KR102596193B1 - 선박 상의 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 시스템 - Google Patents

선박 상의 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 시스템 Download PDF

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KR102596193B1
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Abstract

본 발명은 선박 상에 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은: 탱크(2)의 외부로부터 내부로의 벽의 두께 방향으로 1차 단열 장벽(11) 및 극저온 유체와 접촉하도록 의도된 1차 밀봉 멤브레인(10)을 포함하는 천장 벽을 갖는 밀봉된 단열 탱크(2); 탱크(2)의 천장 벽을 관통하는 밀봉 파이프(14)로서, 제 1 단부가 탱크(2)의 천장 벽 내부에 위치되고 제 2 단부가 천장 벽의 두께 방향으로 탱크(2)의 천장 벽 외부에 위치되는 저부(15), 및 저부(15)의 제 2 단부에 부착된 상부(16)를 갖는 상기 파이프(14)를 포함하며; 저부(15)는 낮은 열팽창 계수를 갖는 합금으로 구성되고, 1차 밀봉 멤브레인(10)은 파이프(14) 둘레에서 파이프(14)의 저부(15)에 밀봉식으로 부착된다.

Description

선박 상의 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 시스템
본 발명은 하나 이상의 밀봉된 단열 멤브레인 탱크를 포함하는, 선박 상에 극저온 유체를 저장하고 운송하기 위한 설비 분야에 관한 것이다.
탱크 또는 탱크들은 극저온 유체를 운송하거나 선박을 추진하기 위한 연료로서 사용되는 극저온 유체를 수용하도록 의도될 수 있다.
액화 천연 기체 수송선은 화물을 저장하기 위한 복수의 탱크를 구비한다. 액화 천연 기체는 대략 -162℃의 대기압에서 이들 탱크에 저장되며 따라서 탱크의 벽을 통해 가해지는 열 유속이 액화 천연 기체의 증발을 발생시키도록 2상 액체-기체 평형 상태에 있다.
탱크 내부에 과압이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 각각의 탱크는 액화 천연 기체의 증발에 의해 생성되는 증기를 위한 밀봉된 배기 라인과 연관된다. 이러한 밀봉된 증기 배출 라인은 특히 예를 들어 출원 번호 WO2013093261에 기술되었다. 이 라인은 탱크의 벽을 통과하여 탱크 내부 공간의 상단 부분으로 나오며, 따라서 탱크 내부 공간과 탱크 외부에 배치된 증기 수집기 사이의 증기 통로를 정의한다. 이렇게 수집된 증기는 유체를 탱크로, 에너지 생산 공장으로, 또는 선박의 갑판 상에 제공된 배기 라이저(exhaust riser)로 재도입하도록 재액화 설비로 전달될 수 있다.
일부 접지 조건에서, 탱크의 충전 수준이 최대이고 선박이 상당한 리스트(list) 경사 및/또는 트림(trim) 경사를 가진 위치에 접지되면, 증기 배출 라인이 액체 상태에서 나오며 따라서 탱크에 저장된 증기 상태와 더이상 접촉하지 않을 위험이 있다. 이러한 환경에서, 증기 상태의 분리된 기체 포켓이 탱크 내부에 형성될 수 있다. 이러한 기체 포켓은 과압을 생성할 수 있으며 이는 탱크를 손상시킬 수 있고/있거나 전술된 증기 배출 라인을 통해 탱크 밖으로 액체 상태의 방출을 발생시킬 수 있다.
그러나 종래 기술의 밀봉된 기체 배출 라인은 큰 치수를 가지고 상당히 복잡하며 상당한 온도 변화에 적합하지 않다.
본 발명의 기반이 되는 한 가지 아이디어는 주변 온도와 극저온 유체 저장 온도 사이의 온도 변화를 견디며 비교적 단순한 멤브레인 탱크의 벽을 통해 관통하는 밀봉 라인을 갖는 솔루션을 제안하는 것이다.
본 발명의 기반이 되는 다른 아이디어는 해상 운송 중 선박의 변형, 특히 선체 대들보의 굽힘을 견디는 솔루션을 제안하는 것이다.
본 발명의 기반이 되는 다른 아이디어는 이미 존재하는 저장 탱크 구조에 쉽게 적응하는 솔루션을 제안하는 것이다.
본 발명의 기반이 되는 다른 아이디어는 선박 상에서 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 설치를 제안하는 것으로, 이는 이러한 증기 상태인 기체의 격리된 기체 포켓이 탱크로부터 진공 처리될 수 없이 탱크 내에 형성하는 위험을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 선박 상에 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 설비를 제공하고, 이 설비는:
- 2상 액체-증기 평형 상태에서 극저온 유체를 저장하기 위한 밀봉된 단열 탱크로서, 탱크는 탱크의 외부로부터 내부로의 벽의 두께 방향으로 1차 단열 장벽 및 극저온 유체와 접촉하도록 의도된 1차 밀봉 멤브레인을 포함하는 천장 벽을 갖는, 밀봉된 단열 탱크;
- 탱크의 내부로부터 외부로 극저온 유체의 액체 상을 배출하기 위한 통로를 정의하도록 탱크의 천장 벽을 관통하는 밀봉 라인으로서, 이 라인은 제 1 단부가 탱크의 천장 벽 내부에 위치되고 제 2 단부가 천장 벽의 두께 방향으로 탱크의 천장 벽 외부에 위치되는 바닥 부분, 및 바닥 부분의 제 2 단부에 고정된 상단 부분을 포함하는, 밀봉 라인을 포함하고;
바닥 부분은 낮은 열팽창 계수를 갖는 합금으로 구성되며,
1차 밀봉 멤브레인은 라인 둘레에서 라인의 바닥 부분에 단단히 고정된다.
