KR20230136417A - System for monitoring structure stability of floating structure and monitoring method thereof - Google Patents

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KR20230136417A
KR20230136417A KR1020220034136A KR20220034136A KR20230136417A KR 20230136417 A KR20230136417 A KR 20230136417A KR 1020220034136 A KR1020220034136 A KR 1020220034136A KR 20220034136 A KR20220034136 A KR 20220034136A KR 20230136417 A KR20230136417 A KR 20230136417A
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전민성
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 시스템을 제공한다. 구조 안전성 모니터링 시스템은, 구조해석을 통해 상기 부유 구조물의 고유 진동 모드들에 각각 대응하는 고유 모드 형상들을 모델링하는 구조해석 모델링부; 상기 부유 구조물의 지정된 위치들에 배치되어, 상기 지정된 위치들 각각의 흘수 값을 측정하는 복수의 흘수 센서를 포함하는 흘수 센서부; 상기 고유 모드 형상들과 상기 흘수 센서부로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 부유 구조물의 변형 형상을 구현하는 변형 형상 산출부; 및 상기 고유 모드 형상들의 고유 모드 응력들을 각각 계산하고, 상기 고유 모드 응력들과 상기 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 변형 형상에 대응하는 변형 응력을 계산하는 응력 계산부를 포함할 수 있다.The present invention provides a structural safety monitoring system for floating structures. The structural safety monitoring system includes a structural analysis modeling unit that models natural mode shapes corresponding to the natural vibration modes of the floating structure through structural analysis; A draft sensor unit disposed at designated positions of the floating structure and including a plurality of draft sensors that measure draft values at each of the designated positions; A deformed shape calculation unit that implements a deformed shape of the floating structure based on the eigenmode shapes and measured draft values received from the draft sensor unit; and a stress calculation unit that calculates eigenmode stresses of the eigenmode shapes, respectively, and calculates a deformation stress corresponding to the deformed shape based on the eigenmode stresses and the measured draft values.

Description

부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 시스템 및 그것의 모니터링 방법{SYSTEM FOR MONITORING STRUCTURE STABILITY OF FLOATING STRUCTURE AND MONITORING METHOD THEREOF}Structural safety monitoring system for floating structures and monitoring method thereof {SYSTEM FOR MONITORING STRUCTURE STABILITY OF FLOATING STRUCTURE AND MONITORING METHOD THEREOF}

본 발명은 부유 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흘수 센서를 이용하여 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 시스템 및 그것의 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to floating structures, and more particularly, to a structural safety monitoring system for floating structures using a draft sensor and a monitoring method thereof.

부유 구조물은 화물 또는 인원을 운송하는 선박, 바다에 매장된 해양 자원을 발굴, 시추, 생산하는 해양플랜트, 선박 또는 해양플랜트를 건조하는데 사용되는 플로팅 도크, 해상 크레인 등을 포함할 수 있다. 부유 구조물의 안전성을 확인하기 위해, 부유 구조물에 발생하는 응력을 모니터링할 수 있다. 일반적으로, 부유 구조물에 발생하는 응력을 모니터링하는 방법으로 스트레인 게이지를 설치하여 부유 구조물의 실시간 스트레인 변화량을 계측하고 이를 간단한 변환식에 적용하여 응력을 추정하는 방법이 있다. 이는 가장 직접적이고 신뢰성 있는 방법이지만, 어느 위치에서 최대 응력이 발생하는지 예측할 수 없는 경우 의심이 가는 모든 위치(또는 매우 많은 위치)에 스트레인 게이지를 설치해야 하므로 많은 비용이 소요될 수 있다.Floating structures may include ships that transport cargo or personnel, offshore plants that discover, drill, and produce marine resources buried in the sea, floating docks used to build ships or offshore plants, offshore cranes, etc. To ensure the safety of floating structures, the stresses occurring in them can be monitored. In general, a method of monitoring stress occurring in a floating structure is to install a strain gauge to measure real-time strain changes in the floating structure and apply this to a simple conversion equation to estimate the stress. This is the most direct and reliable method, but if it is not possible to predict where the maximum stress will occur, it can be expensive because it requires installing strain gauges in every suspected location (or in many locations).

한편, 구조해석을 통하여 부유 구조물에 발생하는 응력을 모니터링하는 방법이 사용될 수 있다. 다만, 구조해석을 통하여 부유 구조물에 발생하는 응력을 계산하기 위하여는 부유 구조물에 탑재되는 구조물(예: 구조 블록, 부유 구조물에 설치된 크레인 등 중량물)의 강성과 위치를 모델링에 포함하여 구조 해석을 수행해야 한다. 이 경우 탑재되는 구조물의 종류에 매번 구조해석을 해야 하는 불편함이 따를 수 있다.Meanwhile, a method of monitoring the stress occurring in a floating structure through structural analysis can be used. However, in order to calculate the stress occurring in the floating structure through structural analysis, structural analysis is performed by including the stiffness and location of the structure mounted on the floating structure (e.g. structural blocks, heavy objects such as cranes installed on the floating structure) in the modeling. Should be. In this case, there may be the inconvenience of having to perform structural analysis every time depending on the type of structure being mounted.

