يمكن أن تساعد المراوح الجديدة ذات الشفرات الحلقية في جعل المحيطات هادئة مرة أخرى ، وتجنيب الحياة البحرية والمناخ

• تخلق مراوح السفن والقوارب في العالم طائرة بدون طيار ثابتة تعطل الحياة في المحيط.

• يمكن لتصميمات المروحة الجديدة القائمة على الحلقات أن تهدأ يومًا ما تلك الطائرة بدون طيار وتكون أكثر كفاءة في استهلاك الوقود.

• تبيعها Sharrow Marine للقوارب الصغيرة ولكنها ستحتاج إلى توسيع نطاقها للوصول إلى صناعة الشحن.

• هذه المقالة جزء من “مكاسب في التكنولوجيا الخضراء، “سلسلة تعرض بعضًا من أكثر الحلول التحويلية لأزمة المناخ. لمزيد من أخبار العمل المناخي ، تفضل بزيارة Insider’s كوكب واحد مَركَز.

تخيل أنك حوت. تقضي حياتك كلها في المياه المفتوحة. يمكنك أن ترى جيدًا بما فيه الكفاية ، لكنك تستمع غالبًا.

تساعدك أغاني الحيتان الأخرى على التواصل والسفر مع جرابك. الموجات الإيقاعية التي تصطدم على الشواطئ البعيدة توجهك إلى الهجرات التي تمتد آلاف الأميال كل عام.

لكن طائرة بدون طيار بعيدة ، مثل الضوضاء البيضاء ، بدأت في حجب الأصوات التي تعتمد عليها.

إنه الطنين المستمر لجميع سفن الشحن والرحلات البحرية والمستأجرة التي تعبر المحيط وتتخلف عن السواحل. ضجيجهم يزداد مدويًا كل عام حيث تندلع مراوحهم في فراغ المحيط.

قال بين هالبيرن ، عالم البيئة البحرية بجامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، “إن السفينة التي تسافر من طوكيو إلى شنغهاي سيكون لها تأثيرات صوتية مباشرة في تلك المنطقة ، لكنها قد ترسل ضوضاء على طول الطريق عبر المحيط إلى لوس أنجلوس”. من الداخل.

في أي لحظة ، تسافر آلاف السفن التجارية عبر المحيطات.

قال هالبيرن: “يمكنك الحصول على همهمة كبيرة من كل تلك المراوح التي من المحتمل أن تغطي تلك الضوضاء الطبيعية”.

ليست الحيتان وحدها هي التي تعاني. تعتمد العديد من الكائنات البحرية على الصوت للتواصل أو التنقل أو البحث عن الطعام أو تجنب الحيوانات المفترسة.

تشير الأبحاث إلى أن طنين السفن القوي يمكن أن يقتل يرقات البزاقات البحرية ، ويجعل الحيتان الحدباء تتوقف عن الغناء ، ويجعل مدارس التونة ذات الزعانف الزرقاء تغير اتجاهها وتصبح “غير منسقة”. ووجدت دراسات أخرى أن الاختفاء المؤقت لحركة الملاحة أثناء عمليات إغلاق COVID-19 أدى إلى عودة ظهور الدلافين الوردية المهددة بالانقراض بالقرب من هونغ كونغ ، وبعد 11 سبتمبر ، قلل من التوتر بين الحيتان الصائبة في شمال الأطلسي.

يأتي الكثير من هذه الضوضاء تحت الماء من مراوح السفن. لكنها ليست من ميكانيكا محركات المروحة – إنها الفيزياء الموجودة على أطراف ريش المروحة.

هذا هو السبب في أن المهندسين مثل تومي سيباستيان ، كبير الموظفين في مختبر لينكولن بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يتلاعبون بأشكال المروحة غير التقليدية. تم تصميم النماذج الجديدة القائمة على الحلقات ليس فقط لتقليل التلوث الضوضائي والمساعدة في حماية الحياة البحرية ولكن أيضًا لزيادة كفاءة الطاقة – وهو أمر مربح للجانبين للمحيطات والمناخ وصناعة الشحن.

المراوح التي تغلق الحلقة تقطع بعض الضوضاء

عندما تدور المروحة ذات النصل في الهواء (مثل تلك الموجودة على اليسار في الصورة أعلاه) ، فإنها تولد مناطق من الضغط المرتفع والمنخفض تلتقي عند طرف الشفرة لتكوين دوامة.

إنها ما يسمى بالدوامات الطرفية التي تحدث الكثير من الضوضاء ، سواء في الهواء أو تحت الماء.

عندما تستبدل الشفرة بحلقة ، لا يوجد طرف. تلتقي مناطق الضغط المرتفع والمنخفض على طول حافة الحلقة ، وتوزع الدوامات على نطاق أوسع بحيث تتبدد بشكل أسرع وبالتالي بهدوء أكثر.

هذا ما أدركه سيباستيان عندما وضع المراوح الحلقية على طائرة بدون طيار.

استمع إلى مقدار الاختلاف الذي تحدثه:

قال سيباستيان: “أعتقد أن هذا يعطي الناس بعدًا آخر لاستكشافه في تصميم المروحة”.

إحضار الحلقة المغلقة إلى الماء

كان جريج شارو يحاول صنع طائرات بدون طيار أكثر هدوءًا لتصوير الموسيقى الكلاسيكية الحية عندما أدرك أن تصميمه اللولبي ، الذي يهدف إلى الحد من دوامات الأطراف ، له ميزة في الماء أيضًا.

