JP7286132B2 - Wave response estimation method for ship and wave response estimation program - Google Patents

Wave response estimation method for ship and wave response estimation program Download PDF

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Description

本発明は、船舶の波浪応答推定方法及び波浪応答推定プログラムに関する。 The present invention relates to a ship wave response estimation method and a wave response estimation program.

船舶の設計に当たり、波浪を受けたときの船舶の応答が勘案される。この波浪応答(船体応答)には、例えば、船舶の鉛直方向の加速度、波面に対する相対運動、船体外板に作用する水圧、積荷の慣性力で生じるタンク及びホールド内圧、船体の横断面に作用するせん断力、及び曲げモーメント等が含まれる。例えば従来では、経験的に決められた曲げモーメントが設計荷重(耐荷重上限)として使用されている。 In designing a ship, consideration is given to the response of the ship when subjected to waves. This wave response (hull response) includes, for example, vertical acceleration of the ship, motion relative to the wave surface, water pressure acting on the hull skin, tank and hold internal pressure caused by the inertial force of the cargo, and acting on the cross section of the hull. Shear forces, bending moments, etc. are included. For example, conventionally, an empirically determined bending moment is used as the design load (upper limit of load capacity).

また特許文献1では、船体構造の疲労亀裂進展解析が行われる。当該解析は、製造時点における潜在的で検知/完全除去が不可能な微細きず(初期亀裂)を想定し、その微細亀裂が応力(遭遇海象による応力)の繰り返しによって成長伝播していく状態を刻々シミュレーションすることにより、将来の亀裂進展量を推定している。 Further, in Patent Literature 1, a fatigue crack propagation analysis of a hull structure is performed. The analysis assumes latent microscopic flaws (initial cracks) that cannot be detected/completely removed at the time of manufacture, and the state in which the microcracks grow and propagate due to repeated stress (stress due to encountered sea conditions) is monitored moment by moment. By simulating, the amount of crack growth in the future is estimated.

また特許文献2では、船舶の構造荷重を推定しこれを航行支援に利用する運転支援システムが開示される。当該システムは、海波運動を表示する環境検出手段を備える。検出された海波運動に基づいて、直接の波浪起振による船舶の構造荷重が推定される。 Further, Patent Document 2 discloses a driving support system that estimates the structural load of a ship and uses it for navigation support. The system comprises environmental detection means for displaying sea wave motion. Based on the detected sea wave motion, the ship's structural loads due to direct wave excitation are estimated.

また特許文献3では、所定時間後に船舶又は海洋構造物が遭遇する個別波による船舶の挙動及び荷重を推定し、船舶の安全又は危険を判断する個別波予測・警報装置が開示される。 Further, Patent Document 3 discloses an individual wave prediction/warning device for estimating the behavior and load of a ship due to individual waves that the ship or offshore structure will encounter after a predetermined time, and determining the safety or danger of the ship.

特開2007-78376号公報JP 2007-78376 A 特開2018-509327号公報JP 2018-509327 A 特開2004-338580号公報JP-A-2004-338580

ところで、設計者等が経験則に基づいて設計荷重を定めるに当たり、実際の航行環境では船舶がまず受けないような波浪応答に基づいて設計荷重が定められることがある。例えば、設計対象の船舶が航行予定の海域における過去データに基づく最大波高が設計波高に定められる。さらに、機関を常用出力させた船速で、当該設計波高の波を向かい波として、つまり波に対して真正面から船舶を進行させたときの波浪応答(例えば、曲げモーメント)が求められる。さらに求められた曲げモーメントに所定の安全率を掛けて設計荷重が定められる。 By the way, when a designer determines a design load based on empirical rules, the design load is sometimes determined based on a wave response that a ship would never receive in an actual navigation environment. For example, the design wave height is determined as the maximum wave height based on past data in the sea area in which the vessel to be designed is scheduled to navigate. Further, the wave response (for example, bending moment) is obtained when the ship is proceeding head-on against the wave at the ship speed at which the engine is normally output and the wave of the design wave height is the oncoming wave. Furthermore, the design load is determined by multiplying the obtained bending moment by a predetermined safety factor.

しかしながら実際の航行では、悪海象に対して減速や荒天避航等の対策が採られるため、船舶が上記のような設計荷重を受けるような状況は極めて稀であり、そのような実際に船舶が受ける可能性が極めて低い波浪応答をベースにした船舶設計プロセスには、合理化の余地がある。 However, in actual navigation, countermeasures such as slowing down and avoiding rough weather are taken against bad sea conditions. There is room for streamlining the ship design process, which is based on highly unlikely wave responses.

請求項1に対応する船舶の波浪応答推定方法では、船舶の位置データを含む船舶のAISデータに基づいた情報である船舶情報と波浪データを取得し、取得したAISデータのうちから必要データのみを取り出すデータクレンジングを行ない、位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求め、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用し、船舶の波浪応答を推定する。これにより、船舶が実際に遭遇した波浪である、遭遇波浪データに基づいて波浪応答が推定されるので、従来よりも合理的な波浪応答の推定が可能となる。 In a ship wave response estimation method corresponding to claim 1, ship information and wave data , which are information based on ship AIS data including ship position data, are acquired, and only necessary data is extracted from the acquired AIS data. Perform data cleansing, search for wave data closest to the position data to obtain encounter wave data of the ship, apply the encounter wave data to the previously obtained wave response function of the ship, and estimate the wave response of the ship. . As a result, the wave response is estimated based on the encountered wave data, which is the waves actually encountered by the ship, so that the wave response can be estimated more rationally than in the past.

また、AISデータと波浪データに基づいて、船舶の遭遇波浪データと操船状況をデータベース化することが好ましい。 Further, it is preferable to create a database of encountering wave data and ship maneuvering conditions of ships based on AIS data and wave data.

また、データベース化した船舶の遭遇波浪データと操船状況、及び波浪応答に基づいて船舶の安全運航に関する指標を求めることが好ましい。 In addition, it is preferable to obtain an index relating to safe operation of the ship based on the data of the encountered waves of the ship, the maneuvering situation, and the wave response, which are stored in a database.

また、請求項4に対応する船舶の波浪応答推定方法では、船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを取得し、位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求め、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用し、船舶の波浪応答を推定し、船舶情報と波浪データに基づいて、波浪応答の履歴を求める Further, in the ship wave response estimation method corresponding to claim 4, ship information including position data of the ship and wave data are acquired, and wave data at a position closest to the position data is searched for encountering wave data of the ship. applying the encountered wave data to the previously obtained wave response function of the ship, estimating the wave response of the ship, and obtaining the history of the wave response based on the ship information and the wave data .

また、波浪応答の履歴に基づいて、船舶の疲労健全性を求めることが好ましい。 Also, it is preferable to determine the fatigue soundness of the ship based on the wave response history.

また、複数の船舶について、個別の船舶ごとに波浪応答を推定することが好ましい。 Moreover, it is preferable to estimate the wave response for each individual ship for a plurality of ships.

また、請求項7に対応する船舶の波浪応答推定方法では、船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを取得し、位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求め、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用し、船舶の波浪応答を推定し、複数の船舶について、個別の船舶ごとに波浪応答を推定するとともに、個別の船舶ごとに推定した波浪応答を統計処理して設計荷重を設定する In a ship wave response estimation method corresponding to claim 7, ship information including position data of the ship and wave data are acquired, and wave data at a position closest to the position data is searched to obtain encounter wave data of the ship. and applying the encountered wave data to the wave response function of the ship obtained in advance to estimate the wave response of the ship. Set the design load by statistically processing the wave response .

また、船舶の運航情報及び/又は設計情報を用いて波浪応答の推定精度を向上させることが好ましい。 Further, it is preferable to improve the accuracy of estimating the wave response using vessel operation information and/or design information.

また、波浪応答関数は、船舶の船種及び船長に対応した不規則波中応答関数として求めることが好ましい。 Further, the wave response function is preferably obtained as a response function in irregular waves corresponding to the ship type and length of the ship.

また、請求項10に対応する船舶の波浪応答推定プログラムでは、コンピュータに、取得した船舶の位置データを含む船舶のAISデータに基づいた情報である船舶情報と波浪データを入力するデータ入力ステップと、取得したAISデータのうちから必要なデータのみを取り出すデータクレンジングステップと、入力された位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求める遭遇波浪データ取得ステップと、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用する波浪応答関数適用ステップと、波浪応答関数に基づいて船舶の波浪応答を推定する波浪応答推定ステップとを実行させる。これにより、遭遇波浪データに基づいて波浪応答が推定されるので、従来よりも合理的な波浪応答の推定が可能となる。 Further, in a ship wave response estimation program corresponding to claim 10 , a data input step of inputting ship information and wave data , which is information based on ship AIS data including acquired position data of the ship, into the computer; A data cleansing step of extracting only necessary data from the acquired AIS data; an encountered wave data acquisition step of searching for wave data at a position closest to the input position data to find the encountered wave data of the vessel; and an encountered wave data acquisition step. A wave response function application step of applying the data to the wave response function of the ship obtained in advance and a wave response estimation step of estimating the wave response of the ship based on the wave response function are executed. As a result, the wave response is estimated based on the encountered wave data, so that the wave response can be estimated more rationally than before.

また、請求項11に対応する船舶の波浪応答推定プログラムでは、コンピュータに、取得した船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを入力するデータ入力ステップと、入力された位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求める遭遇波浪データ取得ステップと、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用する波浪応答関数適用ステップと、波浪応答関数に基づいて船舶の波浪応答を推定する波浪応答推定ステップとを実行させるとともに、遭遇波浪データ取得ステップで船舶の時刻毎の遭遇波浪データを求め、波浪応答推定ステップで時刻毎に推定した波浪応答を、時刻毎の履歴として記憶する波浪応答履歴記録ステップをさらに実行させる Further, in the ship wave response estimation program corresponding to claim 11, there is provided a data input step of inputting ship information including acquired position data of the ship and wave data into the computer; a wave response function application step of applying the encountered wave data to a previously obtained wave response function of the ship; A wave response estimation step of estimating a wave response is executed, and in the encounter wave data acquisition step, the encounter wave data of the ship is obtained for each time. A wave response history recording step to be stored as is further executed .

また、波浪応答履歴記録ステップで記録された波浪応答の履歴に基づいて、船舶の疲労健全性を求める船舶疲労健全性評価ステップをさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a ship fatigue soundness evaluation step of obtaining the fatigue soundness of the ship based on the wave response history recorded in the wave response history recording step.

また、複数の船舶のうちから個別の船舶を指定し、船舶情報のうちから指定された船舶の船舶情報を選定する船舶指定ステップをさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a vessel designation step of designating an individual vessel from among a plurality of vessels and selecting vessel information of the designated vessel from among the vessel information.

また、波浪応答履歴記録ステップで記録された履歴としての波浪応答に基づいて、統計的な評価を行なう統計的評価ステップをさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a statistical evaluation step of performing statistical evaluation based on the wave response as a history recorded in the wave response history recording step.

本発明の船舶の波浪応答推定方法によれば、船舶の位置データを含む船舶のAISデータに基づいた情報である船舶情報と波浪データを取得し、取得したAISデータのうちから必要データのみを取り出すデータクレンジングを行ない、位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求め、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用し、船舶の波浪応答を推定する。これにより、遭遇波浪データに基づいて波浪応答が推定される、言い換えると船舶が遭遇していない波浪データが除かれるので、従来よりも合理的な波浪応答の推定が可能となる。 According to the ship wave response estimation method of the present invention, ship information and wave data , which are information based on ship AIS data including ship position data, are acquired, and only necessary data is extracted from the acquired AIS data. Data cleansing is performed, the wave data closest to the position data is searched to obtain the encounter wave data of the ship, and the encounter wave data is applied to the previously obtained wave response function of the ship to estimate the wave response of the ship. As a result, the wave response is estimated based on the encountered wave data, in other words, the wave data that the ship has not encountered is excluded, so that the wave response can be estimated more rationally than before.

また、AISデータと波浪データに基づいて、船舶の遭遇波浪データと操船状況をデータベース化することで、操船判断や航路設定の妥当性等を検討可能となる。 Also, based on the AIS data and wave data, it is possible to examine the appropriateness of ship maneuvering judgments and route settings by creating a database of ship encounter wave data and ship maneuvering situations.

また、データベース化した船舶の遭遇波浪データと操船状況、及び波浪応答に基づいて船舶の安全運航に関する指標を求めることで、安全性の高い運行が可能となる。 In addition, it is possible to operate with high safety by obtaining an index for safe operation of the ship based on the data of the encountered waves of the ship, the maneuvering situation, and the response to the wave, which are stored in a database.

また、本発明の船舶の波浪応答推定方法によれば、船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを取得し、位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求め、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用し、船舶の波浪応答を推定し、船舶情報と波浪データに基づいて、波浪応答の履歴を求めることで、実際の航路に沿った波浪応答の変化を確認可能となる。 Further, according to the ship wave response estimation method of the present invention, ship information including ship position data and wave data are acquired, and wave data at a position closest to the position data is searched to obtain encounter wave data of the ship. , applying the encountered wave data to the wave response function of the ship obtained in advance, estimating the wave response of the ship, obtaining the history of the wave response based on the ship information and wave data, and obtaining the wave response history along the actual route Changes in response can be confirmed.

