Modeling and Simulation of a Ship with Anti-Rolling Devices in Waves

자세제어장비를 장착한 선박의 파랑중 운동 모델링 및 시뮬레이션

Wave exciting force and moment generate the motions of a ship in waves. Since ship motion exerts the negative influences on a crew's operability, the safety of cargos, passenger's comfort, etc, the anti-rolling devices may be required to reduce such motion. In this paper, the dynamics of the anti-rolling devices such as passive and active moving weight stabilizer and anti-rolling tank, and fin stabilizer are mathematically modeled. While the effect of the motion of the anti-rolling device on a ship was taken into consideration in roll mode only in the past, the 6 DOF coupled equations of motion between a ship and the anti-rolling devices are constituted. Finally the motion of a ship with anti-rolling devices in waves is simulated through the developed simulation program.

파도에 의한 힘과 모멘트는 운항하는 선박에 운동을 발생시킨다. 이러한 운동은 승무원의 작업 능률 저하, 화물의 안전 및 승선감 등에 영향을 주게 되어 안전 운항 저해 요소가 되므로 파도에 의한 운동이 큰 선박들은 자세제어장비(anti-rolling devices)의 장착이 요구된다. 본 연구에서는 수ㆍ능동의 이동질량 안정기(moving weight stabilizer), 감요탱크(anti-rolling tank), 핀 스태빌라이저(fin stabilizer)와 같은 자세제어장비의 동적 거동을 수학적으로 모델링 하였다. 기존에는 자세제어장비의 운동을 선박의 횡동요에만 고려한 반면, 본 연구에서는 선박의 6자유도 운동을 모두 고려하여 연성 운동방정식을 정립하였다. 마지막으로 자세제어장비를 장착한 선박의 파중 운동 계산 프로그램을 작성하여 시뮬레이션을 수행하였다.