船の設計：効率性、コンプライアンスの進化

詳細なデジタルモデルは、完成時の結果にますます近似し、指示します。クレジット：Glosten

液体水素などの代替燃料は、既存のサプライチェーンによってすでに十分に供給されています。クレジット：Glosten

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海洋設計の進化は、3つのドライバー、すなわち、新しい3次元設計ツール、電力システムの複雑化、および高緯度輸送ルートへの新しいアクセスの影響をますます受けています。新しいデジタル設計ツールは現在の情報化時代の自然な流れですが、新しい推進エネルギー要件と極地輸送ルートは、衰退する産業時代の遺産に対する反応です。

三次元設計ワークフロー
若い海軍の建築家は最近、海事業界は常に他の会社に遅れをとっているように見えるため、海事業界の新しいツールの開発を予測する能力があると述べました。彼女は、最終的な造船所生産パッケージのデジタルモデリングから、船舶設計の実現可能性とコンセプトフェーズの初期の取り組みへの3次元設計ソフトウェアの着実な移行について話していました。

私たちは、3Dモデリングの厄介な思春期から現れてきました。最近まで、船舶は、標準的な2次元ビューの古代セットの下で海軍建築家によって設計され、その後、海洋設計者によって、信じられないほど詳細なレベルのシステムおよび構造のデジタルモデルに変換されました。これらの新しい3Dスキルは、デジタルアート、自動車、航空宇宙、建築の各セクター向けに開発されたツールを使用して、最新のデザイナーに届けられました。設計の実現可能性の初期段階で作業する海軍の建築家によるこれらのツールの適応は、紙製図パッケージの何百年もの標準的な2次元ビューに対して測定すると、驚くほど速いです。

規制審査のための2D図面は、3Dモデルからますます派生しています。大判の印刷された図面の小冊子は、回転するレンダリングされた表面に取って代わります。一般的なアレンジメントのページを手で掌握する経験を放棄することは困難ですが、設計ワークフローの効率性、リアルタイムのコラボレーション、初期設計決定のリスクをなくし、ロボットとのインターフェースを容易にすることには、明らかに新しい利点があります製造方法。

緑の力
海洋産業における低炭素電力の到来は、ディーゼル電気推進オプション、インターフェース、および相互接続の複雑さが増すという以前の傾向と一致しています。推進システムと他の船舶との間の従来の明確に定義されたインターフェースは、以前は想像もできなかった複雑さのレベルに押し上げられた統合システムになりました。これらの複雑なシステムの採用は、タグ処理の削減、動的位置決め、競争力のある燃料効率、設計コードの安全性の向上など、多くの要件によって推進されました。

現在のディーゼル電気時代の高さは、システム統合の厳しい教訓の時代でした。システム全体の最適化とインターフェース制御なしでは、サイロ化されたベンダーの軍隊からの複数の相互接続された電気およびデータシステムを備えた船舶プロジェクトは、破壊された戦場になります。多くの所有者、造船所、設計者、およびベンダーは、よりシンプルな時間から商業造船モデルで運用している間、この複雑なシステムの新時代に備えていませんでした。これにより、海洋工学の新しいサブディシプリンが生まれました。海洋電気システムの設計者は、電気および制御システム全体を最適化して、明確なインターフェイス要件を開発する必要があります。

炭素削減と効率改善のための新しいイニシアチブにより、近い将来のシステムはさらに複雑になり、再生可能電力の概念の開花分野が生まれました。海洋発電の展望には、炭化水素、再生可能電力、水素、アンモニア、風力に及ぶ幅広いオプションが含まれています。これらの各オプションには、最適化が必要な制御、アラーム、および自動化のための威圧的な一連の新しいシステムと相互接続が含まれています。

