)의 양쪽 벽면을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 하므로, 양쪽 벽면에 대해서도 동일한 방법으로 상기 [식 2]를 유도할 수 있다.
따라서, 상기 길이방향보조부재(211a)의 두께는 위의 두 식을 만족하는 격자판(211)의 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상이되, 상기 평면외판부(221)의 두께(tp)와 절삭외판부(222)의 두께(tc)의 최대값인 50mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 길이방향개구부(211a)의 형상은 원형이 가장 이상적이지만, 타원형이나 모서리가 둥글게 된 사각형의 형태 등, 허용 응력의 기준을 만족하는 범위 내에서 모든 형상의 실시예가 가능하다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 보강격자부(205)를 형성하되, 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재(211b)의 폭방향 길이는 상기 탱크외판(220)의 폭방향 길이와 동일하다.
이 때, 상기 높이방향보조부재(211b)가 갖는 길이방향 최소길이(LH_S) 또는 폭방향 최소길이(WH_S)는 최소 50mm 내지 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 높이방향보조부재(211b)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상인 것이 바람직하며, 상기 [식 1] 및 [식 2]와 같은 유사한 방법에 의해 최소두께를 결정할 수 있다.
상기 높이방향보조부재(211b)는 일정한 간격(GH)를 갖고 높이방향으로 다수가 배열되며, 이 때, 일정한 간격(GH)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
아울러, 내부압력이 집중되는 끝단부에 배치되는 높이방향보조부재(211b)와 탱크외판(220)의 높이방향 끝단의 평면외판부(221)와의 간격(GH_E)은 상기 [식 3]과 유사한 방법으로 결정될 수 있다.
끝단에 배치되는 상기 높이방향보조부재(211b)와 탱크외판(220)의 높이방향 끝단의 평면외판부(221)의 간격(GH_E)은 바람직하게는 다른 높이방향보조부재(211b) 사이의 간격(GH)의 3/4 이하이되, 작업자의 용접 작업을 고려하여 100mm 이상인 것이 바람직하다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 보강격자부(205)를 형성하되, 폭방향으로 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재(211c)의 높이방향 길이는 상기 탱크외판(220)의 높이방향 길이(H)와 동일하다.
이 때, 상기 폭방향보조부재(211c)가 갖는 높이방향 최소길이(HW_S) 또는 길이방향 최소길이(LW_S)는 최소 50mm 내지 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폭방향보조부재(211c)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상인 것이 바람직하며, 상기 [식 1] 및 [식 2]와 같은 유사한 방법에 의해 최소두께를 결정할 수 있다.
상기 폭방향보조부재(211c)는 일정한 간격(GW)를 갖고 폭방향으로 다수가 배열되며, 이 때, 일정한 간격(GW)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
아울러, 내부압력이 집중되는 끝단부에 배치되는 폭방향보조부재(211c)와 탱크외판(220)의 폭방향 끝단의 평면외판부(221)와의 간격(GW_E)은 상기 [식 3]과 유사한 방법으로 결정될 수 있다.
끝단에 배치되는 상기 폭방향보조부재(211c)와 탱크외판(220)의 폭방향 끝단의 평면외판부(221)의 간격(GW_E)은 바람직하게는 다른 폭방향보조부재(211c) 사이의 간격(GW)의 3/4 이하이되, 작업자의 용접 작업을 고려하여 100mm 이상인 것이 바람직하다.
<본 발명의 제2실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 17 내지 도 19는 본 발명의 제2실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제2실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(200)는 내부격자부(210)의 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업 공간을 제공하기 위한 내부중공부(213)가 형성되되, 상기 내부중공부(213)가 폭방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(200)는 상기 길이방향보조부재(211a)에 2개의 내부중공부(213)를 형성하기 위한 2개의 길이방향개구부(211a-1)를 형성함으로써, 각형 압력탱크(200)의 내압성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러, 길이방향개구부(211a-1)의 폭방향 이격거리 M은 최소 300mm 이상인 것이 바람직하다.
이 때, 본 발명의 제2실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(200)는 상기 탱크외판(220)의 높이방향 길이를 H라 할 때, 폭방향 길이 W는 1.5*H 이상 3.0*H 이하의 범위로 형성하고, 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제3실시예에 따른 각형 압력탱크>
도 20 내지 도 24는 본 발명의 제3실시예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 각형 압력탱크(300)는 다수의 격자판(311)이 길이방향 및 높이방향으로 이격되도록 배치되되, 내부에는 길이방향으로 중공되어 형성되는 내부중공부(313)를 포함하도록 형성되는 내부격자부(310) 및 상기 내부격자부(310)의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판(320)을 포함하여 구성되되, 상기 내부중공부(313)는 폭방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 내부중공부(313)의 폭방향으로의 이격거리는 300mm 이상인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 내부격자부(310)는 길이방향, 폭방향 및 높이방향의 모서리가 직선 또는 곡선으로 절삭되어 형성되는 격자절삭부(312)를 포함한다.
또한, 상기 내부격자부(310)의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판(320)은 상기 내부격자부(310)의 평면을 감싸도록 형성되는 평면외판부(321)와 상기 평면외판부(321)들을 연결하되, 상기 격자절삭부(312)를 감싸도록 형성되는 절삭외판부(312)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제3실시예에 따른 각형 압력탱크(300)를 좀 더 상세하게 설명한다.
상기 탱크외판(320)은 상기 탱크외판(320)의 높이방향 길이를 H라 할 때, 폭방향 길이 W는 1.5*H 이상 3.0*H 이하의 범위로 형성되고, 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 평면외판부(321)들이 연결되는 부분으로서, 상기 격자절삭부(312)를 감싸도록 형성되는 상기 절삭외판부(322)는 일정 곡률(R)을 가지도록 형성되며, 상기 절삭외판부(322)는 0.3*H 이하의 곡률을 가지되, 최소 250mm 이상의 곡률을 가지는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 탱크외판(320)의 두께를 결정하기 위한 설계압력 P는 내부 저장유체의 계기압을 기준으로 하며, 일반적으로 1.0bar 이상 50.0bar 이하인 것이 바람직하다.
