Seung-Ho Ham

A method for intermediate flooding and sinking simulation of a damaged floater in time domain

Abstract When a floater such as a ship or an offshore structure is damaged in the sea, it is necessary to determine whether the floater will sink in water or not. If the floater will sink, the time to sink should be estimated to make an emergency plan. In addition, causes of the flooding should be investigated carefully. For this purpose, a method for performing intermediate flooding and sinking simulation of the damaged floater in time domain is proposed in this study. Overall process of the proposed method consists of several steps. In the first step, data of the damaged floater such as hull form and compartments are prepared. In the second step, physical characteristics of the floater such as the increased weight considering incoming water, the center of gravity, the changed buoyancy, and the center of buoyancy are calculated at every time step. In the third step, the quasi-static equilibrium position of the floater is calculated. The second and third steps are repeated until the floater reaches to sink or to be in equilibrium. As a result, the final condition of the floater can be determined. To check the feasibility of the proposed method, it is applied to a simple box problem. Finally, it is applied to intermediate flooding simulation of a barge-type damaged floater. Two cases having damaged holes of different locations are selected. As a result, it was confirmed that the floater can be in equilibrium or sink according to the damaged position. The time to be in equilibrium or the time to sink was estimated.

Development and validation of a simulation-based safety evaluation program for a mega floating crane

Abstract The motions of the mega floating crane and the lifted module must be evaluated in advance, to determine whether they satisfy the safety criteria or not. Due to the limitations of the existing dynamic analysis programs, we develop a differentiated program that is dedicated to the mega floating crane. This program is focused on reducing modeling time, while increasing modeling accuracy. Furthermore, it can model the block loader that distributes the tension in wire ropes between the lifted module and the block loader equally, and link beams that are used to connect hooks by hinge joints. The equations of motion based on multibody system dynamics are derived. Wave, wind, and current are included as external environmental loads. A direct volume calculation method below the water plane is adopted to find the buoyant force and center of buoyancy. External loads are verified by commercial program. Finally, the simulation results of the module erection are validated by comparison with the measurement of real operation.

Integrated method of analysis, visualization, and hardware for ship motion simulation

Abstract Traditionally, graphs were the only way to show the results of ship motion analyses. They did not usually impose any feeling about how fast the ship could move or how large the positions of the ship changed. Currently, integrated simulations combining physics-based analyses with IT technologies, such as virtual reality (VR), motion platforms, or other hardware, can offer a potential solution. In ship motion analyses, the dynamic ship response can be obtained by considering the environmental loads, such as ocean waves, and VR technology can be used to visualize the analysis results in the virtual world. We can see the ship motion relative to textures of real objects, including the water and sky, as if in the real world. The results calculated from the ship motion analysis can also be transferred to the motion platform to generate realistic movements. However, it is not easy to integrate three different technologies in one system because they have different purposes and have been developed individually. To solve this problem, an integrated simulation framework based on three different technologies is proposed. The proposed framework can be used to synchronize the simulation time and exchange the data through the middleware using a standardized data structure. Furthermore, we can easily add new components or remove the existing components in the simulation. To verify the efficiency and applicability of the proposed framework, the motion simulation of a drillship is applied.

Lifting simulation of an offshore supply vessel considering various operating conditions

Recently, an offshore support vessel is being widely used to install an offshore structure such as a subsea equipment which is laid on its deck. The lifting operation which is one of the installation operations includes lifting off, lifting in the air, splash zone crossing, deep submerging, and finally landing of the structure with an offshore support vessel crane. There are some major considerations during this operation. Especially, when lifting off the structure, if operating conditions such as ocean environmental loads and hoisting (or lowering) speed are bad, the excess of tension of wire ropes of the crane and the collision between the offshore support vessel and the structure can be occurred due to the relative motion between them. To solve this problem, this study performs the lifting simulation while the offshore support vessel installs the structure. The simulation includes the calculation of dynamic responses of the offshore support vessel and the equipment, including the wire tension and the collision detection. To check the applicability of the simulation, it is applied to some lifting steps by varying operating conditions. As a result, it is confirmed that the conditions affect the operability of those steps.

Physics-based Salvage Simulation for Wrecked Ship Considering Environmental Loads

선박이 침몰한 이후 선 내 남아있는 원유에 의한 오염을 방지 하여 환경적인 피해를 막고, 사고의 원인을 파악하여 추가적인 사고를 예방하기 위해 침몰 선박의 인양이 필요하다. 선박의 인 양을 위해서는 여러 가지 사항이 고려되어야 한다. 우선 선박 내 부로 해수가 유입되기 때문에 부력이 거의 상실된 상태에서 침몰 선박의 중량과 내부에 있던 화물의 이동에 따른 무게 중심의 위 치를 파악해야 한다. 그리고 안전을 고려한 다양한 인양 방법이 검토되어야 한다. 인양 방법이라 함은 인양을 위해 이용할 해상 크레인과 같은 장비를 선정하고, 인양 시 침몰 선박과 장비의 연 결 방법을 선택하는 것이다. 장비 연결 시 대부분 체인 또는 와 이어 로프가 사용되며, 이때 작용하는 하중을 정확히 계산할 필 요가 있다. 그렇지 않을 경우 인양 중 체인 또는 와이어 로프가 끊어진 사고가 발생할 수 있다. 인양 방법에 대한 여러 가지 대안이 선정되면 각 대안이 실제 로 적용 가능한지에 대한 인양 시뮬레이션이 필요하다. 인양 시 뮬레이션의 범위는 해저면에서부터 침몰 선박을 이탈시킨 뒤 해 수면까지 들어올리는 전체 과정을 의미한다. 예를 들어 해상 크 레인을 이용하여 인양을 한다고 가정하였을 때, 해상 크레인의 각 와이어 로프에 작용하는 하중에 따라 인양 가능 여부의 판단 및 안전 계수 등의 계산을 시뮬레이션을 통해 수행할 수 있다. 인양 시뮬레이션에서 가장 중요한 것은 바로 인양력(lifting pISSN:1225-1143, Vol. 52, No. 5, pp. 387-394, October 2015

