KR20180069780A - 밀봉 단열 탱크 - Google Patents

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KR20180069780A
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세바스찬 델라노
앤토니 드 파리아
빈센트 베르거
프랑소아즈 두랜드
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

본 발명은, 내력 구조물에 통합된 밀봉 단열 탱크로서, 상기 밀봉된 멤브레인(12)은 평행한 주름부(13)들의 시리즈를 포함하는 주름진 금속 멤브레인, 및 상기 평행한 주름부들 사이에 위치되고 커버 패널들의 상측 면 상에 놓이는 평평한 부분(101, 102)들로 구성되고,
상기 절연 블록(8)들의 치수는, 상기 주름부들의 시리즈가 상기 절연 블록(8)들 각각과 일직선으로 위치된 2개의 주름부(13)를 포함하는 것을 의미하는, 상기 주름부 피치의 2배와 같고,
상기 2개의 주름부(13)들 사이에 위치된 상기 밀봉된 멤브레인의 평평한 부분(102)은 상기 커버 패널의 에지들로부터 일정 거리에 위치된 상기 커버 패널의 내부 구역과 일직선으로 배열되고, 상기 밀봉된 멤브레인은, 상기 밀봉된 멤브레인의 상기 평평한 부분(102)들을, 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에만 있는 복수의 상기 절연 블록들의 상기 앵커 피스(14)에 고정시킴으로써 상기 단열 장벽에 고정되는 것을 특징으로 밀봉 단열 탱크에 관한 것이다.

Description

밀봉 단열 탱크
본 발명은 멤브레인(membrane)을 갖는 밀봉 단열 탱크(sealed and thermally insulating tank)의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들어, -50 ℃ 내지 0 ℃의 온도에 있는 액화 석유 가스(Liquefied Petroleum Gas)(또한 LPG라고도 함)를 수송(transporting)하거나 또는 대기압에서 약 -162 ℃에 있는 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas: LNG)를 수송하기 위한 탱크와 같은, 저온 액체를 저장하거나 및/또는 수송하기 위한 밀봉 단열 탱크의 분야에 관한 것이다. 이들 탱크는 육상(land)에 설치되거나 또는 부유식 구조물(floating structure) 상에 설치될 수 있다. 부유식 구조물의 경우, 탱크는 액화 가스를 수송하거나 또는 부유식 구조물을 추진하는 연료로 사용되는 액화 가스를 수용하도록 의도된 것일 수 있다.
예를 들어, WO-A-2016046487은 이중 밀봉된 멤브레인(double sealed membrane)을 갖는 탱크의 평평한 벽(flat wall)을 형성하기 위한 벽 구조물을 설명한다. 이러한 탱크 벽의 2차 밀봉된 멤브레인은 사용시 높은 응력을 받는데, 이러한 응력은 탱크의 다양한 하중(loading), 열 수축, 화물(cargo)의 움직임, 및 너울시 내력 구조물(bearing structure)의 변형과 관련된다. 이러한 응력은 2차 밀봉된 멤브레인이 정착(anchored)된 단열 장벽(barrier)에 의해 특히 전달된다. 이 단열 장벽은 대형 사이즈의 분리된 절연 패널들로 구성되어 있기 때문에 2차 밀봉된 멤브레인에 전달되는 응력과 움직임은 균일하게 분배되지 않는데, 이는 2차 밀봉된 멤브레인의 주름부(corrugation)들이 패널들의 에지(edge)들 부근에 위치되는지 또는 중심 부근에 위치되는지 여부에 따라 주름부들이 상이한 응력을 받는다는 것을 의미한다. 또한, 특정 주름부들의 가요성(flexibility)은 금속 시트(metal sheet)들의 에지들을 패널들에 정착시킴으로써 제한된다. 이것은 응력 집중을 발생시켜 밀봉된 멤브레인의 노화(aging)를 가속시키는 결과를 초래한다. 이들 문제는 1차 멤브레인이 제거된 경우에도 존재한다.
WO-A-2016046487에서, 2차 절연 패널들 사이에 배열된 브리지 요소(bridging element)들은 패널들의 에지들이 별개로 움직이는 것을 제한함으로써 움직임의 분배를 개선시키는 역할을 한다. 이러한 브리지 요소들은 패널들의 에지들이 별개로 움직이는 것을 어느 정도는 해결할 수 있지만, 그 정도가 제한되고, 설치가 복잡하며, 설치 비용이 상대적으로 높다.
본 발명의 기초가 되는 하나의 아이디어는 이들 단점 중 적어도 일부를 해결하는 멤브레인 탱크 벽 구조물을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은, 내력 구조물에 통합된 밀봉 단열 탱크로서, 상기 탱크는 상기 내력 구조물의 하나 이상의 내력 벽에 의해 지탱되는 하나 이상의 탱크 벽을 포함하고, 상기 탱크 벽들 또는 각 탱크 벽은 상기 내력 구조물의 각 내력 벽에 고정된 단열 장벽, 및 상기 단열 장벽에 의해 지탱되는 밀봉된 멤브레인을 포함하는, 상기 밀봉 단열 탱크를 제공한다.
상기 단열 장벽은 규칙적인 직사각형 격자 패턴으로 나란히 배치된 복수의 평행 직육면체(rectangular parallelepipedal) 절연 블록을 포함하고, 각 절연 블록은 절연 충전물, 및 상기 탱크의 내측을 향하는 커버 패널을 포함하고, 상기 절연 충진물과는 반대쪽에 있는 상기 커버 패널의 상측 면은 금속 앵커 피스(anchor piece) 또는 스트립(strip)을 지탱한다.
상기 밀봉된 멤브레인은 평행한 주름부들의 제1 시리즈를 포함하는 주름진 금속 멤브레인, 및 상기 평행한 주름부들 사이에 위치되고 상기 커버 패널들의 상기 상측 면 상에 놓이는 평평한 부분들로 구성되고, 상기 평행한 주름부들은 상기 평행 육면체 절연 블록들의 제1 방향과 평행하게 배열되고 제1 주름부 피치(pitch)만큼 이격되고, 상기 밀봉된 멤브레인은 예를 들어 상기 단열 장벽의 적어도 하나의 앵커 피스 또는 스트립에 각각 용접된 복수의 주름진 금속 시트를 포함한다.
상기 제1 방향과 직각인 제2 방향으로 상기 직사각형 격자 패턴의 피치는, 상기 주름부들의 제1 시리즈가 상기 절연 블록들 각각과 일직선으로 위치된 2개의 주름부를 포함하는 것을 의미하는, 상기 제1 주름부 피치의 2배와 같고, 상기 2개의 주름부 사이에 위치된 상기 밀봉된 멤브레인의 평평한 부분은, 상기 주름부들의 제1 시리즈의 상기 2개의 주름부가 상기 커버 패널의 가장자리 구역(marginal zone)과 일직선으로 위치되도록, 상기 제1 방향과 평행한 상기 커버 패널의 에지들로부터 일정 거리에 위치된 상기 커버 패널의 내부 구역과 일직선으로 배열되고, 상기 가장자리 구역은 상기 제1 방향과 평행한 상기 커버 패널의 상기 에지들과 상기 내부 구역 사이에 위치된다.
각 방향으로 상기 직사각형 격자 패턴의 피치는, 절연 블록들 사이에 있을 수 있는 임의의 갭의 폭만큼 증가된, 이 방향으로 상기 절연 블록의 치수와 실질적으로 같다. 갭의 이러한 폭은 실질적으로 0일 수 있고, 어떠한 경우에도 상기 절연 블록에 비해 크기가 매우 작게 유지될 수 있다.
각 절연 블록의 상기 금속 앵커 피스는 상기 커버 패널의 적어도 상기 내부 구역에 배열되고, 상기 밀봉된 멤브레인은, 상기 밀봉된 멤브레인의 상기 평평한 부분들을, 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에만 있는 복수의 상기 절연 블록의 상기 앵커 피스들에 고정하는 것에 의해 상기 단열 장벽에 고정된다.
따라서, 상기 밀봉된 멤브레인은 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에만 있는 상기 앵커 피스들에 의해 상기 절연 블록들의 일부에 고정되거나 또는 상기 절연 블록들에 고정되거나 또는 각 절연 블록에 고정된다.
이러한 특징으로 인해, 상기 제1 시리즈의 각 주름부, 또는 상기 제1 시리즈의 주름부들의 적어도 상당한 주름부는, 상기 주름부를 경계로 하는(bordering) 제1 평평한 부분이 상기 절연 블록의 상기 내부 구역의 측면에 위치되고 상기 앵커 피스에 고정되는 반면, 다른 측면에서 상기 주름부를 경계로 하는 제2 평평한 부분은 상기 절연 블록의 상기 가장자리 구역에 걸쳐 있는 것을 고려하면, 상기 2개의 절연 블록 중 어느 것에도 고정되지 않고, 상기 2개의 절연 블록 사이의 계면(interface) 및 인접한 절연 블록의 상기 가장자리 구역을 변형시키는 자유도에 대해 유사한 상황에 있다. 다시 말해, 상기 밀봉된 멤브레인의 상기 평평한 부분들은 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 및 상기 절연 블록들과 이에 인접한 가장자리 구역들 사이의 계면들에 교대로 위치된다. 이러한 배열에 의해, 상기 제1 시리즈의 임의의 주름부가 상기 절연 장벽에 고정된 하나의 측면, 및 상기 절연 장벽에 고정되어 있지 않고 상기 절연 장벽과 미끄럼 접촉하는 하나의 측면을 갖는 주름진 밀봉된 금속 멤브레인이 형성된다. 상기 절연 장벽에 고정되지 않은 이러한 측면은 상기 내력 구조물, 특히 너울시 선박의 선체의 변형과 열 응력의 영향으로 상기 주름부들이 변형되는 자유도를 증가시킨다. 그 결과, 상기 주름진 금속 멤브레인에서 응력 및 변형의 분배가 사용시에 더욱 균일하게 되고, 이에 의해 상기 주름진 금속 멤브레인의 수명이 개선된다.
일부 실시예에 따르면, 이러한 탱크는 다음 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다.
상기 밀봉된 멤브레인이 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에만 고정되는 경우, 상기 앵커 피스의 크기는 변할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 앵커 피스는 상기 커버 패널의 상기 에지들로부터 일정 거리에서 중단되고(interrupted), 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에 한정되며, 상기 주름부들의 제1 시리즈의 상기 2개의 주름부는 상기 절연 블록들 각각의 상기 앵커 피스의 각 측면에 하나씩 위치된다. 다시 말해, 상기 커버 패널들의 상기 가장자리 구역은 여기서 상기 커버 패널의 상기 에지들과 상기 앵커 피스 사이에 위치된다. 이러한 배열은 상기 금속 앵커 피스 또는 앵커 스트립의 재료를 절감할 수 있게 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 방향과 평행한 상기 주름부들과 상기 제1 방향과 평행한 상기 절연 블록들의 에지들 사이에 상기 제1 주름부 피치의 실질적으로 절반과 같은 오프셋이 존재한다. 이러한 특징으로 인해, 상기 제1 방향과 평행한 상기 주름부들은 상기 계면들로부터 등간격으로 배열되고, 이것은 이러한 주름부들에 가해지는 하중을 더욱 더 균일하게 하는데, 특히 이들 하중이 하부의 절연 블록들이 상대적으로 운동한 결과인 경우에 더욱 그러하다.
상기 커버 패널의 상기 내부 구역은, 상기 커버 패널의 상기 에지들로부터 일정 거리에 놓이고 이들 에지에 대해 중심이 맞춰지거나 중심이 벗어날 수 있는 구역을 의미한다. 일 실시예에 따르면, 상기 앵커 피스는 상기 커버 패널의 중심에 배열되고, 상기 주름부들의 제1 시리즈의 상기 2개의 주름부는 상기 커버 패널의 상기 중심으로부터 동일한 거리에 위치된다.
