The wPCC project (wind powered car carrier) is carried out by Wallenius Marine, KTH Royal Institute of Technology and SSPA Sweden. By developing a car carrier mainly propelled by the wind, the emissions are estimated to be reduced by up to 90 %. This thesis deals with the structural aspects of the design. Specifically, the interface between the sail rigs and hull is considered. Different rig foundation concepts should be developed and compared to each other. The objective is to focus on characteristics such as stress levels, relevant failure mechanisms and cargo capacity. Scantling of merchant vessels is to a large extent governed by rules issued by classification societies such as DNV-GL and Lloyd’s Register. While traditional car carriers are covered to a great extent in terms of scantling loads and structural requirements, there exists a regulatory gap for vessels powered by the wind. Four different concepts for the rig foundations are developed. They are all using transverse and longitudinal bulkheads for transferring loads from the rigs to adjacent hull structure. The foundation concepts are then evaluated by creating a finite element model representing the midship section of the ship. The model includes three rig foundations and generally follows the preliminary scantlings of the wPCC. For reference, a model without rigs is also created. The bow and stern of the vessel are excluded in the model and some other model simplifications are also made. The accuracy of stress levels is thus not sufficient for final sizing of the conceptual solutions but the qualitative differences should be valid. The focus of the study is thus how the four concepts compare with respect to each other. The main strength of the chosen approach is that it allows for comparison of multiple concepts. Had a more advanced approach been chosen, the results would likely prove to be of a higher accuracy but then at the expense of modeling effort and time. The transverse strength is deemed being critical for multiple deck car carriers such as the wPCC. Racking, the transverse shearing of the ship, is a common problem which is covered in detail by class guidelines. These loads, based on rule calculations, are therefore included in the analysis. The rig loads are in turn based on assumptions regarding parameters such as the wing geometry and rig weight. The results of the finite element models are evaluated at several critical areas, chosen as to represent different aspects of the structural response. Results from buckling analyses as well as characteristics such as cargo capacity are also recorded as to broaden the comparison. The different results represent criteria which the evaluation process is based on. Each criterion is given a weight to account for its importance. The Pugh method is then applied, yielding a score for each of the evaluated concepts. The total score consequently depends on the chosen weights. Regardless, the study clearly presents which concepts that are interesting and which should be discarded. Interestingly, the best performing concept turns out to be highly unconventional compared to supporting structures used in traditional shipbuilding. For the future, the rig loads as well as additional load cases should be addressed. Failure mechanisms such as fatigue will likely pose a problem, and at some stage a thorough, full scale finite element model should be created in order to accurately predict the response of the entire hull structure. However, the author believes that the presented study serves as a draft in identifying key aspects to consider when introducing wind propulsion in commercial shipping. / wPCC-projektet (wind powered car carrier) bedrivs gemensamt av Wallenius Marine, Kungliga Tekniska Högskolan och SSPA Sweden. Genom att utveckla ett vinddrivet biltransportfartyg beräknas utsläppen minska med upp till 90 %. Detta examensarbete avhandlar delar av fartygsstrukturen med fokus på hållfasthet. Mer specifikt undersöks gränssnittet mellan segelriggarna och skrovet. Olika koncept för riggfundament utvecklas och jämförs med fokus på karaktäristika så som spänningar, brottmekanismer och lastkapacitet. Dimensionering av kommersiella fartyg styrs till stor del av regler utfärdade av klassällskap som DNV-GL och Lloyd’s Register. Medan traditionella biltransportfartyg omfattas av ett antal krav på dimensionerande laster och strukturkrav saknas det ordentliga regelverk för vinddrivna fartyg. Fyra olika koncept för riggfundamenten utvecklas. Samtliga använder sig av transversella och longitudinella skott för lastöverföring från riggarna till omgivande skrovstruktur. Koncepten utvärderas sedan genom att skapa en finita element-modell som representerar midskeppssektionen av fartyget. Modellen inkluderar tre riggfundament och följer till stor del preliminära ritningar av wPCC-fartyget. Som referens skapas även en modell utan riggar. Fören och aktern exkluderas i modellen utöver ett antal andra förenklingar. Precisionen på spänningsnivåer är därmed inte tillräcklig för att bestämma slutgiltiga dimensioner på koncepten men de kvalitativa skillnaderna koncepten emellan bör vara välgrundade. Studiens fokus är därför hur de fyra koncepten jämförs mot varandra. Den främsta fördelen med det valda tillvägagångssättet är att det möjliggör jämförandet av flera koncept. Om ett mer avancerat tillvägagångssätt använts skulle sannolikt resultaten vara mer precisa, men då till en högre kostnad i form av modelleringsarbete och tidsåtgång. Tvärskeppsstyrkan bedöms vara kritisk för biltransportfartyg med flera däck som wPCC-fartyget. Så kallad racking, transversell skjuvning av fartyget, är ett vanligt