Statki przysz∏oÊci

Dzi´ki nowym rozwiàzaniom transoceaniczne kontenerowce

mogà wkrótce podwoiç swojà pr´dkoÊç

David L. Giles

SZYBKIE STATKI (FastShipy), takie jak ten naszkicowany po-
wy˝ej, prawdopodobnie b´dà przewoziç ∏adunki pomi´dzy Europà
a Stanami Zjednoczonymi ju˝ w roku 2000. Dzi´ki nowatorskiej
konstrukcji kad∏uba oraz systemom nap´dowym wysokiej mocy
jednostki te b´dà mog∏y p∏ynàç dwa razy szybciej ni˝ tradycyjne
statki towarowe. W konsekwencji czas potrzebny na przemierzenie
Oceanu Atlantyckiego skróci si´ z kilku tygodni do kilku dni.

GARDY McGRATH

98 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

P

rzez wiele stuleci statki by∏y naj-
szybszymi Êrodkami lokomocji na
Êwiecie; umo˝liwia∏y równie˝

transport du˝ej iloÊci cz´sto bardzo ci´˝-
kich ∏adunków. Ludzie z odleg∏ych za-
kàtków naszego globu z powodzeniem
wymieniali informacje i towary. Handel
Êwiatowy kwit∏ i rozwija∏ si´ dzi´ki
m.in. okr´tom Fenicjan, greckim gale-
rom, ∏odziom wikingów i kliprom

1

. Sta-

ro˝ytny grecki historyk Tukidydes ma-
wia∏, ˝e kto w∏ada morzem, ten w∏ada
ca∏ym Êwiatem. Stwierdzenie to pozo-
sta∏o prawdziwe a˝ do czasów wspó∏cze-
snych. Dopiero niedawno pojawi∏y si´
wszak pojazdy szybsze od statków – po-
ciàgi, samochody i samoloty.

W XX wieku handel mi´dzynarodo-

wy staje si´ coraz bardziej zale˝ny od
kilku rodzajów transportu i ich wzajem-
nych po∏àczeƒ. Wielu patrzàcych w przy-
sz∏oÊç spedytorów uwa˝a brak koor-
dynacji w tej dziedzinie za ostatnià
przeszkod´ w rozwoju gospodarczym.
Twierdzà, ˝e aby dotrzymaç kroku ro-
snàcym potrzebom handlu Êwiatowego,
nale˝y zsynchronizowaç wszelkie po-
czynania transportowe i stworzyç jednà
efektywnà globalnà sieç, coÊ w rodzaju
w´drujàcego magazynu, który dostar-

cza∏by towary tak sprawnie i punktual-
nie, ˝e odbiorca musia∏by je przecho-
wywaç przed u˝yciem tylko kilka go-
dzin, a nie dni lub tygodni jak obecnie.

Obecnie najs∏abszym ogniwem ∏aƒ-

cucha sà kontenerowce – frachtowce, któ-
re przewo˝à ∏adunki w olbrzymich me-
talowych pud∏ach. Poruszajà si´ one jak
okr´ty budowane na poczàtku tego wie-
ku, niewiele szybciej od biegnàcego
cz∏owieka. Chocia˝ ∏adunki mo˝na tak˝e
transportowaç samolotami, to jednak
przesy∏anie towarów drogà powietrznà
jest 10-krotnie dro˝sze ni˝ transport
wodny. Ponadto wskutek opóênieƒ po-
wstajàcych na ziemi wi´kszoÊç dostaw
lotniczych pomi´dzy Stanami Zjedno-
czonymi a Europà trafia do adresata do-
piero po 3–6 dniach od wysy∏ki. Samolo-
ty mogà poza tym dostarczyç tylko nie-
wielki procent ca∏ego ∏adunku. W kon-
sekwencji ∏atwo psujàce si´ towary oraz
artyku∏y z okreÊlonà datà wa˝noÊci, Êred-
niej wartoÊci 10 tys. dolarów za ton´,
cz´Êç swojego cennego czasu przydatno-
Êci do u˝ycia tracà podczas tranzytu.
Przeciwko nadmiernemu rozwojowi
transportu lotniczego przemawiajà rów-
nie˝ i inne wzgl´dy: samoloty odrzuto-
we latajàce na du˝ej wysokoÊci zanie-
czyszczajà atmosfer´ tlenkami azotu
niszczàcymi warstw´ ozonowà.

Z tych powodów m.in. od˝y∏o zain-

teresowanie usprawnieniem przewozów
morskich. Ca∏a gama nowych techno-
logii – wiele z nich wywodzi si´ z tech-
nik informacyjnych, technik kosmicz-
nych, a nawet rozwiàzaƒ powsta∏ych na
potrzeby Pucharu Ameryki – pomaga

konstruktorom projektowaç szybsze i
bardziej niezawodne statki. Nowe ro-
dzaje nap´du i konstrukcje kad∏ubów
pozwolà zapewne niektórym z tych jed-
nostek rozwijaç pr´dkoÊç dwukrotnie
wi´kszà od pr´dkoÊci wspó∏czesnych
kontenerowców.

