Добавить новость
ru24.net
News in English
Декабрь
2020

Future Hydrofoil Development and the Aeronautical Fan-Wing

0

Several years ago, an aeronautical designer installed an aeronautical version of a paddlewheel into model airplane wings, to achieve the phenomena of “lift” at much lower speeds. Maritime hydrofoils are based on aeronautical wing cross-sectional profiles, potentially allowing an aeronautical wing innovation to be adapted for hydrofoil use, to reduce the speed at which a vessel hull would rise up in water.

Introduction

In the area of fluid dynamics research involving transportation vehicles, it is not unusual for a researcher to submerge a small-scale aeronautical component into a fast flowing stream of water, for testing purposes. There is great similarity in the lengthwise cross-sectional profiles of aeronautical wings and hydrofoils, even similarity in the cross-sectional profiles between aeronautical and some maritime rudders. Paddlewheels evolved from waterwheels that extracted power from river flow and were adapted for vessel propulsion. Aeronautical designers have adapted paddlewheels to aeronautical propulsion and installed them into the leading ends of aeronautical wings to generate “lift” at lower speeds.

While transverse-axis paddlewheels have largely disappeared from maritime propulsive application, the old technology that can operate at high efficiency at low sailing speed is still used on some passenger cruise vessels that operate along inland waterways. Paddlewheels have been adapted to operate using a vertical-axis with moveable paddles, the basis for tug-boat propulsion. In aeronautical application, the transverse-axis paddlewheels produce a fast moving air stream that flows over the top surface of each of a pair of wings. Scale models of the concept have been built and tested, proofs-of-concept dubbed “fan-wing” planes. 

Hydrofoil Possibility

The aeronautical “fan-wing” precedent provides a basis for further research into maritime hydrofoil technology, specifically to install a transverse-axis paddlewheel into the forward region of a hydrofoil, with the purpose of testing and refining the concept for possible future hydrofoil vessel application. There is the possibility of developing the paddlewheel-hydrofoil concept to produce upward lift at lower sailing speed than traditional hydrofoil vessels, potentially reducing energy consumption required to achieve lift. One possible application of the paddlewheel-hydrofoil concept would be on ferry vessels or small passenger cruise vessels, to achieve smoother sailing in severely choppy water.

Hydrofoil boat technology achieves peak weight at around 400-tons and based on the combination of factors that include vessel speed, its power requirement and hydrofoil surface area. Aeronautical precedent involves the paddlewheels providing the combination of forward thrust to accelerate the plane forward along with a fast air flow over the wing upper surface while maintain boundary-layer surface contact that produces upward lift. That precedent suggests than a maritime paddlewheel installed into a hydrofoil’s forward region would achieve the same result, possibly assisted by additional stern area propulsion to achieve slightly higher sailing speed and much higher propulsive efficiency.

Scale-Model Research

Hydrofoil surfboards are among the smallest sailing technology that utilizes hydrofoil technology resembling scale-model airplane wings. A small hydrofoil built with mini-paddlewheels installed at the leading edge would provide both a proof-of-concept and also a basis for further evaluation and design modification. Some hydrofoil surfboards are self-propelled using batteries and electrically driven mini-propellers. A self-propelled hydrofoil surfboard that uses paddlewheel-hydrofoils would likely lift above water at very low speed. It would likely provide a very smooth ride through choppy water at the low speed while potentially using less battery power than a more traditional propeller driven competitor.

The people-powered recreational boat sector includes bicycle-based and other pedal-powered hydrofoil vehicles. There should be scope to develop a pedal-powered paddlewheel-hydrofoil craft as a basis for further research and refinement. It would likely lift on to the hydrofoils at comparatively low speed and provide a smooth and comfortable ride through choppy water. Pedal-powered paddlewheel-hydrofoil craft would be appropriate scale-model research vehicles and could serve as the basis to develop large-scale variants that could operate as commercial ferry vessels or short-distance sightseeing cruise vessels. There may be scope to develop tandem paddlewheels on extended length (long - chord) wings.

Tandem Paddlewheels

The first research objective would be to produce a paddlewheel-hydrofoil proof-of-concept. Aeronautical precedent suggests that such an object would be achievable and serve as a basis for further and future research. An extended length (chord) of wing would potentially offer the possibility of being to carry additional weight and exceed the 400-ton restriction. The threat of stalling on the upper surface of a hydrofoil built with an extended chord length invites consideration of “fore-and-aft” tandem paddlewheels as a possible means by which to maintain sustained boundary layer contact between water stream and the extended chord length of hydrofoil upper surface.

An alternative arrangement would combine a forward paddlewheel followed by a spinning Magnus/Flettner rotor built into the hydrofoil. The objective of the spinning rotor would be to redirect the fast moving water stream over and on to the trailing surface area of the upper side of the hydrofoil, while the paddlewheel would both direct water flow over the forward surface area and provide all or a significant proportion of propulsion. While the tandem arrangement involves additional system complexity, it offers the possibility of increasing vessel weight capacity and also allowing the vessels to sail on hydrofoils at greatly reduced speed.