상기 탱크외판(320)은 상기 평면외판부(321)의 두께(tp)와 상기 절삭외판부(322)의 두께(tc)는 각 재료의 인장강도와 항복강도에 안전계수를 감안하여 허용응력을 산출하고, 상기 탱크외판(320)에 발생하는 응력값이 허용응력을 넘지 않도록 상기 평면외판부(321)의 두께(tp)와 절삭외판부(322)의 두께(tc)를 결정할 수 있으며, 바람직하게는 상기 평면외판부(321)의 두께(tp)는 50mm 이하, 상기 절삭외판부(322)의 두께(tc)는 상기 평면외판부(321)의 두께(tp)와 같거나 작게 하되, 두께 차이는 용접 제한 기준에 근거하여 제한한다.
또한, 굽힘 응력 이외에 막 응력에 의한 허용 기준도 만족하여야 하는데, 통상적으로 평판에 작용하는 굽힘 응력이 막 응력보다 상대적으로 훨씬 크기 때문에, 굽힘 응력에 대한 기준을 만족하면 막 응력에 대한 기준도 만족한다.
상기에 기재된 바와 같이, 상기 내부격자부(310)는 다수의 격자판(311)이 길이방향 및 높이방향으로 이격되어 배치되도록 형성되며, 좀 더 상세하게는 상기 내부격자부(310)를 이루는 상기 격자판(311)은 길이방향으로 이격되도록 배치되는 길이방향보조부재(311a), 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재(311b)로 구성된다.
상기 내부격자부(310)의 전체 길이방향 길이, 높이방향 길이는 상기 탱크외판(320)의 길이방향 길이(L), 높이방향 길이(H)와 동일하고, 상기 내부격자부(310)의 끝단이 상기 탱크외판(320)의 내면에 접합된다.
도 22에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 이격되도록 형성되는 길이방향보조부재(311a)에는 내부 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업공간을 제공하기 위한 내부중공부(313)를 형성하는 길이방향개구부(311a-1)가 형성되며, 상기 길이방향개구부(311a-1)의 형상은 내부 압력을 균일하게 분포시킬 수 있도록 원형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향개구부(311a-1)의 폭방향 길이를 WL, 높이방향 길이를 HL이라 할 때, 내부 제작 시에 작업자들에게 작업공간을 제공하기 위하여, 상기 길이방향개구부(311a-1)의 폭방향 길이(WL)와 높이방향 길이(HL)는 1200mm 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 길이방향보조부재(311a-1)가 갖는 최소폭 (W-WL)/2 또는 (H-HL)/2는 최소 50mm, 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
이 때, 본 발명의 제3실시예에 따른 각형 압력탱크(300)는 상기 내부중공부(313)의 폭방향 이격거리가 300mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하므로, 상기 내부중공부(313)를 형성하기 위한 상기 길이방향개구부(311a-1)간의 폭방향 이격거리 M은 최소 300mm 이상인 것이 바람직한 것은 물론이다.
아울러, 상기 길이방향보조부재(311a)는 일정한 간격(GL)을 갖고 길이방향으로 다수가 배열되며, 이 때, 상기 길이방향보조부재(311a)간의 일정한 간격(GL)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하도록 일정한 간격을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 내부압력이 집중되는 끝단부에 배치되는 길이방향보조부재(311a)와 탱크외판(320)의 높이방향 끝단의 평면외판부(321)와의 간격(GL_E)은 상기 [식 3]과 유사한 방법으로 결정될 수 있다.
끝단부에 배치되는 길이방향보조부재(311a)와 탱크외판(320)과의 폭방향 끝단의 평면외판부(321)와의 간격(GL_E)는 바람직하게는 다른 길이방향보조부재(311a) 사이의 간격(GL)의 3/4이하이되, 작업자의 용접 작업을 고려하여 100mm 이상인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(311a)는 상기 탱크외판(320)의 바닥과 천정을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 하므로, 상기 길이방향보조부재(311a)의 가장 작은 단면적에 허용 응력을 곱한 값은 상기 탱크외판(320)의 바닥과 천정에 가해지는 압력보다 커야 함은 물론이다.
즉, 상기 길이방향보조부재(311a)가 이격되는 길이방향 길이만큼의 힘의 균형을 계산하여 구할 수 있으며, 상기 [식 1]을 만족해야 한다.
또한, 상기 길이방향보조부재(311a)는 상기 탱크외판(320)의 양쪽 벽면을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 하므로, 양쪽 벽면에 대해서도 동일한 방법으로 상기 [식 2]를 유도할 수 있다.
따라서, 상기 길이방향보조부재(311a)의 두께는 위의 [식 1]과 [식 2]를 만족하는 격자판(311)의 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상이되, 상기 평면외판부(321)의 두께(tp)와 절삭외판부(322)의 두께(tc)의 최대값인 50mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 길이방향개구부(311-a)의 형상은 원형이 가장 이상적이지만, 타원형이나 모서리가 둥글게 된 사각형의 형태 등, 허용 응력의 기준을 만족하는 범위 내에서 모든 형상의 실시예가 가능하다.
도 23에 도시된 바와 같이, 높이방향으로 이격되도록 형성되는 높이방향보조부재(311b)의 길이방향 길이, 폭방향 길이는 상기 탱크외판(320)의 길이방향 길이(L) 및 폭방향 길이(W)와 동일하고, 내부에는 모서리가 둥근 사각형의 높이방향개구부(311b-1)가 형성된다.
