KR20130135024A - Method for energy saving and safety sailing of ship by monitoring hydro-dynamic - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to provide an energy saving and safe sailing method for a ship by monitoring the external force and hull stress of sailing or moored ship under aerodynamic environments in real time. To achieve the purpose, the present invention comprises: a first step of obtaining data on the force that an air flowing phenomenon or the flow of air is applied to a hull, and data on a hull motion existing in the air flow, through a linear simulation in an air tunnel, and making a look-up table by collecting the data; and a second step of determining dynamic positions or sailing routes optimized by reflecting the measured values measured through the first step to actual measured values and compensating the measured values. [Reference numerals] (AA,FF) Actual moving distance of a ship;(BB) Heading direction of the ship under aerodynamic and hydrodynamic environments;(CC,HH) Heading direction of the ship;(DD,II) Direction of sea currents;(EE,JJ) Wind direction;(GG) Compensate the heading direction of the ship under the aerodynamic and hydrodynamic environments by controlling the direction of a rudder

Description

항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 및 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법{method for energy saving and safety sailing of ship by monitoring hydro-dynamic}Method for energy saving and safety sailing of ship by monitoring by real-time monitoring and control of external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position in aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel hydro-dynamic}

본 발명은 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel saving and safe operation method of a ship through real-time monitoring and control of the external force, hull stress, six degree of freedom movement and drift position of the aerodynamic environment of the ship in voyage or mooring.

연료가 적게 드는 선박을 개발하고 건조하는 것은 미래 조선해양 산업의 핵심이다. 하루 100톤의 연료를 소비하고, 320톤의 이산화탄소를 배출하는 선박을 가정하면, 1%의 연비개선은 연간 24만 달러 이상의 비용을 절감하며, 25년이면 약 6백만 달러를 줄일 수 있으며, 중고선 시장에서 연비가 가장 중요한 요소 중 하나이다.
Developing and building low fuel vessels is key to the future shipbuilding and offshore industry. Assuming a vessel that consumes 100 tonnes of fuel per day and emits 320 tonnes of carbon dioxide, a 1% fuel economy savings of more than $ 240,000 per year, saving about $ 6 million in 25 years, Fuel economy is one of the most important factors in the market.

또한 현대사회는 온실가스를 배출하는 동력수송시스템에 대부분 의존하고 있지만, CO2배출은 지구 온난화, 기후 변화와 해양 산성화를 일으키는 핵심요인으로 널리 알려져 있다. 1톤의 화물을 1마일 수송하는데 배출되는 CO2의 양은 선박이 수송수단 중에서 가장 효율적임에도 불구하고, 세계무역에서 가장 압도적인 수송수단이기 때문에 CO2배출량이 산업계에서 배출하는 전체 온실가스 배출량의 약 3%에 해당된다. 그러므로 선박의 연료효율을 높임으로써 산업계에서 배출하는 온실가스의 배출량을 크게 줄일 수 있다.
In addition, although modern society relies mostly on the power transport system for GHG emissions, CO2 emissions are widely known as key factors for global warming, climate change and ocean acidification. The amount of CO2 emitted to transport one ton of cargo a mile is the most overwhelming means of transportation in the world, even though ships are the most efficient means of transport, so about 3% of the total greenhouse gas emissions emitted by the industry Corresponds to Therefore, by increasing the fuel efficiency of the ship, it is possible to significantly reduce the greenhouse gas emissions emitted by the industry.

또한 선박 운항의 기존의 수작업 및 반자동화 방식은 선원의 업무수준에 따라 차이가 많고, 반자동화 방식으로 개발된 시스템의 경우에도 해당 선박에만 적용 가능한 상황이므로 다양한 선종을 포괄할 수 있는 시스템을 구현하기 위해서는 소프트웨어 공학적 접근 필요하고, 비슷한 종류의 응용 개발을 위한 토대를 제공하는 개념인 소프트웨어 프레임워크 개발이 필요하다.In addition, the existing manual and semi-automated methods of ship operation vary according to the crew's work level, and even the system developed by the semi-automated method is applicable only to the ship, so it is possible to implement a system that can cover various ship types. This requires a software engineering approach and the development of a software framework, a concept that provides a foundation for developing similar kinds of applications.

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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, the fuel economy of the ship through the real-time monitoring and control of the external force, hull stress, six degree of freedom movement and the drift position of the aerodynamic environment of the ship in voyage or mooring and To provide a safe way of operation.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

풍동에서 선형 실험을 통하여 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘에 대한 데이터를 취득하고, 데이터 축적을 통하여 이를 룩-업 테이블화 시키는 제 1 단계;A first step of acquiring data on the force exerted on the hull by linear experiments in the wind tunnel and looking-up a table by accumulating data;

Time-of-Flight Method 측정 원리를 이용하여 선체에 인가될 선체 주위(예: 전, 중, 후)의 공기역학 에너지의 방향과 속도를 실제 측정하는 제 2 단계 및;A second step of actually measuring the direction and velocity of the aerodynamic energy around the hull (eg, before, middle, and after) to be applied to the hull using a time-of-flight method measurement principle;

제 2 단계의 실제 측정치를 제 1 단계의 룩-업 테이블에 반영하여 선체에 실제 인가될 힘을 공기역학 반응 모델 테스트로 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 지속적인 실시간 측정 및 예측된 힘을 감안하여 실시간으로 최적화한 동적 자세 제어 혹은 항해 경로를 결정하는 제 3 단계;Reflect the actual measurement of the second stage to the look-up table of the first stage, and use the actual force applied to the hull as an aerodynamic response model test to predict the aerodynamic response of the hull, and to continuously measure the real time A third step of determining a dynamic attitude control or navigation route optimized in real time;

를 포함하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법을 제공한다.
It provides a method of reducing fuel consumption and safe operation of the ship through real-time monitoring of the external force, hull stress, six degree of freedom movement and drift position of the aerodynamic environment of the sailing or mooring ship.

또한 본 발명은,Further, according to the present invention,

풍동에서 선형 실험을 통하여 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘에 대한 데이터를 취득하고, 데이터 축적을 통하여 이를 룩-업 테이블화 시키는 제 1 단계;A first step of acquiring data on the force exerted on the hull by linear experiments in the wind tunnel and looking-up a table by accumulating data;

Time-of-Flight Method 측정 원리를 이용하여 선체에 인가될 선체 주위(예: 전, 중, 후)의 공기역학 에너지의 방향과 속도를 실제 측정하는 제 2 단계 및;A second step of actually measuring the direction and velocity of the aerodynamic energy around the hull (eg, before, middle, and after) to be applied to the hull using a time-of-flight method measurement principle;

제 2 단계의 실제 측정치를 제 1 단계의 룩-업 테이블에 반영하여 선체에 실제 인가될 힘을 공기역학 반응 모델 테스트로 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 지속적인 실시간 측정 및 예측된 힘을 감안하여 실시간으로 최적화한 동적 자세 제어 혹은 항해 경로를 결정하는 제 3 단계;Reflect the actual measurement of the second stage to the look-up table of the first stage, and use the actual force applied to the hull as an aerodynamic response model test to predict the aerodynamic response of the hull, and to provide continuous real-time measurement and the predicted force A third step of determining a dynamic attitude control or navigation route optimized in real time;

의 순서에 따라, In order of,

산술수치모델과 실계측수치와 연동을 하기와 같이 진행을 한여, 지속적인 최적화를 자동화 까지 진행을 한다; 선체에 인가될 공기역학 에너지의 방향과 속도를 미리 측정하고 이를 선체에 반영하여, 인가 시점에서의 선체의 공기역학 반응 모델 테스트를 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 이 공기역학적 반응의 실계측을 비교하여, 최적화된 공기역학 반응 모델을 개발하고 이를 실시간으로 최적화한 동적 포지셔닝 혹은 항해 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법을 제공한다.
It works in conjunction with arithmetic and real measurements, and continues to automate continuous optimization; The direction and speed of aerodynamic energy to be applied to the hull are measured in advance and reflected in the hull, and the aerodynamic response of the hull at the time of application is used to predict the aerodynamic response of the hull. Comparing measurements, developing an optimized aerodynamic response model and determining dynamic positioning or navigational paths that are optimized in real-time, aerodynamic forces, hull stress, and six degrees of freedom in the aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel. It provides the fuel saving and safe operation method of ship through real-time monitoring & control of movement and drift position.

선체에 관련된 실계측, 이 실계측을 반영한 선박의 공기역학적 환경 외력 및 이 공기역학적 환경 외력에 반응하는 선체 응력, 6자유도 운동 과 표류 위치를 관련하는 Simulator의 연구결과물을 다양한 선종을 포괄할 수 있는 시스템을 구현하기 위하여 소프트웨어 공학적 접근 하여, 비슷한 종류의 응용 개발을 위한 토대를 제공하는 개념인 선체 혹은 선박 관련 디자인용 소프트웨어 프레임워크 및 산술모델 개발 혹은 보완에 반영하여, 기능을 향상한다.Various ship types can be included in the actual measurement related to the hull, the aerodynamic environmental external force of the ship reflecting the actual measurement, and the hull stress in response to the aerodynamic environmental external force, the results of the simulator's research related to the six degree of freedom motion and the drifting position. The software engineering approach to implement the system is implemented and reflected in the development or supplementation of the software framework and arithmetic model for hull or ship related design which is the concept that provides the foundation for the development of similar kind of application.

