International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.1014-1023
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2014
In this paper the real life operation of ULCS (Ultra Large Container Ships) is presented from the point of view of shipmasters. The paper provides interpretation of results of questionnaire filled by masters of large container ships during Tools for Ultra Large Container Ships (TULC) EUI FP7 project. This is done in a way that results of questionnaire are further reviewed and commented by experienced master of ULCS. Following phenomena are subject of questionnaire and further discussed in the paper: parametric rolling, slamming, whipping, springing, green water and rogue waves. Special attention is given to the definition of rough sea states as well as to measures that ship masters take to avoid them as well as to the manoeuvring in heavy seas. The role of the wave forecast and weather routing software is also discussed.
In this study, we carried out a precedent investigation for an ultra-large container ship, which is expected to be a higher value-added vessel. We studied a preliminary optimized design technique for estimating the principal dimensions of an ultra-large container ship. Above all, we have developed optimized dimension estimation models to reduce the building costs and weight, using previous container ships in shipbuilding yards. We also applied a generalized estimation model to estimate the shipping service costs. A Genetic Algorithm, which utilized the RFR (required freight rate) of a container ship as a fitness value, was used in the optimization technique. We could handle uncertainties in the shipping service environment using a Monte-Carlo simulation. We used several processes to verify the estimated dimensions of an ultra-large container ship. We roughly determined the general arrangement of an ultra-large container ship up to 1500 TEU, the capacity check of loading containers, the weight estimation, and so on. Through these processes, we evaluated the possibility for the practical application of the preliminary design model.
The procedures of model test and performance prediction for the CRP-POD propulsion ships, are studied. At the CRP-POD system, which are highly applicable to ultra large container carriers, RPM ratio of two propellers is not fixed, unlike conventional CRP system, and hence the power of each propeller must be predicted respectively. In this paper, a CRP-POD system is designed for 10,000 TEU class ultra large container carriers, and the characteristics of the CRP-POD system are experimentally studied. Finally, based on this study, the procedure of powering performance evaluation for CRP-POD propulsion ships is suggested. However, further studies on quantitative correction of the present procedure are required.
As the size of ships increases, the size and output power of their thrusters also increase. When a large ship berths or unberths, the jet flow produced from its thruster has an adverse effect on the stability of quay walls. In this study, we conducted a numerical analysis to examine the impact of the thruster jet flow of a 30,000 TEU container ship, which is expected to be built in the near future, on the stability of a quay wall. In the numerical simulation, we used the fluid-structure interaction analysis technique of LS-DYNA, which is calculated by the overlapping capability using an arbitrary Lagrangian Eulerian formulation and Euler-Lagrange coupling algorithm with an explicit finite element method. As the ship approached the quay wall and the vertical position of the thruster approached the mound of the quay wall, the jet flow directly affected the foot-protection blocks and armor stones. The movement and separation of the foot-protection blocks and armor stones were confirmed in the area affected directly by the thruster jet flow of the container ship. Therefore, the thruster jet flows of ultra-large ships must be considered when planning and designing ports. In addition, the stability of existing port structures must be evaluated.
The present study developed a model to estimate the light weight of an ultra-large container ship. The weight estimation model utilized container ship data obtained from shipyards and the subdivided this weight data into appropriate weight groups. Parameters potentially affecting the group weight were selected and expanded based on experience for weight estimation, and a correlation analysis was performed by the SPSS program to determine the key parameters characterizing the group weight. A weight estimation model applying the multi-regression analysis was proposed to assess the weight of an ultra-large container ship at the preliminary design stage, and the results obtained by the suggested method showed good agreement with the shipyard data.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.983-999
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2014
The structural design of the ships includes two main issues which should be checked carefully, namely the extreme structural response (yielding & buckling) and the fatigue structural response. Even if the corresponding failure modes are fundamentally different, the overall methodologies for their evaluation have many common points. Both issues require application of two main steps: deterministic calculations of hydro-structure interactions for given operating conditions on one side and the statistical post-processing in order to take into account the lifetime operational profile, on the other side. In the case of ultra large ships such as the container ships and in addition to the classical quasi-static type of structural responses the hydroelastic structural response becomes important. This is due to several reasons among which the following are the most important: the increase of the flexibility due to their large dimensions (Lpp close to 400 m) which leads to the lower structural natural frequencies, very large operational speed (> 20 knots) and large bow flare (increased slamming loads). The correct modeling of the hydroelastic ship structural response, and its inclusion into the overall design procedure, is significantly more complex than the evaluation of the quasi static structural response. The present paper gives an overview of the different tools and methods which are used in nowadays practice.
