Flytende flyplasser som kan slepes med taubåt fra sted til sted, store oppdrettsanlegg som kan senkes ned hvis det kommer alger i overflatevannet, senketunneler som forbinder Sicilia med det italienske fastlandet eller krysser Atlanterhavet: Professor Torgeir Moan har Powerpoint-filene fulle av marine fremtidsvisjoner. Kunnskapen avgjør om visjonene kan bli konstruksjoner.
Målsetting: Å skape et ledende internasjonalt senter for grunnleggende kunnskap om marine konstruksjoners oppførsel, ved å integrere teoretisk og eksperimentell forskning innen hydrodynamikk, konstruksjonsteknikk og reguleringsteknikk. Det skal etableres et grunnlag for innovativ design og drift av fremtidens skip, plattformer og havbrukskonstruksjoner.
Deltakere: Ansvarlig institusjon er Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU). Samarbeidspartnere er fagmiljøene innen marine konstruksjoner og marinhydrodynamikk ved Marinteknisk senter ved NTNU, Institutt for teknisk kybernetikk, MARINTEK, og Massachusetts Institute of Technology.
Årlig bevilgning fra Forskningsrådet: 13 millioner kroner.
Torgeir Moans visjoner er ikke plukket ut av løse luften, men isteden knyttet opp til utviklingstrekk som allerede kan identifiseres. - Vi forsøker å følge med på trender i tiden. Ut fra dem kan vi projisere noen år fremover i tid og danne oss forestillinger om hva slags marine konstruksjoner det kan bli behov for, forklarer han.
Moan er først og fremst opptatt av trendene på tre områder: Olje- og gassproduksjonen offshore kommer til å foregå på stadig dypere vann. Innen shipping er det en klar trend i retning av hurtigere skip, og innen havbruk kommer vi til å få en trend i retning av større anlegg og generell industrialisering. - Alle disse trendene skaper behov for nye typer marine konstruksjoner, påpeker han.
Ikke-lineær sjø
Moan leder SFF-institusjonen for skip og havkonstruksjoner i Trondheim, som kommer til å få travle dager i ti år fremover på grunn av de ovennevnte trendene.
- Offshorekonstruksjoner, skip og havbruk kan virke som tre svært forskjellige områder, men vi skal drive med grunnforskning rettet mot problemstillinger som er felles for mange typer marine konstruksjoner. Vi trenger mer kunnskap om hvordan både skip, oljeinstallasjoner, rørledninger og andre marine konstruksjoner oppfører seg når de blir utsatt for ekstreme påkjenninger. Kort fortalt skal vi lage matematiske modeller for hvordan konstruksjoner oppfører seg i sjøen, særlig når de blir utsatt før bølger, strøm og vind. Vi skal bruke statistiske metoder til å beskrive de kaotiske variasjonene i sjøens oppførsel, og beregne hvordan disse variasjonene påvirker ulike konstruksjoner, forteller han. - Men vi skal også undersøke hvordan vi kan utvikle nye metoder for å styre eller regulere konstruksjonenes oppførsel i sjøen.
De ferdige matematiske modellene skal deretter kunne brukes til å utforme fremtidige marine systemer på en optimal måte. Fra en ingeniørvitenskapelig synsvinkel er det om å gjøre å bruke minst mulig ressurser til å bygge konstruksjonene, samtidig som de tilfredsstiller alle sikkerhetskrav.
De marine konstruksjonsforskerne i Trondheim er spesielt opptatt av å beskrive hvordan marine konstruksjoner oppfører seg i ekstrem sjø, hvor såkalte ikke-lineære effekter har stor betydning.
Et eksempel på en ikke-lineær effekt er når bølgene blir så store at de ikke lenger klasker rytmisk mot skipssiden, men isteden slår over skipet. Både skip og andre marine konstruksjoner må designes for å tåle slike situasjoner, som ofte kan gi opphav til svært store materielle påkjenninger.
Havbruk seiler opp
De marine forskningsmiljøene i Trondheim har allerede solid erfaring med å arbeide innenfor offshore-/oljevirksomhet og shipping, mens havbruk er i ferd med å seile opp som et nytt og viktig område.
- Det snakkes om å tidoble produksjonen fra havbruk og fiskeoppdrett i Norge de neste 20 årene, og det betyr i praksis at hele næringen må industrialiseres i mye større grad enn i dag. Anleggene må blant annet bli større, og det medfører at de ikke lenger kan plasseres innerst i fjordarmene våre. Isteden må anleggene ut i åpent farvann, og merdene må antakelig utformes slik at de kan slepes fra sted til sted og/eller senkes opp og ned i vannet. Det siste er ikke minst viktig for å gi en mulighet til å få merdene vekk fra den periodiske oppblomstringen av skadelige alger i de øverste vannlagene, forteller Moan.
Den nye industrialiserte oppdrettsnæringen vil også trenge nye typer farkoster, nye typer redskap for innsanking av fôr, og en ny infrastruktur for transport og foredling. Kort sagt: mange utfordringer for konstruktørene, og dermed for dem som skal utvikle ny, grunnleggende kompetanse.
- Grunnen til at det i det hele tatt er mulig å lage detaljerte matematiske modeller av den typen vi snakker om, er at datateknologien har gjort enorme fremskritt de siste årene. Jeg tror at denne utviklingen kommer til å fortsette, og at det kontinuerlig vil bli nødvendig å lage bedre og bedre modeller. I tillegg til at det stadig utvikles nye konstruksjoner, vil vi hele tiden bli utfordret på å redusere usikkerheten i beregningene.
Satser på utdanning
Moan og kollegene hans kommer til å satse sterkt på å utdanne doktorgradsstudenter, og regner med å produsere rundt 35 doktorgrader i løpet av perioden. - Det høres kanskje mye ut, men faktum er at de tre personene som utgjør lederteamet, allerede har utdannet 80-90 doktorgradsstudenter. Vi begynner med andre ord ikke på scratch! Vi har drevet med forskning på dette området i mange år allerede, men nå tar vi sats og går løs på enda mer utfordrende problemer, sier Moan.
"Professor Odd Faltinsen (t.v.) fra Faggruppen for marin hydrodynamikk og senterleder Torgeir Moan fra Institutt for marine konstruksjoner blant skipsmodellene på senteret. (Foto: Bjarne Røsjø)"
