Afslutningsrapport juni 2012

Transkript

1 Afslutningsrapport juni 2012

2 Title of Report: Dansk Center for Maritim Teknologi Afslutningsrapport June 2012 Client: Den Maritime Fond Client's Ref.: Carsten Melchiors Author(s): Peter Sinding, Jørgen Juncher Jensen, Christian Schack Date: Approved by: Christian Schack C Final PSS/JJJ/CRS INO CRS B Second Revision PSS/JJJ/CRS INO CRS A Original PSS/JJJ/CRS INO CRS Revision Description By Checked Approved Date Keywords: Classification: Open Internal Confidential

3 i INDHOLDSFORTEGNELSE SIDE 1. Introduktion Resume og konklusioner Rammevilkår Fremtidens udfordringer for industrien Uddannelse og rollen som fyrtårn Generelt Specielle projekter Green Ship of the Future Projekter Generelt Vessel performance control Fault detection for onboard systems Dynamic stability Fuel saving devices Applied CFD Resistance in waves Swirl in 2-stroke diesel engines Propeller cavitation with CFD Unconventional prime movers and WHR systems Roll damping Propulsive performance in a seaway Second generation onboard system Understanding the Physics of Trim Fuel Saving Devices Continued Leverance af simulator til DTU MEK Videnspredning, markedsføring og networking Generelt Spredning af højt uddannet og specialiseret arbejdskraft Præsentationer Publikationer Brochurer Website Konferencen i Skibsteknisk Selskab efterår DSE-messer Deltagelse og medfinansiering fra erhvervet Udtalelser fra Advisory Board Konklusion DCMT og fremtiden PSS/CRS

4 1 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 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.

5 2 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.

6 3 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.

7 4 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.

8 5 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 Bachelors Diplom Masters Total 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 , mens billedet er mere uklart, hvis hele perioden 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 Antal Skibsprojektering 14 Grundlæggende skibs- og offshore teknik 1 36 Grundlæggende skibs- og offshore teknik 2 14 Skiver, plader og skaller 38 Fluid mekanik 102 Simulering af termiske energisystemer 18 Grøn skibsfart starter først 2013 Bæredygtighed i ingeniørløsninger 14 Marine Structures 1 94 Marine Structures 2 19

9 6 Structural Assessment of Ships ikke afviklet i 2011 Advanced Fluid Mechanics 61 Ship Propulsion and Manoeuvering 5 Wave loads on Ships and Offshore Structures 5 Ship Operations 2 Tabel 1: Kurser og antal studerende, 2011 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: 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

10 7 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 (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 på DTU Mekanik, for at de studerende kan anvende den generiske teori fra 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 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

11 8 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.

12 9 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 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.

13 10 6. 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.

14 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 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 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 under titlen Performance monitoring II 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.

15 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, 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.

16 13 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), Z. Lajic and U.D. Nielsen, Fault Detection for Shipboard Monitoring and Decision Support Systems, Proc. Of OMAE'09 (Honolulu, HI, USA), 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 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 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.

17 14 Vidic-Perunovic, J, Jensen, JJ, (2009). ''Estimation of Parametric Rolling of Ships Comparison of Different Probabilistic Methods''. Proc. of MARSTRUCT 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 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.

18 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.

19 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. RANS- CFD. Referencerne inkluderer: "RANS Simulation of Complex Marine Flow Problems" presented at the STAR European Conference, London, 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 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 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 27 th 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, 24 th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, PhD thesis: JONCQUEZ S. A. G., Second-order Forces and Moments acting on Ships in Waves, (published in November)

20 17 Præsentationer: 11 th internal DCAMM Symposium, March 2007, Denmark. 27 th Symposium on Naval Hydrodynamics, 5-10 October 2008, Séoul, Corea. 12 th internal DCAMM Symposium, March 2009, Denmark. 24 th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies, April 2009, Saint-Petersburg, Russia. 29 th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, 6-11 June 2010, Shanghai, China (ABSTRACT ACCEPTED) Presentation at the STS meeting on 2nd November 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)