본 발명에 따르면, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함으로써 선박의 항해 또는 계류 시 소모되는 연료를 효율적으로 절감할 수 있다.According to the present invention, by real-time monitoring and control of the external force, hull stress, six degree of freedom movement and the drift position of the aerodynamic environment of the ship or the moored ship can efficiently reduce the fuel consumed during the voyage or mooring of the ship.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 구조.
도 2는 선박에 인가되는 공기역학 벡터.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 공기역학의 계측.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 연료절감 및 안전운항 모식도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 러더의 형태.1 is a structure of a ship according to an embodiment of the present invention.
2 is an aerodynamic vector applied to a vessel.
3 is a measurement of aerodynamics according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 is a schematic diagram of fuel saving and safe operation of the ship according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a form of a rudder in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명에서, 항해 또는 계류 중인 선박의 "공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함"은 항해 또는 계류 중인 선박의 "공기역학적 환경 외력 및 이 공기역학적 환경 외력에 반응하는 선체 응력, 6자유도 운동 과 표류 위치, 선체와 직-간접적으로 연계된 복합구조물의 응력, 6자유도 운동 및 표류 위치 등을 포함한" 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
In the present invention, "real-time monitoring & control of aerodynamic environment-external force, hull stress, six degree of freedom motion and drifting position" of a sailing or mooring vessel is referred to as "aerodynamic environmental external force and this aerodynamic of a sailing or mooring vessel". Ship's fuel through real-time monitoring and control, including hull stress in response to environmental forces, six degrees of freedom motion and drifting position, stresses in complex structures directly and indirectly connected to the hull, six degrees of freedom motion and drifting position It should be noted that it is a broad term covering savings and safe operation methods.

본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 사용하는 용어인 '선박'은 선박과 유사한 모든 구조물 (예, 잭 업 리그(Jack-up Rig), 세미서브 리그(Semi-Submergible Rig : SSR), 자켓(Jacket), 컴플라이언트 타워(Compliant Tower : CT), TLP(Tension Leg Platform), 부체식 석유생산·저장·적출시설(Floating Production, Storage and Offloading facility : FPSO), 스파(Spar), 풍력발전기, 파력발전기 등) 이며, 또한 직-간접적으로 연계된 복합구조물 (예, non-subsea structure/Flare Tower, Top-side, 접안하는 관계의 선박들, Drill Rig, 유전에서 Oil &Gas 채취용 Production Casing, Risers (SCR, TTR, Tendon), Flowline, Production Line, Mooring Line, Hawser Line, Lowering Line, ROV (통신/제어 & 전력선)용 Tethering Cable Line, 친환경 연료절감용 돗/세일의 구조 지지대 및 연결 cable (Sail line), 광섬유센서가 인입된 Tensioner, 풍력발전기의 Blade & Tower, Jacket, Foundation과 인입하는 Tensioner, 교량/사장교용 Cable; 해상, 해중, 혹은 해저구조물의 지지대/받침대등의 구조물과 이러한 구조물용의 concrete Tensioner 등) 을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
Prior to describing the present invention, the term 'ship' used in the present invention refers to all structures similar to ships (eg, Jack-up Rig, Semi-Submergible Rig (SSR), Jacket). (Jacket), Compliant Tower (CT), TLP (Tension Leg Platform), Floating Production, Storage and Offloading facility (FPSO), Spa, Wind Power Generator, Wave generators, etc., and also directly or indirectly linked complex structures (e.g., non-subsea structure / flare towers, top-side, berthing vessels, drill rigs, production casings for oil & gas extraction from oil fields) (SCR, TTR, Tendon), Flowline, Production Line, Mooring Line, Hawser Line, Lowering Line, Tethering Cable Line for ROV (Communication / Control & Power Line), Structural Support and Connection Cable for Eco-Fuel Saving / Dot / Sail line), Tensioner with fiber optic sensor, Blade & Tower of wind power generator, Jacket, Foundatio Note that it is a broad term that includes n and the tensioner, bridge / cable bridge cable; structures such as supports / bases of sea, sea, or undersea structures, and concrete tensioners for such structures.

본 발명에서, 전기식 혹은 광계측방식은 음향방출검사/Acoustic Emission, 스트레인, 온도, 압력, 가속도, 지진감지 계측기/Seismic Sensor & Instrument, 유속, 분포온도센서/Raman, 분포스트레인센서/Brillouin, 거리분할 광손실 측정기/OTDR Sensing 기능의 구성이 독립적인 계측기기들의 통합 계측 및 제어 방식 혹은 통합기능연동의 복합 계측 및 제어 기기를 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
In the present invention, the electric or light measurement method is acoustic emission inspection / strain, temperature, pressure, acceleration, seismic sensor / Seismic Sensor & Instrument, flow velocity, distribution temperature sensor / Raman, distribution strain sensor / Brillouin, distance division It is clear that the configuration of the optical loss measuring device / OTDR sensing function is a broad term that encompasses the integrated measurement and control method of independent measuring instruments or the combined measurement and control device of the integrated function linkage.

본 발명에서, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기는 lidar, particle induced velocity(piv), particle tracking velocity(ptv), 스트레인센서, 가속도계, current meter, 풍향계, 풍속계 등 기능의 구성이 독립적인 계측기기들의 통합 계측 및 제어 방식 혹은 통합기능연동의 복합 계측 및 제어 기기 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다. In the present invention, the measuring device for measuring the external-external force is lidar, particle induced velocity (piv), particle tracking velocity (ptv), strain sensor, accelerometer, current meter, wind vane, anemometer, etc. It is known in advance that it is a broad term that encompasses integrated instrumentation and control methods or complex instrumentation and control devices in conjunction with integrated function.

본 발명에서, 공기역학적 환경 내-외력 중 공기역학적 환경 내력은 대상 선박의 일부구조의 6자유도 운동으로 발라스트 탱크, 연료탱크, 저장탱크등에서 생성된 유체역학적인 Sloshing과; 온도 혹은 화학첨가제로 인한 점도, 압력, 물성 (물, Oil & Gas, 모래, 진흙 등)의 성분들의 복합적인 변화를 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
In the present invention, the aerodynamic environmental history of the aerodynamic environment internal-external force is a hydrodynamic sloshing generated in the ballast tank, fuel tank, storage tank, etc. by six degrees of freedom motion of the structure of the target vessel; Note that this is a broad term that encompasses complex changes in components of viscosity, pressure, and physical properties (water, oil & gas, sand, mud, etc.) due to temperature or chemical additives.

본 발명에서, 시간과 공간정보 및 형상 취득 기법는 RF & Microwave- GPS, DGPS, RTK, 광- Lidar, PIV, PIT, 간섭계, 수중에서는 음파, 초음파, 등 기능의 구성이 독립적인 계측기기들의 통합 계측 및 제어 방식 혹은 통합기능연동의 복합 계측 및 제어 기기 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
In the present invention, the time and spatial information and shape acquisition technique is an integrated measurement of measuring instruments having independent configuration of RF & Microwave-GPS, DGPS, RTK, Optical-Lidar, PIV, PIT, Interferometer, Sound Wave, Ultrasound, etc. And a broad term encompassing a control method or a complex measurement and control device of integrated function linkage.

본 발명에서, Smart IMU는 전기식/광전기식의 자이로, 광격자, MEMS, 등의 전기식 가속도 및 환경외력 계측의 "연동, 간접 연동 혹은 무연동 (직간접 경험)의 인공지능 포함과 상황인식의 DB" 등 기능의 구성이 독립적인 계측기기들의 통합 계측 및 제어 방식 혹은 통합기능연동의 복합 계측 및 제어 기기 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
In the present invention, the Smart IMU is an electric / photoelectric gyro, a photonic grid, a MEMS, and the like, including the artificial intelligence of "interlocking, indirect interlocking or non-interlocking (direct and indirect experience)" of electric acceleration and environmental external force measurement. It is noted that the function configuration is a broad term that encompasses integrated measurement and control methods of independent measurement devices or complex measurement and control devices of integrated function integration.

본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 사용하는 용어인 '광섬유 브래그 격자'은 광섬유센서등을 혹은, 1 개나 이상의 광섬유센서으로 구성, 또는 1 개나 이상의 광섬유 가닥으로 구성되어 다발화 (Cabling) 등의 형태로 사용하는 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
Prior to describing the present invention, the term 'optical fiber Bragg grating' used in the present invention is composed of an optical fiber sensor or the like, or composed of one or more optical fiber sensors, or composed of one or more optical fiber strands, etc. Note that it is a broad term used in the form of.

본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 사용하는 용어인 '수치산술모델/Mathematical Models"은 전산유체역학/CFD, 유한요소해석/FEA, 유체-구조 연동해석/FSI, 유한 차분법/FDM, 유한 체적법/FVM 등 모든 유사기능 기법들 등의 해석 프로그램을 1개 혹은 이상을 복합적으로 연동하는 포괄적인 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
Prior to describing the present invention, the terms 'mathematical arithmetic models / Mathematical Models' used in the present invention are computational fluid dynamics / CFD, finite element analysis / FEA, fluid-structure interlocking analysis / FSI, finite difference method / FDM, It is known in advance that it is a comprehensive broad term that combines one or more complex interpretation programs such as finite volume method / FVM and all similar functional techniques.

