CN111386467A - 利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法 - Google Patents

利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111386467A
CN111386467A CN201880076082.4A CN201880076082A CN111386467A CN 111386467 A CN111386467 A CN 111386467A CN 201880076082 A CN201880076082 A CN 201880076082A CN 111386467 A CN111386467 A CN 111386467A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ship
water velocity
water
flow
flow field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880076082.4A
Other languages
English (en)
Inventor
潘硕镐
黄胜炫
张真豪
金光洙
金昊
金明洙
李英延
安海圣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Institute of Ocean Science and Technology KIOST
Original Assignee
Korea Institute of Ocean Science and Technology KIOST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Institute of Ocean Science and Technology KIOST filed Critical Korea Institute of Ocean Science and Technology KIOST
Publication of CN111386467A publication Critical patent/CN111386467A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/003—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring fluid level in front of an obstacle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，包括：基于船舶航行条件对船舶的流场进行分析的流场分析步骤；利用流场分析步骤的对水速度测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比的流速比计算步骤；以及利用流速比计算出对水速度校准值的校准值计算步骤。

Description

利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法
技术领域
本发明涉及一种利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，尤其涉及一种考虑到潮汐流效果的船舶对水速度测量装置校准方法。
背景技术
通常，船舶是在借助于浮力漂浮在海面上的状态下通过如螺旋桨等推进手段以一定的速度航行，此时船舶的对地速度是指船舶相对于地表面移动的一定的速度值，而船舶的对水速度是指船舶通过水面的速度，在没有潮汐流时与对地速度相同，
但是在有潮汐流时与对地速度相比存在差异。
即，当船舶与潮汐流的方向相同时船舶的对水速度小于对地速度，而当船舶与潮汐流的方向相反时船舶的对水速度大于对地速度。
即，对水速度会因为潮汐流的影响而发生变化。
随着国际海事组织(IMO：International Maritime Organization)作为减少二氧化碳排放的能源管制政策实施船舶能效设计指数(EEDI)(指示船舶燃油效率的指数，具体是指将1吨货物运送1海里(1.852km)时的二氧化碳排放量)相关管制以来，为了减少船舶航行过程中的温室气体排放量而采取低速航行的方式，或者为了提升燃油效率而尝试着各种不同的方法，而且为了能够在船舶试航或实际航行时更加准确地对船舶的速度性能进行评估，正在持续性地做出各种努力。
在与船主签订合同时所记载的船舶的速度性能是在没有海浪和风以及潮汐流的静水中的性能，但是在实际执行速度试航的海面上始终会有如上所述的外力存在，因此为了对如上所述的外力进行补偿，对于海浪和风，将按照预定的规则计算其对船舶阻力增加的影响，而对于潮汐流，将通过往返测定并取平均值的方式计算其影响。
即，为了能够更加准确地测量出对水速度而有必要更加严谨地对潮汐流所造成的影响进行补正，而现有的补正方法通常是利用通过差分全球定位系统(DGPS，DifferentialGlobal Positioning System)测量出的速度试航结果值进行补正。上述方法是以在船舶的速度试航结果上对潮汐流效果进行完全补正的方式为基础，并不是以实际掌握的流速为基准进行校准，因此其校准方法在理论上具有根本性的误差。
因为对水速度测量装置通常是在距离船底几十厘米至几米的位置上测定流速而上述位置上有因为船体而导致的乱流影响，因此在上述位置上测定出的值与实际的对水速度之间存在差异，从而有必要通过水速度测量装置的校准而对上述差异进行补正。
发明内容
本发明拟解决的技术课题在于克服如上所述的限制而提供一种能够利用数值分析方法计算出船体周边部的流场并以上述计算结果为基础对对水速度测量装置进行校准的方法。
适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，其特征在于，包括：基于船舶航行条件对船舶的流场进行分析的流场分析步骤；利用流场分析步骤的对水速度测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比的流速比计算步骤；以及，利用流速比计算出对水速度校准值的校准值计算步骤。
此外，本发明的特征在于，包括：计算出利用数值分析的对水速度校准值的校准值计算步骤，其特征在于：船舶运行条件为船舶的吃水、船速、水温中的某一个以上。
此外，本发明的特征在于，包括：计算出对水速度校准值的校准值计算步骤，其特征在于：在流场分析步骤中是以船舶的吃水、船速、水温为条件对附着有对水速度计的船舶执行流场分析。
此外，本发明的特征在于：在流速比计算步骤中是利用流场分析步骤的附着有对水速度计的测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比。
