F e at ur e 4 | WI N D
miti g at e d as t his c o n fi g ur ati o n als o yi el ds f ull d e c k ar e a a c c ess w h e n t h e v ess el is b ert h e d a g ai nst its p ort si d e.
V e s s el p erf or m a n c e B esi d es t h e t hr ust c o ntri b uti o n, a b al a n c e of f or c es a n d m o m e nts f or t h e r e m ai ni n g d e gr e es of fr e e d o m (s w a y, r oll, a n d y a w) is a n e c ess ar y c o n diti o n f or W A S P v ess els. ffi e d esir e d wi n d- g e n er at e d dri vi n g f or c e is g e n er all y a c c o m p a ni e d b y a tr a ns v ers e a er o d y n a mi c f or c e, k n o w n as t h e h e eli n g f or c e i n s aili n g y a c ht n o m e n cl at ur e. As a r es ult, t h e v ess el will a d o pt a st e a d y h e el a n d l e e w a y a n gl e ( k n o w n as drift i n t h e m a n e u v eri n g fi el d), or t h e ‘s aili n g c o n diti o n’: u nf ort u n at el y, t h es e gi v e ris e t o i n cr e as e d r esist a n c e. As a h y bri d v ess el, t h e b e n efits of
a er o d y n a mi c t hr ust g e n er at e d b y t h e wi n d pr o p uls or m ust b e c o nsi d er e d a g ai nst a n y i n cr e as e i n h y dr o d y n a mi c r esist a n c e: n eit h er s h o ul d v ess el m a n e u v er a bilit y or v ess el st a bilit y b e c o m pr o mis e d. fi er ef or e, a 1 0- d e gr e e li mit w as a d o pt e d f or h e el, b as e d o n c ar g o h a n dli n g r e q uir e m e nts a n d d e c k i m m ersi o n w hil e u n d er w a y. T hi s eff e ct a n d ot h e r s li mit t h e
o p er ati n g p oi nts of t h e W A S P v ess el a n d t h er ef or e t h e a v ail a bl e wi n d- assist p o w er. Th e v ess el is r estri ct e d i n t his s e ns e b y its t h e s aili n g c h ar a ct eristi cs, a c o n diti o n f or w hi c h m o d e r n c o m m e r ci al s hi ps w e r e n ot i nt e n d e d. T h r u st B e n efit ( T B) r e pr e s e nt s t h e
c o nt ri b uti o n of t h e wi n d- assist d e vi c es t o t h e pr o p ulsi v e r e q uir e m e nt, i n cl u di n g a n y i n cr e as e i n r esist a n c e c a us e d b y t h e ‘s aili n g c o n diti o n’. S hi p p e rf o r m a n c e f or li g ht wi n d c o n diti o ns is cr u ci al as, f or e x a m pl e, t h e gl o b al wi n d s c att e r di a g r a m d efi n e d f o r t h e I M O E E DI c al c ul ati o n h a s t h e m aj orit y of wi n d c o n diti o ns T W S < 2 0 k n ots. C o nsi d eri n g t h e s er vi c e s p e e d f or t his s hi p, t h e wi n d a n gl es e x p eri e n c e d will b e pr e d o mi n a ntl y u p wi n d. A g o o d W A S P v ess el m ust b e a bl e t o g e n er at e a d e q u at e t hr ust at t h es e l o w wi n d s p e e ds e ffi ci e ntl y t o r e alis e a n y si g ni fi c a nt s a vi n gs o n a g gr e g at e. T h e r e m ai ni n g p r o p ul si v e t h r u st
r e q uir e d t o a c hi e v e a d esir e d s hi p s p e e d is d eli v er e d b y t h e m ai n e n gi n e. Th e o p er ati n g p oi nts wit hi n t h e e n gi n e e n v el o p e s h o w t h at t h e e n gi n e S F C f or W A S P c o n c e pts is hi g hl y d e p e n d e nt o n t h e wi n d c o n diti o n.
2 0
C ol o ur e d m ar k ers, as s e e n i n Fi g ur e 3, ar e fl a gs f or t h e r o uti n g al g orit h m: r e d fl a gs c orr es p o n d t o a r e d u c e d v ess el s p e e d (t h e E E DI c al c ul ati o n is p erf or m e d b as e d o n a 1 2. 4 k n ot r ef er e n c e s p e e d). I n f a ct, t h e a d d e d r esist a n c e i n w a v es a n d wi n d a g e l o a ds f or a ‘ wi n d fr o m a h e a d’ sit u ati o n i n c r e as es t h e pr o p ulsi v e r e q ui r e m e nt, e x c e e di n g t h e i nst all e d v ess el p o w er f or t his s p e e d. I n t his c as e t h e v ess el ( b ot h t h e W A S P
d esi g n a n d a r ef er e n c e c as e) is o bli g e d t o r e d u c e s p e e d. Th e bl u e m ar k ers i n t h e ‘ wi n d fr o m ast er n/ b e a m wi n d’ c o n diti o n i n di c at e t h at t h e r e q uir e d e n gi n e s p e e d is l ess t h a n t h e mi ni m u m e n gi n e s p e e d. N or m all y a n e n gi n e w o ul d r u n ar o u n d a mi ni m u m R P M, all o wi n g t h e s hi p s p e e d t o i n cr e as e sli g htl y, or t h e e n gi n e w o ul d b e s wit c h e d o ff a n d t h e s hi p w o ul d s ail m or e sl o wl y. Th e r e gi o n i n t h e T B p ol ar di a g r a m
( Fi g ur e. 2) w h er e T B > 1 0 0 i n t h e ‘ wi n d f r o m a st e r n/ b e a m wi n d’ c o n diti o n i n di c at e s t h at t h e s ails b y t h e ms el v e s d eli v er s uffi ci e nt t hr ust t o a c hi e v e t h e v ess el s p e e d wit h o ut e n g a gi n g t h e e n gi n e. I n t his sit u ati o n, t h e W A S P c o n c e pt will a c c el er at e t h e v ess el t o a hi g h er s p e e d, w h er e a n e w b al a n c e is f o u n d b et w e e n r esist a n c e a n d a er o d y n a mi c t hr ust.
D e si g n a n d e n gi n e eri n g A p oi nt of di mi ni s hi n g r et u r ns w a s i d e nti fi e d, a Th er w hi c h f urt h er i n v est m e nt i n W A S P p r o p ul s o r s g a v e m a r gi n al i m pr o v e m e nt f or e x p e ct e d f u el s a vi n gs al o n g t h e r o ut e. This r es ult w as li n k e d t o
Fi g ur e 3. T h e e n gi n e s etti n g n e e d e d t o a c hi e v e t h e E E DI d e si g n s p e e d ( 1 2. 4 k n ot s)
• O pti m al s etti n gs f or t h e Fl ett n er r ot or v el o cit y r ati os c a n miti g at e d etri m e nt al
• Th e n e e d f or r u d d er c orr e cti o n d u e t o t h e d est a bilisi n g M u n k y a wi n g m o m e nt
a er o d y n a mi c i nt er a cti o n e ff e cts b et w e e n r ot ors. It is p ossi bl e t o d e- p o w er t h e Fl ett n er r ot ors w h e n t h e t r a ns v ers e st a bilit y or c o urs e- k e e pi n g a bilit y of t h e s hi p ar e c o m pr o mis e d.
• Th e e n gi n e s el e cti o n f or W A S P v ess els m ust b e m a d e wit h c ar e, c o nsi d eri n g t h e
g e n er all y i n cr e as es wit h a er o d y n a mi c t hr ust, b ut t h e r u d d er will b e c o m e l ess e ff e cti v e as t h e m ai n pr o p ell er t hr ust is c orr es p o n di n gl y r e d u c e d.
v ari ati o n of t h e e n gi n e o p er ati n g p oi nt wit hi n ( or wit h o ut) t h e e n gi n e e n v el o p e.
B u si n e s s c a s e T his m o d el off ers a r o b ust m et h o d of ass essi n g t h e vi a bilit y of t e c h n ol o gi es o n s p e ci fi c v ess els a n d tr a d e r o ut es, a r es ult t h at c a n b e us e d t o cr e at e a b usi n ess c as e f or fi n a n ci n g. R ot ors ar e r el ati v el y si m pl e t o r etr o fit a n d a p pli c a bl e t o a wi d e v ari et y of e xisti n g t o n n a g e, w hi c h c o ul d pr o vi d e a n attr a cti v e s ol uti o n t o a v oi d str a n d e d ass ets i n a c ar b o n c o nstr ai n e d f ut ur e. As wit h all e n er g y- e ffi ci e n c y i n v est m e nts,
t h e p a y b a c k p eri o d pr oj e cti o n o nl y h ol ds w h e n c o nsi d e ri n g a n o w n e r- o p e r at or
Gr e e n S hi p pi n g J a n u ar y 2 0 2 1
o p er ati o n al c o nstr ai nts pl a c e d o n v ess el h e el a n d l e e w a y a n gl es a n d o n a er o d y n a mi c i nt er a cti o n eff e cts o c c ur ri n g f or cl os e Fl ett n er r ot or s p a ci n g. S e v er al d esi g n a n d e n gi n e eri n g e ff e cts ar e hi g hli g ht e d h er e:
Page 1 |
Page 2 |
Page 3 |
Page 4 |
Page 5 |
Page 6 |
Page 7 |
Page 8 |
Page 9 |
Page 10 |
Page 11 |
Page 12 |
Page 13 |
Page 14 |
Page 15 |
Page 16 |
Page 17 |
Page 18 |
Page 19 |
Page 20 |
Page 21 |
Page 22 |
Page 23 |
Page 24 |
Page 25 |
Page 26 |
Page 27 |
Page 28 |
Page 29 |
Page 30 |
Page 31 |
Page 32