Verifisering av forenklet metode for beregning av bølgeinduserte skipsbevegelser ved hjelp av ShipX/VERES.

Abstract

Denne oppgaven tar for seg to ulike metoder for å beregne bølgeinduserte skipsbevegelser. Det er gjennomført en sammenlikning mellom dataprogrammet ShipX VERES, utviklet av Norsk Marinteknisk Forskningsinstitutt, og en forenklet metode utarbeidet av professor Jørgen Juncher Jensen ved Danmarks Tekniske Universitet. Den forenklede metoden er senere kodet inn i en internettapplikasjon, Ship Motion Application, av Henrique Gaspar og Stephano Andrade ved NTNU i Ålesund. Hensikten med oppgaven er å verifisere den forenklede metoden og vurdere om resultatene er akseptable. Deler av rapporten fokuserer på teorien bak de to metodene, samt generell skipsdesignteori for å kunne gi en viss praktisk vinkling i oppgaven.

Sammenlikningen er gjennomført for fire ulike skip: En lekter, et containerskip, en ankerhåndterer og en tråler, alle i et disverse utvalg hastigheter. Det er analysert aktuelle bølgeretninger fra 0 til 180 grader, og studert bevegelser i hiv, rull og stamp samt kombinert vertikal bevegelse og akselerasjon. I tillegg er det gjort en sammenlikning på to forskjellige ankerhåndterere med like hoveddimensjoner for å se om den forenklede metoden fanger opp ulikheter i skrogform.

J.J. Jensens forenklede metode gir vesentlige avvik i responsamplitude og resonansområde. Forskjellene stammer hovedsakelig fra Jensens antakelser om konstant tilleggsmasse, definering av dempingskoeffisienten og at skip betraktes som boks-formede. Disse forskjellene gjør at den forenklede metoden ikke egner seg som et verktøy for detaljdesign av skip. Det faktum at det er raskt å gjøre endringer og lett å se hva som påvirker bevegelsene til fartøyene. Gjør at den passer bedre som et hjelpemiddel i konseptutvikling og ikke minst som et godt undervisningsverktøy.

This thesis examines two different methods to calculate the wave-induced ship motions. It is carried out a comparison between the computer program ShipX VERES, developed by The Norwegian Marine Technology Research Institute, and a simplified method developed by Professor Jørgen Juncher Jensen at the Technical University of Denmark. The simplified method has later been coded into a web application, Ship Motion Application, by Henrique Gaspar and Stephano Andrade at NTNU in Aalesund. The purpose of the exercise is to verify the simplified method and assess whether the results are acceptable. Parts of the report focuses on the theory behind the two methods, as well as overall ship design theory to provide a practical approach to the task.

The comparison is carried out on four different vessels: A barge, a container ship, an anchor handler and a trawler, all in a diverse range of speeds. It is analyzed relevant wave directions from 0 to 180 degrees. It is studied movements in heave, roll and pitch and combined vertical movement and acceleration. In addition, there is made a comparison of two different anchor handlers with identical main dimensions to see if the simplified method captures differences in the hull shape.

J.J. Jensen's simplified method delivers significant differences in response amplitude and resonance range. The differences originate mainly from Jensen's assumptions about constant added mass, the definition of the damping coefficient and that the ship is considered box-shaped. These differences give that the simplified method is not suitable as a tool for detail design of ships. Because of the fact that it is easy to make quick changes and easy to see what influences the movements of the vessel. The simplified method fits better as support during concept development and as a good educational tool.