此外，本发明的特征在于：在校准值计算步骤中是通过将对水速度计所测定出的对水速度测定值除以流速比而计算出对水速度校准值。
此外，适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置用校准装置，其特征在于，包括：流场分析模块，基于船舶航行条件对船舶的流场进行分析；流速比计算模块，利用流场分析模块的对水速度测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比；以及，校准值计算模块，利用流速比计算出对水速度校准值。
适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，能够对在距离船底几十厘米至几米的位置上因为乱流而导致的所测定出的对水速度比实际对水速度慢的问题进行补正，从而更加准确地测定出对水速度并借此更加准确地实现船舶的性能测定。
附图说明
图1a以及图1b是对水速度的概念图。
图2对船底部的流场分析图的一实例进行了图示。
图3是与适用本发明的对水速度校准值计算方法相关的块图。
图4是与适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法相关的顺序图。
图5是适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置用校准装置的概要图。
具体实施方式
在对本发明进行说明的过程中，当判定对相关公知功能或构成的具体说明有可能导致本发明的要旨变得不清晰时，将省略与其相关的详细说明。
适用本发明之概念的实施例能够进行各种变更并具有多种形态，因此接下来将在附图中对特定的实施例进行例示并在本说明书或申请中进行详细的说明。但是，这并不是为了将适用本发明之概念的实施例限定于特定的公开形态，而是应该理解为还包含本发明的思想以及技术范围中所包含的所有变更、均等物乃至替代物。
在本说明书中所使用的术语只是用于对特定的实施例进行说明，并不是为了对本发明进行限定。除非上下文中有明确的相反含义，否则单数型语句还包含复数型含义。在本说明书中，如“包括”或“具有”等术语只是为了表明所罗列的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或上述之组合存在，并不应该理解为预先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或上述之组合存在或被附加的可能性。
接下来，将对本发明进行详细的说明。
图1a以及图1b是对水速度的概念图。
如图1a以及图1b所示，对地速度是指船舶相对于地表面移动的速度，对地速度能够利用差分全球定位系统(DGPS)进行测定，而潮汐流速度相当于对水速度与对地速度之间的差异，对水速度能够利用距离船底几十厘米至几米的位置上的对水速度计进行测量。
借此，能够计算出潮汐流速度。
但是，此时利用对水速度计测量到的测量值会因为受到船底部发生的乱流影响而导致低于实际值的问题。
图2对船底部的流场分析图的一实例进行了图示。
如图2所示，在假定距离船底部几十厘米至几米的位置上的对水速度计的测定位置为(x，y，z)的情况下，通过对船底部的流场分析结果可以发现，船速(U0)与对水速度计的实际流速(u(x,y,z))之间的流速比(u(x,y,z)/U0)为0.97至0.98。
这表明与实际船速(U0)相比，因为受到乱流的影响而导致在对水速度计的测定位置(x，y，z)上的实际流速(u(x,y,z))变慢。
因此，在利用对水速度计的流速测定值对潮汐流的影响进行评估时，与实际发生的影响不同，还会包括因为船体而导致的乱流的影响，从而导致评估船舶性能时的精确度下降的问题。
因此，本发明将通过对船底部的流场进行分析而计算出在对水速度计的测定位置(x，y，z)上的船速(U0)与因为受到船体导致的乱流影响而减少的实际流速之间的比例即流速比，并将其体现到对水速度校准值上。
如图2所示，为了对船底部的流场进行分析而需要船舶航行条件，而作为上述船舶航行条件需要船舶的吃水、船速、水温。
在利用船舶航行条件对船底部的流场进行分析之后，能够通过流场分析图计算出船速(U0)与对水速度计的位置(x，y，z)上的实际流速(u(x,y,z))之间的流速比(u(x,y,z)/U0)。
在计算出流速比(u(x,y,z)/U0)之后，如图3所示，能够通过将对水速度计所测定出的对水速度测定值(umesured)除以流速比(u(x,y,z)/U0)而计算出对水速度校准值(ucalibrated)，并利用上述值更加准确地对潮汐流的影响进行判断。
图4是与适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法相关的顺序图，图5是适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置用校准装置的概要图。
如图4以及图5所示，适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度计测装置校准方法，在流场分析步骤(S100)中，通过对船舶的吃水、船速、水温中的某一个以上进行计算而根据船舶航行条件对船舶的流场进行计算流体动力学(CFD)分析，而在通过如上所述的流场分析得到如图2所示的计算流体动力学(CFD)模型之后，在流速比计算步骤(S200)中，对船速(U0)与对水速度计位置(x，y，z)上的实际流速(u(x,y,z))之间的流速比(u(x,y,z)/U0)进行计算。
接下来，在校准值计算步骤(S300)中，利用所计算出的流速比(u(x,y,z)/U0)计算出对水速度校准值，从而能够获得准确地体现出潮汐流影响的校准值。
此时，校准值计算步骤(S300)如图3所示，是通过将附着在船底部的对水速度计所测定出对水速度测定值(umesured)除以流速比(u(x,y,z)/U0)而计算出对水速度校准值(ucalibrated)。
此外，适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置用校准装置100如图5所示，其特征在于，包括：流场分析模块10，基于船舶航行条件对船舶的流场进行分析；流速比计算模块20，利用流场分析模块10的对水速度测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比；以及，校准值计算模块30，利用流速比计算出对水速度校准值。
产业可用性
适用本发明的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，能够对在距离船底几十厘米至几米的位置上因为乱流而导致的所测定出的对水速度比实际对水速度慢的问题进行补正，从而更加准确地测定出对水速度并借此更加准确地实现船舶的性能测定，因此能够有效地适用于船舶的对水速度测量领域。