상기 높이방향개구부(311b-1)의 길이방향 길이를 LH, 폭방향 길이를 WH라고 할 때, 상기 높이방향개구부(311b-1)의 길이방향 길이(LH)와 폭방향 길이(WH)는 내부 제작 시에, 작업자들에게 작업공간을 제공하기 위한 최소 크기가 보장되어야 하며, 1000mm 이상인 것이 바람직하다.
한편, 높이방향보조부재(311b)가 갖는 최소폭 (L-LH)/2 또는 (W-WH)/2는 최소 50mm, 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
상기 높이방향보조부재(311b)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상인 것이 바람직하며, 상기 [식 1]과 [식 2]의 유사한 방법에 의해 최소두께를 결정할 수 있다.
상기 높이방향보조부재(311b)는 일정한 간격(GH)를 갖고 높이방향으로 다수가 배열되며, 이 때 일정한 간격(GH)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
한편, 내부압력이 집중되는 끝단부에 배치되는 높이방향보조부재(311b)와 탱크외판(320)의 높이방향 끝단의 평면외판부(321)와의 간격(GH_E)은 상기 [식 3]과 유사한 방법으로 결정될 수 있다.
끝단부에 배치되는 높이방향보조부재(311b)와 탱크외판(320)과의 높이방향 끝단의 평면외판부(321)와의 간격(GH_E)은 바람직하게는 다른 높이방향보조부재(311b) 사이의 간격(GH)의 3/4이하이되, 작업자의 용접 작업을 고려하여 100mm이상인 것이 바람직하다.
높이방향개구부(311b-1)의 길이방향 양단의 형상은 힘을 균일하게 분포시키기 위해 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제4실시예에 따른 각형 압력탱크>
도 25 내지 도 29는 본 발명의 제4실시예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 각형 압력탱크(400)는 내부에 중공되어 형성되는 내부개구부(411-1)를 포함하는 다수의 격자판(411)이 길이방향, 높이방향 및 폭방향으로 이격되도록 배치되되, 다수의 격자판(411)들이 면격자를 이루도록 서로 연결되어 형성되는 내부격자부(410) 및 상기 내부격자부(410)의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판(420)을 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 내부격자부(410)는 적어도 하나 이상의 면이 완곡되어 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 상기 내부격자부(410)는 일면이 완곡된 곡면으로 형성됨으로써, 완곡면으로 형성되는 탱크외판(420)을 보강하여, 탱크외판에 작용하는 압력하중을 지탱하기 위한 탱크외판의 굽힘응력을 최소화하면서 막응력으로의 하중을 분산시킬 수 있다.
또한, 상기 내부격자부(410)는 길이방향, 폭방향 및 높이방향의 모서리가 직선 또는 곡선으로 절삭되어 형성되는 격자절삭부(412)를 포함하여 구성된다.
아울러, 상기 탱크외판(420)은 상기 내부격자부(410)의 평면을 감싸도록 형성되는 평면외판부(421)와 상기 탱크외판(420)의 곡면을 감싸도록 형성되는 완곡외판부(422-2) 및 상기 격자절삭부(412)를 감싸도록 형성되는 절삭외판부(422-1)를 포함하는 곡면외판부(422)로 구성된다.
본 발명의 제4실시예에 따른 각형 압력탱크(400)를 좀 더 상세하게 설명한다.
상기 탱크외판(420)은 높이방향 길이를 H라 할 때, 폭방향 길이 W는 1.5*H 이상으로 형성되며, 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성되거나, 2*W 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 곡면외판부(422)는 일정곡률을 가지도록 형성되며, 바람직하게는 상기 격자절삭부(412)를 감싸도록 형성되는 절삭외판부(422-1)는 0.1*H 이상 0.5*H 이하 범위의 곡률을 가지며, 상기 완곡외판부(422-2)는 1*H 이하의 곡률을 가지되, 최소 0.1*H 보다는 큰 곡률을 가지는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 탱크외판(420)의 두께를 결정하기 위한 설계압력 P는 내부 저장유체의 계기압을 기준으로 결정되며, 일반적으로 1.0bar 이상 50.0bar 이하인 것이 바람직하다.
상기 탱크외판(420)의 평면외판부(421)의 두께(tp)와 곡면외판부(422)의 두께(tc)는 각 재료의 인장강도와 항복강도에 안전계수를 감안하여 허용응력을 산정하고, 상기 탱크외판(420)에 발생하는 응력치가 허용응력을 넘지 않도록 상기 평면외판부(421)의 두께(tp)와 곡면외판부(422)의 두께(tc)를 결정하며, 바람직하게는 상기 평면외판부(421)의 두께(tp)는 50mm 이하이고, 상기 곡면외판부(422)의 두께(tc)는 상기 평면외판부(421)의 두께와 같거나 작게 하되, 두께 차이는 용접 제한 기준에 근거하여 제한한다.
또한, 굽힘 응력 이외에 막 응력(membrane stress)에 의한 허용 기준도 만족하여야 하는데, 통상적으로 평판에 작용하는 굽힘 응력이 막 응력보다 상대적으로 훨씬 크기 때문에 굽힘 응력에 대한 기준을 만족하면 자동으로 막 응력에 대한 기준도 만족한다.
상기에 기재된 바와 같이, 상기 내부격자부(410)는 중공된 내부개구부(411-1)를 포함하는 다수의 격자판(411)이 높이방향, 길이방향 및 폭방향으로 이격되어 배치되도록 형성되며, 좀 더 상세하게는 상기 내부격자부(410)는 길이방향으로 이격되도록 배치되는 길이방향보조부재(411a), 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재(411b) 및 폭방향으로 이격되도록 배치되어 형성되는 폭방향보조부재(411c)로 구성된다.
