R&D Plan. Datum : September 2018 Versie : 1.0 Concept Report

Transcriptie

1 R&D Plan Datum : September 2018 Versie : 1.0 Concept Report

2

3 R&D Plan 2019 i R&D Plan Concept Report Gerapporteerd door : Dr. Ir. H.J. Prins Gecontroleerd door : Dr. Ir. B. Buchner Versie Datum Versie omschrijving Gecontroleerd door Vrijgegeven door Concept voor consultatie B. Buchner B. Buchner

4 R&D Plan 2019 ii

5 R&D Plan 2019 iii CONTENTS PAGE 1 INLEIDING SAMENVATTING MARIN STRATEGIE BETTER SHIPS, BLUE OCEANS Achtergronden Missie en visie Invulling In het kort AANSLUITING BIJ MAATSCHAPPIJ, OVERHEID EN MARITIEME SECTOR Naar Missiegedreven Innovatiebeleid met Impact De Nederlandse Maritieme Strategie Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat Ministerie van Defensie Bijdrage aan de Topsectoren en Maritieme cluster De Nationale Wetenschapsagenda (NWA) Samenvatting HOOFDLIJNEN KENNISONTWIKKELING IN TECHNOLOGIE PLAN Maritieme thema s Sleuteltechnologieën ONTWIKKELING GROTE FACILITEITEN Seven Oceans Simulator centrum Zero Emission Lab (ZEL) voor Hydro-Systems Integration BUDGETVERDELING RIJKSBIJDRAGE Inzet TKI gelden KENNISONTWIKKELING IN Maritieme thema s Sustainable Propulsion Hydro-Systems Integration Waves, Impacts & Hydrostructural Manoeuvring & Nautical Autonomy Seakeeping & Ocean Engineering Renewables & Sustainable Seas Safe Operations & Human Factors Sleuteltechnologieën CFD Development Time-domain simulations Measurement & Control Data science & Digital twin Defensie Rijkswaterstaat... 46

6 R&D Plan 2019 iv 7.5 Joint Industry Projecten SAMENWERKING MET UNIVERSITEITEN EN HOGESCHOLEN Nationale samenwerking NWO projecten waarin MARIN participeert Internationale samenwerking SAMENWERKING MET HET MKB...51 APPENDIX 1: SAMENSTELLING ADVIESRAAD...53 APPENDIX 2: AFKORTINGEN...55

7 R&D Plan INLEIDING In 2018 zijn belangrijke stappen gezet rond de Overheidsfinanciering van het MARIN onderzoek voor overheid, maatschappij en brede maritieme sector, gericht op de strategische missie van het MARIN: Schepen schoner, slimmer en veiliger maken en bijdragen aan een duurzaam gebruik van de zee. MARIN wil oplossingen bieden voor conceptontwikkeling, ontwerp en operatie door de gecombineerde inzet van al onze methoden en faciliteiten. Begin 2018 ontving MARIN van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat voor 2,7 miljoen aan impulsgelden voor de versterking van de strategische kennisbasis van het MARIN. Dit werd in een Kamerbrief van juli 2018 langjarig vastgezet en uitgebreid tot 3,3 miljoen/jaar (vanaf 2020) om, naast de ontwikkeling van de kennisbasis, ook missiegedreven onderzoek te kunnen uitvoeren. Gecombineerd met de huidige Rijksbijdrage van het MARIN ( 3,3 miljoen/jaar), komt het totaal in 2020 op 6,6 miljoen/jaar. Dit is een verdubbeling en precies op de richtinggevende ondergrens van 15% rijksbijdrage van de omzet zoals in de Kamerbrief wordt genoemd. Deze toegenomen Rijksbijdrage geeft MARIN de ruimte om onder het Strategische motto Better Ships, Blue Oceans na te denken en bij te dragen aan de zeeën, havens en rivieren van de toekomst: emissieloze schepen, veilige scheepvaart, duurzame energie en voedselwinning, innovatieve drijvende oplossingen, autonome schepen en effectieve marineschepen. De nieuwe maritieme mogelijkheden van sleuteltechnologiën zoals digitalisering, kunstmatige intelligentie, robotisering en simulatie (Computational Fluid Dynamics, Time Domain Simulations, Virtual Reality) worden hierbij optimaal ingezet. Veilig varen Autonome schepen Drijvende havens en steden Effectieve marine Duurzame energie en voeding op zee Emissieloze schepen Daarnaast neemt de financiering van de Defensiespecifieke kennisopbouw toe naar 1,5 miljoen/jaar, naast het werk dat MARIN uitvoert voor de Vernieuwingprogramma s voor de Koninklijke Marine in het kader van de Defensienota. Ook wordt het Raamcontract met Rijkswaterstaat steeds concreter ingevuld. Naast het onderhoud van voorspellingsmethodieken en -programma s, staat er steeds meer onderzoek op het programma. Dit soort onderzoek en overheidsfinanciering wordt in het kader van dit document Kennis en Innovatie Agenda s (KIA s) van de vakdepartementen genoemd. In 2016 is in overleg met de overheid besloten TKI gelden uit de Topsectoren (op basis van TKI relevant onderzoek ) in te zetten voor de versterking van de MARIN kennisbasis. De besteding van deze gelden is afgestemd met de MARIN Adviesraad en de TKI Maritiem binnen de Topsector Water

8 R&D Plan & Maritiem. Deze TKI gelden zijn strategisch ingezet op punten waarin de MARIN kennisontwikkeling de laatste jaren sterk onder druk stond of op punten waarin urgente investeringen noodzakelijk was. Deze gelden zijn ook in 2019 nog beschikbaar, maar nemen daarna snel af. Op basis van de impulsgelden en toegenomen Rijksbijdrage wordt de inzet van deze gelden licht aangepast. Dit wordt toegelicht in dit R&D Plan. Ook gaat MARIN door met de eigen investering in de ontwikkeling en verbetering van MARIN tools en processen die onze dienstverlening naar de maritieme sector en overheid versterken. We doen dit vanuit het MARIN resultaat in het Kennis Stimulerings Fonds (KSF). Tot slot blijft MARIN zelf investeren in de relatie met het MKB en innovatieve start-ups. MARIN biedt in 2019 vijf van hen gratis twee weken testtijd aan voor het testen van hun innovatieve ideeën. MARIN wil met dit initiatief Nederlandse MKB ers helpen een belangrijke stap te maken in de ontwikkeling van hun innovatie. In dit Nederlandstalige MARIN R&D plan wordt een overzicht gegeven van de totale kennisontwikkeling bij MARIN: Samenvatting MARIN strategie Better Ships, Blue Oceans Aansluiting bij maatschappij, overheid en maritieme sector Hoofdlijnen kennisontwikkeling in technologie plan Ontwikkeling grote faciliteiten Budgetverdeling Rijksbijdrage Kennisontwikkeling in 2019 Samenwerking met universiteiten en hogescholen Samenwerking met het MKB Hiernaast is er een Engelstalig MARIN R&D Implementation Plan 2019 als Appendix. Dit gaat meer in op de details van de plannen.

9 R&D Plan SAMENVATTING MARIN STRATEGIE BETTER SHIPS, BLUE OCEANS 2.1 Achtergronden In 2017 is een nieuw MARIN Strategieplan ontwikkeld, onder de titel Better Ships, Blue Oceans. Die vernieuwing was noodzakelijk, want de komende jaren zijn essentieel voor de toekomst van MARIN. Aan de ene kant was er de afgelopen jaren een crisis in de wereldwijde maritieme sector en stond de financiering van ons onderzoek onder druk. Aan de andere kant geven schoon transport over het water en duurzame energie-, voedsel- en grondstoffenwinning op zee allerlei mogelijkheden voor innovatie. Toegenomen rekenkracht en hoeveelheden meetdata bieden daarnaast ruimte voor simulatie en digitalisering. Op allerlei manieren is er dus sprake van een transitie. Eén ding is zeker: de toekomst van Nederland ligt op het water. Het oppervlak van onze Blauwe planeet bestaat voor ruim 70 procent uit water. Nederland is gelegen in een rivierdelta en is onlosmakelijk verbonden met de zee. Over het water hebben we de wereld ontdekt en nog steeds is Rotterdam de mainport van Europa. 90 procent van alle goederen wordt over het water vervoerd. Nederlandse innovaties varen en werken op en in de wereldzeeën. Water biedt ook nieuwe bronnen voor energie, grondstoffen en voedsel. Drijvende oplossingen bieden ruimte in tijden van zeespiegelstijging en overbevolkte steden. Daarvoor moeten we de zee beter begrijpen, benutten en beschermen en willen we economie en ecologie combineren. Het project Blauwdruk 2050 (de maritieme wereld voorbij de horizon) en de Blauwe route binnen de Nationale Wetenschapsagenda leveren hiervoor uitdagende toekomstperspectieven. In het MARIN Strategieplan hebben we een heldere koers uitgezet richting deze toekomstperspectieven. 2.2 Missie en visie In MARIN s nieuwe missie geven we aan waar we met elkaar voor staan:

10 R&D Plan MARIN wil maritieme constructies en operaties schoner, slimmer en veiliger maken en bijdragen aan een duurzaam gebruik van de zee. We willen daarin een onafhankelijke, betrouwbare en innovatieve kennispartner zijn voor de maritieme sector, overheid en maatschappij. We willen oplossingen bieden voor conceptontwikkeling, ontwerp en operatie door de gecombineerde inzet van al onze methoden. Daarom streven we naar een wereldwijde toppositie in het ontwikkelen, toepassen en overdragen van onze hydrodynamische en nautische kennis en de koppeling daarvan met aanverwante vakgebieden. Vanuit onze onafhankelijke positie willen we samenwerking en innovatie in de maritieme sector en kenniswereld stimuleren. Op basis van deze hernieuwde missie en de ontwikkelingen in onze omgeving, komen we tot de volgende visie als toekomstperspectief: In 2021 heeft MARIN een versterkte kennisbasis, betrouwbare gereedschappen en moderne faciliteiten zoals een vernieuwd simulatorcentrum. Daarmee optimaliseren we de hele maritieme operatie, het schip als systeem en de rol van de mens daarin. Met onze kennis en ideeën stimuleren we open innovaties voor veilige en schone scheepvaart, duurzame energie-, voedsel- en grondstoffenwinning op zee, leven op het water en autonome systemen. We kijken hierbij ook naar oplossingen in de natuur. We hebben de transitie gemaakt naar minder -maar complexere- proeven en een groei van simulatie en digitalisering. MARIN is hiervoor een flexibele organisatie waarin goed opgeleide en gemotiveerde mensen gestroomlijnd en teamsgewijs samenwerken in een veilige en duurzame omgeving. 2.3 Invulling Onder het motto Better Ships, Blue Oceans wil MARIN met haar kennis en innovaties bijdragen aan duurzaamheid en veiligheid, gekoppeld aan de ontwikkeling van innovaties voor de maritieme maakindustrie, scheepvaart en offshore sector. We doen dit van conceptontwikkeling tot operatie door de gecombineerde inzet van al onze methoden: CONCEPT ONTWERP OPERATIE CFD/Simulaties Modelproeven Simulatoren Monitoring Onze relatie met de nationale en internationale maritieme sector is daarin al sterk. Met onze kennis en innovaties willen we de sector helpen door niet alleen de vragen van de sector snel en goed te beantwoorden, maar ook door samen nieuwe gebieden en mogelijkheden te verkennen. Hiervoor is Risicodragend Verkennend Onderzoek (RVO) nodig op laag TRL (Technology Readiness Level). Ook gaan we door met het aanbieden van gratis testperiodes aan innovatieve MKB ers en start-ups, zodat zij hun innovaties een stap verder kunnen brengen. Verder richten we ons op nieuwe ontwikkelingen zoals Renewables en Life at Sea. Maatschappelijke uitdagingen en economische mogelijkheden komen daar samen en zorgen voor Blue Growth.

11 Sustainable Propulsion Hydro-systems integration Waves, Impacts & Hydro-structural Manoeuvring & Nautical Autonomy Seakeeping & Ocean Engineering Renewables & Life at Sea Safe Operations & Human Factors R&D Plan MARIN wil ook daadwerkelijk de kennispartner zijn van overheid en maatschappij, in lijn met de Nederlandse Maritieme Strategie Maritiem toegepast onderzoek is essentieel voor scheepvaartveiligheid, emissiereductie en schoner vervoer over het water, efficiënte havens en vaarwegen en een effectieve Koninklijke Marine. De Nederlandse verantwoordelijkheid en belangen houden niet op bij onze landsgrenzen. Om dit concreet te maken, ontwikkelen we Kennis en Innovatie Agenda s met de Ministeries van Defensie en Infrastructuur & Waterstaat. MARIN richt zich zo op de volgende negen bestaande en nieuwe markten: Het geheel wordt ondersteund door MARIN Kennisbasis (Maritieme thema s en Sleuteltechnologieën) en Missiegedreven onderzoek: Missie Schoner, slimmer en veiliger, duurzaam gebruik van de zee Economisch verdienvermogen CONCEPT DESIGN OPERATION Onderzoek, Advisering & Innovatie Simulation Testing Simulators Monitoring Missiegedreven onderzoek Computational Fluid Dynamics Kennisbasis (Maritieme thema s & Sleuteltechnologiën) Time Domain Simulations Measurements & Control Data Science & Digital Twin Digitalisering speelt een belangrijke rol bij de toekomst van MARIN. Dit komt door de verbeterde nauwkeurigheid van de voorspellingsmethodes en snel toegenomen rekenkracht. Hierdoor is echt sprake van een transitie. Eenvoudigere modelproeven zullen worden vervangen door CFD of simulaties. Complexere modelproeven blijven. Met MARIN s unieke faciliteiten, meettechnieken en expertise kunnen we daar op inspelen. Maar ook op het vlak van CFD en simulaties staat MARIN goed voorgesorteerd. MARIN ontwikkelt en valideert daarvoor haar eigen CFD codes en simulatiemethoden. We passen die toe voor onze klanten om schepen schoner, slimmer en veiliger te maken, maar delen onze CFD codes en expertise ook met de maritieme sector. We koppelen onze hydrodynamische kennis aan de grote hoeveelheden big data die aan boord worden gemeten en werken zo aan het digital twin concept. We combineren hierbij onze hydrodynamische modellen met de resultaten van data science / machine intelligence op basis van de gemeten big data aan boord. Zo wordt een virtuele tweeling van het schip ontwikkeld voor het verbeteren van het ontwerp en de operatie.

