KR101556303B1 - Ship hull strength monitoring system - Google Patents

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KR101556303B1
KR101556303B1 KR1020140079191A KR20140079191A KR101556303B1 KR 101556303 B1 KR101556303 B1 KR 101556303B1 KR 1020140079191 A KR1020140079191 A KR 1020140079191A KR 20140079191 A KR20140079191 A KR 20140079191A KR 101556303 B1 KR101556303 B1 KR 101556303B1
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KR
South Korea
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point
hull
real time
load
unit
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Application number
KR1020140079191A
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Korean (ko)
Inventor
박태윤
김용성
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삼성중공업 주식회사
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions

Abstract

The present invention relates to a ship hull strength monitoring system and a ship hull strength monitoring method. According to one aspect of the present invention, provided is the ship hull strength monitoring system which includes a loading computer which calculates a loading condition of a ship hull in real time in the sailing of a ship with the hull including a first point and a second point, a hydrodynamic analysis unit which calculates a sailing state RAO of the first point and the second point according to the loading condition, a marine information collecting unit which collects the marine state information around the ship in real time, a measuring unit which is provided in the first point and measures the sailing state of the first point in real time, and a control unit which produces a correction coefficient by comparing the measurement response of the first point measured in the measuring unit in real time with the calculation response of the first point calculated by applying the marine state information collected in real time to the sailing state RAO, and corrects the calculation response of the second point by applying the correction coefficient to the calculation response of the second point calculated by applying the marine state information collected in the real time to the sailing state RAO.

Description

선체 강도 모니터링 시스템{SHIP HULL STRENGTH MONITORING SYSTEM}[0001] SHIP HULL STRENGTH MONITORING SYSTEM [0002]

본 발명은 선체 강도 모니터링 시스템 및 선체 강도 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hull strength monitoring system and a hull strength monitoring method.

해상에서 운항되는 선박은 해상 상태 및 운항조건에 따라 선체가 6 자유도운동, 즉, 상하운동(heave), 전후운동(surge), 좌우운동(sway), 종운동(pitch), 횡운동(roll), 선수운동(yaw)을 하게 되므로, 거친 해상에서는 선박의 운항이 곤란해지며 파고가 높은 해상 상태에서는 선박이 전복되는 사고가 발생될 수 있다.The ship operated in the sea is a ship with six degrees of freedom movement, that is, a heave, a sway, a sway, a pitch, a roll, (Yaw), it is difficult to operate the ship in rough sea, and the ship may be overturned at high sea level.

이러한 사고를 방지하기 위해서는 실시간으로 해상 상태를 계측하고 이에 따른 선박 운항의 안전성을 실시간으로 파악할 필요가 있다. 일반적으로, 선체 강도(Ship Hull Strength)는 선체가 선체에 가해지는 여러 종류의 부하에 저항할 수 있는 능력을 나타내는 지표를 의미하며, 운항 중 선체 강도를 파악함으로써, 선박 운항의 안전성을 판단할 수 있다. In order to prevent such accidents, it is necessary to measure the sea condition in real time and to grasp the safety of the ship in real time. In general, Ship Hull Strength is an indicator of the ability of the hull to withstand various loads on the hull, and can be used to determine the safety of a ship by identifying the strength of the hull during operation. have.

구체적으로, 선박 운항의 안전성은 선체의 강도를 기준치와 비교함으로써 판단될 수 있다. 예를 들면, 선체가 견딜 수 있는 최대 부하와, 선체에 실질적으로 가해지는 부하의 크기를 비교함으로써 파악될 수 있으며, 여기서 선체 강도는 굽힘모멘트 또는 피로하중 등을 감지함으로써 파악될 수 있다. 그리고 이를 위해 선박에는 선체에 가해지는 굽힘모멘트 또는 피로하중 등을 감지할 수 있는 센서가 제공될 수 있다.Specifically, the safety of ship operation can be judged by comparing the strength of the hull with the standard value. For example, it can be grasped by comparing the maximum load the hull can with the size of the load actually applied to the hull, where the hull strength can be grasped by sensing the bending moment or the fatigue load. To this end, the ship may be provided with a sensor capable of sensing bending moment or fatigue load applied to the hull.

그러나, 상기와 같은 종래기술은 다음과 같은 문제가 있다.However, the above-described conventional techniques have the following problems.

선체 강도를 측정하기 위해 선체에 제공되는 센서는 선박의 일정 지점에만 설치된다. 따라서, 센서가 설치된 지점의 부하만이 감지됨으로써, 선체 전체의 강도를 계측하지 못하므로, 선박 전체의 안정성을 파악하기에는 한계가 있다는 문제점이 있다.The sensors provided to the hull to measure hull strength are only installed at certain points on the ship. Therefore, since only the load at the point where the sensor is installed is detected, the strength of the entire hull can not be measured, so that there is a problem that the stability of the entire ship is limited.