이러한 특징으로 인해서, 벽을 통과하는 밀봉된 라인은 배출 통로를 정의함으로써 증기 상태인 이러한 분리된 기체 포켓이 탱크 내에 형성하는 위험을 감소시킬 수 있다. 또한, 극저온 유체와 접촉하는 라인의 바닥 부분은 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 제조되고, 이는 라인이 변형되는 것을 방지함으로써 라인이 주변 온도와 극저온 유체 저장 온도 사이의 온도 변화를 견디도록 보장할 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 이러한 설비는 아래의 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 라인은 천장 벽의 단부에서 천장 벽을 통과한다.
일 실시예에 따르면, 라인은 제 1 라인이고 저장 설비는 제 1 라인과 유사한 제 2 라인을 포함하며, 제 2 라인은 제 1 라인이 통과하는 단부와 반대되는 단부에서 천장 벽을 통과한다.
일 실시예에 따르면, 저장 설비는 천장 벽의 중심에 위치된 기체 돔을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 라인의 바닥 부분의 제 1 단부는 액화 기체의 증기 상태를 수집하기 위한 탱크 내에 나타나는 수집 단부이다. 탱크 내의 증기 상태를 수집하기 위한 이러한 라인에는 비교적 작은 지름, 예를 들어 100mm보다 작은 지름이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 밀봉된 라인의 상단 부분의 제 2 단부는 탱크의 기체 돔 및/또는 주요 기체 수집기 및/또는 탱크의 압력 해제 밸브에 연결된다.
일 실시예에 따르면, 라인의 바닥 부분과 1차 밀봉 멤브레인은 1.2 내지 2.0 × 10-6 Κ-1의 열팽창 계수를 갖는 철-니켈 합금, 또는 전형적으로 약 7·10-6 Κ-1의 팽창 계수를 갖는 높은 망간 함유량을 갖는 철 합금으로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 바닥 부분은 36 중량%의 Ni을 가진 철-니켈 합금으로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 상단 부분은 스테인레스 스틸로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 상단 부분은 바닥 부분보다 더 큰 두께를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 바닥 부분이 플랜지 링을 통해서 1차 밀봉 멤브레인에 단단히 용접된다.
따라서, 라인의 바닥 부분과 1차 밀봉 멤브레인 사이의 단단한 링크가 플랜지 링에 의해서 보장된다.
일 실시예에 따르면, 탱크의 천장 벽은 1차 단열 장벽 외부 벽의 두께 방향으로 2차 단열 장벽 및 2차 밀봉 멤브레인을 또한 포함한다.
이러한 특징으로 인해서, 저장 탱크의 단열 및 기밀성은 이를 가능하게 하는 2개 층의 1차 및 2차 밀봉 멤브레인, 2개 층의 1차 및 2차 단열 장벽에 의해서 보장된다.
일 실시예에 따르면, 1차 및 2차 멤브레인은 1.2 내지 2.0 × 10-6 Κ-1의 열팽창 계수를 갖는 철-니켈 합금, 또는 전형적으로 약 7·10-6 Κ-1의 팽창 계수를 갖는 높은 망간 함유량을 갖는 철 합금으로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 1차 단열 장벽 및 2차 단열 장벽은 각각 복수의 단열 케이슨(caisson)으로 구성되고, 라인은 1차 및 2차 단열 장벽 각각의 복수의 케이슨 중 하나의 케이슨(18)을 바로 통과한다.
일 실시예에 따르면, 라인은 케이슨의 중심 구역 내의 케이슨을 통과한다.
일 실시예에 따르면, 복수의 케이슨 중 하나의 케이슨은 격자 네트워크를 형성하는 합판 시트로 구성되고, 케이슨은 팽창된 펄라이트 또는 유리 울 또는 다른 절연 재료로 격자 네트워크 내부가 충전된다.
일 실시예에 따르면, 1차 밀봉 멤브레인 및/또는 2차 밀봉 멤브레인은 스트레이크의 종방향으로 에지에서 에지로 용접된 상승 에지를 갖는 복수의 긴 스트레이크를 포함하고, 각각의 스트레이크는 2개의 종방향 상승 에지 사이에 평평한 구역을 포함하며, 라인은 긴 스트레이크의 평평한 구역을 통해서 1차 밀봉 부재 및/또는 2차 밀봉 멤브레인을 통과한다.
일 실시예에 따르면, 라인이 통과하는 1차 밀봉 멤브레인 및/또는 2차 밀봉 멤브레인의 스트레이크는 보강 부분을 포함하고, 보강 부분은 스트레이크의 나머지보다 큰 두께를 가지고 2개의 종방향 상승 에지 사이에 평평한 구역을 포함하며, 이 라인은 보강 부분의 평평한 구역을 통과한다.
따라서, 보강 부분은 각각 1차 또는 2차 밀봉 멤브레인과 밀봉 라인 또는 시스 사이의 결합을 견고하게 하고 보강할 수 있다.
예를 들어, 스트레이크가 1mm 미만, 예를 들어 0.7mm의 두께를 갖는 경우, 보강 부분은 1mm과 같거나 더 큰 두께, 예를 들어 1.5mm의 두께를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 밀봉된 라인은 보강 부분의 평평한 구역을 통해 1차 밀봉 멤브레인 및/또는 2차 밀봉 멤브레인의 보강 부분을 통과한다.
