• 플랜트 저널
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• 제17권3호
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• pp.42-46
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• 2021

드릴 스트링의 진동 문제는 수년간 드릴링 성능 저하의 주요 원인 중 하나로 인식되어 왔으며, 굴착 작업 시 발생하는 과도한 진동은 드릴링의 효율성, 파이프 피로, 비트의 수명 단축으로 인하여 고장을 초래할 수 있다. 이러한 진동의 원인은 드릴 스트링이 굴착 작업 중 궤적에 따라 파이프의 굽힘과 wellbore와의 접촉으로 인해 마찰이 발생하고 이러한 진동은 일반적으로 축 방향, 굴곡 및 비틀림 변형을 일으킨다. 본 연구에서는 Khulief와 Al-Naser가 제시한 모델을 바탕으로 드릴 스트링에 6자유도(DOF)의 구성요소를 갖는 모델을 적용하여 curved beam의 수치해석 값과 Analytical값을 비교하여 검증하고 드릴 스트링에 hookload와 WOB 경계조건을 주어 각 element 마다 동적 거동을 분석하였다. 실제 궤적을 적용하여 드릴 파이프의 굽힘이나 중력으로 인하여 Wellbore와 접촉되는 부분에 마찰을 적용하였고, 또한 마찰 작용 시 일정한 축 방향 속도를 유지하기 위한 PI제어 값을 설계하여 drillstring 전체의 각속도 변화와 실제 드릴 굴착 작업 중 발생하는 stick slip현상을 관찰하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.255-267
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• 2008

대표적인 상용 CFD 코드 중 하나인 FLOW-$3D^{(R)}$에 포함된 강체에 대한 6-자유도 운동을 적용한 음해법의 GMO 방법을 이용하여 항주파의 재현 가능성을 살펴보았다. 모델에 의한 항주파의 형상 재현시 depth Froude number에 따른 수평 파형이 잘 재현되었으며, 선박의 직선항로 항행시 일정한 수심인 경우와 실제 수심인 경우를 비교함으로써 모델이 수심에 따른 파형의 변화를 잘 재현함을 알 수 있었다. 또한, 모델에 의해 실제 수심조건에서 두 척의 선박이 교차 진행할 경우와 선박이 곡선항로를 항행할 경우에 대한 항주파를 잘 재현할 수 있음을 보였다. 따라서, FLOW-$3D^{(R)}$를 이용하여 항주파를 수치모의할 경우 관측을 통한 모델의 검 보정을 통해 항로와 항구에서의 항주파를 보다 정확하게 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양공학회지
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• 제19권2호
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• pp.67-73
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• 2005

This paper describes depth, heading and speed control of an underwater vehicle that has four stern thrusters of which forces are coupled in the diving and, steering motion, as well as the speed of the vehicle. The optimal linear quadratic controller is designed based on a linearized- state space model, developed by combining the dynamic equations of speed, steering and diving motion. The designed controller gives provides an optimal thrust distribution, minimizing the given performance index to control speed, depth and heading simultaneously. To validate the performance of the controller, a simulation and tank-test are carried out with DUSAUV (Dual Use Semi-Autonomous Underwater Vehicle), developed by KORDI as a test-bed for testing new underwater technologies. Optimal gains of the controller are tuned, using a computer simulation environment with a nonlinear 6-DOF numerical DUSAUV model, developed by PMM (Planner Motion Mechanism) test. To verify the performance of the presented controller in experiment, a tank-test with DUSAUV is carried out in the ocean engineering basin in KORDI. The experimental results are also compared with the simulation results to investigate the accordance of the numerical and the real mode.

• Smart Structures and Systems
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• 제14권6호
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• pp.1131-1150
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• 2014

One of the issues in extending the range of applicable problems of real-time hybrid simulation is the computation speed of the simulator when large-scale computational models with a large number of DOF are used. In this study, functionality of real-time dynamic simulation of MDOF systems is achieved by creating a logic circuit that performs the step-by-step numerical time integration of the equations of motion of the system. The designed logic circuit can be implemented to an FPGA-based system; FPGA (Field Programmable Gate Array) allows large-scale parallel computing by implementing a number of arithmetic operators within the device. The operator splitting method is used as the numerical time integration scheme. The logic circuit consists of blocks of circuits that perform numerical arithmetic operations that appear in the integration scheme, including addition and multiplication of floating-point numbers, registers to store the intermediate data, and data busses connecting these elements to transmit various information including the floating-point numerical data among them. Case study on several types of linear and nonlinear MDOF system models shows that use of resource sharing in logic synthesis is crucial for effective application of FPGA to real-time dynamic simulation of structural response with time step interval of 1 ms.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권2호
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• pp.414-430
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• 1996

In this paper, a new kinematic structure of a parallel manipulator with six Cartesian degrees of freedom is proposed. It consists of a platform which is connected to a fixed base by means of 3-PPSP(parameters P, S denote the prismatic, spherical joints) subchains. Each subchain has a link which is concected to a passive prismatic joint at the one end and a passive spherical joint at the other. The spherical joint is then attached to perpendicularly arranged prismatic actuators which are fixed at the base. The spherical joint is then attached to perpendicularly arranged prismatic actuators which are fixed at the base. This arrangement provides a basis to control all six Cartesian degrees of motion of the platform in space. Due to its efficient architecture, the colsed-form solutions of the inverse and forward kinematics can be obtained. As a consequence, this new kinematic structure can be servo controlled using simple inverse kinematics becaese forward kinematics allows for measuring the platform's position and orientation in Cartesian space. Furthermore, the proposed structure provides an effective functional workspace. Series of simulations are performed to verify the results of the kinematics analyses.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.3-4
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• 2011

