有百年历史的支持,水翼它们以高速著称。通过在船身下方使用类似飞机的机翼将船体抬出水面,并在水面上方“飞行”以减少阻力,可以实现快速飞行。它们的受欢迎程度在20世纪70年代达到顶峰,但由于稳定性挑战、材料问题等原因,以及高昂的生产和维护成本。
但是现在,边界层技术(BLT)是一家成立四年的海洋技术初创公司,总部位于加州阿拉米达,其目标是利用过去50年的技术进步,制造出一艘名为Argo的液氢(LH2)水翼货船,与集装箱船和空运竞争价值超过6万亿美元.
BLT的创始人兼首席执行官埃德·科尔尼(Ed Kearney)说:“自20世纪70年代以来,用于挫败船只的技术的各个方面都取得了进步。”特别是,机翼和桅杆使用碳纤维复合材料,取代了以前使用的不锈钢,“解决了机翼的结构性能问题”。现在它们更纤细,阻力更小,因此大大减少了燃料消耗。”
传统上,水翼“一直很小,因为更大的船(在起飞时)需要更高的能量,”他说朝晖秦他在俄亥俄州的西达维尔大学(Cedarville University)教授计算流体动力学,并担任该学院的顾问获奖设计团队2019年曼德尔斯卓越水翼船奖。不过,他也认为,随着复合材料的发展,重量的减轻使得阿尔戈号这样的大型飞船成为可能。
其他技术进步包括计算能力和计算流体动力学模拟软件,与使用拖曳式油箱相比,工程师可以在流体模拟中使用多次迭代来设计机翼,这使得Argo的设计更加经济和快速。
为了避免撞上漂浮物,阿尔戈号将使用x波段雷达。前向扫描声纳将用于探测1500米范围内的水下物体和哺乳动物,这将为飞行员提供大约75秒的时间来避开水下障碍物,科尔尼说。
“阿尔戈”号还将配备约1.6兆瓦时的锂离子电池,主要用于增加将船体提升至水面以上5米所需的电力,包括200吨的有效载荷,比波音747-400货轮多70%。据BLT报道,它的设计航程近2800公里,巡航速度为40节,是集装箱船的两倍。
边界层技术公司首席执行官Ed Kearney表示,尽管水翼船技术在几十年前就已经普及,但由于先进的材料和智能CAD模拟环境,近年来已经取得了突飞猛进的发展。边界层技术
但英国南安普顿大学土木、海事和环境工程系主任、海洋流体动力学教授斯蒂芬·托尔克(Stephen turnck)对BLT的一些说法提出了质疑。“原则上,在相同的安装功率下,水翼船可以比集装箱船走得更快。但速度翻倍听起来像是一种营销手段。对于许多船舶航行来说,当地的航速限制限制了在航行的高速部分所能获得的收益。”
秦对这一保留意见表示赞同,质疑Argo能否实现这样的“速度优势,同时还能在经济上盈利”。
“阿尔戈”号将把液氢装在2.6万公斤重、370立方米的LH2储罐中,分别装在飞船的两个船体中。一个蒸发器提供条件气体H2到10兆瓦燃料电池堆.来自堆栈的直流电源被转换为交流电源并馈送到电机逆变器以驱动推进系统。推进系统包括四台2.5兆瓦电机,驱动反向螺旋桨通过z传动传动装置,这样就能快速改变推力方向。
Kearney指出,工业使用液态氢和气态氢已经有100多年的历史,因此,安全协议是非常清楚的。因此,在使用LH2时,他没有设想到任何特殊的问题。
特洛克也认为氢气可以安全运行,这就是为什么航运当局正在研究制定使用氢气和燃料电池的船舶运行所需的协议。但他指出,水翼的快速铝箔可能会产生额外的危险,这就是为什么他们也必须确保H2燃料电池系统在发生碰撞时得到了充分的保护。
《逃离德黑兰》定于2024年发射。科尔尼说:“我们可能不得不依靠来自中国、日本和韩国等国家的蓝氢和绿氢混合燃料来服务我们最初的亚洲内部贸易路线。”但他指出,到2025年初,澳大利亚将每年向亚洲供应11.8万吨绿色氢。“我们已经在与生产商谈判,以获得长期供应合同。”
目前,Argo团队正在为主要系统指定设计需求,并对其性能进行建模。但科尔尼表示,他们已经在原型船中建造、测试和演示了60%的技术。据科尔尼公司称,他们在2019年完成了一款名为P3 -的原型机第一艘水翼集装箱船.作为概念验证,它在10周内建成,耗资15万美元。
该公司已获得来自Y Combinator,低碳资本以及其他未透露姓名的支持者。此外,该公司还收到了一份1.8亿美元的意向书FlexporBLT是一家数字货运代理公司,有意为亚洲电子产品制造商运输零部件,BLT打算在亚洲开始货运服务。
与此同时,该公司计划推出一个电动水翼船,Electra2024年第一季度。它的设计载客量为150人,巡航速度为40节,航程185公里,动力来自9,000千瓦时的锂离子电池系统。
科尔尼说:“伊莱克特拉与阿尔戈有80%以上的技术重叠。”“通过将阻力降低1 / 2,其功率需求减半,从而提高了速度和航程。”
科尔尼认为,在《Argo》之前推出较小的Electra将带来早期收入,因为BLT正与合作伙伴合作开发货运服务。
科尔尼说:“在接下来的18个月里,我们将建造并测试全尺寸的Argo主要子系统。”建设计划于2023年第三季度开始,运营计划于2024年第三季度开始。
商业计划要求Argo提供的门到门运输时间只比空运长15到24小时,但成本是空运的50%。科尔尼说,考虑到这艘船的尺寸很小,只有33米长,“阿尔戈”号将能够绕过拥挤的港口,在2小时内卸货和装填,而大型集装箱船需要3天。
当然,这是在一切按计划进行的情况下。BLT仍在努力达到功能设计阶段,所以在完整的原型准备测试之前,还有很多工作要做,毫无疑问,还有很多挑战要克服。
但正如托尔克所指出的那样,当今世界正在走向脱碳和远离飞行的奢侈——这两者都为新的零排放、非飞机的竞争对手打开了一个利基市场。
秦表示同意,他说,如果Argo的效率和低价格得以实现,它有潜力在相对较近的运输市场上竞争。