Nguyen, Van Minh;Nguyen, Thi Thanh Diep;Yoon, Hyeon-Kyu
한국항해항만학회:학술대회논문집
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한국항해항만학회 2019년도 춘계학술대회
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pp.98-100
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2019
In the past, there were several researchers investigating waves generated by a small boat. Wave generated by a ship can be divided into two distinct systems of waves, such as transverse and diverging waves. It is necessary to understand the behavior of a ship in waves generated by a small boat near port in the view point of ship safety. In this study, the motion of moored floater in waves generated by a small boat near port is investigated. The model test is performed in waves in a square tank in Changwon National University (CWNU). IMU and optical-based system which uses the technique of recording and capturing attitude with respect time are used for measuring 6DOF motion of the moored floater. In addition, tension gauges are used to measure the tension of mooring lines. The effect of waves generated by a small boat on motion of the moored floater near port is investigated through performing the model test in various wave directions of virtually but reasonably assumed wave scenarios.
Nguyen, Thi Thanh Diep;Nguyen, Van Minh;Yoon, Hyeon Kyu;Kim, Young Hun
한국항해항만학회지
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제44권5호
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pp.363-374
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2020
In the past, various research on the effects of waves generated by ships has been investigated. The most noticeable effect of the waves generated by a passing ship is the increase of the hydrodynamic forces and the unwanted large motion of the moored ship and high mooring forces that occur. Thus, it is crucial to investigate the effect of the waves generated by the passing ship near port on the motion of the moored ship and the tension of the mooring lines. A model test was performed with virtual ship-generated waves in a square tank at CWNU (Changwon National University). The IMU (Inertial Measurement Unit) and Optical-based system were used to measure the 6DOF (Six Degrees of Freedom) motion of the moored floater. Additionally the tension of mooring lines were measured by the tension gauges. The effects of the wave direction and wave height generated by the virtual ship-generated waves on the motion of the moored floater were analyzed.
Tidal current power is one of the energy sources of the ocean. Electricity can be generated by converting the flow energy of the current into the rotational energy of a turbine. Unlike tidal barrage, tidal current power does not require dams, which have a severe environmental impact. A floating-type tidal current power device can reduce the expensive support and installation cost, which usually account for approximately 41% of the total cost. It can also be deployed in relatively deep water using tensioned wires. The dynamic behavior of a floater and turbine force are coupled because the thrust and moment of the turbine affect the floater excursion, and the motion of the floater can affect the incoming speed of the flow into the turbine. To maximize the power generation and stabilize the system, the coupled motion of the floater and turbine must be extensively analyzed. However, unlike pile-fixed devices, there have been few studies involving the motion analysis of a moored-type tidal current power device. In this study, the commercial program OrcaFlex 10.1a was used for a time domain motion analysis. In addition, in-house code was used for an iterative calculation to solve the coupled problems. As a result, it was found that the maximum mooring load of 200 kN and the floater excursion of 5.5 m were increased by the turbine effect. The load that occurred on the mooring system satisfied the safety factor of 1.67 suggested by API. The optimum mooring system for the floating tidal current power device was suggested to maximize the power generation and stability of the floater.
In this study, the global response characteristics of floater and mooring for floating offshore wind turbine with a detachable mooring system are performed. Global motion and structural response result extracted from the coupled motion analysis of 10MW DTU floating offshore wind turbine with detachable mooring system modeled by high-order boundary element model and finite element mesh, were used to study the characteristics of tension on mooring lines subjected to three different types of ocean loads. Breaking limit of mooring line characterized by wind, current and wave load has a major effect on the distribution of mooring tension found in time domain analysis. Based on the numerical results of coupled motion analysis, governing equation for calculating the motion response of a floater under ocean loads, and excitation force and surge motion and tension respectively are presented using excursion curve. It is found that the response of floater is reliable and accurate for calculating the tension distributions along the mooring lines under complex loadings. This means that the minimun breaking limit of mooring system satisfied a design criteria at ultimate ocean environmental loading condtions.
In this paper, the wave-induced motion characteristics of a floating pendulor are investigated numerically. A floating pendulor is a movable-body-type wave energy converter. This device consists of three main parts (floater, pendulum, and damping plates). In order to obtain the hydrodynamic coefficients and wave exciting forces acting on floating bodies, a higher-order boundary element method (HOBEM) using a wave Green function is applied to the present problems. The hinged motion of a pendulum is simulated by applying the penalty method. In order to obtain a more realistic motion response for a pendulor, numerical body damping is included. First, the wave force and motion characteristics of just a floater are observed with respect to different shape parameters. Then, a coupled analysis of a floater, pendulum, and damping plates is carried out. The relative pitch velocity and wave forces acting on the floating pendulor are compared with those of a fixed pendulor.
