KR101224912B1

KR101224912B1 - 회전식 해상크레인 설계방법 및 그에 의해 제조된 회전식 해상크레인

Info

Publication number: KR101224912B1
Application number: KR1020100086525A
Authority: KR
Inventors: 박찬후; 김병우; 도한성; 마현호; 유영목
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2013-01-22
Also published as: KR20120024004A

Abstract

회전식 해상크레인 설계방법 및 그에 의해 제조된 회전식 해상크레인이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 a) 인양물의 중량에 대응하게 크레인부의 주요 장비 및 부재의 치수를 결정하는 크레인부 제원의 초기 추정단계와, b) 상기 크레인부의 주요 장비의 초기 중량 정보를 크레인 구조에 대응하게 분포 및 배치시키는 초기 배치단계와, c) 파랑에 의한 바지부의 가속도 정보를 고려한 구조모델링에 의해 상기 크레인부에 대한 구조해석이 이루어지는 크레인부 구조안전성 평가단계와, d) 상기 c)의 평가 결과에 따른 인양물의 확정 중량과 상기 확정 중량에 대응한 크레인부 제원을 결정하는 크레인부 기본 개념 설계단계와, e) 상기 크레인부 제원을 고려하여 바지부를 설계하는 바지부 설계단계를 포함한다.

Description

회전식 해상크레인 설계방법 및 그에 의해 제조된 회전식 해상크레인{ROTATING FLOATING CRANE DESIGN METHOD AND THE SAME CRANE DESIGNED BY IT}

본 발명은 크레인의 설계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전식 해상크레인 설계방법 및 그에 의해 제조된 회전식 해상크레인에 관한 것이다.

일반적으로, 선박의 주문으로 시작하여 설계, 건조, 인도로 이루어지는 조선공업은 그 과정에서 빚어지는 영업상의 채산성이 그 산업의 생존 및 성공을 좌우한다. 이와 같은 채산성을 결정하는 중요한 요소는 선박의 건조 과정에서의 생산성이며, 모든 조선공업은 생산성 향상을 위하여 경쟁하게 된다.

선박의 건조 능력 향상에는 초대형 조선소와, 효율적으로 계획된 생산계획과, 신 건조공법을 뒷받침할 만한 해상크레인을 비롯한 각종 선박 건조 설비가 요구된다.

종래 기술의 해상크레인은 조선소에서 수백에서 수천톤의 중량물을 처리하기 위해 초대형으로 형성되어 있다. 이런 종래 기술의 해상크레인은 일반물보다 비중이 높은 바닷물을 지지기반으로 활용하여 중량물을 들어올리는 것으로서, 대부분 일반 바지선의 선체 위에 경사지게 배치되고 비선회형 붐(crane boom)을 탑재하여 기복식(undulation type)으로 제작되어 있다.

이런 종래의 해상크레인은 독(dock) 상부에 위치한 선박의 초대형 블록을 제자리에서 90도 혹은 180도 방향의 타위치로 옮길 수 없었다.

근래 들어 해상크레인을 회전형으로 설계 또는 제작하려는 시도가 있으나, 360도 회전이 가능하도록 하부 회전구조를 갖는 크레인이 설치된 바지선의 형태로서 크레인의 붐이 바지선의 폭보다 크고 인양물을 인양한 상태에서 회전할 때 바지선에서 밸러스팅(ballasting) 또는 힐링(heeling) 조절없이 충분한 복원안전성을 갖는 회전식 해상크레인을 설계하기 위한 방안이 요구되고 있다.

특히, 종래의 해상크레인을 설계할 때는 인양물을 들어올리거나 내릴 때의 반력만을 고려하여 설계를 하기 때문에, 중량의 인양물을 인양한 상태에서 회전이 요구되는 경우 해상크레인의 복원안정성을 확보하기가 매우 어려운 상태이다.