Claims (6)

1.一种利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，其特征在于，包括：
基于船舶航行条件对船舶的流场进行分析的流场分析步骤；
利用上述流场分析步骤的对水速度测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比的流速比计算步骤；以及
利用上述流速比计算出对水速度校准值的校准值计算步骤。
2.根据权利要求1所述的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，其特征在于：
上述船舶航行条件为船舶的吃水、船速、水温中的某一个以上。
3.根据权利要求2所述的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，其特征在于：
在上述流场分析步骤中是以船舶的吃水、上述船速、上述水温为条件对附着有对水速度计的船舶执行流场分析。
4.根据权利要求3所述的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，其特征在于：
在上述流速比计算步骤中是利用上述流场分析步骤的附着有对水速度计的测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比。
5.根据权利要求4所述的利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法，其特征在于：
在上述校准值计算步骤中是通过将上述对水速度计所测定出的对水速度测定值除以上述流速比而计算出对水速度校准值。
6.一种利用数值分析的船舶对水速度测量装置用校准装置，其特征在于，包括：
流场分析模块，基于船舶航行条件对船舶的流场进行分析；
流速比计算模块，利用上述流场分析模块的对水速度测定位置计算出对水速度测定位置上的流速比；以及
校准值计算模块，利用上述流速比计算出对水速度校准值。
CN201880076082.4A 2017-11-29 2018-11-27 利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法 Pending CN111386467A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170161542A KR101860482B1 (ko) 2017-11-29 2017-11-29 수치해석을 이용한 선박의 대수속도 계측장치의 교정방법
KR10-2017-0161542 2017-11-29
PCT/KR2018/014715 WO2019107875A1 (ko) 2017-11-29 2018-11-27 수치해석을 이용한 선박의 대수속도 계측장치의 교정방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111386467A true CN111386467A (zh) 2020-07-07

