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KR102051355B1 - 강화 뚜껑 패널을 포함하는 유밀한 단열 탱크용 래깅 요소 - Google Patents

강화 뚜껑 패널을 포함하는 유밀한 단열 탱크용 래깅 요소 Download PDF

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KR102051355B1
KR102051355B1 KR1020157000240A KR20157000240A KR102051355B1 KR 102051355 B1 KR102051355 B1 KR 102051355B1 KR 1020157000240 A KR1020157000240 A KR 1020157000240A KR 20157000240 A KR20157000240 A KR 20157000240A KR 102051355 B1 KR102051355 B1 KR 102051355B1
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South Korea
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beams
supported
lagging
tank
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플로랑 우브라르
Original Assignee
가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유밀한 단열 탱크는 유체를 수용하기 위한, 유밀한 단열 탱크로서, 탱크 벽은 밀봉 장벽, 상기 밀봉 장벽을 지지하는 단열 장벽, 실질적으로 평행육면체 형태의 래깅 요소(30)를 포함하고, 상기 단열 장벽은 상기 밀봉 장벽을 위한 지지 표면을 형성하도록 병치된 복수의 래깅 요소(30)들을 포함하고, 상기 래깅 요소(30)는 래깅 라이닝, 상기 래깅 라이닝을 관통하는 복수의 기둥들(33), 상기 탱크 벽에 평행하게 연장되고 상기 기둥들에 의해 운반되는 뚜껑 패널(34)을 포함하고, 상기 뚜껑 패널은 상기 기둥들에 고정되고 상기 기둥들 상에 지지되는 분배 패널(36), 서로 이격되고 상기 분배 패널에 평행하게 연장되는 복수의 빔(37)들을 포함하는 이격 요소, 및 상기 분배 패널에 평행하고, 상기 이격 요소에 고정되고 상기 이격 요소에 의해 지지되는 상부 패널(35)을 포함한다.

Description

강화 뚜껑 패널을 포함하는 유밀한 단열 탱크용 래깅 요소{LAGGING ELEMENT FOR A FLUIDTIGHT AND THERMALLY INSULATED TANK COMPRISING A REINFORCED LID PANEL}
본 발명은 유밀한 단열 탱크 (fluid-tight, thermally insulated tanks) 생산 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가령 해상에서 액화 가스를 저장 및/또는 운송하기 위한 탱크 등과 같은, 냉/온 유체의 저장 및 운송을 위한 탱크들에 관한 것이다.
유밀한 단열 탱크는 냉/온 제품의 저장을 위해 다양한 산업에 사용될 수 있다. 가령 에너지 분야에 있어서, 액화 천연 가스 (LNG)는 지상 저장 탱크 또는 선상 부유식 구조 탱크에 약 -163℃ 온도의 대기 압력하에서 저장될 수 있는 액체이다.
가령, FR2877638은 선박의 선체에 통합된 저장 탱크를 기재하고 있는데, 이 저장 탱크의 벽은 내부에서 외부로의 두께 방향으로 1차 밀봉 장벽, 1차 단열 장벽, 2차 밀봉 장벽 및 2차 단열 장벽을 순차적으로 포함한다. 단열 장벽들은 병치된 래깅 요소(lagging elements: 단열용 마감 요소)들로 구성된다. 각각의 래깅 요소는 복수의 소형 단면 기둥들이 관통하는 래깅 라이닝(lagging lining), 상기 기둥들에 의해 지탱되는 뚜껑 패널(lid panel), 및 상기 기둥들을 지탱하는 베이스 패널(base panel)을 포함한다.
그러나, 상기 벽들이 가령 유체 역학 응력(hydrodynamic stresses)과 같이 탱크 내에 저장된 유체에 의해 가해지는 응력을 받게 되면, 패널과 기둥들은 래깅 요소 내에서 불균등하게 변형되는 경향이 있다. 이러한 변형 때문에, 각각의 기둥들에 의해 래깅 요소로 전달되어야 하는 하중이 불균등하게 분배될 수 있다. 또한, 이러한 변형 때문에 래깅 요소를 구성하는 부분들이 탈착될 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 본 발명은 유체를 수용하도록 지지 구조 내에 통합된 유밀한 단열 탱크를 제공하는데, 상기 탱크 벽은 캐리어 벽(carrier wall), 밀봉 장벽(sealing barrier), 상기 캐리어 벽 상에 지지되고 상기 밀봉 장벽을 지탱하는 단열 장벽(thermal insulation barrier), 및 평행육면체 형태인 래깅 요소(lagging element)를 포함하고, 상기 단열 장벽은 상기 밀봉 장벽을 위해 지지 구조를 형성하도록 병치된 복수의 래깅 요소들을 포함하고, 상기 래깅 요소는 래깅 라이닝(lagging lining), 상기 탱크 벽에 수직으로 상기 래깅 라이닝을 관통하는 복수의 기둥들, 및 상기 탱크 벽에 평행하게 연장되고 상기 기둥들에 의해 지탱되는 뚜껑 패널(lid panel)을 포함하고, 상기 뚜껑 패널은 상기 기둥들에 고정되고 상기 기둥들 상에 지지되는 분배 패널(distribution panel), 상기 분배 패널 상에 지지되고 상기 분배 패널에 고정되는 이격 요소(spacing element), 및 상기 분배 패널에 평행하고, 상기 이격 요소에 고정되고 상기 이격 요소에 의해 지지되는 상부 패널을 포함하고, 상기 상부 패널은 상기 래깅 요소에 가해지는 압축력들을 흡수한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 이러한 탱크는 다음 특성들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 이격 요소는 상기 분배 패널에 평행하게 연장되고 서로 이격된 복수의 평행 빔들을 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 이격 요소는 그릴(grille)의 