また、波浪応答の履歴に基づいて、船舶の疲労健全性を求めることで、検査計画の立案、中古船としての売船価の設定、保険料の設定の精度を高めることができる。 In addition, by obtaining the fatigue soundness of the ship based on the wave response history, it is possible to improve the accuracy of planning inspections, setting the sales price of a second-hand ship, and setting insurance premiums.

また、複数の船舶について、個別の船舶ごとに波浪応答を推定することで、波浪応答を個船ベースで確認可能となる。 In addition, by estimating the wave response for each individual ship, it is possible to confirm the wave response on an individual ship basis.

また、本発明の船舶の波浪応答推定方法によれば、船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを取得し、位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求め、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用し、船舶の波浪応答を推定し、複数の船舶について、個別の船舶ごとに波浪応答を推定するとともに、個別の船舶ごとに推定した波浪応答を統計処理して設計荷重を設定することで、実際の船舶が受けた波浪応答に基づいた設計荷重の設定が可能となる。 Further, according to the ship wave response estimation method of the present invention, ship information including ship position data and wave data are acquired, and wave data at a position closest to the position data is searched to obtain encounter wave data of the ship. , apply the encountered wave data to the wave response function of the ship obtained in advance, estimate the wave response of the ship, estimate the wave response for each individual ship, and estimate the estimated wave for each ship. By statistically processing the responses and setting the design load, it is possible to set the design load based on the wave response received by the actual ship.

また、船舶の運航情報及び/又は設計情報を用いて波浪応答を推定することで、船舶の積付やエンジン出力データ等の情報が波浪応答推定に反映されることになり、より精度の高い波浪応答推定が可能となる。 In addition, by estimating wave response using ship operation information and/or design information, information such as ship stowage and engine output data will be reflected in wave response estimation, resulting in more accurate wave response estimation. Response estimation is possible.

また、波浪応答関数は、船舶の船種及び船長に対応した不規則波中応答関数として求めることで、個船ごとの不規則波中応答関数を得ることができる。 Further, the wave response function can be obtained as a response function in irregular waves corresponding to the ship type and length of the ship, thereby obtaining a response function in irregular waves for each individual ship.

また、本発明の船舶の波浪応答推定プログラムによれば、コンピュータに、取得した船舶の位置データを含む船舶のAISデータに基づいた情報である船舶情報と波浪データを入力するデータ入力ステップと、取得したAISデータのうちから必要なデータのみを取り出すデータクレンジングステップと、入力された位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求める遭遇波浪データ取得ステップと、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用する波浪応答関数適用ステップと、波浪応答関数に基づいて船舶の波浪応答を推定する波浪応答推定ステップとを実行させる。これにより、遭遇波浪データに基づいて波浪応答が推定されるので、従来よりも合理的な波浪応答の推定が可能となる。 Further, according to the ship wave response estimation program of the present invention, a data input step of inputting ship information and wave data, which is information based on ship AIS data including acquired ship position data, into a computer; a data cleansing step of extracting only necessary data from the AIS data obtained; an encountering wave data acquiring step of searching for wave data at a position closest to the input position data to find the encountering wave data of the ship; and an encountering wave data to a previously obtained wave response function of the ship, and a wave response estimation step of estimating the wave response of the ship based on the wave response function. As a result, the wave response is estimated based on the encountered wave data, so that the wave response can be estimated more rationally than before.

また、本発明の船舶の波浪応答推定プログラムによれば、コンピュータに、取得した船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを入力するデータ入力ステップと、入力された位置データに最も近い位置の波浪データを探索して船舶の遭遇波浪データを求める遭遇波浪データ取得ステップと、遭遇波浪データを予め求めた船舶の波浪応答関数に適用する波浪応答関数適用ステップと、波浪応答関数に基づいて船舶の波浪応答を推定する波浪応答推定ステップとを実行させるとともに、遭遇波浪データ取得ステップで船舶の時刻毎の遭遇波浪データを求め、波浪応答推定ステップで時刻毎に推定した波浪応答を、時刻毎の履歴として記憶する波浪応答履歴記録ステップをさらに実行させることで、実際の航路に沿った波浪応答の変化を確認可能となる。 Further, according to the ship wave response estimation program of the present invention, there are provided a data input step of inputting ship information including obtained ship position data and wave data into a computer, Encountered wave data acquisition step of searching data to obtain encountered wave data of the ship; wave response function application step of applying the encountered wave data to a previously obtained wave response function of the ship; and wave response function of the ship based on the wave response function. A wave response estimation step of estimating a response is executed, and the encountered wave data of the ship is obtained for each time in the encountered wave data acquisition step, and the wave response estimated for each time in the wave response estimation step is recorded as a history for each time. By further executing the wave response history recording step to be stored, it becomes possible to confirm changes in the wave response along the actual route.

また、波浪応答履歴記録ステップで記録された波浪応答の履歴に基づいて、船舶の疲労健全性を求める船舶疲労健全性評価ステップをさらに備えることで、検査計画の立案、中古船としての売船価の設定、保険料の設定の精度を高めることができる。 In addition, based on the wave response history recorded in the wave response history recording step, by further providing a ship fatigue soundness evaluation step that seeks the ship's fatigue soundness, it is possible to formulate an inspection plan and sell the ship price as a second-hand ship. , and the accuracy of setting insurance premiums can be improved.

また、複数の船舶のうちから個別の船舶を指定し、船舶情報のうちから指定された船舶の船舶情報を選定する船舶指定ステップをさらに備えることで、波浪応答を個船ベースで確認可能となる。 In addition, by further including a ship designation step of designating an individual ship from among a plurality of ships and selecting the ship information of the designated ship from among the ship information, it becomes possible to check the wave response on an individual ship basis. .

また、波浪応答履歴記録ステップで記録された履歴としての波浪応答に基づいて、統計的な評価を行なう統計的評価ステップをさらに備えることで、実際の船舶が受けた波浪応答に基づいた設計荷重の設定が可能となる。 Further, by further providing a statistical evaluation step of performing a statistical evaluation based on the wave response as a history recorded in the wave response history recording step, the design load based on the wave response received by the actual ship can be estimated. can be set.

本実施形態に係る船舶の波浪応答推定システムを例示するブロック図である。1 is a block diagram illustrating a ship wave response estimation system according to an embodiment; FIG. 本実施形態に係る船舶の波浪応答推定フロー(簡易法)を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the wave response estimation flow (simplified method) of the ship which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る船舶の波浪応答推定フロー(簡易法)のうち、不規則波中応答関数の探索フローを例示するフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a search flow for a response function in irregular waves in the wave response estimation flow (simplified method) of a ship according to the present embodiment; AISデータベースの記憶内容を説明する図である。It is a figure explaining the memory content of an AIS database. 波浪データベースの記憶内容を説明する図である。It is a figure explaining the memory content of a wave database. 船舶の遭遇波浪の時刻歴データについて説明する図である。It is a figure explaining the time-history data of the encounter wave of a ship. 規則波中応答関数の一例であって、応力周波数応答関数(応力RAO)を船速別(V=Vs、V=0.75Vs)に例示した図である。It is an example of a response function in regular waves, and is a diagram illustrating a stress frequency response function (stress RAO) for each ship speed (V=Vs, V=0.75Vs). 規則波中応答関数の一例であって、応力周波数応答関数(応力RAO)を船速別(V=0.5Vs、V=0.25Vs)に例示した図である。It is an example of a response function in regular waves, and is a diagram illustrating a stress frequency response function (stress RAO) for each ship speed (V=0.5Vs, V=0.25Vs). 波スペクトルを例示する図である。FIG. 4 illustrates a wave spectrum; 不規則波中応答関数である、短期海象中の船体応答特性を例示する図である。FIG. 4 illustrates a hull response characteristic during short-term sea conditions, which is an irregular wave response function; 短期海象中の船体応答特性を用いて、遭遇波浪に対する船舶応答を推定するプロセスを例示する図である。FIG. 5 illustrates the process of estimating vessel response to encountered waves using vessel response characteristics during short-term sea conditions. 応力振幅の短期分布(レイリー分布)を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a short-term distribution (Rayleigh distribution) of stress amplitude; 遭遇波浪の履歴をディスプレイ上に表示したときの例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of when the history of encountered waves is displayed on the display; 船舶応答の履歴をディスプレイ上に表示したときの例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of displaying a history of vessel responses on a display; 長期予測の例であって、コンテナ船甲板の長手方向応力を例示する図である。FIG. 5 is an example of long-term forecasting and illustrates longitudinal stresses on a container ship deck; 応力範囲の長期頻度分布とS-N線図の関係を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between a long-term frequency distribution of stress ranges and an SN diagram; S-N線図を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an SN diagram; 船舶に加わる縦曲げモーメントに関する長期予測荷重を例示する図である。FIG. 4 illustrates long-term predicted loads for vertical bending moments applied to a ship; IACS(国際船級協会連合)で推奨される北大西洋海域(GWSのエリア8、9、15、16)の波浪発現頻度表を例示する図である。It is a figure which illustrates the wave occurrence frequency table of the North Atlantic sea area (area 8, 9, 15, 16 of GWS) recommended by IACS (International Federation of Classification Societies). 図19と同一海域における、本実施形態に係る遭遇海象の波浪発現頻度表を例示する図である。FIG. 20 is a diagram exemplifying a wave occurrence frequency table of sea phenomena encountered in the same sea area as in FIG. 19 according to the present embodiment; 船舶の遭遇波浪データの蓄積に伴って作成される波高・波周期の同時確率分布を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a joint probability distribution of wave height and wave period created along with accumulation of data of waves encountered by ships; 図21の破線枠を抽出したものであって、波高、波周期、相対波向きの同時確率分布を例示する図である。21. It is a figure which extracts the dashed-line frame of FIG. 21, and is a figure which illustrates the simultaneous probability distribution of a wave height, a wave period, and a relative wave direction. 図22の同時確率分布の所定のセルを拡大したものであって、波高、波周期、相対波向き、船速の同時確率分布を例示する図である。FIG. 23 is an enlarged view of a predetermined cell of the joint probability distribution of FIG. 22 and illustrates joint probability distributions of wave height, wave period, relative wave direction, and ship speed. 本実施形態に係る船舶の波浪応答推定フロー(短期海象波スペクトル法)を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the wave response estimation flow (short-term ocean wave spectrum method) of the ship which concerns on this embodiment. 短期海象波スペクトル法を用いた、波浪応答の推定プロセスを例示する図である。FIG. 4 illustrates the wave response estimation process using the short-term ocean wave spectrum method;

図1には、本実施形態に係る船舶の波浪応答推定システムが例示される。当該システムは、記憶装置100、演算装置200、及び表示器300を備える。記憶装置100、演算装置200、表示器300は例えばコンピュータから構成される。 FIG. 1 illustrates a ship wave response estimation system according to this embodiment. The system includes a storage device 100 , an arithmetic device 200 and a display device 300 . The storage device 100, the arithmetic device 200, and the display device 300 are composed of, for example, a computer.

記憶装置100は、例えばコンピュータのハードディスクやメモリ等から構成される。記憶装置100は、RAOデータベース110、AISデータベース120、波浪データベース130、及び波浪応答推定データベース140を備える。 The storage device 100 is composed of, for example, a hard disk or memory of a computer. The storage device 100 comprises a RAO database 110 , an AIS database 120 , a wave database 130 and a wave response estimation database 140 .

RAOデータベース110には、船体構造部材のRAO(Response Amplitude Operator、周波数応答特性)が記憶される。後述する図10の不規則波中応答関数と比較して、RAOデータベース110に記憶されたRAOを、規則波中応答関数と呼んでもよい。 The RAO database 110 stores RAOs (Response Amplitude Operators, frequency response characteristics) of hull structural members. The RAOs stored in the RAO database 110 may be referred to as regular wave response functions, as compared with the random wave response functions of FIG. 10, which will be described later.

RAOは規則波中の船体応答の振幅値を、波の周波数あるいは波長ベースで表した関数である。例えばRAOでは、応答振幅を波振幅で除した値あるいは無次元化した値で表される。例えば、船体応力σはσ/hで表され、縦曲げモーメントVBMは、VBM/(ρgL^2Bh)で無次元表記される。なおρは水(海水)密度、gは重力加速度、Lは船長、Bは船幅、hは波振幅を示す。 The RAO is a function representing the amplitude value of the hull response in regular waves on a wave frequency or wavelength basis. For example, in RAO, it is represented by a value obtained by dividing the response amplitude by the wave amplitude or by a dimensionless value. For example, the hull stress σ is represented by σ/h, and the vertical bending moment VBM is dimensionally represented by VBM/(ρgL̂2Bh). Note that ρ is water (seawater) density, g is gravitational acceleration, L is ship length, B is ship width, and h is wave amplitude.

