Конструкция корабля: совершенствование для эффективности, соответствия

Кен Фицджеральд, директор Glosten29 октября 2019

На эволюцию морского проектирования все больше влияют три фактора: новые инструменты трехмерного проектирования, усложнение энергетических систем и новый доступ к маршрутам доставки в высоких широтах. В то время как новые инструменты цифрового дизайна являются естественным прогрессом нынешнего информационного века, новые потребности в энергии двигателя и маршруты доставки Полярный являются реакцией на наследие угасающей индустриальной эпохи .

Трехмерные рабочие процессы проектирования
Молодой военно-морской архитектор недавно заявил, что у нас есть достаточная возможность прогнозировать разработку новых инструментов в морской отрасли, потому что наша отрасль, кажется, всегда отстает от других. Она говорила об устойчивом переходе программного обеспечения для трехмерного проектирования от цифрового моделирования конечных производственных пакетов верфи к более ранним усилиям на этапах технико-экономического обоснования и концепции проектирования судов.

Мы обнаруживаем себя выходящими из неловкой юности 3D моделирования. До недавнего времени корабли проектировались военно-морскими архитекторами в соответствии с древним набором стандартных двумерных изображений, а затем морскими проектировщиками превращались в цифровые модели систем и структур с невероятным уровнем детализации. Эти новые навыки работы с 3D появились у новейших дизайнеров, использующих инструменты, разработанные для цифрового искусства, автомобильной, аэрокосмической и архитектурной отраслей. Адаптация этих инструментов военно-морскими архитекторами, работающими на ранних этапах реализации проекта, была невероятно быстрой, если сравнивать их с сотнями лет стандартных двумерных видов в пакетах для рисования на бумаге.

2D-чертежи для нормативного обзора все чаще получают из 3D-моделей; широкоформатный печатный буклет с рисунками уступает место вращающейся рендеринговой поверхности. Хотя трудно отказаться от опыта перетаскивания страниц общей схемы из рук в руки, есть явные новые преимущества в эффективности рабочего процесса проектирования, совместной работе в реальном времени, устранении рисков на ранних этапах проектирования и упрощении интерфейса с помощью робота. методы изготовления.

Зеленая сила
Поступление низкоуглеродной энергии в морскую промышленность совпадает с более ранней тенденцией к увеличению сложности вариантов дизель-электрического двигателя, интерфейсов и межсоединений. Традиционные четко определенные интерфейсы между двигательной установкой и остальной частью судна стали интегрированными системами, доведенными до уровней сложности, которые ранее были невообразимы. Принятие этих сложных систем было обусловлено многими требованиями, включая снижение управляемости буксира, динамическое позиционирование, конкурентоспособную топливную экономичность и повышенную безопасность при проектировании.

Пик нынешнего дизель-электрического века стал периодом тяжелых уроков в системной интеграции. Без общесистемной оптимизации и управления интерфейсом проекты судов с несколькими взаимосвязанными электрическими системами и системами данных от армии разрозненных поставщиков становятся полями сражений. Многие владельцы, верфи, проектировщики и поставщики не были готовы к этому новому веку сложности систем, работая с коммерческой моделью судостроения с более простого времени. Это породило новую дисциплину морского машиностроения. Разработчикам морских электрических систем поручено оптимизировать всю электрическую систему и систему управления для разработки четких требований к интерфейсу.

Новые инициативы по сокращению выбросов углерода и повышению эффективности еще более усложнили системы ближайшего будущего и привели к появлению процветающей области концепций использования возобновляемых источников энергии. Перспективы морской генерации электроэнергии включают в себя широкий спектр вариантов, включая углеводороды, возобновляемую электроэнергию, водород, аммиак и ветер. Каждый из этих вариантов несет в себе пугающий набор новых систем и взаимосвязей для управления, аварийных сигналов и автоматизации, которые необходимо оптимизировать.