상기 주름진 금속 멤브레인은 상기 벽의 치수 및 그에 따른 물류 제약에 따라 하나 이상의 피스(piece)로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 주름진 금속 멤브레인은 직사각형 형상의 복수의 주름진 금속 시트를 포함하고, 각 주름진 금속 시트는 상기 제1 방향과 평행한 2개의 에지, 및 상기 제2 방향과 평행한 2개의 에지를 포함하고,
상기 제2 방향으로 주름진 금속 시트의 치수는 상기 제1 주름부 피치의 짝수 정수배와 같고,
상기 제1 방향과 평행한 상기 주름진 금속 시트의 상기 2개의 에지는 상기 제1 방향과 평행한 상기 주름부들 사이의 상기 주름진 금속 시트의 상기 평평한 부분들에 본질적으로 위치되고, 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 있는 상기 절연 블록들의 상기 앵커 피스 위를 통과한다.
이러한 특징으로 인해, 상기 밀봉된 멤브레인을 상기 주름진 금속 시트들의 상기 에지들에서 상기 앵커 피스에 고정시킬 수 있어서 조립이 더 쉬워진다.
일 실시예에 따르면, 직사각형 형상의 각 주름진 금속 시트는 인접한 주름진 금속 시트들의 경계 구역에 랩-용접된(lap-welded) 경계 구역을 갖고, 상부에 위치된 주름진 금속 시트의 상기 경계 구역은 아래쪽에 위치된 인접한 주름진 금속 시트의 상기 경계 구역에 매번 용접되고,
상기 제1 방향과 평행한 상기 주름진 금속 시트의 상기 에지들을 따라, 아래쪽에 위치된 상기 주름진 금속 시트의 상기 경계 구역은 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 있는 상기 절연 블록들의 상기 앵커 피스에 용접된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 방향으로 주름진 금속 시트의 치수는 상기 제1 주름부 피치의 2배와 같다. 이러한 특징으로 인해, 상기 밀봉된 멤브레인의 2개의 평평한 부분들 중 하나는 상기 앵커 피스와 일직선으로 통과하는 직사각형 시트의 에지를 포함한다. 따라서, 상기 주름진 금속 시트들의 상기 에지들에서만 용접함으로써, 상기 밀봉된 멤브레인을, 상기 밀봉된 멤브레인의 2개의 평평한 부분들 중 하나의 평평한 부분의 레벨에서 상기 앵커 피스에 정착시킬 수 있다.
상기 금속 앵커 피스는 다양한 기하 구조(geometry)를 가질 수 있다. 유리하게는, 상기 앵커 피스는 상기 제1 방향과 또는 상기 제2 방향과 평행하게 이어지는 금속 스트립을 포함한다. 이러한 특징으로 인해, 상기 앵커 피스의 기하 구조는 주름진 금속 시트의 상기 에지와 연결하기 위한 상대적으로 광범위한 영역을 제공하는데 매우 적합하다.
일 실시예에 따르면, 상기 금속 피스 또는 스트립은 상기 커버 패널의 상기 에지들로부터 일정 거리에서 중단되고 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에 한정되고, 2개의 열 보호 스트립들이 상기 금속 피스 또는 스트립과 상기 커버 패널의 상기 에지들 사이의 상기 커버 패널의 상기 가장자리 구역에 상기 금속 피스 또는 스트립에 연속해서 상기 커버 패널 상에 배열된다. 이러한 특징으로 인해, 상기 주름진 금속 시트들은 상기 커버 패널을 과도하게 가열하지 않고 상기 금속 피스들 또는 스트립들 및 열 보호 스트립들과 일직선으로 전체적으로 맞대기 용접(butt-welded)될 수 있어서, 내열성이 거의 없는 목재 또는 일부 다른 재료로부터 상기 커버 패널을 형성할 수 있다.
대안적으로, 상기 금속 피스 또는 스트립은, 상기 밀봉된 멤브레인이 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에만 있는 상기 금속 피스 또는 스트립에 고정되는 경우, 상기 커버 패널의 상기 가장자리 구역들을 포함하여 상기 커버 패널의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다. 이 경우, 상기 가장자리 구역들에 위치된 상기 금속 피스 또는 스트립의 단부들은 상기 커버 패널을 열적으로 보호하는 다른 형태일 뿐이다.
일 실시예에 따르면, 상기 앵커 피스는 상기 제1 방향과 평행한 금속 스트립, 및 상기 제2 방향과 평행한 금속 스트립을 포함하고, 상기 금속 스트립들은 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에서 십자형을 형성한다. 이러한 특징으로 인해, 상기 앵커 피스의 기하 구조는 주름진 금속 시트의 코너 바로 근처에서 상기 주름진 금속 시트의 두 에지들과 연결하기 위한 영역을 제공하는데 매우 적합하다.
평행한 주름부들의 제1 시리즈에 대해 전술된 내용은 또한 상기 평면의 두 방향으로 하중 및 변형을 균일화하기 위해 상기 주름부들의 제1 시리즈에 직각으로 이어지는 평행한 주름부들의 제2 시리즈에도 동일한 방식으로 구현될 수 있다.
대응하는 실시예들에 따르면,
- 상기 밀봉된 멤브레인은, 상기 평행 육면체 절연 블록들의 상기 제2 방향과 평행하게 배열되고 제2 주름부 피치만큼 이격된 평행한 주름부들의 제2 시리즈를 더 포함하고, 상기 밀봉된 멤브레인의 상기 평평한 부분들은 상기 제2 방향과 평행한 상기 주름부들 사이에 더 위치되고,
상기 제1 방향으로 상기 절연 블록들의 치수와 실질적으로 동일한, 상기 제1 방향으로 상기 직사각형 격자 패턴의 피치는, 상기 주름부들의 제2 시리즈가 상기 절연 블록들 각각과 일직선으로 위치된 2개의 주름부를 포함하는 것을 의미하는, 상기 제2 주름부 피치의 2배와 같고,
상기 주름부들의 제2 시리즈의 상기 2개의 주름부는 상기 커버 패널의 가장자리 구역과 일직선으로 위치되고, 상기 가장자리 구역은 상기 제2 방향과 평행한 상기 커버 패널의 상기 에지들과 상기 내부 구역 사이에 위치된다.
- 상기 앵커 피스는 상기 커버 패널의 상기 에지들로부터 일정 거리에서 중단되고, 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에 한정되고, 상기 주름부들의 제2 시리즈의 상기 2개의 주름부는 상기 절연 블록들 각각의 상기 앵커 피스의 각 측면에 하나씩 위치된다.
- 상기 제2 방향과 평행한 상기 주름부들과 상기 제2 방향과 평행한 상기 절연 블록들의 상기 에지들 사이에 상기 제2 주름부 피치의 절반과 같은 오프셋이 존재한다.
- 상기 앵커 피스는 상기 커버 패널의 상기 중심에 배열되고, 상기 주름부들의 제2 시리즈의 상기 2개의 주름부는 상기 커버 패널의 상기 중심으로부터 동일한 거리에 위치된다.
- 상기 제1 방향으로 주름진 금속 시트의 치수는 상기 제2 주름부 피치의 짝수 정수배와 같고, 상기 제2 방향과 평행한 상기 주름진 금속 시트의 상기 2개의 에지는 상기 제2 방향과 평행한 상기 주름부들 사이의 상기 주름진 금속 시트의 상기 평평한 부분들에 본질적으로 위치되고, 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 있는 상기 절연 블록들의 상기 앵커 피스 위를 통과한다.
- 상기 제2 방향과 평행한 상기 주름진 금속 시트의 상기 에지들을 따라, 아래쪽에 위치된 상기 주름진 금속 시트의 상기 경계 구역은 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 있는 상기 절연 블록들의 상기 앵커 피스들에 용접된다.
- 상기 제1 방향으로 주름진 금속 시트의 치수는 상기 제2 주름부 피치의 2배와 같다.
- 상기 제1 주름부 피치는 상기 제2 주름부 피치와 동일하고, 상기 절연 블록들은 정사각형 윤곽을 갖는다.
상기 절연 블록들은 상이한 방식으로 제조될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 각 평행 육면체 절연 블록은 절연 충진물이 내부에 수용된 박스 구조물(box structure)을 포함하고, 상기 박스 구조물은 하부 패널, 및 상기 하부 패널과 상기 커버 패널 사이에서 연장되는 측면 패널을 포함한다. 다른 실시예에 따르면, 각 평행 육면체 절연 블록은 하부 패널 및 커버 패널을 포함하고, 이들 사이에 상기 절연 충전물을 형성하는 발포체 블록이 개재된다.
일 실시예에 따르면, 각 탱크 벽의 상기 밀봉된 멤브레인은,
- 상기 탱크의 내측을 향해 돌출하고 제1 방향으로 연장되는 주름부들의 제1 시리즈, 및
- 상기 탱크의 상기 내측을 향해 돌출하고 상기 제1 방향과 직각인 제2 방향으로 연장되는 주름부들의 제2 시리즈를 포함한다.
상기 밀봉된 멤브레인의 주름부들은 상이한 방식으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 상기 주름부들은 상기 평평한 부분들에 대해 상기 탱크의 상기 내측을 향해 돌출하고, 또는 대안적으로 상기 주름부들은 상기 평평한 부분에 대해 상기 탱크의 외측을 향하여 돌출하고, 상기 절연 블록들의 상기 커버 패널들에 형성된 그루브(groove)들에 수용된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 또는 제2 탱크 벽의 상기 단열 장벽은 상기 탱크의 에지 코너와 반대쪽 에지 블록들의 길이방향 면을 향하는 범용 평행 육면체 절연 블록들을 포함하고, 상기 범용 평행 육면체 절연 블록들 각각의 상기 커버 패널의 상측 면은 상기 대응하는 에지 블록의 상기 커버 패널의 상기 상측 면의 단차부를 향하는 단차부를 포함하고, 상기 단차부들에 함께 수용된 연결 시트는 상기 제1 또는 제2 탱크 벽의 상기 밀봉된 멤브레인에 연속적인 평평한 지지 표면을 형성하도록 상기 커버 패널들의 상기 상측 면의 레벨과 동일한 높이에 놓여 있다. 이러한 특징으로 인해, 상기 밀봉된 멤브레인의 지지부에 공간을 생성하지 않고, 에지 블록들의 열(row)과 범용 블록들의 제1 열 사이의 거리를 조절하는 것이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 열 및/또는 제2 열의 각 에지 블록과 이에 인접한 평행 육면체 절연 블록들 사이의 공간과, 상기 에지 블록들과 상기 제1 내력 벽 사이의 공간은 매개 절연 충진물(intermediary insulating filling)을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 주름진 금속 시트들은 직사각형 형상을 갖고, 각 평행 육면체 절연 블록은 2개의 교차하는 앵커 스트립을 포함하고, 각 앵커 스트립은 상기 앵커 스트립들에 고정된 상기 주름진 금속 시트들의 각 측면과 평행하게 이어진다.
일 실시예에 따르면, 상기 단열 장벽은 2차 단열 장벽이고, 상기 밀봉된 멤브레인은 2차 밀봉된 멤브레인이며,
상기 탱크 벽은 상기 제2 밀봉된 멤브레인 상에 배열된 1차 단열 장벽, 및 상기 1차 단열 장벽에 의해 지탱되는 1차 밀봉된 멤브레인을 더 포함한다.
