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轻量化碳中和汽车运输帆船,翼帆采用玻璃纤维增强复合材料

2023-07-24 来源:Oceanbird 浏览数:701

轻量化碳中和汽车运输帆船,翼帆采用玻璃纤维增强复合材料

  
     瑞典航运公司Wallenius Wilhelmsen计划从2027年起推出Orcelle Wind号,作为世界上第一艘大型现代货轮,在至少90%的航程中完全由风力驱动。
  
  到目前为止,风力发电充其量被视为海洋世界的一种辅助推进力。现在,第一次计划建造一艘几乎完全没有传统发动机的汽车运输帆船。
  
  咋一看,Orcelle Wind号就像一艘用于运输多达7000辆新客车的常规船舶。只有经过航空和流体力学优化的船头以及流线型的指挥桥可以表明,这艘220米长的特殊货船其实是很特别的。事实上,这个漂浮的高层车库只有在离开港口后不久才显示出其真正的特征。从上层甲板,四对--最多可能是六对--40米高的表面形状像飞机的机翼,利用风作为驱动力,垂直摆动到天空。这个场景仍然是一个视频动画,但是从2027年开始,亚洲、欧洲和美国之间的海上航线上的行动将成为现实。瑞典航运公司Wallenius Wilhelmsen希望从2027年开始推出Orcelle Wind号,作为世界上第一艘完全由风力驱动的大型现代货船,在其至少90%的航线上使用。
  
  自从国际航运业认识到气候保护的重要性,并确定了替代化石燃料的方向后,全世界对风力推进的兴趣越来越大。项目组合和已经实现的项目包括从经典的帆船和放置在甲板上的Flettner转子到带有刚性船翼的超现代翼帆结构。七年前,大众汽车集团已经表达了对这项技术的兴趣,并委托设计了一个主要由风力驱动的汽车运输船的概念 - 但 "Ecoliner"项目在2017年再次中断,因为总部设在沃尔夫斯堡的集团因柴油丑闻而遇到了大麻烦。
  
  当时,世界上最大的汽车运输航运公司Wallenius Wilhelmsen已经在自己的造船公司Wallenius Marine中为寻找无排放的船舶推进系统工作了7年;Orcelle Wind的想法是在2015年从初级工程师Carl-Jo-han Söder的草图中诞生的。从那时起,一个包括斯德哥尔摩皇家理工学院和Wallenius Marine与瑞典技术集团Alfa Laval的合资企业在内的财团一直在为这个雄心勃勃的项目工作。
  
  该项目由欧盟资助900万欧元,其核心是所谓的翼帆系统,它是形状像飞机机翼的固体。最初,工程师和物理学家计划有四个帆面,每个50米高,可以通过液压无级延伸到100米的高度。但是,用一艘模型船进行的初步测试显然表明,翼帆可以延伸到高达100米的高度。但是,用一艘模型船进行的初步测试也揭示了技术上的弱点--除其他外,极高的结构影响了船舶的稳定行为。此外,经过仔细检查,甲板上和甲板下的可伸缩硬帆所需的空间被证明太大。
  
  2022年4月,开发商提出了一种全新的帆系统方法:他们将甲板以上的高度降低到40米,免除了可展开性,将帆分为两块,相互补充 - 类似于现代游艇的主帆和前帆。前面的部分可以移动180度。完全伸展后,整个帆的下缘长度约为14米;在强风中,"头帆"可以完全折叠起来。此外,帆的两个部分的位置都可以调整,以适应航线和风向。
  
  航运的选择:货船可以加装船帆。根据设计者的说法,新的风帆发展应该可以使传统上由柴油机驱动的货船装备翼帆作为额外的推进力。根据开发者的计算,一个帆可以使传统的汽车运输船每年减少48万升至68万升的柴油消耗,约占总消耗量的7%至10%。这种期望是否现实,将在明年春天见分晓。
  
  Wallenius Wilhelmsen公司目前正准备为自己船队中的130艘汽车运输船中的一艘配备测试帆。在试运行期间,工程师们还想在实际条件下收集关于轻量化结构耐久性的经验,这些轻量化结构是用来建造翼帆的。翼帆的核心将由回收的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成,其外部将涂有一层薄薄的玻璃纤维增强复合材料。
  
  90%的远洋航行使用风作为免费的燃料。在传统船舶测试成功后,预计将于2026年开始建造Orcelle Wind号。然而,这艘船有望以90%的风力作为燃料运行的事实,不仅要归功于甲板上优化的风帆。设计师们特别关注船舶在水下的区域--他们目前正在确定牵引槽测试中的最佳船体形状。此外,Orcelle Wind号的座右铭将是:"宁静致远"。新的汽车运输船预计将以9节至10节(约17公里/小时至19公里/小时)的速度行驶,这最多是该类型传统货船的一半。
 
  
  Orcelle Wind号的船帆形状像翅膀

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