선박 동작

부유 선박은 자유도(DOF)로 알려진 6가지 독립적인 방식으로 움직일 수 있습니다:

• Surge — 선체 중심축 방향 병진운동
• Sway — 옆 방향 병진운동
• Heave — 수직 병진운동(상하)
• Roll — 종축 주위 회전
• Pitch — 횡축 주위 회전
• Yaw — 수직축 주위 회전

리프팅 작업의 경우, heave는 가장 중요한 DOF입니다 왜냐하면 크레인 팁에서 직접 수직 운동을 야기하기 때문입니다. 그러나 roll과 pitch도 크레인 팁 heave에 기여합니다 — 특히 크레인이 선박의 부력 중심에서 멀리 떨어져 있을 때입니다. 이 결합은 크레인 팁의 유효 heave가 선박의 순수 heave 운동보다 훨씬 클 수 있음을 의미합니다.

파 여기와 선박 응답 사이의 관계는 응답 진폭 연산자(RAO)로 설명됩니다. RAO는 파 진폭 단위당 선박의 운동 진폭을 파 주파수 및 방향의 함수로 제공하는 전달 함수입니다.

RAO는 선박의 선체 형태, 배수량, 적재 상태 및 속도에 따라 달라집니다. 이들은 일반적으로 수동력학 분석 또는 모형 시험을 통해 결정되며 각 선박에 고유합니다. 해양 건축가는 선박의 운동 특성의 일부로 RAO 데이터를 제공합니다.

주어진 해상 상태에서 크레인 팁 운동을 예측하기 위해 엔지니어는 선박 RAO를 파 스펙트럼과 결합합니다. 결과 운동 스펙트럼은 크레인 팁 heave의 통계적 분포를 제공합니다 — 이는 heave 보상기 설계의 입력입니다.

선박 유형마다 운동 특성이 매우 다릅니다:

• 반잠수식 선박 — 작은 수선면적으로 인한 뛰어난 운동 특성. 낮은 heave RAO. 대형 리프트 및 요구 사항이 높은 작업에 선호됨.
• 모노헐 건설선 — 중간 수준의 운동 특성. Heave, roll 및 pitch가 중요할 수 있음. 해저 설치 작업에 가장 일반적인 선박 유형.
• 잭업 바지선 — 들어올려질 때 zero heave이지만 운항 및 위치 설정 중 상당한 운동. 얕은 물로 제한됨.
• 바지선 — 높은 운동 진폭, 특히 roll에서. 종종 대형 리프팅 크레인과 함께 사용되지만 잔잔한 날씨가 필요함.

선박의 운동 특성은 필요한 보상기 사양을 직접 결정합니다 — 스트로크, 용량 및 응답 속도.

크레인 팁 heave 진폭과 주기는 heave 보상기의 핵심 설계 매개변수를 결정합니다:

• 스트로크 — 안전 마진이 있는 크레인 팁의 최대 예상 heave 진폭(피크 투 피크)을 초과해야 합니다.
• 속도 — 보상기는 heave 운동을 추종할 수 있을 정도로 충분히 빠르게 반응해야 합니다. 최대 피스톤 속도는 heave 진폭과 파 주기에 의해 결정됩니다.
• 자연 주기 — 보상기의 자연 주기는 공명을 피하도록 지배적인 파 주기로 조정되어야 합니다.

선박 운동이 크거나 예측 불가능한 작업의 경우, Norwegian Dynamics ANTARES와 같은 적응형 수동 시스템은 다양한 조건에서 성능을 유지할 수 있는 유연성을 제공합니다. 가장 까다로운 경우를 위해 Norwegian Dynamics 능동형 heave 보상기는 선박 운동 특성에 관계없이 최대 보상 효율을 제공합니다.