KR20160141780A - 부력 구조체에 수용된 밀봉, 단열된 용기 - Google Patents

부력 구조체에 수용된 밀봉, 단열된 용기 Download PDF

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KR20160141780A
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마엘 브레오멜렌
삐에르 졸리베
마튜 쁘띠빠
줄리앙 글로리
장-폴 곤깔베스
줄리앙 올리비에
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

부유식 구조물은 밀봉되고 단열된 탱크(1)를 포함한다. 상측 지지 벽체(7)는 화물 취급 장치(16, 22)의 통과를 위한 터릿형상 화물 탱크 돔(15, 21)을 갖고 있다. 터릿형상 화물 탱크 돔은 상측 지지 벽체(7)의 개구를 통해 맞물리고 상측 탱크 벽체의 1차 밀봉 멤브레인(13)에 쉬스의 둘레 전체에서 유체밀봉 방식으로 연결된 쉬스(22)를 형성하는 내부 유체밀봉 벽체를 포함한다. 각각의 1차 및 2차 배기 장치들은 가스가 각각 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 및 2차 공간들로부터 배기되도록 한다. 비응축성 또는 탱크에 수용된 액화 가스의 저온보다 낮은 응축 온도를 가진 추적 가스를 수용하는 가스 저장소는 제어 밸브를 통해 1차 배기 장치 및 2차 배기 장치인 배기 장치들 중 하나로 연결된다. 추적 가스를 감지할 수 있는 가스 감지기는 이 장치들 중 다른 하나와 연결되어 있다.

Description

부력 구조체에 수용된 밀봉, 단열된 용기 {SEALED, HEAT-INSULATED VESSEL HOUSED IN A BUOYANT STRUCTURE}
본 발명은 저온에서 액화 가스를 저장하기 위한 밀봉되고 단열된 탱크의 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이런 탱크의 2차 밀봉 멤브레인에서 누설을 감지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
메탄 수송선 탱크에서, 탱크의 상측 벽체는, 상측 지지 벽체의 외부 표면으로부터 돌출된 2개의 터릿형상(turret-like) 구조물의 형태를 취하며, 탱크 내에 수용된 액화 가스의 액상과 증기상을 취급하기 위한 화물 취급 장비의 통과를 위해 의도된 증기 돔(vapor dome)과 액체 돔(liquid dome)으로 알려져 있는 구조물을 구비한다.
이런 기하학적 구조로 인해, 비정상적으로 뜨겁거나 차가운 영역들을 관측하는 것에 기초하는 누설 감지 방법은, 외부의 기후 상태의 영향의 결과로서, 그리고 이 터릿형상 화물 탱크 돔 내부 및 그 주변의 온도장(temperature field)이 매우 복잡하기 때문에 정확히 감지하는 데에 실패할 수 있다.
본 발명의 기저에 놓인 한 아이디어는 이런 돌출 구조물들 내부 및 주변에서 밀봉되고 단열된 탱크의 누설을 감지하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일실시예에 따르면, 본 발명은 선체 내부의 다면체 공간을 규정하는 지지 벽체들을 포함하는 선체를 포함하는 부유식 구조물을 제공하는데, 이 부유식 구조물은 저온 액화 가스를 저장하기 위한 다면체 공간에 수용된 밀봉되고 단열된 탱크를 포함하되,
선체의 상측 지지 벽체는 개구를 구비하고 개구의 둘레에서 상측 지지 벽체의 외부 표면으로부터 돌출된 터릿형상 화물 탱크를 지지하며, 개구와 터릿형상 탱크 돔은 탱크에 수용된 액화 가스의 액상 및/또는 증기상을 취급하기 위한 화물 취급 장비의 통과를 위해 의도되고,
탱크는 선체의 지지 벽체들에 고정된 복수의 탱크 벽체들을 포함하며,
상측 탱크 벽체는 상측 지지 벽체의 내측 표면에 고정된 복층 구조물을 포함하되, 복층 구조물은 탱크에 수용된 액화 가스와 접촉하도록 된 1차 밀봉 멤브레인, 1차 밀봉 멤브레인과 상측 지지 벽체 사이에 배열된 2차 밀봉 멤브레인, 2차 밀봉 멤브레인과 상측 지지 벽체 사이에 배치된 2차 단열 배리어 및 2차 밀봉 멤브레인과 1차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 1차 단열 배리어로 형성되고,
터릿형상 화물 탱크 돔은:
상측 지지 벽체의 개구를 통해 맞물리고 그 둘레 전체에서 상측 탱크 벽체의 1차 밀봉 멤브레인에 유체밀봉식으로 연결되는 쉬스(sheath)를 형성하는 내부 유체밀봉 벽체와,
쉬스와 평행하게 쉬스로부터 일정 거리를 갖고 쉬스 둘레에 배열된 외부 유체밀봉 벽체로서, 개구 둘레에서 상측 지지 벽체에 유체밀봉식으로 연결된 외부 유체밀봉 벽체와,
터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체와 내부 유체밀봉 벽체 사이에 배열되고, 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체와 내부 유체밀봉 벽체를, 한편으로 상측 지지 벽체의 개구를 통해 개구 둘레에 배열된 상측 탱크 벽체의 2차 단열 배리어와 연통시키는 2차 공간과, 다른 한편으로 상측 지지 벽체의 개구를 통해 개구 둘레에 배치된 상측 지지 벽체의 1차 단열 배리어와 연통시키는 1차 공간으로 분리하는 분리 벽체와,
1차 과도압 릴리프 밸브와, 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 공간과 직접 연통되고 1차 과도압 릴리프 밸브의 개방에 응답하여 1차 공간으로부터 배기될 가스를 허용하기 위해 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 통과하여 지나가는 1차 배기 파이프를 포함하는 1차 배기 장치와,
2차 과도압 릴리프 밸브와, 터릿형상 화물 탱크 돔의 2차 공간과 직접 연통되고 2차 과도압 릴리프 밸브의 개방에 응답하여 2차 공간으로부터 배기될 가스를 허용하기 위해 터릿 형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 통과하여 지나가는 2차 배기 장치를 포함하고,
부유식 구조물은:
비응축성이거나 탱크에 수용된 액화 가스의 저온보다 낮은 응축 온도를 가진 추적 가스를 수용하는 가스 저장소로서, 가스 저장소는 제어 밸브를 통해 1차 배기 장치, 특히 1차 배기 파이프와 2차 배기 장치, 특히 2차 배기 파이프인 배기 장치들 중 어느 하나에 연결된 가스 저장소와, 추적 가스를 감지할 수 있는 가스 감지기로서, 1차 배기 장치, 특히 1차 배기 파이프와 2차 배기 장치, 특히 2차 배기 파이프인 배기 장치들 중 다른 하나에 연결된 가스 감지기를 더 포함한다.
이런 특징들 덕택으로 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 공간 과 2차 공간 사이, 및/또는 상측 탱크 벽체의 1차 단열 배리어와 2차 단열 배리어 사이의 밀봉의 결함을 감지하는 것이 가능하다. 아울러, 추적 가스를 주입하고 감지하기 위한 1차 및 2차 배기 장치들의 사용은 누설 감지의 수행을 매우 간단한 문제로 만든다.
몇몇 실시예들에 따르면, 이런 부유식 구조물은 다음과 같은 특징들 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
배기 장치들은 서로 다른 방식으로 디자인될 수 있다. 일실시예에 따르면 1차 또는 2차 배기 장치는 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 및 2차 공간과 직접적으로 연통되고, 1차 또는 2차 공간 내에 퍼져있는 압력에 따라 1차 또는 2차 과도압 릴리프 밸브를 제어하기 위해 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 관통하여 지나가는 1차 또는 2차 제어 라인을 더 포함하고 가스 저장소는 1차 또는 2차 제어 라인들과 직접적인 연통관계에 있다.
이를 대체하여, 가스 저장소는 1차 또는 2차 배기 파이프에 직접적으로 연결될 수 있다.