이와 같은 문제점을 극복하기 위해, 센서의 개수를 늘리는 방법을 고려해볼 수도 있으나, 이는 선가의 상승으로 이어지므로 경제적이지 못하다.In order to overcome such a problem, a method of increasing the number of sensors may be considered, but this is not economical because it leads to an increase in the price.

대한민국 공개 특허 1998-0010454 (1998.04.30 공개)Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-0010454 (published on April 30, 1998)

본 발명의 실시예들은 선박 운항의 안정성을 제고하기 위해 선체 전체의 강도를 모니터링할 수 있는 선체 강도 모니터링 시스템 및 선체 강도 모니터링 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a hull strength monitoring system and a hull strength monitoring method capable of monitoring the strength of the entire hull in order to improve stability of a ship.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 지점 및 제2 지점을 포함하는 선체를 갖는 선박의 해상 운행 시 상기 선체의 로딩 컨디션을 실시간으로 계산하는 로딩 컴퓨터; 상기 로딩 컨디션에 따른 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점의 운항 상태 RAO가 계산되는 운동 해석부; 상기 선박 주변의 해상 상태 정보를 실시간으로 수집하는 해상 정보 수집부; 상기 제1 지점에 제공되며, 상기 제1 지점의 운항 상태를 실시간으로 계측하는 계측부; 및 상기 운항 상태 RAO에 상기 실시간으로 수집된 상기 해상 상태 정보를 적용하여 계산된 상기 제1 지점의 계산 응답과, 상기 계측부에서 실시간으로 계측된 상기 제1 지점의 계측 응답을 비교하여 보정계수를 산출하고, 상기 운항 상태 RAO에 상기 실시간으로 수집된 상기 해상 상태 정보를 적용하여 계산된 상기 제2 지점의 계산 응답에 상기 보정 계수를 적용하여 상기 제2 지점의 계산 응답을 보정하는 제어부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a loading computer for calculating a loading condition of a hull in real time at sea operation of a hull having a hull including a first point and a second point; A motion analyzer for calculating a running state RAO of the first point and the second point according to the loading condition; A maritime information collecting unit for collecting maritime status information around the ship in real time; A measuring unit provided at the first point and measuring the operating state of the first point in real time; And calculating the correction coefficient by comparing the calculation response of the first point calculated by applying the resolution state information collected in the real time to the navigation state RAO and the measurement response of the first point measured in real time by the measurement unit And a control unit for applying the correction coefficient to the calculation response of the second point calculated by applying the resolution state information collected in real time to the navigation state RAO to correct the calculation response of the second point, A strength monitoring system may be provided.

또한, 상기 운동 해석부는, 상기 로딩 컨디션에 따른 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점의 운동 특성 RAO가 계산되는 운동 특성 해석부를 포함하고, 상기 계측부는, 상기 제1 지점의 상기 운동 특성을 실시간으로 계측하는 운동 특성 계측부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.In addition, the motion analyzing unit may include a motion characteristic analyzing unit that calculates a motion characteristic RAO of the first point and the second point according to the loading condition, and the measuring unit calculates the motion characteristic of the first point in real time A hull strength monitoring system including a movement characteristic measuring unit for measuring the hull strength can be provided.

또한, 상기 운동 해석부는, 상기 로딩 컨디션에 따른 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점의 선체 하중 RAO가 계산되는 선체 하중 해석부를 포함하고, 상기 계측부는, 상기 제1 지점에 가해지는 선체 하중을 실시간으로 계측하는 선체 하중 계측부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.The motion analysis unit may include a hull load analysis unit that calculates a hull load RAO at the first point and the second point in accordance with the loading condition and the measurement unit calculates a hull load applied to the first point in real time A hull strength monitoring system including a hull load measuring section for measuring a hull load can be provided.

또한, 상기 제어부는, 상기 선박이 안전하게 운항될 수 있는 최대 하중인 한계 하중이 설계 단계에서 미리 계산되어 저장되며, 상기 선체의 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 실시간으로 작용하는 상기 선체 하중과 상기 한계 하중을 비교하여 상기 선체 전체의 안전성을 판단하는 선체 강도 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.The control unit may calculate and store a limit load, which is a maximum load at which the ship can safely be operated, in advance in the designing stage, and calculate the hull load acting on the first point and the second point in real- A hull strength monitoring system may be provided which compares the limit loads to determine the safety of the entire hull.

또한, 상기 제어부는, 상기 해상 정보 수집부로부터 상기 해상 상태 정보를 제공받아 상기 선박이 운항되는 상기 해상 상태를 실시간으로 추출하는 해상정보 처리부; 상기 제1 지점의 상기 계산 응답과 상기 제1 지점의 상기 계측 부하를 비교하여 상기 보정 계수를 산출하는 중앙처리부; 상기 중앙처리부에서 산출된 상기 보정 계수를 상기 제2 지점의 상기 계산 응답에 적용함으로써 상기 제2 지점 계산 응답을 보정하는 부하 보정부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.The control unit may further include: a marine information processing unit that receives the marine status information from the marine information collecting unit and extracts the marine status to be operated by the marine vessel in real time; A central processing unit for comparing the calculation response of the first point with the measurement load of the first point to calculate the correction coefficient; And a load correction section for correcting the second point calculation response by applying the correction coefficient calculated by the central processing section to the calculation response of the second point.

