Főbb éghajlati előnyök, amikor a hajók „repülnek” a felszín felett

Hamarosan valósággá válhatnak az elektromos személyszállító kompok, amelyek a felszín felett siklik át a tengereken. A svédországi Chalmers Műszaki Egyetem kutatócsoportja egyedülálló módszert hozott létre a szárnyashajók továbbfejlesztésére, amellyel jelentősen megnövelhető az elektromos hajók hatótávolsága, és 80 százalékkal csökkenthető a fosszilis meghajtású hajók üzemanyag-fogyasztása.

Míg az autók villamosítása előrehaladott állapotban van, a világ személyszállító kompjai még mindig szinte kizárólag fosszilis tüzelőanyagokkal működnek. A korlátozó tényező az akkumulátor kapacitása, amely nem elegendő a hajók és kompok hosszabb távon történő ellátásához. Most azonban a Chalmers és az SSPA tengerkutató létesítmény kutatóinak sikerült egy olyan módszert kifejleszteniük, amely jelentősen környezetbarátabbá teheti a hajózási ágazatot a jövőben. A hangsúly a szárnyashajókon van, amelyek a szárnyakhoz hasonlóan a víz felszíne fölé emelik a hajótestet, és lényegesen kisebb vízállósággal haladnak. A vitorlázást az elmúlt években forradalmasító technológia, amellyel a szárnyashajók az elit vitorlázók csónakjait nagyon nagy sebességgel repülik át a víz felszínén.
A Chalmers és az SSPA kutatói most azt szeretnék elérni, hogy a vitorlások szárnyashajó elvét nagyobb utasszállító kompokon is alkalmazzák, ami jelentős éghajlati előnyökkel jár.

“A kompok villamosítása nem valósítható meg vízállóságuk drasztikus csökkentése nélkül. Ez a módszer lehetővé teszi olyan új fóliakialakítások kifejlesztését, amelyek akár 80 százalékkal is csökkenthetik az ellenállást, ami viszont jelentősen megnövelné az akkumulátoros hajók hatótávját. Ily módon a jövőben elektromos kompokat is használhatnánk hosszabb távolságokon” – mondja Arash Eslamdoost, a kutatás vezetője, a Chalmers alkalmazott hidrodinamikájának docense, és a Journal of Marine folyóiratban megjelent „ Fluid-Structure Interaction of a Foiling Craft ” című tanulmány szerzője. Tudomány és Műszaki.

Még a ma fosszilis tüzelőanyaggal működő hajók esetében is jelentős lehet az éghajlati előny, mivel a hasonló szárnyashajó-technológia nem kevesebb, mint 80 százalékkal csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást.

Az egyedi mérési módszer széles körű érdeklődést vált ki
A kutatási projekt középpontjában egy egyedi mérési technika áll, amelyet a kutatók azért állítottak össze, hogy részletesen megértsék, hogyan viselkednek a szárnyashajók a vízben, amikor például nő a terhelés vagy a sebesség, vagy megváltozik a szárnyashajó helyzete. A kísérletekből összegyűjtött adatok felhasználásával a csapat kifejlesztett és validált egy módszert, amellyel nagy pontossággal szimulálja és megjósolja, hogyan viselkedik a szárnyashajó különféle körülmények között. A módszer egyedülálló a maga nemében, és ma már elektromos meghajtású szárnyas kompok szárnyashajóinak tervezésére is használható.

A tanulmányt az SSPA kutatóintézettel együttműködve végezték – amely a világon a néhány ilyen intézet egyike –, ahol Laura Marimon Giovannetti kutatóként és projektmenedzserként dolgozik. Ő a tanulmány vezető szerzője, és maga is elit szinten versenyzett a brit és az olasz nemzeti vitorláscsapatban is. Ma a svéd olimpiai bizottság és a svéd válogatott kutatási és fejlesztési tanácsadója, akinek célja, hogy 2024-ben több érmet szerezzen a csapatnak a 2024-es olimpián. Marimon Giovannetti számos lehetőséget lát a csapat által kifejlesztett egyedi mérési módszerben:

“A 2013-as San Francisco-öbölben megrendezett Americas Cup-on először láttunk egy 72 láb hosszú vitorlást, amely a verseny során megtanult “repülni” szárnyashajókkal. Azóta pedig hatalmas növekedést tapasztaltunk a vitorlázás terén. szárnyashajós hajókat. Ezzel az új módszerrel és tudással a mérnöki ágak széles skáláját tudjuk összehozni – a haditengerészet, a fejlett anyagok és a repüléstechnika, valamint a megújuló energia.”

Kikövezve az utat a szárnyashajók számára az elektromos kompokon
A szárnyashajó technológia önmagában nem újdonság, de már a 60-as, 70-es években kifejlesztették. Akkoriban a hangsúly azon volt, hogy a hajók a lehető leggyorsabban közlekedjenek, és a szárnyashajók acélból készültek, ami egy nehéz anyag, magasabb karbantartási költségekkel. A mai modern szárnyashajók szénszálból készülnek, egy sokkal könnyebb és merevebb anyagból, amely nagy terhelés mellett is meg tudja őrizni merevségét – és az elvárt terhelésekre szabható. A kutatási projekt része tehát az volt, hogy teljes mértékben megértsük, hogyan viselkedik egy szénszálas szerkezet a víz alatt a különböző üzemi körülmények között. A kutatócsoport modern technológiával összekapcsolva kidolgozott módszere ma már a szénszálas szárnyashajók alkalmazását nyitja meg a nagyobb személyhajókon, amelyek kis sebesség mellett is biztonságosan, ellenőrzötten és klímabarát módon közlekedhetnek.

“Azt szeretnéd, ha a fólia a lehető leghatékonyabb lenne, ami azt jelenti, hogy a lehető legnagyobb súlyt a lehető legkisebb sebességgel, a legkisebb ellenállás mellett vigyük el. A következő célunk, hogy ezt a módszert alkalmazzuk a kompok hatékonyabb szárnyashajóinak tervezésekor a jövőben “- mondja Eslamdoost.

Kép: Lloyd Images

Bővebben a tudományos cikkről

• A „ Fluid-Structure Interaction of a Foiling Craft ” című tanulmány a Journal of Marine Science and Engineering folyóiratban jelent meg. A szerzők Laura Marimon Giovannetti, Ali Farousi, Fabian Ebbesson, Alois Thollot, Alex Shiri és Arash Eslamdoost. A kutatók az SSPA-nál (a svédországi RISE Research Institutes része), a svédországi Ch almers University of Technology-nál és a francia INP-ENSEEITH-nál tevékenykednek.
• Hugo Hammar finanszírozása az SSPA-tól és Rolf Sörman finanszírozása a Chalmers Műszaki Egyetemtől biztosította az anyagi támogatást az SSPA kísérleti tesztjeihez. Ez a tanulmány a Chalmers University of Technology Alapítványtól is kapott támogatást a Hidro- és aerodinamika stratégiai kutatási projekthez.