Trudno si´ dziwiç, ˝e konstruktorzy

statków nie spieszyli si´ z praktycznym
zastosowaniem nowych rozwiàzaƒ na-
p´du i konstrukcji kad∏uba. Morze jest
jednym z najpot´˝niejszych ˝ywio∏ów.
Delikatna bryza mo˝e wytworzyç na wo-
dzie niewielkie zmarszczki, które z cza-
sem po przebyciu pewnej odleg∏oÊci
przybiorà postaç ogromnych rozp´dzo-
nych wa∏ów wodnych niosàcych olbrzy-
mià energi´. Typowa oceaniczna fala ma
wysokoÊç niemal trzech pi´ter, 180 m
d∏ugoÊci i przemieszcza si´ z pr´dkoÊcià
galopujàcego konia. Jak mo˝na si´ spo-
dziewaç, jest êród∏em niewyobra˝alnych
si∏. Fale, które przez blisko pó∏ zimy do-
minujà na wcià˝ przemierzanym przez
statki pó∏nocnym Atlantyku, mogà spo-
wolniç idàcy ca∏à naprzód kontenero-
wiec o 20–30%, czyli o 4–6 w´z∏ów.

2

Gra o morze

Nawet podczas sprzyjajàcej pogody

statek musi walczyç z falami, które sam
wytwarza. P∏ynàc wypiera wod´ i two-
rzy za sobà wiry, tak samo jak wiatr. Im
szybciej si´ porusza, tym wi´ksze stajà
si´ turbulencje, a˝ przekszta∏cajà si´
w pojedyncze fale: dziobowà i rufowà,
zwane falami wià˝àcymi. Fale te, podob-
nie jak inne du˝e fale, mogà przysparzaç
powa˝nych problemów. JeÊli statek prze-
kroczy pr´dkoÊç swojej fali wià˝àcej, wy-
d∏u˝a si´ ona i rufa statku zaczyna tonàç,
czyli pogrà˝aç si´ pomi´dzy jej grzbie-
tami. Wyd∏u˝ona fala wià˝àca stawia stat-
kowi dodatkowy opór, gdy próbuje si´
on wspiàç po jej grzbiecie.

W XIX wieku brytyjski konstruktor

okr´tów William Froude doszed∏ do

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997 99

wniosku, ˝e pr´dkoÊç fali wià˝àcej zale˝y
od d∏ugoÊci i obj´toÊci statku, który jà
wytwarza. Fala ta charakteryzuje si´ mniej
wi´cej tymi samymi cechami, co typowa
fala oceaniczna powstajàca wskutek
dzia∏ania wiatru, której pr´dkoÊç zmie-
nia si´ odpowiednio do jej d∏ugoÊci i roz-
miarów. Na przyk∏ad fala oceaniczna d∏u-
goÊci 180 m ma wysokoÊç oko∏o 8 m
i przemieszcza si´ z pr´dkoÊcià 31 w´-
z∏ów, podczas gdy fala d∏ugoÊci 27 m osià-
ga 11 m wysokoÊci i pr´dkoÊç 38 w´z∏ów.
Okazuje si´, ˝e pr´dkoÊç fali – lub statku
– jest w przybli˝eniu proporcjonalna do
pierwiastka kwadratowego z jej (jego) d∏u-
goÊci. Jednak pr´dkoÊç maksymalna stat-
ku zale˝y równie˝ od obj´toÊci jego ka-
d∏uba. Stàd od czasów Froude’a, porów-
nujàc osiàgi statków ró˝nej wielkoÊci, kon-
struktorzy pos∏ugujà si´ stosunkiem pr´d-
koÊci statku wyra˝onej w w´z∏ach do pier-
wiastka jego d∏ugoÊci wyra˝onej w sto-
pach

3

. Froude wskaza∏ kilka powodów,

z których pr´dkoÊç wzgl´dna statku jest
mniejsza ni˝ fali oceanicznej (w przybli˝e-
niu 1.25). Najwa˝niejszym czynnikiem je-
go zdaniem by∏ opór (obecnie zwany fa-
lowym lub ciÊnieniowym) wytwarzany
przez fal´ wià˝àcà. Chocia˝ teoretycznie
wspó∏czesny transoceaniczny kontenero-
wiec d∏ugoÊci 210 m powinien rozwijaç
34 w´z∏y, to jego optymalna pr´dkoÊç na
spokojnej wodzie wynosi tylko 23 w´z∏y,
co odpowiada pr´dkoÊci wzgl´dnej 0.87.

