Manøvrering av fremdriftsjungelen

Sammendrag

Fremdriftssystemet til ethvert fartøy anses som en viktig investering; det kan øke evnen til å konkurrere i markedet, forbedre effektiviteten og redusere driftskostnadene.

Som maritim fagperson vil en del av informasjonen i denne guiden være kjent for deg. Målet vårt er imidlertid å bygge videre på det grunnlaget du har, og dele ny innsikt for å hjelpe deg med å finne det rette systemet for ditt fartøy.

Denne veiledningen begynner med en kort beskrivelse av de syv viktigste ytelsesparameterne for å hjelpe deg med å ta det riktige valget.

Videre diskuterer vi styrker og svakheter ved de tre vanligste typene fremdriftssystemer og gir noen generelle anbefalinger om hvilke aspekter som bør prioriteres, basert på typiske driftsprofiler.

Det er viktig å huske på at hvert fartøy er unikt. Denne veiledningen kan derfor ikke gi en universell oppskrift på optimal ytelse.

Ytelsesparametere

For å velge riktig fremdriftssystem er det viktig å ta hensyn til de ulike variablene eller egenskapene som er viktige for flåten din. I lys av dette har vi skissert syv ytelsesparametere som du bør ta hensyn til, uavhengig av fartøystype.

De syv parameterne er

Økonomi
Miljø
Allsidighet
Pålitelighet
Sikkerhet
Tilpasningsevne
Komfort

Selv om ytelsesparametrene er de samme for alle fartøystyper, vil viktigheten av dem variere. For eksempel må en hurtigbåt som skal gå i 35 knop, gjøre det et visst antall timer hver dag. En yacht, derimot, kan også ha behov for å gå 35 knop. Det er imidlertid ikke like viktig at den kan gjøre det i 12 timer hver dag.

Med andre ord kan hurtigbåten og yachten ha samme krav til toppfart, men det er sannsynlig at drivstofføkonomien vil ha mye høyere prioritet for hurtigbåten.

*Følgende er en kort oppsummering av de syv parameterne. For en fullstendig beskrivelse, se artikkelen "How to Run a Performance Review on Your Vessel".

Økonomi

Det finnes to hovedkategorier: Kapitalutgifter (CAPEX) og driftsutgifter (OPEX).

utgifter (OPEX).

CAPEX er midler som brukes til å anskaffe, oppgradere og vedlikeholde fartøyet, mens OPEX er mer kortsiktige utgifter som kreves for å dekke de løpende driftskostnadene. OPEX vil over tid overstige CAPEX flere ganger. Derfor kan en høy CAPEX rettferdiggjøres hvis den kan redusere OPEX betydelig.

Det er fire hovedkomponenter i OPEX:

Drivstoff (den klart største komponenten)
Lønn
Vedlikehold
Finansiering og forsikring

Ved å investere i riktig fremdriftssystem kan du først og fremst redusere drivstoffkostnadene og vedlikeholdskostnadene. Alle reduserte kostnader her vil ha direkte innvirkning på bunnlinjen.

Miljø

Miljø og økonomi er sterkt knyttet sammen, ettersom en av de største komponentene i driftskostnadene er drivstoffutgifter. Faktisk kan de utgjøre så mye som 50 % av de totale driftskostnadene.

Følgelig er det et enormt potensial for kostnadsbesparelser bare på dette området - og jo større flåten er, desto mer kan du spare. Når drivstofforbruket reduseres, reduseres også miljøavtrykket med samme prosentandel.

Etter hvert som strengere reguleringer innføres, er det avgjørende å sikre at du ikke setter et fartøy i drift uten at det oppfyller de gjeldende miljøkravene.

Allsidighet

Allsidighet er en annen viktig faktor som bør vurderes når du vurderer fartøyet ditt. Jo flere funksjoner fartøyet ditt har, desto bedre er den opprinnelige investeringen. Noen fartøy er designet kun for ett formål.

Men hvis du klarer å gjøre fartøyet mer allsidig, kan det ha store fordeler. For eksempel kan et fartøy som er energieffektivt i ulike, bredere driftsprofiler, gi deg mulighet til å få en rekke ulike oppdrag, og dermed gjøre deg svært konkurransedyktig.

Pålitelighet

Pålitelighet handler om å være egnet for formålet og ha riktig utstyr til å gjøre jobben. Dette må sikres allerede i den tidligste designfasen av fartøyet, når de operasjonelle profilene og egenskapene blir bestemt.

Mer spesifikt handler det også om å sørge for at utstyret vedlikeholdes på riktig måte, og at det fungerer optimalt uten å bryte sammen.

