JP7656901B2 - Ship performance estimation method, performance estimation program, and performance estimation system - Google Patents
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Description
本発明は、船舶の性能を水槽試験とCFD(数値流体力学)計算を用いて推定する船舶の性能推定方法、性能推定プログラム、及び性能推定システムに関する。 The present invention relates to a ship performance estimation method, a performance estimation program, and a performance estimation system that estimate the performance of a ship using tank tests and CFD (computational fluid dynamics) calculations.
船舶の性能予測は、実船との相似模型を使用した水槽試験からの予測が行われている。近年の数値計算技術の進展によりCFDでも性能計算を行うことが可能だが、まだCFDのみで性能予測ができるレベルには至っていない。 Ship performance predictions are based on tank tests using models similar to the actual ship. Recent advances in numerical calculation technology have made it possible to perform performance calculations using CFD, but we have not yet reached a level where performance predictions can be made using CFD alone.
ここで、特許文献1には、船舶の性能推定をするための数値流体力学(CFD)計算に、船舶の模型船を使用して計測した模型船データ及び船舶の実船で計測した実船データの少なくとも1つを用いて数値流体力学(CFD)計算にデータ同化させて、数値流体力学(CFD)計算における船舶の性能推定の精度を向上するデータ同化による船舶性能推定方法が開示されている。
また、特許文献2には、船体の長手方向に沿って複数配置され、船体のトリムおよび喫水を含む姿勢を調整するバラストタンクと、各バラストタンクに注水あるいはそれから排水する注排水装置と、注排水装置の注排水動作を制御する注排水制御部と、を備えているLNG船であって、注排水制御部には、航走中の航走条件に対応して主機の所要馬力が少なくなる姿勢となるように注排水装置を動作させる燃料消費抑制モードが備えられている船舶が開示されている。
また、特許文献3には、船舶の航行に関する基本条件と船舶の傾きとを少なくとも含む船舶の航行条件を示す第1の航行条件と、第1の航行条件に対応する船舶の航行性能とを示す第1のデータを取得する取得手段と、第1のデータに基づき、基本条件が所定の航行条件と一致する第1の航行条件に対応付けられた航行性能を特定する特定手段と、特定手段により特定された航行性能のうちのより高い航行性能に対応する第1の航行条件を第2のデータとして出力する出力手段とを備える船舶管理装置が開示されている。
また、特許文献4には、解析対象の系のシミュレーションを行なうコンピュータに、所定の自由度で系のシミュレーションを行なった結果に基づき系の特徴量として抽出される、所定の自由度よりも少ない数の基底ベクトルと、各基底ベクトルに対応する重み係数との積の総和である線形和により系を表現する低次元化シミュレーションを行ない、低次元化シミュレーションの実行中、定期的または不定期に、系における測定データと低次元化シミュレーションの結果との第1誤差を最小にする重み係数を線形和における重み係数として決定するデータ同化処理を行なう、処理を実行させる、シミュレーションプログラムが開示されている。
Here, Patent Document 1 discloses a method for estimating ship performance using data assimilation, which uses at least one of model ship data measured using a model ship and actual ship data measured on the actual ship in the computational fluid dynamics (CFD) calculations to estimate the performance of a ship, and assimilates the data into the computational fluid dynamics (CFD) calculations to improve the accuracy of ship performance estimation in the computational fluid dynamics (CFD) calculations.
Furthermore, Patent Document 2 discloses an LNG ship that is equipped with multiple ballast tanks arranged along the longitudinal direction of the hull and that adjust the ship's attitude including the trim and draft of the hull, an injection and discharge device that injects water into and discharges water from each ballast tank, and an injection and discharge control unit that controls the injection and discharge operation of the injection and discharge device, in which the injection and discharge control unit is equipped with a fuel consumption reduction mode that operates the injection and discharge devices so as to assume an attitude that reduces the horsepower required by the main engine in accordance with the sailing conditions while sailing.
Patent document 3 also discloses a ship management device that includes first navigation conditions indicating the navigation conditions of the ship including at least the basic conditions related to the navigation of the ship and the inclination of the ship, an acquisition means for acquiring first data indicating the navigation performance of the ship corresponding to the first navigation conditions, an identification means for identifying a navigation performance associated with the first navigation condition whose basic conditions match a specified navigation condition based on the first data, and an output means for outputting the first navigation condition corresponding to a higher navigation performance among the navigation performances identified by the identification means as second data.
Furthermore, Patent Document 4 discloses a simulation program that causes a computer that simulates a system to be analyzed to perform a reduced-order simulation that expresses the system using a linear sum that is the sum of products of basis vectors, the number of which is less than a predetermined degree of freedom, extracted as characteristic quantities of the system based on the results of a simulation of the system with a predetermined degree of freedom, and weighting coefficients corresponding to each basis vector, and performs a data assimilation process that determines, periodically or irregularly during the execution of the reduced-order simulation, weighting coefficients that minimize a first error between measurement data in the system and the results of the reduced-order simulation as weighting coefficients in the linear sum.
特許文献2から特許文献4は、水槽試験とCFD計算のデータ同化により船舶の性能推定の精度を向上させようとするものではない。
特許文献1は、数値流体力学(CFD)計算に模型船データ又は実船データをデータ同化させて、あくまでも数値流体力学(CFD)計算における船舶の性能推定の精度を向上させるものであり、水槽試験とCFD計算の結果を有効に活用した、さらなる船舶の性能推定の精度向上が求められている。
そこで本発明は、船舶の性能推定を精度よく行うことができる船舶の性能推定方法、性能推定プログラム、及び性能推定システムを提供することを目的とする。
Patent Documents 2 to 4 do not aim to improve the accuracy of ship performance estimation by data assimilation of tank tests and CFD calculations.
Patent Document 1 relates to improving the accuracy of ship performance estimation in computational fluid dynamics (CFD) calculations by assimilating model ship data or actual ship data into the computational fluid dynamics (CFD) calculations, but there is a demand for further improvement in the accuracy of ship performance estimation by effectively utilizing the results of tank tests and CFD calculations.
Therefore, an object of the present invention is to provide a ship performance estimation method, a performance estimation program, and a performance estimation system that are capable of accurately estimating the performance of a ship.
請求項1記載に対応した船舶の性能推定方法においては、船舶の性能を水槽試験とCFD(数値流体力学)計算を用いてコンピュータにより推定する性能推定方法であって、コンピュータが船舶の船体条件を取得する船体条件取得ステップと、コンピュータが船舶の運航条件を取得する運航条件取得ステップと、船舶の模型船を用いて船体条件と運航条件に基づいて水槽試験を行い、コンピュータが水槽試験の結果を用いて船舶の抵抗係数及び自航要素を求める水槽試験ステップと、コンピュータが船体条件と運航条件に基づいてCFD計算を行い、船舶の抵抗係数及び自航要素を求めるCFD計算ステップと、コンピュータが水槽試験とCFD計算による抵抗係数及び自航要素の差分を求め、差分に対し水槽試験における運航条件の変数の設定数に基づいて補正を行い、抵抗係数及び自航要素の補正値を得る抵抗係数及び自航要素補正ステップとを有することを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、同じ船体条件と運航条件のもとで導出された水槽試験とCFD計算の各々の結果を用いて、抵抗係数及び自航要素の補正値を得ることにより、船舶の性能推定を精度よく行うことができる。
A ship performance estimation method corresponding to the method described in claim 1 is a performance estimation method in which the performance of a ship is estimated by a computer using tank tests and CFD (computational fluid dynamics) calculations, and is characterized in having a hull condition acquisition step in which the computer acquires the hull conditions of the ship, an operating condition acquisition step in which the computer acquires the operating conditions of the ship, a tank test step in which the computer uses a model ship of the ship to conduct a tank test based on the hull conditions and the operating conditions and the computer uses the results of the tank test to determine the resistance coefficient and self-propulsion element of the ship, a CFD calculation step in which the computer conducts CFD calculations based on the hull conditions and the operating conditions and determines the resistance coefficient and self-propulsion element of the ship, and a resistance coefficient and self-propulsion element correction step in which the computer determines the difference between the resistance coefficient and the self-propulsion element obtained by the tank test and the CFD calculation, corrects the difference based on the set number of variables of the operating conditions in the tank test, and obtains corrected values for the resistance coefficient and self-propulsion element.
According to the present invention described in claim 1, the performance of a ship can be accurately estimated by obtaining correction values for the resistance coefficient and self-propulsion elements using the results of tank tests and CFD calculations derived under the same hull conditions and operating conditions.
請求項2記載の本発明は、運航条件は、船舶の速度、トリム、喫水、気象及び海象の少なくとも一つであることを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、船舶の運航に及ぼす影響が大きい運航条件を用いることで、運航に関わる船舶の性能推定の精度を向上させ、最適な運航に繋げることができる。
In the present invention as set forth in claim 2, the operating conditions are at least one of the ship's speed, trim, draft, weather and sea conditions.
According to the present invention described in claim 2, by using operating conditions that have a large impact on the operation of a ship, the accuracy of estimating the performance of the ship involved in operation can be improved, leading to optimal operation.
請求項3記載の本発明は、抵抗係数は、造波抵抗係数、形状影響係数、及び波浪中抵抗増加係数であり、自航要素は、推力減少係数、有効伴流係数、及びプロペラ効率比であることを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、船舶の運航に関わる性能推定の上で重要な抵抗係数と自航要素の精度を向上させることができる。
The present invention as described in claim 3 is characterized in that the resistance coefficient is the wave-making resistance coefficient, the shape influence coefficient, and the resistance increase coefficient in waves, and the self-propulsion elements are the thrust reduction coefficient, the effective wake coefficient, and the propeller efficiency ratio.
According to the present invention as defined in claim 3, it is possible to improve the accuracy of the resistance coefficient and self-propulsion elements, which are important in estimating the performance related to the operation of a ship.
請求項4記載の本発明は、コンピュータは、変数の設定数が一つの場合、式(1)に基づいて線形補間をして補正値を求めることを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、運航条件の変数の設定数が一つの場合に補正値を精度よく求めることができる。
The present invention as set forth in claim 4 is characterized in that, when the number of variables set is one, the computer determines the correction value by performing linear interpolation based on equation (1).
