Show simple item record

dc.contributor.advisorAsbjørnslett, Bjørn Egil
dc.contributor.advisor
dc.contributor.advisorSandvik, Endre
dc.contributor.authorPaulsen, Ole Brynjar Helland
dc.date.accessioned2021-09-24T16:56:38Z
dc.date.available2021-09-24T16:56:38Z
dc.date.issued2020
dc.identifierno.ntnu:inspera:54166542:73657798
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2781511
dc.description.abstractDe siste årene har simulering blitt undersøkt som et verktøy for å evaluere ytelsen til skip i realistiske vær- og bølgeforhold. Målet med denne oppgaven er å lage en rute-algoritme som kan implementeres i en simuleringsmodell for evaluering av fartøyets ytelse. Rute-algoritmer som modellerer landområder som polygoner, er vanligvis avhengig av å lage grafer mellom nodene til alle polygonene før standardalgoritmer for å finne korteste vei i en graf kan benyttes. For langdistanseruter er det store antallet trinn som trengs ved å bruke denne tilnærmingen en utfordring, både for å lage grafene og for å løse den korteste rute-algoritmen. Det foreslås en ny heuristisk rute-algoritme som skal begrense antall trinn som er nødvendig for å finne en akseptabel rute. Algoritmen bygger på vektordata av GSHHG-format for å beskrive landområder, og rutepolygoner som beskriver navigerbare ruter rundt hvert landområde. Den heuristiske tilnærmingen innebærer å lage ruter rundt ett landområde av gangen på en iterativ måte, mens man bruker et smart valg av hvilket landområde som skal omgås for hver iterasjon. Algoritmen er implementert i MATLAB. Resultater presenteres for ruter mellom alle kombinasjoner av de 20 forhåndsdefinerte havnene, og for ruter mellom et utvalg av egendefinerte havner. Resultatene ble evaluert ved visuell inspeksjon med seilbare tilnærmet korteste ruter som mål. Flertallet av rutene mellom de forhåndsdefinerte havnene, 62,6 %, ble vurdert som akseptable. Av de gjenværende ikke-akseptable rutene, kan minst 85,9 % av rutene utbedres ved å bruke det inkluderte metoden for å utbedre resulterende ruter. Resultatene illustrerer en avveining mellom kort beregningstid og sannsynligheten for gunstige resultater. Et lite utvalg av akseptable ruter, sammenlignet med ruter generert med en onlinetjeneste, viser godt samsvar mellom resultatene. En ny simuleringsmodell for evaluering av fartøyets ytelse, som inkluderer rutealgoritmen, presenteres. Simuleringsmodellen er laget med MATLAB og Simulink, og er basert på en simuleringsmodell bygget for en tidligere masteroppgave av NTNU-studenter. Hindcast værdata brukes direkte for å sikre mer realistisk gjengivelse av miljøforholdene i den nye modellen, mens en Markov-kjede tilnærming ble brukt i den opprinnelige modellen. Resultatene som presenteres bekrefter den nye modellens evne til å gi en mer realistisk fremstilling av værforholdene. En mer realistisk modell av værforholdene ser ut til å bli oppnådd på bekostning av en betydelig økning i beregningstiden for å kjøre en simulering. å redusere mengden værdata som er lastet til Simulink, kan være en gunstig forfølgelse i den forbindelse. Metodene for å beregne motstand og estimere hastighetstap i bølger er beholdt fra den opprinnelige modellen. Resultatene indikerer at parametere for fartøyytelse med de to modellene reagerer på samme måte under lignende værforhold. Evaluering av resultatene fra tre casestudier gir verdifull informasjon om modellens atferd, men simuleringsmodellen bør valideres mot systemdata.
dc.description.abstractIn recent years, simulation had been investigated as a tool for evaluating ship performances in a realistic environment. The objective of this thesis is creating an algorithm for generating routes between any two ports, and to implement the route-finding algorithm in a simulation model for evaluating vessel performance. Route-finding algorithms that model land areas as polygon obstacles usually depends on generating graphs between the nodes of the obstacle polygons, before the shortest route can be found with a shortest path algorithm. For long-distance routes, a challenge with this approach is the great number of steps needed to both create the graphs and solve the shortest path algorithm. A new heuristic route-finding algorithm is proposed, intended to limit the number of steps needed to find an acceptable route. The algorithm relies on shoreline vector data of GSHHG-format and sailing path polygons describing navigable paths around each shoreline polygon. The heuristic approach involves creating routes around one land area at the time in an iterative manner, while applying a smart selection of which land area to circumvent at each iteration. MATLAB is used for the implementation of the algorithm. Results are presented for routes between all combinations of the 20 predefined ports, and for routes between a selection of custom defined port locations. The results were evaluated by visual inspection with the objective of feasible approximate shortest path routes. The majority of the routes between the predefined ports, 62.6 %, were evaluated as acceptable. Of the remaining non-acceptable routes, at least 85.9 % are amended by an option to modify the resulting routes. The results illustrate a trade-off between short processing time and the probability of optimal results. A small sample of acceptable routes compared to routes generated by an online service, shows a good match for between the results. A new simulation model for evaluating vessel performance incorporating the route-finding algorithm, is presented. The simulation model is created with MATLAB and Simulink and is based on a simulation model built for a previous master’s thesis by NTNU students. Hindcast met-ocean data is used directly to ensure more realistic rendering of the environmental conditions in the new model, while a Markov chain approach was used in the original model. The results presented confirms the new model’s ability to give a more realistic representation of the met-ocean conditions. A more realistic model of the met-ocean conditions seems to be gained at the cost of a significant increase in the computational time demand for running a simulation. Reducing the met-ocean data loaded to Simulink could be a beneficial pursuit in that regard. The methods for calculating resistance and estimating speed loss in waves are kept from the original model. The results indicate that the vessel performance parameters with the two models responds in a similar manner, in similar conditions. Evaluating the results from three case studies give valuable information about the model behaviour, but the output performance of the simulation model should ideally be validated against system output data.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleDevelopment of a routing module in a discrete event simulation platform for ship design assessment
dc.typeMaster thesis


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record