• 제목/요약/키워드: ship block

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대형 용접구조물의 탄소성 열변형 해석을 위한 용접부의 변형률 경계조건에 관한 연구 (A Study on Weldment Boundary Condition for Elasto-Plastic Thermal Distortion Analysis of Large Welded Structures)

  • 하윤석
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제29권4호
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    • pp.48-53
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    • 2011
  • A thermal distortion analysis which takes strains directly as boundary conditions removed barrier of analysis time for the evaluation of welding distortion in a large shell structure like ship block. If the FE analysis time is dramatically reduced, the structure modeling time or the input-value calculating time will become a new issue. On the contrary to this, if the calculation time of analysis input-value is dramatically reduced and its results also are more meaningful, a little longer analysis time could be affirmative. In this study, instead of using inherent strain based on elastic analysis, a thermal strain based on elasto-plastic analysis is used as the boundary condition of weldments in order to evaluate the welding distortion. Here, the thermal strain at the weldment was established by using a stress-strain curve established from the test results. It is possible to automatically recognize the modeling induced-stiffness in the shrinkage direction of welded or heated region. The validity of elasto-plastic thermal distortion analysis was verified through the experiment results with various welding sequence.

V-개선 맞대기 용접변형에 대한 간이 예측 모델 개발 (Development of Simple Prediction Model for V-groove butt welding deformation)

  • 김상일
    • 대한조선학회논문집
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    • 제41권2호
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    • pp.106-113
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    • 2004
  • The block assembly of ship consists of a certain type of heat processes such as cutting, bending, welding, residual stress relaxation and fairing. The residual deformation due to welding is inevitable at each assembly stage. The geometric inaccuracy caused by the welding deformation tends to preclude the introduction of automation and mechanization and needs the additional man-hours for the adjusting work at the following assembly stage. To overcome this problem, a distortion control method should be applied. For this purpose, it is necessary to develop an accurate prediction method which can explicitly account for the influence of various factors on the welding deformation. Systematic and quantitative theoretical works to clarify the effects of various factors on the welding deformation have rarely been found. Therefore, in this paper, the effects of various factors, such as welding process and gravity on the butt welding deformation have been investigated through a number of numerical analyses. In addition, this paper proposes a simplified analysis method to predict the butt welding deformation in actual plate structure. For this purpose, a simple prediction model for butt welding deformations has been derived based on numerical and experimental results through the regression analysis. Based on these results, the simplified analysis method has been applied to some examples to show its validity.

선체 박판구조의 용접변형 제어에 관한 연구(I) (On the Weld-Induced Deformation Control of Ship's Thin Plate Block (I))

  • 이주성;김철호
    • 대한조선학회논문집
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    • 제44권5호
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    • pp.496-503
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    • 2007
  • Although weld-induced deformation is inevitable in shipbuilding, it is important to reduce it as low as possible during fabrication for a more efficient production of ships' blocks. The weld-induced deformation is more serious in thin plates than in thick plates because heat affect zone of thin plates is wider than that of thick plates, and in addition internal and external constraints much more influence upon weld-induced deformation of thin plates. This paper deals with the application of the mechanical tensioning method to butt weld of thin plates to reduce the transverse and longitudinal deformation. in order to investigate the quantitative effect of tensioning method upon the reduction of angular deformation and shrinkage in longitudinal and transverse direction of weld line, butt welding test have been carried out for several thin plate specimens with varying plate thickness and magnitude of tensile load. Numerical simulation has been also carried out to compare the weld-induced deformation and residual stress. From the present study, it has been found that the tensioning method is very effective on reduction of weld-induced residual stress as well as weld-induced deformation.