According to the present invention as set forth in claim 4, when the number of variables set for the operational conditions is one, the correction value can be obtained with high accuracy.
請求項5記載の本発明は、コンピュータは、変数の設定数が二つの場合、式(2)に基づいて線形補間をして補正値を求めることを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、運航条件の変数の設定数が二つの場合に補正値を精度よく求めることができる。
The present invention as set forth in claim 5 is characterized in that, when the number of variables set is two, the computer performs linear interpolation based on equation (2) to determine the correction value.
According to the present invention as set forth in claim 5, when the number of variables of the operational conditions is two, the correction value can be obtained with high accuracy.
請求項6記載の本発明は、コンピュータは、変数の設定数が三つの場合、式(3)に基づいて線形補間をして補正値を求めることを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、運航条件の変数の設定数が三つの場合に補正値を精度よく求めることができる。
In the present invention, when the number of variables set is three, the computer performs linear interpolation based on the formula (3) to determine the correction value.
According to the present invention as set forth in claim 6, when the number of variables of the operational conditions is three, the correction value can be obtained with high accuracy.
請求項7記載の本発明は、船舶の性能推定方法を利用してコンピュータにより船舶の性能推定を行う性能推定方法であって、コンピュータが抵抗係数及び自航要素補正ステップで得られた補正された抵抗係数の補正値に基づいて、船舶の速度と船体抵抗との関係を導出する船体抵抗導出ステップを有することを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、補正した抵抗係数に基づいて精度よく船舶の速度と船体抵抗との関係を導出することができる。
The present invention as described in claim 7 is a performance estimation method for estimating ship performance by a computer using a ship performance estimation method, characterized in that it has a hull resistance derivation step in which the computer derives the relationship between the ship speed and hull resistance based on the resistance coefficient and the corrected value of the resistance coefficient obtained in the self-propulsion element correction step.
According to the seventh aspect of the present invention, the relationship between the ship speed and the hull resistance can be derived with high accuracy based on the corrected resistance coefficient.
請求項8記載の本発明は、コンピュータが自航要素の補正値に基づいて、船舶の速度と駆動力との関係を導出する駆動力導出ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、補正した自航要素に基づいて精度よく船舶の速度と駆動力との関係を導出することができる。
The present invention as defined in claim 8 is characterized in that it further comprises a driving force derivation step in which the computer derives the relationship between the speed and driving force of the vessel based on the correction value of the self-propulsion element.
According to the eighth aspect of the present invention, the relationship between the ship's speed and driving force can be derived with high accuracy based on the corrected self-propulsion elements.
請求項9記載の本発明は、コンピュータが船体抵抗導出ステップで導出された速度と船体抵抗の関係と、駆動力導出ステップで導出された速度と駆動力との関係に基づいて、船舶の速度と馬力との関係を導出する馬力導出ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、船舶の速度と馬力との関係を精度よく推定することができる。
The present invention as described in claim 9 is characterized in that it further includes a horsepower derivation step in which the computer derives the relationship between the ship's speed and horsepower based on the relationship between speed and hull resistance derived in the hull resistance derivation step and the relationship between speed and driving force derived in the driving force derivation step.
According to the ninth aspect of the present invention, the relationship between the speed and the horsepower of a boat can be estimated with high accuracy.
請求項10記載の本発明は、速度と馬力との関係は、船舶のトリムと喫水を考慮した関係であることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、船舶のトリムと喫水を考慮した速度と馬力との関係を精度よく推定することができ、実際の船舶の運航に役立てることが可能となる。
The present invention as defined in claim 10 is characterized in that the relationship between speed and horsepower takes into consideration the trim and draft of the ship.
According to the present invention as set forth in claim 10, the relationship between speed and horsepower taking into account the trim and draft of the ship can be accurately estimated, making it possible to use this information in the actual operation of the ship.
請求項11記載の本発明は、コンピュータが馬力に基づいて船舶の速度とトリムごとの船舶の燃料消費量を求める燃料消費量導出ステップを有することを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、船舶の速度とトリムごとの燃料消費量を把握することができ、実際の船舶の運航に直接、役立てることが可能となる。
The present invention according to claim 11 is characterized in that it further comprises a fuel consumption amount deriving step in which a computer determines the fuel consumption amount of the ship for each speed and trim of the ship based on the horsepower.
According to the present invention as set forth in claim 11, it is possible to grasp the fuel consumption for each speed and trim of the ship, and this can be directly utilized for the actual operation of the ship.
請求項12記載の本発明は、コンピュータが船舶の速度と、トリムと、燃料消費量との関係をチャートにするチャート化ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、例えば、平水中の船舶の速度とトリムと燃料消費量との関係のチャートを得ることができる。
The present invention as set forth in claim 12 is characterized in that it further comprises a charting step in which the computer charts the relationship between the speed, trim, and fuel consumption of the vessel.
According to the twelfth aspect of the present invention, for example, a chart of the relationship between the speed, trim and fuel consumption of a ship in calm water can be obtained.
請求項13記載の本発明は、コンピュータがチャート化ステップで得られたチャートに、気象及び海象を考慮し、船舶の速度と、トリムと、燃料消費量の実海域における変化を加えた実海域チャートを得る実海域チャート化ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、例えば、得られた実海域チャートに基づいて、船舶の速度やトリムを調整し、実海域において最適な速度配分運航やトリム運航を行うことができる。
The present invention as described in claim 13 is characterized in that it further includes an actual sea area charting step in which the computer obtains an actual sea area chart by taking into account weather and sea conditions and adding changes in the ship's speed, trim, and fuel consumption in the actual sea area to the chart obtained in the charting step.
According to the present invention as set forth in claim 13, for example, the speed and trim of the ship can be adjusted based on the obtained actual sea area chart, and optimal speed allocation navigation and trim navigation can be performed in the actual sea area.
請求項14記載の本発明は、コンピュータが船舶の実海域での運航データを考慮し、実海域チャートを補正する補正ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、実海域での運航データに基づき実海域チャートを補正してアップデートすることができる。
The present invention as set forth in claim 14 is characterized in that it further comprises a correction step in which the computer corrects the actual sea area chart taking into account operation data of the ship in the actual sea area.
According to the present invention as set forth in claim 14, the actual sea area chart can be corrected and updated based on operation data in the actual sea area.
請求項15記載の本発明は、コンピュータが船舶の実海域で遭遇する気象及び海象の観測データを考慮し、実海域チャートを差し替える差替ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、観測データを考慮して最適な実海域チャートに差替えることで、より適切な速度配分やトリムで運航することができる。
The present invention as set forth in claim 15 is characterized by further comprising a replacement step in which the computer replaces the actual sea area chart taking into consideration observation data of weather and sea conditions that the ship will encounter in the actual sea area.
According to the fifteenth aspect of the present invention, by replacing the chart with an optimum actual sea area chart taking into account the observation data, it is possible to operate with more appropriate speed distribution and trim.
請求項16記載の本発明は、コンピュータが船舶の積載情報を考慮し、実海域チャートに従って船舶のトリムを自動調整する自動トリム調整ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、船舶を最適なトリムに自動調整することで、最適トリム運航が可能となる。
The present invention as set forth in claim 16 is characterized in that it further comprises an automatic trim adjustment step in which the computer takes into account the loading information of the ship and automatically adjusts the trim of the ship according to the actual sea area chart.
According to the present invention as set forth in claim 16, the ship can be automatically adjusted to an optimal trim, thereby enabling operation with optimal trim.
請求項17記載に対応した船舶の性能推定プログラムにおいては、船舶の性能推定方法を利用して船舶の性能推定を行う性能推定プログラムであって、コンピュータに、補正された抵抗係数と自航要素の補正値を取得する補正値取得ステップと、入力された少なくとも速度とトリムを取得する条件取得ステップと、船体抵抗導出ステップと、駆動力導出ステップと、馬力導出ステップと、燃料消費量導出ステップと、少なくとも燃料消費量の導出結果を出力する出力ステップを実行させることを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、コンピュータを利用して高速かつ高精度に、例えば、船舶の速度とトリムごとの燃料消費量を得ることができる。
A ship performance estimation program corresponding to the seventeenth aspect of the present invention is a performance estimation program for estimating ship performance using a ship performance estimation method, and is characterized in that it causes a computer to execute a correction value acquisition step for acquiring a corrected resistance coefficient and a correction value for a self-propulsion element, a condition acquisition step for acquiring at least the input speed and trim, a hull resistance derivation step, a driving force derivation step, a horsepower derivation step, a fuel consumption derivation step, and an output step for outputting the derivation result of at least the fuel consumption.
According to the seventeenth aspect of the present invention, for example, fuel consumption for each speed and trim of a ship can be obtained quickly and highly accurately using a computer.
請求項18記載の本発明は、コンピュータに、さらにチャート化ステップを実行させることを特徴とする。
請求項18に記載の本発明によれば、コンピュータを利用して高速かつ高精度に、例えば、平水中の船舶の速度とトリムと燃料消費量との関係のチャートを得ることができる。
The present invention as defined in claim 18 is characterized in that the computer is further made to execute a charting step.
According to the eighteenth aspect of the present invention, a chart showing the relationship between the speed, trim and fuel consumption of a ship in calm water, for example, can be obtained quickly and highly accurately using a computer.
請求項19記載の本発明は、コンピュータに、さらに実海域チャート化ステップを実行させることを特徴とする。
請求項19に記載の本発明によれば、コンピュータを利用して高速かつ高精度に実海域チャートを得ることができ、例えば、実海域において最適な速度配分運航やトリム運航を行うことができる。
The present invention as defined in claim 19 is characterized in that the computer is further made to execute a step of charting an actual sea area.
According to the nineteenth aspect of the present invention, an actual sea area chart can be obtained quickly and highly accurately using a computer, and, for example, optimal speed allocation navigation and trim navigation can be performed in actual sea areas.
