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일반화된 경계조건을 갖는 해저파이프라인의 동적 자유경간 결정 방법
박한일 한국해안해양공학회 2001 한국해안해양공학회 논문집 Vol.13 No.4
해저파이프라인은 부식. 지반 불안정, 앵커 충돌 등으로 인해 파손될 가능성이 있다. 해저파이프라인의 안정성을 위협하는 주된 요소중의 하나는 자유경간이다. 본 논문에서는 자유경간을 형성하고 있는 해저파이프라 인에 대해 축방향 하중을 고려하고 경계조건을 일반화시킨 경우에 대해 동적 자유경간의 허용길이 변화를 해석하였다. 자유경간 양단의 해저지반은 탄성기초로 간주하였으며, 이를 선형 및 회전 스프링으로 치환하여 경계조건을 일반화시켰다. 동적 자유경간의 길이를 산정할 수 있는 무차원화 된 곡선을 얻었다. 이 곡선은 자유경간을 갖는 해저파이프라인의 설계에 유용하게 작용될 수 있음을 보여 주었으며 예제 연구를 통하여 그 적용방법을 소개하였다. Subsets pipelines are exposed to several potential risks of damage due to corrosion, soil instability, anchor impact and other hazards. One of the main risk factors for the safety of a subsea pipeline is its free spanning. This paper examines the safety of subsea pipelines with free span under axial compressive load. The variation of allowable lengths of dynamic free span is examined for generalized boundary conditions. The free span is modelled as a beam with an elastic foundations and the boundary condition is replaced by linear and rotational springs at each end. A dynamic free span curve is obtained with a function of non-dimensional parameters and can be used usefully for the design of subsea pipelines with a free span. A case study is carried out to introduce the application method of the curve.
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박한일,김동혁,김명준,진근하 한국해안해양공학회 1997 한국해안해양공학회 논문집 Vol.9 No.1
오늘날의 정보통신시대에 있어서는 대용량의 정보를 전달할 수 있는 해저광케이블의 역할이 더욱 중하나 열악한 해양환경에 놓여 있어 설치시나 운용시에 파손의 가능성이 높으며 파손시 막대한 손실을 초래한다. 본 연구에서는 해저케이블 해석에 적용되는 여러 수치기법중 유한차분법에 근거하여 포설시뮬레이션 프로그램을 개발하였으며 케이블 포설시의 2차원 동적거동해석을 수행하였다. 여러 경우에 대한 예제해석을 수행한 결과 프로그램에 의한 계산 결과가 만족스러운 것으로 확인되었으며 케이블에 대한 직선형상이론을 적용한 결과와도 잘 일치하였다. Subsea cable systems have a large information transmission capacity and play an important role in domestic and global information networks. However since the cables are under harsh marine environment, they are exposed to various hazards with high potential risks of damage resulting in serious economic loss. In this research a computer simulation program based on the finite difference algorithm was developed. The program is able to simulate two dimensional dynamic behaviour of a submarine cable during its laying. In order to verify the numerical results, they are compared to analytical results, showing a good agreement between the two results.
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박한일,김창현 해양환경안전학회 1996 海洋環境安全學會誌 Vol.2 No.1
Subsea pipelines are exposed to several potential risks of damage due to wave, soil instability and other hazards. Structural failure of the steel pipelines will result in serious consequences such as release of transported hydrocarbons, pollution to the ocean environment and heavy costs due to repair. This paper examines the safety of subsea pipelines with free span which is one of high potential damages. The variation of an allowable length of static free span is examined for different boundary conditions and is given in a curve which is useful for the dsign of the subsea pipeline with a free span.
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박한일 해양환경안전학회 1996 海洋環境安全學會誌 Vol.2 No.1
국제간 정보통신전달 수단으로 인공위성과 해저케이블이 상호보안적으로 사용되어 왔다. 특히 최근에 와서는 해저 광케이블의 등장으로 국가간 정보통신전달 수단으로 케이블의 역할이 급격히 증대되고 있다. 해저케이블은 열악한 해양환경에 노출되어 있으므로 건설시나 운용중에 손상 받을 가능성이 아주 크며 그로 인한 파급효과가 엄청나다. 또한 해저케이블 사고시 복구에 많은 시간과 어려움이 뒤따르며 비용도 막대하다. 따라서 해저케이블의 안전성을 확보하는 것은 매우 중요하며 이에 대한 보호대책이 절실하다. 본 논문에서는 해저케이블의 건설 및 운용상에 발생할 수 있는 여러 불안전 요인들을 찾아 그에 대한 대책방안을 고찰해 보고자 한다.
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사이드스캔 소나 예인케이블에 걸리는 장력 및 형상 해석
박한일,류창혁 해양환경안전학회 1998 海洋環境安全學會誌 Vol.4 No.2
This study is aimed to predict the configuration and tension of a towing cable of a side-scan sonar which plays an important role in developing ocean resources. The governing equations of 3-D static equilibrium equations for a flexible cable are derived and solved using a finite difference method. The forces considered in this paper are effective weights, drag forces due to currents and ship moving, and the tension at both ends of the towing cable. The governing equations are non-linear, so an iteration method is applied to solve the equation. A case study is carried out for several different conditions. The result will be useful for predicting the location of a side-scan sonar and to design the towing system.
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박한일,김창현,최경식 한국해안해양공학회 1996 한국해안해양공학회 논문집 Vol.8 No.1
해저 파이프라인은 해저 석유 및 천연가스 생산의 전반에 걸쳐 중요한 역할을 하나, 열악한 해양환경하에 있어 여러 가지 외부 요인에 의해 손상될 가능성이 높으며 그로 인한 피해는 막대하다. 본 논문에서는 해저 파이프라인의 안정성을 위협하는 주된 요인 중의 하나인 동적 자유경간을 해석하였으며, 해저 파이프라인 설계에 있어서 중요한 자유경간의 허용길이를 산출하였다. 자유경간의 허용길이는 와동방출의 진동수와 자유경간의 고유진동수와의 상관관계를 이용하여 산출하였고 경계조건에 따른 허용길이의 변화를 규명하였다. 자유경간 양단의 해저지반은 탄성기초로 간주하였으며, 이를 선형 및 회선 스프링으로 치환하여 경계조건을 일반화하였다. 본 연구를 통하여 여러 가시 지반조건에 대한 동석 자유경간의 정확한 허용길이를 간단하게 얻을 수 있는 무차원화 된 곡선을 구하였으며, 그 결과를 우리나라 동남해역 천연가스전에 설치예정인 해저 파이프라인에 적용하였다. Subsea pipelines have an important role in the overall tasks of offshore oil and gas production but arc exposed to various hazards with high potential risks of damage resulting in serious economic loss and impact on ocean environment. In this paper, the dynamic free span is analysed, which is one of main risk factors against the safety of subsea pipelines and the allowable length of dynamic free span which is important for the design of subsea pipelines is determined. The allowable free span length is examined by considering the relationship between vortex shedding frequency and natural frequency of pipeline free span, and the variation of the allowable length is analysed for different boundary conditions of pipe ends. The free span is regarded as a beam on elastic foundations and the boundary condition of the beam is generalized by modelling as restrained by linear and rotational spring at each end. A non-dimensionalized curve is obtained to facilitate the determination of exact allowable length of dynamic free span for subsea pipelines and is applied to the pipelines which is to be installed in the gas fields of the south of East Sea of Korea.
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