National Transport Library Research Database

Säkerhet hos Bärplansfartyg - Hydrodynamiska och strukturella överväganden (Safety of Hydrofoil Vessels - Hydrodynamic and Structural Considerations)

Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2026-01-01 -- 2030-06-30 ; 6 340 000 kronorRegistration number:
  • Trafikverket 2024/99711
Notes: Övriga projektparter: RISE - Research Institutes of Sweden AB och Svenska Sjöräddningssällskapet (SSRS). Other project partners: RISE - Research Institutes of Sweden AB and the Swedish Sea Rescue Society (SSRS). Summary: Hydrofoilfartyg, kända för att drastiskt minskat motståndet i snabba fartyg, gör en comeback tack vare framsteg inom material, sensorer, digitalisering och styrsystem. Efter att ha övergivits på 1980-talet på grund av säkerhets- och underhållsproblem, väcker hydrofoiler nu förnyat intresse inom segling samt elektrisk sjötransport. De kan minska energiförbrukningen med upp till 80 % samtidigt som de erbjuder minskat buller, minimal vågpåverkan och ökad passagerarkomfort. Trots det växande intresset har dock relativt lite forskning fokuserat på säkerhetsaspekter, särskilt inom hydrodynamiska och strukturella frågor. Det nuvarande forskningsprojektet syftar till att ta itu med dessa säkerhetsutmaningar, främja utvecklingen av säkrare och mer effektiva elektriska bärplansfartyg och påskynda övergången från fossildrivna marina framdrivningssystem. För att förstå de operativa och strukturella begränsningarna hos hydrofoilfartyg måste både skrov och hydrofoiler analyseras under realistiska förhållanden för att identifiera risker relaterade till hydrodynamik och strukturell integritet. Centrala utmaningar inkluderar hydrofoilstall och ventilation, som kan leda till plötslig lyftförlust och orsaka högfartskrascher. Hydrofoilfartyg opererar i komplexa hydrodynamiska miljöer, där de måste hantera högfartskörning, turbulent flöde, kavitation, vågor och effekter av grunt vatten. Dessa faktorer, tillsammans med vingarnas och skrovets strukturella beteende, försvårar analysen. Effektiva styrsystem är avgörande för säkerheten, eftersom de optimerar prestandan hos hydrofoiler och styrytor (t.ex. stabilisatorer, flaps) under olika förhållanden för att förbättra det operativa området och den dynamiska stabiliteten. Korrekt skrovdesign är också viktig för att minska slaghållskrafter när lyftet förloras, då dessa stötar kan orsaka strukturella skador och passagerarskador. Det aktuella projektet föreslår användning av avancerade tekniker för Computational Fluid Dynamics (CFD) och Finite Element Method (FEM), som valideras genom experimentella tester, för att effektivt utforska ett brett spektrum av scenarier. Testning vid SSPA - RISE Maritime Center, tillsammans med en specialiserad hydrofoiltestbänk som utvecklas av SSPA och Chalmers kommer att ge väsentliga data för att validera simuleringarna. Summary: Hydrofoil craft, known for drastically reducing resistance in high-speed vessels, is making a comeback due to advancements in materials, sensors, digitalization, and control systems. Once abandoned in the 1980s due to safety and maintenance concerns, hydrofoils are now gaining renewed interest in high-performance sailing and electric transport. They can cut energy consumption by up to 80% while also offering reduced noise, minimized wave impact, and enhanced passenger comfort. However, despite the growing interest, still little research has focused on safety aspects, particularly hydrodynamic and structural concerns. The current research project aims to address these safety challenges, promoting the development of safer, more efficient electric foiling vessels and accelerating the shift away from fossil fuel-based marine propulsion systems. To understand the operational and structural limits of hydrofoil vessels, both the hull and hydrofoils must be analyzed under realistic conditions to identify risks related to hydrodynamics and structural integrity. Key challenges include hydrofoil stall and ventilation, which can result in sudden lift loss and cause high-speed crashes. Hydrofoil vessels operate in complex hydrodynamic environments, dealing with high-speed operations, turbulent flow, cavitation, waves, and shallow water effects. These factors, combined with the structural behavior of hydrofoils and hulls, complicate analysis. Effective control systems are critical for safety, as they optimize the performance of hydrofoils and control surfaces (e.g., stabilizers, flaps) under various conditions to improve operational range and dynamic stability. Proper hull design is also essential to mitigate slamming forces when lift is lost, as these impacts can lead to structural damage and passenger injuries. The current project proposes using advanced Computational Fluid Dynamics (CFD) and Finite Element Method (FEM) techniques, validated through experimental testing, to efficiently explore a wide range of scenarios. Testing at the SSPA - RISE Maritime Center, along with a specialized hydrofoil test rig being developed by SSPA and Chalmers, will provide essential data for validating simulations.
Item type: