Ved hjelp av navigasjonsradaren om bord, kan nytt dataverktøy forutsi bølgenes utvikling og hvordan fartøyet vil bevege seg. Dette kan bli et viktig hjelpemiddel ved operasjoner i havdypet når fartøyet ligger i ro med dynamisk posisjonering (DP). Nøyaktigheten for de varslede bølgene, som når skipet fire til fem minutter fram i tid, blir sjekket mot målinger fra bølgeradaren som er montert i forkant av helikopterdekket i baugen.
–Bølgenes dynamikk og bevegelser i fartøyet er de største utfordringene for alle operasjoner til havs, sier Svein Olav Halstensen. Han er prosjektleder hos forskningsorganisasjonen Norce’ avdeling i Haugesund. Kongsberg Seatex var eier av prosjektet som ble finansiert gjennom Forskningsrådets Maroff-program.
Mange venter
Ifølge prosjektlederen har mange aktører i maritim bransje ventet på slike verktøy.
Hittil har vanlig praksis vært at kaptein og offshore manager om bord på skip, hvor det for eksempel skal gjennomføres kritiske løfteoperasjoner, har brukt erfaring og skjønn til å avgjøre når forholdene tillater å sette i gang. I tillegg til skjønn har man kanskje hentet informasjon fra en bølgebøye. Men om bord i fartøyet får man da ingen info om bølgelengde og periode og hvilken bevegelse det vil gi i båten.
– Derfor har usikkerheten vært stor og kravene til signifikant bølgehøyde har vært svært strenge, ofte maksimum en til to meter. Dette har ofte resultert i mye venting på havet, gjerne flere uker, før operasjonen kan gjennomføres, sier Halstensen.
Bølgedynamikken
Ved hjelp av det nye verktøyet, som vil forutsi bølgedynamikken, kan fartøyoperatørene på et langt mer sikkert grunnlag avgjøre når et løft skal gjennomføres.
Etter grundige tester i labben til Kongsberg Seatex i Trondheim, ble tidlig i 2019 alt utstyr installert om bord i konstruksjonsskipet Normand Ocean. Dette er et fartøy som undervannsentreprenøren Deep Ocean leier av rederiet Solstad Offshore under kontrakt med Equinor. Skipet er spesialbygget for ulike undervannsoppdrag som inspeksjon av installasjoner på havbunnen, vedlikeholdsoppgaver og lettere konstruksjonsarbeid subsea.
Over 70 sensorer skal finne ut hvor lenge brua fra 1917 kan leve
Brukervennlighet
Mens programvaren fra Norce gjennom hele 2019 var utplassert om bord i Normand Ocean, kunne forskerne på land via en 4G-forbindelse foreta omfattende uttesting og videreutvikling av programvaren. Dette skjedde i nært samarbeid med offiserer og mannskap om bord.
– Hensikten med testingen var blant annet å oppnå best mulig brukervennlighet og brukeropplevelse, sier Halstensen.
Navigasjonsradaren om bord i Normand Ocean dekker typisk et område på 1,5 x 1,5 km, som ligger to kilometer unna båten. I baugen av skipet er montert en bølgeradar som lasermåler bølgefasongen kontinuerlig når bølgene når båten etter typisk fem minutter.
Kritisk løft
Operatørene om bord ønsker varsel om høyde og lengde i store bølger samt fartøyets bevegelser de neste minuttene. Dermed kan den mest kritiske delen av operasjonene gjennomføres like før eller like etter den store bølgen.
På forhånd beregner programvaren optimal retning på fartøyet slik at bevegelsene i fartøyet skal bli minst mulig før operasjonen starter.
Et kritisk løft varer kanskje i tre til fire minutter fra kranen løfter objektet fra dekket og svinger det over skutesida.
– For et tungt løft med mellom 200 og 400 tonn i kranen utenfor skutesida, er dette en kritisk situasjon. Men når vinduet man kan jobbe innenfor er kjent, er det mulig å senke løftet ned i god tid før den store bølgen kommer, sier Halstensen.
