Tilbake til søkeresultatene

MAROFF-2-Maritim virksomhet og offsh-2

Ship operational performance in following seas

Alternativ tittel: Operasjonell ytelse til skip i følgende sjø

Tildelt: kr 17,9 mill.

Det er mye energi i havbølger, men hittil har lite blitt gjort for å utnytte bølgeenergien til å redusere energiforbruket til skip. Når et skip går i følgende sjø, kan motstand og energiforbruk øke eller minske avhengig av bølgelengden og skipets hastighet. Det kan også være vanskelig å styre skipet i store bølger som kommer aktenfra. Autopilot-styring kan fungere dårlig i slike situasjoner, og man er ofte avhengig av en erfaren rormann for å kontrollere skipet. Dette prosjektet har som mål å oppnå bedre forståelse for oppførselen til skip i følgende sjø, med fokus på samvirket mellom ror, propell og skrog. Denne økte forståelsen vil bli brukt til å utvikle metoder og retningslinjer for hvordan og når energien i bølgene kan brukes til å redusere energiforbruket. Forbedrede styringsalgoritmer for automatisk styring i grov følgende sjø skal utvikles, noe som er spesielt viktig for autonome og selvstyrte skip. For autonome skip er det avgjørende å ha god informasjon om operasjonsforholdene ("situational awareness"), basert kun på målinger, så derfor er dette forholdet inkludert i prosjektet. Prosjektet omfatter gjennomføring av modellforsøk, avanserte numeriske simuleringer og fullskalamålinger på to skip. Det ene skipet er frakteskipet Eidsvaag Pionér med lengde 75 m, som trafikkerer norskekysten med transport av fiskefôr til oppdrettsanlegg. Det andre skipet som skal studeres er det nybygde kystvaktskipet KV Jan Mayen, med lengde 136 m. Hva er de hydrodynamiske operasjonsforholdene for ror og propulsorer i følgende sjø, og hvordan påvirker bølgene ytelsen til disse enhetene og dermed skipets manøvreringsegenskaper? Dette er spørsmål som blir forsøkt besvart ved bruk av numeriske hydrodynamiske (CFD) simuleringer for å studere komplekse strømningsforhold ved akterskipet. En numerisk representasjon av skipet Eidsvaag Pionér har blitt utviklet for simulering med CFD programvare. Ved å ha kontroll på fysiske parametere i simuleringene, kan man ved hjelp av parametervariasjon få verdifull innsikt i detaljert strømningskarakteristikk og hvordan dette avhenger av ulike fysiske effekter. En skalert fysisk modell av Eidsvaag Pionér i skala 1/15 har blitt utarbeidet og testet i Skipsmodelltanken ved SINTEF Ocean. Testene var såkalte «planar motion mechanism» (PMM-) tester hvor modellen var tvunget til å foreta oscillerende bevegelser overlagret en konstant foroverhastighet. Hensikten med disse testene var å dokumentere hydrodynamiske koeffisienter for skipet, som vil bli brukt i planlagt utvikling av numerisk manøvreringsmodell for skip. Dette er en testtype som utføres relativt rutinemessig i stille vann, men i denne runden ble testene også utført i en serie kondisjoner i følgende sjø. Videre testing med selvgående modell er planlagt. En spesialdesignet sensor for måling av transvers kraft fra propell utvikles for bruk i testene med selvgående modell. Skipet Eidsvaag Pionér har blitt instrumentert med en omfattende sensorpakke fra Kongsberg Maritime for logging av motoreffekt, propulsorer, rorvinkel, skipets kurs, hastighet og bevegelser. Bølgeradar fra MIROS har også blitt installert for å dokumentere bølgeeksponering. Dette muliggjør innsamling av feltdata som dokumenterer skipets operasjonelle forhold og ytelse på hennes rute langs norskekysten. Målte tidsserier blir lagret, overført til land og prosessert for å identifisere mulige interessante sekvenser hvor skipet er eksponert for følgende sjø. Hvordan blir styringskontrollsystemet og maskinytelsen påvirket av bølgeforholdene? Det instrumenterte fartøyet representerer en stor mulighet for å adressere dette spørsmålet for å bygge ny kunnskap om skipets operasjonelle ytelse.

The project aims to develop methods to reduce the energy-consumption of ships travelling in following seas, and to develop methods to automatically control the ships in a safe and efficient way during operation in heavy following seas, something which is particularly important for safe operation of autonomous and automatically controlled ships in open ocean conditions. To achieve these objectives, the project will use a combination of numerical and experimental methods, where the experimental methods comprise both model and full scale measurements. A novel feature of the model experiments is measurement of the lateral forces on the propeller during operation in waves. Based on the increased physical insight gained from experiments and detailed numerical simulations, an improved time-domain simulation tool will be developed, applying weakly non-linear hydrodynamic theory, where the sea-keeping and maneuvering problem is solved simultaneously (contrary to the typical two-timescale solution in use for analyzing maneuvering in waves). Two ships with extensive instrumentation for monitoring of motions, propulsion parameters and waves will be utilized for collection of full scale data. Based on the results from experiments and simulations, strategies for optimizing the operation in following waves will be made. The development of control methods will concentrate on developing improved operational awareness, focusing on the sea condition, and on that basis develop control methods for the steering and propulsion to improve efficiency in astern waves, at the same time as operational safety is taken care of. A method to control the ship during rapidly changing conditions will also be developed. This method is expected to be important to increase safety of operation, particularly for autonomous and automatically controlled ships.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

MAROFF-2-Maritim virksomhet og offsh-2