본 연구에서는 Manta type UUV의 비선형 수학모델과 유체력 미계수를 소개하고, 자유항주실험용으로 제작된 Manta type UUV의 슬라이딩 모드 제어기 설계를 다루고 있다. 비선형운동에 대해 강인한 제어기를 설계하기 위해서 슬라이딩 모드 제어 기법을 사용하였고, 조류의 영향을 고려한 6자유도 운동 수학모델을 기반으로 하는 심도 및 방위제어기를 설계하였다. 또한, 설계된 심도 및 방위제어기의 성능을 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권12호
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• pp.1097-1106
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• 2011

제자리 비행하는 헬리콥터 전기체 형상으로부터 발사되는 유도무기 운동을 모사하기 위해 비정렬 중첩격자기법을 6자유도 운동 기법과 연계하여 비정상 해석을 수행하였다. 주로 터, 꼬리로터, 그리고 유도무기를 포함하는 동체로 구성되는 헬리콥터 전기체 형상에 대한 비정상 해석을 수행하였으며, 6자유도 운동 기법을 이용하여 헬리콥터에서 발사되는 유도 무기의 초기 발사 거동을 예측하였다. 발사위치 및 유도무기의 추력크기에 따른 발사거동을 비교하였으며, 주로터에서 발생하는 비정상 내리흐름에 따른 유도무기의 비행 특성을 분석하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권3호
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• pp.195-203
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• 2010

본 논문은 통합채광시스템의 동력학 해석을 다루고 있다. 통합채광시스템은 채광선, 수직양광관, 중간 저장 장소인 버퍼, 유연관, 자항식집광기로 구성되어 있다. 자항식집광기와 버퍼는 6자유도의 강체로 가정하였으며, 수직양광관과 유연관의 동적거동 해석을 위해 집중질량 매개방법을 이용한 이산화 모델을 적용하였다. 채광선에 대한 운동은 포함시키지 않았지만 경계조건을 통하여 채광선의 움직임을 표현하였다. 연약한 해저면을 주행하는 차량에는 연약지반 역학 모델을 적용시켰다. 수직양광관-버퍼, 버퍼-유연관, 유연관-자항식집광기의 연결에는 회전구속과 볼 구속조건을 사용하였다. 연성 동력학 모델의 운동방정식을 유도하기 위해 국부좌표계를 사용하였으며, 4개의 오일러 매개변수를 사용하여 각 시스템의 자세를 표현하였다. 통합 채광시스템의 운동 방정식 해를 구하기 위해서 증분-반복법을 적용하였으며, 시간영역 적분기는 newmark-${\beta}$를 사용하였다. 통합 채광시스템의 동적 거동 해석을 수치해석을 통해 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권4호
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• pp.359-365
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• 2011

기동형 경계 로봇은 공항이나 항구 등의 공공 지역을 보호하기 위한 기동형 차량 시스템에 고정되어 있는 경계 로봇을 말한다. 이러한 기동형 경계 로봇은 사격 시스템, 카메라 시스템, 임베디드 시스템 그리고 AHRS 센서로 구성되어 있다. 또한 고각과 방위각을 위한 2 축 제어가 가능하도록 설계되었다. 안정화된 영상과 사격을 위해 이 시스템은 차량의 모션으로부터 발생하는 외란에 대한 보상을 통해 안정화가 되어야 한다. 본 논문에서는 ADAMS 와 Matlab/Simulink 를 이용해서 기동형 경계로봇의 가상 모델을 생성하고 제안한 안정화 알고리즘을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 또한 가상모델에 상응하는 모형의 기동형 경계 로봇과 6 축 모션 시뮬레이터를 이용하여 안정화 알고리즘을 실험적으로 검증하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권4호
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• pp.259-265
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• 2016

본 연구에서는 대형 케이슨의 단독 예인 조건에서의 예인 안정성을 해석하기 위한 모형시험 시스템을 개발하였다. 그리고 이를 이용해 9,300톤급 케이슨의 단독 예인 중 안정성을 추정하는데 활용하였다. 케이슨이나 다른 부유체의 예인 안정성 평가를 위한 일반적인 모형시험 시스템에서는 일정한 예인 속도로 모형을 예인하는데 반해, 제안된 예인 시스템은 예인삭에 일정한 예인력을 제공하도록 설계되었다. 실제 예인 조건에서는 예인선에 의해 대상 물체가 일정한 동력으로 예인되기 때문에, 일정한 장력이 가해지는 새 모형 시험 시스템을 이용하여 예인 조건을 실제와 더 유사하게 모사할 수 있을 것으로 기대된다. 실험은 예인수조 시설에서 수행되었고, 9,300톤급 대형 케이슨의 1/30 축척비의 모형을 사용하였다. 모형 시험을 통해 케이슨 모형의 6자유도 운동과 예인삭의 장력 변동을 계측하고 해석하였다. 새 시스템을 이용하였을 경우 기존의 실험 시스템의 사용 결과에 비해 모형의 운동과 예인삭 장력이 감소하였다. 흘수와 초기 트림의 변화가 모형 시험에 적용되었으며, 초기 트림의 경우 예인 안정성에 도움이 되는 것으로 나타났다.