International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.1096-1110
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2014
Whipping/springing research started in the 50'ies. In the 60'ies inland water vessels design rules became stricter due to whipping/springing. The research during the 70-90'ies may be regarded as academic. In 2000 a large ore carrier was strengthened due to severe cracking from North Atlantic operation, and whipping/springing contributed to half of the fatigue damage. Measurement campaigns on blunt and slender vessels were initiated. A few blunt ships were designed to account for whipping/springing. Based on the measurements, the focus shifted from fatigue to extreme loading. In 2005 model tests of a 4,400 TEU container vessel included extreme whipping scenarios. In 2007 the 4400 TEU vessel MSC Napoli broke in two under similar conditions. In 2009 model tests of an 8,600 TEU container vessel container vessel included extreme whipping scenarios. In 2013 the 8,100 TEU vessel MOL COMFORT broke in two under similar conditions. Several classification societies have published voluntary guidelines, which have been used to include whipping/springing in the design of several container vessels. This paper covers results from model tests and full scale measurements used as background for the DNV Legacy guideline. Uncertainties are discussed and recommendations are given in order to obtain useful data. Whipping/springing is no longer academic.
The demand for Liquefied Natural Gas (LNG) carriers and LNG-fueled ships has significantly increased in recent years due to the sulfur-oxide emission regulations by the International Maritime Organization (IMO). The main goal of this paper is to introduce the process for the Engineering Critical Assessment (ECA) of IMO independent type-B cargo tanks made from 9% nickel alloy. A methodology proposed by the British Standard was used to conduct ECA for any structure with initial flaws. Based on this standard, a Matlab code was developed to perform ECA. Coarse mesh Finite Element Analysis (FEA) was performed on an independent type-B LNG cargo tank with a capacity of 15,000 m3. The location with the highest development of maximum principal stress was identified at the bottom of the cargo tank. Fine mesh FEA was performed to obtain the stress range required for ECA. The dynamic cargo tank loads used for FEA were determined using some ship rules presented by Det Norske Veritas. As a result of performing a 20-year long-term crack propagation analysis with a semi-elliptical surface crack, the fracture-to-yield ratio exceeded the Fracture Assessment Line (FAL) and some structural reinforcement was necessary. Performing a 15-day short-term crack propagation analysis, the fracture-to-yield ratio remained within the FAL, and no significant LNG leaks were expected. This paper is believed to provide a guide for performing ECA of LNG cargo tanks in the future by providing the basic theory and application sample necessary to perform ECA.
In this paper, an aluminum pressure vessel (cylinder) for a 200 m water depth is designed and analyzed. Because of their lack of usage in the deep sea, only a few papers about pressure vessels subjected to external pressures have previously been published. Moreover, the high level of imported external-pressure-vessel products limits the academic pursuit. Yet, research on internal pressure vessels is widely available because of their broad usage at onshore. This paper presents the process of basic designing and modelling of pressure vessels using the design rules of American Standard of Mechanical Engineering (ASME) Section VIII Division 1. To promote understanding, finite element analysis (FEA) result of an existing sample cylinder which was not designed by ASME code is compared with the design obtained in this paper. Several methodologies are used for the finite element analysis, including rectangular, cylindrical, and axisymmetric coordinate, to attain an accurate stress result. Same dimensions except the thickness of the cylinder and loading condition of 0.200 MPa was given for the current study. Finally, a rigorous design procedure is added for the bolt and boundary conditions of the cylindrical body and its ends. The obtained stress level satisfies the allowable design stress value specified in the ASME code.
The importance of data management for the efficient maintenance and operation of offshore structures is becoming increasingly important. This paper has discussed the data schema and business rules that standardize the data exchange between ship design, operation and maintenance. Technical documentation that meets the international standards of ShipDex and S1000D for exchanging the operation and management data in neutral or standard formats has been introduced into the life cycle management of ships. The schema of the data exchange is represented by XML (eXtensible Markup Language) and the lifecycle data is implemented by a structured document. Lifecycle data is represented as data modules defined by XML schema. Given the feasible data generation, an example of a technical document is introduced by a general XML authoring tool.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.379-395
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2021
For the complicated structural details in ships and offshore structures, the traditional hotspot stress approaches are known to be sensitive to the element variables of element topologies, sizes, and integration schemes. This motivated to develop a new approach for predicting reasonable hotspot stresses, which is less sensitive to the element variables and easy to be implemented the real marine structures. The three-point bending tests were conducted for the longitudinal attachments with the round and rectangular weld toes. The tests were reproduced in the numerical simulations using the solid and shell element models, and the simulation technique was validated by comparing the experimental stresses with the simulated ones. This paper considered three hotspot stress approaches: the ESM method based on surface stress extrapolation, the Dong's method based on nodal forces along a weld toe, and the proposed method based on nodal forces perpendicular to an imaginary vertical plane at a weld toe. In order to study the element sensitivities of each method, 16 solid element models and 8 shell element models were generated under the bending and tension loads, respectively. The element sensitivity was analyzed in terms of Stress Concentration Factors (SCFs) in viewpoints of two statistical quantities of mean and bias with respect to the reference SCFs. The average SCFs predicted by the proposed method were remarkably in good agreement with the reference SCFs based on the experiments and the ship rules. Negligibly small Coefficients of Variation (CVs) of the SCFs, which is measure of statistical bias, were drawn by the proposed method.
In general, the installation of offshore wind turbine have been carried out by a jack-up barge or wind turbine installation vessel. In case of using jack-up barge, an additional barge is required to transport offshore wind turbines. During the transportation, barge is affected by environmental conditions such as wave, wind etc. So, it is important to secure the static and dynamic stability of the barge. In this study, fundamental research was performed to evaluate the stability of barge due to use the guide frame. The analysis for static stability of barge was performed under the two loading conditions with or without wave and those results were evaluated according to the Ministry of Oceans and Fisheries rules. Also motion analysis was performed under the ITTC wave spectrum using buoy data and evaluated based on NORDFORSK guideline by using commercial software Maxsurf Motions.
