Membrane panels are installed in LNG cargo-hold in order to endure extremely low temperature LNG. Although there are several types of membranes around the world, Korean LNG cargo containment system is developing to accomplish technology independence from the other countries. The membrane panel of Korean LNG cargo containment system is composed of corrugation and flat sheets which are arranged asymmetrically. It is very important to reduce the number of the type of corrugation sheet because a mold is required as much as the type of the corrugation sheet. Therefore, we proposed an optimization method to minimize the type of the corrugation sheet. For this method, the number of pitches, which is the distance between the centers of two corrugation sheets should be minimized. We also developed optimized arrangement procedure of the flats simultaneously. Finally, the developed optimization program is applied to 174K LNG cargo hold, and the minimum pitch size is found.
한국형 LNG선 화물창(KC-1)의 개발은 LNG선의 핵심기술인 화물창시스템의 원천기술을 확보하여 외화절감 및 조선 산업의 경쟁력을 높이는데 그 목적이 있다. 화물창 내부의 액체가 선박의 모션에 의해 생기는 슬로싱 충격 하중에 대한 LNG선의 화물창의 구조 안전성 평가는 중요한 설계 요소가 되었다. 슬로싱 현상에 의한 구조 안전성을 평가하는 가장 이상적인 방법은 유체 영역과 화물창 구조의 상호 작용을 완벽하게 구현하는 것이다. 그러나 유체-구조 연성해석은 방대한 계산 시간과 결과의 정확성을 보장하기 어렵기 때문에 불규칙적인 슬로싱 압력을 삼각파의 형태로 이상화하여 구조 안전성을 평가하였다. 따라서 본 연구에서는 슬로싱 압력은 15/1000초 동안에 최대 10bar의 압력으로 가정한 삼각파로 고려하였고, 해석 결과 한국형 LNG선 화물창(KC-1)의 보냉 판넬은 슬로싱 하중에 대해 구조적으로 건전한 것으로 평가되었다.
The paper deals with the structural analysis and vibration test for the scaffolding system of LNG cargo containment. The eight-stories scaffolding system has telescopic area, working area, coner area and storage area in real system. In the structural analysis, the maximum displacement and stress of the each floor for the scaffolding system are investigated by finite element method. In the vibrational analysis, the natural frequencies and mode shapes for 8-stories scaffolding system of the LNG cargo containment are investigated. In order to compare theoretical natural frequencies with experimental ones, small size of 2-step scaffolding structure is used, and the theoretical results for natural frequency have a good agreement with experimental ones.
The paper deals with the structural analysis and vibration test for the scaffolding system of LNG cargo containment. The eight-stories scaffolding system has telescopic area, working area, coner area and storage area in real system. In the structural analysis, the maximum displacement and stress of the each floor for the scaffolding system are investigated by finite element method. In the vibrational analysis, the natural frequencies and mode shapes for 8-stories scaffolding system of the LNG cargo containment are investigated. In order to compare theoretical natural frequencies with experimental ones, small size of 2-step scaffolding structure is used, and the theoretical results for natural frequency have a good agreement with experimental ones.
The membrane type LNG(Liquefied Natural Gas) cargo containment system is a special design structure for the large deformation behavior at LNG temperature$(-162^{\circ}C)$. The design of membrane is required great confidence so that membrane can plat role in the tightness of flammable fluid storing. LNG cargo containment is loaded and unloaded LNG between twice and five times in a week. During this process, the membrane has large deformation behavior due to the variation of temperature and pressure to the self weight. In this study, the evaluation of the fatigue strength of membrane is very important to determine the design life of LNG storage tank and to evaluate the mechanical properties at the LNG temperature. Also, in the view point of large deformation, the evaluation method is applied conservatively $\epsilon-N_f$ curve of SUS 304L.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권2호
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pp.227-245
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2013
Reliable strength assessment of the Liquefied Natural Gas (LNG) cargo containment system under the sloshing impact load is very difficult task due to the complexity of the physics involved in, both in terms of the hydrodynamics and structural mechanics. Out of all those complexities, the proper selection of the design sloshing load which is applied to the structural model of the LNG cargo containment system, is one of the most challenging one due to its inherent randomness as well as the statistical analysis which is tightly linked to the design sloshing load selection. In this study, the response based strength assessment procedure of LNG cargo containment system has been developed and proposed as an alternative design methodology. Sloshing pressure time history, measured from the model test, is decomposed into wavelet basis function targeting the minimization of the number of the basis function together with the maximization of the numerical efficiency. Then the response of the structure is obtained using the finite element method under each wavelet basis function of different scale. Finally, the response of the structure under entire sloshing impact time history is rapidly calculated by synthesizing the structural response under wavelet basis function. Through this analysis, more realistic response of the system under sloshing impact pressure can be obtained without missing the details of pressure time history such as rising pattern, oscillation due to air entrapment and decay pattern and so on. The strength assessment of the cargo containment system is then performed based on the statistical analysis of the stress peaks selected out of the obtained stress time history.
As arctic energy resource is attracting public attention, arctic shipping market will also be growing in large as expected to increase in LNG trade from Arctic area to the western countries by shipping. During the voyages through such routes, collision with icebergs may be possible. In the present report, ice collision analyses are carried out from a practical point of view to verify the safety of hull structural strength of LNG carriers equipped with GTT $MKIII^{TM}$ membrane type cargo containment system. From the results of collision analyses and the operation-friendly design concept of no-repairing of cargo containment system, a safe operating envelope against ice collision is proposed for LNG carriers of membrane type cargo containment system. Based on the currently proposed safety criteria, it is concluded that LNG carriers with membrane tank type can operate safely with regard to the integrity of CCS in regions where collision between LNG carrier and iceberg is expected.
As an LNG carrier preserves and transports liquefied natural gas under minus $163^{\circ}C$, the cargo tank has to have sufficient hull strength against not only the wave loads but also against loads caused by loading and unloading and thermal expansion to keep the LNG safely. The main insulation types for a CCS are No.96 and Mark III from GTT for the membrane LNG carrier. Particularly, the invar membrane plate in No.96 is very thin and its connections could experience high local stresses owing to such dynamic loads. Therefore, it should be verified whether those connections have sufficient fatigue lives for the purpose of operation and maintenance. This research aims at performing fatigue analysis with 0.1 fatigue damage criteria for 40 years of design life to support new membrane CCS development using proper S-N curves and the associated finite element modeling technique for each connection and then propose a reasonable design methodology.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권3호
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pp.342-347
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2015
플로팅 엘엔지선박은 해상에서 LNG 생산 및 천연 가스 공급을 담당하는 새로운 개념으로 부유식 생산설비는 과도한 투자 비용으로 인해 개발 지연중인 한계 가스전에 활력을 주고 있으며, 부유식 공급설비는 육상 LNG 인수기지 인프라가 미비한 지역에 에너지를 경제적이며 효과적으로 공급할 수 있다는 장점을 제공하고 있다. LNG 화물창은 플로팅 엘엔지선박에서 생산 또는 적재된 LNG를 보관하는 주요기능 중 하나이다. 본 연구를 통해 기존 화물창 시스템들의 장점을 결합한 복합 화물창 시스템을 화물창 시스템의 설계 개선방안으로 제안하였고 플로팅 엘엔지선박에의 적용 타당성에 대한 연구를 수행하였다.
Ryu, Min Cheol;Jung, Jun Hyung;Kim, Yong Soo;Kim, Yooil
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제8권6호
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pp.537-553
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2016
This paper addresses the safety of two-row tank design by performing the extensive sloshing model tests. Owing to the uncertainties entangled with the scale law transforming the measured impact pressure up to the full scale one, so called comparative approach was taken to derive the design sloshing load. The target design vessel was chosen as 230 K LNG-FPSO with tow-row tank arrangement and the reference vessel as 138 K conventional LNG carrier, which has past track record without any significant failure due to sloshing loads. Starting with the site-specific metocean data, ship motion analysis was carried out with 3D diffraction-radiation program, then the obtained ship motion data was used as 6DOF tank excitation for subsequent sloshing model test and analysis. The statistical analysis was carried out with obtained peak data and the long-term sloshing load was determined out of it. It was concluded that the normalized sloshing impact pressure on 230 K LNG-FPSO with two-row tank arrangement is higher than that of convectional LNG carrier, hence requires the use of reinforced cargo containment system for the sake of failure-free operation without filling limitation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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