또한, 상기 제어부의 선체 안정성 판단 결과, 상기 선체의 안정성에 이상이 생길 경우 알람을 발생시키는 표시부를 더 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.The hull strength monitoring system may further include a display unit for generating an alarm when an abnormality occurs in the stability of the hull as a result of hull stability determination of the control unit.

본 발명의 실시예들은 선체 전체의 강도를 효과적으로 모니터링하여 선박 운항의 안정성을 제고할 수 있는 선체 강도 모니터링 시스템 및 선체 강도 모니터링 방법을 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention can provide a hull strength monitoring system and a hull strength monitoring method that can effectively enhance the stability of a ship by effectively monitoring the strength of the entire hull.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 선체 강도 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 선체 강도 모니터링 방법의 순서도이다.
1 is a view showing a configuration of a hull strength monitoring system according to an aspect of the present invention.
2 is a flowchart of a hull strength monitoring method according to an aspect of the present invention.

이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they may obscure the subject matter of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 선체 강도 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a configuration of a hull strength monitoring system according to an aspect of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 선체 강도 모니터링 시스템(10)은 선체의 운항 상태를 실시간으로 계측하여 선체의 강도를 모니터링 할 수 있는 시스템으로, 계측되는 운항 상태로는 선체의 운동 특성 및 선체 하중이 포함될 수 있다. 본 실시예에 따른 선체 강도 모니터링 시스템(10)은 로딩 컴퓨터(101), 해상 정보 수집부(102), 운동 해석부(100), 계측부(200), 제어부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a hull strength monitoring system 10 according to an aspect of the present invention is a system capable of monitoring the strength of a hull by measuring the operating state of the hull in real time, Characteristics and hull loads may be included. The hull strength monitoring system 10 according to the present embodiment may include a loading computer 101, a marine information collecting unit 102, a motion analyzing unit 100, a measuring unit 200, and a control unit 300.

일반적으로, 선박에는 선박의 운행을 제어하기 위한 여러 가지 컴퓨터가 제공되며, 그 중 하나인 로딩 컴퓨터(101)는 선체의 로딩 컨디션(Loading Condition: 적재 상태) 등을 계산하고 나타낸다. 로딩 컨디션은 선체의 흘수(Draft), 횡경사(Heel), 종경사(Trim) 등의 정보를 포함한다. 로딩 컴퓨터(101)는 실시간으로 계산되는 선체의 로딩 컨디션을 데이터화 하여 운동 해석부(100)로 전송할 수 있다.In general, various computers for controlling the operation of the ship are provided on the ship, and the loading computer 101, which is one of them, computes and displays the loading condition of the hull and the like. The loading condition includes information such as the draft of the ship, the heel, and the trim. The loading computer 101 may transmit the data of the hull loading condition calculated in real time to the motion analyzing unit 100.

해상 정보 수집부(102)는 선박이 운항되는 주변의 해상 상태 정보를 수집하는 것으로, 선박에 제공될 수 있다. 해상 정부 수집부(101)는 해상의 파 입사각(Heading Angle), 유의 파고(Significant Wave Height), 평균 파 주기(Wave Period) 등의 정보를 수집할 수 있으며, 해상 정보 외에도 바람의 방향, 세기 등의 기상 정보도 수집할 수 있다. 그러나 해상 정보 수집부(102)는 해상 상태를 직접적으로 감지하지 않고 해상 정보를 제공하는 별도의 해상 정보 업체 또는 기관으로부터 해상 정보를 수집할 수도 있다.The maritime information collecting unit 102 may be provided to the ship by collecting maritime status information of the marine vessel where the marine vessel is to be operated. The maritime government collection unit 101 may collect information such as a heading angle, a significant wave height, and an average wave period. In addition to the maritime information, Can also collect weather information. However, the maritime information collecting unit 102 may collect maritime information from a maritime information provider or an organization providing maritime information without directly sensing the maritime status.

본 실시예에 따른 선체는 제1 지점 및 제2 지점을 포함할 수 있으며, 제1 지점은 선체에서 계측부(200)가 제공된 지점이며, 제2 지점은 선체에서 계측부(200)가 제공되지 않은 지점을 의미한다. 그리고 '선체'만을 언급할 경우, 선체의 제1 지점 및 제2 지점을 모두 포함하는 지점을 의미한다. The hull according to the present embodiment may include a first point and a second point. The first point is a point at which the measurement unit 200 is provided in the hull, and the second point is a point at which the measurement unit 200 is not provided . When referring only to 'hull', it means a point including both the first point and the second point of the hull.

