KR102434772B1 - System and method for providing sea margin of a vessel and computer-readable recording medium thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 시마진 도출 시스템은, 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 시마진(sea margin)을 도출하기 위한 선박의 시마진 도출 장치 및 상기 선박의 시마진 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 상기 선박의 시마진을 도출하는 시스템으로서, 상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 선체오염효과계수가 저장되어 있으며, 상기 선박의 시마진 도출 장치는, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측장치로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 선체오염효과계수, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 1 RPM을 도출하고, 상기 선박이 정수 중 운항을 조건으로, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측장치로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 2 RPM을 도출하고, 상기 도출된 엔진의 제 1 RPM으로부터 상기 엔진의 제 1 출력을 산출하고, 상기 도출된 엔진의 제 2 RPM으로부터 상기 엔진의 제 2 출력을 산출하여, 시마진 = ((제 1 출력) - (제 2 출력)) / (제 2 출력)을 통해 선박의 시마진을 도출하는 것을 특징으로 한다.The ship's seamargin derivation system according to an embodiment of the present invention simulates or test-runs the ship's sailing process, analyzes the actual operational performance of the ship, and through this, the ship's seamargin derives seamargin. A system for deriving a derivation device and a device database in which various data of the derivation device and the device for derivation of the ship are stored. The operation information extracted to analyze the operation performance of the ship, the marine environment information according to the operation route of the ship, the operation command speed of the ship, and the hull pollution effect coefficient of the ship are stored, and the shimajin of the ship is derived. The device includes the marine environment information according to the navigation route of the ship, the AIS data or the navigation information extracted from the real ship measurement device, the operation command speed of the ship, the hull pollution effect coefficient of the ship, and the dynamic characteristics of the ship The first RPM of the engine is derived by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the maneuverable motion equation that can be simulated, and extracted from the AIS data or the real ship measuring device under the condition that the ship operates in still water. The second RPM of the engine is derived by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the operation information, the operation command speed of the ship, and a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship, and the derivation By calculating the first output of the engine from the first RPM of the obtained engine, and calculating the second output of the engine from the derived second RPM of the engine, shimajin = ((first output) - (second output) )) / (second output) is characterized in deriving the ship's shimajin.
Description
본 발명은 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 시마진을 도출할 수 있는 선박의 시마진 도출 시스템 및 방법과, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention provides a system and method for deriving a ship's margin that can simulate or test the ship's operating process to analyze the actual operating performance of the ship and derive the ship's margin through this, and a method for executing the method on a computer. It relates to a computer-readable recording medium in which a computer program is recorded.
고유가로 인해 선박의 경제적인 효율성을 연료소모량 측면에서 평가하게 되면서, 더 높은 효율성을 갖는 선박의 설계 요구가 선주로부터 제기되어 왔다.As the economic efficiency of a ship is evaluated in terms of fuel consumption due to high oil prices, a design request for a ship with higher efficiency has been raised from ship owners.
최근 에너지효율지수(EEDI : Energy Efficiency Design Index), 에너지효율지표(EEOI : Energy Efficiency Operational Indicator) 및 에너지효율관리계획(EEMP : Energy Efficiency Management Plan)의 적용에 관한 논의가 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)를 중심으로 이루어지고 있다. 특히 선박의 건조 및 시운전 단계에서부터 에너지효율지수를 고려하여 선박의 성능을 평가하도록 국제표준화기구의 규정이 갱신되기도 하였다.Recently, discussions on the application of Energy Efficiency Design Index (EEDI), Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI), and Energy Efficiency Management Plan (EEMP) have been discussed by the International Maritime Organization (International Maritime Organization). , IMO). In particular, regulations of the International Organization for Standardization have been updated to evaluate the ship's performance in consideration of the energy efficiency index from the stage of ship building and test operation.
요점은 모형시험결과 및 시운전결과를 근거로 계약서 및 요구 사양서에 명시된 선박의 최소요구성능을 판단하는 것이 아니라, 다양한 환경 조건에서 운항하게 될 선박의 실제 성능의 추정값을 기준으로 판단하겠다는 것이다.The point is not to judge the minimum required performance of the ship specified in the contract and required specifications based on the model test results and test operation results, but based on the estimated value of the actual performance of the ship that will operate in various environmental conditions.
이와 같은 변화는 설계단계에서 이상적인 운항조건을 전제로 추정된 선박의 성능을 다양한 환경조건 및 운항조건을 고려하여 건조된 선박의 성능을 검증하고 싶은 선주의 요구와 그간 실선 성능의 추정과 검증에 대하여 연구를 수행해 온 각 조선소의 기술개발 방향과 그 맥락을 같이하고 있다.Such changes are related to the demands of ship owners who want to verify the performance of ships built by considering various environmental and operating conditions for the performance of ships estimated on the premise of ideal operating conditions at the design stage, and the estimation and verification of actual ship performance. It is in line with the technology development direction of each shipyard that has been conducting research.
이와 같이 고유가 시대를 거치면서 선박의 운항 효율성 향상이라는 이슈가 주요한 의제로 떠오르면서 선박의 운항 데이터를 모니터링하고, 실제 선박의 성능을 추정하는 다양한 접근이 이루어지고 있다.As such, as the issue of improving operational efficiency of ships has emerged as a major agenda in the era of high oil prices, various approaches are being made to monitor ship operation data and to estimate actual ship performance.
주로 선단을 운영하는 해운회사에서 다수의 선박의 운항상태를 모니터링한 후 빅데이터 관점에서 통계적인 접근을 하는 경우가 많으나, 조선소에서는 초기 설계를 위해 선박의 저항, 추진, 운동, 조종 등 요소기술의 관점에서 물리적으로 선박의 성능을 추정하는 기법 연구의 필요성이 제기되고 있다.In many cases, shipping companies that operate fleets monitor the operational status of multiple ships and then take a statistical approach from the perspective of big data. From this point of view, the need for research on techniques to physically estimate the ship's performance is being raised.
또한, 이러한 실선 운항성능의 추정뿐만 아니라, 선박의 시마진(Sea Margin)을 추정해 달라는 요구가 선주로부터 제기되고 있다.In addition, requests for estimating the sea margin of the ship as well as the estimation of such real ship operation performance are being raised from ship owners.
한편, 선박의 유효 마력이나 엔진의 마력은 선저 또는 프로펠러에 부착물이 없는 선박이 수심, 수면폭, 풍향의 영향이 없는 상태로 직진하는 경우에 대한 것이다. 그러나 실제 운항하고 있는 선박은 이런 이상적인 상황에 대한 마력에 실제 항해 상태를 고려한 마력을 더해주어야 한다. 이처럼 가산해 주어야 할 마력의 크기를 시마진이라고 한다. 시마진은 항로, 계절, 선형, 기관종류, 속도, 출항 후 운행 일수 등 여러 조건에 따라 달라지므로 간단히 정할 수 없으며, 일반적으로 선박의 엔진 출력의 15% 내지 30% 정도로 추정하고 있을 뿐이다.On the other hand, the effective horsepower of the ship or the horsepower of the engine relates to a case where a ship without attachments to the bottom or propeller moves straight forward without the influence of water depth, water surface width, and wind direction. However, a ship that is actually operating should add horsepower considering the actual sailing condition to the horsepower for this ideal situation. The amount of horsepower to be added in this way is called shimajin. Shimazin cannot be simply determined because it depends on various conditions such as route, season, type, engine type, speed, and number of days of operation after departure.
시마진은 주문주 및 용선주가 기존 운용 중인 선박 운항 데이터를 기준으로 선정하여 제시하는 값으로, 구체적으로 계산하는 방법이나 추측하는 방법이 정해져 있지 않은 실정이다.Shimazin is a value selected and presented by the ordering owner and charterer based on the ship operation data currently in operation, and a specific calculation method or estimation method is not determined.
따라서 선박의 시마진을 정확하게 예측하거나 추정할 수 있는 방법이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a method capable of accurately predicting or estimating the ship's shimajin.
본 발명은 상기 종래 기술적 요구를 해결하기 위해 안출 된 것으로, 본 발명의 목적은 선박의 저항, 자항, 운동, 조종 등의 물리적인 근거에 의거하여 선박의 시마진을 도출할 수 있는 시스템 및 방법, 동 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는데 있다.The present invention has been devised to solve the above prior technical needs, and an object of the present invention is a system and method capable of deriving a ship's marginal displacement based on physical grounds such as resistance, self-navigation, motion, and maneuvering of a ship; An object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium in which a computer program for executing the method in a computer is recorded.
본 발명의 일 측면에 따른 선박의 시마진 도출 시스템은, 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 시마진(sea margin)을 도출하기 위한 선박의 시마진 도출 장치 및 상기 선박의 시마진 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스에 의해 상기 선박의 시마진을 도출하는 시스템으로서, 상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 선체오염효과계수가 저장되어 있으며, 상기 선박의 시마진 도출 장치는, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측장치로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도 및 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 1 RPM을 도출하고, 상기 선박이 정수 중 운항을 조건으로, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측장치로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 2 RPM을 도출하고, 상기 도출된 엔진의 제 1 RPM으로부터 상기 엔진의 제 1 출력을 산출하고, 상기 도출된 엔진의 제 2 RPM으로부터 상기 엔진의 제 2 출력을 산출하여, 시마진 = ((제 1 출력) - (제 2 출력)) / (제 2 출력)을 통해 선박의 시마진을 도출하는 것을 특징으로 한다.A ship's sea margin derivation system according to an aspect of the present invention is a ship's sea margin derivation for simulating or test-driving a ship's operation process to analyze the actual operational performance of the ship and deriving a sea margin through this. A system for deriving the ship's margin by a device database in which various data of a device and a device for deriving the ship's marginal displacement are stored. The operation information extracted to analyze the operation performance of the ship, the marine environment information according to the operation route of the ship, the operation command speed of the ship, and the hull pollution effect coefficient of the ship are stored, and the shimajin derivation device of the ship uses a steering motion equation capable of simulating the marine environment information according to the navigation route of the ship, the AIS data or the navigation information extracted from the real ship measurement device, the navigation command speed of the ship, and the dynamic characteristics of the ship to derive the first RPM of the engine by performing a simulation according to the navigation path of the ship, and the navigation information extracted from the AIS data or the real ship measurement device, under the condition that the ship operates in still water, and the operation of the ship The second RPM of the engine is derived by performing a simulation according to the navigation path of the ship using the command speed and the steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship, and the engine is derived from the first RPM of the engine. calculating the first output of , and calculating the second output of the engine from the derived second RPM of the engine, simjin = ((first output) - (second output)) / (second output) It is characterized by deriving the ship's shimajin through the
또한, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.In addition, the operation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data may be a position, a bow angle, and a draft of the ship.
