Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.
Sikker skipsdesign er en utfordring for skipsfarten i Nordishavet. (Bilde: Sören Ehlers)

RISKAT

Norsk simulator skal tilpasse skipsdesign etter sjøveien

Professor mener det er på tide å oppdatere isklasse-systemet.

  • Forskning

Fakta om prosjektet:

  • Navn: Holistic risk-based design for sustainable arctic sea transport (RISKAT)
  • Prosjektperiode: 2013-2016
  • Ansvarlig institusjon: NTNU
  • Prosjektleder: Sören Ehlers
  • Finansiering: 7,7 millioner kroner fra Forskningsrådets MAROFF-program og 960.000 hver fra DNV GL og Rolls Royce Marine.
  • Samarbeidspartnere: Rolls Royce Marine, DNV GL, SINTEF, CARD, MUN og Aalto.

Forskergruppen kaller det holistisk, risikobasert skipsdesign. De utvikler en omfattende, digital simuleringsplattform for å komme opp med skip som er tilpasset spesifikke skipsleder.

Det konseptuelle designverktøyet tar høyde for hvor skipet skal gå, relevante isforhold og klimautvikling, belastning på skipets ulike deler, skipets respons på belastningen, samt hva slags design og materialer som skal til for å tåle trykket.

Med et slikt verktøy blir det mulig å tenke nytt om skipsdesign for havområder der is er et risikomoment. Prosjektet heter RISKAT, og ledes av professor Sören Ehlers, professor ved Institutt for marin teknikk ved NTNU.

Les også: Dette har folk prøvd å få til i 150 år

Risikabel ferd til Yamal

– I dag åpner russiske regler i teorien for å seile hele den Nordlige sjørute uten isklasse. Det er skremmende. Skip med veldig lav isklasse frakter nå varer inn og ut til byggingen av det store gassanlegget på Yamalhalvøya. Jeg håper ingenting går galt, sier Ehlers.

Noen ganger får skipene store skader på skroget på grunn av belastning fra isen, og et punktert skrog kan bety oljelekkasjer langt unna noen havn og mulig reparasjon. Ehlers tror enkelte redere kan se en mulighet til å spare penger.

– Vi må bli i stand til å kalkulere risikoen og kommunisere dette, sier professoren.

I RISKAT forsøker han å samle resultatene fra individuell forskning som er gjort tidligere i Forskergruppen for bærekraftig skipstransport i Arktis, i tillegg til nye resultater som han selv jobber frem sammen med tre doktorgradsstudenter.

Les også: Her har maritim næring mer enn triplet omsetningen på 10 år

Sören Ehlers er professor ved Institutt for marin teknikk ved NTNU.
Sören Ehlers er professor ved Institutt for marin teknikk ved NTNU. Kjell Røang

Økt interesse

Den internasjonale interessen for skipstransport i Arktis øker. Det sies at rundt en fjerdedel av verdens uoppdagede oljeressurser finnes i delvis isdekt farvann i Arktis. Samtidig knytter havområdet sammen Europa og Øst-Asia.

Fra Rotterdam til Yokohama tar det 40 dager via Suezkanalen, mens den nordlige ruta bare tar 20 dager.

Norske havområder er en inngangsport for ferdsel i det høye nord. NTNU-forskerne mener derfor at den norske maritime industrien må ta noen viktige avgjørelser når det gjelder innovasjon.

– Vi utvikler kunnskapen som trengs om arktisk skipsdesign for å sikre en konkurransedyktig maritim industri, sier Ehlers.

De arktiske havområdene er en uforutsigbar del av verden, og dekkes ikke av vanlig forsikring.

Skip som skal den veien, må være omfattet av en spesialavtale med forsikringsselskapet. NTNU-forskerens verktøy kan bli et nyttig redskap i forsikringsbransjen også.

Det kan dessuten gjøre det lettere å regulere skipsfarten i nordområdene. Et viktig spørsmål er hvordan skipstrafikken i dette farvannet kan bli trygg uten at kostnadene blir for høye.

Les også: De bygger luksustrålere for fiske og turisme

Kartlegger og modellerer isen

Mange faktorer må inn i designplattformen. Bare kartleggingen og modelleringen av isforholdene i Arktis er et stort kapittel for seg. Isens utbredelse, tykkelse og alder (gammel is er hardere) er ikke lett å måle, og enda vanskeligere å modellere framover i tid.

– Vi prøver å forutsi dette ved hjelp av data fra satellitter og matematiske modeller. Usikkerheten er stor, så vi bruker en tilnærming med sannsynlighetsberegning. For å få et robust design, må vi ta høyde for mange muligheter. Vi vil ikke ende med et skip som ikke kan klare ferden en hvilken som helst dag de neste 10 årene, sier Ehlers.

Neste trinn er å oversette kunnskapen om isen til forventet belastning på skipet. Hva slags trykk vil skroget bli utsatt for med en istykkelse på for eksempel én meter? Hva må propellen tåle, eller motoren?

– Vi har ikke veldig god kunnskap om belastningssonen langs skroget hvor isen treffer. Det er gjort 40 år med forskning, men vi har ingen komplett modell som kan forklare og simulere dette, sier Ehlers.

Med god modellering av isen i de aktuelle havområdene, og belastningen på skipene, kommer muligheten til å bruke risikobaserte designmetoder. Forskerne identifiserer den belastningen som er mest relevant for designet, og ser på hvordan skipet kan bygges ut fra dette.

Les også: Skipskraftverk kan spare Bergen for utslipp tilsvarende 50.000 biler

Ikke praktiske tykkelser

Isklasser, på sin side, beskrives ut fra tykkelsen på isen skipet skal kunne takle. 1A er for eksempel for isgående handelsskip som skal navigere i opp til én meter tykk is sammen med en isbryter. Isbrytere har et eget klassifiseringssystem.

– Isen kommer ikke inndelt i praktiske tykkelser. Et skip vil støte på mange forskjellige typer is. Det er nyttigere å vurdere det operasjonelle scenariet eller skipets oppdrag, heller enn fastsatte kategorier for istykkelse, sier Ehlers.

Han mener dagens system er uklart, og at folk gjerne ikke har den nødvendige kunnskapen om hva skipene faktisk tåler, og hva de bør være i stand til å tåle for å ferdes i bestemte områder.

Dagens regler tillater en viss deformering av skipsstrukturen før reparasjoner må til. Isklasseskipene regner derfor med noe skade, men håper på så lite som mulig, så reparasjonskostnadene ikke blir så høye.

For arktisk farvann har vi ikke noe empirisk dokumentasjon på hva slags skader som kan komme.

Les også: I 2007 skulle de legges ned. Nå tjener de penger på forskningen

Økonomi

Et annet problem er den økonomiske siden av isklasse-systemet. Skip med en høy isklasse er dyrere, så i dag får disse båtene lavere havneavgift.

– Dette systemet vil ikke fungere i Arktis, fordi det ikke vil være noen havneavgift å spare penger på, sier Ehlers.

Skip som designes for Nordishavet kommer også til å operere i åpent farvann.

– De må kunne konkurrere med skip uten isklasse, på tross av at de kan ta mindre last, må ha større drivkraft og bruker mer drivstoff, sier Ehlers.

Dagens isklasse-system betyr at myndigheter fastsetter et sikkerhetsnivå, mens industrien må minimere kostnader innenfor disse rammene. Det typiske spørsmålet er hvilken isklasse som trengs for å operere i et bestemt område.

– Designmessig er det ganske stor avstand fra en isklasse til den neste. Man oppfyller gjerne marginalt kravene for en bestemt isklasse. Operatører og eiere bør bli bevisst hva dette betyr, og hvordan det passer med forholdene der de skal ferdes, sier Ehlers.

Han tror vi fortsatt vil trenge en eller annen form for klassifisering, men at den må være mye mer basert på hvor skipet faktisk skal gå. For eksempel kunne det være et ispass i skipets dokumenter som stadfester hvilke isforhold det trygt kan takle.

– Det er derfor vi trenger forskningsprosjekter som RISKAT - for å identifisere forholdene i bestemte områder, og fortelle hva slags skip du trenger for dette sikkerhetsnivået - både når det gjelder skipets struktur og systemene ombord. Det vil være en mer flytende og sammenhengende måte å gjøre disse vurderingene på, sier Ehlers.

Denne artikkelen er levert av MAROFF (Maritim virksomhet og offshoreoperasjoner), som er Forskningsrådets innovasjonsprogram for verdiskapning i maritime næringer.

Les også:

Utvikler en enklere metode for lossing av naturgass

Prisbelønnet radar plukkes ned etter få år

Offshoreskipenes far får hederspris