Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.43
no.4
s.148
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pp.484-493
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2006
Recently, direct load analysis using ship motion program is required to confirm structural safety for the Post-Panamax class large container carrier. However, there is no exact comparative study data for structural response between 20 and 30 wave load. So, in this paper, to compare the hull girder stress response between 20 versus 3D wave load calculation method, direct load analysis and global F.E analysis have been performed for three kinds of large container vessels using each 20 and 30 wave load calculation program. The results of 2D wave load RAO(Response Amplitude Operator) of each dominant load parameter(vertical, torsional and horizontal moment) are generally bigger than that of 30 results, especially in vertical wave bending moment. And the results of structural analysis based on the equivalent design wave method shows that there is a big difference in view of stress, but the stress distribution is very similar for each wave load case.
The dynamic response and the mooring line tension of a 1/75 scale model of spar-type platform for 2.5 MW floating offshore wind turbine subject to one-dimensional regular harmonic wave are investigated numerically and verified by experiment. The upper part of wind turbine which is composed of three rotor blades, hub and nacelle is modeled as a lumped mass the scale model and three mooring lines are pre-tensioned by means of linear springs. The coupled fluid-rigid body interaction is numerically simulated by a coupled FEM-cable dynamics code, while the experiment is performed in a wave tank with the specially-designed vision and data acquisition system. The time responses of surge, heave and pitch motions of the scale platform and the mooring line tensions are obtained numerically and the frequency domain-converted RAOs are compared with the experiment.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.40
no.1
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pp.1-7
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2003
The effect of the passive anti-rolling tanks(ART) decreases when the roll period of the vessel does not match the designed oscillating period of the fluid in the tank. In order to improve the effect of the passive ART, the damping plates are installed in the lower duct of the ART to adjust the oscillating period of the fluid. The effects of the damping plates on the oscillating period of the fluid and the changes of the stabilizing moments are examined through the series of bench tests. Acryl model tank larger than 1m breadth is made to minimize the viscous effect of the tank and the stabilizing moments of the tank are measured for various roll angles. Using the obtained tank damping coefficient, RAO(Response Amplitude Operator) value in the resonance range is computed and the stabilizing effect of a ART has been estimated.
It is the purpose of this paper to present a dialogical designing method for control system using a rough grasp of the unknown process property. We deal with a single-input single-output feedback control system with a fuzzy controller. The process property is roughly estimated by the step response, and the fuzzy controller is interactively modified according to the operator's requests. The modifying rules mainly derived from computer simulation are useful for almost every process, such as an unstable process and a non-minimum phase process. The fuzzy controller is tuned by taking notice of four characteristics of the step response: (1) rising time, (2) overshoot, (3) amplitude and (4) period of vibration. The tuning position of the controller is fourfold: (1) antecedent gain factor GE or GCE, (2) consequent gain factor GDU, (3) arrangement of the antecedent fuzzy labels and (4) arrangement of the control rules. The rules give an instance to the respective items of the controller in an effective order. The modified fuzzy PI controller realizes a good response of a stable process. However, because the GDU tuning becomes difficult for the unstable process, it is necessary to evaluate the stability of the process from the initial step response. The fuzzy PI controller is applied to the process whose initial step response converges with GDU tuning. The fuzzy PI controller with modified sampling time is applied to the process whose step response converges under the repeated application of the GDU tuning. The fuzzy PD controller is applied to the process whose step response never converges by the GDU tuning.
Targeting a floating wave and offshore wind hybrid power generation system (FWWHybrid) designed in the Republic of Korea, this study examines the impact of the interaction, with multiple wave energy converters (WECs) placed on the platform, on platform motion. To investigate how the motion of WECs affects the behavior of the FWWHybrid platform, it was numerically compared with a scenario involving a 'single-body' system, where multiple WECs are constrained to the platform. In the case of FWWHybrid, because the platform and multiple WECs move in response to waves simultaneously as a 'multi-body' system, hydrodynamic interactions between these entities come into play. Additionally, the power take-off (PTO) mechanism between the platform and individual WECs is introduced for power production. First, the hydrostatic/dynamic coefficients required for numerical analysis were calculated in the frequency domain and then used in the time domain analysis. These simulations are performed using the extended HARP/CHARM3D code developed from previous studies. By conducting regular wave simulations, the response amplitude operator (RAO) for the platform of both single-body and multi-body scenarios was derived and subsequently compared. Next, to ascertain the difference in response in the real sea environment, this study also includes an analysis of irregular waves. As the floating body maintains its position through connection to a catenary mooring line, the impact of the slowly varying wave drift load cannot be disregarded. To assess the influence of the 2nd-order wave exciting load, irregular wave simulations were conducted, dividing them into cases where it was not considered and cases where it was included. The analysis of multi-degree-of-freedom behavior confirmed that the action of multiple WECs had a substantial impact on the platform's response.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.52
no.6
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pp.452-459
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2015
It is important to use bench test results in the design process of anti-rolling tanks. Traditional bench tester is usually designed to perform only roll motions about a fixed axis and relatively small so that the viscous effects may not be neglected. Novel bench tester which could adjust the motion center to realize the coupled motion of sway and roll has been devised and manufactured therefore, large scaled bench tester could be utilized for designing the passive anti-rolling tanks. The time history of the reference signal from the rotation sensor of the bench tester have been recorded and processed to determine the phase angle to derive the Response Amplitude Operator(RAO) of the stabilized ship. The breadth of ART tank model should be large up to 2 m to diminish viscous scale effect and the vertical position of the tank can be varied with the ship's center of motion. The periods and the amplitude of roll motion can be varied from 1.5 sec to 5 sec and up to ±20°, respectively. The components of the tester was expressed in three dimensional digital mockup (DMU) and assembled together in the CAD space. The final configuration of the bench tester has been determined by confirming the smooth operation of the moving parts without interference through the animation in CAD space. New analytic logic are introduced for the determination of hydrodynamic moment and phase difference due to fluid motion in ART and verified through the test. The developed bench tester is believed to be effective and accurate for the verification of stabilization effect of ART taking into the consideration of the sway effect in the design stage.