이 경우에 바람직하게는, 상기 2차 단열 장벽의 상기 절연 블록들의 상기 금속 앵커 피스들은 예를 들어 나사산 형성된 스터드 또는 부싱과 같은 1차 유지 부재(retaining member)들을 지탱하고, 상기 1차 단열 장벽은 상기 1차 유지 부재들에 정착된 복수의 나란히 배치된 평행 직육면체 절연 블록을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 2차 밀봉된 멤브레인은 상기 1차 유지 부재들이 상기 2차 밀봉된 멤브레인 위쪽으로 돌출할 수 있도록 컷아웃(cutout)들을 포함하고, 상기 2차 밀봉된 멤브레인에서 상기 컷아웃들의 에지들은 상기 1차 유지 부재들 둘레에 상기 2차 단열 장벽의 상기 절연 블록들의 상기 금속 앵커 피스들에 밀봉된 방식으로 용접된다. 바람직하게는, 이러한 컷아웃들은 상기 직사각형 시트들의 에지들 상에 만들어지지만, 이들 컷아웃들은 직사각형 시트 내에 위치된 평평한 부분에 형성될 수도 있다.
이러한 탱크는 예를 들어 액화 가스를 저장하기 위한 육상 저장 설비의 일부를 형성할 수 있고, 또는 연안 또는 해양 부유 구조물, 특히 메탄 유조선, LPG 유조선, 부유식 저장 및 재가스화 유닛(floating storage and regasification unit: FSRU), 부유식 제조 저장 및 오프로딩(Floating production storage and offloading: FPSO) 유닛 등에 설치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 저온 액체 제품을 수송하기 위한 선박은 선체, 및 상기 선체의 내측에 배열된 전술된 탱크를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 저온 액체 제품을 단열 파이프들을 통해 부유식 또는 육상 저장 설비로부터 상기 선박의 상기 탱크로 운반하거나 또는 상기 선박의 상기 탱크로부터 상기 부유식 또는 육상 저장 설비로 운반하는, 이러한 선박을 선적(loading)하거나 또는 하역(unloading)하는 방법을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한, 저온 액체 제품을 이송하는 시스템으로서, 상기 시스템은 상기 전술된 선박, 상기 선박의 상기 선체에 설치된 상기 탱크를 부유식 또는 육상 저장 설비에 연결하는 방식으로 배열된 절연된 파이프들, 및 저온 액체 제품을 상기 절연된 파이프들을 통해 상기 부유식 또는 육상 저장 설비로부터 상기 선박의 상기 탱크로 유동시키거나 또는 상기 선박의 상기 탱크로부터 상기 부유식 또는 육상 저장 설비로 유동시키기 위한 펌프를 포함하는, 상기 저온 액체 제품을 이송하는 시스템을 제공한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 비-제한적인 예로서 주어진 본 발명의 다수의 특정 실시예의 이하 상세한 설명을 통해 보다 잘 이해되고, 이 상세한 설명을 통해 본 발명의 추가적인 목적, 상세, 특징 및 장점들이 보다 명확히 드러날 것이다.
Figure pct00001
도 1은 액화 가스를 수송하거나 및/또는 저장하기 위한 탱크의 일부 사시도로서, 탱크의 길이방향 벽과 탱크의 횡방향 벽으로 형성된 탱크의 에지 코너를 도시하며, 여기서 탱크의 횡방향 벽은 탱크의 길이방향 벽과 90° 정도의 각도를 이루는 것을 도시한다.
Figure pct00002
도 2는 도 1의 탱크 벽의 단열 장벽의 에지 단열 박스 구조물을 도시하는 분해 상세도이다.
Figure pct00003
도 3은 도 1의 2개의 에지 단열 박스 구조물을 도시하는 상세도를 도시하며, 여기서 이 2개의 박스 구조물은 함께 도 1의 탱크의 단열 장벽의 에지 코너의 일부를 형성한다.
Figure pct00004
도 4는 90° 에지 코너의 영역에 있는 탱크 벽의 개략 평면도로서, 에지 절연 요소들의 실시예의 대안적인 형태를 도시한다.
Figure pct00005
도 5는 액화 가스를 수송하거나 및/또는 저장하기 위한 탱크의 다른 부분의 사시도로서, 135°의 각도를 이루는 2개의 길이방향 탱크 벽들 사이에 형성된 탱크의 에지 코너를 도시한다.
Figure pct00006
도 6은, 액화 가스를 수송하거나 및/또는 저장하기 위한 탱크의 다른 부분의 사시도로서, 제1 실시예에 따른 평평한 탱크 벽을 도시한다.
Figure pct00007
도 7은 도 6의 평평한 벽의 부분 확대 상세 평면도이다.
Figure pct00008
도 8은 도 6의 평평한 벽의 부분 확대 부분 절개 상세 사시도이다.
Figure pct00009
도 9는 일 실시예에 따른 앵커 부재의 분해 사시도이다.
Figure pct00010
도 10은 제2 실시예에 따른 평평한 탱크 벽의 평면도이다.
Figure pct00011
도 11은 도 10의 평평한 벽의 부분 확대 상세 사시도이다.
Figure pct00012
도 12는 도 10의 평평한 벽의 사시도로서, 1차 단열 장벽 및 1차 밀봉된 멤브레인을 더 도시한다.
Figure pct00013
도 13은 메탄 유조선(methane tanker) 또는 LPG 유조선의 탱크와 이 탱크를 선적/하역하기 위한 터미널의 부분 절개 개략도이다.
상기 도면은 액화 가스를 수송하기 위한 선박의 이중 선체의 내부 벽들로 구성된 내력 구조물과 관련하여 이후에 설명된다. 이러한 내력 구조물은 예를 들어 프리즘 형상(prismatic shape)의 다면체 기하 구조를 갖는다. 이러한 내력 구조물에서, 내력 구조물의 길이방향 벽(1)들은 선박의 길이방향과 평행하게 이어지고, 선박의 길이방향과 직각인 평면에서 다각형 구획을 형성한다. 길이방향 벽(1)들은 길이방향 에지 코너(2)들에서 만나는데, 이들은 예를 들어 팔각형 기하 구조에서 135° 정도의 각도를 형성한다. 이러한 다면체 탱크의 전체 구조는, 예를 들어, 문헌 FR-A-3008765의 도 1을 참조하여 설명된다.
길이방향 벽(1)들은 선박의 길이방향과 직각인 횡방향 내력 벽(3)들에 의해 선박의 길이방향으로 중단된다. 길이방향 벽(1)들과 횡방향 벽(3)들은 전방 및 후방 에지 코너(4)들에서 만난다.
내력 구조물의 각 벽(1, 3)은 각 탱크 벽을 지탱한다. 제1 실시예에 따르면, 각 탱크 벽은 -50 ℃ 내지 0 ℃의 평형 온도를 갖는, 부탄, 프로판, 프로펜 등을 포함하는 액화 석유 가스와 같은, 탱크에 저장된 유체와 접촉하는 단일 밀봉된 멤브레인을 지탱하고 있는 단일 단열 장벽으로 구성된다.
관례에 따라, 탱크의 요소에 적용된 형용사 "상측(upper)"라는 용어는, 지구의 중력장에 대한 탱크 벽의 배향에 상관 없이, 탱크의 내측을 향해 배향된 요소 부분을 말하고, 형용사 "하측(lower)"은 이 탱크의 외측을 향해 배향된 요소 부분을 말한다. 마찬가지로, "위쪽(above)"이라는 용어는, 지구의 중력장에 대한 탱크 벽의 배향에 상관 없이, 탱크의 내측 쪽으로 더 위치된 위치를 말하고, "아래쪽(underneath)"이라는 용어는 내력 구조물 쪽으로 더 위치된 위치를 말한다.
도 1은 길이방향 탱크 벽(5)과 횡방향 탱크 벽(6)을 각각 지탱하는 내력 구조물의 길이방향 벽(1)들 중 하나와 횡방향 벽(3)들 중 하나 사이의 전방 또는 후방 에지 코너(4) 영역에서의 탱크 코너를 도시한다. 길이방향 탱크 벽(5)과 횡방향 탱크 벽(6)은 90° 정도의 각도를 형성하는 탱크의 코너 구조물(7)에서 만난다. 길이방향 탱크 벽(5)과 횡방향 탱크 벽(6)은 유사한 구조를 갖기 때문에, 길이방향 탱크 벽(5)만이 이하에서 설명된다. 길이방향 탱크 벽(5)에 대한 설명은 횡방향 탱크 벽(6)에 대응하게 적용된다.
길이방향 탱크 벽(5)의 단열 장벽은 전체 길이방향 내력 벽(1)을 따라 정착된 복수의 절연 요소로 구성된다. 이들 절연 요소는 함께 길이방향 탱크 벽(5)의 밀봉된 멤브레인이 정착되는 평평한 표면을 형성한다. 이들 절연 요소는 보다 구체적으로는 규칙적인 직사각형 격자 패턴으로 나란히 배치된 복수의 범용 절연 요소(8)를 포함한다. 길이방향 탱크 벽(5)의 단열 장벽은, 에지 코너(4)를 따라 배열된, 도 2를 참조하여 후술된 일 열(row)의 에지 절연 요소(9)들을 더 포함한다. 절연 요소(8, 9)들은 예를 들어 도 3을 참조하여 설명된 앵커 부재(10)들을 사용하여 임의의 적절한 수단에 의해 내력 구조물에 정착된다. 절연 요소(8, 9)들은 직선 또는 파형 모양의 평행한 라인들을 형성하는 매스틱 비드(bead of mastic)(도시되지 않음)들을 통해 길이방향 내력 벽 상에 놓인다. 매개 공간(intermediary space)(11)은 에지 절연 요소(9)들의 열(row)에서 서로를 향하는 에지 절연 요소들을 분리시킨다. 탱크의 에지 코너를 형성하는 2개의 탱크 벽(5 및 6)의 매개 공간(11)들은 정렬된다.
길이방향 탱크 벽(5)의 밀봉된 멤브레인은, 오버랩(overlap)되게 서로 나란히 배치된 복수의 금속 시트(12)로 구성된다. 이들 금속 시트(12)는 바람직하게는 직사각형 형상이다. 금속 시트(12)들은 밀봉된 멤브레인을 밀봉하기 위해 함께 용접된다. 바람직하게는, 금속 시트(12)들은 예를 들어 1.2 mm의 두께를 갖는 스테인리스 강으로 제조된다.
탱크가 받는 다양한 응력에 반응하여, 특히 탱크 내 액화 가스의 로딩으로 인한 열 수축에 반응하여, 밀봉된 멤브레인이 변형될 수 있기 위해, 금속 시트(12)들은 탱크의 내측을 향해 배향된 복수의 주름부(13)를 포함한다. 보다 구체적으로, 길이방향 탱크 벽(5)의 밀봉된 멤브레인은 규칙적인 직사각형 패턴을 형성하는 주름부(13)들의 제1 시리즈 및 주름부(13)들의 제2 시리즈를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주름부(13)들의 제1 시리즈는 에지 코너(4)와 평행하고, 주름부(13)들의 제2 시리즈는 에지 코너(4)와 직각이다. 바람직하게는 주름부(13)들은 직사각형 금속 시트들의 에지들과 평행하게 연장된다. 주름부들의 하나의 시리즈의 2개의 연속하는 주름부(13)들 사이의 거리는 예를 들어 600 mm 정도이다.
코너 구조물(7) 영역에서 절연 장벽(2)이 연속되는 것을 보장하기 위해, 금속 코너 시트(15)들은, 서로 직교하는 에지 절연 요소(9)들 상에 용접되어 배열된다. 이들 금속 코너 시트(15)는 각 탱크 벽(5 및 6)의 밀봉된 멤브레인의 평면들에 각각 위치된 2개의 평평한 부분(16)을 포함한다.