請求項20記載に対応した船舶の性能推定システムにおいては、船舶の性能を水槽試験とCFD(数値流体力学)計算を用いて推定する性能推定システムであって、船舶の船体条件を取得する船体条件取得手段と、船舶の運航条件を取得する運航条件取得手段と、船舶の模型船を用いて船体条件と運航条件に基づいて水槽試験を行い、船舶の抵抗係数及び自航要素を求める水槽試験手段と、船体条件と運航条件に基づいてCFD計算を行い、船舶の抵抗係数及び自航要素を求めるCFD計算手段と、水槽試験とCFD計算による抵抗係数及び自航要素の差分を求め、差分に対し水槽試験における運航条件の変数の設定数に基づいて補正を行い、抵抗係数及び自航要素の補正値を得る抵抗係数及び自航要素補正手段とを有することを特徴とする。
請求項20に記載の本発明によれば、同じ船体条件と運航条件のもとで導出された水槽試験とCFD計算の各々の結果を用いて、抵抗係数及び自航要素の補正値を得ることにより、船舶の性能推定を精度よく行うことができる。
A ship performance estimation system corresponding to the claim 20 is a performance estimation system that estimates the performance of a ship using tank tests and CFD (computational fluid dynamics) calculations, and is characterized in that it has a hull condition acquisition means for acquiring the hull conditions of the ship, an operating condition acquisition means for acquiring the operating conditions of the ship, a tank test means for performing a tank test based on the hull conditions and the operating conditions using a model of the ship, and obtaining the resistance coefficient and self-propulsion element of the ship, a CFD calculation means for performing a CFD calculation based on the hull conditions and the operating conditions, and obtaining the resistance coefficient and self-propulsion element of the ship, and a resistance coefficient and self-propulsion element correction means for determining the difference between the resistance coefficient and the self-propulsion element obtained by the tank test and the CFD calculation, correcting the difference based on the set number of variables of the operating conditions in the tank test, and obtaining corrected values for the resistance coefficient and self-propulsion element.
According to the present invention as set forth in claim 20, the performance of a ship can be accurately estimated by obtaining correction values for the resistance coefficient and self-propulsion elements using the results of tank tests and CFD calculations derived under the same hull conditions and operating conditions.
請求項21記載の本発明は、水槽試験手段が、模型船を用いて自動的に試験を行い、抵抗係数及び自航要素を求める自動化された水槽試験手段であることを特徴とする。
請求項21に記載の本発明によれば、水槽試験を省人化又は無人化して抵抗係数及び自航要素を求めることができる。
The present invention according to claim 21 is characterized in that the tank testing means is an automated tank testing means which automatically performs tests using a model ship and determines the resistance coefficient and the self-propulsion parameters.
According to the twenty-first aspect of the present invention, the resistance coefficient and self-propulsion parameters can be obtained by performing tank testing with reduced manpower or without manpower.
請求項22記載の本発明は、模型船の自動製作手段を備え、取得した船体条件に基づいて模型船を自動製作手段で製作することを特徴とする。
請求項22に記載の本発明によれば、取得した船体条件に基づいて、模型船が自動的に製作されることで模型船の製作日数を短縮でき、これにより水槽試験を早期に開始し、船舶の抵抗係数及び自航要素を早く求めることが可能となる。
The present invention as recited in claim 22 is characterized in that it comprises an automatic ship model manufacturing means, and the automatic manufacturing means manufactures the model ship based on the acquired hull conditions.
According to the present invention as set forth in claim 22, the model ship is automatically produced based on the acquired hull conditions, thereby shortening the number of days required to produce the model ship, thereby enabling tank testing to begin earlier and the resistance coefficient and self-propulsion elements of the ship to be determined earlier.
請求項23記載に対応した船舶の性能推定システムにおいては、船舶の性能推定を行う性能推定システムであって、コンピュータと、コンピュータへの入力手段と、コンピュータからの出力手段とを備え、コンピュータに船舶の性能推定プログラムを実行させることを特徴とする。
請求項23に記載の本発明によれば、コンピュータを利用して高速かつ高精度に船舶の性能推定を行った結果を利用して、例えば、速度とトリムと燃料消費量との関係を得ることができる。
A ship performance estimation system corresponding to the twenty-third aspect of the present invention is a performance estimation system for estimating ship performance, comprising a computer, an input means for the computer, and an output means for the computer, and is characterized in that the system causes the computer to execute a ship performance estimation program.
According to the twenty-third aspect of the present invention, the relationship between speed, trim, and fuel consumption, for example, can be obtained by utilizing the results of a high-speed and high-precision estimation of ship performance using a computer.
請求項24記載の本発明は、出力手段からの出力に基づいて、船舶を自動運転することを特徴とする。
請求項24に記載の本発明によれば、例えば、船舶の運航に当たっての最適速度の配分や最適トリムの調節が自動的に行われる効率のよい自動運転を実現することができる。
The present invention as set forth in claim 24 is characterized in that the ship is automatically operated based on an output from the output means.
According to the twenty-fourth aspect of the present invention, for example, efficient automatic operation can be realized in which optimum speed distribution and optimum trim adjustment are automatically performed when operating a ship.
請求項25記載に対応した船舶の性能推定システムにおいては、船舶の性能推定システムを情報通信網を介して接続し、船舶の性能推定を行うことを特徴とする。
請求項25に記載の本発明によれば、船舶の性能推定システムの各構成要素が、離れた場所に設置されていても、情報通信網を介して連携して船舶の性能推定を行うことができる。
In the ship performance estimation system according to claim 25, the ship performance estimation system is connected via an information and communication network to estimate the ship performance.
According to the present invention described in claim 25, even if each component of the ship performance estimation system is installed in a remote location, the components can work together via an information and communication network to estimate the ship performance.
本発明の船舶の性能推定方法によれば、同じ船体条件と運航条件のもとで導出された水槽試験とCFD計算の各々の結果を用いて、抵抗係数及び自航要素の補正値を得ることにより、船舶の性能推定を精度よく行うことができる。 According to the ship performance estimation method of the present invention, the results of tank tests and CFD calculations derived under the same hull conditions and operating conditions are used to obtain correction values for the resistance coefficient and self-propulsion elements, making it possible to accurately estimate the ship's performance.
また、運航条件は、船舶の速度、トリム、喫水、気象及び海象の少なくとも一つである場合には、船舶の運航に及ぼす影響が大きい運航条件を用いることで、運航に関わる船舶の性能推定の精度を向上させ、最適な運航に繋げることができる。 In addition, when the operating conditions are at least one of the ship's speed, trim, draft, weather, and sea conditions, using the operating conditions that have the greatest impact on the ship's operation can improve the accuracy of the ship's performance estimation related to operation, leading to optimal operation.
また、抵抗係数は、造波抵抗係数、形状影響係数、及び波浪中抵抗増加係数であり、自航要素は、推力減少係数、有効伴流係数、及びプロペラ効率比である場合には、船舶の運航に関わる性能推定の上で重要な抵抗係数と自航要素の精度を向上させることができる。 In addition, if the resistance coefficients are the wave-making resistance coefficient, shape influence coefficient, and wave resistance increase coefficient, and the self-propulsion elements are the thrust reduction coefficient, effective wake coefficient, and propeller efficiency ratio, it is possible to improve the accuracy of the resistance coefficient and self-propulsion elements, which are important in estimating the performance related to the operation of a ship.
また、コンピュータが、変数の設定数が一つの場合、式(1)に基づいて線形補間をして補正値を求める場合には、運航条件の変数の設定数が一つの場合に補正値を精度よく求めることができる。 In addition, when the computer determines the correction value by performing linear interpolation based on equation (1) when the number of variables set is one, the correction value can be determined with high accuracy when the number of variables set for the operational conditions is one.
また、コンピュータが、変数の設定数が二つの場合、式(2)に基づいて線形補間をして補正値を求める場合には、運航条件の変数の設定数が二つの場合に補正値を精度よく求めることができる。 In addition, when the computer determines the correction value by performing linear interpolation based on equation (2) when the number of variables set is two, the correction value can be determined with high accuracy when the number of variables set for the operational conditions is two.
また、コンピュータが、変数の設定数が三つの場合、式(3)に基づいて線形補間をして補正値を求める場合には、運航条件の変数の設定数が三つの場合に補正値を精度よく求めることができる。 In addition, when the computer determines the correction value by performing linear interpolation based on equation (3) when the number of variables set is three, the correction value can be determined with high accuracy when the number of variables set for the operating conditions is three.
また、本発明の船舶の性能推定方法は、コンピュータにより船舶の性能推定を行う性能推定方法であって、コンピュータが抵抗係数及び自航要素補正ステップで得られた補正された抵抗係数の補正値に基づいて、船舶の速度と船体抵抗との関係を導出する船体抵抗導出ステップを有する場合には、補正した抵抗係数に基づいて精度よく船舶の速度と船体抵抗との関係を導出することができる。 In addition, the ship performance estimation method of the present invention is a performance estimation method in which ship performance is estimated by a computer , and when the computer has a hull resistance derivation step in which it derives the relationship between the ship's speed and hull resistance based on the resistance coefficient and the corrected value of the corrected resistance coefficient obtained in the self-propulsion element correction step, it is possible to accurately derive the relationship between the ship's speed and hull resistance based on the corrected resistance coefficient.
また、コンピュータが自航要素の補正値に基づいて、船舶の速度と駆動力との関係を導出する駆動力導出ステップをさらに有する場合には、補正した自航要素に基づいて精度よく船舶の速度と駆動力との関係を導出することができる。 In addition, if the computer further has a driving force derivation step of deriving the relationship between the ship's speed and driving force based on the corrected value of the self-propulsion element, the relationship between the ship's speed and driving force can be accurately derived based on the corrected self-propulsion element.
また、コンピュータが船体抵抗導出ステップで導出された速度と船体抵抗の関係と、駆動力導出ステップで導出された速度と駆動力との関係に基づいて、船舶の速度と馬力との関係を導出する馬力導出ステップをさらに有する場合には、船舶の速度と馬力との関係を精度よく推定することができる。 In addition, if the computer further has a horsepower derivation step of deriving the relationship between the ship's speed and horsepower based on the relationship between speed and hull resistance derived in the hull resistance derivation step and the relationship between speed and driving force derived in the driving force derivation step, the relationship between the ship's speed and horsepower can be accurately estimated.
