Numerisk og eksperimentell analyse av forankringskrefter for et semilukket oppdrettsanlegg

Abstract

Norsk havbruksnæringen genererer enorme verdier samtidig som den ståar ovenfor betydelige utfordringer knyttet til miljø, rømming og luseproblematikk. For å løse utfordringene er det behov for ny teknologi i bransjen. Et av konseptene som forsøker å løse mange av problemene bransjen står ovenfor er OceanTECH som er utviklet av Nordic Blu Technology. Konseptet baserer seg på semilukkede oppdrettsmerder som er bygget i betong. Denne masteroppgaven har som hovedmål å studere forankringskrefter for den globale forankringen for OceanTECH. Videre studeres også bevegelse i hiv og jag ettersom dette er de frihetsgradene som antas å ha størst påvirkning på forankringskreftene ved 0 grader bølgeretning. Justeringsparameter for oppgaven er tre ulike bølgespektre og to forspenninger i forankringslinene. Alle undersøkelser gjøres både eksperimentelt og numerisk. Eksperimentelle forsøk benytter nedeskalert modell mens numeriske beregninger gjøres i fullskala. Resultatene blir skalert og sammenlignet. Hensikten med oppgaven er å gi verdifull informasjon ved design av forankringssystemet til OceanTECH, med hovedfokus på å benytte en grunn forankring. Resultatene for begge metodene viser at oppdrettsanleggets bevegelse ved økt forspenning i forankringslinene fører til stor bevegelsesreduksjon i jag. Det er derimot noe forskjell mellom metodene for bevegelse i hiv og numerisk metode viser tilnørmet ingen bevegelsesreduksjon i denne bevegelsen ved økt forspenning. Resultatene fra bevegelsesanalysen viser at økt systemstivhet som resultat av økt forspenning i ulik grad påvirker bevegelser i hiv og jag. Kraftresponser for begge metoder viser at økt signi kant bølgehøyde gir større krefter. Begge metodene viser gjennomgående stor økning i gjennomsnittskrefter ved økt forspenning. Videre registreres det ubetydelig eller ingen relativ økning i maksimalkrefter ved økt forspenning. Resultat fra kraftmålinger er også presentert i frekvensplanet. Resultatene viser godt samsvar mellom de to metodene og økt signi kant bølgehøyde gir mer spektral energi. Videre viser resultatene at økt forspenning også gir en stor økning i spektral energi. Det observeres tydelig kraftresponser ved beregnet egenfrekvens for hiv og jag. Resultatene for analysen i frekvensplanet viser også at for slakk forankring vil det største kraftbidraget være ved lave frekvenser utenfor bølgespekterets frekvensintervall. Dette viser at det er viktig å ta hensyn til resonans mellom bølgedriftskrefter og egenfrekvens ved design av forankringssystem. Resultatene fra denne oppgaven viser at det er gode grunner for å benytte forankringssystem med mulighet for justering av forspenning. Dette kan bidra med å optimalisere forankringskrefter og bevegelse.