Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/12567
Type: Tese
Title: An early-stage approach to optimise the synthesis, design and operation of a marine energy system for liquefied natural gas carriers
Author(s)/Inventor(s): Marques, Crístofer Hood
Advisor: Belchior, Carlos Rodrigues Pereira
Co-advisor: Caprace, Jean David Job Emmanuel Marie
Abstract: Uma vez que as decisões de maior impacto são feitas nos primeiros estágios do projeto do navio, o desenvolvimento de ferramentas de projeto para disponibilizar mais informações mais cedo é desejável. Além disso, ainda há margem para melhorias na otimização da seleção do sistema de energia, considerando uma abordagem integrada. Portanto, o presente trabalho visa proporcionar uma abordagem preliminar e abrangente para a otimização de projeto, síntese e operação, considerando aspectos econômicos e técnicos, bem como o estado do mar ao longo da rota. Para evitar hélices que possam apresentar problemas de resistência, cavitação e vibração, são usadas restrições. Vários hélices, dezesseis motores e quatro perfis operacionais são avaliados. Um algoritmo de otimização do tipo evolução diferencial, cuja função objetivo a ser maximizada é o valor presente líquido, é aplicado. O estudo de caso foi projetado usando um transportador de gás natural liquefeito de 175,000 m3 que navega entre Lake Charles (EUA) e Tokyo Bay (Japão), através do Canal do Panamá. Todas as combinaçõe adequadas para 15,023 hélices são encontradas. A abordagem mostra um ganho de 22% entre o pior indivíduo da população inicial e o pior indivíduo da população final. A potência no freio necessária é aproximadamente 22% maior para mar agitado do que para água parada. Uma diferença de mais de 120 % foi encontrada comparando combinações variadas de cenas econômicas e perfis de combustível. A abordagem mostra um ganho significativo e destaca o valor de explorar uma ampla gama de configurações de sistemas de energia de forma integrada, considerando a condição climática.
Abstract: Since decisions of the greatest impact are made in early stages of ship design, developing design tools to make more information available sooner is desirable. Moreover, there is still room for improvements on the optimisation of energy system selection considering an integrated approach. Therefore, the present work aims to provide a comprehensive early-stage approach to perform the optimisation of design, synthesis and operation, considering economic and technical aspects as well as route weather. Constraints are used to avoid propellers that could present issues concerning strength, cavitation and vibration. Various propellers, sixteen engines and four operational profiles are assessed. A differential evolution optimisation algorithm whose objective function to be maximised is the net present value is applied. The case study is designed using a liquefied natural gas carrier of 175,000 m3 sailing between Lake Charles (USA) and Tokyo Bay (Japan), via Panama Canal. All suitable matchings for 15,023 propellers are found. The approach shows a gain of 22% between the worst individual of the initial population and the worst individual of the final population. The required brake power is approximately 22% higher for rough weather than for still water. A difference of over 120% was found by comparing varied matchings of economic scenes and fuel profiles. The approach shows a significant gain and highlights the value of exploring a broad range of energy system configurations in an integrated manner, considering the weather condition.
Keywords: Hélice de passo fixo
Hélice de passo fixo
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Feb-2018
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Oceânica

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