Utvikling av software og simuleringsverktøy for hydrofoilfartøy

Hydrofoil vessels are high-speed vessels where the hull is being lifted above water by submerged wings. This reduces the contact area between hull and water, which again reduces the drag significantly. This makes it possible to achieve the performance of a conventional planing boat, but with much better energy efficiency. In addition to reduced operating costs and energy consumption the ride comfort is improved, as a hydrofoil vessel is flying stably above the waves on the water surface. Hydrofoil as a concept has been known for more than 100 years, but it is not until now we see possibilities for sustainable and attractive solutions for the end users. The main reason is the development within material technology, control systems, propulsion and software which all are an important contributor in a complete hydrofoil system. Getting a vessel airborne is complicated. To achieve sufficient efficiency, comfort and safety the software requirements are high. Both in terms of optimizing the development process and while in operation gathering, processing and providing input to the control system on board the vessel. This project will develop a simulation tool with the goal of making hydrofoil design processes better, quicker and cheaper. In addition, the simulation tool will form the basis for the software on board the vessel ensuring optimal control of the hydrofoils in all conditions. We will merge classic physics with modern programming and create a software platform for future low and zero emission vessels.

Målsetningene i prosjektet endret seg noe underveis, men i de store linjene har vi gjennomført de formulerte målsetningene. Gjennom prosjektet har vi blitt i stand til å levere optimerte vingesystemer og reguleringssystemer for hydrofoilfartøy, samt bruke simulering for optimering av vingegeometri og dynamisk regulering. Effektiviseringspotensialet ved bruk av hydrofoiler på hurtigbåter kan være opp til 80%, med pragmatiske løsninger er et mer realistisk tall ca 50%. Dette gjør hydrofoilteknologi veldig attraktivt, både med tanke på økonomi og miljø. Vi ønsker å bruke vår kompetanse og resultatene fra prosjektet til å tilgjengeliggjøre hydrofoilteknologi og til å delta i både forskningsarbeid og kommersielt arbeid, for å fremme kunnskap, kompetanse og gode praktiske løsninger, slik at hydrofoilløsninger klan spille en vesentlig rolle i det fremtidige maritime liv. Arbeidet er på ingen måte ferdig, men vi har kommet til et stadium hvor vi kan bruke verktøyet i takt med våre behov. Per i dag har vi utviklet vingesystemet til en 12 meter prototype-arbeidsbåt i samarbeid med en kunde i Singapore og utviklet et antall vingegeometrier mot produktutvikling, som vi har testet ut og bruker på vår forskningsplattform, en testbåt som vi har i Oslo.

Det omsøkte prosjektet skal utvikle simuleringsverktøy (velocity prediction program (VPP), real-time simulator samt numeriske strømningsanalyser, CFD) for hydrofoilbåter. Hydrofoilbåter er hurtiggående båter der skroget løftes opp av vannet ved hjelp av fly-vinger under vann. Disse vingene har kontrollflater som styrer fartøyet i ønsket høyde og kurs. Fartøystypen krever mye mindre motoreffekt og tilbyr i tillegg betydelig bedre sjøegenskaper og høyere fartspotensiale enn hva andre fartøyskonsepter kan tilby for samme størrelse båt. Dette muliggjør både tekniske og kommersielle bærekraftige nullutslippsløsninger og vil være et viktig bidrag i kampen mot CO2-utslipp til sjøs. Med dagens lette og sterke materialer i karbonfiberarmert plast vil hydrofoilfartøy være et miljøgunstig alternativ for passasjertransport med hurtiggående fartøy. Hydrofoilsystemet vil være et dynamisk ustabilt system for å kunne gjøre hurtige kursendringer samt nå høye hastigheter med et minimum av areal av kontrollflater. Dette setter store krav til reguleringssystemet om bord i båten. Simulatoren vil være sentral i utvikling og testing av dette reguleringssystemet for å oppnå høyeste grad av sikkerhet og effektivitet. Målet er også at simulatoren vil kunne brukes til opplæring av førere av hydrofoilfartøy.