Den här rapporten behandlar tre områden anknutna till den gemensamma sektorn marina system. Inledningsvis beskrivs sjöfartsnäringens olika delar däribland olika typer av gods och fartygstyper samt sjöfartens aktörer och reglerande organ. Sjöfarten diskuteras med hänsyn till miljö och visar att godstransport till havs är relativt energieffektivt, men att alla typer av gods inte kan motiveras ur ett hållbart perspektiv. En inledande fartygsprojektering genomförs för ett transportscenario där 5500 ton kiwifrukt ska transporteras från Nya Zeeland till länder kring Östersjön inom en tidsrymd som garanterar att frukten håller god kvalitet. Fartygstypen är ett kylfartyg dimensionerat att rymma lasten, minimera motstånd och uppfylla stabilitetskriterier från IMO. För att uppfylla transportscenariot är fartyget designat för en marschfart på 20 knop, med ett deplacement på 12500 ton, en längd på 138 m, 21 m i bredd och ett djupgående på 7.7 m. Avslutningsvis identifieras kriterier och förutsättningar för flytande havsbaserad vindkraft. Detta med syfte genomföra en inledande projektering av en vindkraftpark stor nog att Gotland kan täcka sin elkonsumtion med endast förnybara energikällor. Parken anläggs längs en ny kabelanslutning mellan Gotland och fastlandet utom synhåll från såväl Gotland, Öland och fastlandet. Området uppfyller krav på vindförhållanden och utgörs av 24 vindkraftverk med kapacitet på 5 MW vardera.

Denna rapport består av tre delrapporter. Den första delen beskriver fartygsindustrin både generellt över hela världen men också med visst fokus på den svenska industrin och dess speciella förutsättningar och möjligheter. Det är i huvudsak en nulägesbeskrivning, som bara försiktigt blickar framåt mot framtida utmaningar framförallt inom miljöområdet. Den andra delen är en inledande fartygsprojektering av ett fartyg för att lösa en specifik tranportuppgift. Uppgiften bestod i att frakta 60 trailers åt varje håll från Ruhr-området till Vänern varje vecka med ett eller flera fartyg. Den beskriver avvägningarna som har gjorts mellan ekonomi, miljöhänsyn och snabbhet. För att hålla en rimlig tidtabell föreslås fyra fartyg användas där varje fartyg är 87 meter långt och deplacerar 1800 m3 s och kan transportera 15 trailers på väderdäck. Förslaget jämförs också mot alternativet att frakta dessa trailers med dragbilar på motorväg med kraftig köbildning, en av förutsättningarna i uppgiften. Den tredje och sista delen är en utredning av de stötar och vibrationer som uppkommit ombord på kustbevakningens utsjörib KBV 476 under sommaren 2013. KTH har placerat utrustning för att mäta fartygets kurs, fart, position samt acceleration i alla tre dimensioner på fyra platser i fartyget. Rapporten undersöker kopplingarna mellan fart, kurs samt väder och vibrationernas storlek. Vidare jämförs vibrationerna med de arbetsmiljölagar som finns i EU och Sverige samt arbetsmiljön för en annan grupp med liknande problem, bussförare som passerar fartgupp. Det har visat sig att de flesta riktigt kraftiga stötar uppstår då man åker rakt eller nästan rakt mot vågorna i ungefär 35 knops hastighet. Dessutom verkar det som att även de mindre vågorna kan orsaka hälsoproblem efter lång tid.

Denna rapport innehåller både en fartygsprojektering och en undersökning huruvida man med hjälp av kraftdrakar kan minska bränsleförbrukningen på oceangående motortrålare. Fartygsprojekteringen gäller ett RoRo-fartyg som ska frakta 300 lastbilar, inklusive passagerare och trailers varje vecka till Åbo respektive till Oxelösund, medan den sistnämnda undersökningen är gjord på en Diesel Duck 462 - en typ av fritidsbåt för helt andra ändamål. Syftena med dessa undersökningar skiljer sig så pass mycket att de tilldelas varsina separata abstrakt. I fartygsprojekteringen ingår utöver ett designförslag på själva fartyget även ett designförslag på en tillhörande propeller. De två metoderna som tillämpas för denna propellermodellering förklaras separat i ett Propellerappendix i bilaga 3, där även tillhörande Matlab-koder återfinnes. Som bilaga finns även en kort essä om sjöfart i stort – se bilaga 6.

