Ship Collision Damage
This thesis is submitted as a partial fulfilment of the requirements for the Danish Ph.D degree. The work has been performed at the Section of Maritime Engineering, the Technical University of Denmark, during the period from September 1998 to December 2001. The project was supervised by Professor Preben Terndrup Pedersen, whose help and guidance are highly appreciated.
The study was financially supported by the Technical University of Denmark and this support is gratefully acknowledged. Special thanks to Preben Terndrup Pedersen, B0 Cerup Simonsen, Jorgen Juncher Jensen and Peter Friis Hansen for several inspiring discussions and suggestions. Thanks to my colleagues at the Department, friend and family for invaluable help and support. Special thanks to Soren for his support and understanding during the entire study.
Preface
This page is intentionally left blank.
Executive Summary
The purpose of this thesis has been to develop a rational procedure for analysis of ship collisions, addressing all types of ships and damage scenarios.
The covered main aspects are:
1. Deterministic analysis of ship collisions
2. Numerical Monte Carlo based simulations of ship collisions for estimation of distribu-tions for the damage to the struck vessel and of the energy released for crushing
3. Analysis of damage statistics related to ship collisions
4. A new proposal for damage stability regulation using the probabilistic approach
The work concerning deterministic analysis of ship collisions includes the following main
aspects: Presentation of a collision model based on the principle of splitting the collision problem into an internal and an external analysis, where the external analysis deals with the movements of the two vessels and the interaction with the surrounding water during the collision, whereas the internal analysis or the internal mechanics is concerned with the response of the structure. The internal mechanics is described in more detail and the calculation procedure is validated by formerly performed experiments on double hull—structures
Establishment of models for describing the geometry of the striking bow and the struc—ture of the side of the struck vessel. The bow geometry is idealised so that the geometry can be described by few parameters, still covering with sufficient accuracy almost all existing bows. The side structure modelling is based on the principle that the area of the struck ship which is effected by the collision is restricted to the area touched by the bow of the striking vessel.
Executive Summary
Three programs have been developed for the deterministic analysis:
— Damage to the struck vessel the results from the developed program have been compared to results from other programs for analysis of collisions. In order to investigate the sensitivity of the collision analysis, the effect of changing the striking location and the design of the side of the struck vessel have been analysed.
— Damage to the striking vessel Two models for bow crushing have been presented, one dealing with longitudinally stiffened bows, the other with transversely stiffened bows. The bow strengths for the two differently stiffened vessels have been compared
— Damage to both vessels a sensitivity analysis has been carried out using a series of computer simulations of collisions involving 11 different ships, five striking and six struck, in order to determine when the energy released for crushing is absorbed by the bow of the striking vessel or by the side structure of the struck vessel
The work concerning numerical Monte Carlo based simulations of ship collisions includes the following main aspects: Establishment of a probabilistic method for determination of damage and energy distri—butions. The probabilistic analysis is based on input distributions of striking vessels, velocities, striking locations and collision angles. This input can be separated into three groups, the struck vessel, the striking vessels and the collision scenarios. The input parameters for these groups are analysed in detail
The probabilistic method has been used for the following analyses:
— Fifteen different struck vessels have been subjected to the damage analysis giving distributions for the damage lengths and penetrations
— Distributions for energy to be absorbed by crushing of the ship’s structure have been calculated for vessels sailing in worldwide trade, the Straits of Dover and Gibraltar and the eastern and western routes through the Great Belt
A damage database containing information on past collisions, collected within the European research program HARDER has been analysed with respect to collision type, the relation between the struck and the striking vessel and the relation between damage parameters and the main particulars of the struck vessel.
Based on findings from the numerical simulations and the analysis of the damage statistics a new proposal for damage stability regulation using the probabilistic approach
ชนเรือเสียหาย
วิทยานิพนธ์ฉบับนี้จะถูกส่งเป็นบางส่วนการปฏิบัติตามข้อกำหนดสำหรับการศึกษาระดับปริญญาเอกเดนมาร์ก การทำงานที่ได้รับการดำเนินการในส่วนของการเดินเรือวิศวกรรม, มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์กในช่วงระยะเวลาตั้งแต่เดือนกันยายน 1998 ถึงธันวาคม 2001 โครงการนี้ได้รับการดูแลโดยศาสตราจารย์ Preben Terndrup Pedersen ซึ่งช่วยเหลือและคำแนะนำจะนิยมอย่างสูง.
