National Transport Library Research Database

Modellering av planande fartyg i vågor (Modeling of planing craft in waves)

  • Garme, Karl
  • Kungliga tekniska högskolan, Universitet eller högskola, 202100-3054
Sponsors, duration, budget: EU, Försvarets materielverk (FMV) ; 1998-07-25 -- 2004-09-15 Subject(s): Online resources: Abstract: Simulering av ett planande skrov i vågor har undersökts under de senaste 25 åren och har i grunden skett med strip-metoder. Detta arbete följer denna tradition och beskriver en strip-modell i tidsplanet för att simulera det planande skrovet i vågor. Flödesmekanikproblemet förenklas genom att använda strip-metoden. Fördelningen av de krafter som verkar på skrovet approximeras genom att fastställa krafterna på ett antal skrovsektioner, ”strips”. De sektionsvisa 2-dimensionella beräkningarna uttrycks i form av koefficienter för tillförd massa och används i formuleringen av både tröghets- och excitationskrafter i rörelseekvationerna. Modelleringen utgår ifrån det hypotetiska antagandet att transienta tillstånd kan modelleras baserat på dessa sektionsvisa beräkningar. Rörelseekvationen löses i tidsplanet. Ekvationen uppdateras vid varje tidssteg och varje iterativt steg i avseende på den momentana fördelningen av sektionens djupgående och relativa incidenthastighet mellan skrovet och vattnet och fångar det karaktäristiska icke-linjära uppträdandet hos planande fartyg i vågor. Modellen följer principerna i E.E. Zarnicks pionjärarbete och är annorlunda i modellstruktur och i detaljer såsom modelleringen av lyftkraften i området vid akterspegeln. En större del av arbetet gäller experiment och värdering av simuleringar avseende utförda modelltest och publicerade experimentella data. Simulering av modelltester har gjorts och jämförelser har gjorts mellan uppmätts och simulerade tidsserier. Länken mellan simulering och experiment är en vågmodell som baseras på en signal för mätning av våghöjd. Den utvecklas och evalueras i avhandlingen. Resultaten talar för den 2-dimensionella angreppssättet för modellering av villkoren för ett planande skrov i vågor och bland vidare studier finns evaluering av simulerade belastningar och rörelser till data från mätningar i fullskaleförsök.Abstract: Simulation of the planing hull in waves has been addressed during the last 25 years and basically been approached by strip methods. This work follows that tradition and describes a time-domain strip model for simulation of the planing hull in waves. The actual fluid mechanical problem is simplified through the strip approach. The load distribution acting on the hull is approximated by determining the section load at a number of hull sections, strips. The section-wise 2-dimensional calculations are expressed in terms of added mass coefficients and used in the formulations of both inertia and excitation forces in the equations of motions. The modelling approach starts from the hypothetic assumption that the transient conditions can be modelled based on those section-wise calculations. The equation of motion is solved in the time-domain. The equation is up-dated at each time step and every iteration step with respect to the momentary distribution of section draught and relative incident velocity between the hull and water and catches the characteristic non-linear behaviour of the planing craft in waves. The model follows the principles of the pioneering work of E. E. Zarnick differing on model structure and in details such as the modelling of the lift in the transom area. A major part of the work is concerned with experiments and evaluation of simulations with respect to performed model tests and to published experiment data. Simulations of model tests have been performed and comparisons have been made between measured and simulated time series. The link between simulation and experiment is a wave model which is based on a wave height measurement signal. It is developed and evaluated in the thesis. The conclusions are in favour of the 2-dimensional approach to modelling the conditions for the planing hull in waves and among further studies is evaluation of simulated loads and motions to full-scale trial measurement data.
Item type: