SVILUPPO DI MODELLO MATEMATICO PER SIMULAZIONE DI MANOVRA IN TEMPO REALE DI RIMORCHIATORI

Abstract

Questa tesi si propone di sviluppare un modello matematico di un rimorchiatore di tipo Azimuthal Stern Drive ai fini della simulazione della manovrabilità in tempo reale. Viene introdotto un modello parametrico, fisicamente basato, a 4 gradi di libertà per la raprresentazione delle forze idrodinamiche che agiscono sullo scafo del rimorchiatore, disaccoppiando gli effetti fuori dal piano orizzontale, eccetto il moto di rollio. L’obiettivo principale di questo lavoro è studiare il comportamento del rimorchiatore durante le operazioni portuali. A differenza di qualsiasi altro tipo di imbarcazione, l’interazione tra la particolare forma dello scafo e l’acqua dà origine a forze specifiche sul rimorchiatore. Partendo da una serie di test di Fluidodinamica Computazionale, il modello tende ad adattarsi il più precisamente possibile a tutte le caratteristiche di queste imbarcazioni da lavoro, concentrandosi su ciò che accade durante le operazioni di lavoro di movimentazione delle navi all’interno dell’area portuale. La simulazione e la previsione delle principali manovre che i rimorchiatori dovranno compiere permette di rendersi conto della rischiosità di questo tipo di operazioni e di evitare possibili collisioni.

This thesis proposes to develop a mathematical model of an azimuthing stern drive tug boat for the purpose of real-time manoeuvrability simulation. A 4 DoF physically based parametric model is introduced in order to represent the hydrodynamic forces acting on the tug hull, decoupling effects out of horizontal plane, apart from rolling motion. Leading aim of this paper is to investigate tug behaviour during port and escorting operation. Unlike any other type of vessel, interaction between unique hull shape and water gives rise to specific forces on the tug. Starting from Oltmann & Sharma model and based on a series of Computational Fluid Dynamic tests, model tends to fit as precise as possible all characteristic feature of these work boat, focusing on what happens during ship handling working condition inside the port area. Simulation and prediction of tug manoeuvring is a key point that enables and allows higher awareness of risks of this type of operations and avoid possible collisions.