International Maritime Organization (IMO) has established standards for ship manoeuvrability and applied these standards for vessels over 100 meters in length that built since 2004 (IMO, resolution MSC.137[76]). These standards are no exception to fishing vessels. In this study we carried out a manoeuvring simulation of the new model ship (Stern trawler) of fisheries training ship of Pukyong National University based on Kijima's empirical formula. The formula takes into account of the effect of stern shape or does not take into account of the effect of stern shape. Also we checked whether the simulation results of turning motion of model ship meet IMO manoeuvrability criteria and then compared trajectories between the simulation results of model ship and the results of real sea trial test of the existing ship. In conclusion, Kijima's empirical formulas can estimate the manoeuvrability of fishing vessels at design stage approximately, it needs more parameters of fishing vessel own in case of expressing the manoeuvrability of fishing vessel accurately.
Yaw-checking and course-keeping ability in IMO's ship rnanoeuvrability standards is reviewed from the viewpoint of safe navigation. Three kinds of virtual series-ships, which have different course instability, are taken as test models. The numerical simulation on Z-test is carried out in order to examine the correlation between known manoeuvrability in spiral characteristics and various kinds of overshoot angle. Then simulator experiments are executed with series-ships in a curved, narrow waterway by five pilots in order to examine the correlation between known manoeuvrability and degree of manoeuvring difficulty. IMO criteria for yaw-checking and course-keeping ability are discussed and new criteria are proposed.
Yaw-checking and course-keeping ability in IMO's ship manoeuvrability standards are reviewed from the viewpoint of safe navigation. Three kinds of virtual series-ships, which have different course instability, are taken as test models. The numerical simulation on Z-test is carried out in order to examine the correlation between known manoeuvrability in spiral characteristics and various kinds of overshoot angle. Then simulator experiments are executed with series-ships in a curved, narrow waterway by six operators(five active pilots and one ex-captain) in order to examine the correlation between known manoeuvrability and degree of manoeuvring difficulty. IMC criteria for yaw-checking and course-keeping ability are discussed and revised criteria are proposed.
Yaw-checking and course-keeping ability in IMO's ship manoeuvrability standards is reviewed from the viewpoint of safe operation. Three types of assumed series-ships, which have systematically different instability on course, are taken as tested models. The numerical simulation on Z-test is carried out in order to examine the correlation between known manoeuvrability and various kinds of overshoot angle. Then simulator experiments are executed with series-ships in situation of curved, narrow of waterway by five pilots in order to examine the correlation between known manoeuvrability and degree of manoeuvring difficulty. Three kinds of IMO's criterion concerning yaw-checking and course-keeping ability are discussed and new criteria are proposed.
본 연구에서는 선박의 안전항해의 관점에서 IMO조종성기준 중 변침 및 보침 성능에 관해 검토하였다. 침로불안정의 정도가 각각 다른 세척의 시리즈선박을 채택하여 지그재그시험에 관한 수치시뮬레이션을 수행하여 침로불안정의 정도와 오버슈트각 사이의 관계를 규명하였다. 그 결과 오버슈트각은 변침 및 보침 성능의 기준이 될 수 있음을 확인하였다. 그리고 자체개발한 시뮬레이터를 활용하여 시리즈선박의 항로항행에 관한 실시간 시뮬레이션 실험을 수행하여 선박의 조종난이도와 침로불안정의 정도 사이의 관계를 규명하였다. 아울러 수치시뮬레이션과 시뮬레이션실험 결과를 토대로 IMO조종성기준의 변침 및 보침 성능에 관한 새로운 안을 제시하였다.
This study is intended to provide navigator with specific information necessary to assist in the avoidance of collision and in operation of ships to evaluate the manoeuvrability of own ship. The actual manoeuvering characteristics of ship can be adequately judged from the results of typical ship trials manoeuvres. Author carried out sea trials based full scale for turning test, zig-zag test, spiral tests and crash-stop test at actual sea going condition. The turning circle manoeuvres were performed on starboard and port sides with $35^{\circ}$ rudder angle at the service speed, and Zig-zag procedures were performed on both sides with $10^{\circ}$ and $20^{\circ}$ rudder angle respectively. Spiral tests were carried out on the both sides and crash stop test was also carried out. The results from tests could be compared directly with the standards of manoeuverability of IMO and consequently the manoeuvring qualities of the ship is fully satisfied with its.