장력법을 적용한 선체 박판블록의 변형감소 방안에 관한 실험연구 (On the Deformation Control of Ship's Thin Plate Block by Applying the Tensioning Method)

  • 이주성;김철호
    • 한국해양공학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.103-108
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    • 2006
  • It has been well appreciated that reducing weld-induced deformation as law as possible is important during fabrication for a more efficient production of blocks. The weld-induced deformation is more serious in thin plates than in thick plates because heat affect zone of thin plates is wider than that of thick plates and in addition internal and external constraints much more influence upon weld-induced deformation of thin plates. This paper deals with the application of the mechanical tensioning method to butt weld of thin plates to reduce the weld-induced deformation. In order to investigate the quantitative effect of tensioning method upon the reduction of angular deformation and shrinkage in longitudinal and transverse direction of weld line, butt welding test have been carried out for several thin plate specimens with varying plate thickness and magnitude of tensile load. From the present experimental study, it has been found that the tensioning method is very effective on reduction of weld-induced residual stress as well as weld-induced deformation.

해양구조물 작업대 승하강 조절용 핀지그의 경량화를 위한 최적설계 (Optimum Design of Pin Jig to Control Ascent and Descent Offshore Structure Work Table for Weight Reduction)

  • 홍도관;우병철;최석창;박일수;안찬우;한근조;강헌찬
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.1051-1054
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    • 2005
  • On this study, we optimized minimizing the characteristic function for mixed result of the structural contact analysis and the buckling analysis according to the pin jig initial model's level change using mixed the table of orthogonal away and ANOM, Pin jig's weight is reduced up to 20 percent considering constraint conditions. Also we optimized reducing 20 percent weight of pin jig model using topology optimization.

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Calculation of Turbulent Flows around a Submarine for the Prediction of Hydrodynamic Performance

  • Kim, Jin;Park, Il-Ryong;Van, Suak-Ho;Kim, Wu-Joan
    • Journal of Ship and Ocean Technology
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    • 제7권4호
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    • pp.16-31
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    • 2003
  • The finite volume based multi-block RANS code, WAVIS developed at KRISO, is used to simulate the turbulent flows around a submarine with the realizable $\textsc{k}-\varepsilon$ turbulence model. RANS methods are verified and validated at the level of validation uncertainty 1.54% of the stagnation pressure coefficient for the solution of the turbulent flows around SUBOFF submarine model without appendages. Another SUBOFF configuration, axisymmetric body with four identical stem appendages, is also computed and validated with the experimental data of the nominal wake and hydrodynamic coefficients. The hydrodynamic forces and moments for SUBOFF model and a practical submarine are predicted at several drift and pitch angles. The computed results are in extremely good agreement with experimental data. Furthermore, it is noteworthy that all the computations at the present study were carried out in a PC and the CPU time required for 2.8 million grids was about 20 hours to get fully converged solution. The current study shows that CFD can be a very useful and cost effective tool for the prediction of the hydrodynamic performance of a submarine in the basic design stage.

PCTC 박판 블록 용접 변형에 관한 연구 (A Study on Welding Deformation of thin plate block in PCTC)

