Krovininiai laivai su plokščiu plaukimo pluoštu: naujos kartos vėjo energijos pritaikymas ir keli istorijos įspaudai

Ankstų šeštadienio rytą į Klaipėdos uostą pirmą kartą jo istorijoje atplaukė itin modernus laivas „E-Ship 1“, turintis keturis vėjo rotorius, kurie, vaizdžiai tariant, atstoja bures. Šis laivas atplaukė į UAB Klaipėdos konteinerių terminalą ir atgabeno šešių vėjo jėgainių dalis. „E-Ship 1“ laive, plaukiojančiame su Vokietijos vėliava, be tradicinio variklio sumontuoti ir 4 vėjo rotoriai. Ant denio yra 4 dideli cilindrai, kurių skersmuo - 4 m, o aukštis - 27 m. Iš esmės laivas negalėtų plaukti be dviejų dyzelinių 3,5 MW galios variklių. Tačiau šių variklių galia išnaudojama ne tik laivo plukdymui, bet ir keturių didžiulių rotorių sukimui. Gali kilti natūralus klausimas - kokia nauda iš absoliučiai glotnių rotorių, kuriuos papildomai turi sukti vidiniai varikliai?

Vokiečių fizikas Gustavas Magnusas 1843 metais atrado jo vardu pavadintą efektą, kuomet orui netolygiai aptekant besisukantį vamzdį, susidaro jėga, nukreipta statmena oro judėjimo kryptimi. 18,3 metrų aukščio ir 2,8 metrų skersmens dviejų vamzdžių varikliai buvo išbandyti 1924 metais burinėje 54 metrų ilgio škunoje „Buckau“. Laivas buvo pertvarkytas statykloje Kylyje. 1926 metais trys 17 metrų ilgio ir 4 metrų pločio rotoriniai vamzdžiai buvo įtaisyti ir išbandyti 92 metrų ilgio Vokietijos kariniame laive „Barbara“. Prie rotorinio variklio laivų sugrįžta 1985 metais. Garsaus okeonologo Žako Ivo Custo užsakymu 10,2 metrų aukščio ir 1,35 metrų pločio vamzdžiai buvo sumontuoti jo 31,4 metrų ilgio mokslinių tyrimų laive „Alcyone“.

Magnus efektas iliustracija: rotoriaus apsisukimas ir oro srautas

Vokietijos Flensburgo universiteto studentai Flettner rotoriaus diską sumontavo katamarane „Uni Kat“, kuris buvo pristatytas 2006 metais. Panašiu principu Škotijos Edinburgo universitete kaip mokslinių tyrimų laivas ant trimarano pagrindo sukurtas laivas „Cloudia“. Tačiau dar nė karto nebuvo pastatytas tokio tipo krovininis laivas. Tad „E-Ship 1“ yra naujos kartos pradininkas, kuris į pirmą reisą su kroviniu išplaukė tik pernai rugpjūtį. Kompanija pati ir konstravo šį laivą, kad parodytų, kaip dar galima panaudoti vėjo energetiką.

Aut. Transportuodami krovinius jūros transportu dažniausiai įsivaizduojame, jog krovinys plaukia dideliame laive patalpintame konteineryje, tačiau taip būna ne visuomet. Priklausomai nuo transportuojamo krovinio kiekio bei rūšies yra parenkami optimalūs logistikos sprendimai, kurių dėka krovinio pervežimas tampa pigesnis bei patikimesnis. Šie laivai yra skirti skystų produktų gabenimui. Dažniausiai jais transportuojami naftos produktai, suskystintos dujos, chemikalai bei maisto produktai (vynas, vanduo, aliejus). Tokių krovinių iškrovimui naudojama speciali įranga bei sausumoje esančios saugyklos/cisternos. Lietuvoje šių tipų laivais vežami naftos produktai, kitos prekės gabenamos cisternos tipo konteineriuose. Pagrindinis dydis, kuriuo matuojamas tanklaivio pajėgumas - DWT (Dead Weight Tonnage) dedvaito tonažas.