12 R&D Plan Het digital twin concept helpt bij de ontwikkeling en operatie van schepen op basis van kennis en Big data. In die trend naar digitalisering en simulatie past ook de ontwikkeling van het Seven Oceans Simulator (SOS) centrum. Deze geavanceerde simulatorfaciliteit met bolvormige simulator, bewegende simulator en Virtual Reality kamer heeft als doelstelling: Het veiliger en efficiënter maken van maritieme operaties door de meest realistische simulatie van het gedrag van -en de interacties tussen- maritieme constructies, de omgeving en de mens. 2.4 In het kort Samengevat willen we een organisatie zijn: met een helder doel dat maatschappelijke en economische uitdagingen verbindt betrokken van concept tot operatie door het effectief inzetten van al onze activiteiten gericht op innovaties voor de toekomst van de maritieme sector door Risicodragend Verkennend Onderzoek die daadwerkelijk kennispartner is van de overheid op basis van gezamenlijke Kennis en Innovatie Agenda s met een versterkte kennisbasis die essentieel is voor de toekomst met moderne faciliteiten en het Seven Oceans Simulator centrum die door een succesvolle transitie complexe modelproeven combineert met simulatie en digitalisering met gemotiveerde en goed opgeleide medewerkers Alles met als doel: Better Ships, Blue Oceans.

13 R&D Plan AANSLUITING BIJ MAATSCHAPPIJ, OVERHEID EN MARITIEME SECTOR 3.1 Naar Missiegedreven Innovatiebeleid met Impact In de Kamerbrief van juli 2018 geven de Minister en Staatssecretaris van Economische Zaken en Klimaat aan dat de overheid zich wil richten op de verbinding tussen de maatschappelijke uitdagingen en economische kansen: een missiegedreven aanpak. De Kamerbrief: We staan voor een aantal grote wereldwijde maatschappelijke uitdagingen waarvoor gerichte crosssectorale inzet op het gebied van wetenschap, toegepast onderzoek en innovatie onontbeerlijk is. Het gaat daarbij om de thema s energietransitie en duurzaamheid; landbouw, water en voedsel; gezondheid en zorg; en veiligheid (waaronder cyber-, defensie- en waterveiligheid). Deze uitdagingen zijn ook potentiële aanjagers voor ons toekomstig verdienvermogen. Mondiale uitdagingen zijn immers ook mondiale markten. Denk aan de wereldwijd stijgende vraag naar hernieuwbare energie, naar voedsel dat duurzaam wordt geproduceerd, naar dienstverlening op het gebied van cybersecurity en naar producten en diensten voor betaalbare en toegankelijke gezondheidzorg. Dit betekent concreet dat voor de maatschappelijke uitdagingen een aantal heldere missies wordt opgesteld. Dat gebeurt op initiatief van de betrokken departementen en in nauwe samenspraak met topteams, bedrijfsleven, kennisinstellingen en relevante maatschappelijke partners ( ). Door gezamenlijk missies te formuleren, maken we de kennisvraag expliciet en bevorderen we samenwerking en krachtenbundeling om maatschappelijke uitdagingen aan te pakken en economische kansen beter te benutten. Deze missies zullen uiterlijk in 2019 door het kabinet worden vastgesteld. Voor het R&D Plan gaat MARIN uit van haar Strategieplan en het doorzetten van de lijnen in het MARIN Bestedingsplan Impuls Toegepast Onderzoek Beiden zijn opgesteld met -en goedgekeurd door- de overheid en de MARIN Adviesraad. Op het vlak van schone scheepvaart is de brief concreet: De bedoeling is dat door het opstellen van concrete missies bedrijven, onderzoekers en maatschappelijke organisaties gezamenlijk werken aan bijvoorbeeld het vinden van effectieve behandelingen voor Alzheimer of het ontwikkelen van CO2- neutrale scheepvaart. Ook is het belangrijk dat in het kader van missiegedreven innovatie het thema Defensie & Veiligheid expliciet wordt genoemd. MARIN vervult daarbij een belangrijke rol voor het Ministerie van Defensie rond de schepen en operaties van de Koninklijke Marine. Daarnaast besteed de Kamerbrief nadrukkelijk aandacht aan de ontwikkeling van Sleuteltechnologieën: Voor een succesvolle aanpak van de maatschappelijke uitdagingen zijn technologische doorbraken van groot belang. Sleuteltechnologieën zoals fotonica, ICT en kunstmatige intelligentie, nano-, quantum-, en biotechnologie zullen de manier waarop we leven, leren, innoveren, werken en produceren ingrijpend veranderen. De economische kansen van de maatschappelijke uitdagingen en de ambitie om een vooraanstaande rol te spelen op een aantal sleuteltechnologieën zijn daarom de centrale uitgangspunten in de vernieuwde topsectorenaanpak. In dit kader kiest het Kabinet voor een versterking van het toegepast onderzoek. Het doel is om de Rijksbijdrage voor de afzonderlijke TO2-instituten op minimaal 15% van de omzet te brengen. De versterking van het toegepast onderzoek bestaat uit vier elementen:

14 R&D Plan Versterking van de kennisbasis: De kennisbasis geeft publieke kennisinstellingen ruimte voor vernieuwing en lange termijn onderzoek om voorbereid te zijn op vragen van overheden en bedrijven ( ). Hierdoor blijven de TO2-instellingen relevant voor opdrachten en projecten voor zowel publieke als private sector. De gezamenlijke departementen dragen, in samenspraak met het bedrijfsleven en kennisinstellingen, zorg voor een goede aansturing van het toegepast onderzoek binnen deze kennisbasis. Met deze brede kennisbasis wordt de toekomstige kennis voor publieke vraagstukken en versterking van het concurrentievermogen gecreëerd. Hieronder valt de ontwikkeling van de sleuteltechnologieën. 2. Missiegedreven onderzoek dat via de kennis- en innovatieagenda s wordt geprogrammeerd, gericht op de maatschappelijke uitdagingen: energietransitie en duurzaamheid; landbouw, water en voedsel; gezondheid en zorg en veiligheid (waaronder cyber-, defensie- en waterveiligheid). 3. De ontwikkeling van grote onderzoeksfaciliteiten die relevant zijn voor missiegerelateerd onderzoek. 4. Publiek-private samenwerking met het bedrijfsleven, met speciale aandacht voor het MKB. Al deze vier elementen komen terug in de R&D plan. 3.2 De Nederlandse Maritieme Strategie In samenwerking met de maritieme sector ontwikkelde de Rijksbrede overheid De Nederlandse Maritieme Strategie Deze heeft als ambitie: een internationale duurzame toppositie van Nederland door integrale samenwerking tussen Rijksoverheid en maritieme cluster. In 2018 is dit samen met de sector verder ingevuld in het Werkprogramma Maritieme Strategie en Zeehavens Dit Bestedingsplan is een directe invulling van het thema Versterking Onderzoek en Innovatie in het Werkprogramma. Daarnaast sluiten onze plannen direct aan bij de volgende punten: Blue Economy: Blue Growth Smart Shipping Klimaat- CO2-reductie en internationale zeescheepvaart Ship security Nautische Veiligheid Energietransitie (vergroening) binnenvaart

15 R&D Plan Blue Economy: Blue Growth 3.3 Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat Samen met het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat (I&W) en Rijkswaterstaat werkt MARIN aan een lange termijn Kennis en Innovatieagenda (KIA) omdat MARIN een belangrijke maatschappelijke bijdrage levert aan scheepvaartveiligheid en schone zeevaart en binnenvaart. Als eerste stap daartoe is op 19 april 2017 een Strategiesessie gehouden tussen MARIN en het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat. Daarbij werd een koppeling gemaakt tussen de thema s veilig, schoon en slim aan de ene kant en de infrastructuur en het schip aan de andere kant: Infrastructuur (Havens, vaarwegen, zee) Schip (Schepen, vloot & operaties) Veilig (safety/security) Schoon (duurzaam) Slim (efficiënt)!!!!!! Met deze KIA kan MARIN bijdragen aan de transitie duurzame scheepvaart en de ontwikkeling van slimme scheepvaart & autonoom varen. Dit betreft zowel de zeevaart als binnenvaart. Met Rijkswaterstaat heeft MARIN sinds twee jaar een raamcontract. Dit contract richt zich op de ontwikkeling en het onderhoud van nautische modellen. Het gaat hier met name om modellen voor risicobeoordeling, risicoberekening, vaarwegcapaciteit, toelatingsbeleid en ontwerprichtlijnen. We zien dat het onderzoek dat hiervoor wordt uitgevoerd ieder jaar toeneemt, bijvoorbeeld rondom de inzet van meer autonome systemen. MARIN heeft ook een duidelijk rol in de Kennis- en Innovatieagenda RWS versterkt de kennisbasis voor een veilig, leefbaar en bereikbaar Nederland met haar thema s Corridor Management, Netwerkbeheer, Klimaatadaptatie, Duurzaamheid en Digitalisering.

16 R&D Plan Ook is er in september 2017 overleg geweest met de Rijksrederij over de duurzaamheiddoelstellingen van Rijkswaterstaat en de gevolgen daarvan voor de Rijksrederij. Op basis daarvan hebben we geconcludeerd dat MARIN op basis van haar kennis als onafhankelijke partij strategisch kan meedenken bij het behalen van de ambitieuze doelstelling Parijs waarmaken van Rijkswaterstaat op het vlak van energie- en klimaatneutraliteit: -20% CO 2 in 2020, energieneutraal in 2030 en klimaatneutraal en klimaatbestendig in Parijs waarmaken is de ambitieuze doelstelling van Rijkswaterstaat. Daarnaast heeft MARIN bijgedragen aan het onderzoek naar de veiligheid van de snelle RHIB s voor de Kustwacht. Het Ministerie wil MARIN in de toekomst betrekken bij het formuleren van specifieke, duidelijke en objectief geformuleerde eisen met betrekking tot de vaareigenschappen. Nieuwe schepen zullen worden getest bij het MARIN. 3.4 Ministerie van Defensie Het doel van het MARIN onderzoek voor het Ministerie van Defensie is: het ontwikkelen en in stand houden van effectieve multifunctionele Marineschepen met maximale en veilige operationele inzet en slagkracht. Dit doen we met oog voor het schip en de bemanning op basis van de laatste kennis en innovaties. Deze schepen en hun inzet worden steeds gevarieerder en complexer. Er is namelijk steeds meer sprake van multi-schip operaties en interacties, de ontwikkeling van autonome vaartuigen en de reductie van bemanningen. Dit vraagt om versterking van de link tussen het ontwerp en de operatie van het schip, waarbij de mens-machine interactie en teaminzet een belangrijke rol speelt. MARIN wil voor Defensie een bijdrage leveren aan de gehele Concept Ontwerp Operatie cyclus tijdens de hele levensduur en daarvoor de kennis en tools beschikbaar stellen: CONCEPT DESIGN OPERATION Simulation Desk / Computer Testing Prototype Simulators Virtual reality Monitoring Reality Daarnaast worden detectiemethoden steeds geavanceerder, wat hogere eisen stelt aan de hydrosignaturen van het schip. MARIN s expertise op dit vlak draagt bij aan een verminderde kwetsbaarheid van de toekomstige vloot. Ook richt MARIN s expertise zich op de optimalisatie van de Life Cycle Costs door vermindering van de operationele (brandstof) kosten en onderhoudskosten.

17 R&D Plan Tot slot zijn MARIN s activiteiten op het vlak van duurzaamheid en emissieloos varen essentieel voor Defensie. Met haar Operationele Energiestrategie (OES) richt Defensie zich op het terugdringen van de energieafhankelijkheid in operaties ( ). Gelijktijdig wordt hiermee de belasting op het milieu verminderd en geeft Defensie invulling aan het kabinetsbeleid met betrekking tot energievoorziening en aan haar maatschappelijke verantwoordelijkheid. Als concreet streefdoel heeft Defensie: in 2030 is de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen met tenminste 20% gereduceerd ten opzichte van In 2050 is de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen met tenminste 70% gereduceerd ten opzichte ten opzichte van De OES heeft vier speerpunten: het vergroten van de kennisbasis en het innovatieve vermogen op het gebied van energie, het structureel reduceren van het energieverbruik, het vergroten van het aandeel van duurzame energie in operaties en het bevorderen van energiebewust gedrag. De bovenstaande uitdagende doelstellingen gelden ook voor de schepen van de Koninklijke Marine, waarvoor op basis van de Defensienota verschillende vernieuwingsprogramma s lopen of gaan lopen: het Combat Support Ship (CSS), de vervanging van de M-fregatten, de onderzeeboten en de mijnenjagers, maar ook de gewenste toekomstige vervanging van de klein bovenwaterschepen. Voor al deze schepen is het meenemen van de OES doelstellingen in de scheepsontwerpen van groot belang. Dit alles sluit duidelijk aan bij de inzet van de Defensienota: een adaptieve krijgsmacht met slagkracht en voortzettingsvermogen. Een robuuste en wendbare organisatie die veilig is en waar wordt geleerd van fouten. Defensie wil blijven innoveren om beter te anticiperen op nieuwe dreigingen en ontwikkelingen, waarbij zaken als kunstmatige intelligentie, big-data analyse en robotica specifiek worden genoemd. De organisatie wil toekomstbestendig zijn met technologisch hoogwaardige kwaliteit. Schip Aandacht voor het schip en de bemanning Bemanning De ontwikkeling van de lange termijn kennisbasis vindt plaats via de Kennis en Innovatie (K&I) gelden van het Ministerie. Deze worden ingevuld met onderzoek via kennisopbouw-, technologieontwikkelingen innovatieprogramma s. De afgelopen jaren was MARIN s onderzoek via deze programma s beperkt tot een bedrag tussen 0,5-1,0 miljoen/jaar. Dit wordt de komende jaren verhoogd tot 1,5 miljoen/jaar voor Defensie specifiek onderzoek. MARIN ziet de volgende programmalijnen voor de versterking van deze Defensie specifieke kennisbasis: Scheepshydrodynamica: de kennisbasis en toolontwikkeling voor advisering op het vlak van rompvormen, voortstuwers (zoals pumpjets en flexibele composiete schroeven), energiebesparing / emissievermindering (Energy Saving Devices), manoeuvreren, zeegang in golven (en bewegingsreductie systemen), kwetsbaarheid, damage control, hydrosignaturen (schroef en flownoise) en operator guidance (zoals golf- en bewegingsvoorspelling met radar). Onderwater hydrodynamica voor het ontwerp en de operatie van onderzeeboten en onderwater autonome systemen voor Mine Counter Measures (MCM). Opereren met onbemande systemen in het maritieme domein vanuit hydrodynamisch en nautisch perspectief (boven- en onderwater). MARIN heeft op dit vlak veel ervaring met het