한편, 본 발명의 경우, 직-간접적으로 연계된 복합구조물 (예, Drill Rig, 유전에서 Oil &Gas 채취용 Production Casing, Risers (SCR, TTR, Tendon), Flowline, Production Line, Mooring Line, Hawser Line, Lowering Line, ROV (통신/제어 & 전력선)용 Thering Cable Line, 광섬유센서가 인입된 Tensioner, 풍력발전기의 Blade & Tower, Jacket, Foundation과 인입하는 Tensioner, 교량/사장교용 Cable; 해상, 해중, 혹은 해저구조물의 지지대/받침대등의 구조물과 이러한 구조물용의 concrete Tensioner 등) 을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
On the other hand, in the present invention, directly and indirectly linked composite structure (eg Drill Rig, Production Casing for oil & gas extraction from oil fields, Risers (SCR, TTR, Tendon), Flowline, Production Line, Mooring Line, Hawser Line, Lowering Line, Thering Cable Line for ROV (Communication / Control & Power Line), Tensioner with Fiber Optic Sensor, Blade & Tower of Wind Power Generator, Jacket, Tensioner with Foundation, Cable for Bridge / Cable Bridge; Offshore, Underwater, or Undersea Note that it is a broad term that encompasses structures such as supports / supports of structures and concrete tensioners for such structures.

본 발명에서, "상황인식 미들웨어"는 USN 센서와 같은 센서에서 입력된 상황정보를 에이전트가 미들웨어 전용 패킷으로 변환하여 상황인식 미들웨어 전송하면 미들웨어는 이를 수신하여 기능별로 분류된 각 모듈에서 처리하고 그 결과를 사용자 프로그램으로 전송하여 모니터링 및 제어할 수 있는 프로그램 상황정보를 미들웨어 전용 패킷으로 변환 하는 에이전트가 통하여 모든종류의 센서 정보를 수집하거나 모든 장비를 제어한다. 미들웨어는 각 기능별(통지,처리,저장,로그,제어,IO,외부 응용)로 모듈화되어 있으며, 모듈간 데이터 연동은 XML로 정의된 미들웨어 메시지를이용하므로 모듈간 독립성이 확보되어 기능 수정 및 추가 기능 등을 포괄하는 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
In the present invention, " situation recognition middleware " means that when the agent converts context information input from a sensor such as a USN sensor into a packet for middleware and transmits the situation awareness middleware, the middleware receives it and processes it in each module classified according to the function. It collects all kinds of sensor information or controls all equipment through the agent that converts the program status information that can be monitored and controlled by sending to the user program into a packet for middleware. Middleware is modularized for each function (notification, processing, storage, log, control, IO, external application) .Data interworking between modules uses middleware messages defined in XML so that module independence is secured and functions can be modified and added. It is known in advance that it is a broad term covering the back.

본 발명에서, "웹기반 상황인식 모니터링 프로그램"는 상황인식 미들웨어를 이용하여 상황정보를 모니터링 하는 프로그램이며, 웹 기반으로 제작되어 플래쉬가 정상적으로 동작하는 시스템에서 사용 가능하다. 실시간 모니터링 (그래프 표현, 차트표현 가능), 10분 평균 조회과거 데이터 조회 (기간별, 센서별), 센서별 계치설정후 임계치 초과시 경고, 일부 센서를 위한 외부프로그램 호출 및 결과 모니터링 기능을 포괄적인 광의의 용어임을 미리 밝혀둔다.
In the present invention, the "web-based situational awareness monitoring program" is a program for monitoring contextual information using contextual awareness middleware, which is produced based on the web and can be used in a system in which the flash operates normally. Real-time monitoring (graph display, chart expression), 10-minute average inquiry, historical data inquiry (per period, sensor), warning when threshold is exceeded after setting sensor per sensor, external program call for some sensors and result monitoring Make a clear statement of the term.

본 발명은, 전기식 혹은 광계측방식 기능의 구성이 독립적인 계측기기들의 통합 계측 및 제어 방식 혹은 통합기능연동의 복합 계측 및 제어 기기를 이용하여 선박의 부하, 스트레인, 변형, 변위, 피로, 미세 균열/Micro Crack, 진동, 주파수를 측정한다.
The present invention uses the integrated measurement and control method of the measuring instruments independent of the configuration of the electrical or optical measurement function, or the complex measurement and control device of the integrated function linkage of the vessel, load, strain, deformation, displacement, fatigue, micro-cracks Measure Micro Crack, Vibration, Frequency.

본 발명은 이하에서 설명하는 각 단계별 작용에 따라 구체적으로 구현된다.
The invention is specifically implemented according to the operation of each step described below.

먼저, 풍동에서 선형 실험을 통하여 공기가 흐르는 현상이나 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘(flow resistance) 또는 공기의 흐름 속에 있는 선체 운동(6DOF)에 대한 데이터를 취득한다. 이 경우, 전기식 혹은 광계측방식, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기, 시간과 공간정보 및 형상 취득 기법, Smart IMU 등을 이용하여 공기운동을 공간적 혹은 시간적 3차원으로 실 계측할 수 있다.(도 3).
First, through linear experiments in wind tunnels, data about the phenomenon of air flow, the flow resistance of air flow on the hull, or the hull motion (6DOF) in the air flow are obtained. In this case, the air movement can be measured in spatial or temporal 3D by using electric or light measurement method, measuring instrument for measuring the internal and external force, time and spatial information and shape acquisition technique, and Smart IMU. 3).

다음으로, 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘은 3차원적인 공기흐름의 속도와 방향에 의한 것이며, x, y, z축 및 입사각의 x, y, z축에 의한 반응(response)이 다르다.
Next, the force of the air flow on the hull is due to the velocity and direction of the three-dimensional air flow, and the response due to the x, y, z axis and the x, y, z axis of the incident angle is different.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

풍동에서 선형 실험을 통하여 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘에 대한 데이터를 취득하고, 데이터 축적을 통하여 이를 룩-업 테이블화 시키는 제 1 단계;A first step of acquiring data on the force exerted on the hull by linear experiments in the wind tunnel and looking-up a table by accumulating data;

Time-of-Flight Method 측정 원리를 이용하여 선체에 인가될 선체 주위(예: 전, 중, 후)의 공기역학 에너지의 방향과 속도를 실제 측정하는 제 2 단계 및;A second step of actually measuring the direction and velocity of the aerodynamic energy around the hull (eg, before, middle, and after) to be applied to the hull using a time-of-flight method measurement principle;

제 2 단계의 실제 측정치를 제 1 단계의 룩-업 테이블에 반영하여 선체에 실제 인가될 힘을 공기역학 반응 모델 테스트로 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 지속적인 실시간 측정 및 예측된 힘을 감안하여 실시간으로 최적화한 동적 자세 제어 혹은 항해 경로를 결정하는 제 3 단계;Reflect the actual measurement of the second stage to the look-up table of the first stage, and use the actual force applied to the hull as an aerodynamic response model test to predict the aerodynamic response of the hull, and to continuously measure the real time A third step of determining a dynamic attitude control or navigation route optimized in real time;

의 순서에 따라, 산술수치모델과 실계측수치와 연동을 하기와 같이 진행을 한여, 지속적인 최적화를 자동화 까지 진행을 한다; 선체에 인가될 공기역학 에너지의 방향과 속도를 미리 측정하고 이를 선체에 반영하여, 인가 시점에서의 선체의 공기역학 반응 모델 테스트를 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 이 공기역학적 반응의 실계측을 비교하여, 최적화된 공기역학 반응 모델을 개발하고 이를 실시간으로 최적화한 동적 포지셔닝 혹은 항해 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법에 관한 것이다.
In order to proceed with the arithmetic numerical model and the actual measurement value as follows, the continuous optimization to the automation; The direction and speed of aerodynamic energy to be applied to the hull are measured in advance and reflected in the hull, and the aerodynamic response of the hull at the time of application is used to predict the aerodynamic response of the hull. Comparing measurements, developing an optimized aerodynamic response model and determining dynamic positioning or navigational paths that are optimized in real-time, aerodynamic forces, hull stress, and six degrees of freedom in the aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel. The present invention relates to a method of saving fuel and safe operation of a ship through real-time monitoring and control of movement and drift position.

선체에 실제 인가될 힘의 계측은, Time-of-Flight Method 측정 원리를 이용하여 선체에 인가될 공기역학 에너지의 방향과 속도를 미리 먼 거리에서부터 측정하여 이를 선체에 인가될 때까지 지속적인 실시간 측정을 하고, 인가 시점에서의 선체의 공기역학 반응 모델 테스트를 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측한다. 이 예측 결과를 공기역학 반응의 실 계측과 비교하여, 최적화된 공기역학 반응 모델을 개발한다. 선체에 인가된 후의 공기역학 에너지의 방향과 속도를 선체에서부터 먼 거리까지 공기역학 에너지의 지속적인 실시간 측정을 하여 이를 실시간으로 최적화한 동적 자세 제어 혹은 항해 경로를 결을 위한 데이터로 활용한다.
The measurement of the actual force applied to the hull uses the time-of-flight method measurement principle to measure the direction and speed of the aerodynamic energy to be applied to the hull from a long distance in advance and to carry out continuous real-time measurement until it is applied to the hull. The aerodynamic response of the hull at the time of application is utilized to predict the aerodynamic response of the hull. Compare these predictions with real measurements of aerodynamic responses to develop an optimized aerodynamic response model. The direction and speed of the aerodynamic energy after it is applied to the hull are continuously measured in real time from the hull to the far distance, and the dynamic attitude control or the navigation route optimized in real time is used as the data for determination.

