Sea Trials and Model Tests for Validation of Shiphandling Simulation Models

Hovedmålet for prosjektet har vært å utvikle og anvende en metode for å validere numeriske skipsmodeller. Numeriske skipsmodeller danner grunnlag for ingeniørverktøy som kan anvendes for flere formål, alt fra å studere skips manøveregenskaper i dypt åpent farvann til merking av seilingsleder og utforming av seilingsleder, havner og kaianlegg. Simuleringsmodeller får en stadig større plass i designverktøy slik at et skips håndteringsegenskaper kan vektlegges på lik linje med andre designparametre. Videre brukes numeriske skipsmodeller i forskjellige treningssimulatorer for navigatører og loser. Verifikasjon og validering av simuleringsmodeller henger tett sammen med tilgang til data fra modellforsøk og fullskalatester. Tilgang til og kvalitet på feltdata er avgjørende for valideringsprosessen for en numerisk skipsmodell. I dette prosjektet har en hatt tilgang til fullskalatester for en rekke skip. Fra norsk side er det gjennomført modell- og fullskalatester med fem skip (NTNU's forskningsfartøy "Gunnerus", gassferga "Landegode" og tre offshorefartøy; Island Offshores "Island Condor" og Havyards "Polarsyssel" og "Westland Mira"). De utenlandske deltakere har hatt sine egne case skip (ett triple E-klasse containerskip (Flanders Hydraulics/Ghent University), et mindre containerskip (Singapore Maritime Academy) og forskningsfartøy tilhørende henholdsvis University of Sao Paulo and Tokyo University of Marine Science and Technology). For de norske caseskipene er det utført en rekke modelltester hos MARINTEK. Hovedvekten har vært på tester med Hexapod-systemet brukt som et planprøveapparat (Planar Motion Mechanism ? PMM). Det er utviklet en ny metode for analyse av slike data slik at de gir koeffisientdata til MARINTEKs VeSIM program. Prosjektet har vist at det er svært viktig åndesigne modellforsøk slik at en påfører modellen realistiske bevegelser i jag, svai og gir. Når det er oppfylt har en funnet at numeriske modeller stemmer godt overens med resultater fra fullskalatester. Prosjektet har finansert en PhD student og et PostDoc stipendiat ved NTNU. Disse kandidatene har studert usikkerhet i fullskalamålinger og mulighet for å finne manøverparameter fra ordinære driftsdata for fartøy. I dette arbeidet er det brukt data fra "Gunnerus" og "Landegode". Prosjektet startet i april 2013 og ble avsluttet i desember 2016. Prosjektbudsjettet var ca. 18 millioner kroner. Prosjektresultater vil bli presentert på en egne sesjon under OMAE konferansen i Trondheim juni 2017. Norske partnere var MARINTEK, NTNU, Rolls-Royce Marine, Island Offshore, Torghatten Nord, SMSC (2013-2014), Marine Cybernetics (2014-2016) og Havyard Design & Solutions (2015-2016). Utenlandske partnere var Flanders Hydraulic Research, Ghent University, Tokyo University of Marine Science and Technology, Singapore Maritime Academy, University of São Paulo og Instituto SINTEF do Brazil (2013-2014).

Validation of simulation models for ships should be given high priority as such models are increasingly being used for both engineering studies (documenting manoeuvring characteristics, investigating operational limits in restricted waters, port design an d investigation of accidents) and training purposes (sea time reduction, familiarization, advanced and critical operations). In general, simulation models for ships are more generic than those applied for other transport means such as aircraft, trucks, or cars. Norwegian shipowners invest in high value specialized vessels with efficient control systems. More ship specific simulation models are needed for such vessels to optimize operational procedures and enhance operational performance of navigation off icers. All research partners in the project have developed and are using numerical simulation models to study ship manoeuvring characteristics in open sea and in restricted waters, such as waterways and ports. However validation of these simulation models has, until now, been done in a mostly superficial way. The main research task in this project is to perform benchmark studies comparing model outcomes to results from specific or in-service field tests of selected ships. In previous validation studies su ch as for Esso Osaka and the vessels studied in the SIMMAN 2008 context, IMO's standard manoeuvres have been used for comparison of simulation outcomes and test results. From shipmasters and pilots, as well as scientists, it has been commented that the IM O Standard manoeuvres are not representative for ship operation at low speed and in confined waters. Experienced ship masters from participating shipping companies will take part in project workshops to specify new low speed and shallow water tests that s hould be used in the validation study for low speed shiphandling.