The mathematical models of hydrodynamic force and moment acting on a ship at low speed range should be established differently from the ones at nominal cruising speed range since a ship moves with large drift angle or rotates in a stationary position. We modified widely used Yoshimura's cross flow model in order to apply the system identification method to estimate parameters in the model. The apparatus and the procedure of free running model test were suggested so that the parameters in the model be estimated. The validity of our proposing modified model and test procedure was confirmed by comparison with the results of simulated model test.
This study is concerned with the economic aspects of $125,000m^3$ class LNG carriers with different propulsion plant such as conventional steam turbine and slow speed diesel engine with reliquefaction plant. The ship's speed and L/B ratio were optimized with criterion of required freight rate(RFR) by using the PROCAL computer program package. In order to investigate the effect of fuel oil price, round trip distance and boil-off rate on the RFR and the optimum speed, sensitivity analysis were also performed.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.641-649
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2021
Fuel oil consumption (FOC) must be minimized to determine the economic route of a ship; hence, the ship power must be predicted prior to route planning. For this purpose, a numerical method using test results of a model has been widely used. However, predicting ship power using this method is challenging owing to the uncertainty of the model test. An onboard test should be conducted to solve this problem; however, it requires considerable resources and time. Therefore, in this study, a deep feed-forward neural network (DFN) is used to predict ship power using deep learning methods that involve data pattern recognition. To use data in the DFN, the input data and a label (output of prediction) should be configured. In this study, the input data are configured using ocean environmental data (wave height, wave period, wave direction, wind speed, wind direction, and sea surface temperature) and the ship's operational data (draft, speed, and heading). The ship power is selected as the label. In addition, various treatments have been used to improve the prediction accuracy. First, ocean environmental data related to wind and waves are preprocessed using values relative to the ship's velocity. Second, the structure of the DFN is changed based on the characteristics of the input data. Third, the prediction accuracy is analyzed using a combination comprising five hyperparameters (number of hidden layers, number of hidden nodes, learning rate, dropout, and gradient optimizer). Finally, k-means clustering is performed to analyze the effect of the sea state and ship operational status by categorizing it into several models. The performances of various prediction models are compared and analyzed using the DFN in this study.
국제해사기구에서는 해상에서의 선박의 충돌방지와 그로 인한 해양환경의 보호를 목적으로 1993년 11월 선박조종성능에 대한 잠정지침을 채택한 이후, 축적된 데이터를 바탕으로 2002년 12월 선박조종성능에 대한 확정된 지침을 채택하였다. 하지만 채택된 지침은 만재상태, 등흘수 및 선박의 최대 출력(MCR)의 85 %에 해당되는 선속의 최소 90 % 이상에서의 지침으로, 동 지침은 항해사에게 필요한 실 항해조건에서의 조종성능 정보를 제공하는 데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 항해사, 선장 및 선박조종에 대한 식견을 갖추고 있는 전문가를 대상으로 빈도분석과 AHP 분석기법을 실시하여 현 지침에 대한 활용도 및 실제 선박조종에 필요한 정보가 무엇인지를 식별하였다. 연구결과 선박을 운항하는 항해사에게 필요한 조종성능 정보는 5~10°의 소각도에서의 선회권 정보, 항해속력(Sea speed)이 아닌 조종속력(Maneuvering speed)에서의 z-test 정보라는 것을 확인하였고, 속도제어 관련하여서는 항해속력 및 만재상태에서의 정지성능에 대한 정보보다 감속타력, 가속타력 등에 대한 정보가 더 필요하다는 것을 확인하였다. 도출된 결과는 선박을 조종하는 항해사에게 필요한 선박조종성능기준 지침마련에 대한 기초자료로 활용도가 높을 것으로 사료된다.
With increasing ship's speed turnround and port time becomes a large percentage of total roundtrip time and this causes to accelerate the introduction of the various kind of modern handling equipment, the standardization of cargoes, and the improvement of the ship. However, it is still a drag on efficient operation of ship. Similarly, the turnround time at the container port is very important as a measure for the decision of the efficiency of port. To decrease operating coasts, the minimization of the time need to cargo handling at the ports of call must be achieved. Thus the optimization of the time need to cargo handling at the ports of call must be achieved. Thus the optimized Container Loading Plan is necessary, especially under the rapid speed of container operations. For the container loading plan, in this thesis, we use the hungarian method and the branch and bound method to get the initial disposition of both maximization of ship's GM and minimization of shift number to the obstructive container in a yard area. We apply the dynamic programming algorithm to get the final disposition for minimizing total turnroudn time and finally we analyzed the results to check whether the initial disposition is proper or not.