본 발명의 실시예는 크레인부로 인양물을 인양한 상태에서 회전할 때 바지부에서 별도의 밸러스팅 조절 없이 충분한 복원안전성이 제공될 수 있는 회전식 해상크레인을 설계하는 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예는 회전식 해상크레인의 설계방법에 의해 제조된 회전식 해상크레인을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 인양물의 중량에 대응하게 크레인부의 주요 장비 및 부재의 치수를 결정하는 크레인부 제원의 초기 추정단계와, 상기 크레인부의 주요 장비의 초기 중량 정보를 크레인 구조에 대응하게 분포 및 배치시키는 초기 배치단계와, 파랑에 의한 바지부의 가속도 정보를 고려한 구조모델링에 의해 상기 크레인부에 대한 구조해석이 이루어지는 크레인부 구조안전성 평가단계와, 상기 크레인부 구조안전성 평가단계의 평가 결과에 따른 인양물의 확정 중량과 상기 확정 중량에 대응한 크레인부 제원을 결정하는 크레인부 기본 개념 설계단계와, 상기 크레인부 제원을 고려하여 상기 바지부를 설계하는 바지부 설계단계를 포함하는 회전식 해상크레인 설계방법이 제공될 수 있다.

또한 본 실시예에서는 회전식 해상크레인 설계방법에 의해 제조된 회전식 해상크레인이 제공될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 회전식 해상크레인 설계방법을 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예는 360도 회전형 하부 회전구조를 갖는 크레인부과 바지부를 포함하는 회전식 해상크레인의 구체적인 설계 절차를 제시할 수 있음에 따라, 크레인의 붐이 바지선의 폭보다 큰 상태에서 인양물을 인양 및 회전할 때, 반력과 회전에 따른 굽힘모멘트를 동시에 고려하여 구조안전성과 복원안정성을 확보할 수 있는 회전식 해상크레인을 설계 및 제작할 수 있다.

본 발명의 실시예는 크레인부와 바지부의 설계 절차를 일관성있게 유지할 수 있어 복잡한 회전식 해상크레인의 설계 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 일관된 품질을 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법의 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 크레인부 구조안전성 평가단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 1에 도시된 바지부 설계단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 도 3에 도시된 바지부 특성 규명단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 3에 도시된 해상크레인 특성 규명단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 도 1 내지 도 5에 도시된 회전식 해상크레인 설계방법에 의해 제조된 회전식 해상크레인의 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 설명의 이해를 돕기 위해서 본 실시예에 의해 제조된 회전식 해상크레인에 대해서 설명하고자 한다.

도 6은 도 1 내지 도 5에 도시된 회전식 해상크레인 설계방법에 의해 제조된 회전식 해상크레인의 측면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 회전식 해상크레인(100)은 크레인이 설치된 바지선의 형태로서, 예컨대 크레인부(110)와 바지부(120)를 포함할 수 있다.

크레인부(110)는 지브크레인 형식으로 형성될 수 있고, 바지부(120)의 외부 또는 상부로 돌출되도록 상갑판의 일측 상에 크레인 기둥(111)(column)을 구비할 수 있고, 360도 회전이 가능하도록 기둥(111)의 상단부에 회전구조(112) 또는 기계실(113)을 가지고 있을 수 있다.

크레인부(110)는 바지부(120)의 폭보다 크게 크레인부(110)의 붐(114)을 형성하고 있고, 붐(114)이 인양물 또는 의장품(도시 안됨)을 인양한 상태에서 바지부(120)에서 안정되게 회전될 수 있도록 설계되어 있을 수 있다.

바지부(120)는 크레인부(110)가 회전할 때 밸러스팅(ballasting) 또는 힐링(heeling) 조절 없이 충분한 복원안정성을 갖도록 설계되어 있을 수 있다.

특히, 바지부(120)는 바지부(120)의 상갑판의 타측 상에 인양할 대상품 또는 의장품 등을 양하역시키기 위한 적치영역(W)을 더 가질 수 있다.