縦曲げモーメントVBMが船長Lや船幅Bで無次元化されることから、RAOは対象船舶の船種や船長さに応じて変化する。また、船速に応じて波浪応答も変化する。そこでRAOデータベース110では船種、船長さ、船速に応じて複数種類のRAOが記憶される。 Since the vertical bending moment VBM is dimensionless with the ship length L and the ship width B, the RAO changes according to the ship type and ship length of the target ship. Also, the wave response changes according to the ship speed. Therefore, the RAO database 110 stores a plurality of types of RAOs according to ship type, ship length, and ship speed.

なお、RAOは例えば船長さについては相似則を適用して、任意の船長さの標準船のRAOを船長さに応じて拡張することが可能であることが知られている。そこでRAOデータベースには、船長さに応じたRAOを記憶する代わりに、所定の船長さを有する標準船のRAOのみが記憶されていてもよい。 It is known that the RAO can extend the RAO of a standard ship of arbitrary length according to the length of the ship by applying the law of similarity to the length of the ship, for example. Therefore, instead of storing RAOs corresponding to ship lengths, the RAO database may store only RAOs of standard ships having a predetermined ship length.

図7、図8にはRAOの例が示される。いずれのグラフも横軸に波周波数ωを取り、縦軸に単位波振幅(波振幅1m、波高2m)での応力振幅を示す。船種はポストパナマックスコンテナ船であり、図7、図8にて示される応力として、同船の上甲板板長方向応力が示される。 7 and 8 show examples of RAO. In each graph, the horizontal axis indicates the wave frequency ω, and the vertical axis indicates the stress amplitude at a unit wave amplitude (wave amplitude: 1 m, wave height: 2 m). The ship type is a post-Panamax container ship, and the stress shown in FIGS. 7 and 8 is the stress in the longitudinal direction of the upper deck plate of the ship.

なお、図7、図8では応力RAOが例示されているが、RAOデータベース110にて記憶されているRAOは、応力RAOに限らない。すなわちRAOデータベース110には、船舶の波浪応答を示す種々のRAOが記憶されている。波浪応答には、船舶の鉛直方向の加速度、波面に対する相対運動、船体に作用する変動圧力、せん断力、及び曲げモーメント等が含まれる。 7 and 8 exemplify the stress RAO, the RAO stored in the RAO database 110 is not limited to the stress RAO. That is, the RAO database 110 stores various RAOs that indicate wave responses of ships. Wave responses include vertical acceleration of the ship, motion relative to the wave front, fluctuating pressure acting on the hull, shear forces, and bending moments.

図7上段には、航行速力Vs(Service speed)、つまり、満載航海状態において機関の常用出力に特定のシーマージンを見込んで得られる速度(例えば最高速度)における、応力RAOのグラフが示される。同図下段には、航行速力の75%(V=0.75Vs)における、応力RAOのグラフが示される。 The upper part of FIG. 7 shows a graph of the stress RAO at the service speed Vs, ie the speed obtained by allowing for a certain sea margin in the service power of the engine in full voyage conditions (for example the maximum speed). A graph of the stress RAO at 75% of the sailing speed (V=0.75Vs) is shown in the lower part of the figure.

また、図7の上段、下段ともに、波向きごとの特性線が示される。具体的には、波に対する船の出会い角χ(向かい角)が0°から360°までの特性線が60°刻みで示される。ここで、波との出会い角χ=180°は、船首方向から波を受ける向かい波を示し、波との出会い角χ=0°は、船尾方向から波を受ける追い波を示す。 In addition, characteristic lines for each wave direction are shown in both the upper and lower stages of FIG. Specifically, characteristic lines are shown in increments of 60° from 0° to 360°, where the angle of encounter χ (heading angle) of the ship with respect to waves is 0° to 360°. Here, the wave encounter angle χ=180° indicates an oncoming wave that receives the wave from the bow direction, and the wave encounter angle χ=0° indicates the following wave that receives the wave from the stern direction.

図8の上段には、図7と同様にして、航行速力Vsの50%(V=0.5Vs)における、応力RAOのグラフが示される。また同図下段には、航行速力Vsの25%(V=0.25Vs)における、応力RAOのグラフが示される。 The upper part of FIG. 8 shows a graph of the stress RAO at 50% of the sailing speed Vs (V=0.5Vs), similar to FIG. A graph of the stress RAO at 25% of the sailing speed Vs (V=0.25Vs) is shown in the lower part of the figure.

このような応力RAOは、ストリップ法やパネル法等で予測した外力をFEモデルに与えてFE応力解析のシリーズ解析を行うといったシミュレーションにより、予め求めることができる。また、波浪中の模型実験により、応力RAOやその他の波浪応答のRAOを求めることができる。 Such a stress RAO can be obtained in advance by performing a series analysis of FE stress analysis by applying an external force predicted by the strip method, panel method, or the like to the FE model. In addition, a stress RAO and other wave response RAOs can be obtained by model experiments in waves.

後述するように、本実施形態に係る波浪応答推定プロセスでは、推定対象となる船舶の位置データを含む船舶情報と、その遭遇海象とに対応するRAO(規則波中応答関数)が用いられる。 As will be described later, in the wave response estimation process according to the present embodiment, ship information including position data of the ship to be estimated and an RAO (regular wave response function) corresponding to the encountered sea conditions are used.

AISデータベース120には、AIS(自動船舶識別装置、Automatic Identification System)データが記憶される。AISデータとして、船舶の位置データを含む種々の船舶情報がAISデータベース120に記憶される。AISデータは大別して、静的情報、動的情報、航海関係情報、安全関係通信文に分けられる。 The AIS database 120 stores AIS (Automatic Identification System) data. As AIS data, various ship information including ship position data is stored in the AIS database 120 . AIS data can be roughly divided into static information, dynamic information, voyage-related information, and safety-related messages.

静的情報には、船舶のID(船ID)となる船舶のIMO番号、信号符字及び船名、船舶の長さ(船長)、船舶の幅、船舶の種類(船種)、及び、船舶上の測位システムアンテナ位置が含まれる。 The static information includes the IMO number of the ship, which is the ID of the ship (ship ID), the signal code and name of the ship, the length of the ship (captain), the width of the ship, the type of ship (type of ship), and the ship Top positioning system antenna positions are included.

動的情報には、位置(緯度、経度)、UTC(Universal Time Coordinated)時刻、航海針路(対地進路)、対地速力、船首方位、回頭率、傾き角、ピッチ、及びロール等が含まれる。 The dynamic information includes position (latitude, longitude), UTC (Universal Time Coordinated) time, course (course over ground), speed over ground, heading, rate of turn, angle of inclination, pitch, roll, and the like.

航海関係情報には、船舶の喫水、危険な積載物、仕向港、入港予定日(ETA、Estimated Time of Arrival)、及び航海計画等が含まれる。 The voyage-related information includes the draft of the vessel, dangerous cargo, port of destination, estimated time of arrival (ETA), voyage plan, and the like.

安全関係通信文には、例えば操船支援時等における、航海情報や気象、海象情報または警報を含んだ通信文が含まれる。 The safety-related message includes, for example, a message including navigation information, weather, oceanographic information, or warnings during ship maneuvering assistance.

図4に例示されるように、AISデータベース120には、波浪応答推定を行う海域(評価対象海域)を通過する船舶の、上記のAISデータが、例えば船IDごとに、時系列に記憶される。 As exemplified in FIG. 4, the AIS database 120 stores the above-described AIS data of ships passing through the sea area (evaluation target sea area) where wave response estimation is performed, for example, in chronological order for each ship ID. .

例えばフィンランドのNapa社において、AISデータを提供するNAPA Fleet Inteligenceと呼ばれるデータ提供サービスが知られており、評価対象海域を航行しAISシステムが搭載された全船舶のAISデータを取得可能となっている。 For example, Finnish company Napa has a data provision service called NAPA Fleet Intelligence that provides AIS data, and it is possible to acquire AIS data for all ships that sail in the sea area to be evaluated and are equipped with an AIS system. .

例えばGWS(Global Wave Statistics)のエリア8,9,15,16が評価対象海域とされる。同エリアは、北はグリーンランド南端、東はアイルランド西岸までをカバーする。また、東アジア-スエズ運河-欧州航路の船はポルトガル沖で評価対象海域に入る。 For example, GWS (Global Wave Statistics) areas 8, 9, 15, and 16 are the evaluation target sea areas. The area extends from the southern tip of Greenland in the north to the west coast of Ireland in the east. In addition, ships on the East Asia-Suez Canal-Europe route are included in the assessment area off the coast of Portugal.

波浪応答の推定に当たり、時系列データが用いられる。例えば、上記エリアを航行する全船舶の、2016年9月30日1時を開始時点とし2017年10月1日0時を終了時点とするAISデータが、1時間刻みで取得され、AISデータベース120に記憶される。 Time-series data is used to estimate the wave response. For example, the AIS data of all ships navigating the above area is acquired at intervals of one hour starting from 1:00 on September 30, 2016 and ending at 00:00 on October 1, 2017, and is stored in the AIS database 120. stored in

なお、時系列データの開始時点及び終了時点は上記の例に限らない。例えば船舶の寿命意は一般的に25年とされていることから、評価対象海域における25年間分のAISデータをAISデータベース120に記憶させてもよい。 Note that the start time and end time of the time-series data are not limited to the above examples. For example, since the service life of a ship is generally assumed to be 25 years, the AIS database 120 may store AIS data for 25 years in the sea area to be evaluated.

図4にはAISデータベース120に記憶された船舶の位置情報を含む船舶情報の具体例が列挙されている。すなわちAISデータベース120には、船ID、船種、船長さ、時刻、経度、緯度、進路、船速、向かい角等の時系列データが記憶される。 FIG. 4 lists specific examples of vessel information including vessel position information stored in the AIS database 120 . That is, the AIS database 120 stores time-series data such as ship ID, ship type, ship length, time, longitude, latitude, course, ship speed, heading angle, and the like.

図1に戻り、波浪データベース130には、評価対象海域全域の波浪データが記憶される。例えば、一般社団法人日本気象協会の全球波浪推算データベースによれば、経度全周かつ北緯70°~南緯70°の海域において、0.5度(約50km)単位のメッシュごとに、波高、周期、波向、風向、風速のデータが1時間刻みでデータ化される。例えば、上記AISデータと同海域(GWSのエリア8,9,15,16)及び同期間(2016年9月30日1時~2017年10月1日0時)の波浪データが波浪データベース130に記憶される。 Returning to FIG. 1, the wave database 130 stores wave data for the entire sea area to be evaluated. For example, according to the global wave estimation database of the Japan Weather Association, wave height, period, Data on wave direction, wind direction, and wind speed are converted into data in 1-hour increments. For example, the wave data of the same sea area (GWS areas 8, 9, 15, 16) and the same period (1:00 on September 30, 2016 to 0:00 on October 1, 2017) as the AIS data are stored in the wave database 130. remembered.

以下では、上記波浪データの時間刻み(1時間)ごとの海象を短期海象と呼ぶ。短期海象は海洋波(風波)の統計的性質が一定で同じような海面状態が持続する時間における海象の状態を指す。短期海象は、有義波高、平均波周期(または有義波高)、及び場合によって波向きの3種類のデータの組合せで表される。一般に、短期海象の持続時間は1~2時間と考えられており、出会い波で約1000波に相当する。 Hereinafter, the sea conditions for each time interval (one hour) of the wave data are referred to as short-term sea conditions. Short-term sea state refers to the state of the sea state in the time when the statistical properties of ocean waves (wind waves) are constant and similar sea surface conditions persist. Short-term ocean conditions are represented by a combination of three types of data: significant wave height, mean wave period (or significant wave height), and possibly wave direction. Generally, the duration of short-term ocean phenomena is considered to be 1-2 hours, which corresponds to about 1000 encounter waves.

また上記説明中、有義波高とは、ある1点を連続通過するN個の波を観測したとき、高い方から1/3個を取り出して、その平均をとった波高を指す。有義波高は目測での観測波高と近い値であることが知られており、波高を代表する値として一般に用いられる。例えば、有義波高のパラメータとしてHs(significant)が用いられる。また単位としてHs[m]が用いられる。また有義周期とは、ある1点を連続通過するN個の波を観測したとき、高い方から1/3個を取り出して、その平均をとった周期を指す。 Further, in the above explanation, the significant wave height refers to the wave height obtained by taking the average of the highest ⅓ of N waves continuously passing through a certain point. Significant wave height is known to be close to the observed wave height, and is generally used as a representative value of wave height. For example, Hs (significant) is used as a parameter of significant wave height. Also, Hs [m] is used as a unit. Further, the significant period means the period obtained by averaging 1/3 of the highest waves when N waves continuously passing through a certain point are observed.

また上記説明中、平均波周期として、例えばIACS(International Association of Classification Societies、国際船級協会連合)のReccomendation34に基づいて、ゼロアップクロス平均波周期Tz、つまり、波の時刻歴波形がゼロアップクロスする時間間隔の平均値が用いられる。平均波周期Tzの単位として例えば秒[s]が用いられる。 In the above description, the average wave period is based on, for example, Recommendation 34 of IACS (International Association of Classification Societies), zero up-cross average wave period Tz, that is, the time history waveform of the wave zero up-crosses Time interval averages are used. For example, second [s] is used as the unit of the mean wave period Tz.

