Судоходство 2030: новые технологии в морской индустрии

Вы когда-нибудь задумывались, как будут выглядеть корабли будущего? Эксперты утверждают, что мы стоим на пороге 4-й промышленной революции, которая привнесет новые технологии в морскую индустрию и навсегда изменит наше понимание мирового судоходства.

Проблема климата – еще одна актуальная тема, которая влияет на развитие судоходной отрасли. В этой статье мы собрали главные характеристики торгового флота в 2030-м году, мнения экспертов о технологиях и материалах, которые будут использоваться в течение следующих 10 лет, а также  ответ на вопрос, будет ли работа в море доступна для людей или нас полностью заменят роботами.

Гибридные силовые установки

hybrid cruise ships
Image Credits to Hurtigruten LTD

Регистр Ллойда в сотрудничестве с Университетом Саутгемптона представили знаменитый доклад «Глобальные тенденции в области морских технологий 2030» (GMTT 2030) почти пять лет назад. В докладе утверждается, что гибридные силовые установки, в конечном счете, вытеснят традиционные дизельные двигатели, потому что судоходство вынуждено принимать меры по сокращению выбросов CO2 и NOx.

Сегодня можно сказать, что прогноз был верен. Так, норвежский круизный оператор Hurtigruten LTD готовит к запуску два больших гибридных круизных лайнера MS Roald Amundsen и MS Frittjof Nansen. Суда отправятся в первый рейс в 2019 и 2020 годах соответственно. Лайнеры длиной 140 метров оснащены гибридными двигателями, поэтому путешествия по потрясающим пейзажам Антарктики и Шпицбергена будут проходить в полной тишине.

Альтернативное топливо

Также на замену дизельным двигателям может прийти альтернативное топливо. Его рассматривали в докладе GMTT 2030. Сегодня в мире исследуют и тестируют следующие вещества:

  • methanol fuel systems
    Image Credits to theMaritime Executive

    Консорциум Green Maritime Methanol изучает стоимость и целесообразность установки на борту метаноловых топливных систем. Они отобрали 9 судов на стадии от проектов до реализованных моделей компаний Boskalis, Van Oord, Королевского флота Нидерландов и Wagenborg Shipping. Длина судов варьируется от 40 до 160 метров, тоннаж – от 300 до 23 000 тонн; мощность от 1 до 12 МВт.

  • Еще один вариант топлива – водород. Viking Cruises строит первый круизный лайнер, работающий на жидком водороде. Судно будет длиной 230 метров и сможет вместить 900 пассажиров и 500 членов экипажа.
  • Водородные топливные элементы, упомянутые в отчете GMTT 2030, недавно получили принципиальное одобрение для использования на морских судах от DNVGL. Они уже некоторое время устанавливались на круизных лайнерах, снабжая энергией гостиничные зоны. Тем временем, полученное одобрение касается водородных элементов ПОМ (протонообменная мембрана) мощностью от нескольких сотен киловатт до больших элементов в несколько мегаватт, поэтому сейчас разработчики смогут испытывать водородные топливные элементы в качестве альтернативной силовой установки для больших судов.
  • LNG vessel
    Image Credits to pazzoperilmare.it

    Суда с двигателями на СПГ стали активно строиться с приближением 2020 Global Sulphur Cap (Директивы об ограничении максимального содержания серы в судовом топливе). Сегодня в мире насчитывается 135 судов с гибридными СПГ двигателями и 1 круизный лайнер, полностью работающий на СПГ. Это AIDANova, принадлежащий Carnival Cruises, он был спущен на воду в декабре 2018 года. Кроме того, к 2025 будет построено еще 140 судов с гибридными СПГ двигателями.

В целом, эксперты, занимающиеся исследованиями топлива, сходятся во мнении, что в будущем суда должны стать крупнее и получить некие конструктивные особенности, чтобы вмещать резервуары для СПГ, водорода, метанола или другого альтернативного топлива. Однако первоначальная цель –  снижение выбросов углекислого газа будет достигнута уже к 2030 году.

Нанотехнологии и Самовосстанавливающиеся материалы

4-ая промышленная революция принесет пользу и мировому судостроению. С появлением новых технологий в морской индустрии усовершенствуются материалы: сталь будет усилена антикоррозийными покрытиями; кроме того, появятся новые композиты из алюминия, стекло- и углеродного волокна. С помощью таких материалов можно снизить расход топлива, улучшить гидродинамические свойства судна и предотвратить коррозию корпуса.

Авторы доклада «Судоходство 2030» также утверждают, что при строительстве  судов будут активно использоваться самовосстанавливающиеся материалы. Это класс синтетических веществ, таких как полимеры, эластомеры, металлы (напр. алюминиевые сплавы), керамика и т. д. При повреждении они восстанавливают  свою структуру на атомном или молекулярном уровне, что позволяет снизить стоимость ремонта.

В целом, судоремонт будет не таким частным явлением, так как суда будут проходить регулярные текущие инспекции с помощью дронов и технологии дополненной реальности (AR). Представители морской администрации, например Г-н Арун Шарма, исполнительный директор Индийского регистра судоходства (IRClass), считают, что подобные проверки в режиме реального времени – хороший выход, поскольку они не будут нарушать работу судна и позволят обнаруживать проблему на ранней стадии.