형태를 가지며, 상기 빔들은 제1 평행 빔 어셈블리(a first assembly of parallel beams)와 제2 평행 빔 어셈블리를 포함하고, 상기 제1 평행 빔 어셈블리와 상기 제2 평행 빔 어셈블리는 서로 교차하고, 상기 두 개의 평행 빔 어셈블리들은 상기 분배 패널 상에 지지되는 하부 지지표면과 상기 상부 패널 상에 지지되는 상부 지지표면을 형성한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 제1 평행 빔 어셈블리와 상기 제2 평행 빔 어셈블리는 교차점들에서 교차하고, 각각의 기둥은 매번 그릴 교차점 아래에 위치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 분배 패널은 직사각형 형태이며 제1 평행 빔 어셈블리와 제2 평행 빔 어셈블리는 상기 직사각형 분배 패널의 측면들에 대해 비스듬하게 연장된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 기둥들은 기둥 열을 형성하도록 배치되고, 빔은 각각의 해당 기둥 열에 중첩되게 위치된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 빔들은 단면이 사다리꼴이며, 상기 사다리꼴 단면의 변들은 상기 분배 패널과 상기 상부 패널 상에 각각 지지된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 빔들은 단면이 U-자 형태이며, 상기 U-자 형태의 베이스는 상기 분배 패널과 상부 패널의 두 개 패널들 중 하나 상에 지지되고, 상기 빔들의 프로파일은 날개들을 갖고, 상기 날개(wing)들은 상기 U-자 형태의 각각의 분기(branch)로부터 상기 U-자 형태의 외부를 향해 연장되고, 상기 분배 패널과 상부 패널의 두 개 패널들 중 다른 하나 상에 지지된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 빔들은 단면이 U-자 형태이며, 상기 U-자 형태의 베이스는 상기 상부 패널과 상기 분배 패널 사이로 연장되고, 제1 분기(first branch)는 상기 상부 패널 상에 지지되고 제2 분기는 상기 분배 패널 상에 지지된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 빔들은 단면이 직사각형이다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 빔들의 단면은 상기 분배 패널에 평행한 방향으로 배향된, 9 내지 50mm 너비이다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 지지 요소는 상기 분배 패널의 대부분을 덮는 경질 단열 폼(rigid insulating foam) 층이다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 이격 요소는 상기 분배 패널을 덮는 벌집(honeycomb) 구조를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 이격 요소는 상기 래깅 요소의 제1 측면과 상기 래깅 요소의 제2 측면 사이로 연장되는 유체 순환 채널(fluid circulation channel, 38)을 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 유체 순환 채널은 다공성 래깅 라이닝을 가진다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 뚜껑 패널은 또한 상부 패널 상에 지지되고 상기 상부 패널에 고정된 상부 이격 요소 및 제2 상부 패널을 포함하고, 상기 제2 상부 패널은 상기 분배 패널에 평행하고 상기 상부 이격 요소에 고정되고 상기 상부 이격 요소에 의해 지지된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 기둥들은 평행한 기둥 열들로서 배치되고, 일 열의 기둥들은 일정한 간격을 두고 위치되고, 두 개의 인접한 열의 기둥들은 상기 기둥 열의 방향으로 기둥의 절반 간격으로 오프셋(offset)된다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 분배 패널의 두께와 상기 상부 패널의 두께는 상기 분배 패널에 수직한 방향으로 6.5 내지 30mm이고, 상기 이격 요소의 두께는 상기 분배 패널에 수직한 방향으로 6.5 내지 50mm이다.
이러한 탱크는 가령 LNG 저장을 위해 특히 메탄 탱커, 부유식 저장 및 재기화 유닛(FSRU), 부유식 생산 및 원격 저장 유닛(FPSO) 등 지상 저장 설비의 일부를 형성할 수 있고, 또는 해안 또는 심해 근처의 부유식 구조에 설치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 냉 유체 제품 운송을 위한 선박은 이중 선체와 상기 이중 선체 내에 배치된 상기 탱크를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 그러한 선박을 선적 또는 하적하기 위한 방법을 제공하는데, 냉 유체 제품은 부유식 또는 지상 저장 단열 설비와 선박의 탱크 사이에서 단열 파이프라인들을 통해 운송된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 냉 액체 제품을 위한 운송 시스템을 제공하는데, 상기 시스템은 상기 선박, 상기 선박의 선체에 설치된 상기 탱크를 부유식 또는 지상 저장 설비에 연결하도록 배치된 단열 파이프라인들, 및 상기 부유식 또는 지상 저장 설비와 상기 선박의 탱크 사이에서 단열 파이프라인들을 통해 냉 액체 제품의 흐름을 구동하기 위한 펌프를 포함한다.
본 발명이 바탕으로 하는 개념은 또한 래깅 요소의 뚜껑 패널을 강화함으로써 개선된 구조적 특성들을 가지는, 유밀한 단열 탱크용 래깅 요소를 제공하기 위한 것으로, 상기 강화는 서로 이격되되 단단하게 연결된 두 개의 패널들로부터 뚜껑 패널을 생성함으로써 달성된다.
본 발명의 특정 측면들은 관성을 증대시킴으로써 이에 따라 상기 뚜껑 패널의 두께를 증대시켜 상기 뚜껑의 강성을 증대시킴과 함께, 상기 뚜껑 패널의 강성과 상기 래깅 요소의 무게와 열에 대한 내열성 사이에 균형을 맞출 수 있는 래깅 요소를 제공하는 개념에서 기인한다.
