Final aim of this paper is a study on simulation of automatic steering of a ship in random seas. In order to achieve this aim, we need excitation due to random seas. The excitation may be estimated from energy spectrum of irregular waves and response functions of manoeuvring motion of a ship in regular waves. This paper deals with response functions of manoeuvring motion of a ship in regular waves. We discussed New Strip Method(NSM) of sway-yaw-roll coupled motions in regular waves. NSM is defined in space axes system and that has been used to predict seakeeping performance of a ship in waves. But ship manoeuvring is defined in body fixed axes system. So we cannot use NSM theory itself in predicting manoeuvring performance of a ship in waves. We introduced relationship between space axes system and body fixed axes system. And we developed modified NSM which was defined in body fixed axes system and was able to be used in manoeuvring motion of a ship in waves. We calculated sway and yaw response functions of manoeuvring motion of a bulk carrier in regular waves.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.6
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pp.776-781
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2010
In the ship-handling simulator, it is important for a ship manoeuvring model to represent the dynamic characteristic of a ship and to be simple for reducing calculation time. Especially, even if principal dimensions of a ship are given in initial design stage, or manoeuvring test data are only given by model or real ship's trials, simulations are often needed to check the manoeuvrability of a ship. In this paper, a simple manoeuvring model based on turning test data of a ship is mathematically developed. And the simulation results are verified by comparing with turning test results of a real ship.
It is necessary for the ship dynamic models to realize ship dynamics and to achieve the real-time analysis in the manoeuvring simulation. Generally, simple dynamic models, such as 1st-order differential equation models of turning angle, turning rate, and forward speed, are used in the manoeuvring simulation for multiple ships. Ship dynamic modeling and parameter estimation methods based on its turning test results are proposed in this paper. Parameter estimation methods for the constant speed model and the speed-changing model are mathematically developed and verified by comparing with turning test results of a real ship.
Ship manoeuvring simulator has been widely utilized for training mariners, for assessing safety, for developing harbour and port, and for designing ships. We discuss a ship manoeuvring simulator which has been newly developed by Korea Maritime University. The simulator consists of simulator bridge and control console. All the computers used in the simulator are connected with one another by UDP or TCP network system. All the instruments are connected with interface computer by signal line which is controlled by RS232 communication protocol, or by voltage controlled A/D board. Next the mathematical model of ship manoeuvring motion in harbour areas, and ship and terrain modeling technique are also briefly discussed. Finally using the simulator an experiment of distance cognition and a simulation example of berthing/deberthing manoeuvre are shown.
Better prediction of a ship's manouevrabilty in initial design stage is becoming more, important as IMO manoeuvring criteria has been activated in the year of 2004. In the present study, in order to obtain more exact and reliable results for ship manoeuvrability in the initial design stage, numerical simulation is carried out by use of RANS equation based calculation of hydrodynamic forces exerted upon the ship hull. Other forces such as rudder force and propeller force are estimated by one of the empirical models recommended by MMG Group. Calculated hydrodynamic force coefficients are compared with those obtained by empirical models. Standard manoeuvring simulations such as turning circle and zig-zag are also carried out for a medium size Product Carrier and the results are compared with those of pure empirical models and manoeuvring sea trial. Generally good qualitative agreement is obtained in hydrodynamic forces due to steady oblique motion and steady turning motion between the results of CFD calculation and those of MMG model, which is based on empirical formulas. The results of standard manoeuvring simulation also show good agreement with sea trial results.
