Utvärdering av bärplanskoncept för Stigfjord 650 CAT

Abstract

Det finns ett behov av att minska bränsleförbrukningen inom sjöfart. Genom att utnyttja bärplan kan vattenmotstånd minskas, vilket har potential att ge en sänkt bränsleförbrukning. I denna rapport utvärderas effekten av bärplan på hydrodynamiskt motstånd och sjöegenskaper. Genom analys av tester med skalmodell undersöks möjligheten att implementera ett bärplanskoncept för en Stigfjord 650 CAT med potential att minska det totala motståndet vid olika lastförhållanden. Båten har en tendens att bli fram­tung vid tyngre last, vilket försämrar planingsförmågan och ökar vattenmotståndet.

Genom analys och sållning av befintliga vingprofiler valdes Wortmann FX60-100 som huvudprofil och dimensionerades för att bidra med lyftkraft motsvarande 45% av det tyngsta lastfallet. Tillsammans med två mindre aktre bärplan som agerar trimplan utgör dessa bärplanskonceptet. Konceptet utvärderades experimentellt med en skalmodell i skala 1:5, där tre längsgående bärplanspositioner testades under olika lastfall och vågriktningar. Modellen bogserades bredvid en båt med en testrigg som gjorde det möjligt att mäta dragkraft samtidigt som hastigheten loggades för att analysera motståndet inom det relevanta hastighetsintervallet.

De kvalitativa resultaten visar att bärplanet tydligt påverkar modellens gångläge genom att lyfta förskeppet, särskilt vid tung last, vilket minskar vattenstänk och risken för att modellen dyker ner i vågor. Samtidigt observerades en stötigare gång, vilket bedöms kunna försämra en av den fullskaliga båtens styrkor. De kvantitativa resultaten ger inte tillräckligt stöd för att fastställa en minskning av motståndet. För det tyngre lastfallet visar modellen utan bärplan lägre motstånd än med bärplan inom samma hastighetsintervall. De kvantitativa resultaten begränsas av försöksförhållandena och variationer i mätdata, vilket gör att de främst bör användas för att identifiera övergripande tendenser snarare än för att dra slutsatser om motståndsminskning. Sammantaget visar resultaten att bärplanet kan lyfta fören och därmed förändra båtens sjöegenskaper, men dess påverkan av vattenmotståndet kan inte fastställas med säkerhet. Således bedöms implementering av ett bärplanskoncept på den fullskaliga båten inte vara fördelaktig.

För att tydligare utvärdera bärplanets effekt bör framtida arbeten utföra tester i en kontrollerad miljö samt använda digitala verktyg för att logga fler datapunkter med högre precision.