또한, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로 획득한 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다.In addition, the marine environment information according to the navigation route of the ship may be information about wind and waves acquired by ECMWF.
또한, 상기 조종운동방정식은, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식일 수 있다.In addition, the steering motion equation, the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, the lateral dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and the hull and rudder of the ship In order to calculate the dynamic fluid force in the yaw direction, each dynamic fluid force acting on the ship is configured as a mathematical model for each hull, propeller and rudder, and the mathematical model verified through the model test result or trial run result for the configured mathematical model It can be an equation.
또한, 상기 선박의 시마진 도출 장치는, 상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하고, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하며, 상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하고, 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하며, 상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션할 수 있다.In addition, the shimajin deriving device of the ship sets the ship's navigation command speed, the initial position of the ship, the initial bow angle, and the initial draft extracted from the AIS data or the real ship measurement data as initial conditions, and the Set the target point of the ship among the AIS data or the real ship measurement data, calculate the rudder angle for moving to the target point in the initial condition, and determine whether the current draft of the ship and the initial draft are the same, and the determination If the current draft of the ship and the initial draft are the same as a result of and the initial draft are different, the operating performance of the ship may be simulated using the coefficient information re-estimated by re-estimating the coefficients of the steering motion equation as an empirical formula, the steering motion equation, and the calculated rudder angle.
또한, 상기 선박의 시마진 도출 장치는, 상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 상기 엔진의 제 1 RPM 및 상기 엔진의 제 2 RPM을 도출할 수 있다.In addition, the shimajin deriving device of the ship changes the rudder angle of the rudder by the calculated rudder angle, and the first of the engine based on the longitudinal and lateral forces and the yaw moment received by the ship moving to the target point. RPM and a second RPM of the engine may be derived.
또한, 상기 선박의 시마진 도출 장치는, 상기 장치 데이터베이스에 저장되어 있는 상기 선박의 선체오염효과계수를 전저항 증가분으로 고려하여 제 1 RPM을 도출할 수 있다.In addition, the ship's shimajin derivation apparatus may derive the first RPM by considering the hull pollution effect coefficient of the ship stored in the apparatus database as the total resistance increase.
또한, 상기 선박의 선체오염효과계수는 선박의 리도킹 기간별 속도 저하의 비율로부터 산출될 수 있다.In addition, the hull pollution effect coefficient of the ship may be calculated from the rate of the speed decrease for each re-docking period of the ship.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 시마진 도출 방법은, 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 상기 선박의 실제 운항 성능을 분석하고 이를 통해 선박의 시마진(sea margin)을 도출하는 방법으로서, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정하는 제 1 단계; AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 상기 선박의 운항명령속도를 입력하는 제 2 단계; 상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 1 RPM을 도출하는 제 3 단계; 상기 추출된 운항정보, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 2 RPM을 도출하는 제 4 단계; 상기 제 1 RPM으로부터 상기 엔진의 제 1 출력을 산출하고, 상기 제 2 RPM으로부터 상기 엔진의 제 2 출력을 산출하는 제 5 단계; 및 상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력으로부터, 시마진 = ((제 1 출력) - (제 2 출력)) / (제 2 출력)을 이용하여 선박의 시마진을 도출하는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sea margin derivation method of a ship according to an aspect of the present invention is a method of simulating or test-driving a ship's operation process to analyze the actual operational performance of the ship and deriving the sea margin of the ship through this. , a first step of setting a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship; Extracts operation information to analyze the operation performance of the ship from AIS data or real ship measurement data collected from AIS or a real ship measurement device, obtains marine environment information according to the ship's navigation route, and obtains the ship's operation command speed A second step of inputting; a third step of deriving a first RPM of the engine by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the acquired marine environment information, the input navigation command speed, and the steering motion equation; a fourth step of deriving a second RPM of the engine by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the input navigation command speed, and the steering motion equation; a fifth step of calculating a first output of the engine from the first RPM and calculating a second output of the engine from the second RPM; And from the first output and the second output, a sixth step of deriving the margin of the ship by using the margin = ((first output) - (second output)) / (second output); characterized in that
또한, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.In addition, the operation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data may be a position, a bow angle, and a draft of the ship.
또한, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로부터 획득한 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다.In addition, the marine environment information according to the navigation route of the ship may be information about wind and waves obtained from the ECMWF.
또한, 상기 제 1단계는, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식을 설정할 수 있다.In addition, in the first step, the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, the lateral dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and the hull and rudder of the ship In order to calculate the dynamic fluid force in the yaw direction, each dynamic fluid force acting on the ship is configured as a mathematical model for each hull, propeller and rudder, and the mathematical model verified through the model test result or trial run result for the configured mathematical model You can set up an equation.
또한, 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하는 상기 제 3 단계 및 상기 제 4 단계 각각은, 상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하는 A 단계; 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하는 B 단계; 상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하는 C 단계; 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하는 D 단계;를 포함하고, 상기 D 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 상기 D 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션할 수 있다. In addition, each of the third and fourth steps of performing a simulation according to the navigation route of the ship using the steering motion equation is extracted from the ship's navigation command speed and the AIS data or the real ship measurement data. A step of setting the initial position, initial bow angle and initial draft of the vessel as initial conditions; A step B of setting a target point of the vessel among the AIS data or the real ship measurement data; C step of calculating a rudder angle for moving to the target point in the initial condition; Step D of determining whether the current draft of the ship and the initial draft are the same; and, if the current draft of the ship and the initial draft are the same as a result of the determination in step D, the steering motion equation and coefficient information; The operation performance of the ship is simulated using the calculated rudder angle, and if the current draft of the ship and the initial draft are different as a result of the determination in step D, the coefficient of the steering motion equation is re-estimated as an empirical expression and re-estimated. The navigation performance of the vessel may be simulated using the estimated coefficient information, the steering motion equation, and the calculated rudder angle.
또한, 상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 상기 엔진의 제 1 RPM 또는 상기 엔진의 제 2 RPM을 도출하는 E 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the first RPM of the engine or the second RPM of the engine based on the longitudinal and lateral forces and the yaw moment received by the ship moving to the target point by changing the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle It may further include step E of deriving.
또한, 상기 제 2 단계는, 상기 선박의 선체오염효과계수를 추가로 입력하고, 상기 제 3 단계는, 상기 선박의 선체오염효과계수를 전저항 증가분으로 고려하여 제 1 RPM을 도출할 수 있다.In addition, in the second step, the hull pollution effect coefficient of the ship is additionally input, and in the third step, the first RPM can be derived by considering the hull pollution effect coefficient of the ship as an increase in total resistance.
또한, 상기 선박의 선체오염효과계수는 선박의 리도킹 기간별 속도 저하의 비율로부터 산출될 수 있다.In addition, the hull pollution effect coefficient of the ship may be calculated from the rate of the speed decrease for each re-docking period of the ship.
또한 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a computer-readable recording medium in which a computer program for executing the method of deriving an optimal route of a ship according to the present invention on a computer is recorded.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 저항, 자항, 운동, 조종 등 전통적인 요소기술을 활용하여 물리적인 근거에 기반한 선박의 시마진을 도출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to derive the ship's shimajin based on a physical basis by using traditional element technologies such as resistance, self-navigation, movement, and steering of the ship.
또한, AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중 시뮬레이션에 필요한 선박의 운항정보, 해상환경정보와 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항성능을 분석할 수 있다.In addition, the ship's operating performance is analyzed using the AIS data or real ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device, using the ship's operation information, marine environment information, and the steering motion equation that can simulate the ship's dynamic characteristics. can do.
또한, 분석된 선박의 운항성능을 통해 환경 하중의 유무에 따라 각각의 출력(동력)을 추정하고 이 차이를 환경 하중으로 인한 출력 즉, 동력의 증가분으로 산출함으로써 동력 증가분을 시마진 추정의 객관적 근거로 확보할 수 있고 이를 통해 다양한 선주의 요구에 대응할 수 있다.In addition, by estimating each output (power) according to the presence or absence of an environmental load through the analyzed ship's operational performance, and calculating this difference as the output due to the environmental load, that is, the increase in power, the increase in power is an objective basis for estimating the shimajin. It can be secured by this, and through this, it is possible to respond to the needs of various ship owners.
또한, 선박의 선체오염효과의 계수를 통해 선박의 전저항 증가분을 추가로 고려함으로써 선박의 운항기간을 고려한 보다 객관적인 시마진을 도출할 수 있다.In addition, by additionally considering the increase in the total resistance of the ship through the coefficient of the hull pollution effect of the ship, it is possible to derive a more objective shimajin considering the operation period of the ship.
