Ученые разрабатывают пневматические пропеллеры, которые могли бы заменить дизельные двигатели на паромах

0 0

По словам учёных, они создали методику, которая может заменить два дизельных двигателя, приводящих в движение паром, пневматическими пропеллерами. Два воздушных двигателя, заменивших дизельные, вырабатывали по 250 кВт каждый и обеспечивали достаточную мощность, чтобы паром курсировал по заданному маршруту в рамках финской системы морского транспорта. Научное исследование, опубликовано в журнале "Преобразование энергии и управление". Учены говорят о том, что работа проведена для оценки технической и экономической целесообразности замены обычного дизельного двигателя на пневматический на существующем пароме в контексте потребностей Финляндии в морских перевозках.

Показано, что пневматический привод, хотя и является нетрадиционным, может стать устойчивой и энергоэффективной альтернативой традиционным судовым двигателям, особенно для перевозки пассажиров на короткие расстояния. Дизельные двигатели в настоящее время являются самыми надёжными двигателями внутреннего сгорания с точки зрения контроля мощности и долговечности. Однако для их работы требуется большое количество дизельного топлива. Кроме того, они могут быть довольно шумными и, что ещё хуже, являются основным источником загрязнения окружающей среды.

Замена этих двигателей на пневматические — более чистый и эффективный вариант, поскольку эти двигатели также могут быть встроены в корпус парома для хранения воздуха либо внутри конструкции судна, либо во вспомогательных резервуарах, что повысит плавучесть.

Абдул Хай Алами, ведущий автор

Результаты исследования основаны на экспериментальных данных и реалистичных расчётах, поскольку авторы используют политропные соотношения для расчёта поведения воздуха с момента его сжатия в резервуаре до поступления в воздушный двигатель, используемый для вращения пропеллера.

Использование этого метода на морских судах привлекательно с экономической, практической и экологической точек зрения и может быть легко адаптировано для большинства паромов даже в суровых условиях.

Абдул Хай Алами, ведущий автор, профессор устойчивого и возобновляемого энергоснабжения в Университете Шарджи

Пневматические движители используют энергию сжатого воздуха для приведения в действие двигателей, цилиндров или других механических устройств вместо дизельного топлива, электричества или аккумуляторов. Метод пневматического движения, предложенный авторами, заключается в использовании сжатого воздуха, хранящегося в резервуарах под высоким давлением и подаваемого в лопастной воздушный двигатель, соединённый с гребным винтом. Авторы представляют то, что они называют "технико-экологическим исследованием… с оценкой жизненного цикла" для замены парома с дизельным двигателем на пневматическую силовую установку.

Предлагаемая система имеет более низкие эксплуатационные расходы и привлекательный срок окупаемости. Предлагаемая система надёжна и оказывает значительно меньшее воздействие на окружающую среду

текст авторов

Новизна подхода авторов заключается в их попытке применить его на существующем пароме, который был построен в 1985 году и в настоящее время работает на дизельном топливе в Финляндии. Результаты исследования основаны на экспериментальных данных и реалистичных расчётах с использованием политропных соотношений для реалистичного расчёта поведения воздуха под давлением в резервуаре, поступающего в воздушный двигатель, который используется для вращения пропеллера. Соавтор научной работы Кай Янссон, финский производитель паромов из компании K. J Marineconsulting Ab, руководил заменой дизельных двигателей на двигатели с воздушным приводом, а также движением парома с пневматическими винтами по заданному маршруту заметил, что пневматический привод — это будущее судоходства по фиксированным морским маршрутам. Предсказуемость скорости, грузоподъёмности и пункта назначения паромов позволяет заменить обычные дизельные двигатели, которые эффективны и надёжны, но загрязняют окружающую среду, шумят и чувствительны к колебаниям цен на нефть, на пневматические. Авторы исследования указали, что с технической точки зрения предложенная пневматическая система показала удовлетворительные характеристики, соответствующие тем же требованиям к двигателю, что и система с дизельным двигателем. Модульная конструкция пневматической системы обеспечивает масштабируемость и адаптацию к различным эксплуатационным потребностям, что соответствует растущему спросу на гибкие и экологичные транспортные решения. А с экономической точки зрения предлагаемая пневматическая система обладает конкурентными преимуществами в плане снижения затрат на топливо и требований к техническому обслуживанию благодаря своей упрощенной механической конструкции.

При анализе с точки зрения жизненного цикла пневматический паром представляет собой реальный вариант снижения затрат по сравнению с аналогами с дизельным двигателем. При окупаемости в восемь лет достигается впечатляющая экономия в 73 000 долларов США.

текст авторов

Профессор Алами добавил, что он с оптимизмом смотрит на то, что новый метод использования пневматических винтов, разработанный им и его коллегами, будет отмечен и принят на вооружение в паромной отрасли Специалист пояснил, что исследования и разработки в области лопастных воздушных двигателей позволят использовать более продвинутые материалы, что приведёт к созданию более мощных пневматических двигателей. Исследование показало, что срок окупаемости модернизации парома с помощью воздушных двигателей вместо дизельных двигателей составит около восьми лет.