International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제11권1호
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pp.364-379
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2019
Wave-induced ship motion and load responses are usually investigated on the assumption that the incident waves are long-crested. The realistic sea waves are however short-crested irregular waves. Real practice reveals that the ship motion and load responses induced by short-crested waves are different from those induced by long-crested waves. This paper aims to conduct a comprehensive study on ship motions and loads in different wave fields. For this purpose, comparative studies by small-scale model towing tank test and large-scale model sea trial are conducted to experimentally identify the difference between ship motions and loads in long-crested and short-crested irregular waves. Moreover, the influences of directional spreading function of short-crested waves on ship motions and loads are analyzed by numerical seakeeping calculation. The results and conclusions obtained from this study are of great significance for the further extrapolation and estimation of ship motions and loads in short-crested waves based on long-crested wave response results.
It is necessary to predict the ship's manoeuvrabilities in waves for its safe operations in adverse weather. At the early design stage, free-running model tests can be performed to estimate the ship's manoeuvring performance in irregular wave conditions. The wave elevations are randomly varied with times in irregular waves, large deviations of the manoeuvring performance indices are likely to occur depending on the start time of steering scenarios. In this study, a KSUPRAMAX model ship's manoeuvres in long-crested irregular waves are reproduced in the equivalent regular waves. The equivalent regular waves are searched from the energy flux relations between long-crested irregular and regular waves. But there are differences of forward speeds in the model tests, regular wave height and period are modified so that both the forward speed and the trajectory drift in regular waves are similar to those in irregular waves. In addition, low speed course-keeping tests are performed with various wave incident angles in irregular and regular waves. It is confirmed that check helms, drift angles, and speeds as well as trajectories in irregular waves are similar to those in equivalent regular waves.
Real sea waves in a towing wave basin have been generated using random periodic motion of the segmented wave makers and the wave reflections of sidewalls. Theoretically, the real sea waves can be described by the superposition of many random oblique waves. This paper introduces numerical real sea wave generation in a rectangular wave basin using spectral method that uses a superposition of orthogonal functions which have to satisfy the Laplace equation. Oblique regular waves, long crested irregular waves and real sea waves were simulated and met the requirement of sidewall wave reflection and wave absorption. MLM (Maximum Likelihood Method) and Spatial Fourier Transform were used in order to obtain propagated wave direction characteristics. The estimated results proved the usefulness of the method and the performances showed reasonable directional patterns comparing with generating patterns.
본 논문은 소오스 분포법(Source Distribution Method)을 사용하여 측벽 반사효과를 고려한 수치파수조에서의 방향스펙트럼파의 재현과 규칙파로부터 구해진 조파기의 진폭 전달함수를 적용시켜 부산대학교 예인수조에서 실험적으로 재현한 장파정 불규칙파 및 방향스펙트럼파에 대한 연구결과이다. 수치적 재현의 경우 최적의 조파기 설계를 위하여 파 주기의 변화에 따라 조파판과 수조폭을 변화시켜 방향분포함수의 변화를 고찰하였다. 실험적 재현의 경우 장파정 불규칙파와 방향스펙트럼파에 대해서 수조의 길이방향 변화에 따른 파워 스펙트럼 및 통계적 특성치를 비교하여 그 차이점을 살펴보았다. 방향스펙트럼파의 경우 방향분포함수의 변화도 살펴보았다.
A very large floating structure has rather small motion characteristics as to the whole body, while the motion at end part of such structure becomes largest due to the elastic motion of the structure. This paper presents on the theoretical result on the relative motion characteristics and green water phenomena of VLFS in waves This phenomena affect not only to strength of the structure but also the determination of depth of structure. To predict motion responses of structure in regular waves, the source-dipole distribution method and F.E.M is used By irregular wave results, the probability of occurrence of green water and response of the structure were calculated.
Flap type wave-maker, wave absorber, motion measuring equipment and related instruments were newly installed at Ship Experimental Towing Tank, Ship Research Station, KIMM. The model tests in regular head and following waves were successfully carried out and the motion and wave loads in regular and long crested irregular waves were calculated for a container ship model which was adopted as the hull form for the comparative calculations of the ITTC Seakeeping Committee. The results of model tests show good agreement with calculated results and the latter are generally in good agreement with the results of the comparative calculations.
