Vaixells superrápidos

2002/01/20 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia

• Garraioak

Els vaixells mercants actuals són molt lents. Imagina't! De mitjana, es mouen una mica més ràpid que el seu amic que corre i necessiten una setmana per a creuar l'Atlàntic. Si fos un viatge de plaer, bo, però sent mercaderies, sempre millor més ràpid. Fins ara hi havia impediments tècnics ineludibles, però s'han posat en marxa vaixells que els superaran i que van d'Europa a Amèrica en tres dies.

El factor més important que impedeix que els vaixells mercants prenguin una gran velocitat és la “ona captiva”. L'ona captiva, tal com el seu nom indica, és una ona i es diu captiva perquè es forma l'embranzida del vaixell i es mou amb ell. És a dir, a cada vaixell li correspon la seva pròpia ona captiva. Fins avui, aquesta singular ona ha limitat en gran manera el desenvolupament de vaixells mercants quant a velocitat.

L'onatge captiu és, en general, igual que l'onatge produït pel vent, és a dir, segueix les mateixes lleis físiques, però també està estretament relacionat amb el vaixell que l'ha creat. Per exemple, com més gran sigui el vaixell, major serà l'onatge; la velocitat de l'ona dependrà també de la grandària del vaixell. Els vaixells mercants són grans i generen grans ones captives.

Presoner de l'ona captiva

Mentre l'ona va per davant del vaixell no hi ha problemes, però si el vaixell supera la velocitat de l'ona, aquí comencen les comeries. L'ona s'allarga, augmenta i el pop del vaixell s'enfonsa en les profunditats entre els cims. Enfonsant la popa, el fregament entre l'ona i el vaixell augmenta considerablement i disminueix la velocitat del vaixell. Aquest fenomen fa que els moderns vaixells mercants no superin els 42 km/h.

Les característiques de l'ona captiva van ser descrites i analitzades per l'arquitecte naval William Froude en el XIX. En el segle XX, i a partir dels 42 km/h, la fricció de l'ona captiva es converteix en un inconvenient. Aquesta presumpció continua vigent en l'actualitat, ja que els envasos no poden funcionar més ràpid sense malbaratar energia.

D'altra banda, la propulsió dels envasos també imposa limitacions a la velocitat. Per exemple, a partir d'una velocitat de 55 km/h (si s'aconseguís alguna vegada) es produeix una cavitació en l'hèlix, és a dir, es creen cavitats o buits d'aire al voltant de les pales d'hèlixs. Això provoca vibracions perilloses i l'envàs perd força d'embranzida.

Aquest problema va tenir lloc en els avions i va ser solucionat amb motors de reacció i canvi de disseny de les ales. En el cas dels vaixells de mercaderies, s'estan desenvolupant turbines de gas i motors de doll d'aigua per a solucionar el problema de les hèlixs. Són perfectes per a circular a alta velocitat, augmentant l'eficiència amb la velocitat i no generant cavitació.

Però millorar la propulsió no és suficient per a superar l'ona captiva, si els vaixells continuen arrossegant l'aigua. Els vaixells necessiten dissenys que els permetin travessar l'aigua o l'ona.

Dissenys innovadors

Per a superar la fita de la velocitat, diverses empreses han presentat dissenys innovadors de vaixells mercants. L'enginyer britànic Nigel Gee i el consorci ADX Express volen utilitzar el disseny Pentamaran per a superar l'ona captiva i posar als vaixells mercants a 70 km/h. Els vaixells pentamaran tindran 280 metres d'eslora i capacitat per a transportar 8.000 tones de mercaderia. Però l'aportació dels vaixells Pentamaran no està en grandària, sinó en velocitat, ja que, com hem dit, travessaran l'Oceà Atlàntic a 70 km/h.

La clau del misteri està en el disseny dels envasos, en la seva relació longitud i amplària. Els recipients en pentama seran més llargs i estrets que els convencionals, igual que els envasos de vikings. A l'ésser el vaixell més prim, produiran menys ones captives i, en lloc d'empènyer-les, seran capaços de travessar les ones. D'aquesta forma podran mantenir velocitats elevades. La quilla del primer Pentamarán estarà llesta en 2003. Al principi només faran vaixells de mercaderies, però ja estan pensant en els vaixells de passatgers i en els ferris.

El fet que els envasos comercials fins ara siguin amples es deu a la seva senzillesa, en general, els envasos llargs i estrets solen ser més inestables que els grans. Per a superar l'obstacle, l'enginyer Nigel Gee ha dotat externament a Pentamaran d'una estructura especial perquè siguin estables.

La companyia FastShip Atlantic, de Filadèlfia, està seguint el mateix objectiu, però han abordat d'altra banda el problema de l'ona captiva. En lloc de construir vaixells més estrets, han dissenyat vaixells amb una proa profunda en forma de V i una popa plana de poca profunditat. És a dir, els baixos dels FastShip seran còncaus.

Gràcies a aquest disseny hidrodinàmic aconsegueixen reduir considerablement el fregament de l'onatge captiu. A alta velocitat es forma un cim artificial en la popa que ajuda a aixecar l'extrem posterior del recipient per a evitar que el pop arribi al fons. D'aquesta forma compensen l'efecte de fricció de l'ona captiva. L'ona artificial, a més, proporcionarà estabilitat al vaixell en condicions de mar abrupta i no perdrà velocitat. L'objectiu és, de nou, construir un vaixell mercant que circuli a 70 km/h en un termini de dos anys.

Publicat en 7k.