Bulbstævne, der kun er designet til én enkelt topfartstilstand, er ikke effektive under andre driftsforhold. Især ved lavere hastigheder øger de bølgedannelsen og forringer skibets performance betydeligt.
Hvorfor optimere bulben?
I en tid med både miljømæssige og økonomiske udfordringer er retrofit af eksisterende skibe en lovende investering, der kan understøtte grøn skibsfart og sikre et optimalt effektbehov for din flåde. Skibe, der er udstyret med bulbstævn, og som især opererer med driftsprofiler, der omfatter flere lasttilstande og skibshastigheder, kan have gavn af en optimering af bulbstævnen.
Ved at inddrage flere driftsbetingelser i designprocessen er det muligt at optimere designet af bulbstævnen til specifikke hastigheder og lasttilstande, og desuden til den individuelle driftsprofil for hvert enkelt skib. Resultatet kan være en lidt reduceret effekt af bulbstævnen ved den oprindelige topfart, men en markant forbedret effekt ved de øvrige punkter i skibets operationelle hastighedsområde. Det kan give betydelige gennemsnitlige besparelser for profilen.
Parametrisk optimering
Vi har udviklet en avanceret, strømlinet og omkostningseffektiv tilgang, der kombinerer moderne computer- og RANS-CFD-teknologi med mangeårig hydrodynamisk erfaring inden for skibsdesign og modelforsøg.
Ved at anvende parametrisk multiobjektiv optimering kan retrofit-bulbstævne designes, så brændstofomkostninger og kravet til fremdriftseffekt minimeres på tværs af hele den operationelle driftsprofil.
Ved at anvende skibets stålkonstruktionstegninger og den ønskede udskæring (cut-out) kan der designes en parametrisk bulbstævn. Den kan justeres ud fra flere forskellige designvariable. Bulblængde, fylde (fullness) og bredder kan varieres, ligesom højde, sektionsformer og bulbspidsens niveau kan ændres. Forskellige typiske bulbformer, fx ∆-, O- eller ∇-formede bulb-tværsnit, kan let realiseres.
Det optimale bulb-design
Med brug af automatiserede optimeringsalgoritmer genereres der forskellige designs af bulbstævnen, hvor alle anvendte geometriparametre varieres. For hvert godkendt design udføres CFD-simuleringer, idet man tager hensyn til de nødvendige geometriske og hydrodynamiske designbegrænsninger, herunder grænser for volumen, LCB- og KMT-grænser, maksimale dimensioner og ufravigelige geometrikrav.
På baggrund af resultatet af hver CFD-simulering tilpasser algoritmen designparametrene mod et optimalt slutresultat. Her tages hensyn til én eller flere lasttilstande og de anvendte hastigheder. Parametrisk optimering er et effektivt værktøj til at optimere bulbstævne i forhold til en specifik driftsprofil.
Målet for optimeringen vælges for hvert enkelt problem. Gode drivere for optimeringen er ofte minimum modstand eller fremdriftseffekt, da optimeringerne primært fokuserer på at reducere skibets bølgedannelse. Med udgangspunkt i vores store erfaring med optimering af skroglinjer vælger vi en effektiv optimeringsalgoritme, fx en lineær, ikke-lineær eller heuristisk algoritme, der fører frem til en optimal løsning.
Resultatet af den automatiserede, parametriske optimering benchmarkes mod skroglinjerne med det oprindelige bulbdesign. En detaljeret RANS-CFD-undersøgelse gennemføres for begge designs med det formål at kvantificere potentielle besparelser i effektiv eller leveret propeleffekt. Dermed kan vi også understøtte beslutningen om, hvorvidt det er rentabelt at fortsætte retrofit-processen og investere i modelforsøg og en ombygning af skibet.
I de seneste år med slow steaming (sejlads med reduceret hastighed) har vi arbejdet på mange retrofit-projekter. Alene ved at optimere bulbstævnen kan man opnå brændstofbesparelser på op til 15-20 % i gennemsnit på tværs af hele driftsprofilen. Besparelsespotentialet afhænger af, hvor meget skibets faktiske driftsforhold afviger fra de forhold, som den oprindelige bulb er optimeret til.