도 1은 본 발명에 따른 선박의 시마진 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박의 시마진 도출 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 결과와 실제 선박이 운항한 운항경로를 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도가 20노트일 경우 환경 하중의 유무를 고려하면서 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도가 12노트일 경우 환경 하중의 유무를 고려하면서 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 RPM, 환경 하중 유무에 따른 상대비율의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 출력, 환경 하중 유무에 따른 상대비율의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항기간에 따른 속도 저하의 비율을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항기간에 따른 속도 저하의 비율을 선형화한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 환경 하중 및 선박의 선체오염효과계수를 고려한 선박의 시마진을 그래프로 나타낸 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a ship's shimajin system according to the present invention.
2 is a view showing a method for deriving the shimajin of a ship according to the present invention.
3 is a view showing a navigation route of a ship according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating marine environment information according to a navigation route of a ship according to an embodiment of the present invention.
5 is a view comparing the results of simulation according to the navigation route of the ship and the route actually operated by the ship according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the operation speed of the vessel, which is simulated according to the operation path of the vessel while taking into account the presence or absence of an environmental load, when the operation command speed of the vessel is 20 knots according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the operating speed of the vessel, which is simulated according to the vessel's operating path while taking into account the presence or absence of an environmental load, when the vessel's operating command speed is 12 knots according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing the relationship between the operating speed of the vessel, the average RPM, and the relative ratio according to the presence or absence of an environmental load by performing a simulation according to the operation path of the vessel according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing the relationship between the operating speed of the corresponding vessel, the average output, and the relative ratio according to the presence or absence of an environmental load by performing a simulation according to the operation path of the vessel according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the rate of speed decrease according to the operating period of a ship according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing a linearized graph of the rate of speed decrease according to the operating period of a ship according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph showing the shimajin of a ship in consideration of the environmental load and the hull pollution effect coefficient of the ship according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.
및/또는 이라는 용어가 등장하는 경우 이는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And/or when the term appears, it includes a combination of a plurality of related description items or any of a plurality of related description items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there is no other element in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component part, or a combination thereof described in the specification exists, and includes one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof does not preclude the possibility of addition.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
이하에서, 도 1 내지 도 12를 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 시마진 도출 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a system and method for deriving a ship's shimajin according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 12 .
도 1은 본 발명에 따른 선박의 시마진 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 선박의 시마진 도출 방법을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 결과와 실제 선박이 운항한 운항경로를 비교한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도가 20노트일 경우 환경 하중의 유무를 고려하면서 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항명령속도가 12노트일 경우 환경 하중의 유무를 고려하면서 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행한 해당 선박의 운항속도를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 RPM, 환경 하중 유무에 따른 상대비율의 관계를 나타낸 도면이며, 도 9은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항경로에 따른 시뮬레이션을 수행하여 해당 선박의 운항속도와 평균 출력, 환경 하중 유무에 따른 상대비율의 관계를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항기간에 따른 속도 저하의 비율을 나타낸 도면이며, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 선박의 운항기간에 따른 속도 저하의 비율을 선형화한 그래프를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 환경 하중 및 선박의 선체오염효과계수를 고려한 선박의 시마진을 그래프로 나타낸 도면이다.1 is a view showing the schematic configuration of a ship's shimajin system according to the present invention, Figure 2 is a view showing a shimajin derivation method for a ship according to the present invention, Figure 3 is a view showing an embodiment of the present invention It is a view showing the navigation route of a ship, and FIG. 4 is a diagram showing marine environment information according to the navigation route of the ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a view comparing the result of performing a simulation according to the route and the operation route actually operated by the ship, and FIG. 6 is a view showing the presence or absence of an environmental load when the ship's operation command speed is 20 knots according to an embodiment of the present invention. It is a view showing the operation speed of the vessel that has been simulated according to the operation route of the vessel, and FIG. 7 is a view showing the operation speed of the vessel while considering the presence or absence of environmental load when the operation command speed of the vessel is 12 knots according to an embodiment of the present invention. It is a view showing the operating speed of the corresponding vessel that has been simulated according to the operating path, and FIG. 8 is a simulation according to the operating path of the vessel according to an embodiment of the present invention. It is a view showing the relationship of the relative ratio according to the presence or absence, and FIG. 9 is a diagram showing the relative ratio according to the operation speed, average output, and environmental load of the vessel by performing a simulation according to the operation path of the vessel according to an embodiment of the present invention. It is a view showing the relationship, and FIG. 10 is a view showing the rate of decrease in speed according to the operating period of the ship according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is the speed according to the operating period of the ship according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing a linearized ratio of degradation, and FIG. 12 is a graph showing a ship's shimajin in consideration of the environmental load and the ship's hull pollution effect coefficient according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 시마진 도출은, 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로를 따라 시뮬레이션을 수행함에 있어, 환경 하중이 있는 경우와 없는 경우 각각의 출력(동력)을 계산한 후, 평균 출력의 차이를 환경 하중이 없는 경우의 출력으로 나누고 이 값은 선박의 시마진으로 정의한다.In the derivation of the ship's shimajin according to an embodiment of the present invention, the simulation is performed along the navigation path of the ship using the steering motion equation that can simulate the dynamic characteristics of the ship, with and without an environmental load. After calculating each output (power), the difference of the average output is divided by the output when there is no environmental load, and this value is defined as the ship's marginal displacement.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 선박의 시마진 도출 시스템은, 선박의 운항과정을 시뮬레이션 또는 시운전하여 선박의 실제 운항성능을 분석하고 이를 통해 상기 선박의 시마진을 도출하기 위한 선박의 시마진 도출 장치 및 상기 선박의 시마진 도출 장치의 각종 데이터들이 저장되는 장치 데이터베이스로 구성된다.As shown in FIG. 1 , the system for deriving the shimajin of a ship according to an aspect of the present invention analyzes the actual operational performance of the ship by simulating or test-driving the operation process of the ship and deriving the shimajin of the ship through this. It is composed of a device database in which various data of the simazine derivation device of the ship and the shimajin derivation device of the ship are stored.
상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 및 상기 선박의 선체오염효과(fouling effect)계수가 저장되어 있다.The device database includes navigation information extracted to analyze the navigation performance of a ship among AIS data or real ship measurement data collected from AIS or a real ship measurement device, marine environment information according to the navigation route of the ship, operation command speed of the ship, and a hull fouling effect coefficient of the vessel is stored.
AIS는 선박 자동 식별 장치로, 운항 중인 모든 선박의 AIS 데이터를 수집한다. 이와 같이 수집된 선박의 AIS 데이터는 선박의 시각별로 현재 위치, 속도 및 흘수 등의 정보를 담고 있다.AIS is an automatic vessel identification device that collects AIS data of all vessels in operation. The AIS data of the vessel collected in this way contains information such as the current position, speed, and draft for each time of the vessel.
이러한 AIS는 일정크기 이상의 선박에 의무적으로 탑재되는 장치로, 자 선박의 운항정보를 송신하고, 다른 선박의 운항정보를 수신함으로써 운항정보를 공유하는 장치이다. 이러한 AIS를 통해 다른 선박의 AIS 데이터를 취득하여 운항 안정성을 높이는데 이용되며, 육상에서도 현재 움직이는 선박의 AIS 데이터를 받을 수 있으며, 이를 데이터베이스로 구축해서 일정 기간 동안에 전 세계 AIS를 설치한 선박의 운항정보를 취득하는 것이 가능하다.Such AIS is a device that is obligatory to be mounted on ships of a certain size or larger, and it is a device that transmits the operation information of its own ship and shares the operation information by receiving the operation information of other ships. This AIS is used to acquire AIS data of other ships and is used to increase operational stability, and it is possible to receive AIS data of ships currently moving on land as well. It is possible to obtain information.
조선소와 해운선사에서 취득되는 실선 운항 정보는 AIS에서 제공 가능한 모든 정보를 포함하며, 별도의 실선계측장치를 통해 유사 정보를 취득할 수 있다.The real ship operation information acquired from shipyards and shipping companies includes all information available from AIS, and similar information can be acquired through a separate real ship measurement device.
상기 AIS 또는 상기 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출할 수 있다.Operation information may be extracted to analyze the operation performance of the ship from the AIS data or the actual ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device.
AIS 데이터 추출된 운항정보는 Static data, Dynamic data, Voyage related data, Safety related message 등이 포함하며, Static data 중에서는 1) IMO number를, Dynamic data 중에서는 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 중에서는 1) Ship's draft 등을 활용할 수 있다. 또한, 별도의 실선계측장치를 통해 동일한 정보를 수집할 수 있다. 바람직하게는 상기 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위한 운항정보는 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.The operation information extracted from AIS data includes static data, dynamic data, Voyage related data, safety related message, etc. In static data, 1) IMO number, in dynamic data, 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data, 1) Ship's draft, etc. can be used. In addition, the same information can be collected through a separate solid line measuring device. Preferably, the operation information for analyzing the operation performance of the ship among the AIS data or the real ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device may be the position, the bow angle, and the draft of the ship.
한편, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 운항경로 상의 바람 및 파도에 관한 정보일 수 있다. 이러한 바람 및 파도에 관한 정보는 ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 유럽중기예보센터), NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration, 미국국립해양대기국), NDBC(National Data Buoy Center, 국가부표자료센터) 등 다양한 소스(source)를 통해 획득할 수 있으며, 바람직하게는 ECMWF로부터 획득할 수 있다.On the other hand, the marine environment information according to the navigation route of the ship may be information about the wind and waves on the navigation route. Information on these winds and waves is available from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), and the National Data Buoy Center (NDBC). ), etc., may be obtained through various sources, and preferably may be obtained from ECMWF.
