Οι καινοτομίες από τον τομέα της αιολικής ενέργειας σπάνια βρίσκουν το δρόμο τους προς τη ναυπηγική, παρά τις αναμφισβήτητες ομοιότητες. Οι ερευνητές στους τομείς της ναυτικής μηχανικής και της μηχανικής ελέγχου, εκμεταλλεύονται την ευκαιρία που προσφέρει το πρόγραμμα συνοχής για να το αλλάξουν αυτό.
Μπορούμε να έχουμε πράσινα πλοία του πολεμικού ναυτικού; Όχι μόνο γιατί είναι καλύτερο για το κλίμα, αλλά και γιατί το ερώτημα είναι αν τα ορυκτά καύσιμα θα είναι οικονομικά προσιτά για τα πλοία του ναυτικού του μέλλοντος. Τι είναι όμως δυνατό στο μέλλον;
Ο πλοίαρχος Marcel Hendriks εργάστηκε στο ναυτικό για 37 χρόνια στην Τεχνική Υπηρεσία και συμμετείχε σε νέα πλοία του Ολλανδικού πολεμικού ναυτικού, μεταξύ άλλων, στη θέση του στον Οργανισμό Αμυντικού Υλικού (DMO). Εκεί συνειδητοποίησε, ότι τα πλοία του πολεμικού ναυτικού θα έπρεπε να εξαρτώνται λιγότερο από το ντίζελ και το φυσικό αέριο. Από τότε, ο Hendriks δραστηριοποιείται ως σύμβουλος στον τομέα της Άμυνας και της Αειφορίας.
Το 2015 δημοσιεύτηκε η φιλόδοξη Επιχειρησιακή Στρατηγική Ενέργειας, στην Στρατηγική Αμυντικής Ενέργειας και Περιβάλλοντος 2019-2022 οι στόχοι κάπως μετριάστηκαν, αλλά στο μεταξύ κάτι συμβαίνει σε αυτόν τον τομέα. Για παράδειγμα, το Ολλανδικό πολεμικό ναυτικό, θέλει να κάνει τα δέκα νέα βοηθητικά σκάφη (αντικατάσταση των Mercuur, Pelikaan, Van Kinsbergen) όσο το δυνατόν πιο βιώσιμα.
Σύμφωνα με τον Marcel Hendriks, η Άμυνα κάνει σαφή βήματα στον τομέα των κτιρίων, για παράδειγμα, αλλά οι επιχειρησιακές μονάδες παραμένουν εξαρτημένες από ορυκτά καύσιμα.
Η αρχή μιας ανεμογεννήτριας και της προπέλας ενός πλοίου δεν διαφέρουν τόσο πολύ. Και στις δύο περιπτώσεις, η βέλτιστη απόδοση πρέπει να εξαχθεί από έναν αριθμό περιστρεφόμενων λεπίδων. Ωστόσο, υπάρχει εκπληκτικά μικρή συνέργεια μεταξύ των δύο τομέων. Αυτό ήταν επίσης το συμπέρασμα, που κατέληξε ο Δρ. Arthur Vrijdag στο Τμήμα Ναυτιλίας και Τεχνολογίας Μεταφορών, ο οποίος εργάζεται σε καινοτόμα ναυτιλιακά σχέδια.
Πώς βελτιστοποιείτε τον τρόπο με τον οποίο προωθείται ένα πλοίο;
Αυτή η πρόκληση είναι διεπιστημονική: η δυναμική ενός επιχειρησιακού πλοίου καθορίζεται από μια αλληλεπίδραση τεχνικών στοιχείων (έλικες του πλοίου, πηδάλιο, σύστημα ισχύος), συνθήκες (κύματα, άνεμοι, ελιγμοί, αλλαγές στην ταχύτητα) και διεργασίες (υδροδυναμική, μηχανή τεχνολογία, μηχανική ελέγχου).
