SINTEF har nå designet og laget nytt måleutstyr for modelltesting av såkalte kontraroterende propeller. Det kan være godt nytt for mange store skip:
– Vi ser at fremdriftseffektiviteten øker når vi utnytter noe av energien som går tapt fra den fremre propellen samtidig som den bakre propellen får bedre vannstrøm. Dette kan gi over ti prosent bedre effektivitet sammenlignet med vanlige propeller, sier forsker ved SINTEF, Øyvind Rabliås.
Selv om kontraroterende propeller ikke er nytt, er det likevel sjelden i bruk hos kommersielle skip. Årsaken er kostnader og at det er en mer komplisert design enn tradisjonelt oppsett. Det kan endre seg nå.
Dette kan gi over ti prosent bedre effektivitet sammenlignet med vanlige propeller.
– Sammen med forskningspartnerne våre har vi brukt mye tid på å forstå og utvikle løsninger for dette. Nå mener vi at teknologien er moden og klar for bredere bruk, sier senior hydrodynamiker i Brunvoll, Jahn Terje Johannessen.
Gode testresultater
SINTEFs nye målesystem ble utviklet da Hurtigruten bestemte seg for å bruke kontraroterende propeller i det utslippsfrie cruiseskipet i Sea Zero-prosjektet. Målet er et utslippsfritt Hurtigruteskip med bærekraftige og sirkulære løsningen innen 2030.
Kontraroterende propeller har betydelig bedre virkningsgrad enn dagens propellsystemer.
Her kan du se hvordan propellene går hver sin vei under testkjøring i kavitasjonstunellen på Norsk havteknologisenter:
– Det betyr rett og slett at vi trenger mindre energi for å oppnå samme fart sammenlignet med konvensjonelle propeller. Brunvolls design er også mer effektive enn de kontraroterende propellene som finnes i dag, sier driftsdirektør i Hurtigruten, Gerry Larsson-Fedde.
Fra tegnebord til realitet
Det er et bredt tverrfaglig team i SINTEF Ocean, fra teknikere og instrumenteringsingeniører til designeksperter og forskere, som har utviklet det nye måleutstyret for modelltesting av kontraroterende propeller. Sammen kom de frem til en løsning som egner seg godt for selvfremdriftstester.
Det er også utviklet to dynamometre, som er et måleinstrument som brukes til å måle kraft i roterende systemer.
– Den ene passer for integrering i skipsmodeller som testes i Slepetanken, altså at den bygges inn i modellen, mens den andre brukes i åpne vanntester og i kavitasjonstester, sier Rabliås.
Systemet har allerede testet Brunvolls propellsystem for Hurtigruten. Resultatene ga verdifull innsikt i systemets ytelse og bidro til å identifisere den mest effektive fremdriftsløsningen for videre utvikling.
– For Brunvoll var det en fin tilleggsgevinst at prosjektet er så allsidig. Her har vi mange ulike industrielt relevante faglige problemstillinger i arbeidet med å lage en demonstrator, sier Johannessen.
Modell av hurtigrutens nye cruiseskip i Sea Zero under testing i havbassenget. Foto: SINTEF
Hurtigruten er også godt fornøyd med å få testet det banebrytende skipet sitt.
– Det er fantastisk for oss at vi kan teste alle delene av Sea Zero-designet hos et så profesjonelt og avansert laboratorium som SINTEF har. Kontraroterende propeller er nytt for oss, og det er heller ikke vanlig på skip. Derfor er det veldig viktig for oss at vi kan teste dette grundig i kavitasjonstunnelen. Da vet vi at det fungerer i praksis, sier Larsson-Fedde.
En del utfordringer også
Fremdriftseffektiviteten økes ved å gjenvinne deler av energitapet fra den fremre propellen og ved bedre innstrømning til den bakre propellen. Det er derfor det er mulig å oppnå over ti prosent økning sammenlignet med konvensjonelle propeller. Men, kontraroterende propeller krever et komplekst akselsystem.
– Målet med Sea Zero er å designe verdens mest energieffektive skip, og da må vi snu hver stein.
– I tillegg er designprosessen mer komplisert enn for konvensjonelle propeller. Både på grunn av komplekse strømningsfenomener og på grunn av et større antall parametere som må justeres, sammenlignet med én propell. Dette gjelder for eksempel både diameterforhold og propellens omdreiningsforhold mellom de to propellene, sier Rabliås.
Det blir spennende å følge utviklingen fremover, også for Hurtigruten:
– Målet med Sea Zero er å designe verdens mest energieffektive skip, og da må vi snu hver stein. Selve fremdriften bruker veldig mye energi, og derfor er kontraroterende propeller veldig spennende for oss å se på, avslutter Larsson-Fedde.
