EUDP-09: LED belysning til væksthuse Slutrapport
Afslutningsrapport juni 2012 t)TU O¡¡ ++ ataa¡ Dansk CerÈer for Maritim Teknolooi Title of RepoÊ! Dansk Center for Maritim Teknologi Afslutningsrappoft June 2012 Client: Den Maritime Fond Client's Ref,: Carsten Melchiors Date: Author(s): 20L2-08-28 Peter Sinding, Jørgen Juncher Jensen, Christian Schack Apprcved c Fna B Second Revision Oriqinal A Revision Keywords: by: Christian Scha PSS/JJJlCRS PSS/JJJlCRS INO INO CRS 2012-08-28 20L2-08-07 PSS/JJJlCRS INO CRS 20t2-06-29 Checked Approved Date By Description Classilîætion: I tr tr Open Internal Confidential CRS DCMT INDHOLDSFORTEGNELSE i SIDE 1. Introduktion ........................................................................................................................... 1 2. Resume og konklusioner ....................................................................................................... 2 3. Rammevilkår .......................................................................................................................... 3 4. Fremtidens udfordringer for industrien .................................................................................. 4 5. Uddannelse og rollen som ’fyrtårn’ ........................................................................................ 5 5.1 Generelt.......................................................................................................................... 5 5.2 Specielle projekter – Green Ship of the Future............................................................... 8 6. Projekter .............................................................................................................................. 10 6.1 Generelt........................................................................................................................ 10 6.2 Vessel performance control .......................................................................................... 11 6.3 Fault detection for onboard systems ............................................................................ 12 6.4 Dynamic stability .......................................................................................................... 13 6.5 Fuel saving devices ..................................................................................................... 15 6.6 Applied CFD .................................................................................................................. 15 6.7 Resistance in waves ..................................................................................................... 16 6.8 Swirl in 2-stroke diesel engines .................................................................................... 17 6.9 Propeller cavitation with CFD ....................................................................................... 18 6.10 Unconventional prime movers and WHR systems ........................................................ 20 6.11 Roll damping ................................................................................................................ 21 6.12 Propulsive performance in a seaway ............................................................................ 22 6.13 Second generation onboard system ............................................................................. 23 6.14 Understanding the Physics of Trim ............................................................................... 23 6.15 Fuel Saving Devices – Continued ................................................................................. 24 6.16 Leverance af simulator til DTU MEK ............................................................................. 25 7. Videnspredning, markedsføring og networking ................................................................... 26 7.1 Generelt........................................................................................................................ 26 7.2 Spredning af højt uddannet og specialiseret arbejdskraft ............................................ 26 7.3 Præsentationer ............................................................................................................. 27 7.4 Publikationer................................................................................................................. 27 7.5 Brochurer ..................................................................................................................... 30 7.6 Website ........................................................................................................................ 30 7.7 Konferencen i Skibsteknisk Selskab – efterår 2012 ...................................................... 31 7.8 DSE-messer .................................................................................................................. 31 8. Deltagelse og medfinansiering fra erhvervet ....................................................................... 32 9. Udtalelser fra Advisory Board .............................................................................................. 33 10. Konklusion........................................................................................................................ 35 11. DCMT og fremtiden .......................................................................................................... 38 FT 187DCMT PSS/CRS 1 DCMT 1. Introduktion I 2005 indgik DTU Mekanik og FORCE Technology en aftale om etablering af Dansk Center for Maritim Teknologi (DCMT). DCMT har i perioden 2005-2012 været finansieret af dels Den Maritime Fond med 25 mio kr over fem år, dels af de deltagende private virksomheder. Formålet med DCMT er at øge sammenhængskraften i det danske maritime cluster gennem et øget fokus på forskning, udvikling og innovation. Yderligere er det DCMT’s formål at øge interessen for og tiltrække studerende til det maritime område og derved sikre et kontinuert flow af kompetente og innovative ingeniører til Det Blå Danmark. Figur 1 Illustration af FORCE Techonology’s og DTU’s komplementære indsatsområder. Med henblik på at etablere nære bånd til det danske maritime cluster blev der til DCMT knyttet et Advisory Board. Dette består for nuværende (juli 2012) af: • • • • • • • • • • Carsten Melchiors, Administrator, Danish Maritime Foundation Søren Kirkebæk Madsen, Odense Steel Shipyard Ivan Seistrup, Maersk Line Claus Kruse, DFDS A/S Klaus Sørensen, The Danish Defence Acquisition and Logistics Organization Kurt Rye Damkjær, Clipper Group Mogens Schrøder Bech, Danish Maritime Authority Michael Højsholm Schmidt, Schmidt Maritime (tidligere ansat hos Grontmij (tidligere Carl Bro) Søren Westergaard, DS Norden A/S Thomas Knudsen, MAN Diesel Gennem hele projektet har der været en tæt dialog med Advisory Board-medlemmer omkring udvælgelse af nye projekter og dialog omkring igangværende projekter. De faglige mål, DCMT satte sig i forbindelse med bevillingen fra Den Danske Maritime Fond, er sammenholdt i skematisk form med de pt indfriede mål i afsnit 10. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 2. Resume og konklusioner I 2005 da DCMT-projektet blev igangsat, var situationen for den danske maritime branche, at branchen var overgået til at være domineret af rederier og leverandører og underleverandører til skibe, mens den egentlige skibsbygning var rykket til østen. På det skibstekniske område var og er branchen udfordret ved, at der bliver uddannet relativt få kandidater og forsket relativt lidt i branchen i forhold til dens størrelse, mens der på netop disse områder satses kraftigt i østen blandt andet i takt med den øgede skibsbygning. For at imødegå dette og bidrage til at vende denne udvikling har Den Danske Maritime Fond støttet DCMT-projektet, hvor DTU MEK og FORCE Technology i tæt samarbejde med industrien har skullet støtte forskningen og udviklingen inden for det skibstekniske. Samtidig har projektet skullet fungere som et fyrtårn for den tekniske maritime uddannelse for derigennem at tiltrække studerende. Projektet er nu afsluttet. Der er gennemført 15 projekter, uddannet 4 PhD’er med endnu 2 på vej og gennem ført 2 Post Docs. Der er desuden givet 20 præsentationer og udgivet 36 publikationer. Flere af de udviklede metoder udgør i dag kernen i produkter og services markedsført blandt andet af FORCE Technology. Den danske maritime branche har taget godt imod de nye services og de nye produkter. I forhold til synlighed har projektet leveret en website, 2 brochurer (endnu en er på vej), deltaget i uddannelsesmesser og står i december måned i år for et DCMT-arrangement i IDA/Skibsteknisk Selskabs regi. På baggrund af dette og på baggrund af de løbende positive tilbagemeldinger fra branchen finder styregruppen således, at projektet har været en succes. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 2 3 DCMT 3. Rammevilkår Da DCMT-projektet i 2005 blev initieret, havde situationen for den danske maritime sektor ændret sig dramatisk over de foregående 10 år. Danmark var i den periode gået fra at være en skibsbygningsnation til i stedet at operere en af verdens største handelsflåder. Danmark havde og har fortsat fastholdt et stort antal (under)leverandører til den maritime branche, der udvikler og afsætter deres produkter til værfter og redere world-wide. Figur 2 Skibsbygningsordrer fordelt på værfter i forskellige nationer (ref. Rogers, 2008) 15 By Owner By Operator % 10 5 0 Japan Germany Greece China Bermuda South Korea USA Denmark Norway U.K. Figur 3 Verdens handelsflåde (ref. Danmarks Rederiforening, 2011) I takt med de ændrede rammevilkår har DCMT sat fokus på udstyr, drift og operation. Derudover har miljødebatten for alvor accelereret indsatsen omkring grøn teknologi og innovation. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 4. Fremtidens udfordringer for industrien Alle i og omkring det blå Danmark erkender behovet for et højt og godt uddannelsesniveau inden for det maritime erhverv. Herunder også behovet for fortsat forskning og udvikling. Senest har Erhvervs- og vækstminister Ole Sohn lanceret igangsættelsen af en ny strategi for dansk skibsfart, hvor fokus vil være på vækst og arbejdspladser. Der er således fortsat tro på søfarten som en af landets vigtigste brancher og en af de brancher, der kan have gode udsigter. De asiatiske universiteter satser hårdt på uddannelse, innovation og kompetencer. Dansk, og for den sags skyld europæisk, konkurrenceevne afhænger af en konstant indsats omkring viden, tværdisciplinære kompetencer og kreativitet. Det er således afgørende for Danmark som en af verdens mest betydende søfartsnationer at fastholde et stærkt nationalt cluster med fokus på teknologisk forskning og udvikling samt uddannelse af ingeniører til det maritime erhverv. Som det ses af det øjeblikkelige store fokus på brændstofforbrug og emissioner, kommer et meget væsentligt bidrag til Det Blå Danmarks konkurrenceevne fra innovative løsninger på komplekse tekniske problemer. DCMT har gennem et varigt og tillidsfuldt samarbejde mellem industrien, GTS og universitetsmiljøerne bidraget positivt til forskningen, udviklingen og uddannelsen i den maritime branche. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 4 5 DCMT 5. Uddannelse og rollen som ’fyrtårn’ 5.1 Generelt Et af målene med DCMT som teknologisk ”fyrtårn” har været at øge kendskabet til og skabe fokus på det maritime fagområde, der udgør en central, tværfaglig disciplin, som giver den ingeniørmæssige baggrund for fremstilling og drift af store maritime konstruktioner. Herudover lægger DCMT vægt på at inddrage andre teknologiske fagområder såsom motorteknologi og styringsteknologi, der kan bidrage til innovative måder at opnå effektive daglige operationer, effektive løsninger til opnåelse af øget sikkerhed, formindskede miljøbelastninger, teknisk ekspertise i forbindelse med udformning af nye internationale regler osv. 18 Bachelors Diplom Masters Total 16 14 12 10 8 6 4 2 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Figur 4 Udviklingen i antal DTU dimittender fordelt på bachelors, diplom og masters. Antallet af dimittender fra DTU med et maritimt afgangsprojekt er faldet, hvis man ser over perioden 2006-2011, mens billedet er mere uklart, hvis hele perioden 2000-2011 betragtes. Antal afgangsprojekter er dog langtfra et korrekt mål for hvor mange ingeniører, der forlader DTU med en god maritim baggrund. Et entydigt mål herfor findes ikke, da der ikke er nogen egentlige maritime uddannelser på DTU. Ser man på de enkelte maritime kurser, så har der i nogle været et højere optag af studerende og i andre et lavere optag gennem DCMT-perioden; men fluktuationerne år for år er store. Tallene for beståede studerende i de maritime kurser i 2011 er vist i Tabel 1 (kurserne med dansk titel er diplom-/bachelor-kurser, og kurserne med engelsk titel er civil, dvs kandidatkurser): Kursustitel Skibsprojektering Grundlæggende skibs- og offshore teknik 1 Grundlæggende skibs- og offshore teknik 2 Skiver, plader og skaller Fluid mekanik Simulering af termiske energisystemer Grøn skibsfart Bæredygtighed i ingeniørløsninger Marine Structures 1 Marine Structures 2 FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ Antal 14 36 14 38 102 18 starter først 2013 14 94 19 6 DCMT Structural Assessment of Ships Advanced Fluid Mechanics Ship Propulsion and Manoeuvering Wave loads on Ships and Offshore Structures Ship Operations Tabel 1: Kurser og antal studerende, 2011 ikke afviklet i 2011 61 5 5 2 Samlet er det vores kvalitative opfattelse, at der i perioden har været en stabil interesse for det maritime fagområde blandt danske studerende; men en markant forøgelse blandt udenlandske studerende. Det sidste afspejles klart af vores mange udenlandske PhD-studerende (delvis) finansieret af DCMT. En væsentlig grund til den manglende forventede forøgelse af maritime ingeniører kan ligge i, at de tekniske udfordringer i den danske maritime industri i denne periode ikke har været særligt synlige for de studerende hverken i medier eller på DTU. Andre industrier, f.eks. vindmølleindustrien, har været langt mere synlige og proaktive, og det flytter naturligt de studerende derhen. I den forbindelse skal man erindre, at de studerende har frit valg af uddannelse, selv efter at de er kommet på DTU, og at de selvfølgelig går efter, hvad de synes er interessant at arbejde med efter studiet. Samtidig optages der et fast antal nye studerende hvert år, så de enkelte fagdiscipliner ’slås’ om det samme faste antal studerende. I DCMT-perioden er der gjort en del for at tiltrække flere studerende til fagområdet. Ud over information om den bagvedliggende forskning har DCMT også bidraget til at sende de studerende på sejlpraktik og til at deltage i relevante danske konferencer og seminarer. Vi kan dog nu se, at der skal en mere koordineret indsats fra DTU og den maritime industri til for at få en markant forøgelse af kandidater med maritim baggrund og interesse. Derfor var det meget positivt, at Den Danske Maritime Fond bevilgede lønmidler til PhD-studerende Ingrid Marie Vincent Andersen, så hun kunne tage orlov i et halvt år for at arbejde på dette komplekse problem. Udgangspunktet for hendes arbejde har været ATV-rapport ”Fremtidens Maritime Ingeniøruddannelse”, som har påpeget, at de nyuddannede maritime ingeniører bør have både en specialviden om maritime konstruktioners virkemåde og en mere bred viden omfattende logistik, management, økonomi, bæredygtighed mm. Dermed bliver anbefalede studieforløb absolut nødvendige, for at de studerende kan vælge de rette fagkombinationer på tværs af institutter på DTU. Dette arbejde er nu næsten færdiggjort, og nedenfor er givet et kort resume heraf. Når arbejdet afsluttes 1. august 2012, vil der blive fremsendt en fyldestgørende rapport over de tiltag, som vi forventer vil give en positivt afsmittende effekt på antallet af dimittender fra DTU med maritim baggrund og interesse. Det primære arbejde under Ingrid Maries orlov har bestået i at definere anbefalede studieforløb på bachelor-, kandidat- og diplomniveau, der afspejler erhvervets behov for en T-formet kompetenceprofil hos den nyuddannede ingeniør. Da mange af kurserne på DTU hænger sammen i kæder af forudsætningskurser, har det været nødvendigt at identificere de kandidatkurser, som har en vis maritim relevans, for eksempel livscyklusanalyse, logistik eller risikomanagement, og så sikre at de studerende på bachelorniveau rettidigt tager de rigtige forudsætningskurser. Konkret er resultatet tre nye studieforløb fra semesterstart 2012: • FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ Bachelorforløbet er bygget om rammerne for bachelorretningen ”Produktion og Konstruktion” og indeholder alle de grundlæggende kurser for en ingeniør såsom matematik, fysik, styrkelære, materialelære, fluid mekanik, projektkurser og de tre grundlæggende skibskurser, Grundlæggende Skibs- og Offshoreteknik 1 & 2 og Skibsprojektering. Ud over bachelorkurser hos DTU Mekanik er tilføjet to bachelorkurser hos DTU Transport, som giver forudsætninger for at tage kurser inden for maritim logistik på kandidatniveau på DTU Transport. Desuden er tilføjet et kursus i grundlæggende livscyklusanalyse og bæredygtighed, der giver forudsætninger for at 7 DCMT tage DTU Managements kandidatkurser inden for livscyklusanalyse. Endelig er tilføjet et bachelorkursus inden for simulering af (skibs)maskineri til studieplanen på bachelorniveau. For at den nye studieplan kan hænge sammen, har det været nødvendigt at flytte Grundlæggende Skibs- og Offshoreteknik 1 til efterårssemesteret og Grundlæggende Skibs- og Offshoreteknik 2 til tre-ugersperioden i januar, hvilket de studerende har udtrykt stor tilfredshed med. • På kandidatniveau er forløbet bygget op omkring kandidatuddannelsen ”Engineering Design and Applied Mechanics”, og der er kommet maritimt fokus på indholdet af flere kurser. Det de-facto obligatoriske kursus 42490 (TEMO-kurset) hos DTU Management vil således i år have en case fra A.P. Møller-Mærsk. På længere sigt arbejdes der på at etablere et opfølgende kursus til 42490 på DTU Mekanik, for at de studerende kan anvende den generiske teori fra 42490 på maritime udfordringer. Et andet de-facto obligatorisk kursus er kurset Risk Management, hvor de studerende kan vælge mellem to maritime cases. I DTU Managements kandidatkursus Life Cycle Assessment of Products and Systems bliver det muligt at vælge et maritimt system som projektemne. En væsentlig ændring på kandidatniveau er, at de to maritime DTU Mekanik kurser Ship Operations og Wave Loads on Ships and Offshore Structures formelt er blevet omkategoriseret fra at være valgfri kurser til at være en del af den teknologiske specialisering, hvilket frigør 10 ECTS til valgfri kandidatkurser, som den studerende så kan vælge at tage på DTU Management eller DTU Transport. • På diplomretningen har intentionen været at sætte mere fokus på økonomi og miljø. Dette er gjort ved at gøre kurset Teknisk Økonomi obligatorisk på den maritime specialisering og ved at oprette det nye kursus Grøn Skibsfart fra juni 2013. De anbefalede, veldefinerede studieforløb er helt centrale for at øge synligheden over for både studerende og industrien. Udover studieforløbene arbejdes der også på at gøre medsejlads/sejlpraktik i en kortere periode (1-3 uger) til en formel del af ingeniøruddannelsen på bachelorniveau. Det forventes, at muligheden for at komme ud at sejle vil virke tiltrækkende på de potentielle studerende. Slutteligt arbejdes der på muligheden af at gøre brug af tidssvarende software i de maritime kurser i form af skibsdesignsoftwaren NAPA. Denne software anvendes udbredt i industrien og vil på dét punkt bringe DTU og industrien tættere sammen. Et andet tiltag for at øge interessen blandt de studerende for det maritime fagområde er at tilbyde de studerende studiejob. Det har stor interesse blandt de studerende, som man bl.a. kunne se af den nyligt afholdte TechEvent, hvor 90 studerende fra DTU deltog for at høre om mulighederne i den maritime industri. En interessant ide er her foreslået af Magnus Gary fra FORCE Technology, som går ud på en egentlig jobrotation mellem tre maritime virksomheder over en 3-årig periode. I rotationsordningen vil den studerende være på studielønnet ophold et år i hver af de tre virksomheder. Således vil den studerende bruge sine faglige kompetencer til at løse problemstillinger for den enkelte virksomhed. Dette giver den studerende erfaring fra tre forskellige maritime virksomheder, netværk fra de tre virksomheder og ikke mindst et rigtig godt indblik i den maritime verden. Hvis den studerende i studiejobrotationen finder sig til rette med de udfordringer, den maritime verden tilbyder, kan det forventes, at den studerende vil følge maritime fag på DTU og følgelig vælge en maritim karrierevej. For nærværende er et sådant samarbejde aftalt mellem Maersk Maritime Technology, OSK ShipTech og FORCE Technology. Endvidere er der aftalt samarbejde mellem MAN Diesel, FORCE FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 8 DCMT Technology og et rederi (det endnu ikke afgjort hvilket). Yderligere har virksomheder inden for offshore-segmentet vist interesse for at deltage i ordningen. Bo Cerup Simonsen (Vice Præsident A.P. Møller – Mærsk A/S ) udtaler: ” Fra industriens side er der generelt en anerkendelse af, at konkurrenceevnen kan styrkes - og vækst dermed genereres - gennem nye avancerede tekniske løsninger. Der er ingen tvivl om, at DTU har leveret mange nøglepersoner til industrien tidligere og ligeledes vil kunne gøre det fremover med forskningsbaseret uddannelse, en tæt dialog med industrien og en relateret konstant udvikling af kursusindhold og studieplaner, sådan som DTU nu senest har udarbejdet.” Anders Ørgård Hansen (Adm. direktør OSK – ShipTech A/S) udtaler: ”Hos OSK er samarbejdet imellem uddannelsesinstitutioner og virksomheden altafgørende for virksomhedens udviklingsmuligheder. I takt med vores vækst har vi igennem de seneste år ansat en del nyuddannede og kvaliteten af vores nyansatte er meget høj. Specielt værdsætter vi tværfaglighed og evnen til hurtigt at sætte sig ind i nyt stof. Netop disse temaer har også været nøgleord fra vores side i arbejdet med at støtte den fortsatte udvikling af Skibsingeniøruddannelsen. I dette felt er samarbejdet på tværs af industrien vigtig. DCMT har ved at koordinere projekter på tværs også bidraget til denne udvikling.” Preben Terndrup Pedersen (Professor DTU) udtaler: ”Set fra DTU Mekaniks side har dette samarbejde været eksemplarisk. Forskningsprogrammet har ført til en række vigtige forskningsresultater, der nu bliver overført til praktisk anvendelse til gavn for den maritime industri. Desuden har det øgede fokus samtidig bidraget til uddannelse af et øget antal dygtige PhD’er samt civil- og akademiingeniører, som har fået arbejde i den maritime industri.” 