Krano priekaba laivų technologijų schemos

- Didžiausias pasaulio tankeris - Knock Nevis nebeeksploatuojamas nuo 2012 sausio. Jo duomenys: 458,45 m ilgio, 68,8 m pločio, 29,8 m grimzlės. Šių laivų paskirtis - krovinių, supakuotų į konteinerius, gabenimas jūromis bei vandenynais. Informacijos apie tai, kokie yra standartiniai jūriniai konteineriai, galite rasti čia. Konteineriniai laivai gabena plačiausią spektrą prekių bei žaliavų tarptautiniais ir vietiniais maršrutais. Visos prekės, kurias galima patalpinti į konteinerį gali būti transportuojamos konteinerovežiais: įprastiniai kroviniai, skysti kroviniai, birūs kroviniai, temperatūrinio režimo reikalaujantys kroviniai ir kt.

Šių laivų populiarumą iš esmės lėmė paprasta idėja - skirtingų rūšių prekes sudėti į standartizuotas pakuotes - konteinerius. Tokiu būdu nereikia kiekvienos rūšies kroviniui pritaikyto laivo - tam tikslui užtenka standartinės pakuotės. Pagrindinis dydis, kuriuo matuojamas konteinerinio laivo pajėgumas - TEU (twenty-foot equivalent unit ) dvidešimties pėdu ekvivalentinis dydis. - Didžiausias pasaulio konteinerinis laivas - Ebba Maersk pastatytas 2007 m. Jo duomenys: 397 m ilgis, 56 m plotis, 30 m grimzlė. Šio konteinerinio laivo maksimalus pakrovimas užfiksuotas Maroko uoste Tangier 2010 m. gegužės mėn - 15011 TEU. - Konteinerinis laivas Ebba Maersk priklauso didžiausiųjų konteinerinių Maersk laivų grupei „E-group“.

Ebba Maersk - didžiausias konteinerinis laivas 2007 m.

Saudakrūviais laivais vežami dideli kiekiai tos pačios rūšies krovinių. Dažniausiai transportuojamos prekės - trąšos, druskos, metalo gaminiai, akmens anglis. Pagal atliekamas funkcijas sausakrūviai laivai gali būti skirstomi į daugelį grupių, kurių populiariausia yra birius krovinius gabenantys laivai. Viso pasaulio laivyne 40% plaukiojančių laivų yra sausakrūviai laivai. - Didžiausias sausakrūvis laivas, atplaukęs į Klaipėdą 2010.01.15, Aghios Makarios, buvo pakrautas beveik 78000 tonų trąšų kroviniu. - Didžiausias pasaulio sausakrūvis laivas - Vale Brasil pastatytas 2011 kovo 30 d. priklauso Brazilijos kalnakasybos kompanijai VALE ir pasiruošęs pasikrauti beveik 365000 tonų rūdos.

Ro-Ro tipo laivai kilę iš angliško Roll-On Roll-Off pavadinimo. Šis pakrovimo būdas skirtas kroviniams, kurie patys turi ratus arba yra pritvirtinti prie platformų su ratais. Dažniausiai Ro-Ro tipo laivais gabenami automobiliai, žemės ūkio ar kalnakasybos technika bei panašios prekės, o taip pat geležinkelio vagonai. Keltai turi integruotus vežamų transporto priemonių iškrovimo uoste mechanizmus, tačiau didesni laivai, tokie kaip autovežiai, naudojasi uosto infrastruktūra ir neturi galimybės iškrauti krovinio savarankiškai. Dėl šios priežasties dauguma kelionių keltais yra trumpojo nuotolio (vidinėse jūrose).

