Hydrodynamics of a hydrofoil vessel with CP propellers
Abstract
Formålet med denne oppgaven har vært å ta for seg et hydrofoilfartøy i en ny kontekst, gitt de fordeler man i dag besitter teknologisk, med den hensikt å vurdere muligheter, fordeler og svakheter for montering av et konvensjonelt vribart propellanlegg på et slikts fartøys løftende akterfoil. Som utgangspunkt fantes en 3D-skisse av fartøyet, beregningsgrunnlag og GA-tegninger. Tiltenkt propellgeometri ble gjort tilgjengelig underveis. For å utføre oppgaven måtte et foilsystem konstrueres og dimensjoneres ut ifra operasjonelle rammevilkår og basisvinkel på foilene måtte defineres. Alt konstruert i Rhinoceros 5. Fartøyet ble målt opp mot et referansefartøy, og testet mot dokumenterte hydrodynamiske egenskaper for propulsjonen på dette. De spesifikke hydrodynamiske beregningene er utført ved hjelp av CFD-programvaren Star CCM+. Etter innspill og tvil fra NTNU Ålesund rettet mot den opprinnelige foilkonfigurasjonen, ble en ny aktre foilkonfigurasjon konstruert. Denne er mer å betrakte som en rigg for å kunne utføre tiltenkte motstand-propulsjons-prøver. Oppgaven gir et svar på den relative sammenhengen mellom de ulike propellposisjonene, og gir et innblikk i hvordan frontfoilen påvirker den bakre under marsjfart. The purpose of this thesis is to evaluate how a hydrofoil vessel could perform, given the current state of the art technology. More specifically, this thesis studies feasibilities, benefits as well as disadvantages with establishing a conventional controllable pitch propeller propulsion system in direct interaction with a lifting foil.Prerequisites consisted of a preliminary 3D model, main specifications and GA drawings. Custom designed propeller geometry was made available during the work. A foil system had to be constructed and dimensioned to match operational requirements, and a default foil inclination had to be determined. All the constructional work was carried out in Rhinoceros 5.A reference vessel served as foundation for the discovered hydrodynamic performance to be compared to. The hydrodynamical analyses are carried out with the commercial CFD software Star CCM+.NTNU Ålesunds disbelief in the initial aft foil configuration resulted in construction of a new two-strut aft foil design for the required propulsion tests.The thesis gives an insight into how the different propeller locations interact with the aft foil during cruise speed.