I den maritime industrien, der effektivitet, ytelse og miljøhensyn er av største betydning, kan vekten av et fartøys fremdriftssystem spille en kritisk rolle. Vekten av fremdriftssystemet utgjør vanligvis en liten prosentandel av fartøyets totalvekt (3-5 %). Vektens innvirkning på fartøyets ytelse, drivstofforbruk og utslipp bør ikke undervurderes. Svaret er imidlertid ikke entydig, og det kan til og med overraske deg.
I denne artikkelen går vi nærmere inn på det kompliserte forholdet mellom fartøyets vekt, fremdriftseffektivitet og de valgmulighetene som skipsbyggere og operatører i skipsindustrien har.
Det er en enkel ligning som har betydelige implikasjoner: En økning i fartøyets vekt fører til høyere skrogmotstand, noe som igjen øker kraftbehovet, utslippene og drivstoffkostnadene. En generell tommelfingerregel for høyhastighetsfartøyer tilsier for eksempel et hastighetstap på omtrent 0,10 til 0,15 knop per ekstra tonn vekt, avhengig av fartøyets størrelse.
Når det gjelder fremdriftssystemer, utfordres den konvensjonelle visdommen om at lavere vekt er ensbetydende med bedre ytelse. I mange tilfeller kan et fremdriftsoppsett med en større, mer effektiv propell, som CPP, og litt høyere vekt gi lavere effektbehov sammenlignet med et lettere oppsett med en mindre propell og redusert effektivitet.
For å redusere vekten på et effektivt fremdriftssystem må produsentene utforske mulighetene for å produsere fremdriftskomponenter (ror, braketter, propellaksler osv.) i lettere materialer, for eksempel karbonfiber. I tillegg kan det å velge girhus i aluminium i stedet for støpejern også bidra til vektreduksjon.
Det oppstår imidlertid en utfordring når konstruksjonsdimensjonene, for eksempel tykkelsen på ror eller braketter, må økes for å oppfylle styrkekravene. Dette kan føre til økt motstand/drag for fremdriftssystemet, noe som reduserer fordelene med redusert vekt.
Derfor er det ikke alltid like enkelt å konkludere med at det lettest mulige fremdriftssystemet er det beste valget. Nøkkelen ligger i å finne den rette balansen mellom vekt og effektivitet.
Les mer om dette: Den mest verdifulle energien er den du ikke bruker
Å utvikle fremdriftskomponenter med materialer som karbonfiber innebærer en kostbar og langvarig prosess, inkludert godkjenning av styrkekrav fra klassifiseringsselskaper. I mange tilfeller dekker ikke engang eksisterende regelverk disse nye materialene og konstruksjonene, noe som fører til økte kostnader og potensiell risiko når det gjelder driftssikkerhet.
Et fremdriftssystems effektivitet er like viktig som vekten, kanskje enda viktigere. Å være årvåken når det gjelder vektbudsjettet for hele skipet, ikke bare for kraft- og fremdriftssystemet, vil alltid ha en positiv effekt på ytelsen.
Valg av lette skrogmaterialer og interiørkomponenter har størst innvirkning på det endelige kraftbehovet:
Det er verdt å merke seg at lettvektsalternativer ofte har en høyere pris sammenlignet med standard hyllevare, men de vil alltid ha en positiv effekt på effektiviteten og de påfølgende driftskostnadene (OPEX).
Les mer om dette: Effektiv fremdrift i et grønt miljø - hva er alternativene?
Når vektkravene som stilles tidlig i designprosessen, blir fulgt opp, får dette konsekvenser for hele driften av fartøyet. Kort sagt ender du opp med en positiv designspiral. Med vektreduksjonen som oppnås på skrog- og innredningskomponenter, kan fartøyet kreve mindre tanker/batterier og motorer, noe som reduserer vekten ytterligere. Eller rekkevidden forlenges med det samme kraft-/fremdriftssystemet, alt som et resultat av at man holder seg til de opprinnelige vektbegrensningene.
Skipsverftene er klar over denne dynamikken, og flere verft har allerede tatt i bruk lettvektsmaterialer som aluminium og karbonfiber når de konstruerer skrog.
For å oppnå optimal ytelse i skipsindustrien må man ta nøye hensyn til en rekke faktorer og komponenter. Vekten på fremdriftssystemet må alltid måles opp mot driftseffektiviteten.
Selv om fremskritt innen lettvektsmaterialer er lovende, er de ikke uten utfordringer. Økte kostnader og potensielle kompromisser når det gjelder driftssikkerhet kan oppstå, noe som understreker behovet for en forsiktig og velinformert tilnærming.
Vektkrav som fastsettes tidlig i designprosessen, bør følges nøye, noe som vil gjenspeile seg i hele driften av fartøyet. Med riktig tilnærming oppnår du en positiv designspiral, der vektreduksjon av én komponent gir lavere vekt på en annen.
Skipsindustrien står i krysningspunktet mellom vektoptimalisering og fremdriftseffektivitet. Siden fartøyets vekt spiller en avgjørende rolle for ytelsen, må skipsbyggere, ingeniører og operatører nøye veie fordelene ved redusert vekt opp mot potensielle konsekvenser for effektivitet og kostnader.
Etter hvert som teknologien fortsetter å utvikle seg, vil den maritime sektoren måtte navigere i dette komplekse farvannet for å finne den perfekte balansen mellom vekt, ytelse og effektivitet.