The emphasis is put on the detailed knowledge on manoeuvring characteristic for the safe navigation while avoiding terrible collision between ships and on the guideline to the design and operation of the ship-waterway system The numerical simulation of manoeuvring motion was carried out parametrically for different ship types, ship-velocity ratios, separation and stagger between ships. As for the calculation parameters, the ratios of velocity difference (hereafter, $U_2$/$U_1$ ) between two ships were considered as 0.6, 1.2, 1.5. From the inspection of this investigation, it indicates the following result. Considering the interaction force only as parameter, the lateral distance between ships is necessarily required for the ship-velocity ratio of 1.2, compared to the cases of 0.6 and 1.5 regardless of the ship types. Furthermore, regardless of the ship-velocity ratio, an overtaking and overtaken vessel can be manoeuvred safely without deviating from the original course under the following conditions: the lateral distance between two vessels is approximately kept at 0.5 times of ship-length and 5 through 10. degrees of range in maximum rudder angle. The manoeuvring characteristic based on this investigation will be very useful for keeping the safety of navigation from the practical point of ships design and traffic control in restricted waterways.
Seung-Keon Lee;Jae-Young Choi;Yeong-Seok Seo;Woo-Jin Lee
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.36
no.2
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pp.72-76
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1999
To predict the maneuverabiliy of a ship, it is most reliable to carry out the model tests for the ship. But, at the initial design stage of ships, scene other methods of predicting the overall maneuverabiliy of ships with confined data, like principal dimensions and propeller and rudder characteristics, are required. In this paper, the authors suggested new formulas for the linear derivatives of the sway force and yaw moment, based on the captive model test carried out by the Japanese researchers. These formulas can account the effects of stern frame line shape and stern profile, when assessing the maneuverability of ships. The usefulness of the formulas are discussed by comparing the simulations with the model tests.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.44
no.3
s.153
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pp.248-257
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2007
Turbulent flows around a sailing yacht hull were calculated using CFD technique. Grid system was generated by using Gridgen package and Fluent package was used to calculate flows around a 30ft-class yacht hull designed by MOERI. The drafts at starboard and port sides of a yacht. when the hull was heeled, were determined by adjusting the same displacement in the generated grid system. Pressure distribution on the sailing yacht hull was obtained and the changes of drag and side force by heel and leeway variation were shown. The flow calculations have been carried out both with and without free surface, and keel and rudder were included for both cases. It was found that the calculated results with free surface gives better agreement with experiments than those without free surface, although there are still a room for the improvement in correct prediction of forces.
A trajectory control system plays an important role in controlling motions of marine vehicle when a series of way points or a path is given. In this paper, a sliding mode control (SMC)-based trajectory tracking controller for marine vehicles is presented. A small-sized unmanned ship is considered as a control object. Both speed and heading angle of a ship should be controlled for tracking control. The common point of related researches was to separate ship's speed and heading angle in control methods. In this research, a new control law from a general sliding mode theory that can be applied to MIMO (multi input multi output) system is derived and both speed and heading angle of a ship can be controlled simultaneously. The propulsion force and rudder force are also applied in modeling stage to achieve accurate simulation. Disturbance induced by wind is also tackled in the dynamics considering robustness of the proposed control scheme. In the simulation, we employed a way-point method to generate ship's trajectory and applied the proposed control scheme to ship's trajectory tracking control. Our results confirmed that the tracking error was converged to zero, thus demonstrating the effectiveness of the proposed method.
