أثر نيو تقنيات التبريد سرعة السفينة وقودها الاقتصاد

صناعة الرحلات البحرية كانت مسرحاً للأولويات المتنافسة: السرعة والراحة والكفاءة والمسؤولية البيئية، في السنوات الأخيرة، أحد أكثر المعالم تأثيراً لتحسين كل هذه العوامل هو تطور تكنولوجيا الوقود،

تصميمات المبرلين التقليدية: خط الأساس للكفاءة والسرعة

ففي معظم القرن العشرين، كان نظام الدفع الموحد للسفن السياحية الكبيرة يتألف من مروحة ثابتة الدفع تتحول إلى محرك واحد، وكانت هذه التصميمات قوية وبسيطة للتصنيع، واعتمدت على اتصال مباشر بالمحرك الرئيسي، غير أن البساطة جاءت بتكلفة: فالزاوية المتناقلة قد أصبحت أمثل لشرط تشغيلي واحد فقط ثابت سرعة التصاميم في ظل الحمل العادي.

وبالإضافة إلى عدم الكفاءة، عانى المدافعون عن الدفعات الثابتة من التجويف - تشكيل وانهيار فقاعات البخار على سطح مثان، كما أن الإجلاء يهدر المعادن ويزيد الضوضاء ويقلل من الدافع، كما أن التصميمات التقليدية تحاول التقليل إلى أدنى حد من الانحراف عن طريق قياس هندسة دقيقة، ولكن النهج الواحد يناسب الجميع يعني أن أي انحراف عن ظروف التصميم لا ينتج عنه أي انحراف عن التحلل.

استهلاك الوقود وضبط النفس

وقد تحقق سفينة الرحلات السياحية النموذجية التي تعمل بدافع ثابت السرعة القصوى من ٢٠ إلى ٢٤ عقدة، ولكن فقط عن طريق تشغيل المحرك الرئيسي في أقصى درجاته المستمرة، وفي أسرع وقت ممكن، فإن استهلاك الوقود المحدد )غرامات الوقود لكل كيلوواط ساعة( سيرتفع لأن المحرك لا يمكن أن يعمل في حمولة أمثل، كما أن عدم التوافق بين الطلب على الدفعات ومنتجات المحرك لا يشكل أبداً دافعاً رئيسياً للصناعة في السعي إلى إيجاد بدائل متفاوتة.

Innovations in Propeller Technology: A New Generation of Blades

وقد وصلت الإجابة على أوجه القصور في تصميمات البقعة الثابتة إلى عدة أشكال، كل منها يستهدف جانبا مختلفا من جوانب الدفع، وأصبحت سفن الرحلات البحرية الحديثة تضم الآن مدافعين يمكن أن يتكيفوا في الوقت الحقيقي مع الطلبات التشغيلية، وأن يدمجوا ملامح مائية متقدمة، وأن يحشدوا المواد التي تقلل من الوزن والثقل، كما أن الابتكارات الرئيسية التي أعادت تشكيل الصناعة.

مروجو الخياطة الخاضعون للمراقبة

ويمكن تعديل الزواحف التي يمكن التحكم فيها بحيث يمكن تعديل الزوايا المسدودة في حين تدور الشظايا، وبتناوب كل نصل حول محوره، يمكن أن تُستخدم هذه الملعب على النحو الأمثل لأي سرعة تشغيلية، أو الاقتصاد المكبوت، أو المناورة، أو حتى الدافع العكسي دون تغيير تناوب المحرك، وتقضي هذه المرونة على مقايضة تعادلات القوة الشرائية المتأصلة في تصميمات الثابتة.

• Reduced fuel consumption] at off-design speeds, because the propeller can adopt aplay that closely matches the motor's most efficient power band.
• Faster maneuverability[Faster maneuverability] in ports, reducing reliance on tugboats and lowering emissions during docking.
• Extended motor life] by avoid rapid load changes and reverse circulation.

شركة تصنيع رئيسية مثل Wrtsilä و]ABB Marine] تمد نظم CPP إلى العديد من أكبر خطوط الرحلات السياحية في العالم، ووفقاً لاستعراض تقني أجرته الولايات، يمكن أن تقلل من استهلاك الوقود بنسبة تصل إلى 10-15 في المائة مقارنة بالتصميمات الثابتة - 4].

أجهزة التبريد المغنطة

وهناك بديل متخصص من برنامج حماية البيئة هو محرك الريش الذي يمكن فيه تحويل الشارات إلى اتجاه " ملوث " على حافة حدية يقلل من جره عندما لا يقوم الناقل بتسليم الدفع، وهذا مفيد بصفة خاصة بالنسبة للسفن السياحية التي تستخدم الدفع الإضافي أو الأشرعة (في حالة السفن ذات المقاومة الريحية) أو للسفن التي تعمل في كثير من الأحيان في مجال الدفع السريع.