상기 내부격자부(410)의 전체 길이방향 길이, 폭방향 길이 및 높이방향 길이는 상기 탱크외판(420)의 길이방향 길이(L), 폭방향 길이(W) 및 높이방향 길이(H)와 동일하고, 상기 내부격자부(410)의 끝단이 상기 탱크외판(410)의 내면에 접합된다.
도 27에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 이격되도록 형성되는 상기 길이방향보조부재(411a)에는 내부 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업공간을 제공하기 위한 내부개구부(411-1)를 형성하는 길이방향개구부(411a-1)가 형성되며, 상기 길이방향개구부(411a-1)의 형상은 내부 압력을 균일하게 분포시킬 수 있도록 원형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
경우에 따라서는 길이방향개구부(411a-1)는 도 27의 (b)에서와 같이 일정 폭(WL)과 일정 높이(HL)를 갖는 개구부가 다수 개 배열되어 형성될 수 있다.
상기 길이방향보조부재(411a)는 길이방향으로 다수 개 배열되며, 이 때, 상기 길이방향보조부재(411a) 간의 일정한 간격(GL)은 1m 내지 5m 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 길이방향보조부재(411a)의 두께(tp)는 상기 [식 1]과 [식 2]를 만족하는 격자판(411)의 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상이되, 상기 평면외판부(421)와 상기 곡면외판부(422)의 두께의 최대값인 50mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 길이방향개구부(411a-1)는 높이방향 길이를 HL, 상기 길이방향개구부(411a-1)의 폭방향 길이를 WL이라 할 때, 상기 길이방향개구부(411a-1)의 높이방향 길이 HL은 0.9*HP 이하로 형성되거나, 최소 300mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 길이방향개구부(411a-1)의 폭방향 길이 WL은 0.9*WP 이하로 형성되며, 최소 300mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, HP는 상기 평면외판부(421)의 높이방향 길이를 말하며, WP는 상기 평면외판부(421)의 폭방향 길이를 말한다.
아울러, 상기 길이방향개구부(411a-1)의 둥근 모서리를 가지도록 형성되는 길이방향필렛부의 반경 RL은 상기 길이방향개구부(411a-1)의 높이방향 길이 및 폭방향 길이 중 최소값의 0.5배 이하로 형성되는 것이 바람직하며, 최소 1mm 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 길이방향보조부재(411a)에 형성되는 상기 길이방향개구부(411a-1)의 수는 아래 [식 4]를 통해 산출 가능하다.
[식 4]
Figure PCTKR2015012475-appb-I000005
상기 [식 4]의 N은 길이방향개구부(411a-1)의 수이고, A0은 길이방향개구부(411a-1)의 면적이며, A1은 길이방향보조부재(411a)의 면적이다.
다시 말해, 상기 N의 수를 갖는 길이방향개구부(411a-1)의 총 면적은 상기 길이방향보조부재(411a)의 최대면적의 90% 이상을 넘지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 28에 도시된 바와 같이, 높이방향으로 이격되도록 형성되는 높이방향보조부재(411b)는 길이방향 길이가 상기 평면외판부(421)의 길이방향 길이(LP)와 동일하고, 상기 높이방향보조부재(411b)의 폭방향 길이는 상기 평면외판부의 폭방향 길이(WP)와 동일하며, 내부에는 모서리가 둥근 사각형의 높이방향개구부(411b-1)가 형성된다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(411a) 및 폭방향보조부재(411c)와 면격자를 이루기 위한 상기 높이방향보조부재(411b)의 높이방향목 b1은 50mm 이상 3000mm 이하의 범위로 형성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 높이방향보조부재(411b)의 높이방향필렛부의 반경 RH는 최소 1mm 이상의 곡률을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 높이방향보조부재(411b)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상인 것이 바람직하다.
상기 높이방향보조부재(411b)는 일정한 간격(GH)을 갖고 높이방향으로 다수가 배열되며, 이 때 일정한 간격(GH)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 400mm 이상, 1000mm 이하의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
도 29에 도시된 바와 같이, 폭방향으로 이격되도록 형성되는 폭방향보조부재(411c)는 길이방향 길이가 상기 평면외판부(421)의 길이방향 길이(LP)와 동일하고, 상기 폭방향보조부재(411c)의 높이방향 길이는 상기 탱크외판(420)의 높이방향 길이(H)와 동일하며, 내부에는 모서리가 둥근 사각형의 폭방향개구부(411c-1)가 형성된다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(411a) 및 높이방향보조부재(411b)와 면격자를 이루기 위한 폭방향보조부재(411c)의 폭방향목 b2는 50mm 이상 3000mm 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 폭방향보조부재(411c)의 폭방향필렛부의 반경 RW는 최소 1mm 이상의 곡률을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폭방향보조부재(411c)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 내지 50mm의 범위를 형성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 폭방향보조부재(411c)는 일정한 간격(GW)를 갖고 폭방향으로 다수가 배열되며, 이 때 일정한 간격(GW)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로 400mm 내지 1000mm 이하의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제4실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 30 내지 도 34는 본 발명의 제4실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제4실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(400)는 상기 내부격자부(410)가 폭방향 상부면이 곡면을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(411a)의 높이방향 길이를 HL라고 할 때, 상기 길이방향보조부재(411a)의 폭방향 길이 WL은 1*HL 또는 0.5*HL 이상 2*HL 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 도 32의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 길이방향보조부재(411a)는 폭방향 양단 하부에 일정 곡률을 가지는 제1반경(R1)과 상기 길이방향보조부재(411a) 폭방향 양단 상부에 일정 곡률을 가지는 제2반경(R2) 및 상기 제2반경들을 연결하되, 일정곡률을 가지는 제3반경(R3)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 길이방향보조부재(411a)의 높이방향 단위를 a, 폭방향 단위길이를 b라 할 때, 상기 제1반경(R1)의 곡률은 a 및 b와 같거나 작게 형성되는 것이 바람직하다.
(높이방향 단위길이 a는 상기 길이방향보조부재(411a)의 높이방향 길이 HL에서 상부기준선 이상의 길이를 제외한 상태의 길이를 1/N한 것으로, 이 때, N은 a의 개수이며, 폭방향 단위길이 b는 상기 길이방향보조부재(411a)의 폭방향 길이 WL에서 1/M한 것으로, 이 때 M은 b의 개수)
이 때, 상기 제1반경(R1)의 곡률이 a 또는 b보다 작을 경우, 상기 제1반경(R1)의 곡률은 100mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제2반경(R2)의 곡률은 상기 제1반경(R1)의 곡률과 같거나 작게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제3반경(R3)의 곡률은 a의 유리수 배수로 표현 가능하다.
아울러, 상기 길이방향보조부재(411a)의 일정한 간격 GL은 a 또는 b와 동일하나, 5m를 넘지 않도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 길이방향보조부재의 두께는 성형 후, 부식 여유를 제외하고 5mm이상, 50mm 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 제4실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(400)는 상기 길이방향개구부(411a-1)의 높이방향 길이를 HL, 상기 길이방향개구부(411a-1)의 폭방향 길이를 WL이라 할 때, 상기 길이방향개구부(411a-1)의 높이방향 길이 HL은 0.9*H 이하로 형성되며, 최소 300mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 길이방향개구부(411a-1)의 폭방향 길이 WL은 0.9*W 이하로 형성되며, 최소 300mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향개구부(411a-1)의 둥근 모서리를 가지도록 형성되는 길이방향필렛부의 반경 RL은 상기 길이방향개구부(411a-1)의 높이방향 길이 및 폭방향 길이 중 최소값의 0.5배 이하로 형성되는 것이 바람직하되, 최소 1mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 길이방향보조부재(411a)에 형성되는 상기 길이방향개구부(411a-1)의 수는 상기 [식 4]를 통해 산출 가능하다.
즉, 상기 N의 수를 갖는 길이방향개구부(411a-1)의 총 면적은 상기 길이방향보조부재(411a)의 최대 90% 이상을 넘지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 길이방향보조부재(411a)의 높이방향 하단부에서 상기 길이방향개구부(411a-1)의 높이방향 하단까지의 길이 h1은 최소 300mm 이상으로 형성되며, 상기 길이방향보조부재(411a) 폭방향 측단에서 상기 길이방향개구부(411a-1)의 폭방향 측단까지의 길이 w1은 300mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 33에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(400)는 상기 내부격자부(410)의 길이방향 양단에 상기 탱크외판(420)의 내면과 접하는 적어도 하나 이상의 격자판(411)을 포함하는 엔드부(406)를 포함하여 구성된다.
상기 엔드부(406)를 형성하는 격자판(411)의 상기 길이방향보조부재(411a)의 단위길이 a와 상기 폭방향보조부재(411c)의 단위길이 b 및 상기 높이방향보조부재(411b)의 단위길이 c는 5m 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엔드부(406)를 형성하는 격자판(411)의 길이방향보조부재(411a), 폭방향보조부재(411c) 및 높이방향보조부재(411b)의 두께는 5mm 내지 50mm의 범위로 형성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 엔드부(406)를 형성하는 길이방향보조부재(411a), 폭방향보조부재(411c) 및 높이방향보조부재(411b)에 형성되는 엔드개구부(406-1)는 제1폭 E1이 600mm 이상, 0.9*b 이하의 범위로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 엔드개구부(406-1)의 제2폭 E2는 600mm 이상, 0.9*a 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엔드부(406)의 엔드개구부(406-1)에 형성되는 필렛부인 엔드필렛부 반경 RE는 1mm 이상의 곡률을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 34에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(400)는 상기 곡면외판부(422)의 완곡외판부(422-2)를 따라 형성되는 아치부(407)를 포함한다.
상기 아치부(407)의 높이방향 길이 HA는 아래 [식 5]를 이용하여 산출할 수 있다.
[식 5]
Figure PCTKR2015012475-appb-I000006
이 때, h는 아치부(407) 호의 중심점 간 길이이며, Ra는 호의 반경이고, k는 아치부(407)의 측단 폭이다.
아울러, 상기 아치부(407)의 폭방향 길이 WA는 아래 [식 6]을 이용하여 산출할 수 있다.
[식 6]
Figure PCTKR2015012475-appb-I000007
또한, 상기 아치부(407)의 두께는 5mm 내지 50mm의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
도 35에 도시된 바와 같이, 상기 엔드부(406)에 인접한 아치부(407)를 세미아치부의 형상으로 형성할 수 있다.
상기 세미아치부(407-1)의 높이방향 길이 HS는 상기 아치부(407)의 높이방향 길이와 동일하며, H=2l+n을 이용하여 구할 수 있다. 이 때, l은 세미아치부(407-1)의 상단길이이며, n은 세미아치부(407-1)의 중앙길이이다.
상기 세미아치부(407-1)의 폭방향 길이 WS는 상기 아치부(407)의 폭방향 길이와 동일하나, 형상에 따라 다른 폭방향 길이로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 세미아치부(407-1)의 대각선 길이 m은 반경 RS를 가지는 아치필렛부를 제외한 길이이며, 상기 아치필렛부의 반경 RS는 최소 1mm 이상으로 형성된다.