본 발명의 특정 측면들은 상기 래깅 요소 내부, 나아가 유밀한 단열 탱크의 벽 내부에서의 불활성 기체의 순환을 허용하기 위해, 상기 뚜껑 패널 내부에 유체 순환 채널들을 제공하는 개념에서 기인한다.
본 발명은 이하 본 발명의 몇몇 특정 실시예들의 기재로부터 더 잘 이해될 것이며 및 그 목적, 세부 사항, 특성 및 이점들이 더 명백해질 것이다. 이하 본 발명에 대한 설명은 첨부된 도면을 참조로 한 것으로, 도시의 목적일 뿐 한정의 목적으로 쓰여지지 않았다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 래깅 요소들이 사용될 수 있는 유밀한 단열 탱크의 벽의 부분 사시 개방도이다.
도 2는 도 1의 탱크의 벽에 포함될 수 있는 래깅 요소의 측면 및 그것이 받을 수 있는 응력 및 변형을 도시한 도면이다.
도 3은 강화 뚜껑 패널을 가지는 래깅 요소의 부분 사시 투명도이다.
도 4 내지 도 7은 도 3에 도시된 래깅 요소의 여러 변형예들의 사시도들이다.
도 8a 내지 도 8c는 도 6의 강화 뚜껑 패널의 변형예에 사용될 수 있는 프로파일들을 측면에서 본 도면들이다.
도 9는 도 3에 도시된 래깅 요소의 특정 실시예의 측면도로, 여기서 래깅 요소는 가변 단면을 가지는 기둥들을 포함한다.
도 10은 강화 두껑 패널이 세 개의 이격 패널들을 포함하는 래깅 요소의 측면도이다.
도 11은 메탄 탱커의 탱크 및 상기 탱크의 선적/하적 터미널을 도시한 개방도이다.
도 12는 도 3의 인클로져(enclosure)를 측면에서 본 도면이다.
도 1은 선박의 지지 구조 안에 통합된 탱크의 유밀한 단열 벽들을 도시하고 있다.
여기서 탱크의 지지 구조는 이중 선체 선박의 내부 선체로 구성되며, 그 벽은 도면 부호 1로 표시된다.
지지 구조의 각각의 벽(1)에는, 2차 단열층(2), 2차 밀봉 장벽(3), 1차 단열층(4) 및 1차 밀봉 장벽(5)이 순차적으로 겹쳐져 탱크 벽이 대응하게 형성된다.
1차 단열층(4)과 2차 단열층(2)은 래깅(lagging: 단열용 마감) 요소들, 더 구체적으로는 규칙적인 패턴으로 병치된 평행육면체의 래깅 인클로져(6, 7)들로 이루어진다. 이에 따라, 1차 인클로져(7)들 및 2차 인클로져(6)들은 각각 1차 밀봉 장벽(5)과 2차 밀봉 장벽(3)을 지탱하는 실질적으로 평탄한 표면을 형성한다.
1차 밀봉 장벽(5)과 2차 밀봉 장벽(3)은 길쭉한 용접 지지부(9)들과 번갈아 배치된, 올려진 모서리(raised edge)들이 형성된 팽행 인바 스트레이크(invar strake, 8)들 및 인바(invar)로 구성된다. 더 구체적으로, 용접 지지부(9)들은 벽에 수직으로 연장되고, 하부 단열층(2 또는 4) 내에 각각 지지된다. 가령 인클로져(6, 7)들의 뚜껑 패널(11)들 안에 제공된 역 T-자 형태의 홈(groove, 10)들 내에 수용된 하부 단열층(2 또는 4) 내에 지지된다. 스트레이크(8)들의 올려진 모서리들은 용접 지지부(9)들을 따라 용접된다.
1차 단열 인클로져(7)들과 2차 단열 인클로져(6)들은 정박 요소(anchoring elements, 12)들을 통해 지지 구조 상에 지지된다. 특히, 2차 단열층(2)의 정박 요소(12)들은 벽(1)에 수직으로 용접된 핀(13)들을 통해 탱크 벽(1)에 고정된다.
도 2는 이러한 탱크 벽에 사용될 수 있는 인클로져(15)의 구조를 도시하고 있다.
인클로져(15)는 베이스 패널(16)에 수직으로 연장된 기둥 열(18)들, 배튼(batten, 19) 및 빔(beam, 20)으로 구성된 사다리(ladder, 17)들이 배치된 베이스 패널(16)을 가진다. 각각의 기둥 열(18)은 배튼(19)을 통해 베이스 패널(16) 상에 지지되며, 뚜껑 패널(11)을 지지하고 그것에 고정된 빔(20)을 지탱한다. 사다리(17)들은 가령 클립핑(clipping)에 의해, 고정 요소들을 사용해 패널들에 조립 및 고정된다. 베이스 패널(16)과 뚜껑 패널(11) 사이에는 래깅 라이닝(lagging lining, 21)이 배치되고, 기둥(18)들을 둘러싼다.
빔(20)들은 뚜껑 패널(11)의 강도를 증대시키고 패널이 가령 화살표 22로 표시된, 탱크 내부의 유체가 가하는 압박을 받을 때 하중을 분산시킨다. 여기서, 가령 이러한 응력들은 탱크 내의 유체의 움직임에서 기인할 수 있다.