운동 해석부(100)는 로딩 컴퓨터(101)로부터 전송 받은 선체의 로딩 컨디션을 이용하여 선체의 운동 해석(Hydrodynamic Analysis)을 수행할 수 있다. 운동 해석부(100)는 공지된 운동 해석 모델을 이용하여 실시간으로 운동 해석을 수행할 수 있으며, 이에 따라 선체의 운항 상태 RAO를 계산할 수 있다. 운항 상태 RAO는 선체 운동 특성 RAO(응답 진폭 함수: Response Amplitude Operator) 및 선체 하중 RAO를 포함할 수 있다. 여기서 RAO 란, 특정한 파 입사각, 파 주기를 가지는 1m 파고의 파도에 대한 각 운동 특성 및 하중의 응답량(Response)이다. 선체 운동 특성 RAO 및 선체 하중 RAO를 구하는 방법은 이미 공지된 사실이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The motion analyzing unit 100 may perform a hydrodynamic analysis of the hull using the loading condition of the hull transmitted from the loading computer 101. [ The motion analyzing unit 100 can perform a motion analysis in real time using a known kinetic analysis model, and thereby calculate the operating state RAO of the hull. The operational state RAO may include hull motion characteristics RAO (Response Amplitude Operator) and hull load RAO. Here, RAO is an angular motion characteristic and a response amount of a load with respect to a wave having a specific wave incident angle and a wave period of 1 m. The method of obtaining the hull motion characteristic RAO and the hull load RAO is already known, so a detailed description will be omitted.

선체 운동 특성은 선체의 3차원 가속도 운동 및 6자유도 운동, 즉 상하운동(heave), 전후운동(surge), 좌우운동(sway), 종운동(pitch), 횡운동(roll), 선수운동(yaw)을 포함할 수 있으며, 선체 하중은 선체 종굽힘 모멘트, 선체 횡굽힘 모멘트, 선체 수직 전단력, 선체 수평 전단력 등을 포함할 수 있다. 그러나 전술된 선체의 운동 특성 및 선체 하중 이외에도 다양한 선체의 운동 및 선체 하중이 해석 및 계산될 수 있다. 본 실시예에서, 운동 특성 해석부(110)와 선체 하중 해석부(120)가 독립적으로 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The hull motion characteristics are three dimensional acceleration motion and six degrees of freedom motion of the hull such as heave, surge, sway, pitch, roll, athletic movement yaw), and the hull load may include the hull longitudinal bending moment, the transverse bending moment of the hull, the vertical shear force of the hull, the horizontal shear force of the hull, and the like. However, in addition to the above-described hull motion characteristics and hull loads, various hull motions and hull loads can be analyzed and calculated. In the present embodiment, the motion characteristic analyzing unit 110 and the hull load analyzing unit 120 are independently provided. However, the present invention is not limited thereto.

계측부(200)는 제1 지점의 운항 상태를 실시간으로 계측하는 기능을 가지며, 선체에 적어도 하나 이상의 지점에 제공될 수 있다.The measuring unit 200 has a function of measuring the operating state of the first point in real time and can be provided to at least one point on the hull.

계측부(200)는 제1 지점의 가속도 및 6자유도 운동 상태를 계측하는 운동 특성 계측부(210) 및 제1 지점의 선체 하중을 감지하는 선체 하중 계측부(220)를 포함할 수 있다. 운동 특성 계측부(210)는 x, y, z 방향의 운동 가속도를 계측하는 3축 가속도 센서 및 선체의 6 자유도 운동을 계측하는 3축의 광섬유 자이로 센서(Optical Fiber Gyro Sensor)일 수 있다. 그리고 선체 하중 계측부(220)는 스트레인 게이지 또는 광섬유 게이지 등이 사용될 수 있다. 그러나 계측부(200)는 전술된 감지 장치 이외에도 계측하고자 하는 운동 특성 및 하중의 종류, 크기, 장착 지점 등에 따라 다양한 종류의 감지 장치가 사용될 수 있다.The measuring unit 200 may include a movement characteristic measuring unit 210 for measuring the acceleration at the first point and a six degree of freedom motion state and a hull load measuring unit 220 for sensing the hull load at the first point. The motion characteristic measuring unit 210 may be a three-axis acceleration sensor for measuring the motion acceleration in the x, y, and z directions, and a three-axis optical fiber gyro sensor for measuring the six degrees of freedom motion of the hull. The hull load measuring unit 220 may be a strain gauge or an optical fiber gauge. However, in addition to the above-described sensing apparatus, various types of sensing apparatuses may be used for the measuring unit 200 according to the kind of motion, load type, size, mounting point, and the like to be measured.

계측부(200)에 의해 실시간으로 계측된 제1 지점의 운동 특성 및 선체 하중(이하'계측 응답'이라 한다)은 수치화되어 제어부(300)로 전송될 수 있다. The motion characteristics and the hull load (hereinafter referred to as " measurement response ") of the first point measured by the measuring unit 200 in real time can be digitized and transmitted to the controller 300.