Didžiausias pasaulyje keltas Oasis of the Seas skirtas kruizinėms kelionėms. Šis laivas gabena krovinius, keleivių automobilius bei produkciją, skirtą keleivių reikalavimams tenkinti bei yra 360 m. ilgio, 47 m. pločio bei 22,55 m. grimzlės, 1,4 mlrd. Tolimesniais maršrutais transporto priemones gabenantys laivai - autovežiai - turi dengta denį ir pasižymi dideliu aukščiu. Automobilius gabenantys laivai pradėti statyti sąlyginai labai neseniai - vos 1973 m. pastatytas pirmasis automobilius gabenantis laivas. Ši transporto rūšis, nors ir ganėtinai specializuota, tačiau sparčiai besivystanti.

Oasis of the Seas - didžiausias keltas kruizinėse kelionėse

2015 metais Kyokuyo pristatė konteinerinį laivą su SSS dizaino nosimi. Natori vardu pavadintas laivas yra 136,25 metrų ilgio konteinervežis, dažnai besidarbuojantis prie Japonijos krantų. Tiesa, didesniems konteineriniams laivams SSS konstrukcija gali ir netikti - didelė nosis užima gana daug vietos, kurią būtų galima pripildyti konteineriais. Dar daugiau - įprasto konteinerinio laivo tiltelis bei gyvenamosios patalpos įprastai yra laivugalyje ir pakeisti šį fundamentalų konstrukcinį principą kol kas nesiruošiama. Kyokuyo SSS nėra vienintelis inovatyvus laivo nosies dizainas - norvegų Ulstein Group rinkai siūlo X-Bow dizainą, kuris taip pat turi daug privalumų. X-Bow laivų jau užsakyta labai daug, o štai Kyokuyo SSS paplitimo dar teks palaukti.

Kyokuyo SSS nosies dizaino eskizas

Semi-Spherical Shaped nosies (SSS) - kaip aerodinamika keičia didžiuosius laivus

Jei šie laivai yra pakankamai lėti, kaip aerodinamikos patobulinimai gali jiems padėti tapti bent šiek tiek ekologiškesniais? Pasirodo, viskas yra gana paprasta. Apvali nosis sumažina ne šiaip oro, o vėjo pasipriešinimą. Priešinis vėjas sulėtina laivus, verčia juos naudoti daugiau energijos, deginti daugiau kuro. SSS nosis yra aptakesnė, todėl pasipriešinimas yra mažesnis. Bet ar toks dizainas taps pasauline tendencija? Laivybos pramonė vis dar labiau suinteresuota hidrodinamikos inovacijomis, nes pasiekimai toje srityje atneša apčiuopiamesnės naudos.

Tikėtina, kad didieji krovininiai laivai juda pakankamai lėtai. Pavyzdžiui, OOCL Hong Kong gali judėti maksimaliu 21 mazgu greičiu, tačiau kreiserinis laivo greitis siekia vos 14,6 mazgų. Aerodinamika įgyja didesnę svarbą tik tuo atveju, kai laivai juda didesniu greičiu. Kyokuyo SSS nėra vienintelis inovatyvus nosies dizainas - Ulstein X-Bow taip pat siūlo daug privalumų.

SSS nosies prototipo foto ar eskizas

2010-2011 metais Kyokuyo užbaigė porą laivų su SSS dizainu: City of St Petersburg ir City of Rotterdam, kuriuos galima laikytiis kaip įspūdingų eksperimentų pavyzdžiais. Tada buvo paskelbti skaičiai: SSS nosis gali sumažinti vėjo pasipriešinimą iki 50 %, o vien laivo konstrukcija gali reikšti reikšmingą kuro sąnaudų sutaupymą. City of St Petersburg per metus gali sutaupyti daugiau nei 700 tonų kuro. Tačiau didesniems konteineriniams laivams SSS gali užimti vietos, kurią būtų galima pripildyti konteineriais, todėl praktikoje šio dizaino taikymas ribotas.

Elektriniai krovininiai laivai: alternatyva ateičiai? Vienas elektromobiliu varomas krovininis laivas šiuo metu naudojamas Kinijoje. Laivas yra daugiau kaip 70 metrų ilgio, 14 metrų pločio ir gali gabenti apie 2000 tonų, tačiau vienu pakrovimu jis gali nuplaukti apie 80 kilometrų. Elektros energija yra svarbus žingsnis link aplinką tausojančios laivybos, tačiau šis laivas vis tiek gabena anglis.