عندما تدور مروحة القارب ، فإنها تخلق مناطق ضغط مرتفع ومنخفض مماثلة في الماء كما تفعل المروحة بدون طيار في الهواء. هذه التغييرات في الضغط تخلق تجاويف من الهواء تشكل فقاعات.

هذه العملية ، التي تسمى التجويف ، بصوت عالٍ للغاية – قالت كاثي ميتكالف ، الرئيس والمدير التنفيذي لاتحاد التجارة غرفة الشحن في أمريكا ، إنها تمثل معظم ضوضاء دافع القوارب.

قال شارو إن مراوح القارب التي تعتمد على الحلقات هي أكثر ليونة بحوالي 20 ديسيبل من المراوح التقليدية لأن دوامات الرأس والتجويف “يتم التخلص منها أو تقليلها بشكل كبير”.

ولكن لتحديد الحد من الضوضاء للحياة في المحيطات ، قال هالبيرن إنه من الضروري قياس الترددات بالهرتز لضوضاء المروحة. يمكن للحيوانات البحرية سماع نطاق ترددات أوسع بكثير مما يسمعه البشر.

بدأ Sharrow بيع مراوح لراكبي القوارب الترفيهية في عام 2020 من خلال شركة أسسها Sharrow Marine.

يخطط شارو لإجراء اختبارات من طرف ثالث لتقييم مدى تقليل الضوضاء تحت الماء في مراوحه بشكل أفضل. وقال إنه يهدف إلى نشر النتائج في العام المقبل.

يمكن أن تكون الحلقات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة أيضًا

وصف ميتكالف التجويف بأنه فقد طاقة.

وجدت الاختبارات التي أجرتها شركة BoatTEST أن مروحة Sharrow كانت أكثر كفاءة بنسبة تصل إلى 30٪ من المروحة ذات النصل القياسي.

لا تقتصر الكفاءة على توفير المال فحسب ، بل يمكنها أيضًا مساعدة السفن على استخدام وقود أقل وإصدار غازات أقل احتباسًا للحرارة في الغلاف الجوي.

قالت منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية إن حوالي 90٪ من البضائع المتداولة يتم نقلها عن طريق الشحن البحري ، وهو ما يمثل 2.9٪ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية.

يأمل شارو في التوسع في صناعة النقل البحري حيث تقوم شركته بتوسيع نطاق التصنيع.

قال شارو: “لقد عملنا بنشاط على تصميم مراوح بقطر 10 أمتار لسنوات عديدة والعمل بشكل تعاوني مع شركات حاويات الشحن حول العالم لتطبيق التكنولوجيا لسفن الحاويات”.

وقال إن شارو مارين تنتج ما يصل إلى 1300 مروحة شهريًا في منشآتها في ديترويت وأن الشركة لديها عدد أشهر من الطلبات المسترجعة للحاق بالركب من خلال تعاون التوريد مع ياماها. تتمثل خطته في التوسع لإنتاج مئات الآلاف من المراوح كل عام.

يمكن أن يكون مستقبل الشحن أكثر نظافة وهدوءًا

على الرغم من أن المراوح الحلقية لا تُستخدم على نطاق واسع لسفن الشحن التجارية – الجناة الرئيسيون للضوضاء تحت الماء من المراوح – إلا أنها يمكن أن تحل يومًا ما محل مراوح السفن اللولبية الصاخبة أو المراوح التقليدية ذات الشفرات.

المراوح الأكثر هدوءًا هي مجرد جزء واحد من حساب وشيك لصناعة النقل البحري.

لتقليل الانبعاثات ، يتعين على سفن الشحن التحول إلى مصادر وقود منخفضة الانبعاثات مثل الميثانول الأخضر. وسيشمل ذلك إعادة تصميم السفن الجديدة ، وتعديل السفن القديمة ، وبناء البنية التحتية الساحلية لتزويدها بالوقود.

لا أحد يطلب من شركات الشحن القيام بذلك ، لذا فهم لا يسارعون للقيام بذلك. لكن ميتكالف قال إن هناك “دفعة هادئة للغاية” لتحويل إرشادات الاستدامة من المنظمة البحرية الدولية التابعة للأمم المتحدة إلى رمز إلزامي أو أداة سوق لبدء عملية نقل الوقود.

يمكن أن يسير الحد من الضوضاء تحت الماء جنبًا إلى جنب مع هذا التحول.

قال ميتكالف “هناك تآزر هناك”. “يمكنك تحسين كفاءة الطاقة وتقليل الضوضاء تحت الماء بنفس النوع من الأشياء.”

تتضمن الاستراتيجيات ذات هذا التآزر إعادة تشكيل الأقواس والهيكل ، والحفاظ على الهيكل النظيف والمراوح غير التالفة ، وإضافة هياكل إضافية لتقليل التجويف حول المروحة. بعض هذه الخيارات قيد التشغيل ، وبعضها يتضمن التعديل التحديثي للسفينة. يمكن أن يساعد كل ذلك في توفير الطاقة وتقليل الضوضاء وجعل الشحن أكثر مراعاة للبيئة.

قال ميتكالف: “المراوح هي جزء كبير من الحل ، لكنها ليست القطعة الوحيدة”.

19 أبريل 2023: تم تحديث هذه القصة لتوضيح نتائج الدراسة حول الإجهاد بين الحيتان الصائبة في شمال الأطلسي.

في حالة فاتتك ، شاهد إعادة عرض للحدث الافتراضي One Planet من Insider مع الناشطة والفنانة Elijah McKenzie-Jackson.

اقرأ المقال الأصلي على موقع Business Insider