Wed∏ug Froude’a pr´dkoÊç, przy któ-

rej opór falowy wytworzony przez fal´
wià˝àcà staje si´ znaczàcy – w tym przy-
padku 23 w´z∏y – reprezentowa∏a grani-
c´, której konstruktorzy nie oÊmielali si´
przekroczyç. Równie˝ obecnie projek-
tanci tradycyjnych statków uznajà ten
praktyczny limit pr´dkoÊci. Faktycznie,
zwyk∏y statek nie mo˝e p∏ynàç szybciej,
jeÊli nie rozwinie dodatkowo wielkiej
mocy i nie zu˝yje ogromnych iloÊci pa-
liwa, aby pokonaç olbrzymi opór wody.

Statki o tradycyjnej konstrukcji nie sà

jednak jedynymi, które mogà p∏ywaç.
Przed wiekami wikingowie odkryli spo-
sób zmniejszenia oporu falowego i osià-
gni´cia wi´kszych pr´dkoÊci. Po prostu
budowali statki d∏ugie i smuk∏e. ¸odzie
te wytwarza∏y mniejsze fale i p∏yn´∏y
znacznie szybciej od krótszych i szer-
szych jednostek o tej samej obj´toÊci ka-
d∏uba i powierzchni ˝agli. By∏y mniej
stateczne ni˝ szersze ∏odzie i nie tak do-
godne do przewo˝enia ci´˝kich ∏adun-
ków. Mimo tych wad statki o wàskich
kad∏ubach konstruowano równie˝ w la-
tach póêniejszych na potrzeby marynar-
ki wojennej i ˝eglugi pasa˝erskiej. Wte-
dy pojawi∏a si´ nast´pna bariera pr´d-
koÊci na otwartym morzu: 30 w´z∏ów.
Âruby nap´dowe du˝ych statków êle
znosi∏y zjawisko kawitacji – ciÊnienie na
przednich powierzchniach ∏opatek sta-
wa∏o si´ tak niskie, ˝e woda zaczyna∏a
wrzeç. Powstajàce p´cherze kawitacyj-

100 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

Pr´dkoÊç wzgl´dna

Opór

0

1.0 1.5

2

0.5

FORMOWANIE SI¢ FALI WIÑèÑCEJ

FORMOWANIE SI¢ FALI WIÑèÑCEJ

JEDNOKAD¸UBOWIEC

FASTSHIP

SMUK¸Y
JEDNOKAD¸UBOWIEC

0.5

0.25

0.75

1.0

FALE WIÑ˚ÑCE powstajà wtedy, gdy jednostka p∏ywajàca porusza si´ po wodzie. Przy pewnej pr´dkoÊci ich d∏ugoÊç zrównuje si´ z d∏ugo-
Êcià statku, który je wytwarza. JeÊli próbuje on p∏ynàç szybciej, fala wyd∏u˝a si´ jeszcze bardziej i zanurzenie statku wzrasta. Fala daje tak
znaczny opór, ˝e statek nie mo˝e si´ wspiàç na jej sk∏on i jà wyprzedziç; fala wyd∏u˝a si´ coraz bardziej, wywo∏ujàc przeg∏´bienie statku na
rufie. Pr´dkoÊç maksymalna statku zale˝y od jego d∏ugoÊci i kszta∏tu. Na ogó∏ d∏u˝sze statki osiàgajà wi´ksze pr´dkoÊci. WÊród jednostek tej
samej d∏ugoÊci smuk∏e jednokad∏ubowce p∏ywajà szybciej od tradycyjnych, poniewa˝ wypierajà mniej wody. Innymi s∏owy, mogà osiàgaç wi´k-
szy stosunek pr´dkoÊci do d∏ugoÊci kad∏uba, czyli tzw. pr´dkoÊç wzgl´dnà. W przypadku FastShipa rezultaty by∏yby jeszcze lepsze dzi´ki od-
powiedniemu ukszta∏towaniu cz´Êci rufowej. Ten hydrodynamiczny profil wytwarza drugà fal´ skracajàcà fal´ wià˝àcà.

NUMERYCZNA DYNAMIKA P¸YNÓW, technika wykorzystywana w projektowaniu statków, a zapo˝yczona z in˝ynierii lotniczej, uka-
zuje zmian´ rozk∏adu ciÊnienia wzd∏u˝ kad∏ubów. Mniejsze zmiany oznaczajà mniejsze opory i wi´kszà pr´dkoÊç wzgl´dnà. W przypad-
ku katamaranu, który jest bardzo smuk∏y i lekki, zmiany ciÊnienia sà niewielkie. FastShip, znacznie szerszy i ci´˝szy, charakteryzuje si´ umiar-
kowanym zró˝nicowaniem ciÊnienia. Wzd∏u˝ tradycyjnego jednokad∏ubowca zmiany ciÊnienia sà bardzo du˝e.

