Roottoripurjeiden vaikutus polttoaineenkulutukseen laivoissa
Blomback, Ida-Maria (2022)
2022
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-07-01
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202206285866
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202206285866
Tiivistelmä
Ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi on tärkeää kehittää uusiutuvaan energiaan perustuvia teknologioita, joilla voidaan vähentää merenkulun aiheuttamia päästöjä. Roottoripurjeet eli Flettner-roottorit ovat tuulivoimaa hyödyntävä teknologia, jota voidaan hyödyntää erilaisilla laivoilla. Ensimmäinen roottoripurje kehitettiin jo 1920-luvulla, mutta niiden kaupallistaminen on tapahtunut vasta 2000-luvulla. Suomessa roottoripurjeita valmistaa Norsepower, joka on perustettu vuonna 2012.
Roottoripurje on mekaaninen purje, jossa on komposiittimateriaalista valmistettu sylinterin muotoinen rumpu, joka pyörii terästornin ympärillä. Rummun pyörittäminen merituulessa saa aikaan ohuen ilmakerroksen pyörimisen rummun mukana. Roottoripurjeen pyöriminen aiheuttaa tuulen hidastumisen yhteen suuntaan ja tuulen nopeutumisen vastakkaiseen, jolloin pyörivän rummun ympärille muodostuu korkea- ja matalapainealueita. Tämä paine-ero synnyttää työntövoiman. Roottoripurjeen pyörimissuuntaa ohjaamalla työntövoima voidaan kohdistaa aluksen kulkusuuntaan päin, jolloin moottorilta tarvitaan vähemmän tehoa aluksen liikuttamiseen. Tällä voidaan saada merkittäviä polttoainesäästöjä.
Roottoripurjeen suorituskykyyn vaikuttaa liikkuvan aluksen nopeus, tuulen nopeus ja suunta. Roottoripurjeen koko on järkevää suhteuttaa aluksen kokoon. Työn tarkoituksena on vertailla eri tekijöitä, jotka vaikuttavat siihen, kuinka paljon roottoripurjeilla on mahdollista säästää polttoainetta. Yksi suurimmista tekijöistä on laivan kulkema reitti, sillä eri valtamerillä vallitsee erilaiset tuuliolosuhteet. Roottoripurjeen sijainti laivan kannella voi vaikuttaa saavutettaviin polttoainesäästöihin. Useamman roottoripurjeen käyttö lisää myös polttoainesäästöjä. On kuitenkin huomioitava, että laivan kannella on rajallisesti tilaa ja roottoreita ei voida asentaa liian lähelle toisiaan.
Kaikissa käsitellyissä tutkimuksissa roottoripurjeilla saavutettiin polttoainesäästöjä. Saavutettujen polttoainesäästöjen välillä oli kuitenkin huomattavia eroja, joten roottoripurjeille ei voi yleistäen sanoa tarkkaa saavutettavaa prosentuaalista polttoainesäästöä.
Roottoripurje on mekaaninen purje, jossa on komposiittimateriaalista valmistettu sylinterin muotoinen rumpu, joka pyörii terästornin ympärillä. Rummun pyörittäminen merituulessa saa aikaan ohuen ilmakerroksen pyörimisen rummun mukana. Roottoripurjeen pyöriminen aiheuttaa tuulen hidastumisen yhteen suuntaan ja tuulen nopeutumisen vastakkaiseen, jolloin pyörivän rummun ympärille muodostuu korkea- ja matalapainealueita. Tämä paine-ero synnyttää työntövoiman. Roottoripurjeen pyörimissuuntaa ohjaamalla työntövoima voidaan kohdistaa aluksen kulkusuuntaan päin, jolloin moottorilta tarvitaan vähemmän tehoa aluksen liikuttamiseen. Tällä voidaan saada merkittäviä polttoainesäästöjä.
Roottoripurjeen suorituskykyyn vaikuttaa liikkuvan aluksen nopeus, tuulen nopeus ja suunta. Roottoripurjeen koko on järkevää suhteuttaa aluksen kokoon. Työn tarkoituksena on vertailla eri tekijöitä, jotka vaikuttavat siihen, kuinka paljon roottoripurjeilla on mahdollista säästää polttoainetta. Yksi suurimmista tekijöistä on laivan kulkema reitti, sillä eri valtamerillä vallitsee erilaiset tuuliolosuhteet. Roottoripurjeen sijainti laivan kannella voi vaikuttaa saavutettaviin polttoainesäästöihin. Useamman roottoripurjeen käyttö lisää myös polttoainesäästöjä. On kuitenkin huomioitava, että laivan kannella on rajallisesti tilaa ja roottoreita ei voida asentaa liian lähelle toisiaan.
Kaikissa käsitellyissä tutkimuksissa roottoripurjeilla saavutettiin polttoainesäästöjä. Saavutettujen polttoainesäästöjen välillä oli kuitenkin huomattavia eroja, joten roottoripurjeille ei voi yleistäen sanoa tarkkaa saavutettavaa prosentuaalista polttoainesäästöä.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [10016]