Tallinna Tehnikaülikool

TalTech Kuressaare kolledži meretehnoloogia kompetentsikeskuses tegutseb professor Mihkel Kõrgesaare meretehnoloogia ja hüdrodünaamika uurimisrühm. Uurimisrühm keskendub laevade ja merekonstruktsioonide käitumise uurimisele erinevates tingimustes. 

Uurimisrühmal on hetkel kaks peamist uurimissuunda. Esimene uurimissuund käsitleb vedeliku ja konstruktsiooni vastasmõju. Vedeliku ja konstruktsiooni vastasmõju võiks väga lihtsustatult võrrelda Newtoni kolmanda seadusega – kui vedelik avaldab jõudu vette asetatud konstruktsioonile, siis mõjutab konstruktsioon täpselt sama jõuga ka vedelikku. Mõlemad on sellest interaktsioonist mõjutatud. Asja teeb huvitavaks see, et vedelikul on ka nii-öelda mälu – see tähendab, et kindlal ajahetkel mõjuvad jõud sõltuvad ka vedeliku eelnevatest olekutest mingi perioodi vältel. Väga utreeritult võiks seda perioodi kirjeldada kui vedeliku mälu. Arvutustes võiks kogu nimetatud mälu arvestada; nii saavutaks väga hea arvutustäpsuse, kuid kompromissina simulatsiooni täpsuse ja arvutusele kuluva aja vahel peab tagasiulatuva mälu pikkuse valima vastavalt olukorrale. Selle uurimissuuna laialdasem eesmärk on osata kirjeldada vedelikus toimetava keha dünaamikat ehk liikumisi, millel on palju erinevaid praktilisi väljundeid. Eelkõige on sooviks hinnata laevade ja meriehitiste käitumist erinevates töötingimustest ja piirolukordades – ning nimetatud olukordades mõjuvad jõud sõltuvad just laeva dünaamikast. Dünaamika arvestamine on äärmiselt oluline laevade kokkupõrgete korral nii omavahel kui ka teiste meriehitistega, nagu meretuulikud või ujuvsillad. Kui ujuvsildade temaatika on hetkel asjakohane näiteks Norras, siis suuri meretuuleparke hakatakse peagi rajama ka kohalikesse vetesse. Hoolduslaevade ja meretuulikute väiksemad kokkupuuted on küllaltki tavapärased, kuid neid tuleb ka disainis arvestada. Arendatavate mudelite abil suudetaksegi seda teha. 

Siit jõuamegi uurimisrühma teise olulise uurimissuuna juurde, mille eesmärgiks on projekteerida laevu ja merekonstruktsioone, mis suudaks arvutatud jõude efektiivselt vastu võtta. Antud võtmes on olulised märksõnad energiatõhusad ja optimeeritud konstruktsioonid. Traditsioonilised lihtsustatud meetodid, mida laevaehituses on kasutatud, ei suuda kõiki erinevaid faktoreid arvesse võtta, mille tõttu liigutakse üha enam kasutajasõbralike ja efektiivsemate arvutustehniliste meetodite või nn tööriistade poole, mida saaks projekteerimise faasis kasutada. Efektiivne tööriist on selline, mis on kohandatud komplektsete ja suurte keeruliste konstruktsioonide kiireks arvutamiseks, kus kiirus saavutatakse põhjendatud lihtsustuste tegemisel. Uurimisrühma ülesanne on selgitada lihtsustuste tagamaid ja samuti defineerida lihtsustuste ulatus. Meretehnoloogia valdkonnas on see just eriti oluline, sest faktoreid, mida arvestama peab, on palju. Sellise tööriista loomisega tegeles ka kevadel doktorantuuri lõpetanud Teguh Putranto. Teguhi töö eesmärk oli luua tööriist, millega on võimalik küllaltki täpselt ja samas väga kiirelt hinnata laeva või ka jäigastatud plaadi piirkoormust. Piirkoormuse ületamisel ei suuda laev enam koormust vastu võtta ja puruneb – seda teades saab otseselt hinnata, kui turvaline on laev.