Behoven av fartyg är många och fartygen behöver anpassas rätt till respektive uppgift för att kunna arbeta effektivt och klara regler och riktlinjer men också att göra turerna lönsamma för rederierna. En problematisk rutt i Sverige är den mellan Klintehamn på Gotland till Grankullavik på Öland, vilket är en sträcka på ca 35 Nm och behovet av rutten finns inom så väl turistsektorn som i öbornas eget intresse. Rapportens syfte är att ta fram ett förslag på fartyg som löser uppgiften och dess begränsningar på ett hållbart och säkert sätt samt att göra en djupdykning i effektbehovsprediktering samt motståndsbestämning med Holtrop & Mennen’s metod. Denna metod är än idag välanvänd och tillämpas i många mjukvaruprogram för motståndsberäkningar och i denna rapport beskrivs och förklaras denna metod och en studie genomförs för att kunna göra uttalande om metoden som en metod lämpad för inledande stadie i fartygsprojektering. Fartyget som har tagits fram till den tänkta rutten är 130 m långt och 14 m brett, det har en kapacitet att lasta 25 stycken bilar och 8 stycken lastbilar och vid full last är djupgåendet 3.83 m. IMO’s regler för stabilitet är alla uppfyllda och fartyget ligger på ”even-keel” vid full last. På grund av behovet att hålla fartyget grunt kommer fartyget med ett prupolsor-system bestående av två stycken propellrar. De har diameter 2.1 m och har 6 stycken blad, och de genererar tillsammans 187 kN tryckkraft. Det finns viss risk för kavitation men åtgärder för att hålla denna nere är genomförda. Maskineffekten som krävs är 1,79 MW och genereras av två stycken Caterpillar motorer med vardera 895 kW och den dagliga bränsleförbrukningen blir cirka 3300 liter. Fartyget uppfyller samtliga krav och riktlinjer samt är effektivt i jämförelse med alternativet att ingen båt trafikerar sträckan, så slutsatsen är att fartyget är fullt dugligt till uppgiften. Studien genomförd med Holtrop & Mennen’s metod från 1982 visar att metoden ger rimliga svar på effektbehovspredikteringen, men också att felmarginalen kan bli hög om det råder osäkerhet i inparametrarna. Det visade sig att metoden ger mer precisa svar för containerfartyg än för tankfartyg. Anledningen till detta kan vara en effekt av att fartygen arbetar i olika Froudes tal där motståndet ökar kraftigt och små fel i indata blir till stora fel. Slutsatsen är att som en inledande effektbehovsprediktering är metoden lämplig att använda för såväl containerfartyg som för tankfartyg.

Sjöfarten är en verksamhet som rymmer flera typer av industri och många gångerfinns flera intressenter med i den dagliga verksamheten. Större delen av all världenstransport går via vattenvägar. Ca 90 procent av all godstransport mellan länder skervia sjöfarten (Svensk sjöfartstidning, 2012). För att upprätthålla ordning och säkerheti världens största transportnät har regleringar, policys och lagar upprättats för attverka nationellt liksom internationellt. Regelramverket påverkar fartyget och dessdrift från vagga till grav. Vid projektering och byggnation måste stabilitetsminimikravtas hänsyn till liksom de krav som finns för att minimera industrins påverkan påmiljön. Kontinuerligt under operationstiden måste redaren se till att fartyget uppfyllerde regleringar som gäller inom fartygets verksamhetsområde. Fartyg är idaganpassade för att transportera en särskild typ av last och verkar på olika marknader,därför konstrueras fartyg utifrån önskade egenskaper. Propeller till ett fartygmodelleras utifrån studie av kraftpåverkan och verkningsgrad med hjälp avrörelsemängdsmetoden och bladelementmetoden. I studien har ett containerfartygprojekterats för att uppfylla ett transportscenario där 14 000 TEU ska transporteras turoch retur mellan Singapore och Rotterdam på 40 dagar. När väl det inte längre är lönsamt att ha kvar ett fartyg i drift måste redaren fattabeslut om hur detta ska tas ur bruk och återvinnas. Återvinningen av fartyg bidrar iteorin till en hållbar utveckling i den bemärkelsen att nära 98 % av ett fartyg kanåtervinnas eller återanvända för kommersiell användning (EMEC, 2010). I praktikenär konceptet inte fullt lika hållbart. Stor del av industrin styrs, likt andra delar avsjöfarten, på basis av ekonomiska incitament, vilket genererat i negativa sociala ochmiljömässiga effekter. I försök att ändra den negativa trenden inom industrin harregleringar upprättats. Tyvärr får regleringarna många gånger dålig effekt då de lättkan kringgås. Slutsatsen blir att roten till problemet ligger i den generella attitydeninom industrin. Att få de olika parterna att värdera sociala och miljömässiga värden iekonomiska termer skulle på sikt generera en bättre verksamhet. För att styrautvecklingen i denna riktning ges det ökade konsumentmedvetandet inomklädindustrin som ett exempel på hur stor påverkningsmöjlighet kollektivet har.