이상에서 설명한 1단계에 있어, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기에서 측정된 데이터는 전산유체역학/CFD의 Simulation 입력 조건을 최대로 상황 인식하여 선박의 거동 및 6자유도(Degree of Freedom) 움직임, 물리량들과 상관관계를 분석한다. 상기 "상황인식 미들웨어" 혹은 유사한 기능의 소프트웨어에서의 모든 상황인식 기능의 Mathematical Models 결과와 실시간 계측결과를 연동하여 최적화한 Mathematical Models을 실 계측을 반영한 알고리즘화 및 Simulation 으로 진화시킨다. "상황인식 미들웨어" 와 "웹기반 상황인식 모니터링 프로그램"을 활용한 실시간 윕기반 시스템을 구축하고, 단순 계측된 모니터링 기능이외에도, "실 계측을 반영한 알고리즘화 및 Simulation"을 연동하여 인공지능으로 가공된 모니터링 기능 및 예측 제어시스템을 구현한다.
In the first step described above, the data measured by the measuring instrument measuring the internal and external forces is based on the simulation conditions of the computational fluid dynamics / CFD to maximize the situation of the ship's behavior and six degrees of freedom. We then analyze the correlations with the physical quantities. Enabling Mathematical Models optimized by linking Mathematical Models results of all situational awareness functions with real-time measurement results in "Situational Awareness Middleware" or similar software to evolve into algorithms and simulations that reflect real measurements. Built a real-time whip-based system using "situational awareness middleware" and "web-based situational awareness monitoring program". In addition to the simple measurement monitoring function, it is processed by artificial intelligence by linking "Algorithmization and Simulation reflecting real measurement" Implement monitoring and predictive control systems.

상기 데이터의 축적을 통하여 룩-업 테이블(look-up table)로 선박항해기록장치(VDR) 혹은 별도의 서버에 축적하고, 축적된 데이터는 환경외력 계측을 연동하거나 혹은 아니하더라도 "실시간 상황인식", "과거기록의 상황재현"과 "향후 예측기록 경우 수 대비의 상황예측"을 구현하기 위해 필요한 상황인식용 기준 데이터(reference data)로 활용한다. 또한, 축적된 data는 가상의 Simulation을 통하여 구조 진단 및 작업 평가 기능을 수행한다.
The data is accumulated in a ship navigation recorder (VDR) or a separate server as a look-up table, and the accumulated data is "real-time situation recognition" even if the external force measurement is linked or not. For example, it is used as reference data for situation recognition necessary to implement "situation of past records" and "situation for future prediction records." In addition, the accumulated data performs structural diagnosis and work evaluation through virtual simulation.

또한, 선체에 관련된 실계측 및 실계측을 반영한 선박의 공기역학적 환경 외력 및 이 공기역학적 환경 외력에 반응하는 선체 응력, 6자유도 운동 과 표류 위치를 관련하는 Simulator의 연구결과물을 다양한 선종을 포괄할 수 있는 시스템을 구현하기 위하여 소프트웨어 공학적 접근 하여, 비슷한 종류의 응용 개발을 위한 토대를 제공하는 개념인 선체 혹은 선박 관련 디자인용 소프트웨어 프레임워크 및 산술모델 개발 혹은 보완에 반영하여, 기능향상용으로 활용한다.
In addition, the aerodynamic environmental external force of the ship reflecting the actual measurement and the actual measurement related to the hull, and the results of the study of the simulator related to the hull stress, the six degree of freedom motion and the drifting position in response to the aerodynamic environmental external force, can cover various ship types. The software engineering approach to implement the system can be applied to the development or supplement of software framework and arithmetic model for hull or ship design, which is the concept that provides the foundation for the development of similar kinds of applications. .

다음으로, 풍동에서의 선형 실험 결과를 실선에 적용한다. 즉, 실험에서 측정된 측정치를 실제 측정치에 반영하여 보상(calibration)한다. 이에 대한 구체적인 내용은 이하에서 설명하는 바와 같다.
Next, the linear test results in the wind tunnel are applied to the solid line. In other words, the measured value measured in the experiment is reflected in the actual measured value and compensated. Details thereof will be described below.

1) 6-dof 모션 영향의 계측치를 보상하여 추후 선체에 인가될 공기역학 (aero-dynamic) 에너지를 계측한다(예: 환경 내-외력을 측정하는 계측기기를 이용함). 이 경우, 고도/다층별로 차별화된 풍향과 풍속을 계측한다. 2) 풍향계, 풍속계 등을 활용하여 선체 구조물 선상(on board)에 인가된 공기역학 에너지를 계측한다. 3) 선체에 인가된 후의 공기역학 에너지를 계측한다(예: 환경 내-외력을 측정하는 계측기기를 이용함). 이 경우, 고도/다층별로 차별화된 풍향과 풍속을 계측한다.
1) Measure the aero-dynamic energy that will be applied later to the hull by compensating for the 6-dof motion effect (e.g., using a measuring instrument that measures external-external forces). In this case, the wind direction and wind speed differentiated by altitude / multistory are measured. 2) Measure the aerodynamic energy applied to the board of the hull structure by using a wind vane and anemometer. 3) Measure the aerodynamic energy after being applied to the hull (eg by using measuring instruments to measure external-external forces). In this case, the wind direction and wind speed differentiated by altitude / multistory are measured.

환경 내-외력을 측정하는 계측기기를 연동 혹은 아니하여 가해지는 환경외력에 의한 선박의 Natural Frequency, Harmonic Frequency, 공기 특성을 계측 및 추출할수 있다. 상기 계측 및 추출된 Natural Frequency, Harmonic Frequency, 공기 특성은 구조해석 방식과 연동하여 실시간 혹은 예측 제어하고, 이를 통하여 구조물에 가해지는 Natural Frequency, Harmonic Frequency 회피 및 피로 최소화하여 선박의 수명 연장을 위한 data로 활용된다.
It is possible to measure and extract the natural frequency, harmonic frequency, and air characteristics of the vessel by the external force applied by interlocking or not with the measuring device that measures the internal / external force. The measured and extracted natural frequency, harmonic frequency, and air characteristics are linked to the structural analysis method in real time or predictive control, through which natural frequency and harmonic frequency applied to the structure are avoided and data are minimized to minimize fatigue. Are utilized.

시간과 공간정보 취득 기법 & Smart IMU를 본 구조물의 "상황인식화 한 6자유도 모션, 반응자세(response)와 표류 위치 계측 및 DB" 로 연동시키어, "환경외력 계측 연동 혹은 무연동" 하는 인공지능의 EEOI/EEDI/DPS 용 Monitoring, Adviser System, and/or Automated Control System을 활용하여 자세 제어/motion Control한다.
The artificial intelligence that interlocks the time and spatial information acquisition technique and the Smart IMU with the 6-degree-of-freedom motion, response posture and drift position measurement and DB of the structure, and the interlocking or non-interlocking of external force measurement. Posture control / motion control using intelligent EEOI / EEDI / DPS Monitoring, Adviser System, and / or Automated Control System.

이상에서 설명한 1), 2), 3)의 순서에 따라, 선체에 인가될 공기역학 에너지의 방향과 속도를 미리 측정하고 이를 선체에 반영하여, 인가 시점에서의 선체의 공기역학 반응 수치산술모델/Mathematical Models를 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 이 공기역학적 반응의 실계측을 비교하여, 최적화된 공기역학 반응 모델을 개발하고 이를 실시간으로 최적화한다. 즉, 선체에 인가될 공기역학 에너지의 계측 결과를 보상(calibration)하여 최적화된 동적 포지셔닝(dynamic positioning) 혹은 항해 경로를 결정할 수 있는 것이다.
According to the procedures 1), 2) and 3) described above, the aerodynamic response numerical arithmetic model of the hull at the time of application is measured by measuring in advance the direction and velocity of the aerodynamic energy to be applied to the hull. Mathematical Models are used to predict the aerodynamic response of the hull, compare the actual measurements of the aerodynamic response, develop an optimized aerodynamic response model and optimize it in real time. In other words, it is possible to determine an optimized dynamic positioning or navigation path by calibrating the measurement result of the aerodynamic energy to be applied to the hull.

DP Boundary 조건 충족 제어시, 상기 선박의 본/복합 개별구조물중 (예, Subsea Structure/Riser/Drill Rig, Hawser Line &/or Mooring Line 우선, 다음 non-subsea structure/Flare Tower, Top-side, & Hull, ..) 에 우선 대상 구조물들의 순위를 반영하여 피로 최소화 우선 순위를 결정하고, DPS 혹은 EEOI/EEDI의 제어 효율이 가장 크게 되도록 운영한다.
When controlling to meet DP boundary conditions, among the main / composite individual structures of the vessel (e.g., Subsea Structure / Riser / Drill Rig, Hawser Line & / or Mooring Line, first non-subsea structure / Flare Tower, Top-side, & The priority of minimizing fatigue is determined by reflecting the priority of the target structures in Hull, ..), and operate to maximize the control efficiency of DPS or EEOI / EEDI.

EEOI/EEDI 조건 충족 제어 시, 상기 본/복합 구조물들 중에 우선 대상 구조물들의 순위를 반영하여(예, Rudder, Thruster, Propeller RPM, Ballistic, Fuel &/or Storage Tank, Wind Sail, Mooring Line Tensioner, Riser &/or its Tensioner ) 피로 최소화 우선 순위를 결정하고, DPS 혹은 EEOI/EEDI의 제어 효율이 가장 크게 되도록 운영 혹은 정량적인 EEDI를 계측 한다.
In the control of meeting EEOI / EEDI conditions, the priority of the target structures among the main / composite structures is reflected (for example, Rudder, Thruster, Propeller RPM, Ballistic, Fuel & / or Storage Tank, Wind Sail, Mooring Line Tensioner, Riser & / or its tensioner) Determines fatigue minimization priorities and measures operational or quantitative EEDIs to maximize control efficiency of DPS or EEOI / EEDI.

