KR101644715B1

KR101644715B1 - 슬로싱 저감 장치

Info

Publication number: KR101644715B1
Application number: KR1020140193735A
Authority: KR
Inventors: 강희진; 최진; 이동곤
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-08-02
Also published as: KR20160083262A

Abstract

본 발명은 액체 화물창 내부에 설치되어 액체화물의 자유수면 효과를 표면유동저감막, 지지대 및 가이드레일의 상호작용을 통해 능동적으로 억제할 수 있는 슬로싱 저감 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 액체화물의 표면을 덮어 자유수면 효과를 억제하는 표면유동저감막; 제1고정장치에 의해 상기 표면유동저감막과 결합하고 제2고정장치에 의해 가이드레일과 결합하며 상기 표면유동저감막의 움직임이 있는 경우 상기 가이드레일을 따라 상하로 이동하는 지지대 및; 길이 방향으로 형성된 유도홈을 구비하며 상기 지지대의 상하 이동을 가이드 하는 가이드레일;을 포함하는, 슬로싱 저감 장치를 제공한다.

Description

슬로싱 저감 장치{Sloshing Effect Reduction Device}

본 발명은 슬로싱 저감 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 액체 화물창 내부에 설치되어 액체화물의 자유수면 효과를 표면유동저감막, 지지대 및 가이드레일의 상호작용을 통해 능동적으로 억제할 수 있는 슬로싱 저감 장치에 관한 것이다.

LNG(액화천연가스, Liquified Natural Gas)는 가스전에서 채취한 천연가스를 액화시킨 것으로, 무색투명하고 공해물질이 거의 없으며 열량이 높아 대단히 우수한 연료로 각광받고 있다.

LNG를 운반하기 위한 목적으로 제조된 선박을 LNG 운반선이라고 하는데, LNG 운반선은 영하 162℃로 액화된 LNG를 수용할 수 있는 단열된 전용 LNG 화물창을 구비한다. LNG 화물창 내부는 방벽과 보온구역이 샌드위치처럼 이중으로 설치되어 있으며, 보온구역에는 다수의 보온박스가 연속으로 설치되어 단열기능을 한다.

LNG 화물창은 고압으로 압축하여 액화된 영하 162℃의 초저온 LNG를 저장, 운반하는 특성상 LNG의 저장 및 하역에 따른 압력변화에 의하여 지속적인 압축, 팽창과 같은 구조적 스트레스를 받게 된다. 더욱이 LNG 운반선은 험난한 대양을 운항하는 과정에서 Roll, Pitch, Yaw 등의 6자유도 운동을 하게 되므로 이에 따른 LNG 화물창 내 액체 유동에 의하여 슬로싱(Sloshing) 현상이 발생하여 지속적으로 LNG 화물창에 충격을 가하고 피로를 누적시킨다. 그 결과 LNG 화물창이 손상 또는 파손되어 단열성능이 저하된다.

슬로싱으로 인한 충격 현상은 우주발사체의 궤적 오차, 선박의 액체 화물창 구조 손상 등의 공학적 문제를 야기하고 있다. 조선해양산업에서 슬로싱은 LNG 화물창을 장착하는 선박 및 해양구조물(LNG 운반선, LNG-RV, LNG-FPSO, FSRU 등)에 공통적인 문제이다.

슬로싱이란 탱크 내부에 부분적으로 적재된 유체가 외부 기진력으로 인해 격렬한 자유수면의 변화를 일으키며 출렁거리는 현상을 뜻한다. 즉, 액체 등의 자유수면의 경우 가속도 방향과 수직이 되려는 힘이 있으며, 탱크 내부의 유체는 가속도 방향이 변하면 이에 따라 운동을 하게 되는데, 이러한 유체의 운동을 슬로싱이라 한다. 상기한 바와 같이 대양에서 파랑 중을 항해하는 선박은 선체가 6자유도 운동을 하게 됨에 따라 액체화물이 적재된 화물창 내부에 슬로싱 현상을 유발하게 된다.

슬로싱이 선박의 구조에 미치는 힘은 크게 Global Force와 Local Force의 두 가지로 분류한다. Global Force는 액체화물의 유동에 따른 무게중심 변화이고, Local Force는 액체화물의 유동으로 화물창 벽과 천정에 가해지는 충격적인 유체 동압이다. LNG 운반선과 같이 대형의 화물창에 액체화물(LNG)이 일부분만 실리게 되는 경우 Local Force에 의한 구조 손상 및 Global Force에 의한 Parametric Rolling 등을 유발하게 되어 위험한 상황을 초래할 수 있다.

