GŁÓWNE ELEMENTY PROJEKTU REGATOWEJ ŁODZI PODWODNEJ NAUTILUS NAPĘDZANEJ MECHANICZNIE

JANUSZ KOZAK DOI: 10.12716/1002.31.08 Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa AGNIESZKA CZAJA, PIOTR DĄBROWSKI Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Koło Naukowe CAD/CAE Studentów PG PIKSEL GŁÓWNE ELEMENTY PROJEKTU REGATOWEJ ŁODZI PODWODNEJ NAUTILUS NAPĘDZANEJ MECHANICZNIE W pracy przedstawiono wybrane rozwiązania projektu podwodnego pojazdu regatowego o napędzie mięśniowym: analizę oporową kadłuba, koncepcję systemu sterującego, rozwiązania układu napędowego oraz geometrię pędnika. Projekt został wykonany przez Koło Naukowe CAD/CAE Studentów PG PIKSEL, działające na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. Słowa kluczowe: jednostka podwodna, optymalizacja kadłuba, napęd dźwigniowy, sterowanie trójosiowe, optymalizacja pędnika. WSTĘP Od kilku lat odbywają się międzynarodowe zawody pojazdów podwodnych o napędzie mięśniowym International Submarine Races [3, 4]. Udział w tych zawodach wymaga posiadania pojazdu o lepszych parametrach niż konkurencja. Taka przewaga, oprócz wydolności osoby napędzającej, zależy wyłącznie od parametrów technicznych jednostki, a te są efektem wzajemnej korelacji oporu, manewrowości i sprawności układu napędowego. Priorytetem jest tu osiągnięcie jak największej prędkości poprzez minimalizację oporu i maksymalizację naporu. Założono osiowosymetryczny kształt kadłuba, na którym umieszczono trójpłatowy system sterujący kierunkiem i zanurzeniem. Poszukiwania optymalnej geometrii powierzchni zwilżonej prowadzono na podstawie systematycznych obliczeń CFD. Dla uzyskania wysokiej sprawności układu napędowego standardowy napęd rowerowy zastąpiono napędem dźwigniowym wraz z nietypową geometrią pędnika. Model głównych elementów projektu przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Model jednostki

82 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 31, 2016 1. ANALIZA DOTYCHCZASOWYCH ROZWIĄZAŃ Analizując rozwiązania, zastosowane przez studentów z innych krajów podczas wcześniejszych wyścigów łodzi podwodnych, można wykazać pewne prawidłowości w dotychczasowych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Regułą jest umieszczanie pilota w pozycji poziomej z głową skierowaną w stronę dziobu, twarzą w stronę dna. Pośród analizowanych rozwiązań tylko raz zastosowano inne położenie osoby kierującej znajdowała się ona w pozycji siedzącej z nogami skierowanymi do dziobu. Minusem tej koncepcji jest wzrost oporu, powodowany mniej opływowym kształtem kadłuba (obrys w przekroju prostopadłym do osi jednostki ciała w pozycji siedzącej jest większy niż w pozycji leżącej). Wszystkie analizowane jednostki posiadały stateczniki na kadłubie. Niekiedy stosowano również dodatkowy ster przymocowany za łodzią. Ster umieszczony za kadłubem jest dobrym rozwiązaniem ze względu na fakt, że stanowi jego przedłużenie i jego wpływ na opór jednostki w położeniu niewychylonym (zerowy kąt natarcia) jest znacznie mniejszy. Błędem natomiast jest stosowanie stateczników w środkowej części łodzi, ponieważ ich skuteczność jest mało efektywna. Wychylenie płetwy sterującej powoduje powstanie na jej powierzchni siły nośnej, która pomnożona przez odległość od środka ciężkości jednostki (ramię siły) daje moment skręcający. Im większe zatem jest to ramię, tym efektywniej pracuje płetwa. Mechanizm napędowy miał postać napędu rowerowego (korbowego). Różnice projektowe polegały na zastosowaniu różnych wariantów, np. z łańcuchem i kołami zębatymi, oraz przekładni umożliwiającej przejście na wał napędowy. W przypadku pędników stosowano klasyczną śrubę okrętową (pojedynczą; przeciwstawną; o stałym skoku; nastawną; z dyszą) lub niekonwencjonalny typ pędnika, np. płetwy typu hobie kayak, umiejscowione symetrycznie nad i pod kadłubem. Analizując dotychczasowe osiągnięcia drużyn startujących w zawodach łodzi podwodnych, wywnioskowano, że stosowanie niekonwencjonalnych elementów napędowych (jednostki bez śruby) nie przynosi najlepszych efektów, dlatego zdecydowano o zastosowaniu klasycznej śruby. Należy zaprojektować ją tak, aby miała maksymalną sprawność dla danych warunków pracy. 2. KADŁUB Projekt kadłuba obejmował siedem etapów: wstępną definicję kształtu kadłuba, ustalenie pozycji pilota, określenie gabarytów pilota, dobór profilu kadłuba, przeprowadzenie symulacji CFD, analizę oporową oraz przedstawienie podstawowych parametrów jednostki. W niniejszym artykule przedstawiono sposób określenia gabarytów pilota oraz metodykę doboru profilu kadłuba.

