Advances in Conceptual Ship Design Accounting for the Risk of Environmental Pollution

Автори

DOI:

https://doi.org/10.29114/ajtuv.vol5.iss1.227

Ключови думи:

energy efficiency, design index, environmental pollution, life cycle assessment, risk-based design

Абстракт

The present paper provides a thorough analysis of the prerequisites in adopting a new paradigm in the conceptual ship design accounting for the environmental pollution driven by maritime transportations. A survey of presently issued IMO environmental requirements outlines the framework within ship design solutions. Identified and carefully examined are several competing optimal design solutions, based on the energy efficiency design index introduced for shipbuilding, operation cost, and the resale costs at the end of the service life, which are used as input variables in a risk-based analysis. Reviewed are the immediate steps taken in the risk-based conceptual ship design to minimise the risk of environmental pollution while considering the life cycle assessment and energy efficiency of the ship propulsion system. Brought forth in the current paper are the results of a study into the concept design of series of containerships operating in the Black Sea for transporting 20, 40 and 45-foot containers aimed at identifying the main dimensions, capacity, visibility, freeboard, stability, bow, and stern design, propulsion complex and propeller design, control and manoeuvrability, seakeeping, energy efficiency design index, capital, and operational expenditures, that leads to the required fright rate for the ships in the range of 4,000 to 14,000 DWT. Accordingly, a bulk carrier’s risk-based concept ship design methodology is employed for the ship life cycle assessment and energy efficiency in pursuance of the optimal design solution in reference to the energy efficiency design index as most applicable to shipbuilding, operation, and resale costs at the end of the service life, and used as input variables in the risk estimate.

Изтегляния

Данни за теглене още не са налични.