Large deck openings of ultra large container ships reduce their torsional stiffness considerably and hydroelastic analysis for reliable structural design becomes an imperative. In the early design stage the beam model coupled with 3D hydrodynamic model is a rational choice. The modal superposition method is ordinary used for solving this complex problem. The advanced thin-walled girder theory, with shear influence on both bending and torsion, is applied for calculation of dry natural modes. It is shown that relatively short engine room structure of large container ships behaves as the open hold structure with increased torsional stiffness due to deck effect. Warping discontinuity at the joint of the closed and open segments is compensated by induced distortion. The effective torsional stiffness parameters based on an energy balance approach are determined. Estimation of distortion of transverse bulkheads, as a result of torsion and warping, is given. The procedure is illustrated in the case of a ship-like pontoon and checked by 3D FEM analysis. The obtained results encourage incorporation of the modified beam model of the short engine room structure in general beam model of ship hull for the need of hydroelastic analysis, where only the first few natural modes are of interest.
부산 신항에 2020년부터 24,000 TEU급 초대형 컨테이너선이 입항하기 시작하였다. 본 연구에서는 부산 신항을 대상으로 24,000 TEU급 초대형 컨테이너선의 안전한 접·이안을 위한 예선의 소요마력을 산출하기 위해 선체에 작용하는 풍압력과 유압력을 계산하였다. 풍속이 10m/s(20kts)일 때, 13,000 TEU 컨테이너선의 경우에는 현행 「부산항 예선 운영세칙」의 예선의 소요마력 기준을 만족하나, 16,000 TEU 및 24,000 TEU 컨테이너선의 경우에는 그 규정을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 현행 예선사용 기준의 최대선박인 'G/T 15만톤 이상'의 선박 규모를 2단계로 분할하여 예선 사용기준을 상향하는 방안을 제시하였다. 14만톤은 12,100마력, 17만톤은 14,500마력, 23만톤은 18,000마력의 예선이 요구되므로, 15만톤 이상~20만톤 미만은 16,000마력, 20만톤 이상은 18,000마력으로 예선의 사용기준 개선안을 제시하였다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.1041-1063
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2014
Some results on the hydroelasticity of ultra large container ships related to the beam structural model and restoring stiffness achieved within EU FP7 Project TULCS are summarized. An advanced thin-walled girder theory based on the modified Timoshenko beam theory for flexural vibrations with analogical extension to the torsional problem, is used for formulation of the beam finite element for analysis of coupled horizontal and torsional ship hull vibrations. Special attention is paid to the contribution of transverse bulkheads to the open hull stiffness, as well as to the reduced stiffness of the relatively short engine room structure. In addition two definitions of the restoring stiffness are considered: consistent one, which includes hydrostatic and gravity properties, and unified one with geometric stiffness as structural contribution via calm water stress field. Both formulations are worked out by employing the finite element concept. Complete hydroelastic response of a ULCS is performed by coupling 1D structural model and 3D hydrodynamic model as well as for 3D structural and 3D hydrodynamic model. Also, fatigue of structural elements exposed to high stress concentration is considered.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권3호
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pp.339-349
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2017
This paper is related to structural design evaluation of 19,000 TEU ultra large container ship, dealing with hydroelastic response, i.e. springing and whipping. It illustrates application of direct calculation tools and methodologies to both fatigue and ultimate strength assessment, simultaneously taking into account ship motions and her elastic deformations. Methodology for springing and whipping assessment within so called WhiSp notation is elaborated in details, and in order to evaluate innovative container ship design with increased loading capacity, a series of independent hydroelastic computations for container ship with mobile deckhouse and conventional one are performed with the same calculation setup. Fully coupled 3D FEM - 3D BEM model is applied, while the ultimate bending capacity of hull girder is determined by means of MARS software. Beside comparative analysis of representative quantities for considered ships, relative influence of hydroelasticity on ship response is addressed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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