KR100952528B1 - Sheltering device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 액체 레벨 레이더 측정을 위한 보호장치를 포함하며, 이러한 보호장치는 액체가 교류되는 웨이브 스크린을 포함한다. 또 다른 특징에 있어서, 본 발명은 액체 표면을 향해 신호를 전송하는 안테나와 도파관이 구비된 레이더 측정장치를 포함하는 액체 레벨 결정장치를 포함한다. 상기 장치는 스틸 파이프 아래와 탱크 바닥 위에 배치되는 보호장치를 포함하며, 상기 보호장치는 액체가 교류된다. According to a feature of the invention, the invention comprises a protective device for liquid level radar measurement, the protective device comprising a wave screen through which liquid is exchanged. In another aspect, the present invention includes a liquid level determination device including an antenna for transmitting a signal toward a liquid surface and a radar measuring device equipped with a waveguide. The device includes a protector disposed below the steel pipe and above the bottom of the tank, where the protector is in contact with the liquid.
Description
본 발명은 저장 용기의 액체 체적을 측정하는데 사용되는 레이더 형태의 기구에 관한 것으로서, 특히 용기의 하방으로 수직연장되는 도파관(스틸링 웰 또는 스틸 파이프)의 상부에 배치된 레이더 기구에 관한 것이다. 상기 도파관은 여러 가지 이유로 인해 용기의 베이스 위 짧은 거리에서 종료되기 때문에, 도파관과 베이스 사이에 작은 간극을 남기게 된다. 도파관 아래의 액체 표면은 도파관에 의해 제공되는 보호성이 결여되어 있으므로, 표면상의 웨이브 현상에 완전히 노출된다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to radar-type instruments used to measure the volume of liquid in a storage vessel, and more particularly to radar instruments disposed above waveguides (steel wells or steel pipes) that extend vertically below the vessel. The waveguide terminates at a short distance above the base of the vessel for a variety of reasons, leaving a small gap between the waveguide and the base. The liquid surface under the waveguide lacks the protection provided by the waveguide and is therefore fully exposed to wave phenomena on the surface.
본 발명은 저장탱크 내장형 해양선박에 대해 서술될 것이지만, 예를 들어 지상 LNG 저장탱크, 석유제품 탱크, 화학물 탱크, 및 액상 음식물 탱크 등의 그 어떤 형태의 용기에서도 실행될 수 있다. Although the present invention will be described with respect to storage tank-embedded marine vessels, it may be practiced in any type of vessel, such as, for example, a ground LNG storage tank, a petroleum product tank, a chemical tank, and a liquid food tank.
예를 들어 액화 천연가스를 이송하는 선박 등과 같이, 저장탱크 내장형 해양선박에서 저레벨로 있는 액체를 특별히 참조하여, 액체 표면에 의해 생성된 레이더 에코는 한편으로는 표면장력파 및 난류에 의해 교란이 발생되고, 다른 한편으로는 탱크의 베이스에 생성된 에코에 의해 교란이 발생된다. 일반적으로 이러한 두 가지 형태의 교란은 레이더 레벨 게이지 기구가 보호이송 계량부 내장형 해양선박에 필요한 정밀도로 액체 레벨을 측정할 수 있도록 최소화되어야 하는 것이 인식되고 있다. The radar echo generated by the liquid surface, on the one hand, is disturbed by surface tension waves and turbulence, with special reference to liquids at low levels in storage tank-embedded marine vessels, for example, vessels carrying liquefied natural gas. On the other hand, disturbances are generated by the echoes generated at the base of the tank. In general, it is recognized that these two types of disturbances should be minimized so that radar level gauge mechanisms can measure liquid levels with the precision required for a protective transfer metered marine vessel.
레이더 레벨 측정에서는 탱크 내 설비와의 간섭을 피하기 위해 또한 반사된 신호의 변동을 유발하는 액체의 표면 난류를 방지하기 위해, 스틸 파이프(still pipe)가 사용된다. 스틸 파이프는 탱크의 상부로부터 탱크 바닥 위로의 특정 거리만큼 연장되는 파이프이다. 안테나는 도파관으로서 작용하는 파이프로 방사선을 하방으로 지향시키기 위하여 파이프내에 배치되거나 파이프 바로 위에 배치된다. 이러한 배치는 액체 레벨이 낮고 액체 표면이 스틸 파이프의 개구 아래에 있을 때 만족스럽게 작동되지 않는데, 그 이유는 파이프에 의해 액체 표면상의 어떠한 스틸 영역(still zone)도 제공되지 않기 때문이다. 또한, 이러한 영역에서는 펌핑장치가 개구들을 갖고 있기 때문에, 탱크의 하부 영역에서는 고도의 난류가 존재하게 된다. In radar level measurement, still pipes are used to avoid interference with the equipment in the tank and to prevent surface turbulence of the liquid causing fluctuations in the reflected signal. A steel pipe is a pipe that extends from the top of the tank by a certain distance above the bottom of the tank. The antenna is disposed in or just above the pipe to direct the radiation downward into the pipe acting as a waveguide. This arrangement does not work satisfactorily when the liquid level is low and the liquid surface is below the opening of the steel pipe because no still zone on the liquid surface is provided by the pipe. In addition, in this area, since the pumping device has openings, there is a high turbulence in the lower area of the tank.
또한, 바닥 반사신호로 인한 간섭을 피하기 위하여, 편향판이나 이와 유사한 기능을 갖는 장치, 예를 들어 감쇠기가 안테나의 바로 아래에 설치된다. LNG 탱크에서의 레벨 측정을 위한 이러한 형태의 기법 적용에 대해서는 이미 1996년에 제안된 바 있다(ISO 국제 표준 13689:2001에 대한 국제 초안).In addition, in order to avoid interference due to the bottom reflected signal, a deflection plate or a device having a similar function, for example an attenuator, is installed directly under the antenna. The application of this type of technique for level measurement in LNG tanks has already been proposed in 1996 (International Draft to ISO International Standard 13689: 2001).
국제 특허출원 WO 01/29523호에는 레이더 레벨 측정장치에 의해 탱크 내 액체 레벨을 결정하는 장치가 개시되어 있는데; 이에 따르면 극초단파 에너지를 흡수하여 탱크 베이스로부터의 에코를 방지하기 위해, 탱크의 베이스에서 파이프의 개구 아래에는 극초단파용 흡수기가 배치된다. 이러한 장치는 주 응용 분야에서 박막 탱 크(membrane tank)에 사용하기에 적당하지 않은 것이고, 이러한 박막 탱크의 일부 디자인에 있어서 모든 장치는 탱크의 베이스에 배치되는 것이 아니라 탱크의 베이스로부터 일정 거리를 두고 배치되어야만 한다. 또한, 이러한 장치는 표면 난류에 대해서는 보호를 제공하지 못한다. International patent application WO 01/29523 discloses a device for determining the liquid level in a tank by means of a radar level measuring device; According to this, in order to absorb microwave energy and prevent echoes from the tank base, an microwave absorber is disposed below the opening of the pipe at the base of the tank. Such devices are not suitable for use in membrane tanks in main applications, and in some designs of such membrane tanks, all devices are not located at the base of the tank but at a distance from the base of the tank. It must be deployed. In addition, such devices do not provide protection against surface turbulence.
