International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.810-818
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2020
A moored floating structure may exhibit resonant motion responses to low-frequency excitations. Similar to the resonant responses of many vibration systems, the motion amplitude of a moored floating structure is significantly affected by the damping of the entire system. In such cases, the damping contributed by the mooring lines sometimes accounts for as much as 80% of the total damping. While the damping induced by catenary mooring lines is well-investigated, few studies have been conducted on the damping induced by taut mooring lines, especially one partly embedded in soil. The present study develops a simple but accurate model for estimating the damping contributed by mooring lines. A typical type of taut mooring line was used as the reference and the hydrodynamic drag force and soil resistance were taken into consideration. The proposed model was validated by comparing its predictions with those of a previously developed model and experimental measurements obtained by a physical model. Case studies and sensitivity studies were also conducted using the validated model. The damping induced by the soil resistance was found to be considerably smaller than the hydrodynamic damping. The superposition of the wave frequency motion on the low-frequency motion was also observed to significantly amplify the damping induced by the mooring lines.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2004.05a
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pp.167-171
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2004
The Spar platform with deep draft is characterized as effective structure in extreme wave condition, which has larger natural period than that of waves in sea. In this paper, the time simulation of motion responses of Spar with catenary mooring line is presented in irregular waves. The memory effect is modeled by added mass at infinite frequency and convolution integrals in terms of wave damping coefficients. The added mass, wave damping coefficients and wave exciting forces are obtained from three-dimensional panel method in the frequency domain. The motion equations are consisted of forces for inetia, memory effect, hydrostatic restoring, wave exciting and mooring line. The forces of mooring line are modeled as quasi-static catenary cable.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.41
no.5
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pp.1-7
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2004
The Spar platform with deep draft is characterized as effective structure in extreme wave condition, which has larger natural period than that of waves in sea. In this paper, the time domain simulation of motion responses of Spar with catenary mooring line is presented in irregular waves. The memory effect is modeled by added mass at infinite frequency and convolution integrals in terms of wave damping coefficients. The added mass, wave damping coefficients and wave exciting forces are obtained from three-dimensional panel method in the frequency domain. The motion equations are consisted of forces for inertia, memory effect, hydrostatic restoring, wave exciting and mooring line. The forces of mooring line are modeled as quasi-static catenary cable.
The motion response of floating structures should be adequately low to permit the operation of rigid risers along with dry well heads. Though Spar platforms have low heave responses under lower sea state, could become unacceptable in near resonance region of wave periods. Hence the hydrodynamic response, heave in particular, must be examined to ensure that it is minimized. To reduce heave motions, external damping devices are introduced and one such effective damping device is heave plate. Addition of heave plate can provide additional viscous damping and additional added mass in the heave direction which influence the heave motion. The present study focuses on the influence of heave plate on the hydrodynamic responses of Classic Spar in regular waves. The experimental investigation has been carried out on a 1:100 scale model of Spar with single and double heave plates in regular waves. Numerical investigation has been carried out to derive the hydrodynamic responses using ANSYS AQWA. The experimental results were compared with those obtained from numerical simulation and found to be in good agreement. The influence of disk diameter ratio, wave steepness, pretension in the mooring line and relative spacing between the plates on the hydrodynamic responses of Spar are evaluated and presented.
A vessel/mooring/riser coupled dynamic analysis program in time domain is developed for the global motion simulation of a turret-moored, tanker based FPSO designed for 6000-ft water depth. The vessel global motions and mooring tension are simulated for the non-parallel wind-wave-current 100-year hurricane condition in the Gulf of Mexico. The wind and current forces and moments are estimated from the OCIMF empirical data base for the given loading condition. The numerical results are compared with the OTRC(Offshore Technology Research Center: Model Basin for Offshore Platforms in Texas A&M University) 1:60 model-testing results with truncated mooring system. The system's stiffness and line tension as well as natural periods and damping obtained from the OTRC measurement are checked through numerically simulated static-offset and free-decay tests. The global vessel motion simulations in the hurricane condition were conducted by varying lateral and longitudinal hull drag coefficients, different mooring and riser set up, and wind-exposed areas to better understand the sensitivity of the FPSO responses against empirical parameters. It is particularly stressed that the dynamic mooring tension can be greatly underestimated when truncated mooring system is used.
