Windkanaluntersuchung zur Optimierung der räumlichen Anordnung von Flettner Rotoren als Windzusatzantrieb auf Schiffen im Projekt „Wind Hybrid Coaster“
Sascha Strasser, Hochschule Emden/Leer
Flettner-Rotoren stellen eine effiziente Möglichkeit dar, Windkraft in Vortrieb für die Schifffahrt umzuwandeln. In dieser Arbeit wird der Einsatz von zwei Flettner-Rotoren in räumlicher Nähe untersucht. Anhand von Modellversuchen im Windkanal wird die gegenseitige Beeinflussung der Doppelrotoren geprüft und deren Leistungskennwerte mit dem ungestörten Betrieb eines Einzelrotors verglichen. Die Leistung der Doppelrotoren gegenüber einem Einzelrotor wird bewertet. Am Beispiel des Wind-Hybrid-Coaster (WHC) wird in einer Simulation eine Leistungsprognose, sowie eine Richtlinie für die Bestimmung der optimalen Drehzahl der Rotoren erstellt. Die Leistung ist von Windeinfallswinkel, aspect ratio, sowie dem Abstandsverhältnis der Rotoren abhängig. Aus dem Modellversuch geht hervor, dass die größte Abschattung bei scheinbaren Windeinfallswinkeln von 90° bis 120° auftritt. Die Doppelrotoren des WHC konnten in der Simulation bei 4 – 6 Bft. durchschnittlich 155 kW äquivalenter Wellenleistung erzeugen, was ca. 17 % der Antriebsleistung bei 12 Konten entspricht.
wind tunnel investigation for the optimized installation of flettner-rotors as wind assisted ship propulsion in the “wind-hybrid-coaster” project
Sascha Strasser, Hochschule Emden/Leer
Flettner-Rotors are an efficient possibility to transform wind power into propulsion for shipping. This thesis studies the performance of two Flettner-Rotors in close proximity to one another. The effects of the rotors on each other are investigated based on the results of a wind tunnel test. The increase of performance of the twin rotors compared to a single rotor is determined. A prediction of rotor performance of an example vessel, the Wind-Hybrid-Coaster (WHC), as well as a guideline to identify the ideal rotational speed is calculated in a simulation. The performance of the twin rotors depends on rotor spacing, aspect ratio and velocity ratio. This investigation shows that the largest negative effects of the rotors on each other occur between 90° and 120° relative angle to the wind. In the simulation, the twin rotors of the WHC delivered an average of 155 kW equivalent shaft power in force 4 to 6 true wind speeds, which equates to 17 % of the total power at service speed (12 knots).