그러나, 래깅 요소가 이러한 응력을 받으면, 뚜껑 패널(11)은 곡선(24)들로 표시된 곡선들에 따른 압력의 영향으로 두 개의 사다리(17)들 사이에서 변형되고 뒤틀리는 경향이 있다. 이러한 변형은 인클로져(15)의 중간 평면의 각각의 측면 상에 위치된 측면 빔(20)들의 회전을 야기하는 경향이 있다. 이러한 회전은 선(23)들로 도시되었다. 따라서, 이러한 변형과 회전은 래깅 요소(15)의 중간 평면의 각 측면 상의 사다리들 상에 위치하는 측면 기둥들(18)이 곡선(25)에 도시된 바와 같이 인클로져의 외측을 향해 구부러지게 한다. 그런 다음, 상기 기둥은 이러한 구부러짐(flexion, 25) 때문에 약해지고, 이는 기둥(18)들에 가해진 압축 응력들을 가중시킨다.
따라서, 빔들 사이의 고정 요소들 및 인클로져의 상이한 요소들은 큰 응력을 받게 되어, 이탈하게 될 수 있다. 또한, 이러한 변형으로 인해, 기둥들을 통과하는 하중이 제대로 분배되지 못할 수 있다. 화살표(26, 27)들에 도시된 바와 같이, 인클로져(15)의 중심의 기둥들에 의해 가해진 하중(26)은 측면 기둥(20)들에 의해 가해진 하중(27)보다 훨씬 크다.
이러한 결점을 보완하기 위해, 인클로져(15)는 도 3에 도시된 바와 같은 강화 인클로져(30)로 교체될 수 있다. 이러한 인클로져(30)는 배튼이 고정되는 베이스 패널(31)을 포함한다. 각각의 기둥 열(33)은 대응하는 배튼(32) 상부에 위치 및 고정된다. 강화 뚜껑 패널(34)이 기둥(33)들에 부착된다. 특히 기둥(33)들은 뚜껑 패널(34)에 가해지는 힘들이 벽(1)으로 전달될 수 있도록 허용하여, 압축 저항 기능(compression resistance function)을 가진다. 래깅 라이닝(미도시)은 기둥들 사이의 공간을 채울 수 있으며, 가령 기둥(33)들 사이에 주조된 단열 폼이나 기둥(33)들에 적합하게 제작된 폼 블록으로 구성될 수 있다.
순차적인 기둥 열(33)들은 서로에 대해 오프셋된다. 두 개의 순차적인 열(29, 39)들의 기둥들은 일정한 간격으로 이격된 기둥(33)들을 포함하나, 두 개 열의 기둥(33)들은 그들의 길이 방향으로 절반 간격으로 오프셋된다. 이러한 배치는 인클로져(30)에서 기둥(33)들의 개수와 양호한 하중 분배 사이에 균형을 달성한다.
강화 뚜껑 패널(34)은 상부 패널(35)과 하부 패널(36)을 포함하고, 각각은 두께가 15mm이며, 일련의 평행 입체 빔(solid beams, 37)들에 의해 이격된다. 특히, 빔(37)들은 인클로져(30)의 길이 방향 측면들에 평행하게 연장된다. 각각의 빔(37)은 기둥 열(33)을 따라 그 상부에 위치된다. 빔(37)들은 단면이 직사각형이고 두께가 15mm이다. 그러나, 이러한 빔들은 단면이 사다리꼴 일 수도 있다. 빔(37)들과 패널(35, 36)들은 단단하게 연결되어 있어서, 상부 패널(35)이 유체가 가하는 응력을 받고 구부러지려고 하면, 하부 패널(36)은 견인력을 발휘하여 빔(37)들의 회전을 방지한다. 또한, 빔(37)들이 하부 패널(36)에 의해 움직이지 못하게 되면, 상부 패널(35)의 변형이 감소된다.
패널(36)의 견인력 작용은 도 12에 도시된 바와 같다. 이 도면에서, 패널(35, 36)들은 클립(90)들에 의해 빔(37)들에 고정된다. 중앙 빔(central beam, 37)과 함께 두 개의 측면 빔(37)들을 볼 수 있다. 선(91)은 압축 응력(94)을 받으면 상부 패널(35)이 구부러지는 곡선을 나타낸다. 상부 패널(35)이 선(91)을 따라 중앙 빔(37)과 측면 빔(37) 사이에서 변형되려고 하면, 상부 패널(35)은 클립(90)들을 통해 빔(37)들 상에 응력을 가하게 된다. 이러한 응력은 선(92)에 의해 도시된 바와 같이, 빔(37)들이 회전하도록 한다. 하부 패널(36) 자체는 빔(37)들에 고정되어, 빔(37)들의 회전을 감소시킨다. 사실상, 빔(37)들의 회전은 하부 패널(36) 상에 응력을 발생시킴으로써, 화살표(93)로 표시된 바와 같이, 상기 빔(37)들 사이에서 하부 패널(36)의 견인력이 작용하도록 한다. 즉, 하부 패널(36)은 클립(90)들을 통해 빔들이 회전하는 것을 막는다. 이렇게 하여 빔(37)들의 회전이 감소되고, 이러한 회전으로 인한 하부 기둥(33)들의 구부러짐 또한 감소된다. 이에 따라, 래깅 요소 상에 가해지는 압축 응력들은 기둥(33)들에 의해 더 잘 흡수된다.
강화 패널(35)의 이러한 구조는 뚜껑(35)의 강도를 증대시키고, 이는 지역적인 응력을 받았을 때 하중을 효과적으로 분배한다. 또한, 이러한 뚜껑 패널 구조 패널(35) 때문에, 유밀한 단열 탱크의 열기계적 성능과 탱크의 가격 간에 균형이 달성될 수 있다.
