A Study on the Distance of Safe Passing Considering Ship to Ship Interaction

This thesis suggests a standard distance of safe passing considering ship to ship interaction under circumstances such as moored ship passing, head-on encountering and two ships in overtaking. It may provides useful information to the ship's operators on the marine spot. Ship handling simulator is employed to derive the non-dimensional coefficients of interaction forces and method of MLIT(Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism of Japan) is used to calculate the rudder angle of course keeping and the separation of two ships. For decades, prediction skill of hydrodynamic interaction between two ships in close proximity has been developed by many researchers at home and aboard. In order to validate the accuracy of interaction skill in ship handling simulator, error analyses for the representative five different ships under three situation of interaction are conducted by comparing the theoretical calculation and simulation calculation. With the verified ship handling simulator, simulations are widely performed to find the appropriate separation between two ships and course-keeping rudder angles under interaction circumstances. In order to derive the optimum distances of safe passing, diverse parameters such as the ship's length, ship's draft, speed of two ships, water depth, lateral distance between two ships, longitudinal distance between two ships are considered. Also, this thesis handles many ship models as target ships such as container ship(Panamax and over Panamax), bulk carrier, VLCC(including Suezmax and Aframax), oil tanker, LNG carrier, passenger cruise ship, passenger car ferry, ro-ro passenger ferry, car carrier, fishery training ship, articulated tug-barge. Characteristics of ship's motions under interaction circumstances is represented by the non-dimensional coefficients of surge force, sway force and yaw moment. Safe distances of panamax container ship under moored passing condition are suggested according to the passing speeds of 7knots, 9knots and 12knots. Also, the safe distances of panamax container ship under head-on encountering and overtaking conditions are researched by considering the influence of speeds, ratio of own ship length to target ship length, ratio of water depth to the ship's draft. Safe distances of panamax container ship according to the water depth are thought to be useful for the ship's operators on the marine spot. In addition, safe distances according to the own ship's draft and the target ship's draft are investigated with influence of the water depth. Finally, safe distances of minimum 1 cable and 0.7(own ship's length overall) are required to pass the object ships using a rudder angle of 10 degree for the panamax container ship and VLCC of manoeuvering speed in harbour and waterways under circumstances such as moored ship passing, head-on encountering and overtaking conditions.제 1 장 서 론 1 1.1 연구의 배경 및 목적 1 1.2 연구동향 2 1.2.1 근접한 선박 간의 간섭력 추정에 관한 연구 2 1.2.2 안전통항거리에 관한 연구 4 1.3 연구절차 5 1.4 논문의 구성 6 제 2 장 유체역학적 상호간섭에 관한 기술 분석 8 2.1 유체역학적 상호간섭(hydrodynamic interaction) 기술 8 2.1.1 2D 섭동법(Two-dimensional perturbation method) 8 2.1.2 3D 판넬법(Three-dimensional panel method) 8 2.1.3 비점성 RANS기법(Viscous RANS method) 9 2.1.4 수조실험기반 연구(Experimental method) 10 2.2 일본의 MLIT와 PIANC의 간섭력을 고려한 항로폭 산정 11 2.2.1 측벽 영향을 고려한 항로폭 13 2.2.2 마주치며 통과시 필요 항로폭 14 2.2.3 추월 통과시 필요 항로폭 15 2.3 간섭력 기술 종합 분석 16 제 3 장 선박조종시뮬레이터에 적용된 상호간섭 분석 17 3.1 Transas 선박조종시뮬레이터에 적용된 수학모델 17 3.1.1 선박조종방정식 18 3.1.2 근접 통항하는 선박과 선박의 간섭력을 구하는 일반적인 표현 20 3.1.3 선박조종시뮬레이터의 무차원계수 21 3.2 기타 시뮬레이터 현황 23 3.2.1 Kongsberg maritime 23 3.2.2 FORCE Technology 23 3.2.3 세이프텍리서치(SafeTechResarch, STR) 24 3.3 선박조종시뮬레이터 선박모델의 상호간섭 기술 검증(Transas) 25 3.4 간섭 상황별 이론계산과 시뮬레이터 모델의 정확도 검증 30 3.4.1 이론계산과 유사한 크기의 대표 선박 선정 30 3.4.2 측벽 통과시 시뮬레이터 모델의 정확도 검증 34 3.4.3 마주치며 통과시 시뮬레이터 모델의 정확도 검증 40 3.4.4 추월 통과시 시뮬레이터 모델의 정확도 검증 46 3.5 시뮬레이터의 간섭력 추정기술의 검증에 관한 종합분석 52 제 4 장 시뮬레이션을 이용한 상황별 안전통항거리 분석 54 4.1 안전통항거리 산정 순서 54 4.1.1 시뮬레이션 대상선박 55 4.1.2 무차원 계수 58 4.2 계류선 통과시의 안전통항거리 분석 59 4.2.1 실험조건 설정 59 4.3 마주치며 통과시의 안전통항거리 분석 75 4.3.1 대상선박 선정 및 실험조건 설정 75 4.3.2 시뮬레이션 결과 76 4.3.3 타각계산 83 4.4 추월 통과시의 안전통항거리 분석 90 4.4.1 대상선박 선정 및 실험조건 설정 90 4.4.2 시뮬레이션 결과 91 4.4.3 타각계산 98 제 5 장 안전통항거리에 관한 표준화 방안 106 5.1 상황별 안전통항거리 표준화 106 5.1.1 계류선 통과시의 안전통항거리 106 5.1.2 마주치며 통과시의 안전통항거리 110 5.1.3 추월 통과시의 안전통항거리 115 5.2 수심에 따른 상황별 안전통항거리 표준화 120 5.2.1 동일 선박인 경우 수심별 표준화 120 5.2.2 다른 선박인 경우 수심별 표준화 122 5.3 흘수에 따른 상황별 안전통항거리 표준화 125 5.3.1 자선의 흘수가 큰 경우 표준화 (T1>T2, h/T1=1.2) 125 5.3.2 상대선의 흘수가 큰 경우 표준화 (T1<T2, h/T2=1.2) 130 제 6 장 결론 134 참고문헌 137Docto

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