18 R&D Plan autonome testmodel van de Walrusklasse onderzeeboot. Ook heeft MARIN veel kennis rond scheepvaartveiligheid in complexe verkeerssystemen door big data analyse van AIS gegevens. Situational awareness en collision avoidance zijn daarbij kernthema s. Simulatie, virtual reality en human factors voor complexe multi-schip operaties tijdens conceptontwikkeling, ontwerp en operaties: launch & recovery van autonome systemen en operaties met planerende schepen (FRISC s / RHIB s) en dokschepen. Veiligheid voor de bemanning in brekende golven (bij slecht weer, rond het schip, in het dok, bij de kust) is hier een speciaal aandachtspunt. Geavanceerde maritieme concepten voor toekomstige marine operaties: Risicodragend Verkennend Onderzoek gericht op toekomstige marineschepen, zoals nieuwe concepten voor amfibische operaties of operator guidance & training systemen. Met haar Kennisbasis draagt MARIN bij aan het thema Veiligheid binnen het nieuwe Missiegedreven Innovatiebeleid. 3.5 Bijdrage aan de Topsectoren en Maritieme cluster Met haar onderzoek draagt MARIN bij aan de invulling van het Maritiem Innovatiecontract binnen de Topsector Water & Maritiem. Als startpunt daarvoor geldt De Nederlandse Maritieme Strategie De door de sector ontwikkelde toekomstvisie Blauwdruk 2050 (de maritieme wereld voorbij de horizon) biedt hiervoor inspiratie en uitdagende toekomstperspectieven. Daartussen liggen de Maritieme Kennis en Innovatie Agenda (MKIA) en de Blauwe route in de Nationale Wetenschapsagenda (NWA). Het Maritiem Innovatiecontract binnen de Topsector Water & Maritiem Binnen het nieuwe Missiegedreven Innovatiebeleid draagt MARIN bij aan de volgende thema s: Energietransitie en duurzaamheid: duurzame energie op en uit zee, transitie naar emissieloos varen (binnenvaart en zeevaart), oplossingen voor zeespiegelstijging. Landbouw, water en voedsel: zeewierkweek en aquacultuur op zee. Veiligheid: een effectieve Koninklijke Marine, Kustwacht en KNRM, scheepvaartveiligheid (veilig transport over het water van goederen en mensen). 3.6 De Nationale Wetenschapsagenda (NWA) Tot slot sluiten de MARIN plannen aan bij de Blauwe route in de Nationale Wetenschapsagenda (NWA). De Maritieme sector en MARIN dragen bij aan de vier inspirerende toekomstperspectieven in de Blauwe Route: Leven in de delta: vervoer van mensen en middelen over het water.

19 R&D Plan Leven op het water: drijvende steden en havens als oplossing voor zeespiegelstijging en overbevolkte stedelijke gebieden. Water als bron: duurzame energie, grondstoffenwinning en voedselvoorziening op zee. Denk aan zeewier, algen en aquacultuur. Water als blauwe weg: veilige havens en vaarwegen, emissieloze en autonome schepen. Leven in de delta Water als bron Leven op het water Water als blauwe weg Ook sluiten we aan bij andere routes, zoals de Energie transitie, Logistiek&Transport, Meten & Detecteren, Smart Industry en Big data. 3.7 Samenvatting MARIN wil met haar kennis en innovaties bijdragen aan duurzaamheid en veiligheid, gekoppeld aan de ontwikkeling van innovaties voor de maritieme maakindustrie, scheepvaart en offshore sector: Energie transitie: van fossiele brandstof naar duurzame energie op zee Behoefte aan energiezuinige en emissieloze voortstuwingsconcepten Veiligheid op zee bij een toenemend vervoer van mensen (cruise/ferry) en lading Ontwikkeling van autonoom varen boven- en onderwater Bevolkingstoename op de Blauwe planeet: wonen en werken op water Voedselproductie op zee: ontwikkeling van zeewier- en visteelt Veiligheid van de zee: effectieve marineschepen en operaties

20 R&D Plan

21 Sustainable Propulsion Hydro-systems integration Waves, Impacts & Hydro-structural Manoeuvring & Nautical Autonomy Seakeeping & Ocean Engineering Renewables & Life at Sea Safe Operations & Human Factors R&D Plan HOOFDLIJNEN KENNISONTWIKKELING IN TECHNOLOGIE PLAN MARIN s Kennisbasis is essentieel om ons doel te bereiken voor de overheid, maatschappij en maritieme sector. Vanuit onze missie en visie hebben we de kennis- en innovatieontwikkeling daarom georganiseerd in de volgende maritieme thema s: Sustainable Propulsion Hydro-systems integration Waves, Impacts & Hydro-Structural Manoeuvring & Nautical Autonomy Seakeeping & Ocean Engineering Renewables & Life at sea Safe operations and human factors In het onderzoek binnen deze thema s maken we gebruik van de volgende sleuteltechnologieën: Computational Fluid Dynamics (CFD) Time-domain simulations Measurement & Control Data science & Digital twin Het totaalbeeld ziet er dan als volgt uit: Missie Schoner, slimmer en veiliger, duurzaam gebruik van de zee Economisch verdienvermogen CONCEPT DESIGN OPERATION Onderzoek, Advisering & Innovatie Simulation Testing Simulators Monitoring Ontwikkeling en verbetering MARIN tools en processen (KSF) Missiegedreven onderzoek Kennis & Innovatie Agenda s (KIA s) vakministeries Publiek Private Samenwerking (PPS/JIP s) Software Engineering Kennisbasis (Maritieme thema s & Sleuteltechnologiën) Computational Fluid Dynamics Time Domain Simulations Measurements & Control Data Science & Digital Twin Rijksbijdrage EZK De thema s en methode ontwikkeling zijn uitgewerkt in het Engelstalige Technology Plan , dat een bijlage is van het Strategieplan. Hieronder wordt een samenvatting gegeven.

22 R&D Plan Maritieme thema s Sustainable Propulsion Het thema Sustainable Propulsion kijkt naar de duurzame voortstuwing van een schip. Het doel van het onderzoek is het verlagen van het brandstofverbruik en de emissies tijdens het hele operationele leven van het schip. Het programma biedt ruimte voor nieuwe ideeën, zoals windvoortstuwing en voortstuwing geïnspireerd door de natuur. Daarnaast wordt er onderzoek gedaan naar het nauwkeurig en efficiënt voorspellen van de prestaties van een schip. In 2021 willen we met CFD het gehele snelheid-vermogenverband kunnen voorspellen, willen we windvoortstuwing mee kunnen nemen in het ontwerp van de romp, willen we alternatieve voortstuwers aan de tand hebben gevoeld en kunnen we met metingen een betrouwbare schatting geven van cavitatiehinder en geluid. We kijken zowel naar de zeevaart in diep water als binnenvaart in beperkt water. Hydro-systems integration Om bij te dragen aan MARIN s missie op het vlak van emissieloze schepen, is het noodzakelijk om naast de hydrodynamica te kijken naar het schip als systeem : electro- en dieselmotoren, hulpsystemen, regelsystemen, batterijen en brandstofcellen. Daarom hebben we ons als lange-termijn doel gesteld, om bij te dragen aan de ontwikkeling van emissieloze schepen door een slimme koppeling te maken tussen hydrodynamica en de innovatieve scheepssystemen en zo het hele systeem te integreren en verbeteren. We willen een onderzoek- en experimenteeromgeving ontwikkelen waarin deze interactie en integratie kunnen worden onderzocht en geoptimaliseerd: het Zero Emission lab, als uitbreiding van de huidige cavitatietunnel van het MARIN. Het geheel resulteert in een wereldwijd unieke testopstelling voor het onderzoeken van innovatieve emissieloze voortstuwing. Waves, Impacts & Hydro-Structural Binnen het thema Waves, Impacts & Hydro-Structural wordt onderzoek gedaan naar golven, golfklappen en de gevolgen voor de constructie. Kennis van golven en golfklappen is erg belangrijk voor de veiligheid van schepen en offshore constructies. Ook kan het klotsen van de lading of brandstof (zoals LNG of waterstof) schade veroorzaken. Voor dit laatste onderzoek is het Multi-phase Wave Lab (MWL) gebouwd. Manoeuvring & Nautical In het thema Manoeuvring & Nautical doen we onderzoek naar het stuurgedrag van een individueel schip, de interactie van het schip met de omgeving en de veiligheid van scheepvaart als geheel. Dit onderzoek is een belangrijke basis voor adviezen over scheepvaartveiligheid en de optimalisatie van havens en vaarwegen. In 2021 willen we de standaard manoeuvreerkarakteristieken met CFD kunnen afleiden voor een schip met aanhangsels in beperkt water (havens en binnenvaart), willen we de

23 R&D Plan interactie van roer, schroef en romp mee kunnen nemen in het ontwerp en willen we de nautische veiligheid kunnen kwantificeren, ook in havens en vaarwegen. Ook dragen we bij aan het ontwikkelen en vaststellen van richtlijnen en criteria op het vlak van manoeuvreerbaarheid van schepen. Autonomy In het thema Autonomy richten we ons op automatisering en autonomie, als belangrijke thema s voor vernieuwing in de maritieme sector de komende jaren. Zelfvarende schepen en Autonomous Underwater Vehicles (AUV s) staan daarbij centraal. MARIN draagt hieraan bij met haar hydrodynamische kennis, ervaring met autonome testmodellen en expertise op het vlak van scheepvaartveiligheid. In 2021 willen we met prototype demonstraties de mogelijkheden en risico s van autonoom vervoer over water in kaart hebben gebracht en met de maritieme sector gezamenlijk innovatieve oplossingen gelanceerd hebben. Seakeeping & Ocean Engineering Het thema Seakeeping & Ocean Engineering bundelt het onderzoek naar zeegang van schepen in golven met het onderzoek naar het gedrag van offshore constructies op zee. Door het samenbrengen van dit onderzoek hopen we de synergie tussen deze onderwerpen te kunnen benutten en bij te dragen aan innovaties voor veilige operaties op zee. In 2021 willen we de inzet van CFD voor een schip of constructie in golven gestandaardiseerd hebben, willen we complexe multi-body situaties kunnen simuleren en willen we onze hydrodynamische modellen gebruiken voor risico-analyses en het verbeteren van de inzetbaarheid. Hieronder vallen ook thema s als stabiliteit en het gedrag van snelle schepen in golven. Renewables & Sustainable seas Het thema Renewables & Sustainable seas richt zich de grote verscheidenheid aan nieuwe activiteiten op zee. De meest actuele is het winnen van energie op zee, bijvoorbeeld door windmolens maar ook door drijvende zonnepanelen of getijdenturbines. Een opkomende sector zijn grote drijvende constructies voor aqua farming, of platformen voor industriële activiteiten of wonen. We willen in deze nieuwe sectoren een leidende rol spelen in het verbeteren van de haalbaarheid, veiligheid en efficiency van deze constructies. Hiervoor willen we in de komende jaren onze simulatie technieken uitbreiden en nieuwe open innovaties ontwikkelen.

24 R&D Plan Safe operations and human factors Offshore en marine operaties op zee worden steeds complexer en het scheepvaartverkeer wordt steeds drukker. Dit programma richt zich op de analyse van deze complexe multi-schip operaties en de rol van de mens daarin. Nog steeds is menselijk gedrag één van de grootste factoren bij ongelukken op zee, in havens en op vaarwegen. We willen meer te weten komen over wat de mens nog wel en niet aankan tijdens dit soort complexe operaties. Dit is ook erg belangrijk voor semiautonome schepen, waarbij de mens steeds meer rollen moet gaan combineren en steeds later bij mogelijke problemen betrokken wordt. 4.2 Sleuteltechnologieën Binnen het programma Computational Fluid Dynamics ontwikkelen we numerieke methoden om de omstroming van schepen en constructies op zee uit te rekenen. We werken hier al vele jaren aan, maar we zien nu een versnelling in de ontwikkeling en betrouwbaarheid, gekoppeld aan een verbreding van de toepassing. Een ander belangrijk simulatiegereedschap is tijdsdomein-simulatie: voorspelling van het gedrag van schepen en andere constructies en hun interacties. Deze techniek is belangrijk voor simulaties en simulatoren in de hele Concept Ontwerp Operatie cyclus. MARIN heeft hiervoor het XMF (extensible Modelling Framework) gebouwd. We willen dit simulatieplatform verder ontwikkelen, valideren en documenteren. Ook is het belangrijk om bestaande methoden in andere MARIN tools op te nemen in XMF zodat één consistent, betrouwbaar en onderhoudbaar simulatieplatform ontstaat. Het programma Measurements & Control richt zich op nieuwe meet-, regel- en analysemethoden en hun betrouwbaarheid. Die nieuwe meettechnieken zijn nodig voor de steeds complexere modelproeven en validatiestudies, maar ook voor metingen aan boord. Ook worden regelsystemen steeds belangrijker in modelproeven en simulaties, zoals bij autonoom transport.

25 R&D Plan Het laatste programma is Data science & Digital twin. In dit nieuwe programma staan machine learning technieken centraal, waarin op basis van grote hoeveelheden data belangrijke trends worden geanalyseerd. Deze technieken kunnen worden gebruikt voor de analyse van modelproefdata en metingen aan boord en leveren veel informatie over de operatie van het schip. De data kan dan gebruikt worden voor voorspellingen van het gedrag van het schip door de digital twin.

