International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제12권1호
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pp.367-375
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2020
This paper presents an integrated analysis about dynamic performance of a Floating Offshore Wind Turbine (FOWT) OC4 DeepCwind with semi-submersible platform under real sea environment. The emphasis of this paper is to investigate how the wave mean drift force and slow-drift wave excitation load (Quadratic transfer function, namely QTF) influence the platform motions, mooring line tension and tower base bending moments. Second order potential theory is being used for computing linear and nonlinear wave effects, including first order wave force, mean drift force and slow-drift excitation loads. Morison model is utilized to account the viscous effect from fluid. This approach considers floating wind turbine as an integrated coupled system. Two time-domain solvers, SIMA (SIMO/RIFLEX/AERODYN) and FAST are being chosen to analyze the global response of the integrated coupled system under small, moderate and severe sea condition. Results show that second order mean drift force and slow-drift force will drift the floater away along wave propagation direction. At the same time, slow-drift force has larger effect than mean drift force. Also tension of the mooring line at fairlead and tower base loads are increased accordingly in all sea conditions under investigation.
This paper proposes a fault detection method for blade pitch systems of floating wind turbines using transformer-based deep-learning models. Transformers leverage self-attention mechanisms, efficiently process time-series data, and capture long-term dependencies more effectively than traditional recurrent neural networks (RNNs). The model was trained using normal operational data to detect anomalies through high reconstruction losses when encountering abnormal data. In this study, various fault conditions in a blade pitch system, including environmental load cases, were simulated using a detailed model of a spar-type floating wind turbine, the data collected from these simulations were used to train and test the transformer models. The model demonstrated superior fault-detection capabilities with high accuracy, precision, recall, and F1 scores. The results show that the proposed method successfully identifies faults and achieves high-performance metrics, outperforming existing traditional multi-layer perceptron (MLP) models and long short-term memory-autoencoder (LSTM-AE) models. This study highlights the potential of transformer models for real-time fault detection in wind turbines, contributing to more advanced condition-monitoring systems with minimal human intervention.
The submerged floating tunnel (SFT) infrastructure has been regarded as an emerging technology that efficiently and safely connects land and islands. The SFT route problem is an essential part of the SFT planning and design phase, with significant impacts on the surrounding environment. This study aims to develop an optimization model considering transportation and structure factors. The SFT routing problem was optimized based on two objective functions, i.e., minimizing total travel time and cumulative strains, using NSGA-II. The proposed model was applied to the section from Mokpo to Jeju Island using road network and wave observation data. As a result of the proposed model, a Pareto optimum curve was obtained, showing a negative correlation between the total travel time and cumulative strain. Based on the inflection points on the Pareto optimum curve, four optimal SFT routes were selected and compared to identify the pros and cons. The travel time savings of the four selected alternatives were estimated to range from 9.9% to 10.5% compared to the non-implemented scenario. In terms of demand, there was a substantial shift in the number of travel and freight trips from airways to railways and roadways. Cumulative strain, calculated based on SFT distance, support structure, and wave energy, was found to be low when the route passed through small islands. The proposed model helps decision-making in the planning and design phases of SFT projects, ultimately contributing to the progress of a safe, efficient, and sustainable SFT infrastructure.
The nonlinear time-domain analysis method was implemented to carry out a series of integrated simulations for a deep-water crane vessel system composed of four sub components, including a floating vessel, lifted equipment, hoisting cable and dynamic positioning (hereinafter DP) system. The analysis of the coupled dynamics consists of the crane vessel and equipment connected using the crane wire, and the DP is modeled according to the wind, wave and current conditions. The DP systems were numerically implemented using a classical PD feedback controller, and various simulations of the deepwater installation were conducted using different conditions in order to evaluate the global performance of the floating crane vessel combined with the DP system.
Dynamic response analysis are conducted for a floating bridge subjected to multiple support earthquake excitation. The floating bridge used in this study is supported by discrete floating pontoons and horizontal pretension cables supported at both ends of the bridge. The bridge is modeled with finite elements and the hydrodynamic added mass and added damping due to the surrounding fluid around pontoons are obtained using boundary elements. Multiple support excitation is introduced at both ends of the bridge and the time history response is compared to that of a simultaneous excitation. The results shows that the differences between two results are not so large except for cable tension for which the multiple support excitation yields larger values. During the analysis the concept of retardation function is utilized to consider the frequency dependency of the hydrodynamic coefficients.