また、速度と馬力との関係は、船舶のトリムと喫水を考慮した関係である場合には、船舶のトリムと喫水を考慮した速度と馬力との関係を精度よく推定することができ、実際の船舶の運航に役立てることが可能となる。 In addition, if the relationship between speed and horsepower takes into account the trim and draft of the ship, the relationship between speed and horsepower taking into account the trim and draft of the ship can be accurately estimated, making it possible to use this information in the actual operation of the ship.
また、コンピュータが馬力に基づいて船舶の速度とトリムごとの船舶の燃料消費量を求める燃料消費量導出ステップを有する場合には、船舶の速度とトリムごとの燃料消費量を把握することができ、実際の船舶の運航に直接、役立てることが可能となる。 In addition, if the computer has a fuel consumption derivation step for calculating the fuel consumption of the ship for each ship speed and trim based on horsepower, the fuel consumption of the ship for each ship speed and trim can be grasped, which can be directly useful for the actual operation of the ship.
また、コンピュータが船舶の速度と、トリムと、燃料消費量との関係をチャートにするチャート化ステップをさらに有する場合には、例えば、平水中の船舶の速度とトリムと燃料消費量との関係のチャートを得ることができる。 Furthermore, if the computer further includes a charting step of charting the relationship between the vessel's speed, trim, and fuel consumption, a chart of the relationship between the vessel's speed, trim, and fuel consumption in calm water, for example, can be obtained.
また、コンピュータがチャート化ステップで得られたチャートに、気象及び海象を考慮し、船舶の速度と、トリムと、燃料消費量の実海域における変化を加えた実海域チャートを得る実海域チャート化ステップをさらに有する場合には、例えば、得られた実海域チャートに基づいて、船舶の速度やトリムを調整し、実海域において最適な速度配分運航やトリム運航を行うことができる。 In addition, if the computer further has an actual sea area charting step in which the chart obtained in the charting step is added with consideration of weather and sea conditions to obtain an actual sea area chart that includes changes in the ship's speed, trim, and fuel consumption in actual sea areas, then, for example, the ship's speed and trim can be adjusted based on the obtained actual sea area chart, and optimal speed allocation and trim operation can be performed in actual sea areas.
また、コンピュータが船舶の実海域での運航データを考慮し、実海域チャートを補正する補正ステップをさらに有する場合には、実海域での運航データに基づき実海域チャートを補正してアップデートすることができる。 In addition, if the computer further has a correction step of taking into account the ship's operation data in the actual sea area and correcting the actual sea area chart, the actual sea area chart can be corrected and updated based on the operation data in the actual sea area.
また、コンピュータが船舶の実海域で遭遇する気象及び海象の観測データを考慮し、実海域チャートを差し替える差替ステップをさらに有する場合には、観測データを考慮して最適な実海域チャートに差替えることで、より適切な速度配分やトリムで運航することができる。 In addition, if the computer further has a replacement step of replacing the actual sea area chart taking into account observation data on weather and sea conditions that the ship will encounter in its actual sea area, the ship can operate with more appropriate speed distribution and trim by replacing the actual sea area chart with the most appropriate one taking into account the observation data.
また、コンピュータが船舶の積載情報を考慮し、実海域チャートに従って船舶のトリムを自動調整する自動トリム調整ステップをさらに有する場合には、船舶を最適なトリムに自動調整することで、最適トリム運航が可能となる。 In addition, if the computer further has an automatic trim adjustment step that takes into account the ship's loading information and automatically adjusts the ship's trim in accordance with the actual sea area chart, optimal trim operation is possible by automatically adjusting the ship to the optimal trim.
また、本発明の船舶の性能推定プログラムによれば、コンピュータを利用して高速かつ高精度に、例えば、船舶の速度とトリムごとの燃料消費量を得ることができる。 In addition, the ship performance estimation program of the present invention can use a computer to quickly and accurately obtain, for example, fuel consumption for each ship speed and trim.
また、コンピュータに、さらにチャート化ステップを実行させる場合には、コンピュータを利用して高速かつ高精度に、例えば、平水中の船舶の速度とトリムと燃料消費量との関係のチャートを得ることができる。 In addition, if the computer is further made to perform a charting step, the computer can be used to quickly and accurately obtain a chart of, for example, the relationship between a vessel's speed, trim, and fuel consumption in calm water.
また、コンピュータに、さらに実海域チャート化ステップを実行させる場合には、コンピュータを利用して高速かつ高精度に実海域チャートを得ることができ、例えば、実海域において最適な速度配分運航やトリム運航を行うことができるる。 In addition, if the computer is further made to execute the step of charting the actual sea area, the computer can be used to obtain an actual sea area chart quickly and with high accuracy, enabling, for example, optimal speed allocation and trim navigation in the actual sea area.
また、本発明の船舶の性能推定システムによれば、同じ船体条件と運航条件のもとで導出された水槽試験とCFD計算の各々の結果を用いて、抵抗係数及び自航要素の補正値を得ることにより、船舶の性能推定を精度よく行うことができる。 In addition, the ship performance estimation system of the present invention can accurately estimate the ship's performance by obtaining correction values for the resistance coefficient and self-propulsion elements using the results of tank tests and CFD calculations derived under the same hull conditions and operating conditions.
また、水槽試験手段が、模型船を用いて自動的に試験を行い、抵抗係数及び自航要素を求める自動化された水槽試験手段である場合には、水槽試験を省人化又は無人化して抵抗係数及び自航要素を求めることができる。 In addition, if the tank test means is an automated tank test means that automatically performs tests using a model ship to determine the resistance coefficient and self-propulsion factors, the tank test can be performed with reduced manpower or unmanned to determine the resistance coefficient and self-propulsion factors.
また、模型船の自動製作手段を備え、取得した船体条件に基づいて模型船を自動製作手段で製作する場合には、取得した船体条件に基づいて、模型船が自動的に製作されることで模型船の製作日数を短縮でき、これにより水槽試験を早期に開始し、船舶の抵抗係数及び自航要素を早く求めることが可能となる。 In addition, if an automatic model ship production means is provided and the model ship is produced by the automatic production means based on the acquired hull conditions, the number of days required to produce the model ship can be shortened by automatically producing the model ship based on the acquired hull conditions, which makes it possible to start tank testing earlier and quickly determine the resistance coefficient and self-propulsion elements of the ship.
また、本発明の船舶の性能推定システムは、船舶の性能推定を行う性能推定システムであって、コンピュータと、コンピュータへの入力手段と、コンピュータからの出力手段とを備え、コンピュータに船舶の性能推定プログラムを実行させる場合には、コンピュータを利用して高速かつ高精度に船舶の性能推定を行った結果を利用して、例えば、速度とトリムと燃料消費量との関係を得ることができる。 The ship performance estimation system of the present invention is a performance estimation system that estimates the performance of a ship, and includes a computer, an input means to the computer, and an output means from the computer. When the computer is caused to execute a ship performance estimation program, the results of the ship performance estimation performed at high speed and with high accuracy using the computer can be used to obtain, for example, the relationship between speed, trim, and fuel consumption.
また、出力手段からの出力に基づいて、船舶を自動運転する場合には、例えば、船舶の運航に当たっての最適速度の配分や最適トリムの調節が自動的に行われる効率のよい自動運転を実現することができる。 In addition, when the ship is operated automatically based on the output from the output means, efficient automatic operation can be realized, for example, by automatically allocating optimal speed and adjusting optimal trim when operating the ship.
また、船舶の性能推定システムを情報通信網を介して接続し、船舶の性能推定を行う場合には、船舶の性能推定システムの各構成要素が、離れた場所に設置されていても、情報通信網を介して連携して船舶の性能推定を行うことができる。 In addition, when the ship performance estimation system is connected via an information and communication network to estimate the ship performance, even if each component of the ship performance estimation system is installed in a remote location, the components can work together via the information and communication network to estimate the ship performance.
本発明の実施形態による船舶の性能推定方法、性能推定プログラム、及び性能推定システムについて説明する。
図1は本実施形態による船舶の性能推定方法の第一フローである。
船舶の性能推定方法は、船舶の性能を水槽試験とCFD(数値流体力学)計算を用いて推定する。
まず、船舶の船体条件を取得する(船体条件取得ステップS1)。船体条件取得ステップS1で取得する船体条件は、例えば、船体形状や、主機情報等の設計条件である。
また、船舶の運航条件を取得する(運航条件取得ステップS2)。運航条件取得ステップS2においては、運航条件として、船舶の速度(速度条件)、トリム及び喫水(喫水条件)、並びに気象及び海象(気象海象条件)の少なくとも一つを取得することが好ましい。船舶の運航に及ぼす影響が大きい運航条件を用いることで、運航に関わる船舶の性能推定の精度を向上させ、最適な運航に繋げることができる。
A ship performance estimation method, a performance estimation program, and a performance estimation system according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a first flow of the ship performance estimation method according to the present embodiment.
The method for estimating the performance of a ship involves estimating the performance of the ship using tank tests and CFD (computational fluid dynamics) calculations.
First, the hull conditions of the ship are acquired (hull condition acquisition step S1). The hull conditions acquired in the hull condition acquisition step S1 are design conditions such as the hull shape, main engine information, etc.
Furthermore, the operating conditions of the ship are acquired (operating condition acquisition step S2). In the operating condition acquisition step S2, it is preferable to acquire at least one of the ship's speed (speed condition), trim and draft (draft condition), and weather and sea conditions (weather and sea conditions) as the operating conditions. By using operating conditions that have a large effect on the operation of the ship, it is possible to improve the accuracy of the ship performance estimation related to the operation, leading to optimal operation.
次に、船舶の模型船を用いて水槽試験を行い、水槽試験データとして船舶の抵抗係数及び自航要素を求める(水槽試験ステップS3)。水槽試験ステップS3における水槽試験は、船体条件取得ステップS1で取得した船体条件と、運航条件取得ステップS2で取得した運航条件に基づいて行う。求めた水槽試験データは、水槽試験データベース10に蓄積する。
また、CFD計算を行い、船舶の抵抗係数及び自航要素を求める(CFD計算ステップS4)。CFD計算ステップS4におけるCFD計算は、水槽試験と同じ船体条件と運航条件に基づいて行う。但し、水槽試験においては、船体条件に基づいて制作された相似形状の模型船を用い、運航条件も相似的な水槽試験の条件に置き替えて試験を行う。
水槽試験ステップS3及びCFD計算ステップS4において求める抵抗係数は、造波抵抗係数、形状影響係数、及び波浪中抵抗増加係数であり、自航要素は、推力減少係数、有効伴流係数、及びプロペラ効率比であることが好ましい。これにより、船舶の運航に関わる性能推定の上で重要な抵抗係数と自航要素の精度を向上させることができる。
Next, a tank test is performed using a model ship of the ship, and the resistance coefficient and self-propulsion factors of the ship are obtained as tank test data (tank test step S3). The tank test in the tank test step S3 is performed based on the hull conditions acquired in the hull condition acquisition step S1 and the operating conditions acquired in the operating condition acquisition step S2. The obtained tank test data is stored in the tank test database 10.
In addition, a CFD calculation is performed to determine the resistance coefficient and self-propulsion factors of the ship (CFD calculation step S4). The CFD calculation in CFD calculation step S4 is performed based on the same hull conditions and operating conditions as those of the tank test. However, in the tank test, a model ship of a similar shape created based on the hull conditions is used, and the operating conditions are replaced with similar tank test conditions.
The resistance coefficients calculated in the tank test step S3 and the CFD calculation step S4 are preferably the wave resistance coefficient, the shape influence coefficient, and the wave resistance increase coefficient, and the self-propulsion factors are preferably the thrust reduction coefficient, the effective wake coefficient, and the propeller efficiency ratio. This makes it possible to improve the accuracy of the resistance coefficient and the self-propulsion factors, which are important in estimating the performance related to the operation of a ship.
次に、水槽試験ステップS3で求めた抵抗係数及び自航要素と、CFD計算ステップS4で求めた抵抗係数及び自航要素のデータ同化(性能補正)を行う。性能補正に際しては、CFD計算のUncertainty Analysis(不確かさ解析)を実施しておく。
データ同化においては、水槽試験とCFD計算による抵抗係数及び自航要素の差分を求め、差分に対し水槽試験における運航条件の変数の設定数に基づいて補正を行い、抵抗係数及び自航要素の補正値を得る(抵抗係数及び自航要素補正ステップS5)。
同じ船体条件と運航条件のもとで導出された水槽試験とCFD計算の各々の結果を用いて抵抗係数及び自航要素の補正値を得ることにより、船舶の性能推定を精度よく行うことができる。
Next, data assimilation (performance correction) is performed between the resistance coefficient and self-propulsion elements obtained in the tank test step S3 and the resistance coefficient and self-propulsion elements obtained in the CFD calculation step S4. When correcting the performance, an uncertainty analysis of the CFD calculation is performed.
In data assimilation, the difference between the resistance coefficient and self-propulsion elements obtained from the tank test and the CFD calculation is calculated, and the difference is corrected based on the number of variables set for the operating conditions in the tank test to obtain corrected values for the resistance coefficient and self-propulsion elements (resistance coefficient and self-propulsion element correction step S5).
By obtaining correction values for the resistance coefficient and self-propulsion elements using the results of tank tests and CFD calculations derived under the same hull conditions and operating conditions, it is possible to accurately estimate the performance of a ship.
抵抗係数及び自航要素補正ステップS5において、水槽試験結果が1点ではなく、速度、トリム、喫水など複数ある場合は、補正値C(Δwtなど)は線形補間を用いて求める。
例えば速度ごとに結果があるなど、水槽試験における運航条件の変数の設定数が一つの場合は、下式(1)に基づいて線形補間をして補正値を求めることが好ましい。これにより、運航条件の変数の設定数が一つの場合に補正値を精度よく求めることができる。
For example, when the number of operating condition variables set in the tank test is one, such as when there are results for each speed, it is preferable to determine the correction value by linear interpolation based on the following formula (1). This makes it possible to accurately determine the correction value when the number of operating condition variables set is one.
図2は変数の設定数が二つの場合の補正値の算出方法を示す図である。なお、左側の正方形の頂点に付した1~4の数字は試験点を表している。
例えば速度と喫水ごとに結果があるなど、水槽試験における運航条件の変数の設定数が二つの場合は、下式(2)に基づいて線形補間をして補正値を求めることが好ましい。これにより、運航条件の変数の設定数が二つの場合に補正値を精度よく求めることができる。
また、δξを変数の1つ目の変数で試験点1から試験点2へ向かうベクトルを軸とした変位量とし、δηを変数の2つ目の変数で試験点1から試験点4へ向かうベクトルを軸とした変位量とすると、a1=(1-δξ-δη+δξδη)、a2=δξ(1-δη)、a3=δξδη、a4=δη(1-δξ)であり、a1+a2+a3+a4=1となる。
2 is a diagram showing a method for calculating a correction value when the number of variables set is two. The numbers 1 to 4 at the vertices of the squares on the left side represent test points.
For example, when the number of operational variables set in the tank test is two, such as when there are results for each speed and draft, it is preferable to determine the correction value by linear interpolation based on the following formula (2). This makes it possible to accurately determine the correction value when the number of operational variables set is two.
Furthermore, if δξ is the first variable and is the amount of displacement around the vector heading from test point 1 to test point 2, and δη is the second variable and is the amount of displacement around the vector heading from test point 1 to test point 4, then a 1 = (1 - δξ - δη + δξδη), a 2 = δξ(1 - δη), a 3 = δξδη, a 4 = δη(1 - δξ), and a 1 + a 2 + a 3 + a 4 = 1.
図3は変数の設定数が三つの場合の補正値の算出方法を示す図である。なお、立方体の頂点に付した1~8の数字は試験点を表している。
例えば速度、喫水、及びトリムごとに結果があるなど、水槽試験における運航条件の変数の設定数が三つの場合は、下式(3)に基づいて線形補間をして補正値を求めることが好ましい。これにより、運航条件の変数の設定数が三つの場合に補正値を精度よく求めることができる。
For example, when the number of variables of the operating conditions in the tank test is three, such as when there are results for each of the speed, draft, and trim, it is preferable to determine the correction value by linear interpolation based on the following formula (3). This makes it possible to accurately determine the correction value when the number of variables of the operating conditions is three.
なお、抵抗係数及び自航要素補正ステップS5においては、線形補間に代えてスプライン補間、ラグランジュ補間、又は放射基底関数補間を用いることもできる。但し、CFD計算値よりも水槽試験のデータを正として扱うため、水槽試験データのある状態は、必ず水槽試験の値となるように補間する。このため、データのあるところを通らない近似関数を行う手法は使わない。 In addition, in the drag coefficient and self-propulsion element correction step S5, spline interpolation, Lagrange interpolation, or radial basis function interpolation can be used instead of linear interpolation. However, since the tank test data is treated as more positive than the CFD calculation value, the tank test data is always interpolated to the tank test value when there is tank test data. For this reason, methods that use approximation functions that do not pass through areas where data exists are not used.
図1に示すように、抵抗係数及び自航要素補正ステップS5の後、抵抗係数及び自航要素補正ステップS5で得られた補正された抵抗係数の補正値に基づいて、船舶の速度と船体抵抗との関係を導出する(船体抵抗導出ステップS6)。これにより、補正した抵抗係数に基づいて精度よく船舶の速度と船体抵抗との関係を導出することができる。
また、自航要素の補正値に基づいて、船舶の速度と駆動力との関係を導出する(駆動力導出ステップS7)。これにより、補正した自航要素に基づいて精度よく船舶の速度と駆動力との関係を導出することができる。
船体抵抗導出ステップS6、駆動力導出ステップS7により、データ同化済み推進性能データが得られる。
1, after the resistance coefficient and self-propulsion element correction step S5, the relationship between the ship speed and hull resistance is derived based on the resistance coefficient correction value obtained in the resistance coefficient and self-propulsion element correction step S5 (hull resistance derivation step S6). This makes it possible to accurately derive the relationship between the ship speed and hull resistance based on the corrected resistance coefficient.
Furthermore, the relationship between the vessel speed and driving force is derived based on the corrected values of the own propulsion elements (driving force derivation step S7). This makes it possible to accurately derive the relationship between the vessel speed and driving force based on the corrected own propulsion elements.
Data-assimilated propulsive performance data is obtained by the hull resistance derivation step S6 and the driving force derivation step S7.
次に、馬力算定データベース11からプロペラ単独性能、粗度修正係数、及び伴流の模型・実船修正係数等のデータを抽出する。そして、船体抵抗導出ステップS6で導出された速度と船体抵抗の関係と、駆動力導出ステップS7で導出された速度と駆動力との関係に基づいて、船舶の速度と馬力との関係を導出する(馬力導出ステップS8)。これにより、船舶の速度と馬力との関係を精度よく推定することができる。
なお、馬力には、制動馬力、駆動馬力、所要馬力、軸馬力、必要馬力など様々な呼称があるが、本発明の概念を逸脱しない範囲において、含めることができるものとする。
馬力導出ステップS8において導出する速度と馬力との関係は、船舶のトリムと喫水を考慮した関係であることが好ましい。例えば、トルクと喫水ごとの速度と制動馬力(BHP)との関係を導出することにより、船舶のトリムと喫水を考慮した速度と馬力との関係を精度よく推定することができ、実際の船舶の運航に役立てることが可能となる。
また、実船において取得された運航データを実船性能データベース12から抽出し、馬力曲線全体や、速度と馬力の関係など、馬力導出ステップS8で得られた馬力の推定結果を補正する(馬力推定結果補正ステップS9)。馬力推定結果補正ステップS9においては、波風のない条件の馬力曲線を運航データで補正する。
Next, data such as propeller independent performance, roughness correction coefficient, and wake model/actual ship correction coefficient are extracted from the horsepower calculation database 11. Then, based on the relationship between speed and hull resistance derived in hull resistance derivation step S6 and the relationship between speed and driving force derived in driving force derivation step S7, the relationship between ship speed and horsepower is derived (horsepower derivation step S8). This makes it possible to accurately estimate the relationship between ship speed and horsepower.
