A Probabilistic Damage Stability Study of A Ro-Ro Passenger : Optimization of Internal Arrangement and Initial GM Value

Abstract

I Norge, hvor innlandsferger fungerer som viktige transportforbindelser mellom byer, er det avgjørende å sikre deres sikkerhet for å oppfylle stabilitetskriteriene. Siden 2009 har probabilistiske skade-stabilitetsberegninger vært obligatoriske for alle passasjerskip. Nylig foreslåtte forskrifter i 2020 har gjort stabilitetskriteriene for passasjerskip enda strengere. Denne oppgaven har som mål å tilby innsikt i hvordan den probabilistiske skade-stabiliteten, eller A-indeksen, for en Ro-Ro passasjerferge kan forbedres ved å optimalisere dens interne arrangement, spesielt tomrommene, og den opprinnelige intakte GM-verdien.

I samarbeid med The Norwegian Ship Design Company, utforsker forfatteren strategier for å forbedre A-indeksen til en Ro-Ro passasjerferge, med fokus på:

Å undersøke effekten av varierende lengder og bredder på tomrom på A-indeksen ved ulike GM-verdier. Å utvikle optimaliseringsalgoritmer for å identifisere den optimale konfigurasjonen, inkludert dimensjoner på tomrom og GM-verdi. Å evaluere effekten av forskjellige lengder på tomrom langs fartøyet, i motsetning til å bruke ensartede lengder.

Funnene indikerer at de optimale dimensjonene for tomrom med hensyn til skade-stabilitet er 8,58\% av skipets lengde og 36,6\% av dets bredde, tilsvarende 6,29 m i lengde og 5,23 m i bredde for fergen som ble studert. I tillegg maksimerer en GM-verdi på 2,10 A-indeksen; praktiske designbegrensninger bestemmer imidlertid ofte GM-verdien. Derfor er en algoritme som tillater tilpassbare GM-verdier utviklet for å bestemme de tilsvarende dimensjonene på tomrommene. Videre viser det seg at plassering av kortere rom nær endene av fartøyet er gunstig for probabilistisk skade-stabilitet.

Avslutningsvis gir innsiktene fra denne oppgaven meningsfulle implikasjoner for den innledende designfasen og plasseringen av rom i lignende fartøy. Disse funnene kan effektivisere designprosessen hos Norwegian Ship Design. Designere kan bruke disse funnene for å utvikle et foreløpig internt arrangement, og dermed redusere antall iterasjoner mellom arrangementsendringer og probabilistiske skade-stabilitetsberegninger.

In Norway, where inland ferries serve as vital transportation links between cities, ensuring their safety to meet stability criteria is crucial. Since 2009, probabilistic damage stability calculations have been mandatory for all passenger ships. Recently proposed regulations in 2020 have made the stability criteria for passenger ships even more stringent. This thesis aims to offer insights into enhancing the probabilistic damage stability, or A-index, of a Ro-Ro passenger ferry by optimizing its internal arrangement, particularly the void spaces, and initial intact GM value.

Collaborating with The Norwegian Ship Design Company, the author explores strategies to enhance the A-index of a Ro-Ro passenger ferry, focusing on:

Investigating the impact of varying lengths and breadths of void spaces on the A-index across different GM values. Developing optimization algorithms to identify the optimal configuration, including void space dimensions and GM value. Evaluating the impact of different void space lengths along the vessel, as opposed to using uniform lengths.

The findings indicate that the optimal void space dimensions in terms of damage stability are 8.58\% of the ship's length and 36.6\% of its breadth, equivalent to 6.29 m in length and 5.23 m in breadth for the ferry under study. Additionally, a GM value of 2.10 maximizes the A-index; however, practical design constraints often predetermine the GM value. Hence, an algorithm allowing for customizable GM values is developed to determine corresponding void space dimensions. Furthermore, positioning shorter compartments near the ends of the vessel proves beneficial for probabilistic damage stability.

In conclusion, the insights gained from this thesis offer meaningful implications for the initial design phase and compartment positioning of similar vessels. These findings can streamline the design process at Norwegian Ship Design. Designers can use these findings to help develop a preliminary internal arrangement design, thus reducing the iterations between arrangement changes and probabilistic damage stability calculations.