References

<p>Barr, R., Miller, E., Ankudinov, V., &amp; Lee, F. (1981). Technical Basis for Manoeuvring Performance Standards. D&eacute;fense Technical Information Centre.<br /><a href="https://scholar.google.com/scholar?hl=bg&amp;as_sdt=0%2C5&amp;q=Barr%2C+R.%2C+Miller%2C+E.%2C+Ankudinov%2C+V.%2C+%26+Lee%2C+F.+%281981%29.+Technical+Basis+for+Manoeuvring+Performance+Standards.+D%C3%A9fense+Technical+Information+Centre.&amp;btnG=" target="_blank">Google Scholar</a><br />&nbsp;<br />Bergstr&ouml;m, M., Erikstad, S., &amp; Ehlers, S. (2016). Assessment of the applicability of goal- and risk-based design on Arctic sea transport systems. Ocean Engineering, 128, pp. 183-198.<br /><a href="https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2016.10.040" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Blasco, J., Dur&aacute;n-Grado, V., Hampel, M., &amp; Moreno-Guti&eacute;rrez, J. (2014). Towards an integrated environmental risk assessment of emissions from ships' propulsion systems. Environment International, 66, 44-47.<br /><a href="https://doi.org/10.1016/j.envint.2014.01.014">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Boulougouris, E., Papanikolaou, A., &amp; Pavlou, A. (2011). Energy efficiency parametric design tool in the framework of holistic ship design optimisation. 225. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment.<br /><a href="https://doi.org/10.1177/1475090211409997" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Damyanliev , T., Georgiev, P., Denev , Y., Naydenov , L., Garbatov, Y., &amp; Atanasova, I. (2021). Short sea shipping and shipbuilding capacity of the East Mediterranean and Black Sea regions. In C. Guedes Soares, &amp; T. A. Santos, Developments in Maritime Technology and Engineering. London: Taylor&amp;Francis.<br />&nbsp;<br />de Jong, J. (2020). Better Ships, Blue Oceans. In INTERNATIONAL CONFERENCE. Influence of EEDI on Ship Design &amp; Operation. London: RINA.<br />&nbsp;<br />Deb, K., Pratap, A., Agrawal, S., &amp; Meyarivan , T. (2002). A Fast and Elitist Multi-objective Genetic Algorithm: NSGA-II. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 6, 182-197.<br /><a href="https://doi.org/10.1109/4235.996017" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />DNV. (2009). MARPOL 73/78 Annex VI - Regulations for the Prevention of Air Pollution from Ships: Technical and Operational Implications. Hovik: DNV.<br />&nbsp;<br />DNV-GL. (2019, March 12). Sulphur limit in ECAs - increased risk of PSC deficiencies and detentions. Retrieved 12 15, 2020, from <a href="https://www.dnvgl.com/news/sulphur-limit-in-ecas-increased-risk-of-psc-deficiencies-and-detentions-142911" target="_blank">https://www.dnvgl.com/news/sulphur-limit-in-ecas-increased-risk-of-psc-deficiencies-and-detentions-142911</a><br />&nbsp;<br />Fenhann, J. (2017). CO2 Emissions from International Shipping. UNEP DTU Partnership Working Paper Series, 4. <br /><a href="https://scholar.google.com/scholar?hl=bg&amp;as_sdt=0%2C5&amp;q=Fenhann%2C+J.+%282017%29.+CO2+Emissions+from+International+Shipping.+UNEP+DTU+Partnership+Working+Paper+Series%2C+4.&amp;btnG=" target="_blank">Google Scholar</a><br />&nbsp;<br />Garbatov, Y., &amp; Georgiev, P. (2021). Risk-based conceptual ship design of a bulk carrier accounting for energy efficiency design index (EEDI). International Journal of Maritime Engineering, Part A, (In print).<br />&nbsp;<br />Garbatov, Y., Sisci, F., &amp; Ventura, M. (2018a). Risk-based framework for ship and structural design accounting for maintenance planning. Ocean Engineering, 166, 12-25.<br /><a href="https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2018.07.058" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Garbatov, Y., Ventura, M., Guedes Soares, C., Georgiev, P., Kosh, T., &amp; Atanasova, I. (2018b). Framework for conceptual ship design accounting for risk-based life cycle assessment. In C. Guedes Soares, &amp; A. Teixeira (Eds.), Maritime transportation and harvesting of sea resources (pp. 921-931). London: Taylor&amp;Francis.<br /><a href="https://scholar.google.com/scholar?hl=bg&amp;as_sdt=0%2C5&amp;q=Garbatov%2C+Y.%2C+Ventura%2C+M.%2C+Guedes+Soares%2C+C.%2C+Georgiev%2C+P.%2C+Kosh%2C+T.%2C+%26+Atanasova%2C+I.+%282018b%29.+Framework+for+conceptual+ship+design+accounting+for+risk-based+life+cycle+assessment.+In+C.+Guedes+Soares%2C+%26+A.+Teixeira+%28Eds.%29%2C+Maritime+transportation+and+harvesting+of+sea+resources+%28pp.+921-931%29.+London%3A+Taylor%26Francis.&amp;btnG=" target="_blank">Google Scholar</a><br />&nbsp;<br />Horn, J., Nafliotis, N., &amp; Goldberg, D. (1994). A niched Pareto genetic algorithm for multi-objective optimisation. In First IEEE Conference on Evolutionary Computation (Ed.). 1, pp. 82-87. Piscataway, NJ: IEEE Service Centre.<br /><a href="https://doi.org/10.1109/ICEC.1994.350037" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />IMO. (2002). Consolidated text of the guidelines for formal safety assessment (FSA) for use in the IMO rule-making process. MSC/Circ.1023/MEPC/Circ.392. London: International Maritime Organization Publishing.<br />&nbsp;<br />IMO. (2005). Amendments to the guidelines for formal safety assessment (FSA) for use in the IMO rule-making process. MSC/Circ.1180-MEPC/Circ.474. London: International Maritime Organization Publishing.<br />&nbsp;<br />IMO. (2008a). Formal safety assessment on crude oil tankers. London: International Maritime Organization Publishing.<br />&nbsp;<br />IMO. (2008b). Prevention of Air Pollution from Ships: Updated 2000 Study on Greenhouse Gas Emissions from Ships. London: IMO.<br />&nbsp;<br />IMO. (2013). Revised guidelines for formal safety assessment (FSA) for use in the IMO rulemaking process.MSC-MEPC.2/Circ.12. London: International Maritime Organization Publishing.<br />&nbsp;<br />IMO. (2016). IMO train the Trainer (TTT) Course on Energy Efficient Ship Operation: Module 2 - Ship Energy Efficiency Regulations and Related Guidelines. London: IMO.<br />&nbsp;<br />K&aring;geson, P. (1999). Economic instruments for reducing emissions from sea transport. Solna, Sweden: Williamson Offset.<br /><a href="https://scholar.google.com/scholar?hl=bg&amp;as_sdt=0%2C5&amp;q=K%C3%A5geson%2C+P.+%281999%29.+Economic+instruments+for+reducing+emissions+from+sea+transport.+Solna%2C+Sweden%3A+Williamson+Offset.&amp;btnG=" target="_blank">Google Scholar</a><br />&nbsp;<br />Komuro, R., Ford, E., &amp; Reynolds, J. (2006). The use of multi-criteria assessment in developing a process model. Ecological Modelling, 197, 320-330.<br /><a href="https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2006.03.033" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Lindstad, E., &amp; B&oslash;, T. (2018). Potential power setups, fuels and hull designs capable of satisfying future EEDI requirements. Transportation Research Part D, 63, 276-290.<br /><a href="https://doi.org/10.1016/j.trd.2018.06.001" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />MEPC.304(72). (2018). Initial IMO strategy on reduction of GHG emissions from ships. Lon-don: MEPC.<br /><a href="https://scholar.google.com/scholar?hl=bg&amp;as_sdt=0%2C5&amp;q=MEPC.304%2872%29.+%282018%29.+Initial+IMO+strategy+on+reduction+of+GHG+emissions+from+ships.+Lon-don%3A+MEPC.&amp;btnG=" target="_blank">Google Scholar</a><br />&nbsp;<br />Naydenov, L., &amp; Georgiev, P. (2020). Prospects for sea transport of intermodal containers in the Black Sea. Fifteenth International Conference on Marine Sciences and Technologies - the Black Sea 2020 (pp. 97-105). Varna: Varna Scientific and Technical Unions.<br />&nbsp;<br />Nowacki, H. (2019). On the History of Ship Design for the Life Cycle. In A. Papanikolaou (Ed.), A Holistic Approach to Ship Design. (pp. 43-74). Athens: Springer.<br /><a href="https://doi.org/10.1007/978-3-030-02810-7_3" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Papadimitriou, S., Koliousis, I., Sdoukopoulos, E., Lyridis, D., Tsioumas, V., &amp; Stavroulakis, P. (2018). The Dynamics of Short Sea Shipping. New Practices and Trends. Cham, Switzer-land: Palgrave Macmillan.&nbsp;<br /><a href="https://doi.org/10.1007/978-3-319-98044-7" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Papanikolaou, A., Guedes Soares, C., Jasinowski, A., Jensen, J., McGeorge, D., Poylio, E., Vassalos, D. (2009). Risk-Based Ship Design. Heidelberg: Springer.<br /><a href="https://doi.org/10.1007/978-3-540-89042-3" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Plessas, T., Kanellopoulou, A., Zaraphonitis, G., Papanikolaou, A., &amp; Shigunov, V. (2018). Exploration of design space and optimisation of RoPax vessels and containerships in view of EEDI and safe operation in adverse sea conditions. Ocean Engineering, 162, 1-20.<br /><a href="https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2018.05.022" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Rodrigue, J.P. (2020). The Geography of Transport Systems (5 ed. ed.). New York: Routledge.<br /><a href="https://doi.org/10.4324/9780429346323" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />Smith, T., Raucci, C., Haji Hosseinloo, S., Rojon, I., Calleya, J., Su&aacute;rez de la Fuente, S., Palmer, K. (2016). CO2 emissions from international shipping. Possible reduction targets and their associated pathways. London: UMAS.<br />&nbsp;<br />Tan, X., Taob, J., &amp; Konovessis, D. (2019). Preliminary design of a tanker ship in the context of collision-induced environmental-risk-based ship design. Ocean Engineering, 181, 185-197.<br /><a href="https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.04.003" target="_blank">Crossref</a><br />&nbsp;<br />UNCTAD. (2020). Review of Maritime Transport 2019. Geneva: UNCTAD.<br />&nbsp;<br />Woud, K., &amp; Stapersma, D. (2002). Design of propulsion and electric power generation systems. London: IMarEST.<br /><a href="https://scholar.google.com/scholar?hl=bg&amp;as_sdt=0%2C5&amp;q=Woud%2C+K.%2C+%26+Stapersma%2C+D.+%282002%29.+Design+of+propulsion+and+electric+power+generation+systems.+London%3A+IMarEST.&amp;btnG=" target="_blank">Google Scholar</a><br />&nbsp;<br />Yotsov, I., Dimitrakiev, D., Zaburtov, A., &amp; Koritarov, T. (2017). Analysis of the Logistics Transport Corridors in Black Sea ReGion Based on the Short Sea Shipping Concept. Varna: International Association of Maritime Universities.</p>

