Special Issue of the Society of Naval Architects of Korea
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2017.10a
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pp.28-31
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2017
The independent tank surface create formation consists of repetitive tasks, but this study deletes the existing manual and repetitive tasks and facilitate the create formation of tank surface.
Park, Myong-Jin;Park, Jun-Seok;Won, Sun-Il;Choi, Byung-Ki;Park, Kweong-Won;Paik, Young-Min;Kim, Yooil
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.53
no.5
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pp.380-387
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2016
Present research target to develop the procedure of long-term fatigue analysis of the structural details near the upper rolling chock of IMO type B tank by using the time domain modal analysis technique where both the contact and friction behavior can be accurately simulated. In order to perform the time domain analysis focused on the contact and friction, the entire model of the hull and tank was condensed with DOF reduction technique, which is obtained by transforming the global finite element model into its quasi-static modal coordinate. Modal analysis using the quasi-static deformation modes is chosen as a cost effective time domain simulation method and this is based on the fact that the structural response of the tank is quasi-static. Based on the developed cost effective time domain simulation method, the long-term fatigue analysis procedure for the structural details near the rolling chock and key of independent type tank is targeted to be established. The developed fatigue assessment procedure takes into account, wave induced stress and both contact and friction induced stress without loss of accuracy.
A C-type LNG mock-up tank was constructed to evaluate the durability of the tank and its structural safety. An experimental strain analysis system equipped with strain gages was designed to investigate the structural behavior of the inner tank at a high hydraulic pressure. In addition, the insulation used in the space between the inner tank and outer tank had a compressive strength and the inner tank thickness of the cylindrical shell and hemisphere was 4.0 mm, which was designed to be thinner than the existing rules. The strains on the inner tank were measured with increasing pressure, and these measurements were compared and analyzed at the strain gage attachment points.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.4
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pp.529-537
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2021
Membrane-type hull and cargo holds have been designed and built for large ship. However, there is a growing interest in applying the same technology to small and medium-sized Liquefied natural gas(LNG) carriers to meet the recent increase in demand for LNG as an ecofriendly fuel and for expanding LNG bunkering infrastructure. The purpose of this study is to apply the IMO Type-B tank to small and medium-sized LNG carriers and verify the safety and suitability of the design. Fatigue crack propagation analysis was performed to install a partial second drip tray installed at the lower part of the LNG cargo tank by calculating the amount of leaked gas in the support structure supporting the cargo tank. First, a program for fatigue crack propagation analysis was developed, in which Paris' law and British Standard 7910 (BS 79110) were applied based on the International Code for the Construction of Equipment and Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk, an international standard for LNG carriers. In addition, a surface crack propagation analysis was performed. Next, a methodology for assuming the initial through-crack size was developed to determine the size of the partial second barrier. The analysis was performed for 15 days, which is a possible return time after cracks are detected. Finally, the safety and suitability of the IMO Type-B for LNG cargo tanks required by international regulations were verified. For the accurate analysis of fatigue crack propagation, it is necessary to develop and verify the analysis procedure based on direct analysis and international regulations.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.7
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pp.1-7
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2021
Restrictions on the emissions of nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon dioxide, and particulate matter from marine engines are being tightened. Each of these emissions requires different reduction technologies, which are costly and require many pieces of equipment to meet the requirements. Liquefied natural gas (LNG) fuel has a great advantage in reducing harmful emissions emitted from ships. Therefore, the marine engine application of LNG fuel is significantly increasing in new ship buildings. Accordingly, this study analyzed the internal support structure, insulation type, and fuel supply piping system of a 35 m3 International Maritime Organization C type pressurized storage tank of an LNG-fueled ship. Analysis of the heat transfer characteristics revealed that A304L stainless steel has a lower heat flux than A553 nickel steel, but the effect is not significant. The heat flux of pearlite insulation is much lower than that of vacuum insulation. Moreover, the analysis results of the constraint method of the support ring showed no significant difference. A553 steel containing 9% nickel has a higher strength and lower coefficient of thermal expansion than A304L, making it a suitable material for cryogenic containers.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.4
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pp.213-221
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2023
