Tilbake til søkeresultatene

MAROFF-2-Maritim virksomhet og offsh-2

Study of advanced port operations using Port of Trondheim and "Nye Kystruten" vessel as a case

Alternativ tittel: Studie av krevende havneoperasjoner - med Trondheim Havn og Nye Kystrutenfartøy som case

Tildelt: kr 4,9 mill.

Prosjektleder:

Prosjektnummer:

296521

Prosjektperiode:

2019 - 2022

I prosjektet har en arbeidet med problemstillinger knyttet til havneoperasjoner i hardt vær. Som et eksempel har prosjektet valgt et fartøy fra Havila Kystruten (Havyard 923 design) og dette fartøyets innseiling til Trondheim Havn under krevende værforhold. I prosjektet har en vektlagt å bruke SINTEF Ocean sitt simuleringsverktøy VeSim (Vessel Simulator) for studier av krevende fartøysoperasjoner. Utgangspunktet for prosjektet var at det skulle bidra til at anvendelsesområdet for VeSim ble utvide. Hovedfokus var å undersøke gyldighet til de numeriske modellene når de ble brukt for å studere selve innseilingen til Trondheim Havn og manøvrering inn og ut fra kai. Det var derfor behov for en simuleringsmodell som tok hensyn til farvannsbegrensinger (dybde og sideveis) og samtidig ha mulighet for å eksitere modellen med lokale vind/strøm og bølgedata. I forbindelse med oppstart gjennomførte prosjektet i oktober 2019 et arbeidsmøte med deltakelse fra Ghent University (Belgia) om modellering av farvannsoperasjoner i begrenset farvann. Første trinn i prosjektarbeidet var å utvikle en VeSim modell for caseskipet (Kystrutens fartøy "Capella") for operasjon i dypt vann. For å gjøre dette ble det tidlig i prosjektet gjennomført modellforsøk i SINTEF Oceans slepetank. Det ble brukt fastholdt modell og målt krefter når modellen ble slept samtidig som den ble påført bevegelser i horisontalplanet (jag, svai og gir, akselerasjoner og hastigheter). Som følge av valgt modellskala var det en begrensning i driftvinkler som kunne benyttes i de statiske skråsleptestene i og med at store driftvinkel førte til at det kom inn en innflytelse av tankvegger. Etter at testene var gjennomført ble SINTEF Oceans standard metodikk brukt for å analysere kraft/momentmålinger og bruke disse som grunnlag for estimering av koeffisienter i lavfrekvensmodellen i VeSim. Videre ble gjennomført et større måleprogram for skipets framdriftsenheter (Azipull thrustere AZP 12 CP, levert av Kongsberg Maritime). Resultater fra disse testen ble brukt i utvikling av propulsjonsmodellen i VeSim. Som følge av forsinkelser i byggeprogram for Kystrutens nye fartøy, tok det lang tid før verftets manøvertester ble gjennomført (sommer 2021). Innledningsvis viste analyser at det var signifikante forskjeller mellom verftsdata og VeSim resultater. Dette førte til en nøye gjennomgang av verftsdata opp mot fartøysdata brukt av VeSim. Sammen med en vurdering av usikkerhet i verftets data ved gjennomføring av International Maritime Organisations (IMO) krav til dokumentasjon av manøveregenskaper for skip med lengde over 100 m, ble fullskalamålinger brukt for å justere VeSim modellen. Etter justeringen var det god overensstemmelse mellom beregninger og vertsprøver for de fleste IMO prøvene, et unntak var dreiesirkel med full pod-vinkel. Nest trinn var å videreutvikle VeSim modellen slik at den også kunne ta hensyn til stedsvarierende krefter, både fra skipets egen bevegelse (vanndybde og sidebegrensinger) og fra posisjonsavhengige ytre krefter/momenter (vind, bølger og strøm). Gjennom samtaler med Kystrute kapteiner kom det fram at for Trondheim Havn var kritisk parameter vind med retning vest/nord-vest. I det videre arbeidet ble det derfor prioritert å utvikle en posisjonsavhengig modell for vindkrefter fra et vindfelt som var påvirket av bygningsmasse ved aktuell kai. Med utgangspunkt i en 3D-modell av havneområdet, ble vindfelt bak bygninger beregnet med CFD verktøy. Dette vindfeltet ble så brukt for å beregne posisjonsavhengige vindkrefter ved at skipet langskips var delt opp i 21 striper. Totale posisjonsavhengige krefter/momenter ble funnet ved en summering over alle stripene. En lignende angrepsmåte ble foreslått for strømkrefter, mens bølgekrefter ble neglisjert for inn/utseiling fra Trondheim. Sammen med kapteiner har en diskutert nytteeffekt av et beslutningsstøttesystem knyttet til vurdering av innseiling til krevende havner. I prosjektet er det spesielt vurdert om at slikt verktøy kan være til hjelp for vurdering om en ved spesielt krevende værforhold skal bytte kai i Trondheim eller om en skal sløyfe anløp. Videreutvikling av et beslutningsstøttesystem er under vurdering hos en av prosjektdeltakerene. I siste del av prosjektet har en sammenlignet reelle innseilingsspor med spor fra en autopilot styrt simuleringsmodell. I og med forsinket leveranse av skipene, var det ingen krevende hardtværsforhold med sterk vest/nordvestlig vind innenfor prosjektperioden slik at en kunne validere den endelige modellen. Dette kan være utgangspunkt for et eventuelt mindre oppfølgingsprosjekt. Prosjektet startet i oktober 2019 og ble avsluttet september 2022. Prosjektrammen var ca. 11.2 millioner kroner, av dette bidro Forskningsrådet med 4.9 millioner. HAVDesign var prosjekteier, Norwegian Electric Systems og Havila Kystruten var industrielle deltakere. SINTEF Ocean var forskningspartner og Trondheim Havn offentlig deltaker.