J. Kozak, A. Czaja, P. Dąbrowski, Główne elementy projektu regatowej łodzi podwodnej Nautilus 83 2.1. Określenie gabarytów pilota Wstępna analiza gabarytów różnych zawodników, wykonana na podstawie teorii podobieństwa (wykorzystywanej do badań modelowych w okrętownictwie), wskazuje na celowość wykorzystania zawodnika o jak największych gabarytach. Przyjmując współczynnik skali liniowej, można stwierdzić, że opory rosną proporcjonalnie do powierzchni, a moc napędu rośnie proporcjonalnie do objętości, co w efekcie powoduje wzrost prędkości proporcjonalny do wzrostu stosunku mocy napędu do oporu. Wniosek ten jest słuszny przy założeniu, że pozostałe wymiary zawodnika (przede wszystkim szerokość w barkach i biodrach) zmieniają się proporcjonalnie do jego wzrostu oraz że moc generowana, przypadająca na jeden kilogram masy ciała zawodnika jest stała. W celu potwierdzenia słuszności powyższych rozważań przeprowadzono analizę trzech sylwetek o różnych gabarytach (5 centyli wzrost 164,3 cm, 50 centyli 174,8 cm, 95 centyli 185,4 cm). Wykonano szacunkowe obliczenia do określenia generowanej przez pilota mocy (podczas pedałowania) oraz oporu kadłuba, w którym jest umieszczony (przyjęte modele kadłuba to bryły osiowosymetryczne, gdzie maksymalna szerokość rośnie wraz ze wzrostem gabarytów człowieka). Założono, że człowiek wytwarza moc w stosunku do masy ciała, im większy zatem i cięższy pilot, tym większą moc będzie w stanie wygenerować. Następnie określono kształt wymagany dla każdego rozmiaru kadłuba i wyznaczono wartość oporu całkowitego tych kształtów. Na rysunku 2 przedstawiono stosunek wzrostu generowanej mocy do wzrostu oporu kadłuba z uwzględnieniem gabarytów człowieka. Rys. 2. Porównanie generowanej mocy przez człowieka z przyrostem oporu kadłuba