한편, 공기(바람)에 의하여 선체에 가해지는 벡터와 유체(해류/조류)에 의하여 선체에 가해지는 벡터는 서로 다르다. 환경외력을 실시간 계측 혹은 아니하여도, 유사한 구조물에서 계측되는 정보를 공유 및 활용하여 공기(바람) 혹은 유체(해류/조류)의 예측 혹은 실시간으로 선체에서 취득된 벡터와 선박의 가해지는 6자유도 자세 응답의 예측과 실 계측 벡터 데이터들의 수치를 실시간으로 취득, 저장 및 비교하여 선체의 6자유도 자세 응답의 예측 및 수치 축출화한 알고리즘을 최적화한다. 상기 데이터들을 매년 주기로 취득 및 저장하고, 유사한 구조물의 계측되는 정보를 공유 및 활용하여 오차범위를 자동적으로 줄인다.
On the other hand, the vector applied to the hull by air (wind) and the vector applied to the hull by fluid (current / algae) are different from each other. Six degrees of freedom of the vector and vessels obtained from the hull in real time or by forecasting air (wind) or fluid (currents / algae) by sharing and utilizing information measured in similar structures without real-time measurement of environmental external forces. Prediction of posture response and numerical values of real measurement vector data are acquired, stored and compared in real time to optimize the six-degree-of-freedom posture response and numerically extracted algorithm. The data are acquired and stored every year, and the error range is automatically reduced by sharing and utilizing the measured information of similar structures.

본 발명에 따르면 공기역학 에너지에 의하여 실제 선박이 움직이는 방향을 예측할 수 있다. 이렇게 예측된 결과에 따라, 계류 중인 선박의 경우 러더(rudder)의 방향을 컨트롤하여 6자유도 운동이 최소화 될 수 있도록 포지셔닝 해주며, 항해 중인 선박의 경우 러더의 방향을 컨트롤하여 공기역학에 의한 힘을 보상하여 최적화된 항로로 운전 가능하게 한다(도 4, 도 5). 이 경우, 러더 형태는 도 6과 같이 프로펠러와 독립적이거나 일체형으로 할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to predict the direction in which the actual ship moves by the aerodynamic energy. According to the predicted results, the mooring vessel controls the direction of the rudder to minimize the 6 degree of freedom movement, while the sailing vessel controls the direction of the rudder to control the rudder force. Compensation to enable driving to an optimized route (Figs. 4 and 5). In this case, the rudder shape may be independent or integral with the propeller as shown in FIG. 6.

한편, 선박 운항 중 공기역학적 환경 외력 및 선체 응력에 의하여 선체에 생기는 parasitic rolling에 의하여 선박이 전복되거나 선박이 싣고 있는 운송물이 떨어질 위험이 있다. 이 경우, 선박의 함미 아래쪽에 키를 1개 이상을 설치하여 parasitic rolling을 감소시킬 수 있다(도 1의 아래 그림). 선체가 parasitic rolling에 의하여 좌우로 흔들릴 경우 함미 쪽의 키에 의한 마찰에 의하여 parasitic rolling을 줄일 수 있는 것이다.
On the other hand, there is a risk that the ship may be overturned or the cargo carried by the ship may fall due to parasitic rolling generated on the hull due to aerodynamic environmental force and hull stress. In this case, parasitic rolling can be reduced by installing one or more keys under the ship's stern (figure 1 below). If the hull swings from side to side due to parasitic rolling, the parasitic rolling can be reduced by the friction of the keys on the side of the ship.

계류라인(mooring line), 친환경 연료절감용 돗/세일의 구조 지지대 및 연결 cable (Sail line)에 전기식 혹은 광계측방식을 이용하여 공기역학의 복합 에너지(coupled energy)에 의한 변화를 모니터링 할 수 있다. 상기 모니터링 데이터를 바탕으로 공기역학의 복합 에너지를 역으로 예측할 수도 있다. 계류라인의 공기역학에 의한 선박에 발생하는 6자유도 반응모션 (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, &/or Yawing Motion)과 환경외력 혹은 복합 구조물의 복합 에너지(coupled energy)를 실시간 피로 실 계측 혹은 산술의 수치 결과와 연동하여 대상 구조물들의 우선 순위를 반영하고, DP 혹은 EEOI/EEDI 제어를 가장 효율 있게 제어함으로써 상기 선박의 본/복합 개별구조물에 가해지는 힘과 관성/탄성의 복합적인 운동에너지 (예, Hogging, Sagging & Torsion 등)를 최소화한다. 이처럼 예측된 공기역학의 복합 에너지를 통하여 루더/Rudder, 트러스터/Thruster, 추진용 프로펠러/Propeller RPM, Ballistic, Fuel &/or Storage Tank, Wind Sail, Mooring/Riser Line Tensioner, 돗/세일의 구조 지지대 및 연결 cable (Sail line)등을 이용하여 예측된 동적 포지셔닝을 할 수 있다.
It is possible to monitor changes caused by coupled energy of aerodynamics by using electrical or photomeasuring methods for mooring lines, eco-friendly fuel-saving do / sail structural supports, and connecting cables (Sail lines). . Based on the monitoring data, a composite energy of aerodynamics may be predicted inversely. The six degrees of freedom reaction motion (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, & / or Yawing Motion) generated by aerodynamics of mooring lines and environmental external forces or combined energy of complex structures The force and inertia / elasticity of the vessel's bone / composite individual structures are reflected by reflecting the priority of the target structures in conjunction with the numerical results of fatigue room measurement or arithmetic, and by controlling DP or EEOI / EEDI control most efficiently. Minimize kinetic energy (eg Hogging, Sagging & Torsion, etc.) Through these predicted aerodynamic complex energies, Rudder / Rudder, Truster / Thruster, Propeller / Propeller RPM, Ballistic, Fuel & / or Storage Tank, Wind Sail, Mooring / Riser Line Tensioner, Dow / Sail Structural Support And predicted dynamic positioning using a connection cable (Sail line).

Off-Loading 또는 접안시에도, 공기역학적 환경외력 (예, Hydro- & Aero-Dynamic Energy)에 의해 구조물에 발생하는 6자유도 반응모션 (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, &/or Yawing Motion) 계측결과를 구조해석과 연동하고, 상황판단의 우선순위 혹은 중요도를 감안한 OffLoading 라인의 실시간 혹은 예측 제어를 통하여 독립적 혹은 복합적으로 인가되는 힘(Pipe line, Pump, 인입형 텐셔너, 라이저, 계류라인, 하우저, OffLoading 라인의 관성 및 탄성)을 최소화 한다.
Even during off-loading or berthing, six degrees of freedom reaction motion generated in the structure by aerodynamic environmental forces (eg Hydro- & Aero-Dynamic Energy) (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, & / or Yawing Motion) Integrate measurement results with structural analysis and independently or in combination with the real-time or predictive control of offloading lines, taking into account the priority or importance of situation determination (Pipe line, pump, pull-in tensioner, riser, mooring). Inertia and elasticity of lines, housings, and offloading lines.

한편, 본 발명의 경우, 선박 혹은 유사구조물의 모니터링을 반영한 예측된(predictive) 동적 포지셔닝을 통하여 해양구조물에 가해지는 손상 및 피로를 최소화할 수 있으며, 이러한 결과로 해양구조물의 수명을 좀 더 늘릴 수 있다.
Meanwhile, in the present invention, damage and fatigue applied to offshore structures can be minimized through predictive dynamic positioning reflecting monitoring of ships or similar structures, and as a result, the life of offshore structures can be further extended. have.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and accompanying drawings. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (36)