Muhammad Zaid Zainuddin;Moo-Hyun Kim;Chungkuk Jin;Shankar Bhat
Ocean Systems Engineering
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v.13
no.4
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pp.401-421
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2023
Reducing hawser line tensions and dynamic responses to a certain level is of paramount importance as the hawser lines provide important structural linkage between 2 body TLP-TAD system. The objective of this paper is to demonstrate how MR Damper can be utilized to achieve this. Hydrodynamic coefficients and wave forces for two bodies including second-order effects are obtained by 3D diffraction/radiation panel program by potential theory. Then, multi-hull-riser-mooring-hawser fully-coupled time-domain dynamic simulation program is applied to solve the complex two-body system's dynamics with the Magneto-Rheological (MR) Damper modeled on one end of hawser. Since the damping level of MR Damper can be changed by inputting different electric currents, various simulations are conducted for various electric currents. The results show the reductions in maximum hawser tensions with MR Damper even for passive control cases. The results also show that the hawser tensions and MR Damper strokes are affected not only by input electric currents but also by initial mooring design. Further optimization of hawser design with MR Damper can be done by active MR-Damper control with changing electric currents, which is the subject of the next study.
Sungjun Jung;Byeongwon Park;Jaehwan Jung;Seunghoon Oh;Jongchun Park
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.2
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pp.248-253
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2023
Most offshore platforms utilize chain mooring systems for position keeping. However, information regarding related design modification processes is scarce in literature. This study focuses on the floating liquefied natural gas (LNG) bunkering terminal (FLBT) as the target of shore platform and analyzes the corresponding initial mooring design and model tests via numerical simulations. Subsequently, based on the modified design conditions, a new mooring system design is proposed. Adjusting the main direction of the mooring line bundle according to the dominant environmental direction is found to significantly reduce the mooring design load. Even turret-moored offshore platforms are exposed to beam sea conditions, leading to high mooring tension due to motions in beam sea conditions. Collinear environmental conditions cannot be considered as design conditions. Mooring design loads occur under complex conditions of wind, waves, and currents in different environmental directions. Therefore, it is essential appropriately assign the roll damping coefficients during mooring analysis because the roll has a significant effect on mooring tension.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.20
no.2
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pp.91-99
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2017
The parametric study was performed for performance enhancement of wave energy converter(WEC) using a submerged pendulum plate. The wave exciting moment and hydrodynamic moment were obtained by means of eigenfunction expansion method based on the linear potential theory, and then the roll response of a pendulum plate and time averaged extracted power were investigated. The optimal PTO damping coefficient was suggested to give optimal extracted power. The peak value of optimal extracted power occurs at the resonant frequency. The resonant peak and it's width increase, as the height and thickness of a pendulum plate increase. The mooring line installed at the end of the pendulum plate is effective for extracting wave energy because it can not only induce the resonance with the waves of the installation site but also increase the restoring moment in case of PTO-on. The WEC using a rolling pendulum plate suitable for the shallow water acts as breakwater as well as energy extraction device.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.5
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pp.375-387
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2023
The subsea power cables are increasingly important for harvesting renewable energies as we develop offshore wind farms located at a long distance from shore. Particularly, the continuous flexural motion of inter-array dynamic power cable of floating offshore wind turbine causes tremendous fatigue damages on the cable. As the subsea power cable consists of the helical structures with various components unlike a mooring line and a steel pipe riser, the fatigue analysis of the cables should be performed using special procedures that consider stick/slip phenomenon. This phenomenon occurs between inner helically wound components when they are tensioned or compressed by environmental loads and the floater motions. In particular, Vortex-induced vibration (VIV) can be generated by currents and have significant impacts on the fatigue life of the cable. In this study, the procedure for VIV fatigue analysis of the dynamic power cable has been established. Additionally, the respective roles of programs employed and required inputs and outputs are explained in detail. Demonstrations of case studies are provided under severely sheared currents to investigate the influences on amplitude variations of dynamic power cables caused by the excitation of high mode numbers. Finally, sensitivity studies have been performed to compare dynamic cable design parameters, specifically, structural damping ratio, higher order harmonics, and lift coefficients tables. In the future, one of the fundamental assumptions to assess the VIV response will be examined in detail, namely a narrow-banded Gaussian process derived from the VIV amplitudes. Although this approach is consistent with current industry standards, the level of consistency and the potential errors between the Gaussian process and the fatigue damage generated from deterministic time-domain results are to be confirmed to verify VIV fatigue analysis procedure for slender marine structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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