일실시예에 따르면, 1차 또는 2차 배기 장치는 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 또는 2차 공간과 직접적으로 연통되고 1차 또는 2차 공간 내에 퍼져 있는 압력에 따라 1차 또는 2차 과도압 릴리프 밸브를 제어하기 위해 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 통과하여 지나가는 1차 또는 2차 제어 라인을 더 포함하며, 가스 감지기는 1차 또는 2차 제어 라인과 직접적인 연통관계에 있다.
이를 대체하여, 가스 감지기는 1차 또는 2차 배기 파이프와 직접적으로 연통될 수 있다.
일실시예에 따르면, 터릿형상 화물 탱크 돔은 탱크의 증기 돔이고, 상측 지지 벽체의 개구를 통해 맞물린 쉬스는 부유식 구조물의 메인 증기 매니폴드에 연결된 수집 파이프이다.
이런 특징들로 인해, 증기 돔의 1차 공간 및 2차 공간 사이 및/또는 증기 돔의 근처에서 상측 탱크 벽체의 1차 단열 배리어 및 2차 단열 배리어 사이에서 밀봉의 결함을 감지하는 것이 가능하다.
증기 돔은 다양한 방식으로 디자인될 수 있다. 선호되는 것으로서, 이 예에서 터릿형상 화물 탱크 돔의 분리 벽체가, 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체와 내부 유체밀봉 벽체 사이에 규정된 공간에서 수집 파이프와 평행하게 배치되고 상측 탱크 벽체의 1차 단열 배리어로 개구된 내측 단부와 1차 배기 장치로 직접 개구된 외측 단부를 구비한 1차 배출 파이프를 형성하며, 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 공간은 1차 배출 파이프의 내측 공간을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 터릿형상 화물 탱크 돔은 탱크의 액체 돔으로서, 액체 돔의 외부 유체밀봉 벽체의 상측 단부에 걸쳐 배치되고 상측 지지 벽체의 개구의 중앙 영역과 정렬된 개구를 구비한 정상 벽체를 더 포함하고, 쉬스는 정상 벽체의 개구 둘레 전체에서 정상 벽체의 에지에 유체밀봉 방식으로 부착된 상측 에지를 구비한 1차 밀봉 멤브레인인 액체 돔의 내부 유체밀봉 벽체에 의해 형성된다.
이런 특징들로 인해, 액체 돔의 1차 공간과 2차 공간 사이 및/또는 액체 돔 근처에서 상측 탱크 벽체의 1차 단열 배리어와 2차 단열 배리어 사이에서 밀봉의 결함을 감지하는 것이 가능하다.
액체 돔은 다양한 방식으로 디자인될 수 있다. 선호되는 것으로서, 이 예에서 분리 벽체는 외부 유체밀봉 벽체와 쉬스 사이에서 쉬스의 둘레 전체로 연장되고 쉬스 둘레 전체에서 상측 탱크 벽체의 2차 밀봉 멤브레인에 유체밀봉 방식으로 연결되는 내측 단부와 액체 돔의 정상 벽체의 개구 둘레 전체에서 정상 벽체에 유체밀봉 방식으로 연결되는 외측 단부를 구비한 2차 밀봉 멤브레인을 포함한다.
일실시예에 따르면, 탱크는 액체 돔과 증기 돔 양쪽에서 앞서 언급한 장치들을 구비하여 탱크의 이들 두 군데 영역들에서 누설을 감지할 수 있다.
일실시예에 따르면, 액체 돔의 벽체는 외부 유체밀봉 벽체의 내부 표면에 고정된 복층 구조물을 포함하며, 이 복층 구조물은 액체 돔의 1차 밀봉 멤브레인과, 액체 돔의 2차 밀봉 멤브레인과, 2차 밀봉 멤브레인과 외부 유체밀봉 벽체 사이에 배치된 액체 돔의 2차 단열 배리어와, 액체 돔의 2차 밀봉 멤브레인과 1차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 1차 단열 배리어로 형성된다.
이 예에서 선호되는 것으로서, 부유식 구조물은 액체 돔의 2차 밀봉 멤브레인의 외측 단부와 정상 벽체 사이에 배치된 연결 플레이트를 더 포함하고, 연결 플레이트는 외부 유체밀봉 벽체와 액체 돔의 내부 유체밀봉 벽체에 의해 형성된 쉬스 사이에서 외부 유체밀봉 벽체와 평행하게 배치된 메인 레그(main leg)를 포함하되, 메인 레그는 정상 플레이트에 부착된 상측 단부과 메인 레그에 대해 액체 돔의 내부를 향해 구부러진 플렌지에 의해 연장된 하측 단부를 포함하며, 2차 밀봉 멤브레인의 외측 단부는 이 플랜지에 유체밀봉 방식으로 부착되어 있고,
액체 돔의 2차 단열 배리어는 연결 플레이트의 메인 레그와 외부 유체밀봉 벽체 사이에 배치된 섬유질 충진재를 포함하고, 2차 배기 파이프는 섬유질 충진재로 개방되어 있다.
이런 특징들로 인해, 추적 가스가 주입되거나 추적 가스가 회수되는 2차 공간의 영역에서 섬유질 충진재에 의해 유발되는 압력 저하가 상대적으로 적고, 추적 가스가 특히 액체 돔 둘레로 순환하는 것을 더 용이하게 한다.
대응하는 실시예에 따르면, 1차 배기 파이프는 연결 플레이트의 메인 레그를 통과하여 지나가며 연결 플레이트의 메인 레그와 액체 돔의 1차 밀봉 멤브레인 사이에서 1차 단열 배리어로 개구된다.
선호되는 것으로서, 부유식 구조물은 기체상 질소 저장소와 분배 네트워크를 포함하는 질소 분배 시스템을 더 포함하는데, 분배 네트워크는 부유식 구조물의 상측 데크로부터 액체 돔의 1차 공간을 통과하고 탱크의 횡단 벽체의 1차 단열 배리어를 통과하여 탱크의 바닥 영역에 이르기까지 연장된 1차 분배 파이프와, 부유식 구조물의 상측 데크로부터 액체 돔의 2차 공간을 통과하고 탱크의 횡단 벽체의 2차 단열 배리어를 통과하여 탱크의 바닥 영역에 이르기까지 연장된 2차 분배 파이프를 포함한다.
유리하게는, 질소 분배 시스템은 탱크의 벽체들의 1차 단열 배리어와 2차 단열 배리어에 퍼져있는 압력을 1차 및 2차 분배 파이프들에 의해 조정하기 위한 압력 조정 수단을 더 포함한다.
이런 압력 조정 수단으로 인해, 돌발적인 과도압력들의 영향으로 인한 밀봉 배리어들의 손상을 방지하는 것이 가능하다.
일실시예에 따르면, 이들 압력 조정 수단은 누설 또는 밀봉 결함을 더 신속히 드러내기 위해 추적 가스가 주입되는 영역과 추적 가스가 관측되는 영역 사이에서 압력 차이를 생성하는 데에 사용된다.
이런 탱크는 대기압에서 모든 종류의 액화 가스들, 예컨대 부탄, 프로판, 에탄, 에틸렌, 메탄 등을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 탱크에 수용된 액화 가스는 액화 천연 가스(LNG), 즉 약 -162°C의 온도로 저장되는 높은 메탄 함량을 가진 가스이다.
다양한 화학 물질이 특히 저장된 액화 가스의 특성 및 온도에 따라 추적 가스로 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 특히 LNG 탱크에 적합한 것으로서, 추적 가스는 아르곤, 헬륨 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
일실시예에 따르면, 추적 가스의 저장소 및/또는 가스 감지기는 1차 또는 2차 배기 장치에 제거 가능하게 고정된다. 이런 특징들로 인해, 배기 장치로의 이 접근을 누설 감지가 채택되고 있는 단계들 밖의 몇 가지 다른 사용처로 풀어주도록, 추적 가스의 저장소 및/또는 가스 감지기를 그것이 고정된 배기 장치로 접근하는 것, 예컨대 파이프 또는 파이프 플랜지를 연결해제하는 것이 가능하다.
본 발명은 또한 앞서 언급한 부유식 구조물을 작동시키는 방법도 제공하는데, 이 방법은:
1차 또는 2차 과도압 릴리프 밸브가 개방되는 압력을 초과함이 없이 1차 및 2차 배기 장치 중 하나를 통과해 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 또는 2차 공간으로 추적 가스를 주입하는 단계와,
1차 및 2차 배기 장치들 중 다른 하나를 통과해 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 또는 2차 공간에서 추적 가스를 감지하고, 추적 가스의 감지에 응답하여 탱크 상측 벽체의 2차 밀봉 배리어에서의, 및/또는 터릿형상 화물 탱크 돔 분리 벽체에서의 누설을 진단하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따르면, 추적 가스는 2차 배기 장치를 통해 2차 공간으로 주입되며 1차 배기 장치를 통해 1차 공간에서 감지되며, 상기 방법은:
2차 과도압 릴리프 밸브가 개방되는 압력을 초과함이 없이, 기체상 질소를 2차 공간으로 주입함으로써 1차 공간에서보다 2차 공간에서 더 높은 전체 압력을 유지하는 단계를 포함한다.
반대의 사용법도 가능한데, 이때 추적 가스는 1차 배기 장치를 통해 1차 공간으로 주입되고 2차 배기 장치를 통해 2차 공간에서 감지된다. 이 경우, 압력 레벨이 반대로 될 수 있다.
일실시예에 따르면, 누설을 진단하는 단계는, 누설의 존재를 로깅(logging)하는 것, 누설의 유동 속도를 파악하기 위해 추적 가스의 양 또는 농도를 측정하는 것, 및 누설의 위치를 파악하기 위해 추적 가스의 주입 및 감지 사이의 시간 지연을 측정하는 것을 포함하는 그룹으로부터 선택된 방법들 중 하나를 포함한다.
이런 탱크는 예컨대 LNG를 저장하기 위한 육상 저장 시설의 일부를 형성하거나 해안 또는 연안 부유식 구조물, 특히 메탄 수송 선박, 부유식 저장 및 재가스화 시설(floating storage and regasification unit, FSRU), 부유식 제조 저장 및 하역(floating production, storage and offloading, FPSO) 시설 등에 설치될 수 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명은 또한 이런 부유식 구조물의 적재 또는 그로부터의 하역을 위한 방법도 제공하는데, 여기서 액화 가스는 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 밀봉되고 단열된 탱크로, 또는 밀봉되고 단열된 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 시설로 단열된 파이프라인들을 통해 운송된다.
일실시예에 따르면, 본 발명은 또한 저온 액화 가스를 위한 이송 시스템도 제공하는데, 이 시스템은 앞서 언급한 부유식 구조물과, 밀봉되고 단열된 탱크를 부유식 또는 육상 저장 시설로 연결하도록 디자인된 단열된 파이프라인들과, 단열된 파이프라인들을 통한 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 운반선의 탱크로, 또는 운반선의 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 시설로의 냉각 액체 제품의 유동을 구동하기 위한 펌프를 포함한다.
본 발명의 몇 가지 측면들은 터릿형상 화물 탱크 돔 영역에서 누설의 감지가 상대적으로 신속하며 탱크의 벽체들 모두의 부피에 비해 상대적으로 적은 양의 추적 가스로 수행될 수 있도록, 추적 가스가 주입 지점과 감지 지점 사이에서 커버해야 하는 거리를 한정하는 개념에 기초를 두고 있다. 본 발명의 몇 가지 측면들은 부유식 구조물이 작동 중지되어 드라이 독(dry dock)으로 넣어지는 것을 막기 위해, 해상에서 냉각 탱크에 수행될 수 있는 테스트 방법을 제공하는 개념에 기초를 두고 있다.
본 발명은 본 발명의 특정한 실시예들의 이어지는 설명의 과정에서 본 발명이 더욱 잘 이해될 것이며, 그 추가적인 목적, 상세, 특징 및 장점들이 더욱 명확해 질 것인 바, 이들 설명은 첨부된 도면들을 참조로 제한하려는 의도 없는 설명의 방식으로만 제공되는 것이다.
도 1은 선박의 길이방향 축 상의 단면에서 바라본 메탄 수송선의 탱크의 기능적 다이어그램이다.
도 2는 상방에서 바라본 도 1의 탱크의 액체 돔의 기능적 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 액체 돔의 전방 측면으로 한정된 횡단 벽체의 절개도를 포함한 평행 사시도이다.
도 4는 일실시예에 따른 도 1의 영역 IV의 확대도이다.
도 5는 상방에서 바라본 도 1의 탱크의 증기 돔의 기능적 다이어그램이다.
도 6은 일실시예에 따른 도 1의 영역VI의 확대도이다.
도 7은 메탄 수송선의 탱크와 이 탱크의 적재/이 탱크로부터의 하역을 위한 터미널의 절개도를 포함한 개략도이다.
메탄 수송선의 선체(2)를 관통하는 길이방향 단면을 개략 묘사하고 있는 도 1에 대한 참조가 이루어지는데, 이 수송선에는 멤브레인 탱크 기술에 따라 제조된 밀봉되고 단열된 탱크(1)가 배치되어 있다.
탱크(1)는 각각 개별적인 탱크를 수용하도록 된 복수의 다면체 칸막이로 선체의 내측 공간을 분할하는 일반적으로 임시 물막이(cofferdam)라 불리는 2개의 횡단 파티션들(3) 사이에 배치되어 있다. 선박은 따라서 도 1의 우측 부분에 개략 스케치된 바와 같이 하나 또는 몇 개의 유사한 탱크들을 포함할 수 있다.
선체(2)는 탱크의 하부에 대해 참조부호 4로 묘사된 밸러스트 공간을 한정하는 이중 벽체이다. 탱크(1)는 지지 벽체로서 기능하는 선체(2)의 내부 벽체(5) 상에 구축된다. 탱크(1)의 상측 벽체(6)는 유사하게 선체(2)의 일부를 형성하는 상측 지지 벽체(7)에 의해 지지된다.
탱크(1)는 다면체인 전체적인 기하학적 구조를 가지며 탱크의 모든 벽체들은 멤브레인 탱크의 기술 분야의 다른 것들로부터 알려져 있는 복층 구조물로 만들어진다. 이 복층 구조물은 연속적으로 2차 단열 배리어(10), 2차 밀봉 멤브레인(11), 1차 단열 배리어(12) 및 탱크(1) 내에 저장된 LNG를 직접적으로 수용하는 1차 밀봉 멤브레인(13)을 포함한다는 것을 상기할 필요가 있다. 이 복층 구조물은 예컨대 Mark　III®라는 거래 명칭으로 출원인 회사에 의해 출시된 기술과 같은 다양한 기법들에 따라 제조될 수 있다.
도 1은 상측 지지 벽체(7)가 2개의 위치에서 중단되어 있는 것을 보여주는데, 여기서 탱크 벽체는 돌출된 터릿형상 또는 굴뚝형상(chimney-like) 구조물을 형성한다. 첫 번째 터릿형상 화물 탱크 돔은 다양한 LNG 취급 장비들, 즉 도시된 예에서 충진 라인(16), 긴급 펌핑 라인(17), 하역 펌프들(18)에 연결된 하역 라인들, 스프레이 라인(20) 및 스프레이 펌프(19)에 연결된 공급 라인을 위한 진입 지점으로서 기능하는 액체 돔이다. 두 번째 터릿형상 화물 탱크 돔은 증기 수집 파이프(22)를 위한 진입 지점으로서 기능하는 증기 돔(21)이다. 이 장비가 작동하는 방식은 다른 것들로부터 알려져 있다.
액체 돔(15)의 특징들이 도 2 내지 도 4를 참조로 더욱 상세히 설명될 것이다. 도 1의 것들과 유사하거나 동일한 요소들은 100이 증가된 동일한 참조 번호를 가진다.
