A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships

H πρόσθετη αντίσταση κυματισμού είναι μία κρίσιμη παράμετρος που πρέπει να ληφθεί σημαντικά υπ' όψιν στην διαδικασία σχεδίασης για την σψστή οικονομική εκμετάλλευση του πλοίου. Σε καιρούς που συνηθίζονται οι χαμηλές ταχύτητες πλεύσης, τα υπάρχοντα πλοία εξαναγκάζονται να λειτουργούν σε διαφορετ...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: Παπαγεωργίου, Σταμάτης, Πτολεμαίος, Ιωάννης, Papageorgiou, Stamatis, Ptolemaios, Ioannis
Other Authors: Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος, Αθανασούλης, Γεράσιμος, Γρηγορόπουλος, Γρηγόρης, Γεράσιμος, Αθανασούλης, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής. Εργαστήριο Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής.
Format: Bachelor Thesis
Language:English
Published: 2014
Subjects:
Online Access:http://dspace.lib.ntua.gr/handle/123456789/38793
https://doi.org/10.26240/heal.ntua.8119
id ftntunivathens:oai:dspace.lib.ntua.gr:123456789/38793
record_format openpolar
institution Open Polar
collection National Technical University of Athens (NTUA): DSpace
op_collection_id ftntunivathens
language English
topic Πρόσθετη αντίσταση κυματισμού
Θεωρία λωρίδων
Θεωρία δυναμικού
Βολβός
Συνοριακών στοιχείων
Slow steaming
Ulysses
Ship design
Bulb
Weather routing
Wave added resistance
Resistance
Panel method
Strip method
spellingShingle Πρόσθετη αντίσταση κυματισμού
Θεωρία λωρίδων
Θεωρία δυναμικού
Βολβός
Συνοριακών στοιχείων
Slow steaming
Ulysses
Ship design
Bulb
Weather routing
Wave added resistance
Resistance
Panel method
Strip method
Παπαγεωργίου, Σταμάτης
Πτολεμαίος, Ιωάννης
Papageorgiou, Stamatis
Ptolemaios, Ioannis
A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships
topic_facet Πρόσθετη αντίσταση κυματισμού
Θεωρία λωρίδων
Θεωρία δυναμικού
Βολβός
Συνοριακών στοιχείων
Slow steaming
Ulysses
Ship design
Bulb
Weather routing
Wave added resistance
Resistance
Panel method
Strip method
description H πρόσθετη αντίσταση κυματισμού είναι μία κρίσιμη παράμετρος που πρέπει να ληφθεί σημαντικά υπ' όψιν στην διαδικασία σχεδίασης για την σψστή οικονομική εκμετάλλευση του πλοίου. Σε καιρούς που συνηθίζονται οι χαμηλές ταχύτητες πλεύσης, τα υπάρχοντα πλοία εξαναγκάζονται να λειτουργούν σε διαφορετικά σημεία λειτουργίας από αυτά για τα οποία είχαν σχεδιαστεί και τα καινούργια πλοία πρέπει να βελτιστοποιηθούν για να λειτουργούν υπο αυτές τις συνθήκες λειτουργίας. Αυτό επηρεάζει επίσης και τα θεωρητικά εργαλεία τα οποία κατέχουμε για τον υπολογισμό της πρόσθετης αντίστασης κυματισμού. Επίσης, οι θεωρητικές μέθοδοι πρέπει να ελέγχονται όταν ο αριθμός Froude και η συμβατική σχεδίαση πλοίου μεταβάλλονται. Σε αυτήν την διπλωματική εργασία, θεωρίες δυναμικού (λωρίδων και και panel) εφαρμόσθηκαν σε δύο δεξαμενόπλοια, ένα σύγχρονο που σχεδιάστηκε υπό τα πλαίσια του ευρωπαικού προγράμματος Ulysses, για το οποία πειραματικά αποτελέσματα σε μοντέλο ήταν διαθέσιμα, και καθώς και σε ένα άλλο συμβατικό. Για τα δύο πλοία έγιναν συγκρίσεις για την πρόσθετη αντίσταση κυματισμού χρησιμοποιώντας διαφορετικές υπολογιστικές μεθόδους. ((Salvesen (1978), Gerritsma & Beukelman (1972), Faltinsen et al. (1980), WaMIT, by Newman & Lee (2009), TIMIT, by Korsmeyer, Bingham, & Newman (1999)) Added resistance in waves is a crucial parameter that should be taken into account in the ship design process for the right economic exploitation. In times of slow steaming the existing (older) ships are forced to operate at different service points from those that were designed and new ships should be optimized to operate under these conditions. This affects also the tools for predicting the wave added resistance. Also, the theoretical methods should be tested when the Froude number and the conventional ship design are changing. In this thesis, potential theory (strip and panel) methods will be applied to two tanker ships, one modern (without bulbous bow), which is designed under the framework of Ulysses EU project, for which