이러한 특징으로 인해서, 라인은 라인과 스트레이크 사이의 단단한 링크를 사용하기에 더 간단한 구역 내의 보강 부분을 통과한다. 또한, 이는 밀봉된 라인으로 스트레이크의 상승 에지를 방해하는 것을 방지한다.
일 실시예에 따르면, 설비는 반경 방향으로 갭을 가지고 라인을 둘러싸고 라인의 상단 부분에 고정된 시스(sheath)를 포함하고, 시스는 상단 부분으로부터 적어도 2차 밀봉 멤브레인까지 연장하며, 2차 밀봉 멤브레인은 시스의 모든 둘레에서 시스에 단단히 고정된다.
따라서, 2차 밀봉 멤브레인의 고정은 라인 둘레의 시스 상에서 수행되고, 시스는 상단 부분에 고정되며 이는 라인의 전체 바닥 부분을 따라서 이중 벽을 갖는 것을 가능하게 하며 그에 따라 라인이 파손된 경우 저장 탱크 밖으로 극저온 유체가 흘러나가는 것을 방지한다. 시스는 따라서 2차 밀봉 멤브레인의 연속으로서의 역할을 한다. 또한, 라인의 상단 부분 상에 시스를 고정하는 것은 유지보수 동작을 단순화하는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, 시스와 라인 사이의 반경 간격은 라인에 비해 더 큰 유연성으로 인해 시스의 더욱 큰 변형을 고려하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 시스는 상단 부분으로부터 적어도 2차 밀봉 멤브레인 그리고 이를 넘어서까지 연장한다.
일 실시예에 따르면, 2차 밀봉 멤브레인은 시스의 전체 둘레에서 시스에 단단히 용접된다.
일 실시예에 따르면, 절연 재료의 충전은 시스와 밀봉된 라인 사이에서 구성된다.
일 실시예에 따르면, 시스는 플랜지 링을 통해서 2차 밀봉 멤브레인에 용접된다.
따라서, 플랜지 링에 의해서 라인의 바닥 부분과 2차 밀봉 멤브레인 사이의 단단한 링크가 보장된다.
일 실시예에 따르면, 플랜지 링은 스트레이크보다 큰 두께를 갖는다. 예를 들어, 스트레이크가 1mm보다 작은 두께인 경우, 예를 들어 0.7mm의 경우에, 플랜지 링은 1과 2mm 사이의 두께, 바람직하게는 1.5mm의 두께를 갖는다.
따라서, 플랜지 링은 각각 1차 또는 2차 밀봉 멤브레인과 라인 또는 시스 사이의 접합을 견고하게 하고 보강할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 플랜지 링은 바람직하게는 환형 및 평평한 형태의 베이스 및 베이스로부터 돌출하는 플랜지로 구성된다. 베이스는 스트레이크보다 큰 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 2mm의 두께, 바람직하게는 1.5mm의 두께를 가질 수 있다. 플랜지는 스트레이크보다 큰 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 2mm의 두께, 바람직하게는 1.5mm의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시스는 1.2 내지 2.0×10-6 K-1의 열팽창 계수를 갖는 36 중량%의 Ni를 가진 철-니켈 합금으로, 또는 전형적으로 약 7·10-6 K-1의 팽창 계수를 갖는 높은 망간 함유량을 가진 철 합금으로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따른 설비를 포함하는 선박을 제공하고, 천장 벽은 선박의 중간 갑판의 바닥 표면에 부착된다.
일 실시예에 따르면, 라인은 바닥 부분으로부터 떨어진 상단 부분의 단부 상에 벨로우즈 보상기(bellows compensator)를 포함하고, 이 보상기는 선박의 상단 갑판의 상단 표면에 대한 라인의 고정을 보장하도록 구성되고, 이 보상기는 라인의 열 수축을 허용하도록 구성된 주름(corrugation)을 갖는다.
이러한 특징으로 인해서, 벨로우즈 보상기는 라인, 특히 상단 부분이 자신의 고정에서 라인 또는 링크의 파손 없이 열적으로 수축/팽창할 수 있게 하는 링크 플레이를 갖도록 한다.
일 실시예에 따르면, 벨로우즈 보상기는 스테인레스 스틸로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 라인은 라인의 상단 부분의 일부를 둘러싸고 선박의 중간 갑판과 선박의 상단 갑판 사이에 위치되는 절연 슬리브를 포함한다.
따라서, 절연 슬리브는 극저온 유체의 낮은 온도가 이러한 지점에 위치된 장비를 손상시키는 위험을 가지고 갑판간 공간 내로 전파되지 않도록 상단 부분의 일부를 단열시키는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 중간 갑판 및 상단 갑판은 오리피스를 포함하고, 오리피스는 라인의 상단 부분의 외부 지름보다 큰 지름을 가지고, 라인은 각각 중간 갑판 오리피스 및 상단 갑판 오리피스를 통해서 중간 및 상단 갑판를 통과한다.
이러한 특징으로 인해서, 라인과 상단 갑판의 오리피스와 중간 갑판의 오리피스 사이에 간격이 존재하며, 이는 라인과 2개의 갑판 사이의 장착 플레이를 획득하게 한다. 장착 플레이는 특히 장착을 단순화하며 라인의 손상 없이 갑판의 변형을 수용한다.
일 실시예에 따르면, 중간 갑판은 중간 갑판의 상단 표면 상에 코밍을 포함하고, 코밍은 중간 갑판 오리피스를 둘러싸고 라인이 통과하며, 이 라인은 코밍에 고정된다.
따라서, 코밍은 중간 갑판에 대한 라인의 고정을 오프셋하는 것을 가능하게 하며 이는 고정의 유연성을 제공한다. 이러한 고정의 오프셋은 라인에 대한 손상을 방지함으로써 라인이 중간 갑판의 변형을 더욱 잘 지지하게 한다.
