瑞典造船技術有突破
圖:在斯特納和SSPA機構共同研發下,利用在船底製造空腔注入空氣,減少阻力,提高能源利用,將不再只是一個概念構想
□瑞典著名油輪公司斯特納(Stena)經過7年研發,終於在鋼殼船船底氣墊潤滑,減少鋼板與水接觸的科學實驗設計上有所突破,在一艘名為「Stena AirMax」的船體設計試驗中,利用在船底製造一個充滿空氣的空腔,減少船身與水摩擦的阻力,可為船舶航行節省燃油超過20%。在當今燃油價格不斷上升,柴油引擎效能開發幾近頂峰的情況下,這將為全球船舶設計者帶來革命性的新選擇。\本報實習記者 陳美卿
減少阻力空腔的概念,就是在平滑的船底部位開挖一個空間,其形狀就如倒放的浴缸。船舶下水後,這一空腔中會注滿壓縮的空氣,設計原理是利用空氣將水隔絕在空腔外,有效減少了船身的「濕面」(船身與水接觸的面積),從而降低水對船舶行進時產生的阻力,如此便可以提高能源利用,降低船舶的燃油消耗。
目前,在船體與水接觸濕面減少30%的情況下,這一設計可以降低20%至25%左右的船身阻力。斯特納總裁兼執行官烏爾夫·萊德在瑞典哥德堡表示,「第一階段的測試數據振奮人心,表明未來利用船底部空腔技術,可以節省更多能源。目前還不知道船廠製造AirMax將會要價多少,經驗告訴我們,船廠一般拒絕改變。我們很清楚製造AirMax比一般船更加複雜,需要更多鋼材。至於所需的回報時間等等,我們會在投產時機到來之時再計算」。
實驗在瑞典西部海岸一個風景如畫的峽灣進行。目前,實驗船採用1:12比例,以斯特納旗下的成品油船「P-Max」型為模型進行開發研究。實驗只在無風水面平靜條件下進行,因為他們想先獲知在基線環境下的相關數據,其後才將其運用於多變的自然條件中。
AirMax項目負責人諾德漢瑪(Nordhammer)說:「目前為止,實驗只是比較在有與沒有空氣腔條件下,船體的表現。」
仍處於基礎研究階段
他說:「我們現在仍然處在基礎研究階段,要把相關的物理因素考慮在內。如果我們將來要把AirMax船概念用於不同的船舶類型,我們就必須把所有的設計誤差準確考慮到,這樣我們才能由概念構想轉到設計階段。」
目前第一階段測試的主要任務就是如何對船隻平衡與空腔中空氣壓力進行精確調節。這需要數百次實驗才可獲得有統計意義的數據,研發人員主要把速度控制在每小時12和14節。
雖然製造AirMax還是幾年之後的事,但目前的實驗卻獲得了一些有利其他船型的寶貴數字,尤其是在載客船方面。實驗表明,在不利條件下,當船傾向一邊時,空氣從空腔中泄露,而水流入空腔中,當水接觸到空腔的頂部,有效的增加了船身與水的濕面。這為船舶恢復平衡創造了一個極佳時刻。
諾德漢瑪說:「寬大的船隻更平穩,但是阻力也較大,如果阻力可以通過填滿空氣的空腔而減少,那以後製造大型的、吃水淺的船就變得更加經濟。這就是說在大船和其他船的阻力相同情況下,它的安全性也將史無前例的提高。」他說,「雖然目前空腔的阻力減少效果並不如預期設想,但也是個不錯的開始,為未來發展奠定基礎」。
AirMax團隊成功的關鍵在於,公司擁有一款船身寬闊,且成功運行超過十年多的「Max」系列油船。這為其後研發奠定一個良好基礎。
1999年,斯特納引入「V-Max」系列油輪,該款船吃水淺,但卻可運載約200萬桶原油(相當於超級油輪的容量)。過去12年「Max」系列概念被運用在多款油輪船只,其中包括AirMax的實驗工具──成品油船「P-Max」型。