- WORKING CONDITIONS AND HULL LOADS AT HIGH SPEED OPERATION
Aktuellt: Utveckling av enkätverktyg för studier av besättningens hälsa och arbetsförhållanden, kartläggning av operationsprofiler, utveckling av feedbacksystem till besättningen, datainsamling för studier av stöt- och vibrationsexponeringens påverkan på besättningens hälsa och inverkan på systemprestanda…-resultat för utveckling av simuleringsbaserad design.
Det övergripande målet är balans mellan fartygets förmåga och besättningens möjlighet att utnyttja de tekniska resurserna. Förhållanden studeras bland annat genom simuleringsbaserad metodik där fartygets rörelser i vågorna simuleras och förs vidare till en numerisk modell av förarstolen. Därigenom beräknas både belastningarna på själva skrovet och arbetsförhållandena för besättningen. Krafterna på skrovet ger en bild av vad skrovstrukturen måste hålla för. Arbetsförhållandena å sin sida kan relateras till besättningens möjlighet att utföra sitt jobb utan att riskera att skadas, akut eller på lång sikt. Arbetsmiljölagstiftningens insats- och gränsvärden för stötar och vibrationer överskrids regelbundet ombord. Genom feedback från kontinuerlig mätning av accelerationsexponeringen kan besättningen ges beslutsstöd för fart- eller kursändring som minskar exponeringsnivån. Svårigheten är att tolka den återkopplade datan eftersom mycket är okänt om hur stöt- och vibrationsexponeringen påverkar människans hälsa och arbetsprestation. Projektet angriper den kunskapsluckan och försöker besvara hur arbetsmiljön till sjöss påverkar besättningens hälsa och riskerna för det tekniska systemets prestanda och säkerhet.
Projektet har blivit mer och mer multidisciplinärt och genom samarbeten har kompetens om bland annat epidemiologi, hälsa och fysioterapi tillförts. Projektet har ställt upp tre strategiska mål: att identifiera riskfaktorer för muskuloskeletal smärta och nedsatt arbetsprestation, att kvantifiera relationen mellan mekanisk exponering och människans biomekaniska gensvar och att formulera utvärderingskriterier att implementera i simuleringsstruktur och i återkopplingssystem till besättningen.
Målet är alltså att utveckla exponeringsmått med kopplade riskfaktorer som kan användas som utvärderingskriterier i simuleringsmetodiken och därmed få bättre verktyg att bedöma arbetsmiljön under fartygets planerade driftsförhållanden och att med det som underlag kunna vägleda konstruktörer till fartygsystem i god balans där varken fartyg eller besättning överbelastas eller underutnyttjas. Simulering kan göras över långa exponeringstider och kräver speciell strategi för att fånga olika driftsförhållanden. När det gäller beslutstöd och feedback till besättning är situationen annorlunda eftersom det då är en ögonblicksbild som måste ligga till grund för riskbedömningen. Därför har en speciell algoritm utvecklats för att med bara en minuts mätdata göra en bedömning av om risken är låg, mellan eller hög [16].
Studierna förväntas bidra till utvecklingen av simuleringsbaserad designmetodik där hänsyn tas till människan redan på ritbordet. I första hand för utvecklingen av marina farkoster men resultaten har också relevans för andra farkostsystem inom t.ex. skogs- och gruvindustrin samt till utveckling av arbetsmiljölagstiftning. Resultaten förväntas också bidra till kunskapsområdet kring stöt- och helkroppsvibrationer och till utvecklingen av vibrationsdämpande utrustning som till exempel stolar i fordon.
Bakgrunden till projektet är KTH:s forskning om rörelser och belastningar på planande fartyg i vågor [1-3] som ledde till tankar om simuleringsbaserad design där teknik och human factors inkluderas för att nå hög systemprestanda. Under 2009 genomfördes en studie i samarbete med Kustbevakningen och Umeå universitet av arbetsförhållandena ombord på en av kustbevakningens snabbgående båtar där besättningen signalerat att förhållandena var tuffa [4-5]. Det blev startskottet till dagens projekt Working conditions and hull loads at high speed operation.
Projektet har en förankring i KTH:s och FMV:s strategiska skeppstekniska kompetensförsörjningsprogram. Doktorander i projektet har finansierats av Sjöfartsverket och nu av Trafikverket. Flera delprojekt har finansierats av Gösta Lundeqvists fond för Skeppsteknisk forskning vid Kungliga tekniska högskolan. Samarbetet med Kustbevakningen har varit nära och bärande genom projektet och på senare år har också starka samarbeten utvecklats med Karolinska institutet och Norsk Flymedisinsk institutt.
