An underwater spoiler on a warship: why, when and how?

• Autorzy: Bouckaert B.

Identyfikatory

DOI

10.2478/sjpna-2018-0016

Warianty tytułu

PL

Podwodny spoiler na okręcie wojennym: dlaczego, kiedy i jak?

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

There are a lot of energy saving devices for ships on the market, but few have seen wide adoption on naval ships, with one exception: the bulbous bow. The bulbous bow was developed for naval ships in the early 20th century and is now widespread on a variety of ship designs. Many have wondered if the effect of the bulbous bow — reducing the resistance of a ship by reducing the bow wave — could be replicated somehow at the stern — by reducing the stern wave. This is exactly what is done by a novel and patented energy saving device called Hull Vane. Invented by Dutch hydrodynamicist Dr Peter van Oossanen for an America’s Cup sailing yacht in the early 21st century, research over the years has shown that this wing-shaped appendage works best on ships that combine a relatively high displacement with a relatively high top speed requirement — even if most sailing hours are done at half speed. Examples are certain offshore vessels, superyachts, patrol vessels and naval ships. On offshore patrol vessels, the resistance reduction from the Hull Vane ranges typically from 10 to 20% over the entire useful speed range. In this paper, the working principles of the Hull Vane will be described to give a better understanding of the device. An overview will be given of the work carried out on naval ships and coastguard ships (25 to 142 m), based on Computational Fluid Dynamics studies, model tests and full-scale applications. The question ‘Why?’ will be answered by translating the hydrodynamic effects to concrete capability improvements for naval ships: a lower fuel consumption, a longer range, reduced signature, a higher top speed and improved seakeeping. The question ‘When?’ will zoom in on whether a Hull Vane® is something to be included in a newbuild or if it is something to be retrofitted to an existing ship. Finally the answer to the question ‘How?’ will explain the process of either integrating a Hull Vane in a newbuild project or retrofitting it during a midlife upgrade of an existing ship.

PL

Istnieje wiele urządzeń energooszczędnych dla statków dostępnych na rynku, ale niewiele z nich znalazło szerokie zastosowanie na okrętach wojennych, z jednym wyjątkiem: bulwiastym dziobem. Bulwiasty dziób został opracowany dla okrętów na początku XX wieku i obecnie jest szeroko rozpowszechniony na różnych konstrukcjach statków. Wiele osób zastanawiało się, czy efekt bulwiastego dzioba — zmniejszający opór statku przez zmniejszenie fali dziobowej — mógłby zostać w jakiś sposób zreplikowany na rufie — poprzez zmniejszenie fali rufowej. Dokładnie tak jest to wykonywane przez nowe, opatentowane urządzenie energooszczędne o nazwie Hull Vane. Skonstruowane ono zostało przez holenderskiego hydrodynamika dr. Petera van Oossanena dla jachtu biorącego udział w America’s Cup na początku XXI wieku. Badania z ostatnich lat wykazały, że występ w kształcie skrzydła najlepiej sprawdza się na statkach, które łączą stosunkowo dużą wyporność z wysokim zapotrzebowaniem na maksymalną prędkość — nawet jeśli większość godzin żeglarskich odbywa się z połową maksymalnej prędkości. Przykładami są niektóre jednostki przybrzeżne, superjachty, jednostki patrolowe i okręty marynarki wojennej. Na przybrzeżnych jednostkach patrolowych redukcja oporu z Hull Vane® waha się zwykle od 10 do 20% w całym zakresie użytecznych prędkości. W artykule zostaną opisane zasady działania Hull Vane® w celu lepszego zrozumienia urządzenia. Dokonany będzie przegląd pracy wykonywanej na okrętach i jednostkach straży przybrzeżnej (od 25 do 142 m) w oparciu o badania Computational Fluid Dynamics, testy modelowe i aplikacje na pełną skalę. Udzielona zostanie odpowiedź na pytanie „dlaczego?” poprzez wytłumaczenie oddziaływań hydrodynamicznych na udoskonalenia konkretnych zdolności okrętów wojennych: mniejsze zużycie paliwa, większy zasięg, zmniejszone pole magnetyczne, wyższą prędkość maksymalną i udoskonaloną dzielność. Pytanie „kiedy?” skupi się na tym, czy kadłub Hana Vane ma być częścią nowej konstrukcji, czy też jest czymś, co należy zmodernizować na istniejącym statku. Na koniec odpowiedź na pytanie „jak?” wyjaśni proces integracji Hull Vane® w nowo budowanym projekcie lub modernizacji w trakcie zmian w połowie eksploatacyjnego życia istniejącego statku.

Słowa kluczowe

EN

hydrodynamics; naval ships; efficiency; energy saving; seakeeping; capabilities

PL

hydrodynamika; okręty marynarki wojennej; sprawność; oszczędność energii; podzielność; zdolności

• Wydawca: Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 59 nr 3 (214)
• Strony: 5--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., fot.

Twórcy

autor

Bouckaert B.

• Hull Vane B.V., Nude 46, 6702 DM, Wageningen, The Netherlands

Bibliografia

• [1] Bouckaert B., Uithof K., Oossanen P. G. van, Moerke N., Nienhuis B., Bergen J. van, A Life-cycle Cost Analysis of the Application of a Hull Vane to an Offshore Patrol Vessel, FAST Conference 2015, Washington DC, USA, 2015.
• [2] Hagemeister N., Uithof K., Bouckaert B., Mikelic A., Hull Vane® versus Lengthening, a comparison between four alternatives for a 61 m OPV, FAST Conference 2017, Nantes, France, 2017.
• [3] Uithof K., Bouckaert B., Moerke N., Oossanen P. G. van, Hull Vane ESD on DTMB5415 Destroyer- A CFD Analysis of the Effect on Resistance, MAST Conference 2016, Amsterdam, Netherlands, 2016.
• [4] Uithof K., Hagemeister N., Bouckaert B., Oossanen P. G. van, Moerke, N., A systematic comparison of the influence of the Hull Vane®, interceptors, trim wedges, and ballasting on the performace of the 50m AMECRC series #13 patrol vessel, Warship 2016 ‘Advanced Technologies in Naval Design, Construction, & Operation’, Bath, UK, 2016.
• [5] https://www.hullvane.com/tech-talk/ [access 14.04.2018].
• [6] https://youtu.be/4CE6zBYTNP0 [access 18.04.2018].
• [7] https://youtu.be/BWI38IH7ruE [access 18.04.2018].

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)