A submarine is optimized to operate below the water surface because it spends most of its time in a submerged condition. However, the performance in free surface conditions is also important because it is unavoidable for port departure and arrival. Generally, potential flow theory is used for seakeeping analysis of a surface ship and is known for excellent numerical accuracy. In the case of a submarine, the accuracy of potential theory is high underwater but is low in free surface conditions because of the nonlinearity near the free surface area. In this study, the seakeeping performance of a Canadian Victoria Class submarine in regular waves was investigated to improve the numerical accuracy in free surface conditions by using computational fluid dynamics (CFD). The results were compared to those of model tests. In addition, the potential theory software Hydrostar developed by Bureau Veritas was also used for seakeeping performance to compare with CFD results. From the calculation results, it was found that the seakeeping analysis by using CFD gives good results compared with those of potential theory. In conclusion, seakeeping analysis based on CFD can be a good solution for estimating the seakeeping performance of submarines in free surface conditions.
Investigating ship motion under real conditions is vital for evaluating the seakeeping performance, particularly in the design process stage. This study examined the influence of the principal particulars of a trawler on its seakeeping performance. The wave conditions in the Bering Sea are investigated using available data. The length-to-beam (L/B) and beam-to-draft (B/T) ratios of the ship are changed by 10% for the numerical simulation. The response amplitude operator (RAO) motion, root mean square (RMS) value and sensitivity analysis are calculated to evaluate the influence of the trawler dimensions on ship motions. The peak RAO motion affected the ship motions noticeably because of the resonance at the natural frequency. The L/B and B/T ratios are important geometric parameters of a ship that significantly influence its RMS motion, particularly in the case of roll and pitch. The change in the B/T ratio has a good seakeeping performance based on a comparison of the roll and pitch with the seakeeping criteria. The present results provide insights into the seakeeping performance of ships due to the influence of the principal dimensions in the design stage.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제3권1호
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pp.65-71
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2011
Seakeeping analysis has progressed from the linear frequency-domain 2D strip method to the nonlinear timedomain 3D panel method. Nevertheless, the violent free surface flows such as slamming and green water on deck are beyond the scope of traditional panel methods based on potential theory. Recently, Computational Fluid Dynamics (CFD) has become an attractive numerical tool that can effectively deal with the violent free surface flows. ABS, as a classification society, is putting forth a significant amount of effort to implement the CFD technology to the advanced strength assessment of modern commercial ships and high-speed naval craft. The main objective of this study is to validate the CFD technology as a seakeeping tool for ship design considering fully nonlinear three-dimensional slamming and green water on deck. The structural loads on a large container carrier were successfully calculated from the CFD analysis and validated with segmented model test measurements.
High-speed planing craft is generally smaller than commercial vessels, for which not only the roll motion but also the pitch and heave motions are relatively large during operation However, if seakeeping performance of high-speed planing craft is evaluated by assessment methods of commercial vessels considering roll damping only, it would get unreasonable results due to excessive magnitudes of motion. This research aims at developing a procedure to evaluate seakeeping performance of high-speed planing craft reasonably well by considering responses of roll, heave and pitch motions. In addition, we tried to combine advantages of the potential flow method and CFD in this procedure, a so-called hybrid method, which uses the 3D panel method for the analysis of seakeeping performance, and tunes the damping coefficient using CFD analysis at a specific frequency. Finally, we evaluated seakeeping performance of coastal rescue boat in operation by applying the proposed procedure, and analyzed the results referring to the seakeeping criteria.
It is of great importance for any vessel under way, especially in rough sea, to be maneuvered safely with proper seakeeping performance. In this paper, the author aims to develope a navigational safety evaluation system in rough sea by analyzing ship's with the theory of wave spectrum using random process analysis and the theory of evaluating the seakeeping performance. The scope and the method of this study are as follows ; (1) Modelized typhoon mathematically to represent the sea condition in rough sea. (2) Estimated sea conditions by getting wave spectrum, supposing that the wave by typhoon is fully developed short crest irregular wave. (3) Defined evaluation factor of vessel's seakeeping performance and obtained response amplitude operators thereby. (4) Obtained the response spectrum of factors on seakeeping performance. (5) Defined and obtained evaluation index, dangerousness, relative and maximum dangerousness of factors on seakeeping performance. (6) Analyzed the calculated dangerousness of evaluation index and picked the vertical acceleration out of 7 factors as the presentative factor on seakeeping performance. (7) Carrid out the judgement of danger by obtaining dangerousness value according to steaming hour, course alteration and speed change. By synthesizing the above items, the authors suggests a computer model of navigational safety evaluation system and examined the validity of the model by computer simulation.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권3호
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pp.700-714
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2014
This study aims to identify the relations between seakeeping characteristics and hull form parameters for YTU Gulet series with cruiser stern. Seakeeping analyses are carried out by means of a computer software which is based on the strip theory and statistical short term response prediction method. Multiple regression analysis is used for numerical assessment through a computer software. RMS heave-pitch motions and absolute vertical accelerations on passenger saloon for Sea State 3 at head waves are investigated for this purpose. It is well known that while ship weight and the ratios of main dimensions are the primary factors on ship motions, other hull form parameters ($C_P$, $C_{WP}$, $C_{VP}$, etc.) are the secondary factors. In this study, to have an idea of geometric properties on ship motions of gulets three different regression models are developed. The obtained outcomes provide practical predictions of seakeeping behavior of gulets with a high level of accuracy that would be useful during the concept design stage.