HAVDesign: Lisens for bruk av SINTEF Oceans simuleringsverktøy VeSim. Egen VeSim modell for Kytsrutens nye fartøy. Tidsbegrenset eksklusiv tilgang til ny VeSim funksjonalitet. Verktøyet vil bli brukt i tidligfase vurderinger av skips maøveregenskaper.på dypt vann og med muligheter til å studere innflytelse av begrenset farvann og posisjonsavhengige ytre krefter. HAVDesign og Havila Kystruten har gitt tillatelse til utvikling gjort i prosjektet blir tilgjengelig for et prosjekt for studie av dimensjonering av Stad Skipstunell (prosjekt ledet av Multiconsult på oppdrag fra Kystverket) Norwegian Electric Systems: ?? Havila Kystruten: Simuleringsmodell for Kystrutens nye fartøy. Mulighet for å bruke skipsspesifikk VeSim modell som grunnlag for å utvikle treningssimulator for navigatører. Deltakelse i eventuelt videre arbeid med utvikling av et beslutningsstøttesystem for vurdering av restkapabilitet ved havneanløp under krevende værforhold. Trondheim Havn: Tilgang til en CFD basert vindmodell for området nær normal anløpskai. Modellen kan senere bygges inn i et landbasert verktøy for rådgiving i forhold til å bruke normal kai eller reservekai. SINTEF Ocean: Prosjektet har bidratt til fortsatt kunnskapsdeling mellom SINTEF Ocean og de belgiske fagmiljøene på gruntvanns operasjoner (Flanders Hydraulic Research og Ghent Univeristy). Videre har prosjektet bidratt til arbeidet med å validere VeSim ved bruk av fullskalamålinger. Prosjektet har også økt kunnskap om hydrodynamiske effekter av farvannsbegrensninger. I tillegg er det utarbeidet en ny metodikk for å ta hensyn til posisjonsavhengige ytre krefter fra vind. Etter avtale med prosjekteier og andre industrielle deltakere har SINTEF Ocean fått tillatelse til å bruke utviklet VeSim modell for "Havila Capella" (det første av Havila Kystrutens nye fartøy) som et av skipene i dimensjonerisnsstudiet for Stad Skipstunell (som gjennomføres av Multiconsult og med SINTEF Ocean som leverandør av seilingsstudier med to utvalgte fartøystyper).

Inn- og utseiling fra havn er en av de mest kritiske fasene i en sjøreise, spesielt når dette skjer i dårlig vær. Samtidig er havnemanøvrering en fase som ikke har vært gjenstand for krav eller studier i samme grad som skips manøveregenskaper i fart. I slike tilfelle vil det være av interesse å ha tilgang til sanntidsdata for vær- og sjøforhold i havn slik at det kan tas en beslutning om en skal forsøke å starte/avbryte en manøver ut fra manøveregenskaper til det enkelte skipet. Et eksempel på en relevant hendelse er grunnstøting av hurtigruteskipet "Richard With" i Trondheim Havn i 2009. Primært ser en for seg at et framtidig ombordbasert beslutningssystem for havneoperasjoner bygger på at det finnes en egetskips simuleringsmodell ombord. Denne modellen skal inneholde spesifikke 3D havnemodeller og være koplet opp mot aktuelle vær- og sjødata fra havn. Systemet skal være istand til å angi restkapasitet på manøversystemer slik at navigatører kan avgjøre om det er sikkert å starte et anløp, eventuelt at en bør avbryte en operasjon ut fra rapporterte miljøforhold i havna. Et slikt system finnes ikke ombord på relevante passasjerfartøy i dag. En kan se på dette som et skritt på veien mot framtidige autonome fartøy hvor det tas beslutninger i forhold til om et havneanløp kan gjennomføres på en sikker måte. I prosjektet skal utarbeides et datagrunnlag for et ombordbasert beslutningsstøtteverktøy som tar hensyn til skips manøveregenskaper, havnetopografi og aktuelle vær-/sjøforhold. Verktøyet skal kunne angi restkapasitet for kontroll/manøversystemer i forhold til aktuell værsituasjon og spesifikke egenskaper for kritiske havner. En viktig del av prosjektet vil være å utvikle og teste hvordan en kan videreutvikle eksisterende egetskips modeller for passasjerfartøy slik at disse tar inn innflytelse av grunt og begrenset farvann samt stedsvarierende vind og strøm.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

MAROFF-2-Maritim virksomhet og offsh-2