대한민국 공개특허공보 제10-2020-0136749호 (2020-12-08)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2020-0136749 (2020-12-08)

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 부유 구조물에 설치된 흘수 센서를 이용하여 부유 구조물의 변형 형상을 추정하고, 추정된 변형 형상에 대응하는 응력을 계산함으로서 부유 구조물의 구조 안전성을 모니터링하는 시스템 및 그것의 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above-described problem. The purpose of the present invention is to estimate the deformed shape of the floating structure using a draft sensor installed on the floating structure and calculate the stress corresponding to the estimated deformed shape to determine the structure of the floating structure. The purpose is to provide a safety monitoring system and its monitoring method.

본 발명은 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 시스템을 제공한다. 구조 안전성 모니터링 시스템은, 구조해석을 통해 상기 부유 구조물의 고유 진동 모드들에 각각 대응하는 고유 모드 형상들을 모델링하는 구조해석 모델링부; 상기 부유 구조물의 지정된 위치들에 배치되어, 상기 지정된 위치들 각각의 흘수 값을 측정하는 복수의 흘수 센서를 포함하는 흘수 센서부; 상기 고유 모드 형상들과 상기 흘수 센서부로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 부유 구조물의 변형 형상을 구현하는 변형 형상 산출부; 및 상기 고유 모드 형상들의 고유 모드 응력들을 각각 계산하고, 상기 고유 모드 응력들과 상기 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 변형 형상에 대응하는 변형 응력을 계산하는 응력 계산부를 포함할 수 있다.The present invention provides a structural safety monitoring system for floating structures. The structural safety monitoring system includes a structural analysis modeling unit that models natural mode shapes corresponding to the natural vibration modes of the floating structure through structural analysis; A draft sensor unit disposed at designated positions of the floating structure and including a plurality of draft sensors that measure draft values at each of the designated positions; A deformed shape calculation unit that implements a deformed shape of the floating structure based on the eigenmode shapes and measured draft values received from the draft sensor unit; and a stress calculation unit that calculates eigenmode stresses of the eigenmode shapes, respectively, and calculates a deformation stress corresponding to the deformed shape based on the eigenmode stresses and the measured draft values.

일 실시 예에 의하면, 상기 변형 형상 산출부는 상기 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 지정된 위치들의 변형 상태들을 획득하고, 상기 변형 상태들과 상기 고유 모드 형상들을 조합하여 상기 변형 형상을 구현할 수 있다. According to one embodiment, the deformed shape calculation unit may obtain deformed states of the designated locations based on the measured draft values, and implement the deformed shape by combining the deformed states and the eigenmode shapes.

일 실시 예에 의하면, 상기 변형 형상 산출부는 상기 고유 모드 형상들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 형상들을 획득하고, 상기 가중 모드 형상들을 중첩하고 상기 변형 상태들과 조합하여 상기 변형 형상을 구현할 수 있다. According to one embodiment, the deformed shape calculation unit obtains weighted mode shapes by applying coefficient values for each mode to the eigenmode shapes, overlaps the weighted mode shapes, and combines them with the deformed states to obtain the deformed shape. It can be implemented.

일 실시 예에 의하면, 상기 응력 계산부는 상기 고유 모드 응력들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 응력들을 획득하고, 상기 가중 모드 응력들과 상기 변형 상태들을 조합하여 상기 변형 응력을 계산할 수 있다. According to one embodiment, the stress calculation unit obtains weighted mode stresses by applying coefficient values for each mode to the eigenmode stresses, and calculates the strain stress by combining the weighted mode stresses and the strain states. .

일 실시 예에 의하면, 상기 변형 응력은 글로벌 응력으로 정의하고, 상기 응력 계산부는 상기 부유 구조물에 가해지는 로컬 응력을 미리 계산하여 저장하고, 상기 글로벌 응력과 상기 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산할 수 있다. According to one embodiment, the deformation stress is defined as a global stress, the stress calculation unit may pre-calculate and store the local stress applied to the floating structure, and calculate the final stress by combining the global stress and the local stress. there is.

또한, 본 발명은 부유 구좀루의 구조 안전성 모니터링 방법을 제공한다. 구조 안전성 모니터링 방법은, 구조해석을 통해 상기 부유 구조물의 고유 진동 모드들에 각각 대응하는 고유 모드 형상들을 모델링하는 단계; 상기 고유 모드 형상들에 각각 대응하는 고유 모드 응력들을 계산하는 단계; 상기 부유 구조물의 지정된 위치들에 배치된 흘수 센서부로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 지정된 위치들의 변형 상태들을 획득하는 단계; 상기 고유 모드 형상들과 상기 변형 상태들에 기초하여 상기 부유 구조물의 변형 형상을 구현하는 단계; 및 상기 고유 모드 응력들과 상기 변형 상태들에 기초하여 상기 변형 형상에 대응하는 변형 응력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.Additionally, the present invention provides a method for monitoring the structural safety of floating guzmulu. The structural safety monitoring method includes modeling natural mode shapes corresponding to natural vibration modes of the floating structure through structural analysis; calculating eigenmode stresses corresponding to each of the eigenmode shapes; Obtaining deformation states of the designated positions based on measured draft values received from a draft sensor unit disposed at the designated positions of the floating structure; implementing a deformed shape of the floating structure based on the eigenmode shapes and the deformed states; and calculating a strain stress corresponding to the deformed shape based on the eigenmode stresses and the deformed states.