일 실시예에 따르면, 라인은 코밍의 전체 둘레에 단단히 용접된다.
일 실시예에 따르면, 코밍은 상단 부분 및 상단 부분을 중간 갑판에 연결하는 측면 부분을 포함하고, 라인의 고정은 코밍의 상단 부분에서 수행된다.
일 실시예에 따르면, 코밍은 금속, 특히 스테인레스 스틸로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 선박의 선적 또는 하역 방법을 제공하고, 여기서 극저온 유체가 절연 파이프라인을 통해 부유식 또는 육상 저장 설비로부터 선박의 탱크로, 또는 선박의 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 설비로 운반된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 극저온 유체를 위한 이송 시스템을 제공하고, 이 시스템은 본 발명에 따른 선박, 선박의 이중 선체 내에 설치된 탱크를 부유식 또는 육상 저장 설비에 연결하도록 구성된 절연 파이프라인 및 절연 파이프라인을 통해서 부유식 또는 육상 저장 설비로부터 선박의 탱크로, 또는 선박의 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 설비로의 극저온 유체의 흐름을 구동하기 위한 펌프를 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 순수하게 예시적이고 비제한적인 방식으로 주어진 본 발명의 몇몇 구체저인 실시예의 아래의 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이며, 본 발명의 다른 목적, 세부사항, 특징 및 이점이 보다 명확하게 나타날 것이다.
- 도 1은 극저온 유체 저장 탱크를 포함하는 선박의 단면 개략도이다.
- 도 2는 선박 상에 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 설비의 부분적인 개략도이다.
- 도 3은 도 2의 저장 설비의 세부사항 Ⅲ의 확대도이다.
- 도 4는 도 2의 저장 설비의 세부사항 Ⅳ의 확대도이다.
- 도 5는 탱크 벽, 특히 2차 단열 장벽 및 2차 밀봉 멤브레인의 분해도이다.
- 도 6은 탱크 벽, 특히 1차 단열 장벽 및 1차 밀봉 멤브레인의 분해도이다.
- 도 7은 경사진 극저온 유체 저장 탱크의 개략적인 단면도이다.
- 도 8은 극저온 유체 저장 탱크 및 이러한 탱크를 선적/하역하기 위한 터미널을 포함하는 선박의 단면 개략도이다.
관례적으로, 용어 "상단", "바닥", "위" 및 "아래"는 탱크(2)로부터 선박(1)의 갑판(9)으로 향하는 방향으로 다른 요소에 대한 요소 또는 요소의 일부의 상대적인 위치를 정의하는 데 사용된다.
도 1은 극저온 유체, 특히 액화 천연 기체를 저장하고 운송하기 위한 설비가 장착된 선박(1)을 도시하며, 이것은 복수의 밀봉된 단열 탱크(2)를 포함한다. 각각의 탱크(2)는 선박(1)의 상단 갑판(9) 상에 제공된 배기 라이저(4)와 연관되며 증기 상태의 기체가 연관된 탱크(2) 내의 과압의 발생으로부터 빠져나가는 것을 가능하게 한다.
선박(1)의 선미 단부에는 디젤 연료 연소, 또는 탱크(2)로부터 나오는 오일-오프 기체의 연소에 의해서 동작할 수 있는 하이브리드 공급 증기 터빈을 통상적으로 포함하는 기계실(3)이 존재한다.
탱크(2)는 선박(1)의 종방향을 따라서 연장하는 종방향 치수를 갖는다. 각각의 탱크(2)는 "코퍼댐"(6)으로 알려진 밀봉된 분리 공간을 한정하는 한 쌍의 횡단 구획(5)에 의해서 각각의 종방향 단부에서 경계지어진다.
따라서 탱크(들)는 횡단 코퍼댐(6)에 의해 서로 분리된다. 따라서 탱크(2)는 한편으로는 선박(11)의 이중 선체(7)로 구성되고 다른 한 편으로는 탱크(2)와 접하는 각각의 코퍼댐(6)의 횡단 구획(5) 중 하나로 구성되는 지지 구조물 내에 각각 형성된다.
도 2는 탱크(2)의 내부로부터 외부로의 극저온 유체의 증기 상태에 대한 배기 통로를 정의할 수 있게 하는 라인(14)을 개략적으로 나타내고, 라인(14)은 탱크(2), 선박(1)의 중간 갑판(8) 및 선박(1)의 상단 갑판(9)을 연속으로 통과한다.
밀봉된 단열 탱크(2)는 중간 갑판(8)에 부착된 천장 벽을 가지며, 벽은 탱크(2)의 외부로부터 내부로의 벽의 두께 방향으로: 2차 단열 장벽(13), 2차 밀봉 멤브레인(12), 1차 단열 장벽(11) 및 1차 밀봉 멤브레인(10)을 포함한다.
라인(14)은 바닥 부분(15) 및 상단 부분(16)에 의해 형성된다. 바닥 부분(15)은 전형적으로 1.2·10-6과 2·10-6 K-1 사이에 있는 팽창 계수를 갖는 철과 니켈의 합금으로부터, 또는 전형적으로 약 7·10-6 K-1 정도의 팽창 계수, 즉 낮은 열팽창 계수를 갖는 높은 망간 함량을 가진 철 합금으로부터 형성된다. 바닥 부분(15)은 탱크(2) 내부에 위치한 제 1 단부 및 탱크(2) 외부에 위치된 제 2 단부를 갖는다.