การศึกษาเป็นทางการเงิน การสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์กและการสนับสนุนนี้ได้รับการยอมรับสุดซึ้ง ขอขอบคุณเป็นพิเศษ Preben Terndrup Pedersen, B0 Cerup ซิมอนเซ่น, จอร์เกนเซ่น Juncher และปีเตอร์แฮนเซน Friis สร้างแรงบันดาลใจสำหรับการอภิปรายและข้อเสนอแนะหลาย ต้องขอขอบคุณเพื่อนร่วมงานที่กรมเพื่อนและครอบครัวที่ทรงคุณค่าสำหรับความช่วยเหลือและการสนับสนุน ขอขอบคุณเป็นพิเศษโซเรนสำหรับการสนับสนุนและความเข้าใจของเขาในระหว่างการศึกษาทั้งหมด.
คำนำ
หน้านี้ถูกทิ้งว่างไว้โดยเจตนา.
บทสรุปผู้บริหาร
วัตถุประสงค์ของวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้รับการพัฒนาเป็นขั้นตอนที่มีเหตุผลสำหรับการวิเคราะห์ของการชนเรือ, ที่อยู่ทุกประเภทของเรือและสถานการณ์ความเสียหาย .
ที่ครอบคลุมด้านหลัก ได้แก่ :
1 การวิเคราะห์กำหนดของเรือชนกัน
2 ตัวเลขการจำลอง Monte Carlo ตามของการชนเรือเพื่อประมาณการการ distribu-tions สำหรับความเสียหายให้กับเรือหลงและพลังงานที่ปล่อยออกสำหรับบด
3 จากสถิติการเกิดความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับเรือชนกัน
4 ข้อเสนอใหม่สำหรับการควบคุมเสถียรภาพความเสียหายโดยใช้วิธีการที่น่าจะเป็น
งานที่เกี่ยวกับการวิเคราะห์กำหนดของการชนเรือรวมถึงหลักดังต่อไป
ด้าน: การนำเสนอรูปแบบการปะทะกันซึ่งเป็นไปตามหลักการของการแยกปัญหาการปะทะกันเป็นภายในและการวิเคราะห์ภายนอกที่ภายนอก ข้อเสนอการวิเคราะห์ที่มีการเคลื่อนไหวของเรือสองลำและมีปฏิสัมพันธ์กับน้ำโดยรอบในระหว่างการปะทะกันในขณะที่การวิเคราะห์ภายในหรือกลไกภายในที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของโครงสร้าง กลศาสตร์ภายในจะอธิบายในรายละเอียดและวิธีการคำนวณจะถูกตรวจสอบโดยการทดลองดำเนินการก่อนในคู่ฮัลล์โครงสร้าง
การจัดตั้งของแบบจำลองสำหรับการอธิบายรูปทรงเรขาคณิตของโบว์ที่โดดเด่นและ struc-ture ของด้านข้างของเรือที่หลง เรขาคณิตโบว์จะถูกจำลองเพื่อให้รูปทรงเรขาคณิตสามารถอธิบายได้ด้วยพารามิเตอร์ไม่กี่ยังคงครอบคลุมด้วยความถูกต้องเพียงพอเกือบทุกคันธนูที่มีอยู่ แบบจำลองโครงสร้างด้านข้างมีพื้นฐานอยู่บนหลักการที่ว่าพื้นที่ของเรือหลงซึ่งเป็นผลกระทบจากการปะทะกันจะมีการ จำกัด พื้นที่สัมผัสด้วยคันธนูของเรือที่โดดเด่น.
บทสรุปผู้บริหาร
สามโปรแกรมได้รับการพัฒนาสำหรับการวิเคราะห์กำหนด:
- ความเสียหาย กับเรือหลงเป็นผลมาจากการพัฒนาโปรแกรมที่ได้รับเมื่อเทียบกับผลที่ได้จากโปรแกรมอื่น ๆ สำหรับการวิเคราะห์ของการชน เพื่อที่จะตรวจสอบความไวของการวิเคราะห์การปะทะกันที่ผลของการเปลี่ยนแปลงสถานที่ตั้งที่โดดเด่นและการออกแบบด้านข้างของเรือหลงที่ได้รับการวิเคราะห์.
