Ny dansk model skal bidrage til design af mere sikre skibe
Store containerskibe på op til 400 meters længde skal fremover designes med større sikkerhed for øje. Det skal ske med opdatering af en model, der er udviklet på Danmarks Tekniske Universitet, DTU.
I takt med at skibe i dag bygges stadig længere, vokser også problemet med whipping. Whipping opstår ved pludselige belastninger, eksempelvis når et skib sejler i høje bølger, hvor dets for- eller agterstavn bliver løftet op over bølgerne for derefter at banke ned i vandet igen. Det belaster skibets skrog af stål hårdt og kan medføre skader og svækkelse af hele konstruktionen.
Problemet er kendt og har tidligere forårsaget store skader på skibe. De værste tilfælde er fra 2007 og 2013, hvor to 300 meter lange containerskibe brækkede over i storme. I begge tilfælde blev det efterfølgende slået fast, at whipping havde været en medvirkende årsag.
Med ønsket om at bygge stadig længere skibe, helt op til 400 meter lange, er behovet for at kunne tage højde for whipping allerede i skibets designfase derfor også øget.
Indtil da bruger skibene data fra sensorer til at fastlægge, hvornår det eksempelvis er nødvendigt at sætte farten ned eller ændre sejlretning i forhold til bølgerne for på den måde at reducere whipping-effekterne.
Hurtig og enkel model
DTU har gennem de sidste 10 år udviklet en unik analyseramme, der kan simulere den vibration, skibet udsættes for ved påvirkning fra bølgerne.
Til at kunne simulere disse komplicerede fysiske forhold anvendes en Computational Fluid Dynamics-model, der inkluderer meget omfattende computerberegninger, som det tager lang tid at gennemføre. Ikke mindst når beregningerne i en designproces både skal tage højde for påvirkningerne fra en tre timer lang storm i høj bølgegang og påvirkninger fra vibrationer gennem hele skibets forventede 30-årige liv.
Et vigtigt element i DTU’s analyseramme er indledningsvist at kunne anvende en hurtigere model til at forudse, i hvilke situationer bølgerne kan afstedkomme whipping og derfor efterfølgende skal undersøges nærmere.
Ikke nøjagtig nok
Denne hidtidige ’predicter’ har dog vist sig ikke at være nøjagtig nok i forhold til at kunne anvendes i forbindelse med skibsdesign. Et nyt projekt skal derfor udvikle en ny enkel og præcis predicter.
- Vi vil udvikle en ny predicter, som kan anvendes til at indsnævre de kritiske punkter i skibets udformning i forhold til whipping. Beregninger af scenarierne vil derefter kunne udføres med brug af den store analyseramme på et par minutter i stedet for timer, forklarer Yanlin Shao, DTU Mekanik, der er ansvarlig for projektet.
Målet er, at den nye predicter sammen med analyserammen kan levere en whipping-analyse, som kan anvendes i konstruktionen af skibe, både i Danmark og resten af verden.
- Vi samarbejder derfor også med DNV GL, som udarbejder og løbende opdaterer de retningslinjer for design, der verden over skal følges ved byggeri af nye skibe. DNV GL er interesserede i at anvende vores nye predicter i et pilotprojekt for at imødekomme problemerne med whipping, siger Yanlin Shao.
Projektet blev indledt november 2020, og Yanlin Shao håber at have en model klar til test i løbet af de næste par år.
