Elomatic Logo

Visions of Tomorrow – Engineered Today

World map

Laivan hydrodynaamisen energiatehokkuuden parantaminen

Laivan suorituskykyä voidaan parantaa virtauslaskennan avulla merkittävästi sekä uudisrakennusten että jo olemassa olevien alusten kehittelyllä ja optimoinnilla.

Laivan rungon muoto – 10 prosentin säästömahdollisuus

Rungon muotoa pitää optimoida huomioiden sekä kulkuvastus että laivan käytettävyys. Rungon muotoa optimoimalla aluksesta voidaan saavuttaa entistä virtaviivaisempi mukaan lukien myös keulabulbi ja perän eri ratkaisut sekä muut ulokkeet propulsiolaitteineen

Propulsiolaitteiden optimoinnilla voidaan saavuttaa jopa 10 prosentin säästömahdollisuus

Laivan propulsiolaitteiden suunnittelussa pitää huomioida aluksen dynaaminen kulkuasento sekä potkurien aktiivinen vanavesikenttä. Huomioitavia asioita on mm. potkurien tuottamat värähtelyt, melu sekä kavitointi. Simuloinneilla voidaan helposti todentaa alukseen asennetun potkurin toimintaa täydessä skaalassa sekä vertailla esimerkiksi eri potkuritoimittajien ratkaisuja.

Laivan rungon kitkavastuksen optimoinnilla voidaan saavuttaa jopa 8 prosentin säästömahdollisuus

Suurin osa hyvin muotoillun laivan runkovastuksesta muodostuu kitkasta, jota voidaan parhaiten vähentää ilmavoitelujärjestelmän avulla. Siinä aluksen pohjaan syötetään sopivista paikoista sopivan kokoisia ilmakuplia sopiva määrä, jolloin ne vähentävät aluksen pinnan ja veden välistä kitkaa aluksen liikkuessa.

Järjestelmä voidaan suunnitella hyödyntäen virtauslaskentaa. Samoin voidaan arvioida järjestelmän tarjoama säästöpotentiaali sekä laskea aluksen käytöstä riippuva takaisinmaksuaika.

Laskennan avulla tehtävässä suunnittelussa optimoidaan ilman syöttöpisteet ja ilmamäärät, joilla varmistetaan paras hyötysuhde laitteistolle sekä minimoidaan mm. potkureille kulkeutuva ilma. Ilmavoitelulla voi olla suuri vaikutus potkurien toimintaan. Parhaimmillaan sillä saadaan vähennettyä potkureista välittyvää melua ja värähtelyä, mutta toisaalta huolimattomalla suunnittelulla ilma voi ajautua potkureille lisäten potkurien värähtelyä ja heikentäen niiden suoritusarvoja.

Laivan rungon painevastuksen optimoinnilla voidaan saavuttaa jopa – 10 prosentin säästömahdollisuus

Hyvin muotoillun aluksen painevastus on tyypillisesti luokkaa 20-30 % aluksen koko kulkuvastuksesta. Painevastusta voidaan nykytyökaluilla kuitenkin edelleen vähentää tutkimalla tarkemmin aluksen keulan, perän ja ulokkeiden painevastuksia. Suurin osa siitä muodostuu juuri keulassa ja perässä; aukoista ja ulokkeista suurin merkitys on yleensä keulan ohjailupotkuritunneleilla. Näiden osien optimoinnilla voidaan vähentää painevastusta heikentämättä aluksen toiminnallisuutta. Optimointi voidaan tehdä virtauslaskennan avulla aluksen täydessä mittakaavassa, mikä parantaa eri osien vaikutusten havaitsemista tuloksissa. Alla on lueteltu esimerkkinä erilaisten energiasäästökomponenttien vaikutuksia painevastukseen:


ENERGIANSÄÄSTÖLAITTEET (ESD = Energy Saving Devices):  Elomaticin kokemukset

LAITE ARVIOITU SÄÄSTÖ (%) HUOM.
Ilmavoitelujärjestelmä 0 - 8
Ankkaperä + Interceptor 2 - 12 Riippuu perän muotoilusta
Bulbillinen keula > 10 Riippuu nopeudesta
Keulan ohjaustunnelien aukot, gridit 0.5 - 5 Aukkoa kohden, riippuu alustyypistä
Vakaajan syvennys 0 - 3 Riippuu sijainnista
CL Skegin muotoilu 0 - 3
Peräsimen tai potkurilaitteen headbox 0 - 3 Riippuu mm. sijainnista, koosta
Potkurilinjan muotoilu 0 - 3 Riippuu mm. voitelujärjestelmistä, kannakkeista
Peräsimen muotoilu 0 - 3
Peräsimen sijoittelu 0 - 2
Staattorisiipi 0 - 5
Potkurin navan ohjailusiipi 0 - 5 Riippuu navan muotoilusta
Azimuth vs perinteinen potkuri 3 - 10 Riippuu vaatimuksista
CRP <--> perinteinen 3 - 10 Riippuu mm. kuormasta
3 Pods <--> 2 Pods 3 - 5
Fletner roottori 0 - 3 Riippuu aluksen nopeudesta ja reitistä
Potkurikoon kasvattaminen 5 - 15 Riippuu kuormituksesta

Keulan ohjaustunnelin aukot, Esimerkkinä – ELOGRID

Keulapotkuritunneleihin on kehitelty täysin uusi gridi vähentämään tunnelien aukoista syntyvää lisävastusta ja lisäämään työntövoimaa. Gridin toimintaa on tutkittu laskennallisesti modernissa risteilijän rungossa, missä tunnelien aukot on hyvin upotettu rungon linjoihin. Aukkojen ominaisvastus oli ilman gridejä noin 1% per aukko, ja gridien vaikutuksesta hieman alle 0.5 % aukkoa kohden. Säästöpotentiaali suurelle risteilijälle oli huomattava tarjoten alle kahden vuoden takaisinmaksuaikaa laiteinvestoinnille. Alentuneen kulkuvastuksen lisäksi laitteen ansiosta saadaan laskelmien mukaan 5% korkeampi sivuttaistyöntö verrattuna tyhjään tunnelin aukkoon, ja perinteisiin vertikaalisiin grideihin verrattuna työnnön parannus olisi jopa 15 %.

Elomatic suunnittelee, valmistaa ja toimittaa ELOGRIDin. Lue lisää ».

 

Virtausvastusta keulapotkureiden tunneleissa pystytään vähentämään 50 % perinteisillä ritilöillä, mutta tällöin myös työntövoima pienenee 10 %. ELOGRID vähentää vastusta 75 % ja lisää työntövoimaa 5 %.

 

Kontaktihenkilöt

Contact Us

Juha Tanttari

Lead Consulting Engineer

gsm: +358 40 900 4598
Puh. +358 2 412 4167
email: juha.tanttari@elomatic.com