Energy Usage

Reducing sailing speed by 50 percent can reduce power by a factor of 8. Assume that a conventional hydrofoil vessel requires 8000 units of energy to travel at cruising speed. If the propeller operates at 80 percent propulsive efficiency comparing propeller water stream speed to vessel speed, the engine driving the propeller would need to deliver 8,000/80 percent = 10,000 units of energy.

When sailing at half the speed, 1,000 units of power would be required to overcome hull water drag. If paddlewheels accelerating water streams over the hydrofoils operate at 50 percent efficiency, engine power requirement would be 1,000/50 percent = 2,000 units of energy.

A paddlewheel-hydrofoil vessel could theoretically travel on its hydrofoils at half the speed of a conventional hydrofoil vessel and require 20-25 percent of the energy requirement. The market niches for such a paddlewheel-hydrofoil vessel would include ferry service across severely choppy water and transportation through such water to connect remote coastal communities not connected by direct roads, as well as water taxi services. There may also be a market niche for short-distance sightseeing cruise vessels that sail through such water, and possibly small cruise vessels that undertake multi-day voyages sailing across rough water conditions.

Conclusions

The precedent of installing paddlewheels into aeronautical wings provides a basis to undertake research into and develop maritime versions of the concept involving hydrofoils. Such development offers the prospect of reducing energy consumption of traditional hydrofoil vessels while simultaneously offering the prospect of smoother riding characteristics when sailing through severely choppy water. Paddlewheel-hydrofoil ferry vessels could find market application across bays, lakes, to and from nearby offshore islands and even some forms of coastal transportation service where vessels would be expected to sail through extremely choppy water conditions.

Harry Valentine is a regular contributor to The Maritime Executive. 




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Состоялась церемония вручения премии Men Today Trends

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Вебкам-студия MONTANA в Санкт-Петербурге

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: В Московском регионе более 62 тысяч семей распорядились материнским капиталом через банки


Каникулы на Сейшелах

Самой популярной солнцезащитной оптикой в Махачкале стали очки бренда Polaroid

ГПМ Радио: победа на июньском конкурсе ФКК

Дарсонваль: что это, в чём польза, против угрей, выпадения волос и себореи


Mets survive late barrage to beat Yankees in Subway Series opener

Commentator’s curse strikes immediately as LIV golf hothead Tyrrell Hatton swears live on TV after losing it at the WIND

Who could England get next in Euro 2024 knockout stage after going through to last-16?

Rashan Gary Showed No Concern When Asked About Caleb Williams


Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70

Росгвардейцы обеспечивают охрану правопорядка во время празднования Дня России.

Армяне – герои СВО. Группой бойца чеченского спецназа «Ахмат» Давида Петросяна с позывным «Карабах» посажены около 1000 дронов-камикадзе. ВИДЕО

Как повысить эффективность бизнеса: 8 причин сотрудничать с крупным грузоперевозчиком


Dustborn let me smash fascists and flirt with my situationship on a road trip across America

'Maybe this new Stardew Valley-like game is pretty good' I said to myself after blearily noticing I'd played it until 2 in the morning

Прохождение элитного подземелья «Лесной алтарь» в Tarisland

Model viewer forensics reveal that Elden Ring: Shadow of the Erdtree's Dancing Lion boss is actually two little guys piloting it around


Робота водієм у Таксі 571 (Київ)


Витаводород — живая мыслящая материя, основа жизни на Земле

Познание мышления мозга

Состоялась церемония вручения премии Men Today Trends

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие




Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

«Органы выпячиваются вперед и начинают давить»: чем опасен диастаз

Почта Банк: россияне на 45% снизили траты в duty free

Синоптики пообещали москвичам теплую погоду без дождей 27 июня


Диетолог Стародубова посоветовала не есть черешню людям с заболеваниями ЖКТ

«Трудное решение»: Анна Нетребко объявила о разводе с Юсифом Эйвазовым

Витаводород — живая мыслящая материя, основа жизни на Земле

Валентин Коновалов встретился с министром здравоохранения России Михаилом Мурашко и заместителем председателя Совета Федерации Инной Святенко


Россиянка Эрика Андреева вышла в финал квалификации Уимблдона

Россия — первая по теннисным отказникам! Почему сразу девять наших сказали «нет» Олимпиаде в Париже

Появились новости о здоровье Елены Рыбакиной перед турниром в Англии

Хачанов и Калинская выступят на турнире в Вашингтоне, который пройдет во время Олимпиады


Диетолог Стародубова посоветовала не есть черешню людям с заболеваниями ЖКТ

В Туле прошли Всероссийские соревнования по бадминтону

Капремонт дома в конструктивистском стиле в районе Арбат завершится в 2024 году

Валентин Коновалов встретился с министром здравоохранения России Михаилом Мурашко и заместителем председателя Совета Федерации Инной Святенко