일 실시 예에 의하면, 상기 변형 형상을 구현하는 단계는, 상기 고유 모드 형상들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 형상들을 획득하는 단계; 및 상기 가중 모드 형상들을 중첩하고 상기 변형 상태들과 조합하여 상기 변형 형상을 구현하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of implementing the deformed shape includes obtaining weighted mode shapes by applying coefficient values for each mode to the eigenmode shapes, respectively; and implementing the deformed shape by overlapping the weighted mode shapes and combining them with the deformed states.

일 실시 예에 의하면, 상기 변형 응력을 계산하는 단계는, 상기 고유 모드 응력들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 응력들을 획득하는 단계; 및 상기 가중 모드 응력들과 상기 변형 상태들을 조합하여 상기 변형 응력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, calculating the strain stress includes obtaining weighted mode stresses by applying coefficient values for each mode to the eigenmode stresses; and calculating the strain stress by combining the weighted mode stresses and the strain states.

일 실시 예에 의하면, 상기 변형 응력은 글로벌 응력으로 정의하고, 상기 부유 구조물에 가해지는 로컬 응력을 미리 계산하여 저장하는 단계; 및 상기 글로벌 응력과 상기 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the strain stress is defined as a global stress, and the local stress applied to the floating structure is calculated and stored in advance; And it may further include calculating the final stress by combining the global stress and the local stress.

본 발명에 의하면, 부유 구조물에 설치된 흘수 센서를 이용하여 부유 구조물의 변형 형상을 추정하고, 추정된 변형 형상에 대응하는 응력을 계산함으로서 부유 구조물의 구조 안전성을 모니터링 할 수 있다.According to the present invention, the structural safety of the floating structure can be monitored by estimating the deformed shape of the floating structure using a draft sensor installed on the floating structure and calculating the stress corresponding to the estimated deformed shape.

도 1은 일 실시 예에 따른 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 부유 구조물 상에 설치된 흘수 센서부를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 부유 구조물의 변형 형상을 도출하는 방법을 나타내는 그래프이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a block diagram showing a structural safety monitoring system for a floating structure according to an embodiment.
Figure 2 is a diagram showing a draft sensor unit installed on a floating structure according to an embodiment.
Figure 3 is a graph showing a method of deriving the deformed shape of a floating structure according to an embodiment.
Figure 4 is a flowchart showing a method for monitoring structural safety of a floating structure according to an embodiment.

이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described clearly and in detail so that a person skilled in the art can easily practice the present invention.

도 1은 일 실시 예에 따른 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 2는 일 실시 예에 따른 부유 구조물 상에 설치된 흘수 센서부를 나타내는 도면이다. 도 3은 일 실시 예에 따른 부유 구조물의 변형 형상을 도출하는 방법을 나타내는 그래프이다. 도 1을 참조하면, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 구조해석 모델링부(110), 흘수 센서부(120), 변형 형상 산출부(130) 및 응력 계산부(140)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram showing a structural safety monitoring system for a floating structure according to an embodiment. Figure 2 is a diagram showing a draft sensor unit installed on a floating structure according to an embodiment. Figure 3 is a graph showing a method of deriving the deformed shape of a floating structure according to an embodiment. Referring to FIG. 1, the structural safety monitoring system 100 may include a structural analysis modeling unit 110, a draft sensor unit 120, a deformed shape calculation unit 130, and a stress calculation unit 140.

일 실시 예에 따르면, 구조해석 모델링부(110)는 부유 구조물(1000)(도 2 참조)에 대한 모델링을 수행할 수 있다. 예를 들면, 구조해석 모델링부(110)는 부유 구조물(1000)에 대하여 구조해석 모델들(또는 고유 진동 모드들)(예: 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드, 제4 모드, 제5 모드, 도 3 참조)을 만들 수 있다. 고유 진동 모드는 다양한 상황에서 부유 구조물(1000)이 휘어진 상태를 가상으로 가정한 모델을 의미할 수 있다. 구조해석 모델링부(110)는 부유 구조물(1000)의 고유 진동 모드들에 대응하는 고유 모드 형상들을 모델링하여 저장할 수 있다. 도 3을 참조하면, 구조해석 모델링부(110)는 부유 구조물(1000)의 고유 진동 모드들(예: 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드, 제4 모드, 제5 모드)에 각각 대응하는 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)을 모델링할 수 있다.According to one embodiment, the structural analysis modeling unit 110 may perform modeling on the floating structure 1000 (see FIG. 2). For example, the structural analysis modeling unit 110 creates structural analysis models (or natural vibration modes) (e.g., first mode, second mode, third mode, fourth mode, fourth mode) for the floating structure 1000. 5 modes, see Figure 3) can be created. The natural vibration mode may refer to a model that virtually assumes a bent state of the floating structure 1000 in various situations. The structural analysis modeling unit 110 may model and store natural mode shapes corresponding to the natural vibration modes of the floating structure 1000. Referring to FIG. 3, the structural analysis modeling unit 110 corresponds to the natural vibration modes (e.g., first mode, second mode, third mode, fourth mode, and fifth mode) of the floating structure 1000. The eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15 can be modeled.

