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驱动之家 2022-12-04

被环保逼疯的船东们 造的船一个比一个赛博朋克

最近,小辣椒在网上冲浪的时候看到个新鲜事,说是国内有油轮用上了风帆助力。

这还真让我楞了一下,现在大船为什么都不用帆了呢,难道是不屑用风能?

严格来说,还真是的。

近代以来,人类掌握的动力装置不断发展,从蒸汽机到燃油引擎,甚至核动力轮番出场,帆船就没了往日荣光。

最主要的就是因为在绝大多数时候,风速甚至还没现代动力船只开得快。

除了速度原因,风帆被淘汰还因为它实在太不稳定。

比如说在商业货运中,一般都是点对点的运输,对时间要求非常高,一旦超时抵达就需要支付高昂的港口费用等等。

但是风这玩意大家也懂,你想往左,它偏偏往右吹,等你想加速,它反而风平浪静。

这就会导致本来画好的线路挺直的,但为了 " 御风 " 就得疯狂兜圈子借力,这不开玩笑吗?

除了风力不可控之外,还有个很大的问题是:人比油贵。

现代货船,即使是巨大的货船,也基本上都是由十几名骨干组成的船员运行——他们刚好足以保持 24 小时轮班值班,如果船上装了大量的风帆,控制、起降就需要更多的船员,这背后所需要付出的人力成本又会大大提高。

那作为一名船东,我直接买油更省钱也更省事,风帆也就鸡肋了。

但最近,形势好像逆转了。

主要原因就是国际碳中和的大势袭来。

而海运业是出了名的高污染、高排放。

根据联合国国际海事组织的数据,如果把全球海运看成一个国家,它就是全世界第六大的碳排放国。

不仅如此,除了碳排放,航运业还排放着占据全球排放总量 18-30% 的一氧化二氮、9% 的硫氧化物。

在这个全民环保的年代,是妥妥的头等整改对象。

于是,在 2018 年时,国际海事组织( IMO)就采取了一系列强制性措施来控制国际航运的碳排放,甚至对一些高污染的船只判 " 死刑 "。

这下逼得船厂们什么招都要用上了。

有很多中小型海运公司纷纷用上了传统帆船。

2010 年,木制纯帆船 Tres Hombres 载着荷兰人道主义组织为海地人民提供的抗震救灾物资抵港 ▼

这种复古设备小打小闹还可以,你要让动辄几千吨,横跨个大洋的巨轮用风帆未免不太实际。

所以大航运公司们,就在玩更高级的帆船。

像前面说的我国的 " 新伊敦 " 上,用的就是其中的一种:硬质翼形风帆。

这个硬质翼形帆听名字就知道和飞机机翼长得很像,助推原理也类似。

根据伯努利定律,气流绕过翼型时流速大的地方流体压强较小,流速小的地方压强较大。

所以翼型的上下表面由于流速的不同产生了压差。

通过这种压差就能给船前进提供助力。

这种翼型帆别的不说,起码看着还挺像帆,但下面这些就离谱了。

如这个用风筝在前面拖着船跑。

虽然看着魔幻,但这风筝拉船是实打实的前沿新科技,目前流行的是由法国公司 Airseas 研发的 Seawing 系统。

系统的主要部分翼伞风筝部分,会在 200 米 的高度左右捕风,整个风筝有 500-1000 平方米的大小,它会以超过 100 公里 / 小时( 62 英里 / 小时 )的速度划着一条 8 字形轨迹。

通过控制界面能够一键控制 Seawing 的动作,系统还会根据气候、风向等情况优化船舶航线,准时到港,大大减少了传统帆的人力需求。

据 Airseas 介绍,这套系统平均可以减少 20% 的排放和燃料消耗,而且几乎可以适配任何商业船舶。

除了这些,还有个更赛博朋克的转筒帆,看着就像是两个烟囱矗在船上,但长这样的转筒帆,居然还是目前最成熟的风帆技术。。。

早在 1920 年代,转筒帆就在技术上得到了论证。

转筒帆利用的物理学原理叫做马格努斯效应。

简单来说就是,当球体的旋转方向与气流方向相同时,在该球体的一侧产生低压,另一侧产生高压,出现压力差就会有动力。

这种情况在足球场上就经常见到,什么一脚天外飞仙的 " 香蕉球 " 用的就是马格努斯效应。

所以,实际操作上就是让大烟囱也就是转筒帆,根据不同风向进行转动,从而带动周围气体一起转起来。

再根据马格努斯效应,就会有源源不断推着船前进的动力了。

这么看起来,风帆研究热热闹闹的,可实际上风帆上船的还是少数。

据贸易组织国际风船协会估计,到今年年底,也只有 25 艘商船( 包括 2022 年交付的 7 艘 )使用风力创新技术,而全球商运船只总量在 2021 年就超过了 10 万艘。

目前困扰风帆大踏步进场的还是成本问题,就连最成熟的转筒帆收回布置风帆花掉的成本都得七八年时间,要不是行业协会的规定,风帆的前景还真不容乐观。

不过要我说,帆船文艺复兴总归是人类科技还没到,这段时间将就着用用得了。

等真的新科技发展出了,货轮有更好的更清洁的动力方式,谁还稀罕费这功夫呢?

撰文:八戒 编辑:面线

参考资料:

The New York Times:Designers Set Sail, Turning to Wind to Help Power Cargo Ships

Mongabay:New age of sail looks to slash massive maritime carbon emissions

Quora:Why don ’ t modern civilian cargo ships also use sails in addition to engine power to reduce fuel consumption?

Bloomberg:The Future of Shipping Is ... Sails?

IMO:Initial IMO GHG Strategy

大船集团:" 翼 " 帆风顺!第二代风帆 VLCC 试航凯旋

中国船舶:如此 " 拉风 "?!翼型帆是个什么帆 ( ⊙ _ ⊙ ) ?

中国船舶:如此 " 拉风 "?!转筒帆是个什么帆 ( ⊙ _ ⊙ ) ?

36 氪:穿越海运大周期:破产暴富一夜间

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