Nøkkelordet her er forutsigbarhet - utstyret skal kunne fungere effektivt - alltid.

Fremdriftssystemet påvirker sikkerheten på ulike måter:

Utstyrets sikkerhet
Utstyret er pålitelig og går ikke i stykker og forårsaker ulykker.
Sikkerheten til hele fartøyet
Hva er krasj-stopp-lengden? Hvor raskt kan du stoppe fartøyet når du kjører i full fart? Hvordan er reaksjonsevnen ved en unnamanøver? Hvordan er styre-/stoppevnen hvis systemet plutselig faller ut?
Redundans
Flere drivlinjer, separate kontroller og energikilder øker redundansen, og reduserer risikoen for at fartøyet ikke kan håndteres.
Kvalitet og pålitelighet
Alle større propulsorsystemer har sine fordeler og ulemper - men generelt sett er alle dagens systemer gode på dette området.

Fremdriftskategorier

I denne delen vil vi diskutere fordeler og ulemper ved de tre vanligste fremdriftssystemkonseptene:

Vannjet (WJ)
Propell med fast stigning (FPP)
Propellen med kontrollert stigning (CPP)

Hvert fremdriftssystem vil bli beskrevet i forhold til de ulike ytelsesparameterne som er nevnt i avsnittet ovenfor. Målet er å gi deg en kort oversikt over de ulike systemene, slik at du kan finne den løsningen som passer best for ditt fartøy.

PROS

Vannjet har høy manøvreringsevne og er perfekt for operasjoner på grunt vann. På grunn av sin egen teknologi produserer vannjet svært lite vibrasjoner og støy, noe som gir en behagelig opplevelse for passasjerene. De lave vibrasjonene og den lave støyen gjør også at dyrene ikke blir forstyrret. I tillegg forstyrres vannstrålen i mindre grad av rusk i vannet.

Vannstrålen har ganske god effektivitet når den opererer i svært høy hastighet (40-50 knop). Med denne typen fremdriftssystem er det dessuten vanlig å installere fire vannstråler (fire motorinstallasjoner), noe som betyr at fartøyet er redundant; hvis noe skulle skje med en av motorene, er du fortsatt i stand til å få passasjerene dine hjem igjen.

Vedlikeholdskostnadene for vannjet er ikke veldig høye. I tillegg belaster du ikke motoren for mye med vannjet, og dermed forlenges vedlikeholdsintervallene.

CONS

Vannstråle har en høyere CAPEX enn FPP, og ligger omtrent på samme nivå som en CPP-installasjon. I tillegg kan vannstrålen være opptil 30 % mindre effektiv enn en veldesignet CPP. Det betyr at du må investere i større og dyrere motorer enn med en CPP for å oppnå samme ytelse.

Effektiviteten er følsom for værforholdene og reduseres lett når det er bølger eller vind som treffer fartøyet.

Akselerasjonen og retardasjonen til en vannjet er ganske treg, og krasjstopplengden er høyere enn med en CPP.

Den største ulempen med vannjet er imidlertid driftskostnadene - nærmere bestemt drivstofforbruket. Med en CPP kan drivstofforbruket reduseres med ca. 30 %.

Effektivitetskurven har et bratt fall når hastigheten reduseres (fra 50 knop til 20-30 knop), og er svært følsom for variasjoner i nyttelasten. Det betyr at hvis nyttelasten øker, påvirker det hastigheten og effektiviteten negativt.

PROS

FPP er den billigste løsningen når det gjelder CAPEX; propellene og selve aksellinjen er rimelige og har en enkel konstruksjon med svært få bevegelige deler.

I sin designtilstand/-punkt (hastighet x og fartøyvekt y) kan den ha en høy virkningsgrad.

FPP har en enkel konstruksjon med svært få bevegelige deler. Propellen kan dessuten skiftes ut, og det finnes mange leverandører på markedet som tilbyr reservedeler.

CONS

FPP-virkningsgraden faller ganske raskt utenfor designhastigheten. For å forbedre virkningsgraden for ulike hastigheter må du legge fartøyet til kai og bytte propeller, det vil si at du må ha flere propeller i reservebeholdningen din.

FPP er følsom for variasjoner i nyttelasten, noe som gir redusert effektivitet.

FPP vil ofte overbelaste dieselmotoren i reell drift utenfor designpunktet, noe som gir høye vedlikeholdskostnader for motoren.

Vibrasjonene og støyen er høyere med en FPP enn med en vannstråle.