84 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 31, 2016 2.2. Dobór profilu kadłuba W celu doboru profilu kadłuba w pierwszym kroku określono wartość liczby Reynoldsa. Na podstawie analizy istniejących łodzi regatowych oraz ich osiągów założono wartości długości całkowitej kadłuba i osiąganej prędkości maksymalnej. Znając temperaturę i rodzaj wody w basenie, dobrano odpowiednią wartość lepkości kinematycznej. Obliczenie liczby Reynoldsa wykonano na podstawie zależności: = 2,6![m] " = 8!kn = 4,12 [m/s] # = 1,142 10 $%![m 2 /s] & ' = " # = 2,6 4,12 1,142(10 $% = 9,7(10%!) 10 * gdzie: & ' liczba Reynoldsa [-], L długość całkowita kadłuba [m], prędkość [m/s],! lepkość kinematyczna [m 2 /s]. Założona długość pozwoliła na opisanie ograniczeń kształtu w postaci procentowej długości cięciwy, czyli długości maksymalnej jednostki, co zostało wykorzystane do porównania profili o długości jednostkowej, których grubość była wyrażona również w procentach długości cięciwy. Uwzględniając przyjęte wcześniej ograniczenia zdecydowano, że poszukiwany kształt kadłuba będzie przekroju eliptycznego na całej długości, definiowany dwoma różnymi profilami jednym umiejscowionym w płaszczyźnie Oxy i drugim w Oxz. Problem określenia oporu tak zdefiniowanego kształtu jest o tyle skomplikowany, że mając na uwadze wzór na opór hydrodynamiczny kadłuba " # = $ % 1 2 & ' ( można wyciągnąć następujący wniosek: samo kryterium minimalnego współczynnika oporu bryły kadłuba, którego interpretację uzyskano, wykonując obliczenia w programie komputerowym, jest niewystarczające, ponieważ na opór składa się szereg zmiennych, mających wpływ na współczynnik oporu oraz pole powierzchni czołowej. Przy wyznaczaniu oporu całkowitego uwzględnia się również składową oporu tarcia, która jest zależna od wielu parametrów. W związku z tym istniałaby konieczność przeprowadzenia optymalizacji wielokryterialnej, która wymaga znacznie głębszej analizy, toteż w pierwszej fazie analiz uwzględniono wyłącznie wpływ oporu hydrodynamicznego, porównując profile o długości jednostkowej. Doboru odpowiedniego profilu dokonano przy użyciu programu Profili2, korzystając z dostępnych kształtów, w bibliotece programu, oraz tworząc brakujące

J. Kozak, A. Czaja, P. Dąbrowski, Główne elementy projektu regatowej łodzi podwodnej Nautilus 85 profile NACA przy użyciu przeznaczonego do tego narzędzia, dostępnego w środowisku programu Profili2. Ponadto skorzystano z możliwości importowania profili z innych baz danych. Wartości opisujące profile podane były w procentach długości cięciwy. Mając tak przygotowaną grupę kształtów, w celu dokonania analizy napisano program w Microsoft Visual Basic (dodatek programu Microsoft Excel), dzięki któremu wybrano optymalny profil kadłuba. Poniżej przedstawiono obliczenia charakterystyk oporowych dla pięciu najwęższych profili, wykonane za pomocą programu Profili2. Wyniki analizy przedstawiono na rysunku 3. Rys. 3. Charakterystyki analizy oporowej profili Jak widać z uzyskanych charakterystyk, najlepszym profilem okazał się profil NACA 67-021- Mod., dla którego wartość współczynnika C d jest najmniejsza przy zerowym kącie natarcia. 3. SYSTEM STERUJĄCY Projekt systemu sterującego obejmuje dobór szeregu elementów składowych. W artykule przedstawiono procedurę doboru charakterystyki płetwy sterującej oraz wartości naporu jednostki. Zapewnienie sterowności i stateczności kursowej jednostce uzyskuje się dzięki płatom sterującym, umieszczonym w rufowej części kadłuba. Obie te cechy zależą od wielkości, kształtu i miejsca umieszczenia płatów. Koncepcja zakłada układ trzech płatów sterujących, rozmieszczonych co 120.

86 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 31, 2016 3.1. Płetwa sterująca Każdy płat sterujący składa się z podstawy i płetwy, która umożliwia zmianę trajektorii poruszania się jednostki. W pierwszej kolejności wyznaczono wymaganą powierzchnię boczną, na podstawie której za pomocą programu SIEMENS NX wygenerowano profil boczny płetwy. Przy użyciu funkcji Show Combs sprawdzono i dostosowano krzywiznę tak, aby nadać krawędzi możliwie opływowy kształt. W celu lepszej kontroli przekroju poprzecznego płetwa została podzielona na siedem przekrojów, znajdujących się w równych odstępach, zależnych od nadanej wysokości całkowitej. Następnie profil boczny sparametryzowano i zaimportowano rzędne profilu NACA 0010, których cięciwy odpowiadają szerokościom, wyznaczonym przy podziale na przekroje. Model płata jest całkowicie asocjatywny. Przy zmianie wysokości i długości cięciwy, znajdującej się w podstawie płata, kształt boczny i przekroje zostają zachowane. Takie wykonanie modelu dało duże możliwości w doborze kształtu i wartości powierzchni bocznej w celu analizy różnych opcji i doboru najlepszego rozwiązania. 3.2. Napór jednostki Wartość oporu, jaki generuje kadłub wraz ze statecznikami podczas pływania z określoną prędkością, określono za pomocą programu STAR CCM+. Na jej podstawie wyznaczono wymaganą wartość naporu. Wartość naporu została wyliczona na podstawie zależności: gdzie: T napór [N], R T opór [N], t współczynnik ssania [-]. " =! 1!" Współczynnik ssania wyliczono na podstawie metody Schiffbau Kalender. " =# 2 3 #$ +0,01 =#2 #% 0,1020+0,01 = 0,78 3 gdzie ω współczynnik strumienia nadążającego [-] $ =#!0,24+0,75#& =#!0,24+0,75#%#0,456 = 0,1020# gdzie δ współczynnik pełnotliwości kadłuba [-] Porównanie wartości naporu kadłuba ze statecznikami oraz bez dla określonych prędkości zamieszczono na rysunku 4.