각각의 빔(37)은 두 개의 빔(37)들 사이 및 패널(35, 36)들 사이의 공간을 제한하도록 추가적인 빔(37)들로부터 이격된다. 이러한 공간은 래깅 요소의 측면들 사이에 유체 순환 채널(38)들을 형성한다. 이에 따라, 래깅 요소들의 병치 구조는 탱크 벽에 회로를 형성하고, 여기에는 탱크 벽 중화를 위한 중화 기체가 주입될 수 있어, 산소 존재 시 누출로 인한 폭발 위험을 방지한다. 또한, 이러한 기체 회로는 밀봉 장벽(3, 5)들에서의 누출을 탐지할 수 있도록 한다.
경우에 따라, 서로 다른 채널(38)들 사이의 유체 순환을 위한 통로 생성을 위해 빔(37)들에 구멍을 뚫음으로써, 인클로져(30) 내의 일부 방향으로의 기체 순환을 허용할 수 있다.
단열 인클로져(30)의 내열성을 증진시키기 위해, 다공성 래깅 라이닝을 파이프(38)들 안에 마련할 수 있다. 이러한 래깅 라이닝은 가령 유리솜(glass wool) 또는 발포퍼라이트(expanded perlite) 층으로 구성될 수 있다.
더 구체적인 일 실시예에 따르면, 빔(37)들 사이의 공간은 강화 패널(35) 내에 유체 순환 회로가 필요하지 않다면 단열 폼(insulating foam)으로 충진될 수 있다.
더 구체적인 일 실시예에 따르면, 빔(37)들은 래깅 요소의 길이 방향을 횡단하는 방향으로 연장될 수 있다.
상술한 인클로져는 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 가령, 제1 방법에서는, 베이스 패널(31), 배튼 (32), 및 기둥(33)들이 클립핑에 의해 조립된다. 그런 다음, 래깅 라이닝(21)이 기둥들 사이에 삽입 또는 주입된다. 하부 패널(36)이 기둥(33)들에 수동 또는 자동 공정으로 클립핑된 후, 기둥(37)들이 하부 패널(36)에 클립핑된다. 빔(37)들 사이에는 임의의 래깅 라이닝이 삽입 가능하며, 상부 패널(35)이 빔(37)들에 최종 클립핑된다.
더 구체적인 방법에 따르면, 래깅 라이닝(21)은 구멍들을 생성하도록 주조된 폼 블록이다. 기둥(33)들이 이 구멍들에 삽입된 후, 배튼(32)과 베이스 패널(31)이 기둥(33)들에 클립핑된다. 강화 뚜껑 패널(34)은 독립적으로 기조립되고 기둥(33)들의 위치에서 드릴링된다. 그런 다음, 강화 뚜껑 패널(34)은 기둥(33)들 상에 배치되고 구멍들을 통해 기둥(33)들에 나사 조립된다.
이하, 강화 뚜껑 패널(34)의 추가적인 실시예들을 도 4 내지 도 8을 참조로 설명한다.
도 4 및 도 5는 인클로져(30)와 유사한 인클로져(40, 41)들을 도시한 것으로, 여기서 하부 패널(36)과 상부 패널(35) 사이의 공간은 각각 그릴(grille)식 구조(42, 46)에 의해 확보된다.
상기 구조(42)는 제1 빔 어셈블리(43)와 제2 빔 어셈블리(44)의 그리드(grid) 형태를 띠며, 빔(43)들은 하부 패널의 제1 측면에 평행하고 빔(44)들은 빔(43)들에 수직으로 연장된다. 제2 어셈블리의 빔(44)들은 기둥 열(29, 39)들의 높이에서 연장되는 한편, 빔(43)들은 몇몇 오프셋되지 않은 열(39)들의 기둥들 높이에서 연장되는 동시에 열(29, 39)들을 횡단하도록 연장된다. 이에 따라, 그릴은 기둥(33)들 바로 상부에 교차점(intersections, 45)들을 가진다. 빔(44)들과 빔(43)들 각각은 하부 패널(36)과 상부 패널(35) 양측 모두에 지지된다.
마찬가지로, 그릴(46)은 기둥(33)들 바로 상부에 위치하는 횡단점(crossings, 47)들을 가진다. 그러나 본 실시예에서, 그릴(46)을 구성하는 요소(48)들은 인클로져(41)의 측면들에 평행하게 연장되지 않는다. 사실상, 이들은 각각의 순차적인 오프셋 열(39, 29)의 기둥(33) 위로 연장된다.
그릴(40, 41)들은 길쭉한 부분들을 조립하거나 몰딩(molding) 방식을 통해 생성될 수 있다.
인클로져(30)의 다른 변형예들은 도 6과 도 7에 도시되어 있다.
도 6의 인클로져(50)에서, 하부 패널(36)과 상부 패널(35)을 이격시키는 요소들은 하부 패널(36)을 덮는 벌집 구조(honeycomb structure, 49)로 대체할 수 있다. 상술한 실시예들과 유사한 방식으로, 벌집 구조(49)는 유체를 순환시키는 통로들을 생성하도록 드릴링 또는 주조될 수 있고, 이에 따라 인클로져 내에 기체의 순환을 허용할 수 있다.
또는, 서로 이격된 패널(35, 36)들을 지지하는 요소는 패널(35)을 덮고 하부 패널(36)과 상부 패널(35)에 접착된 고밀도의 폼층일 수 있다.
도 7에서는 입체 빔(37)들을, 형성된 또는 압출된 금속 프로파일(52)들로 교체한 인클로져(30)의 변형예(51)를 도시하고 있다. 금속 프로파일(52)의 단면을 보여주는 단면도가 도 8a에 도시되어 있다. 금속 프로파일(52)은 U-자 형태의 부분(53)을 포함하는데, U-자 형태의 베이스(54)는 평평하며 하부 패널(36) 상에 지지된다. 두 개의 날개부(wings, 55)가 U-자 형태의 분기들의 외측을 향해 연장되며 상부 패널(35) 상에 지지된다.