Stockholm 2018-03-18
Resultat:
1. Rosén A., Loads and Responses for Planing Craft in Waves, PhD Thesis, TRITA-AVE 2004:47, ISBN 91-7283-936-8, Division of Naval Systems, KTH, Stockholm, Sweden, 2004.
2. Garme K, Modelling of Planing Craft in Waves, PhD Thesis, TRITA-AVE 2004:34, ISBN 91-7283-861-2, Division of Naval Systems, KTH, Stockholm, Sweden. 2004.
3. Garme K, Improved Time-Domain Simulation of Planing Hulls in Waves by Correction of the Near-Transom Lift, International Shipbuilding Progress, Vol.52, No.3. 2005.
4. Garme K, Kuttenkeuler J. & Burström L., Undersökning av arbetsmiljön på KBV 452, KTH Marina system, Stockholm, Sverige. 2009. (In Swedish)
5. Garme K, Burström L, Kuttenkeuler J, Measures of Vibration Exposure for High Speed Craft Crew, Journal of Engineering for the Maritime Environment, Vol.225, No.4, 2011.
6. Olausson K, Garme K, Simulation-Based Assessment of HSC Crew Exposure to Vibration and Shock, Proc. 12th int. conf. on Fast Sea Transportation, FAST13, Amsterdam the Netherlands, 2013.
7. Olausson K, Garme K, Prediction and Evaluation of Working Conditions Using Suspension Seat Modelling, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 2014.
8. Razola M, Rosén A, Garme K, Olausson K, Towards Simulation-Based Design of High-Speed Craft, 4th Chesapeake Powerboat Symposium, SNAME, Annapolis, USA, 2014.
9. Olausson K, On Evaluation and Modelling of Human Exposure to Vibration and Shock on Planing High-Speed Craft, Licentiate thesis TRITA-AVE 2015:01, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm Sweden, 2015.
10. Razola M, Olausson K., Garme K, Rosén A., On high-speed craft acceleration statistics, Ocean Engineering Vol. 114 p115–133, 2016.
11. de Alwis M. P., Lo Martire R, Äng B. O. and Garme K., Development and validation of a web-based questionnaire for surveying the health and working conditions of high performance marine craft populations, BMJ Open, vol. 6, no. 6, 2016.
12. Lo Martire R., de Alwis M. P., Äng B. O. and Garme K., Construction of a web-based questionnaire for longitudinal investigation of work exposure, musculoskeletal pain and performance impairments in high-performance marine craft populations, BMJ Open, vol. 7, no. 7, 2017
13. de Alwis M. P., Garme K., Lo Martire R., Kåsin J. I and Äng B. O., Crew acceleration exposure, health and performance in high-speed operations at sea, proc. 11th int. symposium on High Speed Marine Vehicles, 25-26 October, Neaples Italy, 2017.
14. de Alwis M. P. and Garme K., Adverse health effects and reduced work ability due to vertical accelerations for high-speed craft personnel, proc. 16th int. Ship Stability Workshop, 5-7 June, Belgrade Serbia, 2017.
15. Garme K., de Alwis M. P., Lo Martire R., Äng B. O and Kåsin J. I., Engineering for balance between working conditions and hull loads at high-speed operation at sea, In Hagberg M (ed) WBV 2017 6th Int. conf. on whole-body vibration injuries abstracts, Arbete och hälsa (Work and Health) No 2017;51(6), 2017.
16. de Alwis M. P. On Evaluation of Working Conditions aboard High-Performance Marine Craft, Licentiate thesis TRITA-SCI-FOU 2018:02, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm Sweden, 2018.
17. de Alwis M. P. & Garme K., Monitoring and characterization of vibration and shock conditions aboard high-performance marine craft, Journal of Engineering for the Maritime Environment (Part M), DOI: 10.1177/1475090218810245, 2018.
18. de Alwis M P, Lo Martire R, Äng BO and Garme K., Exposure aboard high-performance marine craft increases musculoskeletal pain and lowers contemporary work capacity of the occupants, Journal of Engineering for the Maritime Environment (Part M), 2020.
19. de Alwis M. P., Towards consonance in working conditions, health and performance aboard high-performance marine craft, PhD thesis KTH TRITA-SCI-FOU 2020:28, 2020.
20. de Alwis M. P. & Garme K., Effect of occupational exposure to shock and vibration on health in high-performance marine craft occupants, Journal of Engineering for the Maritime Environment (Part M), vol. 235, no. 2, s. 394-409, 2021.
