ให้ความรู้เกี่ยวกับเรือ

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายสภาพภูมิอากาศระหว่างประเทศ การปล่อยคาร์บอนจากการขนส่งต้องลดลงมากกว่าร้อยละ 50 ภายในปี 2593 เมื่อเทียบกับระดับปี 2551 ปัจจุบัน 99% ของการขนส่งทั่วโลกต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล แม้ว่าไฟฟ้าอาจขนส่งเรือข้ามฟากขนาดเล็กกว่าในระยะทางที่สั้นกว่า แต่การใช้พลังงานไฟฟ้าของเรือขนาดใหญ่ที่มีระยะทางไกลกว่านั้นถูกขัดขวางโดยข้อจำกัดของระยะทาง ซึ่งหมายความว่าความต้องการโซลูชันเทคโนโลยีขับเคลื่อนที่ประหยัดพลังงานใหม่สำหรับการขนส่งนั้นมีความสำคัญและเร่งด่วน นักวิจัยจาก Chalmers University of Technology ประเทศสวีเดน เป็นกลุ่มแรกที่ประสบความสำเร็จในการสาธิตวิธีการใหม่ที่อาจปูทางไปสู่การลดผลกระทบด้านสภาพอากาศจากการขนส่งได้อย่างมาก ได้รับแรงบันดาลใจจากเทคโนโลยีแอโรไดนามิกที่ใช้ในการบิน นักวิจัยได้ค้นพบวิธีลดแรงต้านแอโรไดนามิกของเรือลง 7.5 เปอร์เซ็นต์ ผลลัพธ์ที่ได้คือประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่ลดลง "สำหรับเรือบรรทุกน้ำมันที่เดินทางจากซาอุดิอาระเบียไปยังญี่ปุ่น นี่หมายถึงการลดการใช้เชื้อเพลิงลงประมาณ 10 เมตริกตัน" Kewei Xu นักวิจัยหลังปริญญาเอกด้านเทคโนโลยีทางทะเลของ Department of Mechanics and Maritime Sciences แห่ง Chalmers กล่าว "การลดแรงเสียดทานตามหลักอากาศพลศาสตร์นั้นแทบไม่ได้รับการตรวจสอบเลย การศึกษาของเราถือเป็นหนึ่งในการศึกษาประเภทแรก" ปูทางสู่เรือพลังลม วิธีการเฉพาะนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการขนส่งพลังงานลมในอนาคต การขับเคลื่อนด้วยพลังงานลมไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่แต่อย่างใด มันสงบนิ่งมานานหลายทศวรรษ โดยได้รับความสนใจอย่างมากในการกลับมาทำงานอีกครั้งในช่วงไม่กี่ปีมานี้ เรือที่มีการขับเคลื่อนด้วยพลังงานลมจำเป็นต้องมีการออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า เนื่องจากไม่มีกำลังขับที่สูงและสม่ำเสมอเหมือนเรือที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ก่อนหน้านี้ ผลกระทบด้านอากาศพลศาสตร์ไม่ถือว่ามีความสำคัญเมื่อเทียบกับแรงต้านทานโดยรวมของเรือในน้ำ แต่เมื่อพูดถึงการขับเคลื่อนด้วยพลังงานลม วิธีการของนักวิจัยสามารถเปิดโอกาสใหม่ๆ ได้ Kewei Xu กล่าวว่า "ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เราอาจเห็น เรือ ที่ผสมผสานการขับเคลื่อนด้วยพลังงานลมและเชื้อเพลิง แต่เป้าหมายระยะยาวของเราคือการทำให้พลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียวสำหรับเรือบรรทุกสินค้าและอื่นๆ" Kewei Xu กล่าว เอฟเฟกต์ Coanda ทำให้การไหลเวียนของอากาศแนบกับพื้นผิวโค้ง ศูนย์กลางของวิธีการคือเอ ฟเฟก ต์Coanda ที่ไหลสม่ำเสมอ สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับแนวโน้มของของเหลวที่จะไหล เช่น น้ำที่ไหลจากหลังช้อน ไปตามพื้นผิวโค้งด้านนอก (นูน) แทนที่จะไหลออกห่างจากมัน ในการขนส่ง