Kruiisilaevade ehitus ja disain - marineindustry.ee

Kruiisilaevade ehitus ja disainminevik – olevik - tulevikEero Avi

Eesti Meretööstuse Liidu visiooniseminar, Saaremaa 09.08.2019

Eero Avi

• WORK HISTORY• LTH Baas, Turku

• Senior designer (2018 to present)

• Meyer Turku Oy, Turku• Structural analyst (2014 to 2018)

• STX Finland Oy, Turku• Structural analyst (2011 to 2014)

• EDUCATION

• D.Sc. (2014 to present) Aalto University (Marine Technology)

• Thesis topic: Equivalent shell element for ship design

• M.Sc. (2012) Aalto University (Naval Architecture)• B.Sc. (2009) Tallinn University of Technology (Shipbuilding)

...selja taha on jäänud palju toredaid projekte

Miks investeerida innovatsiooni?

Innovatsiooni alamjaotus

Suurinnovatsiooni on kui maailmamere hoovus, mis kannab

riigi majandust pikalt edasi

väikeinnovatsiooni on kui tugev merelaine, mis annab majandusele

lühiajalise/lokaalse tõuke

Kondratiev’i lained võib käsitleda kui hoovuseid

EURO STOXX 50

Kondratiev’i lained mõju piirkonna majandusele

S&P 500

Mobiilse interneti võidukäik

Mobiilse interneti võidukäik

Mobile phones with 3G was released Mobile phones with

3G was released

EURO STOXX 50

Kondratiev’i lained mõju piirkonna majandusele

S&P 500

Volkswagen (14 years)

Kondratiev’i lained mõju piirkonna majandusele

Siemens (14 years)

Facebook (7 years)

Amazon (14 years)

Laevaehituse minevik ja olevik

Kaubalaevade innovatsioon VS laevaehituse riigid

Suured innovatsioonid on muutnud laevaehituse jõujooni

Laevade tellimusraamat laeva tüüpide lõikes

Kruiisilaevad on näidanud tõusvat trendi

Kaubalaevad on näidanud langevat trendi

Kas kaubalaevad on valmis?

• Suurimad kaubalaevade innovatsioonid on jäänud minevikku• Mootorite kütuse effektiivsuses suuri murranguid pole olnud• Tänu täpsemate arvutusmeetoditele on ka laeva

konstruktsioonide eluiga planeeritust pikem• Kõik see kokku on pikendanud effektiivset eluiga ning

vähendanud vanade laevade mahakandmist• Paralleelle võib tõmmata hetkel mobiiliturul toimuvaga

Suurimad laevaehitajad erinevate laevatüüpide lõikes• Ligi 50% kruiisilaevaehitusest on

koondunud kahe ettevõtte kätte: Fincantieri ja Meyer Werften

• Uute kruiisilaevade nõudlus püsib kõrge, kuid vanade laevatehaste tellimusraamat on täis

• See on tekitanud turule uusi kruiisilaevaehitajaid MV Werften, Xiamen Shipbuilding Industry , Mitsubishi etc.

• Uutel laevatehastel ei ole oma kindlat partnership networki välja kujunenud, mis annab hea võimaluse uutele entusiastlikele tegijatele.

• Võimalust ei tohi kuritarvitada!

Kruiisilaevade ehituse kasv

• Kruisilaevad muutuvad suuremateks ning keerukamateks

• Suurematele laevadele mõjuvad suuremad koormused → rohkem terast tähendab rohkem massi

• Rohkematele reisijatele peab pakkuma ka rohkem meelelahutust, suuremaid basseine, veeparke ning mitmekülgsemaid vaba-aja tegevusi →modernsed kruiisilaevad vajavad järjest enam kasulikku massi.

• Et seda disanikonflikti hallata, on vaja kasutada järjest täpsemaid arvutusmeetodeid

Kruiisilaevade konstruktsioonide arvutusmeetodid

• Laeva globaal- ja lokaaltugevuse ning vibratsiooni hindamiseks kasutatakse lõplike elementide meetodit

• Tähtis on teha arvutused võimalikult varases disaini faasis, kui laeva struktuuride muutuste hind on kõige odavam

Laeva globaalne lõplike elementide mudel

Laeva lokaalne lõplike elementide mudel

Kruiisilaevade klaaside arvutusmeetodid

• Kruiisilaevas leidub tuhandeid ruutmeetreid klaaspindu• Klassiühingu reeglid nende arvutamiseks on äärmiselt konservatiivsed• Täpsemad arvutusmeetodid võimaldavad neid optimeerida ja hoida kokku tuhandeid kilosid ning

sadu tuhandeid eurosid.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Ma

x d

efle

ctio

n [m

m]

1xDesign Pressure

8+10 PVB

Kruiisilaevadel leidub palju teisigi põnevaid ja keerukaid konstruktsioone

Nutikas interjööri disain avab uued massi kokkuhoiu kohad

2500 reisija ja meeskonna kajuti kohta tähendab see 70 000 kg kokkuhoidu!

Üks võimalus on kasutada innovatsioonilisi valguslahendusi

Kruiisilaevade ja tehaste tulevik

Kruiisilava reisijate hulk ajas

• Kruisilaeva reisijate hulk on näidanud tugevat tõusutrendi

• Viimase 30-aastaga on resijate hulk 8 kordistunud

• Isegi 2008.a majanduskriisi ajal suurenes reisijate hulk

• Hetkel pidurdab kasvu pigem uute kruisilaevade pikad tarneajad

• Kas pidu kestab lõputult?

Kes reisivad kruiisilaevaga?

• Enamus krusiisilaevade kliente on inimesed vanuses 65-75 aastat

• Enamus reisijatest on ka püsikliendid• Kõige vähem reisib inimesi vanuses 30-40

aastat• Mis juhtub 10 aasta pärast?• Kas on karta nõudluse tugevat langust?

