International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권1호
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pp.1-13
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2014
A new 5-MW floating offshore wind turbine moored by a spring-tensioned-leg was proposed for installation in about 50m water depth. Its substructure is a platform of the inverted conical cylinder type with massive ballast weight plate at the bottom. A 1:128 scale model was built for the preliminary engineering development. The model tests in waves and wind were carried out to estimate motion characteristics of this platform in the Ocean Engineering Wide Tank of the University of Ulsan. Its motions were measured and the RAOs were compared. The proposed floating offshore wind turbine showed a good stability and decent responses in waves, wind and operation of the wind turbine.
Generally, it is pointed out that a nonlinear analysis is needed to estimate accurately the water surface fluctuation and dynamic responses of a floating structure in case of large wave reflection. In this study, a frequency-domain method is applied and newly developed to analyze the nonlinear characteristics of the air-chamber floating breakwater. The air-chamber floating breakwater in this study can control well the wave transformation, motions of the structure and its natural frequency by adjusting the air depth in the chamber. Experiments are carried out to verify the numerical results. It is appeared that the mean water level is setup in the anti-node and setdown in the node, while the nonlinearity in wave profile is larger in the node than in the anti-node. Because of vertical mooring system, the sway, especially the time-independent nonlinear component, plays predominant role in the motion. On the other hand, the time-dependent component, as well as the time-independent one to the tensile force of mooring line contributes greatly, and the time averaged value presents tensional force oriented to the onshore side due drift force.
In this paper, in order to analyze the dynamic response of a floating crane when it lifts a heavy cargo, the boom of the floating crane is considered as an elastic beam. The boom is divided into elements based on finite element formulation and the floating frame of reference formulation and nodal coordinates are employed to model the boom as a flexible body. As an extension of the previous study, in order to consider spatial motion in waves, the coupled equations of motions of the 6 degree of freedom (DOF) floating crane and 6 DOF cargo are developed based on the flexible multibody system dynamics. The 3 dimensional deformation of the elastic boom is considered with 18 DOF. The dynamic simulation of the floating crane and the cargo is performed under regular wave conditions with various cargo weights. Finally, the effects of the elastic boom on lifting cargo are discussed by comparing the simulation results between the elastic boom and a rigid boom.
본 논문은 2차원 유한요소모델을 이용한 부유식 방파제의 파랑차단특성에 대한 수치적 연구이다. 유체영역은 선형화된 2차원유동으로 가정하고, 부유식 방파제의 성능을 분석하기 위하여 유한요소법을 적용하였다. 상자형 부유식 방파제와 두 개의 상자가 일정한 간격으로 양측 방파제를 대상으로 파랑차단효과 대한 수치해석을 실시하였다. 긴 주기 파랑의 차단효과를 증대시키기 위한 방안 중의 하나로 연직판을 부체 하단에 양측에 부착한 경우에 대한 수치실험을 실시하였다.
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.
The objective of this paper is to simulate the dynamic behavior of a floating structure model, using image processing and close-range photogrammetry, instead of the contact sensors. Previously, the movement of structure was presented through the exterior orientation estimation of a single camera by space resection. The inverse resection yields the 6 orientation parameters of the floating structure, with respect to the camera coordinate system. The single camera solution is of interest in applications characterized by restriction in term of costs, unfavorable observation conditions, or synchronization demands when using multiple cameras. This article discusses the theoretical determinations of camera exterior orientation based on Direct Linear Transformation and photogrammetric resection using least squares adjustment. The proposed method was used to monitor the motion of a floating model. The results of six degrees of freedom (6-DOF) by inverse resection show that the appropriate initial values by DLT can be effectually applied in least squares adjustment, to obtain the precision of exterior orientation parameters. Additionally, a comparison between the close-range photogrammetry and total station results was feasibly verified. Therefore, the proposed method can be considered as an efficient solution to simulating the movement of floating structure.