도 2에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 액체 돔은 각각이 앞서 언급한 복층 구조물들, 즉 지지 벽체(103), 2차 단열 배리어(110), 2차 밀봉 멤브레인(111), 1차 단열 배리어(112) 및 1차 밀봉 멤브레인(113)을 다시 포함하는 4개의 유사한 수직 벽체들로 만들어진 사각 단면의 것이다.
밀봉 멤브레인들(111, 113)은 높은 인장력을 견디도록 디자인된 것이 아닌 상대적으로 취약한 요소들이므로, 액체 돔에는 과도압력으로부터 1차 밀봉 멤브레인(113)을 보호하기 위해 1차 배기 장치(25)가 구비되며, 과도압력으로부터 2차 밀봉 멤브레인(111)을 보호하기 위해 2차 배기 장치(35)가 구비된다.
더욱 상세하게, 1차 배기 장치(25)는 한 끝단이 액체 돔의 1차 단열 배리어(112) 내부로 개방되고 다른 끝단이 선박의 데크의 바깥측에 배열되고 대기중으로 배기하는 배기 마스트(30)로 개방된 배기 파이프(I)를 포함한다. 과도압 릴리프 밸브(27)는 파이프(I) 상에 배열되어 있으며 그 원래 상태는 폐쇄되어 있다. 릴리프 밸브(27)는 1차 단열 배리어(112)의 전체 압력이 미리 정해진 레벨, 예컨대 30mbar, 즉 3kPa을 초과할 때 밸브 구동기(26)의 지령 하에서 개방된다. 밸브 구동기(26)는 제어 라인(N)에 의해 1차 단열 배리어(112)의 압력과 연결되어 있다. 따라서, 1차 단열 배리어(112) 내에 존재하는 기체상은 그 압력이 미리 정해진 레벨을 초과할 때 배기 마스트(30)로 자동적으로 배기된다.
같은 방식으로, 2차 배기 장치(35)는 한 끝단에서 액체 돔의 2차 단열 배리어(110) 내부로 개방되고 다른 끝단에서 대기로 배기되는 배기 라인(40)으로 개방되어 있다. 과도압 릴리프 밸브(37)는 파이프(K) 상에 배열되어 있고, 그 원래 상태는 폐쇄되어 있다. 릴리프 밸브(37)는 2차 단열 배리어(110) 내의 전체 압력이 미리 정해진 레벨, 예컨대 30mbar, 즉 3kPa을 초과할 때 밸브 구동기(36)의 제어 하에서 개방된다. 밸브 구동기(36)는 제어 라인(M)에 의해 2차 단열 배리어(110)의 압력과 연결되어 있다. 따라서 2차 단열 배리어(110) 내에 존재하는 기체상은 그 압력이 미리 정해진 레벨을 초과할 때 배기 라인(40)으로 자동적으로 배기된다. 밸브들(27, 37)이 개방되는 압력은 서로 동일하거나 다를 수 있다.
액체 돔(15)에 있는 2차 밀봉 멤브레인(111)에서 누설 또는 밀봉 결함을 감지하기 위해, 추적 가스를 주입하고 감지하기 위한 장치가 액체 돔(15) 내에서 사용된다. 이 장치는 밸브(42)가 개방될 때 추적 가스가 2차 단열 배리어(110)로 이송될 수 있도록, 밸브(42)를 통해 제어 라인(M)에 연결된 추적 가스 저장소(41)를 포함한다. 추적 가스는 예컨대 아르곤, 헬륨 또는 사용되는 동안 액화의 우려를 가지지 않는 가스 또는 가스들의 혼합물이다.
이 장치는 또한 1차 단열 배리어(112)에 존재하는 기체상에서 추적 가스의 존재를 감지할 수 있도록 하기 위해, 추적 가스를 감지할 수 있고 배기 파이프(I)로 연결된 가스 감지기(43)도 포함한다.
감지의 근본적인 원리는 다음과 같다: 2차 밀봉 멤브레인(111)이 2차 단열 배리어(110)를 1차 단열 배리어(112)로부터 기체 밀봉 방식으로 격리하는 것으로 가정한다면, 추적 가스가 2차 단열 배리어(110)로만 주입되었을 때 1차 단열 배리어(112)에서의 추적 가스의 양성 감지는 누설이 존재한다는 것을 뜻하는 것이 틀림 없다.
이를 대체하여, 작동 원리를 변화시키지 않은 채로, 저장소(41)가 파이프라인(K)에 연결될 수 있거나, 및/또는 감지기(43)가 파이프라인(N)에 연결될 수 있다.
도 2는 또한 2차 단열 배리어(110)와 1차 단열 배리어(112)에서 전체 압력에 걸쳐 제어를 가능하게 하기 위해 액체 돔에서 탱크로 진입하는 질소 공급 라인들을 보여준다. 이들 공급 라인들은 번호 45로 기호화된 기체 질소 가스 저장소로부터 나온다. 이들은 탱크의 바닥에서 2차 단열 배리어(110)로 개방된 2차 질소 라인(V)과 탱크의 바닥에서 모두 1차 단열 배리어(112)로 개방되는 복수의 질소 분배 라인들(A, B, C, D, E, F, G, H, J, L)로 분기되는 1차 질소 라인(44)을 포함한다.
도 3은 탱크 벽체에서 기체상 질소 가스 공급 라인의 가능한 배열에 관한 다른 상세들을 나타내고 있다. 특히 이 라인들이 액체 돔으로부터, 그리고 증기 돔으로부터 상당히 먼 거리에서 탱크의 바닥에서 개방되는 것을 나타내고 있다. 기체상 질소 공급 라인들은 특히 탱크 벽체들을 불활성화하고 이런 탱크들에서, 다른 것들로부터 알려져 있는 압력 조정 시스템에 의해 전체 압력을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
이 압력 조정 시스템은 누설 감지 시스템의 작동을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 상응하는 실시예에 따르면, 누설 감지는 다음과 같이 수행될 수 있다.
- 액체 돔의 2차 공간(110)으로 추적 가스를 주입하는 단계
- 2차 멤브레인(111)이 손상되는 것을 막기 위해, 바람직하게는 2차 배기 릴리프 밸브(37)가 개방되는 압력에 도달하지 않은 채 1차 공간(112)에서보다 2차 공간에서 약간 더 높은 레벨로 압력을 조정하는 단계. 이들 두 단계들은 동시적으로 수행되거나 다른 순서로 수행될 수도 있다.
- 1차 공간(112)에서 추적 가스의 존재를 감지하는 단계
약간의 압력 차이로 인해, 추적 가스의 전달이 가속화될 수 있으며 누설 감지 테스트의 지속시간을 줄일 수 있게 한다. 예를 들어, 1차 배리어에서의 압력이 10mbar(100kPa)로 설정되고 2차 배리어에서의 압력이 70kPa의 차이를 가지는 17mbar(170kPa)로 설정된다. 이 차이는 테스트 수행을 가속화하기 위해 예컨대 250kPa에 이르기까지 더 높을 수 있다. 테스트의 전체 지속 시간은 따라서 돔 하나에 대해 4시간보다 짧으며, 바람직하게는 60분 정도의 수준일 수 있다.
묘사하지 않은 실시예에서, 가스 감지기(43)와 추적 가스 저장소(41)의 위치들이 뒤바뀌며, 압력 차이가 반대로 된다.
가스 감지기는 상업적으로 활용 가능하며 임의의 적합한 기술, 예컨대 질량 분광 분석 또는 기타 다른 기술을 이용하여 작동되는 가스 분석기일 수 있다. 누설 진단을 개선하기 위해, 충분한 시간에 걸쳐 1차 공간(112) 내에 존재하는 추적 가스의 농도를 측정하는 것이 바람직하다. 따라서 지속시간 및 추적 가스의 양이 다음의 정보를 획득하는 것을 가능하게 해준다.