5.2 Specielle projekter – Green Ship of the Future DCMT var inkubator for opstarten af Green Ship of the Future (GSF), og efter aftale med Den Danske Maritime Fond blev der brugt midler til opstarten af GSF. GSF opnåede derefter selvstændig støtte fra Den Danske Maritime Fond i den første periode op til COP15 og har siden arbejdet uafhængigt af DCMT. Fra starten hvor MAN Diesel, A.P. Moeller-Maersk, Aaalborg Industries (I dag Alfa Laval), Odense Lindø Skibsværft sammen med Søfartsstyelsen startede samarbejdet op, har det udviklet sig til at tælle næsten 40 medlemmer og er i dag selvfinansierende på den daglige drift og markedsføring af netværket. Kerneaktiviteten for GSF er demonstration og implementering af teknologi til reduktion af emissioner fra skibe. GSF danner ligeledes rammerne for et styrket teknologisk samarbejde mellem virksomheder i den danske maritime branche. Fokus er i dag både på nybygninger og på retrofit-løsninger til den store flåde af eksisterende skibe. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT I skrivende stund tæller GSF 22 projekter og 3 større studier (yderligere et er startet op i foråret 2012). De nuværende GSF-partnere er for de flestes vedkommende aktører i den danske maritime industri. For mere information, se venligst www.greenship.org. GSF afholder 3-4 netværksmøder årligt for partnerne, hvor der præsenteres nye teknologier, og ligeledes præsenterer de enkelte projekter deres fremdrift og resultater. GSF deltager løbende på udstillinger og konferencer i ind- og udland blandt flere BIMCO, Danmarks Rederiforening, Skibsteknisk Selskab, Green Ship Technology Conference, SMM i Hamburg, Nor Shipping i Lillestrøm o.l GSF har således opnået en væsentlig platform og har høstet stor anerkendelse i både ind- og udland for det arbejde, der udføres. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 9 DCMT 6. 10 Projekter 6.1 Generelt DCMT’s portefølje har spændt over projekter, der er erhvervsrettede, applikationsorienterede og som spinder årlige resultater af sig i form af systemer, komponenter, metoder m.m. fx til brug ombord samt en understøttende udvikling af basisviden til brug for applikationer. Fokusområderne for DCMT har været: − Sikkerhed − Miljø − Effektivitet Siden starten af DCMT har specielt miljø og emissioner fået større fokus, og det må forventes, at denne trend fortsætter fremover. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 11 6.2 Vessel performance control I dette projekt er der dels udviklet en fremdrivningsmodel (Propulsion Model), dels nye avancerede værktøjer til analyse af operationelle data. Fremdrivningsmodellen er udviklet af FORCE Technology og er efterfølgende blevet implementeret af FORCE Technology i SeaTrend, som er et system til performance-monitorering. Sideløbende har Benjamin Pjedsted Pedersen i sit PhD-projekt arbejdet med at undersøge mulighederne for brug af neurale netværk til at analysere operationelle data. 6.2.1 Fremdrivningsmodel Fremdrivningsmodellen indeholder generiske og empiriske metoder til bestemmelse af den nødvendige effekt til fremdrivning af et skib som funktion af hastighed, dybgang og vejrforhold. Modellen er efterfølgende blevet anvendt af FORCE Technology i deres udvikling af både SeaTrend og SeaPlanner. SeaTrend er et kommercielt program til performance-monitorering. I forbindelse med udvikling af fremdrivningsmodellen i SeaTrend har Clipper testet systemet ombord på flere af deres skibe. SeaTrend er nu et kommercielt produkt og anvendes af flere redere. SeaTrend har i løbet af DCMT perioden 2005-2012 udviklet sig til at være et omkostningseffektivt værktøj for både danske og udenlandske redere til optimering af dokningsintervaller. Således er der pt godt 100 skibe, der benytter og betaler for servicen, heraf 83 fra danske redere. SeaPlanner er et ruteoptimeringsprogram udviklet i samarbejde mellem DMI og FORCE Technology. Baseret på erfaringerne med udviklingen af fremdrivningsmodellen i SeaTrend har DMI og FORCE Technology sammen udviklet SeaPlanner. SeaPlanner reducerer olieforbruget på ruter ved at optimere fart og kurs i forhold til de givne vejrprognoser og dybdeforhold. SeaPlanner er pt installeret på 32 skibe, heraf 22 danske. Forventningerne til produktet rækker langt videre. Branchen har i løbet af DCMT-projektperioden fået øjnene op for de mulige gevinster ved effektiv overvågning af skibenes performance. Performance evaluering er nu særdeles udbredt inden for skibstransport. Teknikkerne, der benyttes til performance overvågning, er fortsat unge, og det forudses, at modellerne de kommende år vil videreudvikles markant. Konkret har projektet således ført til, at FORCE Technology nu tilbyder særdeles billig performance overvågning, som det blå Danmark har taget godt imod med for øjeblikket 83 installationer på danske skibe. Projektet findes beskrevet på www.DCMT.dk under titlen ”Performance monitoring II”. 6.2.2 Performance-monitorering med neurale netværk For at øge nøjagtigheden af værktøjer til performance-monitorering har Benjamin Pjedsted Pedersen arbejdet med at undersøge mulighederne for brug af neurale netværk til performance evaluering. I modsætning til fremdrivningsmodellen, som er udviklet under pkt. 0, er det ikke nødvendigt at opstille en matematisk/fysisk fremdrivningsmodel for skibet. Med neurale netværk ”trænes” en model til at finde sammenhænge i et repræsentativt udvalg af data fra et datasæt. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 12 Baseret på resultatet af denne ”træning” bestemmes multi-dimensionelle sammenhænge i dataene. De således fundne multi-dimensionelle sammenhænge benyttes efterfølgende til at beskrive, hvorledes skibene ”burde” kunne performe, hvilket videre benyttes i evalueringen af skibenes performance. I forbindelse med projektet har Benjamin opsamlet data på en 100,000 DWT tanker fra TORM, som blev udstyret med sensorer og kontinuerlig dataopsamling. Baseret på databehandlingen af disse data har Benjamin efterfølgende vist, at det med neurale netværk er muligt, på basis af operationelle data fra et skib, at estimere fremdrivningseffekten langt mere præcist end med traditionelle empiriske modeller som f.eks. Holtrop-Mennen og Guldhammer-Harvald. Derudover har Benjamin vist, at hvis de visuelle observationer af vind og bølger fra skibet erstattes med hindcast-data fra meteorologiske institutter, kan nøjagtigheden forbedres yderligere. Det forventes, at projektet vil bidrage med metoder til at øge nøjagtigheden af modeller for performance-monitorering, hvilket vil være til fordel og anvendelse for specielt danske virksomheder, herunder f.eks. A.P. Møller – Mærsk A/S og FORCE Technology, som arbejder med performance-monitorering. Maersk Maritime Technology har vist interesse for projektet, og den udviklede metode er blevet anvendt på et større datasæt dækkende en længere periode af performancedata fra et containerskib. Formålet med denne undersøgelse var at bestemme sammenhængen mellem farttab og bølgehøjder. Projektet har ført til følgende publikationer: − WMTC 2009 (Mumbai) paper/presentation: "Modeling of Ship Propulsion Performance" Benjamin P. Pedersen, Jan Larsen − COMPIT 2009 (Budapest) paper/presentation: "Prediction of Full-Scale Propulsion Power using Artificial Neural Networks" Benjamin P. Pedersen, Jan Larsen og er præsenteret i følgende sammenhænge: − SIMAC/Skibsteknisk Selskab 2007 − MEK, SKK 2007 − Skibsteknisk Selskab 2009 − Præsentation af Skibsingeniør uddannelsen på Foreningen til Søfartens Fremmes Oslotur: 2007, 2008 og 2009 − Gæsteforelæsning om modelforsøg og mekanik i praksis på kurset "41532 Mekanik" på DTU, 2008, 2009 6.3 Fault detection for onboard systems I dette PhD-projekt har Zoran Lajic arbejdet med modeller for fejlidentifikation af sensorbaserede ombordsystemer. Formålet med projektet er at udvikle modeller til at identificere eventuelle fejl på sensorsignaler samt efterfølgende estimere fejlens størrelse. Projektet tager udgangspunkt i SeaSense-systemet, som tidligere er udviklet i samarbejde mellem A.P. Møller – Mærsk A/S, DTU Mekanik, FORCE Technology og Søværnet. I projektet har Zoran således udviklet en model til SeaSense, som kontinuerligt vurderer pålideligheden og nøjagtigheden af sensorsignaler fra SeaSense-sensorerne. Baseret på krydskoblinger mellem sensorsignalerne vurderes nøjagtigheden, og i tilfælde af en evt. fejl eller afvigelse i forhold til det forventede signal bestemmes en korrektion, hvormed signalet kan justeres. Potentiale for projektet er større end blot integration med SeaSense, idet modellen kan tænkes bredere anvendt på sensorbaserede ombordsystemer til generelt at øge pålideligheden og nøjagtigheden af disse systemer. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 13 DCMT Referencerne inkluderer: − Z. Lajic, M. Blanke, and U.D. Nielsen, Fault Detection for Shipboard Monitoring - Volterra Kernel and Hammerstein Model Approaches, Proc. of 7th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes (Barcelona, Spain), 2009. − Z. Lajic and U.D. Nielsen, Fault Detection for Shipboard Monitoring and Decision Support Systems, Proc. Of OMAE'09 (Honolulu, HI, USA), 2009. Zoran Lajic: ”My experience with DCMT is perfect. I got all the support for my research I needed. Therefore, it was possible to carry out my project successfully. In a few months my work will be over. That was possible thanks to DCMT’s support.” Trenden inden for nybygning er, at skibene udstyres med langt flere sensorer end tidligere til brug for beslutningsstøttesystemer. Metoderne udviklet under Zorans projekt er oplagte til brug i laget mellem sensorer og beslutningsstøttesystemer. Det er således forventeligt, at metoderne vil finde vej til kommercielle maritime beslutningssystemer inden for de næste år. Zoran er p.t. ansat hos A.P. Moeller – Maersk, hvor han bl.a. arbejder med at implementere sine metoder i A.P. Moeller-Maersk’s in-house performance-monitoreringssystem. 6.4 Dynamic stability I dette projekt har Jelena Vidic-Perunovic bidraget til at cementere DTU’s stærke faglige position inden for stærkt dynamiske problemstillinger. I projektet har Jelena lavet en model for parametrisk rul, som inkluderer fartvariationer som følge af store rullebevægelser. Arbejdet er udført på et meget højt teknisk og forskningsmæssigt niveau og har bidraget til den internationale forskning inden for området. Jelena har skrevet en 42-siders sammenfattende rapport over sit arbejde med titlen. ”Ship Dynamic Intact Stability – Focus on Parametric Roll” dateret juli 2009. Referencerne inkluderer: Journal Articles: − Vidic-Perunovic, J, and Jensen, JJ, (2009). ''Parametric Roll due to Hull Instantaneous Volumetric Changes and Speed Variations''. Ocean Engineering, Vol 36, pp.891-899. Conference Papers Published in Books of Proceedings: − Jensen, JJ, Pedersen, PT, Vidic-Perunovic, J, (2008).''Estimation of Parametric Roll in a Stochastic Seaway''. IUTAM Symposium on Fluid-Structure Interaction in Ocean Engineering. Hamburg, Germany. − Jensen, JJ, Vidic-Perunovic, J, Pedersen, PT, (2007). 'Influence of Surge Motion on the Probability of Parametric Roll in a Stationary Sea State''. Proc. of the 10th International Ship Stability Workshop. Hamburg, Germany. − Vidic-Perunovic, J, Rognebakke, O, Jensen, JJ, Pedersen, PT, (2008). 'Influence of Surge Motion on Extreme Roll Amplitudes''. Proc. of the 27th International Conference on OffshoreMechanics and Arctic Engineering - OMAE2008. Estoril, Portugal. − Galeazzi, R,Vidic-Perunovic, Blanke, M, J, Jensen, JJ, (2008). ''Stability Analysis of the Parametric Roll Resonance under Non-Constant Ship Speed''. Proc. of the 9th Biennial ASME Conference on Engineering System Design and Analysis- ESDA2008. Haifa, Israel. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 14 DCMT − − Vidic-Perunovic, J, Jensen, JJ, (2009). ''Estimation of Parametric Rolling of Ships – Comparison of Different Probabilistic Methods''. Proc. of MARSTRUCT 2009. Lisbon. Portugal Vidic-Perunovic, J, (2009). ''Effect of Roll Restoring Lever Calculation on Parametric Roll Prediction in a Stationary Sea State''. Proc. of Proc. of 10th International Conference on Stability of Ships and Ocean Vehicles – STAB 2009. Snkt. Petersburg, Russia. Desuden er arbejdet præsenteret på interne DTU-møder samt ved den Blå konference 2008 på CBS. Jelena Vidic-Perunovic: ”I am grateful and happy that DCMT supported my research, and made it possible for me to focus on parametric roll topics - both as desk research and to make a number of travels to valuable conferences. Through the DCMT cooperation I also had the chance to enlarge my network and experience. I am actually sad it ended! This was one of the nicest periods in my research.” Den udviklede model er indtil videre tilgængelig for beregninger på DTU, men det undersøges, hvorledes resultaterne kan anvendes mere generelt i erhvervet, evt. i forbindelse med design eller ruteplanlægning. Tidlig varsling med tilhørende guidning i, hvad der skal til for at minimere risikoen for parametrisk rul, vil være af stor værdi specielt for container driften. Jelena arbejder p.t. hos American Bureau of Shipping (ABS) i Houston, USA. ABS var et af de første klassifikationsselskaber, som udgav en detaljeret vejledning i, hvordan parametrisk rulning kan imødegås på designstadiet. Hendes erfaringer og metoder vil derfor kunne diskuteres og evt. indgå i kommende revisioner af sådanne vejledninger. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 6.5 15 Fuel saving devices Studiet, der er lavet i forlængelse af projektet om praktisk anvendelse af CFD (Computational Fluid Dynamics) (beskrevet afsnit 6.6), har undersøgt og vist, at strømningsforholdene omkring forskellige ’fuel saving devices’ kan beskrives såvel kvalitativt som kvantitativt ved hjælp af RANS-CFD. Studiet førte til forfinelse af flere af metoderne omkring modellering af selvfremdrivning for skibe. Beregninger for en Diamond 34/SeaHorse 35 bulk carrier designet af Grontmij A/S er foretaget for et traditionelt ror-design og efterfølgende for et design med Rolls-Royce PROMAS-ror i forskellige udformninger. Design af PROMAS-roret er udført og leveret af Rolls-Royce Marine. Studiet indeholder såvel beregninger som modelforsøg og sammenligninger af resultaterne. Konklusionen på studiet er, at det er muligt kvantitativt at regne på gevinsten ved ’fuel saving devices’ af typen, der forbedrer ror-propeller-flowet. Konklusionen er videre, at meget præcis modellering af selvfremdrivningspunktet og den dertil hørende aflastning til inklusion af Reynolds skala effekterne er krævet. Claus Simonsen: “Working with DCMT has been a very good experience. On one hand it has provided the possibility to work with partners from the industry and from DTU, which is beneficial from the standpoint of knowledge exchange. On the other hand it has been an opportunity to raise the knowledge level within application of CFD methods to marine flow problems. Today improved CFD tools, meshing techniques and large parallel computers have opened up for a wide range of advanced CFD applications. However, gaining experience with the CFD tools for new applications related to advanced practical flow problems requires a lot of effort. Through DCMT, FORCE Technology has been able to focus on the application of CFD for simulations of fully appended ships and fuel saving devices. This has given valuable insight in the possibilities and limitations of the methods plus insight in the physics related to these types of flows.” For det blå Danmark betyder dette, at mulighederne og potentialet i forskellige ’fuel saving devices’ til forbedring af flowet mellem ror og propeller kan evalueres præcist uden brug af modelforsøg. Det store antal retrofitting–projekter, der gennemføres i branchen, vil kunne få stor glæde af dette. Resultaterne af det udførte arbejde er dokumenteret i ”CFD based estimation of potential power saving for ships with fuel saving rudder-propeller device” af Claus D. Simonsen og Christian Klimt Nielsen. Paperet findes på DCMT-websiten. 6.6 Applied CFD I samarbejde med MAN Diesel i Frederikshavn og DTU Mekanik har Claus Simonsen fra FORCE Technology udført et stort valideringsprojekt for at vise nøjagtigheden og anvendeligheden af nyeste RANS-CFD-teknologi. Baseret på skrogform og modelforsøgsresultater for søværnets 70 m inspektionsskib til Grønland, som er bygget på Karstensens Skibsværft i Skagen, er der udført et omfattende beregningsarbejde med RANS-CFD. Baseret på sammenligninger med modelforsøg er det vist og dokumenteret, at både modstand og propellerkoefficienter kan beregnes med god nøjagtighed i forhold til modelforsøg. De meget positive resultater er kommunikeret til erhvervet i form af en rapport og en præsentation i Skibsteknisk Selskab. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 16 Desuden er der udført beregninger med inkludering af kavitation, hvor resultaterne også er sammenlignet med modelforsøg. Også disse resultater er opløftende, idet beregningerne indikerer, at det er muligt med tilstrækkelig opløsning af beregningsnettet at vise samme kavitationsomfang som ved forsøg. Dog kræves flere beregninger og sammenligninger, men potentialet er stort, hvis det lykkedes at vise, at kavitationsfænomener kan beregnes vha. RANSCFD. Referencerne inkluderer: − "RANS Simulation of Complex Marine Flow Problems" presented at the STAR European Conference, London, 23-25 March 2009 − "Numerical Flow Simulation of Model Ship with Appendages. Method, Validation and Investigation of the Flow around Hull, Rudder and Propeller", FORCE Technology Report, July 2009. Desuden er arbejdet præsenteret i Skibsteknisk Selskab. Anders Ørgaard Hansen, Direktør OSK-Shiptech: “Ovennævnte projekt har bidraget signifikant til at forstå og synliggøre, hvorledes den nyeste CFD-teknologi kan anvendes til beregning af hydrodynamiske problemer for skibe, og publiceringen af resultaterne om CFD fra DCMT har klart understøttet OSK-Shiptech’s beslutning om at investere i eget CFD-software og -udstyr” 6.7 Resistance in waves Med dette projekt har Soizic Annick Gabrielle Joncquez vist, at der er et klart potentiale for at beregne forøget modstand i bølger baseret på 3D-modeller af skroglinier. Ved hjælp af en 3Dpanel-model fra en af DTU’s samarbejdspartnere har Soizic beregnet forøget modstand i bølger for en bulk carrier og et containerskib. Beregningerne er udført med forskellige metoder og grænsebetingelser, som så er sammenlignet med forsøg i bølger udført hos FORCE Technology. For en 53.000 DWT bulk carrier designet af Bro Marine har Soizic således sammenlignet sine beregningsresultater med resultater fra tankforsøg udført af Benjamin Pjedsted Pedersen under hans eksamensprojekt. Projektets resultater er imponerende og viser klart, at der er et potentiale både i forhold til design og operation af skibe, og det forventes at Soizic vil arbejde videre med projektets resultater og konklusioner i forhold til at bringe værktøjet og metoden endnu tættere på erhvervet. Der er således lavet et projektforslag vedrørende optimering af en bulk carrier og et containerskib i bølger, hvor der tages højde for den statistiske variation af bølger i løbet af skibets operationsperiode. Referencerne inkluderer: − Full conference paper: JONCQUEZ S. A. G., BINGHAM, H. B, and ANDERSEN, P., “Validation of Added Resistance Computations by a Potential-Flow Boundary-Element Method”, Proceedings of the 27th Symposium on Naval Hydrodynamics, 2008, Séoul National University. − Extended abstract: JONCQUEZ S. A. G., BINGHAM, H. B, and ANDERSEN, P., “A Comparison of methods for computing the added resistance of ships using a high-order BEM”, 24th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, 2009. − PhD thesis: JONCQUEZ S. A. G., “Second-order Forces and Moments acting on Ships in Waves”, 2009. (published in November) FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 17 Præsentationer: − 11th internal DCAMM Symposium, 19-21 March 2007, Denmark. − 27th Symposium on Naval Hydrodynamics, 5-10 October 2008, Séoul, Corea. − 12th internal DCAMM Symposium, 23-25 March 2009, Denmark. − 24th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, 19-22 April 2009, Saint-Petersburg, Russia. − 29th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, 6-11 June 2010, Shanghai, China (ABSTRACT ACCEPTED) − Presentation at the STS meeting on 2nd November 2009. Soizic Joncquez: “DCMT has allowed me to do a PhD thesis that had both a research aspect as well as a practical aspect (for the industry). It helped me to validate my numerical results with experimental data from a real ship.” Michael Højsholm Schmidt, Schmidt Marine (tidligere ansat hos Grontmij): “Based on my long experience with design of ships the propulsive performance in a seaway is highly relevant – but often very little concern is made to this issue. Therefore, it is very interesting for ship designers and operators with advanced tools for fast and efficient calculation of added resistance in a seaway. I am really looking forward to see the final conclusions on his project, and I trust that the knowledge developed in this project will be very important for the industry.” 6.8 Swirl in 2-stroke diesel engines I dette PhD-projekt har Sajjad Haider udført et imponerende og omfangsrigt studie af swirlprocessen i en cylinder på en totaktsmotor. Ved at kende swirl-processen i detaljer forventes det, at det er muligt at optimere forbrændingsprocessen og dermed optimere den termiske virkningsgrad og evt. reducere emissioner. I projektet har Sajjad lavet en avanceret og omfattende CFD-beregningsmodel (Computational Fluid Dynamics) til beregning af swirl i cylinderen. Sajjad har også gennemført en eksperimentel undersøgelse af en simplificeret fysisk model af en cylinder ved hjælp af avancerede PIV-målinger. Resultater fra simuleringer er sammenlignet med eksperimentelle resultater for at evaluere simuleringerne i forhold til de faktiske strømningsforhold i cylinderen. Det er et yderst omfattende arbejde Sajjad har udført – både eksperimentelt og numerisk – og Sajjad har publiceret to videnskabelige artikler på højt niveau. Resultaterne er dokumenteret i Sajjads PhD-afhandling. På trods af de gode resultater kræves der dog yderligere studier og yderligere udvikling af CFD-metoderne for at bestemme swirl-processen med stor nøjagtighed. Referencerne inkluderer: − S. Haider;T. Schnipper;A. Obeidat;K. E. Meyer;V. L. Okulov;S. Mayer;Jens HonoreWalther: “PIV Study of the Effect of Piston Position on the In-Cylinder Swirling Flow During the Scavenging Process in Large Two-Stroke Marine Diesel Engines”, accepted for publication in Journal of Marine Science and Technology (2012) FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 18 DCMT − − Haider Sajjad, Meyer Knud E., Schramm Jesper and Mayer Stefan, PIV Study of the Effect of Piston Motion on the Confined Swirling Flow in the Scavenging Process in 2Stroke Marine Diesel Engines. 26th CIMAC World Congress on Combustion Engine Technology, June 2010, Bergen, Norway. (Accepted for oral presentation ) Haider Sajjad, Meyer Knud E., Schramm Jesper and Cavar Dalibor, PIV Study of a Confined Swirling Flow in the Scavenging Process in 2-Stroke Marine Diesel Engines. 8th International Symposium on Particle Image Velocimetry, August 2009, Melbourne, Australia. Desuden er arbejdet præsenteret i Skibsteknisk Selskab i november 2009. Projektet fortsættes i et nyt projekt med finansiering fra Det Frie Forskningsråd (Teknologi og Produktion). Her er opbygget en ny eksperimentel opstilling, som har et bevægeligt stempel, og som dermed kan bruges til undersøgelse af den dynamiske skylleproces. Sajjad Haider: “My work with DCMT has been very supportive and encouraging. DCMT initiated research work for the optimization and improvement of scavenging process which before my project has not been done very much in detail. Today, as a result of this project, we have a very sophisticated experimental setup that has helped a lot to study and characterize the swirling flow scavenging process. Due to project results, MAN DIESEL has further funded my project to look for other aspects of scavenging such as mixing and stratification and developing CFD models where we can simulate the flow while the piston and exhaust valve are moving” 6.9 Propeller cavitation with CFD I projektet har PhD-studerende Keun Woo Shin lavet et omfattende arbejde med at beregne kavitationsudbredelse på en propellergeometri for tre forskellige CFD-kavitationsmodeller. Det programkompleks, der blev benyttet, var EllipSys, som blev udviklet af DTU og RISØ i samarbejde. Programmet er en hurtig, effektiv og stabil løser af Navier-Stokes-ligningerne (RANS) til detaljeret beregning af strømninger med friktion. Programmet har først og fremmest vundet udbredelse ved undersøgelse af vindmøllestrømninger, derfor var det nødvendigt at implementere en model for kavitationsdannelsen. I alt fire forskellige modeller for kavitationsdannelsen blev undersøgt. Numeriske resultater for to-dimensional strømning med kavitation for et hydrofoil blev sammenlignet med forsøgsresultater. Yderligere beregninger og sammenligninger med forsøg blev udført for hydrofoils i tre-dimensional strømning og for en konventionel og en high-skew propeller. Alle disse beregninger blev udført med den af de tre ovennævnte kavitationsmodeller, der viste sig både robust og nøjagtig ved simulering af stationær og instationær lag-kavitation ved sådanne komplicerede geometrier. Beregningerne for propellerkavitation blev udført for åbent vand og propeller i medstrøm. I sidstnævnte tilfælde blev medstrømsfeltet modelleret ved hjælp af en impulsskive anbragt opstrøms i forhold til propelleren i stedet for at modellere hele skibsskroget. Den beregnede kavitationsprofil viste rimelig overensstemmelse med forsøgsresultater, og den transiente karakteristik af kavitationsdannelsen og -henfaldet blev gengivet i simuleringen. De generelle resultater viser muligheden for at anvende kavitationsmodellen i RANS-bereginger til praktiske anvendelser i propellerdesign og som supplement til modelforsøg og andre numeriske metoder. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 19 DCMT Projektet har bidraget til at skaffe mere viden om numerisk modellering af propellerstrømninger med kavitation. Denne viden, sammen med ekspertviden om numerisk modellering af propellerstrømninger generelt, er vital for virksomheder, som konstruerer og analyserer propellere. Kun ved at have denne ekspertise til rådighed i form af medarbejdere, vil virksomheden kunne udnytte disse omfattende og effektive beregningsmetoder. Den PhDstuderende, Keun Woo Shin, er efterfølgende blevet ansat af MAN Diesel & Turbo i deres afdeling i Frederikshavn, hvor han beskæftiger sig med analyse af propellerstrømninger. Referencerne inkluderer: − Analysis of numerical models for cavitation on 2D hydrofoil, 12th NuTTS, Cortona, Italy, Oct 2009 Keun Woo Shin: “My PhD project has the collaboration with the Danish maritime industry through DCMT. It leads to a practical application of our numerical solver with actual propeller geometries. I hope that my project makes a practical contribution for both academy and industry.” FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 20 6.10 Unconventional prime movers and WHR systems I dette projekt har Fredrik Haglind udført et omfattende arbejde vedrørende modellering af gasturbiner, dampturbiner og dampkedler installeret på skibe. Modellerne er efterfølgende implementeret i DTU Mekaniks DNA model (Dynamic Network Analysis), som er anvendt til at undersøge potentialet for reduktion af store skibes energiforbrug og emissioner. Det er også undersøgt, hvorvidt en traditionel totaktsmotor på et containerskib fra Mærsk Line kunne erstattes af en gasturbine kombineret med en dampturbine. Desuden har Fredrik været ansvarlig for et projekt, hvor systemer til udnyttelse af energien i motorens røggas (Waste Heat Recovery, WHR) i dellast-konditoner blev modelleret og optimeret, hvilket er yderst interessant for redere i øjeblikket, idet skibene sejles med reduceret hastighed. Modellen er også anvendt af en studerende i et GSF-projekt sammen med Molslinien A/S. I dette projekt er der udført beregninger for en hurtigfærge med kombineret LNG-drevet gasturbine og wasteheat-anlæg. Baseret på dette projekt er det vist, at der kan opnås store reduktioner af emissioner med uændret energieffektivitet i forhold til traditionelle 4-takts dieselmotorer. Projektets resultater er kommunikeret på et højt videnskabeligt niveau og inkluderer i alt 11 videnskabelige artikler om emnet. Fredrik har opnået stor anerkendelse for sit arbejde både nationalt og internationalt, og hans store indsats har betydet, at DTU i dag råder over en omfattende model for simulering af dampkredse på skibe og landfaste installationer. Dette har stor betydning i forbindelse med løsning af komplekse problemer og i forbindelse med uddannelse af unge ingeniørkandidater, som hermed har mulighed for uddannelse inden for energieffektivisering på et højt fagligt niveau. Referencerne inkluderer: − Haglind F., 2011, “Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Combined cycle performance,” Applied Thermal Engineering, Vol. 31, Issue 4, pp. 467-476. − Haglind F., 2010, “Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Gas Turbine performance,” Energy, Vol. 35, Issue 2, pp. 562-570. − Haglind F. 2009, “Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Gas turbine performance,” Energy, in press. − Haglind F. 2009, “Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Combined cycle performance,” to be submitted. − Barduca O. and Haglind F., 2009, “Optimization of the waste recovery system for a marine slow-speed diesel engine, Part I: full-load performance,” submitted. − Barduca O. and Haglind F., 2009, “Optimization of the waste recovery system for a marine slow-speed diesel engine, Part II: part-load performance,” submitted. − Haglind F. and Elmegaard B., 2009, “Methodologies for predicting the part-load performance of aero-derivative gas turbines,” Energy, Vol. 34, pp. 1484-1492. − Haglind F., 2008, “A review on the use of gas and steam turbine combined cycles as prime movers for large ships, Part I: background and design,” Energy Conversion and Management, Vol. 49, Issue 12, pp. 3458-3467. − Haglind F., 2008, “A review on the use of gas and steam turbine combined cycles as prime movers for large ships, Part II: previous work and implications,” Energy Conversion and Management, Vol. 49, Issue 12, pp. 3468-3475. − Haglind F., 2008, “A review on the use of gas and steam turbine combined cycles as prime movers for large ships, Part III: fuels and emissions,” Energy Conversion and Management, Vol. 49, Issue 12, pp. 3476-3482. − Barduca O. and Haglind F., 2009, “Optimization of the waste recovery system for a marine slow-speed diesel engine, Part I: full-load performance,” DTU report. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 21 DCMT − Barduca O. and Haglind F., 2009, “Optimization of the waste recovery system for a marine slow-speed diesel engine, Part II: part-load performance,” DTU report. Desuden er der publiceret følgende emner, som er udarbejdet i regi af dette DCMT projekt: − Dahlkvist J., 2007, “Examination Project, Ship Design – Combined Cycle vs. Diesel Engine,” B.Sc. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark. − Barduca O., 2008, “Diesel Engine Analysis for Increasing Power and Efficiency,” M.Sc. thesis, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark. − Risborg C., 2009, “Fremdrivningsanlæg for hurtiggående færger,” Special course report, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark. Præsentationer: − Haglind F., 2007, “Gas and Steam turbine combined cycles as prime movers for large ships,” Den Blå Konference 2007, Copenhagen, Denmark. − Haglind F., 2008, “Unconventional prime movers for large ships,” 29th International Bunker Conference, 23-25 April 2008, Copenhagen, Denmark. − Haglind F., 2009, “Hybride Propulsion Systems for Ships,” DTU Gensynsdag 2009. Desuden er arbejdet præsenteret på interne DTU-møder, samt ved Den Blå Konference 2008 på CBS. Fredrik Haglind: ” I have had very good experience with DCMT. The co-operation between FORCE Technology and DTU Mechanical Engineering has been fruitful and successful, and I believe that during the past three years the DCMT project has played a significant role for the progress of advanced machineries for ships. The DCMT project has resulted in spin-off effects. For example, computer models developed within DCMT are currently used for developing a decision support system for on-board performance monitoring of the new Triple-E Mærsk container vessels. In addition, these models have been used for a project running within the Green Ship of the Future project. For these reasons, I believe that it would be beneficial for the Danish Maritime industry if there will be a continuation of the DCMT activities also after the end of 2010” 6.11 Roll damping CFD-gruppen på FORCE Technology har i dette studie undersøgt muligheden for at bestemme rulledæmpning ved hjælp af RANS-CFD. Et skibs rulledæmpning er vigtig for bevægelsesstudier for skibe og for simuleringsstudier og simuleringstræning. Rulledæmpning er styret af viskosetab og tab af energi, der går til bølgedannelse. De almindelige 3D-panel-metoder, der benyttes til skibsbevægelsesstudier kan alene regne bidraget, der går til bølgedannelse, hvorfor der typisk benyttes empiriske metoder eller modelforsøg til bestemmelse af de viskosetab. De empiriske metoder er ofte upræcise og kan ikke medtage effekter fra finner, bilge keels og lignende. Modelforsøg, på den anden side, er ofte for dyre for bestemmelse af rulledæmpningen alene. Studiet demonstrerer, hvorledes det ved hjælp af de udviklede metoder i kombination med RANS CDF er muligt numerisk at bestemme rulledæmpningen præcist. Metoderne bygger på tvungne rulninger udført i RANS-CFD-modellen og efterfølgende analyse og bestemmelse af added mass FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 22 og dæmpning i rul. Resultaterne er sammenlignet med de tilsvarende modelforsøg, og god overensstemmelse er fundet. Studiet har resulteret i, at der fremadrettet kan tilbydes bedre bevægelsesberegninger og simuleringsmodeller, uden at modelforsøg nødvendigvis er krævet. Projektet er i skrivende stund fortsat i gang. Projektet færdiggøres i efteråret 2012, og resultaterne bliver inkluderet i den afsluttende brochure, bliver tilgængelige via www.DCMT.dk og bliver desuden præsenteret på det planlagte arrangement i Skibsteknisk Selskab. 