선박의 운항명령속도는 후술하는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행함에 있어 선박의 기준이 되는 속도를 의미한다. 이러한 선박의 운항명령속도는 선박의 종류, 크기, 선형 등 다양한 요소를 고려하여 선정될 수 있고 통상 선박이 운항하는 속도인 5 내지 30 노트 사이의 범위에서 설정할 수 있다. 그러나 이러한 수치에 한정되는 것은 아니며 고속정의 경우 40 노트 이상의 범위를 설정할 수 있음은 물론이다.The ship's operation command speed refers to the speed that is the standard of the ship in performing simulations according to the ship's navigation route using the steering motion equation to be described later. The operation command speed of such a ship may be selected in consideration of various factors such as the type, size, and type of the ship, and may be set in the range of 5 to 30 knots, which is the speed at which the ship normally operates. However, it is not limited to these figures, and it is of course possible to set a range of 40 knots or more in the case of a high-speed boat.
또한, 상기 장치 데이터베이스에는 선박의 선체오염효과계수가 저장될 수 있다.In addition, the hull pollution effect coefficient of the ship may be stored in the device database.
선박은 선체가 바닷물에 잠기는 흘수선 아래 부분에 조개나 따개비와 같은 다양한 종류의 해양생물이 부착하게 되는데 이러한 해양생물은 선체의 중량을 증가시킬 뿐만 아니라 저항을 증가시켜 연료소모량을 증대시키고, 항해 속도를 저하시키는 요인으로 작용한다. 때문에 건조 중인 선박이 안벽에 정박하고 있는 경우는 물론, 운항 중인 선박의 경우에도 일정기간의 운항 후 리도킹하여 선체에 부착된 해양생물을 제거하는 작업을 정기적 또는 부정기적으로 실시하고 있으며, 통상 선박의 리도킹 기간은 1 ~ 5년 사이에서 결정되는 것이 일반적이다.Various kinds of marine life such as shells and barnacles are attached to the part below the waterline where the hull is submerged in seawater. act as a degrading factor. For this reason, not only when a vessel under construction is anchored on the quay wall, but also in the case of a vessel in operation, after a certain period of operation, re-docking to remove marine organisms attached to the hull is performed regularly or irregularly. The redocking period is usually decided between 1 to 5 years.
본 발명에 있어서 선체오염효과계수는 선박의 리도킹 기간별 속도 저하의 비율로부터 산출될 수 있다.In the present invention, the hull pollution effect coefficient can be calculated from the rate of speed decrease for each re-docking period of the ship.
구체적으로는 도 10 및 11에 도시한 바와 같이 선박의 운항기간에 따른 속도 저하의 비율을 통해 이를 선형화한 대표값으로 선체오염효과계수를 설정할 수 있다. 도 10의 경우 운항기간이 3년차가 되면서 첫 번째 리도킹을 통해 선체에 부착된 해양생물을 제거하는 작업을 실시하였고 이후 2 번의 리도킹이 더 있음을 알 수 있다. 리도킹 전까지 선박의 속도는 꾸준히 저하하고 리도킹을 통해 선체에 부착된 해양생물을 제거하는 작업을 실시함으로써 다시 선박의 속도가 올라가는 것을 확인할 수 있다.Specifically, as shown in FIGS. 10 and 11 , the hull pollution effect coefficient can be set as a representative value obtained by linearizing the speed reduction ratio according to the operation period of the ship. In the case of FIG. 10, it can be seen that the operation of removing the marine life attached to the hull through the first re-docking was performed as the operation period reached the third year, and thereafter, it can be seen that there are two more re-docking. It can be seen that the speed of the ship steadily decreases before re-docking, and the speed of the ship increases again by removing the marine life attached to the hull through re-docking.
본 발명에 따른 선체오염효과계수는 환경 하중이 있는 경우의 출력을 계산함에 있어 전저항 증가분을 고려하는 요소로 이용된다. 이러한 선체오염효과계수는 실선 운항 데이터를 기반으로 하여 획득할 수도 있고 공지된 알고리즘과 방법에 의해 획득할 수도 있으므로 획득 또는 도출하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 운항기간별 선박의 속도 저하율을 나타내는 값이면 충분하다.The hull pollution effect coefficient according to the present invention is used as a factor that considers the increase in total resistance in calculating the output when there is an environmental load. Since these hull pollution effect coefficients can be obtained based on real ship operation data or can be obtained by known algorithms and methods, there is no particular limitation on the method of obtaining or deriving them. do.
이하, 본 발명에 따른 선박의 시마진 도출 시스템에 있어서 선박의 시마진 도출 장치 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the ship's margin derivation device in the ship's margin derivation system according to the present invention will be described.
선박의 시마진 도출 장치는 전술한 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, AIS 데이터 또는 실선계측데이터로부터 추출된 운항정보, 선박의 운항명령속도와 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 RPM을 도출할 수 있다.The ship's shimajin derivation device uses the above-described marine environment information according to the ship's navigation route, navigation information extracted from AIS data or real ship measurement data, and a steering motion equation that can simulate the ship's operation command speed and the dynamic characteristics of the ship. It is possible to derive the RPM of the engine by performing a simulation according to the navigation route of the ship.
상기 조종운동방정식은 대상 선박에 대해 모형시험결과 또는 시운전 결과가 있으므로 선박의 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 이용하여 수학모형을 검증하여 대상 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 구성한다.Since the steering motion equation has a model test result or a trial run result for the target ship, the mathematical model is verified using the model test result or the test run result of the ship to form a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the target ship.
본 발명에 따른 조종운동방정식은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.The steering motion equation according to the present invention can be expressed by
여기서 m은 선박의 질량, Izz는 선박의 질량 관성모멘트를 의미한다. u,v는 각각 선박의 종 방향 속도와 횡방향 속도를 가리키며, , 은 선박의 속도 시간 변화율을 의미한다. r은 선박의 위치의 선체 중앙부를 기준으로 회전하는 각속도를, 은 각속도의 시간변화율을 가리킨다. X, Y, N은 각각 선체에 작용하는 종방향, 횡방향의 힘과 요모멘트를 의미한다.Here, m is the mass of the ship and Izz is the mass moment of inertia of the ship. u and v denote the longitudinal and transverse velocity of the vessel, respectively, , is the rate of change of the ship's speed with time. r is the ship's The angular velocity of rotation with respect to the center of the hull at the position, is the time rate of change of the angular velocity. X, Y, and N mean the longitudinal and transverse forces and yaw moments acting on the hull, respectively.
선체에 작용하는 힘과 모멘트는 수학식 2로 나누어 정리할 수 있다. 아래 첨자 H는 선체를 의미하며, P는 프로펠러, R은 러더, WI는 바람, WA는 파도를 의미한다.The forces and moments acting on the hull can be divided by Equation (2). The subscript H stands for hull, P stands for propeller, R stands for rudder, WI stands for wind, and WA stands for wave.
여기서, X, Y, N는 각각 수학식 3 내지 12에 의해 계산될 수 있다.Here, X, Y, and N may be calculated by
여기서, m x , n y 는 종방향 및 횡방향의 부가된 질량이고, L pp 는 선박의 수선간 길이이고, T는 선박의 흘수이고, U는 선박이 실제로 움직이는 속력이고, ρ는 해수의 밀도이며, β는 편류각이다. 이때, 선박의 흘수가 이전 단계의 흘수(초기 흘수 또는 목표점으로 이동하기 전의 흘수)와 다른 경우, 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트의 저항계수를 선형보간하고, 재추정된 저항계수값을 반영한다.where m x , n y are the added masses in the longitudinal and transverse directions, L pp is the length between water lines of the ship, T is the draft of the ship, U is the actual speed at which the ship is moving, and ρ is the density of seawater. and β is the drift angle. At this time, if the draft of the ship is different from the draft of the previous stage (the initial draft or the draft before moving to the target point), the design draft set for each speed of the ship and the resistance coefficient of the ballast are linearly interpolated, and the re-estimated resistance coefficient value is reflected. do.
여기서, ur은 대상 선박의 종방향 속도와 횡방향 속도의 곱이다.Here, ur is the product of the longitudinal speed and the transverse speed of the target vessel.
여기서 xG는 길이방향 무게중심(LCG)의 위치부터 선박의 중심까지의 거리이다.where x G is the distance from the position of the longitudinal center of gravity (LCG) to the center of the vessel.
여기서 t는 추력감소계수이고, ρ는 해수의 밀도이고, n은 프로펠러의 RPM/60이며, D p 는 프로펠러의 지름이며, K T 는 추력계수이다. t와 K T 는 모형시험을 통해서 획득된다.where t is the thrust reduction coefficient, ρ is the density of seawater, n is the RPM/60 of the propeller, D p is the diameter of the propeller, and K T is the thrust coefficient. t and K T are obtained through model testing.
여기서, tR은 선체와 러더 간의 간섭계수이고, FN은 러더에 작용하는 직압력(port, stbd는 방향을 의미), 및 은 러더각이다.where t R is the coefficient of interference between the hull and the rudder, F N is the direct pressure acting on the rudder (port, stbd means the direction), and is the rudder angle.
여기서, α H 는 선체와 러더간 간섭계수이고, FN_PORT는 해수의 밀도, 러더(PORT)면적, 입사각에 따른 러더(PORT) 양력계수의 기울기 및 유동입사각을 이용하여 계산되며, FN_STBD도 마찬가지로 해수의 밀도, 러더(STBD) 면적, 입삭각에 따른 러더(STBD) 양력계수의 기울기 및 유동입사각을 이용하여 계산된다.Here, α H is the interference coefficient between the hull and the rudder, F N_PORT is calculated using the density of seawater, the area of the rudder (PORT), the slope of the rudder (PORT) lift coefficient according to the angle of incidence, and the flow angle of incidence, F N_STBD is also It is calculated using the gradient of the rudder (STBD) lift coefficient according to the density of seawater, the area of the rudder (STBD), the angle of incidence, and the angle of incidence.