26 R&D Plan

27 R&D Plan ONTWIKKELING GROTE FACILITEITEN 5.1 Seven Oceans Simulator centrum Recente ongelukken op zee tonen de rol van menselijk gedrag op het vlak van scheepvaartveiligheid. Daarom zijn MARIN s simulatoren een essentiële schakel in onze onderzoeksketen, naast berekeningen, modelproeven en praktijkmetingen. De huidige simulatoren zijn echter sterk verouderd en bieden te weinig mogelijkheden voor onderzoek naar menselijk gedrag. Om een wereldwijd topinstituut te blijven op dit vlak, heeft MARIN in het Strategieplan aangegeven het nieuwe Seven Oceans Simulator centrum te willen bouwen. Deze geavanceerde simulatorfaciliteit heeft als doelstelling: Het veiliger en efficiënter maken van maritieme operaties door de meest realistische simulatie van het gedrag van -en de interacties tussen- maritieme constructies, de omgeving en de mens. Het centrum wordt een virtuele testfaciliteit met bolvormige en bewegende simulatoren, Virtual Reality kamers en Human Factor meet- en observatietechnieken die flexibel kunnen worden ingezet voor het simuleren van complexe maritieme operaties. De bolvormige simulator wordt wereldwijd uniek omdat de omgevingsprojectie niet alleen rondom is zoals nu, maar ook naar boven en beneden. Zo kunnen bijvoorbeeld complexe launch & recovery operaties vanaf de brug(vleugel) worden gecoördineerd. De bewegende simulator geeft de bemanning inzicht in het bewegingsgedrag van het schip en de gevolgen daarvan voor de operatie. In de Virtual Reality kamers worden de nieuwste VR systemen onderzocht en toegepast voor maritieme systemen en operaties, zowel boven- als onderwater. Voor Human Factor aspecten zal worden samengewerkt met specialisten van TNO en NLR. Alle simulatoren kunnen aan elkaar worden gekoppeld om complexe multi-ship en multi-tool operaties te simuleren. Ook is een koppeling mogelijk met Commandocentrale simulatoren en simulatoren op afstand: in Den Helder en bij de Zeevaartscholen, internationaal en zelfs aan boord (Distributed Simulation). In het MARIN Seven Oceans Simulator centrum worden zo de nieuwste Virtual Reality en simulatortechnieken ontwikkeld en toegepast. Het centrum is essentieel voor innovatie en veilige operaties in de maritieme sector, maar ook voor de overheid: Scheepvaartveiligheid voor mensen, milieu en economie. Zo trainen alle Nederlandse loodsen bij MARIN. Het optimaliseren van overheidsinvesteringen in havens en vaarwegen. Effectieve schepen en maximale operationele inzet van schepen van de Koninklijke Marine.

28 R&D Plan De ontwikkeling van het centrum is urgent. Want de keten in de Concept - Design - Operations loop is zo sterk als de zwakste schakel. MARIN s rekentechnieken, testfaciliteiten en meetmethoden zijn op dit moment state-of-the-art. Maar MARIN s simulatorcentrum uit begin jaren negentig raakt verouderd, terwijl er juist grote behoefte is aan en mogelijkheden zijn voor flexibele inzet van Virtual Reality. Alleen door deze investering in Virtual Reality kan MARIN haar internationale toppositie behouden. Simulatorinzet voor het onderzoek naar het kapseizen van de Koreaanse Sewol veerboot, ontwerp van Marineschepen en de aanvaring met de Flinterstar. De investeringskosten voor het Seven Oceans Simulator centrum zijn: Gebouw en bouw simulatoropstellingen 4.5 miljoen Hardware 8.0 miljoen Eigen investering (zoals software ontwikkeling) 2.5 miljoen Totaal 15.0 miljoen Bij een eerdere indiening in het kader van het Toekomstfonds kwam MARIN bij een investering als deze jaarlijks 1,3-1,5 miljoen tekort. MARIN zoekt nog naar financiering van de overheid voor dit SOS centrum. Vanuit de huidige EZK Rijksbijdrage kan MARIN 0,6 miljoen / jaar reserveren voor de ontwikkeling van het Seven Oceans Simulator centrum (afschrijving en onderhoud). Dit is echter niet voldoende voor de ontwikkeling van het hele centrum en dit gaat ten koste van het onderzoek. MARIN overlegt hierover nog met de Departementen van EZK, I&W en Defensie, waarbij wordt gekeken naar een investering vooraf, een instandhoudingsbijdrage of naar financiering als onderdeel van projecten (waarbij de overheid als launching customer optreedt van het centrum). 5.2 Zero Emission Lab (ZEL) voor Hydro-Systems Integration MARIN werkt aan het thema Hydro-Systems Integration met als doel: de ontwikkeling van emissieloze schepen door een slimme koppeling te maken tussen hydrodynamica en de innovatieve scheepssystemen van de toekomst. Hiervoor ontwikkelen we een geavanceerde onderzoeks- en experimenteeromgeving: het Zero Emission Lab (ZEL), als uitbreiding van de huidige cavitatietunnel. In deze emissieloze machinekamer van de toekomst kunnen op realistische schaal het gedrag van de systemen aan boord, hun onderlinge integratie en de interactie met de hydrodynamica worden onderzocht en geoptimaliseerd. Het geheel resulteert in een wereldwijd unieke testopstelling voor het onderzoeken van innovatieve emissieloze voortstuwing in realistische dynamische vaarprofielen.

29 R&D Plan Het MARIN Zero Emission Lab (ZEL) als emissieloze machinekamer van de toekomst Aan de ene kant bevat het ZEL de hardware van zo n toekomstige machinekamer: brandstofcellen, batterijen, elektromotor, geavanceerde verbrandingsmotoren voor hybrides, elektrische infrastructuur, koelsystemen, supercapacitors, tandwielkast, automatiserings hardware en waterstofopslag. Aan de andere kant wordt dit gekoppeld aan de hydrodynamica: een echte schroef in de cavitatietunnel en een electromotor die samen (op basis van MARIN s geavanceerde hydrodynamische simulatiemodellen) het dynamisch gedrag kunnen simuleren: versnellen en vertragen, cavitatie en ventilatie, gedrag in golven, manoeuvreren, enzovoort. De combinatie is noodzakelijk om de efficiëntie en betrouwbaarheid van het gehele systeem te onderzoeken en garanderen. Deze Hydro-Systems Integration is uniek voor het ZEL. Ook zullen met simulatie-, monitoring- en big datatechnieken digital twins worden ontwikkeld van het echte schip en de testomgeving. Het geheel past in de betrokkenheid van het MARIN onderzoek in de hele life cycle van het schip op dit vlak. Dit werkt kosten- en risicoverlagend. CONCEPT DESIGN OPERATION Simulation Desk / Computer Testing Prototype Simulators Virtual reality Monitoring Big data De functionele en technische specificaties van het ZEL worden op dit moment ontwikkeld op basis van de laatste technologische inzichten. Dit proces wordt eind 2018/begin 2019 afgerond met de aanbesteding van de benodigde hardware componenten zoals hierboven beschreven. De totale hardware aanschaf bedraagt 1,3 miljoen. Deze systemen worden in 2019 geleverd. Daarna volgt in 2019 en 2020 het verdere detailontwerp, de systeemintegratie, de automatisering en de daadwerkelijke bouw van het ZEL. De MARIN manuren en kosten voor specialistische uitbesteding hiervan zijn 2,0 miljoen. De totale 3,3 miljoen wil MARIN bekostigen vanuit de Impulsgelden 2018, de huidige Rijksbijdrage, launching customership door de overheid en publiek-private samenwerking in Joint Industry Projecten. Het ZEL wordt zo ontwikkeld dat het direct toepasbaar is voor onderzoek naar het mogelijk emissieloos maken van de familie klein bovenwaterschepen voor Defensie in de periode De kennis en ervaring van het ZEL als machinekamer van de toekomst is daarom ook inzetbaar in

30 R&D Plan de ontwikkeling van deze schepen. MARIN wil in deze ontwikkeling nauw samenwerken met de Defensie Materieel Organisatie. Op deze manier is Defensie launching customer van een unieke faciliteit die daarna kan worden ingezet bij de energietransitie van de Nederlandse binnenvaart en zeevaart (short sea shipping).

31 R&D Plan BUDGETVERDELING RIJKSBIJDRAGE Zoals in de Inleiding genoemd, zijn in 2018 belangrijke stappen gezet rond de Overheidsfinanciering van het MARIN onderzoek voor overheid, maatschappij en brede maritieme sector. MARIN ontvangt in 2019 een Rijksbijdrage van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat van 6,3 miljoen. In 2020 zal dit verder oplopen tot 6,6 miljoen. Dit is precies op de richtinggevende ondergrens van 15% rijksbijdrage van de omzet zoals in de Kamerbrief wordt genoemd. De financiering van grote onderzoeksfaciliteiten komt ook uit deze gelden. Naast deze Rijksbijdrage zijn er in 2019 nog een aantal andere financieringsbronnen voor de MARIN Kennisbasis: TKI/PPS toeslag die wordt verkregen en ingezet rond Publiek-Private Samenwerking in JIP s. TKI/PPS toeslag die MARIN krijgt op basis van TKI relevante projecten (contractonderzoek met relevante kennis voor de Topsectoren) die door MARIN vanaf 2015 mocht worden ingezet voor het versterken van de Kennisbasis (TKI-gelden). Het MARIN Kennis Stimulerings Fonds (KSF): eigen financieel resultaat van MARIN uit contractonderzoek dat wordt ingezet voor extra kennis- en methodeontwikkeling en het stroomlijnen van processen. Gelden van de vakdepartementen voor kennisontwikkeling specifiek voor beleid (op basis van Kennis en Innovatie Agenda s), zoals de Contouren van Defensie en het RWS raamcontract (KIA s vakministeries). Door deze combinatie van gelden is duidelijk een groei in de kennisontwikkeling bij MARIN te zien. De TKI gelden moeten ingezet worden binnen 5 jaar nadat deze verkregen zijn. Van 2013 tot 2015 is veel TKI geld ontvangen op basis van TKI relevante projecten. Deze gelden moeten vóór medio 2020 ingezet zijn. De inzet van deze TKI gelden valt deels samen met de toegenomen Rijksbijdrage, waardoor er een tijdelijke piek in het onderzoekswerk ontstaat. Deze wordt ingezet voor het inhalen van achterstanden uit het verleden: 14,000,000 12,000,000 Financieringsbronnen 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 TKI - gelden KIA's vakministeries MARIN KSF Gelden voor PPS (MaFu) Impulsgelden 2018 Kennisbasis Op basis van de doelen die door de overheid geformuleerd zijn rond de inzet van de Rijksbijdrage en de MARIN Strategie, kiest MARIN op de lange termijn voor de volgende inzet van de Rijksbijdrage: 0,6 miljoen voor grote faciliteiten (zoals het Simulatorcentrum) 2,7 miljoen voor de Kennisbasis (Maritieme thema s en Sleuteltechnologieën) 1,8 miljoen voor Missiegedreven onderzoek 1,5 miljoen voor MARIN bijdrage aan Publiek-Private Samenwerking (Matching Fund / PPS).

32 R&D Plan Daarnaast zijn er de eigen investeringen van MARIN in tools en processen ( 750k uit het MARIN KSF) en de KIA s van de vakministeries: 14,000,000 12,000,000 Soort onderzoek 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 KIA's vakministeries Gelden voor PPS (MaFu) Missiegedreven onderzoek Faciliteiten Tools & Processen (MARIN KSF) Maritieme sleuteltechnologie Vanaf 2020 ziet het totaal er dan als volgt uit als lange termijn perspectief, verdeeld over alle Programma s: Programma's Faciliteit Publiek - Private Missiegedreven samenwerking (JIP's) onderzoek Kennisbasis (maritieme thema's & sleutel technologieën) Processen en tools MARIN investering (KSF) Totaal Alle bedragen in k Sustainable Propulsion ,100 Hydro-systems integration Renewables & Sustainable Seas Autonomy Safe operations & Human factors ,000 Waves, Impacts & Hydrostructural Manoeuvring & Nautical studies Seakeeping & Ocean Engineering CFD Developments Time-domain simulations Measurement & Control Data science & digital twin MARINnovatief Coordination & Cooperation Totaal 600 1,500 1,800 2, , is een overgangsjaar. Hierin zijn naast de nieuwe Rijksbijdrage ook eerder vastgelegde TKI en KSF gelden beschikbaar, zoals vastgelegd in het memo Versterking Kennisbasis MARIN met TKI gelden. In de volgende paragraaf worden deze plannen samengevat en op een aantal punten heroverwogen op basis van de nieuw ontstane situatie met extra Rijksbijdrage. Daarnaast zijn een aantal zaken in 2019 nog in opstart, zoals de ontwikkeling van het Seven Oceans Simulator centrum. Voor 2019 is de verdeling van de budgetten daarom als volgt:

33 R&D Plan Programma's Faciliteit Publiek - Private Missiegedreven samenwerking (JIP's) onderzoek Kennisbasis (maritieme thema's & sleutel technologieën) Versterking kennisbasis PPS toeslag relevant onderzoek MARIN investering (KSF) Processen en tools MARIN investering (KSF) Alle bedragen in k Sustainable Propulsion ,465 Hydro-systems integration Renewables & Sustainable Seas Autonomy ,255 Safe operations & Human factors Waves, Impacts & Hydrostructural Manoeuvring & Nautical studies ,005 Seakeeping & Ocean Engineering CFD Developments Time-domain simulations Measurement & Control Data science & digital twin MARINnovatief Coordination & Cooperation Totaal 500 1,500 1,600 2,700 2,550 1, ,900 Totaal Naast de financiering in bovenstaande tabel ontvangt MARIN in 2019 naar verwachting 1170 k rechtstreeks van het ministerie van Defensie voor programmatisch onderzoek voor marine schepen, zoals beschreven in hoofdstuk 7.3 en 500 k van Rijkswaterstaat voor het werk in hoofdstuk Inzet TKI gelden In 2019 zijn er nog extra TKI gelden uit de Topsectoren (op basis van TKI relevante projecten ) beschikbaar voor de versterking van de MARIN Kennisbasis. De besteding van deze gelden is goedgekeurd door de MARIN Adviesraad en de TKI Maritiem binnen de Topsector Water & Maritiem op basis van het memo Versterking Kennisbasis MARIN met TKI gelden uit Ze worden strategisch ingezet op punten waarin de MARIN kennisontwikkeling de laatste jaren sterk onder druk stond of op punten waarin urgente investeringen noodzakelijk waren. Een deel van deze noodzakelijke investering in de Kennisbasis werd gefinancierd met eigen middelen uit het KSF. Nu de Rijksbijdrage voor kennisontwikkeling is toegenomen, hebben we de investering uit KSF gelden opnieuw overwogen. Hierbij is leidend geweest dat alle strategische thema s voldoende middelen toebedeeld krijgen, dat er een juiste balans is in onze Kennisbasis en dat de verdeelde gelden passend zijn bij de lange termijn bemensing op deze thema s. De conclusie is dat er ongeveer 1 miljoen euro van de geplande KSF inzet wordt vrijgemaakt voor onderzoek in komende jaren. Deze paragraaf geeft een overzicht van de werkzaamheden zoals die na deze heroverweging voor 2019 staan gepland. De inzet van het TKI geld was gepland langs de volgende lijnen: Versterking CFD kennis- en toolontwikkeling (CFD-TKI) Terugloop in overheidsgelden voor de ARD compenseren (Extra ARD) Investeren in XMF als goed gevalideerd tijdsdomein simulatieplatform (TKI-XMF) Investeren in een grotere bijdrage in essentiële JIP s CRS en CRNavies projecten uitbreiden MARIN kennis inzetten voor de ontwikkelingen van autonome vaartuigen Risicodragend verkennend onderzoek om maritieme innovaties te stimuleren (MARINnovatief) Kennisbasis verbreden op essentiële onderwerpen:

34 R&D Plan o o o o Human factors Optimalisatie technieken Veiligheid Meettechnieken Hieronder zullen per investeringslijn de plannen voor 2019 kort uiteengezet worden. CFD-TKI CFD toepassingen worden steeds belangrijker voor de maritieme sector. MARIN wil graag voorop lopen bij de ontwikkeling, validatie en toepassing van CFD. De afgelopen jaren is al veel voortgang gemaakt. In het komende jaar willen we werken aan: Zeegang Schip in zeegang validatie en verbeteren van de inzetbaarheid van de berekeningen Golfklappen op een schip varend in schuin inkomende golven Manoeuvreren Offshore Directe simulatie van vrijvarende schepen in een manoeuvre Crabbing Offshore constructies in golven Extra Sleuteltechnologie ontwikkeling (vroeger ARD projecten) Elk jaar investeren we 400k Euro in extra ARD projecten, ter compensatie van de teruglopende overheidsfinanciering van het achtergrond onderzoek. Dit extra geld werd gelijkelijk verdeeld over de programma s Resistance & Propulsion, Waves & Workability, Manoeuvring & Nautical studies, en Sea. Met de nieuwe programma indeling is de inzet verschoven met de verschuiving van de onderwerpen: Sustainable propulsion 100k Euro, Waves, Impacts & Hydrostructural 50k Euro, Manoeuvring & Nautical studies 100k Euro, en Seakeeping & Ocean Engineering 150k Euro. TKI-XMF Het tijdsdomein simulatieplatform XMF wordt binnen MARIN steeds meer gebruikt, van simulator tot desktop simulaties voor schepen en offshore platformen. In het verleden zijn voor verschillende toepassingsgebieden rekenmodellen ontwikkeld binnen XMF. Hierdoor is er soms overlap ontstaan van modellen. In 2017 is een overzicht gemaakt van alle beschikbare modelleren binnen XMF. In 2018 zijn een deel van deze modellen geüniformeerd. Dit zal in 2019 worden voortgezet. Tot slot zal er gewerkt worden aan het ondersteunende proces van het bouwen van applicaties, het testen en het valideren, met speciaal oog voor de IT-performance van de modellen. Essentiële JIP s In de huidige markt is het moeilijk om nieuwe JIP s op de starten. Toch blijven JIP s voor MARIN van grote waarde, om samen met de sector nieuwe kennis op te bouwen. Daarom hebben we er voor gekozen om een aantal essentiële JIP s extra geld toe te kennen, boven de normale maximale 25% van de MARIN omzet in die JIP. De keuze van de essentiële JIP s willen we laten bepalen door de nieuwe MARIN strategie. Op dit moment is het resterende budget voor 2019 nog niet toegekend aan specifieke JIP s. CRS en CRNavies Binnen de samenwerkingsverbanden CRS en CRNavies lopen diverse onderzoeksprojecten. In een aantal van deze projecten zou MARIN meer werk kunnen en willen doen, maar is daarvoor te weinig prioriteit bij de deelnemers. We kiezen er voor om bij een klein aantal projecten strategisch TKI geld in te zetten om onze eigen bijdrage in de werkgroepen te vergroten.

35 R&D Plan Eerder hebben we gekozen voor projecten voor composiete schroeven, onderwatergeluid simuleren met CFD, optimale heading control, groenwater (GREENWATER), en voor het opnemen van de kennis over quasi-statische en dynamische motormodellen uit de werkgroep DESERV in onze simulatie tools. Hierdoor resteert er geen budget meer voor Autonome vaartuigen Voor het mogelijk maken van autonome vaartuigen zijn een aantal stappen nodig: het schip moet goed op de hoogte zijn van zijn omgeving, het schip moet een optimale route kiezen, en de route moet worden uitgevoerd door het schip goed aan te sturen. Daarnaast moet regelgeving aangepast worden, en moeten schepen ontworpen worden voor het nieuwe gebruik. In 2019 is er vanuit de gestegen Rijksbijdrage ook financiering voor Autonoom varen. Het MT heeft daarom geoordeeld dat de versterking op dit vlak vanuit de KSF gelden minder kon zijn. De plannen voor het gezamenlijke budget zijn beschreven in hoofdstuk MARINnovatief Met MARINnovatief willen we MARIN medewerkers uitdagen om hun creatieve ideeën om te zetten in innovaties voor de maritieme sector. Hiervoor zullen we een call uitzetten, waarbij medewerkers hun ideeën kunnen indienen. De MARIN Adviesraad zal gevraagd worden om de meest kansrijke initiatieven te selecteren. Voor 2019 is het budget nog beschikbaar voor innovatieve onderwerpen uit 2017 en 2018 die nadere financiering nodig hebben. Kennisbasis De kennisbasis van MARIN is essentieel voor al het toekomstig onderzoek. Naast de bestaande ARD projecten hebben we er daarom voor gekozen om een aantal nieuwe onderwerpen en technieken extra geld toe te kennen. Human factors Met de investering in Human factors onderzoek willen we de kennis over de invloed van de mens op een maritieme operatie beter in kaart brengen. Vooruitlopend op het nieuwe simulatorcentrum willen we verkennen hoe we de prestaties van de mens in een operatie kunnen meten. En we willen onderzoeken hoe we de operaties beter kunnen afstemmen op de mens of kunnen automatiseren. In 2018 zijn de eerste experimenten uitgevoerd tijdens simulatorprojecten, waarin we verschillende apparatuur voor het meten van de workload hebben getest. In 2019 zullen we op basis van deze metingen een standaard protocol ontwikkelen voor het meten van werkbelasting en stress in reguliere simulator trainingen. zullen we een onderzoek doen naar de effectiefste combinatie van trainingsmogelijkheden voor het overbrengen van nautische kennis en ervaring. Optimalisatie Nu veel rekenprogramma s nauwkeurig en robuust genoeg zijn geworden, is het mogelijk om numerieke optimalisaties van constructies en schepen uit te gaan voeren. Hierdoor is een nieuw kennisgebied ontstaan: de algoritmes voor optimalisatie en hun inzet in maritieme toepassingen. In 2019 zullen we ons richten op alternatieve optimalisatie technieken en surrogate modelling. Meettechnieken Als MARIN willen we sterk zijn in het uitvoeren van complexe en nauwkeurige metingen. Daarom investeren we in de ontwikkeling van nieuwe meetsystemen voor onze faciliteiten en voor waregrootte metingen. In 2019 is er vanuit de grotere Rijksbijdrage budget beschikbaar voor meettechnieken. De totale plannen staan beschreven in hoofdstuk

36 R&D Plan

37 R&D Plan KENNISONTWIKKELING IN Maritieme thema s Binnen het MARIN R&D plan 2019 zijn acht maritieme onderzoeksprogramma s gedefinieerd, die steunen op vier programma s voor sleuteltechnologieën. Bij elk onderzoeksgebied wordt hieronder aangeven welke speerpunten er zijn. In hoofdstuk 6 wordt uitgelegd hoe de investering in kennisontwikkeling met TKI geld wordt gefinancierd Sustainable Propulsion Binnen het onderzoeksprogramma Sustainable Propulsion wordt onderzoek gedaan naar de vermindering van weerstand van het schip en de verhoging van de prestaties van voortstuwers zonder nadelige consequenties zoals cavitatie of trillingen. Dit programma draagt bij aan het thema Schone Schepen uit het Maritiem Innovatiecontract. Missiegedreven onderzoek Het verminderen van emissies van de scheepvaart behelst twee doelen: het volledig elimineren van de CO 2 uitstoot, en het sterk terugdringen van het geluid dat onderwater wordt uitgestraald. Het verminderen van de CO 2 uitstoot willen we versnellen door het toepassen van innovaties: het terugdringen van de weerstand van een schip door luchtsmering, het ontwikkelen van alternatieve voortstuwers, en het toepasbaar maken van windvoortstuwing. Luchtsmering en bio-inspired propulsion staan nog in de kinderschoenen. Op beide vlakken werken we samen met universiteiten en promovendi. Om de fundamentele ontwikkelingen te ondersteunen zullen we metingen doen aan een schip dat daadwerkelijk met luchtsmering is uitgerust. Bio-inspired propulsion is voortstuwing van een schip op een manier die lijkt op hoe vissen en zoogdieren zwemmen. Een scheepsschroef is heel efficiënt, maar in de natuur bestaan andere oplossingen die ook heel goed werken. In het komende jaar zullen we proeven doen aan een voorstuwer die bestaat uit bewegende vinnen. We zullen deze proeven gebruiken om kennis op te bouwen en nieuwe systemen te kunnen ontwikkelen. Onderzoek naar wind assisted ship propulsion Voor windvoortstuwing zullen we de effecten op de gewone schroef in een semi-empirisch model beschrijven, zodat we snel ontwerpstudies kunnen doen. Ook gaan we door met het onderzoek naar de beste testopstelling voor het testen van wind assisted ship propulsion. Onderwater uitgestraald geluid is een probleem voor Defensie schepen omdat ze dan gehoord kunnen worden, maar ook voor alle schepen omdat het grote invloed heeft op het mariene milieu. Met Defensie samen gaan we een techniek testen om het onderwater geluid aan boord van het schip te meten. Deze techniek zorgt ervoor dat schepen niet meer naar speciale geluidmeetbanen hoeven te varen. In het kader van een EU project zullen we kennis versterken over het voorspellen van onderwater geluid in de ontwerpfase van het schip.

38 R&D Plan Onderzoek naar onderwater geluid en het effect op zoogdieren Methode verbeteringen De voorspelling van het benodigd vermogen voor een schip bij bepaalde snelheid is een belangrijke basisvaardigheid van MARIN. Al meer dan 80 jaar wordt met behulp van experimenten een voorspelling gedaan van de werkelijkheid. Hierbij worden de historische gegevens gebruikt om een zo goed mogelijke voorspelling te maken. Voor schepen op ondiep en beperkt water, zoals binnenvaartschepen, is deze voorspelling voor de werkelijkheid soms moeilijk te maken. Dit komt doordat de beperkte afmetingen van ons basin de meting beïnvloeden. In 2018 hebben we een verbeterde methode ontwikkeld voor deze extrapolatie; in het komende jaar gaan we deze methode verder verfijnen en valideren. In het midden van de 20 e eeuw heeft MARIN in de loop van 30 jaar een systematische serie schroeven getest: de Wageningen B-serie. Deze serie wordt internationaal gebruikt om snel een schroefontwerp te kunnen maken. We hebben echter gemerkt dat niet alle metingen in die periode even nauwkeurig waren. Daarom zullen we de complete serie narekenen met moderne CFD methodes, en de verbeterde data weer ter beschikking stellen van de internationale maritieme sector. Daarnaast zullen we de systematische serie schroeven uitbreiden met modernere ontwerpen: de F- serie. Met het toenemend gebruik van CFD is het belangrijk dat er aandacht uitgaat naar systematische verificatie en validatie. In het komende jaar willen we dit doen voor de voortstuwingsproef. Er zijn verschillende manieren om de schip met zijn schroeven te modelleren in CFD, elk met zijn voordelen en nadelen. We willen middels een systematische verificatie en validatie uitzoeken welke methode gebruikt kan worden in welke fase van het ontwerpproces. In 2018 hebben we dit gedaan voor enkelschroef schepen; in 2019 willen we de methode verbreden tot dubbelschroef schepen. Cavitatiehinder blijft een belangrijk onderzoeksonderwerp. Cavitatie zorgt voor trillingen in het schip, erosie van schroef en roer, en mogelijk voor geluidshinder bij zeezoogdieren en vissen. Bij de metingen in de basins blijkt dat het gehalte aan opgeloste lucht in het water de uitkomst van de proef sterk beïnvloedt. Daarom ontwikkelen we een meetsysteem dat het gehalte aan opgeloste lucht kan meten. We zullen dit systeem gaan toepassen om regelmatig metingen uit te voeren aan de waterkwaliteit in onze basins. Daarnaast zullen we ook gaan meten aan de chemische samenstelling bijvoorbeeld opgeloste zouten en mineralen. Ook deze opgeloste stoffen kunnen het ontstaan van cavitatie beïnvloeden Hydro-Systems Integration Binnen het Hydro-Systems Integration programma wordt onderzoek gedaan naar interacties binnen de hele voortstuwingstrein. Nu bestaan deze voortstuwingstrein vooral nog uit verbrandingsmotoren, tandwielkasten en de schroef. Maar in de toekomst zal hier veel aan veranderen. De