이런 크레인부(110)와 바지부(120)를 가질 수 있는 본 실시예는 바지부(120)의 상갑판상의 적치영역(W) 등에 의장품을 탑재하고, 건조할 호선과 나란히 접안하여 상기 의장품을 해당 호선에 탑재 가능할 수 있다.

본 실시예의 회전식 해상크레인은 수백 톤급 인양 용량을 가질 수 있고, 조선소 야드 근방에서 사용될 수 있고, 의장품 등을 인양하는 용도로 사용될 수 있도록 설계 또는 제조될 수 있다. 이런 회전식 해상크레인은 반력과 회전에 따른 굽힘모멘트를 동시에 고려하여 구조안전성과 복원안정성을 제공할 수 있는 범위 내에서 상기 용도 또는 목적 또는 인양 용량에 한정되지 않을 수 있다.

이하, 회전식 해상크레인의 구체적인 설계방법이 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법의 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 앞서 설명한 회전식 해상크레인을 설계하기 위한 본 실시예는 컴퓨터를 이용한 회전식 해상크레인 설계장치에 의해 진행될 수 있는 것으로서, 크레인부 제원의 초기 추정단계(S110)와, 크레인부 주요 장비의 초기 배치단계(S120)와, 크레인부 구조안전성 평가단계(S130)와, 크레인부 기본 개념 설계단계(S140)와, 바지부 설계단계(S200)를 포함할 수 있다.

먼저, 크레인부의 초기 설계는 크레인부 제원의 초기 추정단계(S110)과 크레인부 주요 장비의 초기 배치단계(S120)에 의해 이루어질 수 있다.

즉, 크레인부 제원의 초기 추정단계(S110)에서는 크레인부의 회전 반경 내에 목적하는 인양물을 권상 후 선박이나 기타 방해요소가 없이 옮길 수 있어야 하는 것을 조건으로 할 수 있다.

이런 크레인부 제원의 초기 추정단계(S110)에서는 우선 바지부에 설치된 크레인부에 의해 인양하고자 하는 인양물의 중량이 결정되고, 그 중량에 대응한 나머지 초기 크레인부 제원이 결정될 수 있다.

여기서, 나머지 초기 크레인부 제원은 인양물의 중량과, 기본 인양각과, 최대 인양각과, 붐의 길이와, 붐의 구조와, 크레인부의 주요 장비와, 장비별 부재의 치수 등에 대한 초기값을 의미할 수 있다.

기본 인양각은 크레인부가 주로 사용하는 인양 각도를 의미할 수 있다.

최대 인양각은 크레인부가 상기 결정한 중량의 인양물을 권상시킬 수 있는 최대 각도를 의미할 수 있다.

크레인부의 인양능력 또는 권상능력은 붐의 길이와 인양각에 의해 정해질 수 있다.

크레인부가 권상시키려는 중량을 갖는 인양물은 주로 사용될 기본 인양각에서 권상될 수 있고, 특히 최대 인양각에서의 권상능력은 기본 인양각에서의 권상능력보다 더 크게 발휘될 수 있다.

붐의 구조를 결정할 때에는, 대표적인 크레인 붐의 단면 형상 데이터 베이스(도시 안됨)에서 선택되고, 붐을 형성하기 위한 각종 부재의 치수가 정해질 수 있다.

붐의 단면 형상은 원형 또는 사각형 또는 삼각형 중 어느 하나의 축부재를 삼각 배열 단면 또는 사각 배열 단면의 각 모서리에 마련되어 형성될 수 있다.

상기 초기 추정단계(S110)에서의 중량 또는 초기 크레인부 제원에 대한 결정이란 용어는 크레인부의 설계를 위해 초기에 추정하여 임시로 정하거나 추정하는 것으로 이해될 수 있다.

크레인부 주요 장비의 초기 배치단계(S120)에서는 붐, 와이어, 권상장치, 기계실 또는 베이스판 등을 포함한 프레임, 크레인 기둥, 균형추(counter weight) 등과 같이, 크레인부에 설치될 각종 주요 장비의 초기 중량 정보가 크레인 구조에 대응하게 분포 및 배치될 수 있다. 여기서, 초기 중량 정보를 분포 및 배치시키기 위해서는 회전식 해상크레인 설계장치 또는 그의 가상 설계 공간이 이용될 수 있다.