Nærmere ammoniakk-løsning for skip
Bedre enn forventet
Ifølge prosjektlederen viser den tekniske sluttrapporten fra dette første treårige prosjektet, bedre resultat enn forventet. Han legger til at om bord i Normand Ocean er det utført prediksjoner og omfattende fullskalamålinger i sjøtilstander fra én til seks-sju meter høye bølger.
– Alle fullskalatestene viser god overensstemmelse mellom fasongen på de predikerte bølgene, typisk fem minutter fram i tid, i forhold til målinger fra bølgeradar i baugen der bølgene når fartøyet, sier Halstensen. Han legger til at bølgeprediksjonen også klarte å skille mellom dønninger og vindbølger. Nøyaktigheten på prediksjon av bølgefasong og fartøysbevegelser skal være over 95 og 90 %.
Bølgeprediksjonssystemet, som har fått navnet Rimarc, skal også testes og videreutvikles om bord i to fartøyer som tilhører rederiet DOF. Det ene er Skandi Africa, som er et av verdens største og mest avanserte subsea konstruksjonsfartøy. Skipet er spesialdesignet for legging av fleksible rør på havbunnen og har en kran om bord som kan løfte 900 tonn. Skandi Vega, det andre DOF-fartøyet, er et spesialfartøy for ankerhåndtering. Testene om bord i disse to fartøyene inngår i et nytt prosjekt, som eies av Kongsberg Maritime og DOF. Prosjektet blir støttet av Innovasjon Norge.
Partner i USA
Mens Kongsberg Seatex har utført all instrumentering om bord, har Norce i nært samarbeid med (Massachusetts Institute of Technology (MiT) i Boston og Kongsberg Maritimes radarspesialister utviklet ny programvare. Gjennom 20 år har forskere ved MiT utviklet algoritmer som kan predikere bølger. De har arbeidet sammen med US Navy om dette. Ifølge Svein Olav Halstensen kom Norce tilfeldig i kontakt med dette miljøet ved MiT Ocean Research, som ledes av doktor Yuming Liu.
–I fagmiljøet regnes han som kanskje den største kapasiteten i verden på bølger og marin hydrodynamikk, sier Halstensen, som legger til at de nå tar utgangspunkt i arbeider utført ved MiT og videreutvikler dette i samarbeid med dem.
Norce i samarbeid med MIT Ocean Research skal for øvrig presentere resultatene under den årlige konferansen til The Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME), som skal holdes i Houston senere i år.
Golfball-inspirert løsning: Kan spare store summer for offshore-bransjen
Flere bruksområder
Han peker på flere aktuelle bruksområder for det nye bølgevarslingsverktøyet. Fordelene er trolig mest åpenbare i olje- og gassindustrien hvor man kan spare store summer på mindre venting og færre timer med kostbare innleid spesialfartøy.
Halstensen peker også på havvindnæringen hvor det nye verktøyet kan bli nyttig, både ved installasjon av nye vindturbiner og i forbindelse med service- og vedlikeholdsarbeid når personell skal settes om bord i vindmølleskaft i havet.
–Bare ved å kunne tillate økt bølgehøyde med 0.5 meter, kan ventetiden reduseres mye, sier Halstensen.
«Walk to work» eller operasjoner hvor man benytter hivkompenserte landganger mellom fartøy og installasjoner i havet, ser Halstensen også på som et framtidig, viktig marked. Da kan de som styrer bruken av gangveien få beskjed i god tid før den store bølgen kommer og gis mulighet til å kople fra.
Dessuten ser Kongsberg Maritime på muligheten for å bruke prediksjon av bølger og bølgekrefter til å forbedre nøyaktigheten i Kongsbergs DP-system. (dynamisk posisjonering)
– Bølgetog er den vanligste årsaken til posisjonsavvik under en DP-operasjon. En mulighet for å predikere bølger de neste minuttene, kan være med på å redusere de største posisjonsavvikene under en DP-operasjon, sier Jan Kåre Aas. Han er produktsjef for dynamisk posisjonering i Kongsberg Maritime.
– Det viser hvor innovative ukrainerne er