Музыкальные новости

В Якутске ставят «Риголетто» на итальянском языке, чтобы опера звучала, как в Мариинке

Состоялась церемония вручения премии Men Today Trends

В Уфе новую улицу назовут в честь Федора Шаляпина

Певицу Земфиру заметили в столичной стоматологической клинике в очереди к врачу



Познание мышления мозга

Витаводород — живая мыслящая материя, основа жизни на Земле

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Родители 240,5 тыс. детей в Московской области получают единое пособие

Состоялась церемония вручения премии Men Today Trends


Сергей Лёвкин: в Градостроительном комплексе открыли набор на целевое обучение

Новичок ярославского «Локомотива» сыграет в гала-матче в Москве

Кызыл-Жар – Шахтер Караганда где смотреть матч, во сколько прямая трансляция, время начала игры Olimpbet — Чемпионат Казахстана 29 июня

В Тульской области завершился Кинофестиваль «Движение по вертикали» памяти Станислава Говорухина


Более 12 млн раз проехали автомобилисты по платной трассе М-12 Восток

В Бузулуке возбудили уголовное дело по ДТП с погибшим ребёнком

В Ростовской области на трассе М-4 "Дон" рейсовый автобус протаранил грузовик

В Москве пройдет 19-я выставка «Интеравто»


Вспотели все. ВМФ России стоял у Флориды, когда Москва предлагала мир Западу

Baijiahao: Вучич обманул Москву — необычная реакция Путина удивила Пекин

Андрей Воробьев отметил важность возвращения иконы Рублева в лавру

Замглавы МИД России и посол Южной Кореи обсудили визит Путина в КНДР





Инфекционист Никифоров предупредил о нарушении зрения в течение 2-3 месяцев после перенесенного ботулизма

Стоматолог Татьяна Сумцова: когда стоит задуматься об установке брекетов

Балашихинская больница стала лучшей в регионе по направлению трансфузиологии

Главный врач клиники микрохирургии глаза АйМед Элина Санторо: как защитить зрение при просмотре ТВ


"Запад до последнего будет закрывать глаза на зверства режима Зеленского": Мария Захарова ответила Киеву после атаки на Севастополь


Новичок ярославского «Локомотива» сыграет в гала-матче в Москве

В Москве пройдет групповая шоссейная велогонка Cyclingrace Столица. Старт состоится 6 июля

Hisense запустила рекламную кампанию «Ставшие легендой»

Детская зона «ЯРКО» – на Летней Спартакиаде «Газпром-Медиа Холдинга»




Мэр: 29 и 30 июня в Москве пройдет масштабное празднование Дня молодежи

Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: Уровень безработицы в Москве будет снижен до 1,2 процента к 2030 году

Собянин рассказал о масштабной программе празднования Дня молодежи в Москве


Экологи «Россети Центр» и «Россети Центр и Приволжье» показали высокий профессионализм на Всероссийском конкурсе

Единение с природой, спорт и прогулки: Москвичам рассказали, чем можно заняться в уникальном парке "Яуза"

Землевладельцев Щелкова предостерегли от нарушений правил обращения с отходами

У инвесторов появилась возможность купить ЦФА на "Атомайзе" прямо в мобильном приложении Росбанка


Капремонт дома в конструктивистском стиле в районе Арбат завершится в 2024 году

Страны-члены НАТО выбрали новым генеральным секретарем альянса Марка Рютте

Витаводород — живая мыслящая материя, основа жизни на Земле

Праздничная программа ко Дню молодежи пройдет в выходные в 85 парках Подмосковья


В Димитровграде проводят чемпионат России по парусному спорту в классе «микро»

Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70

Спортсмены из Архангельской области взяли серебро и бронзу на чемпионате России по пулевой стрельбе

Архангелогородцев приглашают на субботник в рамках Всероссийской акции «Вода России»


Удивительно, но факт: в Симферополе снять квартиру дороже, чем в Севастополе

Агент СБУ засел в МВД Крыма: Источник сообщил о поимке майора-шпиона

Семья из Симферополя отправилась в колонию за мошенничество

В Симферополе пройдут антитеррористические учения


Московский игрок рынка напитков баблти приходит в Новосибирск

В Туле прошли Всероссийские соревнования по бадминтону

Фестиваль «Все по классике»: необычная участница!

Страны-члены НАТО выбрали новым генеральным секретарем альянса Марка Рютте












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Дарья Касаткина

Дарья Касаткина с уверенной победы стартовала на травяном турнире в Истбурне






OMV подает жалобу на решение российского суда по спору с Газпромом

Врачи из Москвы проведут осмотры магаданских детей, нуждающихся в консультациях врачей федеральных медцентров

Пассажиры поезда из Воркуты отправлены в пункты назначения по спецграфику

«Киркорову плевать на законы Российской Федерации»: соседство с Аллой Пугачевой вышло певцу боком — общественность рвет и мечет