해상크레인 운송 선단의 안전 조종법에 관한 고찰

Recently, due to the increase of port construction demand and transportation of ship blocks, the number of tug boats for towing large barges and floating cranes for salvaging sunken ship and bridge construction passing through sea is on the rise every year. Floating cranes mainly use courses of south and west coasts of Korea where a lot of islands and narrow channels exist. Also, the area contains high risks like many fishing boats passing, fixed shore nets on the route together with strong tidal currents and unexpected changes of weather which makes the maneuverability of fleet decline and the possibility of marine accidents rise. It is in this context that this study covered present state of floating cranes and tugboat fleets. Then the study moved on to Facilities and Equipment Standards and inspection methods of safe navigation of tugboats and barges. Furthermore, the study came up with a cause and solutions by Case Analysis conducted by Korea Maritime Safety Tribunal on marine accidents related with tugboats and barges. Finally, the study suggests 8 methods of safely navigating the fleet of tugboats and barges when carrying floating cranes on the basis of field experience. These methods will be a lot of help for those people on board.목 차 표 목 차ⅴ 그 림 목 차ⅵ Abstractⅶ 제1장 서 론 1 1.1 연구의 배경1 1.2 연구의 방법2 제2장 해상크레인 운송과 예인선단3 2.1 대형 예부선과 해상크레인 선단의 특성3 2.2 해상크레인과 예인선단5 2.2.1 해상크레인 예인선단의 현황과 구성5 2.2.2 해상크레인 역할과 작업6 2.2.3 해상크레인 예인선단의 이동 형태8 2.3 해상크레인과 예인선단의 예인설비10 2.3.1 예인설비의 종류10 2.3.2 예인삭의 선정 및 사용법11 2.3.3 예인설비의 강도14 제3장 예부선 운항 관련 예항설비 기준과 검사제도16 3.1 국내 예부선 운항 관련 법규 16 3.1.1 선박안전법의 부선의 구조 및 설비 등 기준17 3.1.2 한국선급의 부선예항설비 규칙18 3.1.3 선박안전법 상의 예인선에 대한 예인선 항해검사18 3.1.4 한국선급의 부선 예항검사 규칙19 3.2 국내 규정에서의 예부선 조종성능 개선방안 20 3.2.1 부선에 대한 안전기준 20 3.2.2 개항질서법 상의 예부선 안전항행 방안21 3.2.3 해상교통안전법 상의 예부선 안전항행 방안21 3.2.4 예부선 운항자를 위한 교육제도 개선22 3.2.5 예인선에 대한 예인선 항해검사의 개선22 3.3 국외의 예항설비 기준과 검사제도 23 3.3.1 국제해사기구의 예부선 예항 설비기준과 검사제도23 3.3.2 미국의 예부선 예항 설비기준과 검사제도25 3.3.3 노르웨이선급의 부선 예항검사 규칙27 3.3.4 일본의 예부선 안전관리 규정27 3.3.5 캐나다의 예부선 안전관리 규정28 3.4 국외 규정에서의 안전운항 활용 방안29 3.4.1 미국의 안전운항 개선사례를 통한 활용 방안29 3.4.2 일본의 안전운항 개선사례를 통한 활용 방안30 3.5 예부선 출항 통제 기준 30 3.5.1 국내 예부선 출항 통제 기준30 3.5.2 일본의 예부선 출항 통제 기준33 제4장 예부선 해양사고 사례 분석을 통한 원인 및 대책34 4.1 선종별 및 원인별 해양사고 34 4.2 해양사고 원인별 대책 방안36 4.2.1 예인선열의 항법 미준수로 인한 사고사례 및 안전대책37 4.2.2 기상악화 시 무리한 예인으로 인한 사고사례 및 안전대책38 4.2.3 부적절한 경계로 인한 사고사례 및 안전대책 39 4.2.4 예인선열 중의 부선 식별 곤란으로 인한 사고사례 및 안전대책40 4.2.5 정비점검 소홀로 인한 사고사례 및 안전대책42 4.2.6 무자격항해 당직 및 승선정원 부적합로 인한 사고사례 및 안전대책43 4.2.7 예인선열의 예인삭에 대한 야간식별 곤란으로 인한 대책44 4.2.8 예인선열의 조종특성에 대한 지식부족 해소방안45 4.2.9 제한시계 아래에서 항행통제에 대한 대책45 4.2.10 조류 및 해류에 의한 압류에 대한 대책46 제5장 해상크레인 예항의 실제47 5.1 예항 준비47 5.1.1 항해계획47 5.1.2 예인장치의 점검47 5.1.3 비상예인 장치 및 투묘장치48 5.2 예항 조선48 5.2.1 출항 시 점검사항48 5.2.1 입항 시 점검사항49 5.2.3 입항 시 점검사항50 5.3 해상크레인과 예인선 성능과의 관계50 5.4 예인선간의 적절한 간격51 5.4.1 협수로 및 어망지역 항해 시 예인선 간의 적절한 간격51 5.4.2 가까운 근해항해 시 예인선 간의 적절한 간격52 5.4.3 연안 항해 시 예인선 간의 적절한 간격52 5.5 해상크레인 선단의 안전 운항 방안53 5.5.1 마주치는 상태에서의 피항 조치53 5.5.2 횡단 상태에서의 피항 조치54 5.5.3 추월 상태에서의 피항 조치55 5.5.4 협수로 및 어망 밀집구역 항해56 5.5.5 연안 항해 중 정박중인 대형 선박의 선수 통과 및 변침 57 5.5.6 위험물 근접 시 피항 조치58 5.5.7 전타 시 예인삭 파단사고를 방지하기 위한 조선59 5.5.8 진로이탈능력이 제한되어 조종성능제한선의 경우 61 제6장 결 론 62 참 고 문 헌 6