일 실시 예에 따르면, 흘수 센서부(120)는 부유 구조물(1000)의 지정된 지점들의 흘수 값들을 측정할 수 있다. 예를 들면, 흘수 센서부(120)는 복수의 흘수 센서를 포함할 수 있다. 복수의 흘수 센서는 부유 구조물(1000)의 지정된 위치들에 설치될 수 있다. 일 예로, 도 2를 참조하면, 평면도(200a)는 부유 구조물(1000)을 위에서 바라본 모습을 나타낼 수 있다. 측면도(200b)는 부유 구조물(1000)을 일 측면에서 바라본 모습을 나타낼 수 있다. 부유 구조물(1000)의 일 측면에는 제1 내지 제5 흘수 센서들(121, 122, 123, 124, 125)이 배치될 수 있다. 마친가지로, 부유 구조물(1000)의 다른 측면에도 복수의 흘수 센서가 배치될 수 있다. 부유 구조물(1000)의 중앙부에도 복수의 흘수 센서가 배치될 수 있다. 다른 예로, 흘수 센서부(120)는 적어도 9개의 흘수 센서들을 포함할 수 있다. 흘수 센서부(120)는 부유 구조물(1000)의 지정된 위치들에서 흘수선(A)에 대응하는 흘수 값들을 측정할 수 있다.According to one embodiment, the draft sensor unit 120 may measure draft values at designated points of the floating structure 1000. For example, the draft sensor unit 120 may include a plurality of draft sensors. A plurality of draft sensors may be installed at designated locations on the floating structure 1000. As an example, referring to FIG. 2 , the top view 200a may represent a floating structure 1000 viewed from above. The side view 200b may represent a view of the floating structure 1000 from one side. First to fifth draft sensors 121, 122, 123, 124, and 125 may be disposed on one side of the floating structure 1000. Likewise, a plurality of draft sensors may be disposed on other sides of the floating structure 1000. A plurality of draft sensors may also be disposed in the central portion of the floating structure 1000. As another example, the draft sensor unit 120 may include at least 9 draft sensors. The draft sensor unit 120 may measure draft values corresponding to the waterline A at designated locations of the floating structure 1000.

일 실시 예에 따르면, 변형 형상 산출부(130)는 흘수 센서부(120)의 측정 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상을 산출할 수 있다. 예를 들면, 변형 형상 산출부(130)는 흘수 센서부(120)의 측정 흘수 값들을 수신할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 측정 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 지정된 위치들의 변형 상태들을 획득할 수 있다. 변형 상태는 측정 흘수 값들을 조합하여 계산된 지정된 위치들의 변형된 크기를 나타낼 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 구조해석 모델링부(110)로부터 고유 모드 형상들을 수신할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 고유 모드 형상들과 변형 상태들을 조합하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상을 구현(또는 획득)할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 고유 모드 형상들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 형상들을 획득할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 가중 모드 형상들을 중첩하고 변형 상태들과 조합하여 변형 형상을 구현할 수 있다. 일 예로, 도 3의 참조하면, 변형 형상 산출부(130)는 흘수 센서부(120)로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 변형 상태들(21, 22, 23, 24, 25, 26)을 획득할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)과 변형 상태들(21, 22, 23, 24, 25, 26)을 조합하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상(30)을 구현(또는 획득)할 수 있다.According to one embodiment, the deformed shape calculation unit 130 may calculate the deformed shape of the floating structure 1000 based on the measured draft values of the draft sensor unit 120. For example, the deformed shape calculation unit 130 may receive measured draft values of the draft sensor unit 120. The deformed shape calculation unit 130 may obtain deformed states of designated locations of the floating structure 1000 based on measured draft values. The state of deformation may represent the amount of deformation at specified locations calculated by combining measured draft values. The deformed shape calculation unit 130 may receive eigenmode shapes from the structural analysis modeling unit 110. The deformed shape calculation unit 130 may implement (or obtain) the deformed shape of the floating structure 1000 by combining the eigenmode shapes and deformed states. The deformed shape calculation unit 130 may obtain weighted mode shapes by applying coefficient values for each mode to the eigenmode shapes. The deformed shape calculation unit 130 may implement the deformed shape by overlapping the weighted mode shapes and combining them with the deformed states. As an example, referring to FIG. 3, the deformation shape calculation unit 130 determines the deformation states 21, 22, 23, 24 of the floating structure 1000 based on the measured draft values received from the draft sensor unit 120. 25, 26) can be obtained. The deformed shape calculation unit 130 combines the eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15 and the deformed states 21, 22, 23, 24, 25, and 26 to determine the deformation of the floating structure 1000. The shape 30 can be implemented (or acquired).

일 실시 예에 따르면, 응력 계산부(140)는 부유 구조물(1000)의 응력을 계산할 수 있다. 예를 들면, 응력 계산부(140)는 구조해석을 통해 생성된 부유 구조물(1000)의 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15) 각각에 대하여 고유 모드 응력을 계산할 수 있다. 응력 계산부(140)는 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)의 고유 모드 응력들과 변형 상태들(21, 22, 23, 24, 25, 26)을 조합하여 변형 응력을 계산할 수 있다. 이 변형 응력은 변형 형상 산출부(130)에 의해 구현된 변형 형상(30)에 대응하는 값일 수 있다. 일 예로, 응력 계산부(140)는 고유 모드 응력들에 모드 별 계수 값(또는 가중치)을 적용하여(또는 곱하여) 가중 모드 응력들을 획득(또는 계산)할 수 있다. 응력 계산부(140)는 가중 모드 응력들을 중첩하고(또는 합하고) 변형 상태들과 조합하여 변형 응력을 획득(또는 계산)할 수 있다. 따라서, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 흘수 센서부(120)로부터 실시간으로 측정되는 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상(30)에 대응하는 변형 응력을 획득할 수 있다. 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 변형 형상(30) 및 변형 응력에 기초하여 부유 구조물의 안전성을 판단할 수 있다.According to one embodiment, the stress calculation unit 140 may calculate the stress of the floating structure 1000. For example, the stress calculation unit 140 may calculate the eigenmode stress for each of the eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15 of the floating structure 1000 generated through structural analysis. The stress calculation unit 140 combines the eigenmode stresses of the eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15 and the deformation states 21, 22, 23, 24, 25, and 26 to calculate the deformation stress. It can be calculated. This deformation stress may be a value corresponding to the deformation shape 30 implemented by the deformation shape calculation unit 130. As an example, the stress calculation unit 140 may obtain (or calculate) weighted mode stresses by applying (or multiplying) the eigenmode stresses by a coefficient value (or weight) for each mode. The stress calculation unit 140 may obtain (or calculate) the strain stress by overlapping (or summing) the weighted mode stresses and combining them with the strain states. Accordingly, the structural safety monitoring system 100 may acquire the deformation stress corresponding to the deformed shape 30 of the floating structure 1000 based on the draft values measured in real time from the draft sensor unit 120. The structural safety monitoring system 100 may determine the safety of the floating structure based on the deformed shape 30 and the deformed stress.

