Study and development of a stability assessment system for fishing vessels to prevent capsizing during navigation

Abstract

[Abstract] Fishing is well known for being a very hazardous activity. Most of the accidents, in particular those with the worst consequences, are caused by stabil-ity failures (static or dynamic). Small and medium sized ˝shing vessels, which represent the largest percentage of the ˛eet, are the most a˙ected due to the crew lack of training in this matter. The use of stability guidance systems has been proposed by several authors, administrations and other stakeholders, as a feasible solution to help the skipper to objectively identify potential risks, to support his decision making process and to reduce the probability of accident. The main objective of this PhD. thesis is to contribute to the development of such a stability assessment system, which could estimate in real-time and with minimum need of crew interaction the level of stability of a vessel. Furthermore, it could provide useful information to the skipper and warning messages in case of potential risk. In order to evaluate the stability level two novel methodologies have been developed. They automatically compute in real-time the current metacentric height from the analysis of roll motion and detect changes on this parameter. The performance of these proposals has been validated with roll motion data from di˙erent vessels, obtained by mathematical model simulations, towing tank tests and sea trials of a real ship. Such a system could contribute to increase the safety not only of the ˝shing sector, but also of other ship types where crews need simple and easy to under-stand stability information. Although this dissertation represents a large step in the development of stability guidance systems, further work is still needed to have a robust operational system. Stability estimation algorithms, information and guidance interfaces and communication systems should be fully integrated and ready to be installed on board.

[Resumen] La pesca es bien conocida por ser una actividad muy peligrosa. La mayoría de los accidentes, en particular aquellos que entrañan las peores consecuencias, son causados por fallos en la estabilidad (estáticos o dinámicos). Los buques de pequeño y mediano tamaño, los cuales representan el mayor porcentaje de la flota, son los más afectados debido a la falta de formación de la tripulación en esta materia. El uso de sistemas de evaluación de la estabilidad y ayuda al patrón ha sido propuesto por numerosos autores, administraciones y otras partes interesadas, como una solución viable para ayudar al patrón a identificar objetivamente los riesgos potenciales, apoyar su proceso de toma de decisiones y reducir la probabilidad de accidente. El objetivo de esta tesis doctoral es contribuir al desarrollo de tal sistema de evaluación de la estabilidad, el cual podría estimar en tiempo real y con la mínima necesidad de interacción con la tripulación el nivel de estabilidad de un barco. Además, podría proporcionar información útil al patrón y mensajes de advertencia en caso de riesgo potencial. Para evaluar el nivel de estabilidad se han desarrollado dos novedosas metodologías, que automáticamente calculan en tiempo real la altura metacéntrica actual a partir del análisis del movimiento de balance del barco y detectan cambios en este parámetro. El rendimiento de estas propuestas ha sido validado con datos del movimiento de balance de diferentes barcos, obtenidos mediante simulaciones de modelos matemáticos, ensayos en canal y pruebas de mar de un buque real. Dicho sistema podría contribuir a aumentar la seguridad no sólo del sector pesquero, sino que también de otros tipos de buques donde las tripulaciones necesiten información simple y fácil de entender. A pesar de que esta tesis representa un gran paso en el desarrollo de los sistemas de evaluación de la estabilidad y ayuda al patrón, más trabajo es necesario para lograr un sistema operativo robusto. Los algoritmos de estimación de la estabilidad, las interfaces de información y guía y los sistemas de comunicación deben estar totalmente integrados y listos para ser instalados a bordo

[Resumo] A pesca é ben coñecida por ser unha actividade moi perigosa. A maioría dos accidentes, en particular aqueles con peores consecuencias, son causados por faios na estabilidade (estáticos ou dinámicos). Os buques de pequeno e mediano tamaño, os cales representan a maior porcentaxe da flota, son os máis afectados debido a falta de formación da tripulación nesta materia. O uso de sistemas de avaliación da estabilidade e axuda ó patrón foi proposto por numerosos autores, administracións e outras partes interesadas, como unha solución viable para axudar ó patrón a identificar obxectivamente os riscos potenciais, apoiar o seu proceso de toma de decisións e reducir a probabilidade de accidente. O obxectivo desta tese doutoral é contribuír o desenvolvemento de tal sistema de avaliación da estabilidade, o cal podería estimar en tempo real e coa mínima necesidade de interacción coa tripulación o nivel de estabilidade dun barco. Ademáis, podería proporcionar información útil ó patrón e mensaxes de advertencia no caso de risco potencial. Para avaliar o nivel de estabilidade desenvolvéronse dúas novidosas metodoloxías, que automáticamente calculan en tempo real a altura metacéntrica actual a partir da análise do movemento de balance do barco e detectan cambios neste parámetro. O rendemento destas propostas foi validado con datos do movemento de balance de diferentes barcos, obtidos mediante simulacións de modelos matemáticos, ensaios en canal e probas de mar dun buque real. Dito sistema podería contribuír a aumentar a seguridade non só do sector pesqueiro, senon que tamén doutros tipos de buques onde as tripulacións precisen de información simple e fácil de entender. A pesar de que esta tesis representa un gran paso no desenrolo dos sistemas de avaliación da estabilidade e axuda ó patrón, máis traballo é necesario para lograr un sistema operativo robusto. Os algoritmos de estimación da estabilidade, as interfaces de informaci ón e guía e os sistemas de comunicación deben estar totalmente integrados e listos para ser instalados a bordo.