도 8b와 8c에서는 금속 프로파일(52) 대신 사용할 수 있는 금속 프로파일들의 두 개의 추가적인 변형예(56, 57)들을 도시하고 있다. 도 8a 내지 8c에서, 기둥들의 위치는 선(59)으로 표시되어 있다.
특히, 금속 프로파일(56)은 단면이 U-자 형태인 프로파일로서 U-자 형태의 분기(58)들은 하부 패널(35)과 상부 패널(36) 상에 각각 지지된다. 프로파일(56)은 두 개의 프로파일(56)들의 분기(58)들이 마주보도록 기둥의 각 측면 상에 위치된다. 이에 따라, 두 개의 프로파일(56)들 사이에는 공간이 제공되어, 프로파일(56)들이 하부 패널(36)에 부착될 때 이미 기둥(33)들에 고정될 수 있도록 한다. 금속 프로파일(57) 자체는 단면이 실질적으로 직사각형이다.
또는, 압출 또는 몰딩을 통해 형성된 복합 물질들을 사용하여 프로파일들을 생성할 수 있다.
상술한 강화 뚜껑 패널(34)들은 어떤 종류의 소형-단면 기둥에도 고정될 수 있다. 가령, 도 3 내지 도 7에 도시된 기둥(33)들은 단면이 입체 직사각형이다. 기둥들의 단면은 또한 사각형이나 원통형일 수도 있다. 또는, 기둥들은 속이 비어 있어 내열성을 증가시키거나, 적합한 경우 단열물질로 충진될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 기둥들의 단면은 H-자 형태일 수 있다. 이러한 기둥들은 직사각형 단면의 기둥을 기계 가공하거나 세 개의 합판 배튼을 조립하여 H-형 단면을 형성함으로써 생성될 수 있다. H-형 단면 기둥은 강도, 내열성, 및 기둥의 무게 간에 균형이 잘 이루어진다.
도 9에서는 또 다른 종류의 기둥을 도시하고 있다. 사실상, 도 9에 도시된 기둥(60)들은 높이에 따라 단면이 달라진다. 더 구체적으로, 기둥(60)은 두 개의 절단-원뿔형 부분(frustoconical portions, 62)들 사이에 위치하는 중앙 원통형 부분(central cylindrical portion, 61)을 포함한다. 상기 절단-원뿔형 부분(62)들의 베이스는 각각 패널(31)과 패널(36) 상에 지지된다. 패널(31, 36)들의 단면이 증가하면 기둥(60)들 사이에서 하중이 더 잘 분배되도록 하며, 기둥(60)이 뚜껑(31, 36)들 안에 형성되는 것을 방지한다. 또한, 패널(31, 36)들의 높이에서 단면이 증대되면 기둥(60)이 구부러질 때 뚜껑(31, 36)들에 의한 토크에 대한 저항이 증대되어 굴곡 저항(flexion resistance)이 증대된다.
기둥(60)들은 가령 섬유 강화가 적용 가능한 열가소성 또는 열경화성 물질들로부터 형성될 수 있다.
물론, 기둥(33)들에 대한 빔(37)들의 분배 또는 이격 요소들의 분배가 달라질 수 있다. 가령, 기둥(37)들이 반드시 기둥 열(29, 39)들의 높이로 배치되어야 하는 것은 아니며, 기둥 열(29, 39)들 사이의 높이로 배치될 수도 있다.
상기에서는 강화 뚜껑 패널(34)이 두 개의 패널들로 구성된다고 설명했다. 그러나, 추가적인 패널들을 포함하는 강화 뚜껑 패널들이 사용될 수도 있다. 이러한 강화 패널(63)은 도 10에서 도시하고 있다.
강화 패널(63)은 기둥(84)들 상에 지지되고 제1 계열의 빔(65)들을 지지하는 제1 패널(64)을 포함한다. 빔(65)들은 그 자체가 제1 계열의 빔(65)들 상에 중첩된 제2 계열의 빔(67)들을 지탱하는 제2 패널(66)을 지탱한다. 빔 어셈블리(65, 67)들, 패널(64, 66, 68)들 및 기둥(84)들은 단단하게 연결된다. 선(69, 82, 83)들로 도시된 바와 같이, 이에 딸, 굴곡 응력들은 제2 패널(66)과 제1 패널(64)들의 견인 작업(traction work)에 의해 계속해서 흡수된다. 이러한 몇몇 단계에서 이루어지는 응력의 흡수는 기둥(84)들의 높이에서 굽힘 응력을 크게 감소시키며, 상부 패널(68)과 기둥 어셈블리(84) 상에 가해지는 하중을 잘 분배하게 된다. 물론, 빔(65, 67)들의 분배는 다를 수 있다. 가령, 빔(65, 67)들은 반드시 중첩되는 것이 아니라 교대로 배치될 수도 있다.
상술한 인클로져들을 생성하는데에는 어떤 종류의 래깅 라이닝(21)을 사용해도 무방하다. 일반적으로, 이러한 라이닝은 가령 기계 가공된 폼 블록 또는 기둥들 사이에 주조된 폼으로 구성될 수 있다. 이러한 폼은 강화 또는 강화되지 않은 것일 수 있다. 또는, 상기 라이닝은 에어로겔과 같은 나노미터 단위의 다공성을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 상기 에어로겔은 가령 분말, 공, 부직물, 직물 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
상부 및 하부 패널들 사이의 기둥들, 패널들, 및 이격 요소들은 나사에 의해 고정될 수 있다. 그러나, 접착제, 클립, 또는 못으로 연결점을 생성할 수도 있다.