Hyoun-Chul Choi

학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :제어계측공학과,2006. 8Acknowledgments --- v Table of Contents --- viii List of Figures --- x List of Tables --- xii Abstract --- xiii 1 Introduction --- 1 1.1 Background and Motivation --- 1 1.2 Organization of the Thesis --- 4 2 Guaranteed Cost Control Using Linear Matrix Inequalities --- 6 2.1 Linear Matrix Inequalities --- 6 2.1.1 Useful Results in LMIs --- 8 2.1.2 Standard Problems Involving LMIs --- 10 2.2 Guaranteed Cost Control for Linear Systems --- 12 2.2.1 Guaranteed Cost Control for Nominal Linear Systems --- 13 2.2.2 Guaranteed Cost Control for Uncertain Linear Systems --- 15 3 Optimal Guaranteed Cost Control for Uncertain Systems with Actuator Saturation --- 17 3.1 Introduction --- 17 3.2 Problem Statements and Preliminary Results --- 20 3.3 Guaranteed Cost Controller Design --- 24 3.3.1 Sufficient Condition for Controller Design --- 24 3.3.2 Optimization --- 27 3.4 Illustrative Example --- 30 3.4.1 Case When $|u| \leq 1$ Without Uncertainties --- 32 3.4.2 Case When $|u| \leq 1$ With Constant Uncertainties --- 36 3.4.3 Case When $|u| \leq 1$ With Sinusoidal Uncertainties --- 36 3.4.4 Case When $|u| \leq 0.165$ With Sinusoidal Uncertainties --- 40 3.5 Summary --- 41 4 Adaptive Guaranteed Cost Control for Uncertain Systems with Hard Nonlinearities --- 49 4.1 Introduction --- 49 4.2 Problem Statements --- 51 4.3 Adaptive Guaranteed Cost Controller Design --- 53 4.3.1 Sufficient Condition for Controller Design --- 53 4.3.2 Optimization --- 55 4.4 Illustrative Example --- 57 4.5 Summary --- 59 5 Conclusions --- 62 5.1 Contributions of the Thesis --- 63 5.2 Directions for Future Research --- 64 Bibliography --- 65 Appendix. MATLAB Code --- 70 Abstract in Korean --- 76MasterIn this thesis, the problem of guaranteed cost control (GCC) for some classes of uncertain nonlinear systems is considered. In particular, the thesis considers two types of problems in this direction: the problem of GCC for uncertain systems subject to actuator saturation and the problem of adaptive GCC for a class of uncertain nonlinear systems which may include systems with hard nonlinearities such as the Coulomb friction. Based on LMI techniques, the thesis proposes new conditions for GCC design, which admit norm-bounded uncertainties and some classes of nonlinearities. The resulting LMI conditions are further used for solving convex optimization problems which minimize the upper-bounds of cost functions associated with the given systems. The solution for the first problem leads to a state-feedback controller that minimizes the upper-bound of the cost function in the presence of uncertainties and actuator saturation. The solution for the second problem leads to an adaptive state-feedback controller that compensates for the effects of uncertain nonlinearities while minimizing the upper-bound of the given cost function. The effectiveness and applicability of the proposed methods is illustrated by using simulation examples, in which an uncertain helicopter model in a vertical plane subject to actuator saturation is considered for the first problem and a 1-DOF mechanical oscillator subject to uncertain Coulomb friction is considered for the second problem

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