슬로싱 현상은 선박의 운항 중에 필연적으로 발생하므로, 슬로싱에 의한 하중을 견디기 위해 충분한 강도를 가지도록 화물창 구조를 설계할 필요가 있다. 이를 위한 일 예로서, LNG 화물창의 한 종류인 멤브레인형 화물창의 경우 슬로싱 하중을 감소시키고자 화물창의 측면 상부 및 하부에 약 45도 각도로 경사진 상부 및 하부 챔퍼(Chamfer)를 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나 챔퍼를 갖는 종래의 멤브레인형 화물창의 경우, 화물창의 형상을 변형함으로써 어느 정도의 하중을 견딜 수는 있었지만, 이 역시 표준 적재 조건에서만 운용이 가능하고 부분 적재 상태에 대해서는 슬로싱에 의한 충격력을 충분히 견딜 수 없었다.

한편, 슬로싱으로 인하여 LNG 화물창이 손상되면 단열성능 저하로 인하여 저장 중인 LNG의 기화압력이 높아지게 되는데, 그것이 LNG 화물창의 설계압력보다 높아지면 LNG를 외부로 배출하여 LNG 화물창의 압력을 낮추어야 하는 문제가 발생한다. 이것은 저장된 LNG의 소모를 뜻한다. LNG 운반선의 경우 운반 중에 기화된 LNG가 과압으로 인하여 외부로 배출되어 소모된다면 큰 손해를 보게 된다. 또한 화물창의 손상에 따라 기화된 LNG가 누출되어 폭발할 우려가 있으므로 위험하다.

슬로싱 저감 방법 (특허출원 제10-2012-0156391호)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 액체 화물창 내부에 설치되어 액체화물의 자유수면 효과를 표면유동저감막, 지지대 및 가이드레일의 상호작용을 통해 능동적으로 억제할 수 있는 슬로싱 저감 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 액체 화물창 내부에 설치되는 슬로싱 저감 장치로서, 액체화물의 표면을 덮어 자유수면 효과를 억제하는 표면유동저감막; 제1고정장치에 의해 상기 표면유동저감막과 결합하고 제2고정장치에 의해 가이드레일과 결합하며 상기 표면유동저감막의 움직임이 있는 경우 상기 가이드레일을 따라 상하로 이동하는 지지대 및; 길이 방향으로 형성된 유도홈을 구비하며 상기 지지대의 상하 이동을 가이드 하는 가이드레일;을 포함하는, 슬로싱 저감 장치를 제공한다.

상기 표면유동저감막은 액체화물의 표면에서 부유하거나 일정 수심 아래에 잠긴 상태에서 액체화물의 유동에 따라 움직인다.

상기 표면유동저감막은 부유 가능한 방수 재질로 이루어진다.

상기 표면유동저감막은 부력재를 포함한다.

상기 표면유동저감막은 화물창의 가장 넓은 면적과 실질적으로 동일한 표면적을 갖는다.

상기 표면유동저감막은 외력에 의해 변형 가능한 연성 재질로 이루어진다.

상기 표면유동저감막은 정다각형 또는 원형의 형상을 갖는다.

상기 표면유동저감막은 하나의 단일막 형태이거나, 다수의 단위막이 서로 연결된 형태이다.

상기 단위막은 외력이 작용하면 연결부가 꺾일 수 있도록 일정 간격만큼 이격한 상태로 연결된다.

상기 제1고정장치는 전자석으로 설치된다.

상기 제1고정장치는 상기 지지대의 둘레를 따라 일정 간격만큼 이격하여 설치되며 상기 표면유동저감막의 가장자리를 당겨 상기 표면유동저감막의 펼쳐진 상태를 유지한다.

상기 제1고정장치는 상기 표면유동저감막을 당기는 정도를 달리하여 상기 표면유동저감막의 펼쳐진 상태가 느슨하게 또는 팽팽하게 되도록 조정한다.

상기 제2고정장치는, 상기 지지대에 장착되며 이탈방지돌기와 탈착식으로 결합하는 탈착부 및; 상기 유도홈에 삽입되어 상기 지지대의 상하 이동 시 상기 유도홈에서 이탈하지 않고 상기 유도홈을 따라 이동하는 이탈방지돌기;를 포함한다.

