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

Авторы

DOI:

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

Ключевые слова:

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

Аннотация

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.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

<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>

Загрузки

Опубликован

2021-06-13

Как цитировать

Garbatov, Y., & Georgiev, P. G. (2021). Advances in Conceptual Ship Design Accounting for the Risk of Environmental Pollution. ЕЖЕГОДНЫЙ ЖУРНАЛ ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ВАРНЫ, БОЛГАРИЯ, 5(1), 25–41. https://doi.org/10.29114/ajtuv.vol5.iss1.227

Выпуск

Том 5 № 1 (2021): Annual Journal of Technical University of Varna

Раздел

ТРАНСПОРТ, НАВИГАЦИЯ И АВИАЦИЯ

Лицензия

СОГЛАШЕНИЕ О ПУБЛИКАЦИИ
     Ежегодный журнал Технического университета Варны (ЕЖТУВ) гарантирует опубликование оригинальных материалов и, в то же время, предоставление своим авторам значительной свободы. Для этого мы придерживаемся гибкой политики в отношении авторских прав, означающей, что передача издателю авторских прав отсутствует, и авторы сохраняют эксклюзивные авторские права на свою работу.
При подаче рукописи ответственный автор должен принять условия, изложенные в данном Соглашении о публикации и состоящие в следующем: 

         ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ПРАВ ОТВЕТСТВЕННЫМ АВТОРОМ
         Ответственный автор предоставляет AJTUV в течение полного срока действия авторского права и любых продлений или подновлений этого срока следующее:
      • безотзывное неисключительное право публиковать, воспроизводить, переиздавать, передавать, распространять и иным образом использовать Работу в электронных и печатных изданиях и в производных произведениях по всему миру, на всех языках и во всех известных в настоящее время или появившихся впоследствии СМИ.
      • безотзывное неисключительное право создавать и хранить электронные архивные копии Работы, в том числе право депонирования Работы в цифровых хранилищах открытого доступа.
      • безотзывное неисключительное право лицензировать других лиц на воспроизведение, перевод, переиздание, передачу и распространение Работы при условии, что Авторы должным образом указаны (в настоящее время это осуществляется путем публикации Работы в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution 4.0 Unported License).
          Авторское право на Работу принадлежит Авторам. Авторы сохраняют за собой права на патенты, товарные знаки и другие права на интеллектуальную собственность.
         ОБЯЗАННОСТИ ОТВЕТСТВЕННОГО АВТОРА  
        При распространении или повторной публикации Работы Ответственный Автор соглашается указывать AJTUV, в котором опубликована Работа, как источник первой публикации. Ответственный Автор гарантирует, что соавторы также будут согласны, чтобы Работа опубликовалась в AJTUV, который будет рассматриваться как первичный источник публикации в случае ее распространения или переиздания.
          ГАРАНТИИ СО СТОРОНЫ ОТВЕТСТВЕННОГО АВТОРА
        Ответственный автор гарантирует, что его Работа не нарушает закон или права какой-либо третьей стороны и, в частности, что Работа не содержит дискредитирующие материалы и не нарушает какие-либо литературные или имущественные права, права интеллектуальной собственности или любые другие права, касающиеся неприкосновенности частной жизни. Ответственный автор гарантирует, что Работа является оригинальной, официально не публиковалась ни в одном другом рецензируемом журнале, книге или редактируемом сборнике, и не рассматривается для какой-либо подобной публикации. Ответственный автор также гарантирует, что он или она имеет полное право заключить это соглашение. Если Работа была подготовлена совместно с другими соавторами, Ответственный Автор гарантирует, что все соавторы согласны с представлением и публикацией Работы.
Ответственный автор обязуется не вовлекать ЕЖТУВ в какие-любо нарушения вышеупомянутых заявлений и гарантий.
                ПРАВА И ОБЯЗАННОСТИ ЕЖТУВ
ЕЖТУВ соглашается опубликовать Работу от имени ее авторов. ЕЖТУВ получает от имени авторов полномочия по обеспечению предусмотренных данным соглашением прав в отношении третьих сторон (например, в случаях плагиата или нарушения авторских прав).
          Заявление о конфиденциальности ЕЖТУВ
         Имена и адреса электронной почты, существующие на веб-сайте ЕЖТУВ, будут использоваться только и исключительно в заявленных целях данного ежегодного журнала и не будут доступны в иных целях или для любой другой стороны.
          Вся предоставленная личная информация останется исключительно у издателя и не будет передаваться каким-либо внешним лицам, если на это не будет предоставлено предварительное разрешение.
          Ваша личная информация никоим образом не будет продаваться, распространяться или публиковаться.

Похожие статьи

1 2 3 4 5 6 > >> 

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.