Meretehnoloogia kompetentsikeskus

"VÄIKELAEVAEHITUSE KOMPETENTSIKESKUS* — VÄLISTE KONSTRUKTSIOONIELEMENTIDE MÕJU ANALÜÜS VEESÕIDUKITE MERESÕIDUOMADUSTELE, TEADMUSE JA TEABE SIIRDAMINE"

* alates 2023. aastast Meretehnoloogia kompetentsikeskus

2014-2020.5.04.19-0385

1. JAANUAR 2020 — 31. DETSEMBER 2023

Projekti käigus analüüsitakse väliste konstruktsioonielementide mõju veesõidukite meresõiduomadustele, luuakse mehitamata veesõidukite arendamise täienduskursus, viiakse läbi tugevusanalüüside koolitused, süvendatakse koostööd rahvusvaheliste organisatsioonidega, korraldatakse teadmussiirde seminare, koondatakse valdkondlikku teavet nii Eestis kui rahvusvahelises ulatuses.

EESMÄRK

Oskusteabe arendamine hüdrodünaamika ja projekteerimise valdkondades, teadmuse ja teabe siirdamine ettevõtetesse.

TULEMUSED

• Väliste konstruktsioonielementide mõjusus veesõidukite tõhusamaks käitamiseks on arvuliselt hinnatud
• Leitud on optimaalsed konfiguratsioonid monokerelistele veesõidukitele 
• Leide on tõendatud eksperimentaalsete basseini- ja avaveekatsetega ning simulatsioonikatsetega

RAPORT (ingl k)

"MERETEHNOLOOGIA JA HÜDRODÜNAAMIKA TEADUSTARISTU JA –TEENUSTE ARENDAMINE, SCC 2.0"

Struktuurifondide kompleksprojekt AR21002

1. SEPTEMBER 2020 − 31. DETSEMBER 2023

Meretehnoloogia ja hüdrodünaamika teadustaristu ja -teenuste arendamise projekt kinnitati 4. juunil 2020. a Vabariigi Valitsuse korraldusel riikliku tähtsusega teadustaristute investeeringute kavasse.

Projekti kogumaht on 2,2 miljonit eurot ning projekti lõpuks on kavandatud 31.08.2023. Projekti ettevõtluspartner on kõrgetasemeline laevaehitusettevõte Baltic Workboats AS. 

Investeeringute eesmärk on arendada välja meretehnoloogia ja hüdrodünaamikaga seotud teadusvaldkondadele vajalik eksperimentaaluuringute taristu, mis soodustab meretehnoloogiaga seotud erinevate teadusvaldkondade ülest koostööd ja Eesti vastava valdkonnaga seotud teaduse interdistsiplinaarset rakendamist, suurendades Eesti teadus- ja arendustegevuse konkurentsivõimet rahvusvahelisel tasandil. 

Projekti otsesed eesmärgid:

• katsebasseini tehnoloogia parendamine katsete tulemuste kvaliteedi ja usaldusväärsuse tõstmiseks,
• seadmestiku täiendamine numbriliste simulatsioonimudelite valideerimiseks vajalike andmete hulga suurendamiseks,
• AR-VR võimekuse loomine aero- ja hüdrodünaamiliste katsete juurutamiseks, 
• merekliimaspetsiifilise materjalilabori laiendamine, valideerimaks uute tootmistehnoloogiate ja mõõtemetoodikate rakendatavust laevaehituses ja -disainis, 
• nutika disaini ehk virtuaalprojekteerimise rakenduskeskuste loomine integreerituna laevaehituse ettevõtete igapäevatootmisega, mis võimaldab teaduritel katsetada loodu rakendatavust  ja loob eeldused kaasaegsete projekteerimisoskustega laevaehitusinseneride praktikaks. 

"LAEVADE EELSEADISTATUD AUTONOOMSETE AVAVEEKATSETE TEHNOLOOGIA ARENDAMINE"

2014-2020.5.04.21-0439

1. APRILL 2021 — 31. DETSEMBER 2023

Regionaalsete kompetentsikeskuste meetme voorust, mis võimaldab koostöös ettevõtetega arendustegevust edendada, toetatava projekti käigus loovad Baltic Workboats AS, TalTech ja Meretehnoloogia kompetentsikeskuse teadurid ja spetsialistid tehnoloogia täisskaalas laevade autonoomsete käigukatsete läbiviimiseks avavees. Katsetele eelnevad laeva eelseadistatud juhitavuse ja situatsiooniteadlikkuse, andmete kogumise mobiilse seadmestiku ning andmeanalüüsi ja katseraporti koostamise tarkvaralise tööriista arendamine. 