TRADYCYJNY JEDNOKAD¸UBOWIEC – pr´dkoÊç wzgl´dna 0.85

FASTSHIP – pr´dkoÊç wzgl´dna 1.46

KATAMARAN – pr´dkoÊç wzgl´dna 2.5

LAURIE GRACE; SSPA MARTIME CONSULTING

ne nie tylko niszczy∏y powierzchni´
p´dnika, ale tak˝e indukowa∏y znacz-
ne drgania kad∏uba w tej cz´Êci statku.

Prze∏amujàc barier´ pr´dkoÊci

Wiedzàc o kawitacji i oporze falowym,

konstruktorzy statków przez wiele lat
godzili si´ z myÊlà, ˝e kontenerowce mu-
szà po prostu p∏ywaç wolno. Aby zrów-
nowa˝yç du˝y, ci´˝ki ∏adunek, ich ka-
d∏ub powinien byç stosunkowo szeroki
wzgl´dem d∏ugoÊci. Niewielu wi´c pró-
bowa∏o projektowaç kad∏uby pozwala-
jàce statkom szybciej p∏ywaç; ma∏o kto
opracowywa∏ nowe systemy nap´dowe.
Utar∏o si´, ˝e skoro ∏adunek nie mo˝e
p∏ynàç szybko, to i nie musi.

Impas ten przypomina sytuacj´ w lot-

nictwie w latach pi´çdziesiàtych. Stwier-
dzono wówczas, ˝e opór samolotu, któ-
rego pr´dkoÊç zbli˝a si´ do pr´dkoÊci
dêwi´ku, znacznie wzrasta. JednoczeÊnie
gwa∏townie spada sprawnoÊç Êmig∏a. Za-
miast jednak zaakceptowaç ten stan rze-
czy, próbowano szukaç sposobów obni-
˝enia oporu falowego. Âmia∏o zapuszcza-
jàc si´ w nieznane obszary wiedzy, aero-
dynamicy szukali pomys∏ów, które po-
mog∏yby wyjÊç z trudnej sytuacji. Zasto-
sowane przez nich rozwiàzania – nap´d
odrzutowy i nowy uk∏ad aerodynamicz-
ny skrzyde∏ – okaza∏y si´ idealne: silniki
odrzutowe znakomicie funkcjonujà w
rozrzedzonym powietrzu na du˝ych wy-
sokoÊciach, gdzie silniki t∏okowe i Êmi-
g∏a okaza∏y si´ bezu˝yteczne. Dodatko-
wo rozrzedzone powietrze, op∏ywajàc
skoÊne p∏aty noÊne o nowych profilach,
wytwarza mniejszy opór falowy, nawet
gdy samolot zbli˝a si´ do pr´dkoÊci
dêwi´ku.

We wspó∏czesnym budownictwie

okr´towym stosuje si´ dwa rozwiàzania,
które mo˝na uznaç za morski nap´d od-
rzutowy: turbin´ gazowà i nap´d stru-
gowodny (wodny silnik odrzutowy).

Urzàdzenia te znalaz∏y ju˝ zastosowanie
w wielu ma∏ych promach pasa˝erskich
i samochodowych, a obecnie wydaje si´
mo˝liwe skonstruowanie ich wi´kszych
odpowiedników, nadajàcych si´ do na-
p´dzania du˝ych i szybkich jednostek.
Koncerny takie jak General Electric oraz
Rolls-Royce opracowujà ju˝ odpowiednie
turbiny gazowe, przej´te z przemys∏u
lotniczego, marynarki wojennej i ener-
getyki. W porównaniu z okr´towymi sil-
nikami wysokopr´˝nymi o tej samej ma-
sie i pojemnoÊci najnowsze turbiny ga-
zowe charakteryzujà si´ znacznie wi´k-
szà mocà przy takim samym zu˝yciu pa-
liwa. Ponadto turbiny te produkujà w
przeliczeniu na jednostk´ mocy tylko 4%
dwutlenku siarki i 5% tlenków azotu
emitowanych przez silniki Diesla.

P´dniki strugowodne zaprojektowa-

no na wzór olbrzymich turbogenerato-
rów pràdotwórczych stosowanych w hy-
droelektrowniach. W turbogeneratorach
wodnych przep∏ywajàca woda wprawia
w ruch turbin´. W p´dniku strugowod-
nym sytuacja jest odwrotna: silnik wpra-
wia w ruch ∏opatki turbiny w celu wy-
tworzenia strumienia wody nap´dza-
jàcego statek. P´dniki strugowodne zna-
komicie nadajà si´ do szybkiego poko-
nywania oceanów, poniewa˝ inaczej ni˝
w przypadku nap´dów Êrubowych ich
sprawnoÊç wzrasta z pr´dkoÊcià. Ponad-
to przy du˝ych pr´dkoÊciach nie wyst´-
puje zjawisko kawitacji, bo ciÊnienie pod
kad∏ubem jest tak du˝e, ˝e woda nap∏y-
wa na ∏opatki turbiny pod ciÊnieniem
uniemo˝liwiajàcym tworzenie si´ na nich
p´cherzyków pary.

