مهندسون صينيون يطورون الجيل الثاني من نظام التشحيم بالفقاعات لتعزيز كفاءة الطاقة في السفن التجارية

قام المهندسون الصينيون بتطبيق مبادئ تقليل المقاومة المرتبطة بالذخائر تحت الماء عالية السرعة لتحسين كفاءة الطاقة في السفن التجارية. ووفقًا للتقارير، تم تركيب الجيل الثاني من نظام التشحيم بالفقاعات على ناقلة منتجات ومواد كيميائية بوزن 50,000 طن تم بناؤها مؤخرًا، حيث تم تقليل استهلاك الطاقة الصافي بنحو 5% خلال فترة اختبار تشغيل استمرت خمسة أشهر. تم تطوير النظام من قبل معهد بحوث التصميم البحري في شنغهاي، حيث يتم حقن الهواء المضغوط في الجزء السفلي من الهيكل لتكوين طبقة من الفقاعات، مما يقلل من الاحتكاك مع المياه المحيطة. الناقلة قد دخلت الخدمة حاليًا، وتظهر النتائج أن هذه التقنية قد تساعد شركات الشحن في تقليل استهلاك الوقود دون تغيير النظام الرئيسي للدفع في السفن.

بالإضافة إلى ذلك، يقدر المعهد أنه بالنسبة لناقلات بهذا الحجم، فإن تقليل بنسبة 5% يمكن أن يوفر حوالي طن واحد من الوقود يوميًا.

مبادئ تقنية التشحيم بالفقاعات

تهدف تقنية التشحيم بالفقاعات إلى تقليل الاتصال بين الأجسام والمياه المحيطة بها. على سبيل المثال، تعمل الطوربيدات الفائقة الفقاعة داخل تجويف مليء بالغاز، مما يقلل بشكل كبير من احتكاكها بالمياه، مما يمكنها من الوصول إلى سرعات عالية تحت الماء. تستخدم أنظمة الشحن التجارية طريقة تنفيذ مختلفة لهذه المبادئ. وفقًا لتقرير "ساوث تشاينا مورنينغ بوست"، لا يتم تكوين تجويف كبير حول الذخائر سريعة الحركة، بل يتم حقن الهواء المضغوط باستمرار في الجزء السفلي من الهيكل لتكوين طبقة من الفقاعات الدقيقة بين الهيكل ومياه البحر. هذا يغير تدفق المياه بالقرب من سطح السفينة، مما يخلق خليطًا من الغاز والسائل يقلل من مقاومة الاحتكاك.

نظرًا لتقليل المقاومة، فإن الطاقة المطلوبة لدفع السفينة للحفاظ على السرعة تنخفض أيضًا. تعتمد زيادة الكفاءة العامة على التوازن بين الطاقة الموفرة من تقليل احتكاك الهيكل والطاقة الكهربائية المستهلكة بواسطة ضاغط الهواء. تم أخذ توفير الطاقة الصافي بنسبة 5% في التقرير بعين الاعتبار هذه الحاجة الإضافية للطاقة، على الرغم من أن المعهد لم يقدم تفاصيل مفصلة عن نتائج الاختبارات.

ترقية النظام والأتمتة

تم تحسين الجيل الثاني من نظام التشحيم بالفقاعات بناءً على نسخة أولية تم اختبارها في أبريل 2022 على سفينة حاويات صغيرة بسعة 1,800 TEU. بدأت تطوير النظام المحدث في الشهر التالي، حيث كان المهندسون يهدفون إلى معالجة الاعتماد على التشغيل اليدوي في التصميمات السابقة. تتضمن النسخة الجديدة هيكل إمداد الهواء المحسن، الذي يهدف إلى تقليل استهلاك الطاقة للضاغط، وتم إضافة وظائف التحكم والمراقبة التلقائية. يقوم نظام التحكم الذكي بتعديل كمية الهواء الموردة إلى الجزء السفلي من الهيكل بناءً على سرعة السفينة وعمق الغمر. كما يدعم نظام التشغيل الرقمي المراقبة والتحليل الفوري لكفاءة الطاقة.

تهدف هذه الميزات إلى جعل التقنية أسهل في التشغيل في ظل ظروف الإبحار المتغيرة، مع تقليل الطاقة المطلوبة لتوليد الفقاعات. تم تصميم النظام ليتوافق مع أنواع مختلفة من السفن التجارية وتقنيات الدفع. وفقًا للمعهد، فإنه متوافق مع السفن التي تعمل بالغاز الطبيعي المسال، والكهرباء، والميثانول، والأمونيا. توفر هذه التطورات الجديدة أساسًا إضافيًا لنشرها على السفن التجارية، لكن الاعتماد الأوسع سيعتمد على الأداء في تصميمات هياكل مختلفة، وظروف التشغيل، ومسارات الإبحار.

الإمكانات التجارية والتحديات لنظام التشحيم بالفقاعات

يمثل تطوير نظام التشحيم بالفقاعات تقدمًا مهمًا في صناعة الشحن نحو تحسين كفاءة الطاقة. من خلال تقليل الاحتكاك، لا توفر هذه التقنية فقط في استهلاك الوقود، بل تعزز أيضًا الكفاءة التشغيلية. مع إطلاق النسخة الجديدة، تجعل وظائف الأتمتة والتحكم الذكي النظام أكثر مرونة في التشغيل تحت ظروف الإبحار المختلفة. ومع ذلك، لا يزال يتعين النظر في ملاءمة التطبيق على نطاق واسع لتصميمات الهياكل المختلفة والبيئات التشغيلية، مما سيؤثر على سرعة اعتمادها في الشحن التجاري.