Полярная доставка
Расширение доступа к маршрутам судоходства в Арктике свидетельствует о необходимости новых навигационных инструментов, инфраструктуры и конструкций судов для устранения эксплуатационных пробелов и удовлетворения экологических требований. Современные методы прогнозирования льда и планирования рейса заморожены в почтенной системе, предназначенной для ограниченного числа судов, работающих в водах, подвергшихся воздействию льда. Для широкого коммерческого применения на новых северных маршрутах потребуются передовые методы и новые технологии. Новые экологические нормативные акты Polar вместе с существующими требованиями потребуют дополнительных инженерных и производственных возможностей по мере увеличения морской активности в полярных водах.

Разработка новых инструментов ледовой навигации является инвестиционным обязательством, а не технической проблемой. Кредит: Глостен

Эксплуатация судов в ледяных водах и вблизи них создает новые ежедневные нагрузки для экипажей судов, работающих в высоких широтах. Многие из этих новых требований направлены на оценку ледовой обстановки в реальном времени и ближайшем будущем в ближайших районах операций и вдоль навигационных маршрутов. Проще говоря, ледовая навигация может рассматриваться как прибрежная навигация с постоянно меняющейся и постоянно движущейся береговой линией. В эпоху, когда с помощью цифровой информации большинство рисков было снижено, вечная практика бдительности часовых по-прежнему остается основным инструментом для ледовой навигации. Прогнозирование ледовых условий на конкретной площадке, охватывающее непосредственную обстановку на судне с интервалом от нескольких часов до дней, в настоящее время находится в пределах технической досягаемости благодаря объединению данных метеоусловий в реальном времени и цифровых моделей высокой четкости. Коммерческое внедрение этих инструментов для дальнейшей разработки и упаковки является серьезной проблемой для активных поставщиков услуг маршрутизации погоды и планирования рейса.

Поиск и спасание (SAR), спасение и ликвидация разливов в полярных водах - еще один пробел в управлении рисками для судоходства в высоких широтах. Новые методы и стандартизированные методы мониторинга и реагирования требуются для управления рисками, связанными с морскими авариями, и нормализации коммерческих условий для работы в полярных водах.

Новые и незнакомые экологические требования к судам, работающим в полярных водах, будут все шире реализовываться в пакетах новой постройки и модификации, чтобы обеспечить судам гибкость для работы в высоких широтах. Проекты и обработки для снижения подводного шума уже рассматриваются для существующих портов и высококонцентрированных транспортных коридоров. Судам, предназначенным для полярных маршрутов и операций, потребуются новые уровни специальной конструкции, чтобы минимизировать воздействие шума судов в арктических местах обитания охраняемых морских млекопитающих. Аналогичным образом, следует ожидать, что новые системы и инженерные системы обеспечат соответствие сокращенным выбросам с судов. Зоны нулевого разряда являются существующим драйвером таких систем обработки. Контроль выбросов черного углерода для основного двигателя и вспомогательных систем является еще одной вероятной областью для инженерного развития конструкции судов в высоких широтах.

Новые методы, новые обязанности
Для дизайнеров, инженеров и строителей характерно видеть себя новаторами, которые приносят прорывные и захватывающие новые решения в свои технологические сектора; цифровые инструменты меняют морскую конструкцию так же, как пропеллер разрушил гребное колесо. Несмотря на то, что это захватывающая и позитивная тенденция, основанная на экспоненциальной траектории более ранних технологических скачков, мы также сталкиваемся с новыми проблемами, связанными со старением всех вещей. В 2019 году это вызовы для поддержания здоровья окружающей среды и адаптации к непреднамеренным изменениям нашего более раннего промышленного образа жизни.

об авторе

Кен Фитцджеральд является руководителем Glosten, консалтинговой и дизайнерской фирмы с полным спектром услуг, штаб-квартира которой находится в Сиэтле, штат Вашингтон. Кен обладает почти 30-летним международным морским опытом, обширным инженерно-конструкторским опытом, обширными полевыми работами и опытом работы в морских условиях. Он поддерживает работу фирмы в области наук об океане, геофизических исследований, морских возобновляемых источников энергии, проектирования причалов и морской логистики. До прихода в Glosten Кен работал полевым океанографом и морским техником для изготовления и развертывания прибрежных океанографических платформ, морских причалов и буксируемых систем.

Кен Фитцджеральд. Кредит: Глостен

категории: морская архитектура, морская техника, судостроение