Zajmowanie si´ nap´dami wielkiej mo-

cy nie mia∏oby sensu, gdyby ich stosowa-
nie powodowa∏o tylko g∏´bsze zanurzenie
tradycyjnych statków w wodzie. Dlatego
te˝ in˝ynierowie poÊwi´cajà du˝o uwagi
testom trzech kszta∏tów kad∏uba, które –
jak nowoczesne profile p∏atów noÊnych
– zmniejszy∏yby opór na tyle, aby op∏aci-

∏o si´ stosowanie nowego nap´du. Nie-
którzy z konstruktorów majà nadziej´
zbudowaç du˝e katamarany nale˝àce do
rodziny wielokad∏ubowców, które spraw-
dzi∏y si´, przewo˝àc samochody i pasa-
˝erów na os∏oni´tych akwenach z pr´d-
koÊcià wzgl´dnà równà 2.5. Statki te sà
pod pewnymi wzgl´dami odpowiedni-
kami latajàcych skrzyde∏, na które dzi´ki
ich mniejszej powierzchni i masie dzia∏a
mniejsza si∏a oporu ni˝ na p∏atowiec w ja-
kimkolwiek innym uk∏adzie.

Wielokad∏ubowce sk∏adajà si´ z

dwóch lub wi´kszej liczby wàskich ka-
d∏ubów po∏àczonych mi´dzy sobà po-
k∏adami. Podwójny kad∏ub zapewnia
wi´kszà statecznoÊç, lecz ca∏oÊç mo˝e si´

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997 101

FORMOWANIE SI¢ FALI WIÑèÑCEJ

OPÓR FALOWY POWODUJE
2° PRZEG¸¢BIENIA

OPÓR FALOWY POWODUJE
1.5° PRZEG¸¢BIENIA

OPÓR FALOWY POWODUJE
1° PRZEG¸¢BIENIA

1.25

1.5

1.75

2.0

KONTENEROWIEC

SMUK¸Y

JEDNOKAD¸UBOWIEC

FASTSHIP

PR¢DKOÂå W W¢Z¸ACH

ÂREDNIA WYSOKOÂå Z 33%

NAJWY˚SZYCH FAL W METRACH

0

èRÓD¸O: Boston Marine Consultants/M.I.T. SWAN Codes

1

2

3

4

5

6

7

8

20

30

40

10

WP¸YW WYSOKICH FAL

NA ZWI¢KSZENIE OPORÓW RUCHU

WYSOKIE FALE spowalniajà ka˝dà jed-
nostk´ p∏ywajàcà, FastShip radzi sobie jed-
nak z nimi znacznie lepiej od innych. Na
przyk∏ad gdy na Atlantyku panuje doÊç cz´-
sto tam spotykana fala pi´ciometrowa (linia
przerywana), typowy kontenerowiec zwal-
nia o 6 w´z∏ów i spóênia si´ o dwa dni, prze-
p∏ywajàc przez ocean (linia niebieska). Pr´d-
koÊç smuk∏ego jednokad∏ubowca spada o 4
w´z∏y i dociera on do portu pó∏ dnia póêniej
ni˝ planowano (linia zielona). FastShip tra-
ci natomiast nie wi´cej ni˝ 2% swojej mak-
symalnej pr´dkoÊci, co kosztuje go dwie go-
dziny opóênienia (linia czerwona).

LAURIE ROGERS

∏atwo rozlecieç – szczególnie na wzbu-
rzonym oceanie. Ograniczona p∏ywal-
noÊç smuk∏ych kad∏ubów wymusza lek-
koÊç konstrukcji, co jeszcze bardziej ogra-
nicza jej wytrzyma∏oÊç. Do tej pory nie
wiadomo wi´c, czy wielokad∏ubowce b´-
dà si´ nadawaç do przewo˝enia ci´˝kich
∏adunków na pe∏nym morzu.

Bardziej tradycyjnym podejÊciem do

budowy szybszych statków jest powi´k-
szenie klasycznego kad∏uba niszczyciela,
czyli smuk∏ego jednokad∏ubowca. Kad∏ub
taki jest wàski i lekki, dzi´ki czemu jego
opór falowy staje si´ minimalny. Wed∏ug
moich obliczeƒ wàski jednokad∏ubowiec
d∏ugoÊci 270 m, bez ∏adunku, mo˝e rozwi-
nàç pr´dkoÊç oko∏o 33 w´z∏ów na spokoj-
nej wodzie, co odpowiada imponujàcej
pr´dkoÊci wzgl´dnej 1.1. Niestety smu-
k∏e kszta∏ty zmniejszajà statecznoÊç i p∏y-
walnoÊç tych jednostek. Stàd wielu kon-
struktorów obawia si´, ˝e statki te, zamiast
trzymaç si´ kursu, mogà si´ silnie ko∏y-
saç i myszkowaç, co jest szczególnie nie-
bezpieczne na wzburzonym morzu, na
przyk∏ad z wysokimi stosami kontene-

