안벽에 계류된 선박에 대한 준정적(Quasi-Static)계류해석 방법이 정식화되었다. 본 해석방법은 태풍내습시의 안벽계류나 Load-Out시의 계류시 설계 그리고 터미날의 초기 설계등에 효율적으로 사용될 수 있다. 대개 $10{\sim}20$개의 계류삭으로 이루어지는 전체 계류계의 탄성거동은 계류삭의 길이가 대부분 짧고, 같은 평면이 있지 않으므로 인해 복잡한 비선형 현상을 보인다. 이를 처리하기 위하여 외력에 대해 전체 계류계가 준정적 거동을 한다는 가정하에 상기 거론한 모든 비선형 현상을 고려할 수 있는 하중증가법(Load Increment Technique)이 채택되었다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.306-320
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2021
To ensure safe port operations around the world, it is important to solve mooring problems. In particular, the many ports that face open seas have difficulties with long-period waves. As a countermeasure, the installation of a breakwater is proposed for mooring safety. However, this often cannot be put into practice because of financial issues. Instead, port terminals control berthing schedules with weather forecasting. However, mooring problems remain unsolved, because of inaccurate wave forecasting. To quantify the current situation, numerical simulations are presented with ship motions, fender deflections, and rope tensions. In addition, novel simulations for mooring ropes are proposed considering tension, friction, bending fatigue, and temperature. With this novel simulation, the optimal mooring method in terms of safety and economic efficiency was confirmed. In terms of safety, the optimal mooring method is verified to minimize dangerous mooring situations. Moreover, the optimal mooring method shows economic benefits and efficiency. It can help to reinforce the safety of port terminals and improve the efficiency of port operations.
In this paper, the authors consider control system design problem of barge type surface vessel. It is based on the Dynamic Positioning System(DPS) design problem. The main role of barge ship is to carry and supply the materials to the floating units and other places. To carry out this job, it should be positioned in the specified area. Even though sometimes the thrust systems are installed on it, in general the mooring winch system with the rope is used. It may be difficult to compare the control performances of two types. But, if we consider this problem in point of usefulness, we can easily find out that the winch control system is more useful and applicable to the real field than the thrust control system except a special use. Therefore, in this paper we consider a single type mooring winch system and control system design problem in which accurate position control is needed. Because this result can be extended to the general type mooring system in which a number of winch are installed. At first, a mathematical model of winch is obtained and evaluated to verify the usefulness for control system design by experiment. Also, the disturbance model is extracted from experiment data to evaluate the strength of the uncertainty. Based on this results, the robust control system is designed and control performance is evaluated by simulation.
Optimum design of mooring dolphin is numerically investigated. Design optimization problem of moring dolphin is first formulated. Geometry and cross sections of piles are used as design variables. Design objective is the total weight of steel piles of mooring dolphin, and the constraints of stress, penetration depth, lower and upper bounds on design variables are imposed. Based on the design variable linking and fixing, several class of design variations are sought. For the numerical optimization, both PLBA(Pshenichny - Lim - Belegundu - Arora) program and DNCONF subroutine code in IMSL library are used. For a dolphin structure with 20 steel piles, vertical and inclined, optimum designs for different cases are successfully obtained, which can be applied for the mooring of a very large floating structure.
To develop a new fish cage which is required for offshore or moving cage culturing system has been gradually increased against being closely dense of fish cage in shallow water. Though submersible fish cage culturing system is essential technology for converting from shallow water into the offshore, it was pointed out the serious problem about stability of which are sinking and floating state. This study is presented conceptual design of submersible fish cage centered with a mooring steel pile to acquire stability and faculty. Design of mooring steel pile for submersible fish cage culturing system needs to carry out optimal design of mooring steel pile for which much efforts are required. Formulation and optimal design process of submersible fish cage are organized into using Sequential Quadratic Programming method of numerical optimization. For submersible fish cage system centered with a mooring steel pile, process of the optimal design is proposed and the optimal solutions are obtained.
Optimum design of mooring dolphin is numerically investigated. Design optimization problem of mooring dolphin is first formulated. Geometry and cross sections of piles are used as design variables. Design objective is the total weight of steel piles of mooring dolphin and the constraints of stress, penetration depth, lower and upper bounds on design variables are imposed. Based on the design variable linking and fixing, several class of design variations are sought. For the numerical optimization, both PLBA( Pshenichny-Lim-Belegundu-Arora) program and DNCONF subroutine code in IMSL library are used. For a dolphin with 20 steel piles, vertical and inclined, optimum designs for different cases are successfully obtained, which can be applied for the mooring of a large floating structure.