10

yea

rs

• See nn laevaromantika kogemus, mis töötas 50 ndate põlvkonnaga, ei pruugi enam peale minna uuema generatsiooni inimestele

• Internet peab olema elementeerne võimalus, mitte teenimiskoht

• Laev jääb ööseks sadamasse, mis annab võimalust noortel ka kohaliku ööeluga tutvuda

• Noored eelistavad lühemaid kruiise, vaja oleks leida sünergia ka sisemaa transpordist, näiteks rongiliiklusest ning muuta kruiisid mitmekesisemaks – meri ja sisemaa

23

Kruiisid peavad muutuma noorte seas atraktiivsemaks

Uued lootuskiired Aasiast?

Hiina kruiisituristi eripära

• Suur rõhk on hasartmängudel, kuna Hiina territooriumil on need keelatud v.a Macao• Hiina sisemaa turist ei osta kruiisi tavaliselt kruiisi ettevõtte käest, vaid kohalikust

reisivahendusfirmast• Kruiisiettevõtted peavad omama head müügi networki, mis tähendab ka suuremaid kulutusi• Mis juhtub kruiisituristidega, kui Hiina poliitika hasartmängude osas peaks muutuma?

Kruisilaevad vajavad uusi sihtkohti looduskaunitesse kohtadesse

Looduskaunid kohad nõuavad keskonnasõbralikemaid laevu

• LNG kütus

• Päikesepaneelidand fuel cells tehnoloogia kasutamine

• Tark kajuti kliimajuhtimine

• Kui reisija on ekskursioonil, siis konditsioneer on väljas ja lülitab siis sisse, kui reisija läheneb laevale.

• Keskonnasõbralikud värvid

LTH-Baas ja innovatsioon

Laeva keskkonna nõuded muutuvad aastalt-aastasse järjest rangemaks

• IMO’s MEPC 70, in october 2016 decided that 0,5% sulphur cap should apply from 2020.

Big ships spends hundreds of tons of fuel per day

Revenue Expenses

2018 average cruise revenue and expense per passenger

Suurendada laevaomaniku tulu ja vähendada kulu

Uued regulatsioonid tekitavad ka uusi võimalusi

Turnover, M€ Employees

2016 21,4 220

2017 22,3 370

2018 49,1 620

2019 80* 1000*

• Innovatiivsed lahendused annavad konkurentsieelise ning tagavad ettevõtte kasvu• Laevaehitus on meeskonna mäng, ka samal lainel mõtlevaid partnereid on vaja

Vähenda laevale kulutatavat kuivdokki aega

• Iga päev kaotab suurem kruiisilaev 0.5 MEUR kasumit + kuivdokkile kulutatav raha

• Ole konkurentidest kiirem ja laevaomanik on meeledi nõus seda võidetud sinuga preemiat jagama

Paku laevaomanikele terviklahendust disanist kuni installatsioonini

• Parem kvaliteedikontroll• Laevaomanikupoolsemaid vähem kulutusi ning selgem arusaam, kes vastutab.• Lihtsamad garantiiküsimused ning hilinemisekaasused• Full tun-key → üks ettevõte, üks vastutaja• Tõstab installerija kompoetenssi ning tööd väärtusahela kõrgemasse ossa

Concept design Basic design Detail design Installation

Scrubberi installerimine väga kuum teema

Hybrid system

• 2020 aastani on jäänud 4 kuud• Väga paljudel laeva-omanikel

on scrubberid siiani paigaldamata

• See muudab scrubberi projektid äärmiselt ajakriitiliseks

• Uudseid lahendusi on vaja leida, mis vähendab installeerimisaega

Scrubberi süsteemide disain

• Scrubberi paigaldamiseks on laeva tootmisjoonised kohati liiga ebatäpsed

• Konstruktsioonide tolerantsid on teatud kohtades väga väiksed

• Vaja on laeva tegeliku geomeetriat

• point-cloud tehnoloogia

Generated 3D model according to point cloudScrubber covers were designed according to point cloud model, which accuracy is less than 0.1 mm

Design teostatakse point-cloud põhjal

Vajaduse korral on võimalik ka rakendada ülikergeid konstruktsioone

Aluminum honeycomb panel

Steel stiffened plate

Aluminum stiffened plate

Honeycomb panel

Mass per 1 m2 60 kg/m2 20 kg/m2 9 kg/m2

Väga hea kodutöö alandab installatsioonile kulutatavat aega märgatavalt

Scrubber covers production assembly drawing 2 x Scrubber cover lifting and welding took less than 24 hours

Ship real deck shape is taken into account

Real shape of funnel is taken into account

VR – vähem sõidukulutusi ning parem suppervisorite ettevalmistus

Ayelix portal for design vizualization VR model for better vizualization for engineers and supervisors

Laeva pragude paranduses kasutame terviklahendusi

Found cracks Measurements Analüüsid

LTH-Baasi moto: parem teha üks kord ja korralikult

LEM (lõplike elementide meetod) vibratsioonianalüüs

• Tank bottom structure between floors started to globally vibrate at 39.26 Hz, which corresponds to vibration measurements, where highest peaks occured at 40 Hz

#56

#59

Vibration point nr. 3

Significant vibration causes high stresses at bracket connection

LEM vibratsioonianalüüs

LEM analüüs aitab väljatöödata kõige optimaalse parandusplaani

• According to calculation, the natural frequencies increase from 39.3 to 41.2 Hz

• However, this small increase might be enough to get the structure out from the resonance range

Old After repair

Small change in eigenvalues might be enough to get out from the resonance range

Tunduvalt väiksem pingekonsentratsioon

KÜSIMUSI?