제어부(300)는 선체의 운항 상태를 실시간으로 계산하고, 운동 해석부(100) 및 계측부(200)로부터 전송받은 데이터를 바탕으로 보정 계수를 산출하며, 제2 지점의 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 보정할 수 있다. 또한, 선체의 운동 특성 및 선체 하중에 따라 실시간으로 변화되는 선체의 강도를 판단할 수 있으며, 중앙처리부(310), 해상정보 처리부(320), 부하 보정부(330), 선체 안전성 평가부(340), 입출력 처리부(350)를 포함할 수 있다. The control unit 300 calculates the operating state of the hull in real time and calculates the correction coefficient based on the data received from the motion analyzing unit 100 and the measuring unit 200. The control unit 300 calculates the correction coefficient based on the motion characteristic response and the hull load response Can be corrected. The central processing unit 310, the resolution information processing unit 320, the load correction unit 330, the hull safety evaluation unit 340, and the hull stability evaluation unit 340 can determine the strength of the hull, which changes in real time according to the movement characteristics of the hull and the hull load. , And an input / output processing unit 350. [

입출력 처리부(350)는 각종 정보의 입출력, 통신을 담당할 수 있으며, 해상정보 처리부(320)는 해상 정보 수집부(102)로부터 전송받은 해상 정보로부터 입사각, 유의 파고, 평균 파주기 등의 해상 상태 정보를 추출하여 중앙처리부(310)로 전송할 수 있다. 해상정보 처리부(320)의 해상 상태 정보 추출 방법은 통상적인 검색 방법 또는 필터링 방법 등에 의해 이루어질 수 있으며, 또는 해상 정보 전문으로부터 검색 대상(입사각, 유의 파고, 평균 파주기 등)만을 추출할 수 있는 알고리즘에 의한 방법으로 이루어질 수 있다.The input / output processing unit 350 is capable of inputting / outputting and communicating various information, and the resolution information processing unit 320 acquires, from the resolution information received from the resolution information collecting unit 102, a resolution state such as an incident angle, Information can be extracted and transmitted to the central processing unit 310. [ The resolution information extraction method of the resolution information processing unit 320 may be performed by a conventional search method or a filtering method or may be an algorithm capable of extracting only a search object (incident angle, significant wave height, average wave period, etc.) . ≪ / RTI >

중앙처리부(310)는 운동 해석부(100)에서 계산된 운동 특성 RAO 및 선체 하중 RAO에 실시간으로 계측된 해상 상태 정보를 적용하여, 해당 해상 상태에 따른 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 구할 수 있다. 이하 중앙처리부(310)에 의해 계산된 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 '계산 응답'이라 한다.The central processing unit 310 can obtain the motion characteristic response and the hull load response according to the corresponding sea state by applying the sea state information measured in real time to the motion characteristic RAO and the hull load RAO calculated by the motion analysis unit 100 . Hereinafter, the motion characteristic response and the hull load response calculated by the central processing unit 310 are referred to as 'calculation response'.

중앙처리부(310)는 제1 지점의 계산 응답과 계측부(200)로부터 전송받은 제1 지점의 계측 응답을 비교하여 보정 계수를 산출 할 수 있다.The central processing unit 310 may calculate the correction coefficient by comparing the calculation response at the first point and the measurement response at the first point received from the measurement unit 200. [

보정 계수는 수학식 1에 의해서 계산될 수 있다.The correction coefficient can be calculated by Equation (1).

Figure 112014060264412-pat00001
Figure 112014060264412-pat00001

이 때, 중앙처리부(310)는 동일한 로딩 컨디션, 파 입사각, 유의 파고, 평균 파주기에 해당하는 계측 응답과 계산 응답을 비교하여 보정 계수를 산출할 수 있다.At this time, the central processing unit 310 can calculate the correction coefficient by comparing the measurement response and the calculation response corresponding to the same loading condition, wave incident angle, significant wave height, and average wave phase.

부하 보정부(330)는 중앙처리부(310)에서 산출된 보정 계수를 제2 지점의 계산 응답에 적용함으로써 제2 지점의 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 보정할 수 있다. 즉, 실시간 변화되는 해상 상태에 따라 제2 지점의 보정된 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답은 수학식 2에 의해서 계산될 수 있다.The load correction unit 330 may correct the motion characteristic response and the hull load response at the second point by applying the correction coefficient calculated at the central processing unit 310 to the calculation response at the second point. That is, the calibrated kinematic characteristic response and the hull load response of the second point can be calculated by Equation (2) according to the sea state that changes in real time.

Figure 112014060264412-pat00002
Figure 112014060264412-pat00002

전술된 과정을 통해서 선체의 제1 지점 및 제2 지점의 실시간 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 모두 얻을 수 있으며, 이에 따라 일정 수량의 계측부(200)만으로 선체 전체의 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 계측할 수 있으므로 경제적이다. 또한, 실시간으로 변경되는 기상 상태뿐만 아니라 실시간으로 변경되는 로딩 컨디션도 함께 고려되므로, 보다 정확한 선체의 운동 특성 및 선체 하중을 파악할 수 있으며, 따라서 선체의 강도 및 안정성을 보다 정확하게 파악할 수 있다.The real-time response characteristic and the hull load response of the first point and the second point of the hull can be obtained through the above-described process. Thus, only a certain number of the measurement units 200 can be used to obtain the hull response and the hull load response It is economical because it can measure. In addition, since not only the weather condition changed in real time but also the loading condition changed in real time are taken into consideration, more accurate hull motion characteristics and hull load can be grasped, and the strength and stability of the hull can be grasped more accurately.