図5には波浪データベース130に記憶された波浪データの具体例が列挙されている。すなわち波浪データベース130には、時刻、経度、緯度、有義波高、有義周期、波向き等の時系列データが記憶される。 Specific examples of wave data stored in the wave database 130 are listed in FIG. That is, the wave database 130 stores time-series data such as time, longitude, latitude, significant wave height, significant period, and wave direction.

図1に戻り、波浪応答推定データベース140には、演算部220において演算された遭遇波浪に対する船体応答データ(図11参照)が記憶される。これについては後述する。 Returning to FIG. 1, the wave response estimation database 140 stores the hull response data (see FIG. 11) to the encountered waves calculated by the calculator 220. FIG. This will be discussed later.

図1を参照し、演算装置200は、入力部210、演算部220、及び分析部230を備える。演算装置200は、例えばコンピュータのCPUであってよい。 Referring to FIG. 1 , arithmetic device 200 includes input unit 210 , arithmetic unit 220 , and analysis unit 230 . Arithmetic device 200 may be, for example, a CPU of a computer.

入力部210には、AISデータベース120から評価対象海域を航行する船舶の位置データを含む船舶情報が入力される。またこれと併せて入力部210には、波浪データベース130から評価対象海域の波浪データが入力される。 The input unit 210 receives vessel information including position data of vessels navigating the evaluation target sea area from the AIS database 120 . Along with this, the input unit 210 receives wave data of the evaluation target sea area from the wave database 130 .

演算部220は、AISデータベース120に入力された船舶の位置データを含む船舶情報、及び波浪データに加えて、RAOデータベース110から船舶のRAOを取得して、これらに基づいて船舶の遭遇波浪への波浪応答(短期海象波浪応答)を推定する。 The calculation unit 220 acquires the RAO of the ship from the RAO database 110 in addition to the ship information including the position data of the ship and the wave data input to the AIS database 120, and based on these, the ship encounters waves. Estimate the wave response (short-term ocean wave response).

分析部230は演算部220により演算された、複数船舶の複数期間に亘る短期海象波浪応答を取得して、船舶ごとの操船パターンの分析、作用荷重の統計処理、船舶ごとの疲労被害推定等を行う。このような、作用荷重の統計処理や船舶ごとの疲労被害推定を通して、船舶が受ける波浪応答の長期頻度分布が推定できる。この推定に基づけば、船舶がその生涯で出会う最大波高の推定が可能となり、推定された最大波高に基づいて設計荷重を定める等、合理的な設計荷重を定めることができる。 The analysis unit 230 acquires the short-term wave responses of multiple ships over a plurality of periods calculated by the calculation unit 220, analyzes the ship maneuvering pattern for each ship, statistically processes the applied load, and estimates fatigue damage for each ship. conduct. Through such statistical processing of acting loads and estimation of fatigue damage for each ship, the long-term frequency distribution of wave responses received by ships can be estimated. Based on this estimation, it is possible to estimate the maximum wave height that the ship will encounter in its lifetime, and it is possible to determine a reasonable design load, such as determining the design load based on the estimated maximum wave height.

表示器300には、演算部220の演算結果や及び分析部230の分析結果を出力可能となっている。表示器300は例えばコンピュータのディスプレイから構成される。 The display device 300 can output the computation result of the computation unit 220 and the analysis result of the analysis unit 230 . The display 300 is composed of, for example, a computer display.

<船舶の波浪応答推定フロー>
図2に、本実施形態に係る船舶の波浪応答推定フローが例示される。また図3には、同フローの一部である、不規則波中応答関数の算出フローが例示される。コンピュータが、図1の記憶装置100、演算装置200、表示器300として機能するような、また、図2及び図3のフローの各ステップを実行可能となるようなプログラムが、同コンピュータに記憶、実行される。
<Ship wave response estimation flow>
FIG. 2 illustrates a ship wave response estimation flow according to the present embodiment. Further, FIG. 3 illustrates a flow for calculating the response function in irregular waves, which is a part of the same flow. A program that allows the computer to function as the storage device 100, the arithmetic device 200, and the display device 300 of FIG. 1 and that can execute each step of the flow of FIGS. executed.

例えば当該プログラムが記憶されたCD等の記録媒体をコンピュータが読み取ることで、コンピュータが、図1の記憶装置100、演算装置200、表示器300として機能し、また、図2及び図3のフローの各ステップを実行可能となる。 For example, by reading a recording medium such as a CD storing the program, the computer functions as the storage device 100, the arithmetic device 200, and the display device 300 in FIG. Each step can be executed.

まず、入力部210にAISデータ及び波浪データが入力されるデータ入力ステップ(S100、S200)が実行される。 First, a data input step (S100, S200) is performed in which AIS data and wave data are input to the input unit 210. FIG.

AISデータベース120から、上述した期間における、評価対象海域を航行する複数の船舶(評価対象船舶群)のAISデータが、入力部210に入力される(S100)。上述した通り、AISデータは船舶の位置データを含む船舶情報であって、船ID、船種、船の長さ、船幅、時刻、緯度、経度、針路、速度のデータが含まれる。また例えばAISデータのサンプリング間隔は短期海象の期間を示す1時間とされる。 From the AIS database 120, the AIS data of a plurality of ships (evaluation target ship group) navigating the evaluation target sea area during the period described above is input to the input unit 210 (S100). As described above, AIS data is vessel information including vessel position data, and includes vessel ID, vessel type, vessel length, vessel width, time, latitude, longitude, course, and speed data. Also, for example, the sampling interval of AIS data is set to 1 hour, which indicates the period of short-term sea conditions.

なお、AISデータの入力に際して、取得したAISデータのうちから必要データのみを取り出すデータクレンジングを行ってもよい。例えば評価対象船舶群として抽出される対象は、基本的に評価対象海域を航行する全ての船舶となるが、その中でも、評価対象海域への航行が相対的に短距離の船舶であって、ノイズとして認められる船舶のAISデータが評価対象船舶群から除かれる。また、評価対象海域を航行する他の大多数の船舶とは明らかに航跡の異なる船舶のAISデータも、ノイズとして取得対象から除かれる。 When inputting AIS data, data cleansing may be performed to extract only necessary data from the acquired AIS data. For example, the target to be extracted as a group of ships to be evaluated is basically all ships navigating the sea area to be evaluated. AIS data of ships recognized as In addition, the AIS data of vessels whose wakes are clearly different from those of the majority of other vessels navigating the evaluation target sea area are also excluded from acquisition targets as noise.

評価対象船舶群のそれぞれのAISデータが演算装置200に入力されると、次に、波浪データベース130から波浪データが入力部210を介して演算装置200に入力される(S200)。例えば、上述した期間の、評価対象海域の波浪データが入力部210に入力される。波浪データは、例えば、時刻、経度、緯度、有義波高、有義周期、波向きが含まれる。また例えば波浪データのサンプリング間隔は短期海象の期間を示す1時間とされる。 When the AIS data for each of the group of ships to be evaluated is input to the computing device 200, next, wave data from the wave database 130 is input to the computing device 200 via the input unit 210 (S200). For example, the wave data of the evaluation target sea area for the period described above is input to the input unit 210 . Wave data includes, for example, time, longitude, latitude, significant wave height, significant period, and wave direction. Also, for example, the sampling interval of wave data is set to 1 hour, which indicates the period of short-term sea conditions.

次に、演算部220によって、遭遇波浪データ取得ステップ(S300、S400)が実行される。遭遇波浪ステップでは、評価対象船舶が実際に遭遇した波浪データが、評価対象海域の波浪データから抽出される。 Next, the operation section 220 executes the encountered wave data acquisition step (S300, S400). In the encounter wave step, the wave data actually encountered by the evaluation target ship are extracted from the wave data of the evaluation target sea area.

概念的には、評価対象海域の波浪データのうち、評価対象船舶のAISデータが重なったものが、遭遇波浪データとなる。演算部220は、評価対象船舶群のうちから演算未処理の任意の船舶(選択船舶)を選択して、そのAISデータ(選択船舶のAISデータ群)を抽出する。さらに演算部220は、選択船舶のAISデータ群のうち、評価対象海域を当該船舶が航行しているときの最も古いAISデータを抽出する。さらに演算部220は、抽出されたAISデータの位置(緯度、経度)に最も近い波浪データを抽出する(S300)。 Conceptually, among the wave data of the sea area to be evaluated, the AIS data of the ship to be evaluated is overlapped with the encountered wave data. The calculation unit 220 selects an arbitrary ship (selected ship) for which calculation has not yet been performed from among the group of ships to be evaluated, and extracts the AIS data (AIS data group of the selected ship). Furthermore, the calculation unit 220 extracts the oldest AIS data from among the AIS data group of the selected ship while the ship is navigating the evaluation target sea area. Furthermore, the calculation unit 220 extracts the wave data closest to the position (latitude, longitude) of the extracted AIS data (S300).

続いて演算部220は、抽出されたAISデータの位置に最も近い波浪データのうち、同AISデータと同時刻の波浪データを抽出して、時刻歴データを求める(S400)。図6には、選択船舶の遭遇波浪の時刻歴データが例示される。時刻歴データは、AISデータと波浪データの各項目が足し合わされたものとなり、例えば、船ID、船種、船長さ、時刻、経度、緯度、有義波高、有義周期、相対波向き(出会い角)、船速等の項目が記録される。この、遭遇波浪データと操船状況とが含まれる、遭遇波浪の時刻歴データは、例えば波浪応答推定データベース140(図1参照)に記録され、データベース化される。 Next, the computing unit 220 extracts the wave data at the same time as the AIS data from among the wave data closest to the position of the extracted AIS data, and obtains the time history data (S400). FIG. 6 exemplifies the time history data of the waves encountered by the selected vessel. The time history data is obtained by adding each item of AIS data and wave data, and includes, for example, ship ID, ship type, ship length, time, longitude, latitude, significant wave height, significant period, relative wave angle), ship speed, etc. are recorded. The time-history data of the encountered waves, which includes the encountered wave data and the vessel maneuvering situation, is recorded in, for example, the wave response estimation database 140 (see FIG. 1) and made into a database.

次に演算部220は、選択船舶の船種、船の長さに応じた不規則波中応答関数を求める(S500)。このステップS500では、波浪状態がほぼ一定であると考えられる短期海象における波浪応答が予測される。このような波浪応答の推定に当たり、不規則波中応答関数が求められる。 Next, the calculation unit 220 obtains a response function in irregular waves according to the type of the selected ship and the length of the ship (S500). In this step S500, a wave response is predicted in short-term sea conditions in which wave conditions are considered to be substantially constant. In estimating such a wave response, a response function in irregular waves is obtained.

図3には、不規則波中応答関数を求めるフローが例示される。図3のフローは、大別して2つのステップに分けられる。最初のステップとして、S510,S520から構成される波浪応答関数適用ステップが実行される。さらに次のステップとして、S530~S550、及び図2のS600までを含めた、波浪応答推定ステップが実行される。 FIG. 3 illustrates a flow for obtaining an irregular wave response function. The flow in FIG. 3 is roughly divided into two steps. As the first step, a wave response function application step consisting of S510 and S520 is executed. Furthermore, as the next step, a wave response estimation step including S530 to S550 and S600 in FIG. 2 is executed.

波浪応答関数適用ステップ(S510,S520)では、選択船舶に適用される規則波中応答関数が求められる。まず、演算部220はRAOデータベース110を参照して、予め求められた波浪応答関数である標準船の規則波中応答関数を取得する(S510)。図7、図8には規則波応答関数である、応力RAOの例が示される。これらについては上述したので、ここでは説明を省略する。 In the wave response function application step (S510, S520), a response function in regular waves to be applied to the selected vessel is obtained. First, the calculation unit 220 refers to the RAO database 110 to obtain a standard ship response function in regular waves, which is a wave response function obtained in advance (S510). 7 and 8 show an example of stress RAO, which is a regular wave response function. Since these have been described above, their description is omitted here.

次に演算部220は、この、予め定めた標準船の規則波中応答関数を選択船舶に適用する。具体的には、標準船と選択船舶とが相似形状であるとの仮定のもと、標準船の規則波中応答関数を拡張して選択船舶の規則波中応答関数を求める(S520)。さらに演算部220は、波浪応答推定データベース140から波スペクトルSw(ω)を取得する(S530)。 Next, the calculation unit 220 applies this predetermined regular wave response function of the standard ship to the selected ship. Specifically, under the assumption that the standard ship and the selected ship have similar shapes, the response function in regular waves of the standard ship is expanded to obtain the response function in regular waves of the selected ship (S520). Furthermore, the calculation unit 220 acquires the wave spectrum Sw(ω) from the wave response estimation database 140 (S530).