일 실시 예에 따르면, 응력 계산부(140)는 글로벌 응력 및 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산할 수 있다. 예를 들면, 이상에서 고유 모드 응력들 및 측정 흘수 값들에 기초하여 계산된 변형 응력은 글로벌 응력으로 정의될 수 있다. 부유 구조물(1000)에 국부적인 응력이 가해지면, 응력 계산부(140)는 별도의 방법으로 로컬 응력을 계산할 수 있다. 일 예로, 부유 구조물(1000)에 발라스트 탱크(ballast tank)가 있는 경우, 발라스트 탱크의 중량 및 외부 수압(예: 흘수 센서부(120)로부터 획득)을 이용하여 발라스트 탱크의 외부 표면에 작용하는 로컬 응력을 계산할 수 있다. 응력 계산부(140)는 흘수 센서부(120)로부터 측정된 측정 흘수 값들에 기초하여 획득된 글로벌 응력과 국부 하중(예: 발라스트 탱크의 중량, 외부 수압, 또는 중량물의 무게 등)에 의한 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산할 수 있다. 응력 계산부(140)는 이러한 국부 하중의 종류별 특성에 따라 미리 로컬 응력의 크기 및 위치를 입력하여 부유 구조물(1000)에 발생하는 최종 응력을 산출할 수 있다. 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 변형 형상(30) 및 최종 응력에 기초하여 부유 구조물의 안전성을 판단할 수 있다.According to one embodiment, the stress calculation unit 140 may calculate the final stress by combining global stress and local stress. For example, the strain stress calculated above based on the eigenmode stresses and measured draft values may be defined as the global stress. When local stress is applied to the floating structure 1000, the stress calculation unit 140 may calculate the local stress using a separate method. As an example, if the floating structure 1000 has a ballast tank, a local pressure applied to the outer surface of the ballast tank using the weight of the ballast tank and external water pressure (e.g., obtained from the draft sensor unit 120) Stress can be calculated. The stress calculation unit 140 calculates the global stress obtained based on the measured draft values measured from the draft sensor unit 120 and the local stress caused by the local load (e.g., the weight of the ballast tank, external water pressure, or the weight of a heavy object, etc.) The final stress can be calculated by combining. The stress calculation unit 140 may calculate the final stress occurring in the floating structure 1000 by inputting the size and location of the local stress in advance according to the characteristics of each type of local load. The structural safety monitoring system 100 may determine the safety of the floating structure based on the deformed shape 30 and the final stress.

도 4는 일 실시 예에 따른 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 방법을 나타내는 순서도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 부유 구조물(1000)의 변형 형상 및 변형 응력을 실시간으로 획득할 수 있다. 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 실시간으로 획득되는 변형 형상 및 변형 응력에 기초하여 부유 구조물의 안전성을 판단할 수 있다.Figure 4 is a flowchart showing a method for monitoring structural safety of a floating structure according to an embodiment. 1 to 4, the structural safety monitoring system 100 can acquire the deformed shape and deformed stress of the floating structure 1000 in real time. The structural safety monitoring system 100 may determine the safety of the floating structure based on the deformed shape and deformed stress obtained in real time.

S110 단계에서, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 부유 구조물(1000)의 고유 모드 형상들을 모델링할 수 있다. 예를 들면, 구조해석 모델링부(110)는 부유 구조물(1000)에 대하여 구조해석 모델들(예: 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드, 제4 모드, 제5 모드, 도 3 참조)을 만들 수 있다. 구조해석 모델링부(110)는 부유 구조물(1000)의 고유 모드 형상들을 모델링할 수 있다. 도 3을 참조하면, 구조해석 모델링부(110)는 부유 구조물(1000)의 고유 진동 모드들(예: 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드, 제4 모드, 제5 모드)의 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)을 획득할 수 있다. In step S110, the structural safety monitoring system 100 may model the eigenmode shapes of the floating structure 1000. For example, the structural analysis modeling unit 110 creates structural analysis models for the floating structure 1000 (e.g., first mode, second mode, third mode, fourth mode, and fifth mode, see FIG. 3). can be made. The structural analysis modeling unit 110 may model the eigenmode shapes of the floating structure 1000. Referring to FIG. 3, the structural analysis modeling unit 110 is a natural vibration mode of the floating structure 1000 (e.g., the first mode, the second mode, the third mode, the fourth mode, and the fifth mode). Shapes (11, 12, 13, 14, 15) can be obtained.