선체 안전성 평가부(340)는 선체의 강도 및 안전성을 평가하는 기능을 갖는 것으로, 선체가 안전하게 운항될 수 있는 최대 하중(이하 '한계 하중'이라 한다)이 데이터화 되어 저장될 수 있다. 선체 안전성 평가부(340)는 실시간으로 계측된 제1 지점 및 제2 지점의 선체 하중을 한계 하중과 비교하여, 선체 전체에 작용하는 하중이 한계에 도달하였는지 여부에 따라 선체의 강도 및 선박 운항의 안전성을 평가할 수 있다. The hull safety evaluation unit 340 has a function of evaluating the strength and safety of the hull, and the maximum load (hereinafter referred to as "limit load") that the hull can be safely operated can be stored as data. The hull safety evaluation unit 340 compares the hull loads at the first and second points measured in real time with the limit loads to determine whether the load acting on the entire hull has reached the limit, Safety can be evaluated.

그리고 이러한 선체 강도 및 선박 운항의 안전성등은 표시부(400)를 통해 수치화 또는 그래픽화되어 승선원에게 제공될 수 있다. 표시부(400)는 선박의 강도 및 안전성에 문제가 발생될 경우 알람 등을 발생시킬 수 있다.The hull strength and the safety of the ship operation can be numerically or graphically displayed on the display unit 400 and can be provided to the shipowner. The display unit 400 may generate an alarm when a problem occurs in the strength and safety of the ship.

이하에서는 본 발명의 일 측면에 따른 선체 강도 모니터링 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a hull strength monitoring method according to one aspect of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 선체 강도 모니터링 방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a hull strength monitoring method according to an aspect of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 선체 강도 모니터링 방법은 전술된 선체 강도 모니터링 시스템을 이용하여 선체 강도를 모니터링 하는 방법으로, 운동 해석 단계(S100), 운동 특성 RAO 및 선체 하중 RAO 계산 단계(S200), 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답 계산 단계(S300), 계측 단계(S400), 보정 계수 산출 단계(S500), 보정 단계(S600)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the hull strength monitoring method according to the present embodiment is a method of monitoring the hull strength using the above-described hull strength monitoring system, including a motion analysis step (S100), a movement characteristic RAO and a hull load RAO calculation step S200), a motion characteristic response and a hull load response calculation step S300, a measurement step S400, a correction coefficient calculation step S500, and a correction step S600.

운동 해석 단계(S100)는 로딩 컴퓨터(101)로부터 선체의 로딩 컨디션 정보를 전송 받아 선체의 운동 해석을 수행하는 단계이다. 운동 해석 단계(S100)는 공지된 운동 해석 모델을 이용하여 실시간으로 운동 해석을 할 수 있다. 그리고 이러한 운동 해석으로 선체 운동 특성 RAO 및 선체 하중 RAO가 계산될 수 있다(S200)The motion analysis step S100 is a step of performing a motion analysis of the hull by receiving the loading condition information of the hull from the loading computer 101. [ The motion analysis step (S100) can perform motion analysis in real time using a known motion analysis model. The kinematic characteristics RAO and hull load RAO can be calculated by this motion analysis (S200)

선체 운동 특성 RAO는 선체의 3차원 가속도 운동, 상하운동, 전후운동, 좌우운동, 종운동, 횡운동, 선수운동 등의 RAO를 포함할 수 있다. 그리고 선체 하중 RAO는 선체 종굽힘 모멘트, 선체 횡굽힘 모멘트, 선체 수직 전단력, 선체 수평 전단력 등의 RAO를 포함할 수 있다.RAO characteristics RAO can include RAO such as three dimensional acceleration motion, up and down movement, back and forth motion, left and right motion, longitudinal motion, lateral motion, and bowing motion of hull. And hull load RAO may include RAO such as hull longitudinal bending moment, hull transverse bending moment, hull vertical shear force, and hull horizontal shear force.

제어부(300)는 해상정보부(102)로부터 전송 받은 파동의 입사각, 유의 파고, 평균 파주기 등의 해상 상태 정보를 상기 운동 특성 RAO 및 선체 하중 RAO에 적용함으로써, 해당 파고의 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 계산할 수 있다(S300).The control unit 300 applies the resolution state information such as the incident angle, the significant wave height and the average wave period of the waves received from the resolution information unit 102 to the motion characteristics RAO and the hull load RAO, A response can be calculated (S300).

계측 단계(S400)는 선체의 제1 지점의 운동 특성 및 선체 하중을 계측부(200)로 실시간 계측하는 단계이다. 계측 단계(S400)에서 계측된 운동 특성 및 선체 하중은 제어부(300)로 전송될 수 있다f.The measurement step S400 is a step of measuring the kinetic characteristics of the first point of the hull and the hull load by the measurement unit 200 in real time. The measured kinematic characteristics and the hull load in the measuring step S400 may be transmitted to the control unit 300. f.

