Djurö marina forskningsstation

Djurö marina fältstation

Nytt forskningsprojekt i Stockholms skärgård

KTH (Kungliga Tekniska Högskolan) och Värmdö kommun har i ett gemensamt projekt startat upp en marin fältstation på Djurö. Här bedriver KTH forskning, fältstudier och innovationer för en hållbar samhällsutveckling. Först ut är projekten om en världsunik eldriven bärplansfarkost och en självstyrande undervattensdrönare.

” Det unika i vårt bärplanskoncept är att vi bara har en mast där allt sitter integrerat; vingar, framdrift, balansering och manövrering i en enda bärplansenhet. Detta blir unikt när vi får det att fungera, världens kompaktaste bärplansenhet för småbåtar i dagsläget, säger Ivan Stenius, forskare och lektor på Institutionen för teknisk mekanik på KTH. Foto: Nenne Jacobson Granath Ett viktigt kriterium för KTH var att fältstationen skulle ligga på ett behändigt avstånd från universitetet. Samarbetet med Värmdö kommun inleddes 2018 och valet föll alltså på ön Djurö som ligger vid Kanholmsfjärden fem mil öster om Stockholm. Det innebär cirka 40 minuters bilresa eller, om man väljer att åka kommunalt, en timmas resa från Slussen. När man åker buss får man en fin promenad genom ett trolskt naturreservat. Den gamla skogen är betydelsefull för fågelarter som hackspett och fladdermöss. Vi möttes av en stor högljudd koloni av hest kraxande gråhägrar som häckar uppe vid talltopparna. Längs stigen blommar liljekonvalj och gullvivor, efter en kort promenad når man havet och den kommunala VA-anläggningen vilken inrymmer KTHs fältstation som invigdes i september förra året. Ivar Stenius, universitetslektor vid Institutionen för teknisk mekanik öppnar upp en blå forskningsmodul som innehåller arbetsstationer, datorer, verktyg och sjökläder (en nybyggd dubbelcontainer). – Vi vill hålla det litet och enkelt i starten och får låna bekvämligheter inne på reningsverket, vilket är en praktisk och bra lösning. Det viktiga för oss är att vi nu på ett smidigare sätt kan testa våra idéer i verklig havsmiljö och slippa transportera farkoster fram och tillbaka. Nu kan vi lättare göra direkta justeringar, vilket underlättar vår forskning.

Nästa generations undervattensrobotar

Nedanför den branta bergsklippan ligger bryggan som fältstationen har tillgång till, testbåten ligger ankrad i småbåtshamnen. Det är stenigt och ganska äventyrligt att ta sig ner med utrustning, men förhoppningen är att de ska kunna ordna bättre access till vattnet, ett eget båthus står också på önskelistan. Under gårdagen var de här och testkörde robotdrönare (eller undervattensrobotar som de också kallas och på fackspråk AUV, Autonomous Underwater Vehicle). Forskningscentret Swedish Maritime Robotics Centre (SMaRC), där Ivan är centrumföreståndare, är en nationell och tvärvetenskaplig samlingspunkt för forskning och utveckling av maritima robotar för havsodling, områdesbevakning och miljömätningar. Miniatyrisering av elektronik, bättre batteriteknik och framsteg inom styr/reglerteknik gör att utvecklingen av havets drönare gör alltmer framsteg. I svårtillgänglig skärgårdsmiljö kan små autonoma undervattensfarkoster utrustas med avancerad ekolodsteknik och vara värdefulla om man vill leta reda på något i havets djup. SMaRCs robotar väger under 20 kilo och kan lätt ta sig fram och inspektera kablar och hålla koll på infrastrukturen hos till exempel havsbönder och i vindkraftparker. SMaRCs mål är att göra dem smartare, billigare och mer uthålliga. Sverige har redan idag en stark position

Maskininlärningen för undervattensroboten SAM (Small and Affordable Maritime Underwater Robots) är klar. Nu ska den utbildas och tränas utanför Djurö fältstation. Foto: Jean-Baptiste Thomas Idag slets aktervingen av under färden. Foto: Nenne Jacobson Granath

inom undervattensteknologi, bland annat med ubåtar i världsklass. Forskningen ska säkerställa att dagens position bibehålls och att vi är med i täten i övergången till obemannade system. Utmaningarna ligger i att räckvidden och uthålligheten hos dagens undervattensrobotar har varit begränsad, vilket kräver kontinuerlig assistans av dykare och fartyg. – Undervattensrobotar kan revolutionera forskningen om våra oceaner. På samma sätt som satelliter gjorde på 70-talet genom att man kan studera helt oupptäckta områden där människan aldrig varit förut säger Ivan.