In this study, the program to investigate the multiple body interaction effects between a floating platform and a shuttle tanker considering the coupled effect of hull (FPSO) with mooring lines and risers was developed. The coupled analysis program, which is called WINPOST-MULT using the hydrodynamic analysis results by WAMIT, was made. For the verification of WINPOST-MULT by means of numerical experiments, two multiple-body models of an FPSO-FPSO and an FPSO-shuttle tanker system are adopted. With the FPSO-FPSO model and a two-mass-spring system to idealize two identical bodies for the 100-year storm wave condition in GOM, the numerical simulations were performed to investigate the interaction effects between two identical bodies. For the more reality, the coupled analysis for the FPSO-shuttle tanker model in the tandem arrangement was carried out in the consideration of the environmental condition of the West Africa Sea as a rather mild condition. Through the case studies with interaction effect and without interaction effect by the iteration method and the combined method, it is verified that the program is a very useful tool for the analysis of the interaction problem of multiple-body system and the coupled problem of the hull/mooring/riser.
Generally, global performance analysis in offshore platforms is performed using potential-based numerical tools, which neglect hydrodynamic viscous effects. In comparison with the potential theory, computational fluid dynamics (CFD) methods can take into account the viscous effects by solving the Navier-Stokes equation using the finite-volume method. The open-source field operation and manipulation (OpenFOAM) C++ libraries are employed for a finite volume method (FVM) numerical analysis. In this study, in order to apply CFD to the global performance analysis of a hull-mooring coupled system, we developed a numerical wave basin to analyze the global performance problem of a floating body with a catenary mooring system under regular wave conditions. The mooring system was modeled using a catenary equation and solved in a quasi-static condition, which excluded the dynamics of the mooring lines such as the inertia and drag effects. To demonstrate the capability of the numerical basin, the global performance of a barge with four mooring lines was simulated under regular wave conditions. The simulation results were compared to the analysis results from a commercial mooring analysis program, Orcaflex. The comparison included the motion of the barge, catenary shape, and tension in the mooring lines. The study found good agreement between the results from the developed CFD-based numerical calculation and commercial software.
Kim, Yong Yook;Choi, Kook-Jin;Chung, Hyun;Lee, Phill-Seung
Ocean Systems Engineering
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제1권2호
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pp.157-169
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2011
To provide more rational design solutions at conceptual design level, axiomatic design method has been applied to solve critical part of a new engineering problem called Mobile Harbor. In the implementation, the Mobile Harbor, a functional harbor system that consists of a vessel with container crane approaches to a container ship anchored in the open sea and establishes a secure mooring between the two vessels to carry out loading and unloading of containers. For this moving harbor system to be able to operate successfully, a reliable and safe strategy to moor and maintain constant distance between the two vessels in winds and waves is required. The design process of automatic ship-to-ship mooring system to satisfy the requirements of establishing and maintaining secure mooring has been managed using axiomatic design principles. Properly defining and disseminating Functional Requirements, clarifying interface requirements between its subsystems, and identifying potential conflict, i.e. functional coupling, at the earliest stage of design as much as possible are all part of what need to be managed in a system design project. In this paper, we discuss the automatic docking system design project under the umbrella of KAIST mobile harbor project to illustrate how the Axiomatic Design process can facilitate design projects for a large and complex engineering system. The solidified design is presented as a result.
본 논문에서는 무어링윈치시스템 제어를 위한 제어계 설계법에 대해 고찰하고 있다. 특히 무어링윈치의 동적운전이 로우프에 부가하는 급격한 부하변동을 억제함으로써 로우프 피로하중을 감소시키고 선박운동제어에 있어서의 바람직한 제어성능을 달성할 수 있도록 하는 제어기 설계법을 제안하고 있다. 최적제어이론에 기반하여, 평가함수에 주어지는 중량행렬(weighting matrix)에 주파수 특성을 부여함으로써, 고주파 모드가 포함된 제어입력이 불안전한 특성을 여기시키지 않도록 하는 것이 제어기 설계 목표이며, 이것은 곧 로우프에 급격한 부하변동을 발생시키지 않게 되는 결과를 얻게 된다. 설계된 제어기는 저차이면서도 외란에 대한 강인성 뿐 만 아니라 제어성능 또한 보장하는 유용한 기법이며 시뮬레이션 및 실험을 통해 그 유효성을 검증하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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