본 발명은 그 어떤 이유로 인해 파이프가 탱크 바닥까지 내내 연장될 수 없는 상황에서 탱크 바닥에 근접한 제어된 측정 조건을 얻는 것을 목적으로 한다. 상기 "제어된 측정 조건"이라는 용어는 본 발명에서는 특히 탱크 내 설비로 인한 노이즈와 표면 난류와 바닥 반사가 감소되는 측정 조건을 말한다. 선박 탱크에 있어서, 이러한 난류의 원인은 바람에 의해 생성된 물결과 너울에 따른 선박의 이동으로 인해 형성된 탱크 내에서의 웨이브 이동, 또는 밸러스팅이나 적하물 로딩/언로딩에 의한 선박의 트림(trim)/리스트(list) 각도의 변화이다. 또한, 장치로부터의 진동도 탱크 내에서 탱크벽이나 기타 다른 기계적 구조체를 통해 전파되어, 탱크 내에 작은 웨이브/표면장력파를 형성한다. 탱크 내에서, 적하 펌프는 진동과 웨이브 이동을 생성할 것이다. 특히, LNG 탱크에서 난류의 또 다른 원인은 스프레이 펌프/스트리핑 펌프와, 적하물 하강라인과, 모든 형태의 저온저장용 적하물이며; 비등(沸騰)은 표면에서 난류를 생성할 것이다. The invention aims to obtain controlled measurement conditions close to the tank bottom in situations where the pipe cannot be extended all the way to the tank bottom for some reason. The term " controlled measurement condition " in the present invention refers to measurement conditions in which noise and surface turbulence and bottom reflection due to the installation in the tank are reduced in particular. In ship tanks, the cause of this turbulence may be due to wave movement in the tank formed by the movement of the ship along the waves and wind generated by the wind, or trimming of the ship by ballasting or loading / unloading loads. ) / List The change in the angle. In addition, vibrations from the device also propagate within the tank through tank walls or other mechanical structures, forming small wave / surface tension waves in the tank. In the tank, the drip pump will generate vibrations and wave movements. In particular, other sources of turbulence in LNG tanks are spray pumps / strip pumps, load descent lines, and all types of cold storage loads; Boiling will create turbulence at the surface.
탱크 바닥 근처에서 제어된 측정 조건에 대한 필요성은 예를 들어 LNG 박막 탱크에서 발생되며, 이러한 형태의 박막(즉, 인바(Invar) 금속시트 박막)에서는 스틸 파이프의 낮은 단부와 얇은 박막 탱크 바닥 사이에 항상 안전거리가 존재하고 있다. 어떤 구조적 부품을 박막 탱크 바닥에 직접 놓거나 지지할 수도 없을 뿐만 아니라, 이러한 장치를 놓거나 탱크에서 상향으로 측정함으로써 액체 레벨을 측정하기 위해 탱크 바닥에 이러한 장치가 놓이는 웰(well)을 형성할 수도 없다는 제약이 가해진다. 또한, 파이프와 이러한 파이프의 지지 구조체(삼각대 또는 유사한 구조체)는 저장을 필요로 하는 상태에서 탱크 벽에 대해 열수축을 받게 되므로, 적어도 낮은 온도에서는 파이프의 하단부와 탱크 바닥 사이에 실질적인 자유 빔 공간이 존재할 것이며, 상기 탱크 바닥에서는 바닥 반사와의 간섭과 액체 표면의 교란에 의해 측정 정밀도가 악화된다.The need for controlled measurement conditions near the tank bottom arises, for example, in LNG thin film tanks, and in this type of thin film (ie Invar metal sheet thin film) between the lower end of the steel pipe and the thin film tank bottom. There is always a safe distance. Not only can structural parts not be placed or supported directly on the bottom of a thin film tank, but also they cannot form wells on the bottom of the tank to measure liquid levels by placing or measuring these devices upwards in the tank. This is applied. In addition, the pipes and their supporting structures (tripods or similar structures) are subjected to heat shrinkage to the tank walls in the state of need for storage, so at least at low temperatures there may be substantial free beam space between the bottom of the pipe and the tank bottom. In the tank bottom, the measurement accuracy is deteriorated by interference with the bottom reflection and disturbance of the liquid surface.
따라서, 본 발명은 탱크 바닥에서 고정밀도의 측정이 달성될 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus in which a high precision measurement at the tank bottom can be achieved.
본 발명의 목적은 브래킷이나 기타 다른 지지기구가 얇게 형성될 수 있도록, 제조 및 설치가 용이한, 즉 최소한의 독립된 부품과 저중량인 장치를 제공하는 것이다. 파이프 아래에서의 장치의 상대적 배치에 대한 요구사항은, 이러한 탱크를 위한 통상적인 구성방법(즉, 브래킷의 용접)에 의한 만족보다 중요하지 않다. It is an object of the present invention to provide a device which is easy to manufacture and install, i.e. at least independent parts and low weight, so that the bracket or other support mechanism can be made thin. The requirement for the relative placement of the device under the pipe is less important than the satisfaction by the usual construction method for this tank (ie welding of the brackets).
본 발명의 다른 목적은 부품에 물이 스며들어 적하 펌프를 손상시킬 수 있을 때, 탱크 박막에 대한 손상을 방지할 수 있고 작동시 부품이 파손될 가능성을 피할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a device that can prevent damage to the tank membrane and avoid the possibility of part breakage during operation, when water can seep into the part and damage the drip pump.
본 발명의 실시예에서, 이러한 장치는 섬유 매트 등과 같은 단일형태의 물질 로 제조되므로, 본질적으로 표면 안정에 대한 요구사항을 만족시킬 수 있고 박막에 대한 위험을 제공하지 않을 정도로 충분히 부드러울 수 있다. 이러한 실시예는 예를 들어 공진 감쇠기 구조의 높은 극초단파 흡수효율이 필요한 경우나, 또는 섬유가 낙하되어 적하 펌프 내로 인입될 위험성이 허용되지 않는 경우에는 적합하지 않다. 따라서, 다른 용도와 요구사항에 대해서는 디자인이 상이한 장치가 요구된다. In an embodiment of the present invention, such a device is made of a single type of material, such as a fibrous mat, so that it can be soft enough to essentially meet the requirements for surface stability and not provide a risk for thin films. Such an embodiment is not suitable, for example, when a high microwave absorption efficiency of the resonator attenuator structure is required, or when the danger of the fiber falling and entering the drip pump is not acceptable. Thus, different designs and devices are required for different uses and requirements.
본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 액체가 교류되는 웨이브 스크린(wave screen)을 포함하는 액체 레벨 레이더 측정을 위한 보호장치를 포함한다. According to a feature of the invention, the invention comprises a protective device for measuring liquid level radar comprising a wave screen through which liquid is exchanged.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 액체 표면 및 도파관을 향해 신호를 전송하는 안테나가 구비된 레이더 측정장치를 포함하는 액체 레벨 결정용 장치를 포함한다. 이러한 장치는 스틸 파이프 아래에서 탱크 바닥 위에 배치를 위한 보호장치를 포함하며, 상기 보호장치는 액체가 교류되는 것을 특징으로 한다. According to another feature of the invention, the invention comprises an apparatus for liquid level determination comprising a radar measuring device having an antenna for transmitting a signal towards a liquid surface and a waveguide. Such a device includes a protector for placement on the tank bottom under a steel pipe, said protector being characterized in that the liquid is exchanged.
따라서, 본 발명의 한가지 특징은 상기 액체 표면에서 양호한 품질의 레이더 에코를 생성하기에 최적인 조건을 제공하기 위해, 액체 표면의 상당 부분을 보호할 해결책을 제공한다. Thus, one feature of the present invention provides a solution that will protect a substantial portion of the liquid surface in order to provide the optimum conditions for producing a good quality radar echo at the liquid surface.
본 발명의 두 번째 특징은 탱크의 베이스로부터 에코된 레이더 신호에 의해 생성되는 난류를 최소화하기 위한 장치를 부가로 포함한다. 이것은 예를 들어 흡수기, 편향 패널, 회절 구조체 등과 같은 다양한 스텔스(stealth) 기법이나 이러한 기법들의 조합에 의해 달성될 수 있다. A second feature of the present invention further includes an apparatus for minimizing turbulence generated by radar signals echoed from the base of the tank. This can be achieved by various stealth techniques or a combination of these techniques, for example absorbers, deflection panels, diffractive structures and the like.
본 발명의 이러한 두 특징은 용기의 베이스에 가까운 액체 표면에 의해 생성되는 에코를 고려한 강화된 신호 충실도를 촉진시킴으로써, 레이더 기구가 저장 용 기의 매우 낮은 레벨에서 정밀한 액체 측정을 실행할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다. These two features of the present invention aim to facilitate enhanced signal fidelity, taking into account the echo generated by the liquid surface close to the base of the vessel, thereby allowing the radar instrument to perform precise liquid measurements at very low levels of the storage vessel. It is done.
본 발명의 일 실시예에서, 웨이브 스크린은 관통부(perforation)들을 포함하거나 그리고/또는 상기 장치는 탱크의 베이스로부터 에코된 레이더 신호에 의해 생성되는 교란을 최소화하는 바닥부를 포함한다. In one embodiment of the invention, the wave screen comprises perforations and / or the device comprises a bottom which minimizes the disturbance produced by the radar signal echoed from the base of the tank.