S120 단계에서, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 부유 구조물(1000)의 고유 모드 형상들 각각에 대하여 고유 모드 응력을 계산할 수 있다. 예를 들면, 응력 계산부(140)는 구조해석을 통해 생성된 부유 구조물(1000)의 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)에 대응하는 고유 모드 응력들을 계산할 수 있다.In step S120, the structural safety monitoring system 100 may calculate the eigenmode stress for each of the eigenmode shapes of the floating structure 1000. For example, the stress calculation unit 140 may calculate eigenmode stresses corresponding to the eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15 of the floating structure 1000 generated through structural analysis.

S130 단계에서, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 흘수 센서부(120)로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 변형 상태를 획득할 수 있다. 예를 들면, 흘수 센서부(120)는 부유 구조물(1000)의 지정된 지점들의 흘수 값들을 측정할 수 있다. 흘수 센서부(120)는 복수의 흘수 센서를 포함할 수 있다. 복수의 흘수 센서는 부유 구조물(1000)의 지정된 위치들에 설치될 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 흘수 센서부(120)의 측정 흘수 값들을 수신할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 측정 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 지정된 위치들의 변형 상태들을 획득할 수 있다. 도 3을 참조하면, 변형 형상 산출부(130)는 흘수 센서부(120)로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 변형 상태들(21, 22, 23, 24, 25, 26)을 획득할 수 있다.In step S130, the structural safety monitoring system 100 may acquire the deformation state of the floating structure 1000 based on the measured draft values received from the draft sensor unit 120. For example, the draft sensor unit 120 may measure draft values at designated points of the floating structure 1000. The draft sensor unit 120 may include a plurality of draft sensors. A plurality of draft sensors may be installed at designated locations on the floating structure 1000. The deformed shape calculation unit 130 may receive measured draft values of the draft sensor unit 120. The deformed shape calculation unit 130 may obtain deformed states of designated locations of the floating structure 1000 based on measured draft values. Referring to FIG. 3, the deformed shape calculation unit 130 calculates the deformed states 21, 22, 23, 24, 25, and 26 of the floating structure 1000 based on the measured draft values received from the draft sensor unit 120. ) can be obtained.

S140 단계에서, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 고유 모드 형상들과 변형 상태를 조합하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상을 구현할 수 있다. 예를 들면, 변형 형상 산출부(130)는 구조해석 모델링부(110)로부터 고유 모드 형상들을 수신할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 고유 모드 형상들과 변형 상태들을 조합하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상을 구현할 수 있다. 도 3을 참조하면, 변형 형상 산출부(130)는 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)과 변형 상태들(21, 22, 23, 24, 25, 26)을 조합하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상(30)을 구현할 수 있다. 일 예로, 변형 형상 산출부(130)는 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 형상들을 획득할 수 있다. 변형 형상 산출부(130)는 가중 모드 형상들을 중첩하고 변형 상태들(21, 22, 23, 24, 25, 26)과 조합하여 변형 형상(30)을 구현할 수 있다.In step S140, the structural safety monitoring system 100 may implement the deformed shape of the floating structure 1000 by combining the eigenmode shapes and the deformed state. For example, the deformed shape calculation unit 130 may receive eigenmode shapes from the structural analysis modeling unit 110. The deformed shape calculation unit 130 may implement the deformed shape of the floating structure 1000 by combining eigenmode shapes and deformed states. Referring to FIG. 3, the deformed shape calculation unit 130 combines the eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15 and the deformed states 21, 22, 23, 24, 25, and 26 to calculate the floating shape. The deformed shape 30 of the structure 1000 can be implemented. As an example, the deformed shape calculation unit 130 may obtain weighted mode shapes by applying coefficient values for each mode to the eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15, respectively. The deformed shape calculation unit 130 may implement the deformed shape 30 by overlapping the weighted mode shapes and combining them with the deformed states 21, 22, 23, 24, 25, and 26.

S150 단계에서, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 고유 진동 모드들의 고유 모드 응력들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 변형 응력을 계산할 수 있다. 예를 들면, 응력 계산부(140)는 고유 모드 형상들(11, 12, 13, 14, 15)의 고유 모드 응력들과 변형 상태들(21, 22, 23, 24, 25, 26)을 조합하여 변형 응력을 계산할 수 있다. 이 변형 응력은 변형 형상 산출부(130)에 의해 구현된 변형 형상(30)에 대응하는 값일 수 있다. 일 예로, 응력 계산부(140)는 고유 모드 응력들에 모드 별 계수 값(또는 가중치)을 적용하여(또는 곱하여) 가중 모드 응력들을 획득(또는 계산)할 수 있다. 응력 계산부(140)는 가중 모드 응력들을 중첩하고(또는 합하고) 변형 상태들과 조합하여 변형 응력을 획득(또는 계산)할 수 있다. 따라서, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 흘수 센서부(120)로부터 실시간으로 측정되는 흘수 값들에 기초하여 부유 구조물(1000)의 변형 형상(30)에 대응하는 변형 응력을 획득할 수 있다. 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 변형 형상(30) 및 변형 응력에 기초하여 부유 구조물의 안전성을 판단할 수 있다.In step S150, the structural safety monitoring system 100 may calculate the strain stress of the floating structure 1000 based on the natural mode stresses of the natural vibration modes. For example, the stress calculation unit 140 combines the eigenmode stresses of the eigenmode shapes 11, 12, 13, 14, and 15 and the strain states 21, 22, 23, 24, 25, and 26. Thus, the deformation stress can be calculated. This deformation stress may be a value corresponding to the deformation shape 30 implemented by the deformation shape calculation unit 130. As an example, the stress calculation unit 140 may obtain (or calculate) weighted mode stresses by applying (or multiplying) the eigenmode stresses by a coefficient value (or weight) for each mode. The stress calculation unit 140 may obtain (or calculate) the strain stress by overlapping (or summing) the weighted mode stresses and combining them with the strain states. Accordingly, the structural safety monitoring system 100 may acquire the deformation stress corresponding to the deformed shape 30 of the floating structure 1000 based on the draft values measured in real time from the draft sensor unit 120. The structural safety monitoring system 100 may determine the safety of the floating structure based on the deformed shape 30 and the deformed stress.

