Application of the Rigid Finite Element Method for Modelling an Offshore Pedestal Crane

• Autorzy: Krukowski J. , Maczynski A.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody sztywnych elementów skończonych do modelowania kolumnowego żurawia offshore

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In offshore pedestal cranes one may distinguish three components of considerable length: a pedestal, a boom and a frame present in some designs. It is often necessary in dynamical analyses to take into account their flexibility. A convenient and efficient method for modelling them is the rigid finite element method in a modified form. The rigid finite element method allows us to take into account the flexibility of the beam system in selected directions while introducing a relatively small number of additional degrees of freedom to the system. This paper presents a method for modelling the pedestal, the frame and the boom of an offshore column crane, treating each of these components in a slightly different way. A custom approach is applied to the pedestal, using rigid finite elements of variable length. Results of sample numeric computations are included.

PL

W konstrukcji kolumnowych żurawi typu offshore można wyróznić trzy istotne elementy o znacznej długości: kolumnę, wysięgnik oraz w niektórych rozwiązaniach wspornik. W wielu analizach dynamicznych występuje konieczność uwzględnienia ich podatności. Wygodną i efektywną metodą ich modelowania jest metoda sztywnych elementów skończonych w odmianie zmodyfikowanej. Metoda sztywnych elementów skończonych pozwala uwzględnić podatność układu belkowego w wybranych kierunkach, a jednocześnie wprowadza do układu stosunkowo niewielką liczbę dodatkowych stopni swobody. W artykule zaprezentowano sposób modelowania kolumny, wspornika i wysięgnika kolumnowego żurawia offshore, przy czym każdy z elementów potraktowany został nieco odmiennie. W przypadku modelowania kolumny zaproponowano także autorskie podejście ze sztywnymi elementami skończonymi o zmiennej długości. Zamieszczono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych.

Słowa kluczowe

EN

offshore pedestal crane; dynamics; modelling; rigid finite element method

PL

metoda elementów skończonych; modele dynamiki; dynamika żurawia

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. LX, nr 3
• Strony: 451--471
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krukowski J.

• National Oilwell Varco Poland, Arkonska 6, 80-387 Gdansk, Poland

autor

Maczynski A.

• University of Bielsko-Biała, Faculty of Mechanical Engineering and Computer Sciences, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

Bibliografia

• [1] Pedrazzi C., Barbieri G., LARSC: Launch and recovery smart crane for naval ROV handling, 13th European ADAMS Users’ Conference, Paris, 1998.
• [2] Adamiec-Wójcik I., Fałat P., Maczynski A., Wojciech S.: Load stabilisation an A-frame - a type of an offshore crane, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. 56, No 1, pp. 37-59, 2009.
• [3] Urbas A., Szczotka M., Maczynski A.: Analysis of movement of the BOP crane under sea weaving conditions, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 48, pp. 677-70, 2010.
• [4] Ellermann K., Kreuzer E.: Nonlinear dynamics in the motion of floating cranes, Multibody System Dynamics, 9, 4, pp. 377-387, 2003.
• [5] Ellermann K., Kreuzer E., Markiewicz M.: Nonlinear primary resonances of a floating crane, Meccanica, 38, pp. 5-18, 2003.
• [6] Osinski M., Wojciech S.: Application of nonlinear opitmisation methods to input shaping of the hoist drive of an off-shore crane, Nonlinear Dynamics, 17, pp. 369-386, 1998.
• [7] Li Y.Y., Balachandran B.: Analytical study of a system with a mechanical filter, Journal of Sound and Vibration, 247, 633-653, 2001.
• [8] Masoud Z.N., Nayfeh A.H., Mook D.T.: Cargo pendulation reduction of ship-mounted cranes, Nonlinear Dynamics, Vol. 35, No. 3, pp. 299-311, 2004.
• [9] Masoud Y.N.: A control system for the reduction of cargo pendulation of ship-mounted cranes, Virginia Polytechnic Institute and State University. PhD Thesis, Blacksburg, Virginia, 2000.
• [10] Maczynski A., Wojciech S.: Stabilization of load’s position in offshore cranes, Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Vol. 134, pp. 1-10, 2012.
• [11] Schaub H.: Rate-based ship-mounted crane payload pendulation control system, Control Engineering Practice, 16, pp. 132-145, 2008.
• [12] Wittbrodt E., Szczotka M., Maczynski A., Wojciech S.: Rigid Finite Element Method in Analysis of Dynamics of Offshore Structures. Springer, 2013.
• [13] Craig J.J.: Introduction to Robotics, Prentice Hall, 3 edition, 2004.
• [14] Adamiec-Wójcik I., Maczynski A., Wojciech S.: Zastosowanie metody przekształceń jednorodnych w modelowaniu dynamiki urządzeń offshore (Application of homogeneous transformation method for modeling the dynamics of offshore structures), Wydawnictwa Komunikacji i Łacznosci, Warszawa, 2008 (in Polish).
• [15] Krukowski J., Maczynski A., Szczotka M.: The influence of a shock absorber on dynamics of an offshore pedestal crane, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Vol 50, no. 4, pp. 953-966, 2012.
• [16] Maczynski A.: Pozycjonowanie i stabilizacja położenia ładunku żurawi wysięgnikowych (Positioning and stabilization of the load’s position in jib cranes), Zeszyty Naukowe ATH, Seria Rozprawy Naukowe, 2005 (in Polish).
• [17] Osinski M., Maczynski A., Wojciech S.: The influence of ship’s motion in regular wave on dynamics of an offshore crane, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. 51, pp. 131-163, 2004.
• [18] Balachandran B., Li Y.Y., Fang C.C.: A mechanical filter concept for control of non-linear crane-load oscillations, Journal of Sound & Vibrations, 228, 651-682, 1999.
• [19] Krukowski J., Maczynski A.: Model żurawia offshore do obliczeń ofertowych a uwzględnienie podatności głównych elementów konstrukcji (Model of an offshore crane for offer calculations in the aspect of flexibility consideration of major elements of contraction), materiały z Konferencji Naukowej Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych, Zakopane, 2012 (in Polish).