- 추적 가스가 사소하지 않은 양으로 감지되는 경우, 누설의 존재
- 시간에 대해 추적 가스의 양을 적분함으로써, 누설 또는 누설들의 유동 속도(flow rate)
- 단열 배리어들을 통과하는 경로에 대응하는 시간에 대하여 추적 가스의 첫 번째 감지의 시간을 측정함으로써, 액체 돔 상에서의 누설 또는 누설들의 위치
액체 돔에서 탱크 벽체가 전체로서의 탱크와 비교하여 상대적으로 작은 부피, 예컨대 2 m3의 부피를 가진다고 하면, 누설 테스트는 상대적으로 적은 부피의 추적 가스, 예컨대 약 3 m3의 아르곤을 이용하여 수행될 수 있다.
도 4는 Mark　III® 기술을 채택한 실시예에서 액체 돔(15)의 실시예의 다른 상세를 보여주고 있다. 간결성을 위해, 2차 배기 장치(35)의 파이프라인(K 또는 M)을 설명하기 위해 하나의 파이프만이 묘사되어 있으며, 1차 배기 장치(25)의 파이프라인(N 또는 I)를 설명하기 위해 하나의 파이프만이 묘사되어 있다. 아울러, 이 파이프들은 동일한 평면 내에 묘사되어 있다. 그러나 실제 실시예에서는 도 2가 나타내는 바와 같이 사실 이런 파이프라인이 4개 있으며 필수적으로 동일한 평면에 있어야만 하는 것은 아니다. 이에 더하여, 특히 대형의 액체 돔의 경우에, 테스트가 수행되는 속도를 향상시키기 위해 하나 또는 몇 개의 추가적인 추적 가스 주입 지점들을 제공하는 것이 가능하다. 이들 추가적인 주입 지점들은 액체 돔(15)의 주변부 둘레로 균일하게 분포될 수 있다.
도 4의 액체 돔(15)에서, 지지 구조물은 선박의 데크(107) 위로 서 있는 코밍(coaming)으로 알려진 수직 지지 벽체(103)와 지지 벽체(103)의 정상에 있는 수평 벽체(46)를 포함한다. 수평 벽체(46)는 액체 돔 둘레 전체로 연장되며 탱크 리드(47)를 지지한다. 리드(lid)(47)는 본질적으로 금속 리드 벽체(48)와, 액체 돔의 정상에 삽입된 단열재(49)로 만들어진다.
수평 벽체(46)는 벽체(46)의 내측 면에 용접되고 하방으로 연장되는 L자 형상 프로파일 금속 플레이트(48)를 가진다. 사전 조립된 패널들이 지지 벽체(103)에 고정되어 1차 단열 배리어, 2차 밀봉 배리어 및 2차 단열 배리어를 형성한다.
2차 멤브레인(111)이 끝나는 영역에서, 가요성 유체밀봉 혼합물층(50)이 사전 조립된 패널의 유체밀봉층을 플레이트(48)의 굴곡 플랜지(51)에 유체밀봉 방식으로 연결한다. 층(50)과 플랜지(51)의 접합은 적절한 접착제, 예컨대 폴리우레탄 타입의 것을 이용하여 수행된다.
글래스 울 충진재(52)가 금속 플레이트(48)와 지지 벽체(103) 사이에 삽입되어 2차 단열 배리어(110)를 연장하는데, 이는 본질적으로 단열 폼 패널들로 만들어져 있다. 예를 들어 에폭시 레진으로 만들어진 매스틱 코팅(coat of mastic)(53)이 패널을 고정하고 정확히 위치시키기 위해 플랜지(51)의 하측 면과 최후의 단열 폼 패널 사이에서 압축된다. 예컨대 역시 에폭시 레진으로 만들어진 두 번째 매스틱 코팅(54)이 플랜지의 상측 면에 의해 지지되며 플랜지(51)와 플레이트(48)를 따라 수평하게 배치된 목재 들보(joist)(55) 사이에서 압축되게 된다. 들보(55)는 플레이트(20)에 볼트결합될 수 있다. 단열 폼(56)의 다른 블록들은 들보(55)의 정상과 지지 구조물의 수평 벽체(46) 사이에 배치되어 1차 단열 배리어를 연장한다.
1차 밀봉 배리어(113)의 끝단은, 수평 벽체(46)의 끝단에 의해 지지되는 U자 단면 프로파일 부품(57)으로의 용접에 의해 지지 구조물에 유체밀봉 방식으로 고정된다.
이 실시예에서, 액체 돔 둘레 전체에 퍼져 있는 글래스 울 충진재(52)는 낮은 압력 강하로 인해, 누설되는 경로를 찾아낸 추적 가스의 이동 통로로서 좋은 영역을 제공한다. 따라서, 하나 또는 적은 수의 가스 감지 지점들만으로도 액체 돔 둘레의 임의의 지점에서 누설을 감지하는 것이 가능하다.
이상에서 설명된 액체 돔에서 누설을 감지하기 위한 방법들은 도 5 및 도 6을 참조로 설명되는 바와 같이 증기 돔에서도 동일한 방식으로 채택될 수 있다.
도 5에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 증기 돔은 원형 단면을 가지는데, 여기서 우리는 적어도 기능적으로는 앞서 언급한 복층 구조물, 즉 지지 벽체(203), 2차 단열 배리어(210), 2차 밀봉 멤브레인(211), 1차 단열 배리어(212) 및 1차 밀봉 멤브레인(213)을 다시 찾을 수 있다.
밀봉 멤브레인들(211, 213)은 높은 인장력을 견디도록 디자인되지 않은 상대적으로 취약한 요소들이기 때문에, 증기 돔에는 1차 밀봉 멤브레인(213)을 과도압으로부터 보호하기 위해 1차 배기 장치(125)가 구비되고, 2차 밀봉 멤브레인(211)을 과도압으로부터 보호하기 위해 2차 배기 장치(135)가 구비된다.
더 상세하게는, 1차 배기 장치(125)는 한 끝단에서 증기 돔의 1차 단열 배리어(212) 내부로 개방되고 다른 끝단에서 도 5의 화살표(130)으로 기호화된 바와 같이 대기압으로 배기되는 도 2의 배기 마스트(30)로 개방된 배기 파이프(Q)를 포함한다. 과도압 릴리프 밸브(127)가 파이프(Q) 상에 배열되는데 그 원래 상태는 폐쇄되어 있다. 릴리프 밸브(127)는 1차 단열 배리어(212) 내의 전체 압력이 미리 정해진 레벨, 예컨대 30mbar, 즉 3kPa을 초과할 때 밸브 구동기(126)의 제어 하에서 개방된다. 밸브 구동기(126)는 제어 라인(R)에 의해 1차 단열 배리어(212)의 압력과 연결된다. 따라서, 1차 단열 배리어(212) 내에 존재하는 기체상은 그 압력이 미리 정해진 레벨을 초과할 때 배기 마스트(30)로 자동적으로 배기된다.
같은 방식으로, 2차 배기 장치(135)는 한 끝단에서 증기 돔의 2차 단열 배리어(210) 내부로 개방되고 다른 끝단에서 대기로 배기되는 배기 라인(140)으로 개방되는 배기 파이프(S)를 포함한다. 과도압 릴리프 밸브(137)가 파이프(S) 상에 배열되어 그 원래 상태는 폐쇄되어 있다. 릴리프 밸브(137)는 2차 단열 배리어(210)의 전체 압력이 미리 정해진 레벨, 예컨대 30mbar, 즉 3kPa을 초과할 때 밸브 구동기(136)의 제어 하에서 개방된다. 밸브 구동기(136)는 제어 라인(T)에 의해 2차 단열 배리어(210) 내의 압력과 연결된다. 따라서, 2차 단열 배리어(210) 내에 존재하는 기체상은 그 압력이 미리 정해진 레벨을 초과할 때 배기 라인(140)으로 자동적으로 배기된다. 밸브들(127, 137)이 개방되는 압력은 같거나 서로 다를 수 있다.
증기 돔(21)의 영역에서 2차 밀봉 멤브레인(211)에서 누설이나 밀봉 결함을 감지하기 위해, 추적 가스를 주입하고 감지하기 위한 장치가 채택된다. 이 장치는 밸브(142)가 개방될 때 추적 가스가 2차 단열 배리어(210)로 전달될 수 있도록 밸브(142)를 통해 배기 파이프(S)로 연결된 추적 가스 저장소(141)를 포함한다. 추적 가스는 예를 들어 아르곤, 헬륨 또는 사용 중에 액화되는 위험을 동반하지 않는 기타 다른 가스 또는 가스들의 혼합물이다.
