Hydrodynamic analyses of classic and truss spar platforms for floating offshore wind turbines (FOWTs) were performed in the frequency domain, by considering coupling effects of the structure and its mooring system. Based on the Morison equation and Diffraction theory, different wave loads over various frequency ranges and underlying hydrodynamic equations were calculated. Then, Response Amplitude Operators (RAOs) of 6 DOF motions were obtained through the coupled hydrodynamic frequency domain analysis of classic and truss spar-type FOWTs. Truss spar platform had better heave motion performance and less weight than classic spar, while the hydrostatic stability did not show much difference between the two spar platforms.
JO HYO-JAE;GOO JA-SAM;CHOI HAN-SUK;PARK JU-YONG;OH TAE-WON;KIM BYUNG-WOO;HA MUN-KEUN
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.18
no.6
s.61
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pp.16-21
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2004
This study presents the wave forces for spar platforms. The advantage of a spar platform is that it is easy to manufacture and has excellent to motion characteristics. It is important to precisely determine the wave force acting on spar platforms for their basic design of them. We measur the wave exciting force for both the classic spar and truss spar models, and accomplish the numerical calculation using diffraction theory. The results show that experimental values have good agreement with theoretical values. However it is difficult to accurately estimate the value considering the heave plate of truss spar due to the viscosity.
Jo, Hyo-Jae;Goo, Ja-Sam;Oh, Tae-Won;Kim, Byung-Won;Ha, Mun-Keun
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.10a
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pp.261-266
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2002
This study presents the wave forces for spar platforms. The advantage of spar platform is that it is easy to manufacture and excellency to motion characteristics. It is important to estimate exactly wave force acting spar platforms for basic design of them. We measured the wave exciting force for classic spar and truss spar model, and accomplished the numerical calculation using diffraction theory. The results show that experimental values are good agreement with theoretical values. But it is difficult to estimate accurate value considering the heave plate of truss spar due to the viscosity.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.6
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pp.867-873
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2011
The transportation of a truss-spar hull from a transport barge of 6000 ton topside module on the spar hull is investigated in the present study. Two possible routes from a fabrication yard in Teeside, England to the Gulf of Mexico are considered in the paper. The results of motion responses of the transport barge obtained from a spectral analysis and the limiting criteria of sea fastening, deck wetness and lateral acceleration are compared and the route selection is discussed. Long-crested waves and short-crested seas as well as the joint probabilities of significant wave heights and wave periods in different sea areas are considered. Generally speaking, the results for long-crested seas are higher than those for short-crested waves.
Spar platforms have been installed as a competitive alternative offshore production structure for deepwater oil field. Since the first spar platform was constructed, its configuration has evolved to the so-called the truss spar and then the cell spar. This paper describes the dynamic analysis and fatigue life assessment of steel catenary riser (SCR) connected to cell spar platform. Two different cell spar platforms are considered herein; the original cell spar and the modified one. The original cell spar was modified by introducing an additional damping plate at its bottom in order to reduce wave-frequency motions. Firstly the wave-frequency motions of cell spar platforms are calculated based on the potential theory. Then, the dynamic responses of SCR induced by platform motions are computed. Finally the fatigue life of SCR is estimated by spectral method and the performance of two spar platforms are compared in terms of the fatigue life. Through the present study, it is found that the fatigue life of the modified cell spar increases only slightly.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2006.11a
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pp.245-248
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2006
The development of offshore structures have been increased spectacularly, especially in oil rig structures. This study concerns with the effects of heave motion of spar platform that attached the helical fin. There are three models, namely, cylinder, cylinder-truss and cylinder-cell with different geometrical dimensions are examined. Finally, the interaction between structure and fluid is closely considered. As the results, it can be seen that the existence of helical fin does not influence on surging but it affects a little on heaving of spar platform.
Internal solitary waves occur due to density stratification and are nonlinear in nature. These waves have been observed in many parts of the world including the South China Sea, Andaman Sea and Sulu Sea. Their effect on floating systems has been an emerging field of interest and recent offshore developments in the South China Sea where several offshore oil and gas discoveries are located have confirmed adverse effects including large platform motions and riser system damage. A valid numerical model conforming to the physics of internal waves is implemented in this paper and the effect on a spar platform is studied. The physics of internal waves is modeled by the Korteweg-de Vries (KdV) equation, which has a general solution involving Jacobian elliptical functions. The effects of vertical density stratification are captured by solving the Taylor Goldstein equation. Fully coupled time domain analyses are conducted to estimate the effect of internal waves on a typical truss spar, which is configured to South China Sea development requirements and environmental conditions. The hull, moorings and risers are considered as an integrated system and the platform global motions are analyzed. The study could be useful for future guidance and development of offshore systems in the South China Sea and other areas where the internal wave phenomenon is prominent.
Top tensioned riser (TTR) is often used in a floating oil/gas production system deployed in deep water for oil/gas transport. This study focuses on the extension of the existing numerical code, known as CABLE3D, to allow for static and dynamic simulation of a TTR connected to a floating structure through a tensioner system or buoyancy can, and restrained by riser guides at different elevations. A tensioner system usually consists of three to six cylindrical tensioners. Although the stiffness of individual tensioner is assumed to be linear, the resultant stiffness of a tensioner system may be nonlinear. The vertical friction between a TTR and the hull at its riser guide is neglected assuming rollers are installed there. Near the water surface, a TTR is forced to move horizontally due to the motion of the upper deck of a floating structure as well as related riser guides. The extended CABLE3D is then integrated into a numerical code, known as COUPLE, for the simulation of the dynamic interaction among the hull of a floating structure, such as spar or TLP, its mooring system and riser system under the impact of wind, current and waves. To demonstrate the application of the extended CABLE3D and its integration with COUPLE, the numerical simulation is made for a truss spar under the impact of Hurricane "Ike". The mooring system of the spar consists of nine mooring lines and the riser system consists of six TTRs and two steel catenary risers (SCRs).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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