Wird der Hochgeschwindigkeitscontainertransport jemals funktionieren?

Abbildung 2 ist eine erste Durchgangsskizze dessen, wie es aussehen könnte (ich sehe bereits verschiedene Bereiche zur Verbesserung dieser Skizze, aber zur Veranschaulichung wird es reichen). Bildnachweis: Martin & Ottaway, Inc.

Der Autor: Rik van Hemmen ist der Präsident von Martin & Ottaway, einem auf die Lösung technischer, betrieblicher und finanzieller Probleme in der Schifffahrt spezialisierten Beratungsunternehmen für die Schifffahrt. Nach seiner Ausbildung ist er Ingenieur für Luft- und Raumfahrt und Ozeanforschung und hat den größten Teil seiner Karriere im Bereich Ingenieurdesign und Forensik verbracht.

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Alle paar Jahre erhalte ich einen Vorschlag für einen Hochgeschwindigkeitscontainertransport. Im Allgemeinen handelt es sich um eine Art Hochgeschwindigkeitsschiff, das Container mit hoher Geschwindigkeit bewegen und so einen neuen Markt erschließen kann, indem es den Luftfrachtmarkt und den Premium-Seemarkt verlässt. Gelegentlich werden wir gebeten, die Wirtschaftlichkeit für potenzielle Investoren zu untersuchen, und es ist immer unrentabel, wirtschaftlich rentabel zu sein. Während es möglich ist, Container mit schnelleren Schiffen etwas schneller über den Ozean zu bewegen, zählt aus Sicht des Kunden nur ein schnellerer Tür-zu-Tür-Service. Wenn ein schnellerer Service angeboten wird, muss die Ladung daher über die gesamte Kette beschleunigt werden, oder die Seetransportstrecke muss viel schneller sein.

Es gibt nur zwei Möglichkeiten, um Schiffe schneller zu machen. Machen Sie sie größer, um die Froude-Effekte zu nutzen, oder bauen Sie größere Motoren ein und verbrennen Sie mehr Kraftstoff. Keiner von beiden ist für den Bau von Hochgeschwindigkeitsbehälter-Transportsystemen geeignet.

Es gibt einen dritten Weg, der von China in Form der Neuen Seidenstraße angeführt wird. Die physische Effizienz der Eisenbahnen sowie die höhere Geschwindigkeit und die kürzere Strecke sollen die Fracht zwischen China und Europa beschleunigen. Die neue Seidenstraße wird eine faszinierende Entwicklung sein. Es könnte durchaus die Güterbeförderung zwischen China und Europa in großem Umfang beeinträchtigen, es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, dass es den gesamten Seehandel zwischen China und Europa übernimmt. Darüber hinaus kann es niemals den pazifischen oder transatlantischen Handel berühren.

Es gibt jedoch eine andere Technologie, die möglicherweise einen interessanten Ansatz zum Ausfüllen des Schlitzes mit mittlerer Geschwindigkeit bietet.

Abbildung 1 ist das Gabrielli von Karman-Diagramm (GvK-Diagramm), das in den 1950er-Jahren entwickelt wurde und einen sehr interessanten Einblick in die Transporteffizienz bot. Es ist nicht notwendig, sich mit Mathematik zu befassen, aber wenn eine Technologie für einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich am niedrigsten ist, ist sie in der Regel am effizientesten.

Abbildung 1 ist das Gabrielli von Karman-Diagramm (GvK-Diagramm), das in den 1950er-Jahren entwickelt wurde und einen sehr interessanten Einblick in die Transporteffizienz bot. Es ist nicht notwendig, sich mit Mathematik zu befassen, aber wenn eine Technologie für einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich am niedrigsten ist, ist sie in der Regel am effizientesten. Bildnachweis: Martin & Ottaway, Inc.

Diese Handlung wurde vor einigen Jahren von Dr. Neu von Virginia Tech als Studentenprojekt aktualisiert und mit moderneren Technologien ausgestattet. Sie zeigt, dass wir bei Schiffen (hauptsächlich durch Vergrößerung) und Flugzeugen (hauptsächlich durch Vergrößerung) einige Fortschritte erzielt haben Diese Aktualisierung des Diagramms ergab eine interessante Beobachtung von Dr. Neu und mir. Wenn Sie eine Linie nur entlang der Transportmittel auf dem Wasser ziehen, gibt es eine andere Linie, die die Grenzen der Transporttechnologie auf dem Wasser aufzeigt. Ich habe diese Linie bescheiden die Linie Neu van Hemmen (Die NvH-Linie) genannt. Es zeigt, dass Sie auf dem Wasser schneller fahren können, aber die Effizienz anderer schnellerer Transportmittel nicht übertreffen können.