MAKSUMUS

• Kogumaksumus: 352 930 €
• Euroopa Regionaalfondi toetus: 299 990 €

Baltic Workboatsile annab autonoomne katsetamine võimaluse suurendada mõõtetulemuste täpsust. Täna toimub mõõdistamine küll täpsete seadmetega, kuid laeva opereerib ja mõõtetulemusi registreerib inimene, mis põhjustab ebatäpsusi ja ei taga katsete identset korratavust. Autonoomne süsteem tagab laevale edastatud navigeerimiskäskluste täpsuse, salvestab andmeid pikema perioodi jooksul ning kogutud andmete põhjal saab avaldada täpsed mõõdistusandmed. Katseandmete raportiga saab laeva tellija sõltumatud andmed laeva opereerimise kohta. Autonoomsete katsete läbiviimine tõstab laevaehitusettevõtte mainet ja konkurentsisuutlikkust.

Tehnikaülikool ja Meretehnoloogia kompetentsikeskus arendavad edasi laevade autonoomseks muutmise ja katsetamise kogemusi ja oskusi, millele pandi alus 2018. aastal autonoomse veesõiduki NYMO loomisega. 

Autonoomsed käigukatsed on esimene samm täisskaalas laeva autonoomsusele liikumisel, iga sammuga arendatakse laeva keerukamat iseseisva toimimise suutlikkust ja kasvatatakse edasiarenduseks vajalikku kompetentsi.

"VEDELIKU JA KONSTRUKTSIOONI VASTASMÕJU MODELLEERIMINE LAEVA DÜNAAMILISTE KOORMUSTE JA KÄITUMISE HINDAMISEKS"

Personaalse uurimistoetuse rühmagrant PRG83

1. JAANUAR 2018 − 31. DETSEMBER 2022

Tallinna Tehnikaülikooli Ehituse ja Arhitektuuri instituudi ja Kuressaares asuva Väikelaevaehituse kompetentsikeskuse* teaduritest koosnev uurimisrühm sai Eesti Teadusagentuurilt maineka teadusgrandi hüdrodünaamika eksperimentaaluuringuteks. Teadusprojekt "Vedeliku ja konstruktsiooni vastasmõju modelleerimine laeva dünaamiliste koormuste ja käitumise hindamiseks" viiakse ellu aastail 2018-2022, projekti eelarve on 712 500 eurot.

Arvutusliku hüdrodünaamika valdkonda liigituv teadustöö tegeleb optimaalse laevadisaini küsimustega, täpsemalt vedeliku ja konstruktsiooni vastasmõju arvutusmudeli arendamisega keskmise suurusega laevadele. Arvutusmudelist kujuneb laevadisaini tööriist, mis võimaldab samaaegselt hinnata laevakonstruktsioonile mõjuvat vee- ja lainekoormust. Arvutusmudeli paikapidavust kontrollitakse katsetega Väikelaevaehituse kompetentsikeskuse* basseinis, mis võimaldab veesõidukeid mitmesugustes laineoludes testida.

Vald on seadnud eraldi prioriteediks kõrghariduse omandamise võimaluste tagamise Saaremaal ning saarelisest eripärast tuleneva teadus- ja arendustegevuse. Need on konkreetsed asjad, mida me ise saame teha, et tulevikus tekiks Saaremaale üha enam tarku töökohti ja nutikat kõrge lisandväärtusega tootmist. Edukatelt teadustippudelt õppimise võimalus populariseerib väikelaevaehitaja eriala, mis omakorda leevendab pikemas perspektiivis meretööstusettevõtete tööjõupuudust. Selline rahvusvahelisel tasemel teadustöö annab kahtlemata ka Saaremaa laevaehituse professuurile hea fookuse ja perspektiivikaid kasvuvõimalusi. Kindlasti muudavad niisugused arengud Saaremaa ka mandri noortele atraktiivseks õppe-, töö- ja elukohaks. -- Madis Kallas, Saaremaa vallavanem aastatel 2017-2022

Väikelaevaehituse kompetentsikeskuse* teadustöö lähtub Rahvusvahelise Mereorganisatsiooni IMO hinnangust, mille kohaselt on laevade turvalisuses ja disainis arenguruumi. Arendatav arvutusmudel kui kaasaegse laevadisaini tööriist aitab saavutada Mereorganisatsiooni seatud optimaalse disaini eesmärke.

Lisaks Eesti teadlaste panusele rahvusvahelisse laevadisaini on projekt märkimisväärne samm Tallinna Tehnikaülikooli väikelaevaehituse kompetentsikeskuse* arengus. Akadeemiliste teadusuuringute käivitudes on kompetentsikeskus viinud ettevõtetele suunatud teadus- ja koolitusteenuste pakkumise kõrval ellu ühe oma põhieesmärkidest – kasutada eksperimentaaluuringute katselaboreid muuhulgas selleks, et arendada arvutusliku hüdrodünaamika meetodeid. Simulatsioonid võimaldavad eksperimentide ulatust virtuaalselt laiendada ja järgnevaid mudelkatseid paremini planeerida.