상기 세미아치부(407-1)의 측단폭 j는 상기 세미아치부(407-1)의 폭방향 길이 WS보다 작도록 형성되며, 상기 세미아치부(407-1)의 두께는 5mm 내지 50mm의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 대각선이 형성되는 각도 θ는 1도 내지 45도 이하의 값을 가지도록 형성되며, 상기 아치필렛부간의 거리 q는 상기 아치필렛부의 반경 RS를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제4실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 36 내지 도 37은 본 발명의 제4실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제4실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크(400)의 탱크외판(420)은 폭방향 상부면과 양단이 곡면을 가지도록 형성되는 완곡외판부(422-2)를 포함하는 곡면외판부(422)를 포함한다.
<본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크>
도 38 내지 도 45는 본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크(500)는 내부에 중공되어 형성되는 내부개구부(511-1)를 포함하는 다수의 격자판(511)이 길이방향, 폭방향 및 높이방향으로 이격되도록 배치되되, 다수의 격자판들(511)이 면격자를 이루도록 서로 연결되어 형성되는 내부격자부(510) 및 상기 내부격자부(510)의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판(520)을 포함하되, 상기 내부격자부(510)는 길이방향 일측이 폭방향 및 높이방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 테이퍼지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 내부격자부(510)는 길이방향, 폭방향 및 높이방향의 모서리가 직선 또는 곡선으로 절삭되어 형성되는 격자절삭부(512)를 포함한다.
아울러, 상기 탱크외판(520)은 상기 내부격자부(510)의 평면을 감싸도록 형성되는 평면외판부(521)와 상기 격자절삭부(512)를 감싸도록 형성되는 절삭외판부(522)를 포함한다.
이 때, 상기 평면외판부(521)는 상기 내부격자부(510)의 평면을 감싸도록 형성되는 제1평면외판부(521-1)와 상기 제1평면외판부(521-1)와 높이방향 및 폭방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 테이퍼지도록 형성되는 내부격자부(510)를 감싸도록 형성되는 제2평면외판부(521-2)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크를 좀 더 상세하게 설명한다.
상기 탱크외판(520)은 전체 높이방향 길이를 H라 할 때, 상기 제1평면외판부(521-1)의 폭방향 길이 W1은 1.5*H 이상으로 형성되며, 테이퍼지도록 형성된 내부격자부(510)를 감싸는 제2평면외판부(521-2)의 폭방향 길이 W2는 상기 W1과 같거나, 테이퍼지도록 형성될 경우에는 작게 형성될 수 있다.
상기 탱크외판(520)의 전체 길이방향 길이 L은 1.5*H 이상으로 형성되며, 상기 탱크외판(520)의 전체 길이방향 길이 L 중, 상기 제1평면외판부(521-1)의 길이방향 길이 L1은 0.1*L 이상으로 형성되고, 상기 제2평면외판부(521-2)의 길이방향 길이 L2는 0.1*L 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 제1평면외판부(521-1)와 제2평면외판부(521-2)가 형성되는 각 θ는 135도 이상, 180도 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 탱크외판(520)의 두께를 결정하기 위한 설계압력 P는 내부 저장유체의 계기압을 기준으로 결정되며, 1.0 bar 이상 50.0 bar 이하인 것이 바람직하다.
상기 탱크외판(520)의 평면외판부(521)의 두께(tp)와 절삭외판부(522)의 두께(tc)는 각 재료의 인장강도와 항복강도에 안전계수를 감안하여 허용응력을 산정하고 탱크외판에 발생하는 응력치가 허용응력을 넘지 않도록 평면외판부(521)의 두께(tp)와 절삭외판부(522)의 두께(tc)를 결정하며, 바람직하게는 평면외판부(521)의 두께(tp)는 50mm 이하이고, 절삭외판부(522)의 두께(tc)는 상기 평면외판부(521)의 두께(tp)와 같거나 작게 하되 두께 차이는 용접 제한 기준에 근거하여 제한한다.
또한, 굽힘 응력 이외에 막 응력(membrane stress)에 의한 허용 기준도 만족하여야 하는데, 통상적으로 평판에 작용하는 굽힘 응력이 막 응력보다 상대적으로 훨씬 크기 때문에 굽힘 응력에 대한 기준을 만족하면 자동으로 막 응력에 대한 기준도 만족한다.
상기 내부격자부(510)의 격자판(511)은 길이방향으로 이격되도록 배치되는 길이방향보조부재(511a), 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재(511b) 및 폭방향으로 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재(511c)로 구성된다.
상기 내부격자부(510)의 전체 길이방향 길이, 폭방향 길이 및 높이방향 길이는 상기 탱크외판(520)의 길이방향 길이(L), 폭방향 길이(W) 및 높이방향 길이(H)와 동일하고, 상기 내부격자부(510)의 끝단이 상기 탱크외판(520)의 내면에 접합된다.
즉, 길이방향으로 이격되도록 형성되는 길이방향보조부재(511a)의 높이방향 길이는 상기 탱크외판(520)의 높이방향 길이와 동일하고, 상기 길이방향보조부재(511a)의 폭방향 길이는 상기 탱크외판(520)의 폭방향 길이와 동일하다.
도 40에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 이격되도록 형성되는 길이방향보조부재(511a)에는 내부 제작 시, 작업자들에게 필요한 최소한의 작업공간을 제공하기 위한 내부개구부(513)를 형성하는 길이방향개구부(511a-1)가 형성되며, 상기 길이방향개구부(511a-1)의 형상은 내부 압력을 균일하게 분포시킬 수 있도록 원형 또는 타원형으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향개구부(511a-1)의 폭방향 길이를 WL, 높이방향 길이를 HL이라 할 때, 내부 제작 시에 작업자들에게 작업공간을 제공하기 위하여, 상기 길이방향개구부(511a-1)의 폭방향 길이(WL)와 높이방향 길이(HL)는 1200mm 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 길이방향보조부재(511a-1)가 갖는 최소폭 (W-WL)/2 또는 (H-HL)/2는 최소 50mm, 최대 300mm 사이의 치수를 갖는 것이 바람직하다.