図9には、一般商船の疲労評価に使用される波スペクトルが例示される。ここで、波スペクトルSw(ω)は波の周期に応じた波のエネルギーを、波の角周波数ω別に表したものであって、下記数式(1)で表される。 FIG. 9 exemplifies wave spectra used for fatigue evaluation of general merchant ships. Here, the wave spectrum Sw(ω) represents the wave energy according to the period of the wave for each angular frequency ω of the wave, and is expressed by the following formula (1).

Figure 0007286132000001
Figure 0007286132000001

ステップS520にて取得した規則波中応答関数と上記数式(1)の波スペクトルを用いて線形重ね合わせを行うことで、選択船舶に対する不規則波中応答関数が求められる(S540)。この、不規則波中応答関数を積分することで、下記数式(2)のように、長波項(単一波方向)不規則波中での応力の標準偏差Rを求めることができる。 By performing linear superposition using the response function in regular waves obtained in step S520 and the wave spectrum of the above formula (1), the response function in irregular waves for the selected vessel is obtained (S540). By integrating this response function in random waves, the standard deviation RL of the stress in the long-wave term (single-wave direction) random waves can be obtained as in the following formula (2).

Figure 0007286132000002
Figure 0007286132000002

ここで、平方根内の関数S(ω,χ:H,T)について、下記数式(3)が成り立つ。 Here, the following formula (3) holds for the function S(ω, χ:H s , T z ) in the square root.

Figure 0007286132000003
Figure 0007286132000003

また、不規則波の方向分散βを考慮した下記数式(4)を用いて、短波長不規則波中の標準偏差Rを求めることができる(S550)。この標準偏差Rは、短期海象を代表する値で短期パラメータとも呼ばれる。 Also, the standard deviation R in the short-wavelength random waves can be obtained using the following formula (4) that takes into account the directional dispersion β of the random waves (S550). This standard deviation R is a value representative of short-term sea conditions and is also called a short-term parameter.

Figure 0007286132000004
Figure 0007286132000004

数式(4)から求めた標準偏差Rの応答関数が図10に例示される。横軸は平均波周期Tz[s]を示す。縦軸のパラメータは、順に標準偏差R、水密度ρ(RHO)、重力加速度G、船の長さL、船幅B、及び有義波高Hs(H)を示す。標準偏差R及び有義波高H以外のパラメータは、船舶が定まれば短期海象によって変動しない固定値となる。また、凡例は船舶の波に対する相対出会い角χを示す。つまり図10のグラフでは、有義波高Hs、平均波周期Tz,及び波との出会い角χを入力変数とし、出力として標準偏差Rを得ることができる。 FIG. 10 exemplifies the response function of the standard deviation R determined from Equation (4). The horizontal axis indicates the average wave period Tz [s]. The parameters on the vertical axis indicate, in order, standard deviation R, water density ρ (RHO), gravitational acceleration G, ship length L, ship breadth B, and significant wave height Hs (H). Parameters other than standard deviation R and significant wave height H are fixed values that do not fluctuate due to short-term sea conditions once the ship is determined. The legend also indicates the ship's relative angle of encounter χ with respect to the waves. That is, in the graph of FIG. 10, the significant wave height Hs, the mean wave period Tz, and the angle of encounter χ with the wave are used as input variables, and the standard deviation R can be obtained as the output.

例えばステップS400にて求めた遭遇波浪の時刻歴データ(図6参照)の波との出会い角χ、平均波周期Tz、及び有義波高Hsを図10のグラフに適用することで、当該時刻歴データに対応する標準偏差Rが求められる(図11、図2S600)。 For example, by applying the angle of encounter χ with the wave, the mean wave period Tz, and the significant wave height Hs of the time history data of the encountered waves obtained in step S400 (see FIG. 6) to the graph of FIG. A standard deviation R corresponding to the data is obtained (FIG. 11, FIG. 2 S600).

短期パラメータである標準偏差Rが求められれば、短期海象における応答振幅の分布が求められる。一般には、応答振幅の確率分布がレイリー分布で近似できると仮定できることが知られている。レイリー分布に従う確率密度分布p(x)は下記数式(5)に示される。 Once the standard deviation R, which is a short-term parameter, is obtained, the distribution of response amplitudes in the short-term sea conditions can be obtained. It is generally known that the probability distribution of response amplitudes can be assumed to be approximated by the Rayleigh distribution. A probability density distribution p(x) that follows the Rayleigh distribution is shown in the following formula (5).

Figure 0007286132000005
Figure 0007286132000005

また、図12にはレイリー分布の一例として、応力振幅(σA)の短期海象の確率分布が示される。この図において、標準偏差R=0.8である。 Further, FIG. 12 shows a short-term sea phenomenon probability distribution of stress amplitude (σA) as an example of Rayleigh distribution. In this figure, the standard deviation R=0.8.

短期海象での応答振幅が、ある値xを超過する確率qは、標準偏差Rを用いて下記数式(6)で与えられる。 The probability q that the response amplitude in a short-term ocean phenomenon exceeds a certain value x1 is given by the following formula (6) using the standard deviation R.

Figure 0007286132000006
Figure 0007286132000006

一般的に、短期海象1期間(約1時間)中に船舶が出会う波の回数は1000回であることが知られており、このことから、1000回に1回の大波に対応する波浪応答が、ステップS400において求められた遭遇海象に対する波浪応答の最大値(代表値)となる。この1/1000の最大期待値は、レイリー分布においては標準偏差Rの3.87倍になることが知られている。以上のような演算を踏まえて演算部220は、ステップS400にて求めた遭遇波浪の時刻歴データ(図6参照)に対応する波浪応答の値(3.87R)を求める。 Generally, it is known that the number of times a ship encounters waves during one period of short-term sea conditions (approximately one hour) is 1000 times. , the maximum value (representative value) of the wave response to the encountered sea condition obtained in step S400. It is known that the maximum expected value of 1/1000 is 3.87 times the standard deviation R in the Rayleigh distribution. Based on the above calculations, the calculation unit 220 obtains the wave response value (3.87R) corresponding to the time history data of the encountered waves obtained in step S400 (see FIG. 6).

次に演算部220は、選択船舶における、ステップS400にて求めた遭遇波浪の時刻歴データの次に古いAISデータを取得して、ステップS300まで戻る。このようにして、演算部220は、選択船舶について全ての時刻のAISデータについてステップS300からステップS600までの処理を繰り返し、選択船舶について波浪応答の履歴を求める(S700)。求められた波浪応答の履歴は、波浪応答推定データベース140に記憶される(波浪応答履歴記録ステップ)。 Next, the calculation unit 220 acquires the next oldest AIS data after the time history data of the encountered waves obtained in step S400 for the selected vessel, and returns to step S300. In this way, the calculation unit 220 repeats the processing from step S300 to step S600 for the AIS data of all times for the selected vessel, and obtains the wave response history for the selected vessel (S700). The obtained wave response history is stored in the wave response estimation database 140 (wave response history recording step).

選択船舶について、評価対象海域における全航跡の波浪応答が求められると、演算部220は、図13下段に例示されるような遭遇波浪マップを表示器300に表示させる。図13下段を参照して、白抜き丸印(○)で示されるプロットが、それぞれ遭遇波浪データを示している。また周囲の濃淡は、周辺海域の波高分布を示す。このように、遭遇波浪データとその周辺海域の波浪データとを二次元的に表示することで、その船舶の荒天避航の航跡や回避対象の海象を確認することができる。 When the wave response of all wakes in the evaluation target sea area is obtained for the selected vessel, the calculation unit 220 causes the display 300 to display the encountered wave map as illustrated in the lower part of FIG. With reference to the lower part of FIG. 13, plots indicated by white circles (◯) indicate encounter wave data. The surrounding shading indicates the wave height distribution in the surrounding sea area. In this way, by two-dimensionally displaying the encountered wave data and the wave data of the surrounding sea area, it is possible to confirm the course of the ship to avoid rough weather and the sea conditions to be avoided.

さらに、図13の遭遇波浪マップに波浪応答を反映させた2次元マップ(波浪応答マップ)が図14に例示される。図13と比較して、プロットの大きさが変化しており、このプロットの大きさが波浪応答量(例えば波浪荷重)を示す。つまり、波浪応答マップにより、選択船舶の波浪応答の履歴が示される。演算部220は、遭遇波浪マップの作成に引き続いて波浪応答マップを作成し、表示器300に表示させる。 Further, FIG. 14 illustrates a two-dimensional map (wave response map) in which the wave response is reflected in the encountered wave map of FIG. Compared to FIG. 13, the size of the plot has changed, and the size of this plot indicates the wave response amount (for example, wave load). That is, the wave response map indicates the history of the wave response of the selected vessel. After creating the encountered wave map, the computing unit 220 creates a wave response map and causes the display 300 to display it.

また、選択船舶の、評価対象海域における全航跡の波浪応答が求められると、演算部220は、選択船舶の就航期間中の最大応答(就航期間最大応答)、最悪海象(就航期間最悪海象)、及び疲労被害度を求める(S800)。 Further, when the wave response of all wakes of the selected ship in the evaluation target sea area is obtained, the calculation unit 220 calculates the maximum response during the service period of the selected ship (maximum response during service), the worst sea condition (worst sea condition during service), And the degree of fatigue damage is obtained (S800).

就航期間最大応答は選択船舶について求められた波浪応答量の最大値がこれに相当する。すなわち上述したように、ステップS600にて短期海象における船舶の波浪応答を求める際に、1000回に1度の割合で生じる波浪、つまり当該短期海象中の最悪海象がベースとなって波浪応答が求められる。これを評価対象海域の全航跡に亘って求めたものが図14の波浪応答マップとなる。したがってこのステップS800では、各航跡におけるそれぞれの短期海象の最悪海象の中でも最も過酷であった海象(最悪海象の中でも特に最悪な海象)における波浪応答が、就航期間最大応答となる。 The maximum response during the service period corresponds to the maximum value of the wave response amount obtained for the selected vessel. That is, as described above, when obtaining the wave response of the ship in the short-term sea state in step S600, the wave response is obtained based on the wave that occurs once in 1000 times, that is, the worst sea state in the short-term sea state. be done. The wave response map in FIG. 14 is obtained by obtaining this over the entire wake of the evaluation target sea area. Therefore, in this step S800, the wave response in the most severe sea condition (especially the worst sea condition among the worst sea conditions) among the worst sea conditions of the short-term sea conditions in each track becomes the maximum response during the in-service period.

また、就航期間最悪海象は遭遇波浪中、例えば有義波高Hsが最大であったものがこれに相当する。波浪応答量は平均波周期Tz、波との出会い角χ、及び船速に応じて変化するから、波浪応答量の最大値が得られた位置(経度、緯度)と就航期間最悪海象と判定された位置とが同一でない場合もある。 Also, the worst sea condition during the in-service period corresponds to the encountering wave, for example, the maximum significant wave height Hs. Since the wave response varies depending on the average wave period Tz, the angle of encounter with the wave χ, and the ship speed, the position (longitude, latitude) where the maximum value of the wave response is obtained and the worst sea condition during the in-service period are determined. position may not be the same.

なお、就航とは評価対象海域内の航路で船舶が運行されていることを指し、就航期間とは当該航路における運行期間を指す。したがって、上述したように、AISデータ及び波浪データのサンプリング期間を、2016年9月30日1時から2017年10月1日0時に限定すると、2016年9月30日1時よりも前、及び、2017年10月1日0時よりも後の運行期間が除外されることになる。船舶の寿命が一般的に25年であることを考慮すると、就航期間最大応答、就航期間最悪海象、及び後述する疲労被害度の推定に当たり、AISデータ及び波浪データのサンプリング期間は少なくとも25年であることが好適である。 In-service refers to the operation of a vessel on a route within the sea area subject to evaluation, and in-service period refers to the period of operation on the route. Therefore, as described above, if the sampling period of AIS data and wave data is limited from 1:00 on September 30, 2016 to 0:00 on October 1, 2017, before 1:00 on September 30, 2016 and , the operation period after 00:00 on October 1, 2017 will be excluded. Considering that the life of a ship is generally 25 years, the sampling period of AIS data and wave data is at least 25 years in estimating the maximum response during the service period, the worst sea condition during the service period, and the degree of fatigue damage described later. is preferred.

選択船舶の就航期間最大応答、及び就航期間最悪海象が求められると、演算部220は、AISデータに保存され、波浪応答がまだ求められていない他の船舶を選択し、再びステップS300まで戻り、当該船舶についても全時刻に亘って波浪応答を求める。 When the maximum response during the service period and the worst sea conditions during the service period of the selected vessel are obtained, the calculation unit 220 selects another vessel that is stored in the AIS data and whose wave response has not yet been obtained, returns to step S300 again, For the ship concerned, the wave response is obtained over the entire time.

