Finite Element Analysis on the Pitch Design of Ring Knot Type Membrane Unit

링 마디식 멤브레인 유니트의 피치설계에 관한 유한요소해석

This paper has been analyzed for the stress behavior problems of the ring knot membrane unit using the finite element method about the pitch design of the membrane unit, which is one of the most important parameters in manufacturing of the membrane type LNG storage tanks. The FEM results have been compared those of the existing pitch design length. The safety problem of the ring knot membrane model, which is considered in this study, does not come out any more no matter what the pitch length is used in the extra large LNG storage tanks. But in the case of the membrane for LNG tankers, it is advantageous to design the pitch short because of fatigue strength caused by repeated loadings. Looking at the deformation behaviors of the membrane corrugation, the deformation of the hight in the y direction occurs $15{\~}50\%$ more than that of the width in the z direction. It shows also that the deformation of the membrane with $-162^{\circ}C$ cryogenic temperature is not so great compared with the deformation by hydrostatic pressure.

멤브레인 방식의 저장탱크 제작에서 가장 중요한 설계 파라메타인 멤브레인 유니트의 피치에 관한 응력거동 문제를 유한요소법을 사용하여 해석하였고, 이 결과를 기존의 피치설계치수와 비교 검토하였다. 본 연구에서 고려한 링 마디식 멤브레인의 경우 피치의 길이를 어떻게 설정하든지 초대형 탱크의 경우에서는 안전성 문제가 발생하지 않았다. 그러나 반복하중에 의한 피로강도가 문제되는 선박용 멤브레인의 경우에는 피치를 짧게 설계하는 것이 유리하다는 것을 보여주고 있다. 멤브레인 주름의 변형거동을 보면 주름의 높이 방향 변형이 폭에 비하여 $15{\~}50\%$ 정도 더 크게 발생하고, $-162^{\circ}C$의 초저온에 의한 변형은 액압에 의한 변형과 비교할 때 그리 크지는 않음을 보여준다.