Design de navio: evoluindo para eficiência, conformidade

Modelos digitais detalhados cada vez mais aproximam e direcionam os resultados conforme construídos. Crédito: Glosten

Os combustíveis alternativos, como o hidrogênio líquido, já são bem servidos pelas cadeias de suprimentos existentes. Crédito: Glosten

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A evolução do design marítimo é cada vez mais influenciada por três fatores: Novas ferramentas de design tridimensionais, a crescente complexidade dos sistemas de energia e novo acesso a rotas marítimas de alta latitude. Embora as novas ferramentas de design digital sejam uma progressão natural da era da informação atual, os novos requisitos de energia de propulsão e as rotas de remessa Polar são reações ao legado da era industrial em declínio .

Fluxos de trabalho de design tridimensional
Um jovem arquiteto naval declarou recentemente que temos uma capacidade justa de prever o desenvolvimento de novas ferramentas no setor marítimo, porque nosso setor parece estar sempre atrasado em relação aos outros. Ela estava falando sobre a constante mudança do software de design tridimensional da modelagem digital dos pacotes finais de produção de estaleiros para os esforços anteriores nas fases de viabilidade e conceito do design de embarcações.

Nós nos descobrimos emergindo da incômoda adolescência da modelagem 3D. Até recentemente, os navios eram projetados por arquitetos navais sob um conjunto antigo de vistas bidimensionais padrão e depois convertidos por designers marinhos em modelos digitais de sistemas e estruturas com níveis incríveis de detalhes. Essas novas habilidades em 3D chegaram com os mais novos designers, usando ferramentas desenvolvidas para os setores de artes digitais, automotivo, aeroespacial e arquitetura. A adaptação dessas ferramentas por arquitetos navais que trabalham nas fases iniciais da viabilidade do design foi incrivelmente rápida quando comparada a centenas de anos de vistas bidimensionais padrão em pacotes de desenho em papel.

Desenhos 2D para revisão regulatória são cada vez mais derivados de modelos 3D; o livreto impresso de desenhos em grande formato está dando lugar à superfície girada e renderizada. Embora seja difícil desistir da experiência de palmar as páginas de um arranjo geral de mão em mão, há claramente novos benefícios na eficiência do fluxo de trabalho de design, colaboração em tempo real, risco de tomar decisões precoces de design e facilitar a interface com robôs. métodos de fabricação.

Poder Verde
A chegada de energia de baixo carbono na indústria marítima coincide com uma tendência anterior de aumentar a complexidade nas opções de propulsão diesel-elétrica, interfaces e interconexões. Interfaces bem definidas tradicionais entre o sistema de propulsão e o restante da embarcação tornaram-se sistemas integrados empurrados para níveis de complexidade que eram inimagináveis anteriormente. A adoção desses sistemas complexos foi impulsionada por muitos requisitos, incluindo manuseio reduzido do rebocador, posicionamento dinâmico, eficiência competitiva de combustível e maior segurança nos códigos de projeto.

A altura da atual era diesel-elétrica tem sido um período de lições difíceis na integração de sistemas. Sem otimização em todo o sistema e controle de interface, os projetos de embarcações com vários sistemas elétricos e de dados interconectados de um exército de fornecedores isolados tornam-se campos de batalha fraturados. Muitos proprietários, estaleiros, designers e fornecedores ficaram despreparados para esta nova era de complexidade de sistemas enquanto operavam em um modelo de construção naval comercial a partir de um tempo mais simples. Isso criou uma nova sub-disciplina da engenharia marítima. Os projetistas de sistemas elétricos marítimos têm a tarefa de otimizar todo o sistema elétrico e de controle para desenvolver requisitos claros de interface.

Novas iniciativas para redução de carbono e melhoria da eficiência adicionaram ainda mais complexidade aos sistemas do futuro próximo e levaram a um campo florescente de conceitos de energia renovável. As perspectivas do cenário de geração de energia marítima incluem um amplo conjunto de opções que variam entre hidrocarbonetos, eletricidade renovável, hidrogênio, amônia e eólica. Cada uma dessas opções carrega um conjunto intimidador de novos sistemas e interconexões para controles, alarmes e automação que precisam ser otimizados.