ステップS800において、評価対象船舶群に含まれる全ての船舶について、遭遇波浪データ、標準偏差R、波浪応答量、就航期間最大応答、及び就航期間最悪海象が求められると、演算部220はこれらのデータを分析部230に送る。分析部230では、受信した各種データに基づいて、評価対象海域の航行する船舶についての、種々の分析を行う。また上記の各種データは波浪応答推定データベース140にも送られ記憶される。 In step S800, when the encountered wave data, the standard deviation R, the wave response amount, the maximum response during the service period, and the worst sea conditions during the service period are obtained for all ships included in the group of ships to be evaluated, the calculation unit 220 processes these data. is sent to the analysis unit 230 . The analysis unit 230 performs various analyzes on ships navigating in the evaluation target sea area based on the received various data. The above various data are also sent to and stored in the wave response estimation database 140 .

評価対象船舶群の遭遇波浪が求められると、図20に例示されるような、評価対象海域における遭遇波浪の発現頻度表が得られる。図20において、横軸は平均波周期Tzを示し、縦軸は有義波高Hsを示す。またセル中の数値はそのセル横の有義波高Hs及びそのセル上の平均波周期Tzである短期海象の発生確率を指す。 When the waves encountered by the group of ships to be evaluated are obtained, a frequency table of occurrences of waves encountered in the sea area to be evaluated, such as that shown in FIG. 20, is obtained. In FIG. 20, the horizontal axis indicates the mean wave period Tz, and the vertical axis indicates the significant wave height Hs. Numerical values in a cell indicate the probability of occurrence of a short-term sea phenomenon, which is the significant wave height Hs next to the cell and the mean wave period Tz on the cell.

上記図20の遭遇波浪発現頻度表を参照して、有義波高Hs、平均波周期Tzの短期海象[Hs,Tz]における波浪応答(例えば応力)の標準偏差Rと,その短期海象[Hs,Tz]の発生確率が分かれば波浪応答の長期超過確率Qを求めることができる。 With reference to the encounter wave occurrence frequency table in FIG. Tz], the long-term exceedance probability Q of the wave response can be obtained.

具体的には、長期超過確率Qは、短期の超過確率q及び短期海象の発生確率q(Hs,Tz)を用いて下記数式(7)で表される。 Specifically, the long-term exceedance probability Q is represented by the following formula (7) using the short-term exceedance probability q and the short-term ocean phenomenon occurrence probability q (Hs, Tz).

Figure 0007286132000007
Figure 0007286132000007

さらに波向き(相対波向き)の確率w(χ)を用いた下記数式(8)を用いることで、波向きを考慮した長期確率分布Qを求めることができる。 Furthermore, by using the following formula (8) using the wave direction (relative wave direction) probability w(χ), the long-term probability distribution Q in consideration of the wave direction can be obtained.

Figure 0007286132000008
Figure 0007286132000008

図15には、長期超過確率の例が示される。横軸は超過確率Qの対数表示を示し、縦軸は応答振幅の一例として、応力振幅(S/2)を示す。波向きの確率は一様分布(All headings)をしている。 FIG. 15 shows an example of long-term exceedance probability. The horizontal axis indicates the logarithm of the exceedance probability Q, and the vertical axis indicates the stress amplitude (S/2) as an example of the response amplitude. The wave direction probabilities have a uniform distribution (All headings).

一般に船が生涯に出会う波の数は10回に近いことが知られている。したがって、船舶の設計応力を求めるに当たり、図15を参照して、10回に一回(-logQ=8)の大波を受けたときの応力σを船舶の設計応力として定めればよい。例えば相対波向きをAll Headingとしたときに、-logQ=8に対応するσ=185Mpa、またはこれに所定の安全率を掛けた値が、設計応力として定められる。このように、船体応答の推定に基づく船体への作用荷重の統計処理を通じて、適切な、つまり遭遇波浪に基づいた設計荷重を定めることができる(統計的評価ステップ)。 Generally, it is known that the number of waves that a ship encounters in its lifetime is close to 108 times. Therefore, in obtaining the design stress of the ship, referring to FIG. 15, the stress σ when receiving a large wave once in 10 8 times (−logQ=8) should be determined as the design stress of the ship. For example, when the relative wave direction is All Heading, σ=185 Mpa corresponding to −logQ=8, or a value obtained by multiplying this by a predetermined safety factor, is determined as the design stress. Thus, through statistical processing of the loads acting on the hull based on the estimation of the hull response, it is possible to determine an appropriate design load based on the encountered waves (statistical evaluation step).

上記手順により得られた最大荷重の分布が図18に例示される。横軸は船長さL[m]、縦軸は縦曲げモーメントVBMを水密度ρ(RHO)、重力加速度g、船長さL、及び船幅Bで割って正規化したものである。 The maximum load distribution obtained by the above procedure is illustrated in FIG. The horizontal axis is the ship length L [m], and the vertical axis is normalized by dividing the vertical bending moment VBM by the water density ρ (RHO), the gravitational acceleration g, the ship length L, and the ship width B.

当該分布を得るに当たり、船速一定(最大航海速力の75%)、一様波向きと仮定した。長期予測に基づく、つまり、10回に一回の大波に基づく最大荷重の分布が、黒塗り丸プロット(●)及びプロット間を繋ぐ実線(Longterm pred. 75%vs,Allheadings,AIS+Hindcast)で示される。 In obtaining the distribution, we assumed a constant ship speed (75% of maximum sea speed) and a uniform wave direction. The distribution of the maximum load based on the long-term prediction, that is, the distribution of the maximum load based on a big wave that occurs once every 10 8 times is shown in the black circle plot (●) and the solid line connecting the plots (Longterm pred. 75% vs, Allheadings, AIS + Hindcast). is indicated by

また、このAIS+Hindcast曲線より上方にプロットされた、黒塗り三角プロット(▲)及びプロット間を繋ぐ破線(Longterm pred. 75%vs,Allheadings,Hindcast)は、評価対象海域全体、つまり船舶の遭遇海象以外の海象を含む短期海象の中から抽出された最悪海象に基づく最大荷重の分布を示す。両者を比較すれば理解されるように、実際の船舶の遭遇波浪に基づく最大荷重は、評価対象海域全体の短期海象に基づく最大荷重よりも低減される。 In addition, the black triangle plot (▲) plotted above this AIS + Hindcast curve and the dashed line connecting the plots (Longterm pred. 75% vs. Allheadings, Hindcast) are the entire sea area to be evaluated, that is, the sea conditions other than the sea conditions encountered by the ship. The distribution of the maximum load based on the worst sea conditions extracted from the short-term sea conditions including the As can be understood by comparing the two, the maximum load based on the actual waves encountered by the ship is lower than the maximum load based on the short-term sea conditions of the entire sea area to be evaluated.

なお、グラフの下方に点在する白抜き丸プロット(○)は、上述した、AISデータ及び波浪データのサンプリング期間を、2016年9月30日1時から2017年10月1日0時に絞ったときの、個船の最大荷重を示す。いずれも、AIS+Hindcast曲線よりも低い値に収まっており、AIS+Hindcast曲線による設計荷重の妥当性が認められる。 The white circle plots (○) scattered at the bottom of the graph indicate the sampling period of the AIS data and wave data mentioned above, which was narrowed down from 1:00 on September 30, 2016 to 0:00 on October 1, 2017. Indicates the maximum load of an individual ship when Both values are lower than those of the AIS+Hindcast curve, and the validity of the design load by the AIS+Hindcast curve is recognized.

また、上述した長期予測を利用して、船舶の疲労被害度の予測が可能になる(船舶疲労健全性評価ステップ)。例えば上記数式(8)を確率分布関数Pに変換すると、下記数式(9)のようになる。 In addition, using the above-described long-term prediction, it becomes possible to predict the degree of fatigue damage to the ship (ship fatigue soundness evaluation step). For example, converting the above formula (8) into the probability distribution function P results in the following formula (9).

Figure 0007286132000009
Figure 0007286132000009

P(x)をxで微分することで、下記数式(10)に示す確率密度関数p(x)が求められる。 By differentiating P(x) with respect to x, the probability density function p(x) shown in the following formula (10) is obtained.

Figure 0007286132000010
Figure 0007286132000010

p(x)に応答(応力)の繰り返し数の総量N、つまり船舶が生涯出会う波の数(N=10)を乗じることで、応力範囲Δσの長期頻度分布が求まる。図16にはΔσの長期頻度分布の例が塗り潰し正方形プロット(■)で示される。また図16の長期頻度分布は両対数グラフにて示される。 The long-term frequency distribution of the stress range Δσ can be obtained by multiplying p(x) by the total number N of repetitions of the response (stress), that is, the number of waves (N=10 8 ) that the ship encounters during its lifetime. An example of the long-term frequency distribution of Δσ is shown in FIG. 16 by solid square plots (▪). Also, the long-term frequency distribution in FIG. 16 is shown in a log-log graph.

この長期頻度分布を用いて、長期予測に基づく疲労被害度の推定が可能となる。波浪応答の一種に含まれる波浪応力の応力範囲Δσと図16にて示されるS-N線図、及び下記数式(11)から、疲労被害度Dを求めることができる。なお、図16において、横軸は頻度(log(N))、縦軸は応力範囲Δσを示す。 Using this long-term frequency distribution, it is possible to estimate the degree of fatigue damage based on long-term prediction. The degree of fatigue damage D can be obtained from the stress range Δσ of wave stress included in one type of wave response, the SN diagram shown in FIG. 16, and the following formula (11). In FIG. 16, the horizontal axis indicates the frequency (log(N)) and the vertical axis indicates the stress range Δσ.

Figure 0007286132000011
Figure 0007286132000011

数式(11)において、nは応力範囲S(=Δσ)での繰り返し数を示し、Nは応力範囲S(=Δσ)での破断までの繰り返し数を示す。応力範囲Sでの繰り返し数Nは、S-N線図から下記数式(12)で表される。 In Expression (11), n i indicates the number of repetitions in the stress range S i (=Δσ), and N i indicates the number of repetitions until fracture in the stress range S i (=Δσ). The number of repetitions N in the stress range S is represented by the following formula (12) from the SN diagram.

Figure 0007286132000012
Figure 0007286132000012

数式(12)において、Sは応力範囲、Nは破断までの応力繰り返し数、M,KはS-N線図の定数を示す。定数M,Kは、材料や溶接、構造様式等で決まる。一般商船の疲労評価に用いられるS-N線図が図17に示される。同図のB~Wは、対象構造の溶接や構造様式によって使い分けられる。例えば、母材の疲労き裂に対して評価する場合は、B線図、突合せ溶接部の疲労き裂に対して評価する場合はD線図が用いられる。 In formula (12), S is the stress range, N is the number of stress repetitions until fracture, and M and K are constants of the SN diagram. The constants M and K are determined by the material, welding, construction mode, and the like. FIG. 17 shows an SN diagram used for fatigue evaluation of general merchant ships. B to W in the figure are properly used depending on the welding and structural style of the target structure. For example, when evaluating fatigue cracks in the base material, a B diagram is used, and when evaluating fatigue cracks in butt welds, a D diagram is used.

上記疲労被害度の算出法を用いて、例えば一回の航海における船舶の疲労被害度を推定可能となる。例えば数式(11)を参照して、応力繰り返し数nの総数Σnを、一回の航海において船舶が受けた波の総数と考えると、一回の航海において求められた(1期間につき1000回波を受ける)短期海象の数に1000を掛けた値が、応力繰り返し数の総数Σnとなる。さらに図20における遭遇波浪発現頻度分布より、各セルの割合に応じて、応力範囲Δσに応じた応力繰り返し数nが分配される。その結果、一回の航海における疲労被害度Dを求めることができる。 By using the method for calculating the degree of fatigue damage, it is possible to estimate the degree of fatigue damage of a ship in one voyage, for example. For example, referring to Equation (11), if the total number of stress repetitions ni is considered to be the total number of waves received by the ship during one voyage, then the total number of waves received by the ship during one voyage can be calculated (1000 per period ) . The value obtained by multiplying the number of short-term sea phenomena by 1000 is the total number of stress repetitions Σn i . Further, from the encounter wave appearance frequency distribution in FIG. 20, the number of stress repetitions n i corresponding to the stress range Δσ i is distributed according to the ratio of each cell. As a result, the degree of fatigue damage D in one voyage can be obtained.

また例えばAISデータ及び波浪データのサンプリング期間の開始時点が、所定の船舶の就航開始時点より前である場合に、その船舶が就航開始から受けた波浪応答に基づく疲労被害度を求めることができる。 Further, for example, when the starting point of the sampling period of the AIS data and the wave data is before the start of service of a predetermined ship, the degree of fatigue damage can be obtained based on the wave response received by the ship from the start of service.

例えば船舶が就航開始から受けた波浪応答に基づく疲労被害度を求め、これを船舶の疲労健全性の指標とする。例えば当該船舶を中古船として売り出す際に、上記疲労健全性に基づいて、売価を適切に設定可能となる。 For example, the degree of fatigue damage is obtained based on the wave response that the ship has received from the start of service, and this is used as an index of the fatigue soundness of the ship. For example, when selling the ship as a second-hand ship, the selling price can be appropriately set based on the fatigue soundness.

