FINE™/Marineを用いてA2V社によって設計された超高速、低燃費の空力船

    Anne-Marie Schelkens     顧客事例     14.12.2018
著者: Lionel Huetz, CEO, Advanced Aerodynamic Vessels, France
 

Advanced Aerodynamic Vessels (A2V) は、空気力学を利用してエネルギー効率を改善する新世代の高速輸送船を開発し、商業化しました。その革新的な形状は、空気抵抗を揚力に変換します。また、必要な推進力は船体の重量に依存するため、この重量を減らすことで燃料消費が大幅に削減されます。 


​A​2V社は、新世代の高速で燃料効率の高い旅客輸送船を開発し、商業化しました。同社は、翼のようなカタマラン形状を設計して特許を取得しています。カタマラン形状は、速度が上がると空力的揚力が得られ、船舶が軽くなり、必要な動力が削減できます。


 
 

従来の高速船

今日の従来の高速船の速度は、純粋に動力に依存していました。したがって、速度を上げるには必然的に高い燃費を必要とします。経済的および環境的観点から、乗客当たりのコストを考えると、持続不可能な形態です。

 

一方、従来のモノハルまたはマルチハル型の船では、燃費は船舶のサイズに依存します。つまり、船が満員の時に、乗客あたりの燃費効率は最大になるということです。

 

空力揚力によって、高速になればなるほど船は軽量化され、効率化

A2V社は、新世代の高速で燃料効率の高い旅客輸送船を開発し、商業化しました。同社は、オフショア産業、商業旅客海上輸送産業、およびパトロール、監視、救助ミッションなどの用途を想定した、公的機関向けのワークボートを販売しています。同社は、翼のようなカタマラン形状を設計して特許を取得しました。空力によって、臨界速度以上では速度が速くなればなるほど、燃費効率が向上します。

 

「A2V船の燃料消費量は、船のサイズが12〜30メートル、10〜100人の乗客を乗せる条件下で、100 km を50ノット(時速92.6km)で航行する場合は、乗客あたり約9リットルです。一方、最先端のクルーボートは通常、100kmを40ノットで航行する場合、乗客あたり30リットル以上を燃焼します。」(参照:http://www.aavessels.com/concept)

 

数値的な課題

 

このような船舶の設計における課題の1つは、高速航行時の自由表面変形のモデル化です。船体の後部が前部によって乱れた後流の中で動作するため、階段状の船体(ハル)はこれによる影響を大きく受けます。定常状態と非定常状態の両方で、水面効果を伴う空力解析を行うことも課題でした。現実的な計算時間で波の挙動をモデル化するために、A2Vは体系的な空力解析を実行し、その結果を使用して数学モデルを構築しました。この空力解析は、FINE™/Marineのダイナミックライブラリを活用して実行されました。 

 

CFDは、船舶の設計の中核となります。特にA2Vの10.5mプロトタイプの設計における、NUMECAのFINE™/ Marineによるシミュレーションの恩恵は極めて大きなものでした。


 

正確な予測

CFDは、船舶の設計の中核となります。特にA2Vの10.5mプロトタイプの設計における、NUMECAのFINE™/ Marineによるシミュレーションの恩恵は極めて大きなものでした。
フルスケール測定における、測定値と数値解析結果の比較を図1に示します。シミュレーションによる予測は連続線で、測定値はドットで示されています。図1を見ると、数値シミュレーションによる予測が正確であることがわかります。3つの異なる条件下における、速度に対する抵抗力がプロットされています。(1)赤:10ノットの向かい風、(2)緑:無風、(3)青:10ノットの追い風。FINE™/ Marineでは、詳細設計のためにより、詳細な分析をすることも可能です。

 
A2Vプロトタイプにおける速度と抵抗力の関係:測定値とCFD予測の比較
 
 
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Anne-Marie is the Head of Marketing and Communication at NUMECA International. Prior to joining the company in 2016, she held various roles in the automotive and ICT industry in Belgium and Spain.