Nguyen, Tien Thua;Yoon, Hyeon Kyu;Park, Youngbum;Park, Chanju
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.32
no.5
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pp.386-392
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2018
It is necessary to predict hydrodynamic derivatives when assessing the maneuverability of a submarine. The force and moment acting on the vehicle may affect its motion in various modes. Conventionally, the derivatives are determined by performing captive model tests in a towing tank or applying a system identification method to the free running model test. However, a computational fluid dynamics (CFD) method has also become a possible tool to predict the hydrodynamics. In this study, virtual captive model tests for a full-scale submarine were conducted by utilizing a Reynolds-averaged Navier-Stokes solver in ANSYS FLUENT version 18.2. The simulations were carried out at design speed for various modes of motion such as straight forward, drift, angle of attack, deflection of the rudder, circular, and combined motion. The hydrodynamic force and moment acting on the submarine appended rudders and stern stabilizers were then obtained. Finally, hydrodynamic derivatives were determined, and these could be used for evaluating the maneuvering characteristics of the submarine in a further study.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2012.10a
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pp.160-161
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2012
The traditional theory regarding the pivot point of a ship during maneuvering, so called apparent pivot point, is located nearly at 1/3 ship's length from the bow when the ship is moving ahead, and between 1/4 ship's length from the stern and the rudder post when going astern. The pivot point is sometimes considered to be the centre of leverage for forces acting on the ship. However, the pivot point is located out of ship due to strong lateral force, such as current and it is very inconvenient to use during maneuvering a ship. In this paper firstly, pivot points due to ship's condition are investigated carefully. And then the center of lateral resistance used at the present are determined. While a new lateral force is added, we can compare the pivot point with the center of lateral forces. Finally, we will suggest the center of all lateral forces for maneuvering instead of pivot point. Especially, it will be very helpful for pilots to handle ships in simulation.
Yang, Kyung-Kyu;Kim, Yoo-Chul;Kim, Kwang-Soo;Yeon, Seong Mo
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.59
no.1
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pp.1-8
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2022
To understand physical phenomena of ship maneuvering deeply, a numerical study based on computational fluid dynamics is required. A computational method that can simulate the interaction between the ship hull, propeller, and rudder will provide informative local flows during ship maneuvering tests. The analysis of local flows can be applied to improve a physical model of ship maneuvering that has been widely used in maneuvering simulations. In this study, the numerical program named as WAVIS that has been developed for ship resistance and propulsion problems is extended to simulate ship maneuvering by free-running tests. The six degree-of-freedom of ship motion is implemented based on Euler angles and the overset technique is applied to treat the moving grid of ship hull and rudder. The propulsion force due to a propeller is calculated by a panel method that is based on the lifting-surface theory. The newly extended code is applied to simulate turning and zig-zag tests of KCS and the comparison with the available experimental data has been made.
This paper is primarily focused on the safe navigation between overtaking and overtaken vesselsin restricted waterways under the external forces, such as wind and current. The maneuvering simulation between two ships was conducted to find an appropriate safe speed and distance, which is required to avoid collision. From the viewpoint of marine safety, a greater transversedistance between two ships is more needed for the smaller vessel. Regardless of external forces, the smaller vessel will get a greater effect of hydrodynamic forces than the higher one. In the case of close navigation between ships under the forces of wind and current, the vessel moving at a lower speed is potentially hazardous because the rudder force of the lower speed vessel is not sufficient for steady-state course-keeping, compared to that of the higher speed vessel.
This paper is primarily focused on the safe navigation between overtaking and overtaken vessels in restricted waterways under the external forces, such as wind and current. The maneuvering simulation between two ships was conducted to find an appropriate safe speed and distance, which is required to avoid collision. From the viewpoint of marine safety, a greater transverse distance between two ships is more needed for the smaller vessel. Regardless of external forces, the smaller vessel will get a greater effect of hydrodynamic forces than the bigger one. In the case of close navigation between ships under the forces of wind and current, the vessel moving at a lower speed is potentially hazardous because the rudder force of the lower speed vessel is not sufficient for steady-state course-keeping, compared to that of the higher speed vessel.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.1
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pp.89-93
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2006
This paper is primarily focused on the safe navigation between overtaking and overtaken vessels in restricted waterways under the external forces, such as wind and current. The maneuvering simulation between two ships was conducted to find an appropriate safe speed and distance, which is required to avoid collision. From the viewpoint of marine safety, a greater transverse distance between two ships is more needed for the smaller vessel. Regardless of external forces, the smaller vessel will get a greater effect of hydrodynamic forces than the bigger one. In the case of close navigation between ships under the forces of wind and current, the vessel moving at a lower speed is potentially hazardous because the rudder force of the lower speed vessel is not sufficient for steady-state course-keeping, compared to that of the higher speed vessel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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