また、上述の演算結果を受けて、船舶の疲労寿命を推定可能となる。疲労寿命Fatigue life[year]は、破断寿命DCRを用いて以下の式で表される。一般にはDCR=1が用いられる。設計寿命は長期予測の統計母数Nに対応し、例えば一般商船では25年(N=10回)とされる。設計寿命と疲労寿命とを比較して疲労評価が行われる。 In addition, the fatigue life of the ship can be estimated based on the calculation result described above. The fatigue life Fatigue life [year] is expressed by the following formula using the rupture life DCR. Generally DCR=1 is used. The design life corresponds to the statistical parameter N of the long-term prediction, and for general commercial ships, for example, it is assumed to be 25 years (N=10 8 times). Fatigue evaluation is performed by comparing the design life and the fatigue life.

なお上述したように、図20に示されるように、遭遇波浪データを評価対象の全ての船舶について求めることで、評価対象海域における短期海象の、遭遇波浪の波浪発現頻度(遭遇波浪発現頻度)を得ることができる。例えば、この遭遇波浪発現頻度表は、波浪応答推定データベース140(図1参照)に記憶される。 As described above, as shown in FIG. 20, by obtaining encounter wave data for all ships to be evaluated, the occurrence frequency of encounter waves (occurrence frequency of encounter waves) of short-term sea conditions in the evaluation target sea area can be calculated. Obtainable. For example, this encounter wave occurrence frequency table is stored in the wave response estimation database 140 (see FIG. 1).

一方、図19には、図20の頻度表のベースとなった評価対象海域、つまり上記GWSのエリア8,9,15,16を含む、北大西洋海域の波浪発現頻度(海域全体波浪発現頻度)が表にまとめられる。この表は、IACS Recomendation No.34に基づいて求められる。図20と同様にして縦軸は有義波高Hsを示し、横軸は平均波周期Tzを示す。 On the other hand, FIG. 19 shows the wave occurrence frequency in the North Atlantic sea area (wave occurrence frequency in the entire sea area), including the evaluation target sea area that is the basis of the frequency table in FIG. are summarized in the table. This table is based on IACS Recommendation No. 34. As in FIG. 20, the vertical axis indicates the significant wave height Hs, and the horizontal axis indicates the mean wave period Tz.

遭遇波浪を含む海域全体の波浪データをもとにした図19と比較して、船舶が実際に遭遇した波浪データをもとにした図20は、発生確率≠0の有義波高Hs及び平均波周期Tzの最大値が相対的に低くなっている。また、その発生確率の分布も、図19(海域全体波浪発現頻度)と比較して、図20(遭遇波浪発現頻度)では、より低い有義波高に最も発生確率の高いセルが割り振られている。 Compared to FIG. 19, which is based on the wave data of the entire sea area including the encountered waves, FIG. The maximum value of the period Tz is relatively low. 20 (occurrence frequency of waves encountered), cells with the highest probability of occurrence are assigned to lower significant wave heights in FIG. .

このように、遭遇波浪データに基づく短期海象は、評価対象海域全体の短期海象よりも穏やかなものとなり、荒天避航等の船舶の操船影響が加味されたものと考えられる。後述するように、図20のような、操船影響を加味した波浪発現頻度を用いて波浪応答推定を行うことで、操船影響が加味されない、例えば評価対象海域全体の短期海象に基づいた波浪応答推定を行う場合と比較して、合理的(現実的)な波浪応答推定を行うことができる。 In this way, the short-term sea conditions based on the encountered wave data were milder than the short-term sea conditions of the entire evaluation sea area, and it is considered that the influence of ship maneuvering such as avoidance of rough weather was taken into account. As will be described later, by estimating the wave response using the wave occurrence frequency that takes into account the influence of ship maneuvering as shown in FIG. Rational (realistic) wave response estimation can be performed as compared with the case of performing

また、遭遇波浪データの作成に伴い、図21~図23に示す操船・波浪同時確率分布が得られる。これらのデータは、波浪応答推定データベース140(図1参照)に記憶される。また、以下に説明するように、これらの遭遇波浪データと操船状況、波浪応答に基づいて、船舶の安全運航に関する指標を求めることができる。 In addition, along with the creation of the encountered wave data, the simultaneous ship maneuvering/wave probability distributions shown in FIGS. 21 to 23 are obtained. These data are stored in the wave response estimation database 140 (see FIG. 1). In addition, as will be described below, it is possible to obtain an index relating to the safe operation of the ship based on the encountered wave data, ship maneuvering situation, and wave response.

図21には、図20と同様の、遭遇波浪発現頻度表が例示される。なお縦軸は有義波高Hsを示し、横軸は平均波周期Tzを示す。図22には、図21の破線枠で囲まれた部分を抽出した表が例示される。各セルには同時確率分布の円グラフが示される。 FIG. 21 illustrates an encounter wave occurrence frequency table similar to FIG. The vertical axis indicates the significant wave height Hs, and the horizontal axis indicates the mean wave period Tz. FIG. 22 exemplifies a table obtained by extracting the portion surrounded by the dashed frame in FIG. 21 . Each cell shows a pie chart of joint probability distributions.

図23には、図22の破線枠で囲まれたセル、つまり有義波高Hs=16.5、平均波周期Tz=11.5、発生頻度0.2のセルが例示される。円周に付された数字は相対波向きを示す。また円の中心から離れるほど発生頻度が高くなる。さらに円内には複数の特性線が図示される。これはそれぞれ有義波高Hs=16.5[m]、平均波周期Tz=11.5[s]の短期海象に遭遇したときにおける船速を示すものであり、航行速力Vsを基準として、それぞれ0~0.25Vs、0.25~0.5Vs、0.5~0.75Vs、0.75~1Vsの範囲にある船速の発生確率が示されている。 FIG. 23 exemplifies the cell surrounded by the dashed frame in FIG. 22, that is, the cell with significant wave height Hs=16.5, mean wave period Tz=11.5, and frequency of occurrence 0.2. Numbers attached to the circumference indicate relative wave directions. Also, the farther away from the center of the circle, the higher the frequency of occurrence. Furthermore, a plurality of characteristic lines are illustrated within the circle. These indicate ship speeds when encountering short-term sea conditions with significant wave height Hs = 16.5 [m] and mean wave period Tz = 11.5 [s]. Probabilities of occurrence of ship speeds in the ranges of 0 to 0.25 Vs, 0.25 to 0.5 Vs, 0.5 to 0.75 Vs, and 0.75 to 1 Vs are shown.

図23を参照して、Hs=16.5mもの大波に対して、多くの船舶は低速または停止して波をやり過ごす傾向にあることが理解される。またいずれの船速によっても、相対波向き150°にて当該海象に対処していることが理解される。 With reference to FIG. 23, it is understood that many vessels tend to slow down or stop to let the waves pass by as large as Hs=16.5m. Also, it is understood that the sea conditions are dealt with at a relative wave direction of 150° at any ship speed.

このように、有義波高Hs及び平均波周期Tzの発生確率に加えて、相対波向き及び船速の確率分布が得られることで、荒天中での実操船を考慮した設計荷重を設定することができる。または、荒天中での実操船の前例を参考とした操船支援等に利用することができる。また、針路上の海象を予測し、安全上最適な船速や針路を船舶に提案することができる。さらに、短期海象に応じた船速、波との出会い角(進路方向)を提案する安全運行マニュアルを作成可能となる。 In this way, in addition to the probability of occurrence of significant wave height Hs and mean wave period Tz, the probability distribution of relative wave direction and ship speed can be obtained, so that the design load can be set in consideration of actual ship maneuvering in stormy weather. can be done. Alternatively, it can be used for assisting ship maneuvering, etc., with reference to previous cases of actual ship maneuvering in stormy weather. In addition, it is possible to predict the sea conditions along the course and propose to the ship the optimum speed and course for safety. Furthermore, it will be possible to create a safe operation manual that proposes ship speed and angle of encounter with waves (course direction) according to short-term sea conditions.

<短期海象波スペクトル法>
図2に例示する波浪応答推定フローでは、船種、船長さに応じた不規則波中応答関数を求める(S500)とともに、当該不規則波中応答関数に基づいて波浪応答を求めていたが、この形態に限らない。例えば、図24に例示するように、短期海象の波スペクトルを利用することにより、遭遇波浪の船体応答を求めてもよい。
<Short-term ocean wave spectrum method>
In the wave response estimation flow exemplified in FIG. 2, the response function in irregular waves is obtained according to the ship type and length (S500), and the wave response is obtained based on the response function in irregular waves. It is not limited to this form. For example, as exemplified in FIG. 24, the wave spectrum of short-term sea conditions may be used to determine the hull response to the encountered waves.

図24は、図2のS200,S500,S600をS1200,S1500,1600に置き換えたものである。図24のフロー説明に当たり、図2と同一のプロセスについては適宜説明を省略する。ステップS1200において、波浪データベース130には、波浪データとして、時刻、経度、緯度、有義波高、有義周期、波向きに加えて、短期海象波スペクトルが記憶される。 FIG. 24 is obtained by replacing S200, S500 and S600 of FIG. 2 with S1200, S1500 and S1600. In describing the flow of FIG. 24, the description of the same processes as in FIG. 2 will be omitted as appropriate. In step S1200, in addition to the time, longitude, latitude, significant wave height, significant period, and wave direction, the short-term ocean wave spectrum is stored in the wave database 130 as wave data.

図25には短期海象波スペクトルの例が示される。短期海象波スペクトルは、例えば一般社団法人日本気象協会から入手可能となっている。短期海象波スペクトルは、中心からの放射線及び同心円によって領域が区切られた円形状の二次元(極座標系)のグラフである。円周に沿って振られた角度は船舶の波に対する相対向かい角を示す。また中心を通過する縦軸は波の波長[m]を示し横軸は周期[s]を示す。 FIG. 25 shows an example of a short-term ocean wave spectrum. Short-term ocean wave spectra are available from, for example, the Japan Weather Association. The short-term ocean wave spectrum is a two-dimensional (polar coordinate system) graph in the shape of a circle with regions bounded by rays from the center and concentric circles. The angles swung around the circumference indicate the ship's heading relative to the waves. The vertical axis passing through the center indicates the wave wavelength [m], and the horizontal axis indicates the period [s].

短期海象波スペクトルでは、波浪エネルギーの分布が二次元的に示される。ドットハッチングが密であるほど波浪エネルギーが高いことを示す。 The short-term ocean wave spectrum shows the distribution of wave energy two-dimensionally. The denser the dot hatching, the higher the wave energy.

この短期海象波スペクトルによれば、実際に船舶が受けた波浪応答を導くことができる。具体的には、図24のステップS1500にて、演算部220は、選択船舶の所定の時刻AISデータと同位置、同時刻の短期海象波スペクトルを取得する(S1500)。さらに、AISデータの針路方向の、短期海象波スペクトル内の波浪エネルギーを求めて、これに応じて波浪応答を求める(S1600)。 From this short-term ocean wave spectrum, it is possible to derive the wave response actually experienced by the ship. Specifically, at step S1500 in FIG. 24, the calculation unit 220 acquires the short-term oceanographic wave spectrum at the same position and time as the AIS data of the selected vessel at the predetermined time (S1500). Further, the wave energy within the short-term ocean wave spectrum in the course direction of the AIS data is determined, and the wave response is determined accordingly (S1600).

例えば、図2で示す簡易法では、不規則波中応答関数(図10)及びレイリー分布(図12)に基づいて、短期海象1期間中の最悪海象(1000回に1回の大波)に基づいて波浪応答を求めていたが、この短期海象波スペクトル法では、実際に船舶が遭遇した海象で海面を設定して、不規則海面での時刻歴応答及びこれに基づく波浪応答の分布を求めることができる。 For example, in the simplified method shown in FIG. 2, based on the response function in irregular waves (FIG. 10) and Rayleigh distribution (FIG. 12), based on the worst sea state (1 big wave in 1000 times) during the short-term sea state period However, in this short-term ocean wave spectrum method, the sea surface is set based on the sea conditions actually encountered by the ship, and the time history response on the irregular sea surface and the wave response distribution based on this are obtained. can be done.

<操船支援のための波浪応答推定>
図2、図24では、船舶が実際に遭遇した波浪を基にして波浪応答を追算(hindcast)していたが、この形態に限らない。例えば、船舶の計画航路に基づいた予定位置の短期海象予測(forecast)を取得して、操船支援に用いてもよい。
<Wave response estimation for ship maneuvering support>
In FIGS. 2 and 24, the wave response is hintcast based on the waves actually encountered by the ship, but the present invention is not limited to this form. For example, a short-term hydrographic forecast for the planned position based on the planned route of the ship may be obtained and used to aid ship maneuvering.

例えば、図2のステップS100において、演算部220は、AISデータとして、選択船舶の航路計画に基づき、現位置から先の(例えば一時間後)の予定位置(緯度、経度)を特定する。さらに演算部220は、ステップS400において、現時点から一時間後の波浪データを取得して、選択船舶の遭遇予定波浪の時刻歴データを求める。 For example, in step S100 of FIG. 2, the calculation unit 220 specifies the planned position (latitude, longitude) ahead (for example, one hour later) from the current position as AIS data based on the route plan of the selected ship. Furthermore, in step S400, the calculation unit 220 obtains wave data one hour after the current time, and obtains time history data of waves expected to be encountered by the selected vessel.