This paper investigates the line dynamic forces connecting tugs and a floater, where the planar motion of the floater is due to the weather criteria during the position keeping of the offshore structure by tugs. The analysis situation consists of the position keeping states for the seabed mooring line connection work of the offshore structure at the offshore site. Specifically, the decision about the tug power capacity for the position keeping is essential and depends on the weather criteria, line characteristics, length of line, etc. The planar motion of the structure is constrained by the interference of the installation vessel's operational range, behavior of the underwater fairlead, and other surrounding structures. In this paper, the tug line forces and planar motion of an offshore structure are summarized dependent on the tug line length and line material characteristics in the states fora given floater draft and weather criteria. The tug line dynamic forces and planar motion evaluated here will be used to determine the proper tug power and clearance of an offshore structure.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권2호
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pp.146-151
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2016
This study concentrates on the design of floater for 15kW-class wave energy converter that extracts the ocean energy by oscillating vertically along the wave motion. The floater connects to a arm structure that connects to a hydraulic cylinder, which drives a hydraulic generator. The study mainly focuses on the structural analysis of the floater. Previous studies have been conducted using a miniature model; however, this study focuses on the size selection of the floater for a full scale model. Static structural analysis is conducted using fine numerical grids. Due to the complexity of the whole model, it is analyzed as a separate component. There are several load cases for each floater size, and they are analyzed thoroughly for stress (von-mises, shear, and normal) and deformation. The initial design was conducted by scaling up from the miniature model of the previous study, and the final design has been redesigned by changing the thickness and internal support structure shape.
Ocean waves have huge amounts of energy, even larger than wind or solar, which can be extracted by some mechanical device. This can be done by creating a system of reacting forces, in which two or more bodies move relative to each other, while at least one body interacts with the waves. This moves the floater up and down. The floaters are connected to an arm structure, which are mounted on a fixed hull structure. Hence, the structure of the floater is very important. A static structural analysis with FSI (Fluid-Structure Interaction) analysis is conducted. To achieve the pressure load for the FSI analysis, the floater is simulated on a wave generator using rigid body motion. The structural analysis is done to examine the stresses on the whole system, and four types of flange and floater are optimized. The result shows that the structure of floater with wood support is the safest.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권2호
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pp.217-224
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2014
We have developed the novel device that can extract energy from ocean waves utilizing the heaving motion of a floating mass. The major components of the energy converter are: a floater, a counterweight, a cable, a driving pulley, two idler pulleys, a ratchet, and a generator. The device generates power through the tension force in the cable and the weight difference between the floater and the counterweight. When the system is at static free condition, the tension in the cable is equal to the weight of the counterweight which is minimum. Therefore it is desirable to keep the counterweight lighter than the floater. However, experiments show that during the rise of the water level, the torque generated by weight of the counterweight is insufficient to rotate the driving pulley which causes the cable on the floater side to slack. The proposed application of the tension pulley rectifies these problems by preventing the cable from becoming slack when the water level rises. In this paper, the dynamics model is modified to incorporate the dynamics of the tension pulley. This has been achieved by first writing the dynamical equations for the tension pulley and the energy converter separately and combining them later. This paper investigates numerically the effect of the tension pulley on various physical quantities such as the cable tension, the floater displacement, and the floater velocity. Results obtained indicate that this application is successful in suppressing large fluctuations of the cable tension.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권6호
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pp.617-622
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2013
해양 부유체 내부 유체는 파랑에 의한 외력을 받게 되면 슬로싱(sloshing)이 발생하게 된다. 부유체의 슬로싱에 의한 영향을 해석하기 위해서, 파랑에 의한 부유체의 거동뿐만 아니라 슬로싱에 의한 부유체의 응답을 고려한 결합적인 해석이 필요하다. 전산유체역학(CFD) 해석에 있어서, 외란은 비선형 파랑인 Stokes 5차 이론을 사용했고, 유동 해석은 Navier-Stokes 방정식과 Shear-Stress Transport(SST) 난류 모델을 이용하였다. 해양 부유체는 Pitch, Heave 운동에 대한 2자유도 해석을 진행 하였고, 결과에서는 슬로싱을 포함한 강체 운동을 확인 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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