Analysis of movement of the bop crane under sea weaving conditions

• Autorzy: Urbaś A. , Szczotka M. , Maczyński A.

Warianty tytułu

PL

Analiza jazdy żurawia BOP w warunkach falowania morskiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, mathematical models for dynamic analysis of a BOP crane under sea weaving conditions are presented. The BOP crane is a kind of gantry crane. It is installed on drilling platforms and used for transportation of the Blowout Preventor (BOP). The most important features characterising its dynamics are: motion of the crane base caused by sea weaving, clearance in the supporting system (between the support and rails), impacts of the load into guides and a significant weight of the load. In order to investigate dynamics of the system, its mathematical model taking into consideration all these features has been formulated. Equations of motions have been derived using homogenous transformations. In order to improve numerical effectiveness of the model, the equations have been transformed to an explicit form. The input in the drive of the travel system has been modelled in two ways: the kinematic input via a spring-damping element and the force input. Exemplary results of numerical calculations are presented.

PL

W pracy przedstawiono model matematyczny umożliwiający analizę dynamiczną żurawia BOP w warunkach falowania morskiego. Żuraw BOP stanowi rodzaj suwnicy bramowej. Instalowany jest na platformach wydobywczych i przeznaczony do transportu zespołu zaworów BOP (Blowout Preventor). Do najważniejszych czynników wpływających na jego dynamikę należą: ruch podstawy wywołany falowaniem morza, luzy występujące w połączeniu torowiska z suwnicą, uderzenia ładunku o prowadnice oraz znaczna masa ładunku. W celu przeprowadzenia analiz dynamicznych opracowano model obliczeniowy urządzenia uwzględniający powyższe czynniki. Równania ruchu układu sformułowano przy zastosowaniu metody transformacji jednorodnych. W celu poprawy efektywności numerycznej modelu, wykonano przekształcenia umożliwiające przedstawienie równań w sposób jawny. Wymuszenie w układzie napędu jazdy modelowano dwoma sposobami: jako wymuszenie kinematyczne poprzez element sprężysto-tłumiący oraz jako wymuszenie siłowe. Zaprezentowano przykładowe wyniki obliczeń numerycznych.

Słowa kluczowe

EN

modelling; dynamic analysis; BOP crane

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 48 nr 3
• Strony: 677--701
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Urbaś A.

autor

Szczotka M.

autor

Maczyński A.

• University of Bielsko-Biala, Faculty of Management and Computer Science, Bielsko-Biała, Poland,

Bibliografia

• 1. Adamiec-Wójcik I., Maczyński A., Wojciech S., 2008, Zastosowanie metody przekształceń jednorodnych w modelowaniu dynamiki urządzeń offshore, WKŁ, Warsaw
• 2. Balachandran B., Li Y.Y., Fang C.C., 1999, A mechanical filter koncept for control of non-linear crane-load oscillations, Journal of Sound and Vibrations, 228, 651-682
• 3. Birkeland O., 1998, Knuckle boom combination crane, 3rd International Offshore Cranes Conference Offshore Cranes – Specification, Design, Refurbishment, Safe Operation and Maintenance, Stavanger, Norway
• 4. Cosstick H., 1996, The sway today, Container Management, 42-43
• 5. Das S.N., Das S.K., 2005, Mathematical model for coupled roll and yaw motions of a floating body in regular waves under resonant and non-resonant conditions, Applied Mathematical Modelling, 29, 19-34
• 6. Driscoll F.R., Lueck R., Nahon G.M., 2000, Development and validation of a lumped-mass dynamics model of a deep-sea ROV system, Applied Ocean Research, 22, 169-18
• 7. Ellermann K., Kreuzer E., 2003, Nonlinear dynamics in the motion of floating cranes, Multibody System Dynamics, 9, 4, 377-387
• 8. Fałat P., 2004, Dynamic Analysis of a Sea Crane of an A-frame Type, Ph.D. Thesis, Bielsko-Biała [in Polish]
• 9. Fossen T.I., 1994, Guidance and Control of Ocean Vehicles, John Wiley and Sons, Chichester, England
• 10. Handbook of Offshore Engineering, 2005, Edited by Chakrabarti S., Elsevier
• 11. Jordan M.A., Bustamante J.L., 2007, Numerical stability analysis and control of umbilical-ROV systems in one-degree-of-freedom taut-slack condition, Nonlinear Dynamic, 49, 163-191
• 12. Li Y.Y., Balachandran B., 2001, Analytical study of a system with a mechanical filter, Journal of Sound and Vibration, 247, 633-653
• 13. Maczyński A., 2005, Positioning and Stabilization of the Load for Jib Cranes, University of Bielsko-Biala [in Polish]
• 14. Maczyński A., Wojciech S., 2003, Dynamics of a mobile crane and optimisation of the slewing motion of its upper structure, Nonlinear Dynamic, 32, 259-290
• 15. Maczyński A., Wojciech S., 2007, Stabilization of load position for offshore cranes, Twelfth World Congress in Mechanism and Machine Science, Besancon, France [electronic document] s. 1-6 [on-line (03.04.2008) http://130.15.85.212/proceedings/ WorldCongress07/articles/article cd.htm]
• 16. Maczyński A., Wojciech S., 2008, Wpływ stabilizacji położenia ładunku żurawia typu offshore na zjawisko odciążania i dociążania liny nośnej, Teoria Maszyn i Mechanizmow, Wydawnictwo Akademii Techniczno-Humanistycznej w Bielsku-Białej, 135-143
• 17. Masoud Y.N., 2000, A Control System for the Reduction of Cargo Pendulation of Ship-Mounted Cranes, Virginia Polytechnic Institute and State University, Doctoral Thesis, Blacksburg, Virginia, USA
• 18. Pedrazzi C., Barbieri G., 1998, LARSC: Launch and recovery smart crane for naval ROV handling, 13th European ADAMS Users’ Conference, Paris,
• 19. Technical Documentation for BOP, 2007, PROTEA, Gdańsk-Olesno
• 20. Urbaś A., Wojciech S., 2008, Dynamic analysis of the gantry crane used transporting BOP, Proc. VII Conference Telematics, Logistics and Transport Safety, 311-323
• 21. Urbaś A., Wojciech S., 2009, Dynamic analysis of the gantry crane used for transporting BOP, Modeling, Simulation and Control of Nonlinear Engineering Dynamical Systems: State-of-the-Art, Perspectives and Applications, Springer, 49-59
• 22. Wittbrodt E., Adamiec-Wójcik I., Wojciech S., 2006, Dynamics of Flexible Multibody Systems, Springer