고체적 액체 저장 시스템을 포함하는 배 document_id A220623030833

액화 천연 가스(LNG)를 수송하도록 설계된 선박은 세계적으로 가장 비싼 상업용 화물 수송 선박 중 하나이다. 이것은 LNG의 비교적 가벼운 중량(소정 화물 중량에 대해 큰 용적을 요구함)과, 상업적으로 허용가능한 LNG 양의 장거리 해상 수송을 가능하게 하는데 필요한 저압 하에서 LNG를 액체 상태로 유지하는데 요구되는 극저온이 주요인이다. 통상적으로 LNG는 대기압과 같거나 또는 그보다 약간 높은 압력과 약 -160 ℃(-260 ℉)의 온도에서 수송된다. 모든 LNG 저장 시스템(즉, 탱크)은 극저온과, 대기 조건으로부터 사용 조건에 이르는 큰 폭의 온도변화를 견딜 수 있는 재료로 구성되어야 한다. 또한, 모든 탱크는 선박의 기초 선체 구조물의 수용 불가능한 냉각과 열 유입을 방지하기 위해 효과적인 단열을 제공하여야 한다. 일반적으로 대양 항해 선박에 탑재되는 통상의 LNG 운반용 탱크는 다음 2개의 카테고리, 즉 ① 일반적으로 자체 지지식이며 기부에만 의지하여 자신의 중량 및 내용물의 중량 및 다른 힘들을 주변 선체 구조물에 전달하는 "독립식 탱크"와, ② 전적으로 주변 선체 구조물에 의지하여 형상 및 완전성을 유지하고 또한 내용물에 의해 부가되는 모든 유체정역학적 힘을 흡수하는 "멤브레인 탱크" 중 하나에 속한다. 멤브레인 탱크는 일반적으로 스테인리스강 또는 인바(Invar)(최소의 열팽창 특성을 가진 고 니켈함유 합금) 중 하나로 구성된다. 멤브레인 탱크 시스템은 선체 구조물에 유체정역학적 하중 및 유체동역학적 하중을 전달할 수 있는 하중 지지 단열체를 포함한다. 오늘날 사용되는 대다수의 LNG 유조선은 배의 길이방향으로 늘어선 몇 개의 독립적인 자유 입식 구형 탱크를 포함한다. 각각의 구형 탱크는 결과적으로 선체의 바닥에 지지되는 실린더 또는 원형 링에 의해 지지된다. 구형 탱크는 체적 대 면적 비율을 최대화하고 표면 응력을 균등화한다는 점에서 매력적이지만, 화물 탱크로서는 심각한 결점을 갖고 있다. 예를 들어, 구형 탱크의 형상은 유조선의 형상과 조화를 이루지 못해서, 선체 내에 낭비되는 공간이 발생한다. 선체의 바닥 부근의 이러한 빈 공간은 배의 무게 중심을 상승시킴으로써, 배를 불안정하게 한다. 통상적으로 구형 탱크는 배의 갑판 위로 연장되며, 이것은 정박용 설비 또는 다른 설비를 지지하는데 사용될 수 있는 수평 갑판 공간의 크기를 대폭 축소시킬 수 있다. 또한, 구 자체는 자유 입식이 아니며, 따라서 자유 입식 구형 탱크 시스템은 상당한 지지 시스템을 포함한다. 이러한 지지 시스템은 전체적인 저장 시스템의 비용과 중량을 모두 증가시킨다. 프리즘형 탱크는 구형 탱크의 몇 가지 결점을 해결한다. "프리즘형" 탱크는 선체의 윤곽을 따르는 형상을 가진 탱크이다. 배의 중앙부에서 탱크는 6개의 편평한 면(4개의 수직면들, 상부면과 바닥면)을 가진 직육면체의 형상일 수 있다. 이들 탱크는 또한 선체와 더욱 잘 조화되도록 하방으로 수렴하는 편평한 면들을 가질 수 있다. 자유 입식 프리즘형 탱크는 구형 탱크보다 효율적인 갑판 하부 체적의 사용을 가능하게 한다. 그러나, 프리즘형 탱크는, 무거운 판을 채용하고, 이 판이 하중에 의해 뒤틀리는 것을 막기 위해 상당한 양의 버팀대를 사용하기 때문에, 중량과 비용을 크게 증가시킨다. 일부 통상적인 LNG 유조선들은 프리즘형 멤브레인 탱크를 채용한다. 프리즘형 멤브레인 탱크는 독립식 프리즘형 탱크와 동일한 공간 효율의 장점을 제공하면서도, 자유 입식 탱크보다 훨씬 가볍다. 유조선 내에서 LNG가 수송될 때, LNG의 출렁임은, 탱크에 작용하는 유체동역학적 하중을 증가시키고, 배의 안정성을 감소시키며, LNG의 기화를 촉진하기 때문에 문제가 될 수 있다. 출렁임은 배의 움직임과 LNG의 자유 표면적의 존재에 의해 유발된다. 탱크를 LNG로 완전히 충전하는 것이 가능하다면, 출렁임은 실질적으로 제거될 수 있다. 그러나, 실제에 있어서는 팽창을 감안하기 위해 LNG 탱크를 총 용량의 최대 약 98.5 %까지 충전하는 것이 통상적이다. 또한, LNG 탱크를 100 %까지 충전하는 것은 용량의 마지막 1 % 내지 2 %를 충전하는 동안에 현저히 감소된 탱크의 충전 속도를 요구하므로 경제적으로 실행 불가능하다. 이러한 유동 속도의 감소는 탱크의 급속한 과여압 및/또는 과충전과, 배기 시스템 또는 다른 시스템을 통한 누출을 방지하기 위해 요구되는 것이다. 통상적인 LNG 탱크를 100 % 용량보다 적게 충전하는 것은 LNG의 표면과 탱크의 정상 사이에 빈 공간을 남긴다. 그로 인한 LNG의 자유 표면적은 출렁임이 발생하는 것을 허용하여 LNG의 기화를 촉진한다. LNG 탱크 내의 충렁임을 억제하는 한가지 방법은 탱크에 내부 배플을 설치하는 것이다. 그러나, 출렁임 방지 배플의 사용은 탱크의 재료 비용, 건조 비용 및 유지보수 비용을 증가시킨다. 따라서, 내부 배플을 사용하지 않고 액체의 출렁임을 최소화하는 대양 항해 선박용 고체적 액체 저장 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 선박의 안정성을 향상시키는 대양 항해 선박용 고체적 액체 저장 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 내부에 수용된 액체의 자유 표면적을 최소화하는 대양 항해 선박용 고체적 액체 저장 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 선체 내부에 규정된 체적의 효율적인 사용을 가능하게 하는 대양 항해 선박용 고체적 액체 저장 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 선박의 무게 중심을 가능한 한 낮게 유지하는 대양 항해 선박용 고체적 액체 저장 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 수송중에 액체의 허용될 수 없는 출렁임을 유발하지 않고 총 용량보다 낮은 다양한 레벨로 충전될 수 있는 대양 항해 선박용 고체적 액체 저장 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 정박용 설비 및 다른 설비를 지지하도록 큰 수평 갑판 공간을 갖는 유조선을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 수송중에 LNG의 기화를 최소화하는 고체적 LNG 탱크를 제공하는 것이 바람직하다.