A study on navigation decision support to prevent structural failure of ships based on hull stress monitoring

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01544
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: Okada Tetsuo 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (10753048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川村 恭己 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50262407)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: コンテナ船 / ホイッピング / モニタリング / 操船支援 / 波浪スペクトル

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to contribute to the effective design and operation of large container ships by quantitatively evaluating the effects of design conditions, operational and sea conditions on whipping and hull structural response. In order to achieve this objective, a study on a whipping detection method from actual ship measurement data was first conducted. We established a method to identify the slamming event from stress response time series, including the phenomenon that slamming cancels existing vibration. We also studied the accuracy improvement of the encountered wave estimation technique using actual ship measurement data, and examined the method to support ship operation and maintenance. The Bayesian updating of the estimated directional wave spectra proved sufficiently accurate reconstruction of the history of the wave which the ship encountered.

Free Research Field

船舶海洋工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年，コンテナ船の大型化に伴い，荒天に伴う過大波浪荷重やホイッピングによる船体損傷が懸念されている。また，それらを予見し適切な対策を効果的に行うための手法として，デジタルツインの概念が注目されている。本研究は実際に船上で計測されたデータを用いてホイッピング発生の同定や遭遇している方向波スペクトルの推定を精度よく行うものであり，これの実現により船体の様々な部位に発生している応力をサイバー空間のデジタルツイン上に精度よく再構築し，構造損傷を発生させないための操船や保船を効率的に支援することができるようになる。これにより船舶のより安全で合理的な運航が可能となると期待される。