In this paper, the modified direct method employing beam transformation technique is proposed in order to efficiently calculate hydroelastic responses of floating structure. Since the proposed method expresses the displacements of three-dimensional structure with those of transformed beam which leads to small number of equations of motion, the method is numerically efficient compared to the conventional direct method. To verify the efficiency of the proposed method, a 500 m-long floating structure under wave loads is considered in numerical example. Displacements, bending moments, torsion moments and shear forces are calculated and computing time is examined. The results are also compared with those of the conventional direct method.
A matrix partitioning method is proposed for the 2-D motion analysis of floating bodies. For the numerical solution, the boundary of a floating body is approximated with a series of line segments and the governing integral equation is transformed into a system of linear equations. A new solution procedure of resulting linear equation with complex coefficients is formulated and programmed using a matrix partitioning scheme and the Choleski decomposition. From the case study, it is found that the proposed method is efficient in the motion analysis of floating bodies, especially in the calculation of hydrodynamic coefficients. Also, it requires smaller memory size and less computing time compared with conventional methods.
In this study, numerical study of a long, straight, side-anchored floating bridge with discrete pontoons subjected to combined earthquakes and waves is conducted. Ground motions with magnitude corresponding to 200 YRP (years return period) earthquake in South Korea are generated based on the spectral matching method from a past earthquake record in California. Several sensitivity studies are carried out for bridge end condition, for different site classes (hard rock S1 and soft and deep soil S5), and for three different excitations (earthquake only, wave only, and earthquake-wave combined). Bridge and pontoon motions, bending moments along the bridge, and mooring tensions are systematically examined through coupled time-domain simulations by commercial program OrcaFlex. The numerical results show that the impact of earthquakes on floating bridges is still of importance especially for soft soil although ground motions are less directly applied to the structure than fixed bridges.
최근 중국의 경제 활성화에 힘입어 물동량이 급증하게 되었고, 따라서 선박의 폭발적인 요구도 생기게 되었다. 그러나 조선소의 건조 능력은 드라이도크의 용량에 의하여 크게 의존할 수밖에 없는 실정이다. 드라이도크의 건조는 상당히 긴 기간을 필요로 하고, 또 건조 비용도 많이 들기 때문에 장기적인 조선의 수요의 관점에서 타당성을 검토할 필요가 있다. 더욱 시급한 것은 당장 목전에 와 있는 조선 수요를 적절히 감당해 주어야 한다는 점이다. 그래서 여러 조선소에서는 드라이도크의 부족을 메우기 위한 다양한 방안들이 검토되었다. 현대중공업에서는 육상 건조법을 도입하였고, 삼성중공업과 STX 조선소에서는 플로팅도크에서 건조하는 방법을 도입하였다. 본 논문은 육상에서 건조한 대블록을 플로팅도크에 밀어 넣는 Skid Launching System(SLS)을 위한 도크 제어 시뮬레이터를 개발하여 모의 조정한 결과를 보인다. 대형 블록을 플로팅도크에 밀어 넣기 전에 발라스트 순서도를 작성하여 모의 작업을 통하여 안정성을 확인한 뒤 실제 작업 시 이 순서대로 작업을 하여 플로팅도크의 안전성을 확보하기 위한 장치를 개발한 것이다.
플로팅건축물은 최근 지구온난화에 따른 해수면의 상승, 소득 증대 및 관광행태 변화에 따라 급증한 해양 레포츠 수요에 대응하는 효과적인 건축물이다. 국내 플로팅건축은 이미 전문회사들이 등장한 유럽과 비교하여 초보적인 도입기 이다. 플로팅건축은 프로그램, 형태, 건축규모, 층수, 위치, 접근방법, 이동성, 에너지 자립도 등 8가지 기준에 따라 유형 구분이 가능하다. 또한 시공된 주거시설을 대상으로 분석 한 결과 플로팅건축의 디자인 특성은 (1) 2층 규모, (2) 면적 비율이 높은 데크, (3) 장방형의 균형감 있는 매스, (4) 조망 극대화, (5) 친수공간 확보, (6) 공간의 통합적 사용 및 합리적 면적 배분의 평면계획, (7) 수면 반사를 고려한 단면계획, (8) 모듈화 및 유닛화 등으로 정리할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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