이 때, 본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크(300)는 상기 내부개구부(513)의 폭방향 이격거리가 300mm 이상으로 형성되는 것이 바람직하므로, 상기 내부개구부(513)를 형성하기 위한 상기 길이방향개구부(511a-1)간의 폭방향 이격거리 M은 최소 300mm 이상인 것이 바람직한 것은 물론이다.
아울러, 상기 길이방향보조부재(511a)는 일정한 간격(GL)을 갖고 길이방향으로 다수가 배열되며, 이 때, 상기 길이방향보조부재(511a)간의 일정한 간격(GL)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로, 250mm 이상의 공간을 확보하도록 일정한 간격을 갖는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(511a)는 상기 탱크외판(520)의 바닥과 천정을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 하므로, 상기 길이방향보조부재(511a)의 가장 작은 단면적에 허용 응력을 곱한 값은 상기 탱크외판(520)의 바닥과 천정에 가해지는 압력보다 커야 함은 물론이다.
즉, 상기 길이방향보조부재(511a)가 이격되는 길이방향 길이만큼의 힘의 균형을 계산하여 구할 수 있으며, 상기 [식 1]을 만족해야 한다.
또한, 상기 길이방향보조부재(511a)는 상기 탱크외판(520)의 양쪽 벽면을 연결하여 내부 압력을 견뎌야 하므로, 양쪽 벽면에 대해서도 동일한 방법으로 상기 [식 2]를 유도할 수 있다.
따라서, 상기 길이방향보조부재(511a)의 두께는 위의 [식 1]과 [식 2]를 만족하는 격자판(511)의 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 이상이되, 상기 평면외판부(521)의 두께(tp)와 절삭외판부(522)의 두께(tc)의 최대값인 50mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 길이방향개구부(511-a)의 형상은 원형이 가장 이상적이지만, 타원형이나 모서리가 둥글게 된 사각형의 형태 등, 허용 응력의 기준을 만족하는 범위 내에서 모든 형상의 실시예가 가능하다.
도 41에 도시된 바와 같이, 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재(511b)는 상기 평면외판부(521)의 길이방향 길이와 동일하고, 상기 높이방향보조부재(511b)의 폭방향 길이는 상기 탱크외판(520)의 폭방향 길이와 동일하며, 내부에는 테이퍼지도록 형성되는 내부격자부(510)의 형상과 대향하여 형성되는 높이방향개구부(511b-1)가 형성된다.
이 때, 상기 길이방향보조부재(511a)와 폭방향보조부재(511c)와 면격자를 이루기 위한 높이방향보조부재(511b)의 높이방향목 b1은 50mm 이상 300mm 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 높이방향보조부재(511b)의 두께는 좌굴을 방지하는 최소한의 강성을 갖는 두께로 형성되어야 하고, 성형 후 두께가 부식되는 부분의 여유를 제외하고 5mm 내지 50mm인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 높이방향보조부재(511b)는 일정한 간격(GH)을 갖고 높이방향으로 다수가 배열되며, 이 때 간격(GH)이 너무 좁으면 용접이 불가하므로 400mm 내지 1000mm 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
도 42에 도시된 바와 같이, 폭방향으로 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재(511c)의 길이방향 길이는 상기 평면외판부(521)의 길이와 동일하고, 상기 폭방향보조부재(511c)의 높이방향 길이는 테이퍼지도록 형성되는 형상과 대양하는 높이방향 길이를 가지되, 내부에는 테이퍼지도록 형성되는 내부격자부의 형상과 대향하여 형성되는 폭방향개구부(511c-1)가 형성된다.
이 때, 폭방향보조부재(511c)의 챔퍼각도 θ1은 최소 0도 이상, 최대 45도 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 43에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크(500)는 상기 내부격자부(510)의 길이방향 양단에 상기 탱크외판(520)의 내면과 접하는 적어도 하나 이상의 격자판(511)을 포함하는 엔드부(506)를 포함하여 구성된다.
상기 엔드부(506)를 형성하는 격자판(511)의 상기 길이방향보조부재(511a)의 단위길이 a와 상기 폭방향보조부재(511c)의 단위길이 b 및 상기 높이방향보조부재(511b)의 단위길이 c는 5m 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엔드부(506)를 형성하는 격자판의 길이방향보조부재(511a), 폭방향보조부재(511c) 및 높이방향보조부재(511b)의 두께는 5mm 내지 50mm의 범위로 형성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 엔드부(506)를 형성하는 길이방향보조부재(511a), 폭방향보조부재(511c) 및 높이방향보조부재(511b)에 형성되는 엔드개구부(506-1)는 제1폭 E1이 600mm 이상, 0.9*b 이하의 범위로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 엔드개구부(506-1)의 제2폭 E2는 600mm 이상, 0.9*a 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엔드부(506)의 엔드개구부(506-1)에 형성되는 필렛부인 엔드필렛부 반경 RE는 1mm 이상의 곡률을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 44에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크(500)는 상기 절삭외판부(522)를 따라 형성되는 아치부(507)를 포함한다.
상기 아치부(507)의 높이방향 길이 HA는 상기 [식 5]를 이용하여 산출할 수 있다.
아울러, 상기 아치부(507)의 폭방향 길이 WA는 상기 [식 6]을 이용하여 산출할 수 있다.
또한, 상기 아치부(507)의 두께는 5mm 내지 50mm의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
도 45에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 각형 압력탱크(500)는 상기 엔드부(506)에 인접한 아치부(507)를 세미아치부(507-1) 형상으로 형성할 수 있다.
상기 세미아치부(507-1)의 높이방향 길이 HS는 상기 아치부(507)의 높이방향 길이와 동일하며, H=2l+n을 이용하여 구할 수 있다. 이 때, l은 세미아치부(507-1)의 상단길이이며, n은 세미아치부(507-1)의 중앙길이이다.