หนึ่งในแหล่งที่มาหลักของแรงต้านอากาศพลศาสตร์คือส่วนหลังรูปทรงสี่เหลี่ยมของโครงสร้างส่วนบนของเรือ ส่วนที่ยื่นออกมาจากดาดฟ้า วิธีการใหม่ที่พัฒนาขึ้นโดยนักวิจัยของ Chalmers ทำให้เกิด Coanda effect ในบริเวณนี้ "ด้วยการสร้างการออกแบบที่มีขอบนูนบนโครงสร้างส่วนบนของเรือและปล่อยให้อากาศอัดสูงไหลผ่าน "ช่องเจ็ต" เอฟเฟ็กต์ Coanda ช่วยให้ความดันอากาศบนตัวเรือสมดุลกัน ซึ่งจะช่วยลดแรงต้านอากาศพลศาสตร์ได้อย่างมาก ทำให้ เรือประหยัดพลังงานมากขึ้น" Kewei Xu กล่าว วิธีการนี้สามารถใช้กับเรือที่มีอยู่แล้วและเรือที่ออกแบบใหม่ได้อธิบายไว้ในการศึกษาของนักวิจัยการจำลองแบบวนขนาดใหญ่ของการควบคุมการไหลของอากาศในเรือด้วยผลกระทบ Coanda ที่คงที่ ซึ่งตีพิมพ์ในฟิสิกส์ของของไหล Kewei Xu กล่าวว่า "การแสดงให้เห็นว่าวิธีการของเราสามารถลดแรงต้านอากาศพลศาสตร์ลงได้ 7.5 เปอร์เซ็นต์ เราหวังว่าอุตสาหกรรมการเดินเรือจะต้อนรับโซลูชันนี้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นไปสู่การลดการปล่อยมลพิษ" Kewei Xu กล่าว "การศึกษาของเรายังบ่งชี้ถึงศักยภาพที่ดีในการลดการลากมากยิ่งขึ้นผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม" วิธีการดังกล่าวเพื่อเป็นมาตรการเพิ่มความปลอดภัยให้กับเฮลิคอปเตอร์ วิธีการใหม่ของนักวิจัย Chalmers จะช่วยให้เฮลิคอปเตอร์บินขึ้นและลงได้อย่างปลอดภัยยิ่งขึ้น ความปั่นป่วนมักเกิดขึ้นเมื่ออากาศไหลลงมาจากโครงสร้างส่วนบนของเรือ ทำให้เฮลิคอปเตอร์ไม่เสถียร เนื่องจากนักบินจำเป็นต้องลงจอดหรือบินขึ้นบนตำแหน่งที่แม่นยำมากบนเรือ สิ่งนี้จึงมาพร้อมกับความเสี่ยงที่สำคัญและเฮลิคอปเตอร์บางลำอาจตกได้ ปัจจุบันมีการใช้รั้วหรือรูปทรงที่ดัดแปลงบนเรือเพื่อลดความเสี่ยง แต่ก็ไม่ได้ผลมากนัก วิธีการใหม่นี้ช่วยลดความปั่นป่วนเนื่องจากส่งผลต่อลมที่ไหลลงด้านหลังโครงสร้างด้านบน ดังนั้นจึงช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุสำหรับเฮลิคอปเตอร์ ผลกระทบของ Coanda -- ในเครื่องบินเจ็ท เครื่องปรับอากาศ และผลิตภัณฑ์จัดแต่งทรงผม เอฟเฟ็กต์ Coanda ได้รับการตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์ชาวโรมาเนีย Henri Coanda ซึ่งราวปี 1910 เป็นคนกลุ่มแรกที่รู้จักการนำปรากฏการณ์นี้ไปใช้จริงในการออกแบบเครื่องบิน ทุกวันนี้ เอฟเฟ็กต์นี้ถูกนำมาใช้ในเครื่องบินเจ็ต ซึ่งการยกตัวตามหลักอากาศพลศาสตร์จะเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสไอพ่น "เกาะติด" กับปีก เอฟเฟกต์ Coanda ส่งผลต่อการไหลของอากาศและของเหลวในบริบทต่างๆ มากมาย เช่น เครื่องปรับอากาศ ปรากฏการณ์นี้ยังพบหนทางสู่การทำผมซึ่งใช้ในผลิตภัณฑ์บางอย่าง เพิ่มเติมเกี่ยวกับการวิจัย การทดสอบเชิงตัวเลขดำเนินการบนเรือจำลองโดยใช้การจำลองแบบ CFD (พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ) ที่มีความแม่นยำสูง นักวิจัยได้ออกแบบเทคโนโลยี รวมถึงรูปทรงเรขาคณิตและความเข้มของไอพ่น การทดสอบดำเนินการที่ SNIC (โครงสร้างพื้นฐานด้านคอมพิวเตอร์แห่งชาติของสวีเดน) ในศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NSC)