This paper summarises the most important aspects of shipping today, describingstakeholders, markets and types of ships, and weighing the sustainability of this form oftransportation. Furthermore, it follows an initial ship design project step by step: a new vessel is beingprojected to fulfill a transportation need. The vessel will safely and cost-effectively transport1.2 million cubic meters of raw logs from Port Metro in Vancouver to the Chinese harboursTianjin and Qingdao. During the initial design phase, the requirements and main limitingfactors of the ship’s specifications are identified and the system concept is created. Also investigated in this paper is the need for a new generation of intact stability criteria forships, in light of the mechanics of a stability failure mode, parametric rolling, and cases ofparticular accidents at sea involving parametric rolling. The circumstances surroundingincidents of stability failure in cases where existing criteria are met, are explored. The existingcriteria are examined and possible motivations behind the development of new criteria areconsidered. Finally, new methods for assessing risk in the case of parametric rolling areproposed. Based on the importance of this topic for safety at sea, and the hypothesis that asecond generation of stability criteria is needed is examined critically.

Detta kandidatexamensarbete behandlar i första kapitlet hur sjöfarten ser utidag. Vilka typer av sjöfart som finns, vilka är marknaderna, vilka äraktörerna och hur framtiden ser ut för sjöfarten. I andra kapitlet projekteras ett fartyg. Fartyget ska årligen transporterar 1,2miljoner kubikmeter rundvirke från Port Metro, Vancouver till hamnarnaTianjin och Qingdao i Kina. Det projekterade är anpassat för att klarahamnbegränsningar och är 264 meter långt samt 39 meter bred med ettdjupgående på 13 meter vilket klarar marginalerna. Marschfart på 14 knopoch ger 11 tur och retur resor med en lastkapacitetsmarginal på 10%. Lastenförvaras i sju lastutrymmen med en total volym på 128 520 m2. Fartygetsdeplacement är 112 500 ton och fartygets stabilitet har kontrollerats utifrånIMO:s kriterier för intaktstabilitet. Fartygets motor är en 8 cylindrig MANB&W L70ME-C8-GI med en effekt på 26,2 MW. Fartyget drivs fram meden propeller med diametern 7,2 meter som kontrolleras för kavitation. Tredje kapitlet utreder de möjligheten för kärnenergi, bränslecellsteknik ochbatteriet med utgångspunkt för användning i framtidens sjöfart. Samtligatekniker har fördelar, nackdelar och lämpar sig för olika typer av fartyg ochscenarier. Kärnenergiteknik kan komma att se en framtid på stora,snabbgående bulktransporter längst speciella rutter. Batteridrift är redan idagmöjlig som lösning för persontransport på kortare sträckor alternativt ihybriddrift med andra lösningar. I framtiden kan ökad batterikapacitet medlägre priser även medföra att vi ser större batteridrivna fartyg.Bränslecellstekniken är testad och verkar lovande för exempelvisutsläppsfria medelstora transportfartyg i framtiden. I dagsläget kanbränsleceller användas i hybriddrift tillsammans med batterier ochförbränningsmotorer för att reducera utsläpp.

