Tester i stilla vatten räcker inte

Rätt kombination av skrov och propeller sparar bränsle. Men inom fartygsindustrin optimeras de endast för att fungera optimalt i stilla vatten. Resultaten från ett forskningsprojekt inom Trafikverkets branschprogram Hållbar sjöfart som drivs av Lighthouse ska ändra på det.   

Skrovet designas separat, samma sak med propellern som trycks dit lite senare. I bästa fall testas de för att fungera optimalt i stilla vatten. Lite förenklat är det i regel så det går till när industrin designar fartyg.

– Tanken med projektet har varit att även i vågor optimera interaktionseffekterna mellan propeller och skrov. Det handlar om allt från korta våglängder till våglängder som betydligt längre än fartyget. Det har inte gjorts tidigare, säger Arash Eslamdoost, forskare på Chalmers som leder forskningsprojektet Propeller-Hull Interaction Effects in Waves.

Det är förståeligt. Att få fram hur propeller och skrov fungerar optimalt är inte lätt ens i stilla vatten. I vågor är det näst intill omöjligt och det är först nu som datorerna har tillräckligt med beräkningskapacitet för att simuleringar av flöden kring vågor ska kunna göras. Bara beräkningen av en enda specifik våglängd tar en till två veckor.

– Det blir förstås väldigt dyrt och förmodligen inget som kommer att göras inom industrin.

Men det fina är att de resultat som man får fram i forskningsprojektet kring olika våglängder kommer att kunna användas av industrin.

– Vårt mål är att vi ska kunna bidra med tydliga rekommendationer. Kanske är det bara bra att industrin testar i stilla vatten och sen justerar med våra resultat kring effekten och påverkan från vågor. Det gör det lite enklare, säger Arash Eslamdoost.

Under forskningen har man upptäckt ett par våglängder som generellt är problematiska och skapar stort motstånd för skrovet.

– Våglängder som är ungefär lika långa som skrovets längd har en stor påverkan på skrovets beteende. Rörelsen blir då som störst och motståndet maximalt. Sådana vågor måste undvikas. Det är bara att väja undan eller sakta ner annars blir de bränslekostnaderna väldigt dyra.

Det finns även en mindre våglängd, som motsvarar ungefär 50-60 procent av skrovets längd, som bör också undvikas, förklarar Arash Eslamdoost och säger att han är väldigt stolt över den osäkerhetsanalys som forskarteamet använt sig av.

– Många använder egentligen samma beräkningsmetoder som vi men gör inga osäkerhetsanalyser. Det undersöker bara en våglängd, medan vi gör flera simuleringar med varierande data. På så sätt kan vi prediktera hela bilden och flödena vid olika våglängder.

Så hur mycket bränsle kan man spara genom att optimera skrov och propeller?

– Det är väldigt svårt att säga. Förhoppnings kan vi svara på detta när vi gjort den andra delen av projektet. Hittills har vi bra analyserat skrovet och nu börjar arbetet med propellern, säger Arash Eslamdoost.

Den andra delen av projektet kommer att fokusera på interaktionseffekter mellan propeller, skrov och vågor.

– Vi har redan gjort några tester med enbart propeller där syftet har varit att förstå hur vågor och propeller interagerar med varandra. Därefter kommer vi även att ta in skrovet för att få hela bilden kring hur skrov, propeller och vågor interagerar med varandra.

Det treåriga forskningsprojektet Propeller-Hull Interaction Effects in Waves (Part 1) har genomförts Arash Eslamdoost, Mohsen Irannezhad och Rickard E. Bensow från Chalmers samt Martin Kjellberg, SSPA. Del två av projektet beräknas klart i slutet av nästa år.