풍동에서 선형 실험을 통하여 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘에 대한 데이터를 취득하고, 데이터 축적을 통하여 이를 룩-업 테이블화 시키는 제 1 단계;
Time-of-Flight Method 측정 원리를 이용하여 선체에 인가될 선체 주위(예: 전, 중, 후)의 공기역학 에너지의 방향과 속도를 실제 측정하는 제 2 단계 및;
제 2 단계의 실제 측정치를 제 1 단계의 룩-업 테이블에 반영하여 선체에 실제 인가될 힘을 공기역학 반응 모델 테스트로 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 지속적인 실시간 측정 및 예측된 힘을 감안하여 실시간으로 최적화한 동적 자세 제어 혹은 항해 경로를 결정하는 제 3 단계;
의 순서에 따라, 산술수치모델과 실계측수치와 연동을 하기와 같이 진행을 한여, 지속적인 최적화를 자동화 까지 진행을 한다; 선체에 인가될 공기역학 에너지의 방향과 속도를 미리 측정하고 이를 선체에 반영하여, 인가 시점에서의 선체의 공기역학 반응 모델 테스트를 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 이 공기역학적 반응의 실계측을 비교하여, 최적화된 공기역학 반응 모델을 개발하고 이를 실시간으로 최적화한 동적 포지셔닝 혹은 항해 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.A first step of acquiring data on the force exerted on the hull by linear experiments in the wind tunnel and looking-up a table by accumulating data;
A second step of actually measuring the direction and velocity of the aerodynamic energy around the hull (eg, before, middle, and after) to be applied to the hull using a time-of-flight method measurement principle;
Reflect the actual measurement of the second stage to the look-up table of the first stage, and use the actual force applied to the hull as an aerodynamic response model test to predict the aerodynamic response of the hull, and to provide continuous real-time measurement and the predicted force A third step of determining a dynamic attitude control or navigation route optimized in real time;
In order to proceed with the arithmetic numerical model and the actual measurement value as follows, the continuous optimization to the automation; The direction and speed of aerodynamic energy to be applied to the hull are measured in advance and reflected in the hull, and the aerodynamic response of the hull at the time of application is used to predict the aerodynamic response of the hull. Comparing measurements, developing an optimized aerodynamic response model and determining dynamic positioning or navigational paths that are optimized in real-time, aerodynamic forces, hull stress, and six degrees of freedom in the aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel. How to save fuel and safe operation of vessel through real time monitoring & control of movement and drifting position. 제 1 항에 있어서,
제 1 단계에서, 전기식 혹은 광계측방식, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기, 시간과 공간정보 및 형상 취득 기법, Smart IMU 중 어느 하나 이상을 이용하여 공기운동을 공간적 혹은 시간적 3차원으로 실 계측하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
In the first step, real-time measurement of air motion in spatial or temporal three-dimensional manner using any one or more of electrical or photometric methods, measuring instruments for measuring the internal and external forces, time and spatial information and shape acquisition techniques, and Smart IMU A method of reducing fuel consumption and safe operation of a ship through real-time monitoring & control of the internal / external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. 제 1 항에 있어서,
제 1 단계에서, 전기식 혹은 광계측방식 기능의 구성이 독립적인 계측기기들의 통합 계측 및 제어 방식 혹은 통합기능연동의 복합 계측 및 제어 기기를 이용하여 선박의 부하, 스트레인, 변형, 변위, 피로, 미세 균열/Micro Crack, 진동, 주파수를 측정하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
In the first phase, the vessel's load, strain, deformation, displacement, fatigue, and fineness can be achieved by using integrated measurement and control of measurement instruments that are independent of the configuration of electrical or photo-measuring functions, or complex measurement and control devices of integrated functional integration. Reduction of fuel in ship through real-time monitoring & control of aerodynamic environment, hull stress, six degree of freedom motion and drifting position of aerodynamic environment of ship or moored ship, which measures crack / micro crack, vibration, frequency And safe operation methods. 제 1 항에 있어서,
제 2 단계는 상기 선박과 유사구조물에 관한 측정 결과를 활용하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
The second step is to monitor and control the real-time external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position in the aerodynamic environment of the sailing or mooring ship, characterized by utilizing the measurement results for the vessel and similar structures. Fuel saving and safe operation of ships through 제 1 항에 있어서,
제 3 단계는,
6-dof 모션 영향의 계측치를 보상하여 추후 선체에 인가될 공기역학 에너지를 계측하는 제 2-1 단계;
풍향계, 풍속계를 활용하여 선체 구조물 선상에 인가된 공기역학 에너지를 계측하는 제 2-2 단계 및;
선체에 인가된 후의 공기역학 에너지를 계측하는 제 2-3 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
The third step is
A second step of measuring the aerodynamic energy to be applied to the hull later by compensating the measurement of the 6-dof motion effect;
A second step of measuring aerodynamic energy applied to the ship body structure using a wind vane and an anemometer;
Measuring the aerodynamic energy after being applied to the hull;
Reducing the fuel and safe operation method of the ship through the real-time monitoring and control of the internal-external force, hull stress, six degree of freedom movement and the drift position of the aerodynamic environment of the voyage or mooring ship. 제 1 항에 있어서,
제 2 단계에서, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기에서 측정된 데이터는 전산유체역학/CFD의 Simulation 입력 조건을 최대로 상황 인식하여 선체의 거동 및 자유도(Degree of Freedom) 움직임, 물리량들과 상관관계를 분석하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
In the second stage, the measured data from the measuring instrument measuring the internal and external forces are maximally recognized by the simulation input conditions of the computational fluid dynamics / CFD and the hull behavior and degree of freedom movement, physical quantities and A method of fuel saving and safe operation of a ship through real-time monitoring & control of aerodynamic environment, hull stress, six degree of freedom motion and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. 제 1 항에 있어서,
제 2 단계에서, 상기 "상황인식 미들웨어" 혹은 유사한 기능의 소프트웨어에서의 모든 상황인식 기능의 Mathematical Models 결과와 실시간 계측결과를 연동하여 최적화한 Mathematical Models을 실 계측을 반영한 알고리즘화 및 Simulation 으로 진화하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
In the second step, the evolution of Mathematical Models optimized by linking Mathematical Models results of all situational awareness functions and real-time measurement results in the "Context Aware Middleware" or similar function software to algorithmization and simulation reflecting real measurements A method of fuel saving and safe operation of a ship through real-time monitoring & control of the external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position in the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. 제 1 항에 있어서,
제 2 단계에서, 고도별로 차별화된 풍향과 풍속을 계측하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
In the second step, by measuring the differentiated wind direction and wind speed by altitude, real-time monitoring and control of the external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position of the aerodynamic environment of the sailing or mooring ship How to save fuel and safe operation of ship? 제 1 항에 있어서,
제 1 단계에서, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기를 연동 혹은 아니하여 가해지는 환경외력에 의한 선박의 Natural Frequency, Harmonic Frequency, 공기 특성을 계측 및 추출할수 있다. 상기 계측 및 추출된 Natural Frequency, Harmonic Frequency, 공기 특성은 구조해석 방식과 연동하여 실시간 혹은 예측 제어하고, 이를 통하여 구조물에 가해지는 Natural Frequency, Harmonic Frequency 회피 및 피로 최소화하여 선박의 수명 연장을 위한 data로 활용하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1,
In the first step, it is possible to measure and extract the natural frequency, harmonic frequency, air characteristics of the vessel by the environmental external force applied by interlocking or not measuring instrument that measures the external-external force of the environment. The measured and extracted natural frequency, harmonic frequency, and air characteristics are linked to the structural analysis method in real time or predictive control, through which natural frequency and harmonic frequency applied to the structure are avoided and data are minimized to minimize fatigue. A method for reducing fuel consumption and safe operation of a ship through real-time monitoring and control of internal and external forces, hull stresses, six degree of freedom movement and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. 제 5 항에 있어서,
제 2-3 단계에서, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기를 이용하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 5, wherein
In step 2-3, real-time monitoring & control of aerodynamic environmental force, hull stress, 6 degree of freedom motion and drifting position of aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel, characterized by using a measuring instrument for measuring the external force of the environment. Fuel saving and safe operation of ships through 제 5 항에 있어서,
제 2-3 단계에서, 고도/다층별로 차별화된 풍향과 풍속을 공간적 혹은 시간적 3차원으로 측하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 5, wherein
In the second and third stages, aerodynamic environment, hull stress, six degree of freedom motion and aerodynamic environment of a sailing or mooring ship, characterized by measuring the wind direction and wind speed differentiated by altitude / multilayer in spatial or temporal three dimensions. How to save fuel and safe operation of ship through real time monitoring & control of drift position. 풍동에서 선형 실험을 통하여 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘에 대한 데이터를 취득하고, 데이터 축적을 통하여 이를 룩-업 테이블화 시키는 제 1 단계;
Time-of-Flight Method 측정 원리를 이용하여 선체에 인가될 선체 주위(예: 전, 중, 후)의 공기역학 에너지의 방향과 속도를 실제 측정하는 제 2 단계 및;
제 2 단계의 실제 측정치를 제 1 단계의 룩-업 테이블에 반영하여 선체에 실제 인가될 힘을 공기역학 반응 모델 테스트로 활용하여 선체의 공기역학적 반응을 예측하고, 지속적인 실시간 측정 및 예측된 힘을 감안하여 실시간으로 최적화한 동적 자세 제어 혹은 항해 경로하는 제 3 단계;
선체에 실제 인가된 힘을 계측하는 제 4 단계;
제 3 단계의 예측된 힘과 제 4 단계의 실제 인가된 힘을 비교하는 반복적 과정을 통하여, 제 4 단계의 실제 인가된 힘과의 차이가 최소로 되는 예측된 힘에 대한 데이터를 취득하고, 데이터 축적을 통하여 이를 룩-업 테이블화 시키는 제 5 단계;
제 5 단계의 룩-업 테이블을 바탕으로 선체의 공기역학적 반응을 예측하는 제 6 단계;
선체의 실제 공기역학적 반응을 계측하는 제 7 단계;
제 6 단계의 예측된 공기역학적 반응과 제 7 단계의 실제 계측된 공기역학적 반응을 비교하는 반복적 과정을 통하여, 제 7 단계의 실제 계측된 공기역학적 반응과의 차이가 최소로 되는 예측된 공기역학적 반응에 대한 데이터를 취득하고, 데이터 축적을 통하여 선체의 최적화된 공기역학적 반응 예측 모델 및 Simulator 을 개발하는 제 8 단계 및;
제 8 단계의 지속적인 진화를 자동학습의 기법을 활용하여, 자동화 하는 방법으로 최적화된 공기역학적 반응 예측 모델을 감안하여 최적화된 동적 포지셔닝 혹은 항해 경로를 결정하는 제 9 단계;
를 포함하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.A first step of acquiring data on the force exerted on the hull by linear experiments in the wind tunnel and looking-up a table by accumulating data;
A second step of actually measuring the direction and velocity of the aerodynamic energy around the hull (eg, before, middle, and after) to be applied to the hull using a time-of-flight method measurement principle;
