Aerodynamiske undersøgelser af skibe i vindtunnel

Vi leverer en lang række ydelser inden for maritim aerodynamik. Vores aerodynamiske ydelser i forbindelse med skibsbygning og skibsfart tilbydes af FORCE Technologys division for maritim industri, tidligere kendt som Dansk Maritimt Institut (DMI).

Disse services omfatter:

• analyse af udslip fra skorsten – røgspredning  
• undersøgelser af helikopteroperationer
• strømlinjeundersøgelse af vibrationer fra skibspropeller
• vind- og strømlast  
• kalibreringskurver for vindmålere
• undersøgelser af vindkomfort 
• måling og visualisering af strømningsområder 

Derudover gennemfører vi også forsknings- og udviklingsprojekter, for eksempel reduktion af vindmodstand på skibe, optimering af skorstene etc. 

Analyse af udslip fra skorsten 

Et skib kan være udsat for ufordelagtige vindforhold til søs. Det er væsentligt for reder, at skibet altid er operationelt. Dårlige vindforhold kan øge røgspredningen fra skorstenen væsentligt, så passagerdæk, udendørs arbejdsområder eller ventilationsindsugninger bliver indhyllet i røg. 

Det er af stor betydning for skibsdesignere og –ejere at sikre, at røggener reduceres, så passagerer kan nyde deres ophold i disse udendørs områder, og at besætningen kan arbejde uden at være generet af ubehagelig røg eller skadelige gasser som SO² og NO_X i nærheden af ventilationsindsugninger. De sidstnævnte kan – hvis de overstiger grænseværdierne – være skadelige for helbredet og medføre restriktioner i operations profil. 

Undersøgelser af helikopteroperationer 

Et stort antal skibe har helikopterdæk eller områder, der kan bruges til helikopteroperationer (for eksempel ophejsning- eller nedfiring fra helikopteren). Helikopterdæk og områder til helikopteroperationer kan bruges til kommercielle, udforsknings- eller sikkerhedsformål. Især til sikkerhedsformål er det af afgørende betydning at operationerne til enhver tid kan gennemføres, også under vanskelige vind- og bølgeforhold. 

Vindtunneltest af en skibsmodel tidligt i designfasen er et ideelt værktøj til at undersøge potentielle risici ved helikopteroperationer.  

Strømlinjeundersøgelser af vibrationer fra skibspropeller

Pålidelige vurderinger af strømlinjer og strømningsfelter på skibe er af stor betydning, især i de tilfælde hvor der er målt støj og vibrationer under forsøg. Til vurdering af uhensigtsmæssige strømlinjer eller strømningsfelter anvender FORCE Technology vindtunneltest som supplement til CFD-beregninger samt test af strømlinjer og måling af strømningsfelter i slæbetanken. 

Ved hjælp af vores højhastigheds-vindtunnel kan vi arbejde i fordelagtigt høje Reynolds tal, hvilket sikrer, at testresultaterne er meget præcise. Desuden er det langt lettere og hurtigere at ændre modeller i vindtunnellen end i slæbetanken, så man hurtigt kan optimere modellen.  

Metoden er dokumenteret gennem succesfulde modificeringer af fysiske skibe. Desuden er denne metode hurtig og særdeles omkostningseffektiv i forhold til andre metoder. 

Vind- og strømlast 

Skibe i drift er altid udsat for store vind- og strømlaster, der påvirker kravene til skibets funktion, blandt andet stabilitet, manøvreegenskaber og fremdrivning; faktorer, der alle skal analyseres i den tidlige designfase for at sikre, at skibet er omkostningseffektivt.

Vindtunneltests i designfasen kan bruges til at sikre, at et skib opfylder kravene til funktion og klassifikation med hensyn til fremdrivning, manøvrering, dynamisk positionering, fortøjning og stabilitet. Thrusterne kan dimensioneres til at kunne klare havnemanøvrer op til en bestemt vindhastighed, og skibets dynamiske positionering kan dimensioneres til en bestemt kombination af vind- og strømhastigheder. 

For at fastslå miljøpåvirkningerne på skibet bliver den del af skibet, der er over vandet, udsat for en vindprofil, der med hensyn til hastighed og turbulens svarer til vinden på åbent hav, mens den del af skibet, der er under vandet, bliver påvirket af en ensartet vindprofil med lav turbulens, der svarer til en vertikal strømprofil. 

For at vurdere resultaterne af prøveturen, er det desuden væsentligt at tage vind med i betragtning. Dette kan gøres ud fra vindlastskoefficienter, der er baseret på vindtunneltests. 

Kalibreringskurver for vindmålere 

En vindmåler på et skib er altid påvirket af et lokalt vindområde. Ved at teste en model af skibet i en vindtunnel kan forholdet mellem den relative vindretning og –hastighed i forhold til den ikke-påvirkede vindretning og –hastighed bestemmes og vises i form af kalibreringskurver for vindmåleren. Det er væsentligt at have præcise data om vindhastighed og –retning i forhold til både helikopteroperationer, havnemanøvrer og dynamisk positionering. Desuden kan kalibreringskurver for vindmålere bruges under prøveturer til at korrigere for vindmodstand.  

Vindkomfort  

Åbne rekreative områder på krydstogtskibe, færger og lystfartøjer er ofte udsat for kraftig vind på grund af vindhastigheden til søs og vindhastigheden fra skibets fremdrift. Det samme gælder udendørs arbejdsområder på servicefartøjer, boreskibe etc. Disse forhold er typisk ubehagelige for passagererne, eller de kan medføre dyre begrænsninger på arbejdstid. Det er derfor væsentligt at tage vindkomfort i betragtning, når skibet skal designes.

For at leve op til kriterierne for vindkomfort er det væsentligt at få pålidelige data om, hvordan lokale vindstød vil påvirke designet af rekreative områder eller arbejdsområder.