یکی از چالش‌های مهم مالکان و اجاره‌کنندگان کشتی‌ها هزینۀ آن است. هزینه‌هایی از قبیل هزینۀ عملیاتی، هزینه پرسنل، هزینه‌های بندری و هزینۀ تعمیرات کشتی است که این هزینه‌ها عامل تعیین‌کننده رقابت در بازار حمل‌ونقل می‌باشند ولی با افزایش و نوسان قیمت سوخت تنهاترین پارامتر مهم برای مالکان کشتی، هزینۀ سوخت است. تا جایی که این هزینه از زمان سرویس‌دهی یک کشتی هم، برای مالکان مهم‌تر می‌باشد.
با افزایش قیمت سوخت، طراحان صنعت ساخت کشتی به سمت بهینه‌سازی برای کاهش سوخت روی آوردند که «طراحی» عامل شماره یک در بهره‌وری بهینه از سوخت کشتی است. طراحی بر سودآوری، رقابت و ارزش کشتی تأثیر می‌گذارد. ازآنجاکه طیف گسترده‌ای از گزینه‌ها برای کاهش سوخت در نظر گرفته شده است، بهینه‌سازی طراحی‌های انجام شده بر روی کشتی‌های ساخته شده بسیار چالش‌برانگیز است.
کارشناسان طراحی، حمایت معتنابهی را برای به حداکثر رساندن عملکرد کلی کشتی ارائه می‌دهند و رویکردهای منحصربه‌فرد شامل مدل‌سازی پارامتری، محاسبات پیشرفتۀ دینامیک سیالات (CFD) و استراتژی‌های بهینه‌سازی بنیادی را انجام می‌دهند تا در مرحلۀ شبیه‌سازی و مدل کردن به بهترین نتیجه ممکن دست یابند.
استفاده از انواع محاسبات دینامیک سیالات (CFD) و نرم‌افزارهای محاسباتی سنجش مقاومت برای بهینه‌سازی دماغه کشتی نه فقط از نقطه‌نظر تئوری بلکه بر اساس پروفایل عملیاتی واقعی، حتی عوض کردن دماغۀ کشتی‌های موجود دری را در جهت کاهش جدی سوخت باز می‌کند چرا که طراحی مناسب یک دماغه می‌تواند پنج تا هفت درصد در کاهش سوخت مؤثر باشد.
برای بهینه‌سازی بدنۀ یک کشتی مالکان می‌توانند دیتای تمام سال‌های عملیاتی کشتی، که شامل سرعت، آبخور و پروفایل عملیاتی باشند را بررسی و جمع‌آوری کرده و در اختیار طراحان و مشاوران معماری کشتی قرار دهند. مثلاً طراحان و مشاوران MBM می‌توانند با آنالیز بنیادی اطلاعات و برآورد هزینه به شما کمک کنند که بازدهی دماغۀ جدید کشتی مفید خواهد بود یا خیر.
DNV GL در راستای دستیابی به یک طراحی بدنۀ مناسب و بهینه‌سازی برای پارامترهای عملیاتی خاصی مانند سرعت، آبخور و تریم، ارزیابی کامل از 20 هزار تغییرات بدنه برای پیدا کردن بهترین طراحی کلی را مدنظر گرفته است. به همین منظور از ابزار مناسبی برای محاسبه و تجزیه و تحلیل چسبندگی دینامیکی سیال، استرس‌های جریان‌های اغتشاشی در جهت بهینه‌سازی قدرت موتور انجام داده است تا بتواند پیشنهاددهنده بهترین راه‌حل ممکن در طراحی باشد که در این طراحی‌ها مقدار گنجایش بار و قابلیت شلاق زدن “SLAMMING” و قابلیت حفظ تعادل، استفاده از حباب در زیر کشتی و ... را نیز در نظر گرفته و ادعا می‌کند که با تغییرات نامتقارن در شکل قسمت انتهایی کشتی می‌توان پنج درصد مصرف سوخت را کاهش داد.
نکته مهم این است که مالکان کشتی چه با Eco-ships و چه با کشتی‌های قدیمی و معمولی موجود به دنبال سود مناسب از سرمایه‌گذاری خود در این صنعت هستند، ولی سرمایه‌گذاری و تصمیم‌گیری مالکان کشتی بسته به نوع کشتی تحت مالکیت خود به محاسبات و تحقیقات وسیعی نیاز دارد که در این محاسبات همه مقایسه‌ها باید بر اساس ارزش خالص فعلی (NPV)1 صورت گیرد. نتایج تجربی نشان می‌دهد که سودآوری عناصر به قیمت کشتی بستگی دارد نه به فناوری جدیدی که به کشتی اعمال می‌شود.
هرچند به نظر می‌رسد Eco-ship تمرکز بیشتری بر کاهش سوخت مصرفی کشتی، که همان کاهش هزینه را شامل می‌شود، دارد، ولی کلاً جواب این سؤال که Eco-ship چیست؟ آیا اکو به معنی اقتصاد است یا به معنی محیط‌زیست؟ از نظر مالک «هم بازار و هم محیط‌زیست» جواب درست است چرا که مقوله اقتصادی و تجاری امروز صنعت دریا با مسائل زیست‌محیطی به یکدیگر گره‌خورده است. هرچند مسائل زیست‌محیطی هزینه‌هایی را بر دوش مالکان گذاشته است ولی در زمینه سوخت این دو مکمل یکدیگر شده‌اند و به همین دلیل است که طراحی‌های آینده و همه بحث‌های امروزی در مورد کشتی‌ها به تلاش برای کاهش سوخت ختم می‌شوند.
پانوس یک عضو از هیئت نمایندگی یونان در سازمان جهانی دریانوردی توضیح می‌دهد که کاهش سوخت موقعی به دست می‌آید که یک طراحی بدنه هیدرودینامیکی خوب به‌عنوان پارامتر اصلی در نظر گرفته شود. افزایش اندازه موتور اصلی که بزرگ‌تر از موتورهای کنونی است، با تعداد دور پایین و یک پروانه مناسب که بتواند نقیصه کم شدن دور را جبران کند.
مهم‌ترین قسمت طراحی بدنه مربوط به کاهش مقاومت در دماغه کشتی است که برای کشتی‌های تانکر و فله‌بر دماغه بلند و باریک به سبک کشتی تایتانیک بهترین حالت می‌باشد. پانوس می‌گوید: «با اجرایی کردن این طرح در ناوگان خود با کمترین تغییرات در وزن کشتی، 5/7 درصد در مصرف سوخت صرفه‌جویی داشته است» و با گذاشتن موتور اصلی بزرگ‌تر با تعداد سیلندر بیشتر 5/7 درصد دیگر نیز صرفه‌جویی به عمل آمده است.
به روزرسانی پروانه
تعداد پره‌های معمول کشتی‌ها چهار یا پنج پره می‌باشد، ولی طراحان به این نتیجه رسیده‌اند که بازدهی پروانه با کاهش پره‌ها به سه عدد می‌تواند مفید باشد ولی هنوز نتوانسته‌اند مشکل ارتعاش و آلودگی صوتی را برای این طراحی حل کنند. اما STX این مانع تکنیکی را با ایده افزایش قوس پره‌های پروانه WCT 2
حل کرده است. به‌طوری‌که با تست میدانی در دریا مقدار ارتعاش محاسبه‌شده در ساختمان کشتی 9/0 میلی‌متر بر ثانیه است که 10 درصد بیشتر از مقدار مجاز می‌باشد.
BIMCO در مقاله 2013 خود سؤال What is an
? “Eco” Ship را این‌گونه استدلال می‌کند:
طراحی کشتی‌های جدید دارای ویژگی‌های خاص از نظر فرم قسمتی از بدنه که زیرآب قرارگرفته است، طراحی‌های جدید در قسمت دماغه که باعث کم شدن افت سرعت کشتی در رویارویی با آب دریا می‌شود و به کارگیری داکت‌ها که به نیروی پروانه در به جلو راندن کشتی کمک و از اتلاف توان جلوگیری می‌کنند، همچنین سایر تجهیزات به کار گرفته شده در کشتی به همین منظور می‌باشد که استفاده از موتور اصلی کوچک‌تر با توان کمتر بر روی کشتی‌ها و طراحی‌های جدید در سیستم پاشش سوخت به‌گونه‌ای است که بهترین بازدهی در کاهش مصرف سوخت داشته باشد.
استفاده از گرمای خروجی اگزوز برای تولید برق که می‌تواند اتلاف حرارتی را به نصف برساند و فقط موقعی که موتور اصلی خاموش است و یا کشتی در حال مانور دادن است از ژنراتور استفاده شود.
در بعضی از این طراحی‌ها پیش‌بینی قوانین آینده زیست‌محیطی نشده و صرفاً صرفه‌جویی سوخت ملاک بوده است.
از طرفی دیگر طراحی‌های جدید به سمت کاهش سرعت سوق داده شده است و با استفاده از موتورهای کم‌قدرت بهره‌وری انرژی را افزایش داده‌اند. به‌هرحال این موتورها با کاهش قدرت می‌توانند نتیجه عکس در دریای توفانی داشته باشند و باعث افزایش مصرف سوخت شوند.
مهندس محمدحسین طالع‌زاری