상기 탈착부는 상기 이탈방지돌기와 축으로 결합하거나 전자석으로 결합한다.

상기 가이드레일은 화물창 내부에 전자석으로 설치된다.

본 발명은, 화물창 내부를 가압하기 위한 가압장치;를 포함한다.

본 발명은, 슬로싱 저감 장치를 구비하는 선박을 제공한다.

본 발명에 따르면 화물창 내 액체화물의 자유수면 효과를 표면유동저감막, 지지대 및 가이드레일의 상호작용을 통해 능동적으로 억제할 수 있으며, BOG에 의한 압력 증가나 가압을 통해 보다 적극적으로 자유수면 효과를 억제할 수 있다. 자유수면 효과를 억제함으로써 화물창 내에서 유동하는 액체화물의 운동해석이 용이해져 Parametric Rolling과 같이 선박의 전복을 초래할 수 있는 위험 거동에 대한 해석 및 방지도 용이해지게 된다.

도 1은 슬로싱 저감 장치의 전체 구성을 보여준다.
도 2는 표면유동저감막의 작용 예를 보여준다.
도 3은 표면유동저감막이 부력재를 포함하는 경우의 예를 보여준다.
도 4는 단위막이 연결되어 표면유동저감막을 구성하는 경우의 예를 보여준다.
도 5는 표면유동저감막이 단일막으로 이루어진 경우와 단위막으로 이루어진 경우의 작용 예를 비교한 것이다.
도 6은 제2고정장치의 탈착부가 이탈방지돌기와 축으로 결합된 경우의 예를 보여준다.
도 7은 제2고정장치의 탈착부가 이탈방지돌기와 전자석으로 결합된 경우의 예를 보여준다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 액체 화물창(40) 내부에 설치되어 액체화물(50)의 자유수면 효과를 능동적으로 억제할 수 있는 슬로싱 저감 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는바, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 표면유동저감막(10), 지지대(20) 및 가이드레일(30)을 포함하여 이루어진다(도 1). 이하, 각 구성요소별 기능 및 작용에 대하여 상세하게 설명한다.

표면유동저감막(10)은 화물창(40) 내 액체화물(50)의 표면을 덮는다(도 2). 여기서, 액체화물(50)이라 함은 원유, 액화천연가스(LNG), 액화이산화탄소, 액화석유가스(LPG) 등과 같이 액체상태로 운반되는 모든 종류의 화물을 의미한다. 그리고 화물창(40)이라 함은 액체화물(50)을 저장하는 모든 종류의 탱크를 의미하는 것으로, 액체화물(50)을 생산, 저장 및 운반하는 선박 및 해양구조물(이하, 선박이라고 통칭함)에 설치된다.

표면유동저감막(10)의 기능은 액체화물(50)의 자유수면 효과를 억제하여 슬로싱 현상의 발생이 최소화 되도록 하는 것이다(도 2). 표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 표면에서 마치 덮개처럼 작용하여 액체화물(50)의 표면이 최대한 자유수면의 상태에서 멀어지도록 한다. 이에 따라 선박이 6자유도 운동을 하거나 화물창(40)이 외력을 받는 경우에도 액체화물(50)의 표면은 표면유동저감막(10)의 저항을 받아 원활한 유동을 할 수 없게 된다.

표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 표면을 덮는다는 것은 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 표면에서 부유하는 경우만을 의미하는 것은 아니며, 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 표면에 근접하여 일정 수심 아래에 잠긴 상태에 있는 경우도 포함하는 것이다. 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 표면에서 부유하는 경우이든 일정 수심 아래에 잠긴 경우이든 표면유동저감막(10)은 액체화물(50) 표면의 유동을 차단하고 방해하는 요인으로 작용한다.

표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 표면을 덮은 상태에서 액체화물(50)의 유동에 따라 함께 움직인다. 따라서 표면유동저감막(10)은 평상시에는 정지해 있거나 아주 느린 속도로 움직이지만 선박이 6자유도 운동을 하거나 화물창(40)이 외력을 받아 액체화물(50)이 요동을 칠 경우에는 빠른 속도로 움직이게 된다.

