کاهش آلودگی صوتی زیرآبی با طراحی جدید ملخ کشتی‌ها

01

از 02

کاویتاسیون چیست؟

ریشه آلودگی صوتی زیرآبی در پدیده‌ای فیزیکی به نام «کاویتاسیون» نهفته است؛ جایی که افت شدید فشار در سمت مکش تیغه چرخان، آب را به بخار تبدیل و حباب‌های ریز ایجاد می‌کند. این حباب‌ها با بازگشت فشار به‌ صورت انفجاری فرو می‌ریزند و امواج صوتی شدیدی تولید می‌کنند که کیلومترها در آب منتشر می‌شود.

لئونی فهرینگ، پژوهشگر دکتری در موسسه کشتی‌سازی و فناوری دریایی HAW Kiel با استفاده از تونل کاویتاسیون، تصویربرداری پرسرعت و هیدروفون‌ها، رفتار این حباب‌ها را تحلیل می‌کند. به گفته او، اوج صدا دقیقا در لحظه فروپاشی حباب رخ می‌دهد و شدت آن تابع سرعت این فروپاشی است. پرسش کلیدی این است: آیا می‌توان این فرایند را کند کرد و طراحی ملخ را به‌گونه‌ای تغییر داد که از شدت ضربه صوتی کاسته شود؟

بیشتر بخوانید: رونمایی از بزرگ‌ترین کشتی برقی جهان با باتری ۲۵۰ تنی

در حالی که ملخ‌های کشتی‌های تجاری به‌ صورت سفارشی طراحی می‌شوند، کاهش آلودگی صوتی زیرآبی تاکنون در اولویت مهندسان نبوده است. پروفسور یورن کروگر، مدیر پروژه تاکید کرد که با نزدیک شدن به محدودیت‌های سخت‌گیرانه زیست‌محیطی، صنعت کشتیرانی ناگزیر از بازتعریف معیارهای طراحی است. هدف، توسعه روش‌هایی عملی برای ادغام کاهش صدا در فرایند طراحی ملخ‌ها است؛ بدون آنکه افت محسوس در سرعت یا راندمان انرژی ایجاد شود.

برای مطالعه بیشتر: تولید برق از ارتفاع ۲ هزار متری با کشتی هوایی غول‌پیکر S2000

02

از 02

راه‌حل آلودگی صوتی زیرآبی چیست؟

راهکارهای فعلی بر کاهش سرعت کشتی تکیه دارند؛ رویکردی که زمان سفر و هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد. تیم MinKav با اتکا به شبیه‌سازی‌های پیشرفته دینامیک سیالات محاسباتی به دنبال راه‌حلی ساختاری است، که هم از گونه‌های دریایی محافظت کند و هم بهره‌وری انرژی را در مسیر اهداف اقلیمی حفظ نماید. این پروژه با مشارکت شرکت تخصصی JASCO-ShipConsult در حوزه آکوستیک دریایی پیش می‌رود.

دکتر دیتریش ویتکایند معتقد است با وجود دو دهه اندازه‌گیری و پژوهش درباره نویز فرکانس پایین، هنوز درک بنیادینی از سازوکار ایجاد سطوح بالای صدا وجود ندارد؛ خلایی که MinKav قصد دارد آن را به‌ طور سیستماتیک پر کند و راهکارهای مهندسی مشخصی برای کاهش چشمگیر صدا از طریق اصلاح ملخ‌ها ارائه دهد. نتایج این طرح می‌تواند هم در کشتی‌های نوساز و هم در ناوگان موجود به کار گرفته شود. پروژه MinKav تا پایان سال ۲۰۲۸ ادامه خواهد داشت و در صورت موفقیت، می‌تواند استانداردهای حرکت ناوگان دریایی جهان را بازنویسی کند.