J. Kozak, A. Czaja, P. Dąbrowski, Główne elementy projektu regatowej łodzi podwodnej Nautilus 87 Rys. 4. Porównanie wartości naporu kadłuba bez stateczników i ze statecznikami 4. NAPĘD Projekt napędu obejmuje siedem etapów: określenie mocy generowanej przez pilota, porównanie napędu rowerowego i dźwigniowego, projekt napędu dźwigniowego, projekt przekładni stożkowej, dobór przekładni planetarnej, wybór sprzęgła elastycznego oraz sprawdzenie wytrzymałości wałów. W artykule zaprezentowano określenie mocy generowanej przez pilota oraz porównanie napędu rowerowego i dźwigniowego. 4.1. Określenie mocy generowanej przez pilota W celu wyznaczenia wartości mocy generowanej poprzez pedałującą osobę wykonano test Wingate, sprawdzający wydolność beztlenową. Badanie polegało na rejestracji wydatku energetycznego osoby badanej w trakcie pedałowania przez 30 s na ergometrze rowerowym z obciążeniem równym 10% wagi ciała. Test poprzedzony był 5-minutową rozgrzewką, a następnie 5-minutowym odpoczynkiem. Badania na przeznaczonym do tego urządzeniu i przy użyciu profesjonalnej aparatury pomiarowej przeprowadzono dzięki uprzejmości AWFiS w Gdańsku. Na rysunku 5 zaprezentowano wyniki testu.

88 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 31, 2016 Rys. 5. Wyniki testu Wingate Z otrzymanych wyników można wysunąć wnioski, iż na przestrzeni pierwszych metrów zawodnik zdąży rozwinąć maksymalną moc (po ok. 4 s) i jest w stanie utrzymywać zadowalająco stały poziom wytwarzanej pedałowaniem mocy przez kolejne 20 s. Odcinek od startu do bramki, otwierającej pomiar prędkości jednostki, wynosi 42 m, odcinek między bramkami pomiarowymi 13 m. Zakładając, że linię startu mija się z maksymalną mocą, rozwijając założoną prędkość do 3,6 m/s (7 kn) ruchem jednostajnym, to dystans 42 m pokonuje się w 12 s, a odcinek pomiarowy w 4 s. Po tym czasie nie maksymalna moc wytworzona przez pilota, a precyzja prowadzenia pojazdu będzie kluczowym czynnikiem w osiągnięciu zwycięstwa, tak więc wyniki testu są zadowalające. Uzyskane moce zostały pomnożone przez wartość odniesienia, jaką jest masa zawodnika, aby uzyskać wartość mocy wyrażonej w watach:!"# =9,214$ W kg %91$kg&$838 '()*+-" =7,758$ W kg %91$kg&705$W gdzie:!"# moc maksymalna [W], $%&'()" moc średnia [W]. Należy wziąć pod uwagę, że konkurencja, w jakiej będzie wykorzystywana projektowana łódź, potrwa prawie trzy razy dłużej (ok. 90 s) niż czas prezentowanego testu Wingate (30 s). Szacuje się, że pedałujący będzie uzyskiwał mniejszą moc, ponieważ będzie musiał rozłożyć siły na cały wyścig. W związku z tym wykres generowanej mocy będzie miał przebieg łagodniejszy. Wartości uzyskanych

