A New Approach for Seakeeping Performance Assessment of Alternative Hull Forms in Optimization Process

Abstract

Designing hull forms with superior seakeeping performance demands basic information about the correlation between hull form parameters and ship motions. Classical model testing is still seen to be the most accurate way to get information about wave-induced ship motion characteristics for a hull design. Besides, in the last decades, there is an increased interest in CFD simulations in hydrodynamic optimization studies. Generally, due to the sea environment is generally not definite at the preliminary design phase, hydrodynamic optimization of a ship in terms of seakeeping is realized by comparing response amplitude operator (RAO) graphs in head seas. However, in a systematic optimization study, it becomes impossible to compare these graphs because of the large number of variants. In this study, a new approach will be presented which enables numerical interpretation of a large number of RAOs for systematic optimization studies. A script is developed in order to convert graphical data into numerical and to enable automatic use in an optimization process. As a case study, a systematic planing hull series is developed with 120 variants and RAOs are obtained as a result of viscous CFD analysis. Finally, RAOs of all variants are compared by means of the suggested approach.

Keywords

• seakeeping,optimization,parametric modeling,response amplitude operator,planing hull

Optimizasyon Sürecinde Alternatif Tekne Formlarının Denizcilik Performanslarının Değerlendirilmesi İçin Yeni Bir Yaklaşım

Abstract

Tekne formlarının üstün denizcilik performansı ile tasarlanması, tekne form parametreleri ile gemi hareketleri arasındaki ilişki hakkında temel bilgiler gerektirir. Klasik model deneylerinin hala form tasarımı için dalga kaynaklı gemi hareketi özellikleri hakkında bilgi edinmenin en doğru yolu olduğu görülmektedir. Ayrıca, son yıllarda, hidrodinamik optimizasyon çalışmalarında CFD simülasyonlarına ilgi artmaktadır. Genel olarak bir geminin denizcilik açısından hidrodinamik optimizasyonu, deniz ortamının ön tasarım aşamasında genellikle belli olmaması sebebiyle, baştan gelen dalgalardaki genlik karşılık fonksiyonu (RAO) grafikleri karşılaştırılarak gerçekleştirilir. Bununla birlikte, sistematik bir optimizasyon çalışmasında çok sayıda değişken nedeniyle bu grafikleri karşılaştırmak imkansız hale gelir. Bu çalışmada, sistematik optimizasyon çalışmaları için çok sayıda RAO'nun sayısal yorumunu mümkün kılan yeni bir yaklaşım sunulacaktır. Grafik verilerini sayısal hale getirmek ve bir optimizasyon işleminde otomatik kullanımı sağlamak için bir betik geliştirilmiştir. Örnek uygulama olarak, 120 alternatif tekne formundan oluşan sistematik tekne serisi geliştirilmiştir ve viskoz HAD analizleri sonucunda RAO'lar elde edilmiştir. Son olarak, tüm alternatiflerin RAO'ları önerilen yaklaşım ile karşılaştırılmıştır.

Keywords

• denizcilik,optimizasyon,parametrik modelleme,genlik karşılık fonksiyonu,kayıcı tekne

References

1. Fridsma G., “A systematic study of the rough water performance of planing boats,” Stevens Institute of Technology, Report 1275, 1969.
2. Fridsma G., “A systematic study of the rough water performance of planing boats, irregular waves-Part II,” Stevens Institute of Technology, SIT-DL-71-1495, 1971.
3. Savitsky D., Brown W. P., “Procedures for hydrodynamic evaluation of planing hulls in smooth and rough water,” Marine Technology, 1976, 13: 381–400.
4. Savitsky D., Koebel, J. G., “Seakeeping of hard chine planing hulls,” Technical Research Bulletin, SNAME, No. R-42, 1993.
5. Hearn G.E., Hills W., Sarıöz K., “Making seakeeping analysis work for the designer-a new practical approach,” 19th Scientific and Methodological Seminar on Ship Hydrodynamics, Varna, 1990.
6. Kükner A., Sarıöz K., “High speed hull form optimization for seakeeping,” Advances in Engineering Software, 1995, 22: 179-189.
7. Sarıöz K., “Seakeeping performance assessment of planning hulls,” 8th International Congress on Marine Technology, Istanbul, 1997.
8. Sariöz K., “Performance analysis of seakeeping for surface naval ships (in Turkish),” Proceedings of Naval Architecture and Marine Technology Symposium, Istanbul, 1999.

9. Özüm S., Şener B. Yılmaz, H., “A parametric study on seakeeping assessment of fast ships in conceptual design stage,” Ocean Engineering, 2011 38: 1439-1447.
10. Arribas F.A.P., Fernandez J.C., “Strip theories applied to the vertical motions of high speed crafts,” Ocean Engineering, 2006, 33(8): 1214-1229.
11. Şaylı A., Alkan A.D., Nabergoj R., Uysal A. O., “Seakeeping assessment of fishing vessels in conceptual design stage,” International Journal of Ocean Engineering, 2007, 34: 724-738.
12. Sarıöz K., “A hydrodynamic hull form design procedure in conceptual and preliminary ship design,” Ph.D. Thesis, The University of Newcastle upon Tyne, 1993.
13. Harries S., Abt, C., “Formal hydrodynamic optimization of a fast monohull on the basis of parametric hull design,” FAST1999-5th International Conference on Fast Sea Transportation, Seattle, Washington, 1999.
14. Procedure 7.5-02-07-02.1 Rev.01, “ITTC Recommended Procedures and Guidelines,” 23rd International Towing Tank Conference, Venice, 2002.