In this study, a numerical analysis of offshore installation using a floating crane with heave compensator is carried out in time domain. The motion analysis of crane vessels is based on floating body dynamics using convolution integral and the crane wire is treated as simple spring. The lifted structure is assumed as a rigid body with 3 degree-of-freedom translational motion. The heave compensator is numerically modelled by the generalized spring-damper system. Firstly, forced motion simulations of crane wire system are carried out to figure out the basic principle of heave compensator. The transfer function of crane wire system is obtained and effective wave period of heave compensator are found. Then, coupled analysis of crane vessel, crane wire, and lifted structure are performed in regular and irregular sea conditions. Two different crane vessels and two lifted structures (suction pile and manifold) are considered in this study. Through a series of numerical calculations, the effective zone of heave compensator is investigated with respect to wave period and crane wire length.
Recently, floating cranes are mainly used to erect heavy blocks or cargos for constructing ships in many shipyards. It is important to estimate the dynamic motion of the heavy cargo suspended by a floating crane and the tension of the wire ropes between the floating crane and the heavy cargo. In this paper, the coupled dynamic equations of motion are set up for considering the 6 degree-of-freedom floating crane and the 6-degrees-of-freedom heavy cargo based on multibody system dynamics. Depending on the cargo weight, the motion of the floating crane would be changed to nonlinear state. The nonlinear terms in the equation of motion are considered. In addition, the nonlinear hydrostatic force, the linear hydrodynamic force, wire rope force, mooring force and gravity force are considered as the external forces. As the result of this paper, we analyze the engineering effect for erecting the heavy cargo by using the floating crane.
Recently, a shipyard is making every effort to efficiently manage equipments of resources such as a gantry crane, transporter, and so on. So far block lifting scheduling of a gantry crane has been manually performed by a manager of the shipyard, and thus it took much time to get scheduling results and moreover the quality of them was not optimal. To improve this, a block lifting scheduling system of the gantry crane using optimization techniques was developed in this study. First, a block lifting scheduling problem was mathematically formulated as a multi-objective optimization problem, considering the minimization of travel distance at an idle state and wire replacement during block lifting. Then, to solve the problem, a meta-heuristic optimization algorithm based on the genetic algorithm was proposed. To evaluate the efficiency and applicability of the developed system, it was applied to an actual block lifting scheduling problem of the shipyard. The result shows that blocks can be efficiently lifted by the gantry crane using the developed system, compared to manual scheduling by a manager.
International Journal of Ocean Engineering and Technology Speciallssue:Selected Papers
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제6권1호
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pp.30-37
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2003
This paper describes vibration control of a suspended system using wave absorption method. A moving multiple-pendulum system and a moving wire-and-load system are treated. The wire-and-load system is extended to a model crane system that has a motor system to roll up and down the suspended mass like a real crane. The same program with different parameter values controls these three systems. Both numerical simulation and experiment have been conducted, and the present control method has shown to be quite effective.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권5호
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pp.552-567
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2017
The floating crane vessel in waves gives rise to the motion of the lifted object which is connected to the hoisting wire. The dynamic tension induced by the lifted object also affects the motion responses of the floating crane vessel in return. In this study, coupled motion responses of a floating crane vessel and a lifted subsea manifold during deep-water installation operations were investigated by both experiments and numerical calculations. A series of model tests for the deep-water lifting operation were performed at Ocean Engineering Basin of KRISO. For the model test, the vessel with a crane control system and a typical subsea manifold were examined. To validate the experimental results, a frequency-domain motion analysis method is applied. The coupled motion equations of the crane vessel and the lifted object are solved in the frequency domain with an additional linear stiffness matrix due to the hoisting wire. The hydrodynamic coefficients of the lifted object, which is a significant factor to affect the coupled dynamics, are estimated based on the perforation value of the structure and the CFD results. The discussions were made on three main points. First, the motion characteristics of the lifted object as well as the crane vessel were studied by comparing the calculation results. Second, the dynamic tension of the hoisting wire were evaluated under the various wave conditions. Final discussion was made on the effect of passive heave compensator on the motion and tension responses.