이 장치는 유사하게 1차 단열 배리어(212) 내에 존재하는 기체상에서 추적 가스의 존재를 감지할 수 있도록, 추적 가스를 감지할 수 있고 배기 파이프(Q)에 연결된 가스 감지기(143)를 포함한다.
나머지 사항들에 관해서는, 증기 돔에서의 누설의 감지는 위에서 설명된 액체 돔에 대한 것과 정확히 동일한 방식으로 작동한다.
도 6은 Mark　III® 기술을 이용한 일실시예에서 증기 돔(221)의 다른 실시예의 상세를 나타내고 있다. 도 1의 것과 유사하거나 동일한 요소들은 200이 증가된 동일한 참조 번호를 갖고 있다.
간결성을 위해, 2차 배기 장치(135)의 파이프(S 또는 T)를 설명하기 위해 하나의 파이프만이 묘사되어 있다. 이에 더하여, 이 파이프는 1차 배기 장치(125)의 파이프 라인들(R, Q)과 동일한 평면에 있는 것으로 묘사하고 있다. 그러나 실제 실시예에서는 사실 4개의 이 파이프 라인들(Q, R, S, T)이 있고, 이들은 도 5에 나타낸 바와 같이 필요적으로 동일한 평면에 있어야 하는 것은 아니다. 이에 더하여, 특히 대형 증기 돔의 경우에, 테스트가 수행되는 속도를 향상시키기 위해 하나 또는 몇 개의 추가적인 추적 가스 주입 지점들을 제공하는 것이 가능하다. 이들 추가적인 주입 지점들은 증기 돔(221)의 주변부 둘레에 균일하게 분포될 수 있다.
도 6의 증기 돔(221)에서, 상측 지지 벽체(207)는 상측 지지 벽체(207)로부터 밖으로 연장되는 배럴(32)이 그 둘레로 용접되는 원형 개구(31)를 포함한다. 증기 수집 금속 파이프(222)는 배럴(32) 내부에 고정되고 탱크 내의 유체의 증발에 의해 생성된 증기를 추출하도록 된 것이다. 이 목적을 위해, 수집 파이프(222)는 탱크 내로 개방되기 위해 원형 개구(31)의 중심에서 탱크 벽체와 밀봉 멤브레인들(211, 213)과 단열 배리어들(210, 212)을 통과해 지나간다. 이 수집 파이프(222)는 특히 이 증기를 추출하고 그것을 예를 들어 유체가 탱크 내부로 되돌려 도입될 수 있도록 선박의 추진재를 공급하는 수송선 추진 장치나 액화 장치로 전달하는 탱크의 외부 상의 증기 매니폴드에 연결되어 있다.
1차 실링 배리어(213)는 수집 파이프(222)에 유체밀봉 방식으로 연결되어 있다. 유사하게 2차 밀봉 배리어(211)는 2개의 밀봉 배리어들 사이에 존재하는 유체가 배출 파이프들(60, 61)로 순환될 수 있도록 하는 2개의 통로(58, 59)를 제외하고는 수집 파이프(222)에 유체밀봉 방식으로 연결되어 있다. 이 지점에서 2차 밀봉 멤브레인의 부재는 통로(58, 59)에서 파선으로 기호화되어 있다. 이런 식으로, 2차 밀봉 배리어(211)와 1차 밀봉 배리어(213) 사이의 공간은 2개의 배기 파이프들(60, 61)에 연결된 유체밀봉 1차 공간을 형성한다.
이에 더하여, 배럴(32)이 상측 지지 벽체(7)와 수집 파이프(222)에 유체밀봉 방식으로 연결된다. 수집 파이프는 원형 개구(31)보다 작은 직경을 가진 그 외측 스팬(span)에 걸쳐 균일하게 분포된 단열층(62)을 포함한다. 이런 식으로, 단열층(62)과 원형 개구(31) 사이의 간격이 가스로 하여금 2차 단열 배리어(210)와, 화살표(99)로 표시된 바와 같이 배럴(32)과 단열층(62) 사이에 존재하는 매개 공간(64) 사이에서 순환할 수 있도록 한다. 매개 공간과 2차 단열 배리어(210)는 따라서 2차 유체밀봉 공간을 형성한다.
2개의 배출 파이프들(60, 61)은 1차 유체밀봉 공간에 이르기까지 배럴(32) 바깥쪽으로부터 단열층(62)에서 수집 파이프(222)와 평행하게 배열된다. 파이프(61)는 도 5의 파이프(Q)로 개방되고, 1차 유체밀봉 공간과 도시하지 않은 과도압 릴리프 밸브 사이에 통로를 형성한다. 파이프(60)는 도 5의 파이프(R)로 개방되고 1차 공간과 도시하지 않은 밸브 구동기 사이에 통로를 형성한다. 참조 부호 S, T로 표시된 2개의 다른 파이프들이 배럴(32)에 용접되며, 2차 유체밀봉 공간에서 압력의 측정 및 유체의 유동을 유지할 수 있도록 2차 유체밀봉 공간에서 배럴(32)로 개방된다.
증기 돔(221)의 배럴(32)에서 탱크 벽체의 구조는 탱크의 벽체들에서 볼 수 있는 바와 같이 엄격하게 복층 구조인 것은 아닌데, 이는 여기서 1차 공간이 2차 공간으로 완전히 통과하는 2개의 배출 파이프들(60, 61)의 통로를 위한 단면으로 한정되기 때문이다. 그러나 이 구조는 여전히 앞서 설명된 누설 감지 테스트가 이 약간 다른 구조에서 그 완전한 중요성을 유지하도록 가스밀봉 파티션에 의해 서로 격리된 것으로 상정되는 1차 공간의 구조이고 2차 공간의 구조이다.
앞서 언급한 누설 감지 방법은 파이프(S 또는 T)를 통해 추적 가스를 주입하고 파이프(Q 또는 R)를 통해 추적가스를 감지하는 것에 의해 도 6의 증기 돔(221)에서 수행될 수 있다. 도 6에서 화살표(63)는 추적 가스를 주입하는 파이프(S 또는 T)와 그것이 침투할 수 있는 탱크 상측 벽체의 2차 단열 배리어(210) 사이에 있는 매개 공간(64)에서 추적 가스가 따라가는 경로를 개략적으로 설명하고 있다.
증기 돔의 설치에 관한 다른 상세는 공보 FR-A-2984454에서 찾아볼 수 있다.
탱크 벽체의 돌출된 부분에서 누설을 감지하기 위한 장치를 만드는 것에 대해 이상에서 설명된 기술은 다른 타입의 저장소, 예컨대 육상 시설에서 또는 메탄 수송 선박 등과 같은 부유식 구조물에서 LNG 저장소의 액체 돔 또는 증기 돔을 구성하기 위해 사용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 메탄 수송 선박(70)의 절개도가 선박의 이중 선체(72)에 장착된 전체적으로 다면체 형상인 밀봉되고 단열된 탱크(71)를 보여주고 있다. 탱크(71)의 벽체는 탱크에 수용된 LNG와 접촉하도록 된 1차 밀봉 배리어, 1차 밀봉 배리어와 선박의 이중 선체(72) 사이에 배열된 2차 밀봉 배리어, 1차 밀봉 배리어와 2차 밀봉 배리어 및 2차 밀봉 배리어와 이중 선체(72) 사이에 각각 배열된 2개의 단열 배리어들을 포함한다.
그 자체로 알려져 있는 방식으로, 선박의 상측 데크에 배치된 적재/하역 파이프라인들(73)이 적절한 커넥터들을 이용하여 탱크(71)로 또는 탱크로부터의 화물을 이송하기 위한 해상 또는 항만 터미널에 연결될 수 있다.