A Study on the Methods for Finding Initial Equilibrium Position of a Lifting Block for the Safe Erection

1. 서 론 선박 및 해양구조물은 여러 개의 작은 단위의 블록으로 나뉜 뒤 이를 하나씩 탑재하는 방식으로 건조된다. 블록의 탑재는 주 로 크레인을 이용하여 이루어지는데, 이 과정에서 블록의 yaw 운동 (z축 회전)이 발생하면, 블록 간 간섭이 일어날 수 있다. 따 라서 사전에 리프팅 블록의 yaw 운동 발생 여부를 파악하는 것 이 중요하다. 하지만 기존의 정적인 방법에서는 주로 힘의 평형 만을 고려하였기 때문에 yaw 운동의 발생 여부를 확인하는 데에 는 한계가 있었으며, 어느 정도의 yaw 운동이 발생하는지도 확 인이 불가능했다. 한편, 동역학 시뮬레이션을 수행하는데 있어서도 블록의 초기 평형 자세 (블록의 움직임이 없으며, 회전 각도가 모두 0인 상태) 를 잡는 것은 매우 중요하다. 만약 블록의 초기 평형 자세를 맞 추지 못한 상태에서 시뮬레이션을 수행하면, 그 영향이 이후 시 뮬레이션 중 블록의 운동이나 장력의 변화에 영향을 미치게 된 다. 기존에는 초기 평형 자세를 잡기 위해 긴 시간 동안 큰 감쇄 (damping)를 적용하였으나, 시뮬레이션 시간이 오래 걸리고, 블 록의 움직임은 줄일 수 있지만 수평 자세를 맞추지는 못하였다. 또한, 블록의 자세 탐색 시 이퀄라이저(equalizer, 와이어 로프에 작용하는 장력을 동일하게 분산시켜주는 특수 장치)를 고려해야 하는 어려움이 있다. pISSN:1225-1143, Vol. 55, No. 4, pp. 297-305, August 2018

A Preliminary Study on a Method for the Weight Estimation and Calculation of Offshore EPC Projects

구체적인 설계가 확정되지 않은 상태에서 사업 비용을 조달 하고 시공 계약을 미리 체결하는 해양플랜트 공사에서 중량을 추정 또는 추산하는 일은 참여자에게 사업의 성패를 결정하는 중요한 첫걸음이 된다. 해외의 경우, 해양플랜트 중량 추정 방 법에 대한 연구는 석유 회사 및 전문 설계 회사에 의해 다루어 져 왔다. 작업수심의 증가, 플랜트 규모의 대형화, 수행 기능의 다양화가 본격적으로 시작된 1990년대 후반부터 중량 추산의 중요성은 더욱 중요해질 수밖에 없었으며, 전산화의 도움을 받 아 다양한 추산 방법들이 제시되었다. 국내의 경우, 주로 상선의 중량 추정 연구에서 시작되어 FPSO 상부 구조물 (topside)의 중량 추정 연구로 발전하는 추 세에 있다. 해외의 경우, Bolding (2001)이 제시한 벌크 팩터 (bulk factor; 단위 부피당 질량을 나타내는 밀도에 해당)를 이 용한 중량 추정 방법 연구 등 다수의 사례가 있다. 하지만 이들 은 pre-FEED 단계에서 실행 예산의 범위를 미리 알기 위한 목 적으로 중량 추정을 시행하고 있기에, 주문자 (owner 또는 client)의 입장을 우선적으로 반영하고 있을 가능성이 크다. 즉, 국내 대형 조선소들과 같은 EPC 계약자 (contractor, 보통 조선 소)의 입장에는 상대적으로 소홀히 했을 가능성이 크다. 국내의 경우에는 2010년 이후부터 Seo et al. (2013, 2014), Um et al. (2014, 2015) 등 연구가 시도되었지만 상선의 중량 추정의 pISSN:1225-1143, Vol. 53, No. 2, pp. 154-161, April 2016

A Study on Weight Estimation and Calculation of the Pipe Rack Structures for FPSO EPC Projects

FPSO(Floating, Production, Storage, and Offloading unit)는 해양원유 개발을 위한 부유식 원유 생산, 저장, 하역 설비로서, 해상의 일정 지역에 머물면서 해저의 원유를 뽑아내고 이를 1차적인 처리와 함께 생산된 원유를 원유운반선(oil tanker)으로 이송시키는 설비이다. FPSO는 크게 선체(hull)와 상부 구조물 (topsides)로 나뉘며, 상부 구조물은 기능 혹은 특정 위치에 따라 모듈(module)로 구분된다. Fig. 1은 FPSO의 전체적인 모습과 상 부 구조물의 모듈 구성을 보여준다. FPSO는 상부의 제한 된 공간에 원유의 생산, 처리, 저장 그리 FPSO Topsides Pipe Rack 견적 중량 추산 방법 연구 이수호 .안현식1 .김한성1 .허윤1 .배재류1 .김기수2 .함승호2 .이성민2 .노명일3,† 대우조선해양 기술전략부 서울대학교 조선해양공학과 서울대학교 조선해양공학과 및 해양시스템공학연구소