보정 계수 산출 단계(S500)는 수학식 1을 이용하여, 제1 지점의 계산 응답과 상기 계측부(200)에서 계측된 제1 지점의 계측 응답의 크기를 비교하여 보정 계수를 산출하는 단계이다. The correction coefficient calculation step S500 is a step of calculating the correction coefficient by comparing the calculation response of the first point and the measurement response of the first point measured by the measurement unit 200 using Equation (1).

보정 단계(S600)는 실시간 로딩 컨디션 및 해상 상태 정보를 바탕으로 계산된 제2 지점의 계산 응답에 산출된 상기 보정 계수를 적용하여 상기 제2 지점의 운동 특성 응답 및 선체 하중 응답을 보정하는 단계이다. 제어부(300)의 부하 보정부(330)는 수학식 2를 이용하여, 산출된 보정 계수를 제2 지점의 계산 응답에 적용함으로써, 제2 지점의 보정된 응답을 얻을 수 있다. The correction step S600 is a step of correcting the motion characteristic response and the hull load response of the second point by applying the correction coefficient calculated in the calculation response of the second point calculated based on the real-time loading condition and the resolution state information . The load correction unit 330 of the control unit 300 can obtain the corrected response at the second point by applying the calculated correction coefficient to the calculation response at the second point using Equation (2).

따라서 본 실시예에 따른 선체 강도 모니터링 방법은 한정된 계측부(200)를 이용하여 계측부(200)가 제공되지 않은 지점의 운동 특성 및 선체 하중을 보다 정확하게 계측할 수 있다.Therefore, the hull strength monitoring method according to the present embodiment can more accurately measure the kinetic characteristics and the hull load at a point where the measurement unit 200 is not provided using the limited measurement unit 200.

본 실시예에 따른 선체 강도 모니터링 방법은 선체 안전성 판단 단계(S700) 및 경보 단계(S800)를 더 포함할 수 있다.The hull strength monitoring method according to the present embodiment may further include a hull safety determination step (S700) and an alarm step (S800).

선체 안전성 판단 단계(S700)는 상기 선박이 안전하게 운항될 수 있는 최대 하중인 한계 하중과 상기 제1 지점의 하중 및 상기 제2 지점의 하중을 비교하여 상기 선체의 안전성을 판단하는 단계이다. 평가된 결과는 표시부(400)를 통해 수치화 또는 그래픽화되어 승선원에게 제공될 수 있다.The hull safety determination step S700 is a step of determining the safety of the hull by comparing the load at the first point with the load at the second point, which is the maximum load that the ship can be safely operated with. The evaluated result can be digitized or graphically displayed on the display unit 400 and provided to the shipowner.

그리고 경보 단계(S800)는 상기 선체의 안전성에 이상이 생길 경우 표시부(400)를 통해 알람을 발생시켜 승조원에게 경보를 가할 수 있다.In the warning step S800, if an abnormality occurs in the safety of the hull, an alarm may be generated through the display unit 400 to alert the crew member.

따라서 본 실시예에 따른 선체 강도 모니터링 방법은 해상 상태가 지속적으로 변화되는 환경에서 선체에 가해지는 부하를 감지할 수 있는 감지부가 일정 지점에만 제공될 경우에도 선체 전체의 강도 및 안전성을 실시간으로 계측 및 판단할 수 있다.Therefore, even if the sensing unit capable of detecting the load applied to the hull is provided only at a certain point in the environment where the sea condition is continuously changed, the strength and safety of the entire hull can be measured and measured in real- It can be judged.

이상 본 발명의 선체 강도 모니터링 시스템 및 선체 강도 모니터링 방법의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.While the present invention has been described with respect to specific embodiments of the hull strength monitoring system and the hull strength monitoring method of the present invention, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto. Should be interpreted. Skilled artisans may implement a pattern of features that are not described in a combinatorial and / or permutational manner with the disclosed embodiments, but this is not to depart from the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10: 선체 강도 모니터링 시스템 100: 운동 해석부
110: 운동 특성 해석부 120: 선체 하중 해석부
200: 계측부 210: 운동 특성 계측부
220: 선체 하중 계측 300: 제어부
310: 중앙처리부 320: 해상정보 처리부
330: 부하 보정부 340: 선체 안전성 평가부
350: 입출력 처리부 400: 표시부
10: hull strength monitoring system 100: motion analysis unit
110: kinetic characteristic analysis unit 120: hull load analysis unit
200: measuring unit 210: motion characteristic measuring unit
220: Measurement of hull load 300:
310: central processing unit 320:
330: load compensation unit 340: hull safety evaluation unit
350: Input / 400:

Claims (6)