أجهزة قياس أرضية متطورة ومواد

وبالإضافة إلى السيطرة على الملعب، فإن شكل النصل نفسه قد شهد تطورا جذريا، فالديناميات السائلة المحوسبة وتحليل العناصر المحددة تتيح للمهندسين الآن تصميم ملامح شفرة تؤخر التجويف، وتخفض العجلات البقائية، وتوزع الحمولات على نحو أكثر إنصافا، وتشمل التصميمات المتقدمة الملحوظة ما يلي:

• Kappel propellers:] Feature a distinctive trailing-edge skeg that suppresses tip vortices, reducing drag and noise. This design is widely used in the cruise industry for its efficiency gains of 3 -5%.
• ] Contracted and loaded tipellers (CLT) propellers:] Incorporate a special tip shape that increases blade area near the tip, improving driven and reducing cavitation. CLT designs are common on fast displacement ships.
• Skewed blades: ] A backward skew reduces vibration and cavitation by shifting the top loading toward the blade root.

كما أن المواد قد أحرزت تقدماً، وكثيراً ما تُلقى أجهزة الدفع الحديثة في سبائك النيكل - اللومنيوم التي توفر قوة عالية، ومقاومة التآكل، وقابلية الصداع، وتشتمل بعض التصميمات الآن على مواد مركبة - معززة الألياف الكربونية - على لوحات أصغر حجماً، رغم أن أجهزة الدفع المركبة الكاملة لا تزال تجريبها بالنسبة للسفن السياحية الكبيرة بسبب تحديات التصنيع وأحواض التصديق.

الأثر على سرعة السفينة واقتصاد الوقود

وقد أدى الجمع بين الملعب القابل للتحكم، والجداول الجيولوجية المتقدمة، والمواد المثلى إلى تحسينات قابلة للقياس الكمي في كل من السرعة والكفاءة، ويمكن فهم الآثار من خلال ثلاثة أبعاد للأداء هي: كفاءة الدفع، واستهلاك الوقود المحدد، والمرونة التشغيلية.

المكاسب الناتجة عن زيادة الكفاءة في ممارسة البغاء

(أ) بالنسبة لمحرك الدفع الثابت، فإن الكفاءة النموذجية في المياه المفتوحة تتراوح بين 0.55 و0.65.() وتتحقق الآن نسبة من الطاقة المتجددة إلى الطاقة الكهربائية المتقدمة من 0.68 إلى 0.75 في ظروف التصاميم.() وفي عملية العالم الحقيقي، حيث تعمل السفن في كثير من الأحيان بأحوال مختلفة، فإن ميزة الكفاءة أكبر بكثير من ذلك بسبب وجود مركب متطور.

السرعة بدون عقاب

واحد من أكثر الفوائد التسويقية هو الحفاظ على سرعة الخدمة أو حتى زيادة بدون رفع طاقة المحرك، المحركات الحكيمة حساسة التوقيت، سفينة يمكنها أن تحلق نصف ساعة قبالة مرور عابر بين الموانئ يمكن أن توفر مرونة أكبر في البرمجة أو أن تقلل من تكاليف الوقود عن طريق إزالة الأسطول المزود بأجهزة الدفع ذات السرعة القصوى، وقد تمكنت السفن من تحقيق وفورات إضافية تتراوح بين 0.5 و1.0 كيلو متر في نفس ناتج المحرك

انخفاض الإجلاء والإلمام

فاقتصاد الوقود وسرعة الوقود ليسا القياسات الوحيدة، إذ أن أجهزة الدفع المتقدمة تولد قدرا أقل من الانحرافات مما يقلل الضوضاء المشعية تحت الماء، وبالنسبة للسفن السياحية، فإن هذا يعزز من تقلص توتر المسافرين ورطوبة في الكابينات ويقلل من البصمة الصوتية على الحياة البحرية، ويزداد وعي العاملين باللوائح مثل

تكاليف دورة الحياة والصيانة

وفي حين أن نظم الدفع المتقدمة لها تكاليف أعلى، فإن التكلفة الإجمالية للملكية أقل في كثير من الأحيان، ويخفض استهلاك الوقود بصورة مباشرة النفقات التشغيلية، ويمتد تآكل الطهي الأدنى بين إصلاح المروحيات، وتحتاج نظم الخياطة الخاضعة للمراقبة إلى درجة أكبر من التعقيد الميكانيكي (المشعلات، الختم، النظم الهيدروليكية)، ولكن موثوقية هذه المكونات قد تحسنت بشكل مطرد في غضون ثلاث سنوات من عودة صافية.

دراسات الحالة: اعتماد خطوط الأساس العقارية على الصعيد العالمي

وقد قام عدد من مشغلي الرحلات البحرية الرئيسيين بتوثيق فوائد التكنولوجيات الجديدة للزواحف.