상단 부분(16)은 스테인레스 스틸로 형성되고 라인(14)의 연속성을 생성하기 위해 제 1 단부에 의해서 바닥 부분(15)의 제 2 단부에 용접된다. 상단 부분(16)의 제 2 단부는 선박(1)의 파이프라인에 연결된다. 상단 부분(16)은 바닥 부분(15)보다 큰 벽 두께를 갖는다.
라인(14)의 바닥 부분(15)는 우선 1차 밀봉 멤브레인(10) 및 1차 단열 장벽(11)를 통과한다. 1차 밀봉 멤브레인(10)은 바닥 부분(15) 전체 둘레에서 단단히 용접되어 1차 밀봉 멤브레인(10)의 밀봉-기밀식 연속성을 보장한다.
시스(21)는 반경 방향으로 갭을 가지고 라인(14)을 둘러싸고 라인(14)의 상단 부분(16)에 고정된다. 시스는 상단 부분(16)으로부터 적어도 2차 밀봉 멤브레인(12)까지 연장한다. 2차 밀봉 멤브레인(12)은 시스(21) 전체 둘레에서 단단히 용접되어 2차 밀봉 멤브레인(12)의 밀봉-기밀식 연속성을 보장한다. 따라서 라인(14)은 시스(21)를 통해 2차 밀봉 멤브레인(12) 및 2차 단열 장벽(13)을 통과한다.
따라서 바닥 부분(15)은 시스(21) 내부의 상단 부분(16)에 용접되어, 시스(21)는 예를 들어 용접에서 바닥 부분(15)이 파손된 경우에 2차 멤브레인의 기밀성을 보장한다.
따라서 바닥 부분(15)은 1차 밀봉 멤브레인(10)의 일부로서 기능하는 반면, 시스(21)는 2차 밀봉 멤브레인(12)의 일부로서 기능한다. 따라서 라인(14)에서조차도 항상 2개의 멤브레인 층이 존재한다.
라인(14)은 중간 갑판 오리피스(27)에서 선박(1)의 중간 갑판(8)을 통과한다. 중간 갑판 오리피스(27)는 중간 갑판(8)이 시스(21) 및 라인(14)의 변형을 일으키지 않고 변형될 수 있도록 시스(21)의 외부 지름보다 큰 지름을 갖는다.
중간 갑판(8)은 자신의 상단 표면 상에 코밍(22)을 포함한다. 코밍(22)은 상단 부분(23) 및 상단 부분(23)을 중간 갑판(8)에 연결하는 측면 부분(24)을 포함한다. 라인(14)의 상단 부분(16)은 코밍(22)의 상단 부분(23) 전체 둘레에서 단단히 용접된다.
그 결과 라인(14)은 중간 갑판(8)와 상단 갑판(9) 사이, 소위 갑판간 공간에 위치된 공간을 통과하며, 여기서 라인은 절연 슬리브(26)로 코팅되어 라인(14)에 담긴 극저온 기체의 저온이 갑판간 공간 내의 고열 누출을 발생시키지 않는다.
라인(14)은 최종적으로 상단 갑판 오리피스(28)에서 선박(1)의 상단 갑판(9)를 통과한다. 상단 갑판 오리피스(28)는 상단 갑판(9)이 라인의 변형을 일으키지 않고 변형될 수 있게 하는 링크 플레이가 존재하도록 라인(14)의 외부 지름보다 큰 지름을 갖는다.
라인(14)은 바닥 부분(15)으로부터 떨어진 상단 부분(16)의 제 2 단부 상에 벨로우즈 보상기(25)를 포함한다. 이 보상기는 선박(1)의 상단 갑판(9)의 상단 표면에 대한 라인(14)의 고정을 보장한다. 벨로우즈 보상기(25)는 라인(14), 특히 바닥 부분(15)의 합금에 비해 높은 팽창 계수를 갖는 스테인리스 스틸로 제조된 상단 부분(16)의 열 수축을 허용하도록 구성된 주름을 갖는다.
도 3 및 도 4는 도 2의 세부사항 Ⅲ 및 Ⅳ의 확대된 모습을 나타낸다.
도 3은 1차 밀봉 멤브레인(10)을 라인(14)에 고정하는 것과 2차 밀봉 멤브레인(12)을 시스(21)에 고정하는 것을 구별할 수 있게 한다. 실제로, 1차 밀봉 멤브레인(10)을 라인(14)에 고정하는 것이 베이스 및 플랜지가 제공된 플랜지 링(17)을 사용하여 생성된다. 링(17)의 플랜지는 라인(14)에 용접되고 링(17)의 베이스는 1차 밀봉 멤브레인(10)에 용접되어 단단한 고정을 가능하게 한다.
마찬가지로, 2차 밀봉 멤브레인(12)을 시스(21)에 고정하는 것이 베이스 및 플랜지가 제공된 플랜지 링(17)을 사용하여 생성된다. 링(17)의 플랜지는 시스(21)에 용접되고 링(17)의 베이스는 2차 밀봉 멤브레인(12)에 용접되어 단단한 고정을 가능하게 한다.
플랜지 링(17)의 베이스는 특히 내부 지름 및 외부 지름을 포함하는 평평한 환형일 수 있다. 플랜지 링(17)의 플랜지는 플랜지 링(17)의 베이스의 내부 지름으로부터 돌출한다. 플랜지 링의 베이스 및 플랜지는 1차 및 2차 밀봉 멤브레인(10, 12)의 두께 0.7mm보다 더 두꺼운 1.5mm의 두께를 갖는다.