Интернет вещей (IoT) в судоходной индустрии

Интернет вещей (IoT) – это еще одна технология, благодаря которой описанные дистанционные инспекции станут реальностью. IoT означает подключение бортового оборудования к береговым системам для анализа данных, с целью повышения производительности судна; и он уже делает суда более быстрыми, безопасными и экономичными.

Исследование, проведенное Inmarsat Maritime в 2018 году, выявило, что 60% сотрудников судоходных компаний считают себя «отстающими» или «начинающими» в сфере  IoT технологий; в то же время 35% определили себя как «лидеры», а 5% – как «прогрессивные» пользователи Интернета вещей.

Однако эти неутешительные результаты вскоре изменятся, ведь согласно исследованию 47% операторов судов уже используют IoT для мониторинга расхода топлива; и все больше компаний планируют инвестировать в технологии IoT для контроля эксплуатационных расходов или прокладывания курса.

Основной проблемой, тормозящей развитие IoT в морской индустрии, является кибербезопасность. Поскольку многие более старые устройства на борту не были разработаны для подключения к внешним сетям, они становятся легкой мишенью для кибератак.

Искусственный интеллект (ИИ) заменяет Динамическое Позиционирование

Еще более сложные технологии принимают управление на Мостике. Системы управления судном на основе искусственного интеллекта (ИИ) развиваются на базе существующей технологии Динамического Позиционирования. DP консоли соединяются с передовым программным обеспечением /устройствами, которые могут обучаться, анализировать и прогнозировать будущее положение судна.

Эксперты предсказывают, что развитие искусственного интеллекта (ИИ) будет происходить по экспоненте, что позволит использовать компьютеры для анализа будущего курса и маневров судна, повышая ситуационную осведомленность экипажа и снижая аварийность.

Wartsilla autonomous Docking system
Image Credits to Wärtsilä

Первые тесты этой технологии уже начались. В конце 2018 года 85-метровый паром Folgefonn успешно завершил испытания автоматической системы швартовки Wärtsilä. Судно сделало три захода в порт, маневрировало в узких норвежских фьордах, подходило к причалу и швартовалось без помощи экипажа. Рейс контролировался с помощью РЛ путей и точек, которые вели корабль к следующему пункту назначения. Между тем, автономный контроллер, основанный на существующей DP системе, контролировал скорость судна, положение на заданном пути и курсе.

Йонас Макконен, вице-президент Wärtsilä Voyage Solutions, считает, что «это огромный шаг в доказательстве состоятельности автономного судоходства».

Робототехника и Автономные суда

SAFFIr
Image credits to The United States Naval Research Laboratory

Будет ли команда на борту торговых судов в 2030 году? Кажется, что новые технологии в морской индустрии, а особенно быстрое развитие искусственного интеллекта сделают присутствие человека на борту ненужным.

На самом деле, большинство кораблей будет иметь команду, хотя количество человек на борту сократится, а новые технологии будут ассистировать людям, что позволит избежать большинства привычных морских происшествий. Кроме того, наиболее опасные задачи будут выполняться роботами.

  1. Эра морской робототехники действительно наступила. Военно-морская исследовательская лаборатория в сотрудничестве с Virginia Tech и другими университетами США недавно разработала судового автономного пожарного робота (SAFFiR). Он пока не может полностью заменить человека в пожаротушении, но он может работать в задымленных помещениях и при температуре до 500°C. Следовательно, его можно отправить открыть пожарный вентиль, принести шланг или найти пострадавших в местах, недоступных людям.
  2. Робот «HullBUG», разработанный SeaRobotics, востребован уже сегодня. Он эффективно очищает корпус судна и помогает снизить расход топлива. Робот представляет собой небольшое автономное устройство весом от 30 до 40 кг. Он имеет четыре колеса и прикрепляется к корпусу судна, создавая зону отрицательного давления между собой и днищем. «Жучок» ползает по поверхности корпуса и выполняет очистку от загрязнений. Навигация осуществляется с помощью датчиков.
  3. Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks
    Image Credits to Rolls-Royce

    MUNINроботизированное судно. Акроним расшифровывается как «Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks» (Морская беспилотная навигация через сети интеллектуальных систем). Дизайн судов разработан компанией Rolls-Royce в рамках одного из европейских проектов, посвященных развитию автономного судоходства.

Например, проект Autoship, который мы описывали в статье «Главные новости морских контейнерных перевозок», предполагает запуск двух автономных судов в 2020 году. На первом этапе проекта их работу будут контролировать экипажи из 7-14 человек; а через 3,5 года они должны стать полностью автономными.

Между тем, MUNIN является беспилотным грузовым судном с дистанционным управлением; и его появление в графике развития автономного судоходства Rolls-Royce запланировано примерно на 2030-й год. К этому времени морское законодательство и технологии должны быть готовы к появлению морских беспилотников. В настоящее время IMO еще разработало резолюцию для автономных и дистанционно управляемых судов, а DNVGL выпустило свои рекомендации только в конце 2018 года.

Беспилотные суда (без надстройки и жилых помещений) спроектированы с нуля и будут представлять собой отдельный сегмент морского транспорта. Им требуется собственная инфраструктура (новые терминалы, обслуживающие инженеры, береговые диспетчерские центры, интеграция в электросеть). Таким образом, несмотря на все заявленные преимущества (коммерческая выгода, безопасность, экологичность), пройдет еще много времени, прежде чем беспилотники заменят собой традиционные суда.