Polar Shipping
O aumento do acesso às rotas de navegação do Ártico está iluminando a necessidade de novas ferramentas de navegação, infraestrutura e projetos de embarcações para fechar lacunas operacionais e atender aos requisitos ambientais. Os métodos atuais de previsão de gelo e planejamento de viagens são congelados em um sistema venerável destinado a um número limitado de embarcações ativas em águas impactadas pelo gelo. Métodos avançados e novas tecnologias serão necessárias para ampla aplicação comercial em novas rotas do norte. Os novos regulamentos ambientais da Polar, juntamente com os requisitos existentes, exigirão capacidade adicional de engenharia e fornecedor à medida que a atividade marítima nas águas polares aumentar.

O desenvolvimento de novas ferramentas de navegação no gelo é um compromisso de investimento e não um desafio técnico. Crédito: Glosten

As operações dos navios nas águas cobertas de gelo e nas proximidades adicionam novos encargos diários às tripulações dos navios que operam em altas latitudes. Muitos desses novos requisitos estão focados na estimativa das condições de gelo em tempo real e no futuro próximo nas áreas imediatas das operações e nas rotas de navegação. Nos termos mais simples, a navegação no gelo pode ser considerada uma navegação costeira com uma costa em constante mudança e sempre em movimento. Em uma época em que a maioria dos riscos foi atenuada pelas informações digitais, a prática atemporal da vigilância dos vigias ainda é a principal ferramenta para a navegação no gelo. As previsões de gelo específicas do local que cobrem o ambiente imediato da embarcação em um intervalo de horas a dias estão atualmente ao alcance técnico, combinando dados metoceanos em tempo real com modelos digitais de alta definição. A adoção comercial dessas ferramentas por desenvolvimento e empacotamento é um desafio crescente para os provedores de serviços ativos de roteamento climático e planejamento de viagens.

Busca e resgate (SAR), recuperação e resposta a derramamentos nas águas polares é outra lacuna de gerenciamento de risco para remessas em altas latitudes. São necessários novos métodos e práticas padronizadas de monitoramento e resposta para gerenciar os riscos de acidentes marítimos e normalizar os termos comerciais das operações de água da Polar.

Os requisitos ambientais novos e desconhecidos para as embarcações que operam nas águas polares serão cada vez mais implementados em pacotes de projetos de novas construções e modificações para fornecer às embarcações a flexibilidade de trabalhar em altas latitudes. Projetos e tratamentos para reduzir o ruído irradiado debaixo d'água já estão sendo considerados para os portos existentes e corredores de alta concentração. Os navios designados para rotas e operações polares precisarão de novos níveis de projeto especializado para minimizar os impactos do ruído dos navios nos habitats do Ártico de mamíferos marinhos protegidos. Da mesma forma, deve-se esperar que novos sistemas e engenharia forneçam conformidade para reduzir as emissões dos navios. As zonas de descarga zero são um driver existente desses sistemas de tratamento. Os controles de emissão de carbono preto para o motor principal e os sistemas auxiliares são outra área provável para a evolução da engenharia no projeto de embarcações de alta latitude.

Novos métodos, novas responsabilidades
É da natureza de designers, engenheiros e construtores se verem como inovadores que estão trazendo novas soluções perturbadoras e empolgantes para seus setores de tecnologia; as ferramentas digitais estão mudando o design marítimo, assim como a hélice interrompeu a roda de pás. Embora isso seja empolgante e positivo, tenha como base a trajetória exponencial dos saltos anteriores da tecnologia, também temos novos desafios que surgem com o envelhecimento de todas as coisas. Em 2019, esses são os desafios de manter a saúde ambiental e adaptar-se a mudanças não intencionais de nosso estilo de vida industrial anterior.

Sobre o autor

Ken FitzGerald é diretor da Glosten, uma empresa de consultoria e design marítimo de serviço completo sediada em Seattle, Washington. Ken tem quase 30 anos de experiência marítima internacional, com ampla experiência em engenharia e design, extenso trabalho de pesquisa de campo e experiência offshore. Ele apóia o trabalho da empresa em ciências oceânicas, pesquisas geofísicas, fontes renováveis offshore, design de ancoradouros e logística marítima. Antes de ingressar na Glosten, Ken trabalhou como oceanógrafo de campo e técnico de marinha para a fabricação e implantação de plataformas oceanográficas costeiras, ancoradouros offshore e sistemas de reboque.

Ken FitzGerald. Crédito: Glosten