Optimization of Ship Operations in Arctic Waters by Application of Sensor Technologies for Ice Detection, De-icing and Weather Data

Flere forskjellige metoder har blitt testet for måling av istykkelse, men det har ikke lyktes å utvikle en sensor som er nøyaktig nok (+/- 2 mm). R. Stahl Tranberg AS (tidl. Tranberg AS) har i prosjekttiden gjennomført flere utviklingsprosjekter, som har resultert i produkter og løsninger som allerede er i kommersielt salg. Det er utviklet: - en metode for støping av varmekabler på dekk med energibesparende og effektiv av-ising ombord på skip. Slike dekk kan være enkle dekk med antiskli-overflate eller i penere utførelse for passasjerskip. - en varmetapssensor for bruk i reguleringen av effekten som tilføres for avising. Kontrollsystemet er også videreutviklet for å lese denne type signal, samt å behandle det i kontrollsløyfen. Systemet tar hensyn til en differensiert effektfordeling avhengig av input fra vind, temperatur og is-sensorer omkring på fartøyet. Produktet er innvilget patent i Danmark. - nye mekaniske løsninger for oppvarming av et stort helikopterdekk i et prosjekt med Kawasaki Heavy Industries i Japan. - to nye integrasjonsmuligheter til et kontrollsystem, blant annet et Power Management System for reduksjon av strømforbruk. Dette muliggjør en enkel reduksjon av strømtrekk ved akutt bortfall av generatorkraft. -flere modeller av varmeplater er utviklet for montering både over og under dørkplater (gitter). Ett av disse produktene har blitt levert til MacGregor i Kristiansand for å hindre isdannelse rundt en stor kran for bruk på offshorefartøy. Det er i prosjektet jobbet mye med å kartlegge hvilke områder av fartøyene som er mest utsatt for nedkjøling og dermed fare for isdannelse, slik at oppvarmingseffekten kan ledes mot kritiske områder. Dette arbeidet har inkludert vindmålinger på ulike steder og nivå på fartøyet, og har resultert i bedre verktøy, samt muligheten for å redusere totalforbruket av elektrisk energi. PhD-stipendiaten har jobbet med forbedring av algoritmer for prediksjon av ising på fartøyer. Manuelt registrerte episoder fra ca. 1980-2006, med ising på kystvaktfartøy er kvalitetssikret og digitalisert, og blir brukt til validering av algoritmene. Resultatene er publisert som en POAC konferanseartikkel (http://www.ntnu.edu/poac15) PhD-stipendiaten har ferdigstilt og fått akseptert sin andre publikasjon knyttet til prediksjon av ising på fartøyer. Her blir målte isingsdata sammenlignet mot modellerte verdier for videreutvikling av prediksjonsalgoritmen. Gjennom arbeidet konkluderes at informasjon om vannmengden fra sjøsprøyt som skaper ising, er viktig. PhD-stipendiaten sin tredje publikasjon har blitt publisert. Den fokuserer på evaluering av de forskjellige isingsmodellene som benyttes i dagens værvarsling. I evalueringen testes modellene opp mot målinger av ising og andre meteorologiske parametere som påvirker ising. Stipendiaten sin fjerde og siste publikasjon er publisert. Den fokuserer på hvordan man kan benytte meteorologimodeller for å forstå bedre hvilke mekanismer som ligger bak isingssituasjoner i Barentshavet. PhD-stipendiaten leverte inn sin avhandling i slutten av juni, 2017, bestående av et manuskript tilpasset de overnevnte 4 publikasjonene. Avhandlingen ble godkjent, og PhD-kandidaten disputerte 20.11.17. Grunnet omdirigering av flåten til Troms Offshore er ikke sjøsprøytmålinger i Barentshavet lengre en mulighet, da flåten nå seiler i fjordstrøkene vest i Norge. Post-doc?en fokuserer derfor på videreføring av noe av arbeidet til PhD-kandidaten. Det jobbes med et manuskript som planlegges publisert våren 2018. Siden bølgehøyde er en viktig parameter i varslingsmodellen for ising har verifisering av modelldata for bølgehøyde i åpent hav vært ønskelig. UiT har utviklet en prototype som ble testet i rolige farvann i feb. 2018. I juni ble måleren testet på åpent hav nord for Kristiansund under gode forhold med flere meter høye bølger og resultatene vil bli publisert etter prosjektets slutt. Postdoc-stipendiaten fikk et «Stalder Jacobsens research-abroad scholarship» og var ved Polytechnic University of Milan des-apr, 2018. Der forberedte han et manuskript til ESREL 2018 konferansen som ble avholdt i juni. Han og den tidligere PhD-stipendiaten har nå publisert en proceedings-artikkel knyttet til konferansen. Ved Universitetet i Tokyo har de jobbet med utviklingen av et avansert navigasjonssystem for arktiske forhold. Systemet skal benytte nær sanntidsdata og varsler av værdata for å øke sikkerheten omkring navigasjon under arktiske forhold. Dette kalles også for værrutingsnavigasjon. Ved Universitetet i Tokyo forsetter arbeidet med det fartøy-uavhengige navigasjonssystemet. Programvaren utvikles for installasjon på bærbare enheter, og kommuniserer via satellitt, 3G mobil, og langdistanse wi-fi (WiMAX), avhengig av tilgjengelighet. Fjernstyring av fartøy via WiMAX har blitt testet i Tokyo-bukten, og flere forsøk har vært vellykket. Flere avanserte forsøk har blitt utført i vår, men endelige resultater foreligger ikke enda.

Prosjektet har lyktes med å knytte offshore-næringen opp mot det maritime forskningsmiljøet på en god måte. Dette har skjedd ved utveksling av teoretisk kunnskap i forskermiljøene mot praktisk tilnærming av problemstillinger i næringssammenheng. Dette har resultert i produktutvikling der forskningsmiljøet og produsentene har samarbeidet for å oppnå de ønskede resultatene, både fra et økonomisk og miljømessig synspunkt.

This project is a joint co-operation between Troms Offshore Management AS and Tranberg AS, University of Tromsø, The Meteorological Institute - Tromsø and Tokyo University of Marine Science and Technology. The project is related to winterisation solution s of vessels operating in Arctic waters and involves a planned innovation that entails three main parts: Development and investigation of sensors based on ultrasonic and camera image technologies for ice detection and accretion. Development and investigat ion of new surface technology for efficient de-icing with minimum energy consumption. Integration of onboard sensor data in a decision-support system that can provide the ship officers with an early warning of risk of ice accretion. There are no such ef ficent solutions (products) available to the national/international shipping markets as of today. Tranberg AS considers development of such commercialised products and associated services to be beneficial in its business segment of maritime winterization solutions. Troms Offshore Management AS will be an end-user of such products and services. The universities will benefit from the gained knowledge of novel technologies in their scientific educational programmes.