さらに演算部220は、ステップS600、またはステップS1600(図24)にて遭遇予定波浪に基づく船体応答を求める。演算部220は、この船体応答に基づく予定波浪荷重が許容値(設計荷重)に収まるか否かを判定する。予定波労荷重が許容値を超過する場合、選択船舶に対して荒天避航を促すメッセージを送る。 Furthermore, the calculation unit 220 obtains a hull response based on the expected waves to be encountered in step S600 or step S1600 (FIG. 24). The calculation unit 220 determines whether or not the expected wave load based on this hull response falls within the allowable value (design load). If the planned wave load exceeds the allowable value, send a message to the selected vessel to avoid heavy weather.

<その他の船舶情報を利用した波浪応答推定>
上述した実施形態では、船舶情報としてAISデータを用いていたが、これに加えて、AISデータには含まれない船舶情報を用いて当該船舶の波浪応答を求めてもよい。
<Wave response estimation using other vessel information>
In the above-described embodiment, AIS data is used as ship information, but in addition to this, ship information that is not included in AIS data may be used to obtain the wave response of the ship.

例えば、評価対象船舶群の中に、歪みゲージ等が搭載された船舶が含まれる場合は、当該歪みゲージが検出する波浪荷重に伴う応力と、図2や図24にて求めた応力の推定値の差に基づいて補完値を算出し、これを上記の応力の推定値に適用してもよい。これにより波浪応答の推定精度が向上する。 For example, if the group of ships to be evaluated includes ships equipped with strain gauges, etc., the stress associated with the wave load detected by the strain gauges and the estimated stress values obtained in Figures 2 and 24 An imputation value may be calculated based on the difference in , and applied to the stress estimate above. This improves the estimation accuracy of the wave response.

また、図2、図24のステップS800において操船支援や船体の健全性指標を求める際に、船舶の積付(積載)情報やエンジン出力データが加味されてもよい。例えば積載物に危険物が含まれる際には、入港予定日の遵守や燃費低減よりも優先して波浪応答の低い航路を提案するような操船支援を行うことができる。また、エンジン出力データを利用することでエンジンの疲労度を推定でき、中古船の売価をより適正に設定可能となる。 In addition, the stowage (loading) information of the ship and the engine output data may be taken into consideration when obtaining the ship maneuvering support and the soundness index of the hull in step S800 of FIGS. 2 and 24 . For example, when dangerous goods are included in the cargo, ship maneuvering support can be provided by suggesting a route with low wave response, prioritizing observance of the scheduled port entry date and reducing fuel consumption. In addition, by using the engine output data, it is possible to estimate the degree of fatigue of the engine, making it possible to set the selling price of the used ship more appropriately.

本発明は、船舶が遭遇した波浪環境を推定し、これに基づいて、船舶の設計荷重の合理的設定、安全運航支援やメンテナンスの合理的な基準設定が可能となる。 The present invention estimates the wave environment encountered by the ship, and based on this, it is possible to rationally set the design load of the ship and rationally set standards for safe operation support and maintenance.

100 記憶装置、110 RAOデータベース、120 AISデータベース、130 波浪データベース、140 波浪応答推定データベース、200 演算装置、210 入力部、220 演算部、230 分析部、300 表示器。 100 storage device, 110 RAO database, 120 AIS database, 130 wave database, 140 wave response estimation database, 200 arithmetic device, 210 input unit, 220 arithmetic unit, 230 analysis unit, 300 display device.

Claims (14)

船舶の位置データを含む前記船舶のAISデータに基づいた情報である船舶情報と波浪データを取得し、取得した前記AISデータのうちから必要データのみを取り出すデータクレンジングを行ない、前記位置データに最も近い位置の前記波浪データを探索して前記船舶の遭遇波浪データを求め、前記遭遇波浪データを予め求めた前記船舶の波浪応答関数に適用し、前記船舶の波浪応答を推定することを特徴とする、船舶の波浪応答推定方法。 Ship information and wave data, which are information based on the AIS data of the ship including the position data of the ship, are acquired, data cleansing is performed to extract only the necessary data from the acquired AIS data, and the data is closest to the position data. Obtaining the encountering wave data of the ship by searching the wave data of the position, applying the encountering wave data to the previously obtained wave response function of the ship, and estimating the wave response of the ship, A ship wave response estimation method. 前記AISデータと前記波浪データに基づいて、前記船舶の前記遭遇波浪データと操船状況をデータベース化することを特徴とする、請求項1に記載の波浪応答推定方法。 2. A wave response estimation method according to claim 1, wherein said encountered wave data and ship maneuvering conditions of said ship are made into a database based on said AIS data and said wave data. 前記データベース化した前記船舶の前記遭遇波浪データと前記操船状況、及び前記波浪応答に基づいて前記船舶の安全運航に関する指標を求めることを特徴とする、請求項2に記載の波浪応答推定方法。 3. A wave response estimation method according to claim 2, wherein an index relating to safe operation of said ship is obtained based on said encountered wave data of said ship stored in said database, said ship maneuvering situation, and said wave response. 船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを取得し、前記位置データに最も近い位置の前記波浪データを探索して前記船舶の遭遇波浪データを求め、前記遭遇波浪データを予め求めた前記船舶の波浪応答関数に適用し、前記船舶の波浪応答を推定し、前記船舶情報と前記波浪データに基づいて、前記波浪応答の履歴を求めることを特徴とする、波浪応答推定方法。 Obtaining ship information including position data of the ship and wave data, searching for the wave data at a position closest to the position data to obtain the encounter wave data of the ship, and obtaining the encounter wave data in advance of the ship. A method for estimating a wave response, comprising applying a wave response function to estimate a wave response of the ship, and obtaining a history of the wave response based on the ship information and the wave data. 前記波浪応答の前記履歴に基づいて、前記船舶の疲労健全性を求めることを特徴とする、請求項4に記載の波浪応答推定方法。 5. A wave response estimation method according to claim 4, wherein the fatigue soundness of the ship is determined based on the history of the wave response. 複数の前記船舶について、個別の前記船舶ごとに前記波浪応答を推定することを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の波浪応答推定方法。 The wave response estimation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the wave response is estimated for each of the plurality of ships. 船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを取得し、前記位置データに最も近い位置の前記波浪データを探索して前記船舶の遭遇波浪データを求め、前記遭遇波浪データを予め求めた前記船舶の波浪応答関数に適用し、前記船舶の波浪応答を推定し、複数の前記船舶について、個別の前記船舶ごとに前記波浪応答を推定するとともに、個別の前記船舶ごとに推定した前記波浪応答を統計処理して設計荷重を設定することを特徴とする、波浪応答推定方法。 Obtaining ship information including position data of the ship and wave data, searching for the wave data at a position closest to the position data to obtain the encounter wave data of the ship, and obtaining the encounter wave data in advance of the ship. applied to a wave response function to estimate the wave response of the ship, estimate the wave response for each of the plurality of ships, and statistically process the estimated wave response for each of the ships; A wave response estimation method, characterized in that the design load is set by 前記船舶の運航情報及び/又は設計情報を用いて前記波浪応答の推定精度を向上させることを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の波浪応答推定方法。 The wave response estimation method according to any one of claims 1 to 7, wherein the accuracy of estimating the wave response is improved using operational information and/or design information of the ship. 前記波浪応答関数は、前記船舶の船種及び船長に対応した不規則波中応答関数として求めることを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の波浪応答推定方法。 The wave response estimation method according to any one of claims 1 to 8, wherein the wave response function is obtained as a response function in irregular waves corresponding to the ship type and length of the ship. コンピュータに、
取得した船舶の位置データを含む前記船舶のAISデータに基づいた情報である船舶情報と波浪データを入力するデータ入力ステップと、
取得した前記AISデータのうちから必要なデータのみを取り出すデータクレンジングステップと、
入力された前記位置データに最も近い位置の前記波浪データを探索して前記船舶の遭遇波浪データを求める遭遇波浪データ取得ステップと、
前記遭遇波浪データを予め求めた前記船舶の波浪応答関数に適用する波浪応答関数適用ステップと、
前記波浪応答関数に基づいて前記船舶の波浪応答を推定する波浪応答推定ステップとを実行させることを特徴とする、船舶の波浪応答推定プログラム。
to the computer,
a data input step of inputting ship information and wave data, which is information based on the AIS data of the ship including the acquired position data of the ship;
a data cleansing step of extracting only necessary data from the acquired AIS data;
an encountered wave data obtaining step of searching for the wave data at a position closest to the input position data to obtain the encountered wave data of the ship;
a wave response function applying step of applying the encountered wave data to a wave response function of the ship obtained in advance;
and a wave response estimation step of estimating the wave response of the vessel based on the wave response function.
コンピュータに、
取得した船舶の位置データを含む船舶情報と波浪データを入力するデータ入力ステップと、
入力された前記位置データに最も近い位置の前記波浪データを探索して前記船舶の遭遇波浪データを求める遭遇波浪データ取得ステップと、
前記遭遇波浪データを予め求めた前記船舶の波浪応答関数に適用する波浪応答関数適用ステップと、
前記波浪応答関数に基づいて前記船舶の波浪応答を推定する波浪応答推定ステップを実行させるとともに、
前記遭遇波浪データ取得ステップで前記船舶の時刻毎の前記遭遇波浪データを求め、前記波浪応答推定ステップで前記時刻毎に推定した前記波浪応答を、前記時刻毎の履歴として記憶する波浪応答履歴記録ステップをさらに実行させることを特徴とする、波浪応答推定プログラム。
to the computer,
a data input step of inputting ship information including acquired ship position data and wave data;
an encountered wave data obtaining step of searching for the wave data at a position closest to the input position data to obtain the encountered wave data of the ship;
a wave response function applying step of applying the encountered wave data to a wave response function of the ship obtained in advance;
executing a wave response estimation step of estimating a wave response of the ship based on the wave response function;
A wave response history recording step of obtaining the encountered wave data of the ship at each time in the encountered wave data acquisition step, and storing the wave response estimated at each time at the wave response estimation step as a history at each time. A wave response estimation program characterized by further executing.
前記波浪応答履歴記録ステップで記録された前記波浪応答の前記履歴に基づいて、前記船舶の疲労健全性を求める船舶疲労健全性評価ステップをさらに備えたことを特徴とする、請求項11記載の波浪応答推定プログラム。 12. The wave according to claim 11 , further comprising a ship fatigue soundness evaluation step of determining the fatigue soundness of the ship based on the history of the wave response recorded in the wave response history recording step. Response estimation program. 複数の前記船舶のうちから個別の前記船舶を指定し、前記船舶情報のうちから指定された前記船舶の前記船舶情報を選定する船舶指定ステップをさらに備えたことを特徴とする、請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の波浪応答推定プログラム。 from claim 10, further comprising a vessel designation step of designating an individual said vessel from among a plurality of said vessels and selecting said vessel information of said designated vessel from among said vessel information; A wave response estimation program according to any one of claims 12 to 14. 前記波浪応答履歴記録ステップで記録された前記履歴としての前記波浪応答に基づいて、統計的な評価を行なう統計的評価ステップをさらに備えたことを特徴とする、請求項11、請求項12、及び請求項11を引用する請求項13のいずれか1項に記載の波浪応答推定プログラム。 Claim 11, Claim 12, and further comprising a statistical evaluation step of performing statistical evaluation based on the wave response as the history recorded in the wave response history recording step. 14. A wave response estimation program according to any one of claims 13 citing claim 11.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022080529A (en) * 2020-11-18 2022-05-30 三菱造船株式会社 Estimation device, estimation method, and program
CN113978645A (en) * 2021-09-16 2022-01-28 中国人民解放军海军工程大学 Vertical combined bending moment data processing method and system for whole life cycle of conventional surface vessel
CN114358527A (en) * 2021-12-17 2022-04-15 中船航海科技有限责任公司 Ocean route safety assessment method based on ocean environment information

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002326598A (en) 2001-05-01 2002-11-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device and method for evaluating integrity of hull
US20080255757A1 (en) 2007-04-16 2008-10-16 Bruce Alan E Method and apparatus for routing ocean going vessels to avoid treacherous environments
JP2009286230A (en) 2008-05-28 2009-12-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Operation support system of marine vessel and operation support method of marine vessel
WO2018163350A1 (en) 2017-03-09 2018-09-13 日本郵船株式会社 Navigation plan assistance system and navigation plan assistance program

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002326598A (en) 2001-05-01 2002-11-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device and method for evaluating integrity of hull
US20080255757A1 (en) 2007-04-16 2008-10-16 Bruce Alan E Method and apparatus for routing ocean going vessels to avoid treacherous environments
JP2009286230A (en) 2008-05-28 2009-12-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Operation support system of marine vessel and operation support method of marine vessel
WO2018163350A1 (en) 2017-03-09 2018-09-13 日本郵船株式会社 Navigation plan assistance system and navigation plan assistance program

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