도 7은 적재 및 하역 스테이션(75), 해저 파이프(76), 연안 시설(77)을 포함하는 해상 터미널의 일례를 묘사하고 있다. 적재 및 하역 스테이션(75)은 이동식 암(74)과 이동식 암(74)을 지지하는 타워(78)를 포함하는 고정된 연안 시설이다. 이동식 암(74)은 적재/하역 파이프라인들(73)에 연결될 수 있는 단열된 가요성 파이프들(79)의 다발을 갖고 있다. 지향성인 이동식 암(74)은 모든 크기의 메탄 수송 선박에 적합하도록 적용된다. 도시하지 않은 연결 파이프가 타워(78)의 내부를 따라 연장된다. 적재 및 하역 스테이션(75)는 연안 시설(77)로부터 메탄 수송 선박(70)의 적재 및 메탄 수송 선박(70)으로부터 연안 시설(77)로의 하역을 가능하게 한다. 후자는 액화 가스 저장 탱크(80)와, 해저 파이프(76)에 의해 적재 또는 하역 스테이션(75)으로 연결된 연결 파이프(81)를 포함한다. 해저 파이프(76)는 액화 가스가 적재 또는 하역 스테이션(75)과 육상 설비(77) 사이에서 먼 거리, 예컨대 5km에 걸쳐 이송될 수 있도록 하는데, 이는 메탄 수송 선박(70)이 적재 및 하역 작업 중에 해안으로부터 먼 거리에 유지될 수 있다는 것을 의미한다.
액화 가스를 이송하기 위해 필요한 압력을 생성하기 위해, 선박(70)에 구비된 펌프들 및/또는 연안 시설(77)에 설치된 펌프들 및/또는 적재 및 하역 스테이션(75)에 설치된 펌프들이 사용된다.
본 발명이 몇 가지 특정한 실시예들과 함께 설명되었으나, 어떤 식으로든 거기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위에 속한다면 설명된 수단들 및 그들의 조합과 기술적으로 동등한 모든 것을 포함한다는 것은 매우 명백하다.
동사 '포함하다', '개입하다' 또는 '구비하다' 및 이들의 활용형들은 청구범위에 기재된 것들 이외의 다른 요소나 단계의 존재를 배제하지 않는다. 구성 요소 또는 구성 단계에서 부정관사 'a' 또는 'an'(하나의, 일)은 따로 언급되지 않는 한 그런 구성 요소나 구성 단계들이 복수로 존재하는 것을 제외하지 않는다.
청구범위에서, 괄호 안의 어떤 참조 부호도 청구범위에 대해 한정을 가하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (16)

  1. 선체 내부에 다면체 공간을 규정하는 지지 벽체들(3, 5, 7)을 포함하는 선체를 포함하는 부유식 구조물로서, 상기 부유식 구조물은 저온 액화 가스를 저장하기 위해 다면체 공간에 수용된 밀봉되고 단열된 탱크(1)를 포함하되,
    선체의 상측 지지 벽체(7, 107)는 개구를 구비하고 개구 둘레에서 상측 지지 벽체의 외측 표면으로부터 돌출된 터릿형상 화물 탱크 돔(15, 21, 221)을 가지며, 개구 및 터릿형상 화물 탱크 돔은 탱크에 수용된 액화 가스의 액상 및/또는 증기상을 취급하기 위한 화물 취급 장비(16, 22, 222)의 통로로서 의도된 것이고,
    상측 탱크 벽체는 상측 지지 벽체의 내측 표면에 고정된 복층 구조물을 포함하고, 복층 구조물은 탱크에 수용된 액화 가스와 접촉하도록 된 1차 밀봉 멤브레인(13, 113, 213)과, 1차 밀봉 멤브레인과 상측 지지 벽체 사이에 배열된 2차 밀봉 멤브레인(11, 111, 211)과, 2차 밀봉 멤브레인과 상측 지지 벽체 사이에 배치된 2차 단열 배리어(10, 110, 210)와, 2차 단열 멤브레인과 1차 단열 멤브레인 사이에 배치된 1차 단열 배리어(12, 112, 212)로 형성되며,
    터릿형상 화물 탱크 돔은:
    상측 지지 벽체(7, 107, 207)의 개구를 통과해 맞물리는 쉬스(113, 222)를 형성하고 쉬스 둘레 전체에서 상측 탱크 벽체의 1차 밀봉 멤브레인(13, 213)에 유체밀봉 방식으로 연결되는 내부 유체밀봉 벽체와,
    쉬스와 평행하게 쉬스로부터 일정 거리를 갖고 쉬스 둘레에 배열된 외부 유체밀봉 벽체(103, 32)로서, 개구 둘레에서 상측 지지 벽체에 유체밀봉 방식으로 연결된 외부 유체밀봉 벽체와,
    터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체(103, 32)와 내부 유체밀봉 벽체(113, 222) 사이에 배열되고 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체와 내부 유체밀봉 벽체 사이에 규정된 공간을, 한편으로는 상측 지지 벽체의 개구를 통과해 개구 둘레에 배열된 상측 탱크 벽체의 2차 단열 배리어(10, 210)와 연통되는 2차 공간(110, 62, 64)으로, 다른 한편으로는 상측 지지 벽체의 개구를 통과해 개구 둘레에 배치된 상측 탱크 벽체의 1차 단열 배리어(12, 212)와 연통되는 1차 공간(112, 60, 61)로 분할하는 분리 벽체(111, 60, 61)와,
    1차 과도압 릴리프 밸브(27, 127)와, 1차 과도압 릴리프 밸브의 개방에 응답하여 1차 공간으로부터 가스가 배기되는 것을 허용하기 위해, 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 공간과 직접 연통되고 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 통과하는1차 배기 파이프(I, Q)를 포함하는 1차 배기 장치(25, 125)와,
    2차 과도압 릴리프 밸브(37, 137)와, 2차 과도압 릴리프 밸브의 개방에 응답하여 2차 공간으로부터 가스가 배기되도록 허용하기 위해, 터릿형상 화물 탱크 돔의 2차 공간과 직접 연통되고 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 통과하는 2차 배기 파이프(K, S)를 포함하는 2차 배기 장치(35, 135)를 포함하고,
    부유식 구조물은:
    비응축성이거나 탱크에 수용된 액화 가스의 저온보다 낮은 응축 온도를 가진 추적 가스를 수용하는 가스 저장소(41, 141)로서, 제어 밸브(42, 142)를 통해 1차 배기 장치 및 2차 배기 장치인 배기 장치들 중 하나로 연결된 가스 저장소와,
    추적 가스를 감지할 수 있는 가스 감지기(43, 143)로서, 1차 배기 장치, 특히 1차 배기 파이프와 2차 배기 장치, 특히 2차 배기 파이프인 배기 장치들 중 다른 하나와 연통된 가스 감지기를 포함하는 부유식 구조물.
