Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.53
no.5
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pp.388-399
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2016
A motion analysis of an underwater towed cable is a complex task due to its nonlinear nature of the problem. The major source of the nonlinearity of the underwater cable analysis is that the motion of the cable involves large rigid-body motion. This large rigid-body motion makes difficult to use standard displacement-based finite element method. In this paper, the authors apply recently developed nodal position-based finite element method which can deal with the geometric nonlinearity due to the large rigid-body motion. In order to enhance the stability of the large-scale nonlinear cable motion simulation, an efficient time-integration scheme is proposed, namely predictor/multi-corrector Newmark scheme. Three different predictors are introduced, and the best predictor in terms of stability and robustness for impulsive cable motion analysis is proposed. As a result, the nonlinear motion of underwater cable is predicted in a very efficient manner compared to the classical finite element of finite difference methods. The efficacy of the method is demonstrated with several test cases, involving static and dynamic motion of a single cable element, and also under water towed cable composed of multiple cable elements.
Turning behavior of tractor-trailer system was studied to guide the tractor and trailer. Based upon kinematic relationship between the tractor and the trailer, a mathematical model was developed and analyzed by computer simulation. A field test was carried out to verify the mathematical model. Following conclusions were drawn from this study. 1. A mathematical model and a simulation program for turning behavior of tractor-trailer system were developed. 2. The results of the field tests showed that the RMS errors were less than 0.33m and the mathematical model based upon kinematic relationship can be used for mapping guidance system for tractor and trailer. 3. As the steering angle was increased, the turning radius was decreased. When the tractor travelled at the low speed, the travel speed of the tractor did not affect turning radius but did affect running time and stability for steering. 4. When the tractor travelled under the critical velocity, the towed trailer followed smoothly. When the the tractor travelled faster than the critical velocity, the towed trailer oscillated. The critical velocity was determined from the specification of the tractor and the trailer.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2001.10a
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pp.156-159
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2001
Recently, side scan sonar system has been developed and operated to survey cable laying, sunken bodies, geometry of sea bottom and so on. It uses the acoustic signals, which are emitted from two transducer arrays, left and right sides, to get geometric information of the specified area. This system consists of transceiver board, towed body, deck unit and GPS receiver. The transceiver board, nested in a watertight canister, controls the transmitting and receiving of the acoustic pulses from transducer arrays. After receiving the scattered signals, it processes BP(Band Pass) filtering, AGC(Automatic Gain Control), TVG(Time Varying Gain) and Heterodyne. The deck init has the signal processing part, A/D converter, power supplier, and real-time monitoring part. The towed body has been designed to satisfy the optimal hydrodynamic behavior during towing, In this paper, brief introductions on the design theory of transceiving part and some results from the field which have been operated recently will be introduced.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.05a
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pp.161-166
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2002
Low-tension cables have been increasingly used in recent years due to deep-sea developments and the advent of synthetic cables. In the case of low-tension cables, large displacements may happen due to relatively small restoring forces of tension and thus the effects of fluid and geometric non-linearities become predominant. In this study, three-dimensional (3-D) dynamic behavior of a towed low-tension cable with non-uniform characteristics is numerically analyzed by considering fluid and geometric non-linearities and bending stiffness. A Fortran program is developed by employing a finite difference method. In the algorithm, an implicit time integration and Newton-Raphson iteration are adopted. For the calculation of huge size of matrices, block tri-diagonal matrix method is applied, which is much faster than the well-known Gauss-Jordan method in two point boundary value problems. Some case studies are carried out and the results of numerical simulations are compared with a in-house program of WHOI Cable with good agreements.
