Inventive problem solving as a method for designing a ballast-free ship concept

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2013
Major/Subject
Laivanrakennusoppi
Mcode
Kul-24
Degree programme
Language
fi
Pages
viii + 64 s. + liitt. 18
Series
Abstract
Ballast water has introduced invasive species into new environments causing several environmental problems. International Maritime Organization (IMO) has prepared a convention that requires ships to treat their ballast water before discharge. Ballast water treatment is a cost to ship owner. The aim of this thesis is to design a ballast-free ship concept with TRIZ, which is a theory of inventive problem solving. TRIZ aims for ideal solution which removes harmful functions while keeping useful ones. TRIZ solves problem analysing contradictions. Then the contradiction is simplified as a general problem. Then general solution is can be found. General solution is applied to a specific solution. Analytic hierarchy process (AHP) will be used to select the best alternative from several concepts, which are results of using TRIZ. Both qualitative and quantitative criteria can be evaluated with AHP. The best concept is based on inflatable pontoons, which are located in ship's sides. When ship is empty from cargo, the pontoons will be empty and the ship will have a sufficient draught. When ship is stowed, the pontoons will be inflated with exhaust gas for example. Ship's displacement will then increase without increase of the draught. The aim of this thesis was to design a ballast-free ship concept with TRIZ. The concept is successful and fulfils the preliminary goals and needs of intact stability and being totally ballast water free. The concept itself is not a ready product but needs development and research. If the concept is studied more the focus should be on structures of the pontoons and damage stability.

Painolastivesi on aiheuttanut ympäristölle ongelmia vieraslajien siirtymisen vuoksi. Kansainvälinen merenkulkujärjestö IMO on valmistellut yleissopimuksen, jonka mukaan painolastivesi tulisi käsitellä niin, ettei eliöitä pääse painolastiveden mukana siirtymään merialueelta toiselle. Painolastiveden käsittelystä aiheutuu kustannuksia varustamoille. Tämän työn tarkoituksena on kehittää painolastiton laivakonsepti käyttäen hyväksi TRlZ -nimistä ongelmanratkaisumenetelmää. TRlZ:n avulla pyritään löytämään ristiriidan aiheuttama ongelma, jolle löydetään ratkaisu yleisellä tasolla. Tätä yleisen tason ratkaisua sovelletaan tehtäväkohtaiseksi ratkaisuksi. Ristiriita tässä työssä aiheutuu painolastiveden käytöstä ja toisaalta laivan kellumisasennosta, jota säädellään painolastivedellä. TRIZ:n avulla löydettiin erilaisia ratkaisuja, joista valittiin paras analyyttisella hierarkiaprosessilla CAHP). AHP:n avulla voidaan verrata sekä laadullisia että määrällisiä kriteereitä. Paras konsepti perustuu täytettäviin ponttoneihin, jotka sijaitsevat laivan rungon alaosassa. Kun laiva on tyhjä, ponttonit ovat myös tyhjiä ja laiva ui riittävän syvällä, jotta sen potkuri on veden alla ja sillä on riittävä alkuvakavuus. Kun laivaa lastataan, täytetään ponttonit esimerkiksi pakokaasulla, jotta saadaan lisää uppoumaa ilman, että syväys kasvaa liian suureksi. Työn tarkoituksena oli soveltaa luovaa ongelmanratkaisumenetelmää eli TRIZ:iä painolastittoman laivakonseptin luomiseksi. Konsepti täyttää sille asetetut vaatimukset ja sitä voidaan pitää onnistuneena. On kuitenkin tiedostettava, että tuloksena saatu konsepti ei ole valmis tuote, vaan vaatii jatkokehitystä. Konseptin jatkokehityksessä on keskityttävä ponttonien rakenteeseen, muotoon ja materiaaliin sekä vauriovakavuuteen.
Description
Supervisor
Romanoff, Jani
Thesis advisor
Yrjänäinen, Antti
Keywords
ballast water, painolastivesi, ballst-free ship, painolastiton laiva, conceptualization, konseptointi, inventive problem solving, luova ongelmanratkaisu, analytic hierarchy process, TRIZ, , analyyttinen hierarkiaprosessi, AHP
Citation