도 4는 라인(14)의 바닥 부분(15)과 상단 부분(16) 사이의 접합부와 상단 부분(16)에 대한 시스(21)의 고정을 구별할 수 있게 한다. 사실, 라인(14)의 바닥 부분(15)의 제 2 단부 및 상단 부분(16)의 제 1 단부의 용접 고정은 라인(14)의 두 부분(15, 16)과 동일한 두께로 수행된다. 이를 위해, 상단 부분(16)의 제 1 단부의 두께는 예를 들어 선형적으로 상단 부분(16)의 두께로부터 바닥 부분(15)의 두께까지 감소하여 이들 부분(15, 16)의 용접을 용이하게 하고 고정 강도를 향상시킨다.
시스(21)를 상단 부분(16)에 고정하는 것은 상단 부분(16)의 제 1 단부 바로 직후 상단 부분(16)의 모든 둘레를 모두 용접함으로써 수행되며, 그에 따라 시스(21)는 두께가 최대인 지점에서 상단 부분(16)에 고정되지만 또한 2차 밀봉 멤브레인(12)으로서 작용할 필요가 없는 시스(21)의 길이를 최소화하기 위해 상단 부분(16)의 제 1 단부에 근접한다.
도 5 및 도 6은 1차 밀봉 멤브레인(10) 및 2차 밀봉 멤브레인(12)과 1차 단열 장벽(11) 및 2차 단열 장벽(13)의 개략도를 나타낸다. 밀봉 멤브레인(10, 12) 및 단열 장벽(11, 13)은 WO2012072906 A1에 특히 기술된 NO96 기술에 따라 생산된다.
따라서, 단열 장벽(11, 13)은, 예를 들어 단열 케이슨(18)의 두께 라인을 따라 이격된 평행한 바닥 패널 및 커버 패널을 포함하는 단열 케이슨(18), 두께 라인을 따라 연장하는 베어링 요소(19), 선택적으로 주변 파티션 및 단열 케이슨 내부에 수용된 단열 라이닝에 의해서 형성된다. 바닥 및 커버 패널, 주변 파티션 및 베어링 요소(19)는 예를 들어 목재, 예를 들어 합판 또는 복합 열가소성 재료로 제조된다. 단열 라이닝은 유리솜, 코튼울 또는 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼 또는 폴리염화비닐 폼과 같은 폴리머 폼 또는 펄라이트, 질석 또는 유리모와 같은 입상 또는 분말 재료 또는 에어로겔 형태의 나노다공성 재료로 구성될 수 있다. 또한, 1차 밀봉 멤브레인(10) 및 2차 밀봉 멤브레인(12)은 상승 에지를 갖는 연속적인 금속 스트레이크(20)를 포함하고, 상기 스트레이크(20)는 상승 에지에 의해 절연 케이슨(18)에 고정된 평행 용접 지지부 상에 용접된다. 금속 스트레이크(20)는 예를 들어, Invar®: 즉, 전형적으로 1.2·10-6와 2·10-6 K-1 사이의 팽창 계수를 갖는 철과 니켈의 합금, 또는 전형적으로 대략 7·10-6 K-1의 팽창 계수를 갖는 높은 망간 함량을 가진 철 합금으로 제조된다.
도 5 및 도 6은 라인(14)이 밀봉 멤브레인(10, 12) 및 단열 장벽(11, 13)을 통과하는 위치를 구별하는 것을 가능하게 한다. 실제로, 케이슨(18)의 구조가 취화되는 것을 방지하기 위해, 라인(14)이 케이슨(18)의 단부에서 케이슨을 통과하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 라인(14)은 복수의 베어링 요소(19) 사이의 케이슨(18)의 중심 구역에서 1차 단열 장벽(11) 및 2차 단열 장벽(13)을 통과한다.
1차 밀봉 멤브레인(10)과 라인(14)의 단단한 고정 및 2차 밀봉 멤브레인(12)과 시스(21)의 단단한 고정을 용이하게 하기 위해서, 라인(14)이 스트레이크(20)의 상승 에지에서 밀봉 멤브레인을 통과하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 사실, 에지가 상승된 구역은 기하학적으로 복잡하며 이미 인접한 두 개의 스트레이크와 지지 웹을 연결하는 용접을 거친다. 이것이 라인(14)이 2개의 상승 에지 사이의 스트레이크(20)의 평평한 구역에서 밀봉 멤브레인(10, 12)을 통과하는 이유이다.
라인(14)이 통과한 1차 밀봉 멤브레인(10) 및 2차 밀봉 멤브레인(12)의 스트레이크(20)는 1차 및 2차 밀봉 멤브레인의 연속성을 유지하기 위해 보강 부분(32)을 포함한다. 실제로, 보강 부분(32)은 라인(14)이 통과한 스트레이크(20)의 단면을 나타낸다.
보강 부분(32)은 스트레이크(20)의 나머지 부분보다 더 큰 두께, 예를 들어 0.7mm 두께의 스트레이크에 비해 1.5mm의 두께를 갖는다. 보강 부분(32)은 2개의 종방향 상승 에지 사이에 평평한 구역을 포함한다. 라인(14)은 평평한 구역을 통해서 1차 밀봉 멤브레인(10)의 보강 부분(32) 및 2차 밀봉 멤브레인(12)의 보강 부분(32)을 통과한다. 시스(21)는 또한 평평한 구역을 통해 2차 밀봉 멤브레인(12)의 보강 부분(32)을 통과한다.
도 7은 액화 기체로 채워지고 선박(1)에 의해 운송되는 밀봉된 단열 탱크(2)를 나타내며, 선박은 예를 들어 접지로 인해 15도의 리스트를 갖는다.