Για να αποκτήσετε περισσότερες πληροφορίες για το πώς συνδυάζονται όλα αυτά, τα πειράματα σε κλίμακα μοντέλου είναι απαραίτητα εργαλεία. Αλλά αυτές οι δοκιμές μοντέλων, δεν πρέπει να απλοποιηθούν τόσο πολύ ώστε να αγνοούν την πολυπλοκότητα του πραγματικού κόσμου. Ένα απλό μοντέλο που κινείται σε μια ομαλή θάλασσα, αυτό είναι κάτι που μπορεί να κάνει ο καθένας.
Δυναμική συστήματος πρόωσης
Ένα στοιχείο που απουσιάζει συγκεκριμένα στα μοντέλα πλοίων, αφορά τη δυναμική του συστήματος πρόωσης. Έχετε παρατηρήσει ποτέ ότι το φτερό ενός αεροπλάνου αλλάζει σχήμα κατά την απογείωση και την προσγείωση; Αυτό γίνεται για να επιτευχθεί η απαιτούμενη ανύψωση και αεροδυναμική. Παρόμοιες τεχνικές αναπτύσσονται για τον τομέα της αιολικής ενέργειας: η θέση κάθε πτερυγίου μιας ανεμογεννήτριας, μπορεί να αλλάξει ξεχωριστά και αυτή η ρύθμιση προσαρμόζεται δυναμικά στις μεταβαλλόμενες συνθήκες.
Το ίδιο πράγμα είναι δυνατό για τους έλικες πλοίων: η επιλογή αλλαγής της περιστροφής κάθε λεπίδας γύρω από τον μακρύ άξονά του –το βήμα– προσφέρει ενδιαφέρουσες δυνατότητες που δεν έχουν μελετηθεί πλήρως. «Ένα τέτοιο σύστημα έλικας είναι θεμελιωδώς διαφορετικό από οτιδήποτε υπάρχει τώρα», αναφέρει ο Arthur Vrijdag.
Συνδυασμός κλάδων
Ο συνδυασμός προηγμένων συστημάτων ελέγχου και ενός ρυθμιζόμενου συστήματος προπέλας, ανοίγει έναν κόσμο νέων δυνατοτήτων για τον ναυτιλιακό τομέα, εξηγεί ο Vrijdag όπως η αποφυγή κραδασμών, η αύξηση της αποτελεσματικότητας της πρόωσης και η ελαχιστοποίηση του φαινομένου της σπηλαίωσης.
Η σπηλαίωση μπορεί να συμβεί κοντά σε περιστρεφόμενες έλικες, όταν σχηματίζονται φυσαλίδες υδρατμών και στη συνέχεια εκραγούν. Αυτές οι εκρήξεις δεν είναι μόνο θορυβώδεις, αλλά μπορούν επίσης να βλάψουν τα πτερύγια της προπέλας. Για να αποφευχθούν τέτοιες ζημιές, αλλά και για να αποφευχθεί η ενόχληση της θαλάσσιας ζωής και για στρατιωτικές εφαρμογές, είναι επιθυμητό να υπάρχει όσο το δυνατόν μικρότερη σπηλαίωση. «Για να επιτευχθεί αυτό, χρειάζεται ένας συνδυασμός ναυτικής μηχανικής και μηχανικής ελέγχου, ακριβώς των κλάδων που συγκεντρώσαμε στο έργο συνοχής μας», αναφέρει ο Arthur Vrijdag.
Γιατί, αναρωτιέται κανείς, η ναυπηγική βιομηχανία υστερεί σε σχέση με τους τομείς της αεροπορίας και της αιολικής ενέργειας; Ενώ τα αεροπλάνα και οι ανεμογεννήτριες παράγονται σε μεγάλες ποσότητες πανομοιότυπων μοντέλων, τα πλοία είναι συχνά κατά παραγγελία και μοναδικά. Η οικονομία κλίμακας είναι ανεπαρκής για να επιτρέψει συστηματικές μελέτες καινοτόμων τεχνικών πρόωσης.