선박의 조종운동특성은 선종뿐만 아니라 같은 선박이라 할지라도 속도나 흘수에 의해서도 달라진다. 최근에 초대형선박이 크게 증가하고 있어 해양사고 발생 시 막대한 물적, 환경적 피해가 발생할 수 있으며, 이에 따라 선박조종의 중요성은 더욱 커지고 있다. IMO는 STCW 95 개정협약서를 통해서 해기사들이 시뮬레이터를 이용한 교육을 받도록 강제하고 있다. 그러나 Full Mission Ship Handling Simulator(FMSS)는 고가일 뿐만 아니라 사용하는 데에 제한이 많고, PC기반의 시뮬레이터는 서로 다른 사용자가 함께 시뮬레이션을 할 수 없다는 단점이 존재한다. 본 연구는 네트워크를 기반으로 두 사람이 각자의 PC를 이용하여 함께 시뮬레이션을 할 수 있도록 하여 FMSS와 PC기반의 시뮬레이터가 갖는 단점을 해결하고자 Nomoto 응답모델의 해석 및 수치계산과 레이더 기능 구현, 데이터통신 프로토콜 설계, Graphic User Interface(GUI) 구축 등을 통해 네트워크 기반의 시뮬레이터를 구현하였다. 그리고 개발된 시뮬레이터의 유효성을 검증하기 위해 한국선급, IMO의 선박조종성기준에 따라 시뮬레이션 결과와 한국해양대학교 한바다호의 실선시험결과를 비교·분석하였다. 항목별 시험결과를 정리하면 상대오차 범위는 0 ~ 32.1 %, 평균 13.7 % 이었으며, IMO 선박조종성기준을 모두 만족하였다.
1993년 IMO가 채택한 조종성 잠정기준에서 요구되는 4가지 항목 중, 특히 비대 선박의 경우, 침로 안정성이 문제시될 수 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 본 연구에서는 비대 선박의 조종운동시 타의 크기에 따른 선미 유동 특성을 조사하기 위해서 회류수조에서 사항상태의 조건 하에 두 종류의 모형실험을 수행하였다. 즉, 첫번째 실험은 타에 유입하는 흐름의 정류효과 측정에 대한 것이고, 두번째 실험은 타 상부와 선미오버행 하부 공간 주위의 흐름가시화에 대한 것이다. 실험결과, 타의 크기에 따른 선미 유동 특성과 타에 유입하는 흐름의 정류효과의 상관관계를 규명하였고, 타 상부와 선미오버행 하부의 공간은 침로 안정성에 있어서 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었으며, 특히 타 상부와 선미오버행 하부의 공간이 작을수록 침로 안정성이 저하될 가능성이 높다는 것을 확인하였다.
IMO는 선박의 조종성능과 복원성능에 관한 국제적 기준 마련에 노력해 왔다. 이러한 움직임은 해상에서의 선박 안전 향상에 기여하였으며, 선박 연구자가 수행하는 학술적 연구의 방향에도 영향을 미쳤다. 기존의 수행된 선박 조종성능과 조종성능 연구는 각각 그 분야에서 독립적으로 수행되어 왔다. 두 분야의 상호 관계에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 논문에서는 선박의 조종성능과 복원성능의 상호 관계를 정량적으로 규명하고자 기초적인 실험 연구를 수행하였다. 각 두 항목을 나타내는 지표로 복원성능은 GM 변화를 사용 하였고, 선박의 조종성능은 선회성능을 선택하여 이 두 지표의 상호관계에 관해 정량적인 분석을 시도하였다. 이를 위하여 자유 항주 모형선을 이용한 선회 실험을 실시하고, GM변화에 따른 선회 반경 및 선회 중 발생하는 최대 횡경사 각도의 변화를 분석 하였다. 실험 결과 GM에 따른 선회 반경 감소 및 초기 횡경사 증가의 경향이 서로 다르게 나타났다. 이를 이용하여, GM 감소에 따른 선회반경 및 초기 횡경사 변화 예측을 위한 개략적인 경향 추정식을 제안 하였다. 선박은 운항 중 예상하지 못한 원인으로 갑작스럽게 GM이 감소 할 수 있다. 본 논문에서 얻은 실험 결과는 GM감소량에 따른 선박의 선회반경 및 조타에 의한 횡경사 각도 변화 크기를 개략적으로 추정하기 위한 기초 자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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