도 2는 도 1의 에지 절연 요소(9)의 분해 사시도를 도시한다.
에지 절연 요소(9)는 하부 패널(17), 측면 패널(18)들, 및 커버 패널(19)을 포함한다. 이들 모든 패널(17, 18, 19)은 직사각형 형상이고, 에지 절연 요소(9)의 내부 공간을 한정한다. 하부 패널(17)과 커버 패널(19)은, 서로 평행하게 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 내력 벽과 평행하게 연장된다. 측면 패널(18)들은 하부 패널(17)과 직각으로 연장된다. 측면 패널(18)들은 에지 절연 요소(9)의 전체 둘레에 걸쳐 하부 패널(17)과 커버 패널(19)을 연결한다. 내력 스페이서(20)들은 하부 패널(17)과 커버 패널(19) 사이에서 에지 절연 요소(9)의 내부 공간에 배열된다. 이들 내력 스페이서(20)는 길이방향 측면 패널(21)들과 평행하게 연장된다. 길이방향 측면 패널(21)들과 직각으로 연장되는 횡방향 측면 패널(22)들은 관통-오리피스(23)들을 포함한다. 이들 관통-오리피스(23)는 단열 장벽 내 불활성 가스가 순환되는 것을 허용하기 위해 의도된다. 패널들 및 내력 스페이서들은 임의의 적절한 수단, 예를 들어, 나사, 스테이플(staple) 또는 못(nail)에 의해 부착되고, 절연 충전물(24)이 내부에 배열되는 박스 구조물을 함께 형성한다. 이 절연 충전물(24)은 바람직하게는 비-내력 구조물이며, 예를 들어, 펄라이트(perlite) 또는 유리솜(glass wool)이다.
하부 패널(17)은 길이방향 측면 패널(21)들로부터 돌출하는 길이방향 플랜지(25)들을 포함한다. 하부 패널(17)은 횡방향 측면 패널(22)들 중 하나로부터 돌출하는 횡방향 플랜지(26)를 더 포함한다. 하부 패널(17)의 플랜지(25, 26)들은 보강재(cleat)(27)를 지탱한다. 도 2에 도시된 예에서, 길이방향 플랜지(25)들의 각 단부는 각 보강재(27)를 지탱하고, 횡방향 플랜지(26)의 중심 부분은 보강재(27)를 지탱한다. 도 3에 도시된 대안적인 형태에서, 횡방향 플랜지(26)에 의해 지탱되는 보강재(27)는 에지 절연 요소(9)의 전체 폭에 걸쳐 연장된다.
커버 패널(19)은 절연 충전물(24)과는 반대쪽을 향하는 상측 면 상에 횡방향 단차부(28)를 포함한다. 이 횡방향 단차부(28)는 하부 패널(17)의 횡방향 플랜지(26)가 돌출하는 기점이 되는 횡방향 측면 패널(22)과 일직선으로 위치된다. 이러한 횡방향 단차부(28)는 횡방향 플랜지(26)에 의해 지탱되는 보강재(27)와 일직선으로 위치된 노치(notch)(65)를 포함한다. 커버 패널(19)을 형성하는데 사용될 수 있는 수많은 방법이 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 상이한 치수의 2개의 합판(plywood) 시트들이 횡방향 단차부(28)를 갖는 커버 패널(19)을 형성하는 방식으로 중첩된다. 도시되지 않은 일 실시예에서, 커버 패널은 횡방향 단차부를 형성하도록 밀링부(milling)가 형성된 합판 시트로 만들어진다.
커버 패널(19)의 상측 면은 횡방향 밀링부(29)와 길이방향 밀링부(30)를 더 포함한다. 횡방향 밀링부(29)는 커버 패널(19)의 전체 폭에 걸쳐 커버 패널(19)의 폭과 평행한 방향으로 연장된다. 횡방향 밀링부(29)는 횡방향 플랜지(26)와는 반대쪽 커버 패널(19)의 횡방향 측면에 근접하여 위치된다. 길이방향 밀링부(30)는 커버 패널(19)의 전체 길이에 걸쳐 커버 패널(19)의 길이와 평행한 방향으로 연장된다. 바람직하게는, 이 길이방향 밀링부(30)는 커버 패널(19)의 폭의 중심에 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 길이방향 밀링부(30)는 노치(65)에 연속해서 위치된다.
길이방향 밀링부(30)에는 길이방향 앵커 스트립(31)이 수용된다. 이 길이방향 앵커 스트립(31)은 커버 패널(19)의 길이보다 더 짧은 길이를 갖는다. 열 보호부(54)(도 3에 도시됨)는 길이방향 앵커 스트립(31)을 포함하지 않는 길이방향 밀링부(30) 부분에 수용된다.
마찬가지로, 횡방향 앵커 스트립(32)은 커버 패널(19)의 횡방향 밀링부(29)에 수용된다. 그러나, 이 횡방향 앵커 스트립(32)은 커버 패널(19)의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 횡방향 앵커 스트립(32)의 각 단부는 탭(33)을 포함한다. 이 탭(33)은 커버 패널(19)의 각 길이방향 측면으로부터 돌출한다.
에지 절연 요소(9)와 유사한 방식으로, 각 범용 절연 요소(8)는, 상측 면에, 각 밀링부에 수용되고 커버 패널들에 나사 결합되거나 리벳 결합된 2개의 직교하는 앵커 스트립(14)들을 포함한다. 앵커 스트립(14)들은 바람직하게는 주름부(13)들과 평행하게 배열된다. 앵커 스트립(14)들은 밀링부들의 중심 부분에 걸쳐 연장되어 이 중심 부분 내에 이들 앵커 스트립이 수용된다. 열 보호부(54)들은 밀링부들의 단부들에 수용된다.
밀봉된 멤브레인의 금속 시트(12, 15)들은 앵커 스트립(14, 31, 32)들 상에 놓여 이 앵커 스트립들에 용접된다. 열 보호부(54)들은 금속 시트(12, 15)들이 그 에지들을 따라 함께 용접될 때 절연 요소(8, 9)들이 손상되는 것을 방지한다. 열 보호부(54)들은 내열성 재료, 예를 들어, 유리 섬유-기반 복합 재료로 제조된다. 금속 시트(12, 15)들을 앵커 스트립(14, 31, 32)들에 용접하면, 밀봉된 멤브레인이 절연 장벽에 고정될 수 있으나, 인장 하중이 금속 시트(12, 15)들에 의해 이 금속 시트들이 용접된 앵커 스트립(14, 31, 32)들로 전달되게 된다.
탭(33)은 횡방향 밀링부(29)에 연속해서 커버 패널(19)로부터 연장되는 이격 부분(34)을 포함한다. 이 탭은 이격 부분(34)의 양 단부로부터 커버 패널(19)로 연장되는 결합 부분(35)을 더 포함한다. 이 결합 부분(35)은 하부 패널(17)의 방향으로 연장된다. 결합 부분(35)은 단차부(65)를 갖는 커버 패널(19)의 횡방향 측면을 향하여 슬롯(52)을 포함한다.
앵커 스트립(31, 32)들은 임의의 적절한 수단, 예를 들어, 리벳 결합에 의해 커버 패널(19)에 고정된다. 횡방향 앵커 스트립(32)은 커버 패널(19)의 길이방향으로, 예를 들어, 1 밀리미터 내지 십분의 수(a few tenths) 밀리미터 정도의 간극을 갖는 방식으로 고정된다. 통상적으로, 리벳 결합에 의해 고정하는 경우, 횡방향 앵커 스트립(32)을 고정하는 리벳이 통과하는 커버 패널(19) 내의 오리피스(도시되지 않음)들은 리벳의 두께를 초과하는 길이방향 치수를 갖는다. 마찬가지로, 횡방향 앵커 스트립(32)은 간극을 갖고 횡방향 밀링부(29)에 수용된다. 이러한 간극으로 인해, 앵커 스트립(31, 32)들에 용접된 밀봉된 멤브레인에 의해 커버 패널(19)의 길이방향으로 발생된 인장력이 전달될 수 있는데, 이 인장력은 커버 패널(19)에 실질적으로 전달되지 않는다.
도 3은 길이방향 탱크 벽(5) 및 횡방향 탱크 벽(6)에 속하는 길이방향 에지 절연 요소(36) 및 횡방향 에지 절연 요소(37)를 도시하는 상세도이다. 길이방향 에지 절연 요소(36) 및 횡방향 에지 절연 요소(37)는 함께 코너 구조물(7)을 형성한다. 단차부(65)를 갖지 않는 길이방향 에지 절연 요소(36)의 횡방향 에지, 및 단차부(65)를 갖지 않는 횡방향 에지 절연 요소(37)의 횡방향 에지는 함께 맞대어진다. 길이방향 에지 절연 요소(36)는 횡방향 에지 절연 요소(37)의 구조와 유사한 구조를 갖기 때문에, 도 3에 도시된 길이방향 에지 요소(36)만이 이하에서 설명된다. 이 길이방향 에지 절연 요소(36)에 대한 설명은 횡방향 에지 절연 요소(37)에 유추 적용될 수 있다.
도 3에 도시된 앵커 부재(10)들은 길이방향 내력 벽(1)에 용접된 스터드(38)를 각각 포함한다. 각 스터드(38)는 길이방향 내력 벽(1)과 직각으로 연장된다. 길이방향 내력 벽(1)과 반대쪽 스터드의 단부는 나사의 나사산을 갖는다. 정사각형 형상의 내력 판(39)은 스터드(38)가 관통하는 중심 오리피스(도시되지 않음)를 포함한다. 너트(40)는 스터드(38)의 나사산 형성된 단부 상에 장착된다. 따라서, 각 스터드(38)의 내력 판(39)은, 하부 패널(17)의 대응하는 플랜지(25, 26)에 의해 지탱되는 각 보강재(27)의 상측 면으로 상기 너트(40)에 의해 가압되어 유지된다. 도시되지 않은 대안적인 형태에서, 내력 판은 절연 요소의 하부 패널의 플랜지 상에 직접 놓인다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 앵커 부재(10)들은 또한 각 범용 절연 요소(8)의 코너들에도 위치된다. 각 범용 절연 요소(8)의 측방향 벽들은 플랜지를 갖는다. 보강재(27)는 상기 플랜지의 각 단부 상에 위치된다. 범용 절연 요소(8)들의 각 보강재(27)는 각 앵커 부재(10)와 협력하며, 하나의 동일한 내력 부재(10)는 복수의 인접한 범용 절연 요소(8)의 보강재(27)들과 협력한다. 인접한 범용 절연 요소(8)들의 코너들은 대응하는 고정 부재(10)와 일직선으로 샤프트를 함께 형성하는 컷아웃을 포함한다. 이 샤프트에 의해 너트(40)는 고정 부재(10)의 스터드 상에 나사 결합될 수 있다. 이 샤프트는 절연 충전물(41)로 충전되고 블랭킹 판(42)으로 덮여져서, 절연 요소들의 커버 패널들과 평평한 표면을 형성한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 각 범용 절연 요소(8)는, 에지 코너(4)와 평행한 방향으로 측정했을 때, 에지 절연 요소(9)들의 폭의 2배인 폭을 갖는다. 범용 절연 요소(8)들 및 에지 절연 요소(9)들은, 2개의 인접한 범용 절연 요소(8)의 코너들이 각 에지 절연 요소(9)의 횡방향 플랜지(26)와 일직선으로 에지 절연 요소(9)의 폭을 가로 질러 중간에 위치되는 방식으로 배열된다. 따라서 범용 절연 요소(8)들의 상기 코너들과 관련된 앵커 부재(10)는 상기 범용 절연 요소(8)들의 보강재(27)들과, 및 횡방향 플랜지(26)에 의해 지탱되는 보강재(27)와 모두 협력한다. 에지 절연 요소(9)의 노치(65)를 통해 상기 앵커 부재(10)의 너트를 조이는데 필요한 도구가 통과할 수 있다.