Väikelaevaehituse kompetentsikeskus* panustab niisuguse teadusprojekti kaudu laevaehitusse ja laevaehitusõppesse hoopis uuel tasemel. Meretööstus peab uute ja edukate toodete valmistamiseks teooria ja praktilise kogemuse ühendama. Teadustöö tulemuste kättesaadavus ongi üks põhjusi, miks laevaehitusettevõtted kompetentsikeskuse käivitasid. Grant on märk ettevõtjatele ja teistele ülikoolidele, et väikelaevaehituse kompetentsikeskus on võimekas partner. -- Peeter Sääsk, Meretööstuse Liidu juhatuse liige ja Saare Yachts OÜ tegevjuht

Esiletõstmist väärib ka projekti väljund Kuressaares antavasse rakenduskõrgharidusse. Mereakadeemia Meremajanduse keskuses väikelaevaehituse eriala valinud tudengite õpingud kulgevad ühe katuse all hüdrodünaamika-alase teadustööga. Projektiga seotud teadurid tegutsevad ka õppejõududena, sagenevad külalislektorite põnevad visiidid ja mitmekesistuvad praktilise õppe võimalused. Seega tõstab uurimisprojekt veelgi õppe kvaliteeti ning muudab väikelaevaehituse eriala atraktiivsemaks.

Baltic Workboats disainib ja arendab oma laevamudelid ise. Väikelaevaehituse kompetentsikeskuse* asutamisel just niisugust arengut lootsimegi – Saaremaal osatakse luua ja kasutada uusimat, rahvusvaheliselt kinnitust leidnud erialateavet. Sama oluline on ka laevaehitajate järelkasvu koolitamine. Sektoris on tööjõupuudus, nii et julgustan sel kevadel üldhariduskooli lõpetamiseks valmistujaid edasiõppimisel just väikelaevaehituse eriala valima. -- Margus Vanaselja, Baltic Workboats AS tegevjuht

* alates 2023. aastast Meretehnoloogia kompetentsikeskus

 "ARVUTUSMUDEL UUDSETE KOKKUPÕRKEKINDLATE LAEVAKONSTRUKTSIOONIDE ARENDAMISEKS"

PSG526

1. JAANUAR 2020 — 31. MÄRTS 2021

Projekti eesmärk on tõsta meretranspordi ohutust arendades välja uusi kokkupõrkekindlaid laevakere konstruktsioonilahendusi, mis põhinevad kõrgtugevate ja tavateraste kombinatsioonil.

Konstruktsioonid disainitakse kasutades matemaatilise optimeerimise ja masinõppe algoritme. Arendatavad konstruktsioonid on kergemad, võtavad vähem väärtuslikku ruumi laevakeres, kuid samas hajutavad laevade kokkupõrke või karilesõidu korral deformatsioonienergiat paremini kui tavalahendused.

Uute konstruktsioonide loomise eelduseks on arendatav arvutusmeetod, mis võimaldab täpsemalt ja kiiremini modelleerida laevaekere vigastuse ulatust ning hinnata vedeliku voolu läbi tekkinud vigastuse.

Praegused meetodid ei ole vigastuse korral laeva uppumatuse määramiseks piisavalt täpsed. See on ülimalt tähtis, arvestades, et kokkupõrke, karilesõidu ja kontakti tõttu tekkinud üleujutused on jätkuvalt kõige suurem risk (reisilaevadel kuni 90% riskidest).

Uus arvutusmudel lubab täpsemalt hallata ka uute energiaallikatega seotud riske. Energiaallikad nagu LNG või laevaakud võivad õnnetuse korral süttida, plahvatada ja põleda kõrgetel temperatuuridel.

Projekt panustab otseselt järjest karmimate rahvusvaheliste nõuete (EL ja IMO) täitmisse, mille eesmärgiks on muuta meretransport energiatõhusamaks, kuid samas tõsta ka turvalisust.

EESMÄRK

Meretranspordi ohutuse tõstmine uute kokkupõrkekindlate laevakonstruktsioonidega.

MAKSUMUS

• Kogumaksumus: 104 500 €
• Personaalse uurimistoetuse stardigrant

Kokkupõrkekindlamad konstruktsioonid

 "AUTONOOMSE VEESÕIDUKI PLATVORMI JA MANÖÖVERDUSKATSE METOODIKA LOOMINE 2018-2019"

EU52013

Kompetentsikeskuse projekti käigus uuritakse väikeste, ligikaudu 5-meetriste autonoomsete tööpaatide suutlikkust iseseisvalt läbi viia erinevaid manöövreid. Selle tarbeks töötatakse välja sobiv platvorm ja valmistatakse autonoomne mudel manööverduskatsete läbiviimiseks. Mudeli omadusi on võimalik teatud määral muuta sõltuvalt sellest, missugust funktsiooni laev peab täitma. Mudelile paigaldatakse uuenduslik isejuhtiv süsteem manööverduskatsete tegemiseks ja katseandmete korjeks.