På allt senare tid har sjöfarten blivit allt mer eftertraktat och ett nödvändigt transportsätt för att frakta de saker som krävs och önskas av oss människor oavsett var på jorden man är. Det finns många olika sorters av fartyg desginade för olika ändamål som t.ex. roro-fartyg för frakt av fordon, containerfartyg för frakt av containers, bulkfartyg för frakt av olja, kol, malm, trä och passagerarfärjor för frakt och nöjesresor med människor. Två bulkfartyg har tagits fram för att klara av att frakta 235 000 ton järnmalm(pellets) och har en marschfart på 13,5 knop. Den låga farten gör att kostnaden för frakten kan hållas nere och ändå klara leveransmålet som är 450 000 ton pellets per månad från Narvik, Norge till New York City, USA. Fartyget har slankhetstalet 0,85, vilket nästan motsvarar en fyrkantig låda, allt för att få en stabil gång under färd. Fartyget har en längd på 333 meter och en bred på 57 meter. Motoreffekten för att driva fartyget är 17 000 kW inkluderat en säkerhetsmarginal med 15 % för extremt väder eller tidspress. Energibehovet i världen är stora och på grund av att de förnyelsebara energikällorna inte räcker till använder man sig av fossila bränslen. Att hitta olja och gas som är ett fossilt bränsle kräver mycket arbete, både i planering samt utrustning. En del av den olja och gas finns offshore och kräver fartyg för transportering och tömning från oljeriggarna men kan också användas för prospektering. Riskerna är dock väldigt stora i denna bransch och måste tas i största beaktning. Det är dyra investeringar i kampen om att hitta de naturtillgångar som finns kvar. Det har i dagsläget blivit aktuellt att undersöka och prospektera i arktiska områden som är helt outforskat, detta ställer givetvis ännu större krav på utrustning och riskerna ökar.

Oceanburen handel har under det senaste århundradet bundit ihop världen. Genom att tillåtaproducenter att producera och sälja sina varor på olika sidor av världen så har fartygen blivit ennyckeldel av den allt mer globaliserade världen. Idag finns det en lång rad olika fartyg, var och etthar sin specifika uppgift. Bulkfartyg vars kapacitet att transportera stora mängder råmaterial harsuddat ut problemet av att vara nära den krävda resursen vid produktion, rapporten har specifiktanalyserat tankfartyg som tillåter oljeproducenterna i persiska viken att sälja till Sverige. Fartygetsom bäst klarade av uppgiften blev ett 281m långt suexmax fartyg som klarade av att transportera150 000 ton råolja per resa. Genom stora tekniska framsteg så står idag offshore oljan för en tredjedel av hela världensproduktion. En produktionsökning som gjorts möjligt utav tekniken att styra borren och på så sättskapa komplexa brunnar som tömmer oljereservoarer mer effektivt. Tekniken tillåter även brunnenatt passera genom flera reservoarer, vilket tillåter borrning på mer komplicerade platser att varaekonomiskt genomförbart. Idag är oljeproduktionen större än vad den någonsin varit. Produktionpå land stagnerade efter sjuttiotalet och har inte förändrats sedan nittiotalet, menoffshoreproduktion har vuxit stadigt och är idag den bit som leder produktionsökningen och tillåtervärlden att fortsätta använda olja som resurs.

The concept of active technology in rail vehicles has been studied theoretically and experimentally for several decades and has now reached the stage of implementation. Active Lateral Suspension (ALS) is the active technology that leads the development in active secondary suspensions if carbody tilting is disregarded. Active suspension systems may have an influence on running safety of the vehicle. The requirements to fulfil are related to forces between wheel and rail. The safety must be assured by the manufacturer by a safety assessment, which must be sent to the authorities before entering service. An important part of the assessment is to show that the active system, under all conditions, is part of a vehicle that runs safely on the track. The passive components in the vicinity of the active system have an important role in assuring that even a defective active system fulfils the required safety. This master thesis aims to set requirements on the passive suspension components for the failed ALS. The study has been conducted by varying various parameters of the vehicle with different running conditions and failure cases. The study highlights that the secondary lateral bumpstop is the most important parameter for the vehicle safety. With soft bumpstop (low stiffness) the vehicle runs within safe limits for all studied conditions, and the effect of varying other parameters, running conditions and failure cases, is marginal. For somewhat higher stiffness (medium bumpstop), the effect of other parameters plays a critical role in ensuring safe run. For hard bumpstop, the track shift forces are above the limit values, independently of the passive component settings. High vertical forces have been observed for certain cases with medium bumpstop, due to primary vertical bumpstop contact, which can be prevented by increasing the primary vertical damping or by increasing the vertical play. Reduction in track shift forces has been observed with the increase of primary vertical damping. The reason for the effect is not known and is proposed for further study.