• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.192-195
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• 2010

본 논문에서는 해상 크레인과 중량물의 동적 거동을 시뮬레이션하기 위해, 유한 요소 정식화(finite element formulation)를 이용하여 해상 크레인의 붐(boom)을 탄성체로 모델링 하였다. 붐은 3차원 탄성 빔(beam) 요소로 가정하고, 각 요소의 변형에 의한 변위는 형상 함수(shape function)과 절점 좌표(nodal coordinate)를 이용하여 정의하였다. 변형 변위를 이용하여 탄성 붐의 강성 행렬(stiffnes matrix)을 유도하고, 탄성 변위를 포함하는 위치 벡터를 이용하여 질량 행렬을 유도한다. 해상 크레인과 중량물로 이루어진 운동 방정식에 탄성 붐을 포함하여 유연 다물체계(flexible multibody system) 운동 방정식을 구성한다. 외력으로는 선박 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘, wire rope의 장력, 중력 그리고 계류력(mooring force)이 고려되었다. 먼저 요소의 개수를 변경하며 탄성 붐의 동적 거동을 시뮬레이션 하여, 유한 요소 정식화를 이용한 모델링의 타당성을 검증하였다. 그리고 해상 크레인과 중량물의 동적 거동 시뮬레이션에 탄성 붐 모델을 적용하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.191-196
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• 2015

해상 pedestal 크레인은 각종 운송물을 선박에 싣거나 내리는 해상 운송에 필수적인 장비이다. 따라서 구조적 안전성을 가지는 크레인 설계가 요구된다. 그의 일환으로 수행된 '해상 pedestal 크레인의 설계 개선을 위한 연구'에서는 기존 크레인의 기초 설계에 대해서 구조적 안전성올 평가하여 개선 방안을 제시하였다. 또한 좌굴 안정성 향상을 위한 보강재 설계를 수행하였다. 하지만 상세설계 관점에서 미비한 점이 있어 이를 보완할 필요성이 있다. 안전성 평가를 위해 필요한 응력을 계산하기 위해 EDISON-CSD프로그램을 통해 유한요소모델 해석을 활용한 구조해석을 수행하였다. 효율적인 해석을 위해 상세설계에 필요한 부분영역을 선택하여 모델링 하였으며 전체영역에서의 해석 결과 값을 등가 힘, 등가 모멘트로 환산하여 경계조건으로 부여하였다. 보강재간의 교차점 형상이 안전성에 미치는 영향을 보기위해 stiffener와 diaphragm의 교차점 형상(반원, 정사각형, 사다리꼴)에 따라 안전성 평가를 수행하였고, 안전 여유의 유효한 차이를 보이지 않음을 확인하였다. 평가에 필요한 응력계산을 위해 또한 Diaphragm의 좌굴에 대한 영향을 고려하기 위해 설계 규격 DNV-RP-201 8장(Buckling of girders)을 분석하였고, 안전성 평가에 반영하였다. 또한 실제 현장에서 보편적으로 사용되는 angle 형상 stiffener의 치수 도출을 위해 최적설계를 수행하였고, 모든 설계 제한조건을 만족하면서 최소의 무게를 가지는 합리적인 치수를 도출하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.6
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• pp.681-689
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• 2012

In this study, we performed a simulation of the dynamic response of a multibody system to calculate the tension acting on wire ropes connecting floating cranes and a heavy cargo such as a Giga Block weighing over 5000 tons when the cargo is salvaged using parallel connected floating cranes. In this simulation, we supposed that the motion of the floating cranes, barge ship, and heavy cargo has 6 degrees of freedom and that the interaction is determined by constraints among them. In addition, we considered independent hydrostatic and hydrodynamic forces as external forces acting on the floating cranes and barge ship. The simulation result can be a basis for verifying the safety of construction methods in which heavy cargo is salvaged by parallel connected floating cranes, and it can also be used to guide the development of such construction methods.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2010.10a
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• pp.38-39
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• 2010

최근들어 항만건설 및 선박블록 운송의 증가로 대형 부선을 예인하는 예부선과 침몰 선박 인양 및 해상교량공사 등을 위한 해상크레인 운송선단의 통항이 매년 증가 추세에 있다. 우리나라에서 이들 선박의 주 항로는 남해와 서해 연안으로, 이 지역은 도서가 산재해 있고 협수로가 많은 지형적 특성과 연안으로 근접하여 항해 시 강한 조류의 영향을 받으며, 또한 어망과 조업중인 어선들과 많이 조우하게 된다. 특히, 돌발적인 해양 기상적 특징을 포함하고 있다. 이러한 영향에 따라서 이 해역을 통항하는 예부선 및 해상크레인 선단의 조종성능이 크게 저하되어 해양사고의 위험성이 고조되고 있다. 이에 따라서, 이 연구에서는 해상크레인의 연안해역 예항시 안전하게 항해할 수 있는 적절한 조종 방법을 고찰하여 안전운항에 기여하고자 한다.

