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KR102340889B1 - 이중각 탱크 및 액화 가스 운반선 - Google Patents

이중각 탱크 및 액화 가스 운반선 Download PDF

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KR102340889B1
KR102340889B1 KR1020207025105A KR20207025105A KR102340889B1 KR 102340889 B1 KR102340889 B1 KR 102340889B1 KR 1020207025105 A KR1020207025105 A KR 1020207025105A KR 20207025105 A KR20207025105 A KR 20207025105A KR 102340889 B1 KR102340889 B1 KR 102340889B1
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유이치로 우에다
타쿠미 요시다
유조 에구치
나루요시 이즈미
아츠시 사노
타츠야 이마이
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

이중각 탱크는, 내조 본체부 및 내조 돔을 포함하는 내조와, 내조 맨홀과, 제1 진공 공간을 사이에 두고 내조 본체부를 둘러싼 외조 본체부 및 제2 진공 공간을 사이에 두고 내조 돔을 둘러싼 외조 돔을 포함하는 외조와, 외조 맨홀과, 외조 돔을 하측의 고정부와 상측의 가동부로 분할하도록 외조 돔에 끼워 넣어진 벨로우즈와, 제2 진공 공간 내에서 내조 돔에 고정된 내측 링과, 제2 진공 공간 내에서 외조 돔의 가동부에 고정되고 내측 링보다 하방에 위치하는 외측 링과, 내측 링과 외측 링을 연결하고 제2 진공 공간을 상측 진공 공간과 하측 진공 공간으로 칸막이하는 통 형상의 격벽을 구비하고, 격벽의 중앙부의 두께는, 당해 격벽의 양단부의 두께보다 얇다.

Description

이중각 탱크 및 액화 가스 운반선
본 발명은 이중각(二重殼) 탱크 및 이러한 이중각 탱크를 구비한 액화 가스 선박에 관한 것이다.
종래에, 저온의 액화 가스 용의 이중각 탱크가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 내조(內槽)와 외조(外槽) 사이에 진공 단열층이 형성된 이중각 탱크가 개시되어 있다.
구체적으로, 내조는 액화 가스를 저류하는 내조 본체부와, 내조 본체부로부터 상방향으로 돌출하는 내조 돔을 포함하고, 외조는 내조 본체부를 둘러싼 외조 본체부와, 내조 돔을 둘러싼 외조 돔을 포함한다. 내조 돔은 내조를 관통하는 배관을 집약하기 위한 것이며, 그 배관은 내조 돔 및 외조 돔을 관통하도록 배치된다. 내조 본체부와 외조 본체부 사이는 제1 진공 공간이고, 내조 돔과 외조 돔 사이는 제2 진공 공간이다.
내조 내에 액화 가스가 투입되면 내조가 열 수축한다. 이러한 내조의 열 수축에 의해 배관에 큰 응력이 작용하는 것을 방지하기 위해, 특허문헌 1의 이중각 탱크에서는, 외조 돔에 벨로우즈가 끼워 넣어져 있다. 이러한 벨로우즈에 의해, 외조 돔이 배관에 의해 관통되는 상측의 가동부와, 하측의 고정부로 분할되어 있다.
외조 돔의 가동부는 내조 돔에 의해 지지되고 있다. 특허문헌 1의 도 12에는 매다는 구조에 의해, 외조 돔의 가동부를 지지하는 구성이 개시되어 있다. 구체적으로, 내조 돔과 외조 돔 사이의 제2 진공 공간에는, 내측 링, 통 형상의 격벽 및 외측 링이 배치되어 있다. 내측 링은 내조 돔에 고정되고, 외측 링은 내측 링보다 하방에서 외조 돔의 가동부에 고정되어 있다. 격벽은 내측 링과 외측 링을 연결하고 있다.
격벽은 제2 진공 공간을 하측 진공 공간과 상측 진공 공간으로 칸막이하는 역할도 가지고 있다. 특허문헌 1의 도 12에서는, 내조 돔의 상부에 내조 맨홀이 설치되어 있는 동시에, 외조 돔의 상부에 외조 맨홀이 설치되어 있다. 격벽에 의해 제2 진공 공간이 하측 진공 공간과 상측 진공 공간으로 칸막이 되는 것에 의해서, 외조 맨홀이 열린 때에 진공 단열층에서 대기압이 되는 용적이 적어지게 억제할 수 있다.
