Fiskens bevegelser overtar for vannjet og propell

nov 30, 2017

Tekst: Anne-Lise Aakervik
Foto: synlig.no

Fjord-Norge trafikkeres av mange hurtigbåter, dessverre er de svært lite miljøvennlige og  effektive. De bruker mer drivstoff per passasjerkilometer enn et fly.  Nå kan en halefinnebevegelse revolusjonere fremdriften.

Dette skal doktorgradsstudenten John Martin Kleven Godø gjøre noe med. – Jeg har sett på andre måter å gjøre hurtigbåtene både raskere og mer miljøvennlige på, sier Godø. Sammen med medoppfinner, professor Sverre Steen, fant de frem til et konsept som baserer seg på foiler eller finner under båten som beveger seg i et mønster lik halen til en delfin eller hval. Disse foilene skaper både løft og fremdrift.

Ideen om en mer drivstoffgjerrig båt hadde Godø hatt i hodet siden han som guttunge synes båten hans brukte alt for mye drivstoff. Det måtte da være mulig å lage en energieffektiv, men rask båt!


Når båten blir løftet opp av vannet blir motstanden betydelig redusert, og virkningsgraden til fremdriftssystemet kan bli mye høyere enn hva som er mulig med konvensjonelle løsninger som propell og vannjet. I tillegg kan bevegelser på grunn av bølger bli mye mindre, noe som øker komforten relativt til dagens fartøy.


God kompetanse
På Institutt for Marin Teknikk hvor Godø er i ferd med å ta en doktorgrad, er det et godt miljø for å teste ut slike ideer. Ansatte på instituttet var i sin tid med å ta det siste store løftet innen hurtigbåtene, nemlig hydrofoilen for mange år siden – så ekspertisen er enorm.

– Etter at hydrofoilen kom har det skjedd lite utvikling, men nå ser det ut til at noe nytt er på gang. Først og fremst for fritidsbåtmarkedet – og så derfor er  målet vårt  å ta hurtigbåtsektoren til et nytt nivå, sier Fredrik Storflor Moen som er prosjektleder for Flapping Foil hos NTNU Technology Transfer.  Han påpeker også at Institutt for Marin Teknikk er med og deler kostnadene på dette prosjektet.

Verken propell eller vannjet
Ved at foilene/finnene under båten løfter hele skroget ut av vannet oppnår man en stor motstandsreduksjon. Kombinert med at de bevegelige finnene skaper fremdrift på en langt mer effektiv måte enn hva man gjør med propell eller vannjet, kan man oppnå en reduksjon av effektbehov for en typisk hurtigbåt med 30-50 prosent. Dersom man bruker dieselmotorer som energikilde om bord vil dette direkte oversettes til en reduksjon av CO2-, NOx og SOx-utslipp på 30-50 prosent. Om man heller går for batterier vil gevinsten være en betydelig lengre rekkevidde, opp mot det dobbelte av hva man ville fått med konvensjonelt skrog og propell.

– Vår nyvinning vil være viktig for å oppnå de mange målene om reduksjon og nullutslipp i norske farvann i årene fremover. Oslo havn skal f.eks. ha nullutslipp i 2020. En mer effektiv fremdriftsteknologi kan øke rekkevidden for en gitt lagret energimengde, og dermed bidra til å nå dette målet ved å redusere kostnader til batterier eller brenselsceller, sier Moen.

For å teste ideen laget John Martin Kleven Godø en modell med materialer han fant blant avkapp hos SINTEF Ocean, og med den klarte han å vise at ideen fungerte.  Her ser prosjektleder Fredrik Storflor MOen (th) på modellen. Da TTO kom med på laget søkte de om 1 million kroner fra NTNU Discovery for et simuleringsprosjekt som skal skaffe mer nøyaktige data.

Enkel modell ga uttelling
– Resultatene fra NTNU Discovery-prosjektet vil være et viktig steg mot vårt mål, nemlig å skape den mest energieffektive måten å forflytte seg raskt på vannet. Arbeidet med å simulere foilfremdriftssystemet ved hjelp av datamaskiner vil resultere i en verifikasjon av systemet med hensyn på optimering av design og bevegelsesmønster. Dette vil være avgjørende før en verifikasjon ved hjelp av modellforsøk, sier Jarle Andre Kramer, som har ansvaret for denne fasen. Både Godø og Kramer har begge lagt doktorgraden på hylla i seks måneder for å drive frem utviklingen av Flapping Foil.  Det har de kunnet gjøre med midlene fra NTNU Discovery.

Bransjen er nysgjerrig

– Bransjen vi jobber mot blir ofte sett på som en konservativ bransje, og det er ikke svært ofte det skjer store endringer. Men de har vært overraskende positive til oss hittil. Vi har fått gode tilbakemeldinger og mange har vist interesse. Det er vi veldig fornøyde med – foreløpig, sier Storflor Moen.

– Vi har ambisjoner om å bli en leverandør av fremdriftsteknologi, så vårt neste mål er å bygge en liten demo-modell, som er ca. 8 meter lang og 2-3 tonn tung. Den skal sikre oss at teknologien holder mål også i andre dimensjoner, størrelser og vekt enn det vi hittil har bevist, sier Kleven Godø.

For å komme i mål har de inngått samarbeid med Siemens og Brødrene Aa – førstnevnte utvikler elektromotorer og er en strategisk partner for oss. Brødrene Aa er et verft som bygger båter i karbonfiber, og vi håper å komme i gang med byggingen i løpet av kort tid.  Tanken er at en del båter som trafikkerer kortere strekninger på sikt kan gå over til elektromotor, da blir miljøgevinsten enda større. Foreløpig er ikke dagens teknologi god nok, men den kommer.

– Norske hurtigbåter er allerede verdensledende på miljøsektoren, men vi kan fortsatt bli mye bedre, spesielt når det gjelder energibruk. Der må vi kunne være mye mer gjerrig, og det er her vi vil ha noe å tilby.

Disse tre sitter i førersetet når Flaping Foil skal testes ut. Fra venstre: Fredrik Storflor Moen, John Martin Kleven Godø og Jarle Andre Kramer.

Fakta:
I Norge er det i dag 57 hurtigbåter i rutetrafikk og rundt 4,7 millioner passasjerer transporteres årlig. Båtene bruker til sammen mer enn 85 millioner liter diesel per år.

Det som skiller Flapping Foil fra annen lignende teknologi er følgende:

  • Redusert kraftbehov, skrogmotstanden blir redusert og propellvirkningsgraden blir betydelig økt noe som fører til en kraftreduksjon i størrelsesorden 30-50 %.
  • Reduserte klimautslipp og driftskostnader, med inntil 60-80 % reduserte driftskostnader totalt.
  • Komfort, båten vil ha høyere komfort med aktiv styringssystem som reduserer de sjøinduserte bevegelsene. Dette vil gjøre båten raskere og billigere i dårligere vær enn dagens båter.

 

Kontakt:
Håvard Wibe
Epost: havard.wibe@ntnu.no
Telefon: 41 47 37 68
Kontor: Hovedbygget, sokkel , rom 009

 

Personvernerklæring