XH는 선체와 러더 간 간섭계수이다.X H is the coefficient of interference between the hull and the rudder.
또한, 선박의 조종운동방정식에서 바람 하중을 구하기 위해서는 상대 속도와 상대 입사각으로 정리되어야 하며, 아래의 수학식 10을 이용하여 계산될 수 있다.In addition, in order to obtain the wind load in the steering motion equation of the ship, it must be arranged in terms of the relative speed and the relative angle of incidence, and can be calculated using
여기서, 는 바람의 종 방향 상대 속도이고, 는 바람의 횡 방향 상대 속도를 가리킨다. 는 종 방향 상대 속도의 제곱과 횡 방향 상대 속도의 제곱을 더한 값을 제곱근으로 계산한 값이며, 는 선체에 입사되는 상대 입사각을 가리킨다.here, is the longitudinal relative speed of the wind, denotes the relative speed in the transverse direction of the wind. is the square root of the sum of the square of the longitudinal relative speed and the square of the transverse relative speed, is the relative angle of incidence incident on the hull.
선체에 작용하는 바람 하중은 아래의 수학식 11를 이용하여 계산된다.The wind load acting on the hull is calculated using
여기서, C X , C Y , C N 은 무차원화 된 풍하중 계수를 가리킨다. AT는 선박의 수선면 위쪽의 종 방향 투영면적을 가리키며, AL은 횡 방향 투영면적을 가리킨다. ρ air 는 공기의 밀도를 가리키며, L OA 는 선박의 전체 길이를 가리킨다.Here, C X , C Y , and C N refer to the dimensionless wind load coefficients. AT is the longitudinal projected area above the waterline of the ship, and A L is the transverse projected area. ρ air refers to the density of air, and L OA refers to the total length of the vessel.
파랑 하중은 수학식 12를 이용하여 계산될 수 있다. 파랑 평균 표류력만을 조종운동방정식에 파랑 하중으로 고려한다.The wave load can be calculated using
여기서, QTF는 파랑 평균 표류력을 가리키며, ω는 주파수, α는 파도 입사각도, 는 파의 진폭을 가리킨다. E(ω)는 ITTC(International Towing Tank Committee)파 스펙트럼을 의미한다. 선박의 이동속도, 평균 파도 주기, 파도의 방향에 따라 선형 보간을 한 뒤 파랑 하중을 조종운동방정식에 외력으로 고려한다.where QTF is the average wave drift force, ω is the frequency, α is the wave incidence angle, indicates the amplitude of the wave. E(ω) denotes an International Towing Tank Committee (ITTC) wave spectrum. After linear interpolation is performed according to the ship's moving speed, average wave period, and wave direction, the wave load is considered as an external force in the steering motion equation.
한편, 상기 수학식 2의 경우 선체, 프로펠러, 러더, 바람 및 파도를 모두 고려하여 선체에 작용하는 힘과 모멘트를 구하는 식이다. 이는 환경 하중을 고려하여 선체에 작용하는 힘과 모멘트를 구하는 식이다.Meanwhile, in the case of
여기서 바람 및 파도에 관한 인자를 빼면, 환경 하중을 고려하지 않은 즉, 정수 중 운항 조건에서 선체에 작용하는 힘과 모멘트를 구하는 식이 된다.If the factors related to wind and waves are subtracted from here, the force and moment acting on the hull are calculated without considering the environmental load, that is, under the still water operating conditions.
선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력과, 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력과, 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하는 것은 수학식 3 내지 9로 정의되며, 여기에 바람에 의한 하중은 수학식 10 및 11, 파도에 의한 하중은 수학식 12 및 13을 통해 구할 수 있다.Calculating the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder, the lateral dynamic fluid force acting on the hull and rudder, and the yaw dynamic fluid force acting on the hull and rudder is defined by
다시 말해, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하여 환경 하중을 고려하는 경우에는 수학식 3 내지 12를 통해 선체에 작용하는 힘과 모멘트를 구할 수 있고, 정수 중 운항을 조건으로 하는 경우에는 바람과 파도에 의한 하중은 무시하고 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 힘과 모멘트를 수학식 3 내지 9를 통해 구할 수 있다.In other words, when the environmental load is taken into account by acquiring marine environmental information according to the navigation route of the ship, the forces and moments acting on the hull can be obtained through
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 시마진 도출 장치는, 환경 하중이 있는 경우를 전제조건으로 하여 상기 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하고 그 결과 엔진의 제 1 RPM을 도출한다. 그리고, 환경 하중이 없는 경우 즉, 정수 중 운항을 전제조건으로 하여 상기 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하고 그 결과 엔진의 제 2 RPM을 도출한다.The apparatus for deriving shimajin for a ship according to an embodiment of the present invention performs a simulation according to the navigation route of the ship using the steering motion equation under the condition that there is an environmental load, and as a result, the engine's first RPM to derive And, when there is no environmental load, that is, a simulation is performed according to the navigation route of the ship using the steering motion equation using the steering motion equation as a prerequisite for operation in still water, and as a result, the second RPM of the engine is derived.
다시 말해, 환경 하중이 있는 것을 전제조건으로 하는 경우 도출된 RPM은 제 1 RPM으로 명명하고, 정수 중 운항을 전제조건으로 하는 경우 도출된 RPM은 제 2 RPM으로 명명한다.In other words, when there is an environmental load as a prerequisite, the derived RPM is named as a first RPM, and when operating in still water is a prerequisite, the derived RPM is named as a second RPM.
환경 하중의 고려 여부는, 바람 및 파도를 고려하여 선체에 작용하는 힘과 모멘트를 구하는지 여부만 차이가 있을 뿐 상술한 조종운동방정식을 통해 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 방법은 동일하다.The method of simulating the operating performance of a ship through the above-described steering motion equation is the same, except whether the environmental load is considered or not, only whether the force and moment acting on the hull are calculated in consideration of wind and waves.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 시마진 도출 장치가 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 과정을 상술한다.Hereinafter, a process for simulating the ship's operating performance by the apparatus for deriving a ship's shimajin according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 시마진 도출 장치는 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 운항성능을 추정하기 위한 선박의 특정 구간을 설정받아 선박의 초기 위치, 초기 선수각, 초기 흘수, 운항명령속도를 초기 조건으로 설정하고, AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 이동경로 중에 목표점을 설정하여 초기조건에서 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하여 계산된 러더각과, 상술된 조종운동방정식 및 계수정보를 이용하여 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요방향의 모멘트를 계산하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다.The apparatus for deriving a ship's shimajin according to an embodiment of the present invention receives a specific section of the ship for estimating the navigation performance from AIS data or real ship measurement data, and the initial position of the ship, the initial bow angle, the initial draft, and the operation command speed Set as the initial condition, set the target point during the movement path of the ship among AIS data or solid ship measurement data, calculate the rudder angle for moving from the initial condition to the target point, and the above-mentioned steering motion equation and coefficient information. It simulates the ship's operating performance by calculating the longitudinal and lateral forces and the yaw moment received by the ship moving to the target point by using it.
이때, 초기조건에서 목표점으로 이동하기 위한 대상 선박의 흘수와 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하여 선박의 흘수와 초기흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 같으면 설정된 조종운동방정식 및 계수정보를 이용하여 대상 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고, 대상 선박의 현재 흘수와 초기 흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 다르면 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 조종운동방정식을 이용하여 대상 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 선박의 초기 흘수 또는 이전 목표점에서의 흘수가 다르면 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수의 저항계수를 선형보간하고, 추정된 저항계수값을 반영하여 조종운동방정식을 풀이한다.At this time, it is determined whether the draft of the target ship for moving to the target point and the initial draft are the same in the initial condition. Operational performance is simulated, and if the current draft of the target ship and the initial draft or the draft at the previous target point are different, the coefficient of the steering motion equation is re-estimated as an empirical formula, and the operation of the target ship using the re-estimated coefficient information and the steering motion equation Simulate performance. If the initial draft of the ship or the draft at the previous target point is different, the resistance coefficients of the design draft and the ballast draft set for each speed of the ship are linearly interpolated, and the steering motion equation is solved by reflecting the estimated resistance coefficient value.
보다 구체적으로, 선박의 시마진 도출 장치는 상술된 목표점으로 이동하는 대상 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 상술된 수학식을 통해 계산하고, 계산된 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 이용하여 얻어진 엔진의 RPM과 러더의 러더각을 포함하는 결과를 근거로 대상선박의 실제 운항성능을 추정할 수 있다.More specifically, the ship's shimajin derivation device calculates the longitudinal and lateral forces and yaw moment received by the target ship moving to the above-described target point through the above-mentioned equations, and calculates the longitudinal and lateral directions and The actual operating performance of the target ship can be estimated based on the results including the engine RPM and rudder angle obtained using the lateral force and yaw moment.
한편, 선박의 시마진 도출 장치는 상기한 시뮬레이션 프로세스에 의해 환경 하중이 고려된 경우와 환경 하중이 없는 즉, 정수 중 운항조건 각각 엔진의 RPM을 도출하고, 환경 하중이 고려된 경우를 제 1 RPM으로, 정수 중 운항조건의 경우 제 2 RPM으로 도출한다.On the other hand, the ship's shimajin derivation apparatus derives the RPM of the engine in the case where the environmental load is considered by the above-described simulation process and the environmental load is not, that is, in the still water operating conditions, respectively, and when the environmental load is considered, the first RPM As a result, in the case of the operation condition in still water, it is derived as the 2nd RPM.