패널들, 빔들, 및 기둥들은 가령 목재, 너도밤나무, 소나무 등 합판 또는 솔리드 우드로부터 제조될 수 있다. 이러한 요소들은 또한 대나무, 복합 재료, 플라스틱 또는 금속으로 제조될 수 있다.
상술한 인클로져들은 1차 단열층(4) 및/또는 2차 단열층(2)에 생성될 수 있다. 인클로져들의 강화 뚜껑 패널들은 가령 두께가 45mm일 수 있다.
그러나, 탱크 벽의 특정 실시예들에서, 탱크 벽은 1차 단열층(4)과 2차 단열층(2)을 가지는데, 여기서 강화 뚜껑 패널들의 두께는 2차 단열층(2)에서보다 1차 단열층(4)에서가 더 두껍다. 사실상, 2차 단열층(2)의 강화 뚜껑 패널들 상에 가해진 힘들은 1차 단열층(4)의 인클로져들에 의해 이미 부분적으로 분배되었다. 따라서, 1차 단열층(4)에서보다 덜 단단하고 그에 따라 더 얇은 강화 뚜껑 패널을 2차 단열층(2)에서 사용하는 것이 가능하다.
상술한 탱크들은 지상 적용 시설 또는 메탄 탱커와 같은 부유식 설비와 같은 다양한 설비에 사용될 수 있다.
도 11을 참조로, 메탄 탱커(70)의 개방된 도면에서는 선박의 이중 선체(72)에 장착된 일반적으로 각기둥 형태의 유밀한 단열 탱크(71)를 도시하고 있다. 탱크(71)의 벽은 탱크에 포함된 LNG와 접촉할 용도의 1차 밀봉 장벽, 1차 밀봉 장벽과 선박의 이중 선체 사이에 배치되는 2차 밀봉 장벽, 그리고 1차 밀봉 장벽과 2차 밀봉 장벽 사이, 및 2차 밀봉 장벽과 이중 선체(72) 사이에 각각 배치되는 두 개의 단열 장벽들을 포함한다.
종래에 알려진 바와 같이, 선박의 상부 갑판 상에 배치된 선적 및 하적 파이프라인들은 LNG 화물을 탱크(71)로 또는 탱크(71)로부터 운송하기 위한 해상 또는 항만 터미널에 적합한 커넥터들을 통해 연결될 수 있다.
도 11에서는 선적 및 하적 스테이션(75)을 가지는 해상 터미널, 수중 파이프(76), 및 지상 설비(77)의 예를 도시하고 있다. 선적 및 하적 스테이션(75)은 이동식 팔(mobile arm, 74) 및 이동식 팔(74)을 지지하는 탑(tower, 78)을 포함하는연안 설비에 고정된다. 이동식 팔(74)은 선적 및 하적 파이프라인(73)들에 연결될 수 있는 한 다발(bundle)의 단열 신축성 호스(insulated flexible hoses, 79)들을 운반한다. 상기 방향을 변경할 수 있는 이동식 팔(74)은 어떤 탱커의 크기에도 적합하게 마련될 수 있다. 연결 파이프(미도시)는 탑(78) 내부에서 연장된다. 선적 및 하적 스테이션(75)은 메탄 탱커(70)를 지상 설비(77)로 또는 지상 설비(77)로부터의 선적 및 하적을 가능케 한다. 이는 액화 가스 저장 탱크(70)들, 및 수중 파이프(76)에 의해 선적 및 하적 스테이션(75)에 연결된 연결 파이프(81)들을 포함한다. 수중 파이프(76)는 선적 및 하적 스테이션과 지상 설비(77) 사이에서 가령 5km의 먼 거리로 액화 가스를 운송할 수 있도록 하는데, 이에 의해, 메탄 탱커(70)는 선적 및 하적 작업 시 메탄 탱커(70)가 해안에서 멀리 떨어져 있을 수 있도록 해준다.
액화 가스의 운송에 필요한 압력을 생성하기 위해, 선박(70) 상의 펌프들 및/또는 지상 설비(77) 내의 펌프들 및/또는 선적 및 하적 스테이션(75) 내의 펌프들이 사용된다.
상기에서, 특정 몇몇 실시예들과 연결하여 본 발명을 설명했으나, 여기에만 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범위 안에 포함되는 한 상술한 수단들의 모든 기술적 등가물 및 그 조합이 포함된다.
"포함하다", "갖는다/가지다" 등의 동사 및 그 변형들은 청구항에 기재된 이외의 요소 또는 단계들의 존재 가능성을 배제하지 않는다. 또한, "하나의/한 개의" 등의 용어가 특정 요소 또는 단계 앞에 사용되어도, 특별히 달리 명시되지 않는 한, 그러한 요소 또는 단계의 복수형을 배제하지 않는다.