J. Kozak, A. Czaja, P. Dąbrowski, Główne elementy projektu regatowej łodzi podwodnej Nautilus 89 w czasie testu wyników zdecydowano się zatem pomniejszyć o 15%, czyli ostatecznie wartości, które należy przyjąć do obliczeń związanych z projektowaniem układu napędowego, są to:!"# *+712+W $%&'()" *600 W 4.2. Porównanie napędu rowerowego i dźwigniowego Pierwsza koncepcja napędu zakłada zamontowanie konwencjonalnego napędu rowerowego. Druga koncepcja jest innowacyjnym rozwiązaniem poprzez zastosowanie napędu dźwigniowego. W przypadku napędu rowerowego mamy do czynienia z ruchem obrotowym, który jest naturalnym ruchem wykonywanym przez pilota. Napęd dźwigniowy wykorzystuje ruchy nóg podobnie jak podczas pedałowania, jednakże bez wykonania pełnego obrotu. W typowym napędzie rowerowym obie nogi pracują synchronicznie, w napędzie dźwigniowym asynchronicznie. Ponadto w przypadku napędu dźwigniowego nie występuje punkt zerowego momentu, kiedy obie stopy znajdują się w pionie. W efekcie charakter generowanego momentu w czasie cyklu pracy jest znacznie bardziej ustabilizowany, przez co uzyskać można mniejsze zawirowania wody niż w przypadku napędu rowerowego. Dodatkowo napęd dźwigniowy zajmuje mniej miejsca niż konwencjonalny napęd rowerowy. Na rysunku 6 przedstawiono poglądowy przebieg momentu obrotowego zależnego od wartości czasu. a) b) Rys. 6. Przebieg momentu obrotowego: a) przy użyciu napędu rowerowego (cykl synchroniczny), b) przy użyciu napędu dźwigniowego (cykl asynchroniczny)

90 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 31, 2016 5. PĘDNIK Projekt pędnika obejmuje wiele analiz, wśród nich wybranych pędników, dobór podstawowych parametrów, wyznaczenie charakterystyk hydrodynamicznych, charakterystyki kawitacyjnej, opracowanie geometrii profilu skrzydła, a wreszcie analizę numeryczną. W artykule przedstawiono analizę wybranych pędników oraz geometrię wybranego pędnika. 5.1. Analiza wybranych pędników Na potrzeby optymalizacji porównano trzy pędniki o różnej liczbie skrzydeł, przy stałej prędkości obrotowej równej 480 obr/min oraz całkowitej średnicy pędnika w zakresie od 200 mm do 500 mm. Analizy dokonano za pomocą programu OpenProp v3.3.4 [2]. W pierwszej kolejności ustalono podstawowe parametry śruby za pomocą opcji Parametric Study. Podstawowe dane (Specifications): napór (Required thrust) 105 N, prędkość (Ship speed) 3,6 m/s, średnica piasty (Hub diameter) 0,07 m, gęstość płynu (Fluid density) 1000 kg/m 3. Geometria skrzydła śruby (Blade Design Values) została automatycznie zaproponowana przez program OpenProp v3.3.4. Na podstawie uzyskanych wykresów ustalono liczbę skrzydeł (Number of blades) 3 oraz średnicę pędnika (Rotor diameter) 0,4 m. Dane te zostały w dalszej kolejności wykorzystane do analizy poszczególnych geometrii śruby za pomocą opcji Single Design. Na podstawie ustalonych założeń dokonano analizy geometrii trzech różnych grup pędników. Celem analizy było wybranie pędnika o najwyższej sprawności przy spełnieniu dwóch warunków brzegowych: zapotrzebowanie śruby na moc dostarczoną nie może przekroczyć 542 W, a maksymalny moment obrotowy nie może przekroczyć 11 Nm. Analizę prowadzono w trzech różnych populacjach danych: w pierwszej grupie porównano trzy pędniki pod względem szerokości skrzydła (geometria skrzydła została zaczerpnięta z programu OpenProp v3.3.4.), w drugiej grupie porównano trzy pędniki pod względem kąta nachylenia skrzydła. Geometria skrzydła została zaczerpnięta z literatury przedmiotu [1], natomiast w trzeciej grupie dokonano analizy geometrii czterech skrzydeł, zaczerpniętych z badań śrub seryjnych (Newton Rader, CTO, Wageningen, HydroComp). Na podstawie dokonanej analizy pędników otrzymano śrubę o najwyższej sprawności wynoszącej 0,8844 oraz momencie obrotowym 8,5035 Nm i mocy 427,4327 W. 5.2. Geometria wybranego pędnika W celu otrzymania geometrii skrzydła śruby użyto specjalnie w tym celu napisanej nakładki w programie Matlab, która jest kompatybilna z programem OpenProp v3.3.4. W końcowym efekcie otrzymano chmurę punktów powierzchni skrzydła śruby. Uzyskane dane zaimportowano do programu Rhinoceros (rys. 7), a następnie stworzono model pędnika przedstawiony na rysunku 8.