선박의 시마진 도출 장치는 상기 도출된 엔진의 제 1 RPM 및 제 2 RPM으로부터 각각 엔진의 제 1 출력과 제 2 출력을 산출할 수 있다.The apparatus for deriving the shimajin of the ship may calculate the first output and the second output of the engine from the derived first and second RPMs of the engine, respectively.
통상 선박이 저항[RT]을 받으면서 속도 V[m/s]로 항해하기 위해 필요한 동력 V로 표시한다. 여기에서 RT ∝ V2 (전저항은 속도의 거의 2승에 비례함)이므로 위의 식은 P ∝ V3로 바꿀 수 있다. 즉, 선박의 항해에 필요한 동력 즉, 출력은 속도의 3승에 비례한다.In general, it is expressed as the power V required for the vessel to sail at the speed V[m/s] while receiving the resistance [R T ]. Here, R T ∝ V 2 (total resistance is proportional to almost the square of the speed), so the above equation can be changed to P ∝ V 3 . That is, the power required for the navigation of the ship, that is, the output is proportional to the third power of the speed.
이렇게 산출된 제 1 출력과 제 2 출력을 이용하여, 상기 선박의 시마진 시마진 도출 장치는 하기식을 통해 선박의 시마진을 구할 수 있다.By using the first output and the second output calculated in this way, the ship's Shim-jin and Shim-jin derivation apparatus can obtain the ship's Shim-jin through the following equation.
시마진 = ((제 1 출력) - (제 2 출력)) / (제 2 출력)Shimazine = ((1st output) - (2nd output)) / (2nd output)
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 시마진 도출 시스템은 환경 하중을 고려하여 제 1 RPM을 도출함에 있어, 선박의 선체오염효과계수를 전저항 증가분으로 추가로 고려할 수 있다. On the other hand, the ship's shimajin derivation system according to an embodiment of the present invention may additionally consider the hull pollution effect coefficient of the ship as an increase in total resistance in deriving the first RPM in consideration of the environmental load.
구체적으로, 선체오염에 따른 저항증가는 상기 수학식 3으로 표시된 XH라는 항에 포함될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이 XH는 선박이 실제로 움직이는 속력인 U의 제곱 즉, U 2 에 비례하며 X UU 는 모형시험 등을 통해 얻어진 계수이다. 이때 선체오염효과계수가 상기 X UU 에 반영될 수 있다. 예를 들면, 선체오염효과계수가 1%/month이라 할 경우 X UU *(1+0.01)과 같은 형태로 저항 증가분을 고려할 수 있다.Specifically, the increase in resistance due to hull pollution may be included in the term X H expressed by
이하에서는, 본 발명에 따른 선박의 최적항로 도출 방법을 도 3 내지 도 12를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of deriving an optimal route for a ship according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 12 .
먼저 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정한다(제 1 단계). 조종운동방정식은 선박이 받은 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향의 모멘트를 계산하기 위한 식으로 앞서 기술한 수학식 1 내지 12을 참고하여 설정할 수 있다.First, a steering motion equation that can simulate the dynamic characteristics of a ship is established (Step 1). The steering motion equation is an equation for calculating the longitudinal force, lateral force, and yaw moment received by the ship, and can be set with reference to
다음으로, AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 선박의 운항명령속도를 입력한다(제 2 단계).Next, in order to analyze the operation performance of the vessel from the AIS data or the actual vessel measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device, the operation information is extracted, the marine environment information is obtained according to the operation route of the ship, and the operation command speed of the ship Enter (2nd step).
여기서, AIS 데이터 추출된 운항정보는 Static data, Dynamic data, Voyage related data, Safety related message 등이 포함하며, Static data 중에서는 1) IMO number를, Dynamic data 중에서는 1) Ship's position with accuracy indication and integrity status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data 중에서는 1) Ship's draft 등을 활용할 수 있다. 또한, 별도의 실선계측장치를 통해 동일한 정보를 수집할 수 있다. 바람직하게는 상기 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 선박의 운항 성능을 분석하기 위한 운항정보는 선박의 위치, 선수각 및 흘수일 수 있다.Here, the operation information from which the AIS data is extracted includes static data, dynamic data, Voyage related data, safety related message, etc., among static data, 1) IMO number, and among dynamic data, 1) Ship's position with accuracy indication and integrity Status, 2) Time in UTC, 3) Speed over ground, Voyage related data, 1) Ship's draft, etc. can be used. In addition, the same information can be collected through a separate solid line measuring device. Preferably, the operation information for analyzing the operation performance of the ship among the AIS data or the real ship measurement data collected from the AIS or the real ship measurement device may be the position, the bow angle, and the draft of the ship.
보다 구체적으로 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 특정기간의 운항정보를 선택적으로 취득할 수 있으며, 예를 들면, 나이지리아의 액화 천연 가스 터미널에서 액화 천연 가스를 싣고 서아프리카 지역을 2016년 5월 20일자로 출발하여 약 26일에 걸쳐 2016년 6월 17일자로 일본까지 운항한 선박의 운항경로를 선택하였고 상기 선박의 AIS 데이터에서 찍힌 이동경로는 도 3에 잘 도시되어 있다.More specifically, it is possible to selectively acquire flight information for a specific period from among AIS data or solid line measurement data. The sailing route of the ship that departed and operated to Japan as of June 17, 2016 over about 26 days was selected, and the movement route taken from the AIS data of the ship is well illustrated in FIG. 3 .
또한, 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 운항경로 상의 바람 및 파도에 관한 정보로서 ECMWF, NOAA, NDBC 등의 소스를 통해 획득할 수 있으며, 바람직하게는 ECMWF로부터 획득할 수 있다.In addition, the marine environment information according to the navigation route of the ship may be acquired through sources such as ECMWF, NOAA, NDBC, etc. as information about wind and waves on the navigation route, preferably from the ECMWF.
도 4에는 상기 도 3에 도시한 선박의 운항경로에 있어 ECMWF로부터 획득한 바람과 파도에 관한 정보가 도시되어 있다.FIG. 4 shows information about wind and waves obtained from the ECMWF in the navigation route of the ship shown in FIG. 3 .
또한, 선박의 운항명령속도는 상기 조종운동방정식을 통해 시뮬레이션을 수행함에 있어 기준이 되는 선박의 속도이며, 선박이 운항 가능한 속도 범위 내의 임의의 값을 설정 및 입력할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 선박의 운항명령속도는 12 노트에서 20 노트 사이의 값으로 설정하였다.In addition, the ship's operation command speed is the speed of the ship as a reference in performing the simulation through the steering motion equation, and any value within the speed range at which the ship can operate can be set and input. In one embodiment of the present invention, the ship's operation command speed was set to a value between 12 knots and 20 knots.
다음으로, 상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 운항명령속도와, 상기 제 1 단계에서 설정된 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 1 RPM을 도출한다(제 3 단계).Next, a simulation is performed according to the navigation path of the vessel using the extracted navigation information, the acquired marine environment information, the input navigation command speed, and the steering motion equation set in the first step, so that the first engine Derive the RPM (3rd step).
구체적으로는 선박의 구간을 설정하고(출발점과 도착점), 설정된 구간 중에서 출발시점의 정보인 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수, 그리고 입력된 운항명령속도를 이용하여 초기조건을 설정한다. 그리고 설정된 구간의 이동경로를 따라 선박의 목표점을 설정하는데, 목표점은 러더각을 변경해야 하는 지점으로 정해지며, 선박의 이동경로 운항 중에 다수의 경유 목표점을 지나 최종 목표점이 정해지게 된다. 상기 초기 위치에서 그 다음으로 설정된 목표점으로 이동하기 위한 선박의 러더각을 계산하고, 이러한 목표점으로 이동하는 선박의 AIS 데이터 또는 실선계측데이터에 포함된 선박의 흘수 정보가 초기 흘수와 같은지 여부를 판단한다. 이러한 판단결과 목표점으로 이동하는 선박의 AIS 데이터에 포함된 선박의 흘수가 초기 흘수와 같은 경우 제 1 단계에서 설정된 조종운동방정식 및 계수정보(유체력미계수)를 이용하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 시뮬레이션 수행 후 목표점에 도달하는지 여부를 판단하고, 판단결과 목표점에 도달하지 않은 경우 시뮬레이션을 반복하며 최종 목표점에 도달한 경우 시뮬레이션을 종료한다. 한편, 선박의 AIS 데이터 또는 실선계측데이터에 포함된 선박의 흘수 정보가 초기 흘수와 다른 경우 조종운동방정식의 계수(유체력미계수)를 경험식으로 재추정한다. 계수는 저항계수로, 선박의 속도별로 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수를 근거로 하여 대상선박의 속도에 설정된 설계흘수 및 밸러스트 흘수를 선형 보간법을 사용하여 저항계수를 추정한다. 이렇게 재추정된 계수정보와 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항성능을 시뮬레이션한다. 상술한 조종운동방정식을 통해 선박이 목표점으로 이동할 때 선박이 받는 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향의 모멘트를 계산하고 계산된 선박이 받는 종방향의 힘, 횡방향의 힘 및 요방향을 모멘트를 통해 엔진의 제 1 RPM을 도출한다.Specifically, the section of the vessel is set (starting point and arrival point), and initial conditions are set using the initial position, initial bow angle and initial draft, which are information of the departure point among the set sections, and the input operation command speed. And the target point of the ship is set along the movement path of the set section, and the target point is determined as the point where the rudder angle needs to be changed, and the final target point is determined after passing through a plurality of transit target points during the movement of the ship. Calculates the rudder angle of the ship to move from the initial position to the next set target point, and determines whether the draft information of the ship included in the AIS data or the real ship measurement data of the ship moving to this target point is the same as the initial draft. . As a result of this determination, if the draft of the ship included in the AIS data of the ship moving to the target point is the same as the initial draft, the maneuvering performance of the ship is simulated using the steering motion equation and coefficient information (fluid force differential coefficient) set in the first step. . After the simulation is performed, it is determined whether or not the target point is reached, and if the determination result does not reach the target point, the simulation is repeated, and when the final target point is reached, the simulation is terminated. On the other hand, when the draft information of the ship included in the ship's AIS data or the real ship measurement data is different from the initial draft, the coefficient of the steering motion equation (fluid force differential coefficient) is re-estimated in an empirical way. The coefficient is a resistance coefficient, and based on the design draft and ballast draft set for each speed of the ship, the design draft and ballast draft set for the speed of the target ship are estimated using a linear interpolation method. Using this re-estimated coefficient information and the steering motion equation, the ship's operating performance is simulated. Through the above-mentioned steering motion equation, the longitudinal force, lateral force, and yaw moment that the vessel receives when the vessel moves to the target point are calculated, and the calculated longitudinal force, lateral force and yaw direction received by the vessel are calculated. The first RPM of the engine is derived through the moment.