"الفيلي الكاريبي الملكي"

كما أن منطقة البحر الكاريبي الملكية قد جهزت سفنها من طراز أوزيس وسفن من طراز كوانتوم، مع وجود أجهزة الدفع ذات الدفع الثابت، وهي وحدات الدفع التي تستخدم الوقود المزودة بأجهزة الدفع، والتي تضم كل زورقا كهربائيا مجهزا في مجموعة يمكن أن تتناوب 360 درجة، مع وجود جهاز الدفع الثابت باستخدام الـ (سي إف دي) وفقا لتقارير الاستهلاكية للخليج التجاري، قد ساهمت هذه النظم في حرق الوقود.

شركة كارنفال للشحنات

وقد اضطلعت شركة كارنيفال ببرنامج لإعادة استخدام المحركات على نطاق الأسطول ليحل محل المدافعين من دفعات ثابتة مع تصميمات للشحنات القابلة للتحكم على سفنها القديمة، وبالاقتران مع تحسين التنظيف والتغليف، أسفرت عمليات تحديث الناقل عن متوسط وفورات في الوقود تبلغ 8-12 في المائة لكل سفينة.() وتستخدم شركة كارنيفال أيضا نظاما لرصد ناقلات الملكية يستخدم أجهزة الاستشعار الحرارية والقاذفة في تعديل النسيجات السائلة تلقائيا.

MSC Cruises and Propeller-Hull Optimization

وقد استثمرت شركة MSC Cruises بشكل كبير في Propeller-rudder interaction] optimization, by redesigning the rudders and the wake flow into the propeller, in conjunction with a new six-blade propeller geometry, MSC reported a 7% fuel efficiency improvement on its Meraviglia-class.

التوقعات المستقبلية: النظم الهجينة، والتركيب الجوي، وما بعده

إن تكنولوجيا البربلر لا تتطور في عزلة، وستتأتى موجة التحسينات التالية من إدماج المدافعين بنظم أوسع نطاقا للطاقة في السفن.

الإبتزاز الهجين - الإلكترثي

وتعتمد سفن الرحلات الجديدة الكثير من البنيانات الكهربية، حيث تكمّل البطاريات أو خلايا الوقود محركات الديزل، وتصبح مراقبة القاذفات أكثر أهمية في هذه المكدسات، لأن الدافع يجب أن يستهلك الطاقة بكفاءة من مصادر متعددة.

Air Lubrication and the Propeller wake

وتخفض نظم التشحيم الجوي الاحتكاك بالهلاك عن طريق توليد سجادة من البطاقات الصغيرة على طول القاعدة، غير أن طبقة الفقاعات تؤثر أيضا على تدفق الوقود إلى المدفع، كما أن مؤسسات البحوث مثل جامعة ساوثامبتون تدرس كيفية تصميم مدافع الدفع التي تستفيد من حقول الايقاظ المعدلة من نوع ألف، والتي يمكن أن تحقق مكاسب في الكفاءة.

Contra-Rotating Propellers (CRP)

وثمة اتجاه واعد آخر يتمثل في استخدام مدافعين محاربين محاربين محاربين في نفس الطوابق التي تدور في اتجاهات معاكسة، وهو ما يستعيد الطاقة التناوبية التي فقدت في المجرى المزروع، وفي حين أن نظم النقل البحري ذات النطاق الترددي المحدود أصبحت الآن نموذجية لسفن الرحلات السياحية، فإن التجارب المبكرة بواسطة

الضغط التنظيمي والتوائم الرقمية

يمكن أن تؤدي تحسينات هيئة الشحن البحري الدولي القائمة في مؤشر كفاءة الطاقة ومؤشر كثافة الكربون إلى زيادة فعالية المشغلين في تحقيق أقصى قدر ممكن من الكفاءة، ويتيح رفع مستوى المركب أحد أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة لتحسين هذه الدرجات، ولتحسين الأداء الأمثل، تعتمد خطوط الرحلات الجوية بشكل متزايد [اللعبة الأولى: صفر] تعديل التوأم [العملية البرمجية]

خاتمة

وستؤدي تكنولوجيات الدفع الجديدة التي تقودها تصميمات الملاعب الخاضعة للمراقبة، والمقاييس المتقدمة في مجال الترميز، والمواد المتطورة إلى تغيير أساسي في الحسابات الاقتصادية والبيئية لشحن السفن السياحية، وقدرة على الحفاظ على السرعة بأقل من الطاقة، والتكيف مع ظروف بحرية مختلفة، والحد من الضجيج والانبعاثات، إلى جعل المدافعين الحديثين أداة حاسمة بالنسبة للمشغلين، مع انتقال الصناعة نحو سفن الدفع الهجينة والزئيلة.