도시되지 않은 일 실시예에서, 범용 절연 요소들과 에지 절연 요소들은 동일한 폭을 갖지만, 에지 코너와 평행한 방향으로 서로 오프셋되어 있다. 따라서, 2개의 인접한 범용 절연 요소의 코너들은 상기 에지 절연 요소의 폭을 가로 질러 중간에 그리고 상기 에지 절연 요소의 횡방향 플랜지와 일직선으로 위치된다.
또한, 에지 절연 요소(9)들을 향해 위치된 범용 절연 요소(8)들은 에지 절연 요소(9)의 상기 단차부(28)를 향해 상기 에지 절연 요소(9)의 단차부(28)와 유사한 단차부를 포함한다. 상기 절연 요소(8, 9)들 사이의 공간을 덮기 위해 커버 스트립(53)들이 범용 절연 요소(9)들과 에지 절연 요소(9)들의 양 단차부들에 함께 수용된다. 이 공간은 예를 들어 유리솜과 같은 절연 충전물로 충전된다. 이러한 커버 스트립들은 밀봉된 멤브레인에 연속적인 평평한 표면을 제공하기 위해 절연 요소(8, 9)들의 커버 패널들의 상측 면의 레벨에서 동일 높이로 놓인다. 또한, 이러한 커버 스트립(53)들은 탱크의 건설 동안 발생할 수 있는 건설 간극을 보상할 수 있게 한다.
또한, 서로를 향하는 내력 벽(1, 3)들과 에지 절연 요소(9)들 사이에 위치된 공간(55)들은 유리하게는 유리솜과 같은 절연 충전물로 충전된다.
도 4는 실시예의 대안적인 형태에 따라 에지 코너 영역에 있는 탱크 벽의 개략 평면도이다. 동일한 구조를 갖거나 및/또는 동일한 기능을 제공하는 요소에 대해서는 동일한 참조 번호가 사용된다.
도 4에 도시된 대안적인 형태에서, 에지 절연 요소(9)들은 범용 절연 요소(8)들의 폭과 유사한 폭을 갖는다. 범용 절연 요소(8)의 폭은, 예를 들어, 약 1200 mm이고, 에지 절연 요소(9)의 폭은 1160 ㎜ 정도이다. 이 대안적인 형태에서, 금속 시트(도시되지 않음)들의 주름부(도시되지 않음)들은 매개 공간(111)과 일직선으로 위치되지 않고, 에지 절연 요소(9)들의 커버 패널(19)들 상에 위치된다. 또한, 금속 시트(도시되지 않음)들은 앵커 스트립(32)의 중심 부분(56)의 레벨에서만 및 불연속적으로 앵커 스트립(32)들에 용접된다. 금속 시트들이 이렇게 불연속적으로 용접되는 것에 의해 주름부들은 자유로이 신장 동작할 수 있어서, 밀봉된 멤브레인이 변형되는 것을 흡수할 수 있다. 에지 절연 요소(9)들은 범용 절연 요소(8)들의 중심에 위치된다. 마찬가지로, 앵커 스트립(14, 31)들은 에지 코너와 직각인 방향으로 동축으로 배열된다.
도 5는 약 135° 정도의 각도를 형성하는 2개의 길이방향 탱크 벽(5)들 사이의 탱크 에지 코너를 도시한다. 이러한 탱크 에지 코너는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 90°의 각도를 형성하는 탱크 코너 구조물(7)과 유사한 구조를 나타낸다. 동일한 구조를 갖거나 및/또는 동일한 기능을 제공하는 요소에 대해서는 동일한 참조 부호가 사용된다.
탱크의 평평한 벽은 이제 도 6 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다. 이와 관련하여, 평평한 벽은 평면의 양 방향으로 주기적인 패턴에 따라 형성되는데, 그리하여 이 주기적인 패턴은 커버되는 표면들의 치수에 따라 더 크거나 더 작은 크기 범위에 걸쳐 반복될 수 있는 것으로 이해된다. 그 결과, 도면들에 도시된 범용 절연 요소(8)의 개수는 본 발명을 제한하는 것이 아니고, 내력 구조물의 기하 구조에 따라 필요에 따라 하나의 방향 또는 다른 방향으로 변경될 수 있다. 또한, 상당한 범위의 평평한 벽에 걸쳐, 장애물을 처리하거나 특정 장비를 수용하기 위해 격자 패턴을 변경해야 하는 하나 이상의 개별 구역이 국부적으로 있을 수 있다.
내력 벽(1 또는 3)의 평평한 부분에 걸쳐, 단열 장벽은 본질적으로 규칙적인 직사각형 격자 패턴에 따라 나란히 배치된 범용 절연 요소(8)들로 구성된다. 각 열(row)이 4개의 범용 절연 요소(8)를 포함하는, 2개의 열을 포함하는 이 격자 패턴의 샘플이 예시를 위해 도 6에 도시되어 있다.
범용 절연 요소(8)들의 에지들 및 금속 시트(12)들의 에지들은 주름부(13)들에 의해 한정된 두 개의 방향과 평행하다. 밀봉된 멤브레인의 주름부 피치는 주름부(13)들에 의해 한정된 두 개의 방향으로 동일하기 때문에, 범용 절연 요소(8)들은 정사각형 윤곽을 갖는 형상을 갖는다. 구체적으로, 범용 절연 요소(8)의 치수는 두 개의 방향 각각에서 주름부 피치의 2배와 같다. 주름부 피치들이 두 개의 방향으로 상이한 경우 윤곽은 직사각형이다.
각 범용 절연 요소(8)의 커버 패널의 중심에는 십자형 형상으로 배열된 2개의 앵커 스트립(14)이 있고, 이 앵커 스트립들은 또한, 금속 시트(12)들의 에지들에 대응하도록 주름부(13)들에 의해 한정된 두 개의 방향과 평행한 분지(branch)들을 갖는다.
도 7에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 앵커 스트립(14)들은 범용 절연 요소(8)들의 에지들로부터 떨어진 커버 패널의 중심 구역에 한정되고, 주름부들은 범용 절연 요소(8)들의 에지들과 앵커 스트립(14)들 사이에 위치된 커버 패널의 가장자리 구역들로 연장되기 때문에, 각 주름부(13)는, 단열 장벽에 고정되지 않고 범용 절연 요소(8)들 사이의 계면(103)에 걸쳐 있는 평평한 부분(101)과, 앵커 스트립(14)들에 용접되는 것에 의해 단열 장벽에 고정된 최대 하나의 평평한 부분(102) 사이에 배열된다. 다시 말해, 도 6에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 주름부(13)들 각각은, 일 측면 상에서, 2개(즉, 부분(102)들) 중 하나의 주름부 피치의 비율로 단열 장벽에 고정된 평평한 부분들과, 다른 측면 상에서, 범용 절연 요소(8)들에 걸쳐 자유로이 슬라이딩할 수 있는 평평한 부분(101)들 사이에 배열된다. 이러한 특성은, 패턴을 반복하는 것에 의해, 탱크 벽의 길이의 일부 또는 전부에 걸쳐 및/또는 탱크 벽의 폭의 일부 또는 전부에 걸쳐 유지될 수 있다. 이것은 다양한 주름부(13)로 전달되는 변형을 균일하게 할 수 있다.
도 8은, 범용 절연 요소(8)의 전체 구조가, 치수 차이 및 앵커 스트립(14)과는 별도로 하고, 에지 절연 요소(9)의 구조와 매우 유사한 것을 도시한다. 따라서 범용 절연 요소(8)는 하부 패널(117), 2개의 길이방향 측면 패널(121), 2개의 횡방향 측면 패널(122), 및 커버 패널(119)을 포함한다. 이들 패널 모두는 직사각형 형상이고, 절연 요소의 내부 공간을 한정한다. 하부 패널(117)과 커버 패널(119)은 서로 평행하게 및 내력 벽과 평행하게 연장된다. 측면 패널(121, 122)들은 하부 패널(117)과 직각으로 연장되고, 절연 요소의 전체 둘레에 걸쳐 하부 패널(117)과 커버 패널(119)을 연결한다. 도시되지 않은 내력 스페이서들은 하부 패널(117)과 커버 패널(119) 사이에서 길이방향 측면 패널(121)들과 평행하게 절연 요소의 내부 공간에 배열된다. 길이방향 측면 패널(121)들과 직각으로 연장되는 횡방향 측면 패널(122)들은 관통-오리피스(123)들을 포함한다. 이들 관통-오리피스(123)는 단열 장벽 내 불활성 가스가 순환되는 것을 허용하기 위해 의도된다. 패널들 및 내력 스페이서들은, 예를 들어, 나사, 스테이플 또는 못과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 부착되고, 도시되지 않은 절연 충전물이 내부에 배열된 박스 구조물을 함께 형성한다. 이 단열 충전물은 바람직하게 비-내력 구조물이고, 예를 들어, 10 내지 30 kg/m-3 정도의 밀도를 갖는, 예를 들어, 펄라이트 또는 유리솜 또는 저밀도 중합체 발포체이다.
하부 패널(117)은 길이방향 측면 패널(121)들로부터 돌출하는 길이방향 플랜지(125)들, 및 횡방향 측면 패널(122)들로부터 돌출하는 횡방향 플랜지(126)들을 포함한다. 길이방향 플랜지(125)들은 앵커 부재(10)들과 협력하기 위해 범용 절연 요소(8)의 코너들에서 보강재(127)들을 지탱한다.
도 8은 또한 범용 절연 요소(8)가 위에 놓이는 매스틱 비드(60)들을 도시한다. 이 매스틱 비드(60)들은 범용 절연 요소(8)가 내력 벽에 대해 자유로이 슬라이딩할 수 있도록 하기 위해 바람직하게는 비-점착성(non-stick)이다. 범용 절연 요소(8)를 내력 벽에 정착시키는 것은 각 경우에 4개의 코너에 배열된 4개의 앵커 부재(10)를 사용하여 달성되며, 여기서 앵커 부재(10)는 각 경우에 4개의 인접한 범용 절연 요소(8)와 협력한다.
수치적인 예
하나의 예시적인 실시예에서, 범용 절연 요소(8)의 치수는 양 방향으로 600 mm의 주름부 피치에 대해 두께 220 mm, 폭 1200 mm, 길이 1200 mm이다. 범용 절연 요소(8)들 사이의 갭의 폭은 여기서 무시할 수 있다. 주름부 피치는 여기서는 2개의 평행하고 인접한 주름부(13)들의 상부 에지 코너들 사이의 거리로 정의된다. 두께는 탱크의 열 성능 면에서 요구 조건에 따라 변경될 수 있다. 주름부 피치는 밀봉된 멤브레인의 가요성 면에서 요구 조건에 따라 변경될 수 있고, 이는 범용 절연 요소(8)의 치수를 적절히 변경하는 것을 포함한다.
도 6에서, 도시된 단일 금속 시트(12)는 2개의 주름부 피치 x 6개의 주름부 피치의 치수를 갖는다. 그러나, 밀봉된 멤브레인을 형성하는 금속 시트(12)들은, 치수 지정이 평면의 두 방향 각각에서 주름부 피치의 짝수 정수에 대응하는 경우, 상이한 방식으로 치수 지정될 수 있다. 따라서, 금속 시트들의 코너들 및 금속 시트(12)들의 에지들은 금속 시트(12)를 지지하는 범용 절연 요소(8)들의 앵커 스트립(14)들과 일직선으로 모두 위치된다. 바람직하게는, 금속 시트(12)의 치수는 평면의 적어도 하나의 방향으로 2개의 주름부 피치와 같아서, 각 주름부의 하나의 및 단 하나의 에지만이 절연 장벽에 고정되는 것을 보장하는 원하는 정착을 얻기 위해 금속 시트(12)의 윤곽을 따라 위치된 앵커 스트립(14)들을 따라 용접하는 것만이 요구된다.