일본 특허공개 특개2015-4383호 공보
그런데, 특허문헌 1의 도 12의 구성에서는, 내조와 외조 사이의 진공 단열층에 의해 외조 외부로부터 내조 내부로의 열의 침입을 방지하고 있지만, 외측 링, 격벽 및 내측 링을 통한 열전도에 의한 열 침입을 더욱 감소시키고자 하는 요구가 있다. 이러한 관점에서, 격벽의 두께는 얇은 것이 바람직하다. 한편, 격벽과 외측 링 및 내측 링과의 접합부의 강도의 관점에서, 격벽의 두께는 두꺼운 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 격벽과 외측 링 및 내측 링과의 접합부의 강도를 충분히 확보하면서 외측 링, 격벽 및 내측 링을 통한 열 침입을 저감시킬 수 있는 이중각 탱크 및 이러한 이중각 탱크를 포함하는 액화 가스 운반선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 이중각 탱크는, 액화 가스를 저류하는 내조 본체부 및 상기 내조 본체부로부터 상방향으로 돌출하는 내조 돔을 포함하는 내조와, 상기 내조 돔의 상부에 설치된 내조 맨홀과, 제1 진공 공간을 사이에 두고 상기 내조 본체부를 둘러싼 외조 본체부 및 제2 진공 공간을 사이에 두고 상기 내조 돔을 둘러싼 외조 돔을 포함하는 외조와, 상기 외조 돔의 상부에 설치된 외조 맨홀과, 상기 외조 돔을 하측의 고정부와 상측의 가동부로 분할하도록 상기 외조 돔에 끼워 넣어진 벨로우즈와, 상기 제2 진공 공간 내에서 상기 내조 돔에 고정된 내측 링과, 상기 제2 진공 공간 내에서 상기 외조 돔의 가동부에 고정되고, 상기 내측 링보다 하방에 위치하는 외측 링과, 상기 내측 링과 상기 외측 링을 연결하고, 상기 제2 진공 공간을 상기 내조 맨홀과 상기 외조 맨홀 사이의 영역을 포함하는 상측 진공 공간과 하측 진공 공간으로 칸막이하는 통 형상의 격벽을 구비하고, 상기 격벽의 중앙부의 두께는, 당해 격벽의 양단부의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 격벽의 중앙부의 두께가 얇아져 있기 때문에, 격벽이 일정한 두께의 통 형상인 경우에 비해서, 외측 링, 격벽 및 내측 링을 통한 열 침입을 저감할 수 있다. 또한, 내조가 열 수축할 때에는 내조 돔도 축경하지만, 이 때는, 격벽의 중앙부의 두께가 얇아져 있기 때문에, 격벽의 단면이 대략 S자 형상이 되도록 변형된다. 따라서, 격벽과 외측 링의 접합부 및 격벽과 내측 링의 접합부에 큰 응력이 작용하는 것이 방지된다. 이에 따라서, 격벽과 외측 링 및 내측 링의 접합부의 강도가 충분히 확보된다.
상기 격벽의 외주면은 당해 격벽의 중앙부에서 반경 방향의 내측 방향으로 오목하게 되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 따르면, 내조 돔의 축 방향에서 보았을 때의 격벽의 중앙부의 단면적은 격벽의 내주면이 중앙부에서 반경 방향의 외측 방향으로 우묵하게 파여 있는 경우에 비해 작아진다. 따라서, 격벽의 내주면이 중앙부에서 반경 방향의 외측 방향으로 우묵한 경우에 비해서, 외측 링, 격벽 및 내측 링을 통한 열 침입을 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 액화 가스 운반선은 상기 이중각 탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 격벽과 외측 링 및 내측 링과의 접합부의 강도를 충분히 확보하면서 외측 링, 격벽 및 내측 링을 통한 열 침입을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중각 탱크의 단면도이다.
도 2는 도 1의 요부를 확대한 단면도이다.
도 3은 도 2의 요부를 확대한 단면도이다.
도 4는 내조 돔이 축경된 때의 상태를 도시하는 도면이다.
도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 이중각 탱크(2)를 도시한다. 이러한 이중각 탱크(2)는, 예를 들어, 액화 가스 운반선(1)에 카고 탱크로서 탑재된다. 그러나, 이중각 탱크(2)는 반드시 액화 가스 운반선(1)에 카고 탱크로서 탑재될 필요는 없고, 그 밖의 선박에 연료 탱크로서 탑재되어도 좋다. 또는, 이중각 탱크(2)는 지상에 설치되어도 좋다.