rów na pok∏adzie. W istocie wspomnia-
ne wy˝ej jednokad∏ubowce sà w znacz-
nej mierze zale˝ne od pogody. Chocia˝
rozwijajà stosunkowo du˝à pr´dkoÊç na
spokojnej wodzie, to jednak wysoka sztor-
mowa fala mo˝e niemal zatrzymaç je
w miejscu. Aby przebiç si´ przez 9-me-
trowego kolosa, potrzebujà znacznie wi´k-
szej mocy, ni˝ dostarcza Êruba nap´do-
wa. Uzyskiwane dotàd pr´dkoÊci i zwià-
zany z nimi rozk∏ad ciÊnienia na kad∏u-
bie z trudem usprawiedliwia∏yby u˝ycie
p´dnika strugowodnego. Wydaje si´ wi´c,
˝e odpowiednikiem smuk∏ego jednoka-
d∏ubowca jest w lotnictwie turboÊmig∏o-
wiec: oba sà zbyt wolne, aby w pe∏ni wy-
korzystaç si∏´ odrzutu, oraz zbyt czu∏e na
warunki pogodowe. Wszystko to stawia
pod znakiem zapytania ich komercyjne
wykorzystanie.

Byç mo˝e trzecim rozwiàzaniem jest

nowy projekt kad∏uba dla kontenerow-
ców – pó∏Êlizgowy jednokad∏ubowiec lub
FastShip (szybki statek). SzybkoÊç jest tu
kluczem do radzenia sobie w ka˝dych
warunkach. Jedna z firm, FastShip Atlan-

tic, ma nadziej´ uruchomiç sta∏e po∏àcze-
nie pomi´dzy Europà a Filadelfià ju˝ od
roku 2000. We wspó∏pracy z Wydzia∏em
In˝ynierii Oceanicznej MIT grupa specja-
listów bada, jak nowa jednostka b´dzie
sobie radzi∏a na morzu i na rynku.

Zasadnicza idea projektu nie jest no-

wa. FastShip Atlantic naby∏a prawa do
patentu od mojej firmy Thornycroft, Gi-
les & Company. PrzetestowaliÊmy ju˝
kszta∏t kad∏uba na mniejszych jednost-
kach pasa˝erskich i wojskowych oraz w
kilku basenach doÊwiadczalnych. Fast-
Ship ma bardzo smuk∏y dziób w kszta∏cie
litery V, by skutecznie rozcinaç fale, oraz
szerokà Êci´tà ruf´ o wkl´s∏ym dnie. Gdy
pr´dkoÊç wzgl´dna statku przekracza 1,
profil ten generuje drugi, sztuczny grzbiet
fali pod rufà. Unosi on ty∏ statku, prze-
ciwdzia∏ajàc tym samym jego osiadaniu.
JednoczeÊnie dodatkowy grzbiet skraca
odleg∏oÊç mi´dzy falami, co zmniejsza
opór wytwarzany przez fal´ wià˝àcà.

Poniewa˝ dzi´ki drugiej fali zwi´ksza

si´ ciÊnienie pod kad∏ubem, zmniejsza si´
si∏a oporu du˝ych fal oceanicznych.

102 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

KONWENCJONALNE ÂRUBY NAP¢DOWE nie nadajà zazwyczaj statkom pr´dkoÊci
wi´kszych ni˝ 30 w´z∏ów, poniewa˝ rozpoczyna si´ wtedy kawitacja. CiÊnienie na przed-
nich powierzchniach skrzyde∏ Êruby spada tak bardzo, ˝e woda zaczyna wrzeç, wywo∏u-
jàc niszczàce wibracje. Dok∏adnie odwrotna sytuacja wyst´puje w przypadku p´dników
strugowodnych – ich sprawnoÊç roÊnie wraz z pr´dkoÊcià statku. Wspó∏czesne p´dniki
strugowodne (zdj´cie) majà rozmiary o 40% mniejsze ni˝ te, których wymaga∏by Fast-
Ship. Nie wyst´puje tu kawitacja, poniewa˝ zwi´kszone ciÊnienie pod kad∏ubem nap´-
dza wod´ do silników, gdzie wysokie ciÊnienie si´ utrzymuje. Zapobiega to powstawaniu
p´cherzyków gazów.