일 실시 예에 따르면, 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 글로벌 응력 및 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산할 수 있다. 예를 들면, 이상에서 고유 모드 응력들 및 측정 흘수 값들에 기초하여 계산된 변형 응력은 글로벌 응력으로 정의될 수 있다. 부유 구조물(1000)에 국부적인 응력이 가해지면, 응력 계산부(140)는 별도의 방법으로 로컬 응력을 계산할 수 있다. 일 예로, 부유 구조물(1000)에 발라스트 탱크(ballast tank)가 있는 경우, 발라스트 탱크의 중량 및 외부 수압(예: 흘수 센서부(120)로부터 획득)을 이용하여 발라스트 탱크의 외부 표면에 작용하는 로컬 응력을 계산할 수 있다. 응력 계산부(140)는 흘수 센서부(120)로부터 측정된 측정 흘수 값들에 기초하여 획득된 글로벌 응력과 국부 하중(예: 발라스트 탱크의 중량, 외부 수압, 또는 중량물의 무게 등)에 의한 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산할 수 있다. 응력 계산부(140)는 이러한 국부 하중의 종류별 특성에 따라 미리 로컬 응력의 크기 및 위치를 입력하여 부유 구조물(1000)에 발생하는 최종 응력을 산출할 수 있다. 구조 안전성 모니터링 시스템(100)은 변형 형상(30) 및 최종 응력에 기초하여 부유 구조물의 안전성을 판단할 수 있다.According to one embodiment, the structural safety monitoring system 100 may calculate the final stress by combining global stress and local stress. For example, the strain stress calculated above based on the eigenmode stresses and measured draft values may be defined as the global stress. When local stress is applied to the floating structure 1000, the stress calculation unit 140 may calculate the local stress using a separate method. As an example, if the floating structure 1000 has a ballast tank, a local pressure applied to the outer surface of the ballast tank using the weight of the ballast tank and external water pressure (e.g., obtained from the draft sensor unit 120) Stress can be calculated. The stress calculation unit 140 calculates the global stress obtained based on the measured draft values measured from the draft sensor unit 120 and the local stress caused by the local load (e.g., the weight of the ballast tank, external water pressure, or the weight of a heavy object, etc.) The final stress can be calculated by combining. The stress calculation unit 140 may calculate the final stress occurring in the floating structure 1000 by inputting the size and location of the local stress in advance according to the characteristics of each type of local load. The structural safety monitoring system 100 may determine the safety of the floating structure based on the deformed shape 30 and the final stress.

상술한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술한 실시 예들 이외에도, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.The above-described details are specific embodiments for carrying out the present invention. In addition to the above-described embodiments, the present invention will also include embodiments that can be simply changed or easily changed in design. In addition, the present invention will also include technologies that can be easily modified and implemented using the embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents of the present invention as well as the claims described later.

100: 구조 안전성 모니터링 시스템
110: 구조해석 모델링부
120: 흘수 센서부
130: 변형 형상 산출부
140: 응력 계산부100: Structural safety monitoring system
110: Structural analysis modeling department
120: Draft sensor unit
130: Deformed shape calculation unit
140: Stress calculation unit

Claims (9)

