This paper presents an optimization process for a catamaran hull form. The entire optimization process was managed using the CAD-CFD integration platform CAESES. The resistance of the demi-hull was simulated in calm water using the CFD solver STAR-CCM+, and an inviscid fluid model was used to reduce the computing time. The Free-Form Deformation (FFD) method was used to make local changes in the bulbous bow. For the optimization of the bulbous bow, the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA)-II was applied, and the optimization variables were the length, breadth, and angle between the bulbous bow and the base line. The Lackenby method was used for global variation of the bow of the hull. Nine hull forms were generated by moving the center of buoyancy while keeping the displacement constant. The optimum bow part was selected by comparing the resistance of the forms. After obtaining the optimum demi-hull, the distance between two demi-hulls was optimized. The results show that the proposed optimization sequence can be used to reduce the resistance of a catamaran in calm water.
Nowadays, large container ships are continually developed and that's why the bow and stern structural stability problems by slamming become a significant more and more. However, due to the complexity of slamming, it is difficult to consider those problems at the design stage. For this reason, we attempt numerical analysis through SNUFOAM by generating the bow and stern two-dimensional cross-sectional grid in WILS JIP experiment at KRISO. Unlike the conventional method for the computation time saving, by setting the inlet flow conditions referred to the model test, we analyzed the slamming without applying the grid deformation method. As a result, when the stern model, as in the previous studies, it was possible to obtain quantitatively the fluid impulse is close to the experimental results. When the bow model, we can found the change by the position of force sensors which are derived for the bulbous bow and obtained fluid impulse and flow shape at slamming similar to the model test.
선박의 충돌사고시 선수구조의 충격에너지 흡수능력의 추정은 피충돌선박 또는 해양구조물의 충돌에 대응하는 구조설계에 중요하게 이용될 수 있다. 본 연구에서는 복잡한 선수구조의 충돌에 대한 파손량의 추정을 위하여 선수구조를 에너지흡수 단위구조인 기본 요소들로 구분하고 각각의 요소에 대한 압괴강도를 추정할 수 있는 이론식을 제안하였고, 이를 실험 결과들과 비교하여 유용성을 검증하였다. 또한, 이 단위 구조요소들의 에너지흡수 추정식을 조합하여 선수구조와 같이 복잡한 구조에 적용할 수 있는 간이한 식을 유도하였다. 한편, 이러한 과정을 복잡한 구조의 파손해석을 수행할 수 있는 컴퓨터 코드를 개발하였고, 이를 선수구조 모델의 압괴실험 결과에 적용하여 만족할 만한 결과를 얻었다.
In this study, numerical studies using a Computational Fluid Dynamics(CFD) method were carried out to estimate the green water load acting on the breakwater plate of bow deck of container carrier, KCS. For the green load water load analysis, a full load condition was considered. The relative motions at bow deck were calculated from the seakeepig analysis. Statistical analysis were carried out to estimate the long term response of the relative motions with the North Atlantic wave scatter diagram. The equivalent design wave was determined from the RAO of the relative motions at bow and the long term responses. CFD geometry modeling with three different locations and simulations for the green water loads were carried out in the equivalent design waves. A commercial CFD program, STAR-CCM+ Ver. 8.04, was used and the green water pressures on the breakwater plate were calculated successfully. The CFD analysis for green water loads can be used as a useful design tool for the evaluation of the breakwater plate of the container vessel.
This paper deals with a problem for determining the bulbous bow ship from which pertains to the study of the theoretical ship form planing method. In this paper has been determined the bulbous bow ship form which is a similar in geometric particulars with the conventional liner ship G.T.10, 000 by adopting the variable method for finding the optimum ship form by A.Y.C. Lee and the streamline tracing method by T. Inui and P.C. Pien. Each resistance performance is examined by the towing test and is compared with one another. The followings are the outcome of this study: Among the 5 type models, the bulbous bow ship form M.S. B 1120 is the most excellent for the resistance performance. The effect for the wave resistance is very sharp according to the difference of the bottom flattening of theoretical ship form. The optimum value of the bulbous bow for wave resistance can be obtained by the variable method mentioned above, and for the series of(Main hull+Bulb)opt., ${\alpha}=75/25$, the value is $f{\approx}0.11$.
