Comparison of achieved fuel savings on ships by different wind propulsion devices using a 3-DoF resistance model
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2022-05-16
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Nordic Master Programme in Maritime Engineering
Language
en
Pages
43
Series
Abstract
This thesis aims to determine how different wind propulsion systems should be sized in order to achieve comparable fuel savings. The selected wind propulsion systems for the comparison are Dynarig, rigid wing sail and rotor sail. To answer this question, a performance prediction program based on a 3 Degree of Freedom resistance model was developed. The performance prediction program was verified against similar program by DNV and the predicted power savings were in good accordance with each other. 14.5 % annual fuel savings were calculated for KVLCC2 tanker equipped with six 35x5 meter Rotor Sails on a roundtrip route from Rotterdam to New York. The rigid wing sail and Dynarig sail plan were iteratively sized to achieve the same fuel saving Figures. The total projected sail area for rotor sails were 1050 m2, 3160 m2 for rigid wing sails and 5480 m2 for Dynarig. The results show that the rotor sails are the most compact wind propulsion system, when compared to Dynarig or rigid wing sails. Further research is needed to validate the used model and aerodynamic force coefficients used for different sail types.Tämän diplomityön tavoitteena on määrittää, kuinka erilaiset laivaan asennettavat tuulipropulsiolaitteet tulisi mitoittaa, jotta purjeilla saavutettaisiin yhtä suuret polttoainesäästöt. Vertailuun valitut tuulipropulsiolaitteet ovat Dynarig-purje, siipipurje sekä roottoripurje. Tätä kysymystä varten diplomityön puitteissa kehitettiin pääkonetehon laskentaohjelma, joka perustuu kolmen vapausasteen vastusmalliin. Laskentaohjelman tulokset verifioitiin vastaavaa työkalua vastaan ja ohjelmien ennustamat pääkonetehot vastasivat hyvin toisiaan tutkituissa tapauksissa. 14.5 % vuotuiset polttoainesäästöt laskettiin kuudella 35x5 metrin roottoripurjeella varustetulle KVLCC2-tankkerille edestakaisella reitillä Rotterdamista New Yorkiin. Dynarigin ja siipipurjeiden määrää ja kokoa muuteltiin iteratiivisesti, jotta saavutettiin vastaava polttoainesäästö. Roottoripurjeiden projisoitu kokonaispinta-ala oli 1 050 m2, 3 160 m2 siipipurjeille, sekä 5 480 m2 Dynarig-purjeelle. Tulokset osoittavat, että vertailluista purjemalleista roottoripurje on kaikkein tehokkain purjemalli. Lisätutkimusta tarvitaan laskentaohjelman tulosten ja purjeiden aerodynaamisten kertoimien validointiin.Description
Supervisor
Hirdaris, SpyrosThesis advisor
Paakkari, VilleLiwång, Hans
Keywords
clean tech, wind power, wind propulsion, ship design, renewable energy sources