POWSTAWANIE
WIRÓW
WIERZCHO¸KOWYCH

ZJAWISKO KAWITACJI
WYST¢PUJÑCE
W REJONACH
NISKIEGO CIÂNIENIA

OBNI˚ENIE SPRAWNOÂCI
ÂRUBY W WYNIKU
KAWITACJI

ÂRUBA PRACUJE
CA¸KOWICIE
NIEEFEKTYWNIE

KAMEWA GROUP AB

GARDY McGRATH

(rysunek)

; KAMEWA GROUP AB

(zdj´cie)

Kszta∏t kad∏uba sprawia ponadto, ˝e ro-
Ênie si∏a wyporu hydrodynamicznego,
co czyni z FastShipa idealnego kandyda-
ta do zastosowania wodnych silników
odrzutowych i sprawia, ˝e ko∏ysania jed-
nostki malejà wraz z pr´dkoÊcià. Trady-
cyjne statki im szybciej p∏ynà, tym bar-
dziej sà sk∏onne do nurzania si´, ko∏y-
sania, zbaczania z kursu itp., co wywo∏uje
niebezpieczne napr´˝enia w konstrukcji
kad∏uba. Teoretycznie FastShip mo˝e p∏y-
nàç szybko i statecznie bez gwa∏townych
wstrzàsów nawet przy pr´dkoÊci wzgl´d-
nej przekraczajàcej 2. W praktyce jednak
istniejàce systemy nap´dowe ogranicza-
jà maksymalnà pr´dkoÊç 230-metrowych
gigantów do oko∏o 45 w´z∏ów – co od-
powiada pr´dkoÊci wzgl´dnej 1.5.

Oceaniczny 707

Ze wzgl´du na swojà statecznoÊç Fast-

Ship ∏atwo utrzymuje pr´dkoÊç nawet
w najgorszych warunkach atmosferycz-
nych. Dlatego oÊmielam si´ sugerowaç,
˝e jest morskim odpowiednikiem Boein-
ga 707, samolotu, który rozpoczà∏ er´ od-
rzutowców w lotnictwie cywilnym, za-
pewniajàc regularne po∏àczenia bez
wzgl´du na pogod´ (móg∏ wznieÊç si´
tak wysoko, ˝e zjawiska atmosferyczne
nie zaburza∏y jego lotu). Silne wiatry
i wysoka fala zmniejszajà pr´dkoÊç prze-
ci´tnego kontenerowca z 23 do oko∏o 17
w´z∏ów, co wyd∏u˝a czas typowej po-
dró˝y przez Atlantyk o dwa dni. W po-
dobnych warunkach smuk∏y jednoka-
d∏ubowiec b´dzie p∏ynà∏ z pr´dkoÊcià
nie 33, lecz 29 w´z∏ów, i opóêni si´ o pó∏
dnia. FastShip p∏ynàcy ze Êrednià pr´d-
koÊcià oko∏o 40 w´z∏ów nie zwolni prak-
tycznie wcale. Straci najwy˝ej 2% pr´d-
koÊci, co spowoduje maksymalnie dwie
godziny spóênienia.

Tak jak pierwsze modele odrzutow-

ców 707 FastShip b´dzie z poczàtku dro-
gi. Aby podró˝owaç dwa razy szybciej
od statków konwencjonalnych, potrze-
buje ogromnej mocy, a to musi koszto-
waç. Jednak pasa˝erskie samoloty odrzu-
towe pomimo dro˝szych biletów od razu
cieszy∏y si´ du˝ym powodzeniem, po-

niewa˝ lata∏y szybciej, cz´Êciej, rzadziej
zawodzi∏y i by∏y bardziej komfortowe.
Zalety te przyciàgn´∏y tak wielu klien-
tów, ˝e dochody szybko pokry∏y koszt
dodatkowych inwestycji. Op∏aty za prze-
lot odrzutowcami sta∏y si´ w koƒcu ni˝-
sze od przewidzianych dla wolniejszych
samolotów turboÊmig∏owych. Zwolen-
nicy FastShipów równie˝ wierzà, ˝e nie-
zawodnoÊç, szybkoÊç i du˝a przestrzeƒ
za∏adunkowa zrekompensujà wy˝szà
op∏at´. Podobnie jak w przypadku od-
rzutowców pasa˝erskich dzi´ki coraz to
lepszym silnikom, materia∏om u˝ywa-
nym do budowy kad∏ubów i nowym
technologiom koszty b´dà stopniowo ma-
leç. Aby jednak mieç pewnoÊç, ˝e nowe
frachtowce stanà si´ konkurencyjne,
FastShip Atlantic czyni dodatkowe kroki.
Po pierwsze, opracowuje si´ wysoce efek-
tywne systemy za∏adunku i roz∏adunku
towarów, co powinno zwi´kszyç liczb´
kursów i tym samym dochody. Ponadto
FastShip b´dzie w czasie rejsu zawijaç
tylko do docelowego portu, dzi´ki cze-
mu od razu za∏adowane zostanà wszyst-
kie kontenery i uniknie si´ przestojów
w portach poÊrednich.