• Journal of the Korea Society for Simulation
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• v.19 no.1
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• pp.13-22
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• 2010

This paper describes tagline PD control for reduction of motion for the heavy cargo(load) suspended by a floating crane. The equations of motion are set up considering the 6-degree-of-freedom floating crane and the 6-degree-of-freedom load based on multi-body system dynamics. The tagline mechanism is applied to floating crane to control motion of the heavy cargo(load). The winch, mounted on the deck of floating crane, is used to control the tension of tagline. To generate control force, PD control algorithm is applied. Numerical simulation and experiment is executed to verify the tagline control mechanism. The numerical simulation and experiment shows that the tagline control mechanism reduces the motion of the load suspended by a floating crane.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.1
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• pp.115-120
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• 2011

The dynamic responses of a 5 MW wind turbine lifted by a floating crane with two elastic booms are analyzed. Dynamic equations of motions of a multibody system that consists of a floating crane, two elastic booms, and a wind turbine are derived. The six-degree-of-freedom (DOF) motions for the floating crane and the wind turbine are considered in the equations of motions. The hydrostatic force, the hydrodynamic force due to a regular wave, the mooring force, the wire rope force, and the gravitational force are considered as external forces. By solving the equations numerically, the dynamic responses of cargo are simulated. The simulation results are compared with those in the case of one elastic boom. Finally, the dynamic responses of the wind turbine lifted by the floating crane are analyzed under regular wave condition.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2017.11a
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• pp.148-150
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• 2017

무인선은 사람이 탑승하지 않기 때문에 회수에 어려움이 있다. 본 연구에서는 무인선의 회수를 용이하도록 하기 위하여 히빙라인 발사장치를 개발하였고, 히빙라인 발사장치 이용에 대한 검증을 위하여 해상시험을 수행하였다. 무인선 회수 시스템은 히방리인 발사장치, 견인장치, 크레인-무인선 결합장치, 원격조종기로 구성되어 있고, 히빙라인 발사장치는 발사관, 원격 격발장치, 공기통, 견인탄과 히빙라인으로 구성되어 있으며, 히빙라인 발사장치는 원격조종기를 이용하여 모선에서 제어가 가능하다. 제작된 히빙라인 발사장치를 유인선에 설치하여 실제로 해상에서 사용이 가능한지 검토하였다. 히빙라인을 원격으로 발사하고 모선에서 크레인을 이용하여 무인선에 결합하는 해상시험을 수행하였으며, 해상시험을 통하여 히빙라인 발사장치의 유용성을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.4
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• pp.501-509
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• 2010

A floating crane is a crane-mounted ship and is used to assemble or to transport heavy blocks in shipyards. In this paper, the static and dynamic response of a floating crane and a heavy block that are connected using elastic booms and wire ropes are described. The static and dynamic equations of surge, pitch, and heave for the system are derived on the basis of flexible multibody system dynamics. The equations of motion are fully coupled and highly nonlinear since they involve nonlinear mass matrices, elastic stiffness matrices, quadratic velocity vectors, and generalized external forces. A floating frame of reference and nodal coordinates are employed to model the boom as a flexible body. The nonlinear hydrostatic force, linear hydrodynamic force, wire-rope force, and mooring force are considered as the external forces. For numerical analysis, the Hilber-Hughes-Taylor method for implicit integration is used. The dynamic responses of the cargo are analyzed with respect to the results obtained by static and numerical analyses.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.5
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• pp.493-499
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• 2010

In the sea-floating logistics port called mobile harbor a crane system with the different structure from the conventional above-ground container crane is installed. And, the dynamic stability of whole mobile harbor by the wave excitation is definitely affected by the crane positioned at the top. This paper is concerned with the dynamic rolling analysis of the mobile harbor subject to sea state 3 wave excitation, for which two-step analysis procedure composed of theoretical and numerical approaches is employed. First, the rigid rolling of mobile harbor is obtained according to the linear wave theory. And then, the dynamic rolling response of the flexible crane system caused by the rolling excitation of mobile harbor is analyzed by finite element analysis. The coupled interaction effect between the sea wave and the mobile harbor is taken into consideration by the added mass technique.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2007.12a
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• pp.272-276
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• 2007

최근 해상교량의 건설이 증가하면서 해상교량의 건설로 인한 여러 가지 문제점들이 보도되고 있다. 인천 제2연륙교의 건설지연을 비롯한 여러 가지 문제점은 이러한 분쟁의 대표적인 예라고 할 수 있다. 특히 해상교량 건설 이전에 이미 그 해역을 항행하고 있던 선박과 그 선박을 이용해 이루어지던 물류의 흐름을 저해하는 해상교량의 건설은 장기간의 국가경제라는 측면에서 보면 커다란 손실을 입히게 될 것이라는 것을 누구라도 예측할 수 있다. 이 연구에서는 해상교량이 건설될 경우 선박교통의 흐름과 항만 운영에 미치게 되는 영향에 대하여 조사함과 동시에 실제 선박을 조선하여 해상교량 하부의 항로를 통과하여야 하는 도선사들의 의견을 수렴하여 문제점을 분석하고, 그 결과를 정리하여 향후 해상교량 건설의 표준안을 세우는데 기초 자료로 활용하고자 한다.