예컨대, 앞 단계인 'S110'에서 추정한 붐의 길이 및 인양물 권상 상태를 조건으로 하여 바지부가 밸러스팅을 최소화할 수 있는 정도로 균형추의 중량 및 배치 위치가 결정될 수 있다. 균형추는 미리 정한 중량의 인양물을 권상할 때 반력을 제공하여 균형을 유지할 수 있도록 붐의 반대쪽에 설치되는 크레인부 주요 장비 중 하나일 수 있다.

크레인부 구조안전성 평가단계(S130)에서는 상기 앞 단계(S110, S120)들을 통해 초기 설계된 크레인부에 대하여 구조해석 전용 프로그램 등을 이용하여 구조안전성을 평가한다.

예컨대, 구조해석 전용 프로그램으로는 선체 관련 유한요소모델을 이용하여 각종 응력, 좌굴, 굽힘모멘트, 강도 등을 계산하기 위한 CAE(Computer Aided Engineering)용 솔루션으로서, 범용 유한요소해석 프로그램인 'NASTRAN'과, 범용 프리 포스트 프로그램인 'PATRAN'일 수 있고, 이들은 회전식 해상크레인 설계장치에 설치되어 사용될 수 있다.

크레인부가 탑재될 해상크레인은 육상크레인과는 달리 바다 위에 떠 있어 사용됨으로써, 크레인부가 사용될 해역, 즉 크레인부의 운용 해역의 파랑에 의한 바지부의 운동에 따라 가속도가 발생하게 될 수 있다.

따라서, 크레인부 구조안전성 평가단계(S130)에서는 파랑에 의한 바지부의 가속도 정보를 고려한 구조모델링에 의해 크레인부에 대한 구조해석이 이루어질 수 있다.

이러한 크레인부 구조안전성 평가단계(S130)의 상세한 과정은 하기의 도 2를 통해서 구체적으로 설명될 수 있다.

크레인부 기본 개념 설계단계(S140)에서는 상기 앞 단계(S130)의 평가 결과에 따른 인양물의 확정 중량과 상기 확정 중량에 대응한 크레인부 제원이 결정될 수 있고, 이에 따라 크레인부의 기본 개념 설계가 마무리될 수 있다.

마지막으로, 앞 단계(S140)의 상기 크레인부 제원을 고려하여 바지부를 설계하는 바지부 설계단계(S200)가 진행될 수 있다. 여기서, 바지부 설계단계(S200)는 하기의 도 3 내지 도 5를 통해 상세히 설명될 수 있다.

이하, 크레인부 구조안전성 평가단계에 대해서 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 도 1에 도시된 크레인부 구조안전성 평가단계를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 크레인부 구조안전성 평가단계(S130)는 크레인부 관련 중량 정보 또는 파랑에 의한 바지부의 가속도 정보를 포함시켜 하중 조건이 결정되는 결정단계(S131)와, 결정된 하중 조건을 구조해석 전용 프로그램에 입력하여 얻은 1차 구조모델링을 이용하여 산출한 크레인부의 강도를 평가하는 평가단계(S132, S133)를 포함할 수 있다.

평가단계(S132, S133)에서는 1차 구조모델링에 따라 산출한 크레인부의 강도가 미리 정한 기술 규격에 해당하는 크레인 강도 규정에 만족하는지 비교 체크하여 평가하는 과정이 될 수 있다.

비교 체크결과, 크레인부의 강도가 크레인 강도 규정에 만족되지 못할 경우, 본 실시예의 최초 단계(S110)로 돌아갈 수 있다.

반면, 크레인부의 강도가 크레인 강도 규정에 만족될 경우, 크레인부 주요 장비 중량의 확정 배치단계(S134)가 진행될 수 있다.