Powinno to skróciç ca∏kowity czas

transportu towarów mi´dzy miastami
Europy i Stanów Zjednoczonych do naj-
wy˝ej tygodnia (obecnie ∏adunek do-
ciera na miejsce przeznaczenia po 14–35
dniach). Ponadto spedytorzy mogà ofe-

rowaç uzupe∏niajàce us∏ugi na làdzie, ta-
kie jak przewozy kolejowe i drogowe Êci-
Êle skoordynowane z rejsami nowych
kontenerowców, tak ˝e do dowozu ∏a-
dunków do portu i odbioru towaru b´-
dzie s∏u˝yç ten sam tabor. Tego typu
„bezszwowa” sieç przewozowa umo˝-
liwi zbli˝enie kosztu transportu „od
drzwi do drzwi” do poziomu obecnych
op∏at za przewóz kontenerów.

Usprawnienia wprowadzone do trans-

portu morskiego dzi´ki zastosowaniu
nowych technologii na morzu i nowych
rozwiàzaƒ organizacyjnych na làdzie
powinny przyczyniç si´ do pe∏nego wy-
korzystania potencja∏u gospodarki Êwia-
towej w XXI wieku. Byç mo˝e statki od-
zyska∏yby wtedy niegdysiejszà rol´ si∏y
nap´dowej Êwiatowego handlu. Co wi´-
cej, korzyÊci wynikajàce z u˝ycia Fast-
Shipa i jego nast´pców do przewo˝enia
towarów w ciàgu nast´pnych 50 lat nie
powinny okazaç si´ mniejsze od tych,
które w minionym pó∏wieczu przynio-
s∏o zastosowanie samolotów do przewo-
zu towarów i ludzi.

T∏umaczyli

Maciej Bzowski i Stanis∏aw Kwieciƒski

Przypisy t∏umaczy:

1

˚aglowcom budowanym przez Amerykanów i

Anglików.

2

W´ze∏ – jednostka pr´dkoÊci stosowana powszech-

nie w ˝eglarstwie i nawigacji morskiej; 1kn (knot) =
1w´ze∏ = 1 mila morska/h = 1.852 km/h = 0.5 m/s.

3

Wspó∏czeÊnie zwanego pr´dkoÊcià wzgl´dnà lub

liczbà Froude’a.

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997 103

ZA¸ADUNEK towarów na FastShip powinien okazaç si´ bardzo efektywny. Poniewa˝
turbiny gazowe nap´dzajàce statek sà znacznie mniejsze od silników Diesla stosowanych
w tradycyjnych frachtowcach, maszynowni´ mo˝na umieÊciç pod pok∏adem towarowym,
przewody kominowe zaÊ wzd∏u˝ burt, a nie poÊrodku statku. Pozwoli to wygodnie wtaczaç
kontenery po szynach od rufy zamiast ∏adowaç z góry za pomocà dêwigu.

Informacje o autorze

DAVID L. GILES jest wynalazcà FastShip i za∏o˝ycielem

firmy Thornycroft, Giles & Company, posiadajàcej amery-

kaƒskie i mi´dzynarodowe patenty na produkcj´ du˝ych

pó∏Êlizgowych jednokad∏ubowców. Zanim zajà∏ si´ projek-

towaniem statków, ukoƒczy∏ filologi´ angielskà i klasycznà

w New College w University of Oxford w 1961 roku. W tym

samym roku rozpoczà∏ prac´ w Havilland Aircraft Com-

pany (póêniej Hawker Siddeley Aviation and British Aero-

space) i studia na Wydziale Lotniczym Hatfield College of

Technology. W 1975 roku nawiàza∏ wspó∏prac´ z emeryto-

wanym oficerem Peterem Thornycroftem. Gdy Giles nie

jest zaj´ty projektowaniem ∏odzi, ch´tnie nimi p∏ywa.

Literatura uzupe∏niajàca

MODERN SHIP DESIGN

. Wyd. II. Thomas C. Gillmer; U.S. Naval Institute Press, 1986.

THE LAST GRAIN RACE

. Eric Newby; Picador/Macmillan, 1990 (1956).

SEALIFT OPTION FOR COMMERCIAL VIABILITY (SOCV)

.Dost´pne w sieci World Wide Web:

http://web.mit.edu/rhmeyer/www/sealift.html

A COMPUTATIONAL METHOD AS AN ADVANCED TOOL OF SHIP HYDRODYNAMIC DESIGN

. Paul

D. Sclavounos, David C. Kring, Yifeng Huang, Demetrios A. Mantzaris, Sungeun

Kim i Yonghwan Kim. Materia∏y zg∏oszone na konferencj´ Society of Naval Ar-

chitects and Marine Engineers (SNAME) ‘97 Annual Meeting, Ottawa, Kanada,

paêdziernik 1997.

CFD IN SHIP DESIGN: PROSPECTS AND LIMITATIONS

(18th Georg Weinblum Memorial Lec-

ture). Lars Larsson, w: Ship Technology Research (Schiffstechnik); Schiffahrts-Ver-

lag HANSA, Hamburg (w druku).

LAURIE GRACE