다음으로, 상기 추출된 운항정보, 상기 입력된 운항명령속도와, 상기 제 1 단계에서 설정된 조종운동방정식을 이용하여 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 2 RPM을 도출한다(제 4 단계).Next, the second RPM of the engine is derived by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the input navigation command speed, and the steering motion equation set in the first step (fourth). step).
엔진의 제 2 RPM은 정수 중 운항을 조건으로 하는 것으로, 상기 제 1 RPM과는 환경 하중의 고려여부에 차이가 있을 뿐이며, 제 2 RPM을 도출하는 구체적인 과정은 상기 제 3 단계의 제 1 RPM을 도출하는 과정과 동일하다.The second RPM of the engine is a condition of operation in the still water, and there is only a difference between the first RPM and whether environmental loads are considered, and the specific process of deriving the second RPM is the first RPM of the third step. It is the same as the extraction process.
도 5 내지 7에 도시한 바와 같이, AIS 경로를 기준으로 계산된 선박의 위치와 속도를 비교해 볼 때, 전체 경로 및 대각도 변침이 있는 구간에서 경로점을 잘 추종하고 있고 대각도 변침이 있을 경우 동 특성에 따라 선속의 손실이 다소 발생하고 있는 것으로 나타났으나 이는 실제 운항 시 발생할 수 밖에 없는 현상임을 감안하면, 선박의 운항명령속도에 대해 잘 추종하고 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 5 to 7, when comparing the position and speed of the vessel calculated based on the AIS route, if the route point is well followed and there is a diagonal change in the entire route and in the section with the diagonal change It was found that some loss of ship speed is occurring according to the characteristics, but considering that this is a phenomenon that can only occur during actual operation, it can be confirmed that the ship follows the operation command speed well.
다음으로, 도출된 엔진의 제 1 RPM과 제 2 RPM으로부터 각각 엔진의 제 1 출력과 제 2 출력을 산출한다(제 5 단계). 앞서 언급한 바와 같이 선박의 항해에 필요한 동력 즉, 출력은 속도의 3승에 비례하는 점을 활용하여 엔진의 출력을 산출할 수 있다.Next, a first output and a second output of the engine are calculated from the derived first RPM and second RPM of the engine, respectively (fifth step). As mentioned above, the output of the engine can be calculated by utilizing the point that the power required for the navigation of the ship, that is, the output is proportional to the third power of the speed.
도 8 및 9에 도시한 바와 같이 평균 RPM은 속도에 선형관계를 가지고 있고, 평균 출력은 3차식의 관계가 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 8 and 9 , it can be confirmed that the average RPM has a linear relationship to the speed, and the average output has a cubic relationship.
마지막으로, 산출된 엔진의 제 1 출력과 제 2 출력으로부터 하기식을 이용하여 선박의 시마진을 도출한다(제 7 단계).Finally, from the calculated first and second outputs of the engine, the ship's margin is derived using the following equation (seventh step).
시마진 = ((제 1 출력) - (제 2 출력)) / (제 2 출력)Shimazine = ((1st output) - (2nd output)) / (2nd output)
도 8 및 9에는 평균 RPM 및 평균 출력의 환경 하중 유무에 따른 상대 비율을 산출한 그래프를 도시하고 있다.8 and 9 show graphs in which the relative ratio of the average RPM and the average output according to the presence or absence of an environmental load is calculated.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 선박의 시마진을 도출하는 방법에 있어, 따개비나 조개와 같은 해양생물이 선체에 부착됨에 따라 저항이 증가하는 부분을 추가 고려하여, 시마진의 정확도를 높일 수 있다.On the other hand, in the method of deriving the shimajin of a ship according to an embodiment of the present invention, the accuracy of shimajin can be increased by additionally considering a portion in which resistance increases as marine organisms such as barnacles or shells are attached to the hull. have.
상기 제 2 단계에서는 선박의 선체오염효과계수가 추가로 입력되고, 제 3 단계에서는 상기 선박의 선체오염효과계수를 전저항 증가분으로 고려하여 제 1 RPM을 도출할 수 있다.In the second step, the hull pollution effect coefficient of the ship is additionally input, and in the third step, the first RPM can be derived by considering the hull pollution effect coefficient of the ship as an increase in total resistance.
여기서, 선박의 선체오염효과계수는 전술한 바와 같이, 선박의 리도킹 기간별 속도 저하의 비율로부터 산출되는 값일 수 있다.Here, as described above, the ship's hull pollution effect coefficient may be a value calculated from the rate of speed decrease for each re-docking period of the ship.
구체적으로, 선체오염에 따른 저항증가는 상기 수학식 3으로 표시된 XH라는 항에 포함될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이 XH는 선박이 실제로 움직이는 속력인 U의 제곱 즉, U 2 에 비례하며 X UU 는 모형시험 등을 통해 얻어진 계수이다. 이때 선체오염효과계수가 상기 X UU 에 반영될 수 있다. 예를 들면, 선체오염효과계수가 1%/month이라 할 경우 X UU *(1+0.01)과 같은 형태로 저항 증가분을 고려할 수 있다.Specifically, the increase in resistance due to hull pollution may be included in the term X H expressed by
도 10 및 11에는 선박의 운항기간에 따른 속도저하의 비율과, 이를 선형화한 그래프가 도시되어 있다.10 and 11, the rate of the speed decrease according to the operating period of the vessel and a graph obtained by linearizing it are shown.
한편 도 12에는 본 발명의 일 실시예에 따라 선박의 설계 흘수, 선박의 운항명령속도(20노트)를 기준으로 환경 하중 및 선박의 선체오염효과계수(0.4518%/month)를 고려한 시마진을 그래프로 나타내고 있으며, 리도킹 기간에 따라 대략 7 ~ 28% 수준의 시마진이 추정되는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, FIG. 12 is a graph showing the shimajin in consideration of the environmental load and the ship's hull pollution effect coefficient (0.4518%/month) based on the design draft of the ship and the ship's operation command speed (20 knots) according to an embodiment of the present invention. , and it can be seen that the shimajin of approximately 7 to 28% is estimated depending on the redocking period.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments within the scope equivalent to the present invention are possible by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the true protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
100: 선박의 시마진 도출 장치 200: 장치 데이터베이스100: ship's shimajin derivation device 200: device database
Claims (17)
상기 장치 데이터베이스에는 AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 추출된 운항정보, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 선체오염효과계수가 저장되어 있으며,
상기 선박의 시마진 도출 장치는,
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측장치로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 선체오염효과계수, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 1 RPM을 도출하고,
상기 선박이 정수 중 운항을 조건으로, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측장치로부터 추출된 상기 운항정보, 상기 선박의 운항명령속도, 상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 2 RPM을 도출하고,
상기 도출된 엔진의 제 1 RPM으로부터 상기 엔진의 제 1 출력을 산출하고, 상기 도출된 엔진의 제 2 RPM으로부터 상기 엔진의 제 2 출력을 산출하여,
하기식
시마진 = ((제 1 출력) - (제 2 출력)) / (제 2 출력)
을 통해 선박의 시마진을 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템.Various data of the ship's sea margin derivation apparatus and the ship's sea margin derivation device for analyzing the actual operational performance of the ship by simulating or trial running the ship's operation process and deriving sea margin through this are stored. A system for deriving the ship's shimajin by means of a device database, comprising:
The device database includes navigation information extracted to analyze the navigation performance of the ship from AIS data or real ship measurement data collected from AIS or a real ship measurement device, maritime environment information according to the ship's route, and the ship's operation command speed. , the ship's hull pollution effect coefficient is stored,
The ship's shimajin derivation device,
The marine environment information according to the navigation route of the ship, the navigation information extracted from the AIS data or the real ship measurement device, the operation command speed of the ship, the hull pollution effect coefficient of the ship, and the dynamic characteristics of the ship can be simulated. The first RPM of the engine is derived by performing a simulation according to the navigation path of the ship using the steering motion equation in the
Under the condition that the vessel operates in still water, the vessel using the operation information extracted from the AIS data or the solid line measuring device, the vessel’s operating command speed, and a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the vessel The second RPM of the engine is derived by performing a simulation according to the
calculating the first output of the engine from the derived first RPM of the engine, and calculating the second output of the engine from the derived second RPM of the engine,
formula
Shimazine = ((1st output) - (2nd output)) / (2nd output)
A system for deriving the shimajin of the ship, characterized in that through
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수인 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템.The method of claim 1,
The ship's shimajin deriving system, characterized in that the operation information extracted from the AIS data or the real ship measurement data is a position, a bow angle, and a draft of the ship.