본 발명의 양호한 실시예에서는 탱크의 베이스로부터 에코된 레이더 신호에 의해 생성되는 교란을 최소화하거나 그리고/또는 예를 들어 감쇠기, 편향 패널, 회절 구조체 등과 같은 스텔스 장치를 포함한다. 마지막에 언급한 실시예의 특정한 변형예에서, 상기 스텔스 장치는 웨이브 스크린 및/또는 바닥부상에 제공된다. Preferred embodiments of the present invention include stealth devices such as attenuators, deflection panels, diffractive structures and the like that minimize disturbances generated by radar signals echoed from the base of the tank. In a particular variant of the last mentioned embodiment, the stealth device is provided on the wave screen and / or the bottom.
다른 실시예에서, 상기 바닥부는 가상의 액체 깊이를 증가시키기 위해 하방으로 변위되는 위치에서 작은 레이더 에코가 검출되는 방식으로, 입사된 레이더 신호의 주요부를 감쇠시키는 공진 흡수기를 사용한다. In another embodiment, the bottom uses a resonant absorber that attenuates the major part of the incident radar signal in such a way that a small radar echo is detected at the downwardly displaced position to increase the virtual liquid depth.
또 다른 실시예에서, 상기 바닥부에는 LNG의 임피던스와 매칭되도록 입력 임피던스를 전송하기 위해 격자 패턴의 슬래브(slab)가 설치된다. 이러한 실시예의 변형예에서, 상기 바닥부는 감쇠 물질층을 포함하며, 이러한 감쇠 물질층을 덧대임 금속에 고정하도록 나사결합된다. 또 다른 변형예에서, 상기 감쇠 물질층은 격자 패턴 아래에 배치된다. 또 다른 변형예에서, 상기 금속 덧대임층은 격자 패턴으로부터 상이한 거리(1/4 웨이브 스텝)로 배치되는 2개 이상의 영역을 포함한다. 감쇠기 물질은 바닥부로부터 반사를 가능한 한 미약하게 만드는 기능을 가진다. 1/4 웨이브 스텝을 제공하는 금속 덧대임부에 의해, 상기 두 영역으로부터의 반사는 파이프로 되돌아가는 방향으로 소거된다. 감쇠기는 공진되며, 즉 감쇠기의 두께는 레이더 신호의 파장에 적응되므로, 레이더 에너지는 감쇠기 내에 걸려 소실된다. 이러한 두 영역 사이의 경계부는 레이더 빔의 로브(lobe)의 대칭축선에 대응한다. 또 다른 변형예에서, 상기 바닥부는 장방형이나 정방형 형상을 취한다. 또 다른 변형에서 웨이브 스크린은 레이더 빔의 주 로브내에 배치된다. 본 발명의 이러한 특정 실시예는 크기의 제한이 있는[예를 들어, Samsung 1442(130×230×180mm: 내측 측정)] 탱크에 적용된다. 또 다른 변형예에서, 상기 장치는 레이더 빔의 방사선 로브에 비해 대형이므로, 웨이브 스크린과의 상호작용에 대해서는 무시될 것이다. In another embodiment, a slab of lattice pattern is installed at the bottom to transfer the input impedance to match the impedance of LNG. In a variant of this embodiment, the bottom portion comprises a layer of damping material, which is screwed to secure the layer of damping material to the padding metal. In another variation, the damping material layer is disposed below the grating pattern. In another variation, the metal padding layer includes two or more regions disposed at different distances (1/4 wave steps) from the grid pattern. The attenuator material has the function of making reflections from the bottom as weak as possible. By means of the metal padding providing a quarter wave step, the reflections from both areas are canceled in the direction back to the pipe. The attenuator is resonant, ie the thickness of the attenuator is adapted to the wavelength of the radar signal, so radar energy is trapped within the attenuator and lost. The boundary between these two regions corresponds to the axis of symmetry of the lobe of the radar beam. In another variant, the bottom portion has a rectangular or square shape. In another variation, the wave screen is disposed within the main lobe of the radar beam. This particular embodiment of the present invention applies to tanks of limited size (eg, Samsung 1442 (130 × 230 × 180 mm: inner measurement)). In another variant, the device is large relative to the radiation lobe of the radar beam and will therefore be ignored for interaction with the wave screen.
다른 실시예에서, 상기 장치는 삼각대 안내 구조체에 고정하기 위한 고정수단을 포함한다. 이러한 실시예의 특정 변형예에서, 상기 고정수단은 적어도 관절부를 포함하거나, 그리고/또는 단열 물질로 제조되거나, 그리고/또는 팽창가능한 부분을 포함한다. In another embodiment, the device comprises securing means for securing to a tripod guide structure. In a particular variant of this embodiment, the fastening means comprises at least a joint part and / or is made of an insulating material and / or comprises an inflatable part.
다른 실시예에서, 본 발명에 따른 보호장치는 상기 웨이브 스크린이 용기의 벽을 포함하고 바닥부가 용기의 베이스를 포함하는, 용기 형태를 취한다. In another embodiment, the protective device according to the invention takes the form of a container, wherein the wave screen comprises a wall of the container and the bottom comprises a base of the container.
또 다른 실시예에서, 상기 웨이브 스크린은 포개지는(다단) 설비를 제공하기 위해 스틸 파이프를 둘러싼다. In another embodiment, the wave screen surrounds the steel pipe to provide a nested (multistage) arrangement.
다른 실시예에서, 상기 장치는 일부분 이상이 레이더 흡수 물질로 제조되거나 그리고/또는 레이더 흡수 물질로 덮이며; 이러한 실시예의 변형예에서는 탄소 섬유나 이와 유사한 물질이 내장된 직조물 또는 섬유 매트로 제조된다. In another embodiment, the device is at least partially made of a radar absorbent material and / or covered with a radar absorbent material; Variations of this embodiment are made of woven fabrics or fiber mats embedded with carbon fibers or similar materials.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호장치에는 그 하부에 감쇠기가 설치된다. In one embodiment of the invention, the protection device is provided with an attenuator beneath it.
용기의 목적은 탱크의 바닥으로부터 스틸 파이프의 하단부 위 수 센티미터로 연장됨으로써(전체 25센티미터를 초과하지 않는다) 측정 신호를 손상시키는 표면 웨이브 및 바닥 반사를 피할 수 있는 스틸 영역을 제공하는 것이다. The purpose of the vessel is to provide a steel area that extends from the bottom of the tank to a few centimeters above the bottom of the steel pipe (not exceeding a total of 25 centimeters), thereby avoiding surface wave and bottom reflection damaging the measurement signal.
본 발명의 일 실시예에서, 보호장치의 벽은 외부 액체가 교류되도록 하기 위하여 적어도 부분적으로 관통된다. 상기 관통부들은 작은 시간 지연을 가지고 교류를 제공하므로, 보호장치 내의 표면은 설치시 가장 높게 특정화된 펌핑율에서, 특정의 전체 측정오차보다 (상당히) 적은 최대 편차를 가지는 장치 외부의 평균 표면을 따른다. 현존의 LNG 용도에 있어서, 지연은 전형적으로 1mm 내지 2mm 이하이어야 한다. In one embodiment of the invention, the wall of the protective device is at least partially penetrated to allow the external liquid to exchange. Since the penetrations provide alternating current with a small time delay, the surface in the protection device follows the average surface outside the device with a maximum deviation (significantly) less than a certain total measurement error at the highest specified pumping rate at installation. . For existing LNG applications, the delay should typically be 1 mm or less and 2 mm or less.