본 실시예에 따르면, 이중각 탱크(2)가 수평 방향으로 긴 원통형이다. 그러나, 이중각 탱크(2)의 형상은 구 형상이라도 좋고, 입방체 형상 또는 직방체 형상이라도 좋다.
이중각 탱크(2)는 내조(3)와 외조(4)를 포함하고, 내조(3)와 외조(4) 사이에 진공 단열층이 형성되어 있다. 외조(4)는 이중각 탱크(2)의 축 방향으로 서로 이격하는 위치에서, 선체(11)에 설치된 한 쌍의 새들(saddle)(12)에 의해 지지되고 있다. 한편, 내조(3)와 외조(4) 사이에는 새들(12)과 동일한 위치에서 내조(3)를 지지하는 한 쌍의 지지 부재(13)가 배치되어 있다.
구체적으로, 내조(3)는 액화 가스를 저류하는 내조 본체부(31)와, 내조 본체부(31)로부터 상방향으로 돌출하는 내조 돔(32)을 포함한다. 외조(4)는 제1 진공 공간(21)을 사이에 두고 내조 본체부(31)를 전체적으로 둘러싼 외조 본체부(41)와, 제2 진공 공간(22)을 사이에 두고 내조 돔(32)을 전체적으로 둘러싼 외조 돔(42)을 포함한다.
액화 가스는, 예를 들어, 액화 석유 가스(LPG, 약 -45℃), 액화 에틸렌 가스(LEG, 약 -100℃), 액화 천연 가스(LNG, 약 -160℃), 액화 수소(LH2, 약 -250℃), 액화 헬륨(LHe, 약 -270℃)이다.
내조 본체부(31)는 일정한 단면 형상으로 수평 방향으로 연장되는 몸통부와, 이러한 몸통부의 양측의 개구를 막는 반구형의 폐색부를 포함한다. 그러나, 폐색부는 몸통부와 수직인 플랫(flat)이라도 좋고, 접시 형상이라도 좋다. 내조 돔(32)은, 내조 본체부(31)의 몸통부로부터 상방향으로 돌출하고 있다. 내조 돔(32)의 돌출 방향은, 본 실시예 따르면 연직 방향과 평행이지만, 연직 방향에 대해 다소 기울어져 있어도 좋다.
내조 돔(32)은 내조를 관통하는 복수의 배관(14)(도 1에서는, 도면의 간략화를 위해 1개의 배관(14)만을 도시)을 집약하는 것이며, 그러한 배관(14)은 내조 돔(32) 및 외조 돔(42)을 관통하도록 배치된다.
외조 본체부(41)는 내조 본체부(31)를 확대한 형상을 가진다. 즉, 외조 본체부(41)는, 일정한 단면 형상으로 수평 방향으로 연장되고, 내조 본체부(31)의 몸통부보다 큰 직경의 몸통부와, 이러한 몸통부의 양측의 개구를 막는 반구형의 폐색부를 포함한다. 외조 돔(42)도, 내조 돔(32)을 확대한 형상을 가진다.
다음으로, 도 2를 참조하여 내조 돔(32) 및 외조 돔(42)에 대해 상세하게 설명한다.
내조 돔(32)은, 내조 본체부(31)로부터 세워진 관 형상의 둘레벽(33)과, 둘레벽(33)의 상측 개구를 폐쇄하는 천장벽(34)을 포함한다. 내조 돔(32)의 상부에는, 내조 맨홀(5)이 설치되어 있다. 본 실시예에 따르면, 천장벽(34)에 내조 맨홀(5)이 설치되어 있다. 도면의 예에서는, 내조 맨홀(5)이 천장벽(34)의 중심에 설치되어 있지만, 내조 맨홀(5)은 천장벽(34)의 중심으로부터 어긋난 위치에 설치되어도 좋다. 또는, 내조 맨홀(5)은 후술하는 내측 링(7) 보다 상방에서 둘레벽(33)에 설치되어도 좋다.
내조 맨홀(5)은, 천장벽(34)을 관통하는 맨홀 관(51)에 의해 형성되고, 맨홀 뚜껑(52)에 의해 폐쇄되어 있다. 맨홀 뚜껑(52)은, 맨홀 관(51)의 상단에 형성된 플랜지에 볼트 등으로 고정되어 있다.
