船舶设计:为效率,法规遵从而发展

格伦滕(Glosten)校长肯·菲茨(Gend)29 十月 2019

船舶设计的发展越来越受到三个驱动因素的影响:新的三维设计工具,不断增加的电力系统复杂性以及通往高纬度运输路线的新途径。虽然新的数字设计工具是当前信息时代的自然发展,但新的推进能源需求和Polar航运路线是对日趋衰落的工业时代的反应

三维设计工作流程
一位年轻的海军建筑师最近表示,我们具有预测海事行业新工具发展的能力,因为我们的行业似乎总是落后于其他行业。她说的是三维设计软件从最终造船厂生产套件的数字建模向船舶设计的可行性和概念阶段的早期努力的稳步转变。

我们发现自己摆脱了尴尬的3D建模青春期。直到最近,船舶都是由海军建筑师根据古老的标准二维视图进行设计的,然后由海洋设计师转换为具有令人难以置信的细节水平的系统和结构的数字模型。最新的设计师使用针对数字艺术,汽车,航空航天和建筑领域开发的工具来获得这些新的3D技能。当与图纸图纸包中数百年的标准二维视图进行比较时,在设计可行性的早期阶段工作的海军建筑师对这些工具的修改速度惊人。

用于监管审查的2D图纸越来越多地来自3D模型;大幅面的印刷图纸手册已让位于旋转的渲染表面。虽然很难舍弃将整个布置的各个页面放在一手拉手的经验,但是显然在设计工作流程效率,实时协作,降低早期设计决策的风险以及简化与机器人的交互方面有新的好处。制造方法。

绿色力量
低碳动力在海洋工业中的出现与柴油动力推进选项,接口和互连的复杂性在先的趋势相吻合。推进系统与船舶其余部分之间的传统定义明确的接口已成为集成系统,从而达到了以前无法想象的复杂性水平。许多要求推动了采用这些复杂系统,包括减少拖船操纵,动态定位,具有竞争力的燃油效率以及提高设计规范中的安全性。

当前柴油电气时代的高峰期是系统集成方面的艰巨教训。如果没有系统范围的优化和界面控制,来自一群孤立的供应商的具有多个相互连接的电气和数据系统的船只项目将成为战场。许多船东,造船厂,设计师和供应商对于这个新时代的系统复杂性并没有做好准备,而从较简单的时间开始以商业造船模式运行。这催生了新的海洋工程子学科。船舶电气系统设计人员的任务是优化整个电气和控制系统,以制定明确的接口要求。

减少碳排放和提高效率的新举措使近期系统更加复杂,并导致了可再生能源概念的蓬勃发展。海上发电的前景包括碳氢化合物,可再生电力,氢,氨和风的广泛选择。这些选项中的每一个都带有一组令人生畏的新系统,以及需要优化的控件,警报和自动化的互连。

极地运输
越来越多的北极航运路线使人们需要新的导航工具,基础设施和船只设计,以缩小运营差距并满足环境要求。当前的冰层预报和航行计划方法被冻结在一个古老的系统中,该系统旨在供活动于受冰水影响的有限数量的船只使用。在北部新航线上广泛的商业应用将需要先进的方法和新技术。随着极地水域中海上活动的增加,新的极地环境法规和现有要求将需要额外的工程和供应商能力。

开发新的制冰导航工具是一项投资承诺,而不是技术挑战。信用:Glosten

在冰雪覆盖的水域及其附近的船只作业为高海拔地区的船员增加了新的日常负担。这些新要求中的许多要求都集中在估算操作的临近区域和沿航行路线的实时和近乎将来的冰况。用最简单的术语来说,冰导航可以被认为是海岸线不断变化和不断变化的沿海航行。在当今时代,大多数风险已被数字信息所缓解,守时的守夜者仍然是冰上航行的主要工具。通过将实时的海洋气象数据与高清数字模型相结合,目前在几个小时到几天的时间间隔内,涵盖特定区域的冰面预报在技术上是可行的。这些工具的进一步开发和包装在商业上的采用,对于积极的天气路线和航海计划服务提供商来说是一个新的挑战。

极地水域的搜寻与救援(SAR),救助和溢出反应是高纬度地区运输的另一个风险管理差距。需要新的方法以及标准化的监视和响应方法来管理海上人员伤亡风险并规范Polar水务运营的商业条款。

极地水域船只的新的和陌生的环境要求将在新建和改型设计包中得到越来越多的实施,从而为船只提供在高纬度地区工作的灵活性。现有港口和高浓度航运走廊已经在考虑减少水下辐射噪声的设计和处理。指定用于极地航线和运营的船只将需要新的专业设计水平,以最大程度地减少受保护海洋哺乳动物在北极栖息地的船只噪声影响。同样,应该期望新的系统和工程能够为减少船舶排放提供合规性。零排放区是这种处理系统的现有驱动力。主机和辅助系统的黑碳排放控制是高纬度船舶设计中工程发展的另一个可能领域。

新方法,新责任
设计师,工程师和建筑商的本性是,将自己视为创新者,他们将颠覆性的,令人兴奋的新解决方案带入其技术领域;就像螺旋桨破坏了桨轮一样,数字工具也在改变船舶设计。尽管这些令人兴奋,并且在早期技术飞跃的指数轨迹上建立了积极的趋势,但随着万物的老化,我们也面临着新的挑战。在2019年,这些挑战是维持环境健康和适应我们早期工业生活方式带来的无意改变的挑战。

关于作者

Ken FitzGerald是Glosten的负责人,该公司是一家提供全方位服务的海洋咨询和设计公司,总部位于华盛顿州西雅图。肯拥有近30年的国际海洋经验,具有广泛的工程和设计专业知识,广泛的现场勘察工作以及海上经验。他支持公司在海洋科学,地球物理勘测,离岸可再生能源,系泊设计和海洋物流方面的工作。在加入Glosten之前,Ken曾担任现场海洋学家和海洋技术员,以制造和部署近海海洋学平台,近海系泊设备和拖曳系统。

肯·菲茨·杰拉德(Ken FitzGerald)。信用:Glosten

分类: 海军建筑, 海洋工程, 造船