6.12 Propulsive performance in a seaway Soizic A. G. Joncquez har i dette studie brugt resultater, metoder og findings fra ’Resistance in waves’-projektet til at evaluere to forskellige bov-designs med løgformet bov. Sammenligningerne er gjort i to etaper. Først sammenlignedes beregnede modstande med modstande i bølger målt ved tankforsøg. Dernæst blev resultaterne for de anvendte skibsformer benyttet til beregninger på konkrete ruter og i 10 års historisk vejr. Herved opnåedes et kvalificeret bud på den faktiske besparelse på den ene bovform frem for den anden. Tankforsøgene og 3D-panel-model-resultaterne viste sammen, at forskelle i modstand i bølger kan predikteres ved hjælp af en 3D-panel-model for bølger over en vis længde. For kortere bølger var det ikke tilfældet. Der blev derfor implementeret en metode baseret på en kombination af Tsujimoto’s formula og 3D-panel-modelen. Overensstemmelserne mellem målinger og beregninger vha. den reviderede metode er meget tilfredsstillende. Referencerne inkluderer: - Joncquez Soizic, 2011,” Comparison between two bulbous bows ”, FORCE Technology, Denmark - Joncquez Soizic, 2011,” Calculation with AEGIR in Oblique Seas ”, FORCE Technology, Denmark - Joncquez Soizic, 2011,” Comparison of results from S-OMEGA and from AEGIR ”, FORCE Technology, Denmark - Extended abstract: Joncquez Soizic, Simonsen Claus and Otzen Janne F., 2012,” Computational Evaluation of the Added Resistance in Waves “, 27th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, Copenhagen Præsentationer: - 27th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, 22-25 April 2012, Copenhagen, Denmark Soizic Joncquez: “DCMT has allowed me to continue working with the mean added resistance in waves and to develop a method which can be used in practice to compare performance of several ships in a given route. This method is the first step in creating a program which could automatically optimize a ship with regard to its performance on a given route (both still water and mean added resistance being considered).” Metoderne udviklet i projektet er af stor betydning blandt andet for præcisionen i ombordsystemer til performancevurdering og ruteplanlægning. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 23 DCMT Videre er metoden, hvor resultaterne benyttes videre til simulering på faktiske ruter i historisk vejr, med til at danne grundlaget for skibsdesign efter de nyeste paradigmer, hvor skibene optimeres til forventede brugsprofiler og forventede vejrfordelinger. Metoden er således meget vigtig og kan give stor viden inden for rationel bovudformning. 6.13 Second generation onboard system Ingrid Marie Vincent Andersen arbejder i dette PhD-projekt med estimering af søtilstande ud fra skibsbevægelser. For effektivt at kunne give beslutningsstøtte til en skibsfører i dårligt vejr er det nødvendigt nøjagtigt at kende til den aktuelle søtilstand, skibet opereres i. Denne kan estimeres ud fra målinger af skibets bevægelser i bølgerne og kendskab til dets hydrodynamiske data. Målene for projektet er dels at videreudvikle og implementere en metode til real-time estimering af den øjeblikkelige søtilstand, skibet sejler i, dels at udvide beslutningsstøttesystemet til også at indeholde belastningsparametre som ekstreme accelerationer i fx containerstakke på dækket og forventede udmattelsesskader i skroget. De følgende delemner er identificeret som de væsentligste: • Dynamisk udvælgelse af de bedst egnede response-signaler til brug for estimering af søtilstanden. Dette arbejde bygger videre på Zoran Laijcs PhD inden for emnet fault detection for onboard systems. • Inkludering af ekstremlastsværdier i de operationelle kriterier. Dette inkluderer bl.a. også risikoen for parametrisk rul behandlet i et andet DCMT-projekt. • Real-time estimering af udmattelsesskader i skroget baseret på målte spændinger. De målte spændinger inkluderer både direkte bølgeinducerede belastninger og vibrationer forårsaget af hydroelastiske fænomener som whipping og springing. Projektet er fortsat i gang og forventes afsluttet i 2014. 6.14 Understanding the Physics of Trim I de seneste år har fokus blandt skibsredere været rettet mod at spare brændstof og dermed reducere CO2-udledningen. En simpel metode at spare brændstof på er at operere skibet på det optimale trim. Med trim menes forskellen mellem dybgang agter og dybgang for. Det er klart, at opereres der tæt på designkonditionen mht. fart og dybgang, burde skibe sejle optimalt på ret køl, men det modsatte har også vist sig at være tilfældet. Mere end 50 trimtests har været udført hos FORCE inden for de sidste 10 år. Hovedparten har været containerskibe, men også tankere, Ro-Ro, LNG tankere og offshore supply-skibe har været testet. Ved specifikke konditioner er der fundet besparelser på op til 15% i fremdrivningseffekten sammenlignet med effektbehovet på ret køl. I en gennemsnitsbetragtning kan besparelsen være op til 2 til 3% ved optimal trimning af skibe. Der kræves ingen ændringer eller ombygninger af skibene. Fokus inden for trimtests har indtil nu været på udnyttelsen af resultaterne som trim guide. De fysiske effekter, der er årsag til ændringerne i fremdrivningseffekten, er ikke blevet undersøgt nærmere. Dog er det muligt visuelt at observere, at bølgedannelsen omkring bulben ændres markant, når skibet trimmes, og det er derfor blevet hævdet, at ændringen i fremdrivningseffekten er forsaget af ændret vandstrømning omkring bulben. I projektet ”Understanding the Physics of Trim” var formålet at undersøge ændringerne i power demand, når et skib trimmes, og se nærmere på hvilke effekter, der er dominerende og forårsager de store ændringer i power demand og dermed fuel-forbrug. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 24 DCMT Resultaterne fra studiet benyttes til at fastlå, hvorledes trim-afhængigheder kan afdækkes. Om der skal foretages selvfremdrivningsforsøg, eller om man kan klare sig med de billigere modstandsforsøg, og om forskellige former for CFD eventuelt kan være brugbare alternativer til trimtestene. Danske rederier ofrer store beløb på at få tilvejebragt trim guidance, der udbydes af såvel seriøse som mindre seriøse udbydere. Det foretagne studies klare konklusioner kan være af stor værdi for det blå Danmark, når trim guidance skal tilvejebringes, og forskellige alternativer til at tilvejebringe trim guidance skal evalueres. Referencerne inkluderer: − Larsen, Nikolaj Lemb, 2012, ”Understanding the physics of trim”, Green Ship Technology Conference, Copenhagen − Larsen, Nikolaj Lemb, 2011, ”Understanding the physics of trim”, Ship and Offshore, Green Tech supplement 2011 Præsentationer: − Larsen, Nikolaj Lemb, 2012, ”Understanding the physics of trim”, Green Ship Technology Conference 2012, Copenhagen 6.15 Fuel Saving Devices – Continued Resultaterne i projektet ’Fuel Saving Devices’ indikerede, at rortype og rorstørrelse samt afstanden mellem ror og propelleren påvirker effektiviteten af fremdrivningssystemet. Da dette var uden for scopet af det oprindelige projekt, men samtidig meget relevant, blev dette opfølgende studie udført. Effekten bliver undersøgt nærmere, idet den ligeså godt kan tænkes ind i nye designs, således at man vælger den bedste rorplacering og det bedste ror og herved får en bedre performance ud af skibet fra start. En anden ting, som kan være med til at forbedre fremdrivningssystemet, er placering af devices opstrøms for propelleren med det formål at forbedre propellerindstrømningen og hermed øge effektiviteten af fremdrivningssystemet. I indeværende projekt undersøges ovenstående aspekter. Den primære undersøgelse vil blive baseret på numeriske CFD-beregninger. Disse kan dels give en ide om effektivitetsændringerne og dels en detaljeret indsigt i strømningsforholdene, hvilket er nyttigt i for forståelsen af fysikken bag de forskellige ændringer. Ud over CFD-beregningerne vil der også blive lavet modelforsøg for at måle data, som kan bruges til at validere beregningerne og få en ide om, hvor godt de numeriske værktøjer kan beregne disse ting. Hermed indeholder projektet nedenstående aktiviteter: 1. CFD-baseret beregning af basecase med konventionelt ror og propeller, som skal bruges til sammenligning og kvantificering af de relative ændringer i performance, når forskellige devices undersøges. 2. CFD-baseret studie af indflydelsen af rorets placering på fremdrivningssystemets effektivitet 3. CFD-baseret studie af indflydelsen af rortypen på fremdrivningssystemets effektivitet. Herunder hensyntagen til at skibets manøvreegenskaber skal være de samme uanset rorets type 4. CFD-baseret studie af indflydelsen af flow devices placeret opstrøms for propelleren på fremdrivningssystemets effektivitet FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 25 DCMT 5. Modelforsøg i slæbetanken for at genteste nogle af konditionerne fra CFD-studiet og tjekke, hvor præcist CFD-beregningerne kan forudsige effektivitetsændringerne Beregningsarbejdet fokuseret på rorets placering er på nuværende tidspunkt godt i gang. CFDberegninger med roterende propeller er imidlertid meget tidskrævende, så det tager en del tid at komme gennem de forskellige konditioner. Når dette er afsluttet, fortsættes mod rortyperne. Modelforsøget er ikke udført endnu, men blive udført i 2012. 6.16 Leverance af simulator til DTU MEK DTU MEK får i løbet af sommeren 2012 leveret en desktop-simulator-bro af FORCE Technology til brug i uddannelsen af kandidater. Sammen med broen leveres 11 basis-skibsmodeller, hvoraf de 5 er selvstændige skibsmodeller fordelt over almindelige typer (tanker, containerskib osv), og de resterende 6 er modelvariationer lavet med henblik på undervisning. Variationerne er variationer i rortyper, variation mellem fixed og variabel pitch-fremdrivning. Bro-simulatoren giver studerende og fakultetet mulighed for at studere manøvrering og manøvresimulering i et realistisk miljø. Broen vil være udstyret med håndtag til hovedtelegraf, thrustertelegraf og rortiller. Simulatoren vil være udstyret med bridge view, der giver udsynet fra broen, conning display, der emulerer instrument displays, og et occ view, hvori øvelser med områder og andre skibe kan defineres. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 26 DCMT 7. Videnspredning, markedsføring og networking 7.1 Generelt Spredningen af den viden, der er opbygget gennem DCMT-projektet, sker ad flere veje og er givet endnu ikke slut. Herunder beskrives nogle af kilderne til spredningen af den viden, der er opbygget gennem DCMT-projektet. 7.2 Spredning af højt uddannet og specialiseret arbejdskraft Tilknytningsforholdene for nogle af personerne, der har arbejdet på DCMT-projektet, har undervejs skiftet. Nogle har færdiggjort PhD-studier og fundet ansættelser i det maritime erhverv, mens andre har skiftet virksomhed inden for det maritime erhverv. Figur 5 herunder viser den videnspredning, der er sket gennem skiftene tilknytningsforhold for projektdeltagerne. Figur 5 Skiftende tilknytningsforhold gennem projektperioden FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 27 DCMT 7.3 Præsentationer Arbejdet udført i forbindelse med DCMT-projekterne er blevet præsenteret et stort antal gange nationalt og flere gange internationalt. Følgende lister de givne præsentationer: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. SIMAC/Skibsteknisk Selskab 2007 MEK, SKK 2007 2 gange Skibsteknisk Selskab 2009 1 gang Skibsteknisk Selskab 2008 Skibs og maskinteknisk selskab Ålborg, 2009 Foreningen til Søfartens Fremmes Oslo tur: 2007, 2008 og 2009 Gæsteforelæsning om modelforsøg og mekanik i praksis på kurset "41532 Mekanik" på DTU, 2008, 2009 Den Blå Konference 2007, Copenhagen, Denmark. 