Loading…
Hydrodynamic Design of Ship Bulbous Bows Considering Seaway and Operational Conditions
Tampier Brockhaus, Gonzalo
Diese Arbeit zeigt die Anwendung von Langzeitsimulationen für den hydrodynamischen Schiffsentwurf, insbesondere für die Auslegung von Bugwülsten. Die vorgestellte Methodik vereint mehrere beteiligte Aspekte in einer zentralen Entwurfsplattform mit Simulationen, die u.a. Routen, Wetter-, und Beladungszustände mit berücksichtigen, über einen für das Betriebsleben des Schiffes als statistisch repräsentativ ansehbaren Zeitraum. Simulationsergebnisse werden nachfolgend über ökonomische Kriterien bewertet. Unterschiedliche Bugwulstkonfigurationen, für unterschiedliche Schiffsgrößen und Hochseerouten, werden mit diese Entwurfsmethode untersucht und bewertet. Ein zentraler Punkt für eine gute Vergleichbarkeit zwischen den unterschiedlichen untersuchten Fällen ist eine zuverlässige Methode für die Ermittlung des Verhaltens der Schiffe im Seegang, insbesondere des Zusatzwiderstandes im Seegang. Für diesen Zweck wird ein Open Source CFD-Verfahren an die Erfordernisse dieser Arbeit angepasst und mit verfügbare experimentelle Daten verglichen und validiert. Nachfolgend werden mit einer parametrischen Methode neue Varianten generiert und mit numerischen Verfahren errechnet. Anschließend werden auch für diese Varianten Betriebssimulationen durchgeführt und die erzielten Ergebnisse miteinander verglichen. Die Abhängigkeiten zwischen Schiffsgröße, gefahrener Route und Simulationsmethodik werden aufgezeigt, um die Rangfolge der Wirtschaftlichkeit der untersuchten Varianten zu diskutieren. Schließlich werden die Vorteile der Berücksichtigung des Schiffsbetriebes über die gesamte Lebenszeit im Entwurf herausgestellt und diskutiert.
In the present work, long-term operational simulations within a hydrodynamic ship design procedure were conducted, in which specifically the hydrodynamic design of bulbous bows is explored. In this approach, the operation of the ship considering aspects such as weather, routing and cargo, is simulated over a time period considered statistically representative for the lifetime of the ship. Simulations are finally evaluated on the basis of economic criteria. In particular, different bulbous bow variants, for different ship sizes and different routes, are systematically studied by the presented approach, and obtained results are assessed within the formulated design procedure. For the simulations, a central aspect is the evaluation of the responses and, in particular, of the added resistance of the ship in waves. For this purpose, an Open Source CFD code is adapted to the needs of the present work and obtained results are compared with available experimental data. Thereafter, further designs are generated by means of parametric variation and are evaluated numerically by the above mentioned CFD code. Obtained results are assessed, showing the dependence in ship size, simulated route and simulational approach, leading to the ranking of the economic indexes of the investigated bulbous bow configurations. The advantage of considering the operational life of the ship within ship design is highlighted and discussed.
