해상풍력 해저케이블 하역용 유압식 코일링 암 구조설계 및 해석

서지정보

ㆍ발행기관 : 한국전산구조공학회 ㆍ수록지정보 : 한국전산구조공학회 논문집 / 26권 / 1호
ㆍ저자명 : 김명환, 김동현, 오민우

한국어 초록

본 논문에서는 해저케이블 부두 하역용 장비인 코일링 암(coiling arm)에 대한 국산화 자체개발 내용 중 구조설계 및 해석 결과 내용을 제시하였다. 상세 구조설계를 위해 3차원 CAD 프로그램을 이용하여 고 정밀도의 모델링을 수행하였고, 유한요소 기법을 이용하여 전산구조해석을 수행하였다. 코일링 암의 활용 목적에 맞추어 하역대상 케이블을 선박에서 케이블 탱크로 하역시 효과적으로 가이드 할 수 있도록 베어링 및 롤러 부품을 설계하여 메인 암이 회전하고 케이블 가이드가 이동할 수 있도록 하였고, 기존의 외국 모델에서 사용하던 와이어 및 모터 시스템을 이용한 케이블 가이드 작동방식을 유압 시스템을 이용한 작동방식으로 변경하여 원가절감을 달성하면서 사용자가 직관적으로 작동할 수 있도록 설계하였다. 장비 자체의 자중 및 하역 케이블 하중조건에 대한 응력 해석을 수행하였고, 유압시스템의 과작동에 따른 파손 가능성을 고려하였다. 케이블 가이드의 운동 및 설치 지면의 경사도에 따른 전복 안전성 해석을 수행하였으며, 설치장소의 풍하중 효과도 추가로 고려하였다. 본 연구를 통해 기존 수입품 코일링 암의 작동방식 개선과 독자적인 구조설계 및 해석 방법을 확립하였으며, 실제 국내 최초로 자체 개발된 제품의 현장설치 완료 및 하역작업의 효율적이고 정상적인 운영을 완료 및 검증하였다.

영어 초록

Structural design and analysis of a coiling arm unloading machine for submarine cable have been originally conducted in this study. Three-dimensional CAD modeling process is practically applied for the structural design in detail. Finite element method(FEM) and multi-body dynamics(MBD) analyses are also used to verify the safety and required motions of the designed coiling arm structure. The effective moving functions of the designed coiling arm with respect to rotational and radial motions are achieved by adopting bearing-roller mechanical parts and hydraulic system. Critical design loading conditions due to its self weight, carrying cables, offshore wind, and hydraulic system over operation conditions are considered for the present structural analyses. In addition, possible inclined ground conditions for the installation of the designed coiling arm are also considered to verify overturn stability. The present hydraulic type coiling arm system is originally designed and developed in this study. The developed coiling arm has been installed at a harbor, successfully tested its operational functions, and finished practical unloading mission of the submarine cable.

참고 자료

없음