그러나 상기 벽 관통부의 또 다른 효과는 외부로부터의 교란이 보호영역 내로 인입된다는 점이다. 이러한 이유로 인해, 본 발명의 일 실시예에서 관통 영역은 탱크 레벨이 보호소(shelter)의 바닥에 도달할 때까지 표면장력파가 인입되는 것을 저지할 수 있도록, 최소화되고 보호장치의 바닥 외주에 배치되며, 불규칙한 패턴으로 배치되므로, 다양한 개구들 사이의 구조성 간섭이 최소화된다. 한편, 상기 관통부들은 보호소 내의 정상파가 댐핑되는 효과를 가지며, 이러한 이유로 인해 본 발명의 일 실시예에서의 상기 관통부 영역은 보호장치 측벽에 걸쳐 넓게 불규칙적인 패턴으로 펼쳐지거나 그리고/또는 수직의 또는 비스듬한 슬라이스로 구성된다. 평균 레벨에서 덜 급속한 변화가 보호소 내에서 얻어지는 반면, 필요로 하는 유체역학적 필터링 효과를 얻어 유입시 급속하게 변화되는 난류가 방지되도록, 본 발명의 일 실시예에서 상기 관통부들은 적은 개수의 대형 구멍보다는 다수의 소형 구멍으로 이루어진다. 각각의 구멍의 엣지는 유체역학적 손실을 증가시키기 위해 예리한(90°) 것이 바람직하며, 이에 따라 급속한 레벨 요동의 충분한 댐핑을 얻을 수 있다. 상술한 바와 같은 노력에 의해, 보호장치의 디자인은 충분히 급속한 레벨 교류와, 보호소 내로의 웨이브 인입 방지와, 보호소 내에서의 웨이브 댐핑 이라는 3가지 모순된 고려사항과 타협하여, 각각의 설치 형태에 대해 최적화될 것이 자명하다. Yet another effect of the wall penetration is that disturbances from the outside are introduced into the protected area. For this reason, in one embodiment of the invention the through area is minimized and placed on the bottom circumference of the protector so as to prevent the surface tension wave from entering until the tank level reaches the bottom of the shelter. Since arranged in an irregular pattern, structural interference between the various openings is minimized. On the other hand, the penetrations have the effect of damping standing waves in the shelter, and for this reason the penetration areas in one embodiment of the present invention are spread out in a wide irregular pattern and / or vertical or Consists of oblique slices. In an embodiment of the present invention the penetrations are less than a large number of large holes so that a less rapid change in average level is obtained within the shelter, while obtaining the required hydrodynamic filtering effect to prevent rapidly changing turbulence on inflow. It consists of a number of small holes. The edge of each hole is preferably sharp (90 °) to increase the hydrodynamic loss, thus obtaining sufficient damping of rapid level fluctuations. As a result of the efforts described above, the design of the protection device is compromised with three contradictory considerations: sufficiently rapid level alternating current, prevention of wave entry into the shelter, and wave damping within the shelter. It is obvious that it will be optimized.
상술한 바와 같이, 웨이브 스크린은 일 실시예에서는 관통부들을 포함할 것이다. 이러한 관통부에 의해, 액체 표면은 충분히 안정되어 안정적인 측정을 얻을 수 있는 동시에, 주위 액체와의 신속한 교류를 제공하여 바닥 영역에서 가장 빠른 펌핑 동작중 충분히 낮은 시상수와 판독 지연을 얻을 수 있다. 이것은 웨이브 스크린이 폐쇄된 본 발명의 실시예에서 특히 중요하다. As mentioned above, the wave screen will include penetrations in one embodiment. This penetration allows the liquid surface to be sufficiently stable to obtain stable measurements, while at the same time providing rapid exchange with the surrounding liquid to achieve sufficiently low time constants and read delays during the fastest pumping operation in the bottom region. This is particularly important in embodiments of the invention where the wave screen is closed.
본 발명에 따른 보호장치는 관통된 스크린을 포함하며; 이러한 스크린은 레이더 투과 물질을 포함하고, 그 내측이 레이더 흡수 물질로 덮이며, 입사된 최소한의 레이더 신호가 레이더 수신기로 다시 반사될 수 있게 하는 물리적 치수 및 형상을 갖는다(스텔스 기능). 이것은 장치 내에 표면장력파를 포함하는 공칭의 액체 표면 정상파의 효과적인 저지 및 회피를 달성할 수 있다. The protection device according to the invention comprises a perforated screen; Such screens comprise radar transmissive material, the inside of which is covered with a radar absorbing material and has physical dimensions and shapes that allow the minimum incident radar signal to be reflected back to the radar receiver (stealth function). This can achieve effective blockage and avoidance of a nominal liquid surface standing wave comprising surface tension waves in the device.
상기 웨이브 스크린은 협소하게 형성되므로, 스틸 파이프를 둘러쌀 수 있고, 수축시 스틸 파이프에 대해 다단 구조(telescope)로서 미끄러질 수 있거나; 또는 상기 다단 구조가 열효과 또는 구조체의 가동부의 기타 다른 오정렬에 의해 저지될 경우, 웨이브 스크린의 직경이 증가되어, 그 어떤 경우라도 파이프와 보호장치 사이에 간극이 존재할 수 있게 된다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 웨이브 스크린은 관형 형태를 취하는 반면, 기타 다른 실시예에서는 폐쇄된 기하학적 형상을 형성하지는 않으며, 굴곡된 벽을 포함한다. The wave screen is narrowly formed so that it can surround the steel pipe and slide as a telescope with respect to the steel pipe upon shrinkage; Or if the multi-stage structure is prevented by thermal effects or other misalignment of the moving parts of the structure, the diameter of the wave screen is increased, so that in any case there may be a gap between the pipe and the protective device. In one embodiment of the invention, the wave screen takes a tubular form, while in other embodiments it does not form a closed geometry, but includes a curved wall.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호장치는 바닥부를 포함한다. 이것은 장착시 또는 작동시(이중 에러) 시스템의 손상이 발생될 경우라도 박막을 손상시키지 않도록 설계된다. 상기 보호장치는 바닥측에 최소한의 예리한 엣지를 가지며, 일 실시예에서는 탱크 박막이 마모되거나 부식될 위험을 최소화하기 위해 예를 들어 테프론 등과 같은 비금속 물질로 이루어진 간격 유지 부재가 설치될 수도 있다. 탱크 박막 위로의 최소한의 거리는 탱크 설계자 및 조선소에 의해 적용된 안전거리와, 선박 소유자에 의해 특정화된 최소한의 게이징 레벨에 대한 요구사항을 타협하여 구체적인 용도에 따라 결정된다. 전형적으로, 상기 안전거리는 인바 시트 박막탱크에 대해서 3mm 내지 5mm 이다. In one embodiment of the invention, the protection device comprises a bottom portion. It is designed so as not to damage the thin film even when damage to the system occurs during mounting or operation (double error). The protection device has a minimum sharp edge on the bottom side, and in one embodiment a spacing member made of a non-metallic material, such as teflon, for example, may be installed to minimize the risk of wear or corrosion of the tank membrane. The minimum distance over the tank membrane is determined by the specific application by compromising the requirements for the safety distance applied by the tank designer and shipyard and the minimum gauging level specified by the ship owner. Typically, the safety distance is 3mm to 5mm for the Invar sheet thin film tank.
보호장치의 바닥부는 흡수 물질을 포함하며, 기본적으로 이러한 흡수 물질은 감쇠기로 작용하며, 양호한 디자인에서는 상기 바닥의 전체 영역을 덮는다. 그러나 이러한 디자인은 상기 흡수 물질이 보호장치의 바닥면에 대해 상이한 높이로 분포됨으로써, 바닥부에서 생성된 잔류 에코를 레이더의 검출 도달부 외측으로 돌리기에 적합한 격자(또는 회절) 구조를 구성한다는 점에서 상이한 형태를 취할 수도 있다. The bottom of the protector comprises an absorbent material, which basically acts as an attenuator and in good design covers the entire area of the bottom. However, this design is such that the absorbent material is distributed at different heights relative to the bottom of the protector, thereby forming a grating (or diffraction) structure suitable for turning residual echoes generated at the bottom out of the detection reach of the radar. It may take a different form.
보호장치 내에서의 비등 가능성을 최소한으로 하기 위해, 일 실시예에 따르 면 상기 보호장치는 특별히 낮은 열용량을 갖는 물질로 적어도 부분적으로 제조되므로, 보호소 내의 온도는 어느 순간이라도 주위 온도와 동일하게 된다. In order to minimize the likelihood of boiling in the protective device, according to one embodiment the protective device is at least partly made of a material with a particularly low heat capacity, so that the temperature in the shelter is at any moment equal to the ambient temperature.