FPP gir lav fleksibilitet når det gjelder effektiv drift av fartøyet, på grunn av sin natur.

Til slutt krever FPP at du har et reverseringsgir. Det betyr at hver gang du manøvrerer fartøyet, må du koble inn/ut for å endre propellens rotasjon. Det kan føre til mer slitasje på selve girkassen.

Manøvreringsevnen til fartøyene dine er ikke optimal.

PROS

CPP er effektiv i et bredt hastighetsområde, noe som gir den beste totale virkningsgraden og dermed reduserte drivstoffkostnader og utslipp. Fremdriftssystemet er dessuten fleksibelt i forhold til variasjoner i nyttelast. Allsidigheten gjør at fartøyet kan oppnå god drivstoffeffektivitet (OPEX). Det reduserte energiforbruket gjør det mulig å utnytte nullutslippsenergikilder mer effektivt.

CPP er også det mest tilpasningsdyktige fremdriftssystemet. Med andre ord er det mye enklere å tilpasse CPP til batterier, hydrogen eller nye drivstoff med lavere energitetthet enn diesel, sammenlignet med vannjet og FPP.

CPP har muligheter for pitchjustering. Dermed kan du oppnå høy virkningsgrad i et bredt spekter av driftsprofiler og unngå overbelastning av motorene. I tillegg har CPP god manøvreringsevne og tillitskapasitet (høy pullerttrekk/skubbeevne).

Vedlikeholdskostnadene for installasjonene (motor med propellere) er lave. Fordi motoren aldri blir overbelastet, er det også svært vanlig at vedlikeholdsintervallene blir lengre.

Sikkerheten er forbedret på grunn av svært responsive manøvrerings- og krasjstoppfunksjoner, sammenlignet med WJ og FPP.

Komforten for passasjerene er ofte bedre med CPP enn med FPP, på grunn av mindre vibrasjoner fra propellen når du kan optimalisere stigningen i alle hastigheter.

CONS

CPP har færre propellblader enn en vannjet, og kan dermed ha noe høyere vibrasjoner og støy. I tillegg er dette fremdriftssystemet mer komplekst enn FPP.

CAPEX er ofte høyere enn for en FPP-løsning, men anses å være på samme nivå som for en WJ-løsning.

CPP kan fungere godt i alle fartøyskategorier, med mindre fartøyet har en svært fast/stabil driftsprofil.

Lav/stabil hastighet > kanskje FP er bedre (godt nok)
Svært høy/stabil hastighet > kanskje vannjet er bedre

Fartøystyper og deres operasjonelle profil

Som nevnt tidligere er ytelsesparametrene de samme for alle fartøystyper, men viktigheten av dem vil variere. For å finne det beste fremdriftssystemet for ditt fartøy, er det derfor viktig å undersøke hvilke operasjoner fartøyet skal og forventes å utføre.

Denne delen vil derfor skissere den typiske driftsprofilen for hver fartøystype. Basert på dette vil det trekkes en konklusjon basert på hvilke kriterier som bør prioriteres. Målet er å gi noen generelle anbefalinger. Husk at selv om de tilhører samme fartøyskategori, vil ikke alle fartøy ha den samme operasjonelle profilen.

Hurtigferger

Hurtigferger er fartøy som transporterer passasjerer, og det er fra passasjerene inntektene deres genereres. En typisk hurtigferge har et høyt antall driftstimer per år; omtrent 5000 timer per år/12 timer per dag. I tillegg har disse fartøyene gjerne flere anløp hver eneste dag. Derfor må fartøyet ha god manøvreringsevne for å redusere tiden ved kai, og det må være effektivt i høye hastigheter. Begge disse to aspektene er avgjørende for det totale drivstofforbruket og utslippene.

For hurtigbåter er det vanlig at 80 % av driftsprofilen foregår i toppfart, med (forhåpentligvis) alle setene fylt opp.

Det er også da drivstofforbruket er på sitt høyeste. Derfor er det avgjørende for hurtigferger å optimalisere denne delen av driften så mye som mulig. Faktisk kan drivstofforbruket for en hurtigferge utgjøre omtrent 50 % av de samlede driftskostnadene. Ikke overraskende kan man dermed lett oppnå kostnadsbesparelser på mer enn 30 % gjennom riktig optimalisering.

For hurtigferger er den generelle komforten også en viktig faktor, men dette har mer å gjøre med å sikre fornøyde passasjerer enn med å spare kostnader. Av de tre fremdriftskategoriene er det Water Jet som produserer minst støy og vibrasjoner, tett fulgt av CPP.