It should be noted that horsepower is referred to by various names such as braking horsepower, driving horsepower, required horsepower, shaft horsepower, and necessary horsepower, but these can all be included within the scope of the concept of the present invention.
It is preferable that the relationship between speed and horsepower derived in the horsepower derivation step S8 is a relationship that takes into account the trim and draft of the ship. For example, by deriving the relationship between speed and braking horsepower (BHP) for each torque and draft, it is possible to accurately estimate the relationship between speed and horsepower that takes into account the trim and draft of the ship, and this can be useful for the actual operation of the ship.
In addition, operation data acquired on an actual ship is extracted from the actual ship performance database 12, and the horsepower estimation results obtained in the horsepower derivation step S8, such as the overall horsepower curve and the relationship between speed and horsepower, are corrected (horsepower estimation result correction step S9). In the horsepower estimation result correction step S9, the horsepower curve under calm conditions is corrected with the operation data.
次に、馬力に基づいて船舶の速度とトリムごとの船舶の燃料消費量を求める(燃料消費量導出ステップS10)。これにより、船舶の速度とトリムごとの燃料消費量を把握することができ、実際の船舶の運航に直接役立てることが可能となる。
また、船舶の速度と、トリムと、燃料消費量との関係をチャートにする(チャート化ステップS11)。これにより、例えば、平水中の船舶の速度とトリムと燃料消費量との関係のトリムチャートを得ることができる。
なお、燃料消費量には、燃費、燃料消費率、 燃費率など様々な呼称があるが、本発明の概念を逸脱しない範囲において、含めることができるものとする。
図4はトリムチャートの例を示す図であり、図4(a)は喫水が7.6m、図4(b)は喫水が8.3m、図4(c)は喫水が9.0mのものである。縦軸を船尾トリム[m]、横軸を速度[knot]とし、平水中の該当速度での制動馬力(BHP)を色の濃淡で表している。
トリムチャートは、複数の喫水状態における船速とトリムごとの推進性能を示したチャートである。積載状況により喫水が決まるため、到着予定時刻(ETA)を考慮して設定船速が決定でき、推進性能が最適となるトリムが分かる。なお、平水中だけでなく、後述のように波・風の中での性能についても同様にトリムチャートを作成することができる。
Next, the fuel consumption of the vessel for each speed and trim of the vessel is calculated based on the horsepower (fuel consumption calculation step S10). This makes it possible to grasp the fuel consumption of the vessel for each speed and trim of the vessel, which can be directly used for the actual operation of the vessel.
Also, the relationship between the vessel speed, trim, and fuel consumption is charted (charting step S11), whereby, for example, a trim chart of the relationship between the vessel speed, trim, and fuel consumption in calm water can be obtained.
The amount of fuel consumption may be referred to by various names such as fuel efficiency, fuel consumption rate, and fuel efficiency rate, but these may be included within the scope of the concept of the present invention.
Fig. 4 shows an example of a trim chart, with Fig. 4(a) being for a vessel with a draft of 7.6 m, Fig. 4(b) being for a vessel with a draft of 8.3 m, and Fig. 4(c) being for a vessel with a draft of 9.0 m. The vertical axis represents the stern trim [m], the horizontal axis represents the speed [knot], and the braking horsepower (BHP) at the corresponding speed in calm water is represented by different shades of color.
A trim chart is a chart showing the ship's speed and propulsive performance for each trim in several draft conditions. Since the draft is determined by the loading situation, the set ship speed can be determined taking into account the estimated time of arrival (ETA), and the trim that optimizes propulsive performance can be found. Note that trim charts can be created not only for calm water conditions, but also for performance in waves and wind, as described below.
このように、船舶の性能推定方法の第一フローにより、平水中のトリムチャートが得られる。航海士は、得られたトリムチャートを利用してトリムを調整し、最適トリム運航を行う。 In this way, the trim chart for calm water is obtained through the first flow of the ship performance estimation method. The navigator uses the obtained trim chart to adjust the trim and operate with optimal trim.
図5は船舶の性能推定方法の第二フローである。
本フローは、チャート化ステップS11で得られたチャートに、気象及び海象を考慮し、船舶の速度と、トリムと、燃料消費量の実海域における変化を加えた実海域チャートを得る実海域チャート化ステップS12を有する。
実海域チャート化ステップS12においては、船舶の性能推定方法の第一フローにおいて得られたトリムと喫水ごとの速度、船体抵抗、プロペラスラスト、制動馬力、及び燃費等のデータ同化済平水中性能と、船体条件と、波、風等の外力データと、Beaufort scale(ビューフォート風力階級)等の海象条件を用いて実海域性能計算を行い、実海域チャート(実海域トリムチャート)を得る。また、積載情報(運航時喫水)を取得する。
これにより、航海士は、積載情報(運航時喫水)を考慮して、例えば、得られた実海域チャートに基づいて船舶の速度やトリムを調整し、実海域において最適な速度配分運航やトリム運航を行うことができる。
FIG. 5 shows a second flow of the ship performance estimation method.
This flow includes an actual sea area charting step S12 for taking into account weather and sea conditions and adding changes in the ship's speed, trim, and fuel consumption in the actual sea area to the chart obtained in the charting step S11 to obtain an actual sea area chart.
In the actual sea area charting step S12, actual sea area performance calculations are performed using data-assimilated calm water performance such as speed, hull resistance, propeller thrust, braking horsepower, and fuel consumption for each trim and draft obtained in the first flow of the ship performance estimation method, hull conditions, external force data such as waves and wind, and sea conditions such as Beaufort scale, to obtain an actual sea area chart (actual sea area trim chart). Loading information (draft during operation) is also obtained.
This allows the navigator to take into account loading information (draft during navigation) and adjust the ship's speed and trim, for example, based on the actual sea area chart obtained, thereby enabling navigation with optimal speed allocation and trim in actual sea areas.
図6は船舶の性能推定方法の第三フローである。
本フローは、船舶の実海域での運航データを考慮し、実海域チャートを補正する補正ステップS13を有する。
補正ステップS13においては、船舶の性能推定方法の第二フローにおいて得られた実海域チャート及び積載情報と、実海域運航データベース13から取得した実海域の運航データに基づいて実船データを解析し、データ同化を行う。これにより、実海域での運航データに基づき実海域チャートを補正してアップデートすることができる。
航海士は、アップデートされた実海域チャートに基づいてトリムを調整し、実海域において最適トリム運航を行うことができる。
FIG. 6 shows a third flow of the ship performance estimation method.
This flow includes a correction step S13 for correcting the actual sea area chart taking into account the ship's operation data in the actual sea area.
In the correction step S13, the actual ship data is analyzed and assimilated based on the actual sea area chart and loading information obtained in the second flow of the ship performance estimation method and the operation data in the actual sea area obtained from the actual sea area operation database 13. This makes it possible to correct and update the actual sea area chart based on the operation data in the actual sea area.
Navigators can adjust trim based on updated actual sea area charts and operate with optimal trim in actual sea areas.
図7は船舶の性能推定方法の第四フローである。
本フローでは、船舶の実海域で遭遇する気象及び海象の観測データを考慮し、実海域チャートを差し替え(差替ステップS14)、船舶の積載情報を考慮し、実海域チャートに従って船舶のトリムを自動調整する(自動トリム調整ステップS15)。
差替ステップS14においては、船舶の性能推定方法の第二フローにおいて得られた実海域チャート及び積載情報と、観測データベース14から取得した波、風等の気象及び海象に関する観測データに基づいて気象を含む海象状況を把握し、実海域チャートを最適なものに差し替える。観測データを考慮して最適な実海域チャートに差替えることで、実海域の実際の海象や気象に基づいて、より適切な速度配分やトリムで運航することができる。
自動トリム調整ステップS15においては、制御器が積載情報と実海域チャートに基づきトリム調整装置を制御する。実海域チャートに従って船舶を最適なトリムに自動調整することで、最適トリム運航が可能となる。トリムの自動調整は、トリムタンクへの水の出し入れ、積み荷の移動、トリム調整用の付加物の制御等により可能である。
FIG. 7 shows a fourth flow of the ship performance estimation method.
In this flow, the actual sea area chart is replaced taking into account observation data on weather and sea conditions that the ship will encounter in its actual sea area (replacement step S14), and the ship's trim is automatically adjusted in accordance with the actual sea area chart taking into account the ship's loading information (automatic trim adjustment step S15).
In replacement step S14, the sea conditions including weather are grasped based on the actual sea area chart and loading information obtained in the second flow of the ship performance estimation method and observation data on weather and sea conditions such as waves and wind obtained from the observation database 14, and the actual sea area chart is replaced with an optimal one. By replacing the actual sea area chart with an optimal one taking into account the observation data, it is possible to navigate with more appropriate speed distribution and trim based on the actual sea conditions and weather in the actual sea area.
In the automatic trim adjustment step S15, the controller controls the trim adjustment device based on the loading information and the actual sea area chart. By automatically adjusting the ship to the optimum trim according to the actual sea area chart, optimal trim navigation is possible. Automatic trim adjustment is possible by adding and removing water from the trim tank, moving cargo, controlling additional devices for trim adjustment, etc.
図8は船舶の性能推定システムの構成図、図9は当該システムを用いた船舶の性能推定方法のフローである。
船舶の性能推定システムは、船舶の性能を水槽試験とCFD(数値流体力学)計算を用いて推定する第一の性能推定システム20と、船舶の性能推定を行う第二の性能推定システム30を備える。第一の性能推定システム20と第二の性能推定システム30とはインターネット等の情報通信網40を介して接続されている。これにより、船舶の性能推定システムの各構成要素が、離れた場所に設置されていても、情報通信網40を介して連携して船舶の性能推定を行うことができる。
FIG. 8 is a configuration diagram of a ship performance estimation system, and FIG. 9 is a flow chart of a ship performance estimation method using the system.