  2. 제1항에 있어서, 1차 또는 2차 배기 장치는, 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 또는 2차 공간과 직접적으로 연통되고 1차 또는 2차 공간에 퍼져있는 압력에 따라 1차 또는 2차 과도압 릴리프 밸브를 제어하기 위해 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 통과하는 1차 또는 2차 제어 라인(M, N, R, T)을 더 포함하고, 가스 저장소(41, 141)는 1차 또는 2차 제어 라인과 직접 연통된 부유식 구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1차 또는 2차 배기 장치는, 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 또는 2차 공간과 직접적으로 연통되고 1차 또는 2차 공간에 퍼져있는 압력에 따라 1차 또는 2차 과도압 릴리프 밸브를 제어하기 위해 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체를 통과하는 1차 또는 2차 제어 라인(M, N, R, T)을 더 포함하고, 가스 감지기(43, 143)는 1차 또는 2차 제어 라인과 직접 연통된 부유식 구조물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 터릿형상 화물 탱크 돔은 탱크의 증기 돔(221)이고, 상측 지지 벽체의 개구를 통해 맞물린 쉬스는 부유식 구조물의 메인 증기 매니폴드에 연결된 수집 파이프(22, 222)이며,
    터릿형상 화물 탱크 돔의 분리 벽체는, 터릿형상 화물 탱크 돔의 외부 유체밀봉 벽체(32)와 내부 유체밀봉 벽체(222) 사이에 규정된 공간에서 수집 파이프와 평행하게 연장되고, 상측 탱크 벽체의 1차 단열 배리어로 개방된 내측 단부(58, 59)와, 1차 배기 장치(125)로 직접적으로 개방된 외측 단부(Q, R)를 구비하는 1차 배출 파이프(60, 61)를 형성하며, 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 공간은 1차 배출 파이프의 내측 공간을 포함하는 부유식 구조물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 터릿형상 화물 탱크 돔은 탱크의 액체 돔(15)이고, 액체 돔의 외측 유체밀봉 벽체(103)의 상측 단부에 걸쳐 배치되고 상측 지지 벽체의 개구의 중앙 영역과 정렬된 개구를 가진 정상 벽체(46)를 더 포함하며, 액체 돔의 내부 유체밀봉 벽체(113)에 의해 형성된 쉬스는 정상 벽체의 개구 둘레 전체에 걸쳐 정상 벽체의 에지(57)에 유체밀봉 방식으로 부착된 상측 에지를 구비한 1차 밀봉 멤브레인이고,
    분리 벽체는 외부 유체밀봉 벽체와 쉬스(113) 사이에서 쉬스의 둘레 전체로 연장되고, 쉬스 둘레 전체에서 상측 탱크 벽체의 2차 밀봉 멤브레인(11)에 유체밀봉 방식으로 연결된 내측 단부와, 액체 돔의 정상 벽체의 개구 둘레 전체에서 정상 벽체(46)에 유체밀봉 방식으로 연결된 외측 단부(50)를 구비한 2차 밀봉 멤브레인(111)을 포함하는 부유식 구조물.
  6. 제5항에 있어서, 액체 돔(15)의 벽체는 외부 유체밀봉 벽체의 내측 표면에 고정된 복층 구조를 포함하고, 복층 구조는 액체 돔의 1차 밀봉 멤브레인(113), 액체 돔의 2차 밀봉 멤브레인(111), 2차 밀봉 멤브레인과 외부 유체밀봉 벽체 사이에 배치된 액체 돔의 2차 단열 배리어(110) 및 2차 밀봉 멤브레인과 액체 돔의 1차 밀봉 멤브레인 사이에 배치된 1차 단열 배리어(112)로 형성된 부유식 구조물.
  7. 제6항에 있어서, 액체 돔의 2차 밀봉 멤브레인의 외측 단부(50)와 정상 벽체(46) 사이에 배치된 연결 플레이트(48)를 더 포함하고, 연결 플레이트는 외부 유체밀봉 벽체와 액체 돔의 내부 유체밀봉 벽체에 의해 형성된 쉬스 사이에서 외부 유체밀봉 벽체와 평행하게 놓인 메인 레그를 포함하며, 메인 레그는 정상 플레이트(46)에 부착된 상측 단부와 메인 레그와의 관계에서 액체 돔의 내부를 향해 구부러진 플랜지(51)에 의해 연장된 하측 단부를 포함하고, 2차 밀봉 멤브레인의 외측 단부(50)는 플랜지(51)에 유체밀봉 방식으로 부착되며,
    액체 돔의 2차 단열 배리어는, 연결 플레이트(48)의 메인 레그와 외부 유체밀봉 벽체(103) 사이에 배치된 섬유질 충진재(52)을 포함하고,
    2차 배기 파이프(K, M)은 섬유질 충진재로 개방되는 부유식 구조물.
  8. 제7항에 있어서, 1차 배기 파이프(N, I)는 연결 플레이트(48)의 메인 레그를 통과하여 연결 플레이트의 메인 레그와 액체 돔의 1차 밀봉 멤브레인(113) 사이에서 1차 단열 배리어 안으로 개방되는 부유식 구조물.
  9. 제5항 내지 제8항 중 한 항에 있어서, 기체-질소 저장소(45)와 분배 네트워크를 포함하는 질소 분배 시스템을 더 포함하고, 분배 네트워크는 부유식 구조물의 상측 데크로부터 액체 돔의 1차 공간(112)을 통과하고 탱크의 횡단 벽체의 1차 단열 배리어(12)를 통과하여 탱크의 바닥 영역에 이르기까지 연장된 1차 분배 파이프(44, A-G, L, J)와, 부유식 구조물의 상측 데크로부터 액체 돔의 2차 공간(110)을 통과하고 탱크의 횡단 벽체의 2차 단열 배리어를 통과하여 탱크의 바닥 영역에 이르기까지 연장된 2차 분배 파이프(V)를 포함하고,
    질소 분배 시스템은 탱크 벽체들 중의 1차 단열 배리어와 2차 단열 배리어에 퍼져있는 압력을 1차 및 2차 분배 파이프들에 의해 조정하기 위한 조정 수단을 포함하는 부유식 구조물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 한 항에 있어서, 추적 가스는 아르곤, 헬륨 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 부유식 구조물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 한 항에 있어서, 추적 가스 저장소(41, 141)는 1차 또는 2차 배기 장치에 제거 가능하게 고정된 부유식 구조물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 한 항의 부유식 구조물의 작동방법으로서,
    추적 가스를 1차 또는 2차 과도압 릴리프 밸브가 개방되는 압력을 초과함이 없이 1차 및 2차 배기 장치들(25, 125, 35, 135) 중 하나를 통해 제1항 내지 제11항의 부유식 구조물의 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 또는 2차 공간으로 주입하는 단계와,
    1차 및 2차 배기 장치들(25, 125, 35, 135) 중 다른 하나를 통해 터릿형상 화물 탱크 돔의 1차 또는 2차 공간에서 추적 가스를 감지하고, 추적 가스의 감지에 응답하여 탱크 상측 벽체의 2차 밀봉 배리어(11, 211)에서, 및/또는 터릿형상 화물 탱크 돔 분리 벽체(111, 60, 61)에서의 누설을 진단하는 단계를 포함하는 부유식 구조물의 작동 방법.
  13. 제12항에 있어서, 추적 가스는 2차 배기 장치(35, 135)를 통해 2차 공간으로 주입되고 1차 배기 장치(25, 125)를 통해 1차 공간에서 감지되며,
    2차 과도압 릴리프 밸브가 개방되는 압력을 초과하지 않은 채로 기체상 질소를 2차 공간으로 주입함으로써 1차 공간(112, 212)에서보다 2차 공간(110, 210)에서 더 높은 전체 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는 부유식 구조물의 작동 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 누설을 진단하는 단계는, 누설의 존재를 로깅하는 것, 누설의 유동 속도를 결정하기 위해 추적 가스의 양 또는 농도를 측정하는 것, 누설의 위치를 결정하기 위해 추적 가스의 주입과 감지 사이의 시간 지연을 측정하는 것을 포함하는 그룹으로부터 선택된 방법들 중 하나를 포함하는 부유식 구조물의 작동 방법.
  15. 제1항 내지 제11항 중 하나의 부유식 구조물(70)로의 적재 또는 그 부유식 구조물로부터의 하역을 위한 방법으로서, 액화 가스가 단열된 파이프라인(73, 79, 76, 81)를 통해 부유식 또는 육상 저장 시설(77)로부터 제1항 내지 제11항 중 하나의 부유식 구조물의 밀봉되고 단열된 탱크(71)로, 또는 탱크(71)로부터 부유식 또는 육상 저장 시설(77)로 운송되는 부유식 구조물의 적재 또는 하역 방법.
  16. 저온 액화 가스를 위한 운송 시스템으로서, 제1항 내지 제11항 중 한 항의 부유식 구조물(70), 밀봉되고 단열된 탱크(71)를 부유식 또는 육상 저장 시설(77)로 연결하기 위해 디자인된 단열 파이프라인(73, 79, 76, 81), 및 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 운송 선박의 탱크로, 또는 운송 선박의 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 시설로의 단열된 파이프라인들을 통한 냉각 액체 제품의 유동을 구동하기 위한 펌프를 포함하는 저온 액화 가스의 운송 시스템.
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