Manööverduskatsete abil saab hinnata laeva juhitavust ja reageerimisvõimet, mis on eriti oluline autonoomsete laevade puhul, kus inimkontrolli võimalused on piiratud. Uus, isejuhtiv tehnoloogia võimaldab vähendada katsebasseinis või avaveel mudelkatsetele kuluvat aega ja tõsta mudelkatsete täpsust. See muudab mudelkatsed odavamaks ja laevatootjatele kättesaadavamaks.

2019. aastal lõppenud projekti rahastati Euroopa Regionaalfondi toetusel regionaalsete kompetentsikeskuste arendamise meetmest. Projekti toetussumma oli 119 998,79 eurot.

Kompetentsikeskuse senises mudelkatsete valikus on takistus- ja meresõiduomaduste katsed kontrollitud ehk katsebasseini tingimustes. Manööverdamiskatsete jaoks jääb katsebassein väikeseks, seetõttu arvestatakse uue katsemetoodika väljatöötamisel vajadusega katseid läbi viia avavees, vabas looduses. Millises veekogus avavee katseid läbi viima hakatakse, on hetkel kaalumisel.

Projekti juhib Tallinna Tehnikaülikooli väikelaevaehituse kompetentsikeskus*, kes töötab projekti raames välja manööverdamiskatsete metoodika ja tehnoloogilise lahenduse. Partneritena on projekti kaasatud Eesti juhtiv mereinseneeria büroo MEC Insenerilahendused, kelle roll on luua autonoomse laeva kere kontseptsioon ja tehniline lahendus, ning Saaremaal asuv ettevõte Composite Plus, kes valmistas laeva katsetatava keremudeli. Esimene kontseptlaev NYMO lasti SCC katsebasseini 23. oktoobril 2018. aastal.

* alates 2023. aastast Meretehnoloogia kompetentsikeskus

VÄIKELAEVAEHITUSE KOMPETENTSIKESKUS 2016-2019

2014-2020.5.04.16-0085

1. JAANUAR 2016 — 31. DETSEMBER 2019

Tegevused: teoreetiliste teadmiste ja praktiliste oskuste arendamine, SCC* tutvustamine T&A keskusena, oskusteabe siirdamine ettevõtlus- ja avalikku sektorisse.

Eesmärk: kompetentsivõimekuse arendamine hüdrodünaamika, väikelaevade disaini ja merelises keskkonnas kasutatavate materjalide valdkondades ning tunnustatud teadus- ja arenduskeskuse positisooni saavutamine.

Tulemus: suurenenud kompetentsivõimekus ja saavutatud teadusloome võimekus.

Kui 2015. aasta lõpus võis tõdeda, et väikelaevaehituse kompetentsikeskus (SCC)* on loodud, siis selle projekti keskmes on olnud teadmiste kasvatamine ning teadus- ja arendustegevuse edendamine keskuses.

SCC* alustas pritsmeliistude mõju hindamist laevade meresõiduomadustele, pannes sellega aluse oma uurimis- ja arendussuunale. Esmakordselt uuritakse pritsmeliistude mõju basseinis mudelkatsetega ja virtuaalselt arvutusliku vedelikudünaamika tarkvarade abil. Lainegeneraatori andmekorjega edasiarendatud juhtsüsteem ja disainitüüpide analüüsivahend laiendavad ja hõlbustavad nii arendustegevuse kui –teenuste võimalusi.

Teadmiste edasikandmiseks ettevõtetesse on SCC* projekti raames läbi viinud 13 raalprojekteerimise ja kontrollerite programmeerimise töötuba ja koolituskursust, kuhu on kaasatud ka meretehnika ja väikelaevaehituse eriala üliõpilased. SCC* tegemisi ja võimalusi on tutvustatud nii kohalike kui rahvusvaheliste meediaväljaannete kaudu ning korraldatud on tutvustusüritusi ettevõtetele, aga ka laiemale üldsusele. Et olla teadlik, kuhu suundub ja millele keskendub laevaehituse valdkond kogu maailmas, osaletakse Eesti Meretööstuse Liidu kaudu rahvusvaheliste koostööorganisatsioonide EBI ja ICOMIA tegevustes.

SCC* jätkab tööd alustatud uurimisteemal, teadmuse loomisel ja edasikandmisel järgnevateks aastateks ettevalmistatud projekti raames. 

-- Ingrid Tilts, projektijuht

* alates 2023. aastast meretehnoloogia kompetentsikeskus (MARTE)