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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2017.tde-03082017-103227
Document
Author
Full name
Gustavo Oliveira Silva
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Tannuri, Eduardo Aoun (President)
Simos, Alexandre Nicolaos
Sphaier, Sergio Hamilton
Title in Portuguese
Implementação de efeitos de interação hidrodinâmica navio-navio e navio-margem em simuladores de manobras em tempo real.
Keywords in Portuguese
Hidrodinâmica
Manobrabilidade
Navios
Tempo-real
Abstract in Portuguese
Modelos de Simulador de Manobras de Navios em Tempo Real vem se tornando cada vez mais comuns e necessários na análise de viabilidade de portos e canais de acesso. O aumento do porte das embarcações, não acompanhado por equivalente aumento das dimensões dos portos, faz com que cada vez mais os efeitos de águas rasas e interação com margens e estruturas portuárias se tornem relevantes durante uma manobra. Com o intuito de aumentar a gama de aplicação desse tipo de simulador, o presente trabalho aborda uma modelagem matemática para estimar as forças hidrodinâmicas de interação com as margens e outros navios para aplicação em simuladores de manobras. O modelo usa, como base, dados oriundos de um método numérico validado experimentalmente, o Método dos Elementos de Contorno. Baseado nesse método, alguns casos tipo foram selecionados para gerar um banco de dados e um modelo matemático foi desenvolvido para estimar as forças de interação, extrapolando as respostas obtidas para casos não previstos anteriormente. A obtenção das forças através do modelo é baseada em alguns parâmetros de entrada, tais como velocidade de avanço da embarcação e as distâncias relativas entre o navio e o meio. Assim, aplica-se uma série de medidas para determinar geometrias aproximadas do meio e/ou posição de outros navios em um dado instante. Foi realizada uma verificação do modelo para casos não previstos, avaliando os erros associados à modelagem e sua aplicabilidade. Os erros foram considerados aceitáveis para as condições impostas, visto as aplicações existentes em simuladores de manobras. Além disso, o modelo desenvolvido foi executado no simulador de manobras, no qual foram realizados alguns testes de sensibilidade ao movimento, além de algumas comparações com outros trabalhos, quando possível.
Title in English
Implementation of ship-ship and ship-bank hydrodynamic interaction effects in real-time ship maneuvering simulators.
Keywords in English
Bank effect
Hydrodynamic interaction
Real-time
Ship maneuvering simulator
Ship-ship interaction
Abstract in English
Real-time Ship Maneuvering Simulator models are becoming more common and necessary in the feasibility analysis of ports and access channels. The constant increase in the length and draught of vessels, not followed by equivalent ports development, makes the effects of shallow water, ship-bank and ship-port interaction with other structures more relevant during a maneuver. In order to increase the application range of this kind of simulator, the present work develops a mathematical model to estimate ship-bank and ship-ship hydrodynamic interaction forces and moments during a maneuver. The model uses, as a reference, data derived from an experimentally validated numerical method, the Boundary Element Method (BEM). Based on this method, some reference cases were selected to generate a database which would be used by our mathematical model to extrapolate results and estimate the interaction forces for any unexpected scenario. The forces obtained through the model are based on some input parameters, such as the vessel forward speed and the relative distances between the ship and bank and other ships. Thus, a series of measurements were developed to determine approximate geometries of the port and/or position of other ships at a given time slot. A model verification was performed for some unexpected scenarios, evaluating the errors associated with the model and its application. By taking similar works developed in maritime simulators as a comparison point, the errors obtained in our mathematical model were considered acceptable. The developed model was implemented in the ship maneuvering simulator located at TPN-USP, where some movement sensitivity tests were performed as well as some comparisons with other works, whenever possible.
 
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Publishing Date
2017-08-03
 
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