39 R&D Plan verbrandingsmotor zal vervangen gaan worden door batterijen of brandstofcellen gekoppeld aan een elektromotor. Hierdoor moet er opnieuw gekeken worden naar mogelijke ongewenste interacties, zeker als het schip manoeuvreert in golven. In 2019 zal een eerste versie van het Zero Emission laboratorium gebouwd worden, zie 5.2. In dit laboratorium zal in de toekomst het Hydro-Systems Integration onderzoek worden uitgevoerd. We zullen al een start gaan maken met het opzetten van een simulatie-omgeving die gekoppeld kan worden aan het laboratorium. Hierin zullen we eerst modellen voor dieselmotoren opnemen, zodat we de simulaties kunnen valideren met bestaande kennis. Daarna zal het uitgebreid worden met modellen voor elektromotoren, batterijen en brandstofcellen. In het Zero Emission Lab (schema rechts) modelleren we via Hydro-Systems Integration de machinekamer van de toekomst (links) Waves, Impacts & Hydrostructural Het programma Waves, Impacts & Hydrostructural verenigt onderzoek naar golven, impacts van golven, en hydro-structural onderzoek. Dit programma draagt bij aan de thema s Slim & Veilig Varen en Winnen op Zee uit het Maritiem Innovatiecontract. Methode verbeteringen Het realistisch nabootsen van golven is belangrijk in onze basins, in simulatie software en in de simulator. Elke toepassing heeft eigen eisen voor nauwkeurigheid, maar in alle gevallen zijn niet0lienaire effecten belangrijk. Daarom zullen open-source golfmodellen geïmplementeerd worden in onze tools. Daarnaast zullen we werken aan een model dat real-time golven kan berekenen op ondiepwater voor onze stimulatoren. Golfklappen kunnen grote schade of vermoeiing van de constructie veroorzaken bij schepen in een zeegang, offshore constructies, of vallende reddingsboten. Doordat golfklappen zelden voorkomen, moet er normaliter lang gemeten of gerekend worden. Door gebruik te maken van screening methoden willen we deze lange meet- en rekentijden verkorten. Ook zullen we met behulp van CFD berekeningen kijken welke schaalwetten van toepassing zijn bij de verschillende soorten impacts. Met behulp van deze schaalwetten kunnen we experimenten beter extrapoleren naar ware grootte.

40 R&D Plan Impressie van een golfklap die schade kan aanrichten aan de constructie van een schip Voor het klotsen van LNG in tanks op schepen wordt een speciaal nieuw laboratorium gecreëerd en zullen diverse onderzoeksgroepen op universiteiten fundamenteel werk gaan uitvoeren. De faciliteit zal in 2019 in gebruik genomen worden. Zeven promovendi en post-docs zullen onderzoek doen naar golfklappen en gebruik gaan maken van de nieuwe faciliteit. Verder zal er samen met de industrie onderzoek gedaan worden naar manieren om golfklappen efficiënter te bestuderen in basins en CFD. Belangrijke randvoorwaarde bij het ontwerp en gebruik van een schip of constructie dat het sterk genoeg is en blijft, en dat er geen overlast is door trillingen. In ons onderzoek zullen we verder gaan met het ontwikkelen van technieken om de resterende sterkte van een schip en afmeerlijnen in kaart te brengen. Verschillende meetsystemen zullen getest worden om hun nauwkeurigheid vast te stellen. Het Multi-Phase Wavelab (MWL) voor klotsende brandstoffen zoals LNG en Waterstof Manoeuvring & Nautical Het onderzoeksprogramma Manoeuvring & Nautical concentreert zich op het ontwerp van manoeuvrerende schepen, en op het gebruik van schepen in de nautische praktijk. In verband met de technische vergelijkbaarheid wordt in dit programma ook onderzoek gedaan naar stroom- en windkrachten op offshore constructies en de werking van stuurapparaten en thrusters. Dit programma draagt bij aan de thema s Slim & Veilig Varen en Effectieve Infrastructuur uit het Maritiem Innovatiecontract. Methode verbeteringen Doelstelling van al het onderzoek in dit programma is om de veiligheid van de scheepvaart als geheel, of van een schip individueel te verhogen. Daarom gaat een belangrijk deel van onderzoek over criteria bij de beoordeling van deze veiligheid. Wanneer vinden we een schip goed of goed genoeg? En

41 R&D Plan welke manoeuvres op zee of op rivieren vinden we nog veilig? Hiertoe zullen criteria opgesteld worden die getoetst worden aan onze experimentele data en AIS data van echte scheepsvaart. Onderzoek naar het gedrag van binnenvaartschepen met zeer geringe kielspeling Om deze vragen te kunnen beantwoorden moeten we natuurlijk ook goed inzicht hebben in de manoeuvreereigenschappen van schepen. Traditioneel bestaan er veel verschillende manoeuvreermodellen, elk met zijn eigen toepassingsgebied. Zo zijn er modellen voor verschillende scheepstypen, voor diep of onderdiep water, etc. In het komende jaar willen we verder gaan in het uitbreiden van een uniform model, nu met de effecten van ondiepwater en van gecombineerde bewegingen. Bij geringe waterstanden varen binnenvaartschepen vaak met extreem kleine kielspeling. Er bestaat hierover weinig kennis en onze manoeuvreermodellen zijn vaak niet meer geldig voor deze extreme omstandigheid. We zullen een start maken met de kennisopbouw voor extreme kielspeling door te proberen met CFD deze situatie na te rekenen en te onderzoeken welke kritische situaties we in de toekomst met modelproeven moeten onderzoeken. Impressie van de stroming rond een schip dat dwars-uit beweegt Een manoeuvreermodel is gebaseerd op algemene fysische regels, en op scheepsafhankelijke coëfficiënten. Een alternatief hiervoor is het simuleren van de volledige manoeuvre in CFD. Omdat dit een tijdsafhankelijk proces is, zijn deze simulaties erg tijdsintensief. Maar voor sommige bijzondere scheepstypen kan het belangrijk zijn om deze simulaties toch te kunnen uitvoeren. Daarom zetten we het onderzoek naar het simuleren van vrijvarende schepen in CFD voort. We doen dit ook voor het vrij bewegen van platformen in stroming (Vortex Induced Motion) en het bewegen van kabels of risers (Vortex Induced Vibrations). Stuurapparaten, zoals roeren en thrusters, hebben vanzelfsprekend een grote invloed op het manoeuvreergedrag van een schip. De stroming rondom deze apparaten is complex, omdat ze in de volgstroom van het schip en/of de schroef zitten. Hierdoor is het moeilijk om goede en snelle

42 R&D Plan berekeningen uit te voeren aan roeren. In 2018 is een opzet gemaakt voor een gestandaardiseerd model voor roerkrachten. In 2019 zal dit uitgebreid worden voor bijzondere roervormen, en zal gecontroleerd worden of het robuust genoeg is voor simulator toepassingen. Op rivieren en in havens staat vaak stroming of tij. Deze stroming is over het algemeen niet constant over de diepte. Dit effect wordt normaliter meegenomen door de gemiddelde stroming mee te nemen in simulaties van manoeuvres. Maar dit houdt geen rekening met de invloed van het schip op de stroming. Vooral op erg ondiep water kan dit effect groot zijn. Met behulp van CFD berekeningen zullen we dit effect gaan bestuderen en een betere aanpak van simulaties voorstellen. Manoeuvreerbaarheid van Marineschepen is een essentieel onderdeel van de inzetbaarheid Tot slot is er in 2018 een nieuwe onderzoekslijn gestart naar het manoeuvreren in golven. Normaal worden manoeuvreereigenschappen bestudeerd in kalm water. Maar voor calamiteiten op zee is het erg belangrijk om te weten hoe een schip bestuurd kan worden in zijn echte omgeving, dus in golven. In 2018 hebben we een overzicht gemaakt van beschikbare methoden. In 2019 zullen we die implementeren in onze simulatie programma s. Samen met de CRS private samenwerking zullen we validatie metingen uitvoeren Autonomy Voor het mogelijk maken van autonome vaartuigen zijn een aantal stappen nodig: het schip moet goed op de hoogte zijn van zijn omgeving, het schip moet een optimale route kiezen, en de route moet worden uitgevoerd door het schip goed aan te sturen. Daarnaast moet regelgeving aangepast worden, en moeten schepen ontworpen worden voor het nieuwe gebruik. Situational Awarenes is de start van een veilige autonome operatie

43 R&D Plan Missie-gedreven onderzoek Het golfklimaat is een belangrijke factor in de omgeving van het schip. De golven kunnen de keuze voor de optimale route beïnvloeden, omdat het schip kan gaan driften of stabiliteitrisico s kan lopen. Om het golfklimaat te bepalen zullen we werken met de bewegingen van het schip en met camera beelden. Zo hopen we dure radar apparatuur en moeilijke golfpropagatiemodellen te kunnen omzeilen. Verder ontwikkelen we een gecombineerde set van sensoren aan boord van een RHIB van Defensie. Door het combineren van verschillende sensoren willen we proberen om objecten in de omgeving van het schip zo goed mogelijk te onderscheiden. Door de data van de verschillende sensoren te combineren, kunnen we onderscheid maken tussen echte gevaren en false positives : waarnemingen die er in werkelijkheid geen gevaar zijn. Forbidden sector Onderzoek naar Collision Avoidance methodieken Met behulp van software van externe leveranciers willen we een methodologie opzetten om een missie van een schip op abstract niveau te kunnen beheren en monitoren. Binnen de missie is het dan belangrijk dat het schip zelfstandig de juiste keuzes maakt, bijvoorbeeld voor de te kiezen route. Ook hiervoor zullen we externe software toetsen. Een cruciaal criterium is of we de regels voor het vermijden van aanvaringen (COLREGS) goed in de software kunnen integreren. Tot slot willen we een intelligente detectie van indringers ontwikkelen. Hierbij worden trajecten van schepen in de omgeving niet lineair voortgezet, maar wordt rekening gehouden met logische routes en onzekerheden hierop. De ontwikkelde technieken zullen we demonstreren in onze basins, maar ook op de Rijn bij Wageningen. Daarnaast werken we op het vlak van onderwater autonomie aan een experimenteel modulair Autonomous Underwater Vehicle (mauv). We ontwikkelen de experimentele en numerieke technieken om hiermee de effectiviteit en inzetbaarheid van onderwater vaartuigen te verbeteren. Zo wordt de mauv in 6 graden van vrijheid bestuurbaar, zodat deze ook in golven en stroom goed bestuurbaar en oriënteerbaar is tijdens complexe operaties onderwater.

44 R&D Plan Experimentele en numerieke ontwikkeling van het modular Autonomous Underwater Vehicle (mauv) Seakeeping & Ocean Engineering Het onderzoeksprogramma Seakeeping & Ocean Engineering concentreert zich op het ontwikkelen van kennis rondom complexe operaties op zee, zowel voor varende schepen als stilliggende constructies. Missie-gedreven onderzoek Binnen de International Maritime Organisation (IMO) wordt gewerkt aan nieuwe regelgeving voor de stabiliteit van schepen. Als MARIN willen we hierbij assisteren door onze kennis van intact- en lekstabiliteit te vergroten en in te zetten. Voor intactstabiliteit zullen we de voorgestelde alternatieve regelgeving toetsen. De regels stellen dat numerieke simulaties in veel gevallen voldoende en conservatief zijn; in ons onderzoek willen we nagaan of dit ook inderdaad zo is. Verder zullen we kijken naar de effecten van niet-lineaire effecten op grote, extreme bewegingen. Veel simulatie software gebruikt nu nog lineaire theorie, ook als het schip (bijna) omslaat. Voor lekstabiliteit hebben we in 2018 een nieuw model ontwikkeld voor het volstromen van compartimenten van schepen. Aan de ene kant moest dit model nauwkeurig genoeg zijn, aan de andere kant snel om duizenden verschillende scenario s te kunnen simuleren. De eerste testen van het model zijn succesvol geweest; in 2019 zullen we het model daarom verder testen en implementeren als standaard in onze software. Onderzoek naar scheepsstabiliteit naar aanleiding van de ramp met de Sewol ferry. Methode ontwikkeling Het slingergedrag van schepen in golven wordt in belangrijke mate beïnvloed door appendages. Het is hierbij van groot belang de demping in te schatten die deze systemen toevoegen aan het schip. Deze demping is echter niet-lineair en kan niet bepaald worden met traditionele potentiaal methoden.