한편, 표면유동저감막(10)은 부유 가능한 방수 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우 표면유동저감막(10)은 자체 부력에 따라 액체화물(50)의 표면에서 부유할 수 있으며, 방수 재질은 액체화물(50)의 과도한 거동에 의한 표면유동저감막(10) 내부 구조의 손상을 방지한다.

만약, 표면유동저감막(10)이 중량이 많이 나가거나 자체 부력이 부족하여 액체화물(50)의 표면에서 부유하기가 힘들어지는 경우에는 도 3에서 보는 것과 같이 부력재(11)를 추가로 설치하여 부족한 부력을 보충할 수 있다.

한편, 표면유동저감막(10)은 화물창(40)의 가장 넓은 면적과 실질적으로 동일한 표면적을 갖는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 표면을 덮어 자유수면 효과를 억제하는 기능을 갖는바, 이러한 표면유동저감막(10)의 기능이 제대로 구현되기 위해서는 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 표면을 빠짐없이 덮는 상태가 될 필요가 있기 때문이다.

여기서, ‘실질적으로 동일하다’ 함은 표면유동저감막(10)의 표면적이 화물창(40)의 가장 넓은 면적과 완전히 동일한 경우뿐만 아니라 허용할 수 있는 약간의 오차를 갖는 경우를 포함하는 의미이다. 그렇다면 허용할 수 없는 오차란 무엇인가. 허용할 수 없는 오차란 표면유동저감막(10)의 기능이 제대로 구현될 수 없을 정도로 표면유동저감막(10)의 표면적이 화물창(40)의 가장 넓은 면적에 비해 과도하게 작은 경우를 의미한다. 이 경우에는 표면유동저감막(10)으로 덮여지지 않은 부분을 통하여 여전히 슬로싱 현상이 발생하게 되므로 표면유동저감막(10)을 설치한 의미가 상당 부분 퇴색된다.

그리고 상기의 경우, 표면유동저감막(10)은 화물창(40)의 형상과 일치하는 형상을 가지는바, 대부분의 경우 표면유동저감막(10)은 정다각형 또는 원형의 형상으로 이루어질 수 있다. 참고로, 도 1 및 도 3의 실시 예에서는 표면유동저감막(10)이 정사각형의 형상인 경우가 나타나 있다.

한편, 표면유동저감막(10)은 질기고 외력에 의해 변형 가능한 연성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 유동에 따라 함께 움직이며 이 과정에서 화물창(40)의 벽면에 충돌하기도 하는데, 이 경우 질기고 외력에 의해 변형 가능한 연성 재질은 충돌에 의해 표면유동저감막(10) 또는 화물창(40)이 손상 또는 파손되는 것을 막아준다.

한편, 표면유동저감막(10)은 전체가 하나로 된 단일막으로 이루어지는 것도 가능하지만, 도 4에서 보는 것과 같이 다수의 작은 단위막(12)이 서로 연결되어 하나의 커다란 표면유동저감막(10)을 이루는 것이 더욱 바람직하다. 이는 거대 구조물인 화물창(40)의 내부 공간에 대응할 만큼의 큰 표면적을 갖는 표면유동저감막(10)을 한 번에 제조하는 것 자체가 작업공정상 부담이 될 수 있기 때문이기도 하지만 더 나아가 이처럼 작은 크기의 단위막(12)을 서로 연결하는 과정을 통하여 상황에 걸맞은 크기나 형상을 갖는 표면유동저감막(10)을 자유롭게 얻어낼 수 있기 때문이기도 하다.