상기 물질은 온도 범위에 대한 적용성, 침입성 화학물 또는 부식성 액체 등과 같은 기타 다른 환경적 요구사항을 만족시켜야만 하며; 일 실시예에서 상기 장치는 지지 브래킷에서의 절연부에 의해 지지구조체와는 충분히 단열되어 있으므로, 탱크의 상부로부터 삼각대 구조체 및 스틸 파이프를 통해 전달된 열은 보호소 내의 액체를 가열하는 것이 방지된다. 브래킷의 절연부 및 보호장치는 LNG 탱크에서는 예를 들어 플라스틱 물질로 제조될 수 있으며, 저온용으로서는 테프론이 가장 널리 사용되고 있다. The material must meet other environmental requirements such as applicability to temperature range, invasive chemicals or corrosive liquids, and the like; In one embodiment, the device is sufficiently insulated from the support structure by the insulation in the support bracket, so that the heat transferred from the top of the tank through the tripod structure and the steel pipe is prevented from heating the liquid in the shelter. The insulation and protection of the bracket can be made of plastic material, for example in LNG tanks, and teflon is most widely used for low temperature applications.
보호장치 내에 표면장력파의 발생가능성을 최소한으로 하기 위해, 장치의 지지체는 본 발명의 일 실시예에 따르면 탱크 구조를 통한 선박의 기타 다른 부분이나 펌프에 의해 유도된 진동으로부터 장치를 기계적으로 격리시키는 진동 댐핑용 수단을 포함한다. In order to minimize the possibility of surface tension waves in the protective device, the support of the device is in accordance with an embodiment of the present invention to mechanically isolate the device from vibrations induced by pumps or other parts of the vessel through the tank structure. Means for vibration damping.
일반적으로 진동 댐퍼는 예를 들어 금속 스프링이나 고무 블록으로 제조되지만, 저온에서는 대부분의 물질이 취성을 갖거나 가요성이 손실되고, 이 경우에는 폴리에스테르 필름 및 이와 유사한 플라스틱 등과 같이 단지 몇 개의 물질만이 사용될 수 있을 것이다. Vibration dampers are usually made of metal springs or rubber blocks, for example, but at low temperatures most materials are brittle or lose their flexibility, in which case only a few materials, such as polyester films and similar plastics This could be used.
일부 용도에서는 용접이나 나사결합 또는 클램핑 브래킷을 사용하여 장치를 탱크 바닥에 직접 장착하는 것이 허용된다. 본 발명의 일 실시예에서는 얇은 테프론이나 이와 유사한 물질이 장치와 탱크 박막 사이에 제공되어, 두 부재가 동일한 열상수를 갖는 물질로 제조되지 않는 경우 자유로운 상대적 미끄럼을 허용하게 된다. In some applications it is permissible to mount the device directly to the tank floor using welding, screwing or clamping brackets. In one embodiment of the present invention, a thin teflon or similar material is provided between the device and the tank membrane to allow free relative sliding when the two members are not made of a material having the same thermal constant.
장치가 탱크 바닥에 직접 장착될 수 없는 경우의 실시예에서, 상기 장치는 바닥에 놓이거나 탱크 바닥에 대해 고정된 수직 거리로 그 어떤 방식으로 장착된 지지 구조체에 연결되는 아암 또는 브래킷 형태의 고정수단을 포함한다. 양호한 실시예에서, 이러한 지지 구조체는 삼각대를 위한 안내 구조체이며, 탱크를 최종적으로 비우는데 사용되는 스트리핑 펌프를 지지하는데 사용된다. 따라서, 가장 낮게 측정된 레벨과 펌핑에 의해 도달된 가장 낮은 액체 레벨 사이에는 항상 고정된 상대적 및 선택가능한 수직거리가 존재할 것이다. In an embodiment where the device cannot be mounted directly on the tank bottom, the device is in the form of an arm or bracket in the form of an arm or bracket connected to the supporting structure which is placed on the floor or mounted in any way at a fixed vertical distance to the tank bottom. It includes. In a preferred embodiment, this support structure is a guide structure for the tripod and is used to support the stripping pump used to finally empty the tank. Thus, there will always be a fixed relative and selectable vertical distance between the lowest measured level and the lowest liquid level reached by pumping.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호장치는 탱크 바닥에 대해 수축되는 구조적 부분 상에 장착하기 위한 고정수단을 포함한다. 이것은 관심 있는 구조적 부분과 장치에 연결되어 있는 아암에 의해 달성되며, 상기 아암은 예를 들어 구성시 바이메탈의 항목을 사용하거나 또는 장치의 수직위치의 능동적 제어에 의해 수축 효과를 조정한다. In one embodiment of the invention, the protection device comprises a fastening means for mounting on the structural part retracted with respect to the tank bottom. This is achieved by an arm connected to the device and the structural part of interest, which arm adjusts the contraction effect, for example, by using bimetallic items in construction or by active control of the vertical position of the device.
일 실시예에서, 상기 보호장치는 보호소에서 유체역학적 정상파 댐핑 효과를 제공하기 위해, 적절히 직조되거나 제직된 레이더 흡수 물질로 적어도 부분적으로 제조 및/또는 덮인다. 예를 들어, 적절한 물질로는 케블러(Kevlar) 섬유나 기타 다른 탄소물질을 예로 들 수 있다. In one embodiment, the protector is at least partially fabricated and / or covered with a properly woven or woven radar absorbent material to provide hydrodynamic standing wave damping effects at the shelter. For example, suitable materials include Kevlar fibers or other carbon materials.
일 실시예에서, 상기 보호장치는 탄소 물질의 섬유나 이와 유사한 물질이 내장된 직조물 또는 섬유 매트로 제조될 수 있다. 이러한 실시예는 벽의 원하는 관 통효과를 조합함으로써, 벽을 통한 액체 교류와, 외부로부터 그리고 내부에서 유체역학적 웨이브의 댐핑과, 탄소 흡수에 의한 극초단파의 감쇠와, 불규칙 표면으로부터의 분산을 허용한다. 이러한 부드러운 장치는 본질적으로 아래에 있는 얇은 탱크 박막 아래에서의 손상을 피하기 위한 요구사항을 만족시킨다. 장치의 강성도를 개선하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서 상기 매트는 섬유에 습기를 제공하고 이를 모으기 위해 접착성 또는 플라스틱 물질로 스프레이된다. 또한, 장치에 지지링을 설치할 수도 있다. In one embodiment, the protector may be made of a woven fabric or fiber mat embedded with fibers of carbon material or the like. This embodiment allows for the liquid flow through the wall, damping of hydrodynamic waves from outside and inside, damping of microwaves by carbon absorption, and dispersion from irregular surfaces by combining the desired penetration effects of the wall. . Such a soft device essentially meets the requirements to avoid damage underneath the thin tank membrane underneath. To improve the stiffness of the device, in one embodiment of the invention the mat is sprayed with an adhesive or plastic material to provide moisture to the fibers and to collect them. It is also possible to install a support ring on the device.
본 발명의 일 실시예에서, 보호장치 내의 내측 웨이브 패턴은 측벽의 쐐기나 주름을 이용하여 보호소를 수평면에서 불규칙하고 비대칭적으로 함으로써 제거된다. 강력한 반파 공진으로 인해 간단하고 규칙적인 기하학적 형상을 피할 수 있다. 전체적으로 양호한 형상은 동일하지 않은 측부 길이를 갖는 홀수의 다각형이 바람직하다. In one embodiment of the present invention, the inner wave pattern in the protector is removed by irregularly and asymmetrically shelving in the horizontal plane using the wedges or corrugations of the sidewalls. Strong half-wave resonances avoid simple and regular geometries. Odd polygons with side lengths that are generally good in shape are preferred.
인식할 수 있는 바와 같이, 표면장력파 및 난류에 의해 생성된 교란은 본 발명에 따른 보호장치(웨이브 스크린을 포함하는)를 채용함으로써 허용가능한 레벨로 감소될 수 있으며, 이러한 보호장치는 양호한 품질의 레이더 에코를 생성하기 위해 매우 균일한 표면을 제공하는 액체 표면의 상당 부분을 보호한다. 상기 웨이브 스크린은 액체로부터의 레이더 에코의 품질을 악화시키지 않고 표면장력파 및 난류에 효과적인 댐핑력을 제공하기 위해, 다양한 형상 및 디자인을 취할 수 있다. 후자의 특징에 대해서는 예를 들어 흡수기, 편향 패널, 회절 구조체 등과 같은 다양한 스텔스 기법이나 이러한 기법들의 조합에 의해 달성될 수 있다. As can be appreciated, the disturbances generated by surface tension waves and turbulence can be reduced to an acceptable level by employing a protective device (including a wave screen) according to the invention, which is of good quality. Protects a substantial portion of the liquid surface to provide a very uniform surface to generate radar echo. The wave screens can take a variety of shapes and designs to provide effective damping forces for surface tension waves and turbulence without degrading the quality of radar echoes from the liquid. The latter feature can be achieved by various stealth techniques such as, for example, absorbers, deflection panels, diffractive structures, or combinations of these techniques.
