Design of a Ducted Propeller-based propulsor

This report concerns the CNR-INSEAN activities performed into the framework of the Usv PERMARE Project. The presented contents are provided in partial fulfillment of the Task A3.1 of OR 3. In the present work a preliminary design of a ducted propeller-based propulsor is performed. The application is represented by a swath type hull with an electric engine as primary device. The design point is defined by a free-running ahead motion condition, whereas the engine provides a constant torque at maximum rate of revolution. The complete hull-propulsor-engine system is considered with interactions between devices taken into account by global parameters. The design is performed via successive steps, oriented to define the propeller and the duct configurations. A parametric model has been developed to perform the initial analysis, based on the use of different regression models (linear regression and neural network). Computational tool for the hydrodynamic analysis (BEM and hybrid RANSE/BEM) are then used to refine the design. A set of acceptable configurations are identified according to constraints on the thrust and torque at design point. Results are discussed with respect to hydrodynamic behaviour and global loads and a solution is analysed.

Il rapporto si riferisce alle attività svolte dal CNR-INSEAN nell'ambito del progetto di ricerca Usv PERMARE. Il lavoro è a corredo del task A3.1 o OR3. Nel presente lavoro viene presentata la progettazione preliminare di un propulsore basato su eliche in mantello. L'applicazione è rappresentata da una carena di tipo SWATH mossa da un motore primo elettrico. La condizione di progetto è data dalla condizione di corsa libera, con coppia fornita costante al massimo numero di giri dal motore. Il sistema completo carena-propulsore-motore è considerato con l'interazione tra le componenti portata in conto attraverso parametri globali. La progettazione avviene per passi successivi, orientati alla configurazione dell' elica e del mantello. E' stato sviluppato un modello parametrico per l'analisi iniziale, basato sull'uso di differenti modelli di regressione (regressione lineare e a rete neurale). E' stato quindi utilizzato uno strumento numerico per l'analisi idrodinamica (BEM e ibrido RANSE/BEM) nella fase di progettazione di dettaglio. Viene identificato un insieme di configurazioni in accordo ai vincoli sulla spinta e sulla coppia nella condizione di progetto. I risultati sono discussi secondo il comportamento idrodinamico e i carichi globali ed una soluzione viene analizzata.