부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 시스템에 있어서,
구조해석을 통해 상기 부유 구조물의 고유 진동 모드들에 각각 대응하는 고유 모드 형상들을 모델링하는 구조해석 모델링부;
상기 부유 구조물의 지정된 위치들에 배치되어, 상기 지정된 위치들 각각의 흘수 값을 측정하는 복수의 흘수 센서를 포함하는 흘수 센서부;
상기 고유 모드 형상들과 상기 흘수 센서부로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 부유 구조물의 변형 형상을 구현하는 변형 형상 산출부; 및
상기 고유 모드 형상들의 고유 모드 응력들을 각각 계산하고, 상기 고유 모드 응력들과 상기 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 변형 형상에 대응하는 변형 응력을 계산하는 응력 계산부를 포함하는 구조 안전성 모니터링 시스템.In the structural safety monitoring system for floating structures,
A structural analysis modeling unit that models natural mode shapes corresponding to the natural vibration modes of the floating structure through structural analysis;
A draft sensor unit disposed at designated positions of the floating structure and including a plurality of draft sensors that measure draft values at each of the designated positions;
A deformed shape calculation unit that implements a deformed shape of the floating structure based on the eigenmode shapes and measured draft values received from the draft sensor unit; and
A structural safety monitoring system comprising a stress calculation unit that calculates eigenmode stresses of the eigenmode shapes, respectively, and calculates a deformation stress corresponding to the deformed shape based on the eigenmode stresses and the measured draft values. 제1 항에 있어서,
상기 변형 형상 산출부는 상기 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 지정된 위치들의 변형 상태들을 획득하고, 상기 변형 상태들과 상기 고유 모드 형상들을 조합하여 상기 변형 형상을 구현하는 구조 안전성 모니터링 시스템.According to claim 1,
The structural safety monitoring system wherein the deformed shape calculation unit obtains deformed states of the designated locations based on the measured draft values, and implements the deformed shape by combining the deformed states and the eigenmode shapes. 제2 항에 있어서,
상기 변형 형상 산출부는 상기 고유 모드 형상들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 형상들을 획득하고, 상기 가중 모드 형상들을 중첩하고 상기 변형 상태들과 조합하여 상기 변형 형상을 구현하는 구조 안전성 모니터링 시스템.According to clause 2,
The deformed shape calculation unit obtains weighted mode shapes by applying coefficient values for each mode to the eigenmode shapes, and implements the deformed shape by overlapping the weighted mode shapes and combining them with the deformed states. A structural safety monitoring system. . 제1 항에 있어서,
상기 응력 계산부는 상기 고유 모드 응력들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 응력들을 획득하고, 상기 가중 모드 응력들과 상기 변형 상태들을 조합하여 상기 변형 응력을 계산하는 구조 안전성 모니터링 시스템.According to claim 1,
The stress calculation unit obtains weighted mode stresses by applying coefficient values for each mode to the eigenmode stresses, and calculates the strain stress by combining the weighted mode stresses and the strain states. 제1 항에 있어서,
상기 변형 응력은 글로벌 응력으로 정의하고,
상기 응력 계산부는 상기 부유 구조물에 가해지는 로컬 응력을 미리 계산하여 저장하고, 상기 글로벌 응력과 상기 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산하는 구조 안전성 모니터링 시스템.According to claim 1,
The strain stress is defined as global stress,
A structural safety monitoring system in which the stress calculation unit pre-calculates and stores the local stress applied to the floating structure, and calculates the final stress by combining the global stress and the local stress. 부유 구조물의 구조 안전성 모니터링 방법에 있어서,
구조해석을 통해 상기 부유 구조물의 고유 진동 모드들에 각각 대응하는 고유 모드 형상들을 모델링하는 단계;
상기 고유 모드 형상들에 각각 대응하는 고유 모드 응력들을 계산하는 단계;
상기 부유 구조물의 지정된 위치들에 배치된 흘수 센서부로부터 수신된 측정 흘수 값들에 기초하여 상기 지정된 위치들의 변형 상태들을 획득하는 단계;
상기 고유 모드 형상들과 상기 변형 상태들에 기초하여 상기 부유 구조물의 변형 형상을 구현하는 단계; 및
상기 고유 모드 응력들과 상기 변형 상태들에 기초하여 상기 변형 형상에 대응하는 변형 응력을 계산하는 단계를 포함하는 구조 안전성 모니터링 방법.In a method for monitoring the structural safety of a floating structure,
Modeling natural mode shapes corresponding to the natural vibration modes of the floating structure through structural analysis;
calculating eigenmode stresses corresponding to each of the eigenmode shapes;
Obtaining deformation states of the designated positions based on measured draft values received from a draft sensor unit disposed at the designated positions of the floating structure;
implementing a deformed shape of the floating structure based on the eigenmode shapes and the deformed states; and
Calculating a deformation stress corresponding to the deformed shape based on the eigenmode stresses and the deformation states. 제6 항에 있어서,
상기 변형 형상을 구현하는 단계는,
상기 고유 모드 형상들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 형상들을 획득하는 단계; 및
상기 가중 모드 형상들을 중첩하고 상기 변형 상태들과 조합하여 상기 변형 형상을 구현하는 단계를 포함하는 구조 안전성 모니터링 방법.According to clause 6,
The step of implementing the deformed shape is,
obtaining weighted mode shapes by applying coefficient values for each mode to the eigenmode shapes; and
A structural safety monitoring method comprising superimposing the weighted mode shapes and combining them with the deformation states to implement the deformed shape. 제6 항에 있어서,
상기 변형 응력을 계산하는 단계는,
상기 고유 모드 응력들에 모드 별 계수 값들을 각각 적용하여 가중 모드 응력들을 획득하는 단계; 및
상기 가중 모드 응력들과 상기 변형 상태들을 조합하여 상기 변형 응력을 계산하는 단계를 포함하는 구조 안전성 모니터링 방법.According to clause 6,
The step of calculating the strain stress is,
obtaining weighted mode stresses by applying coefficient values for each mode to the eigenmode stresses; and
Combining the weighted mode stresses and the strain states to calculate the strain stress. 제6 항에 있어서,
상기 변형 응력은 글로벌 응력으로 정의하고,
상기 부유 구조물에 가해지는 로컬 응력을 미리 계산하여 저장하는 단계; 및
상기 글로벌 응력과 상기 로컬 응력을 조합하여 최종 응력을 계산하는 단계를 더 포함하는 구조 안전성 모니터링 방법.
According to clause 6,
The strain stress is defined as global stress,
Pre-calculating and storing local stress applied to the floating structure; and
Structural safety monitoring method further comprising calculating a final stress by combining the global stress and the local stress.
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