Arbeidsbåter

En typisk arbeidsbåt, som for eksempel et vindmølleparkfartøy, er vanligvis 20-30 meter lang og har plass til 12-24 passasjerer. For et vindmølleparkfartøy er disse passasjerene teknikere som må fraktes trygt til vindmøllene hver morgen.

I tillegg har disse båtene ofte med seg verktøy og drivstoff - omtrent 8-10 tonn i nyttelast. Målet er å sikre at teknikerne får så mange timer som mulig på vindmølleparken. Det fartøyet som kan oppfylle dette, har størst sannsynlighet for å vinne kontrakter.

Disse båttypene er ute på åpent hav, og bør derfor kunne manøvrere godt i høye bølger, sterk vind og strøm. Vanligvis er de ute 12 timer i døgnet (3000-4000 operasjoner per år). Mesteparten av tiden går de i 30 knop (høy hastighet).

Arbeidsbåtene må kunne skyve baugen ganske hardt mot vindmøllen for å kunne frakte passasjerene opp på vindmøllen. Når båten er i riktig posisjon, og båtens bevegelser er kontrollert, beveger teknikerne seg fra dekket på båten og opp på en stige.

For å kunne transportere passasjerene trygt opp på vindmøllen er det derfor avgjørende å ha høy pullerttrykk/trekk.

Ut fra dette kan vi anslå at den største kostnadsdriveren er høyhastighetsoperasjoner med full last, og dokking ved vindmøllen der motorene belastes tungt. Disse operasjonene står for rundt 80 % av tiden, men nærmere 95 % av drivstofforbruket. Det er derfor avgjørende at disse operasjonene gjennomføres på en effektiv måte.

I tillegg til effektivitet er også pålitelighet og sikkerhet viktige faktorer. Ettersom arbeidsbåtene ofte er ute på røff sjø, er det viktig at de er i stand til å operere i det værvinduet som er avtalt i kontraktene.

Disse fartøyene må kunne ferdes i det tøffeste været og komme seg raskt ut til et sted. Fremdriftssystemene må derfor gi båtene god evne til å operere i sterk vind, strøm og store bølger i både høy og lav hastighet.

Videre er manøvreringsevnen avgjørende, ettersom SAR-båtene må kunne bevege seg kontrollert og trygt mot et skip i nød, eller der det befinner seg mennesker i sjøen. Til slutt må SAR-fartøyene ha gode slepeegenskaper.

For å oppsummere er komfort og OPEX mindre viktig sammenlignet med manøvrerbarhet, pålitelighet, allsidighet og høy pullerttrekkraft. Førsteprioritet for denne båten er å redde liv.

Flerbruksfartøy

Flerbruksfartøyene er store arbeidsbåter som går i høy hastighet. Deres oppgave er å transportere arbeidere til oljefeltene. Disse båtene kan frakte noe dekkslast, for eksempel drivstoff og utstyr. De har derfor stor variasjon i nyttelast.

I tillegg til å transportere arbeidere kan disse båtene også brukes til å hjelpe til med å flytte oppjekkbare rigger osv. De to viktigste egenskapene er derfor høy pullerttrykk-/trekkraft og høy hastighet.

På samme måte som arbeidsbåter har flerbruksfartøy mange driftstimer i året. Noen av disse fartøyene har også behov for god DP-kapasitet, slik at de kan sitte trygt under riggen (manøvrerbarhet).

Yachter

Etter hvert som bærekraft stadig får mer fokus, er det en forventning i markedet om å gjøre superyachtene så grønne som mulig. Det legges stadig større vekt på det totale energiforbruket for å redusere utslippene og demonstrere klimabevissthet.

Motor

Motoryachtene er den fartøystypen som har færrest driftstimer per år. De tilbringer ofte mye av tiden sin i ulike havner og på tomgang. Ettersom disse fartøyene går få timer i høy hastighet, er drivstofforbruket mindre viktig enn det er for arbeidsbåter og hurtigbåter.

For motorbåter som reiser over lengre distanser og til mer avsidesliggende steder, vil imidlertid drivstofforbruket bli tatt mer hensyn til. Manøvrerbarhet og komfort er viktige faktorer for disse båtene, uavhengig av distanse.

Seil

Seilbåter har lignende driftsprofiler som motorbåter, men på grunn av muligheten til å bruke seil har de et lavere drivstofforbruk. Disse båtene er lite kompatible med propellere med fast stigning, ettersom de ikke er ideelle for operasjoner som krever høy manøvrerbarhet.

