Deterministic Response Prediction of Wave-induced Vessel Motions

• Main Author: Hygen, Jan-Erik
• Other Authors: Skjetne, Roger., Marley, Mathias.
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2023
• Subjects: Arctic
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/3095040

Krevende marine operasjoner krever et høyt nivå av sikkerhet. Eksempler på slike operasjoner er offshore løfteoperasjoner fra flytende fartøy, landing av landgang på offshore vindstrukturer, helikopter landing, installasjon av undervannsutstyr, slep av større strukturer, og flere fartøy-til-fartøy operasjoner. Sanntids monitorering og prediksjon av omgivelsene er essensielt i planleggings- og gjennomføringsfasen av marine operasjoner, samt optimalisering av DP operasjoner og fartøy under overfart. Den mest utfordrende delen av miljøovervåking og prognostisering er sanntidsberegning og forutsigelse av bølgeinduserte fartøybevegelser. Å muliggjøre slik funksjonalitet vil være avgjørende som et beslutningsstøttesystem om bord. I denne master avhandlingen undersøkes to forskjellige sanntid deterministiske prediksjons algoritmer for prediksjon av bølgeindusert bevegelse. Den første metoden er basert på Fourier-transformasjon, der en faseoppløst rekonstruksjon av målt bølgefelt brukes til å forutsi bølgehevingen i rom og tid, og fra bølgehevingen finne bølgeinduserte bevegelser ved hjelp av respons transferfunksjoner. Den andre metoden er basert utelukkende på målt fartøysbevegelse og tilhørende autokorrelasjonsfunksjon for å prediktere fremtidige bevegelser. For å evaluere prediksjons metodene er det utviklet lav-hastighets simuleringsmodeller med 6 frihetesgrader for RV Gunnerus og modelskala fartøyet CS Arctic Drillship. Begge modellene er eksitert av første- og andreordens bølgelaster for å simulere fartøybevegelser. Den første modellen er en tilstandsrommodell formulering av Cummins ligning, og den andre en frekvensuavhengig manøvrerings modell. Resultatene fra denne oppgaven demonstrerer hvordan deterministisk respons prediksjon kan oppnås fra begge algoritmene, i tillegg til å diskutere algoritmenes begrensinger. Til slutt er det vist at simulerings platformen utviklet og publisert i dette prosjektet kan brukes for forskning og utvikling av nye kontroll og brukerstøttesystemer for marine applikasjoner. ...