Fossilfri och flygande bärplansteknik

Vi vandrar vidare på skogsstigen som tar oss ner till den lilla småbåtshamnen för att ta en titt på nästa forskningsområde. Morgonens täta dimma har lättat, det friskar på lite i vinden men temperaturen är på uppgång. Vid bryggkanten är KTHs gula

prototypbåt Maribot FoilCart uppvinschad under överseende av Nicholas Honeth, som tillsammans med Ivan är drivande i bärplansprojektet och kollega på samma institution. Nicholas förbereder sjösättningen genom att ställa in olika tekniska parametrar på sina datorer. Den digitala tekniken är en viktig del av bärplanstekniken. IMU-sensorn, den

elektroniska sensorn mäter acceleration samt återkopplar position och vinkelhastighet i tre dimensioner och mäter 200 gånger per sekund. Testbåten har en elmotor och ett bärplan som består av en lång fena och undervattensvingar, där endast motorn och bärplansvingarna har kontakt med ”Utmaningarna ligger i att vattnet, medan båtskrovet lyfts ur vattnet räckvidden och uthålligheten hos dagens undervattensrobotar har varit och flyger en halvmeter ovanför vattenytan. Konstruktionen påminner om en flygplanskropp, principen för bärplan begränsad, vilket kräver kontinuerlig är samma som flygplan. Ivan har även assistans av dykare och fartyg. hämtat inspiration från en vattensport som han själv utövar. Inom vindsurfingvärlden är bärplansteknik betydligt mer vanligt jämfört med båtvärlden och bygger också på konceptet som Ivan och Nicholas nu jobbar med, en enda enhet för bärplan och mast. – Vårt koncept är principiellt likadant, men vi behöver bygga in stabilisering, manövrering och framdrift i bärplanskonstruktionen.

Maribout FoilCart är framtagen som ett forskningsprojekt på KTH med finansiering från Trafikverkets sjöfartsportfölj. Här förbereder Nicholas Honeth bärplansbåten inför en provtur. Foto: Nenne Jacobson Granath

Designen gör att vattenmotståndet minskar med 50 – 80 procent, ger minskad energiförbrukning och möjliggör längre eldrivna resor. Miljövinsten är stor, en typiskt planande fritidsbåt med fossilt bränsle förbrukar idag ungefär 15 gånger mer energi än en personbil, vilket gör omvandlingen till eldrift för båttrafik till en större utmaning än inom bilindustrin. Men förändringen, att byta ut fossilt bränsle mot el där det är möjligt, är rätt väg om vi ska hålla siktet mot framtiden menar Ivan. Bärplanstekniken bjuder inte bara på en helt utsläppsfri resa. Eftersom inga svallvågor bildas och skrovet svävar ovanför vattenytan blir resan också behagligt ljudlös. En positiv bieffekt för både människa och djur.

Uthållighet är en förutsättning för att lyckas

Det är dags att sätta båten i sjön igen. När den kommer ner i vattnet ser den ut som en liten sportbåt. Ivan tar sig ner och Nicholas går till följebåten som fungerar som en driftcentral. Mariboat glider förbi i hamnen och tar sig ut i fjärden. Styrning sker med en remote control, vilket gör att den även kan köras förarlöst. Ivan och Nicholas har tät kontakt, farten ökar och efter stund när han passerar Stavsnäsudden lyfter fören. Men idag får vi inte se det förväntade resultatet, den flygande färden där båten lyfter horisontellt med vattnet uteblev. Något har gått fel, det kommer att visa sig att akterfenan gått av därute och hamnat på havets botten vilket omöjliggjorde lyftningen. Båten vinschas upp och vi ser att även kolfiberröret som leder ut till aktervingen har slitits sönder. Ingen glad överraskning, men det förklarar varför båten inte lyfte idag. – Vi var ute förra veckan och allt fungerade så fint. Nu får vi fundera på vad det var som hände och se när vi kan få fram en ny akterfena. Den var handgjord så det kommer att ta lite tid.

Men som de forskare de är finns det inte utrymme att hänga läpp. Det är bara att ta nya tag, något som Ivan sätter ord på. – En prototyp kräver uthållighet. Vi håller på tills vi lärt oss av våra misstag, det är det som forskning handlar om.

Forskningen, som är ett led i att möjliggöra ökad fossilfri båttrafik genom bärplansteknik, pågår till våren 2023. – Kan vi vara med och göra skillnad är det en fantastisk känsla, säger Ivan och ler stort, trots dagens haveri.

I nästa steg vill KTH bygga en demonstrationsbåt som proof-ofconcept för att intressera industriaktörer. Förhoppningen är att det målsatta demoeventet, i slutet av sommaren, fortfarande ska hålla rent tidsmässigt, men först måste skadeanalysen göras och nya delar tas fram.

Med hjälp av eldrift och bärplansteknik lyfts båten ur vattnet och flyger en halvmeter ovanför vattenytan. Foto: KTH

Nenne Jacobson Granath

Komplett fisk- och skaldjursgrossist med den bästa servicen!

• Rökt och gravad lax • Rökt makrill och sill • Såser och röror • Traditionellt hantverk. All förädling sker lokalt i Falkenberg. Nu 100% miljömärkt lax, hållbart odlad, ASC-märkt.

100%

miljömärkt lax