Utvärdering och analys av vertikala cykloida propulsorer

Forskningsprojekt, 2024 – 2026

En mängd olika framdrivningssystem för fartyg har utvecklats för att förbättra prestandan och därigenom minska energiförbrukningen. Det är dock svårt för rederier och andra intressenter att säkerställa att dessa koncept fungerar i verkliga driftförhållanden och att kunna utvärdera dem på ett objektivt sätt.

Vertikala cykloidala propulsorer har funnits på marknaden under lång tid, men deras främsta fördel har varit manövrerbarhet snarare än energieffektivitet. ABB utvecklar nu ett nytt framdrivningssystem inspirerat av knölvalens fenor, med en potentiellt mycket hög verkningsgrad i öppet vatten. Propulsorn ABB Dynafin består av flera vertikala fenor som roterar runt en vertikal axel. När axeln roterar justeras varje finas anfallsvinkel av en separat servomotor för att uppnå maximal lyftkraft. Eftersom lyftkraftskomponenterna från alla fenor verkar i samma riktning fungerar de tillsammans som en tryckkraft som driver fartyget framåt. Ett avancerat styrsystem möjliggör att kraften kan riktas efter behov, vilket eliminerar behovet av ett roder. Eftersom fenorna styrs individuellt av servomotorer kan systemet potentiellt optimera den maximala dragkraft som varje fena genererar i varje cykel, vilket ökar effektiviteten jämfört med liknande koncept.

Projektets syfte är att utveckla en metod för oberoende utvärdering av vertikala cykloidala propulsorer. ABB:s Dynafin-innovation används som fallstudie för att utvärdera metoden. Förmågan att bedöma potentialen hos dessa propulsorer är nödvändig för att sjöfartssektorn ska kunna påskynda omställningen mot hållbar sjöfart. Användningen av dessa propulsorer skulle kunna vara särskilt fördelaktig för eldrivna fartyg, eftersom hög framdrivningseffektivitet avsevärt minskar den totala energiförbrukningen. Tekniken bedöms även vara potentiellt användbar för vindassisterade fartyg, eftersom tryckkraftens riktning för både propeller och segel kan optimeras samtidigt.

Genom detta samarbetsprojekt utvecklar Chalmers tekniska högskola tillsammans med RISE, ABB och STENA Teknik utvärderingsmetoder för högprestanda cykloidala propellrar. Studien omfattar även teknikens skalbarhet, effektivitetens beroende av Reynolds-tal, utformning av mätmetoder för tester samt en uppskattning av den nödvändiga effektskalningen för servomotorer.