29th International Bunker Conference, 23-25 April 2008, Copenhagen, Denmark. DTU Gensynsdag 2009. Den Blå Konference 2008, Copenhagen, Denmark. 11th internal DCAMM Symposium, 19-21 March 2007, Denmark. 27th Symposium on Naval Hydrodynamics, 5-10 October 2008, Séoul, Corea. 12th internal DCAMM Symposium, 23-25 March 2009, Denmark. 24th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, 19-22 April 2009, Saint-Petersburg, Russia. 29th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, 6-11 June 2010, Shanghai, China STS meeting on 2nd November 2009. Ship and Offshore, Green Tech supplement 2011 Green Ship Technology 2012, Marts 2012 27th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, 22-25 April 2012, Copenhagen, Denmark 7.4 Publikationer Resultaterne af projekterne udført i forbindelse med DCMT projektet er i vid udstrækning formidlet ved hjælp af publikationer. Listen af publikationer er inkluderet herunder. 1. WMTC 2009 (Mumbai) paper/presentation: "Modeling of Ship Propulsion Performance" Benjamin P. Pedersen, Jan Larsen 2. COMPIT 2009 (Budapest) paper/presentation: "Prediction of Full-Scale Propulsion Power using Artificial Neural Networks" Benjamin P. Pedersen, Jan Larsen 3. Z. Lajic, M. Blanke, and U.D. Nielsen, Fault Detection for Shipboard Monitoring - Volterra Kernel and Hammerstein Model Approaches, Proc. of 7th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes (Barcelona, Spain), 2009. 4. Z. Lajic and U.D. Nielsen, Fault Detection for Shipboard Monitoring and Decision Support Systems, Proc. Of OMAE'09 (Honolulu, HI, USA), 2009 5. Vidic-Perunovic, J, and Jensen, JJ, (2009). ''Parametric Roll due to Hull Instantaneous Volumetric Changes and Speed Variations''. Ocean Engineering, Vol 36, pp.891-899. 6. Jensen, JJ, Pedersen, PT, Vidic-Perunovic, J, (2008).''Estimation of Parametric Roll in a Stochastic Seaway''. IUTAM Symposium on Fluid-Structure Interaction in Ocean Engineering. Hamburg, Germany. 7. Jensen, JJ, Vidic-Perunovic, J, Pedersen, PT, (2007). 'Influence of Surge Motion on the Probability of Parametric Roll in a Stationary Sea State''. Proc. of the 10th International Ship Stability Workshop. Hamburg, Germany. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 28 8. Vidic-Perunovic, J, Rognebakke, O, Jensen, JJ, Pedersen, PT, (2008). 'Influence of Surge Motion on Extreme Roll Amplitudes''. Proc. of the 27th International Conference on OffshoreMechanics and Arctic Engineering - OMAE2008. Estoril, Portugal. 9. Galeazzi, R,Vidic-Perunovic, Blanke, M, J, Jensen, JJ, (2008). ''Stability Analysis of the Parametric Roll Resonance under Non-Constant Ship Speed''. Proc. of the 9th Biennial ASME Conference on Engineering System Design and Analysis- ESDA2008. Haifa, Israel. 10. Vidic-Perunovic, J, Jensen, JJ, (2009). ''Estimation of Parametric Rolling of Ships – Comparison of Different Probabilistic Methods''. Proc. of MARSTRUCT 2009. Lisbon. Portugal 11. Vidic-Perunovic, J, (2009). ''Effect of Roll Restoring Lever Calculation on Parametric Roll Prediction in a Stationary Sea State''. Proc. of Proc. of 10th International Conference on Stability of Ships and Ocean Vehicles – STAB 2009. Snkt. Petersburg, Russia. 12. "RANS Simulation of Complex Marine Flow Problems" presented at the STAR European Conference, London, 23-25 March 2009 13. "Numerical Flow Simulation of Model Ship with Appendages. Method, Validation and Investigation of the Flow around Hull, Rudder and Propeller", FORCE Technology Report, July 2009. 14. Full conference paper: JONCQUEZ S. A. G., BINGHAM, H. B, and ANDERSEN, P., “Validation of Added Resistance Computations by a Potential-Flow Boundary-Element Method”, Proceedings of the 27th Symposium on Naval Hydrodynamics, 2008, Séoul National University. 15. Extended abstract: JONCQUEZ S. A. G., BINGHAM, H. B, and ANDERSEN, P., “A Comparison of methods for computing the added resistance of ships using a high-order BEM”, 24th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, 2009. 16. PhD thesis: JONCQUEZ S. A. G., “Second-order Forces and Moments acting on Ships in Waves”, 2009. (published in November) 17. S. Haider;T. Schnipper;A. Obeidat;K. E. Meyer;V. L. Okulov;S. Mayer;Jens HonoreWalther: “PIV Study of the Effect of Piston Position on the In-Cylinder Swirling Flow During the Scavenging Process in Large Two-Stroke Marine Diesel Engines”, accepted for publication in Journal of Marine Science and Technology (2012) 18. Haider Sajjad, Meyer Knud E., Schramm Jesper and Mayer Stefan, PIV Study of the Effect of Piston Motion on the Confined Swirling Flow in the Scavenging Process in 2Stroke Marine Diesel Engines. 26th CIMAC World Congress on Combustion Engine Technology, June 2010, Bergen, Norway. (Accepted for oral presentation ) 19. Haider Sajjad, Meyer Knud E., Schramm Jesper and Cavar Dalibor, PIV Study of a Confined Swirling Flow in the Scavenging Process in 2-Stroke Marine Diesel Engines. 8th International Symposium on Particle Image Velocimetry, August 2009, Melbourne, Australia. 20. Haglind F., 2011, “Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Combined cycle performance,” Applied Thermal Engineering, Vol. 31, Issue 4, pp. 467-476. 21. Haglind F., 2010, “Variable geometry gas turbines for improving the part-load performance of marine combined cycles – Gas Turbine performance,” Energy, Vol. 35, Issue 2, pp. 562-570. 22. Haglind F. and Elmegaard B., 2009, “Methodologies for predicting the part-load performance of aero-derivative gas turbines,” Energy, Vol. 34, pp. 1484-1492. 23. Haglind F., 2008, “A review on the use of gas and steam turbine combined cycles as prime movers for large ships, Part I: background and design,” Energy Conversion and Management, Vol. 49, Issue 12, pp. 3458-3467. 24. Haglind F., 2008, “A review on the use of gas and steam turbine combined cycles as prime movers for large ships, Part II: previous work and implications,” Energy Conversion and Management, Vol. 49, Issue 12, pp. 3468-3475. 25. Haglind F., 2008, “A review on the use of gas and steam turbine combined cycles as prime movers for large ships, Part III: fuels and emissions,” Energy Conversion and Management, Vol. 49, Issue 12, pp. 3476-3482. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 29 26. Barduca O. and Haglind F., 2009, “Optimization of the waste recovery system for a marine slow-speed diesel engine, Part I: full-load performance,” DTU report. 27. Barduca O. and Haglind F., 2009, “Optimization of the waste recovery system for a marine slow-speed diesel engine, Part II: part-load performance,” DTU report. 28. Dahlkvist J., 2007, “Examination Project, Ship Design – Combined Cycle vs. Diesel Engine,” B.Sc. Thesis, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark. 29. Barduca O., 2008, “Diesel Engine Analysis for Increasing Power and Efficiency,” M.Sc. thesis, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark. 30. Risborg C., 2009, “Fremdrivningsanlæg for hurtiggående færger,” Special course report, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark. 31. Joncquez Soizic, 2011,” Comparison between two bulbous bows ”, FORCE Technology, Denmark 32. Joncquez Soizic, 2011,” Calculation with AEGIR in Oblique Seas ”, FORCE Technology, Denmark 33. Joncquez Soizic, 2011,” Comparison of results from S-OMEGA and from AEGIR ”, FORCE Technology, Denmark 34. Larsen, Nikolaj Lemb, 2012, ”Understanding the physics of trim”, Green Ship Technology Conference, Copenhagen 35. Larsen, Nikolaj Lemb, 2011, ”Understanding the physics of trim”, Ship and Offshore, Green Tech supplement 2011 36. Extended abstract: Joncquez Soizic, Simonsen Claus and Otzen Janne F., 2012,” Computational Evaluation of the Added Resistance un Waves “, 27th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, Copenhagen FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 30 7.5 Brochurer Aktiviteterne i DCMT er beskrevet i to brochurer. En udkom i 2009 og en i 2010. En tredje planlægges til udgangen af 2012. Figur 6: DCMT 2010 (released June 2010) Figur 7: DCMT 2009 (released November 2010) Der er trykt 6500 af hver af brochurerne. Ved begge udgivelserne er 5.500 eksemplarer blevet sendt ud med Søfart, og resten er distribueret til maritime interessenter i både ind- og udland. Desuden produceres der hen over sommeren 2012 en afsluttende brochure. Denne brochure vil samle de to eksisterende brochurer samt de projekter, der er afsluttet i den sidste periode. 7.6 Website Bevillingen til DCMT har endvidere finansieret etableringen og vedligehold af websiten www.DCMT.dk. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 31 7.7 Konferencen i Skibsteknisk Selskab – efterår 2012 Som afrunding af DCMT-projektet afholder parterne et fyraftensarrangement i Skibsteknisk Selskab/IDA. Arrangement er programsat til d. 12/11. Den planlagte agenda for arrangement er: − Præsentation af DCMT generelt − Præsentation af DCMT projekt - Understanding the physics of trim dependence − Præsentation af DCMT projekt - Fuel saving devices continued − Præsentation af Ph.D. projekt - Vessel performance control − Opnået know-how under DCMT − Fremtiden for DCMT 7.8 DSE-messer DCMT har deltaget i alt tre DSE-messer 2007, 2008 og 2009 på DTU for at markedsføre job i Det Blå Danmark. Figur 8: DCMT stand på DSE-messen 2009 I 2009 deltog DCMT på DSE-messen, der blev afholdt på DTU i april 2009. Der deltog 132 virksomheder i alt på DSE Messen 2009, der blev særdeles godt besøgt. På DCMT-standen deltog i alt 9 partnere, nemlig Bureau Veritas, Lloyds Register EMSA, Danske Maritime, Hauschildt Marine, Viking Life-Saving Equipment A/S, A. P. Møller - Mærsk, EMS Ship Management, DTU og FORCE Technology. De deltagende partnere har selv dækket en væsentlig del af omkostningerne ved deltagelsen på DSE-messerne. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 32 DCMT 8. Deltagelse og medfinansiering fra erhvervet Nedenfor ses en oversigt over erhvervsdeltagelsen i de enkelte DCMT-projekter, herunder også den private medfinansiering af aktiviteterne. Projekt Propulsion model / SeaTrend Deltagelse af Clipper FORCE Technology Performance Monitoring TORM A. P. Møller – Mærsk Fault Detection for Onboard Systems Unconventional prime movers and WHR Systems DTU Mekanik Dynamic stability Resistance in Waves Swirl i to-takts diesel motor Applied CFD Fuel saving devices Propeller Cavitation with CFD Understanding the physics of trim Green Ship of the Future MAN Diesel Mols-linien A. P. Møller - Mærsk DTU Mekanik Grontmij FORCE Technology MAN Diesel DTU Mekanik Søværnet MAN Diesel Frederikshavn DTU Mekanik Rolls-Royce Grontmij MAN Diesel FORCE Technology A. P. Møller – Mærsk FORCE Technology GSF partnere Tabel 2: Projekter og erhvervsdeltasgelse FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ Engagement/Medfinansiering Clipper har stillet skib og mandskab til rådighed for tests af systemerne. FORCE Technology har yderligere brugt mere end 2,5 million kroner i produktmodning af systemet. TORM har stillet skib og mandskab til rådighed for måling af data til søs. APMM har stillet data til rådighed fra målinger til søs for en serie af skibe. Partnerne har stillet data og information til rådighed for projekterne Partnerne har stillet design, modeller og knowhow til rådighed for projektet MAN Diesel har støtte flere projekter med op mod 8 millioner kroner MAN Diesel: 800 timer Partnerne har stillet design og knowhow til rådighed for projektet. Det forventes, at der tilkommer yderligere partnere på projektet. Partnerne har stillet propeller design og skibsmodel til rådighed for projektet Parterne har stillet knowhow og modeller til rådighed. Medfinansiering af Bright Greenudstillingen og brochure. Fuld egenfinansiering af størstedelen af tekniske projekter, der er udført i GSFregi. Den Maritime Fond har været medsponsor på en række af de større projekter. DCMT 9. 