auxiliary wind propulsion

Performana sistemelor eoliene de propulsie auxiliar, pentru navele comerciale cu utilizarea unui zmeuCuprins:

Aceast lucrare cuprinde un studiu al performanei sistemelor eoliene auxiliare de propulsie pentru navele comerciale cu ajutorul unui zmeu. Un astfel de sistem nu este considerat practic i de aceea nu ne propunem s tragem concluzii asupra fezabilitii, ci doar s artm ct combustibil putem salva n diferite condiii atmosferice, presupunnd c sistemul ales funcioneaz. Un model de test este descris pentru a calcula fora de traciune produs de zmeu. Depinznd de direcia aparent a vntului i viteza acestuia, fora de traciune a zmeului va produce un unghi de deriv asupra navei ce va avea ca rezultat o rezisten adiional la naintare. Acest efect pare a fi destul de mic, lund n considerare rezolvarea simultan a problemelor balansrii forelor att pe plan longitudinal ct i vertical precum i echilibrul giraiei. n ultimul rnd, pentru a calcula efectul forei auxiliare eoliene de traciune asupra consumului de combustibil, performana sistemului convenional de propulsie este, de asemenea, luat n considerare. Rezultatele studiului de caz sunt prezentate artnd economia relativ de combustibil ca o funcie a vitezei i direciei vntului asupra direciei de navigaie.1. Introducere

n zilele noastre, datorit creterii preul combustibilului pe zi ce trece, a renscut interesul pentru soluii alternative, sustenabile, de energie auxiliar pentru transporturi, pentru a reduce consumul de combustibili fosili. Beneficiile directe financiare i n ceea ce privete mediul ncojurtor sunt evidente. De asemenea trebuie luate n considerare i beneficiile indirecte ce rezult din presiunea autoritilor asupra industriei de transport navale n ceea ce privete reducerea emisiilor: prioritatea principal a reglementrilor IMO asupra emisiilor navelor n acest moment este de a limita emisiile de oxid de sulf (SOx), oxid de nitrogen i alte gaze duntoare, confirmat i de propunerea comisiei europene de a include reducerea emisiilor de CO2 ale navelor. Transportul naval este cel mai eficient mod de transport din punct de vedere energetic, motiv pentru care aceast industrie a fost trecut cu vederea pn de curnd n ceea ce privete problema reducerii emisiilor. De asemenea, faptul c transportul naval (transportul a mai mult de 90% din comerul mondial) este responsabil de aproximativ 5% din emisiile de CO2 la nivel global, este un motiv n plus pentru care este luat n calcul schimbarea acestor reglementri.Una din cile prin care se poate atinge acest obiectiv este reintroducerea propulsiei eoliene. Avnd unele avantaje fa de sistemele de vele/pnze convenionale, un sistem de propulsie constituit dintr-un zmeu este un concept interesant, concept asupra cruia se apleac din ce n ce mai multe entiti ale sectorului n cauz. Dei privit iniial cu scepticism, ideea atrage n ultimul timp atenia multor armatori. Un alt concept n dezvoltare este aa-numitul sistemul de propulsie cu osmoz?????!!! Ce combin abilitatea unui zmeu de a produce traciune direct asupra aciunii vntului din pupa i de a produce energie electric asupra aciunii vntului din prova. Aceast lucrare se apleac asupra conceptului specific de performan ridicat pentru generare forei de traciune. Ataat de o singur parm de remorcare, acest tip de zmeu poate fi controlat ntr-un mod activ pentru a crea viteze mari de rulare, rezultnd fore mari de traciune. Figura 1 nfiseaz un astfel de sistem. Comparat cu sistemele convenionale de propulsie cu vele, zmeul aduce urmtoarele beneficii: Poate fi controlat activ pentru i mbunti viteza de rulare astfel crescnd i fora de traciune n acest mod fiind generat mai mult for de traciune cu o suprafa velic mai mic;

Datorit faptului c un zmeu poate zbura la nlimi mai mari este expus la viteze mai mari ale vntului; Datori nivelului cobort la care este ataat zmeul, fora de bandare este considerabil mai mic;

Nu sunt catarge care s ocupe spaiu adiional pe puni

n urmtoarele seciuni este descris o metod de estimare a forei de traciune a zmeului. Efectul forei de remorcare zmeului att asupra hidromecanicii corpului navei ct i a sistemului de propulsie instalat este dezbtut i rezultatele studiului de caz sunt prezentate n ceea ce urmeaz.2. Traciunea zmeului

2.1. Introducere

Un zmeu poate fi considerat ca o suprafa velic ce permite aplicarea conceptelor aerodinamice existente: fora rezultant ce acioneaz asupra zmeului este determinat prin calcularea forei de ridicare i de frecare a unei suprafee velice tridimensionale guvernat de viteza relativ a vntului i a unghiului din care acesta acioneaz. Problema principal pentru modelul de test este echilibrul instantaneu ntre direcia parmei de remorcare i direcia forei aerodinamice rezultante asupra zmeului. Pentru zmeu, echilibrul sus-menionat depinde de poziionarea acestuia n spaiu. Viteza aparent a vntului asupra zmeului este o combinaie ntre viteza real a vntului i viteza proprie a acestuia (zmeului). (pentru moment viteza proprie a navei ce are efecte asupra clalculelor nu este luat n considerare). Depinznd de poziia zmeului, aceste va dobndi o vitez de rulare ntr-o msura n care fora rezultant este paralel cu linia de remorcare. Scopul principal calculrii performanei zmeului este de a determina aceast vitez de echilbru si fora de remorcare rezultant.2.2. Perfomana conceptuluiPosibilele poziionri ale zmeului n spaiu, ataat de o linie de remorcare cu lungimea r, sunt descrise de o ptrime de sfer cu raza r (vedei figura 2, unde direcia real a vntului este indicat). Viteza real a vntului este definit de W, iar punctul F este punctul de ataare a liniei de remorcare. Semicercul LUR este numit margine. P este centrul asa-numitei zone de putere. Presupunnd un influx uniform pe altitudine, P este punctul n care sunt obinute viteza si traciunea cea mai mare a zmeului. Toate semicercurile paralele cu LUR sunt numite linii de putere: viteze i traciunea zmeului sunt constante pe aceste linii.