대안적으로, 금속 시트의 에지들로부터 떨어져 위치된 평평한 부분들을 하부의 앵커 스트립(14)들에 용접하는 추가적인 용접이 수행되는 경우, 평면의 두 방향으로 2개의 주름부 피치보다 더 큰 금속 시트(12)들을 사용하여 밀봉된 멤브레인을 제조하는 것이 가능하다.
도 9는 앵커 부재(10)의 실시예의 대안적인 형태를 도시한다. 이 경우에, 나사산 형성된 스터드(38)는 내력 벽에 직접 용접되지 않는다. 오히려, 이 스터드는 중공 베이스(hollow base)(62)에 수용된 분할 너트(61)에 나사 결합된다. 분할 너트(61)를 포함하는 중공 베이스(62)는 내력 벽에 미리 용접되어 있다. 이것은 나사산 형성된 스터드(38)의 끼워 맞춤을 단순화한다. 도 9는 또한 내력 판(39)과 너트(40) 사이에 삽입된 벨빌 와셔(Belleville washer)의 적층(stack)을 도시한다.
패킹-피스 심부(packing-piece shim)(63)가 중공 베이스(62) 둘레의 내력 벽 상에 놓여서, 상부에 놓여질 4개의 인접한 범용 절연 요소(8)의 코너들을 지지한다. 패킹-피스 심부(63)들 및 매스틱 비드(60)들은 내력 벽의 편평도(flatness) 결함을 보상하여 범용 절연 요소(8)들을 놓기 위한 평평한 상측 표면을 제공한다.
또한, 패킹-피스 심부(63) 위쪽으로 돌출하는 위치 지정 심부(64)가 중공 베이스(62) 주위 패킹-피스 심부(63)의 중심 개구에 장착된다. 위치 지정 심부(64)들은 범용 절연 요소(8)들의 코너들을 위치 지정하는 단부 정지부로서 작용한다. 보다 구체적으로, 길이방향 플랜지(125)는 길이방향 측면 패널(121)의 길이를 정확히 커버하고, 횡방향 플랜지(126)는 횡방향 측면 패널(122)의 길이를 정확히 커버하는데, 이는 코너 레벨에서 길이방향 플랜지(125) 및 횡방향 플랜지(126)의 직교하는 단부 표면들이 8각형 둘레를 갖는 위치 지정 심부(64)의 2개의 대응하는 면(facet)과 접촉하게 될 수 있는 2개의 직교 표면을 형성한다는 것을 의미한다.
도 6 내지 도 8은 또한 각 주름진 금속 시트(12)가 4개의 에지 중 2개의 에지를 따라 상승된 경계 구역(66)에서 두께에 있어서 오프셋을 포함하고, 다른 2개의 에지는 평평한 것을 도시한다. 상승된 경계 구역(66)은 인접한 금속 시트(12)의 평평한 경계 구역을 덮는 역할을 하며, 두 금속 시트(12)들 사이에 밀봉 연결을 제공하기 위해 궁극적으로 이 인접한 금속 시트에 연속적으로 용접된다. 상승된 경계 구역(66)은 조글링(joggling)이라고도 하는 굽힘 작업(bending operation)에 의해 획득된다.
단 하나의 밀봉된 멤브레인을 갖는 탱크를 형성하기 위해 상기 설명된 기술은 또한, 다양한 유형의 탱크에서, 예를 들어, 육상 설비에서 또는 메탄 유조선 등과 같은 부유식 구조물에서 액화 천연 가스(LNG)용 이중-멤브레인 탱크를 형성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 맥락에서, 이전의 도면에 도시된 밀봉된 멤브레인은 2차 밀봉된 멤브레인인 것으로 고려될 수 있고, 또한 이 2차 밀봉된 멤브레인에, 도시되지 않은 1차 밀봉된 멤브레인뿐만 아니라 1차 절연 장벽이 추가될 필요가 있는 것으로 고려될 수 있다. 이러한 방식으로, 이 기술은 또한 중첩된 밀봉된 멤브레인들과 복수의 단열 장벽을 갖는 탱크에도 적용될 수 있다.
보다 구체적으로, 이중-멤브레인 탱크에 적합한, 탱크의 평평한 벽의 제2 실시예가 이제 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명된다.
도 12는 유체를 저장하기 위한 밀봉 단열 탱크의 다층 구조의 절개도를 도시한다.
탱크의 각 벽은, 탱크의 외측으로부터 내측으로 가면서, 내력 구조물(203)에 고정된 나란히 배치된 절연 블록(202)들을 포함하는 2차 단열 장벽(201), 이 2차 단절 장벽(201)의 절연 블록(202)들에 의해 지탱되는 2차 밀봉된 멤브레인(204), 1차 유지 부재들에 의해 2차 단열 장벽(201)의 단열 블록(202)들에 정착된 나란히 배치된 절연 블록(206)들을 포함하는 1차 단열 장벽(205), 및 이 1차 단열 장벽(205)의 절연 블록(206)들에 의해 지탱되고 탱크에 포함된 극저온 유체와 접촉하도록 의도된 1차 밀봉된 멤브레인(207)을 포함한다.
내력 구조물(203)은 특히 자립적인 금속 판(metal plating)일 수 있고, 또는 보다 일반적으로, 적절한 기계적 특성을 제공하는 임의의 유형의 강성의 파티션(partition)일 수 있다. 내력 구조물(203)은 특히 선박의 선체 또는 이중 선체에 의해 형성될 수 있다. 내력 구조물(203)은 탱크의 전체 형상, 보통 다면체 형상을 한정하는 복수의 벽을 포함한다.
2차 단열 장벽(201)은 도시되지 않은 접착성 수지 비드들에 의해 내력 구조물(203)에 접합된 복수의 절연 블록(202)을 포함한다. 수지 비드들은 절연 블록(202)들을 자체적으로 정착시킬 수 있을 만큼 충분히 접착성이 있어야 한다. 대안적으로 또는 조합하여, 절연 블록(202)들은 전술된 앵커 부재(10)들 또는 유사한 기계 장치에 의해 정착될 수 있다. 절연 블록(202)들은 실질적으로 평행 직육면체 형상이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 절연 블록(202)들 각각은, 커버 패널을 구성하는 내부 강성 시트(210)와, 하부 패널을 구성하는 외부 강성 시트(211) 사이에 샌드위치된 절연 중합체 발포체 층(209)을 포함한다. 내부(210) 및 외부(211) 강성 시트들은 예를 들어 상기 절연 중합체 발포체 층(209)에 접합된 합판 시트이다. 절연 중합체 발포체는 특히 폴리우레탄-기반 발포체일 수 있다. 중합체 발포체는 유리하게는 열 수축을 감소시키는 데 기여하는 유리 섬유로 보강된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 절연 블록(202)들은 평행한 열(row)들로 나란히 배치되고, 조립을 위해 기능 간극을 보장하는 갭(212)들에 의해 서로 분리된다. 갭(212)들은, 예를 들어, 유리솜, 암면(rock wool) 또는 개방형-셀(open-cell)의 가요성 합성 발포체와 같은 도시되지 않은 절연 충전물로 충전된다. 절연 충전물은 가스가 절연 블록(202)들 사이의 갭(212)들에서 유동하기 위한 공간을 남기도록 다공성 재료로 제조되는 것이 유리하다. 이러한 가스 유동 공간은 유리하게는, 2차 단열 장벽(201) 내 질소와 같은 불활성 가스가 순환되는 것을 허용하여, 2차 단열 장벽을 불활성 분위기 하에 유지하여, 폭발 가능한 농도 범위로 가연성 가스가 존재하는 것을 방지하거나 및/또는 2차 단열 장벽(201)을 감소된 압력에 놓아서 절연성을 증가시키는데 사용된다. 이러한 가스의 순환은 또한 가연성 가스의 누출 가능성을 더 쉽게 검출하는데 중요하다. 갭(212)은, 예를 들어, 30 mm 정도의 폭을 갖는다.
내부 시트(210)는 그루브들의 네트워크를 형성하도록 서로 직각인 2개의 그루브(214, 215)의 2개의 시리즈를 갖는다. 그루브(214 및 215)들의 시리즈들 각각은 절연 블록(202)들의 2개의 대향하는 측면과 평행하다. 그루브(214 및 215)들은, 2차 밀봉 장벽(204)의 금속 판 상에 형성된, 탱크의 외측으로 돌출하는 주름부들을 수용하도록 의도된다. 보다 구체적으로, 내부 시트(210)는 절연 블록(202)의 하나의 방향으로 연장되는 2개의 그루브(214), 및 절연 블록(202)의 다른 방향으로 연장되는 2개의 그루브(215)를 포함하고, 이들 그루브의 치수는 제1 실시예에서와 같이 2개의 주름부 피치 x 2개의 주름부 피치와 같다.
그루브(214 및 215)들은 내부 시트(210)의 두께를 관통하여 절연 중합체 발포체 층(209) 상으로 개방된다. 또한, 절연 블록(202)들은, 그루브(214 및 215)들이 교차하는 구역에, 절연 중합체 발포체 층(209)으로 컷아웃된 오리피스(216)들을 포함한다. 컷아웃된 오리피스(216)는 2차 밀봉 장벽(204)의 금속 판의 주름부들 사이의 교차부들에 형성된 노드 구역들을 수용할 수 있다. 이들 노드 구역은 탱크의 외측으로 돌출하는 정점(vertex)을 갖는다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 내부 시트(210)에는, 2차 밀봉된 멤브레인(204)의 주름진 금속 판의 에지를 절연 블록(202)들에 정착하기 위해 금속 장착 판(217 및 218)이 제공된다. 금속 장착 판(217 및 218)들은 내부 시트(210)에 형성된 그루브(214 및 215)들 사이에 한정된 내부 시트(210)의 정사각형 중심 구역에 위치된다. 보다 구체적으로, 중심 금속 장착 판(217)은 정사각형 형상을 갖고 내부 판(210)의 중심에 위치된 반면, 2개 또는 4개의 세장형 장착 판(218)은 내부 시트(210)의 정사각형 중심 구역을 완전히 가로 지르는 하나 또는 2개의 스트립 형태로 중심 금속 장착 판(217) 주위에 배열된다. 내부 시트(210)의 에지들과 그루브(214 및 215)들 사이에 위치된 내부 시트(210)의 가장자리 구역들에는 열 보호 스트립(54)들이 세장형 장착 판(218)들에 연속해서 배열된다. 열 보호 스트립(54)의 구조 및 기능은 상기에 설명되어 있다.
따라서 도 10은 두 유형의 절연 블록(202)을 도시한다. 2차 밀봉된 멤브레인(204)을 형성하는, 직사각형 형상의, 금속 시트(224)들의 코너들에 위치된 절연 블록(202)들은 4개의 세장형 장착 판(218)들을 지탱하여, 금속 시트(224)의 2개의 에지와 각각 평행하고 중심 장착 판(217)의 레벨에서 교차하는 2개의 직교하는 스트립을 형성한다. 코너들로부터 떨어진 금속 시트(224)들의 에지들에 위치된 절연 블록(202)들은 단 2개의 세장형 장착 판(218)만을 지탱하여, 금속 시트(224)의 에지와 평행한 스트립을 형성한다.