Reflect the actual measurement of the second stage to the look-up table of the first stage, and use the actual force applied to the hull as an aerodynamic response model test to predict the aerodynamic response of the hull, and to provide continuous real-time measurement and the predicted force A third step of optimizing dynamic attitude control or navigation route in real time;
A fourth step of measuring force actually applied to the hull;
Through an iterative process of comparing the predicted force of the third stage with the actual applied force of the fourth stage, data about the predicted force at which the difference from the actual applied force of the fourth stage is minimized is obtained, and the data A fifth step of looking-up tabled through accumulation;
A sixth step of predicting the aerodynamic response of the hull based on the look-up table of the fifth step;
A seventh step of measuring the actual aerodynamic response of the hull;
Through an iterative process of comparing the predicted aerodynamic response of the sixth step with the actual measured aerodynamic response of the seventh step, the predicted aerodynamic response that minimizes the difference from the actual measured aerodynamic response of the seventh step An eighth step of acquiring the data for and developing an optimized aerodynamic response prediction model and a simulator of the hull through data accumulation;
A ninth step of determining an optimized dynamic positioning or navigation route in consideration of the aerodynamic response prediction model optimized by the method of automating the continuous evolution of the eighth step using an automatic learning technique;
Including a, aerodynamic environment of the ship or the moored ships in the aerodynamic environment, hull stress, six degrees of freedom movement and drifting position in real time monitoring and control of the vessel fuel saving and safe operation method. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기에서 측정된 데이터는 전산공기역학/CFD의 Simulation 입력 조건을 최대로 상황 인식하여 선박의 거동 및 6자유도(Degree of Freedom) 움직임, 물리량들과 상관관계를 분석한다. 상기 "상황인식 미들웨어" 혹은 유사한 기능의 소프트웨어에서의 모든 상황인식 기능의 Mathematical Models 결과와 실시간 계측결과를 연동하여 최적화한 Mathematical Models을 실 계측을 반영한 알고리즘화 및 Simulation 으로 진화하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
In the first step, the measured data of the external and external forces are measured by the maximum conditions of simulation input conditions of computational aerodynamics / CFD, and the vessel's behavior, six degrees of freedom, and physical quantities Analyze the correlation. Navigation of the Mathematical Models optimized by interlocking the Mathematical Models results of all situational awareness functions and real-time measurement results in the "Context Aware Middleware" or similar function software to navigation and algorithms that reflect actual measurements. Or the ship's fuel saving and safe operation method through real-time monitoring and control of the external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position of the ship's aerodynamic environment. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, "상황인식 미들웨어" 와 "웹기반 상황인식 모니터링 프로그램"을 활용한 실시간 윕기반 시스템을 구축하고, 단순 계측된 모니터링 기능이외에도, "실 계측을 반영한 알고리즘화 및 Simulation"을 연동하여 인공지능으로 가공된 모니터링 기능 및 예측 제어시스템을 구현하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
In the first step, we construct a real-time whip-based system using "situation awareness middleware" and "web-based situation awareness monitoring program", and in addition to simple measured monitoring function, we integrate artificial algorithms and simulation that reflect actual measurement. The real-time monitoring and control of aerodynamic environment, hull stress, six degree of freedom motion and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship, characterized by implementing intelligently processed monitoring function and predictive control system. Fuel saving and safe operation. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, 상기 데이터의 축적을 통하여 룩-업 테이블(look-up table)로 선박항해기록장치(VDR) 혹은 별도의 서버에 축적하고, 축적된 데이터는 환경외력 계측을 연동하거나 혹은 아니하더라도 "실시간 상황인식", "과거기록의 상황재현"과 "향후 예측기록 경우 수 대비의 상황예측"을 구현하기 위해 필요한 상황인식용 기준 데이터(reference data)로 활용하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
In the first step, the data is accumulated in a ship navigation recorder (VDR) or a separate server as a look-up table. Voyage or mooring, characterized in that it is used as reference data for situation recognition to implement real-time situation recognition, situational representation of past records, and situational forecasts in case of future predictive records. Reduction of fuel and safe operation of ship through real-time monitoring & control of ship's aerodynamic environment, external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, 축적된 data는 가상의 Simulation을 통하여 구조 진단 및 작업 평가 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
In the first step, the accumulated data is used to perform structural diagnosis and work evaluation functions through virtual simulation. The external force, hull stress, six degree of freedom motion and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship are characterized. Fuel saving and safe operation method of ship through real time monitoring & control box. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, 선체에 관련된 실계측 및 실계측을 반영한 선박의 공기역학적 환경 외력 및 이 공기역학적 환경 외력에 반응하는 선체 응력, 6자유도 운동 과 표류 위치를 관련하는 Simulator의 연구결과물을 다양한 선종을 포괄할 수 있는 시스템을 구현하기 위하여 소프트웨어 공학적 접근 하여, 비슷한 종류의 응용 개발을 위한 토대를 제공하는 개념인 선체 혹은 선박 관련 디자인용 소프트웨어 프레임워크 및 산술모델 개발 혹은 보완에 반영하여, 기능향상용으로 활용하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
In the first stage, the aerodynamic and external forces of the ship reflecting the actual measurements and the actual measurements related to the hull, and the results of the simulator's research relating to the hull stress, the six degrees of freedom motion and the drifting position in response to these aerodynamic environmental forces, A software engineering approach to implement a comprehensive system, reflecting the development or supplementation of software frameworks and arithmetic models for hull or ship design, a concept that provides a foundation for similar types of application development, A method for reducing fuel consumption and safe operation of a ship through real-time monitoring and control of internal and external forces, hull stresses, six degree of freedom movement and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, 환경 내-외력을 측정하는 계측기기를 연동 혹은 아니하여 가해지는 환경외력에 의한 선박의 Natural Frequency, Harmonic Frequency, 공기 특성을 계측 및 추출할수 있다. 상기 계측 및 추출된 Natural Frequency, Harmonic Frequency, 공기 특성은 구조해석 방식과 연동하여 실시간 혹은 예측 제어하고, 이를 통하여 구조물에 가해지는 Natural Frequency, Harmonic Frequency 회피 및 피로 최소화하여 선박의 수명 연장을 위한 data로 활용하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
In the first step, it is possible to measure and extract the natural frequency, harmonic frequency, and air characteristics of the vessel by the environmental external force applied by interlocking or not measuring instrument that measures the internal / external force. The measured and extracted natural frequency, harmonic frequency, and air characteristics are linked to the structural analysis method in real time or predictive control, through which natural frequency and harmonic frequency applied to the structure are avoided and data are minimized to minimize fatigue. A method for reducing fuel consumption and safe operation of a ship through real-time monitoring and control of internal and external forces, hull stresses, six degree of freedom movement and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, 시간과 공간정보 취득 기법 & Smart IMU를 본 구조물의 "상황인식화 한 6자유도 모션, 반응자세(response)와 표류 위치 계측 및 DB" 로 연동시키어, "환경외력 계측 연동 혹은 무연동" 하는 인공지능의 EEOI/EEDI/DPS 용 Monitoring, Adviser System, and/or Automated Control System을 활용하여 자세 제어/motion Control하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
The first step, the time and spatial information acquisition technique & Smart IMU is linked to the structure's "6 degree-of-freedom motion, response position and drift position measurement and DB" of the structure. Aerodynamic environment internal / external force of a sailing or mooring vessel, characterized in that the posture control / motion control using the AI EEOI / EEDI / DPS Monitoring, Adviser System, and / or Automated Control System, Fuel saving and safe operation method of ship through real time monitoring & control of hull stress, 6 degree of freedom motion and drifting position. 제 12 항에 있어서,
제 1 단계, 상기 데이터는 환경외력을 실시간 계측 혹은 아니하여도, 유사한 구조물에서 계측되는 정보를 공유 및 활용하여 공기(바람) 혹은 공기(해류/조류)의 예측 혹은 실시간으로 선체에서 취득된 벡터와 선박의 가해지는 6자유도 자세 응답의 예측과 실계측 벡터 데이터들의 수치를 실시간으로 취득, 저장 및 비교하여 선체의 6자유도 자세 응답의 예측 및 수치 축출화한 알고리즘을 최적화 하여 오차범위를 자동적으로 줄이는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
In the first step, the data can be obtained from the hull in real time by real-time measurement of environmental forces, or by using the information shared in similar structures and using the information obtained from the hull in real time. Prediction of the six degrees of freedom attitude response applied to the ship and real-time acquisition, storage, and comparison of the numerical values of the measured vector data, optimization of the six degrees of freedom attitude response of the hull and optimization of numerical extraction algorithms automatically optimize the error range. A method of fuel saving and safe operation of a ship through real-time monitoring and control of internal and external forces, hull stresses, six degree of freedom movement and drifting position of the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. 제 12 항에 있어서,
제 7 단계, 시간과 공간정보 취득 기법 & Smart IMU를 본 구조물의 "상황인식화 한 6자유도 모션, 반응자세(response)와 표류 위치 계측 및 DB" 로 연동시키어, "환경외력 계측 연동 혹은 무연동" 하는 인공지능의 EEOI/EEDI/DPS 용 Monitoring, Adviser System, and/or Automated Control System을 활용하여 자세 제어/motion Control하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
The seventh step, the technique of acquiring time and spatial information & Smart IMU by linking the structure to "Six-Frequency Freedom Motion, Response and Drift Position Measurement and DB" Aerodynamic environment internal / external force of a sailing or mooring vessel, characterized in that the posture control / motion control using the AI EEOI / EEDI / DPS Monitoring, Adviser System, and / or Automated Control System, Fuel saving and safe operation method of ship through real time monitoring & control of hull stress, 6 degree of freedom motion and drifting position. 제 12 항에 있어서,