청구항에서, 괄호 안의 참조 부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (19)

  1. 유체를 수용하기 위한, 지지 구조에 통합된 유밀한 단열 탱크로, 탱크 벽은,
    캐리어 벽(1);
    밀봉 장벽(3,5); 및
    상기 밀봉 장벽을 위한 지지 표면을 형성하도록 병치된 복수의 래깅 요소(6, 7, 30, 40, 41, 50, 51)들을 포함하고, 상기 캐리어 벽 상에 지지되고 상기 밀봉 장벽을 지탱하는 단열 장벽(2,4);
    을 포함하고, 평행육면체 형태인 래깅 요소는
    래깅 라이닝(21);
    상기 탱크 벽에 수직으로 상기 래깅 라이닝을 관통하는 복수의 기둥(33, 60)들; 및
    상기 탱크 벽에 평행하게 연장되고 상기 기둥들에 의해 지탱되는 뚜껑 패널(34);
    을 포함하고, 상기 뚜껑 패널은
    상기 기둥들에 고정되고 상기 기둥들 상에 지지되는 분배 패널(36, 64);
    서로 이격되고 상기 분배 패널에 평행하게 연장되는 복수의 빔(37, 43, 44, 52, 56, 57, 65)들을 포함하고, 상기 분배 패널 상에 지지되고 고정된 이격 요소; 및
    상기 분배 패널에 평행하고, 상기 복수의 빔들에 고정되고 상기 복수의 빔들에 의해 지지되며, 상기 래깅 요소에 가해지는 압축력들을 흡수하는 상부 패널(35);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔(37, 43)들은 평행한 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이격 요소는 그릴(grille, 42, 46) 형태이며, 상기 빔들은 제1 평행 빔 어셈블리(43)와 제2 평행 빔 어셈블리(44)를 포함하고, 상기 제1 평행 빔 어셈블리와 상기 제2 평행 빔 어셈블리는 서로 교차하고 상기 두 개의 평행 빔 어셈블리들은 상기 분배 패널(36) 상에 지지되는 하부 지지 표면 및 상기 상부 패널(35) 상에 지지되는 상부 지지 표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 평행 빔 어셈블리와 상기 제2 평행 빔 어셈블리는 교차점(intersections, 45)들에서 교차하고, 각각의 기둥(33, 60)은 매번 그릴 교차점 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 분배 패널은 직사각형 형태이며, 상기 제1 평행 빔 어셈블리와 상기 제2 평행 빔 어셈블리는 상기 직사각형 분배 패널의 측면들에 대해 비스듬하게 연장되는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기둥들은 기둥 열(29, 39)을 형성하도록 배치되고, 상기 빔들은 각각의 해당 기둥 열에 중첩되게 위치되는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔들의 단면은 사다리꼴이며, 상기 사다리꼴 단면의 변들은 상기 분배 패널(36)과 상부 패널(35) 상에 각각 지지되는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  8. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔들은 단면이 U-자 형태인 프로파일(52)들이고, 상기 U-자(54) 형태의 베이스는 상기 상부 패널과 상기 분배 패널의 두 개의 패널들 중 하나 상에 지지되고, 상기 빔들의 프로파일은 날개(55)들을 갖고, 상기 날개(55)들은 상기 U-자 형태의 각각의 분기로부터 상기 U-자 형태의 외측을 향해 연장되고 상기 상부 패널과 상기 분배 패널의 두 개의 패널들 중 다른 하나 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  9. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔들은 단면(56)이 U-자 형태(56)인 프로파일들이고, 상기 U-자 형태의 베이스는 상기 상부 패널과 분배 패널 사이로 연장되고, 제1 분기는 상기 상부 패널(35) 상에 지지되고 제2 분기는 상기 분배 패널(36) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  10. 제2항 내지 제5항 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔들은 직사각형 단면의 프로파일(57)들인 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔들의 단면은 상기 분배 패널에 평행한 방향으로 배향된, 너비 9 내지 50mm인 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이격 요소는 상기 래깅 요소의 제1 측면과 상기 래깅 요소의 제2 측면 사이로 연장되는 유체 순환 채널(38)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유체 순환 채널(38)은 다공성 래깅 라이닝으로 라이닝 처리된 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 뚜껑 패널은 상부 패널(66) 상에 지지되고 고정된 상부 이격 요소(67) 및 제2 상부 패널(68)을 더 포함하고, 상기 제2 상부 패널은 상기 분배 패널(64)에 평행하고 상기 상부 이격 요소(67)에 고정되고 상기 상부 이격 요소(67)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기둥들은 평행한 기둥(29, 39) 열들로 배치되고, 일 열의 기둥들은 일정한 간격을 두고 위치되고, 두 개의 인접한 열들의 기둥들은 기둥 열의 방향으로 기둥의 절반 간격으로 오프셋된 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 패널(36, 64)의 두께와 상기 상부 패널(35)의 두께는 상기 분배 패널의 수직인 방향으로 6.5 내지 30mm이고, 상기 이격 요소(37, 42, 43, 49, 52, 56, 57, 65)의 두께는 상기 분배 패널에 수직인 방향으로 6.5 내지 50mm인 것을 특징으로 하는 유밀한 단열 탱크.
  17. 냉 유체 제품의 운송을 위한 선박(70)으로서,
    상기 선박은 이중 선체(72), 및 상기 이중 선체에 배치된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 탱크(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
  18. 제17항에 따른 선박(70)의 사용방법으로서,
    냉 유체 제품은 상기 선박의 선적 또는 하적을 수행하기 위해, 부유식 또는 지상 저장 설비(77) 및 상기 선박 탱크(71) 사이에서 단열 파이프라인(73, 79, 76, 81)들을 통해 운반되는 것을 특징으로 하는 선박(70)의 사용방법.
  19. 냉 유체 제품 운송 시스템으로,
    상기 시스템은 제17항에 따른 선박(70), 상기 선박의 선체에 설치된 탱크(71)를 부유식 또는 지상 저장 설비(77)에 연결하도록 배치된 단열 파이프라인(73, 79, 76, 81)들, 상기 부유식 또는 지상 저장 설비 및 상기 선박의 탱크 사이에서 상기 단열 파이프라인들을 통해 냉 유체 제품의 유동을 구동하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 시스템.
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