Downloads

Публикуван

2021-06-13

How to Cite

Garbatov, Y., & Georgiev, P. G. (2021). Advances in Conceptual Ship Design Accounting for the Risk of Environmental Pollution. ГОДИШНИК НА ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ - ВАРНА, 5(1), 25–41. https://doi.org/10.29114/ajtuv.vol5.iss1.227

Брой

Т. 5 Бр. 1 (2021): Годишник на Технически университет -Варна

Раздел (Секция)

ТРАНСПОРТ, НАВИГАЦИЯ И АВИАЦИЯ

License

          СПОРАЗУМЕНИЕ ЗА ПУБЛИКУВАНЕ

           Годишника на Технически университет - Варна (ГТУВ) цели да гарантира, че постъпващите статии се публикуват, като същевременно се предоставя значителна свобода на публикуващите ги автори. За изпълнение на тази цел, ГТУВ поддържа гъвкава политика относно авторските права, което означава, че няма прехвърляне на авторски права от автора на издателя, а авторите запазват изключително авторско право върху интелектуалното си произведение.

           При изпращане на статия, Отговорния автор трябва да се съгласи и приеме правилата и условията за публикуване, изложени в настоящото Споразумение за публикуване, които са както следва:

          ПРЕДОСТАВЯНЕ НА ПРАВА ОТ ОТГОВОРНИЯ АВТОР
           Отговорния автор предоставя на ГТУВ за времето на пълния срок на авторското право и всяко следващо удължаване или подновяване, следното:
      • Неотменимо, неизключително право да публикува, възпроизвежда, предоставя, разпространява или по друг начин използва предоставената работа в електронни и печатни издания и в производни произведения в целия свят, на всички езици и във всички известни съществуващи или в последствие възникнали медии.
      • Неотменимо, неизключително право да създава и съхранява електронни архивни копия на работата, включително правото да депозира предоставената работа в дигитални хранилища с отворен достъп.
      • Неотменимо, неизключително право на лицензиране на други лица да възпроизвеждат, превеждат, преиздават, предоставят и разпространяват предоставената работа при условие, че авторите са надлежно идентифицирани (за момента това се извършва чрез публикуване на произведението под лиценз Creative Commons Attribution 4.0 Unported).
           С предоставянето на работата за публикуване, авторските права върху материала остават на авторите. Авторите запазват всички патентни, търговски марки и/или други права върху интелектуалната си собственост.

           ЗАДЪЛЖЕНИЯ НА ОТГОВОРНИЯ АВТОР И СЪАВТОРИТЕ
           При последващо разпространение или повторно публикуване на предоставената работа, Отговорния автор се съгласява да идентифицира ГТУВ, в който е публикувано произведението като първоначален източник на първото публикуване на работата. Отговорния автор гарантира, че съавторите също ще посочват ГТУВ като източник на първото публикуване, когато разпространяват, преиздават или се позовават на настоящата работа в бъдещи свои публикации.

           ГАРАНЦИИ ОТ СТРАНА НА ОТГОВОРНИЯ АВТОР
          Отговорния автор гарантира че предоставената за публикуване работа не нарушава никои действащи нормативни разпоредби или законни права на която и да е трета страна. Същия гарантира че работата не съдържа какъвто и да е материал, който може да се възприеме от читателската аудитория като неетичен, компрометиращ, нехуманен, расистки, клеветнически и/или нарушаващ авторски и/или имуществени права, права на интелектуална собственост или поети ангажименти за поверителност към трети страни. Отговорния автор гарантира че предоставеният материал е с оригинално съдържание, не е официално публикуван в никое друго издателство, както и че не е в процес на публикуване пред други издателства. Отговорния автор също така гарантира че притежава съответните правомощия да сключи настоящото споразумение. Ако предоставяната работа е подготвена съвместно с други съавтори, Отговорния автор гарантира че всички останали съавтори са информирани и са съгласни предоставения материал да бъде публикуван в ГТУВ.

            Отговорния автор лично (или от името на авторския колектив) дава съгласието си да не въвлича по никакъв начин ГТУВ като страна в каквито и да било научни, академични, административни и/или съдебни спорове, в случаите на установени нарушения на горепосочените декларации и гаранции. 

           ПРАВА И ЗАДЪЛЖЕНИЯ НА ГТУВ
           ГТУВ се съгласява да публикува предоставения материал, в случаите когато същия отговаря напълно на всички необходими качествени, технически и редакционни изисквания, като го идентифицира еднозначно с авторите му. В следствие на настоящото споразумение, на ГТУВ се предоставя правомощие да упражнява права при необходимост от името на авторите върху трети лица, като например в случаите на установено плагиатство, нарушаване на авторски права и др.

           Декларация за поверителност на лични данни
             Вашите имена и имейл адреси, въведени в уебсайта на ГТУВ, ще бъдат използвани само и изключително за обявените цели на настоящото списание и няма да бъдат използвани за никакви други цели от издателя или предоставяни на друга - трета страна.
       Издателят се задължава да извърши всички необходими действия, цялата предоставена лична информация да остане конфиденциална, в рамките на издателя и да не бъде споделена с външни обекти или субекти, освен ако не е дадено предварително изрично разрешение от собственика на личните данни.
             Вашата лична информация няма да бъде обект на продажба, разпространение или публикуване по какъвто и да е начин и под каквато и да е форма.

Подобни статии

1 2 3 4 5 6 > >> 

Можете също да прегледате стартирайте разширено търсене за подобни статии във връзка с тази статия.