Ulrik Dam Nielsens doktorafhandling kaster nyt lys på måling af bølgers energi og den påvirkning et skib er udsat for under sejladsen.
Enhver, der har badet ved Vesterhavet, kender til bølgernes voldsomme kraft. På åbent hav er bølgeenergien ofte endnu større, og det har store konsekvenser for alle typer flydende fartøjer.
Ulrik Dam Nielsen har igennem mange år som forsker på DTU Mekanik arbejdet med metoder til at beregne og forudsige, hvordan havbølger påvirker skibe og andre flydende konstruktioner på havet. Forskningen har dannet basis for en doktorafhandling, som han forsvarede den 7. februar
Kendskab til bølgernes størrelse og udbredelse, dvs. bølgernes energi i form af bølgespektre, er essentiel i forbindelse med beregninger af skibes sikkerhed og brændstofforbrug. Og afhandlingen giver således et væsentlig bidrag til arbejdet med at optimere brændstofforbruget og forbedre sikkerheden på nutidens bemandede og fremtidens autonome skibe.
”Rederier vil kunne få en mere præcis analyse af deres skibes brændstofforbrug, hvis de ved, hvordan bølgerne ser ud nøjagtigt der, hvor skibene sejler. I dag er den typiske situation, at et rederi bestiller et estimat over vejrforholdene i et stort område omkring deres skibe hos et meteorologisk institut. Sådanne estimater kan dog være ganske upræcise, da det enkelte skibs position sjældent passer nøjagtigt med stedet for estimatet,” siger den nybagte dr.techn.
”Desuden fås estimatet først flere dage senere. Derfor er målet med min forskning at etablere metoder, som forbedrer estimeringen af bølgeenergien på basis af de bevægelser, man kan måle, at skibet er udsat for, vel at mærke på skibets præcise position og i det aktuelle øjeblik.”
"Jeg håber, at min doktorafhandling er et skridt på vejen til at gøre fremtidens skibe og deres operationer sikrere og mere miljøvenlige."
Ulrik Dam Nielsen, lektor, dr. techn.
Et sejlende containerskib møder modstand både fra det stille vand og fra bølgerne. Rederierne har de seneste 10-15 år haft stadig større fokus på miljø og brændstoføkonomi, hvilket blandt andet har ført til, at særligt containerskibe sejler væsentligt langsommere end tidligere. Og det har reduceret stillevandsmodstanden betragteligt, mens modstanden som følge af sejlads i bølger er blevet relativt større. Derfor er det vigtigt at have præcis viden om bølgernes størrelse og udbredelse.
”Der er generelt kommet mere fokus på at monitorere de enkelte skibes performance, så man hele tiden kan optimere ydeevnen mest muligt. Eksempelvis er propelleren og skroget udsat for slid og begroning af forskellige biologiske mikroorganismer, hvilket øger modstanden. Hvis vi ved præcis hvilke slags bølger skibet er udsat for på forskellige strækninger, kan rederierne mere præcist udregne, om en dårlig performance skyldes vejrforhold, eller om skroget skal renses,” forklarer Ulrik Dam Nielsen.
Bølgeestimering øger sikkerheden
Den videnskabelige estimering af bølgers energi har potentiale til mere end at optimere brændstofforbruget – det kan nemlig også højne sikkerheden både på skibe og i forbindelse med anlæg og vedligeholdelse af forskellige offshore-konstruktioner. Således kan der med kendskab til bølgernes energi fastlægges såkaldte operationsvinduer, som siger noget om, hvorvidt det f.eks. er sikkert at gennemføre en løfteoperation fra et kranskib.
“En kaptajn eller et autonomt skib kan med større sikkerhed navigere gennem en hård sø, hvis der er pålidelige data om bølgerne til rådighed under sejladsen,” siger Ulrik Dam Nielsen og fortsætter:
”Man har lignende problemer inden for offshore-industrien, hvor man skal lave installation og vedligeholdelse af blandt andet vindmøller og havfiskebrug. De arbejder med operationsvinduer og vil gerne vide, om de sikkert kan foretage en operation de næste 30-60 minutter frem i tid. Og den eneste måde at vide det på, er ved at vide noget om bølgerne.”
Fremtidsperspektiver
Siden Ulrik skrev sin ph.d. i 2002-2005 har han arbejdet som forsker og lektor på DTU Mekanik. Her har han løbende indsamlet data og resultater fra sin forskning i bølgeestimering, som han har brugt i sin afhandling.
”Jeg synes, det er interessant at arbejde med problemstillinger knyttet til skibes sejlads og operation i bølger, og koblingen mellem skib og bølger er central, når et skib skal bruges som en sejlende bølgebøje, altså til bølgeestimering.
Et andet element er, at viden om dette emne stadig ikke er blevet implementeret i kommerciel skala. Derfor håber jeg, at min doktorafhandling er et skridt på vejen til at gøre fremtidens skibe og deres operationer sikrere og mere miljøvenlige.”