정상적인 사용의 경우, 리스트가 0도인 선박에서, 탱크(2)는 증발된 액화 기체를 배출하여 자신의 중심에서 탱크(2)의 천장 벽을 통과하는 기체 돔(29)을 통해 탱크(2) 내부의 과압 발생을 방지한다.
전술된 접지의 경우, 15도의 리스트를 갖는 선박과 함께, 기체 돔(29)은 액화 기체에 완전히 잠기고 증발된 액화 기체를 배출하는 역할을 더 이상 충족할 수 없다. 탱크(2)의 과압 손상을 방지하기 위해서, 천장 벽의 단부와 기체 돔(29)의 양측 상에 위치된 두 개의 라인(14)이 천장 벽을 통과하는 탱크(2) 내에 배치된다. 라인(14)은 그 다음 엔진실(3) 및/또는 재액화 유닛으로 기체를 전달하는 선박(1)의 주요 기체 수집기(30)에 연결된다. 라인(14)은 또한 압력이 너무 크면 개방되는 압력 해제 밸브(31)에 연결되어 기체의 일부분을 배출 라이저(4)로 리디렉션한다.
바람직하게는, 라인(14)은 이중 선체(7)의 외부의 기체 돔(29)을 통해서 메인 기체 수집기(30) 및 압력 해제 밸브(31)에 연결된다.
기체 배출 라인의 수와 위치에 관한 기타 세부사항은 특허 공개 번호 WO2016120540 A1에서 찾을 수 있다.
도 8을 참조하면, 메탄 유조선(1)의 절개도는 선박(1)의 이중 선체(7)에 장착된 일반적으로 프리즘 형태의 밀봉되고 절연된 탱크(2)를 보여준다.
그 자체로 알려진 바와 같이, 선박(1)의 상단 갑판(9) 상에 배치된 선적/하역 파이프라인(40)은, 적절한 커넥터에 의해서, 액화 기체 화물을 탱크(2)로부터 또는 탱크(2)로 이송하도록 해상 또는 항구 터미널에 연결될 수 있다.
도 8은 선적 및 하역 스테이션(42), 잠수함 라인(43) 및 육상 설비(44)를 포함하는 해상 터미널의 예를 나타낸다. 선적 및 하역 스테이션(42)은 이동식 암(41) 및 이동식 암을 지지하는 라이저(45)를 포함하는 고정된 해양 설비이다. 이동식 암(41)은 선적/하역 파이프라인(40)에 연결될 수 있는 절연된 가요성 파이프(46)의 번들을 지지한다. 방향성 이동식 암(41)은 모든 메탄 탱커 템플릿에 적응한다. 도시되지 않은 링크 라인은 라이저(45) 내부로 연장한다. 선적 및 하역 스테이션(42)은 육상 설비(44)로/로부터의 메탄 탱커(1)의 선적 및 하역을 가능하게 한다. 후자는 액화 기체 저장 탱크(47) 및 해저 라인(43)에 의해 선적 또는 하역 스테이션(42)에 연결되는 링크 라인(48)을 포함한다. 해저 라인(43)은 먼 거리, 예를 들어 5km에 걸쳐 선적 또는 하역 스테이션(42)과 육상 설비(44) 사이에 액화 기체를 전달할 수 있게 하며, 이는 메탄 탱커 선박(1)이 선적 및 하역 작업 중에 해안으로부터 먼 거리에 유지될 수 있도록 한다.
액화 기체의 이송에 필요한 압력을 생성하기 위해, 선박(1)에 내장된 펌프 및/또는 육상 설비(44)에 장착된 펌프 및/또는 선적 및 하역 스테이션(42)에 장착된 펌프가 구현된다.
본 발명이 다수의 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 어떠한 방식으로도 이에 제한되지 않고 설명된 수단의 모든 기술적 균등물 및 본 발명의 문맥 내에 포함되는 조합을 포함한다는 것은 명백하다.
동사 "포함하다" 및 그것의 활용 형태의 사용은 청구범위에 명시된 것 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.
청구범위에서, 괄호 사이의 참조기호는 청구범위에 대한 제한으로서 해석되어서는 안된다.

