مهندسان پروانه ای با نیروی هوایی برای جایگزینی موتورهای دیزل در کشتی های مسافری توسعه دادند
پژوهشگران یک سیستم پروانه نوآورانه برای جایگزینی موتورهای برقی و دیزلی که در حال حاضر کشتی‌های مسافری را بر روی مسیرهای ثابت دریایی می‌رانند، توسعه داده‌اند.
این سیستم توسط یک موتور هوایی که به یک پروانه متصل است و از مخازن هوای فشرده تغذیه می‌شود، کار می‌کند.
به گفته پژوهشگران دانشگاه شارجه، در حین منتظر ماندن برای سوار شدن مسافران، مخازن هوای فشرده در پایان سفر می‌توانند با هوا پر شوند. این مخازن یک موتور هوایی را تغذیه می‌کنند که پروانه را به چرخش در می‌آورد.
تیم پژوهشی در یک بیانیه اعلام کرد که علاوه بر دوستدار محیط زیست بودن، "سیستم پنوماتیک از نظر اقتصادی و بهره‌وری انرژی نیز مقرون به صرفه‌تر خواهد بود."
راه‌حل‌های پاک‌تر دریایی
حمل و نقل دریایی برای تجارت جهانی حیاتی است و بیش از ۹۰ درصد کالاها را از نظر کمیت و ۷۰ درصد از نظر ارزش حمل می‌کند. با این حال، کشتی‌های با سوخت فسیلی به طور قابل توجهی به آلودگی دریایی کمک می‌کنند و موادی مانند دی‌اکسید گوگرد و دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند که کیفیت هوا را تضعیف کرده، به اکوسیستم‌ها آسیب می‌زنند و تغییرات آب و هوایی را سرعت می‌بخشند.
برای حل این مسائل، جایگزین‌های پیشرانه پاک‌تر مانند سیستم‌های برقی و هیبریدی در حال تحقیق هستند. پیشرانه برقی در محل استفاده، بدون انتشار است، بهره‌وری بیشتری دارد و نویز کمتری ایجاد می‌کند، اما چالش‌ها شامل کاهش تراکم باتری و نگرانی‌های زیست محیطی در مورد دور انداختن باتری‌ها است.
سیستم‌های هیبریدی سوخت‌های معمولی را با منابع انرژی تجدیدپذیر ترکیب کرده و عملکرد بهتری ارائه می‌دهند. مطالعات نشان می‌دهند که بسته به فناوری مورد استفاده، سیستم‌های هیبریدی می‌توانند مصرف سوخت و انتشار گازها را بین ۲ تا ۴۵ درصد کاهش دهند.
به گفته پژوهشگران، سیستم‌های پیشرانه پنوماتیک از هوای فشرده برای تولید نیروی جلوبرنده استفاده می‌کنند و مزایای کلیدی برای حمل و نقل دریایی کوتاه مدت ارائه می‌دهند. این سیستم‌ها جایگزین‌های پاک و کم انتشار برای سوخت‌های فسیلی فراهم می‌کنند و به حفاظت از اکوسیستم‌های دریایی کمک می‌کنند.
سادگی آنها منجر به کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش قابلیت اطمینان می‌شود که در محیط‌های دریایی خشن بسیار مهم است. علاوه بر این، سیستم‌های پنوماتیک نیروی فوری و شتاب را ارائه می‌دهند که آنها را برای شرایطی که نیاز به سرعت سریع دارد، ایده‌آل می‌کند. مزایای زیست‌محیطی هوای فشرده همچنین به کاربردهایی مانند ذخیره انرژی و تولید همزمان گسترش می‌یابد.
نوآوری کشتی مسافری پنوماتیک
پژوهشگران دانشگاه شارجه یک روش نوین پیشرانه دریایی را توسعه داده‌اند که بر سیستم‌های پنوماتیک برای کشتی‌های مسافری تمرکز دارد.
بر خلاف تحقیقات معمول در مورد سیستم‌های برقی یا هیبریدی، این پژوهش مزایای موتورهای پنوماتیک را برجسته می‌کند که برای پاسخ سریع، دوام و سهولت ادغام در کشتی‌های موجود شناخته شده است.
یک دستگاه آزمایشی برای مقایسه نیروهای جلوبرنده سیستم‌های پنوماتیک و برقی که از باتری‌های اسید-سربی تغذیه می‌شوند، ساخته شد و از یک سلول بار برای اندازه‌گیری استفاده شد.
این مطالعه بررسی می‌کند که چگونه ظرفیت مخزن هوای فشرده، فشار و نرخ تخلیه بر نیروی جلوبرنده تاثیر می‌گذارد. علاوه بر این، یک تحلیل چرخه حیات برای ارزیابی تاثیرات زیست‌محیطی و مصرف انرژی هر دو سیستم انجام شد و بر کاهش انتشار دی‌اکسید کربن توسط سیستم پنوماتیک نسبت به همتای برقی آن تمرکز دارد.
تیم پژوهشی گفت: "نتایج تجربی نشان داد که هوای فشرده جایگزین موثری برای موتورهای برقی از نظر دوستدار محیط زیست بودن، کارایی و پایداری است. سیستم پنوماتیک ۶ درصد نیروی جلوبرنده بیشتر و صرفه‌جویی در انتشار کربن ۳۰۷ کیلوگرم CO2 در سال نسبت به همتایان برقی خود ارائه داد."
برای صنعتی کردن پروژه خود، تیم اکنون با دو نهاد در امارات متحده عربی کار می‌کند. سازمان راه‌ها و حمل و نقل دوبی و باشگاه ورزشی آبی شارجه که مجهز به امکانات ساخت قایق است، قبلاً با پروانه پنوماتیک آنها آشنا شده‌اند.
جزئیات پژوهش تیم در مجله مهندسی اقیانوس منتشر شده است.