대안으로서, 표준화된 생산을 위하여 모든 절연 블록(202)은 4개의 세장형 장착 판(218)을 지탱할 수 있다.
금속 장착 판(217 및 218)들은, 예를 들어, 나사, 리벳, 스테이플에 의해, 접합에 의해, 또는 다수의 이들 수단의 조합에 의해, 절연 블록(202)의 내부 시트(210)에 고정된다. 금속 장착 판(217 및 218)들은, 내부 장착 판(217 및 218)들의 내부 표면이 내부 시트(210)의 내부 표면과 동일 높이에 놓이는 방식으로 내부 시트(210)에 형성된 리세스(recess)에 끼워진다.
또한 내부 시트(210)에는, 1차 단열 장벽(205)을, 2차 단열 장벽(201)의 절연 블록(202)들에 고정하도록 의도되고 탱크의 내측으로 돌출하는 나사산 형성된 금속 스터드(219)들이 제공된다. 스터드(219)들은 금속 장착 판(217)들에 형성된 오리피스를 통과한다.
도 10 내지 도 12와 관련하여, 2차 밀봉 장벽은, 각 주름진 금속 시트가 실질적으로 직사각형 형상인, 복수의 주름진 금속 시트(224)를 포함하는 것을 볼 수 있다. 주름진 금속 시트(224)들은, 상기 주름진 금속 시트(224)들 각각이 적어도 4개의 인접한 절연 패널(202)에 걸쳐 함께 연장되도록, 2차 단열 장벽(201)의 절연 패널(202)들에 대해 오프셋된 방식으로 배열된다.
각 주름진 금속 시트(224)는 제1 방향으로 연장되는 평행한 주름부(13)들의 제1 시리즈, 및 제2 방향으로 연장되는 평행한 주름부(13)들의 제2 시리즈를 갖는다. 주름부(13)들의 시리즈들의 방향들은 서로 직각이다. 주름부(13)들의 시리즈들 각각은 주름진 금속 시트(224)의 2개의 대향하는 에지들과 평행하다. 여기서 주름부(13)들은 탱크의 외측을 향해, 즉 내력 구조물(203)을 향해 돌출한다. 주름진 금속 시트(224)는 주름부(13)들 사이에 복수의 평평한 부분들을 포함한다. 두 주름부(13)의 각 교차부에서, 금속 판은 노드 구역(227)을 포함한다. 노드 구역(227)은 탱크의 외측을 향하여 돌출하는 정점을 갖는 중심 부분을 포함한다.
도시된 실시예에서, 제1 시리즈의 주름부들과 제2 시리즈의 주름부(13)들은 동일한 높이를 갖는다. 그러나, 제1 실시예에서와 같이, 제1 시리즈의 주름부(13)들은 제2 시리즈의 주름부(13)들보다 더 큰 높이를 갖게 설계되거나 또는 그 반대로 되도록 설계될 수도 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 주름진 금속 시트(224)들의 주름부(13)들은 절연 패널(202)들의 내부 시트(210)에 형성된 그루브(214 및 215)들에 수용된다. 인접한 주름진 금속 시트(224)들은 앞서 설명된 상승된 경계 구역(66)에서 오버랩되어 함께 용접된다. 주름진 금속 시트(224)들은 스팟 용접(spot weld)에 의해 금속 장착 판(217 및 218)들에 정착된다.
주름진 금속 시트(224)들은, 그 길이방향 에지들을 따라 및 4개의 코너에, 1차 단열 장벽(205)을 2차 단열 장벽(201)에 고정하도록 의도된 스터드(219)들이 통과하기 위한 컷아웃(228)을 포함한다.
주름진 금속 시트(224)들은, 예를 들어, 인바(Invar)
Figure pct00014
, 즉 통상적으로 1.2x10-6 K-1 내지 2x10-6 K-1의 팽창 계수를 갖는, 철과 니켈의 합금으로 제조되거나, 또는 통상적으로 7x10-6 K-1 정도의 팽창 계수를 갖는, 높은 망간 함량을 갖는 철 합금으로 제조된다. 대안적으로, 주름진 금속 시트(224)들은 동일하게 스테인리스 강 또는 알루미늄으로 제조될 수 있다.
주름진 금속 시트(224)들의 길이 및 폭은, 동일한 이유로 인해, 제1 실시예의 금속 시트(12)들과 같은 크기이다. 도 10 및 도 11에서, 도시된 단일 금속 시트(224)는 2개의 주름부 피치 x 6개의 주름부 피치의 치수를 갖는다. 따라서, 금속 시트(224)는 전술된 바와 같이 고정되지 않은 평평한 부분(101)들과 고정된 평평한 부분(102)들이 교대하는 것을 나타낸다.
밀봉된 멤브레인(204)이 평면의 2개의 방향으로 2개의 주름부 피치보다 더 큰 금속 시트(224)들을 사용하여 제조되는 경우(도시되지 않음), 스터드(219)들이 통과할 수 있도록 하기 위해 금속 시트(224)의 에지들로부터 떨어져 위치된 평평한 부분들에 추가적인 개구들을 만들고, 이 개구들의 에지들을 하부 금속 장착 판(217)들에 밀봉된 방식으로 용접할 필요가 있다.
수치적인 예
하나의 예시적인 실시예에서, 절연 블록(202)의 치수는 양 방향으로 510 mm의 주름부 피치에 대해 폭 990 mm이고, 길이 990 mm이고, 절연 블록들 사이에는 30 mm의 갭이 있다. 주름부 피치는 밀봉된 멤브레인의 가요성 면에서 요구 조건에 따라 변경될 수 있고, 이는 절연 블록(202)의 치수를 적절히 변경하는 것을 포함한다.
1차 단열 장벽(205) 및 1차 밀봉된 멤브레인(207)을 형성하기 위해, 사용될 수 있는 여러 알려진 기술이 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 1차 단열 장벽(205)은 여기서 실질적으로 평행 직육면체 형상의 복수의 절연 패널(206)을 포함한다. 절연 패널(206)들은, 각 절연 패널(206)이 이 경우에 2차 단열 장벽(201)의 8개의 절연 블록(202)에 걸쳐 연장되도록, 2차 단열 장벽(201)의 절연 블록(202)들에 대해 오프셋된다. 1차 단열 장벽(205)과 1차 밀봉된 멤브레인(207)을 형성하는 것에 대한 추가적인 상세는 공보 WO-A-2016046487에서 찾아볼 수 있다.
제1 실시예의 밀봉된 멤브레인에서와 마찬가지로 2차 밀봉된 멤브레인(204)에서, 주름부들의 변형들이 균일하게 분배되는 것은 절연 블록들의 크기 및 밀봉된 멤브레인을 절연 블록들에 정착하는 것에 의해 달성된다.
상기 설명된 실시예에 비해, 밀봉된 멤브레인의 주름부들의 2개의 시리즈들 중 하나의 시리즈는, 예를 들어, 멤브레인의 가요성이 평면의 단 하나의 방향으로만 요구되는 응용에서는 생략될 수 있다. 이러한 경우에, 전술된 탱크 벽의 치수 대칭성은 평면의 단 하나의 방향으로만 여전히 요구되고, 이제 생략된 주름부들의 시리즈의 주름부 피치에 대한 사이즈 조절은 물론 불필요하거나 또는 적어도 선택적인 것이 된다.
도 13을 참조하면, 메탄 유조선(70)의 부분 절개 개략도는 선박의 이중 선체(72)에 장착된 프리즘형 전체 형상의 밀봉된 절연 탱크(71)를 도시한다. 탱크(71)의 벽은 탱크에 포함된 액화 가스와 접촉하도록 의도된 1차 밀봉된 장벽, 이 1차 밀봉된 장벽과 선박의 이중 선체(72) 사이에 배열된 2차 밀봉된 장벽, 및 이 1차 밀봉된 장벽과 2차 밀봉된 장벽 사이에 그리고 2차 밀봉된 장벽과 이중 선체(72) 사이에 각각 배열된 2개의 절연 장벽을 포함한다. 단순화된 형태에서, 선박은 단일 선체를 포함한다.
그 자체로 알려진 방식으로, 선박의 상측 데크(deck) 상에 배열된 로딩/언로딩 파이프워크(73)는, 액화 가스의 화물을 탱크(71)로 이송하거나 또는 이 탱크로부터 액화 가스의 화물을 이송하기 위해, 적절한 커넥터에 의해, 해상 또는 항구 터미널에 연결될 수 있다.
도 13은 로딩 및 언로딩 스테이션(75), 수중 파이프(76), 및 육지 설비(on-shore facility)(77)를 포함하는 해상 터미널의 일례를 도시한다. 로딩 및 언로딩 스테이션(75)은 이동 암(74) 및 이 이동 암(74)을 지지하는 타워(78)를 포함하는 고정된 해양 설비이다. 이동 암(74)은 로딩/언로딩 파이프워크(73)에 연결될 수 있는 절연된 가요성 파이프의 다발(79)을 지지한다. 배향 가능한 이동 암(74)은 모든 사이즈의 메탄 유조선에 맞게 적응될 수 있다. 도시되지 않은 연결 파이프는 타워(78) 내에서 위로 연장된다. 로딩 및 언로딩 스테이션(75)에 의해 메탄 유조선(70)은 육지 설비(77)로부터 또는 육지 설비로 선적되고 하역될 수 있다. 육지 설비는 액화 가스 저장 탱크(80), 및 수중 파이프(76)에 의해 로딩 또는 언로딩 스테이션(75)에 연결된 연결 파이프(81)를 포함한다. 수중 파이프(76)에 의해 액화 가스는 로딩 또는 언로딩 스테이션(75)과 육지 설비(77) 사이에 장거리에 걸쳐, 예를 들어, 5 km에 걸쳐 이송될 수 있어서, 메탄 유조선(70)이 로딩 및 언로딩 작업 동안 장거리에 걸쳐 해안에서 떨어져 유지될 수 있다.
액화 가스를 이송하는데 필요한 압력을 발생시키기 위해, 선박(70) 상에 탑재되어 운반되는 펌프들, 및/또는 육지 설비(77)에 제공되는 펌프들, 및/또는 로딩 및 언로딩 스테이션(75)에 제공되는 펌프들이 사용된다.
본 발명은 다수의 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 어쨌든 이들 특정 실시예로 제한되는 것은 아니고, 본 발명은 설명된 수단 및 이들의 조합의, 본 발명의 범위에 속하는 모든 기술적 등가물을 포함한다는 것은 자명하다.
"포함하다", "갖다" 또는 "구비하다"라는 동사와 이들 동사의 활용어의 사용은 청구범위에 나열된 요소 또는 단계 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하는 것이 아니다. 단수형 요소 또는 단계의 사용은, 달리 언급되지 않는 한, 복수의 이러한 요소 또는 단계의 존재를 배제하는 것이 아니다.