Recently, tug boats are widely used for towing a barge which transports building materials, a large block of a ship, offshore crane, and so on. In order to simulate the dynamics of the coupled towing system correctly, the dynamics of the towline should be well modeled. In this paper, the towline was modeled as the multiple finite elements, and each element was assumed as a rigid cylinder which moves in five degrees of freedom except roll. The external tension and its moment acting on each element of the towline were modeled depending on the position vector's direction. Tugboat's motion was simulated in six degrees of freedom where wave and current effects were included, and towed barge was assumed to move in the horizontal plane only. In order to confirm the mathematical models of the coupled towing systems, standard maneuvering trials such as course changing maneuver, turning circle test and zig-zag test were simulated. In addition, the same trials were simulated when the external disturbances like wave and current exist. As the result, it is supposed that the results might be qualitatively reasonable.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.4
no.1
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pp.9-19
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2012
A set of equations of motion is derived for vibratory motions of an underwater cable connected to a moving vehicle at one end and with drogues at the other end. From the static analysis, cable configurations are obtained for different vehicle speeds and towing pretensions are determined by fluid resistance of drogues. Also the dynamic analysis is required to predict its vibratory motion. Nonlinear fluid drag forces greatly influence the dynamic tension. In this study, a numerical analysis program was developed to find out the characteristic of cable behaviour. The motion is described in terms of space and time coordinates based on Chebyshev polynomial expansions. For the spatial integration the collocation method is employed and the Newmark method is applied for the time integration. Dynamic tensions, displacements, velocities, accelerations were predicted in the time domain while natural frequencies and transfer functions were obtained in the frequency domain.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.5
no.3
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pp.404-413
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2013
In the present study, a towed underwater particle image velocimetry (PIV) system was validated in uniform flow and used to investigate the free-surface effects on the turbulent wake of a simple surface-piercing body. The selected test model was a cylindrical geometry formed by extruding the Wigley hull's waterplane shape in the vertical direction. Due to the constraints of the two-dimensional (2D) PIV system used for the present study, the velocity field measurements were done separately for the vertical and horizontal planes. Using the measured data at several different locations, it was possible to identify the free-surface effects on the turbulent wake in terms of the mean velocity components and turbulence quantities. In order to provide an accuracy level of the data, uncertainty assessment was done following the International Towing Tank Conference standard procedure.
In this paper, calculation methods of resistance of the ship to be towed and towline tension are discussed. When the vessel is fallen into dead ship condition then appropriate towing force have to be estimated to move the vessel from accident place to safe area. In this research, resistance of the ship to be towed and the tow hawser were considered to estimate total towline tension. Polynomial interpolation method is also applied to estimate additional hydrodynamic resistance of towline. Finally, UI program to calculate the resistance and total towline tension is developed. The developed program based on the research results is effective and convenient to use.
Lately, tugboats are widely used to maneuver vessels by pushing or towing them where tugboats use rope. In order to correctly control the motion of tugboat and towed vessel, the dynamics of the towline would be well identified. In real application environment, the towing rope length changes and the towing load is not constant due to the various sizes of towed vessel. And there are many ropes made by many types of materials. It means that it is not easy to obtain rope dynamics, such that it is too difficult to satisfy the given control purpose by designing control system. Thus real time identification or adaptive control system design method may be a solution. However it is necessary to secure sufficient information about rope dynamics to obtain desirable control performance. In this paper, the authors try to have several rope dynamic models by changing the rope length to consider real application conditions. Among them, a representative model is selected and the others are considered as uncertain models which are considered in control system design. The authors design a robust control to cope with strong uncertain and nonlinear property included in the real plant. The designed control system based on robust control framework is evaluated by simulation.
KIM, Pyungkwan;PARK, Chang-Doo;LEE, Chun-Woo;KIM, Hyung-seok
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.55
no.1
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pp.1-6
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2019
The annual production of silver croaker (Argyrosomus argentatus) in Korean towed fishing gears has been increased in recent five years. In 2017, the annual production of silver croaker in metric ton was increased 99.2% compared to 2013. However, the research for silver croaker has been focused on ecology in Korea. There has not been enough research in terms of fishing gears. Therefore, the research for retention probability for towed gears was conducted on covered codend method from June, 2016 to July, 2018. During the experiments, the total catch of silver croaker was 1,563. The geometry of the experimental trawl gear was controlled by trawl monitoring system; net height was 3.3 m, distance of trawldoors was 59.8 m and distance of wing net was 17.3 m. The selection curve for silver croaker was estimated by a logit model. The analysis was applied with the confidence interval to reduce uncertainty of the estimation. The $l_{50}$ was 13.87 cm and its selection range was 2.71 cm. P-value was estimated at 0.99. The mesh size for silver croaker in towed gears needs to be adjusted by considering its minimum maturity length, stakeholder's interests and fisheries regulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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