The demand for Liquefied Natural Gas (LNG) carriers and LNG-fueled ships has significantly increased in recent years due to the sulfur-oxide emission regulations by the International Maritime Organization (IMO). The main goal of this paper is to introduce the process for the Engineering Critical Assessment (ECA) of IMO independent type-B cargo tanks made from 9% nickel alloy. A methodology proposed by the British Standard was used to conduct ECA for any structure with initial flaws. Based on this standard, a Matlab code was developed to perform ECA. Coarse mesh Finite Element Analysis (FEA) was performed on an independent type-B LNG cargo tank with a capacity of 15,000 m3. The location with the highest development of maximum principal stress was identified at the bottom of the cargo tank. Fine mesh FEA was performed to obtain the stress range required for ECA. The dynamic cargo tank loads used for FEA were determined using some ship rules presented by Det Norske Veritas. As a result of performing a 20-year long-term crack propagation analysis with a semi-elliptical surface crack, the fracture-to-yield ratio exceeded the Fracture Assessment Line (FAL) and some structural reinforcement was necessary. Performing a 15-day short-term crack propagation analysis, the fracture-to-yield ratio remained within the FAL, and no significant LNG leaks were expected. This paper is believed to provide a guide for performing ECA of LNG cargo tanks in the future by providing the basic theory and application sample necessary to perform ECA.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.5
no.4
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pp.580-597
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2013
Three materials SUS304, 9% Ni steel and Al 5083-O alloy, which are considered possible candidate for International Maritime Organization (IMO) type B Cargo Containment System, were studied. Monotonic tensile, fatigue, fatigue crack growth rate and Crack Tip Opening Displacement tests were carried out at room, intermediate low ($-100^{\circ}C$) and cryogenic ($-163^{\circ}C$) temperatures. The initial yield and tensile strengths of all materials tended to increase with decreasing temperature, whereas the change in elastic modulus was not as remarkable. The largest and smallest improvement ratio of the initial yield strengths due to a temperature reduction were observed in the SUS304 and Al 5083-O alloy, respectively. The fatigue strengths of the three materials increased with decreasing temperature. The largest increase in fatigue strength was observed in the Al 5083-O alloy, whereas the 9% Ni steel sample showed the smallest increase. In the fatigue crack growth rate test, SUS304 and Al 5083-O alloy showed a decrease in the crack propagation rate, due to decrease in temperature, but no visible improvement in da/dN was observed in the case of 9% Ni steel. In the Crack Tip Opening Displacement (CTOD) test, CTOD values were converted to critical crack length for the comparison with different thickness specimens. The critical crack length tended to decrease in the case of SUS304 and increase for the Al 5083-O alloy with decreasing temperature. In case of 9% Ni steel, change of critical crack length was not observed due to temperature decrease. In addition, the changing material properties according to the temperature of the LNG tank were analyzed according to the international code for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk (IGC code) and the rules of classifications.
Given the inadequate regulatory framework for liquefied hydrogen gas storage tanks on ships and the limitations of the IGC Code, designed for liquefied natural gas, this study introduces a critical assessment procedure to ensure the safety and suitability of such tank designs. This study performed a heat transfer analysis for boil-off gas (BOG) calculations and established separate design load cases to evaluate the yielding and buckling strength. In addition, the study assessed methodologies for both high-cycle and low-cycle fatigue assessments, complemented by comprehensive structural integrity evaluations using finite element analysis. A comprehensive approach was developed to assess the structural integrity of Type C tanks by conducting crack propagation analysis and comparing these results with the IGC Code criteria. The practicality and efficacy of these methods were validated through their application on a 23K-class liquefied hydrogen carrier at the concept design stage. These findings may have important implications for enhancing safety standards and regulatory policies.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.9
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pp.876-880
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2015
In 2016, the IMO's new rules for an 80% reduction in NOx emissions in newly built ships will necessitate the use of LNG as a clean fuel. So far, the developed European countries have led the development of LNG bunkering ships and related facilities. An LNG bunkering system stores LNG in a horizontal or vertical IMO "C"-Type tank insulated with perlite powder, and a vacuum in the annular space between the double walls, like the cryogenic liquid nitrogen tank. Current storage tanks have high heat leakage, evaporating over 2.0% daily, and are difficult to build with the required vacuum. A more efficiently insulated storage tank could reduce the evaporation rate. This research carried out thermal analysis on a new effective insulation method that separates high vacuum in the annular space between two tanks with a solid insulation material, such as urethane foam, lining the outer vessel. This highly efficient insulation system obtained an evaporation rate of 0.03% per day under a $10^{-3}torr$ vacuum, and an evaporation rate of 0.11% at $10^{-45}torr$. Even if the space loses its vacuum, the new insulation system showed a lower evaporation rate of 4.12% than the present perlite system of 4.9%. This newly developed tank can increase the efficiency of LNG storage tank and may help keep LNG bunkering systems safe.
An LNG bunkering system stores LNG in a horizontal IMO's C-Type tank insulated with perlite powder, and $10^{-2}$ Torr vacuum in the annular space between the double walls. Current storage tanks have high heat leakage, evaporating over 2.0% daily. A more efficiently insulated storage tank reducing the evaporation rate is required to develope. This research carried out thermal analysis on a new effective insulation method, i.e. double shield insulation system, that separates high super vacuum in the annular space between two tanks with a perlite vacuum in the back side of outer tank. This highly efficient insulation system obtained an evaporation rate of 0.16% per day under a $10^{-4}$ Torr vacuum. Even if the space loses its vacuum, the new insulation system showed a lower evaporation rate of 5.23% than the present perlite system of 4.9%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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