이 경우, 상기 단위막(12)은 외력이 작용하면 연결부가 꺾일 수 있도록 일정 간격만큼 이격한 상태로 연결되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 단위막(12)은 도 4에서 보는 것과 같이 끈 형태의 연결수단에 의하여 상호 연결될 수 있다. 이렇게 하면 액체화물(50)의 유동이 발생하는 경우 하나하나의 단위막(12)이 제각기 액체화물(50) 표면의 경사(또는 굴곡)에 맞도록 꺾여(기울어져) 전체적으로 볼 때 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 표면을 덮는 면적이 최대한으로 증가하게 된다. 물론 이 경우 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 자유수면 효과를 억제하는 기능 역시 최대한으로 증가한다. 이와 관련하여, 도 5는 표면유동저감막(10)이 단일막으로 이루어진 경우(a)와 단위막(12)으로 이루어진 경우(b)의 작용 예를 비교하여 보여주는데, (a)보다 (b)의 경우 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 표면을 덮고 밀착하는 정도가 더욱 증가함을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 표면을 덮어 액체화물(50)의 표면이 표면유동저감막(10)의 저항을 받아 원활한 유동을 할 수 없게 만든다. 그리고 표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 표면을 덮은 상태에서 액체화물(50)의 유동에 따라 함께 움직인다. 물론, 표면유동저감막(10)의 존재만으로도 액체화물(50)은 원활한 유동을 할 수 없게 되지만, 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 유동에 따라 자유롭게 부유하고 움직이기만 한다면 액체화물(50)의 표면은 표면유동저감막(10)의 자중에 의한 저항 이상의 것은 받지 않게 된다. 만약 표면유동저감막(10)이 자유롭게 부유하고 움직이는 것이 아니라 그 움직임에 어느 정도의 구속을 받는다면 표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 자유수면 효과를 억제하는 더욱 강한 저항(방해 요인)으로 작용하게 될 것이다.

표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 유동에 따라 자유롭게 부유하고 움직이는 경우 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 자유수면 효과를 억제하는 것을 ‘수동적 억제 기능’이라 한다면, 표면유동저감막(10)이 자유롭게 부유하고 움직이는 것이 아니라 그 움직임에 어느 정도의 구속을 받는 경우 표면유동저감막(10)이 액체화물(50)의 자유수면 효과를 억제하는 것은 ‘능동적 억제 기능’이라 할 수 있는바, 본 발명은 표면유동저감막(10)의 이러한 능동적 억제 기능을 구현함을 궁극적인 목표로 한다. 이에, 본 발명은 상기 목표를 달성하기 위한 수단으로써 지지대(20) 및 가이드레일(30)을 제안한다.

지지대(20)는 도 1에서 보는 것과 같이 표면유동저감막(10)의 가장자리를 둘러싸며 이 상태로 표면유동저감막(10)과 결합한다. 이 경우, 지지대(20)는 제1고정장치(21)에 의해 표면유동저감막(10)과 결합하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1고정장치(21)는 표면유동저감막(10) 가장자리의 끈을 조여 표면유동저감막(10)을 지지대(20)에 결합시키지만, 이는 하나의 예에 불과한 것으로, 표면유동저감막(10)과 지지대(20) 간의 결합 방식, 즉 제1고정장치(21)의 작동 방식은 상황에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

제1고정장치(21)는 도 1에서 보는 것과 같이 지지대(20)의 둘레를 따라 일정 간격만큼 이격하여 설치된다. 이 경우, 제1고정장치(21)는 전자석으로 설치되므로 필요에 따라 탈착이 가능하다. 제1고정장치(21)는 표면유동저감막(10)의 가장자리를 지지대(20) 쪽으로 당겨 표면유동저감막(10)이 항상 펼쳐진 상태를 유지하도록 한다. 쉽게 말하면, 표면유동저감막(10)은 지지대(20)라는 틀에 고정되어 항상 펼쳐진 상태로 존재하게 되는 것이다. 그리고 이처럼 표면유동저감막(10)이 항상 펼쳐진 상태를 유지하도록 하는 이유는, 만약 표면유동저감막(10)이 움직이는 과정에서 접혀지기라도 한다면 이로 인하여 액체화물(50)의 표면 중 표면유동저감막(10)으로 덮여지지 않는 부분이 발생하게 되며 이 부분을 통하여 여전히 슬로싱 현상이 발생하게 되므로, 이를 피하기 위함이다. 물론 제1고정장치(21)는 화물창(40)의 크기나 내부 상황 등에 따라 표면유동저감막(10)을 당기는 정도를 달리하여 표면유동저감막(10)이 펼쳐진 상태가 느슨하게 또는 팽팽하게 되도록 적절한 수준으로 조정할 수 있다. 물론, 상기와 같이 표면유동저감막(10)의 펼쳐진 상태가 조정됨에 따라 액체화물(50)의 자유수면 효과가 억제되는 정도도 달라질 수 있다.

한편, 지지대(20)는 도 1에서 보는 것과 같이 가이드레일(30)과도 결합한다. 이 경우, 지지대(20)는 제2고정장치(22)에 의해 가이드레일(30)과 결합하며(도 6, 도 7), 표면유동저감막(10)의 움직임이 있는 경우 가이드레일(30)을 따라 상하로 이동하게 된다(도 1의 A).