ポーラーシッピング
北極海の航路へのアクセスの増加は、運用上のギャップを埋め、環境要件を満たすための新しい航法ツール、インフラストラクチャ、および船舶設計の必要性を明らかにしています。現在の氷の予測と航海計画の方法は、氷の影響を受ける海で活動する限られた数の船を対象とした由緒あるシステムで凍結されています。北部の新しいルートでの広範な商用アプリケーションには、高度な方法と新しい技術が必要になります。新しいPolar環境規制と既存の要件は、Polar海域での海事活動が増加するにつれて、追加のエンジニアリングとベンダーの能力が必要になります。

新しいアイスナビゲーションツールの開発は、技術的な課題というよりも投資のコミットメントです。クレジット：Glosten

氷に覆われた海域およびその近くでの船舶の運航は、高緯度で運航する船舶乗組員に新たな日々の負担を加えます。これらの新しい要件の多くは、操業の直近のエリアおよび航海ルートに沿ったリアルタイムおよび近未来の氷の状態の推定に焦点を当てています。簡単に言えば、氷の航行は、絶えず変化し、絶えず変化する海岸線を伴う沿岸航行と考えることができます。デジタル情報によってほとんどのリスクが軽減された時代において、ウォッチスタンドの警戒の時代を超越した実践は、依然として氷航行の主要なツールです。リアルタイムの気象データと高解像度デジタルモデルを組み合わせることにより、現在、数時間の間隔で直接的な船舶環境をカバーするサイト固有の氷の予測は技術的な範囲内にあります。さらなる開発とパッケージングによるこれらのツールの商業的採用は、アクティブウェザールーティングおよび航海計画サービスプロバイダーにとっては明らかな課題です。

極海での捜索救助（SAR）、救助、および流出対応は、高緯度での輸送のもう1つのリスク管理ギャップです。海洋死傷者リスクを管理し、Polar Waterの営業条件を標準化するには、新しい方法と標準化された監視と対応の実践が必要です。

高緯度での作業に柔軟に対応できるように、Polarの水域で操業する船舶の馴染みのない新しい環境要件は、newbuildおよび修正設計パッケージでますます実装されます。水中放射ノイズを低減するための設計と処理は、既存の港と高濃度の輸送回廊ですでに検討中です。極地の航路と運航に指定された船舶は、保護された海洋哺乳類の北極圏の生息地における船舶の騒音の影響を最小限に抑えるために、新しいレベルの特殊設計が必要になります。同様に、新しいシステムとエンジニアリングは、船舶の排出削減のためのコンプライアンスを提供することが期待されるべきです。ゼロ放電ゾーンは、このような治療システムの既存のドライバーです。メインエンジンと補助システムのブラックカーボン排出制御は、高緯度船の設計における工学的進化のもう一つの可能性のある分野です。

新しい方法、新しい責任
技術部門に破壊的でエキサイティングな新しいソリューションをもたらしているイノベーターとして自分自身を見るのは、デザイナー、エンジニア、ビルダーの性質です。プロペラがパドルホイールを破壊したように、デジタルツールは海洋の設計を変えています。これらはエキサイティングでポジティブな傾向であり、初期の技術の飛躍の指数関数的な軌道に基づいていますが、すべてのものの老化に伴う新たな課題もあります。 2019年、これらは環境の健康を維持し、以前の産業ライフスタイルからの意図しない変化に適応するという課題です。

著者について

Ken FitzGeraldは、ワシントン州シアトルに本社を置くフルサービスの海洋コンサルティングおよび設計会社であるGlostenの校長です。ケンは、幅広いエンジニアリングおよび設計の専門知識、広範なフィールド調査作業、およびオフショアの経験を持ち、ほぼ30年にわたる国際的な海洋の経験を持っています。彼は、海洋科学、地球物理学的調査、オフショア再生可能エネルギー、係留設計、海洋物流における会社の仕事をサポートしています。 Glostenに入社する前、Kenはフィールド海洋学者および海洋技術者として、海洋海洋プラットフォーム、海洋係留、および牽引システムの製造と展開に従事していました。

ケン・フィッツジェラルドクレジット：Glosten