45 R&D Plan In diverse projecten worden rekenmodellen opgezet voor deze demping, zodat het effect van de systemen goed meegenomen kan worden in zeegangsanalyses. Complexe CFD berekeningen zullen worden vergeleken met semi-empirische formuleringen. Hierdoor kunnen bestaande modellen verbeterd worden, en zijn grote CFD berekeningen niet altijd nodig. Door de vergroening van onder andere de scheepsvaart is LNG een opkomende brandstof. Hierdoor ontstaat er ook een logistieke keten van LNG productie en opslag. In de toekomst zal dit ook gelden voor alternatieve brandstoffen zoals waterstof of methanol. Om deze potentieel gevaarlijke stoffen niet over te slaan in de buurt van drukke steden, worden er near-shore terminals gebouwd. Deze terminals liggen meestal in ondiep water met de typische ondiepwatergolven. Dit kan grote gevolgen hebben voor de afgemeerde schepen. Met behulp van de kennis en software van Deltares over ondiepwatergolven willen we de scheepsbewegingen gaan voorspellen. In het komende jaar zullen we de software van Deltares en MARIN koppelen. Side by side mooring van een LNG carrier Bij veel offshore operaties bevinden zich meerdere schepen dicht bij elkaar, bijvoorbeeld bij side-byside offloading. Tijdens zo n operatie kunnen er grote golven ontstaan in de smalle opening tussen de schepen. Voor deze grote golven zijn onze simulatie programma s nu nog ongeschikt. Met behulp van CFD willen we onderzoeken of we deze golven beter kunnen modelleren. Het gedrag van snelle schepen in golven is ook onderdeel van dit thema. Zo kijken we naar de ontwikkeling van een snel vaartuig op foils, dat als een cradle snel en veilig zware ladingen (zoals een tank) kan vervoeren over zee. Dit Incradable project is een voorbeeld van Risicodragend Verkennend Onderzoek (RVO). Het Incradable project met een snel vaartuig op foils

46 R&D Plan Renewables & Sustainable Seas Het onderzoeksprogramma Renewables & Sustainable Seas concentreert zich op het ontwikkelen van kennis rondom nieuwe constructies op zee zoals drijvende windmolens en getijde turbines, maar ook aqua-farming en drijvende platformen als extensies van havens of steden. Dit programma draagt bij aan het thema Winnen op Zee uit het Maritiem Innovatiecontract. Missie-gedreven onderzoek Nu vaste offshore windturbines een volwassen technologie zijn, worden nieuwe concepten ontwikkeld voor drijvende windturbines. Bij drijvende windturbines ontstaan er interacties tussen de windturbine zelf, de relatief kleine drijver, en het afmeersysteem. Om de bewegingen van deze nieuwe concepten te kunnen voorspellen zullen we onze simulatie methoden aanpassen en valideren met metingen aan een testplatform. Een nieuw concept voor alternatieve energie is drijvende zonnepanelen. Er wordt al getest aan panelen op drijvende constructies, maar de nieuwste innovatie zijn folie-achtige zonnepanelen die zelfstandig drijven op het water. De panelen bewegen dan flexibel mee met de golven. In 2018 hebben we de eerste testen gedaan met zo n folie in golven; in 2019 willen we onze simulatie software verbeteren en nieuwe concepten voorstellen en testen. Ontwikkeling van drijvende zonnepanelen Naast systemen voor energiewinning worden er steeds meer nieuwe concepten bedacht voor activiteiten op zee (Blue Growth). Voorbeelden zijn drijvende eilanden als logistiek knooppunt, energie hub, of als uitbreiding van een stad. Deze concepten hebben gemeen dat het grote modulaire constructies zullen zijn. In 2017 hebben we als MARIN de eerste testen gedaan aan zo n groot modulair platform. Simulaties in het afgelopen jaar hebben laten zien dat onze rekenprogramma s nog niet geschikt zijn voor dit soort innovaties. Daarom zullen we onze tools verbeteren en bijdragen aan verbeterde concepten. Ook zullen we onderzoek doen voor zeeboerderijen voor vis en zeewier. In 2018 hebben we de eerste testen gedaan aan dit soort constructies en netten. Belangrijk is hierbij om proeven in basins te kunnen vertalen naar het gedrag in werkelijkheid. Hierbij zullen we kennis van andere instituten integreren in onze software, zodat we bij kunnen dragen aan veilige toepassing van deze innovatieve concepten.

47 R&D Plan Een concept voor grote drijvende aquacultuur Voor veel van deze nieuwe toepassingen op zee geldt dat ze moeilijk economisch rendabel te krijgen zijn. Bovendien is er een gebrek aan vrij ruimte op de Noordzee. Daarom is het van belang om zoveel mogelijk gebruik van de zee samen te brengen op één locatie: multi-use. Eind 2018 organiseren we een seminar met de industrie om na te denken over combinaties van drijvende zonnepanelen en aquafarming binnen een windmolenpark. Schematisch overzicht van mogelijke multi-use toepassingen binnen een windmolenpark Safe Operations & Human Factors Het onderzoeksprogramma Safe Operations & Human Factors richt zich op het ontwerpen van maritieme operaties rekening houdend met de menselijke factor. Dit onderzoek bouwt voort op de normale simulatorstudies die nu al door MARIN worden uitgevoerd. We willen echter meer inzicht krijgen in het gedrag van de mens tijdens de operatie, en de wisselwerking daarvan op de veiligheid en effectiviteit van de operatie. Over een aantal jaar zullen we een nieuw simulator centrum hebben: het Seven Oceans Simulator centrum (SOS). Vooruitlopend hierop zullen we een laboratorium opstelling maken waarin we verschillende meetsystemen en onderzoekscenario s kunnen uit proberen, het MXLab (Maritime experience Laboratory). In dit laboratorium koppelen we nieuwe sensoren die het menselijk gedrag waarnemen aan de simulator voor het meten van de prestaties. De ervaring uit de afgelopen jaren zullen we gebruiken om gestandaardiseerde protocollen voor het meten van stress en werkbelasting.

48 R&D Plan Human Factor metingen in het MXLab (Maritime experience Laboratory) Eén van de doelstellingen van simulaties is het trainen van de bemanning voor een specifieke (nieuwe) operatie. Bij het trainen van mensen is het belangrijk om te realiseren welke competenties iemand voor de operatie moet hebben. En hoe je deze competenties traint, en vervolgens beoordeelt. In het komende jaar willen we onderzoeken welke combinatie van methodes van kennisoverdracht het effectiefst is. Denk hierbij aan theoretische instructie, zelfstudie, training met laptop simulator, training op full-mission bridge simulator, simulatie aan boord, en dergelijke. Gebruikmakend van de ontwikkelingen rondom andere MARIN meettechnieken zullen we de data de we meten met verschillende systemen samenbrengen in één overzicht. Hiermee kunnen we versneld analyses uitvoeren en kan er gerichter feedback gegeven worden aan de trainee. 7.2 Sleuteltechnologieën CFD Development In het CFD Development programma worden rekentools ontwikkeld die breed binnen MARIN worden ingezet. Hiermee legt het programma de basis voor toepassingen in andere onderzoeksprogramma s. Onderzoek richt zich op het generiek toepasbaar maken van de codes, en op het uitbreiden van functionaliteit. Om de CFD code REFRESCO toepasbaar te maken voor een groot scala aan onderwerpen is het van belang dat de code robuust is, efficiënt is, en minder afhankelijk is van het rekenrooster en de tijdstap om tot een goed antwoord te komen. In samenwerking met de verschillende universiteiten wordt gewerkt aan het verbeteren van de algoritmen. Dit jaar zullen we extra aandacht geven aan de ruimtelijke en tijdsdiscretisatie, de parallellisatie van de algoritmes voor het oplossen van het lineaire stelsel, en de robuustheid van de code. Een belangrijk onderwerp is de mogelijkheid om bewegende lichamen in CFD te kunnen simuleren. De bestaande mogelijkheden zullen worden uitgebreid met meerdere onafhankelijk bewegende lichamen. Ook zullen we de overlappende en bewegende roosters combineren met de bewegende lichamen. Verder zullen we werken aan een betere modellering van meerder fasen in de vloeistof, of een mengsel van meerdere vloeistoffen. Dit is belangrijk voor bijvoorbeeld cavitatie van een schroef, of het modelleren van schepen die varen door modder.

49 R&D Plan De gebruiker van de CFD code zal verder ondersteunt worden door het eenvoudiger variëren van geometrieën en roosters, versnellen van het proces van toepassen van CFD in optimalisaties, en het snel of beter visualiseren van de resultaten. Impressie van een complex rooster rondom een schroef Time-domain simulations Dit programma richt zich op de generieke tools om simulaties te kunnen uitvoeren en om regelsystemen te kunnen modelleren. De afgelopen jaren is veel energie gestoken in het realiseren van een uniform framework voor simulaties. Dit XMF framework wordt nu gebruikt voor de grote manoeuvreersimulator en voor desktop simulaties met tools als ANYSIM en FREDYN. Doordat er steeds meer modellen beschikbaar zijn gekomen, is er nu behoefte aan een goed overzicht over alle modellen, hun geldigheid en hun robuustheid. Daarom zal er komend jaar gewerkt worden aan verificatie en validatie van bestaande modellen. Ook zullen nieuwe tools worden opgenomen in het framework, zoals het programma voor het simuleren van onderzeeboten, en het programma voor het simuleren van snelle schepen met grote bewegingen. Het framework maakt het mogelijk om aan veel externe systemen gekoppeld te worden. In het komende jaar zullen we nieuwe vragen vanuit de basins, de simulator of klanten ondersteunen met koppelingen naar specifieke systemen. Verder zullen we uitgebreid aandacht geven aan het systematisch testen en controleren van de resultaten van simulaties Measurement & Control Het onderzoeksprogramma Measurement & Control behelst het ontwikkelen van nieuwe meetsystemen voor de omgeving van het schip, voor de krachten op en de bewegingen van het schip, en meetkwaliteit. Bij het meten van de omgeving van het schip meten we vaak golven en stroming. Bij het meten hiervan is het belangrijk dat je de golven en stroming zo min mogelijk beïnvloedt. Daarom zullen we onderzoek doen naar niet-intrusieve meettechnieken. Stromingen meet je dan met laser technieken (PIV of LDV). Deze technieken hebben we al in huis, maar de wens is om de metingen met een hogere nauwkeurigheid in tijd en plaats te kunnen uitvoeren. In 2018 is een nieuw meetsysteem aangeschaft dat we in 2019 voor het eest zullen gaan toepassen. Voor golven worden traditioneel golfharken gebruikt, maar die beïnvloeden de golf. Daarom willen we proberen om met optische en akoestische technieken de golven rondom een schip te kunnen vastleggen. Tot slot zullen we verder gaan met een optische techniek voor het meten van de waterkwaliteit: een belangrijke parameter bij cavitatieobservaties.

50 R&D Plan Close-up van een panel om drukken te meten over een oppervlak Bij het meten van krachten op een schip is het vaak van belang hoe de druk over de scheepsromp verdeeld is. Hiervoor worden vaak sensoren in het scheepsmodel opgenomen. Maar door de beperking in het aantal sensoren krijg je nooit een goed overzicht van het complete drukveld. Daarom hebben we in 2018 onderzoek gedaan naar sensorarrays die een hogere resolutie zouden moeten kunnen halen. In 2019 zullen we moet mogelijke leveranciers kijken naar eerste toepassingen. Vervorming van een schip door golfbelastingen kunnen we op modelschaal al meten met optische technieken. Op ware grootte is dit echter nog een uitdaging. We willen een test doen met LIDAR technologie om deze horde te nemen. Voor het verbeteren van de meetkwaliteit willen we speciaal aandacht geven aan het calibratieproces van krachtopnemers en versnellingsmeters. Verder gaan we nauwkeurig kijken naar het effect van de wachttijd tussen proeven op de proefresultaten: welke invloed heeft de kleine resterende watersnelheid op een volgende meting? Voor het besturen van schepen, zowel in modelproeven als in simulaties, zijn control technieken nodig. Om een schip te kunnen besturen of een DP operatie uit te voeren is een allocatie algoritme nodig, dat de gevraagde krachten verdeeld over alle actuatoren (schroeven, roeren, e.d.). In de afgelopen jaren is een nieuw generiek algoritme ontwikkeld dat zowel voor DP als voor autonome schepen gebruikt kan worden. Dit algoritme zal verder getest worden en beschikbaar gemaakt worden binnen het XMF framework Data science & Digital twin Het onderzoeksprogramma Data science & Digital twin richt zich op begrijpen, verbeteren en voorspellen van het gedrag van een schip met haar systemen door MARIN s hydrodynamische modellen via data science / machine intelligence te koppelen aan de grote hoeveelheden big data die aan boord worden gemeten. Door inzet van het eerste conceptontwerp tot en met de operatie willen we schepen en operaties schoner, slimmer en veiliger maken. Hiervoor ontwikkelen we binnen dit programma methoden en gereedschappen. In 2018 zijn we begonnen met het verzamelen van operationele data van de Palagia, het onderzoekschip van NIOZ. Op basis van de data zullen we in het komende jaar een digital twin opstellen, waarmee we ontwerp variaties kunnen uitvoeren en operationeel advies kunnen geven. Om de digital twin te kunnen opstellen zullen we gebruik maken van bestaande technieken zoals CFD en tijddomeinsimulaties. Daarnaast zullen we onze kennis van de nieuwste technieken voor machine learning en artificial intelligence uitbreiden om ze in te kunnen zetten op de grote hoeveelheid data die gemeten wordt.

51 R&D Plan Er wordt een digital twin ontwikkeld van de Pelagia We gaan door met de ontwikkeling van onze schip als een golfboei aanpak. Door middel van data science technieken op een combinatie van ware-grootte metingen en simulatie data, kan een model worden gevormd dat golfhoogte en richting kan bepalen voor gemeten scheepsbewegingen. De modellen kunnen worden ingezet voor nauwkeurige real-time inschatting van huidige en te verwachte golfhoogte en richting. Zo willen we kritische operaties en situational awareness voor autonome scheepvaart ondersteunen. Tenslotte gaan we de ontwikkeling van een digital twin voor het Zero Emission Lab ondersteunen. 7.3 Defensie Binnen het thema Defensie verricht MARIN onderzoek ten behoeve van de Koninklijke Marine, onderdeel van Defensie Materieel Organisatie (DMO). Het betreft hier achtergrond onderzoek naar de hydrodynamica van marine schepen, een speciale klasse van schepen. Onderzoek aan specifieke schepen van de Koninklijke Marine wordt uitgevoerd binnen confidentiële projecten, en worden hier niet vermeld. Binnen het programma Seamulator wordt onderzoek verricht naar de toepassing van simulatoren voor kleine snelle vaartuigen. In een eerder programma is een prototype simulator gebouwd. In het komende jaar zullen we de modellen voor de golven op ondiep water of in de buurt van grote schepen verbeteren. Verder zullen we onderzoeken of het mogelijk is het breken van golven mee te nemen in de simulaties. Onderzoek aan een onderzeeër die aan het wateroppervlak vaart In het programma Hydrodynamica wordt onderzoek gedaan naar specifieke hydrodynamische problemen die relevant zijn voor de Koninklijke Marine. Er zal aandacht gegeven worden aan alternatieve voortstuwers, het gebruik van composiet materialen, en de signatuur van schepen. Ook is er aandacht voor de interactie van kleine schepen met hun moederschip.