Responses of marine vehicles and ocean structures in a seaway can be predicted by applying the probabilistic approach. When we consider a linear system, the responses in a random seaway can be evaluated through spectral analysis in the frequency domain. But when we treat nonlinear system in irregular waves, it is necessary to get time history of waves. In the previous study we introduced one-directional waves (long crested waves)as wave environment and carried out calculations and experiments in the waves. But the real sea in which marine vehicles and structures are operated has multi-directional waves (short crested waves). It is important to get a simulated random sea and analyse dynamic problems in the sea. We need entire sample function or probabillty density function to infer statistical value of random process. However if the process are ergodic process, we can get statistical values by analysis of one sample function. In this paper, we developed the simulation technique of multi-directional waves and proved that the time history given by this method keep ergodic characteristics by the statistical analysis.
Young Jun Kim;Hyung Min Baek;Young Jun Yang;Eun Soo Kim;Young-Myung Choi
한국해양공학회지
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제37권1호
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pp.20-30
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2023
Modeling a nonlinear ocean wave is one of the primary concerns in ocean engineering and naval architecture to perform an accurate numerical study of wave-structure interactions. The high-order spectral (HOS) method, which can simulate nonlinear waves accurately and efficiently, was investigated to see its capability for nonlinear wave generation. An open-source (distributed under the terms of GPLv3) project named "HOS-ocean" was used in the present study. A parametric study on the "HOS-ocean" was performed with three-hour simulations of long-crested ocean waves. The considered sea conditions ranged from sea state 3 to sea state 7. One hundred simulations with fixed computational parameters but different random seeds were conducted to obtain representative results. The influences of HOS computational parameters were investigated using spectral analysis and the distribution of wave crests. The probability distributions of the wave crest were compared with the Rayleigh (first-order), Forristall (second-order), and Huang (empirical formula) distributions. The results verified that the HOS method could simulate the nonlinearity of ocean waves. A set of HOS computational parameters was suggested for the long-crested irregular wave simulation in sea states 3 to 7.
본 연구에서는 실습선의 다방향 불규칙파중 종방향 운동응답특성을 선형 스트립이론에 기초한 상용코드(MAXSURF v.16)를 이용하여 해석하였다. 해석에 앞서 상용코드의 검증을 위해 파나막스급 컨테이너선에 대해 실험조건과 동일한 선형과 해석조건을 적용하여 계산한 결과와 기 계산된 결과(Flokstra, 1974)가 상호 유사한 경향을 얻어 해석의 신뢰성을 확보하였다. 계산조건으로는 Fn=0.257에서 파랑외력을 ITTC 파스펙트럼에 기초한 뷰포트 스케일 5($\bar{T}=5.46$, $H_{1/3}=2m$)의 파스펙트럼을 산출하였고, 조우각은 선수사파(Head & bow seas, $150^{\circ}$)를 적용하여 상하동요(Heave)와 종동요(Pitch)의 선체운동응답스펙트럼을 해석하였다. 다방향 불규칙파에 대한 운동응답스펙트럼은 선수사파에서 상하동요의 경우는 미소하게 단파정파에서 높은 스펙트럼 분포를 보이고 종동요의 경우는 장파정파에서 높게 나타났다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.1130-1147
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2014
Large size ships have a very flexible construction resulting in low resonance frequencies of the structural eigen-modes. This feature increases the dynamic response of the structure on short period waves (springing) and on impulsive wave loads (whipping). This dynamic response in its turn increases both the fatigue damage and the ultimate load on the structure; these aspects illustrate the importance of including the dynamic response into the design loads for these ship types. Experiments have been carried out using a segmented scaled model of a container ship in a Seakeeping Basin. This paper describes the development of the model for these experiments; the choice was made to divide the hull into six rigid segments connected with a flexible beam. In order to model the typical feature of the open structure of the containership that the shear center is well below the keel line of the vessel, the beam was built into the model as low as possible. The model was instrumented with accelerometers and rotation rate gyroscopes on each segment, relative wave height meters and pressure gauges in the bow area. The beam was instrumented with strain gauges to measure the internal loads at the position of each of the cuts. Experiments have been carried out in regular waves at different amplitudes for the same wave period and in long crested irregular waves for a matrix of wave heights and periods. The results of the experiments are compared to results of calculations with a linear model based on potential flow theory that includes the effects of the flexural modes. Some of the tests were repeated with additional links between the segments to increase the model rigidity by several orders of magnitude, in order to compare the loads between a rigid and a flexible model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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