National Transport Library Research Database

Förbättrad prestanda för vingsegel genom aktiv strömningskontroll (Improved performance of wing sails by active flow control)

  • Chalmers tekniska högskola AB, Universitet eller högskola, 556479-5598
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2025-04-01 -- 2027-09-30 ; 4 100 000 kronorRegistration number:
  • Trafikverket 2024/99638
Subject(s): Summary: Motorseglande fartyg har lyfts fram som en nyckelkomponent för att nå IMOs mål om reduktion av växthusgaser. Installationer av olika typer av segel kan ersätta en del av behovet av maskindrift och därmed minska bränsleförbrukning och utsläpp; kombinerat med alternativa, CO2-neutrala bränslen finns då en möjlighet att uppnå fossilfri sjöfart. Hårda vingsegel är en vanlig typ av segel. En viktig operationell fråga är hur dessa ska skotas för att uppnå maximal dragkraft. Seglen kommer då att operera nära överstegringspunkten, d.v.s. den skotningsvinkel då man får massiv separation och seglen snabbt och kraftigt förlorar dragkraft. Studier pågår nu också kring hur det atmosfäriska gränsskiktet påverkar seglen, där de långsammare vindhastigheterna vid ytan ger en annan optimal skotningsvinkel än de högre hastigheterna vid segelspetsen, samt hur interaktionseffekter mellan segel och skrov på liknande sätt påverkar seglen. Syftet med detta projekt är att utveckla ett system med aktiv strömningskontroll (AFC, Active Flow Control) för vingsegel. Detta innebär att man genom att installera sensorer och system för att kontrollerat blåsa eller suga luft över en vinge kan öka dragkraften och fördröja när överstegring sker. Man kan också förvänta sig att skulle vingen ändå överstegra, kan AFC systemet vara mer effektivt att snabbt återställa dragkraft än enbart genom skotning. Inom andra tillämpningar är detta en relativt etablerad teknik. Målsättningen är att 1) utveckla en AFC-teknik för vingsegel; 2) demonstrera möjligheterna till förbättrad och mer robust prestanda hos seglen; 3) installera och genomföra försök på KTHs fritt seglande modell; samt 4) utvärdera potentialen i ökad dragkraft genom ruttsimuleringar.Summary: Motor sailing ships is argued to be a key component to reach the IMO targets on reduced greenhouse gas emissions. Installations of different types of sails can replace a part of the need for engine power and thereby reduce fuel consumption and emissions; combined with alternative CO2-neutral fuels there is a possibility to reach fossil free shipping. Hard wing sails is a common type of wind propulsor. An important operational issue is how these sails should be sheeted to achieve optimal thrust. The sails will then operate close to stall, i.e. when massive separation occurs around the sails and they suddenly and strongly loose thrust. Studies are now also ongoing in looking at how the atmospheric boundary layer affects the sails, where slower wind speeds close to the surface leads to another optimal sheeting angle than the higher speeds at the sail tip, and how interaction effects between sails and hull structure similarly affect the sails. The objective with this project is to develop a system of active flow control (AFC) for wing sails. This means that by installing sensors and systems to blow and suck air over a wing one can increase thrust and delay stall. One can also expect that if the wing anyway reaches stall, the AFC system will be more effective in restoring thrust than by only changing sheeting angle. In other applications, this is a relatively established technique. The goals are to 1) develop an AFC technology for wing sails; 2) demonstrate the possibilities for an improved and more robust performance of wing sails; 3) install and perform tests on the free sailing model of KTH; and 4) evaluate the potential in increased thrust of wing sails through system route simulations.
Item type: