Transient Surge Motion of A Turret Moored Body in Random Waves

불규칙파 중에 Turret 계류된 부유체의 천이운동해석

A moored body in the sea is subjected to second-order wave forces as well as to linear oscillatory ones. The second-order farces contain slowly-varying components, of which the characteristic frequency can be as low as the natural frequency of horizontal motions of the moored body. As a consequence, the slowly-varying force can excite unexpectedly large horizontal excursion of the body, which may cause a serious damage on the mooring system. In design analysis of Turret-type mooring system which is one of the interesting mooring systems for a floating body. the slowly-varying drift forces and the transient motion of the system during weathervaning are very important. In this paper the slowly-varying drift forces were calculated by using the Quadratic Transfer Function with considering the second order free-wave contributions. Additionaly the transient surge motion of the moored body was simulated with including the roll of the time-memory effect. In this simulation the spring constant of the spread Turret mooring system is updated at every time step for considering the nonlinear effect.

해상에 계류된 부유체는 입사하는 파도에 의해 선형항인 파랑하중과 함께 2차항인 표류력을 받는다. 2차항의 표류력은 자유표면조건의 비선형성에 의해 서로 유사한 주파수를 갖는 2개의 선형 성분파간의 상호작용으로 발생하는 장주기 성분을 포함하고 있다. 대개의 계류계의 수평 인장력은 관성력항에 비해 아주 작은 양이고, 따라서 계류계의 설치로 나타나는 부유체의 수평운동 고유주기는 장주기이므로 때로는 공진이 일어나게 된다. 이렇게 야기된 대진폭운동은 작업조건을 악화시키는 것은 물론 계류계에 심각한 손상을 줄 수 있다. 부유체의 계류계로 최근 관심을 모으고 있는 Turret 계류계의 설계에도 이러한 장주기 표류력에 대한 고려와 함께 풍향성이 있는(weathervaning) 천이운동시 Roller Bearing에 걸리는 수평하중에 대한 해석이 필수적이다. 본 논문에서는 불규칙파중에 계류된 부유체에 작용하는 장주기 표류력을 2차 전달함수를 사용하여 계산한 뒤 장주기 표류력에 의한 전후동요를 시간기억 효과를 고려하여 시뮬레이션하였다. 계류계로는 분산된(spread) Turret형 계류계를 대상으로 하였으며 계류계의 수평인장계수를 매시간 단계마다 계산하는 방법으로 비선형성을 고려하였다.