마찬가지로, 외조 돔(42)은, 외조 본체부(41)로부터 세워진 관 형상의 둘레벽(43)과, 둘레벽(43)의 상측 개구를 폐쇄하는 천장벽(44)을 포함한다. 외조 돔(42)의 상부에는, 외조 맨홀(6)이 설치되어 있다. 본 실시예에 따르면, 천장벽(44)에 외조 맨홀(6)이 설치되어 있다. 도면의 예에서는, 외조 맨홀(6)이 천장벽(44)의 중심에 형성되어 있지만, 외조 맨홀(6)은 천장벽(44)의 중심으로부터 어긋난 위치에 설치되어도 좋다. 또는, 외조 맨홀(6)은 후술하는 외측 링(9) 보다 상방에서 둘레벽(43)에 설치되어도 좋다.
외조 맨홀(6)은, 천장벽(44)을 관통하는 맨홀 관(61)에 의해 형성되고, 맨홀 뚜껑(62)에 의해 폐쇄되어 있다. 맨홀 뚜껑(62)은, 맨홀 관(61)의 상단에 형성된 플랜지에 볼트 등으로 고정되어 있다.
도면의 예에서는, 상술한 배관(14)이 내조 돔(32)의 둘레벽(33) 및 외조 돔(42)의 둘레벽(43)을 관통하고 있지만, 배관(14)은 내조 돔(32)의 천장벽(34) 및 외조 돔(42) 천장벽(44)을 관통하여도 좋다.
외조 돔(42)의 둘레벽(43)에는, 벨로우즈(45)가 끼워 넣어져 있다. 벨로우즈(45)는 외조 돔(42)을 하측의 고정부(42A)와 상측의 가동부(42B)로 분단한다. 가동부(42B)는 배관(14)에 의해 관통되는 부분임과 동시에, 외조 맨홀(6)이 설치되는 부분이다.
내조 돔(32)과 외조 돔(42) 사이의 제2 진공 공간(22) 내에는, 내측 링(7), 통 형상의 격벽(8) 및 외측 링(9)이 배치되어 있다. 내측 링(7), 격벽(8) 및 외측 링(9)은 외조 돔(42)의 가동부(42B)를 지지하여 매다는 구조를 구성한다.
내측 링(7)은, 내조 돔(32)의 축 방향(돌출 방향)과 직교하는 직경 방향으로 평행한 판이다. 내측 링(7)은, 내조 돔(32)에 고정되어 있다. 예를 들어, 내측 링(7)의 내측 가장자리부는 둘레벽(33)의 외주면에 용접에 의해 접합된다.
외측 링(9)은 내측 링(7)과 평행한 판이다. 외측 링(9)은, 내측 링(7) 보다 하방에 위치하고, 외조 돔(42)의 가동부(42B)에 고정되어 있다. 예를 들어, 외측 링(9)의 외측 가장자리부는 둘레벽(43)의 내주면에 용접에 의해 접합된다.
격벽(8)은, 내측 링(7)과 외측 링(9)을 연결하고 있다. 이에 따라서, 제2 진공 공간(22)이 상측 진공 공간(24)과 하측 진공 공간(23)으로 칸막이 되어 있다. 상측 진공 공간(24)은, 내조 맨홀(5)과 외조 맨홀(6) 사이의 영역을 포함하는 공간이다. 즉, 상측 진공 공간(24)은, 외조 맨홀(6)이 열린 때에 외조 맨홀(6)을 통해 대기 공간과 연통되고, 내조 맨홀(5)이 열린 때에 내조 맨홀(5)을 통해 내조(3) 내의 공간과 연통된다.
본 실시예에 따르면, 격벽(8)의 내주면에 내측 링(7)의 외측 가장자리부가 접합되어 있고, 외측 링(9)의 상면에 격벽(8)의 하단부가 접합되어 있다. 이러한 접합에는, 예를 들어 용접이 사용된다. 그러나, 격벽(8)의 상단부가 내측 링(7)의 하면에 접합되어도 좋고, 외측 링(9)의 내측 가장자리부가 격벽(8)의 외주면에 접합되어도 좋다.
도 3에 도시된 바와 같이, 격벽(8)의 중앙부(8b)의 두께는, 당해 격벽(8)의 상단부(8a) 및 하단부(8c)의 두께보다 얇다. 여기서, 격벽(8)의 상단부(8a)의 두께와 하단부(8c)의 두께는 동일하여도 좋고 상이하여도 좋다.
본 실시예에 따르면, 격벽(8)의 외주면이 중앙부(8b)에서 반경 방향의 내측으로 우묵하게 파여 있다. 다시 말해서, 격벽(8)의 중앙부(8b)에, 반경 방향 외측으로 개구하는, 둘레 방향으로 연속하는 홈이 형성되어 있다. 그러나, 격벽(8)의 내주면이 중앙부(8b)에서 반경 방향 외측으로 우묵하게 파여 있어도 좋다.
