Design of a charger/discharger for hybrid energy storage stations, intended for electric vessels used in river transportation

Electric motor-powered river vessels are increasingly common in areas that prioritize sustainability and environmental protection. The use of electric motors enhances energy efficiency, reduces emissions, noise levels, operational costs, and maintenance frequency. These motors are powered by batteries previously charged at a charging station, which can be equipped with battery banks composed of new batteries, second-life batteries (SLBs), or hybrid systems integrating both types of batteries. The use of SLBs, which still retain a significant portion of their capacity after their first life, optimizes resources, reduces costs and waste, and extends their service life. Due to the heterogeneous degradation of cells in SLBs and the progressive reduction of capacity with each charge/discharge cycle, it is necessary to implement a specific control and monitoring strategy for these cycles to optimize their lifespan. This work describes the design of the power and control systems for a battery charger/discharger based on a Boost converter. The system employs a current controller that combines sliding-mode current control with a proportional-integral controller to ensure overall stability and limit current derivatives, thereby preventing accelerated battery degradation. This modular plug-and-play device enables the optimal connection and charging of both new and second-life batteries. Simulation results confirmed the validity of the proposed designs by meeting the established requirements in charge, discharge, and standby scenarios

Conceptual Study on Maximum Allowable Lengthening for a 4629 DWT Tanker to Enhance Cargo Capacity and Convert to Dual-Fuel LNG/Diesel Propulsion

This study examines the midsection lengthening of a 4629 DWT tanker by adding proportional segments equivalent to the length of one tank. The still water bending moment of the original ship was estimated, and the combined bending moments for different scenarios in unrestricted waters were analyzed using MaxSurf. The original sectional modulus was calculated and compared using POSEIDON software, as well as the formulas provided by ABS and DNV for longitudinal strength assessment. To reduce CO₂ emissions, a dual-fuel propulsion system was proposed, taking advantage of the additional space made available by the lengthening. The EEXI of the original engine, the EEDI of the LNG-powered engine, and the CII were calculated, demonstrating notable emission reductions. As part of the optimization proposal, the tanker’s cargo capacity was increased, revealing the potential to boost revenue per voyage while simultaneously improving maritime routes through reduced emissions. Lastly, a structural and propulsion analysis of the lengthened vessel was performed using the Campbell diagram. The natural frequencies of the ship’s beam were estimated with POSEIDON, identifying critical zones and potential resonances that could impact structural integrity

Adaptability of living spaces during the basic design phase: case of the Colombian Ocean Patrol Vessel (Patrullera Oceánica Colombiana - POC)

Adaptability is defined as the ability to adjust to a new environment, challenge, or situation. In the creative process of spatial design, adaptability refers to the ability to incorporate, into the interior design of a vessel, the requirements generated in a dynamic, developing, and constantly evolving environment. This document describes the application of the User-Centered Design (UCD) methodology, integrated with the Evans Design Spiral, to support the configuration of the living and support spaces for the crew of the Colombian Ocean Patrol Vessel (POC). The design process aimed to meet the client’s requirements within short deadlines, comply with classification standards, and ensure the integration of the ship\u27s systems. During development, several spatial distribution proposals were evaluated during the contractual and functional phases. The final design successfully fulfilled the spatial and operational requirements of the Colombian Navy while adhering to COTECMAR\u27s habitability standards

Desafíos en el proceso de integración de sistemas en unidades navales. Caso de estudio: Proyecto Unidad de Distribución de Datos

This article presents the challenges faced by the Research and Development Department of COTECMAR in the process of systems integration in naval units. For this purpose, it is used as a case study, the project through which a Data Distribution Unit (DDU) designed for ships of the Colombian Navy was developed and implemented. The methodology implemented for the development of the DDU is shown in summary form, with special emphasis on the implementation and testing phase; likewise, the main drawbacks identified and the most relevant lessons learned related to the integration of hardware and software modules that make up the DDU are presented. In this sense, it was found that in about 30% of the cases, the novelties or difficulties that arose, especially in the software implementations, were due to inaccurate information from the original manufacturers\u27 manuals and undocumented updates. Finally, recommendations are made to improve onboard systems integration processes.Este artículo presenta los desafíos que enfrenta el Departamento de Investigación y Desarrollo de COTECMAR en el proceso de integración de sistemas en unidades navales. Para ello, se emplea como caso de estudio, el proyecto mediante el cual se desarrolló e implementó una Unidad de Distribución de Datos (DDU) diseñada para buques de la Armada de Colombia. Se muestra de forma resumida la metodología implementada para el desarrollo de la DDU, haciendo especial énfasis en la fase de implementación y pruebas; así mismo, se presentan los principales inconvenientes identificados y las lecciones aprendidas más relevantes, relacionadas con la integración de los módulos de hardware y software que componen la DDU. En este sentido, se encontró que en alrededor del 30% de los casos, las novedades o dificultades que se presentaron, especialmente en las implementaciones de software, obedecieron a información imprecisa de manuales de los fabricantes originales y actualizaciones no documentadas. Finalmente, se emiten recomendaciones orientadas a mejorar los procesos de integración de sistemas a bordo

