Ngư lôi siêu khoang có thể lao đi dưới nước với tốc độ cực cao nhờ di chuyển bên trong một khoang chứa đầy khí, giúp giảm đáng kể diện tích tiếp xúc với nước. Giờ đây, một nguyên lý giảm lực cản tương tự đang được các kỹ sư Trung Quốc ứng dụng vào vận tải biển thương mại, với hệ thống tạo bong bóng khí giúp tàu tiết kiệm năng lượng.
Ngư lôi siêu khoang có thể đạt tốc độ rất cao dưới nước nhờ di chuyển trong một khoang chứa đầy khí, qua đó giảm mạnh lực cản do nước gây ra.
Không chỉ được ứng dụng trên ngư lôi, công nghệ siêu khoang còn cho phép các loại đạn chuyên dụng lao đi với tốc độ cực lớn dưới nước để đánh chặn thủy lôi, ngư lôi đang tiếp cận, phương tiện không người lái dưới nước, thậm chí cả thợ lặn chiến đấu.
Giờ đây, các kỹ sư Trung Quốc đang vận dụng một nguyên lý giảm lực cản có liên quan vào lĩnh vực vận tải biển thương mại. Công nghệ này tạo ra một lớp bong bóng khí dưới đáy tàu, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng ròng.
Được phát triển bởi Viện Nghiên cứu và Thiết kế tàu buôn Thượng Hải, đơn vị trực thuộc Tập đoàn Đóng tàu Nhà nước Trung Quốc (CSSC), hệ thống bôi trơn bằng bong bóng khí thông minh thế hệ thứ hai (BLS) đã được lắp đặt trên một tàu chở sản phẩm dầu mỏ và hóa chất có trọng tải 50.000 tấn vừa được đóng mới.
Theo thông cáo của viện nghiên cứu ngày 17/10, con tàu đã đi vào khai thác. Trong đợt thử nghiệm vận hành kéo dài 5 tháng, hệ thống giúp tiết kiệm ròng khoảng 5% năng lượng.
Mức tiết kiệm này có thể giúp các tàu thương mại cỡ lớn cắt giảm đáng kể chi phí vận hành. Thông cáo cho biết, một tàu chở dầu trọng tải 50.000 tấn thường tiêu thụ khoảng 20 tấn nhiên liệu mỗi ngày. Nếu giảm được 5% mức tiêu thụ, con tàu có thể tiết kiệm khoảng 1 tấn nhiên liệu mỗi ngày.
Tuy nhiên, đây là con số ước tính dựa trên mức tiêu thụ nhiên liệu điển hình của loại tàu này, chứ không phải kết quả đo trực tiếp lượng nhiên liệu tiết kiệm được mỗi ngày trong quá trình thử nghiệm.
Hệ thống được thiết kế để phù hợp với nhiều loại tàu thương mại và có thể vận hành bằng các nguồn năng lượng khác nhau. Theo thông cáo, công nghệ này tương thích với tàu sử dụng khí tự nhiên hóa lỏng (LNG), điện, methanol hoặc amoniac làm nhiên liệu.
Một tàu container feeder có sức chở 3.300 TEU (đơn vị tương đương container dài 20 feet, khoảng 6 m) được trang bị hệ thống thế hệ thứ hai cũng dự kiến sớm hoàn thành và bàn giao. Công nghệ này đã được tổ chức đăng kiểm Italy Rina và Hội Đăng kiểm Trung Quốc kiểm tra, công nhận.
Hệ thống nâng cấp được phát triển dựa trên phiên bản đầu tiên, từng được thử nghiệm thành công trên một tàu container feeder sức chở 1.800 TEU vào tháng 4/2022. Công việc phát triển thế hệ thứ hai bắt đầu ngay trong tháng tiếp theo, khi các kỹ sư tìm cách khắc phục hạn chế lớn của phiên bản trước: phụ thuộc vào thao tác vận hành thủ công.
Phiên bản mới có cấu trúc cấp khí được cải tiến nhằm giảm lượng điện năng mà máy nén khí tiêu thụ, đồng thời được bổ sung các chức năng điều khiển tự động và giám sát hoạt động.
Thông cáo cho biết: “Hệ thống điều khiển thông minh tự động điều chỉnh lượng khí cấp vào tùy theo tốc độ và mớn nước của tàu”. Bên cạnh đó, “hệ thống hỗ trợ vận hành kỹ thuật số giám sát và phân tích hiệu quả sử dụng năng lượng của tàu theo thời gian thực”.
Khi hoạt động, BLS liên tục bơm khí nén xuống phía dưới thân tàu, tạo thành một lớp bong bóng khí siêu nhỏ nằm giữa đáy tàu và nước biển xung quanh.
Lớp bong bóng này làm thay đổi dòng chảy của nước sát thân tàu, qua đó giảm lực cản ma sát và lượng năng lượng cần thiết để đẩy tàu tiến về phía trước.
Theo thông cáo, hệ thống “biến lớp biên nước biển xung quanh thân tàu thành hỗn hợp khí - lỏng”.
Tuy nhiên, hiệu quả tiết kiệm năng lượng tổng thể còn phụ thuộc vào việc lượng năng lượng giảm được nhờ hạn chế lực cản có lớn hơn điện năng mà các máy nén khí tiêu thụ để tạo ra bong bóng hay không.
Theo SCMP
