능동 히브 보상

Tord Martinsen, CEO 작성 · 2025년 10월

능동 히브 보상(AHC)은 해양 작업 중 크레인이나 윈치에 매달린 화물의 수직 운동을 줄이는 방법입니다. 기계식 스프링-댐퍼 시스템에 의존하는 수동 히브 보상과 달리, 능동 히브 보상은 센서와 알고리즘으로 제어되는 유압 또는 전기 액추에이터를 사용하여 파도로 인한 운동을 능동적으로 상쇄합니다.

AHC 시스템은 해저 건설, 파이프 부설, ROV 배치, 심해 시추 및 혹독한 해상 조건에서의 중량물 인양 작업에 일반적으로 사용됩니다.

능동 히브 보상은 어떻게 작동합니까?

능동 히브 보상기는 최소한 다음으로 구성됩니다:

  1. 위치 측정이 가능한 선형(예: 실린더) 또는 회전(예: 윈치) 액추에이터.
  2. 인라인 AHC의 경우 AHC에, 통합 AHC의 경우 선박에 배치할 수 있는 운동 기준 장치(MRU).
  3. 선박 운동을 따라갈 수 있을 만큼 충분히 빠른 액추에이터 위치 조작 수단(예: 유압 모터).

능동 히브 보상 모드가 켜지면 제어 시스템은 액추에이터를 사용하여 파도 운동을 능동적으로 상쇄함으로써 정지 기준 좌표계에서 볼 때 화물을 정지 상태로 유지합니다.

능동 히브 보상은 90% 이상의 효율에 도달할 수 있습니다. 능동 히브 보상기는 일반적으로 긴 파주기에서 가장 잘 작동합니다.

AHC의 주요 유형

능동 히브 보상기에는 여러 유형이 있으며, 주요 유형은 다음과 같습니다:

  1. 전동 회전식 AHC, 일반적으로 가벼운 하중에 가장 적합합니다.
  2. 유압 회전식 AHC, 무거운 하중용.
  3. 데크 기반 시브 AHC, 개조용.
  4. 탑사이드 인라인 AHC, 기본적인 탑사이드 AHC 작업용.
  5. 해저 인라인 AHC, AHC와 적응형 PHC의 많은 특성을 결합합니다.
Norwegian Dynamics는 이러한 모든 유형을 공급할 수 있지만, 비용 관점에서 인라인 AHC를 선택할 것을 권장합니다. 해저 버전의 인라인 AHC는 현재 시장에서 가장 다용도적인 인양 도구입니다.

능동 vs 수동 히브 보상

특성능동 (AHC)수동 (PHC)
에너지원외부 전력 필요 (HPU)자체 완결형 (가스 스프링)
정확도매우 높음 (>95%)양호 (70-90%)
복잡성높음낮음
비용높음낮음
적합 용도정밀 위치 결정, 파이프 부설스플래시 구간, 해저 착지

많은 해양 인양 작업에서 수동 히브 보상은 더 낮은 비용과 복잡성으로 충분한 성능을 제공합니다. Norwegian Dynamics는 AHC 시스템에 근접한 성능 수준을 달성하는 고급 수동 히브 보상기를 전문으로 합니다.

얼마나 많은 에너지가 소비됩니까?

간단한 예로, 진폭 1 m, 주기 10 s의 정현파 운동에 대해 100t을 공기 중에서 보상합니다. AHC가 다음 특성을 가진 인라인 AHC라고 가정합니다:

  1. 10:1 가스 대 오일 비율 및 4 m 스트로크.
  2. AHC 구성요소 효율 90%.
  3. 50% 에너지 재생.
10시간 작동 동안 얼마나 많은 에너지가 소비됩니까?

인라인 AHC의 경우 화물은 수동 가스 압력에 의해 중간 위치에 유지됩니다. 유압 모터에 의해 중간 위치에서 이동됩니다. 따라서 에너지 소비는 다음과 같습니다:
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} F \, \dot{S} \, dt
 
AHC는 사이클의 절반 동안 에너지를 추가해야 하고 나머지 절반 동안 에너지가 재생된다는 것을 알고 있으며, 다음과 같이 됩니다:
Energy plot for active heave compensation

첫 번째 빨간 영역에서는 실린더를 연장하기 위해 에너지를 추가해야 하고, 그런 다음 실린더를 수축시키면서 중간 스트로크에 도달할 때까지 에너지를 재생합니다. 중간 스트로크에서 더 수축하기 위해 에너지를 추가해야 하며, 마지막으로 실린더를 중간 위치까지 연장하면서 에너지를 재생합니다. AHC 시스템이 제공해야 하는 힘은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다:

F = m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – S} \right)^{\gamma} – 1 \right]

S 가 정현파 운동을 따르므로 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다:

F = m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{\omega t}} \right)^{\gamma} – 1 \right]

적분은 다음과 같이 쓸 수 있습니다:

W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)}{S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{\omega t}} \right)^{\gamma} – 1 \right] \, \zeta \omega \sin{\omega t} \, dt
 

대칭성으로 인해 다음과 같이 적분할 수 있습니다:
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} \left| m g \left[ \left( \frac{S_\mathrm{max}(R – 0.5)} {S_\mathrm{max}(R – 0.5) – \zeta\cos{(\omega t)}} \right)^{\gamma} – 1 \right] \, \zeta \omega \sin{(\omega t)} \right| \, dt

마지막으로 효율을 조정하면 다음을 얻습니다:
W = \int_{0}^{10\,\mathrm{h}} \left| m g \left[ \left( \frac{S_{\mathrm{max}}(R – 0.5)} {S_{\mathrm{max}}(R – 0.5) – \zeta \cos(\omega t)} \right)^{\gamma} – 1 \right] \, \zeta \omega \sin(\omega t) \right| \, dt \cdot \frac{(1-\eta_{\mathrm{regen}})}{\eta_{\mathrm{AHC}}} \

수치 적분으로 이것이 207 MJ 또는 57 kWh임을 알 수 있습니다.

따라서 보시다시피, 상당한 시간 동안 보상되는 무거운 화물의 경우에도 필요한 배터리 용량은 그리 크지 않으며, 전기차 배터리와 비슷합니다.

마찰, 유압 손실, 펌프/모터/배터리에 대한 더 정확한 효율 모델, 정확한 상태 방정식 등을 포함하는 더 정확한 계산에 대해서는 Norwegian Dynamics에 문의하십시오.

AHC vs PHC 선택 시기

능동 히브 보상을 선택하는 경우:

  • 매우 높은 보상 정확도가 요구될 때 (>95%)
  • 작업이 정밀한 해저 위치 결정을 포함할 때
  • 장기간 연속 보상이 필요할 때
  • 선박에 이미 HPU가 사용 가능할 때

수동 히브 보상을 선택하는 경우:

  • 주요 관심사가 스플래시 구간 통과일 때
  • 비용과 단순성이 우선일 때
  • 보상기가 자체 완결형이어야 할 때
  • 충격 흡수가 주요 요구사항일 때

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