Energiatõhusad disainid on oluline märksõna pidades silmas Euroopa Liidu kliimaeesmärke. Ühe näitena võib tuua välja Virtsu-Kuivastu liinile planeeritava uue hübriidlaeva. Laev ehitatakse eeldusel, et tulevikus oleks võimalik kasutada sõitmisel akudesse laetud energiat, mille laadimine toimub põhiliselt päikese- ja tuuleenergiast toodetud elektri abil. Laeva disainimisel Eesti oludesse tuleb arvestada ka jääga, olgugi et jääd on merel ainult väike osa aastast. Jääklassiga laevadele on ette nähtud miinimumnõuded, neil on massiivsemad ja tugevamad konstruktsioonid ja suurem mootorivõimsus. Kuid sellise mootori optimaalne töövahemik on sobilik ainult ajal, mil laev jääs opereerib – seda võib olla vähem kui 5% kogu ajast. Seega tekib uue parvlaeva kontseptsioonis vastuolu: umbes 95% ajast suudaks laev energiaefektiivselt opereerida mootoriga, mille võimsus on lubatust väiksem. See omakorda tähendab, et klassiühingutele, kes laevade sertifitseerimisega tegelevad, tuleb tõestada, et ka väiksemad ja energiatõhusamad mootorid on sobilikud jääs opereerimiseks. Selliste arvutuste tegemisel saab uurimisrühm jällegi kasutada oma dünaamika mudelit, kuid peab oskama modelleerida ka jääd. Jää purunemise mehaanika uurimise on uurimisrühm viimasel ajal ka esiplaanile tõstnud. Arvutuslike simulatsioonidega proovitakse välja selgitada, mis kiirusega on parvlaev erinevates jääoludes võimeline opereerima ja kui suur on selleks vajaminev võimsus. 

Jääga seonduvalt on lähituleviku fookuses ka tegeleda süvitsi jää põhjustatud vibratsioonide uurimisega meretuulikute näitel. Ehkki seda teemat on viimastel aastatel aktiivselt uuritud, on see siiski uute meretuuleparkide rajamise valguses äärmiselt kohane. Vibratsiooni modelleerimise ja analüüsimise oskus on ka väga laialt rakendatav erinevatesse olukordadesse – nii et igal juhul mööda külgi maha ei jookse. 

Lisaks Mihklile kuuluvad uurimisrühma ka erinevad spetsialistid. Ruttar Teär tegeleb materjalikatsete läbiviimise juhendamisega, Priit Suluste katsetab, Kalju Saar disainib, Kaarel Koppeli töövaldkonda kuuluvad mehhatroonika ja robootika ning ka tema panustab materjalikatsete arendusse, Andrus Šults on laia kaliibriga ning värske lõpetajana Kuressaare kolledžist näitab initsiatiivi nii disainimisel, arvutuste läbiviimisel, koodi kirjutamisel ja materjalide katsetamisel, doktorant Muhammed Adil Yatkin loob masinõppel põhinevaid meetodeid materjalide purunemise uurimiseks ning doktorant Tarmo Sahk naudib hetkel akadeemilist vabadust. 

Nagu Mihkel ka ise nendib, on teadus nagu Pandora laegas: uurid ühte teemat, jõuad ühe tulemuseni ning sellest omakorda avaneb tuhat uut erinevat probleemi, mida kõike on kiusatus edasi uurima hakata. Seetõttu on tema uurimisrühmas alati ruumi ka uutele doktorantidele. Hetkel on pooleli uute doktorantide värbamine, kes saavad teadlasekarjääri edendada Mihkli käe all Kuressaare kolledžis. Oma panuse teadusesse saab anda juba bakalaureuse- või magistriõpingute ajal, lüües kaasa uurimisrühma tegevustes. 

Kui tunned, et ka sinu siht on teaduses kaasa löömine, võta julgelt ühendust TalTech Kuressaare kolledžiga – meie ootame sind!

Mihkel Kõrgesaar
Professor Mihkel Kõrgesaar

Laeb infot...