Azimuth-thrustere er udbredte fremdriftsenheder på mange skibstyper, da de giver mulighed for et kompakt design, vektorstyring og høj fremdriftseffektivitet. Det sikrer lavere effektbehov og brændstofforbrug.
En yderligere fordel er den dobbelte funktion, hvor enhederne både kan anvendes til fremdrift og til positionshold/positionering ved stilstand. Her skitseres nogle vigtige forhold, der er relevante for at opnå bedre hydrodynamisk ydeevne.
Justering af pod i forhold til indstrømning
For at reducere unødvendig, ekstra modstand som følge af forkert justering, skal pod-enhederne tilpasses det indkommende flow.
Typisk er pods designet som et dobbeltskrue-fremdriftssystem, hvor hver pod er placeret uden for skibets centerlinje. Her er tilstrømningen stærkt asymmetrisk på grund af skrogformen og grænselagseffekter. Derfor skal der arbejdes målrettet med at justere pod'en i forhold til det lokale flow. Det kan gøres enten ved en RANS CFD-baseret tilgang (numeriske beregninger) eller ved en fysisk strømlinje-visualiseringstest.
En fordel ved førstnævnte metode er lave omkostninger og mulighed for at undersøge et stort strømningsvolumen, mens sidstnævnte metode inkluderer sugeeffekten fra den arbejdende propel.
Vi anbefaler en kombineret tilgang, hvor de lokale strømlinjer først undersøges med CFD (inden modeltesten) og senere verificeres gennem fysisk strømlinjetest under testforløbet. Den endelige finjustering kontrolleres under selvfremdriftstesten, hvor pod'en arbejder inden for et kontrolleret interval af små azimuth- (“ror-”) vinkler, og propellens effektforbrug måles. Den vinkel, hvor energiforbruget er mindst, angiver den bedste justering. Erfaring viser, at strømforbrug kan reduceres med 1-3 % ved korrekt justering af thruster/pod.
Optimal rotationsretning for propellen
På grund af den asymmetriske kølvandsstrømning bag wing-thrustere kan det være relevant at fastlægge den mest fordelagtige rotationsretning for propellen med henblik på optimering af effektbehovet. I så fald kan tab forbundet med den rotationsinducerede strømning reduceres ved at udnytte den tilgængelige pre-swirl (ikke-nul middel tangentiel indstrømning) ind i propelskiven.
Dette verificeres normalt eksperimentelt ved at gennemføre et kort fremdriftsforsøg (typisk kun ved design-hastighed), hvor propellens rotationsretning varieres. Blandt de testede rotationsretninger vælges den, der giver det laveste samlede effektbehov. Potentialet for energibesparelse ved at vælge rotationsretning er relativt beskedent og kan efter vores erfaring typisk ligge i intervallet 0,5-1,5 %.
Påhæng (appendages)
Thruster-head-bokse bidrager væsentligt til modstand fra påhæng og kræver særlig opmærksomhed i designprocessen. Korrekt justering med det lokale flow kan opnås både med RANS CFD og strømlinje-visualiseringstest med maling, gerne under hensyntagen til den pågældende thruster/propel. Da head-boksen er placeret tæt på den frie vandflade, påvirker den ikke kun friktions- og formmodstand (trykmodstand), men bidrager også markant til bølgedannelsesmodstanden.
Siden introduktionen af thrustere og pods som primære fremdriftsenheder har Force Technology været helt i front med udvikling af topmoderne måleudstyr, dataopsamlingssystemer og tekniske procedurer til hydrodynamiske modeltests af thruster-enheder og pods. På baggrund af vores tekniske ressourcer samt viden og erfaring er et stort antal hydrodynamiske modeltests med azimuth-thrustere og pods blevet gennemført med succes for kunder over hele verden.
