Utvikling av software og simuleringsverktøy for hydrofoilfartøy

Hydrofoilfartøy er hurtiggående båter der skroget løftes opp av vannet ved hjelp av flyvinger under vann. Dette reduserer kontakten mellom skrog og vann, dermed går motstanden betraktelig ned. Dermed kan man oppnå samme hastigheter som konvensjonelle planende båter, men med vesentlig bedre energieffektivitet. Dette åpner for bærekraftige nullutslippsløsninger. I tillegg til redusert driftskostnader og energiforbruk vil også sjøegenskapene forbedres, i og med at et hydrofoilfartøy svever stabilt over bølgene på vannoverflaten. Hydrofoil som konsept har vært kjent i over 100 år, men det er først nå vi ser muligheter for bærekraftige og attraktive løsninger for forbrukere. Dette er i hovedsak grunnet utviklingen innen materialteknologi, kontrollsystem, fremdrift og programvare som til sammen gjør at hydrofoil som konsept flyr, bokstavelig talt. Det å fly en hydrofoilbåt er komplisert. For å oppnå tilstrekkelig grad av effektivitet, komfort og sikkerhet stilles det store krav til programvaren. Dette gjelder både i utviklingsprosessen, i form av simuleringsverktøy, samt under operasjon som input til det aktive kontrollsystemet om bord. Gjennom dette prosjektet skal det utvikles et simuleringsverktøy med mål om å gjøre designprosessene på hydrofoilfartøyer bedre, kortere og billigere, og I tillegg vil dette simuleringsverktøyet danne grunnlag for programvaren om bord i båten, og sikrer dermed optimal kontroll av hydrofoilene i alle forhold. Vi kobler vi klassisk fysikk med moderne programmering og dette danner grunnlaget for fremtidens fartøyer.

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.