Perspectivas para el desarrollo de vehículos de superficie no tripulados en Colombia: El caso de Cotecmar

The fourth industrial revolution began a few years ago with the advancement and integration of artificial intelligence, digitalization, and automation in different economic sectors. The naval industry in different countries has also been at the forefront of this revolution, introducing robotics to achieve ships with levels of automation and surface vehicles with autonomous navigation, which can operate without crew on board. This is how the Colombian naval industry has also started this path towards maturity in the development and integration of 4.0 technologies in unmanned surface vehicles (USV), being pointed out in the naval development plan 2042 [1] of the Colombian Navy as an opportunity for technological advancement. COTECMAR, being a fundamental part in the support and projection of the Colombian Navy\u27s capabilities, proposes a route for the design and construction of the first Colombian USV; for this reason, this article presents through a review, the efforts and progress made in the past and to date, as well as what is proposed for the future, the challenges and impact on the Colombian naval industry. This review will allow the generation of a strategic vision in the current members of the project and may also generate new interested parties that, through their knowledge, will generate valuable contributions that can promote a project that will guide the Colombian Navy towards the technological vanguard.La cuarta revolución industrial comenzó hace unos años con el avance e integración de la inteligencia artificial, la digitalización y la automatización en diferentes sectores económicos. La industria naval en diferentes países también ha estado a la vanguardia de esta revolución, introduciendo la robótica para lograr barcos con niveles de automatización y vehículos de superficie con navegación autónoma, que pueden operar sin tripulación a bordo. Así es como la industria naval colombiana también ha iniciado este camino hacia la madurez en el desarrollo e integración de tecnologías 4.0 en vehículos de superficie no tripulados (USV), siendo señalado en el plan de desarrollo naval 2042 [1] de la Armada Colombiana como una oportunidad para el avance tecnológico. COTECMAR, siendo una parte fundamental en el apoyo y proyección de las capacidades de la Armada Colombiana, propone una ruta para el diseño y construcción del primer USV colombiano; por esta razón, este artículo presenta a través de una revisión, los esfuerzos y avances realizados en el pasado y hasta la fecha, así como lo que se propone para el futuro, los desafíos e impacto en la industria naval colombiana. Esta revisión permitirá la generación de una visión estratégica en los actuales miembros del proyecto y también puede generar nuevos interesados que, a través de sus conocimientos, generarán valiosas contribuciones que pueden promover un proyecto que guiará a la Armada Colombiana hacia la vanguardia tecnológica

Modelo de toma de decisiones para la selección del sistema de propulsión

History it has become evident that the military industry and its thriving action has generated change and development in different areas, and it is to be expected that a project as ambitious as the Strategic Surface Platform - PES focuses on the impact that internal combustion systems can generate in the design, therefore an evaluation model is developed for the selection of the propulsion system of the platform, which was based on the life cycle cost and performance of the main mechanical equipment, providing an additional tool for decision making. The cost side was estimated by breaking down the ROM (Rough Order of Magnitude) acquisition costs, maintenance costs and fuel and lubricant consumption costs, which leaves the performance side evaluated under the technical characteristics, considering the criteria of performance, reliability, delivered power and installation footprint; without leaving aside the mandatory requirements such as IMO TIER III gas emissions, reduction of the acoustic signature and the use of redundancy.A través de la historia se ha hecho evidente cómo la industria militar y su pujante accionar ha generado cambio y desarrollo en las diferentes áreas, y es de esperar que un proyecto tan ambicioso como lo es la Plataforma Estratégica de Superficie – PES se enfoque en el impacto que los sistemas de combustión interna pueden generar en el diseño, por lo anterior se desarrolla un modelo de evaluación para la selección del sistema de propulsión de la plataforma, el cual fue basado en el costo del ciclo de vida y el desempeño de los equipos mecánicos principales, brindando una herramienta adicional para la toma de decisiones. La arista del costo se estimó desglosando los costos de adquisición del tipo ROM (Rough Order of Magnitude), costos de mantenimiento y costos de consumo de combustible y lubricante, lo que deja la arista de desempeño evaluada bajo las características técnicas, considerando los criterios de rendimiento, confiabilidad, potencia entregada y huella de instalación; sin dejar a un lado los requisitos de obligatorio cumplimiento como lo son las emisiones de gases IMO TIER III, la reducción de la firma acústica y el empleo de la redundancia