Wire ropes are used in a myriad of various industrial applications such as elevator, mine hoist, construction machinery, lift, and suspension bridge. Especially, wire rope of crane is important component to container transfer. If it happens wire rope failures in operating, it may lead to safety accident, economic power loss by productivity decline, competitive power decline of container terminal and so on. To solve this problem, we developed wire rope fault detecting system as a portable instrument, and this system is consisted of 3 parts that fault detecting part using hall sensor, permanent magnets and analog unit, and digital signal processing part using data acquisition card, monitoring part using wavelet transform, denoising method. In this paper, a wire rope is scanned by this system after makes several broken parts on the surface of wire rope artificially. All detected signal has external noise or disturbance according to circumstances. So, we applied to discrete wavelet transform to extract a signal from noisy data that was used filter. In practical applications of denoising, it is shown that wavelet pursue it with little information loss and smooth signal display. It is verified that the detecting system by denoising has good efficiency for inspecting faults of wire ropes in service. As a result, by developing this system, container terminal could reduce expense because of extension of wire ropes exchange period and could competitive power. Also, this system is possible to apply in several fields like that elevator, lift and so on.
As a way to build more efficient and intelligent container cranes for todays hub ports, communication networks are used to interconnect numerous sensors, actuators, controllers, and operator switches and consoles that are spatially distributed over a crane. Various signals such as sensor values and operator's commands are digitized and broadcast on the network instead of using separate wiring cables. This not only makes the design and manufacturing of a crane more efficient, but also easier implementation of intelligent control algorithms. This paper presents the performance evaluation of CAN(Controller Area Network), TTP(Time Triggered Protocol) and Byteflight that can be used for cranes. Through discrete event simulation, several important quantitative performance factors such as the probability of a transmission failure, average system delay (data latency) and maximum system delay have been evaluated.
An LQ controller design method is proposed for effective anti-sway control of boom type crane in this paper. It is important for high productivity that the sway of a load is controlled as fast as possible when the trolley arrives to the destination with maximum velocity. To prove the effectiveness of the proposed LQ controller. simulations and experiments using the boom type crane as experimental device is carried out. Tracking performance for a step type reference and robustness for the change of working environment such as the change of load weight and parameters produced by a wire rope and disturbance by the wind arc proved by the experiment. It will be examined that boom type crane can be applied to industrial fields through experiment in this paper.
The purpose of this study if to prevent dangerous accident of the overthrow of the tower crane in summer's hurricane. We develop the SMS in order to give automatic alarm system to operator within the dangerous range and to give a information of the exactly slope in the real time. The slope value of the tower crane is compose of direction, pitch by the front and rear, roll by the right and left and synthesis by the its pitch and roll. Especially, the synthesis eliminate the effect of the wall tie or wire bracing. So, this value should correctly indicate the actual slope. In this study, more applying field test should be applied with the SMS. In the future, a more measurement device can be applied to, and be able to feed more alarm criteria for the review of the risk in the field.
해상크레인은 크레인을 탑재한 선박으로서, 조선소에서 대형 블록이나 구조물의 탑재 및 해상 운송 작업에 사용된다. 본 논문에서는 해상크레인과 중량물의 전후 동요(Surge), 상하 동요(Heave), 종 동요(Pitch)에 대한 정적/동적거동을 분석하였다. 이 때, 유연 다물체계 동역학을 적용하여 해상크레인의 붐(boom)을 탄성으로 고려하였으며, 플로팅 프레임(floating frame)과 노드 좌표(nodal coordinates)를 사용하였다. 질량 행렬, 탄성 강성 행렬, 2 차 속도 벡터, 일반화 좌표 방향으로 작용하는 외력 등을 고려하여 모든 운동이 연성된 비선형 운동 방정식을 구성하였다. 외력으로는 비선형 유체정역학 힘, 선형화된 유체동역학 힘, wire rope 힘, 계류력이 고려되었다. 수치 해석을 위해 Hilber-Hughes-Taylor 방법을 비선형 운동방정식에 적용하였다. 정적 거동 분석을 통한 정적 평형 자세를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대해 결과를 비교하였으며, 수치 해석 방법에 대한 정적/동적 거동 분석 결과를 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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