experimental results from model tests are available, and another conventional one. For these two ships comparisons concerning the predictions of wave added resistance are made using different numerical methods. In particular, strip theory based methods (Salvesen (1978), Gerritsma & Beukelman (1972) and Faltinsen et al. (1980) and panel based methods (using commercial programs WaMIT, by Newman & Lee (2009), and TIMIT, by Korsmeyer, Bingham, & Newman (1999), are applied to two modern Panamax tankerships ( Torm Lilly and Hull 2020) to estimate the wave added resistance of the seagoing vessels, in slow steaming conditions. The results are compared against measured data and indicating that an appropriate combination of Salvesen- Faltinsen method provides good predictions in the most cases of ship speeds and headings examined. Panel methods are found to perform better in some cases but there is a need of improvement in high speeds and oblique seas. Noting that the present results should be considered with uncertainty at least 10 %, it is found that in real sea conditions (North-Atlantic data) the wave added resistance in 10 kn is between 20-30% of total ship's resistance, but if the slow steaming policy drives ships to run slower this percentage will rise, and the accurate prediction of wave added resistance becomes more crucial. In this direction, the new design of a Panamax tanker, hull 2020, without bublous bow, has shown that it could be a potential optimized alternative, depending on the various parameters and the cargo capacity. Γιάννης Πτολεμαίος Σταμάτης Παπαγεωργίου
author2 Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος
Αθανασούλης, Γεράσιμος
Γρηγορόπουλος, Γρηγόρης
Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος
Γεράσιμος, Αθανασούλης
Γρηγορόπουλος, Γρηγόρης
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής. Εργαστήριο Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής.
format Bachelor Thesis
author Παπαγεωργίου, Σταμάτης
Πτολεμαίος, Ιωάννης
Papageorgiou, Stamatis
Ptolemaios, Ioannis
author_facet Παπαγεωργίου, Σταμάτης
Πτολεμαίος, Ιωάννης
Papageorgiou, Stamatis
Ptolemaios, Ioannis
author_sort Παπαγεωργίου, Σταμάτης
title A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships
title_short A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships
title_full A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships
title_fullStr A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships
title_full_unstemmed A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships
title_sort comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships
publishDate 2014
url http://dspace.lib.ntua.gr/handle/123456789/38793
https://doi.org/10.26240/heal.ntua.8119
long_lat ENVELOPE(-63.400,-63.400,-69.400,-69.400)
ENVELOPE(-61.333,-61.333,-64.400,-64.400)
geographic Bingham
Salvesen
geographic_facet Bingham
Salvesen
genre North Atlantic
genre_facet North Atlantic
op_rights ETDFree-policy.xml
op_doi https://doi.org/10.26240/heal.ntua.8119
_version_ 1766137335100997632
spelling ftntunivathens:oai:dspace.lib.ntua.gr:123456789/38793 2023-05-15T17:37:25+02:00 A comparison of methods for predicting the wave added resistance of slow steaming ships Σύγκριση μεθόδων για την πρόβλεψη της πρόσθετης αντίστασης κυματισμού σε χαμηλές ταχύτητες πλεύσης Παπαγεωργίου, Σταμάτης Πτολεμαίος, Ιωάννης Papageorgiou, Stamatis Ptolemaios, Ioannis Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος Αθανασούλης, Γεράσιμος Γρηγορόπουλος, Γρηγόρης Μπελιμπασάκης, Κωνσταντίνος Γεράσιμος, Αθανασούλης Γρηγορόπουλος, Γρηγόρης Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής. Εργαστήριο Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής. 2014-04-08 text/xml application/pdf http://dspace.lib.ntua.gr/handle/123456789/38793 https://doi.org/10.26240/heal.ntua.8119 en eng ETDFree-policy.xml Πρόσθετη αντίσταση κυματισμού Θεωρία λωρίδων Θεωρία δυναμικού Βολβός Συνοριακών στοιχείων Slow steaming Ulysses Ship design