Währenddessen müssen wir für den Hochgeschwindigkeitscontainertransport nicht so schnell fahren wie Flugzeuge, sondern wollen viel schneller sein als die meisten Boote, und hier bietet die Gabrielli von Karman-Linie einen interessanten Vorschlag. Auf dem Grundstück gibt es zwei Ausreißer mittlerer Geschwindigkeit. Hochgeschwindigkeitszug und etwas namens Wing In Ground-Effekt. Es wird oft als WIG oder Wing In Surface Effect Ship (WISES) abgekürzt. Bei diesen Schiffen handelt es sich im Wesentlichen um Amphibienflugzeuge, die nur in Bodennähe eingesetzt werden. Nach den Gesetzen und Vorschriften gelten sie als Schiffe, aber ich würde sie als Flugzeuge bezeichnen, die nicht so hoch fliegen können. Sie fliegen nicht höher als etwa die Hälfte der Flügelspannweite (wodurch sie in der Lage sind, über alle Arten von Meereszuständen zu fliegen). Während des Kalten Krieges investierten die Sowjets beträchtlich in dieses Konzept, das jedoch während Glasnosts zum Stillstand kam. Interessanterweise könnten neue Technologien wie Verbundwerkstoffe, digitale Flugsteuerung und viel bessere Triebwerke dieses Konzept vorantreiben, so wie Katamaransegelschiffe seit den achtziger Jahren an Leistung gewonnen haben. WISES sind effizienter, aber langsamer als Flugzeuge und bieten die Möglichkeit, Container mit hoher Geschwindigkeit zu transportieren.

Abbildung 2 ist eine erste Durchgangsskizze dessen, wie es aussehen könnte (ich sehe bereits verschiedene Bereiche zur Verbesserung dieser Skizze, aber zur Veranschaulichung wird es reichen).

Die Technik dahinter würde zu einem vollständigen technischen Dokument führen, aber lassen Sie mich mit einem interessanten Skalierungsproblem beginnen, das gelegentlich im Schiffs- (oder Flugzeugdesign) auftritt. Wenn Sie den Flügel (oder einen Trimaran-Querträger) groß genug machen, erhalten Sie Tonnen von Decksraum und nutzbarem Volumen. Also habe ich hier den Flügel so dimensioniert, dass er in Container passt, und die WISES von diesem Punkt an skaliert. Da ich nicht für das Engineering bezahlt werde, denke ich nicht, dass die Zahlen stimmen, aber das Konzept ist einen zweiten Blick wert.

Was Sie bekommen, ist ein interessantes Schiff. Es wird im Bereich von über 100 Knoten betrieben und kann möglicherweise die Lieferzeit von Tür zu Tür auf bestimmten Strecken ausreichend verlängern, um sich zu lohnen.

Bildnachweis: Martin & Ottaway, Inc.

Was ich wirklich mag, ist, dass es auch einige interessante Betriebsmerkmale zeigt. Wenn Sie die Container in den Tragflügel einbauen, wird die strukturelle Gestaltung tatsächlich optimiert, da der größte Teil der Fracht in die Komponente eingebaut wird, die den Aufzug bereitstellt. (In der Luft- und Raumfahrt nennt man das spanwise wingloading). Sobald Sie die Container in den Tragflügel eingebaut haben, wird der Rumpf nur noch zum Aufschwimmen benötigt und der RO / RO-Raum im Rumpf ist kostenlos. Als solches wird es zu einem ziemlich anständigen Kombi-Transportunternehmen und könnte wirklich Vorteile aus Dingen wie hochwertigem Rollmaterial oder hochwertigem Lebensrettungstransport ziehen.

Das Be- und Entladen des Schiffes ist einfach und schnell, da es an Standard-Containerterminals mit Standard-Containerkranen durch Festmachen am Liegeplatz am Heck be- und entladen werden kann. (Solange genügend Kanalbreite vorhanden ist)

WISES ist möglicherweise die einzige Lösung für Hochgeschwindigkeitsseetransporte. Eine weitere Studie könnte darauf hinweisen, dass es eine fatale Gefahr darstellt (zum Beispiel, dass es wirtschaftlich nicht rentabel oder nicht umweltverträglich genug ist). Wenn Sie jedoch mit einem Konzept mit realistischem physischem Potenzial beginnen, haben Sie bessere Erfolgschancen . Während konventionelle Schiffe den Speck möglicherweise nicht nach Hause bringen, kann das Eintauchen in die tatsächliche Physik des Transports und das Suchen nach leeren Räumen zu brauchbaren Lösungen führen.

Selbst wenn es WISES nicht gelingt, Fracht wirtschaftlich zu befördern, denke ich weiterhin, dass es einen Mega-Milliardär geben muss, der glaubt, eine WISES würde eine supercoole Yacht bauen. Denken Sie an diesen riesigen Flügel mit Kabinen, nach vorne gerichteten Fenstern und nach hinten gerichteten Balkonen unter einer erhöhten Flügelklappe, wenn Sie sich in Ruhe befinden. Und all diese Geschwindigkeit, um ohne Seekrankheit von Spielplatz zu Spielplatz zu gelangen!

Über den Autor

Rik van Hemmen ist Präsident von Martin & Ottaway, einem auf die Lösung technischer, betrieblicher und finanzieller Probleme in der Schifffahrt spezialisierten Beratungsunternehmen für die Schifffahrt. Nach seiner Ausbildung ist er Ingenieur für Luft- und Raumfahrt und Ozeanforschung und hat den größten Teil seiner Karriere im Bereich Ingenieurdesign und Forensik verbracht.

Für jede Spalte, die ich schreibe, hat Maritime Reporter & Engineering News zugestimmt, eine kleine Spende an eine Organisation meiner Wahl zu leisten. Für diese Kolumne nominiere ich das Webb Institute und spende für das Webstock Music Festival. Webbies sind möglicherweise so seltsam kreativ, dass WISES funktioniert. http://www.webb.edu/