가이드레일(30)은 화물창(40) 내부에 상하 방향으로 길게 설치되는 구조물로, 몸체의 길이 방향으로 형성된 유도홈(30a)을 구비하며(도 6, 도 7), 지지대(20)의 상하 이동 시 지지대(20)가 유도홈(30a)을 따라 움직이도록 가이드 한다. 한편, 영하 162도 이상 냉각되기도 하는 액체 화물창(40)의 특성을 고려하여 화물창(40) 내부의 가공성 및 손상 최소화를 위해 가이드레일(30)은 화물창(40) 내부에 전자석으로 설치되는 것을 고려해 볼 수 있다.

제2고정장치(22)는 도 6 및 도 7에서 보는 것과 같이 탈착부(22b)와 이탈방지돌기(22a)를 포함하여 이루어진다. 탈착부(22b)는 지지대(20)에 장착된 것으로, 이탈방지돌기(22a)와는 탈착식으로 결합한다. 이와 관련하여, 탈착부(22b)는 이탈방지돌기(22a)와 축으로 결합(도 6)하거나 전자석으로 결합(도 7)하는 것이 모두 가능하다. 전자석으로 결합하는 경우에는 탈착부(22b) 자체가 전자석이 될 수도 있다. 축으로 결합하는 경우 축을 풀면 탈착부(22b)와 이탈방지돌기(22a)를 분리할 수 있으며, 전자석으로 결합하는 경우 전기를 차단하면 탈착부(22b)와 이탈방지돌기(22a)를 분리할 수 있다. 이탈방지돌기(22a)는 가이드레일(30)의 유도홈(30a)에 삽입되어 지지대(20)의 상하 이동 시 유도홈(30a)에서 이탈하지 않고 유도홈(30a)을 따라 이동한다. 그리고 이러한 이탈방지돌기(22a)의 작용에 따라 지지대(20)는 가이드레일(30)에서 이탈하지 않고 움직이게 된다.

한편, 이탈방지돌기(22a)가 유도홈(30a)을 따라 이동하는 과정에서 마찰력이 발생하게 되며 이러한 마찰력은 가이드레일(30) 상에서 상하 이동하는 지지대(20)의 움직임에 영향을 미친다. 즉, 마찰력은 마치 차량의 브레이크와도 같이 지지대(20)의 이동 방향과 반대 방향으로의 제동력을 가하는 작용을 하게 되는 것이다. 따라서 외력에 의해 액체화물(50)이 요동을 칠 때, 만약 액체화물(50)의 표면이 급격히 상승하는 경우라면 표면유동저감막(10)은 액체화물(50) 표면의 가속도보다 느린 가속도로 상승하면서 상대적으로 액체화물(50)의 표면을 내리 누르는 작용을 하게 되며, 반대로 액체화물(50)의 표면이 급격히 하강하는 경우라면 표면유동저감막(10)은 액체화물(50) 표면의 가속도보다 느린 가속도로 하강하면서 상대적으로 액체화물(50)의 표면을 떠받치는 작용을 하게 된다. 이처럼, 표면유동저감막(10)은 지지대(20)와 가이드레일(30)의 작용에 따라 그것이 단독으로 존재하는 경우에 비하여 자유롭게 부유하거나 움직이지 못하고 그 움직임에 어느 정도의 구속을 받게 되며, 이에 따라 액체화물(50)의 자유수면 효과를 억제하는 더욱 강한 저항(방해 요인)으로 작용하게 된다.