상기 확정 배치단계(S134)에서는 상기 평가단계(S132, S133)의 평가 결과에 따라 크레인 강도 규정을 만족시킬 수 있도록 크레인부 주요 장비의 중량이 확정되고, 그 확정 중량에 대응한 데이터가 크레인 구조에 대응하게 분포 및 배치될 수 있다.

이후에는, 상기와 같이 배치된 크레인부 주요 장비의 확정 중량을 이용하여 크레인부용 각종 부재의 치수 데이터를 포함한 크레인부 제원이 다시 결정되는 크레인부 제원의 재 추정단계(S135)가 진행될 수 있다.

여기서, 재 추정된 크레인부 제원은 인양물의 확정 중량에 대응한 기본 인양각과, 최대 인양각과, 붐의 길이와, 붐의 구조와, 크레인부의 주요 장비와, 장비별 부재의 치수 등에 대한 초기값을 의미할 수 있다.

그런 다음, 강도 규정 만족 재 체크단계(S136)가 진행될 수 있다.

강도 규정 만족 재 체크단계(S136)에서는 상기 재 추정된 크레인부 제원을 구조해석 전용 프로그램에 재 입력하여 얻은 2차 구조모델링을 이용하여 크레인부의 강도가 크레인 강도 규정에 만족되는지 비교 체크할 수 있다.

이후, 강도 규정 만족 재 체크단계(S136)의 평가 결과를 이용하여 크레인부 제원을 결정하는 크레인부 기본 개념 설계단계(S140)가 진행될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 바지부 설계단계를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 바지부 설계단계(S200)는 바지부 특성 규명단계(S210)와 해상크레인 특성 규명단계(S230)를 포함할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 바지부 특성 규명단계를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 바지부 특성 규명단계(S210)는 바지부 제원의 초기 추정단계(S211)를 포함할 수 있다.

바지부 제원의 초기 추정단계(S211)에서는 바지부의 초기의 길이 또는 폭 또는 깊이 등이 선정될 수 있다. 이 단계(S211)에서 깊이는 해상크레인이 주로 사용될 해역, 즉 운용 해역의 수심을 고려하여 선정될 수 있고, 길이는 상갑판상의 적치영역(W)(도 6 참조)과 같은 활용 공간 등을 고려하여 선정될 수 있고, 폭은 크레인부(110)의 회전에 따라 기계실(113)이 바지부(120)의 상갑판에 설치될 다른 구조물(도시 안됨)(예: 조종실 등)에 간섭이 발생하지 않도록 선정될 수 있다.

이후, 바지부 주요 격벽 및 장비의 배치단계(S212)가 진행될 수 있다.

이 단계(S212)에서는 바지선용 선체와, 선체 내부의 격벽과, 선체에 탑재할 바지선용 장비에 대응한 데이터가 회전식 해상크레인 설계장치의 가상 설계 공간 내에서 바지선 구조에 대응하게 배치될 수 있다.

또한, 앞 단계(S212)의 배치 데이터를 기준으로 바지부의 부재치수(local scantling)를 선정하는 바지부 부재치수 산정단계(S213)가 진행될 수 있다.

이 단계(S213)는 바지부 선체 구조의 설계 시, 바지부 선체 구조가 파랑이나, 의장품 또는 인양물 하중 등에 의한 외력을 견디는 데 필요한 강도를 유지하는지를 판별하는 단계로서, 바지부의 단면을 복수개의 세부 부분(local part)으로 나누어서, 각 부분별 부재가 미리 선택한 선급의 룰(rule)에 위배되지 않는 조건을 만족하는 지 판별함으로써, 바지부 부재의 구체적인 치수 데이터를 산출할 수 있다.

이후, 바지부와 크레인부의 중량 추정 및 중량 분포단계(S214)가 진행될 수 있다.