problem som avhandlas i detalj av klassregler. Rackinglaster baserade på klassregler inkluderas därför i analysen. Rigglasterna är i sin tur baserade på antaganden om parametrar som vinggeometri och riggvikt. Resultaten från finita element-modellerna utvärderas vid ett flertal kritiska områden valda för att representera olika aspekter av hur strukturen svarar på belastningarna. Resultat från bucklingsanalyser såväl som karaktäristika så som lastförmåga inkluderas också för att bredda jämförelserna. De olika resultaten representerar kriterier som utvärderingsprocessen baseras på. Varje kriterium ges en vikt för att ta hänsyn till dess betydelse. Pugh-metoden används sedan, vilket ger en poängsumma för varje koncept. Varje poängsumma beror därmed på valda vikter. Oavsett visar studien tydligt vilka koncept som är av intresse och vilka som kan förkastas. Intressant nog visar studien att konceptet med högst poäng är högst okonventionellt jämfört med bärande strukturer som används inom traditionell skeppsbyggnad. Inför framtiden bör riggbelastningarna såväl som ytterligare lastfall beaktas. Brottmekanismer som utmattning kommer sannolikt att utgöra problem och vid något tillfälle bör en stor, fullskalig finita element-modell skapas för att med högre precision förutse hur hela skrovstrukturen svarar på belastningarna. Författaren bedömer oavsett att denna studie fungerar som ett utkast till att identifiera nyckelaspekter vid introduktion av vind som framdrivning för kommersiell sjöfart.

Sustainable transport involves more choices and possibilities than ever before, and the topic is widely discussed within the maritime industry. To a large extent the innovations and technology exists, but even though there is a drive and consciousness to change, sustainability is still not a cornerstone in the decision-making process when new ships and transport solutions are developed. The gap between sustainability ambitions and actual actions is far from closed. This thesis introduces a new framework called Systems Engineering for Sustainable Ship design (SE4SS), which is based on the Systems Engineering methodology for conducting concept developments and the Sustainable Development Goals (SDG) for operationalizing sustainability. The new framework makes sustainability aspects an essential part of ship design concept development and the following decision-making process. The SE4SS framework includes an application of the SDGs on a product level (ship) and suggests appropriate tools & methods for sustainability assessment, considering different levels of ambitions and amount of available resources that projects may have. The framework has been validated against three cases of ship design concept development within the commissioner organization SSPA. The result shows that the suggested approach is useful in terms of ; (1) raising a holistic awareness of sustainability aspects in ship design, highlighting the existing opportunities and responsibilities, (2) creating a more transparent trade-off analysis where priorities need to be stated, preventing greenwashing, (3) structuring the process which facilitates the integration of sustainability aspects from the start and the communication between the project manager/naval architect and different stakeholders. Full-scale application of the SE4SS is needed in order to fully validate its usability and generalizability, however this thesis argues that the introduced framework may be a valuable tool in both illuminating and reducing the ambition-action gap within the maritime sector. / Hållbara transporter involverar fler val och möjligheter än någonsin tidigare och ämnet är mycket omdiskuterat inom den maritima industrin. Till stor del så finns redan innovationerna och teknologin som krävs för en hållbar omställning, men trots ett driv och en medvetenhet kring förändring så är hållbarhet fortfarande inte en grundsten i beslutsfattandeprocessennär nya fartyg och transportlösningar utvecklas. Gapet mellan hållbarhetsambitioner och faktiska handlingar är fortfarande stort.Den här masteruppsatsen introducerar ett nytt ramverk kallat systemteknik för hållbar skeppsdesign (SE4SS) som baseras på en systemteknisk metodik för konceptutveckling där FNs globala mål (SDGna) för hållbar utveckling har använts för att operationalisera hållbarhet. Detta nya ramverk gör hållbarhets aspekter till en grundläggande del i konceptutvecklingen av fartyg och den efter följande beslutsprocessen.SE4SS-ramverket inkluderar en applicering av SDGna på produktnivå (fartyg) och föreslår lämpliga verktyg & metoder för hållbarhetsanalyser, där hänsyn tas till att olika ambitionsnivåer samt tillgängliga resurser projekt kan ha.Ramverket har validerats gentemot tre fallstudier av konceptstudier inom fartygsdesign som genomförts av det uppdragsbeställande företaget SSPA. Resultatet visar att det föreslagna ramverket är användbart med avseende på; (1) skapar en holistisk medvetenhet när det gäller hållbarhetsaspekter inom fartygsprojektering där möjligheter och ansvar betonas,(2) skapar en mer transparent avvägningsanalys där prioriteringar måste fastställas, vilket försvårar grönmålning, (3) strukturerar utvecklingsprocessen vilket underlättar både integreringen av hållbarhetsfrågor från början och kommunikationen mellan projektledaren/skeppsdesignern och olika intressenter. Fullskalig applicering av SE4SS behövs för att stärka valideringen kring användarbarhet och generaliserbarhet, emellertid så argumenterar denna uppsats för att det introducerade ramverket kan vara ett värdefullt verktyg när det gäller att både belysa och minska ambition-handlingsgapet inom den maritima branschen.

