Special Issue of the Society of Naval Architects of Korea
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2011.09a
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pp.5-11
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2011
In this paper, the dynamic response analysis of a floating crane with elastic booms and a cargo is performed. The objective is to consider the effects of the elastic boom in the lifting design stage. Governing equations of the motion for the system which consists of interconnected rigid and flexible bodies are derived based on the formulation of flexible multibody system dynamics. To model the boom as a flexible body, floating reference frame and nodal coordinates are used. Coupled surge, pitch, and heave motion of the floating crane with the cargo which has 3 degree of freedom is simulated by solving the equation numerically. Finally, the effects of the elastic boom for the lifting design that the floating crane is required to lift a heavy cargo are discussed by comparing the simulation result between with the elastic boom and with the rigid one.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.8
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pp.753-760
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2010
In this paper, the lifting analysis of a floating crane with a shipbuilding block is performed. Since floating cranes are operated in ocean waves, six degree-of-freedom motions are considered in the dynamic equations of motions of the floating crane and the block. The boom of the floating crane is considered as an elastic body in the analysis, and is modeled as three dimensional beam based on the finite element formulation. The hydrostatic and hydrodynamic forces by a regular wave are considered as external forces. By solving the equations of motions numerically, the dynamic responses of the floating crane and the block are simulated. The simulation results with different wave directions are compared and the conditions which cause maximum responses are discussed.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.1
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pp.47-57
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2010
This study analyzes the dynamic response of a floating crane with a cargo considering an elastic boom to evaluate(or for evaluation of) its flexibility effect on their dynamic response. Flexible multibody system dynamics is applied in order to establish a dynamic equation of motion of the multibody system, which consists of flexible and rigid bodies. In addition, a floating reference frame and nodal coordinates are used to model the boom as a flexible body. The study also simulates the coupled surge, pitch, and heave motions of the floating crane carrying the cargo with three degrees of freedom by numerically solving the equation. Finally, the simulation results of the elastic and rigid booms are comparatively analyzed and the effects of the flexible boom are discussed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.1
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pp.115-120
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2011
The dynamic responses of a 5 MW wind turbine lifted by a floating crane with two elastic booms are analyzed. Dynamic equations of motions of a multibody system that consists of a floating crane, two elastic booms, and a wind turbine are derived. The six-degree-of-freedom (DOF) motions for the floating crane and the wind turbine are considered in the equations of motions. The hydrostatic force, the hydrodynamic force due to a regular wave, the mooring force, the wire rope force, and the gravitational force are considered as external forces. By solving the equations numerically, the dynamic responses of cargo are simulated. The simulation results are compared with those in the case of one elastic boom. Finally, the dynamic responses of the wind turbine lifted by the floating crane are analyzed under regular wave condition.
Park, Kwang-Phil;Cha, Ju-Hwan;Lee, Kyu-Yeul;Ham, Seung-Ho
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.15
no.6
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pp.411-417
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2010
In this paper, the boom of a floating crane is modeled as a 3-dimensional elastic beam in order to analyze the dynamic response of the crane and its cargo. The boom is divided into more than two elements based on finite element formulation, and deformation of each element is expressed in terms of shape matrix and nodal coordinates. The equations of motion for the elastic boom consist of a mass matrix, a stiffness matrix, and a quadratic velocity vector that contains the gyroscopic and Coriolis forces. The size and complicity of the matrices increase in proportion with the number of elements. Therefore, it is not possible to derive the equations of motion explicitly for different number of elements. To overcome this difficulty, matrices for one 3-dimensional element are expressed with elementary sub-matrices. In particular, the quadratic velocity vector is derived as a product of a shape matrix and a 3-dimensional rotation matrix. By using the derived matrices, the equations of motion for the multi-element boom are automatically constructed. To verify the implementation of the elastic boom based on finite element formulation, we simulated a simple vibration of the elastic boom and compared the average deformation with the analytic solution. Finally, heave motion of the floating crane and surge motion of the cargo are presented as application examples of the elastic boom.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.5
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pp.552-567
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2017
The floating crane vessel in waves gives rise to the motion of the lifted object which is connected to the hoisting wire. The dynamic tension induced by the lifted object also affects the motion responses of the floating crane vessel in return. In this study, coupled motion responses of a floating crane vessel and a lifted subsea manifold during deep-water installation operations were investigated by both experiments and numerical calculations. A series of model tests for the deep-water lifting operation were performed at Ocean Engineering Basin of KRISO. For the model test, the vessel with a crane control system and a typical subsea manifold were examined. To validate the experimental results, a frequency-domain motion analysis method is applied. The coupled motion equations of the crane vessel and the lifted object are solved in the frequency domain with an additional linear stiffness matrix due to the hoisting wire. The hydrodynamic coefficients of the lifted object, which is a significant factor to affect the coupled dynamics, are estimated based on the perforation value of the structure and the CFD results. The discussions were made on three main points. First, the motion characteristics of the lifted object as well as the crane vessel were studied by comparing the calculation results. Second, the dynamic tension of the hoisting wire were evaluated under the various wave conditions. Final discussion was made on the effect of passive heave compensator on the motion and tension responses.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.4
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pp.501-509
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2010
A floating crane is a crane-mounted ship and is used to assemble or to transport heavy blocks in shipyards. In this paper, the static and dynamic response of a floating crane and a heavy block that are connected using elastic booms and wire ropes are described. The static and dynamic equations of surge, pitch, and heave for the system are derived on the basis of flexible multibody system dynamics. The equations of motion are fully coupled and highly nonlinear since they involve nonlinear mass matrices, elastic stiffness matrices, quadratic velocity vectors, and generalized external forces. A floating frame of reference and nodal coordinates are employed to model the boom as a flexible body. The nonlinear hydrostatic force, linear hydrodynamic force, wire-rope force, and mooring force are considered as the external forces. For numerical analysis, the Hilber-Hughes-Taylor method for implicit integration is used. The dynamic responses of the cargo are analyzed with respect to the results obtained by static and numerical analyses.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2013.06a
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pp.132-133
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2013
Ship salvage crane is to salvage the equipment safely, this type of crane in the shipyard's large ships or port is being used a lot of container etc. Such a salvage crane was installed on the land and it is built to use the harbour facilities. In this paper, the response amplitude operator and the wave exiting force of floating type salvage crane is calculated and it is performed to structural response estimation.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.24
no.6_2
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pp.937-946
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2021
The floating crane is used to lift the heavyweight on the ocean. The floating crane has a winch system for lifting the heavyweight and the system is controlled by the winch control system. The heavyweight is lifted safely by control of the winch control system. Before the make the control system and controller, there are many restricted conditions to test and validate at design and development steps. In order to solve the problems, commonly use the HILS (Hardware-In-the-Loop-Simulation). HILS is the method of test and validation for the hardware control system. It can be composed of the control system in hardware with surrounding environments which is a virtual model. In this study, we developed the winch system model for HILS of the 150t winch control system in a floating crane. Through this simulation and winch model, it can be applied to HILS for the winch control system.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.14
no.4
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pp.261-270
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2009
We can save a lot of efforts and time to perform various kinds of multibody system dynamics simulations if the equations of motion of the multibody system can be formulated automatically. In general, the equations of motion are formulated based on Newton's $2^{nd}$law. And they can be transformed into the equations composed of independent variables by using velocity transformation matrix. In this paper the velocity transformation matrix is derived based on a topological modeling approach which considers the topology and the joint property of the multibody system. This approach is, then, used to formulate the equations of motion automatically and to implement a multibody system dynamics simulation program. To verify the the efficiency and convenience of the program, it is applied to the lifting simulation of a floating crane.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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