Sammendrag
Flytende lukkede og semi-lukkede oppdrettsanlegg kan ha flere fordeler sammenlignet med tradisjonelle nettbaserte merder når det gjelder kontroll på vannkvaliteten i merdene og problemer med lakselus. Samtidig representerer lukkede merder en relativt ny og meget spesiell type marin konstruksjon, og det finnes derfor begrenset dokumentert erfaringskunnskap om hvordan de oppfører seg i sjø.
Utfordringen med lukkede merder er at de inneholder store vannmasser som vil måtte bevege seg sammen med merden på grunn av bølgeeksponering på lokaliteten. Dette er til stor forskjell fra en nettbasert merd, der vannet kan bevege seg fritt inn og ut av oppdrettsvolumet. Et lukket anlegg vil ha en masse som er flere tusen ganger massen til et konvensjonelt anlegg, og når man vet at masse er drivende for mye av kreftene som virker er det klart at et lukket anlegg vil oppføre seg svært forskjellig fra et nettbasert anlegg. Dette er spesielt viktig å ta hensyn til ved design av fortøyningssystem til lukkede merder.
Dessuten kan bevegelser av en lukket merd med fri vannoverflate føre til interne bølger (sloshing). Sloshing representerer et såkalt resonansproblem hvor bevegelser av merden for noen frekvenser kan føre til store bølgebevegelser inne i merden. Dette vil kunne ha stor påvirkning på merdens dynamiske oppførsel og bevegelser i sjø. Sloshing kan også føre til store laster på konstruksjonen, som må tas hensyn til i design og dimensjonering.
Prosjektet CCW (NFR 268402) har som mål å bygge kunnskap om dynamisk oppførsel av flytende lukkede oppdrettsanlegg samt inneholdt vannvolum under påvirkning fra bølger i sjø. I prosjektet er det derfor gjennomført skalerte modellforsøk av generiske men representative merd-modeller ved SINTEF Ocean sitt havbassenglaboratorium. Modellene som har blitt testet omfattet lukket merd og semi-lukket merd med åpen bunn. Analyse av forsøksresultater for begge disse merdtypene viser at vannet i merden kan gi kraftig forsterkning av merdens bevegelser under relevante bølgeforhold. I modellforsøkene med regulære bølger ble det også observert at merdens bevegelser reduseres for noen bølgeperioder, som antyder at sloshing kan motvirke eksitasjonskreftene på merden i noen tilfeller. Dette kan være både gunstig og ugunstig for anlegget avhengig av anleggets indre og ytre dimensjoner samt bølgeforhold på lokaliteten.
For å opprettholde god vannkvalitet i en lukket merd, er det nødvendig med utskifting av vannet. Lukkede merder har derfor installerte system med pumper og utløp for vannsirkulasjon. I prosjektet er det gjennomført skalerte modellforsøk med tvungen bevegelse av en vannfylt sirkulærsylindrisk tank med et rørsystem for vannutskiftning, for å studere hydrodynamisk interaksjon mellom sloshing og vannsirkulasjon i merd. Til nå er det gjennomført tester for å studere hvordan selve rørsystemet påvirker sloshing, og videre arbeid omfatter tester med aktiv vannsirkulasjon.
Beregningsmodeller for estimering av dynamisk respons og fortøyningskrefter for lukkede merder i sjø er under utvikling, og arbeid med å validere beregningsmodellene opp mot resultater fra modellforsøk pågår. Denne modellen kan eventuelt bli et nyttig verktøy for analyse av ytre og indre hydrodynamiske effekter på flytende lukkede oppdrettsanlegg.
Utfordringen med lukkede merder er at de inneholder store vannmasser som vil måtte bevege seg sammen med merden på grunn av bølgeeksponering på lokaliteten. Dette er til stor forskjell fra en nettbasert merd, der vannet kan bevege seg fritt inn og ut av oppdrettsvolumet. Et lukket anlegg vil ha en masse som er flere tusen ganger massen til et konvensjonelt anlegg, og når man vet at masse er drivende for mye av kreftene som virker er det klart at et lukket anlegg vil oppføre seg svært forskjellig fra et nettbasert anlegg. Dette er spesielt viktig å ta hensyn til ved design av fortøyningssystem til lukkede merder.
Dessuten kan bevegelser av en lukket merd med fri vannoverflate føre til interne bølger (sloshing). Sloshing representerer et såkalt resonansproblem hvor bevegelser av merden for noen frekvenser kan føre til store bølgebevegelser inne i merden. Dette vil kunne ha stor påvirkning på merdens dynamiske oppførsel og bevegelser i sjø. Sloshing kan også føre til store laster på konstruksjonen, som må tas hensyn til i design og dimensjonering.
Prosjektet CCW (NFR 268402) har som mål å bygge kunnskap om dynamisk oppførsel av flytende lukkede oppdrettsanlegg samt inneholdt vannvolum under påvirkning fra bølger i sjø. I prosjektet er det derfor gjennomført skalerte modellforsøk av generiske men representative merd-modeller ved SINTEF Ocean sitt havbassenglaboratorium. Modellene som har blitt testet omfattet lukket merd og semi-lukket merd med åpen bunn. Analyse av forsøksresultater for begge disse merdtypene viser at vannet i merden kan gi kraftig forsterkning av merdens bevegelser under relevante bølgeforhold. I modellforsøkene med regulære bølger ble det også observert at merdens bevegelser reduseres for noen bølgeperioder, som antyder at sloshing kan motvirke eksitasjonskreftene på merden i noen tilfeller. Dette kan være både gunstig og ugunstig for anlegget avhengig av anleggets indre og ytre dimensjoner samt bølgeforhold på lokaliteten.
For å opprettholde god vannkvalitet i en lukket merd, er det nødvendig med utskifting av vannet. Lukkede merder har derfor installerte system med pumper og utløp for vannsirkulasjon. I prosjektet er det gjennomført skalerte modellforsøk med tvungen bevegelse av en vannfylt sirkulærsylindrisk tank med et rørsystem for vannutskiftning, for å studere hydrodynamisk interaksjon mellom sloshing og vannsirkulasjon i merd. Til nå er det gjennomført tester for å studere hvordan selve rørsystemet påvirker sloshing, og videre arbeid omfatter tester med aktiv vannsirkulasjon.
Beregningsmodeller for estimering av dynamisk respons og fortøyningskrefter for lukkede merder i sjø er under utvikling, og arbeid med å validere beregningsmodellene opp mot resultater fra modellforsøk pågår. Denne modellen kan eventuelt bli et nyttig verktøy for analyse av ytre og indre hydrodynamiske effekter på flytende lukkede oppdrettsanlegg.