Elektrinis krovininis laivas Kinijoje

Rinkos mastai, konteinervis ir specialūs laivai

Konteineriniai laivai leidžia patalpinti įvairiausius krovinius į standartizuotas pakuotes - konteinerius. Tai iš esmės nulėmė jų populiarumą ir gebėjimą vykdyti tarptautinius bei vietinius maršrutus. Didžiausi pasaulio konteineriniai laivai - Ebba Maersk (2007) - ilgis 397 m, plotis 56 m, grimzlė 30 m, maksimalus 15011 TEU. TEU matavimo vienetas yra Twenty-foot Equivalent Unit.

Ro-Ro tipo laivai nors ir specializuoti, sparčiai tobulėja. Jie gabena krovinius, kurie turi ratus arba gali būti vogti ant platformų su ratais - automobiliai, žemės ūkio ar kalnakasybos technika ir net geležinkelio vagonai. Didžiausios plokštumos ir sunkieji kroviniai dažnai veikia vidinėse jūrose ir upėse, o kai kuriais atvejais kroviniai perkraunami į autotransportą į galutinį tašką. Dėl didelio svorio, ilgio ir sudėtingumo dideli kroviniai kartais yra vežami į kitus laivus ar plūduriuojančius sausuosius dokus, kaip BOKA Vanguard.

Dockwise/BOKA Vanguard - plūduriuojantis sauso dokas

Dockwise Vanguard ir jo panaudojimo galimybės

Dockwise Vanguard - vienas iš didžiausių tokio tipo laivų, skirtų pasinerti į vandens paviršių ir kelti itin sunkius krovinius. Pasineriantis laivas gali prisisiurbti vandens, po ko krovinys atvelkamas ir laivas pakyla su krovininiu laivu. Šio tipo laivai naudojami naftos platformoms pervežti ir remontuoti, kartais - kitų didelių konstrukcijų perkėlimui. Dockwise Vanguard ilgis 275 m, maksimalus krovinio svoris apie 110 000 tonų, greitis be krovinio apie 14 mazgų, su kroviu - apie 11-13 mazgų. Laivo įgula apie 40 žmonių, o kroviniai gali būti didžiuliai ir į dominuojantį įrenginį būti perkrovimo metu. Ateities planais - dar didesni tokio tipo laivai, nors šie planai nebuvo įgyvendinti.

BOKA Vanguard - plūduriuojantis angų dokas ir dideli kroviniai

Kainedijos laivininkystės istorijoje pastebima, kad kai kuriais atvejais dideli laivai yra gabenci ar pervedami kitais laivais dėl katastrofų, stichijų ar remonto poreikių. Pavyzdžiui, Costa Concordia situacijoje buvo svarstoma panaudoti BOKA Vanguard, tačiau vėliau laivas buvo iškeliamas ir perdirbamas ant kranto. Tokie projektai rodo, kad inovacijos gali būti taikomos įvairioms situacijoms ir laikui, siekiant padidinti saugumą ir organizuoti pervežimus kai kuriais keliais.

Costa Concordia - remonto operacijų schemos

Šiuo metu didžiausios logistikos problemos lieka pasaulinės laivybos masto plėtros, energijos efektyvumo ir aplinkos apsaugos. Laivų pramonė stengiasi sumažinti eksploatacijos kaštus ir poveikį aplinkai, o kartu ieško naujų sprendimų, tokių kaip vėjo energijos integravimas į krovininius laivus ar aerodinaminių sprendimų diegimas, siekiant sumažinti degimą ir emisijas. Ateities vizijos rodo, kad koncepcijos kaip E-Ship 1 gali tapti realybe daug platesniu mastu, kai technologijos brangs ir taps komerciniu lygiu prieinamos.

Globalinė laivybos inovacijų kelionė: vėjo jėga, aerodinamika ir elektrifikacija

tags: #krovininis #laivas #ploksciu #daugiau #varomus #vienu