- ความเสียหายให้กับเรือที่โดดเด่นสองรุ่นสำหรับโบว์บดได้รับการนำเสนอหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการ ยาวตัวแข็งทื่อธนูอื่น ๆ ที่มีคันธนูแข็งทื่อขวาง จุดแข็งโบว์สำหรับสองลำที่แตกต่างกันแข็งทื่อได้รับการเปรียบเทียบ
- ความเสียหายให้กับเรือทั้งการวิเคราะห์ความไวได้รับการดำเนินการโดยใช้ชุดของแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของการชนที่เกี่ยวข้องกับ 11 เรือที่แตกต่างกันห้าที่โดดเด่นและหกหลงในการสั่งซื้อเพื่อตรวจสอบเมื่อพลังงาน ปล่อยให้บดถูกดูดซึมโดยคันธนูของเรือที่โดดเด่นหรือโดยโครงสร้างด้านข้างของเรือหลง
การทำงานที่เกี่ยวข้องกับการจำลอง Monte Carlo ตามตัวเลขของการชนกันของเรือรวมถึงประเด็นหลักดังต่อไปนี้: การจัดตั้งเป็นวิธีการที่น่าจะเป็นสำหรับการกำหนดของความเสียหายและพลังงานดิ -butions การวิเคราะห์ความน่าจะอยู่บนพื้นฐานของการกระจายการป้อนข้อมูลของเรือที่โดดเด่น, ความเร็ว, สถานที่โดดเด่นและมุมปะทะกัน การป้อนข้อมูลนี้สามารถแยกออกเป็นสามกลุ่มเรือหลงเรือที่โดดเด่นและสถานการณ์การปะทะกัน ป้อนพารามิเตอร์สำหรับกลุ่มคนเหล่านี้มีการวิเคราะห์ในรายละเอียด
วิธีการที่น่าจะถูกนำมาใช้สำหรับการวิเคราะห์ต่อไปนี้:
- สิบห้าเรือหลงที่แตกต่างกันได้รับภายใต้การวิเคราะห์ความเสียหายให้กระจายสำหรับความยาวความเสียหายและการ penetrations
- การกระจายพลังงานจะถูกดูดซึมโดยเด็ดขาด โครงสร้างของเรือที่ได้รับการคำนวณสำหรับเรือล่องเรือในการค้าทั่วโลกช่องแคบโดเวอร์และยิบรอลตาและเส้นทางตะวันออกและตะวันตกผ่านเข็มขัดใหญ่
ฐานข้อมูลความเสียหายที่มีข้อมูลเกี่ยวกับการชนที่ผ่านมาเก็บภายในโครงการวิจัยยุโรปแข็งได้รับการวิเคราะห์ด้วย ส่วนที่เกี่ยวกับประเภทของการชนกันของความสัมพันธ์ระหว่างหลงและเรือที่โดดเด่นและความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ความเสียหายและรายหลักของเรือหลง.
จากผลการวิจัยจากการจำลองเชิงตัวเลขและการวิเคราะห์สถิติความเสียหายข้อเสนอใหม่สำหรับการควบคุมเสถียรภาพความเสียหาย โดยใช้วิธีการที่น่าจะเป็น
การแปล กรุณารอสักครู่..

ความเสียหายการชนกันของเรือวิทยานิพนธ์ฉบับนี้เสนอเป็นบางส่วนของการตอบสนองความต้องการสำหรับเดนมาร์กปริญญาเอกปริญญา งานที่ได้รับการปฏิบัติในส่วนของวิศวกรรมทางทะเล มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์กในระหว่างช่วงเดือนกันยายน 2541 ถึงธันวาคม 2544 เป็นโครงการที่ดูแลโดยอาจารย์ preben terndrup Pedersen ที่ช่วยแนะนำและชื่นชมอย่างมากจำนวนเงินที่ได้รับการสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์กและการสนับสนุนนี้สุดซึ้งยอมรับ ขอบคุณ preben terndrup Pedersen , B0 cerup ไซมอนเซน jorgen , juncher เจนเซ่น กับ ปีเตอร์ แฮนเซ่น ฟรีสหลายอภิปรายแรงบันดาลใจและข้อเสนอแนะ ขอบคุณเพื่อนร่วมงานในแผนก , เพื่อนและครอบครัวช่วยหาค่ามิได้ และสนับสนุน ขอบคุณพี่โซเร็น การสนับสนุนและความเข้าใจของเขาในการศึกษาทั้งหมดคำนำหน้านี้จงใจปล่อยว่างสรุปสำหรับผู้บริหารวัตถุประสงค์ของวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ ได้รับการ พัฒนากระบวนการที่มีเหตุผลสำหรับการวิเคราะห์การชนเรือที่ได้รับประเภทของเรือและสถานการณ์ความเสียหายที่ครอบคลุมด้านหลัก :1 . การวิเคราะห์เชิงกำหนดของชนเรือ2 . ผลจากการจำลองมอนติคาร์โลการชนเรือประมาณ distribu ยินดีด้วยสำหรับความเสียหายให้กับหลงเรือและพลังงานที่ปล่อยออกสำหรับบด3 . การวิเคราะห์ความเสียหายของสถิติที่เกี่ยวข้องกับเรือ การชน4 . ข้อเสนอใหม่สำหรับการควบคุมเสถียรภาพความเสียหายโดยใช้วิธีการเชิงความน่าจะเป็นงานเกี่ยวกับการวิเคราะห์เชิงกำหนดจากการชนเรือรวมถึงต่อไปนี้หลักด้านการนำเสนอของการชนกันแบบตามหลักการของการแยกชนปัญหาภายในและภายนอกในการวิเคราะห์ , การวิเคราะห์สภาพแวดล้อมภายนอกที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของเรือสอง และปฏิสัมพันธ์กับรอบน้ำ ระหว่างการปะทะกัน ส่วนการวิเคราะห์ปัจจัยภายในหรือกลไกภายในที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองของโครงสร้าง กลไกภายในที่อธิบายไว้ในรายละเอียดและขั้นตอนการคำนวณ ตรวจ สอบ โดยก่อนการทดลองบนโครงสร้างตัวเรือคู่สถานประกอบการของแบบจำลองเพื่ออธิบายรูปทรงของโบว์ที่โดดเด่นและโครงสร้างจริงของด้านข้างของหลงร่างทรง โบว์ idealised รูปทรงเรขาคณิตที่สามารถอธิบายได้ด้วยตัวแปรเรขาคณิตน้อย ยังครอบคลุม มีความถูกต้องเพียงพอเกือบทั้งหมดที่มีอยู่ โบว์ โครงสร้างด้านการสร้างแบบจำลองจะขึ้นอยู่กับหลักการที่ว่าพื้นที่ของหลงเรือซึ่งผลจากการชนถูกจำกัดพื้นที่สัมผัสโดยธนูของเรือที่โดดเด่นสรุปสำหรับผู้บริหารสามโปรแกรมได้ถูกพัฒนาขึ้นสำหรับการวิเคราะห์เชิงกำหนด- ความเสียหายให้หลงร่างทรงผลลัพธ์จากโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นได้เมื่อเทียบกับผลลัพธ์ที่ได้จากโปรแกรมอื่น ๆสำหรับการวิเคราะห์ของการชนกัน เพื่อศึกษาความไวของการวิเคราะห์ชน ผลของการเปลี่ยนตำแหน่งที่โดดเด่นและการออกแบบด้านข้างของหลงร่างทรงได้วิเคราะห์แล้ว- ความเสียหายให้กับเรือที่โดดเด่นสองรุ่นให้โบว์โม่ได้ถูกนำเสนอ หนึ่งที่เกี่ยวข้องกับตามยาวที่แข็งตึง bows , อื่น ๆที่มีการใช้ที่แข็งตึงคันธนู โบว์จุดแข็งของทั้งสองแตกต่างกันที่แข็งตึงเรือได้รับการเปรียบเทียบ- ความเสียหายทั้งเรือการวิเคราะห์ความไวได้ โดยใช้ชุดของคอมพิวเตอร์จำลองของการชนที่เกี่ยวข้องกับเรือที่แตกต่างกัน 11 5 โดดเด่นและหกขีด เพื่อตรวจสอบ เมื่อพลังงานที่ปล่อยออกมาบดถูกดูดซึมโดยธนูของเรือที่โดดเด่น หรือด้านโครงสร้างของหลงร่างทรงงานเกี่ยวกับตัวเลข Monte Carlo โดยการจำลองการชนกันของเรือรวมถึงต่อไปนี้หลักด้านการจัดตั้งวิธีความน่าจะเป็นสำหรับการวิเคราะห์ความเสียหายและพลังงาน distri butions . การวิเคราะห์ความน่าจะเป็นของการแจกแจงของข้อมูลจะขึ้นอยู่กับความเร็วที่โดดเด่น , เรือ , สถานที่โดดเด่นและมุมชนกัน ข้อมูลนี้สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม ติดเรือ เรือที่โดดเด่น และการปะทะสถานการณ์ การป้อนพารามิเตอร์สำหรับกลุ่มคนเหล่านี้จะวิเคราะห์ในรายละเอียดวิธีความน่าจะเป็นได้ถูกใช้สำหรับการวิเคราะห์ต่อไปนี้ :- สิบห้าแตกต่างกันหลงเรือที่ได้รับภายใต้การการวิเคราะห์ความเสียหายให้กระจายค่าเสียหายความยาวและ Penetrations- การกระจายพลังงานถูกดูดซึมโดยบดโครงสร้างของเรือได้ถูกคำนวณสำหรับการแล่นเรือใบเรือในการค้าทั่วโลก , ช่องแคบโดเวอร์ และยิบรอลตาร์และตะวันออกและตะวันตกเส้นทางผ่านสายพานดีความเสียหายของฐานข้อมูลที่มีข้อมูลเกี่ยวกับการชนที่ผ่านมาเก็บภายในยุโรปโครงการวิจัยยากได้วิเคราะห์เกี่ยวกับประเภทชน ความสัมพันธ์ระหว่างหลงและเรือที่โดดเด่น และความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ความเสียหายและรายละเอียดหลักของหลงร่างทรงผลจากแบบจำลองเชิงตัวเลขและการวิเคราะห์ความเสียหายสถิติข้อเสนอใหม่สำหรับการควบคุมเสถียรภาพความเสียหายโดยใช้ปัญหา
การแปล กรุณารอสักครู่..