33 Udtalelser fra Advisory Board Der er indhentet udtalelser fra Advisory Board som udtryk for erhvervsrelevansen og -interessen for de gennemførte aktiviteter i DCMT: Mogens Schrøder Bech, Danish Maritime Authority: "Fra Søfartsstyrelsens side har vi fra starten af varmt støttet arbejdet i Dansk Center for Maritim Teknologi. Vi befinder os i en tid, der kan kendetegnes ved global konkurrence, stigende kompleksitet og større krav fra lovgivers side for at undgå uønskede hændelser. Vi skal sikre os, at Det Blå Danmark fortsat står stærkt. Her er det nødvendigt, at vi også har et forsknings- og udviklingsmæssigt grundlag. Jeg synes, at centret har fundet en god balance mellem mere konkrete produkter og ydelser og vidensudvikling. Vi må ikke glemme, at udvikling af viden er en forudsætning for god undervisning og uddannelse af kandidater og PhD'ere. Dette er så at sige livsnerven til fremtiden. Det er mit håb, at vi kan skabe endnu bedre rammer for forskning og udvikling inden for Det Blå Danmark. Her er Dansk Center for Maritim Teknologi og Udvikling med til at vise vejen." Ivan Seistrup, Maersk Line: ”Vi har fulgt arbejdet i DCMT med stor interesse og er tilfreds med det arbejde og de resultater, de studerende har ydet. Det er vigtigt for den danske maritime industri at fastholde et højt kompetenceniveau blandt ingeniører, og derfor er det godt at se, at DCMT har resulteret i en bred portefølje af forsknings- og udviklingsprojekter på et højt teknisk og fagligt niveau, hvoraf nogle helt sikkert vil komme industrien til gode. DCMT’s fokus på sikkerhed, miljø og effektivitet er yderst relevant for konkurrencedygtig og miljøvenlig rederidrift, og vi kan derfor kun støtte, at der fortsat arbejdes inden for disse områder, og at der arbejdes videre med de initiativer, der allerede er sat i søen. I det fremadrettede arbejde ser vi gerne et endnu større fokus på projektsamarbejder med industrien, og evt. endnu større fokus på energi- og miljøvenlige teknologier, som både kan anvendes på nye skibe og den eksisterende flåde. Her vil det være naturligt at gøre brug af det stærke netværk af partnere, der er samlet i Green Ship of the Future". Thomas Knudsen, MAN Diesel: ”Vi har igennem DCMT’s levetid fulgt projektet tæt, idet resultaterne er vigtige for os. Vi var fra starten overbevist om mulighederne i det samarbejde, der blev etableret mellem FORCE og DTU inden for det maritime område. DCMT har påtaget sig vigtige opgaver, som ikke vil kunne bæres alene af en enkelt virksomhed, eksempelvis Green Ship of the Future-projektet som i regi af DCMT er blevet alment kendt i offentligheden. Her har DCMT bidraget med koordination og kommunikation både internt mellem de involverede firmaer men også i forhold til offentligheden. På den forskningsmæssige side har DCMT påtaget sig nødvendige opgaver, som ellers ikke vil blive løst. Dette arbejde har bl.a. omfattet undersøgelser af alternative fremdrivningsmaskinerier og andre muligheder for at reducere brændstofforbruget. Projekterne har bidraget til en større indsigt og medvirker aktivt til at reducere emissioner. Den maritime branche er i krise og denne krise vil fortsætte i nogle år. Der er en bred erkendelse blandt de danske firmaer, der leverer udstyr til skibe, at til trods for krisen skal den tekniske udviklingsindsats fortsætte på uændret niveau, idet der er en række miljømæssige udfordringer, der skal findes en løsning på. I den sammenhæng er det vigtigt, at den offentlige forskning forøges eller i det mindste fortsætter på nuværende niveau. Her er DCMT det ideelle forum”. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 34 Claus Kruse (DFDS A/S): "Den rolle, som DCMT har påtaget sig, er meget vigtig. Erhvervet har behov for, at der er en kontinuert tilgang af nye, dygtige ingeniører med maritim baggrund, og samtidig har DCMT taget vigtige emner op og fået sat gode projekter i søen. Specielt de projekter, som kan anvendes i vores bestræbelser på at operere vores skibe effektivt, har vores store interesse. F.eks. projektet vedr. forøget modstand i bølger er uhyre relevant i forbindelse med en mere effektiv ruteplanlægning ombord på vores skibe. Uddannelsen og forskningen i Danmark skal rettes mod operation af skibe og initial design af skibe, herunder hele logistikken omkring losning og lastning. Flere af projekterne er interessante i den sammenhæng. Selve skibsbygningen er jo desværre ikke så interessant for Danmark mere.” FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ DCMT 35 10. Konklusion Den nuværende finansiering af DCMT fra Den Danske Maritime Fond udløber ultimo 2012. Det tilstræbes fra DCMT’s side at skabe basis for finansiering af en forlængelse af det succesfulde samarbejde mellem DTU og FORCE. En mulig fortsættelse af DCMT vil igen blive forankret i opgaver og udfordringer, som industrien prioriterer højt, og som vil være karakteriseret ved et højt teknologisk og kompetencemæssigt niveau. Med baggrund i de løbende tilbagemeldinger finder styregruppen, at der er et klart ønske om at fortsætte DCMT. Ledelsen vil derfor i løbet af vinteren 2012/2013 arbejde med grundlaget for finansiering af en mulig fortsættelse af DCMT efter 1. januar 2013. Det er, som nævnt flere gange ovenfor, uomtvisteligt, at DCMT-parterne finder de første snart 8 års levetid af DCMT-samarbejdet succesfuldt. Samarbejdet har været konstruktivt og produktivt. Det er omend af større vigtighed at monitere omverdenens vurdering af DCMT. Baseret på Afsnit 10 ovenfor kan det konkluderes, at også målgrupper og interessenter omkring DCMT’s arbejde synes godt tilfredse. Et skematisk billede af de opstillede mål og de ditto indfriede ses på tabellen på næste side. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ 36 DCMT DCMT mål ifm DMF finansiering Markedsføring af Det Blå Danmark Styrke rekruttering (fødekæden) – bl.a. gennem: 1 Erhvervsforsker 5 PhD’ere Øge samspil mellem uddannelse, innovation og erhverv Levere demonstrerbare resultater på kort sigt Opnået 3 messer, 21 præsentationer af DCMT’s arbejde (seminarer/konferencer), mere end 36 tekniske artikler, en hjemmeside, to brochurer (en tredje udgives i efteråret) og et afsluttende arrangement i Skibsteknisk Selskab/IDA (afholdes 12/11-2012). 4 PhD studier er færdiggjort 1 PhD studier er afleveret og afventer forsvar 1 PhD studie er i gang 2 Post Docs er fuldført Gennem bl.a. et aktivt Advisory Board er der opnået et effektivt samspil mellem uddannelse (DTU), innovation (FORCE) og erhvervet. Arbejdet udført i forbindelse med projektet ”Vessel performance control, fremdrivnings model” har bidraget væsentligt til, at FORCE Technology nu udbyder performance monitoring som en service. Det Blå Danmark har taget vel imod denne service, og flere rederier benytter denne service. Yderligere udbydes CFD-rådgivning inden for evaluering af Fuel Saving Devices nu som en service baseret på arbejdet udført i projekterne Applied CFD, Fuel Saving Devices og Fuel Saving Devices continued. Igangsætte projekter i kategorierne: • Sikker transport • Effektive operationer • Miljørigtig drift Opnå ekstern medfinansiering Tabel 3: Målopfyldelse FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ Endelig bidrager resultaterne fra ”Resistance in Waves” og ”Propulsive Performance in a Seaway” til forbedring af de services til såvel design som operationsoptimering, som FORCE Technology udbyder. 2 projekter færdiggjort 3 projekter færdiggjort, 1 igangværende 6 projekter færdiggjort, 1 igangværende Industrien har udvist et flot engagement med mere end 8 mio kr plus egne timer og ressourcer – se tabel i afsnit 9. DCMT 37 Økonomisk er DCMT bevillingen på i alt 25.6 millioner kroner, fordelt som 13.5 millioner til DTU MEK og 12.1 millioner til FORCE Technology, blevet benyttet som det fremgår af Tabel 4 og Figur 9. Aktivitet Administration og projektledelse Markedsføring af Det Blå Danmark Teknologisk Networking herunder opstart af GSF PhD Projekter Post Doc Projekter Andre Projekter Levering af Simulator til undervisningsbrug I alt Tabel 4: Forbrug fordelt på hovedgrupper. Figur 9: Forbrug fordelt på hovedgrupper FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ Beløb (kkr) 2600 2110 904 9497 4620 5711 150 25594 DCMT 38 11. DCMT og fremtiden Rammevilkårene for det danske maritime erhverv er i 2011 ændrede i forhold til vilkårene i 2005. Fokus er i høj grad rettet mode reduktion af energiforbrug, reduktion af drivhusgasemissionen og reduktion af forurening fra NOx, SOx og partikler. Helt konkret står det maritime erhverv over for indførelsen af EEDI, som er et krav for skibe bygget efter 2013, indført af den globale organisation for skibsfart, IMO. Yderligere vil der fra 2016 og frem komme nye og langt strengere krav om NOx-emissionerne (Tier III) for sejlads i emissionskontrolområder (ECA-områder). Tilsvarende indføres der regler for SOx-udledningen i ECA-områderne i 2015 (reduktion til 0,1% svovlniveau i fuel eller ekvivalent reduktion v.h.a. scubber eller LNG-drift). Senest har EU besluttet, at svovlniveauet skal ned til 0,1% for hele EU, også de områder der ikke er ECA-områder. Dette betyder, at områder som store dele af Middelhavet også skal opfylde de skrappere krav fra 2020, og dette kommer uden tvivl til at accelerere udviklingen inden for svovlreduktion. Den maritime branche står således over for en del lovgivning, som den dels skal kunne dokumentere at overholde, dels udvikle udstyr til og dels kunne operere mest optimalt indenfor. Dette kræver skabelsen eller styrkelse af et maritimt cluster, hvor rederier, udstyrsleverandører, forskningsinstitutioner og universiteter arbejder tæt sammen om løsning af udfordringerne. DCMT har et stort ønske om at være spydspidsen inden for den forskning, der gør, at den danske branche får størst mulig fordel af lovgivningen og derigennem står endnu stærkere i den globale konkurrence. En del af den forskning og udvikling, der er igangsat under DCMT-projektet, adresserer allerede dele af de udfordringer, branchen står overfor. Fra DCMT ser vi specielt, at der er behov for at fortsætte med et stærkt fokus på de områder, der direkte påvirker rederiernes operationelle drift og således kan understøtte det blå Danmarks fremtid. Her tænkes blandt andet på: - Optimering af performance for eksisterende skibe og dermed nedsat fuel-forbrug og emmisions - Værktøjer til at assistere rederierne i vurdering af diverse tiltag ifht. Performanceoptimering (teknik og økonomi) - Sikker operation af store skibe med lav hastighed - Enkel og automatisk dokumentation af compliance ifht. EEDI, SEEMP med mere - Belastningsprognose-værktøjer til sikker surring af sværgods, containere med mere. De ovenstående emner favner både bredt og dybt i det Blå Danmark, og mange af disse emner har også stor bevågenhed i udlandet generelt. FT 187DCMT PSS/CRS/JJJ
© Copyright 2024