제 2 단계, 제 4 단계 및 제 7 단계는 상기 선체와 유사구조물에 관한 측정 결과를 활용하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.13. The method of claim 12,
The second, fourth and seventh stages utilize the measurement results for the hull and similar structures, i.e. external-external forces, hull stresses, six degrees of freedom motion and drift in the aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel. How to save fuel and safe operation of vessel through real-time monitoring & control of position. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
유사한 구조물의 계측되는 정보를 공유 및 활용함으로써 측정 결과의 오차를 줄이는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1 or 12,
Real-time monitoring & control of aerodynamics, hull stress, six degree of freedom motion and drifting position in the aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel, by reducing and error in measurement results by sharing and utilizing the measured information of similar structures. Fuel saving and safe operation of ships through 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
예측된 결과에 따라, 루더/Rudder, 트러스터/Thruster, 추진용 프로펠러/Propeller RPM, Ballistic, Fuel &/or Storage Tank, Wind Sail, Mooring/Riser Line Tensioner등을 이용하여 환경외력 (예, Hydro- & Aero-Dynamic Energy)에 의해 선박에 발생하는 6자유도 반응모션 (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, &/or Yawing Motion)을 실시간 피로 실 계측 혹은 산술의 수치 결과와 연동하여 상황판단의 우선 순위 혹은 중요도에 의거 제어하여, 선박에 가해지는 힘과 관성/탄성의 복합적인 운동에너지 (예, Hogging, Sagging & Torsion)를 최소화하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1 or 12,
Depending on the predicted results, environmental forces (e.g., Hydro-) can be used using Luther / Rudder, Truster / Thruster, Propeller RPM, Ballistic, Fuel & / or Storage Tank, Wind Sail, Mooring / Riser Line Tensioner, etc. Six Freedom Reaction Motion (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, & / or Yawing Motion) generated on ship by & Aero-Dynamic Energy is linked with real-time fatigue room measurement or arithmetic numerical results. Aerodynamics of a sailing or mooring vessel, characterized by minimizing the combined kinetic energy (eg, Hogging, Sagging & Torsion) to the force and inertia / elasticity applied to the vessel by controlling the priority or importance of judgment. How to save fuel and safe operation of vessel through real-time monitoring & control of environment internal / external force, hull stress, 6 degree of freedom movement and drifting position. 제 24 항에 있어서,
러더 형태는 프로펠러와 독립적이거나 일체형인 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.25. The method of claim 24,
The rudder shape is characterized by independent or integral propellers, fuel saving and safety of the ship through real-time monitoring and control of internal and external forces, hull stresses, six degree of freedom motion and drifting position in the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. Flight method. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
예측된 결과에 따라, 항해 중인 선박의 경우 러더의 방향을 컨트롤하여 공기역학에 의한 힘을 보상하여 최적화된 항로로 운전 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1 or 12,
According to the predicted results, in the case of a sailing vessel, the aerodynamic environment internal / external force of the sailing or mooring vessel is characterized in that the direction of the rudder is controlled to compensate for the aerodynamic force and thus the driving can be performed in an optimized route. How to save fuel and safe operation of ship through real-time monitoring & control of ship's hull stress, 6 degree of freedom movement and drifting position. 제 26 항에 있어서,
러더 형태는 프로펠러와 독립적이거나 일체형인 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.27. The method of claim 26,
The rudder shape is characterized by independent or integral propellers, fuel saving and safety of the ship through real-time monitoring and control of internal and external forces, hull stresses, six degree of freedom motion and drifting position in the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship. Flight method. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
선박의 함미 아래쪽에 러더를 1개 이상 설치하여 롤링을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1 or 12,
It is designed to monitor and control the real-time external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position in the aerodynamic environment of a sailing or mooring ship by reducing rolling by installing one or more rudders under the ship's stern. Fuel saving and safe operation of ships through 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
해저구조물(예: 계류라인, 라이저, 드릴리그)에 전기식 혹은 광계측방식 중 어느 하나 이상의 센서를 부착하여 공기의 흐름이 해저구조물에 미치는 힘의 변화를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1 or 12,
A seaborne or mooring vessel, characterized by the attachment of at least one sensor, either electrical or photometric, to the subsea structure (eg, mooring lines, risers, drill rigs). Reduction of fuel and safe operation of ship through real-time monitoring & control of ship's aerodynamic environment, external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position. 제 29 항에 있어서,
해저구조물에 미치는 힘의 변화를 바탕으로 공기의 흐름이 선체에 미치는 힘을 역으로 예측하고, 이처럼 예측된 힘을 통하여 최적화 된 동적 포지셔닝을 하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.30. The method of claim 29,
Aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel, characterized by inversely predicting the force of air flow on the hull based on the change in force on the seabed structure, and optimized dynamic positioning through this predicted force. Fuel saving and safe operation method of ship through real-time monitoring & control of internal / external force, hull stress, 6 degree of freedom movement and drifting position. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
계류라인이 스트레인 센서, 경사계, 가속도계 등의 센서를 이용하여 공기역학의 복합 에너지에 의한 변화를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1 or 12,
Mooring lines monitor changes due to complex energy of aerodynamics using sensors such as strain sensors, inclinometers, and accelerometers.Aerodynamic forces, hull stresses, six degrees of freedom motion in the aerodynamic environment of a sailing or mooring vessel. And fuel saving and safe operation method of ship through real time monitoring & control of drifting position. 제 15 항에 있어서,
계류라인에 의한 모니터링 데이터를 바탕으로 공기역학의 복합 에너지를 역으로 예측하고, 이처럼 예측된 공기역학의 복합 에너지를 통하여 쓰러스터로 예측된 동적 포지셔닝을 하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 15,
The predicted aerodynamic composite energy is inversely based on the monitoring data of the mooring line, and the predicted dynamic positioning of the thruster is performed through the predicted aerodynamic composite energy. Aerodynamic environment Fuel saving and safe operation method of ship through real-time monitoring & control of internal / external force, hull stress, six degree of freedom movement and drifting position. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
riser rig(SCR, TTR, tendon, umblical line 등) 혹은 유사구조물의 모니터링을 반영한 예측된 동적 포지셔닝을 통하여 해양구조물에 가해지는 손상 및 피로를 최소화하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.The method of claim 1 or 12,
Aerodynamics of a sailing or mooring vessel, characterized by minimizing damage and fatigue to offshore structures through predicted dynamic positioning that reflects monitoring of riser rigs (SCR, TTR, tendon, umblical lines, etc.) or similar structures. How to save fuel and safe operation of vessel through real-time monitoring & control of environment internal / external force, hull stress, 6 degree of freedom movement and drifting position. DP Boundary 조건 충족 제어시, 상기 선박의 본/복합 개별구조물중 (예, Subsea Structure/Riser/Drill Rig, Hawser Line &/or Mooring Line 우선, 다음 non-subsea structure/Flare Tower, Top-side, & Hull, ..) 에 우선 대상 구조물들의 순위를 반영하여 피로 최소화 우선 순위를 결정하고, DPS 혹은 EEOI/EEDI의 제어 효율이 가장 크게 되도록 운영하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.When controlling to meet DP boundary conditions, among the main / composite individual structures of the vessel (e.g., Subsea Structure / Riser / Drill Rig, Hawser Line & / or Mooring Line, first non-subsea structure / Flare Tower, Top-side, & Hull, ..) to determine the priority of fatigue minimization by reflecting the priority of the target structures, and to operate the DPS or EEOI / EEDI control efficiency is the largest, aerodynamic environment of the nautical or mooring ship Fuel saving and safe operation method of ship through real-time monitoring & control of internal / external force, hull stress, 6 degree of freedom movement and drifting position. EEOI/EEDI 조건 충족 제어 시, 상기 본/복합 구조물들 중에 우선 대상 구조물들의 순위를 반영하여(예, Rudder, Thruster, Propeller RPM, Ballistic, Fuel &/or Storage Tank, Wind Sail, Mooring Line Tensioner, Riser &/or its Tensioner ) 피로 최소화 우선 순위를 결정하고, DPS 혹은 EEOI/EEDI의 제어 효율이 가장 크게 되도록 운영 혹은 정량적인 EEDI를 계측 하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.In the control of meeting EEOI / EEDI conditions, the priority of the target structures among the main / composite structures is reflected (for example, Rudder, Thruster, Propeller RPM, Ballistic, Fuel & / or Storage Tank, Wind Sail, Mooring Line Tensioner, Riser & / or its tensioner) Determines fatigue minimization priorities and measures the operational or quantitative EEDIs to maximize control efficiency of the DPS or EEOI / EEDI. Fuel saving and safe operation method of ship through real-time monitoring & control of external force, hull stress, 6 degree of freedom movement and drifting position. Off-Loading시에도, 공기역학적 환경외력 (예, Hydro- & Aero-Dynamic Energy)에 의해 구조물에 발생하는 6자유도 반응모션 (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, &/or Yawing Motion) 계측결과를 구조해석과 연동하고, 상황판단의 우선순위 혹은 중요도를 감안한 OffLoading 라인의 실시간 혹은 예측 제어를 통하여 독립적 혹은 복합적으로 인가되는 힘(Pipe line, Pump, 인입형 텐셔너, 라이저, 계류라인, 하우저, OffLoading 라인의 관성 및 탄성)을 최소화하는 것을 특징으로 하는, 항해 또는 계류 중인 선박의 공기역학적 환경 내-외력, 선체 응력, 6자유도운동 및 표류 위치를 실시간 모니터링 & 제어 함을 통한 선박의 연료절감 및 안전운항 방법.Even during off-loading, 6 degrees of freedom reaction motion generated in the structure by aerodynamic environmental forces (eg Hydro- & Aero-Dynamic Energy) (Heading, Sway, Surge, Heave, Rolling & Pitching, & / or Yawing Motion) ) Integrate measurement results with structural analysis and independently or in combination with the real-time or predictive control of offloading lines taking into account the priority or importance of situation determination (Pipe line, Pump, Retractable tensioner, riser, mooring line, Hauser, inertia and elasticity of the OffLoading line), the fuel of the ship through real-time monitoring & control of aerodynamic environment, hull stress, six degree of freedom motion and drifting position of the aerodynamic environment of the sailing or mooring ship How to save and operate safely.
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