청구범위에서 괄호 사이에 있는 임의의 참조 부호는 청구범위에 제한을 부과하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (24)

  1. 내력 구조물에 통합된 밀봉 단열 탱크로서,
    상기 탱크는 상기 내력 구조물의 내력 벽(1, 3, 203)에 고정된 탱크 벽을 포함하고, 상기 탱크 벽은,
    상기 내력 벽에 고정된 단열 장벽, 및 상기 단열 장벽에 의해 지탱되는 밀봉된 멤브레인(12, 204)을 포함하고,
    상기 단열 장벽은 규칙적인 직사각형 격자 패턴으로 나란히 배치된 복수의 직사각형 평행육면체 절연 블록(8, 202)을 포함하고, 각 절연 블록은 절연 충진물, 및 상기 탱크의 내측을 향하는 커버 패널(119, 210)을 포함하고, 상기 절연 충전물과는 반대쪽에 있는 상기 커버 패널의 상측 면은 금속 앵커 피스(14, 217, 218)을 지탱하고,
    상기 밀봉된 멤브레인(12, 204)은 평행한 주름부(13)들의 제1 시리즈를 포함하는 주름진 금속 멤브레인, 및 상기 평행한 주름부들 사이에 위치되고 상기 커버 패널들의 상기 상측 면 상에 놓이는 평평한 부분(101, 102)들로 구성되고, 상기 평행한 주름부(13)들은 상기 평행 육면체 절연 블록들의 제1 방향과 평행하게 배열되고 제1 주름부 피치만큼 이격되고,
    상기 제1 방향과 직각인 제2 방향에서 상기 직사각형 격자 패턴의 피치는, 상기 절연 블록(8, 202)들의 치수와 실질적으로 동일하고, 상기 주름부들의 제1 시리즈가 상기 절연 블록(8, 202)들 각각과 일직선으로 위치된 2개의 주름부(13)를 포함하도록 상기 제1 주름부 피치의 2배와 동일하며,
    상기 2개의 주름부(13) 사이에 위치된 상기 밀봉된 멤브레인의 평평한 부분(102)은, 상기 주름부들의 제1 시리즈의 상기 2개의 주름부(13)가 상기 커버 패널의 가장자리 구역(marginal zone)과 일직선으로 위치되도록, 상기 제1 방향과 평행한 상기 커버 패널의 에지들로부터 일정 거리에 위치된 상기 커버 패널의 내부 구역과 일직선으로 배열되고, 상기 가장자리 구역은 상기 제1 방향과 평행한 상기 커버 패널(119, 210)의 상기 에지들과 상기 내부 구역 사이에 위치되고,
    각 절연 블록의 상기 금속 앵커 피스(14, 217, 218)은 상기 커버 패널의 적어도 상기 내부 구역에 배열되고, 상기 밀봉된 멤브레인은, 상기 밀봉된 멤브레인의 상기 평평한 부분(102)들을, 상기 커버 패널(119, 210)들의 상기 내부 구역에만 있는 복수의 상기 절연 블록의 상기 앵커 피스(14, 217, 218)들에 고정하는 것에 의해 상기 단열 장벽에 고정되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 앵커 피스(14, 217, 218)는 상기 커버 패널(119, 210)의 상기 에지들로부터 일정 거리에서 중단되고, 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에 한정되고,
    상기 주름부들의 제1 시리즈의 상기 2개의 주름부(13)는 상기 절연 블록들 각각의 상기 앵커 피스(14, 217, 218)의 각 측면에 하나씩 위치되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향과 평행한 상기 주름부(13)들과 상기 제1 방향과 평행한 상기 절연 블록(8, 202)들의 에지들 사이에 상기 제1 주름부 피치의 실질적으로 절반에 해당하는 오프셋이 존재하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 앵커 피스(14, 217, 218)는 상기 커버 패널의 중심에 배열되고, 상기 주름부들의 제1 시리즈의 상기 2개의 주름부는 상기 커버 패널의 상기 중심으로부터 동일한 거리에 위치된 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주름진 금속 멤브레인은 직사각형 형상의 복수의 주름진 금속 시트(12, 224)를 포함하고, 각 주름진 금속 시트는 상기 제1 방향과 평행한 2개의 에지, 및 상기 제2 방향과 평행한 2개의 에지를 포함하고,
    상기 제2 방향으로 주름진 금속 시트(12, 224)의 치수는 상기 제1 주름부 피치의 짝수 정수배와 같고,
    상기 제1 방향과 평행한 상기 주름진 금속 시트의 상기 2개의 에지는 상기 제1 방향과 평행한 상기 주름부들 사이의 상기 주름진 금속 시트의 상기 평평한 부분들에 본질적으로 위치되고, 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 있는 상기 절연 블록(8, 202)들의 상기 앵커 피스(14, 217, 218) 위를 통과하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  6. 제5항에 있어서,
    직사각형 형상의 각 주름진 금속 시트(12, 224)는 인접한 주름진 금속 시트들의 경계 구역에 랩-용접된(lap-welded) 경계 구역을 갖고, 상부에 위치된 주름진 금속 시트의 상기 경계 구역(66)은 아래쪽에 위치된 인접한 주름진 금속 시트의 상기 경계 구역에 매번 용접되고,
    상기 제1 방향과 평행한 상기 주름진 금속 시트의 상기 에지들을 따라, 아래쪽에 위치된 상기 주름진 금속 시트의 상기 경계 구역은 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 있는 상기 절연 블록들의 상기 앵커 피스(14, 217, 218)에 용접되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제2 방향 및/또는 상기 제1 방향에서 주름진 금속 시트(12, 224)의 치수는 상기 제1 주름부 피치의 2배와 같은 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 앵커 피스(14, 218)는 상기 제1 방향과 또는 상기 제2 방향과 평행한 방향으로 이어지는 금속 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속 스트립(14, 218)은 상기 커버 패널(119, 210)의 상기 에지들로부터 일정 거리에서 중단되고 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에 한정되고, 2개의 열 보호 스트립(54)이 상기 금속 스트립과 상기 커버 패널의 상기 에지들 사이의 상기 커버 패널의 상기 가장자리 구역에서 상기 금속 스트립(14, 218)에 연속해서 상기 커버 패널 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 앵커 피스는 상기 제1 방향과 평행한 금속 스트립(14, 218), 및 상기 제2 방향과 평행한 금속 스트립(14, 218)을 포함하고, 상기 금속 스트립들은 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에서 십자형을 형성하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉된 멤브레인은, 상기 평행육면체 절연 블록(8, 202)들의 상기 제2 방향과 평행하게 배열되고 제2 주름부 피치만큼 이격된 평행한 주름부(13)들의 제2 시리즈를 더 포함하고, 상기 밀봉된 멤브레인의 상기 평평한 부분(101, 102)들은 상기 제2 방향과 평행한 상기 주름부(13)들 사이에 더 위치되고,
    상기 제1 방향에서 상기 직사각형 격자 패턴의 피치는, 상기 절연 블록(8, 202)들의 치수와 실질적으로 동일하며, 상기 주름부들의 제2 시리즈가 상기 절연 블록(8, 202)들 각각과 일직선으로 위치된 2개의 주름부(13)를 포함하도록 상기 제2 주름부 피치의 2배와 동일하고,
    상기 주름부들의 제2 시리즈의 상기 2개의 주름부는 상기 커버 패널(119, 210)의 가장자리 구역과 일직선으로 위치되고, 상기 가장자리 구역은 상기 제2 방향과 평행한 상기 커버 패널의 상기 에지들과 상기 내부 구역 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 앵커 피스(14, 217, 218)는 상기 커버 패널의 상기 에지들로부터 일정 거리에서 중단되고, 상기 커버 패널의 상기 내부 구역에 한정되고,
    상기 주름부들의 제2 시리즈의 상기 2개의 주름부(13)는 상기 절연 블록들 각각의 상기 앵커 피스의 각 측면에 하나씩 위치되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제2 방향과 평행한 상기 주름부(13)들과 상기 제2 방향과 평행한 상기 절연 블록(8, 202)들의 에지들 사이에 상기 제2 주름부 피치의 실질적으로 절반에 해당하는 오프셋이 존재하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주름진 금속 멤브레인은 직사각형 형상의 복수의 주름진 금속 시트(12, 224)를 포함하고, 각 주름진 금속 시트는 상기 제1 방향과 평행한 2개의 에지, 및 상기 제2 방향과 평행한 2개의 에지를 포함하고,
    상기 제1 방향으로 주름진 금속 시트의 치수는 상기 제2 주름부 피치의 짝수 정수배와 같고,
    상기 제2 방향과 평행한 상기 주름진 금속 시트의 상기 2개의 에지는 상기 제2 방향과 평행한 상기 주름부들 사이에 있는 상기 주름진 금속 시트의 상기 평평한 부분들에 본질적으로 위치되고, 상기 커버 패널들의 상기 내부 구역에 있는 상기 절연 블록들의 상기 앵커 피스(14, 217, 218) 위를 통과하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주름부 피치는 상기 제2 주름부 피치와 동일하고, 상기 절연 블록(8, 202)들은 정사각형 윤곽을 갖는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 평행 육면체 절연 블록(202)은 하부 패널(211), 및 상기 하부 패널과 상기 커버 패널(210) 사이에 개재되고 상기 절연 충전물을 형성하는 발포체 블록(209)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 평행 육면체 절연 블록(8)은 상기 절연 충전물이 내부에 수용되는 박스 구조물을 포함하고, 상기 박스 구조물은 하부 패널(117), 및 상기 하부 패널과 상기 커버 패널(119) 사이에 연장되는 측면 패널(121, 122)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주름부(13)들은 상기 평평한 부분들에 대해 상기 탱크의 상기 내측을 향해 돌출하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  19. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주름부(13)들은 상기 평평한 부분들에 대해 상기 탱크의 외측을 향하여 돌출하고, 상기 절연 블록(202)들의 상기 커버 패널(210)들에 형성된 그루브(214, 215)들에 수용되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단열 장벽은 2차 단열 장벽(201)이고, 상기 밀봉된 멤브레인은 2차 밀봉된 멤브레인(204)이고,
    상기 탱크 벽은 상기 2차 밀봉된 멤브레인 위에 배열된 1차 단열 장벽(205), 및 상기 1차 단열 장벽에 의해 지탱되는 1차 밀봉된 멤브레인(207)을 더 포함하고,
    상기 2차 단열 장벽의 상기 절연 블록들의 상기 금속 앵커 피스(217)들은 1차 유지 부재(219)들을 지탱하고, 상기 1차 단열 장벽은 상기 1차 유지 부재(219)들에 정착된 복수의 나란히 배치된 직사각형 평행육면체 절연 블록(206)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 2차 밀봉된 멤브레인(204)은 상기 1차 유지 부재(219)들이 상기 2차 밀봉된 멤브레인 위쪽으로 돌출할 수 있도록 컷아웃(cutout)(228)들을 포함하고, 상기 2차 밀봉된 멤브레인에서 상기 컷아웃(218)들의 에지들은 상기 1차 유지 부재(219)들 둘레에 상기 2차 단열 장벽의 상기 절연 블록들의 상기 금속 앵커 피스(217)들에 밀봉되는 방식으로 용접되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크.
  22. 저온 액체 제품을 수송하기 위한 선박(70)으로서, 상기 선박은 선체(72), 및 상기 선체의 내측에 배열된 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 탱크를 포함하는, 선박.
  23. 제22항에 기재된 선박(70)을 선적하거나 하역하는 방법으로서, 저온 액체 제품을 절연 파이프(73, 79, 76, 81)들을 통해 부유식 또는 육상 저장 설비(77)로부터 상기 선박(71)의 상기 탱크로 운반하거나 또는 상기 선박의 상기 탱크로부터 상기 부유식 또는 육상 저장 설비로 운반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 저온 액체 제품을 이송하는 시스템으로서, 상기 시스템은 제22항에 기재된 선박(70), 상기 선박의 상기 선체에 설치된 상기 탱크(71)를 부유식 또는 육상 저장 설비(77)에 연결하는 방식으로 배열된 절연된 파이프(73, 79, 76, 81)들, 및 저온 액체 제품을 상기 절연된 파이프들을 통해 상기 부유식 또는 육상 저장 설비로부터 상기 선박의 상기 탱크로 유동시키거나 또는 상기 선박의 상기 탱크로부터 상기 부유식 또는 육상 저장 설비로 유동시키기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 이송 시스템.
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