Kim, Hyuncheol;Kim, Imgyu;Kim, Yong Yook;Youn, DongHyup;Han, Soonhung
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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제2권4호
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pp.179-191
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2016
As the demand for renewable energy has increased following the worldwide agreement to act against global climate change and disaster, large-scale floating offshore wind systems have become a more viable solution. However, the cost of the whole system is still too high for practical realization. To make the cost of a floating wind system be more economical, a new concept of tension leg platform (TLP) type ocean floating wind system has been developed. To verify the performance of a 5-MW TLP type ocean floating wind power system designed by the Korea Advanced Institute of Science and Technology, the FAST simulation developed by the National Renewable Energy Laboratory is used. Further, 1/50 scale model tests have been carried out in the ocean engineering tank of the Research Institute of Medium and Small Shipbuilding, Korea. This paper compares the simulation and ocean engineering tank test results on motion prediction and tension assessment of the TLP anchor.
본 연구에서는 부유식 해상 풍력 발전기의 로터 축과 타워 상단에 작용하는 동적 하중을 계산하였다. 부유식 해상 풍력 발전기는 부유식 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브, 그리고 3개의 블레이드로 구성되어 있는 다물체계 시스템이다. 본 연구에서는 이들 모두를 각각 6 자유도를 갖는 강체로 가정하였다. 부유식 해상 풍력 발전기의 타워는 플랫폼에 고정되어 있고, 3개의 블레이드는 허브에 고정되어 있다. 낫셀은 타워의 상부에 회전 관절로 연결되어 있으며, 블레이드와 허브로 구성된 로터는 낫셀과 회전 관절로 연결되어 있다. 본 연구에서 부유식 풍력 발전기의 운동 방정식은 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동방정식 구성 방법 중 하나인 recursive formulation을 이용하여 구성하였다. 외력으로는 부유식 플랫폼에 작용하는 비선형 유체 정역학 힘과 선형 유체 동역학적 힘 그리고 계류력을 고려하였고, 블레이드에 작용하는 풍력을 고려하였다. 이와 같이 구성한 운동 방정식을 해를 구하여 풍력 발전기를 구성하고 있는 각 요소들의 각 연결 부위에 작용하고 있는 구속력을 계산하였다. 그 결과, 동적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중은 정적 상태에서 풍력 발전기에 작용하는 하중보다 큰 것을 알 수 있으며, 따라서 부유식 풍력 발전기의 구조해석의 입력 값으로서 정적 하중보다 동적 하중을 고려하는 것이 더 엄격한 해석 기준이라고 할 수 있다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제10권1호
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pp.95-102
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2018
This paper proposes a dual lifting and its cooperative control system with two different kinds of floating cranes. The Mega-erection and Giga-erection in the ship building are used to handle heavier and wider blocks and modules as ships and off-shore platforms are enlarged. However, there is no equipment to handle such Tera-blocks. In order to overcome the limit on performance of existing floating cranes, the dual lifting is proposed in this research. In the dual lifting, two floating cranes are well-coordinated to add up the lift capabilities of both cranes without any loss such that virtually a single crane is lifting, maneuvering and unloading. Two main constraints for the dual lifting are as follows: First, two barges of floating cranes should be constrained as a rigid body not to cause a relative motion between two barges and main hooks of the two cranes should be controlled as main hooks of a single crane. In order words, it is necessary to develop the cooperative control of two floating cranes in order to sustain a center of gravity of the module and minimize the tilting angle during the lifting and unloading by the two floating cranes. Two floating cranes are handled as a master-slave system. The master crane is able to gather information about all working conditions and make a decision to control the individual hook speed, which communicates the slave crane by TCP/IP. The developed control system has been embedded in the real floating crane systems and the dual lifting has been demonstrated five times at SHI shipyard in 2015. The moving angles of the lifting module are analyzed and verified to be suitable for hoisting control. It is verified that the dual lifting can be applied for many heavier and wider blocks and modules to shorten the construction time of ships and off-shore platforms.
초대형 해상 공항은 길이나 폭이 수 킬로미터인 거대 구조물이며, 해상에 계류된 해상공항의 설계에 있어 파도에 의한 1차항 파강제력과 2차항 파강제력은 반드시 고려하여야 한다. 본 논문에서 파중에서 돌핀계류된 해상공항에 대한 운동응답의 시간영역해석이 제시된다. 운동방정식에서 동유체력 계수와 파도에 의한 힘은 주파수 영역의 3차원 패널 방법으로부터 계산되며, 동시에 돌핀계류계에 대한 계류력과 수평방향의 표류력이 본 계산에서 얻어진다. 본 논문의 계산 예로 일본에서 실증실험을 수행한 phase I 해상공항에 대해 불규칙파 중에서 시간영역 해석이 제시된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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