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로 획득한 바람 및 파도에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템.The method of claim 1,
The marine environment information according to the sailing route of the ship is information about wind and waves obtained by ECMWF.
상기 조종운동방정식은, 상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식인 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템.The method of claim 1,
The steering motion equation is the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the ship, the lateral dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the ship, and the yaw direction acting on the hull and rudder of the ship In order to calculate the dynamic fluid force of Ship's shimajin derivation system, characterized in that.
상기 선박의 시마진 도출 장치는,
상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하고,
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하며,
상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하고,
상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하며,
상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고,
상기 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템.5. The method of claim 4,
The ship's shimajin derivation device,
Setting the operation command speed of the ship, the initial position of the ship extracted from the AIS data or the real ship measurement data, the initial bow angle, and the initial draft as initial conditions,
Set the target point of the ship among the AIS data or the real ship measurement data,
calculating a rudder angle for moving to the target point in the initial condition,
It is determined whether the current draft of the ship and the initial draft are the same,
If the current draft of the ship and the initial draft are the same as the result of the determination, the operation performance of the ship is simulated using the steering motion equation and coefficient information and the calculated rudder angle,
If the current draft of the ship and the initial draft are different as a result of the determination, the coefficient information of the steering motion equation is re-estimated as an empirical equation, the re-estimated coefficient information, the steering motion equation, and the calculated rudder angle. A ship's shimajin derivation system, characterized in that it simulates the ship's operating performance.
상기 선박의 시마진 도출 장치는,
상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 엔진의 RPM을 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템.6. The method of claim 5,
The ship's shimajin derivation device,
Shimazine derivation system of a ship, characterized in that by changing the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle, and deriving the RPM of the engine based on the longitudinal and lateral forces and the yaw moment received by the ship moving to the target point .
상기 선박의 시마진 도출 장치는,
상기 선박의 선체오염효과계수를 전저항 증가분으로 고려하여 제 1 RPM을 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템7. The method of claim 6,
The ship's shimajin derivation device,
Shimazine derivation system of a ship, characterized in that the first RPM is derived by considering the hull pollution effect coefficient of the ship as an increase in total resistance
상기 선박의 선체오염효과계수는 선박의 리도킹 기간별 속도 저하의 비율로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 시스템.8. The method of claim 7,
The ship's hull pollution effect coefficient is a ship's shimajin derivation system, characterized in that it is calculated from the rate of speed decrease for each re-docking period of the ship.
상기 선박의 동적 특성을 모사할 수 있는 조종운동방정식을 설정하는 제 1 단계;
AIS 또는 실선계측장치로부터 수집된 AIS 데이터 또는 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 운항 성능을 분석하기 위해 운항정보를 추출하고, 상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보를 획득하며, 상기 선박의 선체오염효과계수를 입력하고, 상기 선박의 운항명령속도를 입력하는 제 2 단계;
상기 추출된 운항정보, 상기 획득한 해상환경정보, 상기 입력된 선체오염효과계수, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 1 RPM을 도출하는 제 3 단계;
상기 추출된 운항정보, 상기 입력된 운항명령속도와 상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하여 엔진의 제 2 RPM을 도출하는 제 4 단계;
상기 제 1 RPM으로부터 상기 엔진의 제 1 출력을 산출하고, 상기 제 2 RPM으로부터 상기 엔진의 제 2 출력을 산출하는 제 5 단계; 및
상기 제 1 출력 및 상기 제 2 출력으로부터 하기 식
시마진 = ((제 1 출력) - (제 2 출력)) / (제 2 출력)
을 이용하여 선박의 시마진을 도출하는 제 6 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.A method of analyzing the actual operation performance of the vessel by simulating or test-driving the operation process of the vessel and deriving the sea margin of the vessel through this,
a first step of setting a steering motion equation capable of simulating the dynamic characteristics of the ship;
In order to analyze the operation performance of the ship from AIS data or real ship measurement data collected from AIS or a real ship measurement device, operation information is extracted, and marine environment information according to the operation route of the ship is obtained, and the hull pollution effect of the ship a second step of inputting a coefficient and inputting a navigation command speed of the vessel;
Using the extracted navigation information, the acquired marine environment information, the inputted hull pollution effect coefficient, the inputted navigation command speed, and the steering motion equation, a simulation is performed according to the navigation route of the ship to determine the first engine of the engine. a third step of deriving RPM;
a fourth step of deriving a second RPM of the engine by performing a simulation according to the navigation route of the ship using the extracted navigation information, the input navigation command speed, and the steering motion equation;
a fifth step of calculating a first output of the engine from the first RPM and calculating a second output of the engine from the second RPM; and
From the first output and the second output,
Shimazine = ((1st output) - (2nd output)) / (2nd output)
a sixth step of deriving the ship's shimajin using
A method of deriving the shimajin of a ship, characterized in that it comprises a.
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터로부터 추출된 상기 운항정보는 상기 선박의 위치, 선수각 및 흘수인 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.10. The method of claim 9,
The sailing information extracted from the AIS data or the real ship measurement data is a ship's shimajin derivation method, characterized in that the ship's position, bow angle, and draft are.
상기 선박의 운항경로에 따른 해상환경정보는 ECMWF로부터 획득한 바람 및 파도에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.10. The method of claim 9,
The marine environment information according to the navigation route of the ship is information about wind and waves obtained from the ECMWF.
상기 제 1단계는,
상기 선박의 선체, 프로펠러 및 러더에 작용하는 종방향의 동유체력, 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 횡방향의 동유체력, 및 상기 선박의 선체 및 러더에 작용하는 요방향의 동유체력을 계산하기 위한 것으로, 상기 선박에 작용하는 각각의 동유체력을 선체, 프로펠러 및 러더 별로 각각 수학모형을 구성하고, 상기 구성된 수학모형에 대해 모형시험 결과 또는 시운전 결과를 통해 검증된 방정식을 설정하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.10. The method of claim 9,
The first step is
Calculating the longitudinal dynamic fluid force acting on the hull, propeller and rudder of the vessel, the transverse dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the vessel, and the yaw dynamic fluid force acting on the hull and rudder of the vessel For each dynamic fluid force acting on the ship, a mathematical model is configured for each hull, propeller, and rudder, and an equation verified through a model test result or a trial run result for the constructed mathematical model is set, characterized in that A method of deriving a ship's shimajin.
상기 조종운동방정식을 이용하여 상기 선박의 운항경로에 따라 시뮬레이션을 수행하는 상기 제 3 단계 및 제 4 단계는,
상기 선박의 운항명령속도와, 상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 추출된 상기 선박의 초기 위치, 초기 선수각 및 초기 흘수를 초기 조건으로 설정하는 A 단계;
상기 AIS 데이터 또는 상기 실선계측데이터 중에서 상기 선박의 목표점을 설정하는 B 단계;
상기 초기 조건에서 상기 목표점으로 이동하기 위한 러더각을 계산하는 C 단계;
상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같은지 여부를 판단하는 D 단계;
를 포함하고,
상기 D 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 같으면 상기 조종운동방정식 및 계수정보와, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하고,
상기 D 단계의 판단의 결과로 상기 선박의 현재 흘수와 상기 초기 흘수가 다르면 상기 조종운동방정식의 계수를 경험식으로 재추정하여 재추정된 계수정보와 상기 조종운동방정식과, 상기 계산된 러더각을 이용하여 상기 선박의 운항성능을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.13. The method of claim 12,
The third and fourth steps of performing a simulation according to the navigation route of the ship using the steering motion equation are,
A step of setting the operation command speed of the ship, the initial position of the ship extracted from the AIS data or the real ship measurement data, an initial bow angle, and an initial draft as initial conditions;
A step B of setting a target point of the vessel among the AIS data or the real ship measurement data;
C step of calculating a rudder angle for moving to the target point in the initial condition;
D step of determining whether the current draft of the ship and the initial draft are the same;
including,
If the current draft of the ship and the initial draft are the same as the result of the determination in step D, the operation performance of the ship is simulated using the steering motion equation and coefficient information, and the calculated rudder angle,
If the current draft of the ship and the initial draft are different as a result of the determination in step D, the coefficient information of the steering motion equation is re-estimated as an empirical equation, the re-estimated coefficient information, the steering motion equation, and the calculated rudder angle A method of deriving the shimajin of a ship, characterized in that it simulates the operation performance of the ship by using it.
상기 계산된 러더각으로 러더의 러더각을 변경하여 상기 목표점으로 이동하는 선박이 받는 종방향 및 횡방향의 힘과, 요모멘트를 토대로 엔진의 RPM을 도출하는 E 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.14. The method of claim 13,
By changing the rudder angle of the rudder with the calculated rudder angle, the step E of deriving the RPM of the engine based on the longitudinal and lateral forces received by the ship moving to the target point, and the yaw moment, characterized by further comprising a step E A method of deriving a ship's shimajin.
상기 제 3 단계는,
상기 선박의 선체오염효과계수를 전저항 증가분으로 고려하여 제 1 RPM을 도출하는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.15. The method of claim 14,
The third step is
A method for deriving the first RPM by considering the hull pollution effect coefficient of the ship as an increase in total resistance.
상기 선박의 선체오염효과계수는 선박의 리도킹 기간별 속도 저하의 비율로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 선박의 시마진 도출 방법.16. The method of claim 15,
The ship's hull pollution effect coefficient is a method of deriving the shimajin of a ship, characterized in that calculated from the rate of speed decrease for each re-docking period of the ship.
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