  • 강성구;양종수;김호경
    • 대한용접접합학회:학술대회논문집
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    • 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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    • pp.97-97
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    • 2009
  • The use of thin plate increases due to the need for light weight in large ship. Thin plate is easily distorted and has residual stress by welding heat. Therefore, the thin plate should be carefully joined to minimize the welding deformation which costs time and money for repair. For one effort to reduce welding deformation, it is very useful to predict welding deformation before welding execution. There are two methods to analyze welding deformation. One is simple linear analysis. The other is nonlinear analysis. The simple linear analysis is elastic analysis using the equivalent load method or inherent strain method from welding experiments. The nonlinear analysis is thermo-elastic analysis which gives consideration to the nonlinearity of material dependent on temperature and time, welding current, voltage, speed, sequence and constraint. In this study, the welding deformation is analyzed by using thermo-elastic method for PCTC(Pure Car and Truck Carrier) which carries cars and trucks. PCTC uses thin plates of 6mm thickness which is susceptible to welding heat. The analysis dimension is 19,200mm(length) * 13,825mm(width) * 376mm(height). MARC and MENTAT are used as pre and post processor and solver. The boundary conditions are based on the real situation in shipyard. The simulations contain convection and gravity. The material of the thin block is mild steel with $235N/mm^2$ yield strength. Its nonlinearity of conductivity, specific heat, Young's modulus and yield strength is applied in simulations. Welding is done in two pass. First pass lasts 2,100 second, then it rests for 900 second, then second pass lasts 2,100 second and then it rests for 20,000 second. The displacement at 0 sec is caused by its own weight. It is maximum 19mm at the free side. The welding line expands, shrinks during welding and finally experiences shrinkage. It results in angular distortion of thin block. Final maximum displacement, 17mm occurs around welding line. The maximum residual stress happens at the welding line, where the stress is above the yield strength. Also, the maximum equivalent plastic strain occurs at the welding line. The plastic strain of first pass is more than that of second pass. The flatness of plate in longitudinal direction is calculated in parallel with the direction of girder and compared with deformation standard of ${\pm}15mm$. Calculated value is within the standard range. The flatness of plate in transverse direction is calculated in perpendicular to the direction of girder and compared with deformation standard of ${\pm}6mm$. It satisfies the standard. Buckle of plate is calculated between each longitudinal and compared with the deformation standard. All buckle value is within the standard range of ${\pm}6mm$.

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자원제약을 고려한 조선 대조립 공정의 통합 프로세스 기반 모델 설계 (Design of Integrated Process-Based Model for Large Assembly Blocks Considering Resource Constraints in Shipbuilding)

  • 정은선;정동수;서윤호
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제28권2호
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    • pp.107-117
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    • 2019
  • 조선업은 한정된 자원을 사용하는 single-product production방식이며, 리소스를 효율적으로 관리하여 선박 공정의 생산성을 극대화 시킬 수 있는 생산관리기술이 중요하다. 때문에 많은 조선사에서는 모델링 및 시뮬레이션을 적용함으로써 현장 내 다양한 제약 조건이 고려된 선박 생산계획 및 공정에 대한 연구를 수행하고 있다. 하지만 기존 연구들은 갑작스런 일정 및 공정변경 시 정확한 생산계획을 제공하기 어려우며, 블록을 생산하는 각 공정 간의 상호연관성 파악이 어렵다. 뿐만 아니라, 블록의 세부 공정 및 일량을 고려하지 못하였기 때문에 생산계획과 현장계획에 많은 차이가 발생한다. 본 연구에서는 조선 내업공정 내 스케줄 된 전체 블록의 공정작업 순서 및 설계정보, 그리고 자원 제약을 고려하는 모델링 방법인 통합 프로세스 기반 모델 설계 방법을 제시한다. 통합 프로세스 기반 모델을 통해 사용자는 내업공정 내 블록 간의 조립관계, 정반정보 및 조립공정의 선후관계 파악이 용이하다. 또한 조선 내업공정에서 공유하는 리소스의 일량을 고려하여 부하 평준화를 진행하기 때문에 별도의 시뮬레이션 및 리소스의 모델링 절차 없이 리소스 효율을 최대화 할 수 있는 전체 생산계획을 얻을 수 있다.

한.중간 열차페리운행에 관한 연구 - 수도권항만을 중심으로 - (A Feasibility Study on Rail-Ferry Systems: Focused on Sino-Korea Transport Routes)