J. Kozak, A. Czaja, P. Dąbrowski, Główne elementy projektu regatowej łodzi podwodnej Nautilus 91 Rys. 7. Chmura punktów w programie Rhinoceros Rys. 8. Model pędnika w programie Rhinoceros

92 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 31, 2016 WNIOSKI 1. Wykonanie projektu małej, nietypowej jednostki podwodnej wymaga rozwiązania szeregu problemów, nierzadko wzajemnie sprzecznych. Projektowanie jednostki do startu w regatach wiąże się z poszukiwaniem rozwiązań wieloparametrycznych, a fakt wykorzystania jako źródła napędu człowieka zmusza do stosowania bardzo subtelnych lub niekonwencjonalnych rozwiązań ze względu na małą moc napędu. 2. Zwiększenie gabarytów pilota powoduje szybszy wzrost generowanej mocy w stosunku do wzrostu oporu kadłuba, co przemawia za projektowaniem łodzi z uwzględnieniem pilota o większych gabarytach. Wiąże się to z założeniem, że wraz ze wzrostem gabarytów pilota, a co za tym idzie, masy ciała, następuje szybszy przyrost generowanej mocy przez zawodnika aniżeli przyrost siły oporu całkowitego kadłuba. 3. Dzięki przyjęciu asynchronicznego modelu pracy nóg pilota uzyskano przebieg momentu obrotowego zbliżony do stałego w przeciwieństwie do konwencjonalnego napędu rowerowego, co wpływa korzystniej na prace pędnika. 4. Biorąc pod uwagę dwa kryteria, które musi spełniać dany pędnik (maksymalna wartość momentu obrotowego i mocy) oraz założenia, jakie przyjęto podczas analizy, ustalono, że im skrzydło śruby jest węższe, tym jego sprawność wzrasta. Zauważono również, że kąt nachylenia skrzydła śruby nie ma wpływu na jego sprawność oraz że zastosowanie seryjnej geometrii skrzydła śruby nie gwarantuje wyższej sprawności. Reasumując, w celu osiągnięcia jak największej prędkości jednostki należy zminimalizować opór poprzez dobranie odpowiedniego profilu kadłuba i ograniczenie wpływu płatów sterujących na kształt jednostki oraz zminimalizować napór przez zastosowanie innowacyjnego napędu dźwigniowego i pędnika o jak największej sprawności. LITERATURA 1. Carlton J., Marine Propellers and Propulsion, Butterworth-Heinemann, Elsevier 2007. 2. Epps B., OpenProp Theory Document, Publishing House Massachusetts Institute of Technology, Cambridge 2010. 3. European International Submarine Races, http://www.subrace.eu/. 4. International Submarine Races, http://www.isrsubrace.org/index.cfm.

J. Kozak, A. Czaja, P. Dąbrowski, Główne elementy projektu regatowej łodzi podwodnej Nautilus 93 MAIN ELEMENTS OF THE PROJECT HUMAN-POWERED SUBMARINE NAUTILUS Summary The paper presents the main components of the project of human powered regatta submarine vehicle: optimisation of hull form, concept of steering and vertrical stabilizing system, propulsion system design as well as unconventional geometry of the propeller. The project was made by the GUT Student s CAD/CAE Research Club, acting at the Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology Gdansk University of Technology. Keywords: submarine, optimization of the hull, lever drive, control triaxial, optimization of the propulsion.