제1 지점 및 제2 지점을 포함하는 선체를 갖는 선박의 해상 운행 시 상기 선체의 로딩 컨디션을 실시간으로 계산하는 로딩 컴퓨터;
상기 로딩 컨디션에 따른 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점의 운항 상태 RAO(응답 진폭 함수: Response Amplitude Operator)가 계산되는 운동 해석부;
상기 선박 주변의 해상 상태 정보를 실시간으로 수집하는 해상 정보 수집부;
상기 제1 지점에 제공되며, 상기 제1 지점의 운항 상태를 실시간으로 계측하는 계측부; 및
상기 운항 상태 RAO에 상기 실시간으로 수집된 상기 해상 상태 정보를 적용하여 계산된 상기 제1 지점의 계산 응답과, 상기 계측부에서 실시간으로 계측된 상기 제1 지점의 계측 응답을 비교하여 보정계수를 산출하고,
상기 운항 상태 RAO에 상기 실시간으로 수집된 상기 해상 상태 정보를 적용하여 계산된 상기 제2 지점의 계산 응답에 상기 보정 계수를 적용하여 상기 제2 지점의 계산 응답을 보정하는 제어부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템.
A loading computer for calculating, in real time, the loading condition of the hull at the time of sea operation of the hull having the hull including the first point and the second point;
A motion analyzer for calculating a flight state RAO (Response Amplitude Operator) of the first point and the second point according to the loading condition;
A maritime information collecting unit for collecting maritime status information around the ship in real time;
A measuring unit provided at the first point and measuring the operating state of the first point in real time; And
A correction coefficient is calculated by comparing the calculation response of the first point calculated by applying the resolution state information collected in the real time to the navigation state RAO and the measurement response of the first point measured in real time by the measurement unit ,
And a controller for applying the correction coefficient to the calculation response of the second point calculated by applying the resolution state information collected in real time to the navigation state RAO to correct the calculation response of the second point, system.
제 1 항에 있어서,
상기 운동 해석부는,
상기 로딩 컨디션에 따른 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점의 운동 특성 RAO가 계산되는 운동 특성 해석부를 포함하고,
상기 계측부는,
상기 제1 지점의 상기 운동 특성을 실시간으로 계측하는 운동 특성 계측부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The motion analyzer may include:
And a motion characteristic analyzer for calculating a motion characteristic RAO of the first point and the second point according to the loading condition,
The measuring unit may include:
And a kinetic characteristic measuring unit for measuring the kinetic characteristic of the first point in real time.
제 1 항에 있어서,
상기 운동 해석부는,
상기 로딩 컨디션에 따른 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점의 선체 하중 RAO가 계산되는 선체 하중 해석부를 포함하고,
상기 계측부는,
상기 제1 지점에 가해지는 선체 하중을 실시간으로 계측하는 선체 하중 계측부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The motion analyzer may include:
And a hull load analyzer for calculating a hull load RAO at the first point and the second point according to the loading condition,
The measuring unit may include:
And a hull load measuring unit for measuring a hull load applied to the first point in real time.
제 3 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 선박이 안전하게 운항될 수 있는 최대 하중인 한계 하중이 설계 단계에서 미리 계산되어 저장되며,
상기 선체의 상기 제1 지점 및 상기 제2 지점에 실시간으로 작용하는 상기 선체 하중과 상기 한계 하중을 비교하여 상기 선체 전체의 안전성을 판단하는 선체 강도 모니터링 시스템.
The method of claim 3,
Wherein,
The limit load, which is the maximum load at which the ship can safely be operated, is calculated and stored in advance in the designing stage,
Wherein the safety of the entire hull is determined by comparing the hull load acting on the first point and the second point of the hull in real time with the limit load.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 해상 정보 수집부로부터 상기 해상 상태 정보를 제공받아 상기 선박이 운항되는 상기 해상 상태를 실시간으로 추출하는 해상정보 처리부;
상기 제1 지점의 상기 계산 응답과 상기 제1 지점의 상기 계측 부하를 비교하여 상기 보정 계수를 산출하는 중앙처리부;
상기 중앙처리부에서 산출된 상기 보정 계수를 상기 제2 지점의 상기 계산 응답에 적용함으로써 상기 제2 지점 계산 응답을 보정하는 부하 보정부를 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
A marine information processing unit for receiving the marine status information from the marine information collecting unit and extracting the marine status to be operated by the marine vessel in real time;
A central processing unit for comparing the calculation response of the first point with the measurement load of the first point to calculate the correction coefficient;
And a load corrector for correcting the second point calculation response by applying the correction coefficient calculated by the central processing unit to the calculation response of the second point.
제 4 항에 있어서,
상기 제어부의 선체 안정성 판단 결과, 상기 선체의 안정성에 이상이 생길 경우 알람을 발생시키는 표시부를 더 포함하는 선체 강도 모니터링 시스템.
5. The method of claim 4,
And a display unit for generating an alarm when an abnormality occurs in the stability of the hull as a result of hull stability determination of the control unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102042356B1 (en) * 2018-09-18 2019-11-07 한국해양대학교 산학협력단 Method and system for estimating ship motion performance using artificial intelligence

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