본 논문은 기본적으로 미국 기계학회의 성능시험 코드에 준하여 운동 모형시험에 불확실성 해석을 적용하였다. 총 불확실성은 시험준비 과정, 계기의 검증, 데이타 취득 과정 및 분석과정에서 발생하는 오차요인들과 오차 전파 방정식에 의해 구하여진 민감도와 결합하여 구해진다. 저항추진 시험과 같은 정적시험과 운동시험과 같은 동적시험의 차이들이 불확실성 해석의 모든 과정동안 분명하게 구별되며 또한 비대칭 고정오차항목이 고려되었다. 본 불확실성 해석이 수행된 운동 응답 항목은 무차원화된 주파수의 함수로 나타낸 상하동요와 종동요의 RAO이다. 운동시험에 대한 불확실성 해석은 측정 정도를 향상시키고 오차들을 정량화하는데 유용할 뿐만아니라 여러가지 운동 해석 프로그램에 대한 검증의 기준으로 제시될 수 있다.
The present study concerns assessing the operability of a surface combatant, based on the Percent-Time-Operable (PTO). For validation of the seakeeping analysis in the regular waves, the model test is first conducted in a towing tank. The seakeeping analysis results in the regular waves are expanded to the irregular waves, considering the wave spectra around the Korean peninsula and in North Pacific. The seakeeping criteria of the surface combatant in transit, combat, replenishment operation, and survival condition are defined by the literature review. An annual operation scenario of the surface combatant in two operation areas, i.e., advance speed and wave direction, are combined with the seakeeping analysis results to assess PTO. The main constraints of operability of the surface combatant are identified as the pitch angle and vertical velocity at the helicopter deck.
한국형 e-Navigation의 내항성 안전 모듈은 운항 중인 선박을 실시간으로 모니터링하고 내항성의 이상 상태를 사전에 경고함으로써 선박의 안정성을 확보하는 선내 원격 모니터링 서비스 중 하나이다. 일반적으로 선박설계를 위한 내항성능은 주어진 조건에서 선체 운동 시뮬레이션을 수행하여 평가하여 왔다. 하지만 운항 중 선박의 내항성능을 실시간으로 평가하기 위해 이러한 시뮬레이션을 실제 운항조건에 맞추어 수행하는 것은 계산시간의 한계로 인해 현실적이지 않다. 본 연구에서는 기계학습 기반의 근사모델을 활용하여 선박의 내항성능 평가 요소들 중 하나인 횡동요 운동특성을 합리적으로 보다 빠르게 예측하는 방법을 소개하고자 한다. 다양한 학습 기법과 데이터의 샘플링 조건을 적용하여, 얻어진 근사모델의 결과와 운동해석 결과의 오차가 거의 1% 내로 일치함을 보였다. 따라서 이러한 방법을 활용하면 선박의 실시간 내항성능을 평가하는데 효율적으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
There are winds and waves in the sea, and they are changed frequently in accordance with the weather. By analyzing them which have the closest relation to the ship's safe voyage. evaluating the seakeeping performance and then taking a proper action, navigators should carry out safe navigation on the sea. A ship in seaways suffers continuous disturbances by irregular waves, and ship motions with irregular waves cannot be easily described as a system model which is adequate to a control system. But, in general, for seakeeping analysis, ship motions in irregular seas can be estimated by the superposition of the motion responses in regular wave components of the sea spectrum. After comparing and analyzing the winds and waves in major sea areas, this paper evaluates the navigational safety of ships on the Korean coast with potential dangerous seakeeping performance using the weather information provided by land. The conclusion is as follows : (1) It is possible that the safety of ships could be secured more accurately by evaluating the seakeeping performance of ships. (2) When the weather is bad, the departure of ships could be controlled by evaluating the navigational safety of ships. (3) When a ship is placed in commission in any area, this evaluation could be used to decide the type and size of ship in use.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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