Feasibility study and design of shallow draft ore carriers for inland waterways

The surge in iron ore exports from the Indian state of Goa has increased the demand for larger size inland iron ore carriers. Operating economics of these inland vessels have resulted in a steady increase in their carrying capacity. However, attempt to increase the deadweight of these vessels has encountered challenges in form of loading and unloading point restrictions, increased squat, sway force and yaw moment at shallow waters. The present work, based on a request from Ministry of Shipping, Government of India, examines the present ore transportation system, the bathymetry of the Mandovi and Zuari rivers and the operating economics of the barges ranging from 750 to 3000 tonnes deadweight capacity. A new improved design for 3000 tonnes deadweight barge is presented. Alternate stern shapes are examined using CFD software SHIPFLOW®. The hull form is model tested. The propeller geometry is optimized for the given engine and a suitable gear box. The proposed design is then investigated for its manoeuvring ability in shallow waters. The hydrodynamic sway forces, yaw moments and nominal wake distribution for port and starboard propellers during manoeuvring motion are estimated by CFD software SHIPFLOW®. The barge’s directional stability performance is investigated for twin-propeller twin-rudder configuration. El aumento en las exportaciones de mineral de hierro del estado hindú de Goa ha incrementado la demanda de buques cargueros de mineral de hierro para navegación interna más grandes. La economía operacional de estas embarcaciones de navegación interna ha resultado en un estable incremento de su capacidad de carga. Sin embargo, los intentos de aumentar el peso muerto de estos buques ha encontrado desafíos en forma de restricciones del punto de carga y descarga, aumento del squat, fuerza de deriva y momento de guiñada a bajas profundidades. El presente trabajo, basado en un pedido del “Ministry of Shipping, Government of India”, examina el actual sistema de transporte de minerales, la batimetría de los ríos Mandovi y Zuari y la economía operacional de las barcazas en el rango de 750 a 3000 toneladas de capacidad de peso muerto. Se presenta un nuevo y mejorado diseño de barcazas de 3000 toneladas de peso muerto. Formas alternativas de popa han sido examinadas usando el software de CFD, SHIPFLOW®. La carena ha sido probada usando modelos. La geometría de la hélice ha sido optimizada para el motor seleccionado y una caja reductora adecuada. Luego, se ha estudiado la maniobrabilidad en aguas poco profundas del diseño propuesto. Las fuerzas hidrodinámicas de deriva, momento de guiñada y distribución nominal de estela para los propulsores de babor y estribor durante los movimientos de maniobra se han estimado con el software de CFD, SHIPFLOW®. La estabilidad direccional de la barcaza ha sido estudiada para una configuración bihélice con doble timón.