The emphasis is put on the detailed knowledge on manoeuvring characteristic for the safe navigation while avoiding terrible collision between ships and on the guideline to the design and operation of the ship-waterway system The numerical simulation of manoeuvring motion was carried out parametrically for different ship types, ship-velocity ratios, separation and stagger between ships. As for the calculation parameters, the ratios of velocity difference (hereafter, $U_2$/$U_1$ ) between two ships were considered as 0.6, 1.2, 1.5. From the inspection of this investigation, it indicates the following result. Considering the interaction force only as parameter, the lateral distance between ships is necessarily required for the ship-velocity ratio of 1.2, compared to the cases of 0.6 and 1.5 regardless of the ship types. Furthermore, regardless of the ship-velocity ratio, an overtaking and overtaken vessel can be manoeuvred safely without deviating from the original course under the following conditions: the lateral distance between two vessels is approximately kept at 0.5 times of ship-length and 5 through 10. degrees of range in maximum rudder angle. The manoeuvring characteristic based on this investigation will be very useful for keeping the safety of navigation from the practical point of ships design and traffic control in restricted waterways.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.57
no.6
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pp.331-344
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2020
Ship's hydrodynamic coefficients in manoeuvring equations are generally derived by captive model tests or numerical calculations. Empirical formulas have been also proposed in some previous researches, which were useful for practical predictions of hydrodynamic coefficients of a ship by using main dimensions only. In this study, ship's hydrodynamic coefficients based on empirical formulas were optimized by using its free running test data. Eight manoeuvring performance indices including steady turning radius, reach in zig-zag as well as well-known IMO criteria indices are selected in order to compare simulation results with free runs effectively. Sensitivities of hydrodynamic coefficients on manoeuvring performance indices are analyzed. And hydrodynamic coefficients are tuned within fixed bounds in order of sensitivity so that they are tuned as little as possible. Linear and nonlinear coefficients are successively tuned by using zig-zag and turning performance indices. Trajectories and velocity components by simulations with tuned hydrodynamic coefficients are in good agreements with free running tests. Tuned coefficients are also compared with coefficients by captive model tests or RANS calculations in other previous researches, and the magnitudes and signs of tunes are discussed.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.22
no.2
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pp.1-11
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1985
Generally, the non-uniform flow with varying speed distribution ca be formed near narrow straits or waterways. One of the most dynamic modes of capsizing can occur as a result of manoeuvring of ships in non-uniform flow. This paper covers the investigation into the factors affecting the likelihood of server ship motions in non-uniform flow. Digital simulation of manoeuvring is carried out in order to predict conditions which could lead to serve ship motions in non-uniform flows. Hydrodynamic force derivatives of a container ship are used. Finally, possible conditions of severe ship motions are suggested and guidelines for reducing the liability to capsize are given both for the ship operator and the naval architect.
Yang Seung-Yeul;Sohn Kyoung-Ho;Lee Hee-Yong;Ha Mun-Keun;Kim Hyun-Soo;Lee Jin-Ho;Im Nam-Kyun
Journal of Navigation and Port Research
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v.29
no.3
s.99
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pp.189-194
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2005
The berthing/deberthing manoeuvring operation is the peculiar work owned to the marine pilot and the dock master. So, in the port or the shipyard, the berthing/deberthing manoeuvring operation requires considerable concentration and bears dangerousness. In that situation, a tug utilization is getting increased and the external forces have an effect on the own ship because of moving with low advance speed. In this study, we constructed the 2-dimensional virtual ship manoeuvring simulator system with which we can carry out the berthing/deberthing manoeuvring operation by using tugs in the external forces such as strong wind. And then, we propose the objective indexes by which the degree of manoeuvring difficulty evaluated. Using the present system, we carry out manoeuvring simulation experiment in order to grasp correlation between the objective indexes proposed here and the def{ree of manoeuvring difficulty felt by operator. Lastly, we discuss the evaluation technique of manoeuvring difficulty.
Yang Seung-Yeul;Sohn Kyoung-Ho;Lee Hee-Yong;Ha Mun-Keun;Kim Hyun-Soo;Lee JIn-Ho;Im Nam-Kyun
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2004.11a
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pp.81-87
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2004
It includes the considerable concentration and dangerousness as the peculiar work of a pilot and dock-master to berthing/deberthing the big object as for the ship within the port or the ship yard. A tug utilization is getting increased in this berthing/deberthing work and the own ship is affected a lot by external force due to moving with low advance speed. In this study, we constructed the 2 dimension virtual system which can conduct the berthing/deberthing manoeuvring work by using mainly tugs in a external force, particularly strong wind. Also, propose objective standard that could estimate the degree of manoeuvring difficulty, and conducted simulation experiment for this. we analyzed correlations between the subjective estimation which is described numerically the decreased dangerousness and the objective index which is related to the main parameter regarding manoeuvring by using this simulator from the result of conducting simulation experiment. And then we discussed the estimation technique of manoeuvring difficulty.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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