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해양 플로터 상부모듈 지지구조의 설계에 관한 연구
A Study of the Design for the Topside Module Support Structure of an Offshore Floater 원문보기

韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, v.24 no.4 = no.95, 2010년, pp.53 - 58  

송명근 (삼성중공업(주) 거제조선소 구조설계팀) ,  장범선 (삼성중공업(주) 해양기본설계팀 서울해양설계) ,  고대은 (동의대학교 조선해양공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Offshore floater such as FPSO, drillship is composed of topside and hull side, and the interface structure is called topside module support. In this study, practical considerations were investigated for the design of topside module supports, from the concept design stage to the final stage of struct...

주제어

#부유식 해양구조물   #상부모듈 지지구조   #용접 설계   #용접 상세   #심 용입 용접   #완전 침투 용접  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Offshore floater의 Interface 구조인 TMS (Topside module support)에 대하여 설계 및 건조 생산성 향상을 위해 고려해야 할 사항들을 구조형식이 결정되기까지의 주요 단계별로 검토하였으며, TMS deck 연결부의 용접형상에 따른 생산성 효과를 비교 분석하였다. 또한, 용접 상세의 적용범위 결정 방법에 대한 현재의 문제점 파악 및 합리적인 결정방법을 제시하였으며 이로부터 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • TMS의 기본적인 구조형식은 Floater에 따라 다를수 있으나 FPSO의 경우 수십 개에 이르고 Drillship의 경우에는 백 수십 개에 달하는 경우도 많기 때문에 어떤 설계를 하느냐에 따라 투입물량과 생산성에 막대한 차이를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 구조 및 용접설계 시에 고려해야 할 TMS의 특징들을 살펴보고 Deck 연결부의 용접형상에 따른 생산성 효과를 분석하였으며 Full penetration welding의 적용범위 결정 방법에 대하여 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
TMS의 기본 형상 Type 결정 방안은? TMS의 기본 형상 Type 결정에 대하여는 우선 가능한 한 Hullside의 Longitudinal bulkhead와 Transverse bulkhead의 교차위치 또는 Longitudinal bulkhead와 Transverse web의 교차위치에 Cross-type으로 설치하는 것이 유리하다. Fig.
Cross-type의 TMS의 장점은? Fig. 2에 보인 바와 같이 Cross-type의 TMS는 기존의 Hull 구조를 이용하므로 추가 보강 구조가 필요 없고 TMS 하부의 Scantling만을 조절하면 되므로 구조가 단순해지고 보강을 최소화 할 수 있다는 것이 큰 장점이 된다. 단, Cross-type의 TMS는 구조가 단순한 대신 Shear area의 설계 범위가 제한적이고 Bending moment에 취약하므로 일반적으로 Topside 하중이 작은 경우에만 적용 가능하다.
검증 수단으로써 2장에서 언급한 바와 같이 구조강도해석 및 피로해석이 수행된다. 내재된 한계는 무엇인가? TMS 설계의 목표는 주어진 최대하중에 견딜 수 있는 구조강도와 이를 설계수명 동안 유지할 수 있는 피로강도를 확보하면서 생산성을 최대화하도록 하는 것이고, 검증 수단으로써 2장에서 언급한 바와 같이 구조강도해석 및 피로해석이 수행된다. 문제는 많은 설계자원을 투입하여 수행하는 구조강도해석 및 피로해석이 부재간의 연결이 완벽하다는 가정 하에 Shell 요소를 이용한 것이기 때문에 용접각목 및 Deep, Full penetration welding의 적용 등 용접 상세에 대한 명료한 판단 근거를 줄 수 없다는 데 있다. 물론 국부적으로는 Solid 요소를 이용하여 보다 정밀한 해석이 가능은 하겠으나 설계에 적용하기는 현실적으로 어렵다.
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참고문헌 (11)

  1. 방한서, 김성주, 김종명, 장웅선, 권영섭 (1999). “극후판 Box Column의 Corner Joint 용접시 발생하는 Lamella Tearing에 관한 연구”, 대한조선학회논문집, 제36권, 제4호, pp 95-104. 

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  2. 방희선, 방한서, 이윤기, 김현수, 이광진 (2010). “극후판 다층 FCAW 맞대기 용접부의 잔류응력 특성에 관한 연구”, 한국해양공학회지, 제24권, 제2호, pp 62-69. 

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  3. 심우승, 문중수, 신현수 (2004). “건조일정 단축을 위한 FPSO의 피로 설계 최적화”, 대한조선학회 추계학술대회논문집, pp 902-907. 

  4. 이정훈, 장영식, 오민한 (2004). “피로강도를 고려한 FPSO 상갑판 부착구조의 배치에 관한 연구”, 대한조선학회 춘계학술대회논문집, pp 326-331. 

  5. 장태원, 남성길, 안규백 (2006). “대입열 용접에 의한 HAZ연화 부를 갖는 극후판 용접이음부의 인장강도 평가”, 대한용접, 접합학회학술대회논문집, 대한용접접합학회 2006년도 춘계학술대회 개요집, pp 92-93. 

  6. 하태민, 김성수, 송명근 (2005). “FPSO 선의 PAU SEAT 강도 해석”, 대한조선학회 특별논문집, 2005년 6월, pp 90-96. 

  7. ABS (2001). Rules for Building and Classing Mobile Offshore Drilling Units, PART 3, Hull Construction and Equipment. 

  8. ABS (2006). Floating Offshore Installations, Guidance Notes for Structural Analysis of Hull Interface Structure, July. 

  9. DNV (2000). Offshore Standard DNV-OS-C101, Design of Offshore Steel Structures, General (LRFD Method), Oct. 

  10. LR (1999). Rules for Regulations for the Classification of a Floating Offshore Installation at a Fixed Location, May. 

  11. Weaver, M.A. (1999). “Determination of Weld Loads and Throat Requirements Using Finite Element Analysis with Shell Element Models - A Comparison with Classical Analysis”, Welding Journal, Welding Research Supplement, April1999, pp 1s-11s. 

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