The optimum design of power yacht belongs to the nonlinear constrained optimization problems. The determination of scantlings for the bow structure is a very important issue with in the whole structural design process. The derived design results are obtained by the use of real-coded micro-genetic algorithm including evaluation from Lloyd's Register small craft guideline, so that the nominal limiting stress requirement can be satisfied. In this study, the minimum volume design of bow structure on the power yacht was carried out based on the finite element analysis. The target model for optimum design and local structural analysis is the bow structure of a power yacht. The volume of bow structure and the main dimensions of structural members are chosen as an objective function and design variable, respectively. During optimization procedure, finite element analysis was performed to determine the constraint parameters at each iteration step of the optimization loop. optimization results were compared with a pre-existing design and it was possible to reduce approximately 19 percents of the total steel volume of bow structure from the previous design for the power yacht.
본 논문에서는 UWB 대역에서 동작하는 소형 대수-주기 반-보우타이 다이폴 배열 안테나에 대한 설계 방법에 대하여 연구하였다. 제안된 안테나는 일반적인 대수-주기 다이폴 배열 안테나에서 사용되는 스트립 형태의 다이폴 소자 대신에 반-보우타이 형태의 다이폴 소자를 사용하고 소자간의 간격을 줄여 소형화하였다. 반-보우타이 다이폴 소자의 벌어지는 각도와 소자 사이의 간격에 따른 입력반사계수와 이득 특성을 분석하였다. 최적화된 안테나를 FR4 기판에 설계하였고, 전압 정재파비(VSWR; voltage standing wave) < 2인 대역이 3.05-13.96 GHz으로 UWB 대역에서 동작하는 것을 확인하였다.
The wave impact on ships could cause local damage to the ship's hull, which has been a concerning issue during the ship design process. In recent years, local structural damages of ships caused by slamming loads have been reported by accident; therefore, it is necessary to study the local slamming pressure loads and structural response assessment. In the present study, slamming loads around the ship's bow region in the presence of regular wave have been simulated by RANS equations discretized with a cell-centered finite volume method (FVM) in conjunction with the $k-{\Box}$ turbulence model. The dynamic structural response has been calculated using an explicit FE method. By adding the slamming pressure load of each time step to the finite element model, establishing the reasonable boundary conditions, and considering the material strain-rate effects, the dynamic response prediction of the bow flare structure has been achieved. The results and insights of this study will be helpful to design a container ship that is resistant enough to withstand bow flare slamming loads.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.858-876
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2021
Although widely used, the design of the bulbous bow for ships has been difficult due to the complex interference between the wave system generated by the bulb and the wave system of the ship hull. Until now, a bulbous bow has been often designed using Kracht charts, which were established based on model test data, but these charts apply only to ships with a block coefficient CB = 0.56-0.82, Froude number Fn = 0.20-0.40, and the obtained bulb sizes are only close to optimal. This paper presents a new method for the optimal design of bulbous bow, starting from the design of an initial bulb using Kracht charts for ships with any block coefficient or Froude number, then resizing this initial bulb to define the optimal bulb sizes based on a multi-objective function of the required power reduction, and a combined solution of Computation Fluid Dynamics (CFD) analysis and surrogate models. This study was applied to a fishing vessel FAO 75, which has been model tested and used to design steel fishing vessels in Vietnam recently. The obtained quantitative results showed the same trend as the theory and practice, with a reduction of the ship's required power by about 14%.
International Towing Tank Conference (ITTC) recommended verifying a ship's ability to move transversely at zero forward speed without altering heading by a crabbing test. In sea trial, all available propellers/rudders/thrusters should be used to find the maximum possible transverse speed. For estimating crabbing ability in the design stage, tests to estimate possible swaying force and yawing moment range using all available propellers/rudders/thrusters are conducted. By butterfly diagram, which compares possible swaying force and yawing moment range with external swaying force and yawing moment by wind, a ship's crabbing ability can be estimated. In this study, model tests of a cruise vessel equipped with bow thrusters and POD system were conducted to find out her crabbing ability in the design stage. To mimic quay condition, a model quay-wall was set in the towing tank.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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