The ship performance estimation system includes a first performance estimation system 20 that estimates the performance of the ship using tank tests and CFD (computational fluid dynamics) calculations, and a second performance estimation system 30 that estimates the performance of the ship. The first performance estimation system 20 and the second performance estimation system 30 are connected via an information and communication network 40 such as the Internet. As a result, even if each component of the ship performance estimation system is installed in a remote location, the components can cooperate with each other via the information and communication network 40 to estimate the performance of the ship.
第一の性能推定システム20は、船体条件取得ステップS1を実行し船舶の船体条件を取得する船体条件取得手段21と、運航条件取得ステップS2を実行し船舶の運航条件を取得する運航条件取得手段22と、水槽試験ステップS3を実行し船舶の抵抗係数及び自航要素を求める水槽試験手段23と、CFD計算ステップS4を実行し船舶の抵抗係数及び自航要素を求めるCFD計算手段24と、抵抗係数及び自航要素補正ステップS5を実行し抵抗係数及び自航要素の補正値を得る抵抗係数及び自航要素補正手段25と、模型船の自動製作手段26を備える。
水槽試験室Aには、船体条件取得手段21、運航条件取得手段22、水槽試験手段23、及び自動製作手段26が設けられており、CFD計算室Bには、船体条件取得手段21、運航条件取得手段22、及びCFD計算手段24が設けられている。
なお、本実施形態においては、抵抗係数及び自航要素補正手段25を第一の性能推定システム20側には設けず、第二の性能推定システム30側のコンピュータ31に抵抗係数及び自航要素補正手段25としての機能を持たせている。
The first performance estimation system 20 includes a hull condition acquisition means 21 that executes a hull condition acquisition step S1 to acquire the hull conditions of the ship, an operation condition acquisition means 22 that executes an operation condition acquisition step S2 to acquire the operation conditions of the ship, a tank testing means 23 that executes a tank test step S3 to obtain the resistance coefficient and self-propulsion elements of the ship, a CFD calculation means 24 that executes a CFD calculation step S4 to obtain the resistance coefficient and self-propulsion elements of the ship, a resistance coefficient and self-propulsion element correction means 25 that executes a resistance coefficient and self-propulsion element correction step S5 to obtain correction values for the resistance coefficient and self-propulsion elements, and an automatic model ship production means 26.
The tank test room A is equipped with a hull condition acquisition means 21, an operating condition acquisition means 22, a tank test means 23, and an automatic production means 26, and the CFD calculation room B is equipped with a hull condition acquisition means 21, an operating condition acquisition means 22, and a CFD calculation means 24.
In this embodiment, the resistance coefficient and self-propulsion element correction means 25 is not provided on the first performance estimation system 20 side, and the computer 31 on the second performance estimation system 30 side is given the function of the resistance coefficient and self-propulsion element correction means 25.
水槽試験手段23は、船舶の模型船を用いて船体条件と運航条件に基づいて水槽試験を行う。また、CFD計算手段24は、船体条件と運航条件に基づいてCFD計算を行う。
抵抗係数及び自航要素補正手段25は、上記した抵抗係数及び自航要素補正ステップS5を実行するものであり、水槽試験とCFD計算による抵抗係数及び自航要素の差分を求め、差分に対し水槽試験における運航条件の変数の設定数に基づいて補正を行う。
同じ船体条件と運航条件のもとで導出された水槽試験とCFD計算の各々の結果を用いて抵抗係数及び自航要素の補正値を得ることにより、船舶の性能推定を精度よく行うことができる。
The tank test means 23 performs a tank test using a model ship based on the hull conditions and operating conditions, while the CFD calculation means 24 performs a CFD calculation based on the hull conditions and operating conditions.
The resistance coefficient and self-propulsion element correction means 25 executes the above-mentioned resistance coefficient and self-propulsion element correction step S5, determining the difference between the resistance coefficient and self-propulsion elements obtained from the tank test and the CFD calculation, and correcting the difference based on the number of variables set for the operating conditions in the tank test.
By obtaining correction values for the resistance coefficient and self-propulsion elements using the results of tank tests and CFD calculations derived under the same hull conditions and operating conditions, it is possible to accurately estimate the performance of a ship.
水槽試験手段23は、模型船を用いて自動的に試験を行い、抵抗係数及び自航要素を求める自動化された水槽試験手段であることが好ましい。これにより、水槽試験を省人化又は無人化して抵抗係数及び自航要素を求めることができる。
また、水槽試験に用いる模型船は、船体条件取得手段21で取得した船体条件に基づいて自動製作手段26で製作される。取得した船体条件に基づいて模型船が自動的に製作されることで模型船の製作日数を短縮でき、これにより水槽試験を早期に開始し、船舶の抵抗係数及び自航要素を早く求めることが可能となる。
The tank test means 23 is preferably an automated tank test means that automatically performs tests using a model ship to determine the resistance coefficient and the self-propulsion factor. This makes it possible to determine the resistance coefficient and the self-propulsion factor while reducing manpower or performing the tank test unmannedly.
Moreover, the model ship used in the tank test is produced by the automatic production means 26 based on the hull conditions acquired by the hull condition acquisition means 21. By automatically producing the model ship based on the acquired hull conditions, the number of days required to produce the model ship can be shortened, which makes it possible to start the tank test early and quickly determine the resistance coefficient and self-propulsion elements of the ship.
第二の性能推定システム30は、センターCに設けられており、コンピュータ31と、コンピュータ31への入力手段32と、コンピュータ31からの出力手段33を備える。入力手段32は、他システム等からの自動入力、又はマウスやキーボード等を介した手動入力を受け付ける。また、出力手段33の出力先は、情報通信網40で繋がった情報の利用先やセンターCの例えば制御器やモニタ、プリンタ等である。センターCに船舶の性能推定システム全体を統括する機能を持たせることもできる。すなわち、センターCの入力手段32で水槽試験やCFD計算で用いる船体条件や運航条件を入力し、水槽試験やCFD計算の結果を受け取り、さらにコンピュータ31で、抵抗係数及び自航要素の補正や各ステップを実行させ、得られた結果を運航会社Dや実船Eに出力手段を介して出力することができる。
コンピュータ31には、船舶の性能推定を行う性能推定プログラムがインストールされている。コンピュータ31が有するステップ実行部31Aが操作を受け付けると、性能推定プログラムは、コンピュータ31に、補正された抵抗係数と自航要素の補正値を取得する補正値取得ステップS16と、入力手段32により入力された少なくとも速度とトリムを取得する条件取得ステップS17と、船体抵抗導出ステップS6と、駆動力導出ステップS7と、馬力導出ステップS8と、燃料消費量導出ステップS10と、チャート化ステップS11と、実海域チャート化ステップS12と、補正ステップS13と、差替ステップS14と、少なくとも燃料消費量の導出結果を出力する出力ステップS18を実行させる。
船舶の性能推定プログラムを用いることにより、コンピュータ31を利用して高速かつ高精度に、例えば、船舶の速度とトリムごとの燃料消費量、平水中の船舶の速度とトリムと燃料消費量との関係のチャート、及び実海域チャートを得ることができる。また、得られた実海域チャートを基に、例えば、実海域において最適な速度配分運航やトリム運航を行うことができる。
The second performance estimation system 30 is provided in the center C, and includes a computer 31, an input means 32 to the computer 31, and an output means 33 from the computer 31. The input means 32 accepts automatic input from other systems, etc., or manual input via a mouse, keyboard, etc. The output destination of the output means 33 is the user of the information connected via the information communication network 40, or, for example, a controller, monitor, printer, etc. in the center C. The center C can also have a function of managing the entire ship performance estimation system. That is, the input means 32 in the center C inputs hull conditions and operating conditions used in tank tests and CFD calculations, receives the results of the tank tests and CFD calculations, and further causes the computer 31 to correct the resistance coefficient and self-propulsion elements and execute each step, and outputs the obtained results to the operating company D or the actual ship E via the output means.
A performance estimation program for estimating the performance of a ship is installed in the computer 31. When a step execution unit 31A of the computer 31 accepts an operation, the performance estimation program causes the computer 31 to execute a correction value acquisition step S16 for acquiring a corrected resistance coefficient and a correction value for the own propulsion element, a condition acquisition step S17 for acquiring at least the speed and trim inputted by the input means 32, a hull resistance derivation step S6, a driving force derivation step S7, a horsepower derivation step S8, a fuel consumption derivation step S10, a charting step S11, an actual sea area charting step S12, a correction step S13, a replacement step S14, and an output step S18 for outputting the derivation result of at least the fuel consumption.
By using the ship performance estimation program, charts of, for example, fuel consumption for each ship speed and trim, charts of the relationship between the ship speed, trim and fuel consumption in calm water, and actual sea area charts can be obtained quickly and with high accuracy using the computer 31. Furthermore, based on the obtained actual sea area charts, for example, optimal speed allocation navigation and trim navigation can be performed in actual sea areas.
また、船舶の性能推定システムは、出力手段33からの出力に基づいて自動トリム調整ステップS15を実行することにより船舶のトリムを自動的に調節し、船舶を自動運転する。これにより、船舶の運航状況等に応じて、例えば、船舶の運航に当たっての最適速度の配分や最適トリムの調節が自動的に行われる効率のよい自動運転を実現することができる。 The ship performance estimation system also automatically adjusts the ship's trim by executing an automatic trim adjustment step S15 based on the output from the output means 33, and automatically operates the ship. This makes it possible to realize efficient automatic operation in which, for example, optimal speed allocation and optimal trim adjustment for ship operation are automatically performed according to the ship's operating conditions, etc.