또한, 본 실시예에 따르면, 격벽(8)의 상단부(8a), 중앙부(8b) 및 하단부(8c)로 형성되는 홈의 형상이 상하 대칭으로 되어 있다. 즉, 상단부(8a)와 중앙부(8b) 사이의 경사면의 각도는, 하단부(8c)와 중앙부(8b) 사이의 경사면의 각도와 동일하다. 그러나, 격벽(8)의 상단부(8a), 중앙부(8b) 및 하단부(8c)에 형성되는 홈의 형상은 상하 비대칭이어도 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 이중각 탱크(2)에서는, 격벽(8)의 중앙부(8b)의 두께가 얇아져 있기 때문에, 격벽(8)이 일정한 두께의 통 형상인 경우에 비해서, 외측 링(9), 격벽(8) 및 내측 링(7)을 통한 열 침입을 저감할 수 있다. 나아가, 내조(3)가 열 수축할 때에는 내조 돔(32)도 축경하지만, 이 때는, 격벽(8)의 중앙부(8b)의 두께가 얇아져 있기 때문에, 격벽(8)이 도 4에 도시된 바와 같이 단면이 대략 S자 형상이 되도록 변형된다. 따라서, 격벽(8)과 외측 링(9)의 접합부 및 격벽(8)과 내측 링(7)의 접합부에 큰 응력이 작용하는 것이 방지된다. 이에 따라서, 격벽(8)과 외측 링(9) 및 내측 링(7)의 접합부의 강도가 충분히 확보된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 격벽(8)의 외주면이 중앙부(8b)에서 반경 방향의 내측 방향으로 우묵하게 파여 있기 때문에, 내조 돔(32)의 축 방향에서 보았을 때의 격벽(8)의 중앙부(8b)의 단면적은, 격벽(8)의 내주면이 중앙부(8b)에서 반경 방향의 외측 방향으로 우묵하게 파여 있는 경우에 비해 작아진다. 따라서, 격벽(8)의 내주면이 중앙부(8b)에서 반경 방향의 외측 방향으로 우묵하게 파여 있는 경우에 비해, 외측 링(9), 격벽(8) 및 내측 링(7)을 통한 열 침입을 효과적으로 저감할 수 있다 .
여기서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.
1: 액화 가스 운반선
2: 이중각 탱크
21: 제1 진공 공간
22: 제2 진공 공간
23: 하측 진공 공간
24: 상측 진공 공간
3: 내조
31: 내조 본체부
32: 내조 돔
4: 외조
41: 외조 본체부
42: 외조 돔
5: 내조 맨홀
6: 외조 맨홀
7: 내측 링
8: 격벽
8a: 상단부
8b: 중앙부
8c: 하단부
9: 외측 링

Claims (3)

  1. 액화 가스를 저류하는 내조 본체부 및 상기 내조 본체부로부터 상방향으로 돌출하는 내조 돔을 포함하는 내조와,
    상기 내조 돔의 상부에 설치된 내조 맨홀과,
    제1 진공 공간을 사이에 두고 상기 내조 본체부를 둘러싼 외조 본체부 및 제2 진공 공간을 사이에 두고 상기 내조 돔을 둘러싼 외조 돔을 포함하는 외조와,
    상기 외조 돔의 상부에 설치된 외조 맨홀과,
    상기 외조 돔을 하측의 고정부와 상측의 가동부로 분할하도록 상기 외조 돔에 끼워 넣어진 벨로우즈와,
    상기 제2 진공 공간 내에서 상기 내조 돔에 고정된 내측 링과,
    상기 제2 진공 공간 내에서 상기 외조 돔의 가동부에 고정되고, 상기 내측 링보다 하방에 위치하는 외측 링과,
    상기 내측 링과 상기 외측 링을 연결하고, 상기 제2 진공 공간을 상기 내조 맨홀과 상기 외조 맨홀 사이의 영역을 포함하는 상측 진공 공간과 하측 진공 공간으로 칸막이하는 통 형상의 격벽을 구비하고,
    상기 격벽의 중앙부의 두께는, 당해 격벽의 양단부의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 이중각 탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격벽의 외주면은 당해 격벽의 중앙부에서 반경 방향의 내측 방향으로 오목하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중각 탱크.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 이중각 탱크를 구비한 것을 특징으로 하는 액화 가스 운반선.
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