Claims (17)

  1. 선박(1) 상에 극저온 유체를 저장 및 운송하기 위한 설비로서,
    - 2상 액체-증기 평형 상태에서 극저온 유체를 저장하기 위한 밀봉된 단열 탱크(2)로서, 상기 탱크(2)는 탱크(2)의 외부로부터 내부로의 벽의 두께 방향으로 1차 단열 장벽(11) 및 1차 밀봉 멤브레인(10)을 포함하는 천장 벽을 갖는, 밀봉된 단열 탱크(2);
    - 상기 탱크(2)의 내부로부터 외부로 극저온 유체의 증기 상을 배출하기 위한 통로를 정의하도록 탱크(2)의 천장 벽을 관통하는 밀봉 라인(14)으로서, 상기 라인(14)은 제 1 단부가 탱크(2)의 천장 벽 내부에 위치되고 제 2 단부가 천장 벽의 두께 방향으로 탱크(2)의 천장 벽 외부에 위치되는 바닥 부분(15), 및 상기 바닥 부분(15)의 제 2 단부에 고정된 상단 부분(16)을 포함하는, 밀봉 라인(14)을 포함하고;
    상기 극저온 유체와 접촉하는 바닥 부분(15)은 낮은 열팽창 계수를 갖는 합금으로 구성되는 반면 상기 상단 부분(16)은 스테인레스 스틸을 포함하고, 상기 낮은 열팽창 계수를 갖는 합금은 상기 스테인레스 스틸보다 더 낮은 열팽창 계수를 가지며,
    상기 1차 밀봉 멤브레인(10)은 라인(14) 둘레에서 상기 라인(14)의 바닥 부분(15)에 단단히 고정되는, 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라인(14)의 바닥 부분(15)과 상기 1차 밀봉 멤브레인(10)은 열팽창 계수가 1.2 내지 2.0 × 10-6 Κ-1 인 철-니켈 합금으로 구성되는, 설비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바닥 부분(15)은 플랜지 링(flange ring)(17)을 통해 상기 1차 밀봉 멤브레인(10)에 단단히 용접되는, 설비.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크(2)의 천장 벽은 1차 단열 장벽(11) 외부 벽의 두께 방향으로 2차 단열 장벽(13) 및 2차 밀봉 멤브레인(12)을 또한 포함하는, 설비.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 1차 단열 장벽(11) 및 상기 2차 단열 장벽(13)는 각각 복수의 단열 케이슨(caisson)(18)으로 구성되고, 상기 라인(14)은 1차 및 2차 단열 장벽 각각의 복수의 케이슨(18) 중 하나의 케이슨(18)을 바로 통과하는, 설비.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 1차 밀봉 멤브레인(10) 및/또는 상기 2차 밀봉 멤브레인(12)은 스트레이크의 종방향으로 에지에서 에지로 용접된 상승 에지를 갖는 복수의 긴 스트레이크(20)를 포함하고, 각각의 스트레이크(20)는 2개의 종방향 상승 에지 사이에 평평한 구역을 포함하며, 상기 라인(14)은 긴 스트레이크(20)의 평평한 구역을 통해서 1차 밀봉 부재 및/또는 2차 밀봉 멤브레인(12)을 통과하는, 설비.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 1차 밀봉 멤브레인(10) 및/또는 상기 2차 밀봉 멤브레인(12)의 스트레이크(20)는 보강 부분(32)을 포함하고, 상기 보강 부분(32)은 스트레이크(20)의 나머지보다 큰 두께를 가지고 2개의 종방향 상승 에지 사이에 평평한 구역을 포함하며, 상기 라인(14)은 상기 보강 부분(32)의 평평한 구역을 통과하는, 설비.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 설비는 반경 방향으로 갭을 가지고 라인(14)을 둘러싸고 상기 라인(14)의 상단 부분(16)에 고정된 시스(sheath)(21)를 포함하고, 상기 시스(21)는 상단 부분(16)으로부터 적어도 2차 밀봉 멤브레인(12)까지 연장하며, 상기 2차 밀봉 멤브레인(12)은 시스(21)의 모든 둘레에서 시스(21)에 단단히 고정되는, 설비.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 시스(21)는 플랜지 링(17)을 통해서 상기 2차 밀봉 멤브레인(12)에 용접되는, 설비.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 바닥 부분(15)은 플랜지 링(17)을 통해 1차 실링 멤브레인(10)에 단단히 용접되고, 상기 플랜지 링(17)은 상기 스트레이크(20)보다 큰 두께를 갖는, 설비.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 설비(1)를 포함하는 선박(1)으로서, 천장 벽이 선박(1)의 중간 갑판(8)의 바닥 표면에 부착되는, 선박.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 라인(14)은 바닥 부분(15)으로부터 떨어진 상단 부분(16)의 단부 상에 벨로우즈 보상기(bellows compensator)(25)를 포함하고, 상기 보상기(25)는 선박(1)의 상단 갑판(9)의 상단 표면에 대한 라인(14)의 고정을 보장하도록 구성되고, 상기 보상기(25)는 라인(14)의 열 수축을 허용하도록 구성된 주름(corrugation)을 갖는, 선박.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 라인(14)은 라인(14)의 상단 부분(16)의 일부를 둘러싸고 선박(1)의 중간 갑판(8)과 선박(1)의 상단 갑판(9) 사이에 위치되는 절연 슬리브(26)를 포함하는, 선박.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 중간 갑판(8) 및 상기 상단 갑판(9)은 오리피스(27, 28)를 포함하고, 상기 오리피스(27, 28)는 라인(14)의 상단 부분(16)의 외부 지름보다 큰 지름을 가지고, 상기 라인(14)은 각각 중간 갑판 오리피스(27) 및 상단 갑판 오리피스(28)를 통해서 중간 갑판(8) 및 상단 갑판(9)를 통과하는, 선박.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 중간 갑판(8)은 중간 갑판(8)의 상단 표면 상에 코밍(coaming)(22)을 포함하고, 상기 코밍(22)은 중간 갑판 오리피스(27)를 둘러싸고 라인(14)이 통과하며, 상기 라인(14)은 코밍(22)에 고정되는, 선박.
  16. 제 11 항에 따른 선박(1)의 선적 또는 하역 방법으로서,
    극저온 유체가 절연 파이프라인(40, 43, 46, 48)을 통해 부유식 또는 육상 저장 설비(44)로부터 선박(1)의 탱크(2)로, 또는 선박(1)의 탱크(2)로부터 부유식 또는 육상 저장 설비(44)로 운반되는, 방법.
  17. 극저온 유체를 위한 이송 시스템으로서,
    제 11 항에 따른 선박(1), 선박(1)의 이중 선체(7) 내에 설치된 탱크(2)를 부유식 또는 육상 저장 설비(44)에 연결하도록 구성된 절연 파이프라인(40, 43, 46, 48) 및 상기 절연 파이프라인을 통해서 부유식 또는 육상 저장 설비로부터 선박(1)의 탱크(2)로, 또는 선박(1)의 탱크(2)로부터 부유식 또는 육상 저장 설비로의 극저온 유체의 흐름을 구동하기 위한 펌프를 포함하는, 이송 시스템.
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