Den optimale propellen for denne typen båter har blader som eliminerer vannmotstanden så mye som mulig, og CPP er derfor et ideelt valg.

Sightseeing / Turisme

Sightseeingfartøyer opererer ikke mye i høy hastighet, ettersom de bruker mer tid på å kjøre i lav hastighet og på tomgang.

Turistenes behov for å reise utslippsfritt øker, og derfor er det viktig å undersøke drivstofforbruket for denne fartøyskategorien. Nullutslippsfartøy som bruker fornybar energi, kan gi passasjerene så høy komfort som mulig (på grunn av lite støy og vibrasjoner, samt at det ikke lukter eksos). Utfordringen for et elektrisk fartøy er å bære den høye belastningen i batteriene. Disse fartøyene krever derfor et energieffektivt fremdriftssystem.

Et sightseeingfartøy som går på drivstoff, må også være svært energieffektivt og ha lave utslipp for å kunne konkurrere med elektriske fartøyer. Et sightseeingfartøy har vanligvis en driftsprofil der 50 % av tiden går i full fart (20 knop), mens den andre 50 % går på tomgang (6 knop). Propulsorens drivstoffeffektivitet er derfor avgjørende.

Patrulje

Patruljefartøyene må kunne bevege seg i høy hastighet. I tillegg tilbringer de en stor andel av driftstiden på tomgang og i lav fart.

Patruljefartøyene beveger seg ofte ikke over store avstander, men holder seg heller innenfor et mindre område. Til tross for dette må fartøyet og mannskapet være forberedt på å gripe inn hvis noe uventet skulle skje. Derfor må de kunne tilbakelegge store avstander på kort tid. Derfor kreves det allsidighet.

Variasjonen i nyttelast om bord er normalt null. Den tydeligste forskjellen i last er at de avgår med fulle tanker og ankommer med tomme tanker. Selv om disse fartøyene krever god manøvreringsevne, er det først og fremst rekkevidden og fartsegenskapene som er avgjørende.

Når drivstofforbruket er en viktig faktor, er CPP verdt å vurdere. Hvis drivstofforbruket er mindre viktig, kan vannjet også være et godt valg. Vannjetens nedtur inntreffer imidlertid så snart du går inn i lav hastighet og loitering.

Konklusjon

Vi har nå guidet deg gjennom fordeler og ulemper med ulike fremdriftssystemer.

Fremdriftssystemet er uten tvil en viktig del av ethvert fartøy, ettersom det er sterkt knyttet til den totale ytelsen. Feil valg av fremdriftssystem kan føre til lavere hastighet, skader, støy og dårlig drifts-/drivstofføkonomi. Derfor er fremdriftssystemet til ethvert fartøy en viktig investering; det kan øke evnen til å konkurrere i markedet, forbedre effektiviteten og redusere driftskostnadene.

I denne guiden har vi diskutert fordeler og ulemper ved ulike fremdriftssystemer. Målet var å hjelpe deg med å finne det optimale fremdriftssystemet for ditt fartøy. I tillegg har vi gitt generelle anbefalinger basert på driftsprofiler, som vi håper kan være av verdi.

Det er viktig å huske på at hvert fartøy er unikt. Denne veiledningen kan derfor ikke gi universelle retningslinjer for optimal ytelse. Vi anbefaler derfor at du får noen til å undersøke fartøyet ditt, slik at du kan få hjelp til å finne den optimale løsningen for ditt formål.

Manøvrering av fremdriftsjungelen

Innholdsfortegnelse

Publikum

Sammendrag

Ytelsesparametere

De syv parameterne er

Økonomi

utgifter (OPEX).

Det er fire hovedkomponenter i OPEX:

Miljø

Allsidighet

Pålitelighet

Sikkerhet

Fremdriftssystemet påvirker sikkerheten på ulike måter:

Utstyrets sikkerhet

Sikkerheten til hele fartøyet

Redundans

Kvalitet og pålitelighet

Tilpasningsevne

Komfort

Manøvrerbarhet

Fremdriftskategorier

Vannstrålen

Propellen med fast stigning

Propellen med kontrollert stigning

Fartøystyper og deres operasjonelle profil

Hurtigferger

Typiske driftskrav:

Arbeidsbåter

En typisk driftsprofil:

SAR

En typisk driftsprofil:

Flerbruksfartøy

En typisk driftsprofil:

Yachter

Motor

Seil

Sightseeing / Turisme

Patrulje

Generelle anbefalinger

Konklusjon

Ta kontakt med oss

Vil du lagre casestudien eller dele den med en kollega?