The economical property of a shipping enterprise, as well as other transportation industries, is determined by the difference between the freight earned and expense paid. This study can be regarded as a division of optimizing ship allocation to routes under the integrated port transport system. Fleet planning and scheduling require complicated allocations of cargoes to ships and ships to routes in order to optimize the given criterion function for a given forecast period. This paper deals with the optimum ship allocation problem minimizing the operating cost of ships in a shipping company. Optimum fleet operating for a shipping enterprise is very important, since the marine transportation is a form of large quantity transport requiring long-term period, and there is a strong possibility to bring about large amount of loss in operation resulting from a faulty ship allocation. Where there are more than one loading and discharging ports, and a variety of ship's ability in speed, capacity, operating cost etc., and when the amount of commodities to be transported between the ports has been determined, then the ship's schedule minimizing the operating cost while satisfying the transport demand within the predetermined period will be made up. First of all a formula of ship allocation problems will be established and then will be constructed to solve an example by the Integer Programming application after consideration of the ship's ability, supply and demand of commodity, amount of commodity to be transported, operating costs of each ship etc. This study will give good information on deciding intention for a ship oprator or owner to meet the computerization current with shiping management.
Recently several researches of high speed container ship and loading system are mainly accomplished in U.S.A. and Japan. Its shipping service is not realized but it is realized in near future. To effective use of the feature and efficiency of them, quay, loading/unloading. yard operation system, port management system and connection transport system must be well integrated and operated. Specially, loading /unloading speed of container crane is important for making effective use of them. To speed up loading/unloading system, RO-RO and LO-LO methods that are mostly exclusive system are studied on the container crane with special structure and mechanism to handle individual container or bundle of containers. In this paper these methods are shown. When new high speed loading system of container is desighed, the realistic constrains must be considered.
본 논문에서는 선박의 예인에 필요한 예인력의 계산과 이를 검증하기 위한 실험 결과에 대해 언급하고 있다. 먼저 예인력의 계산에 있어서는 선박의 마찰저항, 풍압저항, 조파저항을 고려하였다. 아울러 프로펠러가 고착된 상태를 가정하여 프로펠러 저항을 계산하였다. 이와 더불어 예인 시 사용되는 예인삭에 걸리는 부가저항을 노드분석법을 적용하여 계산하였고, 선체 저항과 예인삭에서의 부가저항을 합하여 최종적인 예인저항을 도출하였다. 계산된 결과값의 유효성을 검증하기 위하여 목포해양대학교 실습선 새유달호를 활용하여 해상에서 예인실험을 수행하였고 이론적인 계산 결과와 실험 결과에 대한 비교를 행하였다. 소요 예인력의 이론적인 계산에서 주요한 요소는 예인속력임을 알 수 있었고, 예인속력의 증가에 따라 프로펠러 고착 저항이 저항의 주요한 부분을 차지하는 것을 확인하였다. 실제 실험을 통해서는 선박의 요잉에 의한 저항 증가분을 고려하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
Marine casualties of vessel are serious problems on social and national aspects, because it results in sacrifice of lives, a great lose of properties and marine pollution. According to recent statistics of marine casualties of vessel, fishing boats are more likely to be ended in the casualty, and especially, small fishing boats cause much more accidents than any other big vessels. Most of marine casualties were caused by the human factors such as poor watch keeping, inadequate manoeuvering and negligent action for engine, etc. This study is intended to provide navigator of small fishing boat with a specific information of necessary to assist both the manoeuvering and the avoidance of capsizing. The manoeuvering characteristics of ship can be adequately judged by the results of typical ship trials manoeuvres. For this purpose, the author measured the roll responses of a small fishing boat in waves using the real sea experimental measuring system, and analyzed the experimental data by the statistical and spectral analyzing methods to get the characteristics of the roll motion responses of the small boat through the wave directions and the ship's speed.
A numerical method is developed for computing the free surface flows around a transom stern of a ship at a high Froude number. At high speed, the flow may be detached from the flat transom stern. In the limit of the high Froude number, the problem becomes a planning problem. In the present study, we make the finite-element computations for a transom stern flows around a wedge-shaped floating ship. The numerical method is based on the Hamilton's principle. The problem is formulated as an initial value problem with nonlinear free surface conditions. In the numerical procedures, the domain was discretized into a set of finite elements and the numerical quadrature was used for the functional equation. The time integrations of the nonlinear free surface condition are made iteratively at each time step. A set of large algebraic equations is solved by GMRES(Generalized Minimal RESidual, Saad and Schultz 1986) method which is proven very efficient. The computed results are compared with previous numerical results obtained by others.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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