Sustainability thinking and environmental questions are often in the center of news today. Our planet is changing and us humans need to change our lifestyle in order to avoid potentially devastating events. New laws and regulations, along with new sustainability goals, are constantly arriving around the world. Within the maritime industry, multiple emission goals have recently been implemented which puts a lot of pressure on shipping companies around the world. This thesis introduces a new sales-tool, The Ecolometer, which purpose is to support sales-processes within Volvo Penta. The tool uses a Product Environmental Footprint methodology to quantify different environmental impact categories based on the Nine Planetary Boundaries model. Based on the Planetary Boundaries model, some focus categories have been selected which has been set as requirements for the new tool. The tool have been validated and tested on some cases, where different propulsion systems where investigated. The results shows that the method and tool is useful and applicable to the intended purpose. The tool provides an efficient and easy way to quantify and optimize environmental impact throughout the lifecycle of a vessel, while in the meantime making sustainability thinking accessible, and popular within the industry. The thesis also shows how necessary it is for Volvo Penta the implement this tool, in order to ensure that their sustainability investments is going in the right direction. / Miljöfrågor ligger ofta i fokus i dagens debatt, och att tänka miljövänligt och hållbart blir allt mer ett socialt krav. Vår planet förändras, och vi människor måste göra stora förändringar i hur vi lever för att undvika att potentiella katastrofer uppstår. Nya lagar, regler och hållbarhetsmål är konstant uppsatta runt om i världen för hur vi ska leva. Inom den maritima industrin sattes nyligen stora mål upp i hur mycket utsläpp som tillåts för fartyg runt vilket sätter stor press på företag inom branschen runt om i världen. Denna uppsats introducerar ett nytt försäljningsverktyg, Ecolometern, vars syfte är att hjälpa och assistera Volvo Pentas säljprocesser. Verktyget använder sig av en Product Environmental Footprint metodologi för att kvantifiera miljöpåverkan utifrån olika kategorier i Nine Planetary Boundaries modellen. Baserat på modellen, har ett antal kategorier valts ut, som agerar kriterier för det nya verktyget. Verktyget har även blivit validerat och testa mot ett antal case, där olika drivlinor har blivit analyserade. Resultatet visar att metoden och verktyget är användbart för det uppsatta syftet. Verktyget ger ett effektivt men enkelt sätt att visa och optimera miljöpåverkan sett till hela livscykeln av ett fartyg, samtidigt som det gör hållbarhetstänk mer tillgängligt och populärt inom industrin. Uppsatsen visar också på nödvändigheten för Volvo Penta att implementera detta verktyg, för att försäkra sig om att deras hållbarhetssatsningar verkligen går åt rätt håll.

The aim of the MA thesis is to discuss and analyse different illustrations, paintings, carvings in wood and stone and woodcuts of ships of the new kind (Carrack, carvels), from the 15th century to the middle of the 16th century, and compare them to the Griffon-hound ship, and to understand how they have evolved. The ships of the time had large stern and end castles, three to four masts, and where built for the war tactic of boarding. The oldest ship of the new kind that have been found, is the Griffon-hound, a ship that belonged to the Danish king Hans, and sunk due to a fire 1495 outside of Ronneby in southern Sweden. Besides being the oldest of its kind, the ship also has a very specific figurehead that resembles a monster with a screaming human head in its gap. By discussing and analysing the artworks it is possible to learn more about the ships. After analysing them, the result is that the artworks do show how the ships have evolved. Some of the different attributes that the artworks display have also been found when investigating the wreck of the Griffon-hound. More attributes might still be on the wreck site, hidden under the sediment. An example is the remains of the anti-boarding nets that a lot of the artworks show, and that have been found on the wreck of the Mary Rose, the English ship that belonged to king Henry VIII. The Mary Rose is younger than the Griffon-hound, but artworks of older ships also show the anti-boarding nets, or the beams on top of the castles. The purpose behind having a large variety of different artwork is to increase the knowledge about the ships of the time, and to make sure that the attributes that is being analysed doesn’t only occur in one or two artworks.