Free surface correction in cylindrical and bi-lobe tanks

Abstract

The purpose of this thesis was to study how the free surface behaves in cylindrical and bi-lobe tanks and how the shape and dimensions of these tanks influence it. This phenomenon was studied by calculating the free surface moments and corrections in these tanks, which are an important part of determining ship’s initial stability. The proposal for this thesis came from the commissioner’s need for better understanding of the free surface when inspecting cylindrical and bi-lobe tanks and to make possible updates to the calculation guidelines accordingly. A calculation software NAPA was used to calculate the free surface moment and the correction. In NAPA there are implemented different free surface calculation arguments. The arguments IMO and MAX were used for the calculations in this thesis. Calculation argument IMO calculates the highest free surface moment and the correction according to The International Code on Intact Stability 2008 (2008 IS Code) and whereas the argument MAX calculates the real highest moment and correction for the tank. As the results state, when using calculation argument MAX, the acquired free surface moment is 32%-48% higher than with the argument IMO. When calculating with the rules that are in effect, it can be stated, that the calculated initial stability is less than the real stability. It can also be seen from the results that the highest free surface moment and the correction can be acquired, when the tank’s filling rate is approximately 50%.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia, miten vapaa nestepinta käyttäytyy sylinterin ja bi-loben mallisissa tankeissa ja miten tankkien muoto ja mitat vaikuttavat siihen. Ilmiötä tarkasteltiin tutkimalla sen aiheuttamia momentteja ja korjauksia, jotka ovat olennainen osa laskettaessa laivan alkuvakavuutta. Työn aihe syntyi toimeksiantajan tarpeesta ymmärtää paremmin vapaan nestepinnan vaikutuksia kyseisissä tankkimuodoissa ja voisiko yrityksen sisäisiä laskutapoja päivittää paremmin vastaamaan näitä. Vapaan nestepinnan momenttien ja korjausten laskemiseen käytettiin laskentaohjelmistoa nimeltään NAPA ja sen sisäisiä laskenta-argumentteja, joita käyttämällä voidaan laskea vakavuutta. Tämän opinnäytetyön laskuissa käytettiin argumentteja IMO ja MAX. Laskenta-argumentti IMO laskee vapaan nestepinnan suurimman momentin 2008 IS Coden mukaan, kun taas argumentti MAX laskee todellisen suurimman momentin. Tulokset osoittivat, että käytettäessä laskenta-argumenttia MAX saatiin tankista riippuen 32 % - 48 % suurempi vapaan nestepinnan momentti kuin argumentilla IMO. Tästä voidaan päätellä, että käytettäessä sääntöjen mukaisia menetelmiä, voi laskettu laivan alkuvakavuus olla pienempi kuin mitä se todellisuudessa on. Tuloksista voitiin myös huomata suurimman momentin ja korjauksen löytyvän sylinterin ja bi-loben mallisissa tankeissa noin 50 % täyttöasteen kohdalla.