상기 세미아치부(507-1)의 폭방향 길이 WS는 상기 아치부(507)의 폭방향 길이와 동일하나, 형상에 따라 다른 폭방향 길이로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 세미아치부(507-1)의 대각선 길이 m은 반경 RS를 가지는 아치필렛부를 제외한 길이이며, 상기 아치필렛부의 반경 RS는 최소 1mm 이상으로 형성된다.
상기 세미아치부(507-1)의 측단폭 j는 상기 세미아치부(507-1)의 폭방향 길이 WS보다 작도록 형성되며, 상기 세미아치부(507-1)의 두께는 5mm 내지 50mm의 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 대각선이 형성되는 각도 θ는 1도 내지 45도 이하의 값을 가지도록 형성되며, 상기 아치필렛부간의 거리 q는 상기 아치필렛부의 반경 RS를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제5실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 46 내지 도 48은 본 발명의 제5실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제5실시예의 제1변형예에 따른 각형 압력탱크(500)는 상기 내부격자부(510)의 길이방향 일측이 폭방향으로 테이퍼지도록 형성되되, 상기 내부격자부(510)의 일측이 곡선을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 도 48에 도시된 바와 같이, 상기 탱크외판(520)의 전방이 곡면으로 채택될 경우, 높이방향보조부재(511b)에 전방 호의 반경(RF)를 도입하여 적용할 수 있다.
<본 발명의 제5실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 49 내지 도 51은 본 발명의 제5실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
도 49 내지 도 50에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예의 제2변형예에 따른 각형 압력탱크(500)는 상기 내부격자부(510)가 길이방향 일측이 폭방향 및 높이방향으로 테이퍼지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 도 51에 도시된 바와 같이, 폭방향으로 일정거리 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재(511c)의 사선길이 L3은 상기 L2보다 작도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 폭방향보조부재(511c)의 하단 길이 L4는 상기 L2보다 작은 것이 바람직하다.
아울러, 테이퍼지게 형성되는 상기 폭방향보조부재(511c)의 높이방향 길이 HF는 폭방향보조부재(511c)의 전체 높이방향 길이와 같거나 작게 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 폭방향보조부재(511c)의 테이퍼지도록 형성되는 각 θ는 0도 이상, 45도 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
<본 발명의 제5실시예의 제3변형예에 따른 각형 압력탱크>
도 52 내지 도 53은 본 발명의 제5실시예의 제3변형예에 따른 각형 압력탱크를 설명하기 위한 도면이다.
도 52 내지 도 53에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예의 제3변형예에 따른 각형 압력탱크(500)는 상기 내부격자부(510)가 길이방향 일측이 폭방향 및 높이방향으로 테이퍼지도록 형성되되, 상기 내부격자부(510)의 일측이 곡선을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

Claims (10)

  1. 다수의 격자판이 길이방향, 폭방향 및 높이방향으로 이격되도록 배치되되, 내부에는 길이방향으로 중공되어 형성되는 내부중공부를 포함하도록 형성되는 내부격자부; 및
    상기 내부격자부의 외부면을 감싸도록 형성되는 탱크외판;을 포함하는 각형 압력탱크에 있어서,
    상기 탱크외판의 적어도 하나 이상의 면이 완곡된 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 내부격자부는
    길이방향으로 이격되도록 배치되는 길이방향보조부재, 높이방향으로 이격되도록 배치되는 높이방향보조부재 및 폭방향으로 이격되도록 배치되는 폭방향보조부재로 구성되되,
    상기 길이방향보조부재, 높이방향보조부재, 폭방향보조부재 중 어느 하나 이상의 모서리가 상기 완곡된 곡면을 갖는 탱크 외판에 대응하는 형상으로 형성되어, 탱크외판에 작용하는 압력하중을 지탱하는 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 내부격자부는
    길이방향, 폭방향 및 높이방향의 모서리가 직선 또는 곡선으로 절삭되어 형성되는 격자절삭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 탱크외판은
    상기 내부격자부의 평면을 감싸도록 형성되는 평면외판부와,
    상기 격자절삭부를 감싸도록 형성되는 절삭외판부를 포함하고,
    상기 격자절삭부의 모서리와 절삭외판부의 사이에는 일정 공간이 형성되어 유체가 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 길이방향보조부재에는 원형 또는 타원형의 길이방향개구부가 형성되며, 상기 길이방향개구부의 면적은 길이방향보조부재 면적의 90% 이하인 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 폭방향보조부재에는 폭방향개구부가 형성되고,
    상기 높이방향보조부재에는 높이방향개구부가 형성되되,
    상기 폭방향보조부재에서 폭방향개구부를 뺀 일측 폭방향목의 폭은 50mm 이상 3000mm 이하이고,
    상기 높이방향보조부재에서 높이방향개구부를 뺀 일측 높이방향목의 폭은 50mm 이상 3000mm 이하인 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 길이방향보조부재는 1000mm 내지 5000mm의 간격을 두고 배열되며,
    상기 폭방향보조부재 및 상기 높이방향보조부재는 400mm 내지 1000mm의 간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 길이방향보조부재에는 단위 공간을 갖는 길이방향단위개구부가 복수개 형성 배열되어 길이방향개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 길이방향보조부재에 형성되는 상기 길이방향단위개구부의 수는 아래 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
    Figure PCTKR2015012475-appb-I000008
    (여기서 N : 길이방향단위개구부의 수, A0은 길이방향단위개구부의 면적, A1은 길이방향보조부재의 면적임)
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 길이방향단위개구부의 폭방향 길이 또는 높이방향 길이는 300mm 이상인 것을 특징으로 하는 각형 압력탱크.
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