Very Large Floating Structures (VLFS) are one among the solution to pursue an environmentally friendly and sustainable technology in birthing land from the sea. VLFS are extra-large in size and mostly extra-long in span. VLFS may be classified into two broad categories, namely the pontoon type and semi-submersible type. The pontoon-type VLFS is a flat box structure floating on the sea surface and suitable in regions with lower sea state. The semi-submersible VLFS has a deck raised above the sea level and supported by columns which are connected to submerged pontoons and are subjected to less wave forces. These structures are very flexible compared to other kinds of offshore structures, and its elastic deformations are more important than their rigid body motions. This paper presents hydroelastic analysis carried out on an innovative VLFS called truss pontoon Mobile Offshore Base (MOB) platform concept proposed by Srinivasan and Sundaravadivelu (2013). The truss pontoon MOB is modelled and hydroelastic analysis is carried out using HYDRAN-XR* for regular 0° waves heading angle. Results are presented for variation of added mass and damping coefficients, diffraction and wave excitation forces, RAOs for translational, rotation and deformational modes and vertical displacement at salient sections with respect to wave periods.
An Oscillating Water Column (OWC) is a relatively practical and convenient device that converts wave energy to a usable form, which is electricity. The OWC is kept inside a fixed truncated vertical cylinder, which is a hollow structure with one open end submerged in the water and with an air turbine at the top. This research adopts potential theory and Galerkin methods to solve the fluid motion inside the OWC. Using an air-water interaction model, OWC design for energy extraction from regular wave is also explored. The hydrodynamic coefficients of the scattering and radiation potentials are solved for using the Galerkin approximation. The numerical results for the free surface elevation have been verified by a series of experiments conducted in the University of New Orleans towing tank. The effect of varying geometric parameters on the response amplitude operator (RAO) of the OWC is studied and modification of the equation for evaluating the natural frequency of the OWC is made. Using the model of air-water interaction under certain wave parameters and OWC geometric parameters, a computer program is developed to calculate the energy output from the system.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.8
no.1
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pp.13-21
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2016
Parametric pitch instability of a Deep Draft Semi-submersible platform (DDS) is investigated in irregular waves. Parametric pitch is a form of parametric instability, which occurs when parameters of a system vary with time and the variation satisfies a certain condition. In previous studies, analyzing of parametric instability is mainly limited to regular waves, whereas the realistic sea conditions are irregular waves. Besides, parametric instability also occurs in irregular waves in some experiments. This study predicts parametric pitch of a Deep Draft Semi-submersible platform in irregular waves. Heave motion of DDS is simulated by wave spectrum and response amplitude operator (RAO). Then Hill equation for DDS pitch motion in irregular waves is derived based on linear-wave theory. By using Bubnov-Galerkin approach to solve Hill equation, the corresponding stability chart is obtained. The differences between regular-waves stability chart and irregular-waves stability chart are compared. Then the sensitivity of wave parameters on DDS parametric pitch in irregular waves is discussed. Based on the discussion, some suggestions for the DDS design are proposed to avoid parametric pitch by choosing appropriate parameters. The results indicate that it's important and necessary to predict DDS parametric pitch in irregular waves during design process.
The primary wave energy conversion by a three-dimensional bottom-mounted oscillating water column (OWC) wave power device in regular waves has been studied. The linear potential boundary value problem has been solved following the boundary matching method. The optimum shape parameters such as the chamber length and the depth of the front skirt of the OWC chamber obtained through two-dimensional numerical tests in the frequency domain have been applied in the design of the present OWC chamber. Time-mean wave power converted by the OWC device and the time-mean second-order wave forces on the OWC chamber structure have been presented for different wave incidence angles in the frequency-domain. It has been shown that the peak period of $P_m$ for the optimum damping parameter coincides with the peak period of the time.mean wave drift force when ${\gamma}=0$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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