한편, LNG와 같은 액체화물(50)의 운송 중 발생하는 BOG에 의해 화물창(40)의 내부 압력이 높아지면, 표면유동저감막(10)은 증가한 내부 압력에 의해 액체화물(50)의 표면을 더욱 강하게 눌러주는 역할을 하게 되어 자유수면 효과가 추가적으로 억제되는 결과를 얻을 수 있다. 만약 BOG가 발생하지 않는 액체화물(50)의 경우라면 화물창(40) 내부의 인위적 가압을 통해 상기와 같은 결과를 얻을 수 있을 것이다. 이에, 본 발명은 화물창(40) 내부를 가압하기 위한 별도의 가압장치(미도시)를 구비한다. 이 경우, 가압장치의 작동 방식이나 설치 등은 선박이나 화물창(40), 액체화물(50) 등의 특성에 따라 다양하게 구현할 수 있는 사항으로, 예를 들면 고압기체를 분사하여 화물창(40)의 내부 압력을 높이는 것이 가능하다(이를 통해 상술한 바와 같이 LNG와 같은 액체화물(50)의 운송 중 발생하는 BOG에 의해 화물창(40)의 내부 압력이 높아지는 것과 동일한 상태를 구현할 수 있음).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 화물창(40) 내 액체화물(50)의 자유수면 효과를 표면유동저감막(10), 지지대(20) 및 가이드레일(30)의 상호작용을 통해 능동적으로 억제할 수 있으며, BOG에 의한 압력 증가나 가압을 통해 보다 적극적으로 자유수면 효과를 억제할 수 있다. 자유수면 효과를 억제함으로써 화물창(40) 내에서 유동하는 액체화물(50)의 운동해석이 용이해져 Parametric Rolling과 같이 선박의 전복을 초래할 수 있는 위험 거동에 대한 해석 및 방지도 용이해지게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 표면유동저감막 11 : 부력재
12 : 단위막 20 : 지지대
21 : 제1고정장치 22 : 제2고정장치
22a : 이탈방지돌기 22b : 탈착부
30 : 가이드레일 30a : 유도홈
40 : 화물창 50 : 액체화물

Claims

액체 화물창(40) 내부에 설치되는 슬로싱 저감 장치로서,
액체화물(50)의 표면을 덮어 자유수면 효과를 억제하는 표면유동저감막(10); 제1고정장치(21)에 의해 상기 표면유동저감막(10)과 결합하고 제2고정장치(22)에 의해 가이드레일(30)과 결합하며 상기 표면유동저감막(10)의 움직임이 있는 경우 상기 가이드레일(30)을 따라 상하로 이동하는 지지대(20) 및; 길이 방향으로 형성된 유도홈(30a)을 구비하며 상기 지지대(20)의 상하 이동을 가이드 하는 가이드레일(30);을 포함하며,
상기 표면유동저감막(10)은 다수의 단위막(12)이 서로 연결된 형태이고,
상기 단위막(12)은 외력이 작용하면 연결부가 꺾일 수 있도록 일정 간격만큼 이격한 상태로 연결되되,
고압기체를 분사하여 상기 화물창(40)의 내부 압력을 높여 상기 표면유동저감막(10)이 증가한 내부 압력에 의해 상기 액체화물(50)의 표면을 누르도록 유도하는 가압장치;를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면유동저감막(10)은 액체화물(50)의 표면에서 부유하거나 일정 수심 아래에 잠긴 상태에서 액체화물(50)의 유동에 따라 움직이는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면유동저감막(10)은 부유 가능한 방수 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면유동저감막(10)은 부력재(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면유동저감막(10)은 화물창(40)의 가장 넓은 면적과 실질적으로 동일한 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면유동저감막(10)은 외력에 의해 변형 가능한 연성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면유동저감막(10)은 정다각형 또는 원형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면유동저감막(10)은 하나의 단일막 형태인 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 제1고정장치(21)는 전자석으로 설치되는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1고정장치(21)는 상기 지지대(20)의 둘레를 따라 일정 간격만큼 이격하여 설치되며 상기 표면유동저감막(10)의 가장자리를 당겨 상기 표면유동저감막(10)의 펼쳐진 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 제1고정장치(21)는 상기 표면유동저감막(10)을 당기는 정도를 달리하여 상기 표면유동저감막(10)의 펼쳐진 상태가 느슨하게 또는 팽팽하게 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2고정장치(22)는,
상기 지지대(20)에 장착되며 이탈방지돌기(22a)와 탈착식으로 결합하는 탈착부(22b) 및;
상기 유도홈(30a)에 삽입되어 상기 지지대(20)의 상하 이동 시 상기 유도홈(30a)에서 이탈하지 않고 상기 유도홈(30a)을 따라 이동하는 이탈방지돌기(22a);
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 탈착부(22b)는 상기 이탈방지돌기(22a)와 축으로 결합하는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 탈착부(22b)는 상기 이탈방지돌기(22a)와 전자석으로 결합하는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드레일(30)은 화물창(40) 내부에 전자석으로 설치되는 것을 특징으로 하는, 슬로싱 저감 장치.
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