18,000 TEU 급 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계에 관한 연구로 기본설계와 에너지 효율 향상 관점에서 선형 최적화 과정을 4단계로 나누어 체계적으로 연구를 수행하였다. 첫째, 환경적 측면 및 법규 등을 고려하여 대형 컨테이너 운반선의 경제성 평가를 수행하였다. 둘째, 기본설계 및 성능 관점에서 단축선형과 쌍축선형의 특징을 조사하였다. 셋째, 설계 흘수 및 속도에서 저항과 추진 성능을 향상시키기 위한 단축 및 쌍축선의 선형 최적화를 CFD와 모형시험을 통해 수행하였으며 최적 선형의 성능 향상을 확인하였다. 마지막으로 실제 운항조건을 고려한 추정된 운항 흘수와 속도에서 CFD를 통해 최적화된 최종 선형을 제시하였다. 본 연구를 통해서 대형 컨테이너 운반선의 그린쉽 설계를 위해 고려해야 할 사항을 살펴보았고 그에 따른 선형 최적화를 수행하였으며 설계 흘수와 실제 운항조건 및 연료 소모량을 고려한 총 에너지 효율식을 이용하여 최적화된 단축 및 상축 선형의 에너지 효율 개선을 확인하였다.
Present-day rules and regulations for the design and construction of ships are almost without exemption of a prescriptive and deterministic nature. Often it is argued that this situation is far from ideal; it does no right to the advances, which have been made during the past decades in engineering tools in marine technology, both in methodology and in computational power. Within IMO this has been realized for some time and has resulted in proposals to use Formal Safety Assessment(FSA) as a tool to improve and to modernize the rule making process. The present paper makes use of elements of the FSA methodology, but instead of working towards generic regulations or requirements, a Risk Assessment Approach, not unlike a 'safety case'; valid for a certain ship or type of ship is worked out. Delft University of Technology investigated the application of safely assessment procedures in ship design, in co-operation with Anthony Veder Shipowners and safety experts from Safely Service Center BV. The ship considered is a semi-pressurized-fully refrigerated LPG carrier. On the basis of the assumption that a major accident occurs, various accident, scenarios were considered and assessed, which would impair the safety of the carrier. In a so-called Risk Matrix, in which accident frequencies versus the consequence of the scenarios are depicted, the calculated risks all appeared lo be in the ALARP('as low as reasonable practicable') region. A number of design alternatives were compared, both on safety merits and cost-effectiveness. The experience gained with this scenario-based approach will be used to establish a set of general requirements for safety assessment techniques in ship design. In the view that assessment results will be most probably presented in a quasi-quantified manner, the requirements are concerned with uniformity of both the safety assessment. These requirements make it possible that valid comparison between various assessment studies can be made. Safety assessment, founded on these requirements, provides a validated and helpful source of data during the coming years, and provides naval architects and engineers with tools experience and data for safety assessment procedures in ship design. However a lot of effort has to be spent in order to make the methods applicable in day-to-day practice.
선체구조의 보강재로서 비대칭 단면재인 L 형강재가 대칭 단면재인 T형 조립부재(built-up T)에 비해 단면 비틀림 현상 등 다소 불리한 강도 특성에도 불구하고 오랜 관습과 자재 구입의 용이성 등으로 널리 사용되어 왔다. 그러나 근래 선박이 대형화 되어감에 따라 보강재의 형태는 압출 형강재의 사용이 줄고 다양한 설계 치수를 반영하여 용접을 통해 직접 제작하는 조립부재의 적용이 늘어가는 추세이다. 본 연구의 목적은 점차 사용량이 증대되고 있는 조립형 보강재의 효율적인 적용을 위한 최적설계 프로그램을 개발하는데 있다. 최적화 알고리즘으로는 선박 및 해양구조물의 최적설계에 많이 적용되고 있는 진화전략 기법을 선정하였다. 최적설계 결과의 실용성을 위해 부식여유를 고려한 총두께 개념을 설계변수와 목적함수에 도입하였고, 제한조건에는 최근 발효된 통합공통구조규칙(HCSR, Harmonized Common Structural Rules)을 적용하였다. 개발된 최적화 프로그램을 이용하여 최근 수주된 300K VLCC와 158K COT의 실선 설계를 수행한 결과 각각 144톤, 60톤의 중량 절감 효과를 얻었으며 대형 선박일수록 중량 절감 효과가 크게 나타남을 확인하였다.
본 논문에서는 화재안전공학에서 사용되는 모델링 기법과 통계자료들을 검토하고 구조 신뢰성 분야의 확률론적 안전도 평가방법을 도입하여 선박에 대한 방화설계나 선급 규정을 정량적으로 평가하는 방법을 마련하였다. 본 논문에서 개발된 FSEM(Fire Safety Evaluation Module)은 화재안전도의 척도로서 마지막으로 대피하는 사람의 사망확률을 산정하는 프로그램이며, 이를 이용해서 규정에 의한 방화설비를 갖춘 소규모의 화재실에서 대피자에 대한 사망확률을 추정해 보았고, 민감도 해석을 통해 선박에 대한 정량적인 화재안전 평가에의 적용가능성을 검토해 보았다. 계산결과와 검토로부터 선박화재에 대한 새로운 설계지표와 대피상황에서의 인간행동에 대한 폭넓은 연구의 필요성 및 선박의 특수 상황을 고려할 수 있는 새로운 화재진척 모델에 대한 개발이 수행되어야 함을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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