52 R&D Plan Voor het onderzoek naar het gedrag van onderzeeboten is afgelopen jaar een nieuw onderzoeksprogramma opgestart. In dit programma is er veel aandacht voor de ontwikkeling van geavanceerde simulatie- en CFD technieken speciaal voor onderzeeboten. In het afgelopen jaar zijn modelproeven uitgevoerd ter validatie van de simulatietechnieken. In het komende jaar zullen deze proeven nagerekend worden om de geldigheid van de modellen vast te stellen. Binnen diverse samenwerkingsprogramma s participeert MARIN namens of met de marine. Binnen de CRNavies wordt verder gewerkt aan de simulatie van extreme bewegingen en manoeuvres. Ook wordt in de NATO Applied Vehicle Technology Group kennis uitgewisseld over het analyseren van geavanceerde vaartuigen. 7.4 Rijkswaterstaat Voor Rijkswaterstaat onderhoudt MARIN een aantal software programma s. Deze programma s voorspellen de doorstroming en veiligheid van verkeer op binnenwateren en bij sluizen. De programma s zijn niet ontwikkeld door MARIN, maar worden wel sinds een paar jaar door ons onderhouden. In overleg met Rijkswaterstaat zullen we nieuwe functies toe voegen aan de programma s. Ook zullen we samen een plan maken om de verschillende programma s samen te voegen of te vervangen. De definitieve werkzaamheden worden afgestemd in nauw overleg met Rijkswaterstaat in een workshop eind Joint Industry Projecten In onderstaande tabel staan de initiatieven en lopende JIP s en JRP s die in 2018 gaan bijdragen aan de realisatie van het Technologieplan. R&D Programma Sustainable Propulsion Hydro-Systems Integration Waves, Impacts & Hydrostructural JIP/JRP initiatieven CRS projecten LSD, Propagate, Sharc2, Speed2Design, Onboard EU projecten LeanShips, HoliShip, Navais JIP Wageningen F-series, Code, Improve CRS projecten Greenwater, SIINE JIP s PhaseTransition, Valid 2 STW perspectief programma SLING

53 R&D Plan Manoeuvring & Nautical Autonomy Seakeeping & Ocean Engineering Renewables & Sustainable Seas Safe Operations & Human Factors CRS Manwav2 NATO werkgroepen EU project Novimar JIP Cable JIP Autonoom, DO-IT Ride control EU Sovereign CRS projecten Roll Reduction 2, SeaFD CR Navies projecten JIP SLAP, RHIB EU Flare JIP SPOWTT EU project OCEANET, MARINREGY, MARINET, FloTant, Gen2, CFD Development Time-domain simulations Measurement & Control CR Navies projecten Hydro Testing Forum Data science & Digital twin Meer gedetailleerde informatie over de MARIN JIP s is te vinden op:

54 R&D Plan

55 R&D Plan SAMENWERKING MET UNIVERSITEITEN EN HOGESCHOLEN 8.1 Nationale samenwerking Op nationaal niveau wordt langdurig samengewerkt met de volgende universiteiten en instellingen: TU Delft De zeer langdurige samenwerking met de afdeling Marine and Transport Technology binnen de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3mE) van de TU Delft bestaat uit het leveren van een buitengewoon hoogleraar (0.3 fte), het geven van gastcolleges, het begeleiden van studenten in een afstudeer- en promotietraject en het zitting nemen in examen- en promotiecommissies. Hiernaast wordt ook samengewerkt in projecten die door de industrie worden gesponsord en worden AIO trajecten door MARIN ondersteund. Binnen de minor Sailing Yachts worden scheepsmodellen in een wedstrijd getest op MARIN. Naast samenwerking met de faculteit 3Me wordt er de afgelopen jaren ook steeds meer samengewerkt met de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica (EWI) op het gebied van numerieke wiskunde. Sinds 2013 is de samenwerking versterkt doordat MARIN zijn CFD code REFRESCO ter beschikking stelde aan de numerieke wiskunde groep om onderzoek te doen naar oplostechnieken. Universiteit Twente Ook hier heeft MARIN reeds een zeer langdurige samenwerking met de faculteiten Construerende Technische Wetenschappen, Technische Natuurwetenschappen en Elektrotechniek, Wiskunde, en Informatica. Deze samenwerking is bekrachtigd met een Memorandum of Understanding tussen UT en MARIN. In diverse STW projecten wordt samen op getrokken. Daarnaast begeleidt MARIN regelmatig MSc afstudeerders. Ook de Universiteit Twente ontwikkelt sinds 2014 mee aan de CFD code REFRESCO. Rijksuniversiteit Groningen De afdeling Wiskunde en Informatica heeft een langdurige samenwerking met MARIN op het gebied van de ontwikkeling van een instationaire Euler Solver (COMFLOW) voor groen water problematiek. Hier is de laatste jaren in JIP-verband verder aan ontwikkeld. Binnen het MKC wordt samengewerkt door TNO, TU Delft, Koninklijk Instituut voor de Marine, MARIN, IMARES, NIOZ en leaderfirms om te komen tot afstemming van onderzoek en de langetermijn agenda s. De rol van het MKC is uitgebreid tot de programmaraad voor het Topconsortium Maritiem. MARIN participeert actief in de Nederlandse en de Europese innovatieprogramma s. MARIN is erg actief geweest in het tot stand komen van het innovatiecontract binnen het nieuwe topsectorenbeleid. MARIN levert de voorzitter van het TKI Maritiem. Met deze betrokkenheid is een goede, wederzijdse afstemming van de programma s geborgd, en sluiten de ontwikkelingen binnen MARIN goed aan op deze programma s. 8.2 NWO projecten waarin MARIN participeert TUD - Prof. Dr. T. van Terwisga Luchtsmering: dit project onderzoekt de mogelijkheid om de effectiviteit van luchtsmering te verbeteren met behulp van verschillende coatings, en door andere ontwerpen van luchtkamers en caviteiten. TUD Prof. Dr. T. van Terwisga Onderwatergeluid: dit project onderzoekt het onderwater uitgestraald geluid van caviterende scheepsschroeven. TUD Prof. Dr. C. van Rhee Varen door slib: dit project onderzoekt de effecten van het varen door slib of water-slib mengsels op het manoeuvreergedrag van een schip.

56 R&D Plan TUD Prof. Dr. W. Uijttewaal Spraywater: dit project onderzoekt hoeveel spray op een schip komt en welke invloed dat heeft op maritieme operaties in Arctische gebieden. MARIN participeert in het grote NWO Perspectief programma SLING over het klotsen van LNG brandstof in brandstoftanks en transporttanks. Voor dit project wordt een nieuwe faciliteit gebouwd bij MARIN. In de komende jaren zullen in dit nieuwe laboratorium diverse onderzoeken worden uitgevoerd met promovendi van universiteiten. 8.3 Internationale samenwerking In Europa speelt MARIN een belangrijke rol in verschillende gremia. We leveren de voorzitter van het Waterborne Technology Platform, dat namens de gehele maritieme sector overlegt met de EU over onderzoek en innovatie. Daarnaast leveren we de voorzitter van Vessels voor de Future dat zich volledig richt op het ontwikkelen van kennis voor scheepsontwerp, en een bestuurslid van ECMAR, de Europese vereniging voor toegepast maritiem onderzoek. MARIN werkt nauw samen met een groot aantal buitenlandse universiteiten en collega-instellingen, vooral binnen diverse EU projecten. Er is structurele samenwerking met: Instituto Superior Técnico, Lissabon, Portugal University of Southampton, Verenigd Koninkrijk Texas A&M University, College Station, Texas, USA Universität Duisburg-Essen, Duitsland University of Iowa, Iowa City, Iowa, USA Leeds University, Verenigd Koninkrijk Chalmers University, Goteborg, Zweden Ensta-Bretagne (Ecole Nationale Supérieure des Techniques Avancees), Frankrijk SSSRI, Sjanghai, China CSSRC, Wuxi, China Drie medewerkers vervullen een deeltijd hoogleraarfunctie aan buitenlandse universiteiten. MARIN participeert actief in een aantal internationale organisaties als de International Towing Tank Conference (ITTC) en de International Ship and Offshore Structures Congress (ISSC). In deze organisaties worden op verschillende deelgebieden de standaarden en kwaliteitsborging voor onderzoek bepaald en vastgesteld.

57 R&D Plan SAMENWERKING MET HET MKB Sinds 2014 biedt MARIN gratis testtijd aan maritieme MKB ers voor het testen van hun innovatieve ideeën. MARIN heeft besloten om in 2019 weer vijf slots beschikbaar te stellen. Dit aanbod is bedoeld voor MKB ers die een nieuw maritiem concept willen testen: om te kijken of het werkt, om het te verbeteren of om het te demonstreren. MARIN wil met dit initiatief Nederlandse MKB ers helpen een belangrijke stap te maken in de ontwikkeling van hun innovatie. Geïnteresseerde bedrijven kunnen zich hiervoor inschrijven met een beschrijving van hun concept en de tests die ze zouden willen uitvoeren. De deadline is 1 december MARIN selecteert uit de inzendingen zelf de meest innovatieve en kansrijke projecten. Het gaat hierbij om nieuwe ideeën en concepten, niet voor optimalisaties van bestaande ontwerpen en ontwerptesten (daar zijn MARIN s normale projecten en tarieven voor). De mogelijke projecten zijn breed: van nieuwe voortstuwingsconcepten tot systemen voor slimme operaties onderwater of energieopwekking op zee. De geselecteerde projecten krijgen allemaal twee weken tanktijd (voorbereidingen en testen) in het MARIN Concept Basin (200m lang, 3.8m breed en diep) of MARIN Shallow Water Basin (220m lang, 15.6m breed en tot 1.1m diep). Dit is inclusief een ervaren experimentator die alle systemen bedient en de klanten helpt bij het uitvoeren van de proeven. Daarnaast krijgt de klant een ééndaagse workshop met een ervaren MARIN Projectleider en een Project Engineer. Met elkaar bespreken ze dan het concept, de beste aanpak van de proeven en de benodigde ondersteuning door MARIN. Alles gebeurt confidentieel en de kennis die wordt opgedaan tijdens de proeven is van de MKB-er zelf. Het totale aanbod van MARIN is Euro waard per project. Klanten kunnen hun eigen modellen meenemen en zelf meewerken bij de proefuitvoering. MARIN kan ook modellen maken, maar die moeten dan wel worden betaald. Datzelfde geldt voor analyses en rapportage door MARIN. Ervaring uit eerdere jaren leert dat deelnemers zelf nog zo n Euro investeren in deze proeven. MARIN s aanbod voor gratis testtijd helpt hen om deze belangrijke stap in de verdere ontwikkeling van hun concept makkelijker te maken. Dit MARIN aanbod is ook geen overheidssubsidie. MARIN ziet het als haar bijdrage aan Nederlandse maritieme innovatie: MARIN heeft moderne faciliteiten en is ondertussen het grootste onafhankelijke maritieme testinstituut in de wereld. MARIN werkt voor grote reders, werven en energiemaatschappijen. Die faciliteiten en ervaring wil MARIN graag inzetten om Nederlandse maritieme MKB ers vooruit te helpen. Informatie hierover is op te vragen bij Jaap de Wilde, , j.dewilde@marin.nl

58 R&D Plan

59 R&D Plan APPENDIX 1: SAMENSTELLING ADVIESRAAD De onderzoeksplannen van MARIN worden getoetst door een Adviesraad, die opgebouwd is uit vertegenwoordigers van universiteiten, overheid en bedrijfsleven. De Adviesraad staat onder leiding van een onafhankelijke voorzitter. Naam De heer P.J. Keuning De heer H. Geerlings De heer J.J. Hopman De heer M.L. Kaminski De heer R. van t Veer De heer A.E.P. Veldman De heer T. Vellinga De heer B. Oskam De heer E. Barsingerhorn De heer J. van Bekkum De heer N. Bulten De heer F. van Heerd De heer W. Hoebée De heer A. Jongbloed De heer T.B. Klimp De heer F.C. Lange De heer R. Leeuwenburgh De heer M. Levadou De heer M. Nijland De heer P. van der Hoek De heer A.C. Steenbrink De heer P.F. van Terwisga De heer J.H. Westhuis Mevrouw M. Andriessen De heer L. van Damme De heer J.C.M. van Gent De heer O.C. Koedijk De heer B. Nienhuis Mevrouw M. Sleurink Bedrijf / Instelling Voorzitter Universiteiten RSM Erasmus University TU Delft TU Delft TU Delft Rijksuniversiteit Groningen TU Delft Onderzoeksinstituten NLR Bedrijfsleven Shell International Trading And Shipping Company Ltd RH Marine Netherlands B.V. Wärtsilä Propulsion Netherlands Huisman Special Lifting Equipment B.V. Havenbedrijf Rotterdam N.V. Heerema Marine Contractors Nederland B.V. Wagenborg Shipping B.V. Shell Global Solutions International B.V. Bluewater Energy Services B.V. De Voogt Naval Architects B.V. A.P. Møller-Maersk A/S Royal IHC / MTI Holland B.V. Koninklijke Boskalis Westminster N.V. Damen Shipyard Group SBM Offshore Overheid Ministerie van Economische Zaken Ministerie van Economische Zaken Ministerie van I&M Rijkswaterstaat Ministrie van Defensie Rijksrederij RWS Zee en Delta

60 R&D Plan

61 R&D Plan APPENDIX 2: AFKORTINGEN ARD CFD COLREGS CRNavies CRS DMO EU FRISC IMO JIP JRP KIA KNRM KSF LDV LIDAR LNG NIOZ NWO OES PIV RHIB TKI TO2 TRL VR XMF Achtergrond Research en Development Computational Fluid Dynamics International Regulations for Preventing Collisions at Sea Cooperative Research Navies Cooperative Research for Ships Defensie Materieel Organisatie Europese Unie Fast Raiding Interception and Special forces Craft International Maritime Organisation Joint Industry Project Joint Research Project Kennis- & Innovatieagenda Koninklijke Nederlandse Reddingsmaatschappij Kennis Stimuleringsfonds Laser Doppler Velocimetry Light Detection and Ranging Liquefied Natural Gas Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Operationele Energiestrategie Particle Image Velocimetry Rigid-hull inflatable boat Topconsortium voor Kennis en Innovatie Toegepast Onderzoek Organisaties Technology Readiness Level Virtual Reality Extensible Modelling Framework

62 R&D Plan

63 R&D Plan

64