Abstract: När ett fartyg opererar i vågor påverkas styrförmåga av vågorna. Vågkrafter interagerar med manövreringskrafter och tillför komplexitet till förutsägelser om fartygs rörelser. Utveckling av metoder och algoritmer för analys och simulering av fartygsmanövrering i vågor är huvuduppgiften i denna doktorandstudie. Ickelinjära sjöegenskaper, parametrisk rullning och broaching är viktiga problem att analysera och förstå. Inledande undersökningar kommer att göras med en metod för potentiella flöden. Mjukvaran XPAN i SHIPFLOW kommer att användas i studien. Beräkningsresultaten kommer att valideras av modellförsök från SSPA. Utveckling av matematiska modeller och simuleringstekniker är också forskningsuppgifter i studien. Omfattande matematiska modeller för fartygs manövrering i stora vågor förväntas. För den praktiska tillämpningen av studien kan de matematiska modellerna integreras med SSPAs mjukvara för inomhus manövrering och sjövärdighet SEAMAN. (Projektet är upptaget som ett Lighthouseprojekt inom temaområdet Cargo Ship.). • Verifikation mot modellförsök Resultaten från beräkningarna plottades mot modellförsök. Shipflow-resultat visade god överensstämmelse med experiment för X-, Y-krafter och rullning och rörelser under gir. För förutsägelserna för Z-krafter finns fortfarande utrymme för förbättring. Dock är sidokrafter och vridrörelser de viktigaste för fartygs manöverduglighet. Analyser från manöverabilitetsperspektivet utförs baserat på aktuella resultat. • Inflytande från rodervinkel Ökad rodervinkel resulterar i ökade sidokrafter och rörelser under gir. Tvuvstoppseffekter börjar mellan roder 20o och 35o för HTC med en svängradie av 0,4. En stor rodervinkel ökar axialmotståndet för fartyget. • Inflytande från propellerhastighet En högre propellerhastighet ökar propellerströmmen från skrovet. Det leder till större sidokrafter och rörelser under gir vid samma rodervinkel.Abstract: When a ship is operating in waves, the manoeuvrability is influenced by waves. Wave forces interact with manoeuvring forces and bring complexity to ship motions prediction. Development of methods and algorithms for analysis and simulation of ship manoeuvring in waves is the main task of the PhD study. Non-linear sea keeping, parametric rolling and broaching are important problems to analyze and understand. Primary investigation will be carried out with potential flow method. XPAN in SHIPFLOW software will be used for the study. Calculation result will be validated by model test results from SSPA. Development of mathematical models and simulation techniques are also research tasks within the PhD study. Comprehensive mathematical models for ship manoeuvring in large waves are expected. For the practical application of the PhD study, the mathematical models will be integrated into the SSPA indoor manoeuvring and sea keeping software – SEAMAN. (The project is presented as a Lighthouse relevant project in the Cargo Ship theme area.)
Verification against model test. The results from computations are plotted against model test. Shipflow® results showed good accordance with experiment for X-, Y- forces and roll, yaw moments. For Z force prediction, there is still room for improvement. However, side force and turning moment is the most essential terms for ship manoeuvrability. Analysis from manoeuvrability point of view is conducted based on current result. Influence from rudder angle: Increasing rudder angle will result in increased side force and yaw moment. Stalling effects starts between rudder 20° and 35° for HTC with turning rate 0.4. Large rudder angle raises axial resistance to the ship. Influence from propeller rate: Higher propeller rate accelerates slipstream velocity from the hull. It conduces higher side force and yaw moment under same rudder angle.