한편, 탱크의 베이스로부터 에코된 레이더 신호에 의해 생성된 교란은 여러가지 방식에 의해 최소화될 수 있다. 그 한가지 방법으로는 장치를 위해 또는 장치의 적어도 일부를 위해(즉, 바닥부), 단지 허용가능한 에너지 부분만 용기의 베이스로부터 검출가능한 에코로서 복귀될 정도로 레이더 에너지를 흡수하는 물질을 사용하는 것이다. 또 다른 방법은 용기의 베이스에 도달하기 전에 레이더 신호의 주요부를 편향시키는 비스듬한 금속판을 사용함으로써 용기의 베이스로부터의 에코 신호를 레이더에서는 거의 검출될 수 없게 하는 것이다. 세 번째 방법은 레이더의 검출 도달거리 외측에서 에코 에너지의 대부분을 회절시키도록 설계된 기하학적 형상 및 패턴의 격자 또는 장치를 포함하는 것이다. 본 기술분야의 숙련자라면 레이더 신호 회절, 편향 및 흡수를 조합한 해결책이 용기 베이스로부터의 에코 신호에 의해 유발된 교란을 최소화하기에 매우 적합한 상당한 등급의 장치를 형성한다는 것을 인식할 수 있을 것이다. On the other hand, the disturbance generated by the radar signal echoed from the base of the tank can be minimized in various ways. One way is to use a material that absorbs radar energy for the device or for at least part of the device (ie bottom), so that only an acceptable portion of energy is returned as a detectable echo from the base of the container. Another method is to use an oblique metal plate that deflects the main portion of the radar signal before reaching the base of the vessel so that the echo signal from the base of the vessel is hardly detectable on the radar. A third method is to include a grating or device of geometry and pattern designed to diffract most of the echo energy outside the radar's detection reach. Those skilled in the art will appreciate that a solution that combines radar signal diffraction, deflection, and absorption forms a significant class of devices well suited to minimize disturbance caused by echo signals from the vessel base.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호장치는 탱크 바닥에서 고정밀도의 측정을 달성할 수 있고, 브래킷이나 기타 다른 지지기구가 얇게 형성될 수 있도록, 제조 및 설치가 용이하며, 탱크 박막에 대한 손상을 방지할 수 있고 작동시 부품이 파손될 가능성을 피할 수 있는 장치를 제공한다. As described above, the protection device according to the present invention is easy to manufacture and install, to achieve high accuracy measurement at the bottom of the tank, and to make the bracket or other supporting mechanism thin, and damage to the tank membrane It is possible to provide a device which can prevent the damage and the possibility of breakage of the components during operation.
본 발명의 실시예는 첨부의 도면에 의해 서술될 것이다. Embodiments of the present invention will be described by the accompanying drawings.
도 1은 웨이브 스크린(2)과 바닥부(3)를 포함하는 액체 레벨 레이더 측정용 보호장치(1)가 도시되어 있으며, 상기 웨이브 스크린(2)은 액체(4)(유체교류를 위한 수단, 미도시)가 교류되게 한다. 또한, 도면에는 스틸 파이프(5)와 지지 아암 또는 고정수단(6)도 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 보호장치는 용기 형태를 취하며, 상기 웨이브 스크린은 용기의 벽을 포함하며, 상기 바닥부는 용기의 바닥을 포함한다. 1 shows a
도 2는 웨이브 스크린(2)이 바닥부(3)의 외주 일부에만 연장되는 본 발명의 일 실시예를 도시하고 있다. 이러한 도면에는 관통부(12)도 도시되어 있다. FIG. 2 shows an embodiment of the invention in which the
도 3a 및 도 3b는 바닥부상의 회절 구조체를 도시하고 있다. 이러한 회절 구조체는 웨이브 스크린에 배치될 수 있으며, 웨이브 스크린과 바닥부에서의 회절 구조체들의 조합도 가능하다. 이러한 도면들은 상이한 레벨[거리(d1, d2)]로 놓인 바닥부(3)의 상이한 부분(20, 21, 24, 25, 26)을 도시하고 있다. 이것은 상기 부분[즉, 엣지(22, 23)]의 엣지의 중첩과 조합되어 바닥 노이즈를 감소시키는 회절 패턴 생성을 허용한다. 거리(d2)는 모든 부분에 대해 동일하거나 변화될 수도 있으며, 즉 부분(24)과 부분(27) 사이에 하나의 거리가 있을 수 있으며, 부분(24)과 부분(25) 사이에는 다른 거리가 존재할 수 있다. 본 기술분야의 숙련자라면 상기 거리(d1, d2)는 액체 매질의 굴절율과 레이더의 작동 주파수에 밀접하게 연관되어 있음을 인식할 수 있을 것이다. 그러나 상기 거리를 의도적으로 변화시키면 웨이브 스크린의 기하학적 형상에 양호하게 적용되는 회절 후방산란을 양호하게 제공할 수 있으므로, 레이더 설비로 다시 에코되는 에너지의 양(나머지이기는 하지만)을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 10GHz의 작동 주파수와 액화천연가스(LNG)의 액체 를 가정할 경우, 상기 거리는 3mm 내지 10mm(저주파일수록 거리가 길어지며, 역으로 고주파일수록 길이가 짧아진다)의 범위에 속한다.3A and 3B show diffractive structures on the bottom. Such diffractive structures can be disposed in the wave screen, and combinations of diffractive structures in the wave screen and the bottom are also possible. These figures show
도 3c 내지 도 3e는 바닥부(3)를 위한 상이한 기하학적 형상을 도시하고 있다. 3c to 3e show different geometries for the
도 3f는 강성을 위해 직조 구조체 및 지지링(100)이 내장된 바닥부(3)의 실시예를 도시하고 있다. 3f shows an embodiment of the bottom 3 in which the woven structure and the
도 3g는 웨이브 스크린(2)이 주름진 형태를 취하는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예는 보호소 내의 내측 정상파가 코너 구조에 의해 파괴되어 더욱 빨리 소산된다는 장점을 갖는다. 3g shows an embodiment of the invention in which the
도 3h 내지 도 3n은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 도면은 본 발명에서는 감쇠기인 바닥부(34)와, 상기 바닥부를 고정하고 보호 효과를 제공하는 링(300, 301)과, 웨이브 차폐물(2)을 도시하고 있다. 도 3h 내지 도 3k에서, 웨이브 스크린은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 테프론, 또는 이와 유사한 물질인 얇은 시트 금속이나 플라스틱 물질을 포함한다. 도 3l 내지 도 3n에 도시된 실시예에서는 직조 물질을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예에서는 다양한 형태 및 형상의 벽 구조와 극초단파 감쇠기 디자인 및 기하학적 형상이 조합되어, 다양한 용도 및 요구사항을 위한 최적의 안정장치를 제공할 것이다. 3h to 3n show another embodiment of the device according to the invention. This figure shows the
도 3o는 본 발명에 따른 장치의 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예는 탱크 바닥의 주름들 사이에 배치되는 판(501)을 포함한다. 상기 판(501)은 보호장치가 안착될 수 있는 매우 넓은 면적을 가지며, 상기 보호장치는 레이더 파이프/레 이더 발판을 고려하여 장치의 최적 배치를 달성하기 위해 상기 판 위에서 이동될 수 있다. 상기 판(501)은 웨이브 스크린(2)을 제공하는 벽을 포함한다. 상기 장치는 관통된 스크린 또는 웨이브 흡수기(500)를 포함한다. 3o shows an embodiment of the device according to the invention. This embodiment includes a
도 3p는 웨이브 스크린(2)과 관통 스크린(500)을 갖는 보호장치가 판 부재(501)에 배치된, 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. FIG. 3P shows another embodiment of the present invention in which a protector having a
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 감쇠장치를 포함하는 바닥부(3)의 기본적인 구조적 특징을 상세히 도시하고 있다. 배면으로부터 투시하였을 때, 구조체는 관통된 디자인에서 베이스와 접촉하지 않고 저장 용기(탱크)의 베이스(30)에 가능한 한 가깝게 배치되는 금속 지지체(31)를 포함한다. 탱크의 구조적 특징은 그 하부면(32)에 대해 용기(탱크)의 베이스에 거의 평행하게 연장되는 지지부를 필요로 하지만, 그러나 지지체 또는 바닥부의 상부면(33)은 용기의 베이스에 대해 비스듬한 각도로 설정된 패널 및 평면을 포함한다. 감쇠장치(3)의 두 번째 구조적 특징은 스틸 파이프(5)로부터 하방으로 액체 표면을 관통하는 에너지의 충분한 양을 흡수하기 위해, 지지체의 상부면에 부착된 흡수 물질(34)이다. 본 기술분야의 숙련자라면 흡수 물질(34)의 상부면 및 하부면은 레이더 신호 웨이브 전파에 대해 오정렬 자세를 취하며, 이에 따라 상기 두 표면이 레이더 에코를 생성할 거라는 것을 쉽게 인식할 수 있을 것이다. 이러한 이중 에코 특성은 일반적으로 공진 흡수기(댈런바흐층)로 언급되는 제품에 사용되며, 이러한 공진 흡수기는 감쇠장치(3)의 흡수 물질(34)로서 사용하기에 적합하다. 감쇠장치(3)의 또 다른 구조적 특징으로는 플라스틱 물질(35)의 부가층이 포함된다. 상기 층은 주로 흡수 물질을 보호하기 위해 제공되는 것으로서, 의도된 용도를 위해 감쇠기(3)의 레이더 신호 성능의 최적화에 대해 일부 설계자유도가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서 이러한 설계자유도를 예증하기 위하여, 상기 장치는 높은 감쇠 요소를 갖거나 또는 선택적으로 너무 두꺼워서 댈런바흐 디자인에 따른 공진을 제공할 수 없고, 따라서 검출가능한 에코를 생성하기 위해 단지 흡수물질의 상부면을 남겨 놓는 흡수 물질을 포함할 수 있다. 그러나 이러한 에코는 적절한 두께와 굴절률을 갖는 플라스틱 물질(35)의 층을 포함함으로써 댈런바흐 디자인에 실행가능한 대안이 되는 해결책을 제공하는 본 발명의 실시예를 제공한다면, 상당히 감소될 수 있다. 4 shows in detail the basic structural features of the
또한, 댈런바흐 디자인을 주의 깊게 검사한 결과, 본 발명자는 바닥 감쇠장치(3)에 의해 생성된 에코의 측정가능한 위치에 대해 신규하면서도 독창적인 아이디어를 인식하게 되었으며, 이러한 아이디어는 상기 장치의 의도된 용도에 대해 양호한 특징을 제공하게 되었다. 댈런바흐층의 공진 특성은 후방산란을 제거하거나 또는 특정한 후방산란을 생성하도록 설계되었다. 후자의 특성은 반드시 감쇠장치(3)에 의해 생성된 에코의 검출가능한 위치를 변위시킬 것이다. 상기 변위는 흡수 물질의 주의 깊은 선택에 의해 지지체(31) 아래에서 검출가능한 위치를 제공하도록 강요됨으로써, 실제 깊이보다 깊은 가상의 액체 깊이를 제공한다. 이러한 양호한 특성은 감쇠장치(3)에 의해 생성된 에코로부터 액체 에코를 구별하는데 사용되는 알고리즘에 기초하는 소프트웨어에 대해 마진을 증가시킨다. 감쇠장치(3)의 이러한 분명한 특성은 적절한 두께와 굴절율을 갖는 플라스틱 물질(35)의 층이 댈런바흐 디자인 대신에 상기 기준을 제공하도록 인가되는 경우에 동일하게 적용된 다. In addition, a careful examination of the Dalenbach design has led us to recognize a novel and original idea for the measurable position of the echo generated by the
도 5는 보호장치가 웨이브 스크린만을 포함하는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하고 있다. 5 shows a third embodiment of the invention in which the protection device comprises only a wave screen.
도 6은 장치를 탱크에 장착하기 위한 또 다른 방법을 도시하고 있다. 도 6a에 있어서, 상기 장치는 브래킷에 의해 삼각대 안내부(701) 또는 이와 유사한 구조체에 고정된다. 이러한 도면에는 장치로부터 일정 거리를 두고(접촉되지 않고) 탱크 바닥(30)에 장착되는 장치가 도시되어 있다. 도 6b는 별도의 금속 덧대임부를 갖는 탱크 바닥부상에 장착되는 장치를 도시하고 있다. 이 경우, 상기 장치는 볼트결합, 용접, 또는 접착제결합 등에 의해 고정될 수 있으며; 탱크 바닥과 접촉하고 있다. 도 6c는 덧대임부로서 금속 박막을 사용하는 탱크 바닥에 장착되는 장치를 도시하고 있다. 상기 장치는 볼트결합, 용접, 또는 접착제결합 등에 의해 고정될 수 있으며; 도면에는 클램핑 링(700)이 도시되어 있다. 6 shows another method for mounting the device to a tank. In FIG. 6A, the device is secured to a
도 7a는 본 발명의 실시예의 위치조정을 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, 보호장치(1)의 바닥부(3)는 극초단파 감쇠기를 포함하며, 상기 바닥부에는 배출구멍(600)이 설치된다. 도 7a는 최소한으로 요구되는 게이징 높이인 26mm를 완전한 크기로 도시하고 있으며, 바닥부(3)의 하부면과 탱크 바닥 사이의 거리는 이 경우에는 4mm 이고, 바닥부(3)의 상부면과 탱크 바닥 사이의 거리는 8mm 이다. 또한, 도 7a에는 도시된 상태(인바 탱크)에서 15mm의 높이를 갖는 판 조인트(610)가 도시되어 있다. Fig. 7A shows the position adjustment of the embodiment of the present invention. In this embodiment, the
도 7b는 고정수단(800)이 설치된 본 발명에 따른 보호장치의 실시예를 도시 하고 있으며, 이에 따라 상기 장치는 삼각대 안내 구조체나 탱크 바닥에 안착되는 기타 다른 지지체에 고정될 수 있다. Figure 7b shows an embodiment of the protection device according to the invention with the fixing means 800, whereby the device can be fixed to a tripod guide structure or other support seated on the tank bottom.
도 7c는 본 발명에 따른 장치의 또 다른 위치조정을 도시하고 있으며, 장치의 브래킷은 적하물 스트리핑 펌프가 고정되어 있는 상기 삼각대 안내 구조체로부터 돌출되는 또 다른 브래킷에 고정된다. Figure 7c shows another positioning of the device according to the invention, the bracket of the device being secured to another bracket protruding from the tripod guide structure to which the load stripping pump is fixed.
도 7d는 보호장치의 위치조정에 관한 또 다른 가능성을 도시하고 있다. 7d shows another possibility with regard to the positioning of the protective device.
도 7e는 치수가 기재된 장착부를 상세히 도시하고 있다. Figure 7e shows in detail the mounting in which the dimensions are described.
도 8a는 격자 패턴을 갖는 보호장치를 도시하고 있다. 상기 보호장치는 웨이브 스크린(2)과 바닥부(3)를 포함한다. 본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 상기 바닥부는 격자 패턴층(902)을 포함한다. 격자 패턴의 하부면과 이에 대응하는 바닥층(900)은 두께가 상이한 영역을 가지며, 1/4 웨이브 스텝을 제공한다. 감쇠 물질층(34)은 격자 패턴층(902)과 바닥층(900) 사이에 배치된다. 테스트 물체는 테스트 목적을 위해 도 8a에 대응하여 생성된다. 이러한 테스트 물체는 임피던스가 석유 임피던스와 동일하여 슬래브가 LNG 및 석유에 잠겼을 때 보이지 않게 하는 플라스틱 물질을 포함한다. 한편, 상기 슬래브는 공기중에서는 볼 수 있다. 상기 1/4 웨이브 스텝(901) 및 감쇠 물질(34)은 본 발명의 이러한 실시예에서는 슬래브 물질의 후방측 반사영향을 제거하기 위한 것이다. 8A shows a protective device having a lattice pattern. The protection device comprises a
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 보호장치는 슬래브를 감쇠 물질에 고정하기 위한 고정수단을 포함한다. 이러한 실시예의 특정 변형예에서, 고정 장치는 감쇠 물질로 슬래브를 하방으로 밀착 가압하는 나사이며, 상기 바닥부는 장 방형이고, 상기 나사는 각각의 짧은 벽에 가깝게 대칭으로 장착된다. As mentioned above, in one embodiment of the invention the protection device comprises a fixing means for securing the slab to the damping material. In a particular variant of this embodiment, the fixing device is a screw for tightly pressing the slab downward with damping material, the bottom part being rectangular, and the screw is mounted symmetrically close to each short wall.
