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문제 정의
- 3절에서 소개한 FPSO의 제원을 바탕으로 부유체의 오프셋이 계류 라인의 피로 손상에 미치는 영향을 알아보기 위한 사례 해석을 수행하였다. 이를 위해 유의파고 0.
- 본 논문에서는 연성된 부유체-계류라인의 시간 영역 피로 해석 효율화를 위해 대표 평균위치를 적용하여 계류라인의 피로 해석에 미치는 영향을 알아보았다. 오프셋에 기반을 둔 대표 평균 위치의 유효성을 입증하기 위해 오프셋 효과 해석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 피로해석에서 고려해야 할 환경조건을 줄일 수 있도록 부유체의 대표 평균 위치를 이용한 방법을 검토하였다. 계류라인의 피로해석에 고려되어야 할 단기해상상태는 파랑하중, 1차/2차 너울, 조류 및 바람 등의 조합에 따라 매우 많은 경우의 수를 가지게 되며 이는 시간영역 해석의 큰 걸림돌로 작용한다.
- 대표 평균 위치는 조류하중과 풍하중 하에서 수행되는 정적 해석으로부터 얻어지는 부유체의 평균 오프셋에 바탕을 둔 개념으로, 그 적용 가능성을 위해서 계산된 계류라인의 피로수명이 충분히 보수적인 결과를 주는 것을 입증할 필요가 있다. 본연구에서는 대표 평균 위치를 이용한 방법의 보수성을 입증하기 위해 서로 다른 인위적인 초기 오프셋을 갖는 부유체의 계류라인에 대한 피로해석을 수행하였다. 또한, 오프셋 효과에 대한 해석의 결과를 입증하기 위해 실 프로젝트에 기반한 사례해 석을 수행하였으며, 이를 통해 대표 평균 위치의 적용성을 평가하였다.
- 실제 평균 위치가 가지는 단점을 극복하기 위해 대표 평균 위치의 개념을 도입하여 해석에 필요한 단기해상상태의 개수를 줄여 시간영역 해석의 효율화를 도모하고자 한다. 대표 평균 위치는 조류하중과 풍하중에 의해 발생하는 다양한 부유체의 평균 위치들 중, 계류라인 장력이 상위 1/3에 해당하는 위치의 평균으로 정의한다.
- 6은 피로 손상도의 대상이 되는 계류라인을 ORCAFLEX를 이용하여 모델링한 그림을 보여준다. 전술한 방법으로 도출된 부유체의 운동 응답 시계열을 계류라인 최상단에 강제 변위로 부가하여 계류라인 장력의 시계열을 얻고자 하였다.
가설 설정
- 계류라인의 장력을 얻기 위한 해석은 부유체의 운동과 계류라인 동역학 거동의 연성효 과를 고려하지 않는 비연성 해석법을 이용하였다. 비연성 해석 법에서는 계류된 해양구조물의 운동해석 시에 계류라인이 준정적 거동을 하는 것으로 가정하고 현수선 방정식을 적용하여 계류라인의 거동 해석을 진행하게 되는데, 본 연구에서는 상용프 로그램인 ARIANE7을 사용하여 해석을 수행하였다(Bureau Veritas, 2012). 식 (1) 및 식 (2)는 파랑하중에 의한 부유체의 운동방정식이며, 각각 병진(상하동요, 전후동요, 좌우동요) 및 회전운동(횡요, 종요, 선수요)을 나타낸다.
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