Bulb Weather routing Wave added resistance Resistance Panel method Strip method bachelorThesis 2014 ftntunivathens https://doi.org/10.26240/heal.ntua.8119 2019-10-03T14:52:48Z H πρόσθετη αντίσταση κυματισμού είναι μία κρίσιμη παράμετρος που πρέπει να ληφθεί σημαντικά υπ' όψιν στην διαδικασία σχεδίασης για την σψστή οικονομική εκμετάλλευση του πλοίου. Σε καιρούς που συνηθίζονται οι χαμηλές ταχύτητες πλεύσης, τα υπάρχοντα πλοία εξαναγκάζονται να λειτουργούν σε διαφορετικά σημεία λειτουργίας από αυτά για τα οποία είχαν σχεδιαστεί και τα καινούργια πλοία πρέπει να βελτιστοποιηθούν για να λειτουργούν υπο αυτές τις συνθήκες λειτουργίας. Αυτό επηρεάζει επίσης και τα θεωρητικά εργαλεία τα οποία κατέχουμε για τον υπολογισμό της πρόσθετης αντίστασης κυματισμού. Επίσης, οι θεωρητικές μέθοδοι πρέπει να ελέγχονται όταν ο αριθμός Froude και η συμβατική σχεδίαση πλοίου μεταβάλλονται. Σε αυτήν την διπλωματική εργασία, θεωρίες δυναμικού (λωρίδων και και panel) εφαρμόσθηκαν σε δύο δεξαμενόπλοια, ένα σύγχρονο που σχεδιάστηκε υπό τα πλαίσια του ευρωπαικού προγράμματος Ulysses, για το οποία πειραματικά αποτελέσματα σε μοντέλο ήταν διαθέσιμα, και καθώς και σε ένα άλλο συμβατικό. Για τα δύο πλοία έγιναν συγκρίσεις για την πρόσθετη αντίσταση κυματισμού χρησιμοποιώντας διαφορετικές υπολογιστικές μεθόδους. ((Salvesen (1978), Gerritsma & Beukelman (1972), Faltinsen et al. (1980), WaMIT, by Newman & Lee (2009), TIMIT, by Korsmeyer, Bingham, & Newman (1999)) Added resistance in waves is a crucial parameter that should be taken into account in the ship design process for the right economic exploitation. In times of slow steaming the existing (older) ships are forced to operate at different service points from those that were designed and new ships should be optimized to operate under these conditions. This affects also the tools for predicting the wave added resistance. Also, the theoretical methods should be tested when the Froude number and the conventional ship design are changing. In this thesis, potential theory (strip and panel) methods will be applied to two tanker ships, one modern (without bulbous bow), which is designed under the framework of Ulysses EU project, for which experimental results from model tests are available, and another conventional one. For these two ships comparisons concerning the predictions of wave added resistance are made using different numerical methods. In particular, strip theory based methods (Salvesen (1978), Gerritsma & Beukelman (1972) and Faltinsen et al. (1980) and panel based methods (using commercial programs WaMIT, by Newman & Lee (2009), and TIMIT, by Korsmeyer, Bingham, & Newman (1999), are applied to two modern Panamax tankerships ( Torm Lilly and Hull 2020) to estimate the wave added resistance of the seagoing vessels, in slow steaming conditions. The results are compared against measured data and indicating that an appropriate combination of Salvesen- Faltinsen method provides good predictions in the most cases of ship speeds and headings examined. Panel methods are found to perform better in some cases but there is a need of improvement in high speeds and oblique seas. Noting that the present results should be considered with uncertainty at least 10 %, it is found that in real sea conditions (North-Atlantic data) the wave added resistance in 10 kn is between 20-30% of total ship's resistance, but if the slow steaming policy drives ships to run slower this percentage will rise, and the accurate prediction of wave added resistance becomes more crucial. In this direction, the new design of a Panamax tanker, hull 2020, without bublous bow, has shown that it could be a potential optimized alternative, depending on the various parameters and the cargo capacity. Γιάννης Πτολεμαίος Σταμάτης Παπαγεωργίου Bachelor Thesis North Atlantic National Technical University of Athens (NTUA): DSpace Bingham ENVELOPE(-63.400,-63.400,-69.400,-69.400) Salvesen ENVELOPE(-61.333,-61.333,-64.400,-64.400)