도 8b는 격자 패턴을 포함하며 용기로 형성된 보호장치를 도시하고 있다. 8B illustrates a protective device formed of a container including a lattice pattern.
도 8c 내지 도 8g는 석유에 잠긴 장치의 테스트 결과를 도시하고 있다. 석유는 LNG에 가까운 유전상수를 갖는다. 측정시, 슬래브까지의 거리는 147mm이다(예비 테스트에서는 72mm). 사용된 장치는 주로 도 8b에 도시되었지만, 고정용 나사를 가지며; 벽의 구멍과 누설되는 코너는 석유의 누설을 피하기 위해 덕트 테이프로 테이핑처리된다. 8C-8G show the test results of the immersion apparatus. Petroleum has a dielectric constant close to LNG. In measurement, the distance to the slab is 147 mm (72 mm in the preliminary test). The apparatus used is mainly shown in FIG. 8B, but with fixing screws; Holes in the walls and leaking corners are taped with duct tape to avoid oil leakage.
도 8c는 슬래브 위의 공중에서의 초기 측정값이다. 감마(Gamma)는 1.98 이다. 이러한 결과는 거의 완벽한 펄스이며(gamma = 2는 완벽한 해닝 펄스이다), 검출이 용이하다(45dB)(얼리지(ullage)가 0일 때의 펄스는 테스트 파이프로부터 달성되며, 무시될 수 있다는 것을 인식해야 한다).8C is an initial measurement in the air above the slab. Gamma is 1.98. This result is an almost perfect pulse (gamma = 2 is a perfect hanning pulse), and it is easy to detect (45 dB) (a pulse at zero early is achieved from the test pipe and can be ignored). do).
도 8d는 보호장치 내에 액체가 없을 때의 초기 측정값이며, 이러한 측정 상태는 평탄한 금속 반사기(장치 바닥)를 포함하며, 공중에서의 감마는 2.12 이다.FIG. 8D is an initial measurement when there is no liquid in the protective device, which includes a flat metal reflector (device bottom) with a gamma of 2.12 in the air.
도 8e는 슬래브 위로 20mm 석유에 대한 테스트 결과를 도시하고 있다(감마가 2.08인 매우 미세한 펄스). 도 8f는 슬래브 위로 60mm 석유에 대한 결과를 도시하고 있다. 이때의 감마는 2.15 이다. 도 8g는 슬래브 위로 140mm 석유에 대한 결과를 도시하고 있다. 이때의 감마는 2.07 이다. 석유의 레벨이 상이할 때 이러한 측정 및 이와 유사한 측정의 중력 중심은 도 9a의 룰러 결과(ruler results)와 비교된다. 8E shows the test results for 20 mm oil over the slab (very fine pulse with a gamma of 2.08). 8F shows the results for 60 mm oil over the slab. The gamma at this time is 2.15. 8G shows the results for 140 mm oil over the slab. The gamma at this time is 2.07. The gravity centers of these and similar measurements are compared with the ruler results in FIG. 9A when the oil levels are different.
상술한 바와 같은 결과는 보호장치가 효과적이며, 간섭 에코는 없으며, 초점 은 정밀하게 이동될 수 있는 것을 증명하고 있다. 이러한 부분을 실험하기 위하여, 기준(룰러) 판독값이 레이더 판독값과 비교된다. 룰러에 의해 측정된 공칭의 석유 레벨과 레이더 측정 사이의 편차가 도 9에 도시되었다. 도 9a는 이러한 데이터 세트에 대한 표준 편차가 4.2mm 이며, 이것은 ±5mm의 요구 정밀도내에 속하는 것을 도시하고 있다. The results described above demonstrate that the protection is effective, there is no interference echo, and the focus can be moved precisely. To test this part, the reference (ruler) readings are compared with the radar readings. The deviation between the nominal oil level measured by the ruler and the radar measurement is shown in FIG. 9. 9A shows that the standard deviation for this data set is 4.2 mm, which falls within the required precision of ± 5 mm.
도 9b는 레이더-룰러에 의한 레벨 측정의 비교를 도시하고 있다. 이러한 측정에서의 표준 편차는 4.2mm 이고, 즉 정밀도는 ±5mm 범위에 속한다. 룰러 측정(기준)의 추정 정밀도는 에러 바아에 의해 도시된 바와 같이 ±2mm 이다. 9B shows a comparison of level measurements by radar-ruler. The standard deviation in these measurements is 4.2 mm, ie the precision is in the range of ± 5 mm. The estimated precision of the ruler measurement (reference) is ± 2 mm as shown by the error bar.
도 9c는 레벨의 함수로서 석유 진폭을 도시하고 있으며, 이러한 도면에서의 결과는 일치하고 있다. 9C shows the petroleum amplitude as a function of level and the results in this figure are consistent.
상술한 바와 같은 측정은 장방형 차폐 장치가 불필요한 심각한 반사를 생성하지 않음을 나타내고 있다. Measurements as described above indicate that the rectangular shielding device does not produce unnecessary serious reflections.
또한, 실험에 따르면 슬래브 위에서 10mm 내지 15mm 레벨 아래로 ±5mm 보다 더 높은 정밀도가 얻어질 수 있음을 확인하고 있다. In addition, experiments have confirmed that higher accuracy than ± 5mm can be obtained above the slab 10mm to 15mm level.
본 발명의 다른 특징은 다른 실시예에 속하는 것으로 서술되었지만, 단일 실시예에서 상기 특징들의 일부 또는 전부를 본 발명의 범주 내에서 조합할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예서 상기 장치는 웨이브 스크린상의 관통부와 바닥부상에 스텔스 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 장치는 바닥부 및 웨이브 스크린에 관통부들을 포함할 수도 있으며, 스틸 파이프를 둘러쌀 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 섬유 매트로 제조된 웨이브 스크린 만을 포함할 수도 있다. While other features of the invention have been described as belonging to other embodiments, some or all of the above features may be combined within the scope of the invention in a single embodiment. Thus, in one embodiment of the present invention, the device may include a stealth device on the penetration and on the bottom of the wave screen. According to another embodiment, the device may comprise penetrations in the bottom and wave screen, and may surround the steel pipe. In another embodiment, the device may comprise only a wave screen made of a fiber mat.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예 장치를 도시한 도면.1 shows a device of a first embodiment according to the present invention;
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예를 도시한 도면.2a and 2b show a second embodiment of the device according to the invention;
도 3a 내지 도 3p는 회절 구조체 및 상이한 웨이브 차폐 구조체를 도시한 도면.3A-3P illustrate diffractive structures and different wave shield structures.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 실시예에서 바닥 구조를 상세히 도시한 도면.4 shows a detail of the floor structure in an embodiment of the device according to the invention.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 도면.5 shows a third embodiment of the present invention;
도 6a 내지 도 6c는 장치를 탱크에 장착하는 다른 방법을 도시한 도면.6A-6C illustrate another method of mounting the device to a tank.
도 7a 내지 도 7e는 보호장치와 그 장착을 도시한 도면.7a to 7e show the protective device and its mounting;
도 8a 및 도 8b는 격자 패턴을 갖는 보호장치를 도시한 도면.8A and 8B show a protective device having a lattice pattern.
도 8c 내지 도 8g 및 도 9a 내지 도 9c는 테스트와 이러한 테스트의 분석을 도시한 도면.8C-8G and 9A-9C show tests and analysis of these tests.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
2: 웨이브 스크린 3: 바닥부2: wave screen 3: bottom
4: 액체 5: 스틸 파이프4: liquid 5: steel pipe
12: 관통부 31: 금속 지지체12: through part 31: metal support
34: 흡수 물질 100: 지지링34: absorbent material 100: support ring
610: 판 조인트610: plate joint
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