  • 박창호;안승범;김형일
    • 한국항만경제학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.87-107
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    • 2007
  • 동북아의 물류 체계는 다양한 수단의 수송체계가 연계되는 일괄운송체계로 급진전되고 있으며 수송시스템도 대형항만에서 지역항만을 연결하는 피더서비스가 활성화될 것이며 특히 한국과 중국은 교역이 활발하게 진전되면서 세계 중심항만으로 도약하기 위해 경쟁과 동시에 공동 발전을 전략적 제휴를 하려하고 있으며 그 일환으로 한국과 중국간에 열차페리로 연결시켜 TCR과 연결 유럽까지 일관 운송하려는 계획을 추진하고 있다. 이 연구에서는 한 중간 화물의 흐름에서 해상은 철도운송에 있어서 노선의 단절이 아닌 노선의 한 부분으로 다시 말해 "port to port" 가 아닌 "Station to Station"으로서 열차페리를 우리나라에서 유럽까지를 연결하는 불록트레인의 개념으로 하여 연구하였다. 기존의 문헌 조사를 통하여 한 중간 해상노선에 있어서 TKR, 카페리, 컨테이너선과 열차페리에 대하여 비교 분석하였고 수도권항만을 대상으로 한 설문분석을 통하여 수도권항만과 중국 항만중 열차페리시스템이 적용될 수 있는 가장 적합한 우선경로에 대하여 AHP 기법을 통한 중요도 조사를 하였으며 열차페리사업의 활성화 요인에 대하여 우선순위를 7점 척도로 중요도 조사를 실시하였다. 그 결과 열차페리는 카페리(컨테이너선)에 비하여 화차를 적재에 따른 약간의 고비용 구조일 수가 있으나 통관시간을 줄일 수 있고 중국의 대륙철도를 경유 중앙아시아의 CIS 국가 또는 TSR을 경유하여 유럽 국가까지 블록트레인(Block Train) 운송할 경우에는 열차페리의 비용이 월등히 저렴하고 연계과정의 절차도 줄일 수 있어 카페리(컨테이너선) 운송에만 전적으로 의존하기보다는 열차페리 시스템도 함께 고려할 필요가 있다고 생각된다. 설문결과 열차페리 사업도입을 위해서는 내륙지역까지의 운송망 보유가 가장 우선이며 이를 위해서는 항만의 철도인입선확보와 중국과의 긴밀한 협조가 필요한 것으로 분석되었고 그에 따른 화물수요예측과 TSR을 이용한 유럽까지의 블록트레인을 위한 물동량확보가 높게 나타났으므로 향후 이러한 문제에 대한 대책과 연구가 진행되어야 할 것이다.

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블록 구조물 적치용 지지대의 빔 이론 기반 구조 안전성 평가법 (Simplistic Beam Theory-based Structural Safety Evaluation Method for Block Structure on the A-Carrier)

  • 이명수;박주신
    • 해양환경안전학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.358-364
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    • 2024
  • 선박 건조 과정에서 블록이나 장비를 지지하는 A형 캐리어 구조는 하중 변경과 시간이 지남에 따라 점차 변형이 증가하며, 이에 따라 블록과 접촉하는 면적이 감소하고 분산된 하중에서 집중된 하중으로 패턴이 변화한다. 이러한 현상은 실제 사용 하중을 오판할 가능성이 있다. 특히 A형 캐리어는 영세한 제조 업체에서 자주 사용하고 있으며, 별도의 엔지니어링 기능이 없는 상황이 대부분이라서 손쉽게 캐리어의 안전사용하중을 계산하는 방법의 개발이 필요하다. 본 연구는 A형 캐리어가 장기적으로 안전하게 사용할 수 있는 하중을 신속하게 평가하는 방법을 제안함으로써, 하중 분포의 변화에 따른 소성 변형과 그로 인한 안전 문제를 예측하고 대응할 수 있다. 제안된 방법은 캐리어의 중앙 집중하중과 전체 분포하중 조건에 대해서 유한요소해석(빔, 쉘 모델링)을 통한 결과를 기반으로 빔-이론을 수정하여 제안되었다. 빔 모델링에서 집중하중 조건은 보정계수 0.73, 분포하중에서는 0.69를 이론값에 곱해서 안전사용하중이 가능하다. 쉘 모델링의 경우, 집중하중은 0.75와 분포하중은 0.69를 사용할 수 있다. 본 연구는 선박 건조 작업 현장의 안전을 개선하고, 실제 작업 환경에서의 안전 사용 하중 판단에 신속하고 효과적인 결정을 내릴 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있다.