また、運航会社Dや実船Eは、情報通信網40を介して性能推定システムと通信することができる。これにより、運航会社Dや実船Eは、性能推定システムが導出した実海域チャートを受信したり、実海域で取得した運航データ及び観測データを性能推定システムに送信したりすることができる。また、運航中の実船Eは、受信した実海域チャートに従ってトリムを自動調整することもできる。
また、実船E内においてコンピュータを用いて実海域チャート化ステップS12と、補正ステップS13と、差替ステップS14を実行し、自ら導出した実海域チャートに従ってトリムを修正することもできる。
なお、水槽試験室A及びその構成要素、CFD計算室B及びその構成要素、センターCの構成要素、コンピュータ31及びその構成要素、運航会社D、実船E等の組み合わせは、その本来の目的を外れない範囲で、任意に組み合わせ配置し、情報通信網40を介して連携させることが可能である。
In addition, the operating company D and the actual ship E can communicate with the performance estimation system via the information and communication network 40. This allows the operating company D and the actual ship E to receive the actual sea area chart derived by the performance estimation system and transmit the operation data and observation data acquired in the actual sea area to the performance estimation system. In addition, the actual ship E during operation can automatically adjust the trim according to the received actual sea area chart.
Also, the actual sea area charting step S12, the correction step S13, and the replacement step S14 can be executed using a computer on board the actual ship E, and the trim can be corrected according to the actual sea area chart that has been derived by the computer.
Furthermore, the combination of the tank testing room A and its components, the CFD calculation room B and its components, the components of the center C, the computer 31 and its components, the operating company D, the actual ship E, etc. can be arbitrarily combined and arranged within the scope that does not deviate from their original purpose, and can be linked via the information and communications network 40.
本発明は、船舶の性能推定を高精度に行い最適速度配分運航、最適トリム運航、最適航路運航等に活用することができる。 The present invention can be used to estimate ship performance with high accuracy and optimize speed allocation, trim, and route operation.
S1 船体条件取得ステップ
S2 運航条件取得ステップ
S3 水槽試験ステップ
S4 CFD計算ステップ
S5 抵抗係数及び自航要素補正ステップ
S6 船体抵抗導出ステップ
S7 駆動力導出ステップ
S8 馬力導出ステップ
S10 燃料消費量導出ステップ
S11 チャート化ステップ
S12 実海域チャート化ステップ
S13 補正ステップ
S14 差替ステップ
S15 自動トリム調整ステップ
S16 補正値取得ステップ
S17 条件取得ステップ
S18 出力ステップ
21 船体条件取得手段
22 運航条件取得手段
23 水槽試験手段
24 CFD計算手段
25 抵抗係数及び自航要素補正手段
26 自動製作手段
31 コンピュータ
32 入力手段
33 出力手段
40 情報通信網
S1: Hull condition acquisition step S2: Operation condition acquisition step S3: Tank test step S4: CFD calculation step S5: Resistance coefficient and self-propulsion element correction step S6: Hull resistance deriving step S7: Driving force deriving step S8: Horsepower deriving step S10: Fuel consumption deriving step S11: Charting step S12: Actual sea area charting step S13: Correction step S14: Replacement step S15: Automatic trim adjustment step S16: Correction value acquisition step S17: Condition acquisition step S18: Output step 21: Hull condition acquisition means 22: Operation condition acquisition means 23: Tank test means 24: CFD calculation means 25: Resistance coefficient and self-propulsion element correction means 26: Automatic production means 31: Computer 32: Input means 33: Output means 40: Information and communication network
Claims (25)
前記コンピュータが前記船舶の船体条件を取得する船体条件取得ステップと、
前記コンピュータが前記船舶の運航条件を取得する運航条件取得ステップと、
前記船舶の模型船を用いて前記船体条件と前記運航条件に基づいて前記水槽試験を行い、前記コンピュータが前記水槽試験の結果を用いて前記船舶の抵抗係数及び自航要素を求める水槽試験ステップと、
前記コンピュータが前記船体条件と前記運航条件に基づいて前記CFD計算を行い、前記船舶の前記抵抗係数及び前記自航要素を求めるCFD計算ステップと、
前記コンピュータが前記水槽試験と前記CFD計算による前記抵抗係数及び前記自航要素の差分を求め、前記差分に対し前記水槽試験における前記運航条件の変数の設定数に基づいて補正を行い、前記抵抗係数及び前記自航要素の補正値を得る抵抗係数及び自航要素補正ステップとを有することを特徴とする船舶の性能推定方法。 A performance estimation method for estimating the performance of a ship by a computer using a tank test and CFD (computational fluid dynamics) calculations, comprising the steps of:
a hull condition acquisition step in which the computer acquires hull conditions of the ship;
a navigation condition acquisition step in which the computer acquires navigation conditions of the ship;
a tank test step of performing the tank test using a model ship of the ship based on the hull conditions and the operating conditions, and the computer uses the results of the tank test to determine a resistance coefficient and a self-propulsion parameter of the ship;
a CFD calculation step in which the computer performs the CFD calculation based on the hull conditions and the operating conditions to obtain the resistance coefficient and the self-propulsion element of the ship;
A ship performance estimation method comprising a resistance coefficient and self-propulsion element correction step in which the computer calculates a difference between the resistance coefficient and the self-propulsion element obtained by the tank test and the CFD calculation, corrects the difference based on a set number of variables of the operating conditions in the tank test, and obtains corrected values for the resistance coefficient and the self-propulsion element.
C1:試験点1での補正量
C2:試験点2での補正量
a1:試験点1からの変位量 4. A ship performance estimation method according to claim 1, wherein when the set number of the variables is one, the computer performs linear interpolation based on equation (1) to determine the correction value.
C1:試験点1での補正量
C2:試験点2での補正量
C3:試験点3での補正量
C4:試験点4での補正量
a1=(1-δξ-δη+δξδη)
a2=δξ(1-δη)
a3=δξδη
a4=δη(1-δξ)
δξ:変数の1つ目の変数で試験点1から試験点2へ向かうベクトルを軸とした変位量
δη:変数の2つ目の変数で試験点1から試験点4へ向かうベクトルを軸とした変位量 4. A ship performance estimating method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, when the set number of variables is two, the computer performs linear interpolation based on equation (2) to determine the correction value.
a 2 = δξ(1-δη)
a3 = δξδη
a 4 = δη(1-δξ)
δξ: The first variable of the variables is the displacement amount around the vector axis going from test point 1 to test point 2. δη: The second variable of the variables is the displacement amount around the vector axis going from test point 1 to test point 4.
C1:試験点1での補正量
C2:試験点2での補正量
C3:試験点3での補正量
C4:試験点4での補正量
C5:試験点5での補正量
C6:試験点6での補正量
C7:試験点7での補正量
C8:試験点8での補正量
δξ:変数の1つ目の変数で試験点1から試験点2へ向かうベクトルを軸とした変位量
δη:変数の2つ目の変数で試験点1から試験点4へ向かうベクトルを軸とした変位量
δζ:変数の3つ目の変数で試験点1から試験点5へ向かうベクトルを軸とした変位量 4. A ship performance estimating method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, when the set number of variables is three, the computer performs linear interpolation based on equation (3) to determine the correction value.
コンピュータに、
補正された前記抵抗係数と前記自航要素の前記補正値を取得する補正値取得ステップと、
入力された少なくとも前記速度と前記トリムを取得する条件取得ステップと、
前記船体抵抗導出ステップと、前記駆動力導出ステップと、前記馬力導出ステップと、前記燃料消費量導出ステップと、少なくとも前記燃料消費量の導出結果を出力する出力ステップを実行させることを特徴とする船舶の性能推定プログラム。 A performance estimation program for estimating ship performance using the ship performance estimation method according to any one of claims 11 to 16, comprising:
On the computer,
a correction value acquisition step of acquiring the corrected resistance coefficient and the correction value of the self-propulsion element;
A condition acquisition step of acquiring at least the speed and the trim inputted;
A ship performance estimation program characterized by executing the hull resistance deriving step, the driving force deriving step, the horsepower deriving step, the fuel consumption deriving step, and an output step of outputting at least the derived results of the fuel consumption.
前記船舶の船体条件を取得する船体条件取得手段と、
前記船舶の運航条件を取得する運航条件取得手段と、
前記船舶の模型船を用いて前記船体条件と前記運航条件に基づいて前記水槽試験を行い、前記船舶の抵抗係数及び自航要素を求める水槽試験手段と、
前記船体条件と前記運航条件に基づいて前記CFD計算を行い、前記船舶の前記抵抗係数及び前記自航要素を求めるCFD計算手段と、
前記水槽試験と前記CFD計算による前記抵抗係数及び前記自航要素の差分を求め、前記差分に対し前記水槽試験における前記運航条件の変数の設定数に基づいて補正を行い、前記抵抗係数及び前記自航要素の補正値を得る抵抗係数及び自航要素補正手段とを有することを特徴とする船舶の性能推定システム。 A performance estimation system that estimates the performance of a ship by using a water tank test and a CFD (computational fluid dynamics) calculation,
A hull condition acquisition means for acquiring hull conditions of the ship;
An operation condition acquisition means for acquiring operation conditions of the ship;
a tank test means for performing the tank test using a model ship of the ship based on the hull conditions and the operating conditions, and determining a resistance coefficient and a self-propulsion factor of the ship;
a CFD calculation means for performing the CFD calculation based on the hull conditions and the operating conditions, and determining the resistance coefficient and the self-propulsion element of the ship;
a resistance coefficient and self-propulsion element correction means for calculating a difference between the resistance coefficient and the self-propulsion element obtained by the tank test and the CFD calculation, correcting the difference based on the number of variables set for the operating conditions in the tank test, and obtaining corrected values for the resistance coefficient and the self-propulsion element.
コンピュータと、前記コンピュータへの入力手段と、前記コンピュータからの出力手段とを備え、前記コンピュータに請求項17から請求項19のいずれか1項に記載の船舶の性能推定プログラムを実行させることを特徴とする船舶の性能推定システム。 A performance estimation system for estimating performance of a ship, comprising:
20. A ship performance estimation system comprising a computer, an input means for the computer, and an output means for the computer, the system being characterized in that the computer is caused to execute a ship performance estimation program according to any one of claims 17 to 19.
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