바지부와 크레인부의 중량 추정 및 중량 분포단계(S214)에서는 앞 단계(S213)에서 선정한 바지부의 치수 데이터와, 크레인부 제원의 재 추정단계(S135)에서 재 추정한 크레인부용 각종 부재의 치수 데이터가 회전식 해상크레인 설계장치에 입력될 수 있다.

이때, 회전식 해상크레인 설계장치에서는 상기 입력된 치수 데이터가 바지부와 크레인부에 사용된 재료별 물성치에 적용되어 산술됨으로써, 결국 바지부와 크레인부의 중량이 추정될 수 있다.

또한, 이 단계(S214)에서는 상기 추정된 크레인부의 중량을 바지부의 중량에 포함시켜 정수중 굽힘모멘트(still water bending moment, SWBM)가 계산될 수 있다.

예컨대, 일반 바지선과는 달리, 본 실시예의 크레인부의 붐과 같은 일부 부재가 바지부 밖으로 크게 돌출될 수 있으므로, 반드시 이것을 고려하여 정수중 굽힘모멘트가 계산되어야 한다.

이 단계(S214)의 굽힘모멘트 계산 방법으로는, 일 예로, 크레인부 하부의 반력(수직 및 굽힘모멘트)을 계산하여 조선업계에서 사용되고 있는 트림(trim) 계산 프로그램의 입력데이타로 이용하여 산출하는 방법과, 다른 예로, 크레인부를 바지부의 일부로 고려하여서, 중량을 바지부 밖으로 분포시킨 후 트림 계산 프로그램으로 정수중 굽힘모멘트를 계산할 수 있다.

이후, 바지부 종강도 평가단계(S215, S216, S217)가 진행될 수 있다.

여기서는 본 실시예가 사용될 운용 해역이 결정될 수 있고, 그 운용 해역에 대한 각종 파랑 정보를 이용하여 파랑중 굽힘모멘트(wave-induced bending moment)가 계산될 수 있다.

또한, 앞 단계(S214)의 정수중 굽힘모멘트와 파랑중 굽힘모멘트가 합산될 수 있고, 합산된 굽힘모멘트를 만족하는 단면 계수(section modulus)(예: 횡단면 계수)가 산출될 수 있다.

또한, 산출된 단면 계수를 이용하여 바지부의 종강도를 산출하고, 산출값을 해당 선급의 종강도 규정에 비교하여 바지부의 종강도가 평가될 수 있다(S215).

만일 종강도 규정 만족 비교체크(S216)에서 바지부의 산출값이 종강도 규정의 종강도를 만족시키지 못할 경우, 바지부의 단면상의 부재치수를 변화 및 보강시켜 가면서, 만족시킬 때까지 반복 계산할 수 있다.

이러한 바지부 종강도 평가단계(S215, S216, S217)에서는 바지부 자체의 종강도만을 평가하는 것이 아니라, 앞서 언급한 바와 같이, 크레인부 하부의 반력(수직 및 굽힘모멘트)을 고려한 바지부의 종강도가 평가되는 것이다.

이후, 바지부 제원 결정 관련 트림 및 건현 평가단계(S218, S219, S220)가 진행될 수 있다.

여기에서는, 앞 단계(S215, S216, S217)에서 산출한 굽힘모멘트에 따른 바지부의 선수미 방향의 기울기인 트림(trim)과 건현(freeboard)를 만족하는 지를 판단할 수 있다.

즉, 크레인부가 인양물을 권상한 후 회전할 경우에는 바지부의 트림이 변하게 되고, 트림 변화에 따른 건현 규정을 만족하는지 평가하는 것이다.

크레인부가 인양물을 권상하고 회전할 경우 변화하는 트림을 조정하기 위하여 밸러스팅(ballasting) 또는 힐링(heeling) 제어가 변행될 수도 있겠지만, 밸러스트 펌프의 용량 선정, 크레인부 회전시 밸러스트 또는 힐링 조절 등 복잡한 조작이 요구됨에 따라, 이러한 밸러스팅 또는 힐링 조절 없이 권상 후 회전하여도 트림과 건현 규정을 만족하도록 바지부의 폭, 깊이, 길이 등을 변화시켜가면서 반복 계산 후 최종적으로 바지부의 제원을 결정할 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 해상크레인 특성 규명단계를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 해상크레인 특성 규명단계에서는 앞 단계(S218, S219, S220)에서 바지부의 제원이 결정된 경우, 해상크레인 복원안정성 평가단계(S231, S232)와, 바지부를 구조해석하는 해석단계(S233), 도면 작성단계(S234)가 진행될 수 있다.

