“空氣潤滑系統”減少船舶能耗

    輪船在海上航行周身會沾上許多空氣氣泡，如今這些氣泡成了可以助力輪船節省燃料的好幫手。近日，美國密歇根大學機械工程學院的氣泡專家史蒂芬-塞斯爾聲稱，利用一種可被稱為“空氣潤滑系統”的方法，可以幫助輪船實現節省5%到10%燃料。
    據塞斯爾博士介紹，具體方法是使空氣從船的外殼上的小孔中被快速泵出，這時蜂巢狀的氣泡會迅速聯合起來，并在船體外形成1厘米到2厘米厚的一層空氣層。由于空氣的阻力遠遠小于水，因此這樣可以減少輪船航行時的阻力。當輪船向前移動時，附著在船體上的空氣層則向后滑動，并最終從船體底部的表面移走。由于補充新的氣泡所需的能量并不多，所以采用這種方法可以節省大約5%到10%的燃料。
    塞斯爾博士一直致力于為美國海軍研究這種空氣潤滑系統。軍用戰艦為有利于快速行進，一般采用V型船體，不利于氣泡在表面聚集。相比之下，幾乎所有的貨運輪船為了保持船體體積更大、重量更輕，都是平底的。在這種平底船上，氣泡的推動作用會發揮得更好。又鑒于燃料成本往往占到整個貨船運營成本的一半，甚至更多，這項利用氣泡提供能量的方法的節約潛力無疑是巨大的。
    據了解，氣泡通常是在平坦的輪船外殼滑動，但是通過新的海軍測試技術檢測發現，可以通過某種方法使其固定在某個地方。一個竅門就是，將船體左右舷下方幾厘米處的突出地方之間的空隙中的空氣捕捉起來；另一種方法是改造船尾，阻止空氣被吸入推進器，從而阻止空氣通過減輕推進器對水的掌控而減少的推動力；甚至可以設計一種有一個凹陷進去幾米深的空氣閥的船體。
    這種利用空氣氣泡節省燃料的方法已經開始進行實際應用。荷蘭公司達門造船集團在一艘持水量60米的河運貨船上進行的測試，已發現采用了這種空氣腔技術后船只可以減少大約15%的燃料消耗。荷蘭的一家海軍工程學院（MARIN）更是認為，這種空氣腔可以使得大型船只的燃料成本減少大約20%。達門集團同時估計，對于一艘持水量110米的貨船來說，空氣潤滑系統可能僅會增加大約5％的建造成本。該集團預計，明年年初將開始進行生產，并計劃此后不久開始授權其他造船廠進行制造。
    不過，盡管上述測試結果都很樂觀，但是到目前為止，仍很少有造船企業采用這種空氣潤滑系統。部分原因在于，隨著全球貿易的大量減少，傳統造船業的業務也大量減少。新船的設計和建造需要多年的時間，因此投資這樣一個不穩定的市場可能帶來風險。但是，鹿特丹海軍工程企業DK集團的老板卡帝亞-卡丹斯算了一筆賬：改造現有船只、為其裝上空氣潤滑系統，要比建造新的船只便宜得多。該集團的改造產品空氣腔系統（ACS）今年已經開始銷售。據了解，它可以被安裝在貨柜船的底部，并且安裝可以利用船只在船塢定期維護的兩周時間內完成。測試表明安裝了ACS的船只可以節省大約15％的燃料�？ǖに狗Q，據DK集團保守估計，未來一年半到兩年半的時間里，ACS設備的投資回報可能達到7%-10%。
    目前尚未啟用空氣潤滑系統的另一個原因是由于，海洋上的航行環境十分嚴酷，而這種空氣潤滑系統需要包裹住至少2/3的船體，因此有人擔心可能影響到對船只的控制。
    事實上，從某些角度來看，空氣潤滑系統反而有利于對船體的控制�？諝馇蛔鳛闇p震器，可以減少顛簸和滾動。
    不過，采用空氣潤滑系統可能存在一個問題，就是在海上航行期間，如果洶涌的水流將空氣腔內的空氣沖出，那么船就會變成被水“抓住”，而不是在其中滑動了，這會造成船體的劇烈震動。
    解決這一問題的方法是采用雷達和激光傳感器預測水流將在何時何地形成巨大的沖擊力，這樣就可以將大量的空氣適時地泵入空氣腔，將水排出，化解風險。