Design aspekt ved skrog og fremdrifts - arrangement på FJORD1 sin nye LNG pendelferge til E39 mellom Bergen og Stavanger (del 2)

Transkript

1 Design aspekt ved skrog og fremdrifts - arrangement på FJORD1 sin nye LNG pendelferge til E39 mellom Bergen og Stavanger (del 2) Teknologiutvikling og Drift av Hurtiggående fartøy og ferger, 1. desember 2010 Crown of Scandinavia Leif Vartdal. Gruppeleder Hydrodynamikk R&T dep. Rolls-Royce Marine AS

2 Innhold Generelt om valg av type azimuth thruster ved økende fart Betydningen av type azimuth propellsystem for effektivitet og vibrasjoner/komfort ved stigende fart. 22 knops pendelferger med kvadruppel AZIPULL (AZP) thruster installasjon Installasjonstilpasninger av AZP til MM282 - skroget Bruk av CFD for design og tilpasning av headbokser til skrog for å redusere total hydrodynamisk motstand. Betydning av installasjons-vinkler og propell dreieretninger for energieffektiviteten.

3 Azimuth thruster type AZIPULL TM AZP085 AZP100 AZP120 AZP150 Motorytelse [kw] Typisk maks turtal [RPM] MAKSIMUM DIAMETER [m]

4 Trusted to deliver excellence Skyvende og trekkende Azimuth Thruster Propellen på en trekkende azimuth thruster får en jevnere strømning inn mot propellen. Forskjell i virkningsgrad og dynamiske belastninger mellom skyvende og trekkende azimuth propell (med strømlinjeformet thruster-kropp) øker med farten. Medstrøm bak en skyvende thruster

5 Sammenligning av vekselmoment på aksling til toppgear under fartsprøve ved ca.15.5 knop (samme skrog). AZP120:Test06-FP100f US305: Test06-FP100f

6 Propulsjons system med 4 x AZP085 installert i fem pendelferger med katamaranskrog i aluminium Recep Tayyip Erdogan Fjellstrand 1665 (2003) Stavanger (2003) FerryCat120 Fjellstrand 1664 LxBxd ~ 81x21x3.5 [m] PBE 112 Passasjerer ~ 450 Yavuz Sultan Selim 1 Kanuni S Suleyman (2007/2008) Damen DFR 8521 LxBxd ~ 82x21x3.3 [m] PBE 112 Passasjerer ~ 600 Fatih Sultan Mehmet Fjellstrand 1666 (2004)

7 4x1500kW/1850 rpm/299 rpm Maskineri & Propulsjons data for Katamaran pendelfergene. Stavanger rpm/289 rpm Integrert styremaskin og gear med clutch. D=2.1m AZP085 Recep Tayyip Erdogan Fatih Sultan Mehmet Caterpillar 3516B ~ 22.5 knop ved 90%mcr AZP085 D=2.1m

8 Fire katamaran pendelferger opereres av IDO (IDO - Istanbul Deniz Otobusleri) Black Sea YENIKAPI ISTANBUL PENDIK Sea of Marmara YALOVA

9 Interaksjons effekter kan ha stor betydning for endelige krav til motorytelse for en pendelferge. INTERAKSJON MELLOM propellstråle og skrog. - Coanda-effekt og økt friksjonsmotstand. fremre og aktre thrustere. - Aktre thruster får endret fremgangstall (innstrømning) Derfor er det viktig å bestemme optimale installasjons vinkler. Desse vinklene er spesifikke for skrogform og azimuth-thruster/ propell.

10 Resultat fra tidligere samarbeid med Multi - Maritime (2002) på en fire thrusters pendelferge gav betydelig reduksjon av effektbehov ved endret orientering og form på headboksene. Versjon 1 Versjon 2

11 Strømlinjer basert på CFD fra en headboks variant under utviklingsfasen - sammenlignet med strømlinjer fra modelforsøk på endelig utforming.

12 Seks ulike headboks geometrier ble undersøkt av RRM og HSVA. Total skrogmotstand ved 20 knop ble redusert med ca.8% gjennom CFD utprøving av de seks design variantene.

13 Resultat fra Propulsjonstester (modelforsøk). Totalt effektbehov ved 20 knop og d~4.3m basert på systematiske undersøkelser av variasjoner på azimuth vinkler og dreieretning på propell foran og akter. 7 % besparelse i fremdriftsytelse ved kjøre aktre propellere innover roterende i topp (med optimal nøytralvinkel justering) i forhold til de aktre roterende utover i topp.

14 Oppsummering Valg av type azimuth-thruster påvirker både kursstabilitet og propellinduserte vibrasjoner (i tillegg til virkningsgraden). Ved hastigheter over knop vil azimuth-thrustere med trekkende propell være fordelaktig. I tillegg til lav skrogmotstand og høy propellvirkningsgrad, er total energieffektivitet også sterkt påvirket av interferens effekter mellom propellsystem og skrog. Interferenseffektene kan påvirkes av plassering, thrusterens installasjonsvinkler og rotasjons-retninger på propellene. CFD er et nyttig verktøy for design av head-bokser til nye skrogformer. Desse analysene kan også gi nyttige indikasjoner på interferens-effekter.