Antriebseffizienz durch reduzierte Wirbelkavitation: Nabenkappe für die Schiffsschraube

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Die Nabenkappe Holy Boss Cap (HBC) von EcoMarine Innovations soll die Antriebseffizienz im Vergleich zu konventionellen Propellernaben um bis zu 5 Prozent erhöhen.

• Eine neuartige Nabenkappe zur Verhinderung von Wirbelkavitation hat die Validierungstests in einem hydrodynamischen Forschungszentrum in Schweden erfolgreich abgeschlossen.

• Sie wird nun in einem Schiffsmodellbecken getestet, um die Effizienzgewinne auf größeren Handels- und Marineschiffen zu überprüfen.

Erste CFD-Tests (Computational Fluid Dynamics) auf der Grundlage eines typischen Doppelschraubenschiffs mit V-Auslegern und eines 90 m langen Küsten-Stückgutfrachters haben gezeigt, dass die Nabenkappe Holy Boss Cap (HBC) von EcoMarine Innovations -- so benannt nach den Löchern in der konisch geformten Nabe -- die Antriebseffizienz im Vergleich zu konventionellen Propellernaben um bis zu 5 Prozent erhöht.

Was die Nabenkappe effizienter macht

In Tests wurde die zum Patent angemeldete HBC auch im Vergleich zu fortschrittlicheren, energieeffizienten Nabenkappen bewertet. Dabei stellte sich heraus, dass sie mindestens 3 Prozent effizienter sind.
"Im Vergleich zu den derzeit erhältlichen Propellernockenkappen verbesserte HBC den Propellerwirkungsgrad um 3,1 Prozent und den Schub um 1,1 Prozent. Dabei wurden das Drehmoment um 2 Prozent, die Ruderkavitation um 10 Prozent und der Propellerlärm um 1 bis 3 dB reduziert", erklärte Dr. Batuhan Aktas, CEO von EcoMarine Innovations, einer bahnbrechenden Schiffsforschungs- und -entwicklungsgruppe an der University of Strathclyde in Glasgow.

"Die Holy Boss Cap beseitigt die Wirbelkavitation in der Propellernabe, die Hauptursache für die Erosion der Ruder, vollständig und reduziert die damit verbundenen Effizienzverluste des Propellers, die bis zu 8 Prozent betragen können.

"Wenn man bedenkt, welche Investitionen für andere auf dem Markt befindliche Energiesparvorrichtungen erforderlich sind und wie hoch die potenziellen Treibstoffeinsparungen sind, dann ist der Holy Boss Cap ein Wendepunkt mit einem ROI von weniger als sechs Monaten", sagt Aktas.

Weniger Kraftstoffverbrauch, geringere Wartungskosten

Im Wesentlichen beeinflussen die in die Holy Boss Cap eingebrachten Löcher den hohen Druck im Nabenwirbel. Denn sie lenken die Strömung stromabwärts um. Der daraus resultierende Niederdruckwirbel strömt in die entgegengesetzte Richtung wie bei herkömmlichen Naben, hinter die Propellerblätter. Somit reduzieren sich Luftwiderstand, Kraftstoffverbrauch und Wartungskosten.

"Angesichts der Tatsache, dass Schiffseigner mit neuen Umweltgesetzen und Emissionsberichterstattungsvorschriften zu kämpfen haben, kann die Vermeidung von Wirbelkavitation in der Propellernabe dazu beitragen, die ESG-, EEXI- und CII-Ziele zu erreichen, die Effizienz zu verbessern und die mit kavitationsbedingter Rudererosion verbundenen Kosten zu senken", so Ahmet Gurkan, Chief Technical Officer von EcoMarine Innovations.

Einfacher zu gießen

Zudem sei die Holy Boss Cap kostengünstiger als Nabenkappen mit kleinen Blättern oder Flossen, um den Wasserstrom hydrodynamisch abzulenken. Denn die Holy Boss Cap ist einfacher zu gießen und benötigt weniger Material.

"Wir haben eine Nabenkappe entwickelt, die 5 Prozent effizienter ist und in der Herstellung 50 Prozent weniger kostet als herkömmliche Propellernaben. In Anbetracht der minimalen Investition, die erforderlich ist, ist dies eine erhebliche Einsparung", sagte Gurkan.

Im März weitere Tests

"Wir freuen uns, dass die CFD-Versuche das Konzept bestätigt haben. Die Entwicklung werden wir in die nächste Phase bringen und im März mit sekundären Modelltests beginnen."

"Wir werden die Lochflächen um 60 Prozent vergrößern und erwarten eine verbesserte Leistung, indem wir alle negativen Auswirkungen der Vergrößerung eliminieren. Zudem befinden wir uns in fortgeschrittenen Gesprächen mit mehreren Reedereien, die Interesse an der Installation von HBC auf ihren Schiffen bekundet haben."

EcoMarine Innovations ist nun auf der Suche nach Partnern, die das Produkt auf den Markt bringen.

Bild oben: Die Holy Boss Cap (links) verhindert die Wirbelkavitation in der Propellernabe. Denn sie lenkt den Wasserstrom nach hinten um und erhöht so die Antriebseffizienz um bis zu 5 Prozent. Konventionelle Propellernaben-Wirbelkavitation ist rechts abgebildet. Bildquelle: EcoMarine Innovations

Weitere Informationen: https://ecomarineinnovations.com/

Video: https://www.youtube.com/watch?v=tBjFKI4pgcM

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