해상크레인 복원안정성 평가단계(S231, S232)에서는 앞 단계(S218, S219, S220)에서 결정된 바지부의 제원을 이용하되 의장품 또는 인양물을 들기 전, 후를 모두 고려하여 해상크레인의 복원안정성이 평가될 수 있다.

만일, 본 실시예에서 설계한 회전식 해상크레인이 복원안정성 규정을 만족하지 못하면 이를 만족할 때까지, 반복 계산을 통해 바지부의 제원을 다시 결정할 수 있다.

바지부를 구조해석하는 해석단계(S233)에서는 바지부의 구조 안전성을 평가하기 위한 구조해석이 수행될 수 있다. 회전식 해상크레인 설계장치에 설치된 구조해석 전용 프로그램에 의한 회전식 해상크레인 모델링을 이용하여, 회전식 해상크레인에 적합한 안전계수를 선정함으로써, 회전식 해상크레인의 구조강도를 평가할 수 있다.

도면 작성단계(S234)에서는 일반배치도(general arrangement drawing)와 각종 주요 기본도(예: key plan, con-pro)가 작성될 수 있다.

지금까지 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법 및 그에 의해 제조된 회전식 해상크레인을 설명하였다.

특히, 본 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법을 수행하는 회전식 크레인 설계시스템 또는 컴퓨터를 이용한 설계장치는 다양하게 구현될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법의 각 단계(예를 들어, 도 1의 각 단계), 또는 그 단계 중 하나 이상을 수행하는 장치/모듈/구성이 구비될 수 있고, 그 장치/모듈/구성을 포함하는 장치가 본 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법을 수행하는 회전식 해상크레인 설계장치가 될 수 있다.

즉, 하드웨어 또는 장치의 그 명칭에 관계없이 그 안에 포함되는 구성의 기능이 상술한 본 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법을 수행하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계장치임을 분명히 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 해상크레인 설계방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

여기에는 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM) 플래시 매모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다.

또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.

프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며 그 역도 마찬가지일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예들에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

100 : 회전식 해상크레인 110 : 크레인부
120 : 바지부 111 : 크레인 기둥
112 : 회전구조 113 : 기계실
114 : 붐

Claims

a) 인양물의 중량에 대응하게 크레인부의 주요 장비 및 부재의 치수를 결정하는 크레인부 제원의 초기 추정단계와, b) 상기 크레인부의 주요 장비의 초기 중량 정보를 크레인 구조에 대응하게 분포 및 배치시키는 초기 배치단계와, c) 파랑에 의한 바지부의 가속도 정보를 고려한 구조모델링에 의해 상기 크레인부에 대한 구조해석이 이루어지는 크레인부 구조안전성 평가단계와, d) 상기 c)의 평가 결과에 따른 인양물의 확정 중량과 상기 확정 중량에 대응한 크레인부 제원을 결정하는 크레인부 기본 개념 설계단계와, e) 상기 크레인부 제원을 고려하여 상기 바지부를 설계하는 바지부 설계단계를 포함하는 회전식 해상크레인 설계방법에 있어서,
상기 c) 크레인부 구조안전성 평가단계는
c-1) 상기 크레인부 관련 중량 정보 또는 파랑에 의한 상기 바지부의 가속도 정보를 포함시켜 하중 조건이 결정되는 결정단계와,
c-2) 상기 결정된 하중 조건에 대응한 1차 구조모델링의 크레인부 강도가 강도 규정에 만족되는지 비교 체크하는 평가단계와,
c-3) 상기 강도 규정을 만족시키도록 크레인부 주요 장비의 중량을 확정하여 크레인 구조에 대응하게 확정 중량을 분포시키는 확정 배치단계와,
c-4) 상기 확정 중량을 이용하여 크레인부 제원이 다시 결정되는 재 추정단계와,
c-5) 상기 다시 결정된 크레인부 제원에 대응한 2차 구조모델링의 크레인부 강도가 강도 규정에 만족되는지 비교 체크하는 크레인부 제원의 재 추정단계를 포함하는
회전식 해상크레인 설계방법.
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제1항에 있어서,
상기 e) 바지부 설계단계는
f) 상기 크레인부의 중량을 상기 바지부의 중량에 포함시켜 정수중 굽힘모멘트(still water bending moment)를 계산한 후, 파랑중 굽힘모멘트(wave-induced bending moment)에 합산시켜 단면 계수(section modulus)가 산출되는 바지부 특성 규명단계와,
g) 상기 f)에서 결정된 바지부의 제원을 이용하여 해상크레인의 복원안정성이 평가되는 해상크레인 특성 규명단계를 포함하는
회전식 해상크레인 설계방법.
제4항에 있어서,
상기 f) 바지부 특성 규명단계는
f-1) 바지부 제원의 초기 추정단계와,
f-2) 바지부 주요 격벽 및 장비의 배치단계와,
f-3) 바지부 부재치수 산정단계와,
f-4) 바지부와 크레인부의 중량 추정 및 중량 분포단계와,
f-5) 바지부 종강도 평가단계와,
f-6) 바지부 제원 결정 관련 기울기 및 건현 평가단계를 포함하는
회전식 해상크레인 설계방법.
제4항에 있어서,
g) 상기 해상크레인 특성 규명단계는
g-1) 해상크레인 복원안정성 평가단계와,
g-2) 바지부를 구조해석하는 해석단계와,
g-3) 도면 작성단계를 포함하는
회전식 해상크레인 설계방법.
제1항, 제4항, 제5항, 제6항 중 어느 하나의 회전식 해상크레인 설계방법에 의해 제조된 회전식 해상크레인.
회전식 해상크레인 설계방법을 수행하기 위해 회전식 해상크레인 설계장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 구현되어 있으며, 상기 회전식 해상크레인 설계장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,
인양물의 중량에 대응하게 크레인부의 주요 장비 및 부재의 치수를 결정하는 크레인부 제원의 초기 추정단계와,
상기 크레인부의 주요 장비의 초기 중량 정보를 크레인 구조에 대응하게 분포 및 배치시키는 초기 배치단계와,
파랑에 의한 바지부의 가속도 정보를 고려한 구조모델링에 의해 상기 크레인부에 대한 구조해석이 이루어지는 크레인부 구조안전성 평가단계와,
상기 크레인부 구조안전성 평가단계의 평가 결과로 크레인부 제원을 결정하는 크레인부 기본 개념 설계단계와,
상기 크레인부 제원을 고려하여 바지부를 설계하는 바지부 설계단계를 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,
상기 크레인부 구조안전성 평가단계가
상기 크레인부 관련 중량 정보 또는 파랑에 의한 상기 바지부의 가속도 정보를 포함시켜 하중 조건이 결정되는 결정단계와,
상기 결정된 하중 조건에 대응한 1차 구조모델링의 크레인부 강도가 강도 규정에 만족되는지 비교 체크하는 평가단계와,
상기 강도 규정을 만족시키도록 크레인부 주요 장비의 중량을 확정하여 크레인 구조에 대응하게 확정 중량을 분포시키는 확정 배치단계와,
상기 확정 중량을 이용하여 크레인부 제원이 다시 결정되는 재 추정단계와,
상기 다시 결정된 크레인부 제원에 대응한 2차 구조모델링의 크레인부 강도가 강도 규정에 만족되는지 비교 체크하는 크레인부 제원의 재 추정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
기록매체.