Doohyun Kyung;Hoyeop Lee;Keumseok Kang;Sungmin Park;Soowon Kang;Chanjoo Kim
Journal of Wind Energy
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v.15
no.1
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pp.30-42
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2024
This paper examines the design feasibility of cage aquaculture coexistent with an offshore wind farm in the southwestern sea of South Korea. Among the many types of fish farms, 2 × 3 cage aquaculture was selected for the investigation and the initial design including mooring lines, bridles, etc. was drawn with iterative numerical simulations using Orcaflex. Experimental campaigns were conducted to validate the numerical results, and they were found to be in good agreement with the experiments. Using a validated numerical model, the tension of mooring lines and the deformed volumes of the facility were examined under given operating and survival conditions. The validated model will be further used to investigate various aspects of the cage farm design for design optimization.
Peng, Cheng;Mansour, Alaa M.;Wu, Chunfa;Zuccolo, Ricardo;Ji, Chunqun;Greiner, Bill;Sung, Hong Gun
Ocean Systems Engineering
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v.8
no.4
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pp.427-439
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2018
Floating Production Storage and Offloading (FPSO) units have the advantages of their ability to provide storage and offloading capabilities which are not available in other types of floating production systems. In addition, FPSOs also provide a large deck area and substantial topsides payload capacity. They are in use in a variety of water depths and environments around the world. It is a good solution for offshore oil and gas development in fields where there is lack of an export pipeline system to shore. However due to their inherently high motions in waves, they are limited in the types of risers they can host. The Low Motion FPSO (LM-FPSO) is a novel design that is developed to maintain the advantages of the conventional FPSOs while offering significantly lower motion responses. The LM-FPSO design generally consists of a box-shape hull with large storage capacity, a free-hanging solid ballast tank (SBT) located certain distance below the hull keel, a few groups of tendons arranged to connect the SBT to the hull, a mooring system for station keeping, and a riser system. The addition of SBT to the floater results in a significant increase in heave, roll and pitch natural periods, mainly through the mass and added mass of the SBT, which significantly reduces motions in the wave frequency range. Model tests were performed at the Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO) in the fall of 2016. An analytical model of the basin model (MOM) was created in Orcaflex and calibrated against the basin-model. Good agreement is achieved between global performance results from MOM's predictions and basin model measurements. The model test measurements have further verified the superior motion response of LM-FPSO. In this paper, numerical results are presented to demonstrate the comparison and correlation of the MOM results with model test measurements. The verification of the superior motion response through model test measurements is also presented in this paper.
In this study, the operability of an FLBT (floating LNG bunkering terminal) was evaluated experimentally. Model tests were conducted in the KRISO (Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering) ocean engineering basin. An FLBT, an LNG carrier, and two LNG bunkering shuttles were moored side by side with mooring ropes and fenders. Two white-noise wave cases, one irregular wave case, and various regular wave cases were generated. The relative local motions between each LNG loading arm and its corresponding manifold in the initial design configuration were calculated from measured 6-DOF motions at the center of gravity of each of the four vessels. Furthermore, the locations of the LNG loading arms and manifolds were varied to minimize the relative local motions.
Most underwater acoustic arrays for low frequency operation are deployed vertically, but a mid-range frequency horizontal array system is being developed by the Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO). The horizontal array platform is deployed underwater and kept in place by weather vaning mooring. This is essential because it is nearly impossible to keep a submerged body at a given position in the water without any external force. Hence, the horizontal array platform can maintain the desired position in the presence of a weak tidal current. The objective of this study is to design an underwater platform that can maintain its horizontal position in a weak current. First, the authors investigated various virtual models, selected one of the models, and performed a small model test of the selected model at a basin. We calculated the external forces associated with the 2D motion, and then we conducted a large basin test followed by a circulation water channel test for the manufactured array platform. The results of the simplified 2D motion calculation essentially matched the results of the underwater test.
Differing from the fixed-type, the dynamic motion of floating-type offshore wind turbines is very sensitive to wind and wave excitations. Thus, the sensing and monitoring of its motion is important to evaluate the dynamic responses to the external excitation. In this context, a monitoring system for sensing and processing the wind-induced dynamic motion of spar-type floating offshore wind turbine is developed in this study. It is developed by integrating a 1/00 scale model of 2.5MW spar-type floating offshore wind turbine, water basin equipped with the wind generator, sensing and data acquisition systems, real-time CompactRIO controller and monitoring program. The scale model with the upper rotatable blades is installed within the basin by means of three mooring lines, and its translational and rotational motions are detected by 3-axis inclinometer and accelerometers and gyroscope. The detected motion signals are processed using a real-time controller CompactRIO to calculate the acceleration and tilting angle of nacelle and the attitude of floating platform. The developed monitoring system is demonstrated and validated by measuring and evaluating the time histories and trajectories of nacelle and platform motions for three different wind velocities and for eight different fairlead positions.
Spar platforms have several advantages for deploying wind turbines in offshore for depth beyond 120 m. The merit of spar platform is large range of topside payloads, favourable motions compared to other floating structures and minimum hull/deck interface. The main objective of this paper is to present the response analysis of the slack moored spar platform supporting 5MW wind turbine with bottom keel plates in regular and random waves, studied experimentally and numerically. A 1:100 scale model of the spar with sparD, sparCD and sparSD configuration was studied in the wave basin ($30{\times}30{\times}3m$) in Ocean engineering department in IIT Madras. In present study the effect of wind loading, blade dynamics and control, and tower elasticity are not considered. This paper presents the details of the studies carried out on a 16 m diameter and 100 m long spar buoy supporting a 90 m tall 5 MW wind turbine with 3600 kN weight of Nacelle and Rotor and 3500 kN weight of tower. The weight of the ballast and the draft of the spar are adjusted in such a way to keep the centre of gravity below the centre of buoyancy. The mooring lines are divided into four groups, each of which has four lines. The studies were carried out in regular and random waves. The operational significant wave height of 2.5 m and 10 s wave period and survival significant wave height of 6 m and 18 s wave period in 300 m water depth are considered. The wind speed corresponding to the operational wave height is about 22 knots and this wind speed is considered to be operating wind speed for turbines. The heave and surge accelerations at the top of spar platform were measured and are used for calculating the response. The geometric modeling of spar was carried out using Multisurf and this was directly exported to WAMIT for subsequent hydrodynamic and mooring system analysis. The numerical results were compared with experimental results and the comparison was found to be good. Parametric study was carried out to find out the effect of shape, size and spacing of keel plate and from the results obtained from present work ,it is recommended to use circular keel plate instead of square plate.
An experimental method to investigate the dynamic characteristics of buoys in extreme environmental condition is established. Because the buoy model requires a resonable size for accurate experiment, the test condition in model basin that satisfies the similarity law is hardly compatible with capability of test facilities. It is suggested that the linear wave component that is unable to satisfy similarity is separated with others. The model experiment is carried out with mitigated condition for the linear wave components while others including wave drift, current and wind are keeping the similarities. Then, the result can be extrapolated to give the dynamic behavior of buoys n extreme condition because linear wave component is solely responsibly to oscillatory buoy motion and other environmental components are applied as a initial tension. The similarity for current and wind conditions is viewed as equivalence of restoring forces. The validity of proposed method is examined with different types of standard ocean buoys and it indicates that the linearity of measured characteristics is assured with a limitation of resonable distance between test and estimated wave conditions.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2001.05a
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pp.208-215
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2001
An experimental method to investigate the dynamic charasteristics of buoys in extreme environmental condition is established. Because the buoy model requires a resonable size for accurate experiment, the test condition in model basin that satisfies the similarity law is hardly met with capability of test facilities. It is suggested that the linear wave component that is unable to satisy similarity is separated with others. The model experiment can be carried out with mitigated condition for the linear wave components while others including wave drift, current and wind are keeping the similarities. Then the result is extrapolated to give the dynamic behavior of buoys in extreme condition because linear wave component is soley responsible to oscillatory buoy motion and other environmental components are applied as a initial tension. the similarity for current and wind conditions is viewed as equivalence of restoring forces. the validity of proposed method is examined with different types of standard ocean buoys and it indicates that the linearity of measured characteristics is assured with a limitation of resonable distance between test and estimated wave conditions.
In this study, a new concept of ocean transport system, called the mobile harbor serving for a short distance transport of containers with cargo handling cranes between mother containerships and coastal ports, is introduced. Instead of direct berthing a very large containership at the coastal port, Mobile Harbor is moving to the offshore mooring basin with enough water depth condition. Therefore, investigation of the coastal environment, technical condition and limitation of the domestic trade ports for the application of Mobile Harbor, is essential process. To figure out the accessibility of mobile harbor, the environmental conditions, the cargo handling capacity and marine traffic volume and flow pattern has been analyzed with the tools for marine traffic simulation and virtual navigation aids system. The most proper Mobile Harbor mooring areas among trade ports of the south and east coast are selected by analyzing the obtained information and evaluating its application: (1) Under natural environmental conditions such as air and sea weather, three candidate areas are selected such as Masan port, Ulsan port, and Busan(New port) port. (2) Under marine traffic and appropriateness of water facilities, three candidate areas are selected as Mokpo port, Busan(New port) port, and Donghae & Mookho port (3) For a region-based analysis considering handling capacity and the local managed trade ports in vicinity, three candidate areas are selected as Busan region, Yosu & KwangYang region, and Mokpo region. Through this study, the basic guideline for selection of optimum trade port and offshore mooring basin for mothership and Mobile Harbor is recommended. In order to apply the Mobile Harbor to the real water, navigaton aids as the virtual route identification with AIS must be introduced for maritime safety in the vicinity of Mobile Harbor area which berthing and cargo handling is being conducted.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.57-62
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2006
Busan New Port, under construction aiming for the hub of Northeast Asia and Partly in operation, had damaged up to 48 billion Won due to Typhoon 'maemi' in 2003. The present criteria of domestic harbor design only describes about the critical wave height with respect to the size of vessel for harbor tranquility. The berth operation ratio which represents the annual available berthing days is depending on the efficiency of cargo handling work and this depends on the motion of the moored vessel due to the wave action and the characteristics of cargo gears. The motion of moored vessel might be related not only to the wave height but also to wave period. Furthermore, the berth operation ratio relies on external forces such as currents and winds, including the characteristics of mooring system and the specification of the moored vessel. In this study we only deal with berth operation ratio in normal sea state, considering wave and current by measured data and numerical calculation. Especially we tried to evaluate the berth operation ratio for each berth adopting the variation of dredging and reclamation plan and the change of wave environment during the process of the new port construction. For better understanding and analysis of wave transformation process, we applied the steady state spectral wave model and extended mild-slope wave model to the related site. This study summarizes comparisons of harbor responses predicted by two numerical predictions obtained at Busan New port site. Field and numerical model analysis was conducted for the original port plan and the final corrected plan.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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