Modeling of hydrodynamic phenomena in simulation of ship manoeuvring

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2011
Major/Subject
Laivanrakennusoppi
Mcode
Kul-24
Degree programme
Language
fi
Pages
viii + 84
Series
Abstract
Estimation of ships' manoeuvring characteristics using traditional empirical methods is time-consuming and expensive. Thus those methods are not feasible for early design stages of new building and conversion projects. Therefore there is a need for simple but sufficiently accurate computational manoeuvring simulation method, This thesis presents a model for ship manoeuvring simulation using theoretical and semi-empirical methods for estimating hydrodynamic forces. Interactions between hull, propulsion devices and control surfaces during manoeuvring are studied. This thesis concentrates on hull forms and propulsion arrangements typical of cruise and RoPax vessels. External effects such as wind, waves, current, low water depth and other ships are not taken in to account in this thesis. Additionally, non-linear effects due to change of heel and trim during manoeuvring are not included in the simulation model. A manoeuvring simulation model is developed based on individual modules for hydrodynamic forces and their interactions. The simulation method is validated against model test and sea trial results of fame standard manoeuvring trials of cruise vessels. The simulation results were found to be in good agreement with the trial results. Differences in results were found in early phase of the turning circle test where the heeling angle in model tests momentarily reaches a high value.

Laivojen ohjailuominaisuuksien arviointi perinteisiä empiirisiä menetelmiä käyttäen on aikaa vievää ja kallista, joten ne eivät ole toteutettavissa uudisrakennusten ja konversioprojektien varhaisessa suunnitteluvaiheessa. Tarvitaan yksinkertainen mutta riittävän tarkka laskennallinen ohjailusimulointimenetelmä. Tässä opinnäytetyössä on esitetty laivan ohjailusimulointimalli, käyttäen teoreettisia ja osittain empiirisiä menetelmiä hydrodynaamisten voimien arvioimiseen. Tutkimus sisältää rungon, propulsiolaitteiden ja ohjainpintojen välisien vuorovaikutuksien arvioinnin. Tässä työssä on tutkittu erityisesti risteily- ja RoPax-aluksien rungonmuotoja ja propulsiojärjestelyjä. Tutkimuksesta on rajattu pois tuulen, aallokon, virtauksen, matalan veden ja muiden laivojen vaikutukset ohjailuun. Lisäksi ohjailumallissa on jätetty huomiotta kallistuksen ja viippauksen muutosten vaikutus ohjailun aikana. Ohjailusimulointimalli on kehitetty yksittäisten hydrodynaamisten voimamallien ja niiden välisien vuorovaikutuksien perustalle. Simulointimenetelmä on validoitu risteilyalusten IMO standardin mukaisten ohjailukokeiden mallikoe- ja merikoeajotuloksia vastaan. Simulaatiotulokset vastaavat hyvällä tarkkuudella kokeellisia tuloksia. Eroja tulosten välillä havaittiin käännösympyräkokeen alkuvaiheessa, jossa kallistuskulma mallikokeessa on hetkellisesti suuri.
Description
Supervisor
Matusiak, Jerzy
Thesis advisor
Niittymäki, Janne
Keywords
manoeuvring trials, ohjailukokeet, manoeuvring simulation, ohjailusimulointi, cruise and RoPax ships, risteily- ja RoPax -alukset
Other note
Citation