Estudio de interacción fluido-estructural por condiciones de transito costero en el arreglo estructural de un bote de combate fluvial de bajo calado

The Riverine low draft combat boats are aluminium-built crafts designed to operate exclusively in low-depth riverine environments. Given the Colombian geography, these operations might be extended to estuaries or coastal transit conditions. Consequently, there is a need of studying the structural integrity of the hull in the case of coastal transit. A fluid-structural interaction study was performed in which the hydrodynamic hull pressures are associated as an input in a static structural finite element analysis. The obtained hull pressures were compared with the values suggested by the classification rules.Los botes de combate fluvial de bajo calado son embarcaciones fluviales con un arreglo estructural en aluminio exclusivamente diseñado para operar en ríos de baja profundidad. No obstante, debido a la geografía nacional, estas operaciones pudieran extenderse a condiciones de estuario o tránsitos costeros. De esta manera, surge la necesidad de evaluar la resistencia estructural del casco en condiciones de tránsito costero. Para tal fin, se realizó un estudio de interacción fluido estructural en la que se enlaza las presiones hidrodinámicas en el casco como entrada para un análisis por elementos finitos. Las presiones en el casco fueron contrastadas con los valores obtenidos con el uso reglas de las Sociedades de Clasificación

Participación del Sistema de Gestión de Calidad de un Astillero durante el proceso de clasificación en fase de construcción

The Quality Management System (QMS) of a shipyard is considered as a dynamic system which ameliorates in parallel with the evolution of the shipyard, having as purpose to optimize construction performance, to reduce risks, costs and time. The interaction and participation with external organizations play an important role in the cycle processes of maintenance and improvement of the Shipyard QMS. Bureau Veritas (BV) being a Ship Classification Society, contributes to the certification process through compliance with regard to BV technical rules and statutory requirements for each ship configuration. This paper illustrates the importance of the interaction between shipyard and class society starting at early design phase until delivery of the ship. Process described is based on specifics BV rules and New Building procedures which are continuously updated based on new international regulations, experiences, researches and developments. The pre-project process is founded on the definition of the scope of work, a thorough review of the contract, familiarization with the shipyard’s facilities, and the definition and agreement of all activities to be addressed throughout the entire construction. The construction process unfolds according to the agreements outlined during the pre-project phase. This part is specifically concentrated on Design Review (drawings and documents), Documentation System (procedures and methods), the Verification System (monitoring, control & reporting, witnessing, inspection & test), and the Management System (but not limited to); all of which are managed under a specific BV IT Tool. The result of all this is an efficient classification process that ensures ships remain safe, compliant, efficient, and environmentally friendly throughout their operating life.El Sistema de Gestión de la Calidad (SGC) de un astillero se considera como un sistema dinámico que mejora simultáneamente con la evolución del astillero, y cuyo objetivo es optimizar la ejecución de la construcción, reducir los riesgos, los costos y tiempos. La interacción y participación conjunta con organizaciones externas también desempeñan un papel importante en los procesos del ciclo de mantenimiento y la mejora del SGC del Astillero. Bureau Veritas (BV) en su papel como Sociedad de Clasificación, contribuye al proceso de certificación mediante el cumplimiento de las normas técnicas propias y los requisitos legales para cada configuración de barco. Este artículo refleja la importancia de la relación mutua entre el astillero y la sociedad de clasificación desde la fase inicial de diseño hasta la entrega del barco. El proceso descrito se basa en la normativa de BV y procedimientos de nuevas construcciones las cuales se actualizan apoyados en nuevas normativas internacionales, experiencias, investigaciones y desarrollo. El proceso de anteproyecto se basa en la definición del alcance del trabajo, la revisión del contrato, la familiarización con las instalaciones del Astillero, la definición y el acuerdo frente a todas las actividades que se abordarán durante el proceso de construcción. Dicho proceso se realiza según los acuerdos enumerados durante el anteproyecto y se focaliza en la revisión del diseño (planos y documentos), el sistema de documentación (procedimientos y métodos), el sistema de verificación (monitoreo, control e informes, observación, inspección y actividades de pruebas) y el Sistema de Gestión (sin limitación a lo mencionado anteriormente); todo se gestiona utilizando una herramienta informática propia de BV que ha sido desarrollada para este propósito. El resultado, es un proceso eficaz de clasificación que mantiene a los barcos seguros, conformes a las normas, eficientes y respetuosos con el medio ambiente durante la totalidad de su vida operativa