Family

ID=62452495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880076082.4A Pending CN111386467A (zh) 2017-11-29 2018-11-27 利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2021504692A (zh)
KR (1) KR101860482B1 (zh)
CN (1) CN111386467A (zh)
WO (1) WO2019107875A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115031764A (zh) * 2022-06-01 2022-09-09 中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部 一种用于计程仪的快速标定方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102034613B1 (ko) 2019-05-29 2019-11-08 한국해양과학기술원 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정방법, 정상파 영향을 최소화한 예인시점 산출방법 및 예인수조 모형시험 시 정상파 영향의 보정장치
KR102351023B1 (ko) * 2019-12-26 2022-01-13 한국해양과학기술원 수치해석을 이용한 선박풍속 교정 장치 및 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102282472A (zh) * 2009-01-16 2011-12-14 波音公司 分析航行效率
CN106199057A (zh) * 2016-08-23 2016-12-07 广船国际有限公司 一种船舶航速测量方法
JP6046308B1 (ja) * 2015-09-16 2016-12-14 日本郵船株式会社 船速計および船速取得方法
CN106290987A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种多普勒计程仪对水测速精度考核的方法
WO2017154129A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 日本郵船株式会社 対水船速計および対水船速計の計測値補正方法
CN107179420A (zh) * 2017-07-13 2017-09-19 赵辰 一种采用定向超声波测量船舶对水速度和方向的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100334896B1 (ko) * 1999-11-04 2002-05-04 김징완 선박의 해상 시운전 계측·해석 방법
KR100868849B1 (ko) * 2007-01-30 2008-11-14 현대중공업 주식회사 선박의 속력 시운전 최적코스 선정 방법
KR20120063958A (ko) * 2010-12-08 2012-06-18 현대중공업 주식회사 시운전 선박의 최적 경로 판단을 위한 항해정보 측정시스템
US20130345914A1 (en) * 2012-06-25 2013-12-26 Caterpillar Inc. Vehicle speed limiting via engine control commands based on sensed machine state
JPWO2014188584A1 (ja) * 2013-05-24 2017-02-23 日本郵船株式会社 船舶管理装置、船舶管理システム及びプログラム
JP6639195B2 (ja) * 2015-11-09 2020-02-05 キヤノン株式会社 船舶監視装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102282472A (zh) * 2009-01-16 2011-12-14 波音公司 分析航行效率
JP6046308B1 (ja) * 2015-09-16 2016-12-14 日本郵船株式会社 船速計および船速取得方法
WO2017154129A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 日本郵船株式会社 対水船速計および対水船速計の計測値補正方法
CN106290987A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种多普勒计程仪对水测速精度考核的方法
CN106199057A (zh) * 2016-08-23 2016-12-07 广船国际有限公司 一种船舶航速测量方法
CN107179420A (zh) * 2017-07-13 2017-09-19 赵辰 一种采用定向超声波测量船舶对水速度和方向的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115031764A (zh) * 2022-06-01 2022-09-09 中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部 一种用于计程仪的快速标定方法
CN115031764B (zh) * 2022-06-01 2023-10-31 中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部 一种用于计程仪的快速标定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021504692A (ja) 2021-02-15
KR101860482B1 (ko) 2018-05-23
WO2019107875A1 (ko) 2019-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111386467A (zh) 利用数值分析的船舶对水速度测量装置校准方法
EP3825651A1 (en) Apparatus for predicting a power consumption of a maritime vessel
KR102340167B1 (ko) 선박의 작동을 최적화하기 위한 방법 및 시스템
JP7114228B2 (ja) 船舶性能解析システム
CN104880186A (zh) 船舶离岸距离的检测方法及装置
Prins et al. Green retrofitting through optimisation of hull-propulsion interaction–GRIP
Kume et al. Measurements of hydrodynamic forces, surface pressure, and wake for obliquely towed tanker model and uncertainty analysis for CFD validation
CN104614554A (zh) 船基风速风向传感器基准误差自修正方法
CN114971979A (zh) 一种关于船舶主机废气物排放量的获取方法
Fonteinos et al. Ship hull fouling estimation using shipboard measurements, models for resistance components, and shaft torque calculation using engine model
CN101879936A (zh) 船舶纵倾仪
CN106290987B (zh) 一种多普勒计程仪对水测速精度考核的方法
KR102421464B1 (ko) 선박 에너지 효율 지표를 산출하는 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
JP6984874B2 (ja) 航海計画方法及び航海計画システム
van den Boom et al. Ship speed-power performance assessment
KR20200011125A (ko) 환경 하중을 고려한 선박의 속도 증감량 도출 시스템 및 방법과, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
CN104443299B (zh) 基于压力测量技术的内河船舶载重测量装置及方法
Hasselaar et al. Evaluation of an energy saving device via validation speed/power trials and full scale CFD investigation
CN113955037B (zh) 一种带导流罩的调查船艏部及附体线型集成设计方法
Chun-Ki et al. Study on the M anoeuvring Prediction of a Fishing Vessel
JP7456063B2 (ja) 船舶上の風力推進装置の制御方法
JP7189764B2 (ja) 船舶性能推定装置及び船舶性能推定プログラム
CN113753192A (zh) 一种船用气泡减阻系统节能效果实船测试评估方法
CN113148046A (zh) 一种船舶吃水测量方法
Sogihara et al. Verification of calculation method on ship performance by onboard measurement

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200707